(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信パイロットシンボルの組を表す受信信号に影響を及ぼしている干渉プラス雑音のレベルを、通信システム内において、推定するための方法であって、
前記方法は、
−受信パイロットシンボルの前記組を、パイロットシンボルの対応する組によって除算するステップであって、前記対応するパイロットシンボルは、送信機によって送信されたパイロットシンボルである、ステップと、
−受信パイロットシンボルの前記除算された組を、フィルタによってフィルタリングするステップであって、前記フィルタの係数は、パイロットシンボルの前記組に影響を及ぼしている複数のチャネル係数の間の自己相関を表すチャネルフェージング相関行列の、最低固有値のうちの１つに関連付けられた固有ベクトルから決定される、ステップと、
−前記受信信号に影響を及ぼしている干渉プラス雑音の前記レベルを推定するために、前記フィルタの出力において得られたシンボルの絶対値の二乗の平均を出すステップと、を含み、
受信パイロットシンボルの前記組に影響を及ぼしている前記複数のチャネル係数の間の自己相関を表す前記チャネルフェージング相関行列は、チャネル電力遅延プロファイルおよびドップラースペクトルの、理論的または実験的なモデルから決定される
ことを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記フィルタの前記係数は、前記チャネルフェージング相関行列の最低固有値に関連付けられた固有ベクトルから得られることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記係数は、前記チャネルフェージング相関行列の最低固有値に関連付けられた固有ベクトルから、および、対角行列から得られ、前記対角行列の係数はパイロットシンボルの前記対応する組の関数であることを特徴とし、かつ、
前記方法は、結果として得られた平均エネルギーを、前記フィルタ係数とパイロットシンボルの前記対応する組とから得られたスカラー値によって除算する、さらなるステップを含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
パイロットシンボルの複数の組が、
異なる周波数サブキャリアおよび／または時間インターバル上で受信され、あるいは、
周波数サブキャリアの異なる複数のグループおよび／または時間インターバルの異なる複数のグループ上で受信される
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記フィルタは、有限個の係数を含む有限インパルス応答フィルタであることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
受信パイロットシンボルの前記組に影響を及ぼしている前記複数のチャネル係数の間の自己相関を表す前記チャネルフェージング相関行列は、さらに、位相誤差の統計的分布に関して得られる情報を考慮に入れることによって決定されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
受信パイロットシンボルの組を表す受信信号に影響を及ぼしている干渉プラス雑音のレベルを、通信システム内において、推定するための装置であって、
前記装置は、
−受信パイロットシンボルの前記組を、パイロットシンボルの対応する組によって除算するための手段であって、前記対応するパイロットシンボルは、送信機によって送信されたパイロットシンボルである、手段と、
−受信パイロットシンボルの前記除算された組を、フィルタによってフィルタリングするための手段であって、前記フィルタの係数は、受信パイロットシンボルの前記組に影響を及ぼしている複数のチャネル係数の間の自己相関を表すチャネルフェージング相関行列の、最低固有値のうちの１つに関連付けられた固有ベクトルから決定される、手段と、
−前記受信信号に影響を及ぼしている干渉プラス雑音の前記レベルを推定するために、前記フィルタの出力において得られたシンボルの絶対値の二乗の平均を出すための手段と、を具備し、
受信パイロットシンボルの前記組に影響を及ぼしている前記複数のチャネル係数の間の自己相関を表す前記チャネルフェージング相関行列は、チャネル電力遅延プロファイルおよびドップラースペクトルの、理論的または実験的なモデルから決定される
ことを特徴とする、装置。
【請求項８】
前記係数は、前記チャネルフェージング相関行列の最低固有値に関連付けられた固有ベクトルから得られることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記係数は、前記チャネルフェージング相関行列の最低固有値に関連付けられた固有ベクトルから、および、対角行列から得られ、前記対角行列の係数はパイロットシンボルの前記対応する組の関数であることを特徴とし、かつ、
前記装置は、結果として得られた平均エネルギーを、前記フィルタ係数とパイロットシンボルの前記対応する組とから得られたスカラー値によって除算するための手段をさらに具備することを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
