JP2004135099A - Multi-user receiver, radio base station device having the same and mobile machine - Google Patents

Multi-user receiver, radio base station device having the same and mobile machine Download PDF

Info

Publication number
JP2004135099A
JP2004135099A JP2002298015A JP2002298015A JP2004135099A JP 2004135099 A JP2004135099 A JP 2004135099A JP 2002298015 A JP2002298015 A JP 2002298015A JP 2002298015 A JP2002298015 A JP 2002298015A JP 2004135099 A JP2004135099 A JP 2004135099A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
signal
multiplier
spread
section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002298015A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Kurihara
栗原 宏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP2002298015A priority Critical patent/JP2004135099A/en
Publication of JP2004135099A publication Critical patent/JP2004135099A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multi-user receiver in a DS-CDMA system with a small scale circuit. <P>SOLUTION: A reception signal Y(t) becomes matching filter output by diffusion signals f<SB>1</SB>(t) to f<SB>L</SB>(t) created by an extended diffusion signal creation part 12. A result obtained by linearly coupling a plurality (K-pieces) of outputs y<SB>1</SB>to y<SB>K</SB>in them and K-pieces of weight coefficients x<SB>1</SB>to x<SB>K</SB>created in a weight coefficient creation part 9 from a deformed diffusion signal created in the extended diffusion signal creation part 12 in a linear coupling part 6 becomes output whose interference for one bit is suppressed. The weight coefficients x<SB>1</SB>to x<SB>K</SB>can be obtained as elements of an inverse matrix of correlation coefficient matrix being KxK matrix between the diffusion signals. The weight coefficient creation part in a structure of a diagram 37 realizes a process for obtaining the correlation coefficient matrix and the inverse matrix by one process. Consequently, a circuit scale proportional to a cube of K in a conventional case is reduced to that proportional to a square of K. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は,同じ時間に,同じ周波数を複数のユーザが共用する符号分割多元接続(CDMA)システムにおけるマルチユーザ受信機に関するもので,特に,希望信号に対する他の信号の干渉をそれらの拡散コード情報に基づいて除去または抑制するマルチユーザ受信機に関する。また,本発明は,このようなマルチユーザ受信機を備えた基地局装置および移動機に関する。
【0002】
【従来の技術】
符号分割多元接続(CDMA:Code Division Multiple Access)システムでは,同じ時間における同じ周波数を複数の異なるユーザが使用する。したがって,複数の信号が相互に干渉し合う多元接続干渉(MAI:Multiple Access Interference)が発生する。
【0003】
また,送信機から送信された時点では同一の信号が,一方で直接受信機に受信され,他方で反射体(たとえばビル等)により反射された後で受信機に受信されるとマルチパス干渉(MPI:Multiple Path Interference)が発生する。これらの干渉により,受信機側では,受信したい信号(以下「希望信号」という)に対して他の信号が雑音源となる。
【0004】
このため,CDMAシステムでは,希望信号から干渉信号成分を除去または抑制することが,品質の良い希望信号を復号するために重要となる。
【0005】
このような干渉信号成分を除去または抑制する受信機の中で,特に希望信号と干渉信号の拡散コード情報を利用するものは,一般にマルチユーザ受信機と呼ばれていが,このような受信機として,従来から復相関検出器(デコリレータ:decorrelator)または最小平均二乗誤差(MMSE:Minimum Mean−Square Error)検出器がよく知られている(たとえば,非特許文献1および非特許文献2参照)。
【0006】
【非特許文献1】
Verdu,S著「マルチユーザ検出(Multiuser Detection)」ケンブリッジ大学プレス(Cambridge, U.K: Cambridge Univ. Press),1998年
【0007】
【非特許文献2】
Moshavi, S.著「DS−CDMA通信のためのマルチユーザ検出(Multi−user detection for DS−CDMA communications)」IEEEコミュニケーションマガジン(IEEE Communications Magazine),第34刊,1996年10月10日号,pp.124−136
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
復相関検出器(デコリレータ)およびMMSE検出器は,整合フィルタバンクの出力数(すなわち処理対象のビット数)をKとすると,K×K行列の相関係数行列(または相関係数行列の対角要素を背景雑音と干渉信号電力で補正した行列)の逆行列を,整合フィルタバンクからのK個の出力信号に乗じることによって,希望信号に含まれる干渉信号成分を除去または抑圧する。
【0009】
しかし,逆行列の演算は,一般に複雑で時間を要するので,通常のディジタルプロセサでこの演算を行うと,受信速度に追従した実時間処理が難しくなる。ディジタルプロセサの回路規模は,Kの3乗に比例して大きくなるので,Kが大きくなると,一定数の乗算器とメモリを使用して,同じ乗算器を繰り返し使用することになるので,受信信号の速度に合わせた実時間処理が難しくなる。その結果,干渉除去または抑制の対象となるKの値を制限することになると,干渉除去または抑制の性能が限られたものとなる。
【0010】
一方,周期の短い拡散信号を用いて,あらかじめ計算しておいた1周期分の値を繰り返し使用する方法もあるが,一般に,非同期のシステムでは,周期の長いコードを使う場合が多く,この方法は有効な解決策とはならない。
【0011】
本発明は,このような背景に鑑みなされたものであり,その目的は,拡散信号の周期の長短を問わず,多元接続干渉(MAI)の除去または抑制をリアルタイムで行うことができるマルチユーザ受信機を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために,本発明の第1の側面によるマルチユーザ受信機は,DS−CDMAシステムの受信信号から複数(L個とする)の拡散信号f(t)(i=1,2,…,L)を生成する,拡散信号生成部と,
前記受信信号を前記拡散信号によって逆拡散して得られる出力を複数の整合フィルタに入力し,該整合フィルタの出力をサンプリングして出力する整合フィルタバンクと,
前記整合フィルタバンクの出力の中の複数(K個とする)の値(y,y,…,y)に対応する,K個の拡散信号s(t)(j=1,2,…,K)から,前記拡散信号間の相関係数を要素とする,K×K行列の相関係数行列Rを生成する相関係数生成部,または前記Rの対角要素に,背景雑音電力密度と前記対角要素に対応する受信信号のビット当たりの推定受信電力の比に比例する値を加えた,変形相関係数行列R´を生成する変形相関係数生成部と,
前記K個の値(y,y,…,y)に対する,K個の重み係数(x,x,…,x)を算出する,重み係数生成部と,
kを希望信号のビット番号とすると,
前記相関係数行列Rまたは前記変形相関係数行列R´の逆行列を演算し,前記逆行列の第k行または第k列を,前記K個の重み係数(x,x,…,x)とし,
前記K個の重み係数(x,x,…,x)と前記K個の値(y,y,…,y)の各々の積の総和y+y+…+yを求める線形結合部と,を備え,
前記線形結合部の出力について,離散的レベルまたは符号を判定することで,希望信号ビットを復号するマルチユーザ受信機において,
前記K個の値(y,y,…,y)に対応する受信信号が存在する区間を含む観測区間を,所定の長さτで均等に分割して,最も早い時間帯から順番に番号を付与し,区間1,区間2,…,区間Pと呼び,
前記拡散信号生成部は,前記拡散信号f(t)(i=1,2,…,L)に対して,それぞれτの整数倍ずつ進んだ,または遅れた,複数の変形拡散信号,または前記変形拡散信号全体を,所定の時間進めるか,遅らせた信号を生成し,
前記P個の区間のひとつを区間pとし,
p<pである区間pに関して,拡散信号s(t)(j=1,2,…,K)の,区間pに属する部分を時間(p−p)τだけ遅らせたものと,前記変形拡張信号とで一致する部分を拡散信号sip(t)とし,
p>pである区間pに関して,拡散信号s(t)(j=1,2,…,K)の区間pに属する部分を時間(p−p)τだけ進ませたものと,前記変形拡張信号とで一致する部分を拡散信号sip(t)とし,
区間pに関しては,拡散信号s(t)(j=1,2,…,K)が区間pに属する部分を拡散信号sip(t)とし,
前記重み係数生成部は,
前記相関係数または前記重み係数の演算を,前記拡散信号sip(t)(j=1,2,…,K,p=1,2,…,P)と,積分時間が前記区間長と同じτである複数の整合フィルタを使って,区間pにおいて行う。
【0013】
本発明の第2の側面によるマルチユーザ受信機は,DS−CDMAシステムの受信信号から複数(L個とする)の拡散信号を生成する,拡散信号生成部と
前記受信信号を前記拡散信号によって逆拡散して得られる出力を複数の整合フィルタに入力し,該整合フィルタの出力をサンプリングした値を出力する,整合フィルタバンクと,
前記整合フィルタバンクの出力の中の複数(K個とする)の値(y,y,…,y)に対応する拡散信号s(t)(j=1,2,…,K)からK個の重み係数(x,x,…,x)を算出する,重み係数生成部と,
前記K個の重み係数(x,x,…,x)と前記K個の値(y,y,…,y)の各々の積の総和y+y+…+yを求める線形結合部と,を備え,
前記線形結合部の出力について,離散的レベルまたは符号を判定することで,希望信号ビットを復号するマルチユーザ受信機において,
前記重み係数生成部は,
前記K個の拡散信号s(t)(j=1,2,…,K)と,K個の重み係数x(j=1,2,…,K)をそれぞれ乗算して,出力s(t)xを得るK個の乗算器j(j=1,2,…,K)と,それらの出力を全て加え合わせる合成器で構成される線形結合部と,
前記線形結合部の出力を前記拡散信号のおのおので乗算する第2乗算器j(j=1,2,…,K)と,
K個の整合フィルタj(j=1,2,…,K)を備え,
kを希望信号のビット番号とすると,
前記線形結合部の出力から,希望信号ビットに対応する拡散信号s(t)を減じてから,前記拡散信号s(t)を第2乗算器kによって乗算し,その出力を反転増幅器で反転して,整合フィルタkに通した出力に所定の定数を加算した出力を重み係数xとして,前記線形結合部の乗算器kに接続し,
前記線形結合部の出力に,前記拡散信号s(t)と異なるK−1個の前記拡散信号s(t)を第2乗算器jによって乗算し,その出力を反転増幅器で反転して,それぞれを整合フィルタjに通した出力をxとして,前記線形結合部の乗算器jに接続した構成,
または,上記の構成に加えて,乗算器j(j=1,2,…,K)の出力s(t)xに,背景雑音電力密度とビット番号jに対応する受信信号のビット当たりの推定受信電力の比に比例した値を乗じて,第2乗算器j(j=1,2,…,K)の入力側に加算する構成を有する。
【0014】
本発明の第3の側面によるマルチユーザ受信機は,DS−CDMAシステムの受信信号から複数(L個とする)の拡散信号f(t)(j=1,2,…,L)を生成する,拡散信号生成部と,
前記受信信号を前記拡散信号によって逆拡散して得られる出力を複数の整合フィルタに入力し,該整合フィルタの出力をサンプリングして出力する,整合フィルタバンクと,
前記整合フィルタバンクの出力の中の複数(K個とする)の値(y,y,…,y)に対応する,K個の拡散信号s(t)(j=1,2,…,K)から,K個の重み係数(x,x,…,x)を算出する,重み係数生成部と,
前記K個の重み係数(x,x,…,x)と前記K個の出力(y,y,…,y)の各々の積の総和y+y+…+yを求める線形結合部と,を備え,
前記線形結合部の出力について,離散的レベルまたは符号を判定することで,希望信号ビットを復号するマルチユーザ受信機において,
前記K個の値(y,y,…,y)に対応する受信信号が存在する区間を含む観測区間を,所定の長さτで均等に分割して,最も早い時間帯から順番に番号を付与し,区間1,区間2,…,区間Pと呼び,
前記拡散信号生成部は,前記拡散信号f(t)(i=1,2,…,L)に対して,それぞれτの整数倍ずつ進んだ,または遅れた,複数の変形拡散信号,または前記変形拡散信号全体を,所定の時間進めるか,遅らせた信号を生成し,
前記重み係数生成部は,
積分時間が前記区間長と同じτであるK個の整合フィルタj(j=1,2,…,K)と,
多入力−1出力のP個の合成器p(p=1,2,…,P)と,
1入力−多出力のP個の分配器p(p=1,2,…,P)と,
前記P個の分配器pと前記K個の整合フィルタjとを接続する第1の接続網Lと,
前記K個の整合フィルタjと前記P個の合成器pとを接続する第2の接続網Rと,
複数の乗算器とを含み,
前記複数の乗算器を,ビット番号iと区間pに対応付けて,第1の乗算器ipおよび第2の乗算器ipと名付け,
前記P個の区間のひとつを区間pとし,
p<pである区間pに関して,拡散信号s(t)(j=1,2,…,K)の,区間pに属する部分を時間(p−p)τだけ遅らせたものと,前記変形拡張信号とで一致する部分を拡散信号sip(t)とし,
p>pである区間pに関して,拡散信号s(t)(j=1,2,…,K)の区間pに属する部分を時間(p−p)τだけ進ませたものと,前記変形拡張信号とで一致する部分を拡散信号sip(t)とし,
区間pに関しては,拡散信号s(t)(j=1,2,…,K)が区間pに属する部分を拡散信号sip(t)とし,
拡散信号sip(t)(j=1,2,…,K,p=1,2,…,P)と重み係数x(j=1,2,…,K)とを,それぞれ第1の乗算器jpで乗算した結果を第2の接続網Rを経て合成器pで合成した出力を,
分配器pと,第1の接続網Lを経て出力し,
kを希望信号のビット番号とすると,
i=kであれば,前記第1の接続網Lの出力から変形拡散信号sip(t)を減じたものと拡散信号sip(t)とを,第2の乗算器ipで乗算し,
iがkと異なれば,前記第1の接続網Lの出力と拡散信号sip(t)とを第2の乗算器ipで乗算し,
前記第2の乗算器の出力を反転増幅器を経て整合フィルタiに入力し,前記整合フィルタiの出力に,i=kであれば,所定の定数を加え,
iがkと異なれば,そのままを重み係数xとして,前記第1の乗算器ipに接続することを,全てまたは一部のpに対して行う構成を有し,
または,上記の構成に加え,
第1の乗算器ipの出力sjp(t)xに,背景雑音電力密度とビット番号jに対応する受信信号のビット当たりの推定受信電力の比に比例した値を乗じて,前記第2乗算器jpの前記第1の回路網L側の入力に加算する構成とすることを,全てまたは一部のpに対して行う構成を有する。
【0015】
本発明の第4の側面によるマルチユーザ受信機は,DS−CDMAシステムの受信信号から複数(L個とする)の拡散信号を生成する,拡散信号生成部と
前記受信信号を前記拡散信号によって逆拡散して得られる出力を複数の整合フィルタに入力し,該整合フィルタの出力をサンプリングした値を出力する整合フィルタバンクと,
前記整合フィルタバンクの出力の中の複数(K個とする)の値(y,y,…,y)に対応する,K個の拡散信号s(t)(j=1,2,…,K)から,前記拡散信号間の相関係数を要素とする,K×K行列の相関係数行列Rを生成する相関係数生成部,またはRの対角要素に,背景雑音電力密度と前記対角要素に対応する受信信号のビット当たりの推定受信電力の比を加えた,変形相関係数行列R´を生成する変形相関係数生成部と,
前記K個の値(y,y,…,y)に対する,K個の重み係数(x,x,…,x)を算出する,重み係数生成部と,
