JP2003273837A - 受信装置、送受信装置、送信装置および送信信号分類装置 - Google Patents

受信装置、送受信装置、送信装置および送信信号分類装置

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JP2003273837A JP2002067191A JP2002067191A JP2003273837A JP 2003273837 A JP2003273837 A JP 2003273837A JP 2002067191 A JP2002067191 A JP 2002067191A JP 2002067191 A JP2002067191 A JP 2002067191A JP 2003273837 A JP2003273837 A JP 2003273837A
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antenna
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    • H04L1/0656—Cyclotomic systems, e.g. Bell Labs Layered Space-Time [BLAST]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 受信アンテナの数を減らすことができ、ある
いは誤り率改善や省電力化が可能な受信装置の提供。 【解決手段】 N個(N>=2)の受信アンテナと、Ｍ個の送
信アンテナのうち、L個(L>=2)の送信信号が送信されたL
個の送信アンテナからN個の受信アンテナに関する各伝
搬路の特性係数を推定する伝搬路特性推定器と、その推
定値より重みベクトルを計算するアンテナ干渉除去ベク
トル計算器と、N個の受信アンテナの出力に重みベクト
ルを乗算して加算することにより、L個の送信信号が各
伝搬路を経て重畳した信号からL-2個(L-1<N)以下の送信
信号に起因する信号成分を除去し、２個以上の送信信号
に起因する信号成分が重畳された信号を抽出するアンテ
ナ干渉除去回路と、その出力に含まれる受信信号の推定
値を計算するための信号推定重み計算器と、計算された
重みより、アンテナ干渉除去回路の出力信号から個々の
送信信号を分離し復号する分離復号回路とを具備する受
信装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の信号が同一
資源上に重畳された重畳信号から、個々の信号を分離す
る受信装置および重畳信号を生成する送信装置関し、特
に無線通信において、送信された信号を複数のアンテナ
を用いて復号する送信装置と受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】無線通信システムの送信装置において、
図２に示すように複数の送信アンテナおよび受信アンテ
ナを用いて、それぞれの送信アンテナから異なる送信シ
ンボルを同一資源上(例えば同一時間、同一周波数上)に
送信し、受信装置の複数のアンテナを用いて、複数の送
信シンボルが重畳された送信から個々の信号を分離推定
する技術が提案されている。これは単一アンテナを用い
た無線通信システムよりも１ユーザ当りの送信容量を大
幅に増大させる技術でありMultiple -Input Multiple-O
utput (MIMO)技術と呼ばれている。
【０００３】例えば、G. J. Foschiniは"Layered space
-time architecture for wirelesscommunication in a
fading environment when using multi-element antenn
as,"Bell Labs Technical Journal, pp41-59, Autumn,
1998.において、従来マルチユーザ型干渉キャンセラ受
信装置に適用されてきたDecision Feedback Equalizer
(DFE)の考えをシングルユーザの複数アンテナへ拡張し
た通信システムを提案した。これはBell Labs Layered
Space-Time (BLAST)と呼ばれている。BLASTは送信装置
において送信シンボルをシリアル・パラレル変換した
後、各送信アンテナから異なるシンボルを同一時刻に同
一周波数で送信する。受信装置では各送信アンテナから
の送信シンボルを干渉として扱い、送信装置のアンテナ
数以上のアンテナを用いて干渉除去を行い、送信シンボ
ルの復号を行う。このため、BLASTは各アンテナ間の伝
搬路の特性係数、すなわち、フェージングの時間的強度
変動が全て独立であれば、従来単一アンテナで送信され
ていた通信容量のM倍(Mは送信アンテナ数)の容量が得ら
れる。
【０００４】上記Foschiniらによる従来技術に記載され
たBLASTに基づく通信システムを、図１７に示す。図１
７に示されるBLASTの無線通信システムは、送信装置１
０においてシリアル・パラレル変換機101と所定の無線
処理（例えばD/A変換やアップコンバート）を行う無線
送信処理部102aから102bと、複数の送信アンテナ103aか
ら103dを備えている。
【０００５】更に受信装置では複数の受信アンテナ201a
から201dおよび所定の無線処理（例えばA/D変換やダウ
ンコンバート）を行う無線受信処理部202aから202dと、
伝搬路推定器203と、干渉除去ベクトル計算器204と、信
号推定重み計算器205と、アンテナ干渉除去回路206と、
アンテナキャンセル回路207と、パラレル・シリアル変
換器207と、を備えている。アンテナ干渉除去回路206
は、各送信シンボルに対応するアンテナ干渉除去回路20
61a〜2061dを備えている。更にアンテナ干渉除去回路20
61aは、乗算器2061a1〜2061dおよび加算器2061a5を備え
ている。アンテナ干渉除去回路2061b〜2061dについても
同様である。
【０００６】またアンテナキャンセル回路207は、各送
信シンボルに対応するデータ判定部2071aから2071dと、
加算器2072aから2072fと、乗算器2073aから2073fと、を
備えている。
【０００７】次にこのBLASTの動作を説明する。送信シ
ンボルは、送信装置10においてシリアル・パラレル変換
器101においてアンテナ毎に並列に変換され、アンテナ
毎に無線送信処理部102aから102bにおいて所定の無線送
信処理が行われて各アンテナ103aから103dから送信され
る。受信装置20では各アンテナ201aから201d毎に無線受
信処理部202aから202dにおいて所定の無線受信処理が行
われる。
【０００８】伝搬路推定に用いるパイロット信号送信時
には伝搬路推定器203へ入力され、各送信アンテナから
各受信アンテナまでの無線伝搬路が推定される。また推
定された伝搬路情報は干渉除去ベクトル計算回路204お
よび信号推定重み計算器205に送られる。データ送信時
にはアンテナ干渉除去回路206に送られ、前記出力はア
ンテナキャンセル回路207へ入力される。アンテナキャ
ンセル回路207の出力はパラレル・シリアル変換回路208
においてアンテナ毎の並列シンボルは直列に変換されて
受信系列が復元される。
【０００９】次に、アンテナ干渉除去ベクトル計算器20
4および信号推定重み計算器205の詳細について説明す
る。図２は、本発明で共通に用いる送信アンテナ、受信
アンテナ、伝搬路の特性係数および送信シンボルの関係
を示す図である。
【００１０】今、図２に示すように、送信アンテナ1aか
ら受信アンテナ2aの伝搬路の特性係数をh11、送信アン
テナ1bから受信アンテナ2aの伝搬路の特性係数をh12、
送信アンテナ1cから受信アンテナ2aの伝搬路の特性係数
をh13および送信アンテナ1dから受信アンテナ2aの伝搬
路の特性係数をh14とする。同様にして、送信アンテナ1
bに対してh21からh24、送信アンテナ1cに対してh31から
h34および送信アンテナ1dに対してh41からh44をそれぞ
れのアンテナの伝搬路の特性係数とする。なお、狭帯域
伝搬路を仮定し、それぞれの伝搬路の特性係数の周波数
応答はフラットとし、受信信号における遅延波の影響は
無視できるものとする。
【００１１】まず、アンテナ干渉除去回路206aで用いる
ための重みベクトルを計算する。具体的には送信アンテ
ナ103bおよび103dから送信された送信信号群を除去し、
送信アンテナ103aから送信された信号のみを取り出すア
ンテナ干渉除去ベクトルを計算する。このベクトルはh1
2、h22、h32、h42で構成されるベクトルと、h13、h23、
h33、h43で構成されるベクトルと、h14、h24、h34、h44
で構成されるベクトルの3つのベクトルに直交したベク
トルになる。前記のような各ベクトルの算出法はT. L.