プログラマブル装置内に直接ロード可能なコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムは、プログラマブル装置上で実行された場合に、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法のステップを実施するための、命令またはコード部分を含む、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信パイロットシンボルの組を表す受信信号に影響を及ぼしている、干渉プラス雑音(interference plus noise)のレベルを、通信システム内で、推定するための方法に関する。
【０００２】
通信システムは、一般に、干渉および雑音を受ける。干渉は、通常、さまざまな装置またはさまざまなシステムによるシステムリソースの同時使用によって発生する、望ましくない受信信号を意味し、一方、雑音は、不完全なトランシーバ回路に主に起因する。
【０００３】
使用可能なさまざまなリソース上の、さまざまな装置が受ける干渉プラス雑音のレベルに関する知識は、堅牢な、干渉プラス雑音を意識した送信および受信技術による、システム性能の向上を可能にする。さらにこれは、干渉プラス雑音を意識した、効率的なリンク適応化およびリソース割り当ておよび管理の機構を可能にする。
【０００４】
例として、受信機側において、干渉プラス雑音レベルの知識は、堅牢な、最小平均二乗誤差(Minimum Mean Square Error)（ＭＭＳＥ）推定、等化、および検出のために使用されてもよく、そしてさらに、対数尤度比(Log Likelihood Ratios)（ＬＬＲ）のような信頼性の高いソフトビットによる、向上したチャネル復号のためにも使用されてもよい。
【０００５】
適応的な変調および符号化（Adaptive Modulation and Coding)（ＡＭＣ）、ハイブリッド自動再送要求(Hybrid-Automatic Repeat Request)（Ｈ−ＡＲＱ）、スケジューリング、電力制御、およびハンドオーバも、リンク適応化およびリソース割り当ておよび管理の機構の例であり、干渉プラス雑音レベルの知識によりシステム性能を向上させる可能性がある。
【０００６】
最新技術において、干渉プラス雑音のレベルの推定のための、いくつかのソリューションが提案されている。一部のソリューションは、平均レベルの推定を提供する。この平均は、受信信号が受ける伝播および干渉条件について、時間および周波数変動にわたって取られる。一方、その他のソリューションは、所与の周波数および時間インターバルにわたる、伝播および干渉条件の所与の実現について定義される、瞬間的レベルの推定を提供する。それらの細かい粒度のおかげで、所与の周波数および時間インターバルにわたる、瞬間的レベルの推定を扱うソリューションは、平均レベルソリューションよりも魅力的である。
【０００７】
所与の周波数および時間インターバルにわたる、干渉プラス雑音の瞬間的レベルの推定を扱うソリューションは、２つのカテゴリに分類される。第１のカテゴリは、信頼性の高いチャネル推定器の存在を仮定する、チャネル推定後(posterior-to-channel estimation)のソリューションを再グループ化する。このチャネル推定器は、所与の周波数および時間インターバルにわたる、瞬間的チャネルフェージングの正確な推定を提供する。一方、第２のカテゴリは、チャネル推定の前に（したがって、所与の周波数および時間インターバルにわたる、瞬間的チャネルフェージングの推定を使用せずに）実行可能な、チャネル推定前(prior-to-channel estimation)のソリューションを再グループ化する。
【０００８】
チャネル推定前のソリューションは、本質的に、チャネル推定後ソリューションよりも魅力的である。その理由は、第１に、それらはチャネル推定器の存在を必要としないため、実装がより単純であるからであり、第２に、それらはチャネル推定誤差の影響を受けないからであり、第３に、それらは、チャネル推定器の入力において干渉プラス雑音の正確なレベルを提供することにより、チャネル推定精度の向上を可能にするからである。しかし、チャネル推定前ソリューションの主要な課題は、チャネル推定出力を使用せずに、妥当な計算量において、高い精度を依然として達成することである。
【０００９】
【非特許文献１】BULTAN A他：『Channel estimation in noisy conditions using time-frequency domain filtering（時間−周波数領域フィルタリングを使用した、雑音のある条件におけるチャネル推定）』SIGNALS, SYSTEMS, AND COMPUTERS、１９９９、１９９９年１０月２４〜２７日開催の第３３回アシロマ会議の議事録、米国ニュージャージー州ピスカタウェイ、IEEE,US,vol.2、１９９９年１０月２４日、p.1642-1646, XP010373908、ISBN:0-7803-5700-0
【非特許文献２】GHOGHOL M他：『Improved channel estimation using superimposed training（重畳トレーニングを使用して改良されたチャネル推定）』SIGNAL PROCESSING ADVANCES IN WIRELESS COMMUNICATIONS、２００４年７月１１〜１４日にポルトガル国リスボンにおいて開催された２００４年ＩＥＥＥ第５回ワークショップ、米国ニュージャージー州ピスカタウェイ、IEEE、２００４年７月１１日、p.110-114, XP010805982、ISBN:0-7803-8337-0
