(57)【要約】  マルチ受信アンテナシステムにおけるチャネル推定方法及び装置を提供する。該方法は、最小二乗法チャネル推定アルゴリズムを用いて、受信したパイロット信号にチャネル推定を行って、推定値ＨＬＳを得るステップと、Ｎ’次元チャネル自己相関行列（Ｉ）と送信アンテナｉからいずれかの受信アンテナへのチャネル周波数ドメイン自己相関行列Ｒｉ（ここで、ｉ＝１，２，…，ＮＴで、ＮＴは送信端のアンテナ数量である）とを取得し、干渉及び雑音を除去した後の重み値行列Ｗを演算するステップと、前記重み値行列Ｗを用いて推定値ＨＬＳに補正を行って補正後の推定値ＨＰ−ＬＭＭＳＥを得るステップとを含む。前記装置は、初期推定モジュールと、重み値演算モジュールと、推定補正モジュールと、を含む。本発明の前記方法及び装置によると、少ない事前統計情報に基づいてできる限りＬＭＭＳＥ技術に接近した性能が取得でき、方式が簡単で、チャネル推定効率を向上させる。
2015532036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
最小二乗法チャネル推定アルゴリズムを用いて、受信したパイロット信号にチャネル推定を行って、推定値
【数１】
2015532036.tif 000029
を得るステップ、
【数２】
2015532036.tif 000030
次元チャネル自己相関行列
【数３】
2015532036.tif 000031
と送信アンテナｉからいずれかの受信アンテナへのチャネル周波数ドメイン自己相関行列
【数４】
2015532036.tif 000032
（ここで、
【数５】
2015532036.tif 000033
で、
【数６】
2015532036.tif 000034
は送信端のアンテナ数量である）とを取得し、干渉及び雑音を除去した後の重み値行列Ｗを演算するステップと、
前記重み値行列Ｗを用いて推定値
【数７】
2015532036.tif 000035
に補正を行って補正後の推定値
【数８】
2015532036.tif 000036
を得るステップと、を含むマルチ受信アンテナシステムにおけるチャネル推定方法。
【請求項２】
前記演算で得られる干渉及び雑音を除去した後の重み値行列は
【数９】
2015532036.tif 000037
である（ここで、
【数１０】
2015532036.tif 000038
は自己相関行列
【数１１】
2015532036.tif 000039
の前のＫ行と前のＫ列の要素からなるサブ行列であって、Ｋはユーザが占めるサブ搬送波の数量で、
【数１２】
2015532036.tif 000040
は白色雑音のパワーで、
【数１３】
2015532036.tif 000041
は単位行列である）請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記取得した送信アンテナｉからいずれかの受信アンテナへのチャネル周波数ドメイン自己相関行列は
【数１４】
2015532036.tif 000042
である（ここで、
【数１５】
2015532036.tif 000043
は対角行列で、
【数１６】
2015532036.tif 000044
は対角行列
【数１７】
2015532036.tif 000045
の共役転置行列で、行列
【数１８】
2015532036.tif 000046
の第ｌ個の対角要素は
【数１９】
2015532036.tif 000047
である）請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記取得した
【数２０】
2015532036.tif 000048
次元チャネル自己相関行列
【数２１】
2015532036.tif 000049
である（ここで、Ｍはサイクリックプレフィックスの長さで、
【数２２】
2015532036.tif 000050
は
【数２３】
2015532036.tif 000051
点ＦＦＴ変換行列で、
【数２４】
2015532036.tif 000052
は
【数２５】
2015532036.tif 000053
の共役転置行列である）請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記補正後のチャネル推定値は
【数２６】
2015532036.tif 000054
である請求項１に記載の方法。
【請求項６】
最小二乗法チャネル推定アルゴリズムを用いて、受信したパイロット信号にチャネル推定を行って、推定値
【数２７】
2015532036.tif 000055
を得る初期推定モジュールと、
【数２８】
2015532036.tif 000056
次元チャネル自己相関行列
【数２９】
2015532036.tif 000057
と送信アンテナｉからいずれかの受信アンテナへのチャネル周波数ドメイン自己相関行列
【数３０】
2015532036.tif 000058
（ここで、
【数３１】
2015532036.tif 000059
で、
【数３２】
2015532036.tif 000060