前記K個の重み係数(x,x,…,x)と前記K個の値(y,y,…,y)の各々の積の総和y+y+…+yを求める線形結合部と,を備え,
前記線形結合部の出力について,離散的レベルまたは符号を判定することで,希望信号ビットを復号するマルチユーザ受信機において,
前記重み係数生成部は,
前記相関係数行列Rまたは前記変形相関係数行列R´の第j列または第j行(a1j,a2j,…,aKj)と,重み係数(x,x,…,x)の各々の積を作り出す,K個の乗算器と,それらの出力を全て加え合わせて,a1j+a2j+…+aKjを作り出す合成器で構成されるK個の線形結合部j(j=1,2,…,K)とを,備え,
kを希望信号のビット番号とすると,
線形結合部kの出力から第1の定数を減じ,反転増幅器で反転して低域フィルタに通し,その出力に第2の定数を加えた出力を,xとして前記K個の線形結合部に接続し,
j≠kであるK−1個の線形結合部jの出力を反転増幅器で反転して低域フィルタに通した出力を,xとして,前記K個の線形結合部に接続した構成を有する。
【0016】
本発明による無線基地局装置は,移動通信ネットワークシステムに設けられる無線基地局装置であって,請求項1から17のいずれか1項に記載のマルチユーザ受信機を備えている。
【0017】
また,本発明による移動機は,移動通信ネットワークに接続して無線通信を行う移動機であって,請求項1から17のいずれか1項に記載のマルチユーザ受信機を備えている。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下では,本発明を移動通信ネットワークシステムにおける無線基地局装置および移動機に適用した実施の形態について説明する。
【0019】
まず,移動通信ネットワークシステムの全体構成について説明した後,符号分割多元接続(CDMA:Code Division Multiple Access)方式における復相関検出器(Decorrelating Detectorまたは,デコリレータ)とMMSE検出器に代表される,相関係数行列を利用したマルチユーザ受信機(復相関形受信機と総称する)の原理,ならびにこの原理を実現するための無線基地局装置および移動機のそれぞれの構成および動作について説明する。
【0020】
<移動通信ネットワークシステムの構成>
図1は,本発明の実施の形態を示す移動通信ネットワークシステムの全体構成図である。この移動通信ネットワークシステムは,大別すると,無線アクセスネットワーク(RAN)100,移動機(UE)200,およびコアネットワーク(CN)300から成り立つ。
【0021】
無線アクセスネットワーク100は,複数(図1に示した例では2つ)の無線ネットワーク制御装置(RNC)110および110,ならびに複数(図1に示した例では4つ)の無線基地局装置(BTS)120〜120から成り立つ。
【0022】
無線ネットワーク制御装置110は,一方でコアネットワーク300に接続され,他方で無線基地局装置120および120に接続されている。無線ネットワーク制御110は,一方でコアネットワーク300に接続され,他方で無線基地局装置120および120に接続されていると同時に,無線ネットワーク制御装置110とも接続されている。
【0023】
無線基地局装置120〜120は,それぞれ1または複数のサービスエリア(セル)をカバーし,セル内に存在する移動機200と無線により通信を行う。この無線による通信は,有限の周波数帯を複数の無線装置が共有するため多元接続方式によって行われるが,CDMA方式,特に直接拡散(DS:Direct Sequence)CDMA(DS−CDMA)方式は,多元接続方式の中の代表的な方式である。
【0024】
無線基地局装置120および120は,無線ネットワーク制御装置110に接続され,同装置によって制御される。また,無線基地局装置120および120は,コアネットワーク300からの通信データを無線ネットワーク制御装置110から受信し,受信した通信データを宛先の移動機200に送信するとともに,移動機200からの通信データを宛先に応じて,無線ネットワーク制御装置110を介してコアネットワーク300に送信する。同様にして,無線基地局装置120および120は,無線ネットワーク制御装置110に接続され,同装置によって制御される。また,無線基地局装置120および120は,コアネットワーク300からの通信データを無線ネットワーク制御装置110から受信し,受信した通信データを移動機200に送信するとともに,移動機200からの通信データを宛先に応じて,無線ネットワーク制御装置110を介してコアネットワーク300に送信する。
【0025】
このようにして,移動機間の通信,移動機とコアネットワーク300に接続された他の端末装置との間の通信が行われる。
【0026】
なお,以下では,無線基地局装置120〜120を,無線基地局装置120と総称する。
【0027】
<DS−CDMA方式による信号の構成>
DS−CDMA方式による通信では,同じ時間に,同じ周波数を複数のユーザが共用し,ユーザ間の信号の分離は,それらのユーザに固有の拡散コード(または拡散信号)によって行う。 無線基地局装置120には,符号多重化変調された複数(Lとする)のビット列が受信される。個々のビット列は,すべて異なるユーザ(移動機)から送信された場合もあるし,同じユーザ(移動機)から送信された場合もある。また,同じ移動機から送信された同一の信号が,マルチパスによって無線基地局装置120に受信され,異なったビット列と見なされる場合もある。この様な訳で,ビット列とユーザとは,必ずしも,1対1に対応していないが,以下の説明では,ビット列を,慣用に倣って,“ユーザ信号”と呼ぶことにする。
【0028】
図2は,無線基地局装置120によって受信されるDS−CDMA方式による非同期,マルチレート伝送の場合の構成を示すが,ユーザ信号1,2,および3は,同一の送信レートで送信され,ユーザ信号4は,ユーザ信号1〜3の2倍の送信レートで送信されている例である。
【0029】
図3(A)に示すようにユーザ信号のビットの開始時刻が一致していないことを「非同期」といい,図3(B)に示すように,各ユーザ信号のビットの開始時刻が一致していることを「同期」と言うが,図3(A)は非同期,単一レートの場合の受信信号の構成を,図3(B)は同期,単一レートの場合の受信信号の構成をそれぞれ示している。
【0030】
復相関形受信機の動作原理を説明するには,観測窓長(Observation Window Size)という概念が必要なので,以下にそれを説明する。復相関形受信機では,希望信号のある1ビット(希望ビット)を復号するのに,そのビットの周辺の複数のビット間の相互干渉を利用して,干渉信号成分を抑圧するが,どの範囲までの周辺ビットを利用するかを示す尺度が,観測窓長である。図4は,図3(A)の,非同期,単一レートの場合の例を,周辺ビットを希望ビットからの時間差の順に従って並べ換え,各ビットに番号を付けたものである。図4(A)の例は,ユーザ数L,観測窓長2ビットで,干渉抑圧に利用する希望ビットと周辺ビットの合計は,N×L=2Lで,希望ビットは,通常,全てのビットの中間に選ぶので,ビット番号L+1またはLが希望ビットとなる。図4(B)は,観測窓長3ビットの例で,同様に,ユーザ数Lに対して,総合ビット数は,N×L=3Lとなる。図3(B)の様に,同期している場合には,希望ビットと同じ時間帯のビット(ビット番号2,5,・・・,K−1)以外のビットは干渉抑圧に寄与しないので,観測窓長は,1ビットとなる。但し,同期系では,通常,拡散コードに直交コードを用いて,ビット間の分離を行うので,観測窓長1ビットの同期系復相関形受信機は,理論上の性能比較の基準となることはあっても,実用上はあまり意味が無い。
【0031】
図2に示す,非同期かつマルチレートの場合であっても,所定のウィンドウ幅に含まれるユーザ信号(1〜4)の各ビット(番号1,2,・・・16)を独立したバースト信号として取り扱うことによって,復相関形受信アルゴリズムを適用することができる。
【0032】
<復相関形マルチユーザ受信機の原理>
通常,複数の移動機からのユーザ信号は,無線基地局装置120により受信される時点で同期していないので,以下では,非同期の場合(シングルレートとマルチレートの双方を含む。)における干渉除去または抑制の原理について説明する(同期系は,非同期系の一形態として内包される)。
【0033】
図5に示す無線基地局装置120は,受信信号を周波数変換器2によって,ベースバンド信号に変換(同期キャリアによる同期検波を含む)した後,受信信号から生成したユーザ信号(または,データ列)毎に異なる複数(L個とする)の拡散信号によって,受信信号を逆拡散し,それをL個の整合フィルタに通し,最適サンプリング時点(各ビットが整合フィルタに入力し終わる時点)でサンプリングした複数の出力(この数をK個とする)に対してそれぞれK個の重み付け係数を乗じ,それらの全てを足し合わせた結果に対して,符号判定,または離散的レベルの判定を行って,復号出力を得る(前者を硬判定,後者を軟判定と呼ぶ)。
【0034】
K個の重み付け係数は,前記判定の前の信号に,干渉信号成分が含まれないか,または,干渉成分と背景雑音の電力の和が最小になる条件から決定されるが,受信機の中で,前記重み付け係数を求める回路が最も複雑で,かつ規模も大きいものとなるので,この回路を如何にして小規模なものにできるかが,実用化の最大のポイントとなる。
【0035】
単一レートで,各ユーザ(データ列)に対して,同じ観測窓長を適用した場合には,図4に示すように整合フィルタの数Lに対して,サンプリングした出力の数は,K=N×Lとなる。L個の拡散信号は,図6(A)に示すように,連続信号であるが,以下の議論では,簡単のため。図6(B)に示すように,拡散信号も各ビットに対応した長さのバースト信号s(t),s(t),…,s(t)として,話を進める。
【0036】
このようなK個のビットからなる受信信号と背景雑音の和をY(t)とし,第k番目(k=1〜K)のビットの受信振幅をW,変調信号をd,拡散信号をs(t),背景雑音をn(t)とすると,Y(t)は以下の式(1)で表される。
【0037】
【数1】

Figure 2004135099
【0038】
ここで,
【0039】
【数2】
Figure 2004135099
【0040】
と置くと(j=1〜K),yj, zおよびaijは,それぞれ,整合フィルタ(matched filter)の出力信号,整合フィルタ出力に含まれる雑音成分および相関係数を表す。
【0041】
ここで,積分区間を−∞から+∞としているが,拡散信号をバースト信号として取り扱うので,積分は,そのバースト信号のある,有限の区間で行われる。
【0042】
式(1)と式(2)から,整合フィルタの出力信号yは以下の式(3)により表される。
【0043】
【数3】
Figure 2004135099
【0044】
式(3)を行列で表せば,以下の式(4)となる。
【0045】
【数4】
Figure 2004135099
【0046】
式(4)をさらにベクトルで表記すると,以下の式(5)となる。
【0047】
【数5】
Figure 2004135099
【0048】
ここに,ベクトルy,R,W,d,およびzはそれぞれ以下の通りである。
【0049】
【数6】
Figure 2004135099
【0050】
行列Rは相関係数行列と呼ばれ,K×K行列である。また,aij=ajiであるので,行列Rは対称行列である。
【0051】
ここで,希望信号を取り出す手法としては,デコリレータ(Decorrelator)または復相関検出器(Decorrelating Detector)のように,判定前の信号に含まれる干渉信号成分を零にする第1の方法と,MMSE検出器(Minimum Mean−SquareError Detector)のように,背景雑音も考慮して,干渉雑音および背景雑音の電力の和を最小にする第2の方法とがある。以下,これら第1および第2の方法の各原理について説明する。
【0052】
(1)第1の手法
第1の方法は干渉雑音を零にする方法である。干渉雑音を零にするためには,以下の式(6)に示すように,上記式(4)(または式(5))の両辺に相関係数行列Rの逆行列R−1を乗算すればよい。これにより,右辺の第2項で表される背景雑音を含んだ,希望信号Wが得られる。
【0053】
【数7】
Figure 2004135099
【0054】
(2)第2の手法
第1の方法では,干渉信号成分を零にするが,背景雑音がある場合には,その成分を増大させてしまう雑音増大(Noise  Enhancement)と呼ばれる現象がある。第2の方法は,上記の欠点を補うために,干渉雑音および背景雑音の合計を最小にする方法で,相関行列の対角要素に,背景雑音の電力密度σとビット当たりの干渉信号電力W の比σ −2を加えた行列R+σ−2(=R´とする)を行列Rに代わって用いればよいことが知られている。すなわち,式(6)の代わりに以下の式(7)を用いるのが第2の方法(MMSE検出法)となる。
【0055】
【数8】
Figure 2004135099
【0056】
以上は,復相関検出器もMMSE検出機も,K×K行列の逆行列を求め,それを整合フィルタ出力に乗じることによって,Kビットのデータを全て復号できることを示している。
【0057】
(3)希望信号の1ビットの復号に必要なK個の要素
相関検出器もMMSE検出器も,K×K行列の逆行列を求め,それを整合フィルタの出力に乗じることで,干渉信号成分を抑圧した,Kビットのデータを復号するが,希望信号の1ビット(希望ビット)の復号に関与するのは,前記逆行列の特定の1行(または1列)である。従って,復号したいビットが,前記Kビットの全部ではなく,ある特定のビットだけの場合(移動機の場合,これが当てはまる)には,逆行列を求める代わりに,逆行列の1行(または,1列)を求める方が便利である。ある行(または列)に対応するK個の要素は,K元連立方程式の解として得られることは,以下の様に示される。
【0058】
先ず,一般性を失わないので,k=1を希望信号ビットとすると,逆行列の第1行が,このビットの復号に関与する行(または列)となる。式(6)の第1行表すと,以下の式(8)となる。
【0059】
【数9】
Figure 2004135099
【0060】
ここに,rijは,以下の式(9)で示される行列R−1の要素である。
【0061】
【数10】
Figure 2004135099
【0062】
式(9)の左辺に現れる逆行列R−1の第1行の要素r11〜r1Kは,以下の式(10)に示すように,相関係数行列Rとその逆行列R−1との積が単位行列Eとなることから,K元連立方程式(11)の解となることが分かる。
【0063】
【数11】
Figure 2004135099
【0064】
【数12】
Figure 2004135099
【0065】
この式は,復相関検出器に関するものであるが,MMSE検出器とする場合は,式(7)に示す様に相関行列の対角要素に,σ −2を加えればよいことを考慮して,式(11)を両検出器を含む形に拡張して表記すると,下記の式(12)となる。
【0066】
【数13】
Figure 2004135099
【0067】
ここに,
【0068】
【数14】
Figure 2004135099
【0069】
今後,式(13)で定義したα(k=1,2,…,K)をMMSE補正値,行列R+σ−2を変形相関行列R´と呼び,RおよびR´の逆行列を,行列Rと略記することにする。
【0070】
<無線基地局装置の構成および動作>
先ずは従来技術に基づく無線基地局装置の構成および動作について説明し,次に,本発明を同装置に適用した場合の,実施の形態を,動作原理と併せて説明する。
【0071】
図5は,無線基地局装置120として,特にマルチユーザ受信部の構成を示すブロック図で,アンテナ1,周波数変換部2,整合フィルタバンク3,拡散信号生成部4,相関係数生成部10,前述したMMSE検出法を適用するためのMMSE補正部8,K×K行列の逆行列を演算する逆行列演算部14,線形結合部6および判定回路7から構成される。
【0072】
移動機200からの無線信号(RF信号)は,アンテナ1により受信され,周波数変換部2に与えられる。周波数変換部2は,アンテナ1からの無線信号を増幅する増幅器,周波数変換を行う乗算器(ミキサ),RF信号に同期した発振器から成り,入力されたRF帯域の信号をベースバンド信号に変換する。このベースバンド信号が,前述した式(1)により表される受信信号Y(t)である。この信号Y(t)は,整合フィルタバンク3,拡散信号生成部4およびMMSE補正部に入力される。
【0073】
拡散信号生成部4(詳細は,後述する)は,受信信号から,複数(L個とする)の拡散信号f(t)〜f(t)と,それらに対して,すべて一定時間シフトしているL個の拡散信号g(t)〜g(t)を生成する。そして,生成した拡散信号f(t)〜f(t)を整合フィルタバンク3に与えるとともに,拡散信号g(t)〜g(t)を相関係数生成部10に与える。
【0074】
整合フィルタバンク3(詳細は,後述する)は,ベースバンド信号Y(t)を,L個の拡散信号f(t)〜f(t)によりそれぞれ逆拡散した後,逆拡散した信号を整合フィルタによりフィルタリングする。フィルタリング後の信号は,各信号ビットが整合フィルタに入力し終わるタイミングでサンプリングされ,前述した式(3)に示す,K個の信号y〜yとなり,線形結合部6に与えられる。
【0075】
相関係数生成部10は,入力したL個の拡散信号g(t)〜g(t)、または、K個の信号y〜yに対応する部分である,拡散信号s(t)〜s(t)から,K×K行列の相関係数行列を生成する。
【0076】
MMSE補正部8は,K個の信号y〜yに対応する受信信号の受信電力と背景雑音電力を推定し,式(7)に示したように,相関係数生成部10で生成される相関係数行列の対角要素を補正して,変形相関係数行列を生成する。なお,背景雑音電力の推定値を零と置いて,MMSE補正を行わない場合は,復相関受信機(デコリレータ,Decorrelating Detector)として機能する。
【0077】
逆行列演算部14は,相関係数生成部10で生成された,K×K行列の相関係数行列R,または変形相関係数行列R´の逆行列Rを演算する。
【0078】
線形結合部6では,式(6)または(7)に示される演算が,入力された信号y〜yと,逆行列演算部14から出力される行列Rの間で行われ,(信号y〜yの各々を行列Rの各行のK個の要素と乗算し,それらを加え合わせる演算を,以下,線形結合と呼ぶことにする),線形結合後の信号を判定回路7に与える。