【００１０】
本発明の目的は、したがって、チャネル推定の前に、かつ、低複雑度の実装において、干渉プラス雑音の瞬間的レベルを正確に推定することを可能にする、方法および装置を提案することである。
【００１１】
その目的のために、本発明は、受信パイロットシンボルの組を表す受信信号に影響を及ぼしている干渉プラス雑音のレベルを、通信システム内において、推定するための方法に関し、
本方法は、
−受信パイロットシンボルの組を、パイロットシンボルの対応する組によって除算するステップと、
−受信パイロットシンボルの除算された組を、フィルタによってフィルタリングするステップであって、フィルタの係数は、パイロットシンボルの組に影響を及ぼしている複数のチャネル係数の間の相関を表すチャネルフェージング相関行列の、最低固有値のうちの１つに関連付けられた固有ベクトルから決定される、ステップと、
−受信信号に影響を及ぼしている干渉プラス雑音のレベルを推定するために、フィルタの出力において得られたシンボルの絶対値の二乗の平均を出すステップと、を含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明は、受信パイロットシンボルの組を表す送信された信号に影響を及ぼしている干渉プラス雑音のレベルを、通信システム内において、推定するための装置にさらに関し、
装置は、
−受信パイロットシンボルの組を、パイロットシンボルの対応する組によって除算するための手段と、
−受信パイロットシンボルの除算された組を、フィルタによってフィルタリングするための手段であって、フィルタの係数は、受信パイロットシンボルの組に影響を及ぼしている複数のチャネル係数の間の相関を表すチャネルフェージング相関行列の、最低固有値のうちの１つに関連付けられた固有ベクトルから決定される、手段と、
−受信信号に影響を及ぼしている干渉プラス雑音のレベルを推定するために、フィルタの出力において得られたシンボルの絶対値の二乗の平均を出すための手段と、を具備することを特徴とする。
【００１３】
したがって、チャネルフェージング相関行列の最低固有値のうちの１つに関連付けられた固有ベクトルから得られる係数を有するフィルタを使用することによって、受信信号の総エネルギーに対する、受信信号のうち送信されたパイロットシンボルを表す部分の寄与を無視することが可能になる。結果として、受信信号のうち干渉プラス雑音を表す部分の寄与のみが残り、それにより、フィルタリングされた信号のエネルギーから、干渉プラス雑音のエネルギーを推定することが可能になる。
【００１４】
特定の特徴によれば、係数は、チャネルフェージング相関行列の最低固有値に関連付けられた固有ベクトルから得られる。
【００１５】
したがって、チャネルフェージング相関行列の最低固有値に関連付けられた固有ベクトルから得られるフィルタ係数を使用することによって、受信信号の総エネルギーに対する、受信信号のうち送信されたパイロットシンボルを表す部分の寄与を無視することが可能になる。結果として、受信信号のうち干渉プラス雑音を表す部分の寄与のみが残り、それにより、フィルタリングされた信号のエネルギーから、干渉プラス雑音のエネルギーを推定することが可能になる。
【００１６】
特定の特徴によれば、係数は、チャネルフェージング相関行列の最低固有値に関連付けられた固有ベクトルから、および、対角行列であって、その係数はパイロットシンボルの組の関数である対角行列から得られ、方法は、結果として得られた平均エネルギーを、フィルタ係数とパイロットシンボルの組とから得られたスカラー値によって除算する、さらなるステップを含む。
【００１７】
したがって、本発明は、パイロットシンボルが、それらの絶対値を、単位値(unitary value)に等しくないようにする場合に、適用可能である。
【００１８】
特定の特徴によれば、パイロットシンボルの複数の組が、異なる複数の周波数サブキャリアおよび／または時間インターバル上で受信され、あるいは、周波数サブキャリアの異なる複数のグループおよび／または時間インターバルの異なる複数のグループ上で受信される。
【００１９】
したがって、異なる複数の周波数サブキャリアおよび／または時間インターバル上で、あるいは、周波数サブキャリアの異なる複数のグループおよび／または時間インターバルの異なる複数のグループ上で、干渉プラス雑音のレベルを推定することが可能である。
【００２０】
パイロットシンボルが、同じ時間インターバルにおいて、しかし、異なる周波数インターバル上で送信される場合、フィルタリングは、周波数次元上で実行される。チャネルフェージング相関行列は、この場合、パイロットシンボルの組に影響を及ぼしている複数のチャネル係数の間の周波数自己相関を表す。チャネルフェージング相関行列は、考慮されているシステムおよび環境に適したチャネル電力遅延プロファイルのモデルから決定される。
【００２１】