Marzettaらによる"BLAST Training: Estimating channe
l characteristics for high capacity space-time wir
eless,"に開示されているような、伝搬路の特性係数で
構成される伝搬路行列HをQR分解することで算出可能で
ある。本実施の形態では説明の都合上QR分解と等価であ
るQL分解を用いて説明する。ただし行列Lに対応する行
列をRで表す。図２に示す伝搬路の特性係数を用いて伝
搬路行列Hは次のようになる。
【数１】 更にHをQL分解したQおよびR(L)は次のようになる。
【数２】 すなわちWa1からWa4は行列Qの複素転置
【数３】 の第１列目のベクトルが求める重みベクトルq*11〜q*41
に相当する。アンテナ干渉除去ベクトル計算回路204bで
はh13、h23、h33、h43で構成されるウェイトベクトル
と、h14、h24、h34、h44で構成されるウェイトベクトル
の2つのベクトルに直交する重みベクトルq*12〜q*42を
計算する。
【００１２】これは式３における第２列目のベクトルに
相当する。同様にアンテナ干渉除去ベクトル計算回路20
4cではh14、h24、h34、h44で構成されるベクトルのみに
直交する重みベクトルq*13〜q*43を計算する。これはエラ
ー! 参照元が見つかりません。における第３列目そして
アンテナ干渉除去ベクトル計算回路204dではh11、h21、
h31、h41の複素共役の実数倍の重みベクトルq*14〜q*44
を計算する。これは式３における第４列目に相当する。
【００１３】受信信号推定重み計算器205では、アンテ
ナ干渉除去の出力における、受信シンボルの推定値を算
出するための重みを計算する。具体的には、式３のQの
複素転置を、式１の伝搬路行列の左から乗算することで
算出される、R行列の各成分がそれに当たる。
【００１４】すなわち,r11、r21、r22、r31、r32、r3
3、r41、r42、r43、r44を計算する。なおQR(QL)分解を
用いれば、r11、r22、r33、r44は、アンテナ干渉除去回
路において同相合成された出力に関するものになり、BL
ASTにおいて硬判定を用いる場合は特に必要ない。
【００１５】次に、アンテナ干渉除去回路206およびア
ンテナキャンセル回路207について図１８を用いて説明
する。アンテナ毎に所定の無線受信処理が行われた信号
は、それぞれのアンテナ干渉除去回路206〜206dへ分配
される。アンテナ干渉除去回路206aから206dの動作は同
じなのでアンテナ干渉除去回路206aの詳細のみを説明す
る。アンテナ干渉除去回路206aでは干渉ベクトル計算回
路で計算されたウェイトベクトルq*11〜q*41がアンテナ
毎に乗算器206a1から206a4において乗算され、加算器20
6a5において合成される。
【００１６】ここで重みベクトルq*11〜q*41は、上述の
ように送信アンテナ203ｂから203dからの伝搬路の複素
振幅のベクトルに直交しているので、アンテナ干渉除去
回路206aの出力信号は送信アンテナ203aにおいて送信さ
れた信号シンボルSaに起因する信号のみを含む。同様に
して、アンテナ干渉除去回路206bの出力信号は送信アン
テナ203aと203bにおいて送信された送信シンボルSaとSb
に起因する信号を含み、アンテナ干渉除去回路206cの出
力信号は送信アンテナ203aから203cにおいて送信された
信号Sa、Sb、Scに起因する信号を含み、アンテナ干渉除
去回路206dでは送信アンテナ203aから203dにおいて送信
され送信シンボルSa、Sb、ScおよびSdに起因する信号を
含む。アンテナ干渉除去回路206の出力は、それぞれア
ンテナキャンセル回路207へ入力される。
【００１７】アンテナ干渉除去回路206aの出力は、デー
タ判定部2071aにおいて最も尤度の高いシンボルに判定
をされ、送信シンボルSaの復号が行われる。復号された
送信シンボルSaは復号データとしてパラレル・シリアル
変換回路208へ出力されると共に、乗算器2073aにおいて
受信信号推定の重みr21が乗算され、加算器2072aにおい
て、アンテナ干渉除去回路206bの出力から差し引かれ
る。
【００１８】アンテナ干渉除去回路206bの出力は送信シ
ンボルSaとSbが重畳された信号を含むが、送信シンボル
Saの成分は加算器2072aにおいてキャンセルされるた
め、加算器2072aの出力は送信シンボルSbの成分のみを
含む。加算器2072aの出力はデータ判定部2071bにおいて
最も尤度の高い送信シンボルに判定が行われて、送信シ
ンボルSbの復号が行われる。同様にして、アンテナ干渉
除去回路206cの出力は送信シンボルSa、SbおよびScを含
むが、アンテナキャンセル回路の上段で判定された送信
シンボルを差し引くことで、当該シンボルの判定を行う
ことが可能になる。同様にして全てのシンボルの復号が
行われる。
【００１９】アンテナ干渉除去およびアンテナキャンセ
ル部で復号された送信シンボルは、パラレル・シリアル
変換回路208において直列変換されて、受信系列が復元
される。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の従来
技術(BLAST)では、各送信アンテナからの干渉を除去す
る際に、各送信アンテナからの伝搬路の複素振幅で構成
されるベクトルに直交するベクトルを生成する。このた
め必要とされる受信アンテナ数は、送信アンテナ数以上
である必要がある。これはセルラーシステム等におい
て、無線基地局から無線端末局への下り回線等に用いる
場合、無線端末局のアンテナの数を増加させることにな
り、これは無線端末局の小型化を阻害するという問題が
ある。
【００２１】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたもので、受信アンテナの数を減らすことがで
き、あるいは、信号の誤り率の改善や省電力化が可能
な、受信装置などを提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の受信装置は、N個(N>=2)の受信アンテナ
と、Ｍ個の送信アンテナのうち、L個(L>=2)の送信信号
が送信されたL個の送信アンテナから前記N個の受信アン
テナに関する各伝搬路の特性係数を推定する伝搬路特性
推定器と、前記伝搬路の特性係数の推定値を用いて、前
記N個の受信アンテナの出力信号に乗算する重みベクト
ルを計算するアンテナ干渉除去ベクトル計算器と、前記
N個の受信アンテナの出力に前記重みベクトルを乗算し
て加算することにより、L個の送信信号が各伝搬路を経
て重畳した重畳信号からL−2個(L−1=<N)以下の送信信
号に起因する信号成分を除去し、２個以上の送信信号に
起因する信号成分が重畳された重畳信号を抽出するアン
テナ干渉除去回路と、前記アンテナ干渉除去回路の出力
に含まれる受信信号の推定値を計算するための信号推定
重み計算器と、前記信号推定重み計算器で計算された重
みを用いて、前記アンテナ干渉除去回路の出力信号から
個々の送信信号を分離し復号する分離復号回路とを具備
することを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態につい
て説明する。 ＜第１の実施の形態＞図１に示すように本発明の第１の
実施形態の受信装置30は、複数の受信アンテナ301aから
301cと、所定の無線処理（例えばA/D変換やダウンコン
バート）を行う無線受信処理部302aから302cと、伝搬路
推定器303と、アンテナ干渉除去ベクトル計算器304と、
信号推定重み計算器305と、アンテナ干渉除去回路306
と、分離回路および復号回路307と、を備えている。
【００２４】次に図１を参照して本発明の動作を説明す
る。本実施の形態の送信装置は、図１７に示すような技
術を用いるものとする。図１に示す受信装置30におい
て、各アンテナ301aから301cで受信された信号は無線受
信処理部302aから302cにおいて所定の無線受信処理が行
われる。所定の無線受信処理が行われた信号は、伝搬路
推定時には伝搬路推定部303へ送られ、各送信アンテナ
から各受信アンテナでの無線伝搬路の推定が行われる。
データ受信時にはアンテナ干渉除去回路306に送られ
る。伝搬路推定器において推定された伝搬路ベクトル
は、それぞれのアンテナに対応した干渉除去ベクトル計
算器304および信号推定重み計算器305へ入力される。
【００２５】干渉除去ベクトル計算回器304では、アン
テナ干渉除去回路306で用いる重みベクトルを計算し、
信号推定重み計算器305では分離回路および復号回路307
で用いる受信信号の推定に用いる重みを計算する。アン
テナ干渉除去回路306の出力は、それぞれ分離回路およ
び復号回路307へ入力されて受信系列が復元される。
【００２６】次に、アンテナ干渉除去ベクトル計算器30
4の詳細について説明する。送信アンテナから受信アン
テナまでの伝搬路の特性係数および送信シンボルの関係
は、図２に示すモデルを用いる。
【００２７】アンテナ干渉除去ベクトル計算回路304で
は、送信アンテナ103cおよび103dから送信された送信信
号群を除去し、送信アンテナ103aおよび103bから送信さ
れた信号群が重畳された信号のみを取り出すベクトルWa
1からWa4を計算する。具体的にはWa1からWa3で構成され
るベクトルは、h13、h23、h33、h43およびh14、h24、h3
4、h44で構成される２つのベクトルには直交するベクト
ルになる。この場合は上述のようにQR(QL)分解を用いる
方法や、グランシュミットの直交化法を用いて作成する