【0079】
線形結合部6により,行列Rのi行と線形結合された結果は,式(6)または,式(7)の右辺の信号となる。
【0080】
判定回路7は,線形結合部6から与えられた信号を所定の閾値と比較し,変調信号d〜dから,離散的値または符号を判定して出力する。変調信号d〜dの値は,変調方式としてBPSK(Binary Phase Shift Keying)が使用されている場合には−1または+1となる。判定回路7〜7により得られた復号信号d〜dは,その後,誤り訂正等の所定の処理が施されて,無線ネットワーク制御装置110または110に伝送されるか,あるいは,同じ基地局装置120のサービスエリア内の他の移動機に送信される。
【0081】
図7は,整合フィルタバンク3の詳細な構成図である。整合フィルタバンク3は,L個の乗算器3a〜3a,L個の整合フィルタ(MF:Matched Filter)3b〜3b,およびL個のサンプルホールド回路(SHC:Sample Hold Circuit)3c〜3cを有する。
【0082】
ベースバンド信号Y(t)は,L個の乗算器3a〜3aの第1入力端子に入力される。L個の乗算器3a〜3aの第2入力端子には,拡散信号生成部4により生成された拡散信号f(t)〜f(t)がそれぞれ入力される。 ベースバンド信号Y(t)と拡散信号f(t)〜f(t)とが乗算器3a〜3aによってそれぞれ乗算されることを,逆拡散と呼ぶが,乗算器3a〜3aによってそれぞれ逆拡散された信号は,MF3b〜3bにそれぞれ入力され,MF3b〜3bは,各信号の1ビット長Tの間,入力された信号をそれぞれ積分する。
【0083】
MF3b〜3bからそれぞれ出力された信号は,SHC3c〜3cにそれぞれ入力される。SHC3c〜3cは,MF3b〜3bが各受信信号の1ビット分の積分を完了した時点の出力信号の値をサンプリングし,その値を保持して,出力する。
【0084】
SHC3c〜3cのそれぞれからは,連続してサンプリング値が出力されるが,各整合フィルタ毎の複数のサンプリング値が,希望信号の1ビットを復号するのに利用される。図4(B)に示した単一レートの非同期系のモデルを例にとれば,図7に示したように,各整合フィルタから各々出力される3個×ユーザ数すなわち,3L(=K)個のデータが利用される。
【0085】
整合フィルタバンク3は,図5に示すように受信信号に対して作用するだけではなく,相関係数を求める際に使用される。図8に,相関係数を求めるための整合フィルタバンクの構成を示すが,前記整合フィルタバンク3と区別するために,相関係数整合フィルタバンクと呼ぶことにする。同じ拡散信号同士の相関係数,すなわち相関係数行列の対角要素は,伝送レートが決まれば定まる値で,求める必要がないので,対応する部分を省略する(点線で表示)。
【0086】
図6は,拡散信号g(t)〜g(t)と(バースト)拡散信号s(t)〜s(t)の関係を示したものである。
【0087】
相関係数整合フィルタバンクは,そこに使用されるスイッチSWの状態を明示しないと,入力と出力の関係が定まらないので,さらに図9に示す,変形整合フィルタバンクを導入する。この変形整合フィルタバンクの入力は,K個の信号y〜yに対応する拡散信号s(t)〜s(t)で,その出力である相関係数が明示的に示されるので,今後の説明は,相関係数整合フィルタバンクではなく,それと等価な変形整合フィルタバンクを使って行う。観測窓長N=2の場合には,整合フィルタの数において,両者の違いは無いので,実際に変形整合フィルタバンクを使っても実用上問題はない。但し,N>2では,整合フィルタの数の点で,実際には,相関係数整合フィルタバンクを使用する方が有利である。
【0088】
図10は,拡散信号生成部4の構成例で,受信信号に対して,同期捕捉(acquisition)および同期保持(tracking)を行って,受信信号を整合フィルタバンク3で逆拡散するための拡散信号f(t)〜f(t)を生成する。それと同時に,相関係数行列生成部で相関係数行列を生成するための拡散信号g(t)〜g(t)を生成する。拡散信号g(t)〜g(t)は,拡散信号f(t)〜f(t)に対して,一定時間シフトしているだけで,同じ拡散コードから生成される。拡散信号の時間を任意の時間シフトさせた拡散信号を生成するには,例えば,図10に示す例(周期31のM系列)の場合,線形帰還シフトレジスタの内容を,遅れまたは進めたい時間だけ基準時刻とずれた時刻で初期値を設定することにより,任意の時間だけ時間シフトした拡散信号を生成することができる。または,基準時刻におけるシフトレジスタの内容と時間シフト量との関係はあらかじめ分かっているので,基準時刻でシフトレジスタの内容を適当に書き換えても,所望の拡散信号を得ることができる。シフトされる時間の量は,復号遅延(観測窓長Nのシステムでは,平均N/2の復号遅延が生じる)と相関係数行列の逆行列の演算に要する時間を考慮して決められる。
【0089】
(1)第1の形態
図11は,第1の形態による無線基地局装置120の,特にマルチユーザ受信部の構成を示すブロック図である。この図は,図5に示した無線基地局受信装置と基本的に同じ構成であるが,図5に示した,相関係数生成部10と逆行列演算部14とが一体化され,希望信号の1ビットを復号するのに関与する,希望信号と干渉信号のビット総数をKとすると,K個の重み係数生成部5〜5,で構成され,またK個の線形結合部(または内積部)6〜6,およびK個の判定回路7〜7を有する。
【0090】
図11には,重み係数生成部,線形結合部,および判定回路をそれぞれK個ずつ設けて,K個のビットのすべてを復号する構成を示しているが,K個のビットのうちM個(1≦M<K)を復号する場合には,重み係数生成部,線形結合部,および判定回路はそれぞれM個ずつとなる。
【0091】
尚,今後は,特別に断らない限り,希望信号のビット番号を1として説明する。
【0092】
重み係数生成部5〜5は,入力されたL個の拡散信号g(t)〜g(t)のK個の受信信号ビットに対応する部分である,K個の拡散信号s(t)〜s(t)に基づいて行列Rの各要素rij(i=1〜K,j=1〜K)を生成し,出力する。具体的には,第i番目の重み係数生成部5は,行列Rの第i行のK個の要素ri1〜riKを生成し,生成した要素ri1〜riKを第i番目の線形結合部6に与える。
【0093】
図12は,重み係数生成部5〜5のうち,重み係数生成部5の構成を示すブロック図である。重み係数生成部5は,第1係数生成部50から第K重み係数生成部50までのK個の重み係数生成部を有する。
【0094】
各重み係数生成部には,K個の拡散信号s(t)〜s(t)が共通に入力される。また,各重み係数生成部には,全ての重み係数生成部の各出力信号が入力される。但し,それぞれの出力は,それぞれの重み係数生成部の内部で既に結合している(入力元の無い矢印がそのことを示している)。すなわち,第j重み係数生成部50(j=1〜K)には,第j重み係数生成部50の出力信号r1jを除く出力信号r11〜r1j−1,r1j+1〜r1Kが入力される。
【0095】
第j重み係数生成部50は,入力されるこれらの信号と拡散信号s(t)〜s(t)に基づいて,行列Rの第1行第j列の要素r1jを生成し,出力する。
【0096】
MMSE補正部8は,受信信号から背景雑音電力密度σ,と整合フィルタバンク3の出力y〜yに対応するビット当たりの推定受信電力の比である,上記式(13)の補正値αを求め,重み係数生成部5〜5に与える。
【0097】
図13は,重み係数生成部5の第1係数生成部50の詳細な構成を示すブロック図である。第1係数生成部50は,相関係数生成部511,線形結合部512,および帰還部513からなる。
【0098】
相関係数生成部511は,前述した変形整合フィルタバンク(図9参照)と同じ機能を有し,K個の乗算器51a〜51a,K個のMF(整合フィルタ)51b〜51b,およびK個のSHC(サンプルホールド回路)51c〜51cを有する。線形結合部512は,線形結合部6〜6(後に詳述)のそれぞれと同じ構成を有し,K個の乗算器51d〜51dおよび合成器(合成器)51eを有する。
【0099】
帰還部513は,減算器51f,反転増幅器51g,帰還ループフィルタ(低域フィルタ,LPF)51h,および合成器51mを有する。
【0100】
相関係数生成部511の乗算器51a〜51aのそれぞれの第1入力端子には,拡散信号s(t)が共通に入力される一方,第2入力端子には,拡散信号s(t)〜s(t)がそれぞれ入力される。したがって,乗算器51aは,拡散信号s(t)とs(t)とを乗算し,積s(t)s(t)を出力する。
【0101】
MF51b〜51bは,乗算器51a〜51aの出力信号を1ビットの長さTに亘って,それぞれ積分(フィルタリング)し,積分結果をSHC51c〜51cにそれぞれ出力する。SHC51c〜51cは,MF51b〜51bが1ビットの長さの積分をそれぞれ完了した時点の出力信号の値をサンプリングしその値を保持して出力する。したがって,SHC51cの出力信号は,上記式(2)から,相関係数行列Rの第i行第1列の要素(相関係数)ai1となる。すなわち,SHC51c〜51cからは,相関係数行列Rの第1列の相関係数a11〜aK1が出力される。SHC51cの出力a11は,伝送レートが決まれば定まる定数で,ビット毎に変化することが無いので乗算器51aから,SHC51cまでの回路は省略してもよい。これらの相関係数a11〜aK1は,線形結合部512の乗算器51d〜51dの第1入力端子にそれぞれ入力される。HC52cの出力は,MMSE補正値をαとすると(1+α)倍されて出力される。乗算器51d〜51dの第2入力端子には,行列Rの第1行の要素に対応するr11〜r1K(これらの値を,今後,重み係数x〜xとも呼ぶ)がそれぞれ入力される。
【0102】
要素r11は,第1係数生成部50の帰還部513の出力信号がフィードバックされたものである。要素r12〜r1Kは,図6に示すように,第2係数生成部50から第K重み係数生成部50の各出力信号である。
【0103】
乗算器51d〜51dは,第1入力端子および第2入力端子からそれぞれ入力された信号を乗算し,乗算結果を合成器51eに与える。合成器51eは,乗算器51d〜51dから与えられたK個の乗算結果を合成し,合成結果を帰還部513に与える。乗算器51d〜51dの乗算結果として,K個の乗算結果a11(1+α)r11,a2112,…,aK11Kが得られ,合成器51eによる合成結果として,a11(1+α)r11+a2112+…+aK11Kが得られる。この合成結果は,上記連立方程式(12)の第1式の左辺に対応する。
【0104】
合成器51eの出力信号は,減算器51fによって,定数a11が減じられて,減算結果を反転増幅器51gに入力する。反転増幅器51gは,入力信号を利得−Gで増幅(反転増幅)して出力する。
【0105】
反転増幅器51gの出力信号は,LPF51hを介して合成器51m入力され,帰還ループの初期値である,定数1/(1+α)が加えられる。この合成結果が,第1係数生成部50の出力となるとともに,乗算器51dの第2入力端子に入力さる。
【0106】
この結果,線形結合部512と帰還部513とは,帰還ループを形成することになり,帰還部513の出力(すなわち第1係数生成部50の出力)は,帰還ループの収れん状態で,要素r11に収れんし,式(12)で表せる連立方程式の解の1つ(要素r11)が求められる(帰還ループの動作原理は,後述する)。
【0107】
図14は,重み係数生成部5の第2係数生成部50の詳細な構成を示すブロック図である。第2係数生成部50は,相関係数生成部521,線形結合部522,および帰還部523を有する。
【0108】
相関係数生成部521は,前述した変形整合フィルタバンク(図9参照)と同じ機能を有し,K個の乗算52a〜52a,K個のMF52b〜52b,およびK個のSHC52c〜51cを有する。線形結合部522は,線形結合部6〜6(後に詳述)のそれぞれと同じ機能を有し,K個の乗算器52d〜52dおよび合成器52eを有する。
【0109】
帰還部513は,反転増幅器52gおよび帰還ループフィルタ(低域フィルタ,LPF)52hを有する。
【0110】
相関係数生成部521の乗算器52a〜52aのそれぞれの第1入力端子には,拡散信号s(t)が共通に入力される一方,第2入力端子には,拡散信号s(t)〜s(t)がそれぞれ入力される。したがって,乗算器52aは,拡散信号s(t)とs(t)との乗算結果である積s(t)s(t)を出力する。
【0111】
MF52b〜52bは,乗算器52a〜52aの出力信号を1ビット長Tの間,それぞれ積分(フィルタリング)し,積分結果をSHC52c〜52cにそれぞれ出力する。SHC52c〜52cは,MF52b〜52bが1ビットの積分をそれぞれ完了した時点の出力信号の値をサンプリングし,保持して出力する。したがって,SHC52cの出力信号は,上記式(2)から,相関係数行列Rの第i行第2列の要素(相関係数)ai2となる。すなわち,SHC52c〜52cからは,相関係数行列Rの第2列の相関係数a12〜aK2が出力される。SHC52cの出力a22は,伝送レートが決まれば定まる定数で,ビット毎に変化することが無いので乗算器52aから,SHC52cまでの回路は省略してもよい。但し,HC52cの出力は,MMSE補正値をαとすると(1+α)倍されて出力される。
【0112】
これらの相関係数a12〜aK2は,線形結合部522の乗算器52d〜52dの第1入力端子にそれぞれ入力される。乗算器52d〜52dの第2入力端子には,行列Rの第1行の要素に対応するr11〜r1Kがそれぞれ入力される。
【0113】
要素r12(重み係数x)は,第2係数生成部50の帰還部523の出力信号がフィードバックされたものである。要素r11,r13〜r1Kは,図12に示すように,第1係数生成部50および第3重み係数生成部50から第K重み係数生成部50の各出力信号である。
【0114】
乗算器52d〜52dは,第1入力端子および第2入力端子からそれぞれ入力された信号を乗算し,乗算結果を合成器52eに与える。合成器52eは,乗算器52d〜52dから与えられたK個の乗算結果を合成し,合成結果を帰還部523に出力する。乗算器52d〜52dの乗算結果として,K個の乗算結果a1211,a12(1+α)r12,…,aK21Kが得られ,合成器52eによる合成結果として,a1211+a22(1+α)r12+…+aK21Kが得られる。この合成結果は,上記連立方程式(12)の第2式の左辺に対応する。
【0115】
合成器52eの出力信号は,反転増幅器52gに入力され,反転増幅された後,LPF52hを介して乗算器52dの第2入力端子に入力される。また,LPF52hの出力が第2係数生成部50の出力r12となる。
【0116】
この結果,線形結合部522と帰還部523とは,帰還ループを形成することになり,帰還部523の出力値(すなわち第2係数生成部50の出力)は,帰還ループの収れん状態で,要素r12に収れんし,式(12)で表せる連立方程式の解の1つ(要素r12)が求められる。
【0117】
第3重み係数生成部50から第K重み係数生成部50も第2係数生成部50とほぼ同様の構成を有し,相関係数生成部の乗算器の第1入力端子に入力される拡散信号がそれぞれs(t)〜s(t)となる点,および,自己の出力信号がフィードバックされる線形結合部の乗算器がそれぞれ第3番目から第K番目の乗算器になる点が異なるだけで,それぞれ要素r13〜r1Kを出力する(これらの出力を,重み係数x〜xとも呼ぶ)。
【0118】
したがって,これら第3重み係数生成部50から第K重み係数生成部50の説明は省略する。また,重み係数生成部5〜5についても,重み係数生成部5と同様の構成を有するので,その説明を省略する。
【0119】
図11に戻って,整合フィルタバンク3の出力y〜yは,線形結合部6〜6に共通に入力される。重み係数生成部5〜5の各出力は,線形結合部6〜6のそれぞれに入力される。すなわち,重み係数生成部5の出力ri1〜riKは,線形結合部6に入力される。線形結合部6〜6は,これら入力された信号を線形結合する。
【0120】
図15は,線形結合部6の詳細な構成を示すブロック図である。線形結合部6は,前述したように,第1係数生成部50の線形結合部512と同じ機能を有し,K個の乗算器61a〜61aおよび合成器61bを有する。
【0121】
乗算器61a〜61aの第1入力端子には,整合フィルタバンク3の出力信号y〜yがそれぞれ入力され,第2入力端子には,重み係数生成部5の出力信号r11〜r1Kがそれぞれ入力される。乗算器61a〜61aは,第1入力端子および第2入力端子に入力された信号をそれぞれ乗算し,乗算結果を合成器61bにそれぞれ出力する。
【0122】
合成器61bは,乗算器61a〜61aの出力信号を合成する。この合成器61bの合成結果はy11+y12+…+y1Kとなり,この合成結果は上記式(8)の右辺であり,その値はWと雑音成分の和となる。この合成結果は,判定回路7に入力され,判定回路7からdの判定結果Dが出力される。
【0123】
他の線形結合部6〜6も,線形結合部6と同じ構成で,W〜Wとそれぞれの雑音成分の和をそれぞれ出力する。そして,これらの出力は,判定回路7〜7にそれぞれ入力され,判定回路7〜7から判定結果としてD〜D(d〜dの判定結果の値)がそれぞれ出力され,復相関形受信が行われる。
【0124】
以上,第1の形態における,無線基地局装置120の装置の構成を説明したが,次に,この様な構成で,なぜマルチユーザ受信が可能となるかについて,原理の説明を行い,シミュレーションによって動作の確認を行った結果についても言及する。
【0125】
合成器51eの出力が,a1111+a2112+…+aK11Kに,また合成器52eの出力が,a1211+a2212+…+aK21Kになることは,既に述べた。合成器51eの出力は,帰還部513において,第1の定数(ここでは,a11とする)が引かれ,反転増幅器,帰還ループフィルタを経て,第2の定数(ここでは,1+αの逆数)が合成されて,線形結合部に戻され,全体で帰還ループを形成している。初期値として第2の定数を与えてループを起動し,一定時間が経過した後に,定常状態に達するが,このとき,線形結合部512と帰還部513とで形成される帰還ループの利得を−Gとすると,次の式(14)が成り立つ。
【0126】
−G[a11(1+α)r11+a2112+…+aK11K−a11
=r11−1/(1+α)  (14)
