(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体通信受信機において、第１のセル及び第２のセルからの信号を処理する方法であって、
前記第１のセルからの信号(u(t))のタイミングを取得するステップと、
前記第２のセルからの信号(v(t))のタイミングを取得するステップと、
前記第１のセル及び前記第２のセルからの信号のタイミングのタイミング差(δ)を求めるステップと、
離散フーリエ変換(DFT)処理のためのウィンドウについてのタイミング(κ)を前記タイミング差(δ)に基づいて調整するステップと、
前記タイミング(κ)を有する前記DFTウィンドウを用いて前記信号のDFT処理を実行するステップと、を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第２のセルの信号電力と前記第１のセルの信号電力との比を求めるステップと、
前記比に基づいて前記DFTウィンドウのタイミング(κ)を調整するステップと、
をさらに有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
個別のタップ電力を持つ複数のチャネルタップ(h0,h1,g0,g1)を有する電力遅延プロファイルを、前記第１のセル及び前記第２のセルについて取得するステップと、
前記DFTウィンドウ内かつ注目シンボル外のサンプル数(n0,n1,n2,n3)と、前記タップ電力とを前記チャネルタップごとに乗じた値を、全てのチャネルタップ(h0,h1,g0,g1)について合計した値を最小化することによって、前記DFTウィンドウのタイミングを調整するステップと、をさらに有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記第１のセル及び前記第２のセルに関する結合型チャネル推定を求めるステップをさらに有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記第２のセルの信号電力と前記第１のセルの信号電力との比が所定の信号電力閾値を超えた場合にのみ、前記第１のセル及び前記第２のセルに関する結合型チャネル推定を求めるステップをさらに有することを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記タイミング差(δ)が所定のタイミング閾値未満の場合にのみ前記第１のセル及び前記第２のセルに関する結合型チャネル推定を求めるステップを有することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記結合型チャネル推定の分散が最小となるように前記DFTウィンドウのタイミング(κ)を調整するステップをさらに有することを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項８】
復調信号を生成するため、前記DFT処理された信号を復調するステップと、
前記復調信号の誤りの分散が最小となるように前記DFTウィンドウのタイミング(κ)を調整するステップと、を有することを特徴とする請求項１又は請求項４記載の方法。
【請求項９】
移動体通信受信機であって、
第１のセルからの信号(u(t))のタイミング及び第２のセルからの信号(v(t))のタイミングを取得するように構成されたセルサーチ手段(28)と、
前記第１のセルからの信号のタイミングと前記第２のセルからの信号のタイミングのタイミング差(δ)を求め、離散フーリエ変換(DFT)処理のためのウィンドウについてのタイミング(κ)を、前記タイミング差(δ)に基づいて調整するように構成された制御手段(30)と、
前記タイミング(κ)を有する前記DFTウィンドウを用いて前記信号をDFT処理するように構成されたDFT手段(32)と、を有することを特徴とする移動体通信受信機。
【請求項１０】
前記制御手段(30)が、前記第２のセルの信号電力と前記第１のセルの信号電力との比を求め、前記比に基づいて前記DFTウィンドウのタイミング(κ)を調整するようにさらに構成されることを特徴とする請求項９記載の移動体通信受信機。
【請求項１１】
前記セルサーチ手段(28)が、個別のタップ電力を持つ複数のチャネルタップ(h0,h1,g0,g1)を有する電力遅延プロファイルを、前記第１のセル及び前記第２のセルについて取得するようにさらに構成され、
