(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基地局と複数の移動通信端末を備える無線通信システムで１つの移動通信端末で受信されるリソースブロックのうちの複数のサブキャリアについてそれぞれ既知の干渉雑音成分の複数の既知共分散行列から、各々の推定共分散行列がウィッシャート分布に従っていることを利用したアルゴリズムにより、前記移動通信端末で受信される参照信号が属する複数のサブキャリアについての干渉雑音成分の複数の推定共分散行列を計算する共分散行列推定部と、
前記共分散行列推定部で計算された複数の前記推定共分散行列を平均して、平均推定行分散行列を得る共分散行列平均部と、
前記共分散行列平均部で得られた前記平均推定行分散行列を複数のサブキャリアにわたるリソースエレメントに共通する干渉雑音成分の共分散行列として適用し、前記無線通信システムにおけるパラメータを模擬した複数のパラメータに基づいて、前記移動通信端末の受信品質を推定する受信品質評価部と、
メモリと、
前記受信品質評価部で推定された前記受信品質を前記メモリに記憶させる記憶実行部と
を備える無線通信システムの評価装置。
【請求項２】
前記共分散行列推定部は、前記受信品質評価部で前記平均推定共分散行列を適用する前記複数のサブキャリアについてそれぞれ既知の干渉雑音成分の複数の既知共分散行列から、前記参照信号が属する複数のサブキャリアのすべてについての干渉雑音成分の複数の推定共分散行列を計算し、前記受信品質評価部で前記平均推定共分散行列を適用する前記複数のサブキャリアの数は前記参照信号が属する複数のサブキャリアの数と同じである
請求項１に記載の無線通信システムの評価装置。
【請求項３】
前記共分散行列推定部は、前記受信品質評価部で前記平均推定共分散行列を適用する前記複数のサブキャリアについてそれぞれ既知の干渉雑音成分の複数の既知共分散行列から、前記参照信号が属する複数のサブキャリアのうち一部の複数のサブキャリアについての干渉雑音成分の複数の推定共分散行列を計算し、前記受信品質評価部で前記平均推定共分散行列を適用する前記複数のサブキャリアの数は前記参照信号が属する複数のサブキャリアの数と同じである
請求項１に記載の無線通信システムの評価装置。
【請求項４】
前記共分散行列推定部が利用する前記アルゴリズムは、下記のように表現される
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の無線通信システムの評価装置。
【数５０】
0005753808.tif 000051
ここで、
【数５１】
0005753808.tif 000052
は前記推定共分散行列であり、
【数５２】
0005753808.tif 000053
は前記既知共分散行列
【数５３】
0005753808.tif 000054
をコレスキー分解して得られる行列であり、
【数５４】
0005753808.tif 000055
は下記のように表現される下三角行列であり、
【数５５】
0005753808.tif 000056
前記下三角行列のｃiは下記の式で表され、
【数５６】
0005753808.tif 000057
Ｍは、１つの前記推定共分散行列を計算するための１つのサブキャリアに属し干渉雑音成分に相当する参照信号の数であり、前記下三角行列のｎijは下記の式で表される。
【数５７】
0005753808.tif 000058
【請求項５】
複数の基地局と複数の移動通信端末を備える無線通信システムで１つの移動通信端末で受信されるリソースブロックのうちの複数のサブキャリアについてそれぞれ既知の干渉雑音成分の複数の既知共分散行列から、各々の推定共分散行列がウィッシャート分布に従っていることを利用したアルゴリズムにより、前記移動通信端末で受信される参照信号が属する複数のサブキャリアについての干渉雑音成分の複数の第１の推定共分散行列を計算する第１の共分散行列推定部と、
前記第１の共分散行列推定部で計算されたそれぞれのサブキャリアごとの干渉雑音成分の複数の前記第１の推定共分散行列と、前記無線通信システムにおける複数のサブキャリアでの前記移動通信端末の受信電力の相関関係に基づいて、前記それぞれのサブキャリアとは異なるサブキャリアごとの干渉雑音成分の複数の第２の推定共分散行列を計算する第２の共分散行列推定部と、
前記第１の共分散行列推定部で計算された複数の第１の推定共分散行列および前記第２の共分散行列推定部で計算された複数の第２の推定共分散行列を平均して、平均推定行分散行列を得る共分散行列平均部と、
前記共分散行列平均部で得られた平均推定行分散行列を複数のサブキャリアにわたるリソースエレメントに共通する干渉雑音成分の共分散行列として適用し、前記無線通信システムにおけるパラメータを模擬した複数のパラメータに基づいて、前記移動通信端末の受信品質を推定する受信品質評価部と、
メモリと、
前記受信品質評価部で推定された前記受信品質を前記メモリに記憶させる記憶実行部と
を備える無線通信システムの評価装置。
【請求項６】
前記第１の共分散行列推定部が利用する前記アルゴリズムは、下記のように表現される
請求項５に記載の無線通信システムの評価装置。
【数５８】
0005753808.tif 000059
ここで、
【数５９】
0005753808.tif 000060
は前記第１の推定共分散行列であり、
【数６０】
0005753808.tif 000061
は前記既知共分散行列
【数６１】
0005753808.tif 000062
をコレスキー分解して得られる行列であり、
【数６２】
0005753808.tif 000063
は下記のように表現される下三角行列であり、
【数６３】
0005753808.tif 000064
前記下三角行列のｃiは下記の式で表され、
【数６４】
0005753808.tif 000065
Ｍは、１つの前記第１の推定共分散行列を計算するための１つのサブキャリアに属し干渉雑音成分に相当する参照信号の数であり、前記下三角行列のｎijは下記の式で表される。
【数６５】
0005753808.tif 000066
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムの評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
3GPP（Third Generation Partnership Project）におけるLTE（Long Term Evolution）Advancedでは、MU-MIMO（multi-user multiple-input multiple-output）を用いたＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access）が提案されている。MU-MIMOの下りリンク送信においては、１つの基地局が複数の移動通信端末と通信するだけでなく、１つの移動通信端末に異なるデータストリーム（レイヤ）を同時に送信することが可能である。