【0127】
同様に,線形結合部522と帰還部523とで形成される帰還ループの利得を−Gとすると,次の式(15)が成り立つ。
【0128】
−G[a1211+a22(1+α)r12+…+aK21K]=r12  (15)
【0129】
式(14)と式(15)の両辺をそれぞれの帰還ループ利得−G, −Gで割って,右辺を左辺に移項すれば,次の式(16)と式(17)になる。
【0130】
[a11(1+α)+1/G][r11−1/(1+α)]+a2112+…
+aK11K=0                     (16)
1211+[a22(1+α)+1/G]r12+…+aK21K=0 (17)
【0131】
式(17)を,他の第2係数生成部に関するものを含めて,一般化すると,式(18)となる。
【0132】
1j11+a2j12+…+[ajj(1+α)+1/G]r1j+…+aK11K=0
(j=2,3,…,K)        (18)
【0133】
式(16)および式(18)において,G=∞(j=1,2,…,K)と置くと,これらの式は,次の様になる。
【0134】
11(1+α)r11+a2112+…+aK11K=a11           (19)
1j11+a2j12+…+ajj(1+α)r1j+…+aK11K=0
(j=2,3,…,K)(20)
【0135】
受信信号の整合フィルタバンク3の出力である,K個の値(y,y,…,y)と,重み係数生成部の出力である(r11,r12,…,r1K)とを線形結合部6で線形結合した結果を,B=y11+y12+…+y1Kとすると,Bは,干渉信号成分が零となる(復相関受信)か,抑圧されている(MMSE受信)かになることは,既に述べたがが,その理由は次の通りである。K個の値(y,y,…,y)を,式(3)を使って展開し,Bを求めると,式(21)となる。
【0136】
B=W[a11(1+α)r11+a2112+…+aK11K
+W[a1211+a22(1+α)r12+…+aK21K]+…
+W[a1K11+a2K12+…+aKK(1+α)r1K]+…
+z11+z12+…+z1K                          (21)
【0137】
式(21)に,式(19)と式(20)を代入すると,Bは,次の式(22)になる。
【0138】
B=W11(1−α11)−W22α12−…−WKKα1K+z11+z12+…+z1K                         (22)
【0139】
式(22)から,α=α=…=α=0,すなわち,背景雑音電力を零とおくと,式(22)の右辺の第1項の,W11,すなわち,希望信号と雑音成分だけとなって,復相関受信が行われることが分かる。αを,背景雑音電力密度とビット番号jのビット当たりの推定受信信号電力とすると,干渉信号電力と背景雑音電力の和が最小となる,MMSE受信が行われることは,既に述べた。
【0140】
また,式(19)の右辺のa11を1と置いて,式(20)と合わせて,式(12)と比較すると,両者が一致することからも,これまで述べてきた受信機で,復相関形受信が行われることが分かる。
【0141】
11を1と置いてよいことは,次のようにして,説明される。まず,相関係数行列の対角要素は,式(2)から,次の式(23)で表される。
【0142】
【数15】
Figure 2004135099
【0143】
ここでは,希望信号ビットの始まりをt=0とした。
【0144】
式(23)から分かるように,ajjすなわち,相関係数行列の対角要素は,ビットレート(1/T)によって決まる。従って,単一レートのシステムでは,対角要素が全て同じになり,その値は,線形結合部6のレベルを相対的に変えるだけなので,通常はその値を1として取り扱う場合が多い。本発明は,単一レートのみならず,マルチレートにも適用できるので,相関係数行列の対角要素がすべて同じとは限らないので,明細書の記載は,対角要素を変数表示のまま残してある。
【0145】
相関係数行列の対角要素ajjが,ビットレート(1/T)によって決まる定数なので,ajjを求めるための乗算器と整合フィルタを省略できる。また,対角要素ajjまたは,それをMMSE補正した,ajj(1+α)とr1jとの乗算を行う線形結合部における乗算器も,レベル変換器と置き換える(あるいは,低速で動作する乗算器と解釈する)ことが可能である。
【0146】
以上は,帰還ループ利得G=∞(j=1,2,…,K)として,話を進めた。しかし,帰還ループ利得が小さくなると,演算誤差が生じるので,次に,この誤差が生じない方法(利得補正)について述べる。
【0147】
図16(A)は,第1係数生成部に,利得補正を施したもので,合成器51nの出力をr11´とし,これを元の線形結合部に戻して,帰還ループを形成するとともに,LPF51hの出力(r11´−1/(1+α))をc倍し,それに1/(1+α)を加えたものを,r11として,他のK−1個の第2係数生成部に接続している。r11´とr11の関係は,次の式(24)で表される。
【0148】
[r11´−1/(1+α)]c=r11−1/(1+α          (24)
【0149】
ここに,cは,次の式(25)で表される。
【0150】
=1+1/a11/(1+α)/G           (25)
【0151】
11´に関しては,式(16)において,r11と置き替えたものであるから,次の式(26)が成り立つ。
【0152】
[a11(1+α)+1/G][r11´−1/(1+α)]
+a2112+…+aK11K=0                (26)
【0153】
式(26)に,式(24)を代入すると,次の式(27)になる。
11(1+α)r11+a2112+…+aK11K=a11      (27)
【0154】
式(27)では,Gに関する項が相殺された結果,Gが無限大である場合と同じく,誤差の無い出力が得られることが分かる。図16(B)は,図16(A)と等価な回路で,帰還部の出力をそのまま,他のK−1個の重み係数生成部に接続し,帰還ループ内の元の線形結合部へ戻す際に,そのレベルを1/c倍したものである。
【0155】
利得補正の他の方法を図17に示す。式(16)に戻ると,利得Gの影響を除くには,この式の左辺に,−[r11−1/(1+α)]/Gを加えるのでもよいことが分かる。但し,加える場所は,合成器の入力から反転増幅器の入力の間とするか,または,−[r11−1/(1+α)]/Gを−G倍して反転増幅器の出力に加えても同じであって,図17は,この考えに基づいて構成したものである。尚,LPF51hの入出力で局所的にループが形成されるので,各所のレベル合わせを行って,帰還利得を調整する必要がある。増幅器51qは,LPFには損失があって,それを補うために挿入したが,LPFがアクティブ素子で構成されていて利得があれば,増幅器51qは,減衰器となる場合もある。
【0156】
以上で,帰還ループ利得が小さい場合にも,逆行列要素の演算誤差が生じない方法について述べたが,次は,線形結合部に関する,いくつかの変形例について説明する。
【0157】
図18(A)と図13では,a11(1+α)r11を乗算器51dで作り出すのに,(1+α)の乗算をどちらの入力側で行うか,が違っている。図13では,相関係数行列生成部側で行い,図18(A)では,重み係数生成部側で行っているが,何れも,式で表せば同じであるので,等価回路と言える。
【0158】
図18(A)と(B)とは,MMSE補正を,帰還ループの中で行うか,求まった重み係数を,他のK−1個の重み係数部に分配する側で行うかの違いであるが,これも式で表せば同じなので,互いに等価である。
【0159】
図19も,MMSE補正に関する変形例で,a11(1+α)r11を作り出すのに,a1111とa11α11とを加え合わせる(図19)か,a1111と乗じるか(図13)の相違であって,式で表せば同じなので,互いに等価である。
【0160】
図20は,図13に示した,第1係数生成部の変形例である。図13においては,線形結合部の合成器51eの出力から,減算器51fで,第1の定数a11を減じてから,LPF51hの出力で,第2の定数を加える構成になっているが,図20においては,合成器51eの出力から,第1の定数を減じないで,帰還ループを形成し,第2の定数の合成を,帰還ループの外で行った結果を,他のK−1この,重み係数生成部に結合している。両者が等価であることは,次のように説明できる。
【0161】
先ず,LPF51hの出力を,r11´とすると,次の式(28)が成り立つ。
11(1+α)r11´+a2112+…+aK11K=0       (28)
11´とr11との差は,合成器51mによる,第2の定数1/(1+α)の違いであるから,次の式(29)が成り立つ。
11´=r11−1/(1+α)                 (29)
式(29)式を式(28)に代入し,左辺に生じたa11を右辺に移項すれば,式(19)となるので,図13と図20の回路は,互いに等価である。
図16,図17,図18および図19を使った説明は,希望信号ビットに対する重み係数r11(x)を求める回路に付いてであったが,干渉信号ビットに対応する重み係数を求める回路に付いては,減算器51fと合成器51mに相当する部分がないだけで,同じ手法が適用できるので,説明と図示を省略した。
【0162】
次に,第1の形態で説明した構成によって,回路が正しく動作するかどうかをシミュレーションによって確認した結果について,図21,図22,図23,図24および図25を使って説明する。
【0163】
モデルは,観測窓長N=2,  ユーザ数L=2, K=NL=4(ビットd〜d),帰還ループ利得補正は,図20に示した手法を用いた,簡単な場合で,逆行列の要素r11,r12,r13およびr13(重み係数x〜x)の収れんの様子を調べたものである。
【0164】
図21は,ビットd〜dとそれに対応する拡散信号s(t)〜s(t)ならびに相関係数を求めるのに必要な,拡散信号の積s(t)s(t),s(t)s(t),s(t)s(t)の波形を示している。図22(a)は,拡散信号s(t)〜s(t)を,図22(b)は,に拡散信号の積s(t)s(t),s(t)s(t)およびs(t)s(t)をそれぞれ数値により示している。図22(c)は,あらかじめコンピュータで求めた相関係数行列Rとその逆行列R−1の具体的な数値を示している。
【0165】
ここでは,希望信号のビット番号を3とし,時刻t=0で,重み係数xの初期値を1,他の重み係数の初期値を0と置いて帰還ループを動作したときの,重み係数x〜x(r11,r12,r13およびr14)の時間変化を,シミュレーションにより求めると,図23に示すグラフとなる。横軸の時間τは帰還ループフィルタの時定数により正規化した時間を示している。モデルが簡単なので,収れん値と初期値の差が小さく,収れん状況が分かりにくいので,重み係数x〜xそのそれぞれの厳密解からの偏差を示したのが,図24である。この図から,帰還ループフィルタの時定数の数倍の時間をかければ,全ての重み係数が厳密解に収れんすることが分かる。図25は,重み係数を,帰還ループの外,すなわち他の重み係数回路に与える場合に,一部を帰還ループフィルタの入力から,取り出して,高速化を図った例である。図24および図25から,帰還ループフィルタの時定数を充分小さい値を選べば,重み係数を求める時間を1ビット長以下にすることが可能なことが分かる。
【0166】
(2)第2の形態
重み係数生成部5〜5のそれぞれは,第1係数生成部50から第K重み係数生成部50を有する(図12参照)。これら第1係数生成部50から第K重み係数生成部50のそれぞれは,相関係数生成部511または521を有し,相関係数行列の第1列の要素a11〜aK1から第K列の要素a11〜aK1をそれぞれ出力する。すなわち,重み係数生成部5〜5のいずれもが,相関係数行列の第1列の要素a11〜aK1から第K列の要素a11〜aK1(すなわち相関係数行列のすべての相関係数)を生成する。
【0167】
したがって,重み係数生成部5〜5における相関係数生成部を1つの回路にまとめることができるので,重み係数生成部5〜5に代えて,相関係数生成部10およびK個の重み係数演算部11〜11で構成したのが図26に示した第2の形態である。尚,整合フィルタバンクについては,これまで,変形整合フィルタバンク(図9)を使って説明したが,これからは,相関係数整合フィルタバンク(図8)を使って説明する。
【0168】
相関係数生成部10は,K×K個の相関係数a11〜aKKを生成し,生成した相関係数a11〜aKKを重み係数演算部11〜11に共通に与える。重み係数演算部11〜11は,相関係数生成部10から与えられた相関係数a11〜aKKに基づいて行列Rの第1行の要素r11〜r1Kから第K行の要素rK1〜rKKをそれぞれ求め,線形結合部6〜6にそれぞれ与える。
【0169】
図27は,相関係数生成部10の詳細な構成を示すブロック図である。相関係数生成部10は,L個の相関係数整合フィルタバンク10a〜10aを有する。
【0170】
これらの相関係数整合フィルタバンク10a〜10aには,拡散信号g(t)〜g(t)が入力され,相関係数整合フィルタバンク10a〜10aは,入力された拡散信号に基づいて第1列の相関係数a11〜aK1から第K列の相関係数a1K〜aKKまでを出力する。回路10sは,これらの出力を並べ替えて出力する。
【0171】
図28は,重み係数演算部11の詳細な構成を示すブロック図である。重み係数演算部11は,K個の線形結合部11a〜11aおよびK個の帰還部11b〜11bを有する。
【0172】
線形結合部11aは図13に示す第1係数生成部50の線形結合部512と同じ構成を有し,帰還部11bは図12に示す帰還部513と同じ構成を有する。また,線形結合部11aに入力される信号も,線形結合部512に入力される信号と同じである。したがって,帰還部11bからは,行列Rの要素r11が出力される。
【0173】
線形結合部11aおよび帰還部11bは,図14に示す線形結合部522および帰還部523とそれぞれ同じ構成を有し,線形結合部11aに入力される信号も線形結合部522に入力されるものと同じである。したがって,帰還部11b2からは,要素r12が出力される。
【0174】
同様にして,線形結合部11a(図28には図示略)〜11aはいずれも,線形結合部522と同じ構成を有し,帰還部11b〜11bはいずれも,帰還部523と同じ構成を有する。したがって,帰還部11b〜11bからは,要素r13〜r1Kがそれぞれ出力される。
【0175】
(3)第3の形態
第3の形態における,無線基地局の構成は,図11に示した第1の形態による無線基地局装置の構成と基本的に同じであるが,重み係数生成部5〜5を変換し,回路規模を更に小さくしたものである。
【0176】
まず,第1の形態における重み係数生成部と,第3の形態における重み係数生成部の違いを理解するために,前者から後者への回路の変換の過程を順を追って説明し,後に式を使って動作原理の説明を行う。
【0177】
図29から図32は,重み係数生成部5の第1係数生成部50の変換のステップを示している。
【0178】
まず,第1ステップとして,図13に示すSHC51c〜51cを除去し,第1係数生成部50を図29に示す構成に変形する。SHC51c〜51cの除去によっても除去前と等価な動作を行わせるためには,MF51b〜51bの積分時間が,SHC51c〜51cによって積分結果が保持される時間だけ延長すればよい。
【0179】
続いて,第2ステップとして,図30に示すように,MF51b〜51bと乗算器51d〜51dとの順序を入れ替える。重み係数x(r11)の値が,MF51b〜51bの積分時間(0≦t≦T)内で一定であれば,この変換は等価変換であるが,実際には,xの値は,時間と共に変化するので,この変換は,等価でなく近似変換である。但し,後述する手法を用いることで,発生する近似誤差は,実用上問題ない範囲に抑えることができる。MF51b10
は,図29には無かったものであるが,図30では,減算器51fの入力を作り出すために追加した。
【0180】
続いて,第3ステップとして,図31に示すように,加算器51eの前段にあるMF51b〜51bを加算器51eの後段に移動し,後段にあるLPF51hと置き換える。このことによって,K個のMF51b〜51bを1つのMF51bに削減することができる。LPF51hをMF51bに置き換えることによって,帰還ループの処理時間が長くなるが,後述するように,このことも問題とならない。
【0181】
続いて,第4ステップとして,図32に示すように,乗算器51a〜51aが加算器51eの後段に移動される。移動の結果,K個の乗算器51a〜51aを1つの乗算器51aに削減することができる。これにより,第1係数生成部50の変換が終了する。
【0182】
第2係数生成部50についても同様の変換を行うことにより,図33に示す回路が得られ,第3係数生成部50から第K係数生成部50についても,図33と同様の回路が得られる。
【0183】
図32と図33を比較すると,第1係数生成部50の乗算器51d〜51dおよび加算器51eと,第2係数生成部50の乗算器52d〜52dおよび加算器52eは共通となるので,この共通部分については,全体で1つ使うだけでよいことになる。また,図示を省略するが,第3係数生成部50から第K係数生成部50も図33に示す第2係数生成部50と同じ構成を有するので,これらの乗算器および加算器の部分は共通にできる。
【0184】
したがって,第1係数生成部50から第K係数生成部50のそれぞれにおけるK個の乗算器および1つの加算器は1つにまとめることができる。図34は,これらを1つにまとめた第3の形態による重み係数生成部5の詳細な構成を示すブロック図である。
【0185】
この重み係数生成部は,各係数生成部の乗算器および加算器が1つにまとめられた線形結合部500と,重み係数x〜x(r11〜r1K)をそれぞれ出力する帰還部501〜501を有する。
【0186】
帰還部501は,図32の加算器51eの後段に配置された加算器51pから加算器51mまでの構成要素を有する。帰還部502は,図33の加算器52eの後段の加算器52pからMF52までの構成要素を有する。他の帰還部501〜501も帰還部501と同じ構成を有する。
【0187】
他の重み係数生成部5〜5についても,同様の構成とすることができる。ただし,第j係数生成部5では,帰還部501と同じ構成を有する帰還部がj番目の要素rjjを出力する部分に配置され,それ以外の要素を出力する部分に帰還部501と同じ構成を有する帰還部が配置される。また,この帰還部では,定数1/(1+α) に代えて定数1/(1+α) が加算器に入力される。