前記制御手段が、前記タップ電力と、前記DFTウィンドウに含まれ、かつ注目シンボル外のサンプル数(n0,n1,n2,n3)とを乗じた値を、全てのチャネルタップ(h0,h1,g0,g1)について合計した値を最小化することによって、前記DFTウィンドウのタイミングを調整するようにさらに構成される、ことを特徴とすることを特徴とする請求項９記載の移動体通信受信機。
【請求項１２】
前記第１のセル及び前記第２のセルに関する結合型チャネル推定を求めるように構成された結合型チャネル推定手段(34)、をさらに有することを特徴とする請求項９乃至請求項１１のいずれか１項に記載の移動体通信受信機。
【請求項１３】
前記結合型チャネル推定手段(34)が、前記第２のセルの信号電力と前記第１のセルの信号電力との比が所定の信号電力閾値を超えた場合にのみ、前記第１のセル及び前記第２のセルに関する結合型チャネル推定を求めるように構成されることを特徴とする請求項１２記載の移動体通信受信機。
【請求項１４】
前記結合型チャネル推定手段(34)が、前記タイミング差(δ)が所定のタイミング閾値未満の場合にのみ、前記第１のセル及び前記第２のセルに関する結合型チャネル推定を求めるように構成されることを特徴とする請求項１２又は請求項１３記載の移動体通信受信機。
【請求項１５】
前記制御手段(30)が、前記結合型チャネル推定の分散が最小となるように前記DFTウィンドウのタイミング(κ)を調整するように構成されることを特徴とする請求項１２記載の移動体通信受信機。
【請求項１６】
前記制御手段(30)が、復調信号の誤りの分散が最小となるように前記DFTウィンドウのタイミング(κ)を調整するように構成されることを特徴とする請求項９又は請求項１２記載の移動体通信受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動体通信システムにおいて信号を処理するための方法及び受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動体通信分野における高データレートへの要求の高まりがみられており、今後数年はこの傾向が続くことはほぼ間違いないであろう。
【０００３】
この要求に応えるため、新たな送信技術が開発された。GSMや広帯域符号分割多元アクセス(WCDMA)のような現在の移動体セルラ標準の来るべき改革においては、直交周波数多元アクセス(OFDM)が送信に用いられるであろう。OFDMは現在用いられている技術と比較して、より高いデータレートや、有限な帯域リソースのより効率的な利用を実現するであろう。
【０００４】
さらに、既存の無線スペクトル内で既存のセルラシステムから新たな高容量かつ高データレートのシステムへスムースに移行できるよう、新たなシステムは柔軟な帯域での動作が可能でなければならない。そのような新たな柔軟なセルラシステムについての一提案は3Gロングタームエヴォリューション(3G LTE)であり、3G WCDMA標準の進化版と見ることができる。このシステムはダウンリンクにおける多元アクセス技術としてOFDM（OFDMAと呼ばれる）を用い、1.4MHzから20MHzの範囲の帯域で動作可能となるであろう。さらに、最大帯域に対しては100Mb/sまでのデータレートがサポートされ、このようなデータレートは、ダウンリンクにおいてMIMO（多入力多出力）手法を用いることで実現可能となるであろう。
【０００５】
そのようなシステムにおいて、また移動体機器が複数のセルに囲まれている状況において、強いセル間干渉(ICI)に関する問題が生じうる。そのような状況においてもスループットを最適化できるように、移動体機器はそのようなセル間干渉に対処するための方法を実施する必要がある。
【発明の概要】
【０００６】
移動体通信システムにおいて信号を処理する方法であって、第１のセルと第２のセルとの間で異なるタイミングに基づいて離散フーリエ変換(DFT)処理するためにウィンドウ位置を調整することにより、受信機におけるセル間干渉が軽減される方法が提示される。このようにして、起こりうる結合型チャネル推定、ひいては復調シンボルの品質が改善される。
【０００７】
特に本発明の実施形態によれば、移動体通信受信機における、第１のセル及び第２のセルから受信した信号を処理する方法において、前記第１のセルからの前記信号のタイミングが取得され、また前記第２のセルからの前記信号のタイミングが取得される。前記第１のセル及び前記第２のセルからの信号のタイミングの差が求められ、該タイミングの差に基づいて、DFT処理のためのウィンドウについてのタイミングが調整される。そして、DFTウィンドウの調整されたタイミングを用いて、信号がDFT処理される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】受信装置の模式図である。