パイロットシンボルが、同じ周波数インターバル上で、しかし、異なる時間インターバル内で送信される場合、フィルタリングは、時間次元上で実行される。チャネルフェージング相関行列は、この場合、パイロットシンボルの組に影響を及ぼしているチャネル係数の間の時間自己相関を表す。チャネルフェージング相関行列は、考慮されているシステムおよび環境に適したチャネルドップラースペクトルのモデルから決定される。
【００２２】
パイロットシンボルが、異なる周波数インターバルおよび異なる時間インターバル上で送信される場合、フィルタリングは、周波数および時間の両方の次元上で実行される。チャネルフェージング相関行列は、この場合、パイロットシンボルの組に影響を及ぼしている複数のチャネル係数の間の、周波数および時間自己相関を表す。チャネルフェージング相関行列は、考慮されているシステムおよび環境に適した、チャネル電力遅延プロファイルおよびドップラースペクトルのモデルから決定される。
【００２３】
特定の特徴によれば、フィルタは、有限個の係数を含む有限インパルス応答フィルタである。
【００２４】
特定の特徴によれば、受信パイロットシンボルの組に影響を及ぼしている複数のチャネル係数の間の自己相関を表すチャネルフェージング相関行列は、チャネル電力遅延プロファイルおよびドップラースペクトルの、理論的または実験的なモデルから決定される。
【００２５】
したがって、パイロットシンボルの組に影響を及ぼしている複数のチャネル係数の間の相関を表す、チャネル相関行列は、オフラインで決定されてもよい。そして、フィルタの係数は、所与の周波数および時間インターバルにわたる、干渉プラス雑音のレベルを推定する装置のメモリ内に記憶されてもよい。
【００２６】
特定の特徴によれば、受信信号が、例えば不完全な同期に起因する、位相誤差を受ける場合、パイロットシンボルの組に影響を及ぼしている複数のチャネル係数の間の相関を表すチャネルフェージング相関行列は、位相誤差の統計的分布に関する入手可能な情報を考慮に入れることによって決定される。
【００２７】
したがって、パイロットシンボルの組に影響を及ぼしている複数のチャネル係数の間の相関を表すチャネル相関行列は、オフラインで決定されてもよい。フィルタの係数は、次に、所与の周波数および時間インターバルにわたる、干渉プラス雑音のレベルを推定する装置のメモリ内に記憶されてもよい。
【００２８】
さらに別の態様によれば、本発明は、プログラマブル装置内に直接ロード可能なコンピュータプログラムに関し、前記コンピュータプログラムは、プログラマブル装置上で実行された場合に、本発明による方法のステップを実施するための、命令またはコード部分を含む。
【００２９】
コンピュータプログラムに関する特徴および利点は、本発明による方法および装置に関して上に記載したものと同じなので、ここでは繰り返さない。
【００３０】
本発明の特性は、例示的実施形態の以下の説明を読むことにより、より明確に明らかになるであろう。以下の説明は、添付の図面を参照して提示される。
【００３１】
図１は、通信システムのアーキテクチャを表す図である。
【００３２】
通信システムにおいて、放射器２０は、少なくとも１つの受信機１０に、通信チャネル５０を介して信号を送信する。信号は、パイロットシンボルまたはデータを表す。
【００３３】
例として、および非限定的な方法で、本発明は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）をベースとする無線通信システムに適用可能である。
【００３４】
好ましくは、信号は、周波数インターバルまたはサブキャリアのブロック上で、および／または、時間インターバルのブロック上で送信される。これらのブロックは、「リソースブロック」または「チャンク」と呼ばれる。１つのチャンクは、少なくとも１つの周波数サブキャリアと１つの時間インターバルとを含むか、あるいは、１つのチャンクは、周波数サブキャリア（好ましくは連続したもの）のグループ、または、時間インターバル（好ましくは連続したもの）のグループを含む。
【００３５】
本発明によれば、チャネル推定の前に、すなわち、瞬間的チャネルフェージングのいかなる推定も使用せずに、干渉プラス雑音のレベルが推定される。
【００３６】
本発明は、少なくとも１つのチャンク上の、干渉プラス雑音の瞬間的レベルの推定を提案する。このチャンクは、周波数サブキャリアおよび時間インターバルのものであり、少なくとも１つのパイロットシンボルがマッピングされている。
【００３７】
Ｎp個のパイロットシンボルを含むチャンクについて、ｎ番目の受信パイロットシンボルは、次の標準形を有する。
【数１】
0005303215.tif 000002
上式で、Ｅsは、受信信号のうち送信されたパイロットシンボルを表す部分の受信エネルギーであり、ｈnは、瞬間的チャネルフェージングであり、ｓnは、ｎ番目の送信されたパイロットシンボルであり、ｖnはこれに対応するｎ番目の干渉プラス雑音成分（分散Ｅvを有する）である。
【００３８】
上記の式で与えられるｎ番目の受信パイロットシンボルは、位相誤差なしを仮定している。位相誤差が発生する場合、ｎ番目の受信パイロットシンボルは、次のように表されてもよい。
【数２】
0005303215.tif 000003
上式で、φnは、ｎ番目の受信パイロットシンボルに影響を及ぼしている位相誤差を示す。φnは、一般に、インターバル［φ0，φ1］内の一様分布によってモデル化され、φ0およびφ1は、考慮中のシステムに固有の２つのパラメータである。
【００３９】