【0188】
図33に示す重み係数生成部は,帰還部501〜501および線形結合部500の左右の配置を入れ替えることにより,図34にように表すこともできる。式(12)において,r11=x,r12=x,…,r1K=xと置きかえ,相関係数を積分表示にもどしてみると,次の式(30)になる。
【0189】
【数16】
Figure 2004135099
【0190】
積分区間は,となっているが,拡散信号s(t)〜s(t)は,ある有限な区間で−1か+1(非零)であるが,その前後で零であるから,積分はある有限な区間で行われる。
式(100)において,重み係数x,x,…,xが,時間によって変化しない場合は,積分の内側にいれて見ると,次の式(31)になる。
【0191】
【数17】
Figure 2004135099
【0192】
次に,拡散信号と重み係数を線形結合したものを,拡張拡散信号と定義すると,拡張拡散信号は,次の式(32)で表せる。
【0193】
【数18】
Figure 2004135099
【0194】
式(32)を使って,式(31)を表すと,次の式(33)になる。
【0195】
【数19】
Figure 2004135099
【0196】
第1の形態で用いた手法では,式(12)を,図13および図14に示す回路形式によって,式(14)および式(15)の様に変形し,r11(x),r12(x),…,r1K(x)を求めた。同じ考えを,式(33)に適用すると,次の式(34)となる。
【0197】
【数20】
Figure 2004135099
【0198】
式(34)は,図35に対応していて,線形結合部500が拡張拡散信号q(t)を出力し,帰還部501の出力が,式(34)の第1行の左辺と対応している。帰還部501〜501の出力は,式(34)の第2行の左辺に対応している。
【0199】
図35の回路が,最初は,整合フィルタの出力が零の状態から起動し,定常状態に達するまでの間,重み係数x,x,…,xの値は,初期値から収れん値まで,変化する。
【0200】
式(30)を式(31)に変形(図29から図30への変換に対応)できたのは,重み係数x,x,…,xすが,時間によって変化しないと仮定したからである。
【0201】
従って,図13および図14に示す回路形式によって求められる重み係数x,x,…,xが,厳密解であるのに対して,図34または図35に示す回路形式から求まる重み係数x,x,…,xは,近似解である。
近似解であっても,それらの値を用いることで,復相関受信が可能なことと,近似解を厳密解に近づける方法について説明する。
【0202】
式(1)で表される受信信号Y(t)に,式(32)で表される拡張拡散信号q(t)を乗じて整合フィルタに通した結果をSとすると,Sは,次の式(35)で表せる。
【0203】
【数21】
Figure 2004135099
【0204】
式(34)は,G=∞とすると,式(33)になるが,Gが小さい場合にも,利得補正を行えば,式(33)で表せるので,式(35)に,式(33)を代入すると,次の式(36)になる。
【0205】
【数22】
Figure 2004135099
【0206】
式(36)から,α=α=…=α=0の場合には,整合フィルタ出力には,干渉信号成分が現れないことが分かる。但し,雑音成分については,積分期間中(すなわち,整合フィルタを通過中),重み係数が変化するので,従来方式によるものとは,異なってくる。
【0207】
α,α,…,αが零で無い場合には,同様の理由で,従来のMMSE受信機によるものと雑音成分が,変わってくる。
【0208】
次は,近似的に求まる重み係数を,厳密解に近づける方法について説明する。第1の方法は,観測窓長をNとすると,整合フィルタの積分時間を(N+1)Tとし,第1回の演算を,拡散信号g(t)(j=1,2,…,L)を使って0≦t≦(N+1)Tで行った後,第1回目の収れん値を第2回目の初期値とし,拡散信号として,第1回目で使った拡散信号よりも,(N+1)T遅れた拡散信号g(t−(N+1)T)(j=1,2,…,L)を使って,(N+1)T≦t≦2(N+1)Tの間,第2回目の演算を行う。得られた重み係数の近似度が充分であれば,ここで演算を終えるが,近似度が充分でなければ,同じように,拡散信号g(t−2(N+1)T)(j=1,2,…,L)を使って,第3回目の演算を行う。このようにすると,初期値として,前回よりもより厳密解に近い値を使うので,収れん値としては,前回よりもより厳密解に近いものが得られる。反復回数を増やせば,より厳密解に近い値を得ることができる。ただし,この方法だと,演算に要する時間は(N+1)T×反復数となる。
【0209】
第2の方法は,整合フィルタとして,積分時間をビット長と同じTとし,第一回の演算に要する時間帯を,長さTの複数の区間,区間1,区間2,区間Pに分割し,区間毎に拡張拡散信号を生成した上,区間pの拡散信号の時間区間pと区間pの時間差だけシフトして,1回目の演算を区間pで行った後,周期Tで,演算を反復する方法である。この方法だと,1回の演算に要する時間はTであり,全体の時間はT×反復数となり,第1の方法に比べて,演算時間が(N+1)分の1に短縮される。第1の方法と,第2の方法に要する時間を比較したのが,図36である。尚,この図においては,数字はビット番号ではなく,区間番号を表す。
【0210】
(4)第4の形態
第4の形態の無線基地局120の受信装置の構成図を図37に示す。
【0211】
この装置の構成は,基本的に,第1の形態および第2の形態と同様であるが,変形拡散信号生成部12を備え,前記2つの形態に使用した技術を基に,更に重み係数生成部の高速演算と装置の小型化を達成するものである。
【0212】
変形拡散信号生成部12では,拡散信号生成部で生成される,相関係数生成用の拡散信号g(t),g(t),…,g(t)の他に,それらの拡散信号に対して,所定の時間だけ時間シフトした複数の拡散信号信号を生成する。時間シフトした拡散信号の生成方法に付いては,図10を使って説明した方法と同様の方法が用いられる。これらの複数の拡散信号を,変形拡散信号Σg(t)と呼ぶことにする。
【0213】
図4を,再び用いて説明すると,この図は,単一レートで,ユーザ数Lの受信信号間の非同期状態を図示したもので,受信信号の受信時刻は特定の時刻に集中することなく,一様に分布している場合のモデルで,受信機への到達時刻の早い順にビット番号が付与されている。図4(A)は,観測窓長(Observation Window Size)N=2で,K=2Lの場合を,図4(B)は,観測窓長N=3で,K=3Lの場合を示している。
【0214】
ここで,図4(A)において,希望信号ビットを第(L+1)番目のビット(以下「ビットL+1」と表す)とすると,観測窓長N=2のシステムでは,希望ビットを復号するのに,ビット1の先頭からビット2Lの末尾まで,合計3ビットの時間を要することとなる。
【0215】
したがって,ビット1,L+1,2L+1,3L+1というように,ユーザ信号1のビット列を連続的に復号するには,前述した無線基地局装置120における重み係数生成部の規模が3倍必要となる。同様に,観測窓長Nのシステムでは,希望信号ビットを復調するのに,N+1ビットの時間を要するので,あるユーザ信号のビット列を連続的に復号するには,重み係数生成部の規模をN+1倍必要になる。
【0216】
一方,受信される各ユーザ信号は,N+1ビットの区間に広がっているものの,重み係数の演算時間帯は必ずしも受信信号と同期している必要がないことに着目し,変形拡散信号Σg(t)を利用して重み係数の演算時間を特定の時間帯に集約して,1ビットの復号に要する時間を短縮した所に,第4の形態の特徴がある。
【0217】
第4の形態について,一例として,第3の形態で説明した技術に基づいて実施の形態を説明するが,第1,第2の形態で説明した相関係数生成にも同じように適用できる。
【0218】
まず,第4の形態の原理について,まず簡単なモデルで説明し,後に一般化する。
【0219】
図38(a)は,一例として,非同期に受信されるシングルレートの2つのユーザ信号1および2のそれぞれ2つのビット(ビット1および3ならびにビット2および4)に対応する拡散信号を示している。ユーザ信号1のビットとユーザ信号2のビットとは,時間τだけずれている。すなわち,ビット2はビット1の開始から時間τ遅れて開始し,ビット3はビット2の開始から時間τ遅れて開始する。
【0220】
ビット1〜4のそれぞれの拡散信号をs(t)〜s(t)とし,重み係数をr11(x)〜r1K(x)とすると,前述した式(10)から,希望信号のビット番号を3として,以下の式(37)が得られる。
【0221】
【数23】
Figure 2004135099
【0222】
式(18)を相関係数を求める積分表示のまま表すと,以下の式(38)になる。
【0223】
【数24】
Figure 2004135099
【0224】
式(38)では,積分区間が−TからT+τに亘っている。このことは,受信信号に同期した拡散信号s(t)〜s(t)を使用して重み係数を求めようとすると,積分時間2T+τ(τがTに近い値を有する場合には約3T)を要することを意味する。また,ユーザ信号1のビット列を連続的に復号するには,前述したように,重み係数生成部としては,3倍の規模の回路が必要となる。
【0225】
一方,被積分関数(すなわち拡散信号)を時間的にシフトさせても,積分区間の始点と終点をそのシフト量だけ変化させれば,積分結果は同じになることを利用すると,積分の時間を特定の時間帯に集約させれば,全体の処理時間を短縮することができる。
【0226】
たとえば上記式(38)の第1式左辺の第2項は次のようになる。
【0227】
【数25】
Figure 2004135099
【0228】
同ようにして,式(38)の第4式左辺の第2項は次のようになる。
【0229】
【数26】
Figure 2004135099
【0230】
これら2つの式は拡散信号を1ビット時間Tだけ進めるか遅らせるかして,積分時間を0≦t≦Tにシフトした例である。式(38)のすべてについて,積分区間を0≦t≦Tにすると,式(38)は以下の式(39)になる。
【0231】
【数27】
Figure 2004135099
【0232】
このような時間のシフトを図38によって説明すると,−T≦t≦0の範囲にある拡散信号s(t)のすべておよび拡散信号s(t)の一部分は,時間Tだけ遅らされ,図38(c)の位置にシフトする。0≦t≦Tの範囲にある拡散信号s(t)のすべて,拡散信号s(t)の残り部分,および拡散信号s(t)の一部分は,図38(b)に示すようにシフトされず,そのままとされる。T≦tの範囲にある拡散信号s(t)の残りの部分は,時間Tだけ進められ,図38(d)に示すようにシフトされる。尚,説明は,時間Tだけ“進められ”たり“遅らされ”たりと言う表現をしたが,実際の回路で行うのは,変形拡散信号生成部より,連続信号として送られてくる,変形拡散信号Σg(t)の,対称ビットと区間に応じて特定の部分を,スイッチで選択することである。
【0233】
このように,積分区間を0≦t≦T内にシフトする変換をより一般化するために,積分区間のシフトを,図4(A)に示す観測窓長N=2,ユーザ信号数Lの受信信号に適用すると,以下の式(40)から(42)になる。(図39(a)〜(d)参照)
1≦k≦Lについては,
【0234】
【数28】
Figure 2004135099
【0235】
L+2≦k≦2Lについては,
【0236】
【数29】
Figure 2004135099
【0237】
希望ビットL+1については,
【0238】
【数30】
Figure 2004135099
【0239】
ここで,tは,ビット番号kのビットの0≦t≦Tにおける変換点の時刻である。
【0240】
次に,このような原理を図34または図35に示す重み係数生成部に適用した実施の形態について説明する。受信信号は,図39(a)に示すものとする。
【0241】
上記式(40)〜(42)から,図34(または,図35)に示す帰還部501〜501(干渉ビットに関する帰還部)の乗算器52a〜5Kaのそれぞれの第1入力端子および第2入力端子に入力される拡散信号を,0≦t≦tとt≦t≦Tとで元のままのを入力するか,または,遅れた,もしくは進んだものを入力させるかで切り替えることにより,シフト処理を行うことができる。
【0242】
図40は,干渉ビットに関する帰還部の1部を図示したもので,その乗算器の第1入力端子(入力1)および第2入力端子(入力2)に入力される拡散信号の対応関係を表に示したものである。
【0243】
図41は,図40に基づいて構成した重み係数生成部の構成を示すブロック図で,図35に示す重み係数生成部を基に,必要な機能追加を行ったものである。但し,図41では,図が煩雑になるのを避けるために,MMSE補正部,帰還ループ利得補正の表示を省略している。
【0244】
この重み係数生成部では,干渉ビット1〜L,L+2〜Lをそれぞれ処理する帰還部の乗算器の前段に,スイッチV〜V,VL+2〜V2Lがそれぞれ設けられる。
【0245】
k=1〜LのスイッチVは,時刻tにおいて,破線で示す第1入力端子から実線で示す第2入力端子に切り替えられ,0≦t≦tでは,分配器801の出力信号を後段の乗算器に出力し,t≦t≦Tでは,分配器802の出力信号を後段の乗算器に出力する。
【0246】
k=L+2〜2LのスイッチVは,時刻tにおいて,破線で示す第2入力端子から実線で示す第1入力端子に切り替えられ,0≦t≦tでは,分配器803の出力信号を後段の乗算器に出力し,t≦t≦Tでは,分配器801の出力信号を後段の乗算器に出力する。
【0247】
干渉ビット1〜L,L+2〜Lをそれぞれ処理する帰還部の後段に配置された乗算器(線形結合部の乗算器)の出力側には,スイッチW〜W,WL+2〜W2Lがそれぞれ設けられる。
【0248】
k=1〜LのスイッチWは,時刻tにおいて,破線で示す第1出力端子から実線で示す第2入力端子に切り替えられ,0≦t≦tでは,前段の乗算器の出力信号を合成器(加算器)701に出力し,t≦t≦Tでは,前段の乗算器の出力信号を合成器(加算器)702に出力する。
【0249】
k=L+2〜2LのスイッチWは,時刻tにおいて,破線で示す第2出力端子から実線で示す第1出力端子に切り替えられ,0≦t≦tでは,前段の乗算器の出力信号を合成器703に出力し,t≦t≦Tでは,前段の乗算器の出力信号を合成器701に出力する。
【0250】
合成器(加算器)701〜703が入力された信号を合成し,合成結果を分配器801〜803にそれぞれフィードバックする。合成器701は図39(a)の区間2に対応し,合成器702は区間1に対応し,合成器703は区間3に対応する。このように合成器の個数および区間数はN+1となる。
【0251】
合成器701〜703のそれぞれの出力信号は以下の式により表される。
【0252】
【数31】
Figure 2004135099
【0253】
分配器801〜803は,入力された信号を減算器またはスイッチに分配する。
【0254】
干渉ビット1〜Lに関する帰還部の2つの乗算器の入力2には,拡散信号s(t)の他に,s(t−T)が入力される。また,干渉ビットL+2〜2Lに関する帰還部の2つの乗算器の入力2には,拡散信号s(t)の他に,s(t+T)が入力される。また,各帰還部のMFの積分時間は0〜Tまでとされる。
【0255】
以上により,第2の形態では,3T(Tはビット長)掛かっていた重み係数演算の1周期(前述したように,重み係数の演算精度を上げるためには,演算を複数周期反復する必要がある)を,第3側面ではTに縮めることができ,その結果,回路規模をさらに縮小することができる。
【0256】
以上は,処理区間をビット長(T)単位でシフトし,処理時間を短縮する原理と実施の形態について述べたが,処理区間をT/Q (Qは整数)とすると,Q>1とすることで,処理時間をさらに短縮することができる。
【0257】
まずは,Q=2の場合を説明し,Q=1と異なる側面について説明し,後に,Q>2である任意の整数に対しての実施の形態について説明する。
【0258】
図42(a)は,図38(a)と同じ拡散信号の配置を示しているが,区間の長さT/2ごとに6区間に分割している点が異なる。また,図44(b)〜(d)は,全ての拡散信号を区間3にシフトされる様子を示している。
【0259】
希望信号のビット番号を3とし,対応する拡散信号をs(t)とする。干渉ビットに対応する拡散信号s(t)とs(t)の境界,すなわち干渉信号のビットの変換点が,区間3にあるか,区間4にあるかにより,取り扱いが異なる。したがって,ビット番号kが1≦k≦Mのときに,変換が区間3に存在し,ビット番号kが,M+1≦k≦Lのときに,変換点が,区間4に存在するものとすると,ビット番号kがL+2≦k≦L+Mの場合の変換点も区間3に,また,ビット番号kL+M+1≦k≦2Lのときも,変換点が区間4に存在することになる。
【0260】
図39に示すユーザ数L,観測窓長N=2の場合における,上記式(40)〜(42)に相当する式を求めると,以下の式(43)〜(47)となる。
【0261】
1≦k≦Mについては,
【0262】
【数32】
Figure 2004135099
【0263】
M+1≦k≦Lについては,
【0264】
【数33】
Figure 2004135099
【0265】
L+2≦k≦L+Mについては,
【0266】
【数34】
Figure 2004135099
【0267】
L+M+1≦k≦2Lについては,
【0268】
【数35】
Figure 2004135099
【0269】
希望ビットについては,
【0270】
【数36】
Figure 2004135099
【0271】
ここで,tは,ビット番号kのビットの変換点の時刻であり,0≦t≦Tである。
【0272】
上記式(24)〜(28)から明らかなように,すべての積分(すなわちMFによる処理)は,0からT/2の間で完了する。
【0273】
同様にして,Q>2である整数Qに対して,1/Qビット長の区間に拡散信号をシフトさせ,T/Qの時間に処理を短縮することもできる。以下,この手法を1/Qビット法と名付けて,その手法の実施の形態について説明する。
【0274】
図45は,1/Qビット法による重み係数生成部における干渉ビットに関する帰還部および線形結合部の乗算器の部分を示すブロック図である。既に説明した1ビット法との比較を容易にするために,図46(a)に,1ビット法による重み係数生成部(図43参照)における干渉ビットに関する帰還部および線形結合部の乗算器の部分を示す。