【０００３】
また、LTE Advancedでは、干渉抑圧合成(Interference Rejection Combining; IRC)と呼ばれる移動通信端末の受信技術が検討されている。ＩＲＣは、下りリンク通信に関して、在圏基地局（所望基地局）からの所望電波ビームに対する干渉基地局からの干渉電波ビームの干渉を、移動通信端末において抑圧するように、移動通信端末において各受信アンテナで得られる信号に重み付けを与える技術である。ＩＲＣは、特に、図１に示すように、移動通信端末１０が在圏セル（所望基地局１のセル、接続セルともいう）１ａの境界付近に所在して、所望基地局１の隣の他の基地局２（干渉基地局）から干渉電波ビームを強く受ける場合に、所望電波ビームに載せられた所望信号の受信品質を向上させる。図１において、符号２ａは干渉基地局２のセルを示す。また、図１においては、所望基地局１で生成されたビーム１ｂの概略形状と、干渉基地局２で生成されたビーム２ｂの概略形状が示されている。干渉基地局２で生成されたビーム２ｂすなわち他の移動通信端末（例えば移動通信端末１２）への下りチャネルのためのビームの一部が移動通信端末１０にとって干渉信号２ｃの原因になる。
【０００４】
ＩＲＣについては、例えば特許文献１、非特許文献１〜３に記載されている。ＩＲＣ受信技術において、移動通信端末の受信ウェイトを計算する各種の式が提案されてきている。例えば、ＭＭＳＥ（最小平均二乗誤差）アルゴリズムから導き出される下記の式（１）を用いて、信号を受信する移動通信端末の受信ウェイト
【数１】
0005753808.tif 000002
を計算することができる。大きな干渉となりうるすべての下りチャネルに関する情報が推定できない場合には、式（１）は有効である。
【数２】
0005753808.tif 000003
【０００５】
式（１）において、Psは移動通信端末にとっての所望基地局（接続セル）からの１シンボルあたりの送信電力を示すスカラーである。
【数３】
0005753808.tif 000004
は移動通信端末のチャネル行列（チャネルインパルス行列）を示す。このチャネル行列は、移動通信端末の受信アンテナ数(行数)×その移動通信端末の所望基地局の送信アンテナ数(列数)の行列である。つまり、このチャネル行列は、移動通信端末にとっての所望基地局から移動通信端末への下りリンクチャネルのチャネル行列である。
【数４】
0005753808.tif 000005
は、移動通信端末にとっての所望基地局からその移動通信端末へ下りリンク送信するために、その所望基地局で生成されたプリコーディング行列である。このプリコーディング行列は、所望基地局の送信アンテナ数(行数)×所望基地局の送信レイヤ数すなわち送信ストリーム数(列数)の行列である。基地局の送信アンテナ数が１の場合には、このプリコーディング行列はスカラーになる（この点で、式（１）はSIMO（single-input multiple-output）にも利用できる）。また、基地局がプリコーディングを使用しない場合には、プリコーディング行列を乗算しなくてよい。なお、式（１）右辺の上付文字Hは複素共役転置（complex conjugate transpose）を示す。
【０００６】
【数５】
0005753808.tif 000006
は移動通信端末にとっての受信信号の共分散行列である。この共分散行列は、接続セル成分と干渉セル成分の合計として、式（２）で表すことができる。
【数６】
0005753808.tif 000007
【０００７】
式（２）において、右辺の第１項
【数７】
0005753808.tif 000008
は接続セル成分を表し、右辺の第２項
【数８】
0005753808.tif 000009
は干渉雑音成分（干渉セル成分）を表す。式（２）の右辺の第１項の
【数９】
0005753808.tif 000010
は推定チャネル行列を表す。
【０００８】
受信信号の共分散行列は、参照信号から計算すなわち推定することができる。非特許文献３には復調用参照信号（UE-specific reference signals）を用いて推定する方法、非特許文献４及び非特許文献５にはセル固有参照信号（cell-specific reference signals）を用いて推定手法が記載されている。復調用参照信号及びセル固有参照信号は、非特許文献６のSubclause 6.10に記載されている。
【０００９】
以下、共分散行列の推定手法の一例として、非特許文献４及び非特許文献５に記載のセル固有参照信号を用いて式（２）の干渉雑音成分の共分散行列を推定する場合について説明する。ただし、後述する干渉雑音成分の共分散行列を平均化するリソースブロック数を１ＲＢの場合に限定して説明するが、一般に平均化リソースブロック数は任意である。      
【００１０】
図２は、非特許文献６のSubclause 6.10.1.2の図6.10.1.2-1に示されたセル固有参照信号のマッピングの例を示す。より具体的には、図２は、移動通信端末で２アンテナポートが使用される場合のマッピングを示し、各アンテナポートに関するセル固有参照信号の配置が重ね合わせられている。図２において、符号ＲＢは１つのリソースブロックを示し、各升目は、最小リソース単位である１つのサブキャリア、１つのOFDMシンボルからなるリソースエレメント（ＲＥ）を示す。ＲＳはセル固有参照信号を示す。縦軸は周波数(サブキャリア）を示し、横軸は時間（ＯＦＤＭシンボル）を示す。ただし、非特許文献６において１ＲＢは１２のサブキャリア及び７のＯＦＤＭシンボルで構成されると定義されているが、本稿では１ＲＢは１２のサブキャリア、１４のＯＦＤＭシンボルから構成されているものとして定義する（１サブフレームの時間長を有する）。本例では、最初の２つのＯＦＤＭシンボル列は、ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）で送信される制御信号であり、後続の１２のＯＦＤＭシンボル列は、ＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared Channel）で送信されるデータ信号である。
【００１１】