本発明の発明者は、少なくとも１つの受信パイロットシンボルに、適切なフィルタリングを適用することによって、所与のチャンクに影響を及ぼしている干渉プラス雑音のレベルＥvを正確に抽出することが可能であることを見出した。
【００４０】
長さＬの、有限インパルス応答フィルタの係数の列ベクトルを、
【数３】
0005303215.tif 000004
によって示すと、フィルタのｍ番目の出力は、
【数４】
0005303215.tif 000005
として得られる。
上式で、［．］*は［．］の共役を示し、［．］Hは［．］の転置共役を示し、そして、
【数５】
0005303215.tif 000006
は、フィルタのｍ番目の出力ｙmを提供するために使用される、Ｌ個の受信パイロットシンボルのベクトルに関連付けられている。
【００４１】
上記の式に示されているように、
【数６】
0005303215.tif 000007
は、ｍ番目のフィルタ出力ｙmを提供するために使用されるＬ個の受信パイロットシンボル｛ｒl(m)｝を、それらに対応するパイロットシンボル｛ｓl(m)｝で除算することによってもたらされる。
【００４２】
パイロットシンボルは、送信機および受信機によって知られているため、対応するパイロットシンボルは、送信機によって送信されたパイロットシンボルである。
【００４３】
所与のチャンクについて、フィルタの出力におけるシンボルのエネルギーを計算することによって、次が得られる。
【数７】
0005303215.tif 000008
上式で、Ｍは、所与のチャンクに関連付けられたフィルタ出力の数を示す。
【数８】
0005303215.tif 000009
は、次元Ｌ×Ｌの行列であり、次のように分解されてもよい。
【数９】
0005303215.tif 000010
【００４４】
次元Ｌ×Ｌの行列
【数１０】
0005303215.tif 000011
は、Ｌ個のフィルタ入力の組に影響を及ぼしている複数のチャネル係数の実際の相関を表す。行列
【数１１】
0005303215.tif 000012
は、エルミート行列、すなわち、
【数１２】
0005303215.tif 000013
である。次元Ｌ×Ｌの行列
【数１３】
0005303215.tif 000014
は、対角行列であり、その要素は正で、かつ、以下で与えられるような、送信されたパイロットシンボルの関数である。
【数１４】
0005303215.tif 000015
【００４５】
所与のチャンクについての、フィルタ出力｛ｙm｝のエネルギーは、したがって、次のように書かれてもよい。
【数１５】
0005303215.tif 000016
上式で、ＳＩＲ＝Ｅs／Ｅvは、信号対干渉プラス雑音比(Signal to Interference plus noise Ratio)である。
【００４６】
上記の式中のＳＩＲを含む第２項を、１よりもはるかに小さく保つやり方で、フィルタ
【数１６】
0005303215.tif 000017
の係数を選択することにより、干渉プラス雑音レベルＥvの推定を、次のように抽出することができる。
【数１７】
0005303215.tif 000018
【００４７】
本発明によれば、最適なフィルタ
【数１８】
0005303215.tif 000019
の係数は、次の基準に従って決定される。
【数１９】
0005303215.tif 000020
【００４８】
上記の最小化問題に対する解は、
【数２０】
0005303215.tif 000021
として見出され、上式で、
【数２１】
0005303215.tif 000022
は、行列
【数２２】
0005303215.tif 000023
の最小固有値に関連付けられた固有ベクトルであり、上式で、
【数２３】
0005303215.tif 000024
は、行列
【数２４】
0005303215.tif 000025
の要素の平方根の逆数から構成される対角行列である。
【００４９】
一変形においては、
【数２５】
0005303215.tif 000026
は、行列
【数２６】
0005303215.tif 000027
の最小固有値のうちの１つに関連付けられた固有ベクトルであることに、ここで留意すべきである。
【００５０】
その変形によれば、
【数２７】
0005303215.tif 000028
は、所定のしきい値未満の最小固有値のうちの１つに関連付けられた固有ベクトルである。
【００５１】
実際のチャネル相関行列
【数２８】
0005303215.tif 000029
についての近似を使用し、そして、行列
【数２９】
0005303215.tif 000030
の知識を有していれば、最適フィルタ
【数３０】
0005303215.tif 000031
は、所与のフィルタサイズＬについて、オフラインで決定されてもよい。
【００５２】
チャネル相関行列
【数３１】
0005303215.tif 000032
は、チャネルの、電力遅延プロファイルおよびドップラースペクトルの、理論的または実験的なモデルから決定され、そして位相誤差がある場合には、さらに位相誤差の理論的または実験的な統計的分布から決定されるということに、ここで留意すべきである。
【００５３】