【0275】
1/Qビット法では,反転増幅器の前段にQ個の乗算器が必要となる。また,MFの後段にも同じくQ個の乗算器が必要となる。一方,1ビット法では,図46(a)に示すように,MFの前後にスイッチVおよびWを設けることで,MFの前後の乗算器を1つにまとめることができる。
【0276】
この理由は,1/Qビット法では,異なる拡散信号同士の乗算結果を同じ時刻で,MFに入力する必要があることによる。たとえば,式(26)の左辺の第2項および第3項において,t≦t≦T/2では拡散信号s(t)と,このt≦t≦T/2と一部重なる0≦t≦T/2の時間帯では,拡散信号s(t)を時間T/2進ませた拡散信号s(t+T/2)の2つの拡散信号を同時にMFに入力する必要がある。一方,1ビット法では,ある拡散信号とそれを時間的にシフトさせた拡散信号とを,同じ時間帯にMFに入力することがない。
【0277】
図44を用い,L+2≦k≦L+Mの場合を例にとってさらに具体的に説明する。拡散信号s(t)を区間3にシフトするために,拡散信号s(t)の区間4の部分をT/2進ませ,同信号の区間5の部分の時間をT進ませる必要がある。これにより,拡散信号s(t)は,符号▲1▼〜▲3▼で示す3つの部分に分割される。部分▲1▼および▲2▼は,時間帯が重ならないので,MFの前段および後段の乗算器を共用でき,したがって,乗算器は前段および後段のそれぞれに1つずつで足りる。
【0278】
一方,部分▲2▼は,0≦t≦T/2の時間帯を占有するので,他の部分▲1▼および▲3▼により使用される乗算器を共用できない。したがって,部分▲2▼の乗算を行う乗算器が別途必要となる。その結果,部分▲1▼および▲3▼により共用される乗算器と,部分▲2▼により使用される乗算器との,計2個の乗算器が必要となる。
【0279】
1/Qビット法に一般化すると,1/Qビット法では,1ビットに対応する拡散信号が(Q+1)個の部分に分割される。これらの部分のうち,(Q−1)個の部分の長さ(時間)はT/Qである。残りの2つの部分は,時間的にオーバラップせず,両者を合わせて調度T/Qの長さになるので,これら2つの部分を処理する乗算器が,図45における最上段の乗算器700および800に対応する。乗算器700の前段および800の後段には,スイッチがそれぞれ設けられ,2つの部分が切り替えられて処理される。乗算器700〜700および800〜800は,(Q−1)個の部分を処理する乗算器である。このようにして,1/Qビット法では,乗算器が合計2Q個必要となる。
【0280】
なお,2つのスイッチをなくして,時間がオーバラップしない2つの部分を個別に処理する2つの乗算器を設けることもできる。この場合は,乗算器の数は合計2Q+2個となる。また,1ビット法においても同ようにして,図46(b)に示すように,スイッチをなくして,2つの乗算器を設けることもできる。
【0281】
図45の破線で囲まれた回路を回路Jとすると,1/Qビット法による重み係数生成部は,図47に示す構成となる。この重み係数生成部は,K個の回路J〜J,P個の合成器900〜900,およびP個の分配器901〜901を有する。図面が煩雑になるのを避けるために,回路J〜Jと合成器900〜900との結線を接続網Rとして示している。分配器901〜901と回路J〜Jとの続接も続接網Lとして示している。
【0282】
ここで,Pは観測区間(観測窓長Nの場合にはN+1ビットの範囲)の分割数であり,図44の例では,P=6である。
【0283】
回路J〜Jの接続網Rへの出力信号は,図45から明らかなように,シフトされた拡散信号と重み係数との乗算結果である。この出力信号は,シフト前の拡散信号が属する区間に対応する合成器に接続される。したがって,接続網Rの結線は,拡散信号の配置が決まれば,一意に定まる。
【0284】
分配器901〜901には,合成器900〜900の出力信号がフィードバック信号をして入力される。そして,分配器901〜901は,合成器の出力を接続網Lを介して回路J〜Jに分配する。右側の合成器と左側の分配器は,同じ区間同士のものが1対1に接続され,系全体が帰還ループを形成する。接続網Lの結線構造は,接続網Rと対称となる。
【0285】
変形拡散信号部12からは、拡散信号g(t)〜g(t)の他に、それらに対して、整合フィルタの積分時間の1/Qの整数倍だけ進んだ、または遅れた複数の信号(変形拡散信号g(t)〜g(t)または、変形拡散信号Σg(t))が出力され、回路網Sに入力する。回路網Sの出力は、重み係数生成部の乗算器(図43では、乗算器700〜700および乗算器800〜800)に接続される。前記乗算器に入力する拡散信号の長さは、1/Qビットまたはそれ以下なので、変形拡散信号s(t)〜s(t)または変形拡散信号Σs(t)と名付けるが、変形拡散信号Σs(t)は、回路網Sの入出力間に設けられたスイッチの接続のタイミングと長さを変えることで生成される。スイッチの制御は、(図37には図示されない)外部の制御回路によって行われる。
【0286】
非同期系のシステムにおいては、受信信号が特定の区間に集中することがあり得る。従って、合成器への入力数は、対応する区間によって大きかったり、小さかったりする。その場合には、回路網Rの入出力の端子数を増やし、入出力の端子間にスイッチを設け、合成器への必要な経路の数を確保するよう(図37には図示されない)、外部の制御回路によって行われる。回路網Lに対しても、同様な処置が施される。
【0287】
次に,第4の形態の説明で示した,装置構成に基づいてで,実際の動作をシミュレーションによって確認したので,その結果を説明する。
シミュレーションのモデルは,N=2,L=2,K=N×L=4,ビット配置と拡散信号パターンは,図21に示した,第1,第2の形態に即して行ったシミュレーションと同じである。第4の形態として説明した,1ビット法を適用して,希望信号ビット(ビット番号3)の区間を区間2,とし,その前の区間である区間1と,後の区間である区間3にある拡散信号を,全て区間2にシフトした。装置構成は,図41に示すものである。乗算器の入力(図40で定義した入力2)には,各拡散信号を周期Tで繰り返し入力し,帰還ループが定常状態に達し,正しい重み係数が求まるまでの様子を図46に示す。縦軸は,重み係数の値で,横軸は,ビット長Tで規格化した時間で,希望信号ビット(ビット番号3)の始まりをt=0とした。モデルが単純なため,収れんの様子が分かり難いので,重み係数の厳密解(相関係数行列の逆行列として,求まる。図22(c)参照)からの偏差を示したのが,図47である。この図から,第3,第4の形態で示した技術によって,相関形受信に必要な重み係数が求まることが分かる。
【0288】
<移動機の構成>
次に,本発明の実施の形態による移動機200について説明する(第5の形態)。移動機200の受信装置の構成は,基本的には無線基地局装置120と変わらないが,異なる点は,自局宛の信号のみを復号すればよいので,逆行列要素生成部,線形結合部,および判定回路の数は少なくなる。また,同じ基地局から送られる自局宛と他局宛の信号は,通常,同期して送られ,かつそれらは直交している(逆拡散後の信号に干渉信号として現れない)ので,それらの信号の,伝送経路が異なり,遅延時間が違ってきた場合のみ,干渉信号源となる。
【0289】
逆行列要素生成部5についても,無線基地局装置120について述べた種々の形態の何れも適用することができるが,図35の線形結合部の出力である拡張拡散信号q(t)を,重み付け係数を求めると同時に,受信信号の逆拡散に使用することが,整合フィルタ3の構成を簡略化するので,その方法について説明する。
【0290】
図48は,移動機200の構成を示すブロック図である。この図では,ユーザ信号数(ユーザ数)L=1の復号に必要な部分のみを示している。また,第1〜4の形態による無線基地局装置120と同じ構成要素には同じ符号を付し,その詳細な説明を省略する。
【0291】
図48に示す移動機200には,逆行列要素生成部5〜5に代えて,(N+1)個の重み係数生成部19,19L+1,192L+1,…,19NL+1が設けられ,整合フィルタバンク3に代えて拡張整合フィルタバンク13が設けられる。また,線形結合部6〜6は省略される。
【0292】
ここで,Nは図4に示す受信信号の観測窓長(図4(A)ではN=2,(B)ではN=3),Lはユーザ信号数(ユーザ数)であり,拡散信号生成部4の符号の下付き符号“1”,“L+1”,“NL+1”等は,各ユーザ信号の観測窓内におけるビット番号に対応している。
【0293】
図49は,拡張整合フィルタバンク13の構成を示すブロック図である。合成部13は,(N+1)個の乗算器130,130L+1,1302L+1,…,130NL+1,(N+1)個のMF131,131L+1,1312L+1,…,131NL+1,(N+1)個のSHC132,132L+1,1322L+2,…,132NL+1,を有する。
【0294】
重み係数生成部19,19L+1,192L+1,…,19NL+1は,拡張拡散信号q(t),qL+1(t),q2L+1(t),…,qNL+1(t)をそれぞれ出力する。ここで,拡張拡散信号q(t)は,式(32)により表される。
【0295】
拡張拡散信号q(t),qL+1(t),q2L+1(t),…,qNL+1(t)は,合成部13の乗算器130,130L+1,1302L+1,…,130NL+1の第2入力端子にそれぞれ入力される。乗算器130,130L+1,1302L+1,…,130NL+1は,第1入力端子に入力されたベースバンド信号Y(t)と第2入力端子にそれぞれ入力された拡張拡散信号q(t)〜qNL+1(t)をそれぞれ乗算し,乗算結果をMF131〜131NL+1にそれぞれ与える。乗算結果は,MF131〜131NL+1によってそれぞれ積分される。積分時間は,ビット長をTとすると,(N+1)Tである。積分結果はSHC132〜132NL+1に与えられる。
【0296】
SHC132〜132NL+1は,それぞれの観測窓の終端でサンプリングした値を出力する。
【0297】
拡張整合フィルタバンク13の出力は,判定回路7によって,離散的値または,符号が識別される。
【0298】
尚,ここで使用する拡散信号は,重み付け係数を求めるためだけではなく,受信信号の逆拡散にも使用するので,受信信号に対して,チップ同期(チップ長の数分の1以下の精度で同期している)している必要がある。重み付け係数の演算精度を高めるために,複数回反復する場合は,最終回を受信信号と同期させる。図36の例では,(a)の場合は,第3回目が受信信号とチップ同期させる。ただし,最終回を除いては,(b)に示した,時間シフトした変形拡散信号を用いて,演算を行い,その収れん値を最終回の初期値として演算を反復することは可能である。
【0299】
以上,第1の形態から第5の形態まで説明したが,それらに対して共通の変形例について,説明する。
【0300】
希望信号のビット番号をkとし,希望ビットに対する重み係数xで,他のすべての重み係数を割った値を,新たな重み係数x´=x/x(j=1,2,…,K)として,線形結合部6に入力すると,その出力は,x,x,…,xを入力した場合に比べて,1/x倍されたものとなる。従って,xをビット毎に求める代わりに,予測される平均値を用いてレベルの変化を無視するか,送信される変調信号に振幅情報がない(例えば,BPSK)場合には,xを定数(例えば1)とすることができる。この場合,希望信号ビットに対する重み係数を求める装置(図13に示した第1係数生成部,図34に示した,希望ビットに対する帰還部501)を省略することができる。
【0301】
図17に示した帰還ループの利得に応じた誤差の補正(利得補正),は,図34(または図35)に示した整合フィルタ(MF)51,52,…,5Kに対して適用しても,同じ効果がある。すなわち,整合フィルタ(MF)51,52,…,5Kの出力をそれぞれの入力に加える。このとき,フィルタの入出力で形成される局所的帰還ループの利得は,それぞれの整合フィルタの出力から入力へのパスに,増幅器か減衰器を入れて調整する。
【0302】
帰還部と線形結合部で形成される帰還ループにおいて,反転増幅器とLPF(または整合フィルタ)の接続順を変えることができる(図13の例では、増幅器51gとLPF51hの接続順を変える。図14の例では、増幅器52gとLPF52hの接続順を変える)。また,反転増幅器は,帰還ループ内であれば位置を変えることができる。ただし,帰還ループ内で,加算復は,減算を行う箇所があれば,そのレベルと符号を変える必要がある。
【0303】
図34に示した回路で,合成器51eの出力から,帰還部501〜501るの入力までの間に,増幅器または,反転増幅器を挿入し,各帰還部(501〜501)内の反転増幅器の一部または全部を省略することができる。但し,増幅器を入れた場合は,帰還ループ内の何れかの箇所に反転器を挿入して,負帰還ループとして動作させる必要がある。
【0304】
帰還ループ内の何れかのコンポーネント(例えば、図13、図34の乗算器51d〜51d、図34の乗算器51a〜5Ka,MF51b〜MF5Kb)が能動素子で形成され,反転増幅器なしで,帰還ループの利得が確保できる場合は,反転増幅器を反転減衰器に置き換えることができる。
【0305】
これまで述べた実施の形態は本発明を無線通信に適用したものであるが,本発明は無線通信だけでなく,有線通信にも適用することができる。
【0306】
【発明の効果】
本発明の,特に請求項1〜3に記載の手法を用いた場合には,干渉除去の対象となるビット数をKとすると,従来Kの3乗に比例していた回路規模を,Kの2乗に比例した規模に縮小できる。
【0307】
また,希望信号1ビットの復号に必要なK個の重み係数を求める時間を短縮でき,相関係数を求める整合フィルタの積分時間も短縮できる。
【0308】
さらに,Kに比べ,復号するデータ列数Mが小さい場合(移動機に適用した場合がこれに該当する)には,整合フィルタの数を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態による移動通信ネットワークシステムの全体構成を示すブロック図である。
【図2】無線基地局装置により受信される非同期かつマルチレートの場合のDS−CDMA方式による信号の構成を示す。
【図3】無線基地局装置により受信されるDS−CDMA方式による信号の構成を示し,(A)は非同期の場合の受信信号の構成を,(B)は同期している場合の受信信号の構成をそれぞれ示す。
【図4】観測窓の概念を示す図で,(A)は観測窓長N=2,ユーザ数Lのビット列を示し,(B)は観測窓長N=3,ユーザ数Lのビット列を示す。
【図5】無線基地局のマルチユーザ受信装置の構成を示すブロック図である。
【図6】拡散信号とバースト拡散信号の関係を示す。
【図7】整合フィルタバンクの詳細な構成を示すブロック図である。
【図8】相関係数を求めるための整合フィルタバンクの構成を示すブロック図である。
【図9】相関係数を求めるための整合フィルタバンクの他の構成を示すブロック図である。
【図10】拡散信号生成部の構成を示すブロック図である。
【図11】第1の形態による無線基地局装置(特にマルチユーザ受信部)の構成を示すブロック図である。
【図12】第1の形態における重み係数生成部の構成を示すブロック図である。
【図13】重み係数生成部の第1係数生成部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図14】重み係数生成部の第2係数生成部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図15】線形結合部の構成を示すブロック図である。
【図16】利得補正を行った第1係数生成部の帰還部の構成を示す図である。
【図17】利得補正を行った第1係数生成部の帰還部の他の構成を示す図である。
【図18】MMSE補正を行う箇所を変更した第1係数生成部の帰還部の構成を示す図である。
【図19】MMSE補正を行う箇所を変更した第1係数生成部の帰還部の他の構成を示す図である。
【図20】図13に示した第1係数生成部の帰還部の他の構成を示す図である。
【図21】シミュレーションに用いたユーザ信号とそれに対応する拡散信号の波形を示す図である。
【図22】シミュレーションに用いた拡散信号のチップ列と相関係数行列の逆行列の具体的数値を示す図である。
【図23】シミュレーションの結果である,重み係数の時間変化を示す図である。
【図24】シミュレーションの結果である,重み係数の厳密解からの偏差の時間変化を示す図である。
【図25】シミュレーションの結果である,重み係数の厳密解からの偏差の時間変化を示す図である。
【図26】第1の形態(変形例)による無線基地局装置の構成を示すブロック図である。
【図27】相関係数生成部の構成を示すブロック図である。
【図28】重み係数生成部の構成を示すブロック図である。
【図29】第1係数生成部の変換の第1ステップで,サンプル保持回路を除去した構成を示す。
【図30】第1係数生成部の変換の第2ステップで,重み係数を乗じる位置をMFの出力から入力に変更した構成を示す。
【図31】第1係数生成部の変換の第3ステップで,MFと帰還ループフィルタを置換した構成を示す。
【図32】第1係数生成部の変換の第4ステップで,乗算器による乗算の順序を入れ換えた構成を示す。
【図33】第2係数生成部の変換後の構成を示すブロック図である
【図34】重み係数生成部(第2の形態)の詳細な構成を示すブロック図である。
【図35】重み係数生成部(第2の形態)の詳細な構成を示すブロック図である。
【図36】重み係数生成部における反復演算についての2つの手法を示す図である。
【図37】変形拡散信号生成部を有する第3の形態による無線基地局装置の構成を示すブロック図である。
【図38】(a)は,非同期に受信されるシングルレートの2つのユーザ信号のそれぞれ2つのビットに対応する拡散信号の位置を示し,(b)〜(d)は,これらの拡散信号を希望信号ビットのある区間(1ビット長)にシフトさせたものを示している。
【図39】(a)は,L個のユーザ信号の各ビットに対応する拡散信号の位置を示し,(b)〜(d)は,各拡散信号を希望信号ビットのある区間(1ビット長)へシフトした状態を示す。
【図40】重み係数生成部(第2の形態)の帰還部における乗算器の2つの入力と区間の対応関係を示す。
【図41】第3の形態における重み係数生成部の構成を示すブロック図である。