図２に示すように、１つのリソースブロックＲＢあたり１６個のリソースエレメントがセル固有参照信号ＲＳに使用されている。式（２）の接続セル成分は、１つのリソースブロックＲＢあたり１６個のセル固有参照信号ＲＳからMMSEアルゴリズムを用いて計算することが可能である。式（２）の干渉雑音成分は次のようにして得られる。まず、受信信号ベクトルから所望信号成分のベクトルを減算して干渉雑音成分のベクトルを得る。そして、セル間同期環境を想定した場合に、干渉となるPDCCHの影響を避けるため、先頭ＯＦＤＭシンボルを除く１２個のセル固有参照信号ＲＳの各々について、干渉雑音成分のベクトルを処理することによって干渉雑音成分の共分散行列を計算する。なお、平均化サンプル数を増加させるために１６個全てのセル固有参照信号を用いてもよい。また、セル間非同期環境においては、干渉PDCCHがどのリソースに対して干渉となるかの情報が無いため、全１６個のセル固有参照信号を利用することが考えられる。さらに、これらの１２個の干渉雑音成分の共分散行列を平均することで、式（２）の干渉雑音成分が得られる。
【００１２】
移動通信システムでの通信特性を評価するコンピュータシミュレーションは、リンクレベルシミュレーションとシステムレベルシミュレーションに大別される（例えば非特許文献７）。
【００１３】
リンクレベルシミュレーションは、１つの基地局と１つの移動通信端末の間のリンクに関する現象および処理などを忠実に模擬し、そのリンクに関する特性を評価する。評価される特性としては、そのリンクのスループットおよびBLER（ブロック誤り率）などがある。OFDMAのリンクレベルシミュレーションでは、基地局から移動局に送信される全OFDMシンボル、全サブキャリアの送信信号（OFDM信号）のモデルを生成し、実際の通信で使用される変調方式およびチャネル符号化を適用し、マルチパスフェージング環境を適用してマルチパスフェージング環境を通過後の受信信号のモデルを生成する。そして、移動通信端末の受信機での受信信号の復調を受信信号のモデルに適用する。通信にSIMOまたはMIMOを使用することを想定する場合には、移動通信端末の受信機でのアンテナ毎の信号分離処理もリンクレベルシミュレーションは模倣する。復調された受信信号のモデルに基づいて、スループットおよびBLERなどの特性が評価される。図３の網掛け部分は、リンクレベルシミュレーションで使用されるリソースエレメントを示す。要するに、リンクレベルシミュレーションではリンクで送信されるすべてのリソースエレメントのモデルが使用される。
【００１４】
システムレベルシミュレーションは、複数の基地局が存在するマルチセル環境、すなわち実際の無線通信システム全体での通信特性を評価する。システムレベルシミュレーションでは、マルチセル環境における干渉のモデルおよびＯＦＤＭＡでのユーザスケジューリングのモデルを適用して、通信特性を評価することができる。評価される通信特性としては、移動通信端末の各々での受信品質（例えばSINR、信号対干渉雑音比）、システム全体でのスループットがある。受信品質の評価では、パスロス、シャドウイングおよびマルチパスフェージングのモデルが使用される。システムレベルシミュレーションでは、演算処理の負荷の軽減のため、OFDM信号のモデルの生成および受信信号の復調の模擬は行わない。また必要に応じて１リソースブロック内の評価に用いるOFDMシンボルおよびサブキャリアを可能な限り間引く。図４の網掛け部分は、システムレベルシミュレーションで使用されるリソースエレメントの例を示す。この例では、１サブフレーム内では時間的な特性変動が十分に小さく、かつ12サブキャリアにわたる異なる周波数での特性変動が十分に小さいことを仮定し、１OFDMシンボルの２つのサブキャリアのリソースエレメントしか使用しない。また、システムレベルシミュレーションでは、演算処理の負荷の軽減のため、送信されるOFDM信号のモデルの生成および受信信号の復調の模擬は行わない。
【００１５】
図５は、リンクレベルシミュレーションとシステムレベルシミュレーションの関係を示す。図５に示すように、まずシステムレベルシミュレーションで、移動通信端末の各々での受信品質（例えばSINR）を算出する。受信品質の算出においては、移動通信端末がIRC受信器（干渉抑圧合成を行う受信器）である場合には、その干渉抑圧効果を考慮する。次に、システムレベルシミュレーションで得られた受信品質の情報に基づいて、リンクレベルシミュレーションでは、リンクごとに（１つの基地局と１つの移動通信端末のセットごとに）、ブロック誤り率を算出する。次に、リンクレベルシミュレーションで得られたブロック誤り率の情報に基づいて、システムレベルシミュレーションでは、システム全体でのスループット（例えばすべての移動通信端末についての平均スループット）を算出する。以上の説明から明らかなように、IRC受信器が用いられる場合には、正確なシステム性能評価のためには、IRC受信器による干渉抑圧効果を考慮した受信品質（SINR）の正確な算出が重要である。
【００１６】
システムレベルシミュレーションでは、上記のように全リソースエレメントを用いたOFDM信号レベルの送受信を模擬しないため、データ信号および参照信号の送信を考慮しない。このため、IRC受信器の干渉局圧能力の評価に重要な干渉雑音成分の共分散行列が生成できなかった。しかし、非特許文献１および非特許文献３では、干渉雑音成分の共分散行列がウィッシャート分布（Wishart distribution）に従っていることを利用して、受信信号の干渉雑音成分の共分散行列を模擬することができる。模擬すなわち推定される干渉雑音成分の共分散行列がウィッシャート分布に従うことは下記のように表すことができる。
【数１０】
0005753808.tif 000011
【００１７】
ここで、
【数１１】
0005753808.tif 000012
は、１つのリソースエレメントＲＥに関する干渉雑音成分の１つの理想の共分散行列であって、既知である。
【数１２】
0005753808.tif 000013
は推定される共分散行列である。Ｍはウィッシャート分布の自由度である。
【００１８】
推定される共分散行列はウィッシャート分布から標本を抽出することで、下記の式（３）で表すことができる。
【数１３】
0005753808.tif 000014
したがって、１つの理想の共分散行列から下記の式（４）に従って干渉雑音成分の１つの共分散行列を推定することができる。
【数１４】
0005753808.tif 000015
【００１９】
式（３）および式（４）において、
【数１５】
0005753808.tif 000016
は理想の共分散行列
【数１６】
0005753808.tif 000017
をコレスキー分解（Cholesky decomposition）して得られる行列である。
【００２０】
また、式（３）および式（４）において、
【数１７】
0005753808.tif 000018
は下記のように表現される下三角行列である。
【数１８】
0005753808.tif 000019
この行列のｃiはカイ二乗分布（Chi-square distribution）に従う。すなわち、
【数１９】
0005753808.tif 000020
である。また、ｎijは平均ゼロ、分散１の複素数値正規分布に従う。すなわち、
【数２０】
0005753808.tif 000021
である。
【００２１】