は送信端のアンテナ数量である）とを取得し、干渉及び雑音を除去した後の重み値行列Ｗを演算する重み値演算モジュールと、
前記重み値行列Ｗを用いて、前記推定値
【数３３】
2015532036.tif 000061
に補正を行って、補正後の推定値
【数３４】
2015532036.tif 000062
を得る推定補正モジュールと、を含むマルチ受信アンテナシステムにおけるチャネル推定装置。
【請求項７】
前記重み値演算モジュールが演算して得た干渉及び雑音を除去した後の重み値行列は
【数３５】
2015532036.tif 000063
である（ここで、
【数３６】
2015532036.tif 000064
は自己相関行列
【数３７】
2015532036.tif 000065
の前のＫ行と前のＫ列の要素からなるサブ行列で、Ｋはユーザが占めるサブ搬送波の数量で、
【数３８】
2015532036.tif 000066
は白色雑音のパワーで、
【数３９】
2015532036.tif 000067
は単位行列である）請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記重み値演算モジュールが取得した送信アンテナｉからいずれかの受信アンテナへのチャネル周波数ドメイン自己相関行列は
【数４０】
2015532036.tif 000068
である（ここで、
【数４１】
2015532036.tif 000069
は対角行列で、
【数４２】
2015532036.tif 000070
は対角行列
【数４３】
2015532036.tif 000071
の共役転置行列で、行列
【数４４】
2015532036.tif 000072
の第ｌ個の対角要素は
【数４５】
2015532036.tif 000073
である）請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記重み値演算モジュールが取得したの
【数４６】
2015532036.tif 000074
次元チャネル自己相関行列は
【数４７】
2015532036.tif 000075
である（ここで、Ｍはサイクリックプレフィックスの長さで、
【数４８】
2015532036.tif 000076
は
【数４９】
2015532036.tif 000077
点ＦＦＴ変換行列で、
【数５０】
2015532036.tif 000078
は
【数５１】
2015532036.tif 000079
の共役転置行列である）請求項６乃至８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記推定補正モジュールが補正した後のチャネル推定値は
【数５２】
2015532036.tif 000080
である請求項６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチ受信アンテナ通信システムに関し、具体的に、多重搬送波マルチアンテナシステムにおけるチャネル推定技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線チャネルのドップラー効果やマルチパス現象によって受信信号の振幅や位相にひずみが発生したりコード間の干渉が発生したりする。多重搬送波通信システム（ＯＦＤＭとＳＣ−ＦＤＭ）は、サイクリックプレフィックスを介して有効なコード間の干渉を防止する能力を得たが、マルチアンテナ（ＭＩＭＯ）システムはアンテナ間の減衰の独立性を介して、リングの安定性を向上させ、又はシステムの容量を増加させる。両方の結合によって無線チャネルの特徴の大きく開発し、そのデメリットを容量を増加させることのできる有益な要素に変換させたので、多重搬送波ＭＩＭＯシステムは新世代の移動通信に汎用されている（例えば、ＬＴＥとＷｉＭａｘ）。
【０００３】
送信信号を順調に回復するため、チャネル推定は多重搬送波ＭＩＭＯシステム受信機における不可欠なステップである。多重搬送波システムのチャネル推定は主に、ブラインドチャネル推定とパイロット補助チャネル推定の２種類に分けられ、ここで、パイロット補助チャネル推定は一層高い推定正確度及び安定性が得られるので、実際のシステムに汎用されている。多重搬送波ＭＩＭＯシステムは、伝統的な多重搬送波システム中のパイロット補助チャネル推定と異なって、複数のアンテナ間の通路のチャネル利得の取得に係わっているので、特別な案内方案をデザインしてマルチアンテナ間の干渉を回避する必要があり、本発明において以下のような周波数ドメイン符号分割パイロットをデザインする。
【０００４】
【数１】
2015532036.tif 000003
【０００５】
【数２】
2015532036.tif 000004
【０００６】
先ず、現在よく見られるＯＦＤＭ（同様に、ＳＣ−ＦＤＭに適用）における３種類のパイロットに基づくチャネル推定技術を説明する。
最小二乗法（ＬＳ）チャネル推定：ＬＳチャネル推定は、ＯＦＤＭシステムにおける最も基本的で、最も簡単なチャネル推定方法である。当該方法によると、パイロットサブ搬送波位置の受信信号を直接にパイロット信号の逆と掛け算してチャネルの推定値とし、ＬＳチャネル推定もその他の更に複雑なチャネル推定技術の基礎ステップである。ＬＳチャネル推定は演算複雑度が一番低いが、当該方法において雑音及びアンテナ間の干渉による推定性能の悪化を完全に考慮していなく、当該方法を用いるとシステムの性能に厳重な影響を与えることになる。