こともできる。この算出法も上述のMarzettaらによる文
献に述べられている。
【００２８】アンテナ干渉除去ベクトル計算回路304bで
も同様に送信アンテナ103aおよび103bから送信された送
信信号群を除去し、送信アンテナ103cおよび103dから送
信された信号群が重畳された信号のみを取り出すベクト
ルWb1からWb3を計算する。
【００２９】次に、信号推定重み計算器305における動
作を説明する。アンテナ干渉除去回路306aの出力に含ま
れる送信信号成分の推定値を求めるための重みを計算す
る。これはWa1からWa3で構成される重みベクトル
【数４】 を伝搬路行列の左から乗算することで行われる。本実施
の形態では、受信アンテナ数は３本のため伝搬路行列は
次のようになる。
【数５】 よって、アンテナ干渉除去ベクトル計算回路304aの出力
に含まれる送信信号成分の推定値を求めるための重みra
1およびra2は以下の計算を行うことによって算出でき
る。
【数６】 なお、送信シンボルScおよびSdに対応する成分は０にな
る。同様にして、アンテナ干渉除去回路306bの出力に含
まれる送信信号成分の推定値rb1およびrb2を求める。
【００３０】次にアンテナ干渉除去回路306の詳細を説
明する。アンテナ干渉除去回路306はアンテナ干渉除去
回路306aおよび306bを具備している。更にアンテナ干渉
除去回路306aは乗算器306a1から306a3および加算器306a
4を具備している。同様にアンテナ干渉除去回路306bは
乗算器306b1から306b3および加算器306b4を具備してい
る。アンテナ毎に所定の無線受信処理が行われた信号
は、それぞれのアンテナ干渉除去回路306aから306bへ分
配される。
【００３１】アンテナ干渉除去回路306aでは干渉除去ベ
クトル計算回路304aで計算されたウェイトWa1からWa3が
アンテナ毎に乗算器306a1から306a3において乗算され、
加算器306a4において合成される。ここでウェイトWa1か
らWa3は上述のようにh13からh33で構成されるベクトル
およびh14からh34で構成されるベクトルに直交している
ので、アンテナ干渉除去回路306aの出力には送信アンテ
ナ103aおよび103bにおいて送信されたScおよびSdに起因
する信号が含まれる。
【００３２】アンテナ干渉除去回路306bでは干渉除去ベ
クトル計算回路304bで計算されたウェイトベクトルWb1
からWb3がアンテナ毎に乗算器306b1から306a3において
乗算され、加算器306a4において合成される。ここでも
ウェイトベクトルWb1からWb3は上述のようにh11からh31
で構成されるベクトルおよびh12からh32で構成されるベ
クトルに直交しているので、アンテナ干渉除去回路306b
の出力には送信アンテナ103cおよび103dにおいて送信さ
れたSaおよびSbに起因する信号が含まれる。
【００３３】次に、分離回路及び復号回路307について
説明する。本実施の形態では分離回路および復号回路の
例として最尤復号器を用いた場合について説明する。分
離回路及び復号回路307は最尤復号器307aおよび最尤復
号器307bを有する。最尤復号器307aと307bは同じ機能を
有しているのでここでは最尤復号器307aのみに限定して
説明する。最尤復号器307aはレプリカ生成回路307a1お
よびビタビアルゴリズム回路307a2を有している。
【００３４】次に最尤復号器307aの実際の動作について
説明する。レプリカ生成回路307a1では送信シンボルSa
およびSbの全てのとりうる状態を生成し、これに伝搬路
およびアンテナ干渉除去回路306aによる変動の影響を考
慮した受信信号のレプリカを作成する。すなわちSaおよ
びSbにra1およびra2をそれぞれ乗算して合成した受信信
号のレプリカを生成する。ビタビアルゴリズム回路307a
2においては前記生成したレプリカとアンテナ干渉除去
回路307aの出力をある一定時間の間比較を行い、最も尤
度の高いSaおよびSbの送信系列を出力する最尤系列推定
を行う。なお、最尤系列推定についてはJ.G. Proakisに
よる"ディジタルコミュニケーション,"科学技術出版,19
99に開示されているので詳細な説明は省略する。すなわ
ち、最尤復号器307aにおいては送信シンボルSaおよびSb
を同時に推定することが可能である。同様に、最尤復号
器307bにおいては送信シンボルScおよびSdを同時に推定
することが可能である。
【００３５】このように本発明では、複数の送信アンテ
ナから送信され、各伝搬路の変動を経て重畳された受信
信号の全てをアンテナ干渉除去回路において除去するの
ではなく、受信信号から一部の干渉除去を行い、残りの
信号成分は最尤復号器を用いて個々の送信信号を分離す
る。すなわちアンテナを用いた空間的な信号処理と最尤
復号器を用いた時間的な信号処理を組み合わせているた
め、空間的な信号処理の負担を減らすことができる。つ
まり従来技術では受信アンテナが４本必要だったのに対
し、本実施例では受信アンテナは３本で済む。これによ
り受信装置の小型化や簡素化が大いに期待できる。一
方、複数の送信シンボルを分離し、復号を行うための最
尤復号器を用いているが、この回路はディジタル回路に
よって実現が可能であり、この回路を加えることによる
装置の複雑化はわずかであり、アンテナというハードウ
ェアを削減できる効果に比べれば小さい。また、受信ア
ンテナ数を減らさないのであれば、その分のアンテナは
ダイバーシチとして用いることができるため、信号の誤
り率の改善が期待できる。なお、本実施の形態は送信ア
ンテナ４本、受信アンテナ３本、アンテナ干渉除去回路
で除去するシンボルの数を２つとしたが、上記の数は例
示であり、本発明はこれらの数に限定されないことは勿
論である。また、本実施の形態では、アンテナ干渉除去
ベクトル計算器における重みベクトルの計算方法に、QR
(QL)分解を用いた手法を用いたが、所望信号と受信信号
の誤差の自乗を最小化するような重みベクトルを計算す
るMMSE方式を用いた計算方法も可能である。MMSE方式は
公知の技術なので説明は省略する。 ＜第２の実施の形態＞本発明にかかる第２の実施の形態
を図２、図５、図７および図８を参照して説明する。本
実施の形態は第１の実施の形態に基づく。本実施の形態
で第１の実施形態と相違する点は、アンテナ干渉除去回
路ベクトル計算器404と、信号推定重み計算器405と、ア
ンテナ干渉除去回路406と分離回路および復号回路407の
構成が異なることである。本実施の形態の受信アンテナ
401a〜401と、無線受信装置401a〜401dと、伝搬路推定
器403の構成は第１の実施の形態に示した構成と同様な
ため省略する。なお、本実施の形態では受信アンテナ数
を４本の場合について説明するが、これは例示であって
これ以外の本数でも本発明は適用可能である。 (サブアレーでのウェイトの計算方法)次に、アンテナ干
渉除去回路ベクトル計算器405の動作を説明する。本実
施の形態では受信アンテナを複数のグループに分類して
重みベクトルを計算する。具体的には図６に示すように
受信アンテナ401aと、401bと、401cを一つのグループ
(サブアレー401Aと呼ぶ)と考え、401bと、401cと、401d
を一つのグループ(サブアレー401Bと呼ぶ)として考え、
それぞれのサブアレー毎にアンテナ干渉除去ベクトル回
路の重みベクトルを計算する。
【００３６】なお、サブアレーの構成は前記のような構
成に限らず、サブアレー間で同じアンテナ素子を含まな
い構成や、アンテナ数がサブアレー間で異なる構成、全
てのアンテナ素子を含む複数のサブアレーを構成するこ
とも可能である。
【００３７】サブアレー401Aでは、図２に示す送信アン
テナ103cから送信された送信シンボルSc、および103dか
ら送信された送信シンボルSdを除去するため、送信アン
テナ103cおよび103dと受信アンテナ間の伝搬路の特性係
数で構成されるベクトルに直交したベクトルを計算す
る。本実施の形態で例示した受信アンテナ数は４本で、
サブアレーのアンテナ数は３本であるため、サブアレー
401Aで用いるための重みベクトルの計算方法は、第１の
実施の形態で示した方法と等しくなる。
【００３８】なお、ここで求めた重みベクトルをWaA1、
WaA2およびWaA3とする。また、サブアレー401Bについて
も送信シンボルScおよびSdを除去するような重みベクト
ルを計算する。この場合も対応する伝搬路の特性係数ま
たはアンテナ素子の名前の付け方が異なるだけで、計算
方法は同じなため省略する。なお、ここで求められた重
みベクトルをWaB1、WaB2およびWaB3とする。同様に、送
信シンボルSaおよびSbを除去するための重みベクトルの
計算もサブアレー毎に行い、サブアレー401Aに対してWb
A1〜WbA3、サブアレー401Bに対してWbB1〜WbB3を計算す
る。これが異なった構成も勿論可能である。
【００３９】信号推定重み計算器405においても、分離
回路および復号回路407において受信信号を推定するた
めの推定値を計算する。この計算方法は第１の実施の形
態に示したように、伝搬路行列の左から、アンテナ干渉
除去回路に対応する重みベクトルを乗算することで行わ
れる。第１の実施の形態と同様の手法により計算を行
う。送信シンボルSaおよびSaに対応するサブアレー401A
および401Bに対する推定重みをそれぞれraA1、raA2およ
びraB1、raB2とし、送信シンボルScおよびSdに対応する
サブアレー401Aおよび401Bに対する推定重みをそれぞれ
rbA3〜rbA4およびrbB3〜rbB4 とする。 (サブアレーでの干渉除去方法)次に、アンテナ干渉除去