ウィッシャート分布の自由度Ｍは、雑音干渉成分の共分散行列を推定するときのサンプル数である。すなわち、雑音干渉成分の共分散行列を推定するとき、１リソースブロックあたり１２個のセル固有参照信号ＲＳを使用する場合、自由度Ｍは１２である。
【００２２】
以上の手法を用いることによって、干渉雑音成分の１つの理想の共分散行列から１つのリソースブロックＲＢに共通する干渉雑音成分の１つの共分散行列を推定することができる。そして、推定された干渉雑音成分の共分散行列を用いて、システムレベルシミュレーションにおいて、移動通信端末の各々での受信品質を計算することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】特表2000-511370号公報
【非特許文献】
【００２４】
【非特許文献１】R1-111031, 3GPP TSG RAN WG1 Meeting #64, Taipei, Taiwan, 21st - 25th February 2011, Agenda item: 6.3.1.3, Source: Nokia, Nokia Siemens Networks, Title: "On advanced UE MMSE receiver modelling in system simulations", Document for: Discussion and Decision
【非特許文献２】Lars Thiele at al, "On the Value of Synchronous Downlink MIMO-OFDMA Systems with Linear Equalizers", Fraunhofer Institute for Telecommunications, Heinrich-Hertz-Institut Einsteinufer 37, 10587 Berlin, Germany
【非特許文献３】R1-111562, 3GPP TSG RAN WG1 Meeting #64, Barcelona, Spain, 9 - 13 May 2011, Agenda item: 6.3.1.3, Source: Renesas Mobile Europe Ltd., Title: "Interference aware receiver modeling at system level", Document for: Discussion
【非特許文献４】R4-114652, 3GPP TSG RAN WG4 Meeting #60 AH, Athens, Hellenic Republic, 22 - 26 August 2011, Agenda item: 15, Source: Huawei, HiSilicon, Title: "CRS Covariance Matrix Estimation for MMSE-IRC Receiver," Document for: Discussion
【非特許文献５】R4-115213, 3GPP TSG RAN WG4 Meeting #60 Bis, Zhuhai, China, 10 - 14 Octover 2011, Agenda item: 9.3, Source: NTT DOCOMO, Title: "Reference receiver structure for interference mitigation on Enhanced performance requirement for LTE UE," Document for: Approval
【非特許文献６】3GPP TS 36.211 V10.0.0 (2010-12), 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); "Physical channels and modulation", (Release 10), ２０１０年１２月
【非特許文献７】3GPP TR 25.892 V6.0.0 (2004-06), 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; "Feasibility Study for Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) for UTRAN enhancement", (Release 6) , ２００４年６月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
しかし、上記の従来技術では、異なる周波数での特性変動を考慮しないため、周波数による特性変動が大きい伝搬路に関する共分散行列の模擬精度が低い。このため、推定された共分散行列を用いて、IRC受信器の干渉抑圧能力を評価するためにシステムレベルシミュレーションを実行しても、誤った評価結果を得るおそれがある。
【００２６】
そこで、本発明は、精度の高い評価結果を得ることができる無線通信システムの評価装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明の一つの態様では、無線通信システムの評価装置は、複数の基地局と複数の移動通信端末を備える無線通信システムで１つの移動通信端末で受信されるリソースブロックの複数のサブキャリアについてそれぞれ既知の干渉雑音成分の複数の既知共分散行列から、各々の推定共分散行列がウィッシャート分布に従っていることを利用したアルゴリズムにより、前記移動通信端末で受信される参照信号が属する複数のサブキャリアについての干渉雑音成分の複数の推定共分散行列を計算する共分散行列推定部と、前記共分散行列推定部で計算された複数の前記推定共分散行列を平均して、平均推定行分散行列を得る共分散行列平均部と、前記共分散行列平均部で得られた前記平均推定行分散行列を複数のサブキャリアにわたるリソースエレメントに共通する干渉雑音成分の共分散行列として適用し、前記無線通信システムにおけるパラメータを模擬した複数のパラメータに基づいて、前記移動通信端末の受信品質を推定する受信品質評価部と、メモリと、前記受信品質評価部で推定された前記受信品質を前記メモリに記憶させる記憶実行部とを備える。
この態様においては、共分散行列推定部がそれぞれのサブキャリア（周波数）ごとに干渉雑音成分の推定共分散行列を計算する。このため、精度の高い評価結果を得ることができる。
【００２８】
前記共分散行列推定部は、前記受信品質評価部で前記平均推定共分散行列を適用する前記複数のサブキャリアについてそれぞれ既知の干渉雑音成分の複数の既知共分散行列から、前記参照信号が属する複数のサブキャリアのすべてについての干渉雑音成分の複数の推定共分散行列を計算してよく、前記受信品質評価部で前記平均推定共分散行列を適用する前記複数のサブキャリアの数は前記参照信号が属する複数のサブキャリアの数と同じでよい。参照信号が属する複数のサブキャリアと同じ数である複数の既知共分散行列から、参照信号が属する複数のサブキャリアのすべてについて複数の推定共分散行列を計算することにより、精度の高い評価結果を得ることができる。