【０００７】
離散フーリエ変換に基づく（ＤＦＴ−Ｂａｓｅｄ）チャネル推定：ＤＦＴ−Ｂａｓｅｄチャネル推定は、タイムドメインチャネルのベクトルエネルギーが集中している特徴を用いて、雑音の除去及び干渉の抑制処理を行う。先ず、周波数ドメインＬＳチャネル推定を行ってから、チャネル周波数ドメインの応答値にＩＤＦＴ変換を行ってタイムドメインを得て、チャネルの衝撃応答にウィンドウ処理を行うことで雑音を抑制し、最終に、ＤＦＴ変換を経て周波数ドメインを得て、最終的なチャネル周波数ドメイン応答推定値を得ることができる。ＤＦＴ操作が高速の計算機実行方法を有するので、ＤＦＴ−Ｂａｓｅｄ技術は複雑度が低く、ウィンドウ操作により雑音及びアンテナ間の干渉を有効に抑制できるが、タイムドメインチャネルのエネルギーの漏洩現象によって、当該技術は有用な情報の損失及び残りのアンテナ間の干渉の影響を避けることができなくなる。
【０００８】
線形最小平均二乗誤差（ＬＭＭＳＥ）チャネル推定：ＬＭＭＳＥアルゴリズムは、チャネル統計情報を用いて、最小平均二乗誤差の線形推定を得て、線形の最適な推定アルゴリズムである。ＬＭＭＳＥアルゴリズムは演算複雑度が高く、且つ、チャネルの統計情報で推定しなければならなく、これは実際に得られにくいものである。
【０００９】
本発明の実施例において、実際のＬＭＭＳＥチャネル推定であるＰＬＭＭＳＥ（Ｐｒａｃｔｉｃａｌ  ＬＭＭＳＥ）技術を提供し、実際に実現可能なチャネル推定アルゴリズムであって、送信機のマルチアンテナが周波数ドメイン符号分割多重化を使用した場合に、正確なチャネル推定が得られる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の実施例は、一層有効なチャネル推定を提供してＭＩＭＯ検知を行う共に、少ない事前統計情報を必要とする実際のＬＭＭＳＥチャネル推定アルゴリズムを提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
【数３】
2015532036.tif 000005
【００１２】
【数４】
2015532036.tif 000006
【００１３】
前記ＰＬＭＭＳＥ技術は、上述したＬＳ推定に基づいて行われ、以下のステップを含む：
【数５】
2015532036.tif 000007
【００１４】
【数６】
2015532036.tif 000008
【００１５】
【数７】
2015532036.tif 000009
【００１６】
【数８】
2015532036.tif 000010
【発明の効果】
【００１７】
メリット：
本発明の実施例は周波数ドメイン符号分割多重化案内配置場合のマルチアンテナのチャネル推定に応用でき、チャネル統計情報が把握できていない状況においても、できる限りＬＭＭＳＥ技術に接近する性能が得られ、且つステップが簡単である。本発明の実施例に提供されるＰＬＭＭＳＥチャネル推定は、ＤＦＴ−Ｂａｓｅｄチャネル推定アルゴリズムに比べ、その性能が約１．５ｄｂ向上される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の実施例の典型的な送信機の構造を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施例の典型的な受信機の構造を示す図である。
【図３】図３は、チャネル推定操作を示すフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の実施例に係るマルチ受信アンテナシステムにおけるチャネル推定装置の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、送信アンテナが二つである場合を例に本発明の実施例を詳しく説明する。
図１は、本発明の実施例の典型的な送信機の構造を示す図で、ＳＣ−ＦＤＭＡに基づく送信アンテナ２受信アンテナ２のＶ−ＢＬＡＳＴシステムベースバンドモデルにおいて、ユーザデータはモジュール１による直並列変換を経てから二つのパスに分けられてモジュール２による変調を経て、その後、モジュール３によって周波数ドメインにＤＦＴ（６００点ＦＦＴ変換を用いることができる）変換され、周波数ドメインにおいてモジュール５を用いて連合してパイロットを挿入する。周波数ドメインのシンボルとパイロットシンボルはサブ搬送波によるマッピングを経て他のユーザとの周波数分割多重化を実現し、また、モジュール６によってタイムドメインにＩＦＦＴ（１０２４点ＩＦＦＴ変換）変換され、最後に、モジュール７においてＣＰ（通常のＣＰ又は非通常のＣＰ）が付加された後、モジュール８によって周波数変換されてから送信される。
【００２０】