回路406の構成について説明する。アンテナ干渉除去回
路406は、送信シンボルScおよびSdの除去を行うアンテ
ナ干渉除去回路406aと送信シンボルSaおよびSbの除去を
行う406bを有する。更にアンテナ干渉除去回路406aはサ
ブアレー401Aに対応するアンテナ干渉除去回路406aAお
よびサブアレー401Bに対応する401aBを有する。
【００４０】同様にアンテナ干渉除去回路406ｂは、サ
ブアレー401Aに対応するアンテナ干渉除去回路406bAお
よびサブアレー401Bに対応する401bBを有する。アンテ
ナ干渉除去回路401aAと、401aBと、401bAと、401bBの構
成は第１の実施の形態のアンテナ干渉除去回路と同様で
あるため説明は省略する。
【００４１】次に、アンテナ干渉除去回路406の詳細な
動作について説明する。受信アンテナからの出力はアン
テナ干渉除去回路4016aに入力され、そこで各サブアレ
ーに対応するアンテナ干渉除去回路406aAおよび406aBに
分配される。アンテナ干渉除去回路406aAでは各アンテ
ナ素子の出力に対して、乗算器406aA1〜406aA3において
WaA1〜WaA3がそれぞれ乗算され、加算器406aA４におい
て合成される。ここで、WaA1〜WaA3は送信シンボルScお
よびSdが送信されたアンテナと受信アンテナで構成され
るベクトルと直交しているため、アンテナ干渉除去回路
406aAの出力C1においては送信シンボルSaおよびSbに起
因する信号成分が抽出される。同様にアンテナ干渉除去
回路406aBの出力C2においても送信シンボルSaおよびSb
に起因する信号成分が抽出されるが、アンテナ干渉除去
回路406aAにおいて用いているアンテナ素子と、それに
乗算する重みベクトルが異なるため、C1とC2の出力信号
は異なっている。同様に、アンテナ干渉除去回路406bに
おいてもScおよびSdに起因する信号成分を含んだ出力C3
およびC4が得られる。アンテナ干渉除去回路の出力C1〜
C4は次に分離回路および復号回路407へ入力される。 (分離および復号回路 メトリック合成型)次に、分離回
路および復号回路407の構成について説明する。分離回
路および復号回路407は最尤復号器407aおよび最尤復号
器407bを有する。更に最尤復号器407aはレプリカ生成回
路407a1およびビタビアルゴリズム回路407a2を有し、同
様に最尤復号器407bはレプリカ生成回路407b1およびビ
タビアルゴリズム回路407b2を有する。本実施の形態に
おける分離回路および復号回路307とほぼ同一である
が、ビタビアルゴリズム回路の入力が複数存在する点が
異なる。
【００４２】次に、分離回路および復号回路407の詳細
な動作について説明する。まず最尤復号器407aの動作に
ついて説明する。レプリカ生成回路407a1においては、
送信シンボルSaおよびSbの全ての組み合わせについて、
伝搬路の変動係数およびアンテナ干渉除去回路の影響を
考慮した受信信号のレプリカを生成する。本実施の形態
では第１の実施の形態と異なり、ビタビアルゴリズム回
路の入力がサブアレーの個数存在するため、受信信号の
ある組み合わせに対して、レプリカもサブアレーの個数
だけ生成されることになる。具体的には信号推定重み計
算器405で算出された重みraA1〜raA3を用いて生成され
たレプリカと、重みraB1からraB3を用いたレプリカの二
つを生成することになる。なお、レプリカの生成数が増
大しても、送信シンボル組み合わせの状態数は変わらな
く、このための演算量もサブアレー数に対して線形で増
加するのみである。
【００４３】次に、生成した受信信号のレプリカを用い
て受信信号の分離および復号をビタビアルゴリズム回路
を用いて行う。ビタビアルゴリズムは複数の時点にまた
がる送信シンボルについて、各時点で最も尤度の高い送
信シンボルの組み合わせを出力する。本実施の形態では
ビタビアルゴリズムにおける各時点の尤度として、サブ
アレー401Aに対応するC1の信号とサブアレー401Bに対応
するC2の信号の出力（各々の出力をブランチと呼ぶ）の
尤度関数の両方を用いて各時点の尤度を求める。尤度関
数の積は各サブアレーの出力C1およびC2で計算されるメ
トリックの和に等しくなるため、C1およびC2において、
第１の実施の形態と同様にビタビアルゴリズムの各時点
のメトリックを算出し、C1とC2のブランチのメトリック
の和をその時点のメトリックとする。いま、Fj(σt-1,
σt)がt-1時点での状態σt-1からt時点の状態σtに遷移
する際のj番目のサブアレーの出力に対するメトリック
だとすれば、合成後のメトリックは以下のようになる。
【数７】 この手法をメトリック合成型ダイバーシチと呼ぶ。ただ
し、Jはサブアレーの個数である。指向性アンテナをダ
イバーシチブランチとし、メトリック合成型ダイバーシ
チを行う手法は鈴木らによる"指向性ダイバーシチ受信
のビタビ等化器への適用に関する一考察,"信学技報,RCS
91-13,No. 23,pp.45-52, Jun. 1991. に開示されてお
り、メトリック合成型ダイバーシチを用いた最尤復号
が、最大比合成ダイバーシチ後の最尤復号法よりもビッ
ト誤り率が優れていることが示されている。
【００４４】なお、第１の実施の形態で説明した手法は
最大比合成ダイバーシチ後の最尤復号法を用いた場合に
値する。本実施の形態で用いたサブアレーはアンテナ干
渉除去回路においてそれぞれ異なる重みベクトルを持
つ。すなわち複数のアンテナ素子から構成されるサブア
レー全体で一つの指向性を持つとも考えられる。本方式
は複数のサブアレーを用いて、サブアレー間でメトリッ
ク合成型ダイバーシチを行うことで、前記文献に示した
ようなビット誤り率の改善を図ることが可能になる。 ＜第３の実施の形態＞(BLASTのシステムを取り入れる) 本発明に係る第３の実施例の形態を図１および図９を参
照して説明する。本実施の形態は第１の実施の形態に基
づく。本実施の形態において第１の実施形態と異なる点
は、図１におけるアンテナ干渉除去ベクトル計算器304
と、信号推定重み計算器305と、アンテナ干渉除去回路3
06と分離および復号回路307の構成が異なることであ
る。更に分離および復号回路307以外の部分は、動作が
異なるだけで構成は同一なので、図面も省略し、本実施
の形態で用いる分離および復号回路507のみについて、
図９を参照して説明する。
【００４５】まず、本実施の形態で用いるアンテナ干渉
除去ベクトル計算器304と信号推定重み計算器305の詳細
な動作について述べる。アンテナ干渉除去回路306aに対
する重みベクトルの計算方法は第１の実施形態と同様で
ある。アンテナ干渉除去ベクトル計算回路306bに対する
重みについてはh13,h23,h33で構成されるベクトルもし
くはh14,h24,h34で構成されるベクトルの複素共役の実
数倍となるベクトル、またはその両方の線形和で構成さ
れる重みベクトルW''b1,W'b2およびW'b3を算出する。前
記構成される重みベクトルはどのベクトルとも直交する
必要がない。すなわち、アンテナ干渉除去回路306bの出
力にはSa、Sb、ScおよびSdが含まれる。また、信号推定
重み計算器305においても第１の実施の形態と同様にア
ンテナ干渉除去回路の出力に現れる信号の推定値を求め
るための重みを計算する。すなわちアンテナ干渉除去回
路306aおよび306bに対してそれぞれr'a1、r'a2およびr'
b1、r'b2、r'b3、r'b4を計算する。
【００４６】本実施の形態に係るアンテナ干渉除去回路
は第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。
次に、分離回路および復号回路507の動作について説明
する。最尤復号器507aの動作は第１の実施の形態と同一
であるため説明は省略する。最尤復号器507aにおいて復
号された送信シンボルSaおよびSbは乗算器307c1および3
07c2において伝搬路およびアンテナ干渉除去回路306bの
影響が考慮された重みr'b1およびr'b2がそれぞれの送信
シンボルに乗算され、アンテナ干渉除去回路306bの出力
から差し引かれる。すなわち干渉キャンセル回路307cの
出力には送信シンボルScおよびSdに起因する信号成分が
含まれる。干渉キャンセル回路507cの出力は最尤復号器
307bへ入力され、信号推定重みr'b3およびr'b4を用いて
第１の実施形態と同様に送信シンボルの分離および復号
が行われる。
【００４７】本実施形態は、アンテナ干渉除去回路306b
において干渉除去を行う送信シンボル数が減るため（本
実施の形態では干渉除去を行うシンボルの数は0にな
る）第１の実施の形態と比較して、受信アンテナが張る
ベクトル空間の自由度に余りがでる。具体的には受信ア
ンテナがN本で、L個の送信信号群のうちl個の送信信号
を除去すれば、自由度はN-l個余っている。この余った
自由度はダイバーシチ合成として用いることができるた
め、ダイバーシチ利得を増加することが可能になる。こ
れにより送信装置及び受信装置の省電力化やビット誤り
率の改善が期待できる。なお、第１の実施の形態と同様
に、干渉除去におけるベクトルの算出方法はMMSE方式を
用いることが可能である。 ＜第４の実施の形態＞(メトリック合成＋キャンセラ) 本発明に係る第４の実施の形態を、図１０および図１を
参照して説明する。本実施の形態は第１、第２、第３の
いずれかの実施の形態に基づく。本実施の形態で第１、
第２、第３のいずれかの実施の形態と異なる点は、アン
テナ干渉除去回路と分離および復号回路の構成が異なる
ことである。アンテナ干渉除去回路と分離および復号回