【図42】(a)は,図38(a)と同じ拡散信号の配置を示し,区間を1/2ビットごとに6区間に分割している点が異なる。(b)〜(d)は,各区間の拡散信号を希望信号ビットの前半である区間3にシフトされた様子を示す。
【図43】1/Qビット法による重み係数生成部における帰還部および線形結合部の乗算器の構成を示すブロック図である。
【図44】(a)および(b)は1ビット法による帰還部および線形結合部の乗算器の構成を示す。
【図45】1/Qビット法による重み係数生成部の構成を示すブロック図である。
【図46】1ビット法を検証するために行ったシミュレーションの結果(重み係数の時間変化)を示すグラフである。
【図47】シミュレーションの結果を重み係数の厳密解からの偏差で示したグラフである。
【図48】本発明の実施の形態による移動機の構成を示すブロック図である。
【図49】拡張拡散信号による逆拡散を行うための整合フィルタバンクの構成を示す図である。
【符号の説明】
120〜120 無線基地局装置。
200 移動機
3 整合フィルタバンク
4 拡散信号生成部
〜5,9〜9,18〜18,19〜19NL+1 重み係数生成部
〜6,512,522,11a〜11a 線形結合部
8 MMSE補正部
10,511,521 相関係数生成部
11 重み係数演算部
12 変形拡散信号生成部
13 拡張整合フィルタバンク
14 逆行列演算部
15,10a〜10a 相関係数整合フィルタバンク
16 変形整合フィルタバンク
513,523,11b〜11b 帰還部
3a〜3a,51a〜51a,51d〜51d 乗算器
3b〜3b,51b〜51b 整合フィルタ(MF)
51g,52g 反転増幅器
51e,52e,70〜70 合成器
80〜80 分配器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a multi-user receiver in a code division multiple access (CDMA) system in which the same frequency is shared by a plurality of users at the same time, and more particularly to the interference of other signals with a desired signal by using their spreading code information. And a multi-user receiver that removes or suppresses based on Further, the present invention relates to a base station device and a mobile device provided with such a multi-user receiver.
[0002]
[Prior art]
In a code division multiple access (CDMA) system, a plurality of different users use the same frequency at the same time. Therefore, multiple access interference (MAI) occurs in which a plurality of signals interfere with each other.
[0003]
Also, when the same signal is transmitted from the transmitter, the same signal is directly received by the receiver on the one hand, and reflected by a reflector (for example, a building) on the other hand, and then received by the receiver, the multipath interference ( MPI: Multiple {Path} Interference occurs. Due to these interferences, on the receiver side, a signal to be received (hereinafter referred to as a “desired signal”) becomes another noise source.
[0004]
For this reason, in the CDMA system, it is important to remove or suppress the interference signal component from the desired signal in order to decode the desired signal with good quality.
[0005]
Among such receivers for removing or suppressing the interference signal component, those that use the spreading code information of the desired signal and the interference signal are generally called multi-user receivers. Conventionally, a decorrelation detector (decorator) or a minimum mean square error (MMSE) detector is well known (for example, see Non-Patent Documents 1 and 2).
[0006]
[Non-patent document 1]
Verdu, S, Multiuser Detection, Cambridge, UK: CambridgeUniv. Press, 1998.
[0007]
[Non-patent document 2]
Moshave, {S. Author, "Multi-user detection for DS-CDMA communications", IEEE Communications Magazine, magazine, 34th edition, October 10, 1996, pp. 10-28. 124-136
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Assuming that the number of outputs of the matched filter bank (that is, the number of bits to be processed) is K, the decorrelation detector (decorator) and the MMSE detector have a K × K correlation coefficient matrix (or a diagonal of the correlation coefficient matrix). By multiplying the K output signals from the matched filter bank by an inverse matrix of a matrix in which elements are corrected with background noise and interference signal power, interference signal components included in a desired signal are removed or suppressed.
[0009]
However, since the operation of the inverse matrix is generally complicated and time-consuming, if this operation is performed by a normal digital processor, real-time processing that follows the reception speed becomes difficult. Since the circuit scale of a digital processor increases in proportion to the cube of K, when K increases, the same multiplier is repeatedly used using a fixed number of multipliers and memories. Real-time processing according to the speed of the game becomes difficult. As a result, if the value of K to be subjected to interference cancellation or suppression is limited, the performance of interference cancellation or suppression is limited.
[0010]
On the other hand, there is a method of repeatedly using a value of one cycle calculated in advance by using a short-cycle spread signal. However, generally, in an asynchronous system, a code having a long cycle is often used. Is not a valid solution.
[0011]
The present invention has been made in view of such a background, and an object of the present invention is to provide a multi-user reception system capable of removing or suppressing multiple access interference (MAI) in real time regardless of the length of the period of a spread signal. The machine.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a multi-user receiver according to a first aspect of the present invention comprises a plurality of (L) spread signals f from a received signal of a DS-CDMA system.i(T) a spread signal generator for generating (i = 1, 2,..., L);
A matched filter bank for inputting an output obtained by despreading the received signal with the spread signal to a plurality of matched filters, sampling an output of the matched filter, and outputting the sampled output;
A plurality (K) of values (y) in the output of the matched filter bank1, Y2, ..., yK), K spread signals sj(T) from (j = 1, 2,..., K), a correlation coefficient generation unit for generating a K × K matrix of correlation coefficients R, using the correlation coefficients between the spread signals as elements, A modified phase for generating a modified correlation coefficient matrix R ', in which a value proportional to the ratio of the background noise power density to the estimated received power per bit of the received signal corresponding to the diagonal element is added to the diagonal element of R. A relation number generator,
The K values (y1, Y2, ..., yK), And K weighting factors (x1, X2, ..., xK), A weighting factor generator,
If k is the bit number of the desired signal,
The inverse matrix of the correlation coefficient matrix R or the modified correlation coefficient matrix R ′ is calculated, and the k-th row or the k-th column of the inverse matrix is replaced with the K weighting factors (x1, X2, ..., xK)age,
The K weighting factors (x1, X2, ..., xK) And the K values (y1, Y2, ..., yK))1x1+ Y2x2+ ... + yKxKAnd a linear combination for obtaining
In a multi-user receiver that decodes a desired signal bit by determining a discrete level or a sign with respect to the output of the linear combination unit,
The K values (y1, Y2, ..., yK), The observation section including the section in which the received signal is present is equally divided by a predetermined length τ, and numbers are assigned in order from the earliest time zone. Called
The spread signal generation unit generates the spread signal fi(T) whether a plurality of modified spread signals, or a whole of the modified spread signals, each advanced or delayed by an integer multiple of τ with respect to (i = 1, 2,..., L) for a predetermined time; , Generates a delayed signal,
One of the P sections is referred to as section p0age,
p <p0For the interval p, the spread signal si(T) The part belonging to the section p of (j = 1, 2,..., K) is represented by the time (p0-P) A part that coincides between the signal delayed by τ and the modified extended signal is a spread signal sip(T),
p> p0For the interval p, the spread signal si(T) The part belonging to the section p of (j = 1, 2,..., K) is represented by time (pp0) A part that matches the signal advanced by τ and the modified extended signal is represented by a spread signal sip(T),
Section p0For the spread signal sj(T) (j = 1, 2,..., K) is the section p0The part belonging to the spread signal sip(T),
The weighting factor generator includes:
The calculation of the correlation coefficient or the weight coefficient is performed by using the spread signal sip(T) (j = 1, 2,..., K, p = 1, 2,..., P) and a plurality of matched filters whose integration time is τ equal to the section length, and the section p0Perform in.