【００２９】
前記共分散行列推定部は、前記受信品質評価部で前記平均推定共分散行列を適用する前記複数のサブキャリアについてそれぞれ既知の干渉雑音成分の複数の既知共分散行列から、前記参照信号が属する複数のサブキャリアのうち一部の複数のサブキャリアについての干渉雑音成分の複数の推定共分散行列を計算してよく、前記受信品質評価部で前記平均推定共分散行列を適用する前記複数のサブキャリアの数は前記参照信号が属する複数のサブキャリアの数と同じでよい。参照信号が属する複数のサブキャリアのうち一部の複数のサブキャリアについて複数の推定共分散行列を計算することにより、演算処理の負担を軽減することができる。
【００３０】
前記共分散行列推定部が利用する前記アルゴリズムは、下記のように表現される。
【数２１】
0005753808.tif 000022
ここで、
【数２２】
0005753808.tif 000023
は前記推定共分散行列であり、
【数２３】
0005753808.tif 000024
は前記既知共分散行列
【数２４】
0005753808.tif 000025
をコレスキー分解して得られる行列であり、
【数２５】
0005753808.tif 000026
は下記のように表現される下三角行列であり、
【数２６】
0005753808.tif 000027
前記下三角行列のｃiは下記の式で表され、
【数２７】
0005753808.tif 000028
Ｍは、１つの前記推定共分散行列を計算するための１つのサブキャリアに属し干渉雑音成分に相当する参照信号の数であり、前記下三角行列のｎijは下記の式で表される。
【数２８】
0005753808.tif 000029
【００３１】
本発明の他の一つの態様では、無線通信システムの評価装置は、複数の基地局と複数の移動通信端末を備える無線通信システムで１つの移動通信端末で受信されるリソースブロックの複数のサブキャリアについてそれぞれ既知の干渉雑音成分の複数の既知共分散行列から、各々の推定共分散行列がウィッシャート分布に従っていることを利用したアルゴリズムにより、前記移動通信端末で受信される参照信号が属する複数のサブキャリアについての干渉雑音成分の複数の第１の推定共分散行列を計算する第１の共分散行列推定部と、前記第１の共分散行列推定部で計算されたそれぞれのサブキャリアごとの干渉雑音成分の複数の前記第１の推定共分散行列と、前記無線通信システムにおける複数のサブキャリアでの前記移動通信端末の受信電力の相関関係に基づいて、前記それぞれのサブキャリアとは異なるサブキャリアごとの干渉雑音成分の複数の第２の推定共分散行列を計算する第２の共分散行列推定部と、前記第１の共分散行列推定部で計算された複数の第１の推定共分散行列および前記第２の共分散行列推定部で計算された複数の第２の推定共分散行列を平均して、平均推定行分散行列を得る共分散行列平均部と、前記共分散行列平均部で得られた平均推定行分散行列を複数のサブキャリアにわたるリソースエレメントに共通する干渉雑音成分の共分散行列として適用し、前記無線通信システムにおけるパラメータを模擬した複数のパラメータに基づいて、前記移動通信端末の受信品質を推定する受信品質評価部と、メモリと、前記受信品質評価部で推定された前記受信品質を前記メモリに記憶させる記憶実行部とを備える。
この態様においては、第１の共分散行列推定部がそれぞれのサブキャリア（周波数）ごとに干渉雑音成分の第１の推定共分散行列を計算する。また、第１の推定共分散行列と複数のサブキャリアでの前記移動通信端末の受信電力の相関関係に基づいて補間および／または補外を行うことにより、第２の共分散行列推定部が干渉雑音成分の第２の推定共分散行列を計算する。このため、精度の高い評価結果を得ることができる。
【００３２】
前記第１の共分散行列推定部が利用する前記アルゴリズムは、下記のように表現される。
【数２９】
0005753808.tif 000030
ここで、
【数３０】
0005753808.tif 000031
は前記第１の推定共分散行列であり、
【数３１】
0005753808.tif 000032
は前記既知共分散行列
【数３２】
0005753808.tif 000033
をコレスキー分解して得られる行列であり、
【数３３】
0005753808.tif 000034
は下記のように表現される下三角行列であり、
【数３４】
0005753808.tif 000035
前記下三角行列のｃiは下記の式で表され、
【数３５】
0005753808.tif 000036
Ｍは、１つの前記第１の推定共分散行列を計算するための１つのサブキャリアに属し干渉雑音成分に相当する参照信号の数であり、前記下三角行列のｎijは下記の式で表される。
【数３６】
0005753808.tif 000037
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】干渉基地局から干渉ビームを受信する移動通信端末を示す図である。
【図２】セル固有参照信号のリソースブロックにおけるマッピングを示す図である。
【図３】リンクレベルシミュレーションで使用されるリソースブロックにおけるリソースエレメントを示す図である。
【図４】システムレベルシミュレーションで使用されるリソースブロックにおけるリソースエレメントを示す図である。
【図５】リンクレベルシミュレーションとシステムレベルシミュレーションの関係を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る無線通信システムの評価装置を示すブロック図である。
【図７】第１の実施の形態の無線通信システムの評価装置の共分散行列推定部および共分散行列平均部の動作を示す図である。
【図８】第１の実施の形態の無線通信システムの評価装置のシステムレベルシミュレーションで使用されるリソースブロックにおけるリソースエレメントの例を示す図である。
【図９】第１の実施の形態の無線通信システムの評価装置のシステムレベルシミュレーションで使用されるリソースブロックにおけるリソースエレメントの他の例を示す図である。
【図１０】第１の実施の形態の無線通信システムの評価装置のシステムレベルシミュレーションで使用されるリソースブロックにおけるリソースエレメントの他の例を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態の無線通信システムの評価装置の共分散行列推定部および共分散行列平均部の動作を示す図である。
【図１２】第２の実施の形態の無線通信システムの評価装置のシステムレベルシミュレーションで使用されるリソースブロックにおけるリソースエレメントの例を示す図である。