路以外の構成は第１、第２、第３のいずれかの実施の形
態と同じなので説明を省略し、アンテナ干渉除去回路お
よび分離復号回路606のみを説明する。
【００４８】アンテナ干渉除去回路および分離復号回路
606はアンテナ干渉除去回路6061と、分離および復号回
路6062と、乗算器60631〜60638と、加算器60641〜60648
と、分離および復号回路6065と、を備えている。各受信
アンテナの出力はまずアンテナ干渉除去回路6061に入力
される。アンテナ干渉除去回路6061の構成として、第１
の実施の形態のおけるアンテナ干渉除去回路306aを用い
たとすれば、アンテナ干渉除去回路6061の出力信号には
SaおよびSbに起因する信号成分のみが含まれる。
【００４９】アンテナ干渉除去回路6061の出力は分離お
よび復号回路6062へ入力される。分離および復号回路60
62の構成として第１の実施の形態における最尤復号器30
7aを用いたとすれば、分離および復号回路6062の出力に
は送信シンボルSaとSbが出力される。
【００５０】送信シンボルSaとSbは出力系列として出力
されると共に、受信アンテナの出力からそれぞれキャン
セルされる。なお、本実施の形態では送信シンボルSaお
よびSbを除去するためのアンテナ干渉除去回路を持たな
い。まずSaは乗算器6031において、Saが送信された送信
アンテナから受信アンテナ301または401に対応する伝搬
路の特性係数h11を乗算し、Saに対するレプリカを作成
する。その後受信アンテナ301または401の出力から前記
レプリカをキャンセルする。同様にしてSbの成分につい
ても受信アンテナ301または401に対応するアンテナ出力
からキャンセルを行う。全てのアンテナからのキャンセ
ルが行われると、分離および復号回路6065の入力には、
ScおよびSdに起因する信号成分のみが含まれる。
【００５１】ここで、分離および復号回路6065の入力は
複数存在するため、第２の実施の形態で説明したブラン
チメトリック合成法が適用可能になり。更に本実施の形
態ではScおよびSdを復号する際に、アンテナ干渉除去回
路を通らないため、干渉除去におけるシンボルの尤度お
よび電力が低減しない。このため、ScおよびSdの誤り率
は第１〜第３の実施の形態で最も良好となる。これは、
送信シンボル毎に必要とされる誤り率が異なる場合に有
効である。あるいは分離および復号回路6065の出力結果
をアンテナ出力から直接キャンセルし、再び最尤復号に
よってSaおよびSbを復号することにより、SaおよびSbの
誤り率も改善可能である。
【００５２】なお、アンテナ干渉除去回路6061におい
て、従来技術のように最尤系列推定器を用いずにアンテ
ナ干渉除去回路のみでSaおよびSbを復号し、その後本実
施の形態で用いたキャンセル法と最尤復号で残りの送信
シンボルを復調することも可能である。 ＜第５の実施の形態＞(TCCのシステムを取り入れる) 本発明に係る第５の実施例の形態を図１および図１１を
参照して説明する。本実施の形態は第１〜第４の実施の
いずれかの形態に基づく。本実施例で第１〜第４の実施
の形態と相違する点は、送信装置70の構成である。本実
施の形態に基づく送信装置70は、アンテナ毎に備えてい
る符号化変調器701aから701dと、所定の無線送信処理を
行う無線送信処理部702a〜702dおよび送信アンテナ703a
〜703dを備えている。
【００５３】次に、送信装置70の動作について述べる。
送信系列はそれぞれ符号化変調器701a〜702dへ入力され
る。符号化変調器702a〜702dの出力は無線送信処理部70
2aから702dで所定の無線送信処理(たとえばD/A変換やア
ップコンバート)が行われ、送信アンテナ703a〜703dか
ら送信される。
【００５４】次に符号化変調器701a〜701dの詳細につい
て説明する。符号化変調器701aから701dの構成はほぼ同
じなため、まずは符号化変調器701aについて述べ、後に
符号化変調器701b〜701dの詳細を説明する。
【００５５】符号化変調器701aは、図１２に示すよう
に、シリアル・パラレル変換記701a1と、トレリス符号
化器701a2およびマッピング回路701a3を有する。
【００５６】なお、本実施形態の符号化変調器701はG.
Ungerboeckによる"Channel codingwith multilevel/pha
se signals," IEEE Transactions on information theo
ry,Vol. IT-28, pp.55-67, Jan., 1982. に示されてい
る構成を用いているが、H.Imaiらによる,"A new multil
evel coding method using error correcting codes,"
IEEE Transactions on information theory, Vol. IT-2
3, pp.371-377, May. 1977. に示されている構成も適
用可能である。
【００５７】また符号器701a2としては、トレリス符号
器の他、ブロック符号器またはターボ符号器のいずれも
適用可能である。符号化変調器701aに入力された系列
は、シリアル・パラレル変換器701a1により図１２にお
けるPa1およびPa2に並列に変換される。
【００５８】シリアル・パラレル変換器701a1の出力
は、トレリス符号器701a2へ入力される。トレリス符号
器701a2では例えば図１３に示すようなトレリス線図を
元に出力系列を決定する。図１３においてトレリス符号
器701a2は00、01、10、11の4つの状態を持ち、Pa1およ
びPa2の入力によって、出力と状態を変化させる。
【００５９】今、トレリス符号器701a2の状態が00であ
ったとする。Pa1およびPa2の入力が共に0であったとす
ると、トレリス符号器701a2の出力は０で、状態00に遷
移する。これを00/0で表す。またPa1の入力が0でPa2の
入力が１であったとすると、トレリス符号器701a2の出
力は８で10の状態に遷移する。これを10/8で表す。なお
トレリス符号器701a2の出力は4ビットであり、0から15
までの出力を有する。
【００６０】トレリス符号器701a2、701b2、701c2およ
び701d2のトレリス線図を簡略化まとめた符号化則の例
の表を図１４に示す。この表は、複数のアンテナにおい
て異なる符号器を用いて符号化変調を行う、菊地らによ
る、"時間空間伝送のシナリオに適したトレリス符号化
同一チャネル干渉キャンセラの特性,"信学技報,RCS2000
-254,pp.63-68, Mar. 2001. (従来文献 菊地) に記載
されている。
【００６１】トレリス符号器701a2の出力は、マッピン
グ回路701a3において複素平面状の一点が選択されて複
素ベースバンド信号が出力される。図１５に変調方式と
して16PSKを用いた場合の信号点マッピングの一例を示
す。図１５においての信号点の数字は、図１３における
出力と一対一に対応する。
【００６２】次に第５の実施の形態における受信装置に
ついて述べる。第５の実施の形態における受信装置は第
１〜第４のいずれの実施の形態でも適用可能であるが、
ここでは第１の実施の形態における受信装置30を用いる
こととする。第５の実施の形態における受信装置30で
は、分離回路及び復号回路307の動作が異なる。
【００６３】次に、分離回路および復号回路307におけ
る最尤復号器307aの詳細について説明する。最尤復号器
307aではレプリカ生成回路307a1において受信信号のレ
プリカを生成する。本実施の形態では符号化変調器701a
における状態数の総数が４であり、最尤復号器307a2で
分離し、復号する送信シンボルの総数は2個である。こ
のためビタビアルゴリズム回路307a2で用いるビタビア
ルゴリズムの状態数の総数は4の2乗である。
【００６４】一般に、各時点における各送信シンボルの
状態数をK、分離復号する送信シンボルの数をPとすれ
ば、最尤復号器で用いるビタビアルゴリズム回路の状態
数の総数はKのP乗となる。送信装置に符号化変調器を用
いず、更に受信装置として第１の実施の形態のようなア
ンテナ干渉除去装置も用いないで、すべての送信シンボ
ルをそのまま最尤復号したとする。このときK=2^Q、P=L
となり、ビタビアルゴリズムでの状態数の総数は2^Q^L
となる。ここでQは変調多値数である。すなわち変調多
値数および送信シンボルの数が増えるにつれて、ビタビ
アルゴリズムの状態数は指数関数的に上昇する。ところ
が第１の実施の形態を用い、アンテナ干渉除去回路にお
いてL個の送信シンボルのうちL−l(l>=2)個の送信シン
ボルをアンテナ干渉除去回路で除去することにより、K=
2^Q、P=lとなる。このようにPを削減することが可能で
あり、ビタビアルゴリズムの状態数は2^Q^lに削減でき
る。
【００６５】また、(従来文献 菊地)では送信装置に符
号化変調器を用いて送信シンボルの状態数を制限してお
り、制限された各時点による送信シンボルの状態数をk
とすればK=k(k<=2^Q)、P=LであるためKを削減すること
が可能であり、ビタビアルゴリズムの状態数はk^lに削
減できる。ところが、(従来文献 菊地)の技術に加えて
第５の実施の形態を用いることにより、KとPの両方を削
減することが可能になり、K=k、P=lであるためビタビア
ルゴリズムの状態数はk^l に削減できる。これは上記全
ての技術の中で最も少ない状態数を実現できる。
【００６６】なお、送信装置に符号化変調器を用いる場
合は符号化率により伝送速度の低下が起きるが、逆に符
号化利得により誤り率は改善されるため、誤り率を一定