図２は、本発明の実施例の典型的な受信機の構造を示す図で、受信端において、先ず、ダウンコンバート操作（モジュール１８によって実現する、ここで、１８はモジュール８に対応する逆プロセスを示し、他の番号も類似する）を行って、二つの受信アンテナがそれぞれモジュール１７を用いてＣＰの除去処理を行い、モジュール１６によって周波数ドメインにＦＦＴ変換させ、周波数ドメインにおいてモジュール１５によりデマッピング操作を行って、減衰されたチャネル及び雑音の影響を受けた送信信号が得られ、この時、依然として分離している２パスの送信信号であって、その後、受信機がデータシンボルにモジュール１４を用いてチャネル推定を行い、その後、モジュール１３によりＭＩＭＯ検知操作を行い、それから、分離された信号にそれぞれＩＤＦＴ変換を行って、モジュール１１により復調操作を行って各アンテナの送信データを得て、最終に、モジュール１０により直並列変換を行って送信データを得る。
【００２１】
図３は、本発明の実施例のチャネル推定操作を示すフローチャートである。具体的には以下のとおりである。
受信したパイロットシンボルに、ダウンコンバート、Ａ／Ｄ、ＣＰの除去、Ｎ点ＦＦＴの処理を行って逆多重化して
【数９】
2015532036.tif 000011
を得て、ＬＳ推定を行って
【数１０】
2015532036.tif 000012
を得て、当該推定はモジュール２１と２２によって行い、本発明の実施例において提出する方案は、ＬＳ推定に基づいて行われるもので、具体的には以下のステップを含む。
【００２２】
【数１１】
2015532036.tif 000013
ここで、ＭはＣＰ長さである。当該行列はチャネルの統計情報を示し、モジュール２３によって得られるものである。
【００２３】
【数１２】
2015532036.tif 000014
【００２４】
【数１３】
2015532036.tif 000015
【００２５】
【数１４】
2015532036.tif 000016
【００２６】
図４は、本発明の実施例に係るマルチ受信アンテナシステムにおけるチャネル推定装置の構造を示す図で、図４に示すように、最小二乗法チャネル推定アルゴリズムを用いて、受信したパイロット信号にチャネル推定を行って、
【数１５】
2015532036.tif 000017
を得る初期推定モジュール４１０と、
【数１６】
2015532036.tif 000018
、及び、送信アンテナｉからいずれかの受信アンテナへの
【数１７】
2015532036.tif 000019
を取得し、干渉及び雑音を除去した後の重み値行列Ｗを演算する
【数１８】
2015532036.tif 000020
重み値演算モジュール４２０と、前記重み値行列Ｗを用いて、
【数１９】
2015532036.tif 000021
に補正を行って補正後の
【数２０】
2015532036.tif 000022
を得る推定補正モジュール４３０と、を備える。
【００２７】
前記重み値演算モジュール４２０が、演算して得た干渉及び雑音を除去した後の重み値行列は
【数２１】
2015532036.tif 000023
であることが好ましく、ここで、
【数２２】
2015532036.tif 000024
【００２８】
前記重み値演算モジュール４２０が取得した送信アンテナｉからいずれかの受信アンテナへのチャネル周波数ドメイン自己相関行列は
【数２３】
2015532036.tif 000025
であることが好ましく、ここで、
【数２４】
2015532036.tif 000026
【００２９】
【数２５】
2015532036.tif 000027
【００３０】
前記推定補正モジュール４３０が補正した後のチャネル推定値が
【数２６】
2015532036.tif 000028
であることが好ましい。
【００３１】
上述において、具体的な実施例を介して本発明を詳しく説明し、上述の実施例の説明は当業者に本発明を製造及び応用させるためのものであって、当業者はこられの実施例の各種の修正を容易に理解できる。本発明は、ＬＴＥアップリンクチャネル推定の処理のみに限定されることなく、ダウンリンクチャネル又は更に多い送信アンテナの場合にも応用できる。本発明はこれらの例又はその中の一部の方面に限定されることがない。
【００３２】
上述において本発明の一好適な実施例を明示及び説明したが、上述したように、本発明は上述の形態に限定されなく、他の実施例の排除を表するものでもなく、各種の組合せ、修正及び環境に応用でき、また、本発明の発明構想範囲内で、上記の示唆又は関連分野の技術又は知識を用いて改善することもできる。当業者が行う改善及び変更が本発明の精神及び範囲を超えないと、本発明の特許請求の範囲の保護範囲に所属される。
【符号の説明】
【００３３】
４１０  初期推定モジュール
４２０  重み値演算モジュール
４３０  推定補正モジュール
【図１】
2015532036.tif 000081
【図２】
2015532036.tif 000082
【図３】
2015532036.tif 000083
【図４】
2015532036.tif 000084
【国際調査報告】
2015532036.tif 000085
2015532036.tif 000086
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