【図２】移動体通信システムの一部を示す図である。
【図３】２つのセルからの受信信号を示す図である。
【図４】２つの受信信号に関する電力遅延プロファイルを示す図である。
【図５】２つのセルからの受信マルチパス信号を示す図である。
【図６Ａ】２つの異なるタイミングの差についての、DFTウィンドウ位置の関数としての実行信号対雑音比(SNR)を示す図である。
【図６Ｂ】２つの異なるタイミングの差についての、DFTウィンドウ位置の関数としての実行信号対雑音比(SNR)を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る受信機の一部を示す図である。
【図８】本発明の実施形態のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。
本発明の例示的な実施形態の理解を助けるため、コンピュータシステムの構成要素によって実行可能な一連の動作に関して様々な態様を説明する。例えば、各実施形態において、様々な動作が、専用の回路（例えば、特別な機能を実行するように相互接続された複数の論理ゲート）によって、１つ以上のプロセッサによって実行されるプログラム命令によって、又はそれらの組み合わせによって実行されうることが理解されよう。
【００１０】
図１に示す受信機１０は受信機アンテナ１２を介して信号を受信する。受信機１０において、アンテナによって受信された信号はまず無線フロントエンド(RF)部１４によって、次いでベースバンド(BB)部１６によって処理され、場合によりさらにいくつかの追加部１８によって処理される。
【００１１】
図２において、移動体機器２０は無線基地局（ノードＢとも呼ばれる）２４の第１のセル２２（サービングセル）に接続されている。移動体機器は図１の受信機１０を有している。移動体機器は同じ基地局または他の基地局に関連付けられた複数の隣接セル２６に囲まれている。各セルでは、移動体機器がそのセルについてのチャネル推定を取得する際に使用するためのパイロットシンボルが送信されている。しかし、１つ以上の隣接セルからのパイロットの送信は、移動体機器２０がサービングセル２２についてのチャネル推定を取得している際に干渉を生じさせる。状況を改善するため、受信機がサービングセル及び１つ以上の隣接セルからのパイロットシンボルに基づいてチャネル推定を算出する結合型チャネル推定(joint channel estimation)を利用することができる。本明細書では、隣接セルが１つしかない場合を例示的な実施形態において説明するが、２つ以上の隣接セルがある場合への拡張は容易である。
【００１２】
受信機がOFDMベースのシステム（又は、シングルキャリア周波数分割多元アクセスSC-FDMAのように、受信機におけるDFT処理を用いる任意のアクセス技術を用いたシステム）でチャネル推定を算出する際、DFT処理のためのウィンドウについてのタイミングκを設定する必要がある。図３において、u(t)はサービングセルからの信号を、v(t)は隣接セルからの信号をそれぞれ表している。CPは信号のサイクリックプレフィックス部を表す。隣接セル信号v(t)は、サービングセル信号u(t)に対してδサンプル（δは負または正）遅延している。
【００１３】
v(t)は２つ目のサービングセルからの信号を表してもよい。これは、COMP(COordinated MultiPoint transmission)が用いられている場合に該当するであろう。
【００１４】
第１の選択肢は、DFTウィンドウの開始点がサービングセル信号u(t)のサイクリックプレフィックスのどこかにあるようにDFTウィンドウを配置することである。これは、チャネル推定をサービングセルについてのみ取得する際に用いられるタイミングであろう。
【００１５】
しかし、移動体機器が、サービングセルとは通常異なるタイミングを有する隣接セル（この場合、タイミングの差はδである）とともに結合型チャネル推定手法を用い、改善されたチャネル推定を算出している場合、サービングセルのみに頼るDFTウィンドウの配置は、不必要な信号間干渉(ISI)をもたらし、結果としてチャネル推定の質を低下させる。
【００１６】