第１の例として、第三世代パートナーシッププロジェクト(Third Generation Partnership Project)（３ＧＰＰ）−ロングタームエボリューション(Long Term Evolution)（ＬＴＥ）においてアップリンクエアインタフェースのために規定された、シングルキャリア周波数分割多元接続(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)（ＳＣ−ＦＤＭＡ）において、長さＬ＝３の有限インパルス応答フィルタが、隣接する複数のサブキャリア上で伝送される１２個のパイロットシンボルの入力セットに対して適用される場合、最大遅延が４．６８７５μｓのガードインターバル期間（システムに固有のパラメータ）に等しい矩形の電力遅延プロファイルから、チャネル相関行列
【数３２】
0005303215.tif 000033
の以下の近似
【数３３】
0005303215.tif 000034
が得られる。
【数３４】
0005303215.tif 000035
【００５４】
最適なフィルタ係数は、したがって、
【数３５】
0005303215.tif 000036
として見出される。
【００５５】
３ＧＰＰ−ＬＴＥでＳＣ−ＦＤＭＡシステムについて規定されているように、パイロットシンボルは、要素の絶対値がすべて単位値に等しいZadoff-Chuシーケンスから決定され、したがって、行列
【数３６】
0005303215.tif 000037
は、恒等行列に等しいということに、ここで留意すべきである。
【００５６】
そのような場合、最小化問題
【数３７】
0005303215.tif 000038
に対する解は、
【数３８】
0005303215.tif 000039
として見出され、上式で、
【数３９】
0005303215.tif 000040
は、チャネル相関行列
【数４０】
0005303215.tif 000041
の最小固有値に関連付けられた固有ベクトルであり、
【数４１】
0005303215.tif 000042
によって与えられる干渉プラス雑音レベルの推定は、
【数４２】
0005303215.tif 000043
であるため、
【数４３】
0005303215.tif 000044
に単純化される。
【００５７】
第２の例として、３ＧＰＰ−ＬＴＥにおいてダウンリンクエアインタフェースのために規定された、直交周波数分割多元アクセス(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)（ＯＦＤＭＡ）システムにおいて、長さＬ＝７の有限インパルス応答フィルタが、６に等しい規則的なインターバルを有する異なるサブキャリア上で伝送される１０個のパイロットシンボルの入力セットに対して適用される場合、チャネル電力遅延プロファイルの実験的モデルと、インターバル［０，１３°］内での位相誤差の一様分布とから、チャネル相関行列
【数４４】
0005303215.tif 000045
の近似
【数４５】
0005303215.tif 000046
が決定される。
【数４６】
0005303215.tif 000047
の最小固有値に関連付けられた固有ベクトルによって与えられる、最適なフィルタの係数は、
【数４７】
0005303215.tif 000048
として見出される。
【００５８】
３ＧＰＰ−ＬＴＥでＯＦＤＭＡシステムについて規定されているように、パイロットシンボルは、要素の絶対値がすべて単位値に等しいZadoff-Chuシーケンスから決定され、したがって、行列
【数４８】
0005303215.tif 000049
は、恒等行列に等しいということに、ここで留意すべきである。
【００５９】
そのような場合、最小化問題
【数４９】
0005303215.tif 000050
に対する解は、
【数５０】
0005303215.tif 000051
として見出され、上式で、
【数５１】
0005303215.tif 000052
は、チャネル相関行列
【数５２】
0005303215.tif 000053
の最小固有値に関連付けられた固有ベクトルであり、
【数５３】
0005303215.tif 000054
によって与えられる干渉プラス雑音レベルの推定は、
【数５４】
0005303215.tif 000055
であるため、
【数５５】
0005303215.tif 000056
に単純化される。
【００６０】
図２は、本発明による受信機のブロック図である。
【００６１】
受信機１０は、バス２０１によって一緒に接続された構成要素に基づくアーキテクチャと、図４で開示されるプログラムによって制御されるプロセッサ２００とを有する。
【００６２】
バス２０１は、プロセッサ２００を、読み出し専用メモリＲＯＭ２０２と、ランダムアクセスメモリＲＡＭ２０３と、インタフェース２０６とに結び付ける。
【００６３】
メモリ２０３は、変数を受信することを目的としたレジスタと、図４で開示されるアルゴリズムに関連するプログラム命令とを含む。
【００６４】
プロセッサ２００は、全体の動作と、インタフェース２０６とを制御する。
【００６５】
読み出し専用メモリ２０２は、図４で開示されるアルゴリズムに関連するプログラムの命令を含み、命令は、受信機の電源が入れられた場合、ランダムアクセスメモリ２０３に転送される。
【００６６】
インタフェース２０６は、少なくとも１つの、干渉レベル推定装置を含む。干渉レベル推定装置については、図３を参照してより詳細に後述する。