【図１３】第２の実施の形態の無線通信システムの評価装置のシステムレベルシミュレーションで使用されるリソースブロックにおけるリソースエレメントの他の例を示す図である。
【図１４】第２の実施の形態の無線通信システムの評価装置のシステムレベルシミュレーションで使用されるリソースブロックにおけるリソースエレメントの他の例を示す図である。
【図１５】本発明の第３の実施の形態に係る無線通信システムの評価装置を示すブロック図である。
【図１６】第３の実施の形態の無線通信システムの評価装置の共分散行列推定部および共分散行列平均部の動作を示す図である。
【図１７】複数のサブキャリアでの移動通信端末の受信電力の相関関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る様々な実施の形態を説明する。なお以下では、上述したセル固有参照信号に基づく共分散行列の推定手法を用いた場合について説明するが、これに限定されるものではなく、例えば復調用参照信号を用いた手法の場合にも適用可能である。
【００３５】
第１の実施の形態
図６は本発明の第１の実施の形態に係る無線通信システムの評価装置を示す。この無線通信システムの評価装置は、コンピュータであって、プロセッサおよびメモリ２０を備える。プロセッサは、共分散行列推定部１０、共分散行列平均部１４、システムレベルシミュレータ１５およびリンクレベルシミュレータ１６を備える。共分散行列推定部１０、共分散行列平均部１４、システムレベルシミュレータ１５およびリンクレベルシミュレータ１６は、プロセッサが１または複数のコンピュータプログラムを実行することにより、コンピュータプログラムに従って機能することによって実現される機能ブロックである。
【００３６】
メモリ２０には、複数の基地局と複数の移動通信端末を備える無線通信システムで１つの移動通信端末で受信される１リソースブロックのうちの複数のサブキャリアについてそれぞれ既知の干渉雑音成分の複数の既知共分散行列（理想の共分散行列）
【数３７】
0005753808.tif 000038
が記憶されている。すなわち、この無線通信システムの評価装置で無線通信システムを評価する前に、複数の既知の共分散行列が計算されて、それらがメモリ２０に記憶されている。これらの既知の共分散行列は、後述するシステムレベルシミュレーションで使用されるリソースエレメントＲＥ（図８、図９または図１０参照）に関する。すなわち、既知の干渉雑音共分散行列は、後述する平均推定共分散行列を適用する複数のサブキャリアのそれぞれについて既知である。
【００３７】
図８、図９または図１０において、システムレベルシミュレーションで使用されるリソースエレメントＲＥは、４つの周波数（サブキャリア）に属する。この実施の形態では、これらの４つの周波数にそれぞれ対応する４つの既知の共分散行列を共分散行列推定部１０が使用する。
【００３８】
共分散行列推定部１０は、メモリ２０からこれらの干渉雑音成分の既知の共分散行列を読み出し、これらから干渉雑音成分の複数の推定共分散行列
【数３８】
0005753808.tif 000039
を計算する。推定共分散行列の計算は、各々の推定共分散行列がウィッシャート分布に従っていることを利用したアルゴリズムを使用する。具体的には、１つの既知の共分散行列（１つの周波数に対応）から上記の式（４）に従って干渉雑音成分の１つの共分散行列（１つの周波数に対応）を推定することができる。式（４）の詳細については背景技術に関連して上述してある。但し、この実施の形態では、共分散行列推定部１０は、移動通信端末で受信されるセル固有参照信号ＲＳが属する４つのサブキャリアについての干渉雑音成分の４つの推定共分散行列をそれぞれ計算する。このため、干渉雑音成分の１つの推定共分散行列を計算するにあたって、ウィッシャート分布の自由度Ｍ（すなわち、雑音干渉成分の共分散行列を推定するときのサンプル数）は、１リソースブロックの１つの周波数（サブキャリア）に属し干渉雑音成分に相当するセル固有参照信号ＲＳの数である３である（図７参照）。この計算を４つの周波数について行うことにより、４つの推定共分散行列が得られる（図７参照）。図７においては、各周波数（各サブキャリア）について推定共分散行列を得るのに、その周波数（サブキャリア）に属し干渉雑音成分に相当する３つのセル固有参照信号ＲＳを利用し、自由度Ｍは３である。しかし、セル間非同期環境においては、干渉PDCCHがどのリソースに対して干渉となるかの情報が無いため、各周波数（各サブキャリア）について推定共分散行列を得るのに、その周波数（サブキャリア）に属する４つのセル固有参照信号を利用することが考えられる。この場合には自由度Ｍは４である。
【００３９】
共分散行列平均部１４は、共分散行列推定部１０で計算された複数の（この実施の形態では４つの）推定共分散行列を平均して、平均推定行分散行列
【数３９】
0005753808.tif 000040
を計算する。
【００４０】
システムレベルシミュレータ１５は、図４および図５を参照して上述したシステムレベルシミュレーションを行う。この実施の形態では、システムレベルシミュレータ１５は、共分散行列平均部１４で得られた平均推定行分散行列を複数のサブキャリアにわたるリソースエレメントに共通する干渉雑音成分の共分散行列として適用し、無線通信システムにおけるパラメータを模擬した複数のパラメータに基づいて、移動通信端末の受信品質を推定する。すなわち、システムレベルシミュレータ１５は受信品質評価部として機能する。無線通信システムにおけるパラメータを模擬した複数のパラメータは、マルチセル環境における干渉のモデル、パスロスのモデル、シャドウイングのモデルおよびマルチパスフェージングのモデル、およびＯＦＤＭＡでのユーザスケジューリングのモデルを含む。これらの各種のパラメータはメモリ２０から読み出されて、システムレベルシミュレーションに使用される。
【００４１】
図８から図１０の網掛け部分は、１リソースブロックＲＢにおけるシステムレベルシミュレーションで使用されるリソースエレメントＲＥの例を示す。図８は、推定共分散行列の計算に使用されるセル固有参照信号ＲＳの４つの周波数（サブキャリア）と同じ４つの周波数内の４つのリソースエレメントＲＥを使用する例を示す。図９は、推定共分散行列の計算に使用されるセル固有参照信号ＲＳの４つの周波数と異なる４つの周波数の４つのリソースエレメントＲＥを使用する例を示す。但し、これらのリソースエレメントＲＥの周波数間隔は、セル固有参照信号ＲＳの４つの周波数の間隔と同じである。図１０は、推定共分散行列の計算に使用されるセル固有参照信号ＲＳの４つの周波数と異なる４つの周波数の４つのリソースエレメントＲＥを使用する例を示し、これらのリソースエレメントＲＥの周波数間隔は、セル固有参照信号ＲＳの４つの周波数の間隔と異なる。このように、システムレベルシミュレーションで使用されるリソースエレメントＲＥのサブキャリアは、推定共分散行列の計算に使用されるセル固有参照信号ＲＳのサブキャリアと同じでもよいし違っていてもよい。但し、システムレベルシミュレーションで使用されるリソースエレメントＲＥのサブキャリアの数は、推定共分散行列の計算に使用されるセル固有参照信号ＲＳのサブキャリアと同じである。