とすれば、送信装置40の前段に置かれる通信路符号化装
置の符号化率を低くすることにより、伝送速度を改善す
ることが可能である。
【００６７】また本発明の送信装置の符号化変調装置の
信号点配置はアンテナ毎に同じであるが、変調方式は同
じであってもアンテナ毎に信号点配置を用いることも可
能である。 ＜第６の実施の形態＞(グループを適応的に変える) 本発明に係る第６の実施の形態を、図１６を参照して説
明する。本実施の形態は第１〜第５の実施の形態のいず
れかに基づく。本実施の形態において第１〜第５の実施
の形態と異なる点は、アンテナ干渉除去ベクトル計算器
およびアンテナ干渉除去回路で除去する送信シンボルの
組み合わせを、伝搬路または送信装置の状態により適応
的に変化させることである。本実施の形態に係る受信装
置の例を図１６に示す。
【００６８】本実施の形態は第１〜第５の実施の形態の
いずれの受信装置でも適用可能であるが、ここでは例と
して第１の実施の形態に係る受信装置を基に本実施の形
態に係る受信装置の例を図１６に示す。本実施の形態で
第１の実施の形態に補足する点は、グループ分類装置80
8と、復号順序決定装置809を備えていることである。
【００６９】グループ分類装置808は伝搬路推定結果の
情報または外部情報によりアンテナ干渉除去回路806に
おいて除去する送信シンボルの組み合わせ(グループと
呼ぶ)を決定すし、復号順序決定装置809は、グループ間
の復号の順序を決定する。グループの分類方法について
の一例としては、送信アンテナ間の伝搬路の特性係数の
相関値を用いることである。送信アンテナ間の伝搬路の
特性係数の相関値は、エラー! 参照元が見つかりません。
の伝搬路行列のエルミート積を取ることで算出できる。
この行列Rxxは次のようになる。
【数８】 ここで、R11は図２における送信アンテナ1aと、受信ア
ンテナ2a〜2dで構成される伝搬路の特性係数の自己相関
値になり、R12は送信アンテナ1aと、受信アンテナ2a〜2
dで構成される伝搬路の特性係数と、送信アンテナ1b
と、前記受信アンテナで構成される伝搬路の特性係数の
相互相関値になる。すなわち、Rij(i!=j)がある閾値以
上であった場合、それらの送信アンテナから受信アンテ
ナで構成されるベクトルは類似し、これらの送信アンテ
ナから送信された送信シンボルをアンテナ干渉除去回路
で分離しようとすれば、分離が困難になり、出力電力の
低下がおこり誤り率の低下を招く。
【００７０】よって、相互相関値Rijがある閾値よりも
大きな送信アンテナから送信された送信シンボル同士は
同じグループに分類する。すなわち、アンテナ干渉除去
回路においては、他の送信アンテナと相互相関が閾値よ
り低いアンテナから送信された送信シンボルを含むグル
ープを先に除去し、前記閾値より高い送信アンテナから
の送信シンボルを含むグループは、グループとして一ま
とめにして除去し、後段の最尤復号器でグループ内の送
信シンボルを分離する。送信シンボルの分離能力につい
ては最尤復号器の方が優れているため、この手法を取る
ことにより送信アンテナ間の相互相関値が大きい場合で
も誤り率の低下を防ぐことが可能になる。
【００７１】なおグループ分類の考え方は、従来CDMAシ
ステムのマルチユーザディテクションの分野で研究され
ており、例えばJunqiang LIらによる"A group oriented
multiuser detection with beamforming for multicar
rier CDMA system,"GLOBECOM'01. IEEE, Volume 2 , p
p. 733-737,2001 に示されているようなグループ分類装
置の考え方は、複数のユーザが複数のアンテナに対応す
るような本発明に全て適用可能である。 ＜第７の実施の形態＞本発明に係る第７の実施の形態を
説明する。本実施の形態は第１〜第６の実施の形態のい
ずれかに基づく。本実施の形態で第１〜第６の実施の形
態と異なる点は、第５の実施の形態における図１１の送
信装置70における無線送信ユニットの構造が異なること
である。
【００７２】本発明の受信装置として、第４の実施の形
態における受信装置を用いれば、送信シンボルScおよび
Sdはアンテナ干渉除去回路を通っていないため、ScとSd
の尤度はSaおよびSbよりも大きくなる。このためSa、S
b、Sc、Sdのシンボル毎の誤り率が異なってしまう。こ
のため、送信機70における無線送信処理部702aおよび70
2bにおける送信信号の増幅度は、無線送信処理部702cお
よび702dにおける増幅度よりも大きくし、送信シンボル
SaおよびSbを同一のグループに分類し、送信シンボルSc
およびSdを前記グループとは異なるグループに分類す
る。送信シンボル間の誤り率を一定に保つことが可能に
なる。
【００７３】更に本実施の形態において第１〜第６の実
施の形態と異なる点は、第５の実施の形態における送信
装置70において、符号化変調を行わない送信シンボルを
送信する送信アンテナが存在することである。本実施の
形態として、第６の実施の形態に示したようなグループ
分類装置を用いれば、アンテナ間の伝搬路の特性係数の
相互相関値Rijが閾値より高い送信アンテナから送信さ
れる送信シンボルと、閾値より低いアンテナから送信さ
れる送信シンボルは別のグループに分類できる。このた
め、相互相関値Rijが低く保てるような送信アンテナか
らの送信シンボルには符号化変調を施さなくてもある程
度はアンテナ干渉除去回路で分離が可能である。このた
め、前記送信シンボルには符号化変調を施さず送信を行
う。この手法を用いることにより、無線通信システムの
伝送容量を改善することが可能になる。
【００７４】更に本実施の形態において第１〜第６の実
施の形態と異なる点は、第５の実施の形態における送信
装置70の送信アンテナ毎に異なる符号化利得をもつ符号
化変調を施すことである。例えば、送信アンテナからの
相互相関値Rijが閾値よりも低く保てるような送信シン
ボルの組には、他の送信シンボルよりも符号化率の低い
符号化利得を持つ符号化変調器を施すことである。更に
符号化率が異なる送信シンボルはそれぞれ別のグループ
に分類される。この手法を用いることにより、無線通信
システムの伝送容量を改善することが可能になる。
【００７５】更に本実施の形態において第１〜第６の実
施の形態と異なる点は、第５の実施の形態における送信
装置70の送信アンテナ毎に異なる符号器を用いた符号化
変調器を施すことである。例えば、送信アンテナからの
相互相関値Rijが低く保てるような送信シンボルの組に
はトレリス符号器を用い、相互相関値が閾値よりも大き
くなる送信シンボルの組にはターボ符号器を用いた符号
化変調を用いることである。更に、異なる符号器を用い
て符号化された送信シンボルは互いに異なるグループへ
分類される。この手法を用いることにより、相互相関値
が高い送信アンテナから送信されるシンボルの誤り率を
改善することが可能になる。
【００７６】更に本実施の形態において第１〜第７の実
施の形態と異なる点は、送信装置の送信アンテナ毎に、
異なる変調方式で変調された送信シンボルを送信するこ
とである。32QAMや64QAMなどの多値変調方式を用いれ
ば、第５の実施の形態で述べたようにビタビ復号器の状
態数は指数関数的に上昇してしまう。このため、多値変
調が施された送信シンボルはそれぞれ異なるグループに
分類する。つまり前記グループの構成シンボルは一つで
ある。
【００７７】また、比較的多値数が少ない送信シンボル
は一まとめにして同じグループに分類する。受信装置に
おける復号の順序としては、例えば多値変調が施された
送信シンボルから復号を行う、すなわち多値変調が施さ
れた送信シンボルはアンテナ干渉除去回路のおいて個々
に分離され、比較的多値数が少ない送信シンボルは後段
の分離および復号回路において分離を行う。このように
変調多値数によってアンテナ干渉除去回路と分離および
復号回路における最尤復号器の使い方を変化させること
により、限られたアンテナ素子数およびハードウェアの
処理能力の中で、伝送効率を向上させることが出来る。
なお、変調多値数と同様に、送信アンテナからそれぞれ
異なる通信方式、例えばOFDM方式やCDMA方式を同時に送
信し、通信方式が異なる送信シンボルはそれぞれ異なる
グループに分類して第１〜第６の実施の形態を用いて復
号する手法も可能である。
【００７８】更に本実施の形態において第１〜第６の実
施の形態と異なる点は、グループ分類装置において、送
信シンボルを分類する際に、あるグループに属する送信
シンボルが、他のグループにも重複して属することであ
る。本実施の形態を用いた場合、重複した送信シンボル
は、複数の分離回路および復号回路の出力に現れること
になる。本実施の形態では、分離回路および復号回路の
出力を軟判定出力とし、複数の分離回路および復号回路
の出力を合成した後に硬判定を行う。このように複数の
分離回路および復号回路の軟判定出力を合成すること
で、更なる誤り率の向上が図れる。
【００７９】更に本実施の形態において第１〜第６の実
施の形態と異なる点は、送信装置における符号化変調器
は、送信アンテナ間で、符号化変調器を共有する手法も
可能である。つまり複数の送信アンテナ間に冗長度を持
たせることにより、時間軸上の符号化利得とアンテナ間
の符号化利得の両方を得ることにより、更なる誤り率の
改善が可能になる。あるいは複数の送信アンテナ間で送
信ダイバーシチを行う手法も可能である。
【００８０】なお、本実施の形態は、BLASTのように狭
帯域伝搬路を仮定し、受信信号における遅延波は無視で
きるものとしたが、広帯域伝搬路で遅延波が存在する場
合でも適用可能なのは勿論である。広帯域伝搬路におい