【００６７】
インタフェース２０６は、例えば、電力線ネットワーク(electric power line network)または公衆交換電話網(public switched telephone network)（ＰＳＴＮ）のような、有線ネットワークに接続される。
【００６８】
別の実現のモードにおいては、インタフェース２０６は、少なくとも１つのアンテナを含み、そして、無線インタフェースである。
【００６９】
図３は、本発明による受信機のインタフェース内に含まれる、干渉レベル推定装置のブロック図である。
【００７０】
干渉レベル推定装置３０は乗算器３００を具備する。乗算器３００は、データベクトル
【数５６】
0005303215.tif 000057
〜
【数５７】
0005303215.tif 000058
を形成するために、受信パイロットシンボルｒ0〜ｒN-1を、パイロットシンボルｓ0〜ｓN-1の逆数によって乗算する。すなわち、受信パイロットシンボルｒ0〜ｒN-1を、パイロットシンボルｓ0〜ｓN-1で除算する。
【００７１】
干渉レベル推定装置３０は、本発明によれば、フィルタ３１０を具備する。フィルタ３１０の係数［ｃ0，…，ｃL-1］Tは、
【数５８】
0005303215.tif 000059
から決定され、上式で、
【数５９】
0005303215.tif 000060
は、行列
【数６０】
0005303215.tif 000061
の最小固有値に関連付けられた固有ベクトルである。
【００７２】
チャネル相関行列
【数６１】
0005303215.tif 000062
は既知でないため、チャネル相関行列の近似
【数６２】
0005303215.tif 000063
が選択される。近似
【数６３】
0005303215.tif 000064
は、チャネルの、理論的または実験的な、電力遅延プロファイルおよびドップラースペクトルを仮定して、そして受信機における位相誤差がある場合は、さらに、位相誤差の統計情報に関して得られる情報も考慮に入れて、選択される。
【００７３】
各データベクトル
【数６４】
0005303215.tif 000065
は、出力フィルタ
【数６５】
0005303215.tif 000066
を形成するために、有限インパルス応答フィルタ３１０によってフィルタリングされる。上式で、ｍは、０からＭ＝Ｎ−Ｌ＋１までの範囲であり、ｘ(m)lは、フィルタ３１０のｍ番目の出力ｙmを提供するためにフィルタ３１０のｌ番目の係数によって乗算される、除算されたパイロットシンボルである。
【００７４】
干渉レベル推定装置３０は、次の式に従ってフィルタ３１０の出力のエネルギーを計算する、エネルギー計算モジュール３２０をさらに具備する。
【数６６】
0005303215.tif 000067
【００７５】
干渉レベル推定装置３０は乗算器３３０をさらに具備する。乗算器３３０は、干渉プラス雑音レベルＥvの推定
【数６７】
0005303215.tif 000068
を得るために、計算されたエネルギーを、
【数６８】
0005303215.tif 000069
に等しい倍率によって乗算する。
【００７６】
図４は、本発明に従って干渉レベルを推定するために、受信機によって実行されるアルゴリズムである。
【００７７】
ステップＳ４００において、パイロットシンボルが受信される。
【００７８】
次のステップＳ４０１において、データベクトル
【数６９】
0005303215.tif 000070
〜
【数７０】
0005303215.tif 000071
を形成するために、受信パイロットシンボルｒ0〜ｒN-1は、パイロットシンボルｓ0〜ｓN-1によって除算され、ここで、
【数７１】
0005303215.tif 000072
であり、ｍは、０〜Ｍ−１の範囲である。
【００７９】
次のステップＳ４０２において、各データベクトル
【数７２】
0005303215.tif 000073
は、それぞれ関連する出力フィルタｙmを提供するためにフィルタリングされる。
【００８０】
次のステップＳ４０３において、フィルタ出力のエネルギーが、次の式に従って計算される。
【数７３】
0005303215.tif 000074
【００８１】
次のステップＳ４０３において、干渉プラス雑音レベルＥvの推定
【数７４】
0005303215.tif 000075
を得るために、計算されたエネルギーは、
【数７５】
0005303215.tif 000076
に等しい倍率によって乗算される。
【００８２】
図５は、３ＧＰＰ  ＬＴＥでアップリンクエアインフェースのために規定された、シングルインプットシングルアウトプット（ＳＩＳＯ）の状況、すなわち放射器における１つのアンテナおよび受信機における１つのアンテナにおいて、帯域幅２０ＭＨｚのＳＣ−ＦＤＭＡシステムに、上記で決定されたフィルタを使用する場合の、干渉プラス雑音推定方法の性能を示す。
【００８３】
性能は、デシベル（ｄＢ）ｄＢ単位での二乗平均平方根誤差（Root Mean Square Error)（ＲＭＳＥ）・対・ｄＢ単位でのＳＩＲ比によって評価される。ＲＭＳＥが低いほど推定の精度は高い。
【００８４】