【００４２】
システムレベルシミュレータ１５で推定される受信品質はSIR（信号対干渉比）でもよいし、SINR（信号対干渉雑音比）でもよい。受信品質を推定すると、システムレベルシミュレータ１５は受信品質を示す情報をメモリ２０に記憶させる。このようにシステムレベルシミュレータ１５は記憶実行部として機能する。
【００４３】
リンクレベルシミュレータ１６は、図３および図５を参照して上述したリンクレベルシミュレーションを行う。リンクレベルシミュレータ１６は、メモリ２０に記憶された受信品質を示す情報および各種のパラメータを読み出して、受信品質の情報およびこれらのパラメータに基づいて、リンクごとに（１つの基地局と１つの移動通信端末のセットごとに）、ブロック誤り率（BLER）を算出する。リンクレベルシミュレータ１６は、基地局から移動局に送信される全OFDMシンボル、全サブキャリアの送信信号（OFDM信号）のモデルを生成し、実際の通信で使用される変調方式およびチャネル符号化を適用し、マルチパスフェージング環境を適用してマルチパスフェージング環境を通過後の、各移動通信端末での受信信号のモデルを生成する。そして、各移動通信端末の受信機での受信信号の復調を受信信号のモデルに適用する。通信にSIMOまたはMIMOを使用することを想定する場合には、各移動通信端末の受信機でのアンテナ毎の信号分離処理もリンクレベルシミュレータ１６は模倣する。復調された受信信号のモデルに基づいて、各移動通信端末でのBLERを計算する。このようにして計算されたBLERを示す情報をリンクレベルシミュレータ１６はメモリ２０に記憶させる。
【００４４】
さらにシステムレベルシミュレータ１５は、リンクレベルシミュレーションで得られたブロック誤り率の情報および各種のパラメータをメモリ２０から読み出し、これらに基づいて、システム全体でのスループット（例えばすべての移動通信端末についての平均スループット）を算出する。
【００４５】
以上説明したように、共分散行列推定部１０がそれぞれのサブキャリア（周波数）ごとに干渉雑音成分の推定共分散行列を計算する。このため、精度の高い評価結果を得ることができる。特に、共分散行列推定部１０は、移動通信端末で受信される１リソースブロックＲＢのうちシステムレベルシミュレーションで使用する複数のサブキャリア（図８ないし図１０に示すように４つのサブキャリア）についてそれぞれ既知の干渉雑音成分の複数の（４つの）既知共分散行列
【数４０】
0005753808.tif 000041
から、セル固有参照信号ＲＳが属する複数の（４つの）サブキャリア（図７参照）のすべてについての干渉雑音成分の複数の（４つの）推定共分散行列
【数４１】
0005753808.tif 000042
を計算する。セル固有参照信号ＲＳが属する複数のサブキャリアと同じ数である複数の既知共分散行列から、セル固有参照信号ＲＳが属する複数のサブキャリアのすべてについて複数の推定共分散行列を計算し、これらの推定共分散行列を平均することにより、精度の高い評価結果を得ることができる。
【００４６】
第２の実施の形態
次に本発明の第２の実施の形態を説明する。第２の実施の形態に係る無線通信システムの評価装置の構成は第１の実施の形態のそれと同じでよい。但し、共分散行列推定部１０の機能が異なる。第２の実施の形態の他の特徴は第１の実施の形態のそれらと同じである。
【００４７】
上記のように第１の実施の形態では、共分散行列推定部１０は、移動通信端末で受信される１リソースブロックＲＢのうちシステムレベルシミュレーションで使用する複数のサブキャリア（図８ないし図１０に示すように４つのサブキャリア）についてそれぞれ既知の干渉雑音成分の複数の（４つの）既知共分散行列から、セル固有参照信号ＲＳが属する複数の（４つの）サブキャリア（図７参照）のすべてについての干渉雑音成分の複数の（４つの）推定共分散行列を計算する。第２の実施の形態においては、共分散行列推定部１０は、移動通信端末で受信される１リソースブロックＲＢのうちシステムレベルシミュレーションで使用する複数のサブキャリア（図１２、図１３または図１４に示すように例えば２つのサブキャリア）についてそれぞれ既知の干渉雑音成分の複数の（例えば２つの）既知共分散行列
【数４２】
0005753808.tif 000043
から、セル固有参照信号ＲＳが属する複数（４つの）のサブキャリアのうち一部の複数のサブキャリア（図１１に示すように例えば２つのサブキャリア）についての干渉雑音成分の複数の推定共分散行列
【数４３】
0005753808.tif 000044
を計算する。図１１においては、各周波数（各サブキャリア）について推定共分散行列を得るのに、その周波数（サブキャリア）に属し干渉雑音成分に相当する３つのセル固有参照信号ＲＳを利用し、上述した自由度Ｍは３である。しかし、セル間非同期環境においては、干渉PDCCHがどのリソースに対して干渉となるかの情報が無いため、各周波数（各サブキャリア）について推定共分散行列を得るのに、その周波数（サブキャリア）に属する４つのセル固有参照信号を利用することが考えられる。この場合には自由度Ｍは４である。
セル固有参照信号ＲＳが属する複数のサブキャリアのうち一部の複数のサブキャリアについて複数の推定共分散行列を計算することにより、共分散行列推定部１０ひいては無線通信システムの評価装置の演算処理の負担を軽減することができる。
【００４８】
共分散行列平均部１４は、共分散行列推定部１０で計算された複数の（この実施の形態では４つの）推定共分散行列を平均して、平均推定行分散行列
【数４４】
0005753808.tif 000045
を計算する。
【００４９】
システムレベルシミュレータ１５は、第１の実施の形態と同様に、システムレベルシミュレーションを行う。但し、１リソースブロックＲＢにおけるシステムレベルシミュレーションで使用されるリソースエレメントＲＥの数は、第１の実施の形態のそれとは異なる。図１２から図１４の網掛け部分は、１リソースブロックＲＢにおけるシステムレベルシミュレーションで使用されるリソースエレメントＲＥの例を示す。図１２は、推定共分散行列の計算に使用されるセル固有参照信号ＲＳの２つの周波数（サブキャリア）と同じ２つの周波数の２つのリソースエレメントＲＥを使用する例を示す。図１３は、推定共分散行列の計算に使用されるセル固有参照信号ＲＳの２つの周波数と異なる２つの周波数の２つのリソースエレメントＲＥを使用する例を示す。但し、これらのリソースエレメントＲＥの周波数間隔は、推定共分散行列の計算に使用されるセル固有参照信号ＲＳの２つの周波数の間隔と同じである。図１４は、推定共分散行列の計算に使用されるセル固有参照信号ＲＳの２つの周波数と異なる２つの周波数の２つのリソースエレメントＲＥを使用する例を示し、これらのリソースエレメントＲＥの周波数間隔は、推定共分散行列の計算に使用されるセル固有参照信号ＲＳの２つの周波数の間隔と異なる。このように、システムレベルシミュレーションで使用されるリソースエレメントＲＥのサブキャリアは、推定共分散行列の計算に使用されるセル固有参照信号ＲＳのサブキャリアと同じでもよいし違っていてもよい。但し、システムレベルシミュレーションで使用されるリソースエレメントＲＥのサブキャリアの数は、推定共分散行列の計算に使用されるセル固有参照信号ＲＳのサブキャリアと同じである。