ては、伝搬路の特性係数の周波数応答がフラットではな
いため、最尤復号器における状態数が増加してしまうた
め、Duel-Hallen, A らによる"Delayed decision-feedb
ack sequence estimation,"IEEE Transactions on Comm
unication, Vol.,37 -5 , pp. 428-436,May. 1989.に述
べられているようなアルゴリズムを用いることで、状態
数の削減が可能になる。更に、受信側で観測される送信
シンボル毎の受信電力が異なる場合、復号する送信シン
ボルの順序により特性は大きく変化する。この時の送信
シンボルの復号の順序についてはBLAST等で研究されて
いる手法が全て適用可能である。
【００８１】本発明でもBLASTで用いられているキャン
セル回路を用いているため、先に復号する送信シンボル
の尤度が高いほど、後半に復号する送信シンボルの尤度
も高くなる。このため、先に復号する送信シンボルにつ
いては、アンテナ干渉除去回路で他シンボルの除去をあ
まり行わず、最尤復号器にて他シンボルとの分離を行
う。このようにして、先に復号するシンボルの尤度を上
げておくことにより、後半に復号する送信シンボルは、
最尤復号器を用いない、あるいは処理を軽減しても誤り
率の劣化を抑えることが可能になる。
【００８２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、受
信アンテナの数を減らすことができ、あるいは、信号の
誤り率の改善や省電力化が可能な、受信装置などを提供
することができる。
【００８３】すなわち本発明では、アンテナ干渉除去回
路において所望信号以外の干渉をすべて除去するのでは
なく、その後段に続く分離回路および復号回路により所
望信号の抽出を行う。すなわち、本発明はアンテナを用
いた空間軸上の信号処理の一部を時間軸上の信号処理に
請け負わせることにより、受信アンテナの数を減らすこ
とができる。
【００８４】また、受信アンテナを減らさなければ、逆
に信号の誤り率の改善や省電力化が可能である。更に、
送信装置の信号処理と組み合わせることにより、受信装
置での大幅な信号処理の負担を減らすことも可能であ
る。また、送信アンテナと受信アンテナ間の伝搬路の特
性係数の間の相互相関が大きい場合でも、伝搬路の状態
に応じて適応的に符号化変調を施すことにより、信号の
誤り率の改善が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の送受信装置の構成例を示
す図。
【図２】本発明において送信アンテナおよび受信アンテ
ナと伝搬路、送信シンボルを表す図。
【図３】本発明におけるアンテナ干渉除去回路の構成例
を示す図。
【図４】本発明における分離および復号回路の構成例を
示す図。
【図５】本発明の第２の実施形態の受信装置の構成例を
示す図。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るサブアレーの構
成例を示す図。
【図７】本発明の第２の実施形態におけるアンテナ干渉
除去装置の構成例を示す図。
【図８】本発明の第２の実施形態における分離および復
号回路の構成例を示す図。
【図９】本発明の第３の実施形態における分離および復
号回路の構成例を示す図。
【図１０】本発明の第４の実施形態におけるアンテナ干
渉除去装置および復号回路の構成例を示す図。
【図１１】本発明の第５の実施形態における送信装置の
構成例を示す図。
【図１２】本発明の第５の実施形態における符号化変調
器の構成例を示す図。
【図１３】本発明の第５の実施形態におけるトレリス符
号器のトレリス線図を示す図。
【図１４】本発明の第５の実施形態におけるトレリス符
号器の符号化則の表を示す図。
【図１５】本発明の第５の実施形態における信号点マッ
ピングの一例を示す図。
【図１６】本発明の第６の実施形態における受信装置の
構成例を示す図。
【図１７】従来のＢＬＡＳＴの送受信装置の構成を示す
図。
【図１８】従来のＢＬＡＳＴにおけるアンテナ干渉除去
回路およびアンテナキャンセラ回路の構成を示す図。
【符号の説明】
１、７０・・・送信装置、１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ・・
・送信アンテナ、２、３０、４０、８０・・・受信装
置、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，３０１ａ，３０１ｂ，３
０１ｃ・・・受信アンテナ、３０２ａ，３０２ｂ，３０
２ｃ・・・無線受信処理部、３０３，４０３，８０５・
・・伝送路推定器、３０４，４０４，８０４・・・アン
テナ干渉除去ベクトル計算器、３０５，４０５・・・信
号推定重み計算器、３０６，４０６，８０６・・・アン
テナ干渉除去回路、３０７，４０７，５０７、８０７・
・・分離回路および復号回路、５０７ａ，５０７ｂ・・
・最尤復号器、５０７ｃ・・・干渉キャンセル器、７０
１ａ・・・符号化変調器、７０１ａ２・・・トレリス符
号器、７０１ａ３・・・マッピング回路、８０３・・・
伝搬路推定器、８０８・・・グループ分類装置、８０９
・・・復号順序決定装置。

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 N個(N>=2)の受信アンテナと、 Ｍ個の送信アンテナのうち、L個(L>=2)の送信信号が送
    信されたL個の送信アンテナから前記N個の受信アンテナ
    に関する各伝搬路の特性係数を推定する伝搬路特性推定
    器と、 前記伝搬路の特性係数の推定値を用いて、前記N個の受
    信アンテナの出力信号に乗算する重みベクトルを計算す
    るアンテナ干渉除去ベクトル計算器と、 前記N個の受信アンテナの出力に前記重みベクトルを乗
    算して加算することにより、L個の送信信号が各伝搬路
    を経て重畳した重畳信号からL−2個(L−1<N)以下の送信
    信号に起因する信号成分を除去し、２個以上の送信信号
    に起因する信号成分が重畳された重畳信号を抽出するア
    ンテナ干渉除去回路と、 前記アンテナ干渉除去回路の出力に含まれる受信信号の
    推定値を計算するための信号推定重み計算器と、 前記信号推定重み計算器で計算された重みを用いて、前
    記アンテナ干渉除去回路の出力信号から個々の送信信号
    を分離し復号する分離復号回路とを具備することを特徴
    とする受信装置。
  2. 【請求項２】 N個(N>=2)の受信アンテナと、 Ｍ個の送信アンテナのうち、L個(L>=2)の送信信号が送
    信されたL個の送信アンテナから前記N個の受信アンテナ
    に関する各伝搬路の特性係数を推定する伝搬路特性推定
    器と、 前記伝搬路の特性係数の推定値を用いて、前記N個の受
    信アンテナのうち、N−１個以下の受信アンテナで構成
    される2個以上の受信アンテナの組に乗算する重みベク
    トルを計算するアンテナ干渉除去ベクトル計算器と、 前記N−１個以下の受信アンテナで構成される2個以上の
    受信アンテナの組の出力に前記重みベクトルを乗算して
    加算することにより、L個の送信信号が各伝搬路を経て
    重畳した重畳信号からL−2個(L−1<N−1)以下の送信信
    号に起因する信号成分を除去し、２個以上の送信信号に
    起因する信号成分が重畳された重畳信号を前記受信アン
    テナの組の数だけ出力するアンテナ干渉除去回路と、 前記アンテナ干渉除去回路の出力に含まれる受信信号の
    推定値を計算するための信号推定重み計算器と、 前記信号推定重み計算器で計算された重みを用いて、前
    記アンテナ干渉除去回路の出力信号から個々の送信信号
    を分離し復号する分離復号回路とを具備することを特徴
    とする受信装置。
  3. 【請求項３】 前記アンテナ干渉除去ベクトル計算器
    は、M個の送信アンテナのうち、L(L<=M)個のアンテナ
    と、N個以下の受信アンテナ間の伝搬路の特性係数で構
    成されるL個のベクトルのうち、L−2個以下のベクトル
    と直交する重みベクトルを計算することを特徴とする請
    求項１または請求項２記載の受信装置。
  4. 【請求項４】 前記分離復号回路は、最尤系列推定器を
    用いて受信信号を分離することを特徴とする請求項１ま
    たは請求項２記載の受信装置。
  5. 【請求項５】 前記分離復号回路の前記最尤系列推定器
    は、該アンテナ干渉除去回路における、受信アンテナの
    組の数だけ得られる2個以上の出力信号から算出された
    尤度を用いて最尤系列推定を行うことを特徴とする請求
    項４記載の受信装置。
  6. 【請求項６】 前記受信装置は、L個の送信信号が伝搬
    路を経て重畳した重畳信号から１個以上復号された送信
    信号に対し、該伝搬路の特性係数を再び重畳して、前記
    伝搬路の特性係数が重畳された送信信号の複製を該N−
    １個以下の受信アンテナの出力からそれぞれ差し引くこ
    とを特徴とする請求項１または請求項２記載の受信装
    置。
  7. 【請求項７】 前記受信装置は、該送信信号を一個以上
    の送信信号を含む2個以上のグループに分類する送信信
    号分類装置と、前記分類されたグループ間の復号を行う
    順序を決定する復号順序決定装置とを備え、 該アンテナ干渉除去回路においては、前記復号順序決定
    装置で復号順序が決定された順序に基づき、該アンテナ
    干渉除去回路においては、前記グループ内に属さない送