曲線５００は、位相誤差が発生しない場合のＲＭＳＥ性能を示し、一方、曲線５０１は、位相誤差がインターバル［０，１３°］内での一様分布に従って発生する場合のＲＭＳＥ性能を示す（後者の値１３°は、実験データから得られる）。チャネルモデルは、図７に詳細に示すＩＴＵ  Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ  Ａである。
【００８５】
図５から、提案されるフィルタは、位相誤差がある場合でもない場合でも、３０ｄＢまでのＳＩＲに対してＲＭＳＥが１．５ｄＢ未満であることに反映される、高い推定精度を達成することが示される。曲線５０１では、３０ｄＢを超える非常に高いＳＩＲにおいてのみ、位相誤差が、わずかに性能を低下させることが示されている。
【００８６】
図５に示す性能は、いくつかのチャネルモデルについて、ほぼ同じに保たれることに、ここで留意することが重要である。
【００８７】
マルチプルインプットマルチプルアウトプット（ＭＩＭＯ）の状況、すなわち放射器における複数のアンテナおよび受信機における複数のアンテナでは、平均化のために使用されるパイロットの数がより多いおかげで、ＲＭＳＥは大幅に低下して理想的な理論的下限に近付くということも、指摘しておく価値がある。
【００８８】
図６は、３ＧＰＰ  ＬＴＥでダウンリンクエアインフェースのために規定された、シングルインプットシングルアウトプット（ＳＩＳＯ）の状況、すなわち放射器における１つのアンテナおよび受信機における１つのアンテナでの、帯域幅１０ＭＨｚのＯＦＤＭＡシステムに、適切なフィルタを使用する場合の、干渉プラス雑音推定方法の性能を示す。
【００８９】
性能は、ｄＢ単位での二乗平均平方根誤差（ＲＭＳＥ）・対・ｄＢ単位でのＳＩＲ比によって評価される。ＲＭＳＥが低いほど推定の精度は高い。曲線６００は、位相誤差が発生しない場合のＲＭＳＥ性能を示し、一方、曲線６０１は、位相誤差がインターバル［０，１３°］内での一様分布に従って発生する場合のＲＭＳＥ性能を示す（後者の値１３°は、実験データから得られる）。チャネルモデルは、図７に詳細に示すＩＴＵ  Ｖｅｈｉｃｕａｒ  Ａである。
【００９０】
図６から、提案されるフィルタは、位相誤差がある場合でもない場合でも、３０ｄＢまでのＳＩＲに対してＲＭＳＥが２ｄＢ未満であることに反映される、高い推定精度を達成することが示される。曲線６０１では、３０ｄＢを超える非常に高いＳＩＲにおいてのみ、位相誤差が、ＲＭＳＥ性能を低下させることが示されている。
【００９１】
図６に示す性能は、いくつかのチャネルモデルについて、ほぼ同じに保たれることに、ここで留意することが重要である。
【００９２】
マルチプルインプットマルチプルアウトプット（ＭＩＭＯ）の状況、すなわち放射器における複数のアンテナおよび受信機における複数のアンテナでは、平均化のために使用されるパイロットの数がより多いおかげで、ＲＭＳＥは大幅に低下して理想的な理論的下限に近付くということも、指摘しておく価値がある。
【００９３】
図７は、国際電気通信連合(International Telecommunication Union)によって与えられるチャネルモデルＶｅｈｉｃｕｌａｒ  Ａである。
【００９４】
チャネルモデルＶｅｈｉｃｕｌａｒ  Ａは、６つの経路を有し、移動端末の変位速度３０ｋｍ／ｈを考慮する。最大ドップラー周波数は、５５．５６Ｈｚに等しい。
【００９５】
減衰電力は、第１の経路については０ｄＢに等しく、第２の経路については−１ｄＢに等しく、第３の経路については−９ｄＢに等しく、第４の経路については−１０ｄＢに等しく、第５の経路については−１５ｄＢに等しく、第６の経路については２．５ｄＢに等しい。
【００９６】
伝播遅延は、第１の経路については０μｓに等しく、第２の経路については０．３１μｓに等しく、第３の経路については０．７１μｓに等しく、第４の経路については１．０９μｓに等しく、第５の経路については１．７３μｓに等しく、第６の経路については２．５１μｓに等しい。
【００９７】
当然のことながら、上述の本発明の実施形態に対して、多くの修正が、本発明の範囲を逸脱することなく行われてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】通信システムのアーキテクチャを表す図である。
【図２】本発明による受信機のブロック図である。
【図３】本発明による受信機内に含まれる、干渉プラス雑音レベル推定装置のブロック図である。
【図４】本発明に従って干渉プラス雑音レベルを推定するために、受信機によって実行されるアルゴリズムである。
【図５】シングルインプットシングルアウトプット（ＳＩＳＯ）の状況での、帯域幅２０ＭＨｚのＳＣ−ＦＤＭＡシステムに、適切なフィルタを使用する場合の、干渉プラス雑音推定方法の性能を示す。
【図６】シングルインプットシングルアウトプット（ＳＩＳＯ）の状況での、帯域幅１０ＭＨｚのＯＦＤＭＡシステムに、適切なフィルタを使用する場合の、干渉プラス雑音推定方法の性能を示す。
【図７】国際電気通信連合によって与えられるチャネルモデルＶｅｈｉｃｕｌａｒ  Ａである。
【図１】
0005303215.tif 000077
【図２】
0005303215.tif 000078
【図３】
0005303215.tif 000079
【図４】
0005303215.tif 000080
【図５】
0005303215.tif 000081
【図６】
0005303215.tif 000082
【図７】
0005303215.tif 000083