本発明の実施形態によれば、サービングセル信号u(t)と隣接セル信号v(t)とのタイミング差δを考慮して、DFTウィンドウのタイミングを決定する。これは様々な方法で実現することができる。１つの選択肢は、DFTウィンドウを、ウィンドウがδ／２から始まるように配置することである。
【００１７】
別の選択肢は、サービングセル信号及び隣接セルの信号電力を考慮し、隣接セルとサービングセルの電力比を用いて以下のようにウィンドウのタイミングを決定することである。
【数１】
0005431498.tif 000002
ここで、κはDFTウィンドウのタイミング、ＰNBCは隣接セルの信号電力、ＰSCはサービングセルの信号電力である。サービングセル及び隣接セルの信号電力は、例えばリファレンス信号受信電力(RSRP)測定結果から取得することができる。
【００１８】
以下のように、おそらくはシミュレーションで求められる重み付け係数α（０≦α≦１）を含めてもよい。
【数２】
0005431498.tif 000003
【００１９】
これら２つの表記はいずれもシングルタップチャネルを想定したものだが、マルチタップチャネルに対してこの表記を拡張することもまた可能である。その場合、複数の信号に対する電力遅延プロファイル(PDP)が、図４に示されるように求められる。PDPは複数のチャネルタップｈ0，ｈ1，ｇ0，及びｇ1を有する。ｈ0及びｈ1はサービングセルからの信号に関連付けられ、ｇ0及びｇ1は隣接セルからの信号に関連付けられている。各チャネルタップは個々のタップ電力を有しており、図４ではタップの高さで表現されている。
【００２０】
図５において、４つの異なるチャネルタップが図示され、ｎ0，ｎ1，ｎ2，ｎ3は、DFTウィンドウ内の、推定中のシンボルに属さないサンプルの数である。
【００２１】
ウィンドウのタイミングは、複数のチャネルタップｈ0，ｈ1，ｇ0，ｇ1についてのタップ電力に、推定されたシンボル外の過剰サンプル数ｎ0，ｎ1，ｎ2，ｎ3をそれぞれ乗じた合計を最小化することによっても算出可能である。これは図５における網掛け領域を最小化することと等価である。これら領域の幅は、推定中のシンボルに属さないサンプルの数を表している。網掛け領域の高さは、チャネルタップ電力を表している。従って、図示の例において、我々は、以下の値を最小化するウィンドウのタイミング（即ちκの値）を選択したい。
【数３】
0005431498.tif 000004
ここで、直線による括弧は絶対値を意味する。
【００２２】
これを表す別の方法は、DFT処理後の受信信号の表現から始めることができる。なお、以下では簡潔さを目的として１タップチャネルについてのみ説明しているが、マルチタップチャネルへの拡張は容易であることに留意されたい。
【００２３】
DFT後の信号は以下のように記述することができる。
【数４】
0005431498.tif 000005
ここで、H(t)はサービングセルについてのチャネルを、G(t)は隣接セルに対するチャネルである。Ｈ~(t)u~(t)及びG~(t)v~(t)はICI及びISIをモデリングしている。つまり、これら２項はDFTウィンドウ内に存在するが、推定中のシンボル外であるサンプルに対応し、ひいては、図５において網掛け領域として示されているものに対応する。n(t)は背景雑音である。
【００２４】
サービングセル信号u(t)について、注目シンボル外であるが依然としてDFTウィンドウ内に存在するサンプルの数Ｎuは、以下のように表すことができる。
【数５】
0005431498.tif 000006
【００２５】
隣接セル信号v(t)について、注目シンボル外であるが依然としてDFTウィンドウ内に存在するサンプルの数Ｎvは、以下のように表すことができる。
【数６】
0005431498.tif 000007
【００２６】
これら表記において、ＮCPはシンボルのサイクリックプレフィックス内のサンプル数である。結局、ICI、ISI及び背景雑音に起因する、結合型チャネル推定の外乱の分散ｅtotは以下のように算出できる。
【数７】
0005431498.tif 000008
【００２７】
ここで、ＮDFTはDFTウィンドウ内のサンプル数、換言すればDFTウィンドウの長さである。背景雑音の分散はσ2である。この式を最小化することにより、DFTウィンドウについてのタイミングκを見出すことができる。
【００２８】