    信信号成分に起因する信号成分のみを除去し、該分離お
    よび復号回路においては、前記グループ内に属する送信
    信号の分離および復号を行うことを特徴とする請求項１
    または請求項２記載の受信装置。
  8. 【請求項８】 前記送信信号分類装置は、M個の送信ア
    ンテナのうち、L(L<=M)個のアンテナと、N個の受信アン
    テナ間の伝搬路の係数で構成されるL個のベクトルのう
    ち、前記ベクトルの相互相関値が閾値よりも大きい送信
    アンテナの組から送信された信号を同じグループに分類
    し、相互相関値がある閾値よりも小さいものは前記グル
    ープとは異なるグループに分類することを特徴とする請
    求項７記載の受信装置。
  9. 【請求項９】 複数の送信アンテナおよびこれらの各ア
    ンテナへ符号化変調信号を出力する符号化変調器を有す
    る送信装置と、 前記送信装置から送信された信号を受信する受信装置と
    を備え、 前記受信装置は、 N個(N>=2)の受信アンテナと、 Ｍ個の送信アンテナのうち、L個(L>=2)の送信信号が送
    信されたL個の送信アンテナから前記N個の受信アンテナ
    に関する各伝搬路の特性係数を推定する伝搬路特性推定
    器と、 前記伝搬路の特性係数の推定値を用いて、前記N個の受
    信アンテナの出力信号に乗算する重みベクトルを計算す
    るアンテナ干渉除去ベクトル計算器と、 前記N個の受信アンテナの出力に前記重みベクトルを乗
    算して加算することにより、L個の送信信号が各伝搬路
    を経て重畳した重畳信号からL−2個(L−1<N)以下の送信
    信号に起因する信号成分を除去し、２個以上の送信信号
    に起因する信号成分が重畳された重畳信号を抽出するア
    ンテナ干渉除去回路と、 前記アンテナ干渉除去回路の出力に含まれる受信信号の
    推定値を計算するための信号推定重み計算器と、 前記信号推定重み計算器で計算された重みを用いて、前
    記アンテナ干渉除去回路の出力信号から個々の送信信号
    を分離し復号する分離復号回路と、を具備して成ること
    を特徴とする送受信装置。
  10. 【請求項１０】 複数の送信アンテナおよびこれらの各
    アンテナへ符号化変調信号を出力する符号化変調器を有
    する送信装置と、 前記送信装置から送信された信号を受信する受信装置と
    を備え、 前記受信装置は、 N個(N>=2)の受信アンテナと、 Ｍ個の送信アンテナのうち、L個(L>=2)の送信信号が送
    信されたL個の送信アンテナから前記N個の受信アンテナ
    に関する各伝搬路の特性係数を推定する伝搬路特性推定
    器と、 前記伝搬路の特性係数の推定値を用いて、前記N個の受
    信アンテナのうち、N−１個以下の受信アンテナで構成
    される2個以上の受信アンテナの組に乗算する重みベク
    トルを計算するアンテナ干渉除去ベクトル計算器と、 前記N−１個以下の受信アンテナで構成される2個以上の
    受信アンテナの組の出力に前記重みベクトルを乗算して
    加算することにより、L個の送信信号が各伝搬路を経て
    重畳した重畳信号からL−2個(L−1<N−1)以下の送信信
    号に起因する信号成分を除去し、２個以上の送信信号に
    起因する信号成分が重畳された重畳信号を前記受信アン
    テナの組の数だけ出力するアンテナ干渉除去回路と、 前記アンテナ干渉除去回路の出力に含まれる受信信号の
    推定値を計算するための信号推定重み計算器と、 前記信号推定重み計算器で計算された重みを用いて、前
    記アンテナ干渉除去回路の出力信号から個々の送信信号
    を分離し復号する分離復号回路と、を具備して成ること
    を特徴とする送受信装置。
  11. 【請求項１１】 前記送受信装置は、送信アンテナ毎に
    異なるトレリス線図を持つトレリス符号化変調器で符号
    化変調された信号を生成することを特徴とする請求項９
    または請求項１０記載の送受信装置。
  12. 【請求項１２】 前記送信装置は、M個の送信アンテナ
    のうち、L(L<=M)個のアンテナと、N個の受信アンテナ間
    の伝搬路の係数で構成されるL個のベクトルのうち、前
    記ベクトルの相互相関値が閾値よりも大きい送信アンテ
    ナの組には、他のアンテナよりも高い符号化利得を持つ
    符号化が施され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記載の送受信装置。
  13. 【請求項１３】 前記送信装置は、M個(M>=2)の送信ア
    ンテナと、M個のうちm個(1<=m<M)の送信アンテナは他と
    異なる送信電力で送信を行う無線送信ユニットを備えた
    ことを特徴とする請求項９乃至請求項１１のいずれか１
    記載の送受信装置。
  14. 【請求項１４】 前記送信信号分類装置は、送信電力が
    同じ送信信号群と送信電力が異なる送信信号群をそれぞ
    れ異なるグループに分類することを特徴とする請求項７
    または請求項８記載の受信装置。
  15. 【請求項１５】 送信信号をM個(M>=2)の送信アンテナ
    へ出力する分配装置を備えた送信装置であって、 M個のうちm個(1<=m<M)の送信アンテナに符号化変調信号
    を出力する符号化変調器を有することを特徴とする送信
    装置。
  16. 【請求項１６】 複数の送信信号を分類する送信信号分
    類装置であって、符号化変調が施されたアンテナからの
    送信信号と、符号化変調が施されていないアンテナから
    の送信信号を異なるグループに分類することを特徴とす
    る送信信号分類装置。
  17. 【請求項１７】 M個(M>=2)の送信アンテナと、各送信
    アンテナへ符号化変調信号を出力する符号化変調器を有
    する送信装置であって、M個のうちm個(1<=m<M)のアンテ
    ナでは、他と異なる符号化利得を持つ符号化変調器を備
    えた送信装置と、 前記送信装置から送信された信号を
    受信する受信装置とを備え、 前記受信装置は、 N個(N>=2)の受信アンテナと、 Ｍ個の送信アンテナのうち、L個(L>=2)の送信信号が送
    信されたL個の送信アンテナから前記N個の受信アンテナ
    に関する各伝搬路の特性係数を推定する伝搬路特性推定
    器と、 前記伝搬路の特性係数の推定値を用いて、前記N個の受
    信アンテナのうち、N−１個以下の受信アンテナで構成
    される2個以上の受信アンテナの組に乗算する重みベク
    トルを計算するアンテナ干渉除去ベクトル計算器と、 前記N−１個以下の受信アンテナで構成される2個以上の
    受信アンテナの組の出力に前記重みベクトルを乗算して
    加算することにより、L個の送信信号が各伝搬路を経て
    重畳した重畳信号からL−2個(L−1<N−1)以下の送信信
    号に起因する信号成分を除去し、２個以上の送信信号に
    起因する信号成分が重畳された重畳信号を前記受信アン
    テナの組の数だけ出力するアンテナ干渉除去回路と、 前記アンテナ干渉除去回路の出力に含まれる受信信号の
    推定値を計算するための信号推定重み計算器と、 前記信号推定重み計算器で計算された重みを用いて、前
    記アンテナ干渉除去回路の出力信号から個々の送信信号
    を分離し復号する分離復号回路とを具備することを特徴
    とする送受信装置。
  18. 【請求項１８】 複数の送信信号を分類する送信信号分
    類装置であって、符号化利得が異なる符号化変調を施さ
    れたアンテナからの送信信号は、互いに異なるグループ
    に分類されることを特徴とする送信信号分類装置。
  19. 【請求項１９】 M個(M>=2)の送信アンテナと、各送信
    アンテナへ符号化変調信号を出力する符号化変調器を有
    する送信装置であって、M個のうちm個(1<=m<M)のアンテ
    ナでは、他と異なる種類の誤り訂正符号を備えたことを
    特徴とする送信装置。
  20. 【請求項２０】 複数の送信信号を分類する送信信号分
    類装置であって、誤り訂正符号の種類が異なる符号化変
    調を施されたアンテナからの送信信号は、互いに異なる
    グループに分類されることを特徴とする送信信号分類装
    置。
  21. 【請求項２１】 M個(M>=2)のアンテナのうちm個(1<=m<
    M)のアンテナでは他と異なる変調方式の信号を送信する
    ことを特徴とする送信装置。
  22. 【請求項２２】 複数の送信信号を分類する送信信号分
    類装置であって、変調方式の異なる送信信号は、互いに
    異なるグループに分類されることを特徴とする送信信号
    分類装置。
  23. 【請求項２３】 前記送信信号分類装置は、１つの送信
    信号を２つ以上のグループに重複して分類することを特
    徴とする請求項７記載の受信装置。
  24. 【請求項２４】 前記受信装置は、１つの送信信号が２
    つ以上のグループに重複して分類された場合、前記２つ
    以上のグループに係る分離および復号回路の出力を軟判
    定出力とし、前記二つ以上の軟判定出力を合成した後に
    復号を行うことを特徴とする、請求項１、請求項２、請
    求項７のいずれか１記載の受信装置。
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