【００５０】
第３の実施の形態
図１５は、本発明の第３の実施の形態に係る無線通信システムの評価装置を示す。第３の実施の形態の無線通信システムの評価装置は、共分散行列推定部１０および共分散行列平均部１４の代わりに、第１の共分散行列推定部１１、第２の共分散行列推定部１２および共分散行列平均部１３を備える。第１の共分散行列推定部１１、第２の共分散行列推定部１２および共分散行列平均部１３も、無線通信システムの評価装置のプロセッサが１または複数のコンピュータプログラムを実行することにより、コンピュータプログラムに従って機能することによって実現される機能ブロックである。他の構成要素は、図６に示す第１および第２の実施の形態のそれらと同じであり、共通する構成要素を示すために図１５では同じ参照符号が使用されている。
【００５１】
第２の実施の形態の共分散行列推定部１０と同様に、第３の実施の形態の第１の共分散行列推定部１１は、移動通信端末で受信される１リソースブロックＲＢのうちシステムレベルシミュレーションで使用する複数のサブキャリア（図１２、図１３または図１４に示すように例えば２つのサブキャリア）についてそれぞれ既知の干渉雑音成分の複数の（例えば２つの）既知共分散行列
【数４５】
0005753808.tif 000046
から、セル固有参照信号ＲＳが属する複数（４つの）のサブキャリアのうち一部の複数のサブキャリア（図１６に示すように例えば２つのサブキャリア）についての干渉雑音成分の複数の第１の推定共分散行列
【数４６】
0005753808.tif 000047
を計算する。図１６においては、各周波数（各サブキャリア）について推定共分散行列を得るのに、その周波数（サブキャリア）に属し干渉雑音成分に相当する３つのセル固有参照信号ＲＳを利用し、上述した自由度Ｍは３である。しかし、セル間非同期環境においては、干渉PDCCHがどのリソースに対して干渉となるかの情報が無いため、各周波数（各サブキャリア）について推定共分散行列を得るのに、その周波数（サブキャリア）に属する４つのセル固有参照信号を利用することが考えられる。この場合には自由度Ｍは４である。
【００５２】
第２の共分散行列推定部１２は、第１の共分散行列推定部１１で計算されたそれぞれのサブキャリアごとの干渉雑音成分の複数の第１の推定共分散行列
【数４７】
0005753808.tif 000048
と、無線通信システムにおける複数のサブキャリアでの移動通信端末の受信電力の相関関係に基づいて、第１の共分散行列推定部１１に関するそれぞれのサブキャリアとは異なるサブキャリア（セル固有参照信号ＲＳが属するサブキャリア）ごとの干渉雑音成分の複数の第２の推定共分散行列
【数４８】
0005753808.tif 000049
を計算する。つまり、図１６において、セル固有参照信号ＲＳが属する２つのサブキャリアについては、第１の共分散行列推定部１１が第１の推定共分散行列を計算し、セル固有参照信号ＲＳが属する他の２つのサブキャリアについては、第２の共分散行列推定部１２が第１の推定共分散行列を計算する。
【００５３】
複数のサブキャリアでの移動通信端末の受信電力の相関関係は、例えば図１７のグラフで表すことができる。周波数フェージングなどの要因により、受信電力は周波数に応じて異なりうる。複数のサブキャリアでの移動通信端末の受信電力の相関関係を示す情報は、メモリ２０に記憶されており、第２の共分散行列推定部１２はこの情報を使用して、第１の推定共分散行列について補間および／または補外を施すことにより、第２の推定共分散行列を計算する。
【００５４】
共分散行列平均部１３は、第１の共分散行列推定部１１で計算された複数の第１の推定共分散行列および第２の共分散行列推定部１２で計算された複数の第２の推定共分散行列を平均して、平均推定行分散行列
【数４９】
0005753808.tif 000050
を計算する。
【００５５】
システムレベルシミュレータ１５およびリンクレベルシミュレータ１６は第１の実施の形態と同様に動作する。
【００５６】
この実施の形態においては、第１の共分散行列推定部１１がそれぞれのサブキャリア（周波数）ごとに干渉雑音成分の第１の推定共分散行列１１を計算する。セル固有参照信号ＲＳが属する複数のサブキャリアのうち一部の複数のサブキャリアについて複数の推定共分散行列を計算することにより、第１の共分散行列推定部１１ひいては無線通信システムの評価装置の演算処理の負担を軽減することができる。また、第１の推定共分散行列と複数のサブキャリアでの移動通信端末の受信電力の相関関係に基づいて、第２の共分散行列推定部１２が干渉雑音成分の第２の推定共分散行列を計算する。このため、精度の高い評価結果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１０  共分散行列推定部、１１  第１の共分散行列推定部、１２  第２の共分散行列推定部、１３  共分散行列平均部、１４  共分散行列平均部、２０  メモリ、１５  システムレベルシミュレータ（受信品質評価部、記憶実行部）、１６  リンクレベルシミュレータ
【図１】
0005753808.tif 000067
【図２】
0005753808.tif 000068
【図３】
0005753808.tif 000069
【図４】
0005753808.tif 000070
【図５】
0005753808.tif 000071
【図６】
0005753808.tif 000072
【図７】
0005753808.tif 000073
【図８】
0005753808.tif 000074
【図９】
0005753808.tif 000075
【図１０】
0005753808.tif 000076
【図１１】
0005753808.tif 000077
【図１２】
0005753808.tif 000078
【図１３】
0005753808.tif 000079
【図１４】
0005753808.tif 000080
【図１５】
0005753808.tif 000081
【図１６】
0005753808.tif 000082
【図１７】
0005753808.tif 000083