実効SNRは、信号電力V(H(t)u(t))を外乱の分散ｅtotで除したものに等しい。図６Ａ及び図６Ｂは、DFT処理のためのウィンドウの様々なタイミングκに関する実効SNRを示している。図６Ａは、サービングセル及び隣接セルのタイミング差δがサイクリックプレフィックスより小さい場合を、図６Ｂはδがサイクリックプレフィックスより大きい場合をそれぞれ示している。重ね合わせ(superposition)を用いることにより、他のタイプの分散チャネルのためのDFTウィンドウに関する位置もまた計算可能である。
【００２９】
これを説明する他の方法は、チャネル推定の分散が、κに関して最小化されることである。
【００３０】
DFTウィンドウのタイミングをどのように調整すべきかを決定するための更なる選択肢として、復調信号における誤りの分散をκに関して最小化することができる。
【００３１】
復調信号は、DFT処理後の信号y(t)を（統合）チャネル推定部から受信したチャネルの推定によって除したものに等しい。y(t)もチャネル推定もκ及びδに依存するので、復調信号の分散もまたκ及びδに依存するであろう。そして、κの値は、復調信号の分散をκに関して最小化することにより見出すことができる。
【００３２】
図７は、受信機１０のベースバンド部１６における、関連部分を示している。セルサーチ部２８は隣接セルを検出し、受信信号からサービングセル及び隣接セルのタイミング及び電力遅延プロファイルを求める。制御部３０はサービングセル及び隣接セルのタイミングに基づいて、タイミングの差δを求め、上述した方法のいずれかに従って、少なくともタイミングの差δに基づいて、DFT処理のためのウィンドウについてのタイミングκの調整を決定する。DFT部３２はサイクリックプレフィックスを除去し、求められたタイミングκに従ってDFT処理のためのウィンドウを配置したのち、受信信号をDFT処理する。なお、これに関連して、DFT部は高速フーリエ変換(FFT)を実行するユニットとして実装されることが多いことに留意されたい。
【００３３】
そして、結合型チャネル推定部３４は、DFT処理された信号と、セルサーチ部２８から受信されたサービングセル及び隣接セルに関するセルIDを通じて得られるパイロットシンボル及びその周波数位置に関する情報とを用いて、結合型チャネル推定を算出することができる。そして復調部３６が信号を復調する。
【００３４】
本発明の一部の実施形態において、結合型チャネル推定は制御部が隣接セルのサービングセルに対する信号電力の比が所定の閾値を超えたと判断した場合にだけ、例えば隣接セルがサービングセルより１０ｄＢ超弱い場合と判断した場合だけ行われる。
【００３５】
加えて、サービングセルと隣接セルとの時間調整(time alignment)、即ちδを、結合型チャネル推定を行うべきか否かの判定時に用いることもできる。例えば、δがサイクリックプレフィックスの長さの３〜５倍より大きければ、チャネル推定はサービングセルのみに基づいてよい。
【００３６】
図８は、本発明の実施形態に係る方法を説明するフローチャートである。ステップ３８で、第１及び第２のセルに関してタイミングが取得される。上述した例において、第１のセルはサービングセルであり、第２のセルは隣接セルである。ステップ４０で、DFT処理のためのウィンドウのタイミングκが、第１のセル及び第２のセルのタイミングの差δに少なくとも基づいて決定される。ステップ４２で、決定されたタイミングκを有するDFTウィンドウを用いてDFT処理が実行される。
【００３７】
なお、上述の論述では、１つの送信機／１つの受信機アンテナの場合に関するものであったが、複数の送信機及び／又は受信機アンテナへの拡張は容易であろう。
【００３８】
また、本明細書では、移動端末またはユーザ機器(UE)のような移動体機器における受信機について述べたが、ここで説明した方法及び装置は、いかなる電気通信受信機、すなわち移動機又は基地局で用いられてもよい。また、送信はアップリンク又はダウンリンクであってよい。
【００３９】
従って、本明細書に開示される実施形態は単に例示を目的とするものであって、多少なりとも限定的なものと解すべきではない。本発明の範囲は上述の説明ではなく添付の請求項により与えられ、請求項の範囲に含まれる全ての派生物は本発明の範囲に含まれることが意図されている。
【図１】
0005431498.tif 000009
【図２】
0005431498.tif 000010
【図３】
0005431498.tif 000011
【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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