[0013]
A multi-user receiver according to a second aspect of the present invention includes a spread signal generation unit that generates a plurality (L) of spread signals from a received signal of a DS-CDMA system.
A matched filter bank for inputting an output obtained by despreading the received signal with the spread signal to a plurality of matched filters and outputting a sampled output of the matched filter;
A plurality (K) of values (y) in the output of the matched filter bank1, Y2, ..., yK) Corresponding to the spread signal sjFrom (t) (j = 1, 2,..., K), K weighting factors (x1, X2, ..., xK), A weighting factor generator,
The K weighting factors (x1, X2, ..., xK) And the K values (y1, Y2, ..., yK))1x1+ Y2x2+ ... + yKxKAnd a linear combination for obtaining
In a multi-user receiver that decodes a desired signal bit by determining a discrete level or a sign with respect to the output of the linear combination unit,
The weighting factor generator includes:
The K spread signals sj(T) (j = 1, 2,..., K) and K weighting factors xj(J = 1, 2,..., K) and output sj(T) xjAnd a linear combination unit composed of K multipliers j (j = 1, 2,..., K) for obtaining
A second multiplier j (j = 1, 2,..., K) for multiplying the output of the linear combination unit by each of the spread signals;
Provided with K matched filters j (j = 1, 2,..., K);
If k is the bit number of the desired signal,
From the output of the linear combination unit, a spread signal s corresponding to a desired signal bit is obtained.kAfter subtracting (t), the spread signal sk(T) is multiplied by a second multiplier k, the output is inverted by an inverting amplifier, and an output obtained by adding a predetermined constant to the output passed through the matched filter k is used as a weighting factor xkAnd connected to the multiplier k of the linear combination section,
The output of the linear combination unit includes the spread signal skK-1 different spread signals s different from (t)j(T) is multiplied by a second multiplier j, its output is inverted by an inverting amplifier, and the output passed through a matched filter j is xjA configuration connected to the multiplier j of the linear combination unit,
Alternatively, in addition to the above configuration, the output s of the multiplier j (j = 1, 2,..., K)j(T) xjIs multiplied by a value proportional to the ratio between the background noise power density and the estimated received power per bit of the received signal corresponding to the bit number j, and the input to the second multiplier j (j = 1, 2,..., K) Side.
[0014]
The multi-user receiver according to the third aspect of the present invention comprises a plurality of (L) spread signals f from a received signal of a DS-CDMA system.j(T) a spread signal generator for generating (j = 1, 2,..., L);
A matched filter bank for inputting an output obtained by despreading the received signal with the spread signal to a plurality of matched filters, sampling an output of the matched filter, and outputting the sampled output;
A plurality (K) of values (y) in the output of the matched filter bank1, Y2, ..., yK), K spread signals sjFrom (t) (j = 1, 2,..., K), K weighting factors (x1, X2, ..., xK), A weighting factor generator,
The K weighting factors (x1, X2, ..., xK) And the K outputs (y1, Y2, ..., yK))1x1+ Y2x2+ ... + yKxKAnd a linear combination for obtaining
In a multi-user receiver that decodes a desired signal bit by determining a discrete level or a sign with respect to the output of the linear combination unit,
The K values (y1, Y2, ..., yK), The observation section including the section in which the received signal is present is equally divided by a predetermined length τ, and numbers are assigned in order from the earliest time zone. Called
The spread signal generation unit generates the spread signal fi(T) whether a plurality of modified spread signals, or a whole of the modified spread signals, each advanced or delayed by an integer multiple of τ with respect to (i = 1, 2,..., L) for a predetermined time; , Generates a delayed signal,
The weighting factor generator includes:
K matched filters j (j = 1, 2,..., K) whose integration time is τ equal to the section length;
P synthesizers p (p = 1, 2,..., P) with multiple inputs and one output;
P distributors p (p = 1, 2,..., P) with one input and multiple outputs;
A first connection network L connecting the P distributors p and the K matched filters j,
A second connection network R connecting the K matched filters j and the P synthesizers p,
Including a plurality of multipliers,
The plurality of multipliers are referred to as a first multiplier ip and a second multiplier ip in association with a bit number i and a section p,
One of the P sections is referred to as section p0age,
p <p0For the interval p, the spread signal si(T) The part belonging to the section p of (j = 1, 2,..., K) is represented by the time (p0-P) A part that coincides between the signal delayed by τ and the modified extended signal is a spread signal sip(T),
p> p0For the interval p, the spread signal si(T) The part belonging to the section p of (j = 1, 2,..., K) is represented by time (pp0) A part that matches the signal advanced by τ and the modified extended signal is represented by a spread signal sip(T),
Section p0For the spread signal sj(T) (j = 1, 2,..., K) is the section p0The part belonging to the spread signal sip(T),
Spread signal sip(T) (j = 1, 2,..., K, p = 1, 2,..., P) and weight coefficient xj(J = 1, 2,..., K) and the output obtained by combining the result of multiplication by the first multiplier jp by the combiner p via the second connection network R,
Output through a distributor p and a first connection network L,
If k is the bit number of the desired signal,
If i = k, the modified spread signal s is obtained from the output of the first connection network L.ip(T) minus the spread signal sip(T) is multiplied by a second multiplier ip,
If i is different from k, the output of the first connection network L and the spread signal sip(T) is multiplied by a second multiplier ip,
The output of the second multiplier is input to a matched filter i via an inverting amplifier, and if i = k, a predetermined constant is added to the output of the matched filter i;
If i is different from k, weight coefficient xiHas a configuration in which connection to the first multiplier ip is performed for all or some of p.
Or, in addition to the above configuration,
Output s of first multiplier ipjp(T) xjIs multiplied by a value proportional to the ratio between the background noise power density and the estimated received power per bit of the received signal corresponding to the bit number j, and is input to the input of the second multiplier jp on the first circuit network L side. There is a configuration in which the addition is performed for all or a part of p.
[0015]
A multi-user receiver according to a fourth aspect of the present invention includes a spread signal generation unit that generates a plurality (L) of spread signals from a received signal of a DS-CDMA system.
A matched filter bank that inputs an output obtained by despreading the received signal with the spread signal to a plurality of matched filters, and outputs a value obtained by sampling the output of the matched filter;
A plurality (K) of values (y) in the output of the matched filter bank1, Y2, ..., yK), K spread signals sj(T) From (j = 1, 2,..., K), a correlation coefficient generation unit that generates a K × K matrix correlation coefficient matrix R using the correlation coefficients between the spread signals as elements, or R A modified correlation coefficient generation unit that generates a modified correlation coefficient matrix R ′ by adding the ratio of the background noise power density to the estimated received power per bit of the received signal corresponding to the diagonal element ,
The K values (y1, Y2, ..., yK), And K weighting factors (x1, X2, ..., xK), A weighting factor generator,
The K weighting factors (x1, X2, ..., xK) And the K values (y1, Y2, ..., yK))1x1+ Y2x2+ ... + yKxKAnd a linear combination for obtaining
In a multi-user receiver that decodes a desired signal bit by determining a discrete level or a sign with respect to the output of the linear combination unit,
The weighting factor generator includes:
The jth column or the jth row (a) of the correlation coefficient matrix R or the modified correlation coefficient matrix R ′1j, A2j, ..., aKj) And weighting factor (x1, X2, ..., xK), And the K multipliers and their outputs are all added to produce a1jx1+ A2jx2+ ... + aKjxK, And K linear combination units j (j = 1, 2,..., K) configured by a synthesizer that generates
If k is the bit number of the desired signal,
The first constant is subtracted from the output of the linear combination part k, inverted by an inverting amplifier, passed through a low-pass filter, and the output obtained by adding the second constant to the output is xkConnected to the K linearly coupled sections as
The output of the K−1 linear combination units j, where j ≠ k, is inverted by an inverting amplifier and passed through a low-pass filter, is expressed as xjAnd a configuration connected to the K linear coupling sections.
[0016]
A wireless base station apparatus according to the present invention is a wireless base station apparatus provided in a mobile communication network system, and includes the multi-user receiver according to any one of claims 1 to 17.
[0017]
A mobile device according to the present invention is a mobile device that performs wireless communication by connecting to a mobile communication network, and includes the multi-user receiver according to any one of claims 1 to 17.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment in which the present invention is applied to a wireless base station device and a mobile device in a mobile communication network system will be described below.
[0019]
First, after describing the overall configuration of a mobile communication network system, a phase relationship represented by a decorrelating detector (Decorrelating Detector or decorrelator) and an MMSE detector in a code division multiple access (CDMA) system. The principle of a multi-user receiver using a number matrix (collectively referred to as a decorrelation type receiver) and the respective configurations and operations of a radio base station apparatus and a mobile device for realizing this principle will be described.
[0020]
<Configuration of mobile communication network system>
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a mobile communication network system according to an embodiment of the present invention. This mobile communication network system is roughly composed of a radio access network (RAN) 100, a mobile station (UE) 200, and a core network (CN) 300.
[0021]
The radio access network 100 includes a plurality (two in the example shown in FIG. 1) of radio network controllers (RNCs) 110.1And 1102, And a plurality (four in the example shown in FIG. 1) of the radio base station apparatus (BTS) 1201~ 1204Consists of
[0022]
Wireless network controller 1101Is connected to the core network 300 on the one hand and the radio base station device 120 on the other hand1And 1202It is connected to the. Wireless network control 1102Is connected to the core network 300 on the one hand and the radio base station device 120 on the other hand3And 1204And at the same time,1Is also connected.
[0023]
Radio base station device 1201~ 1204Respectively cover one or a plurality of service areas (cells), and perform wireless communication with the mobile device 200 existing in the cell. This wireless communication is performed by a multiple access method because a finite frequency band is shared by a plurality of wireless devices. A CDMA method, particularly a direct spread (DS: Direct Sequence) CDMA (DS-CDMA) method, is a multiple access method. This is a typical method among the methods.
[0024]
Radio base station device 1201And 1202Is a wireless network controller 1101And is controlled by the device. In addition, the radio base station device 1201And 1202Transmits communication data from the core network 300 to the radio network controller 110.1And transmits the received communication data to the destination mobile device 200, and transmits the communication data from the mobile device 200 to the wireless network control device 110 according to the destination.1Via the core network 300. Similarly, the wireless base station device 1203And 1204Is a wireless network controller 1102And is controlled by the device. In addition, the radio base station device 1203And 1204Transmits communication data from the core network 300 to the radio network controller 110.2And transmits the received communication data to the mobile device 200, and transmits the communication data from the mobile device 200 according to the destination.2Via the core network 300.
[0025]
In this way, communication between the mobile devices and communication between the mobile device and another terminal device connected to the core network 300 are performed.
[0026]
In the following, the radio base station apparatus 1201~ 1204Are collectively referred to as a wireless base station device 120.
[0027]
<Signal Configuration by DS-CDMA System>
In the communication according to the DS-CDMA method, the same frequency is shared by a plurality of users at the same time, and the signal is separated between the users by a spreading code (or a spreading signal) unique to each user. (4) The radio base station apparatus 120 receives a plurality (L) of bit strings subjected to code multiplex modulation. Each individual bit string may be transmitted from a different user (mobile device), or may be transmitted from the same user (mobile device). Further, the same signal transmitted from the same mobile station may be received by the radio base station apparatus 120 by multipath and regarded as a different bit sequence. For this reason, the bit string and the user do not always correspond one-to-one, but in the following description, the bit string will be referred to as a "user signal" according to a common usage.
[0028]
FIG. 2 shows a configuration in the case of asynchronous, multi-rate transmission by the DS-CDMA system received by the radio base station apparatus 120. The user signals 1, 2, and 3 are transmitted at the same transmission rate, The signal 4 is an example transmitted at a transmission rate twice as high as that of the user signals 1 to 3.
[0029]
The fact that the start times of the user signal bits do not match as shown in FIG. 3A is called "asynchronous", and the start times of the user signal bits do not match as shown in FIG. 3B. FIG. 3A shows the structure of a received signal in the case of asynchronous and single rate, and FIG. 3B shows the structure of the received signal in the case of synchronous and single rate. Each is shown.
[0030]
In order to explain the operation principle of the decorrelation type receiver, the concept of observation window length (Observation \ Window \ Size) is necessary, which will be described below. In a decorrelation type receiver, to decode one bit (a desired bit) of a desired signal, mutual interference between a plurality of bits around the bit is used to suppress an interference signal component. The scale that indicates whether to use surrounding bits up to is the observation window length. FIG. 4 shows the example of FIG. 3 (A) in the case of asynchronous and single rate, in which peripheral bits are rearranged in the order of time difference from desired bits, and each bit is numbered. In the example of FIG. 4A, the number of users is L, the observation window length is 2 bits, and the sum of desired bits and peripheral bits used for interference suppression is N × L = 2L, and the desired bits are usually all bits. , The bit number L + 1 or L is the desired bit. FIG. 4B shows an example in which the observation window length is 3 bits. Similarly, for the number of users L, the total number of bits is N × L = 3L. As shown in FIG. 3B, in the case of synchronization, bits other than bits (bit numbers 2, 5,..., K-1) in the same time zone as the desired bit do not contribute to interference suppression. , The observation window length is 1 bit. However, in the synchronous system, since the separation between bits is usually performed by using an orthogonal code as a spreading code, a synchronous system decorrelation receiver having an observation window length of 1 bit is a reference for theoretical performance comparison. Nevertheless, it has no meaning in practical use.
[0031]
Even in the case of asynchronous and multi-rate shown in FIG. 2, each bit (number 1, 2,... 16) of the user signal (1 to 4) included in the predetermined window width is set as an independent burst signal. By handling, a decorrelation type reception algorithm can be applied.
[0032]
<Principle of decorrelation type multi-user receiver>
Normally, user signals from a plurality of mobile stations are not synchronized at the time of being received by the radio base station apparatus 120. Therefore, in the following, interference cancellation in an asynchronous case (including both single-rate and multi-rate) will be described. Alternatively, the principle of suppression will be described (a synchronous system is included as one form of an asynchronous system).
[0033]
The radio base station apparatus 120 shown in FIG. 5 converts a received signal into a baseband signal (including synchronous detection using a synchronous carrier) by the frequency converter 2, and then generates a user signal (or data sequence) from the received signal. The received signal is despread by a plurality of (spread L) spread signals different from one another, passed through L matched filters, and sampled at the optimal sampling time (the time when each bit has been input to the matched filter). A plurality of outputs (this number is assumed to be K) are multiplied by K weighting coefficients, respectively, and a sign determination or a discrete level determination is performed on a result obtained by adding all of them, and decoding is performed. An output is obtained (the former is called a hard decision, and the latter is called a soft decision).
[0034]
The K weighting coefficients are determined based on the condition that the signal before the determination does not include the interference signal component or minimizes the sum of the interference component and the power of the background noise. Since the circuit for obtaining the weighting coefficient is the most complicated and has a large scale, how to reduce the size of this circuit is the most important point in practical use.
[0035]
When the same observation window length is applied to each user (data sequence) at a single rate, as shown in FIG. N × L. The L spread signals are continuous signals as shown in FIG. 6 (A), but for simplicity in the following discussion. As shown in FIG. 6B, the spread signal is also a burst signal s having a length corresponding to each bit.1(T), s2(T), ..., skLet's proceed with (t).
[0036]
The sum of the K-bit received signal and the background noise is Y (t), and the received amplitude of the k-th (k = 1 to K) bit is Wk, The modulated signal is dk, And the spread signalk(T), assuming that the background noise is n (t), Y (t) is represented by the following equation (1).
[0037]
(Equation 1)
Figure 2004135099
[0038]
here,
[0039]
(Equation 2)
Figure 2004135099
[0040]
(J = 1 to K), yj,ZjAnd aijRepresents the output signal of the matched filter (matched @ filter), the noise component included in the output of the matched filter, and the correlation coefficient, respectively.
[0041]
Here, the integration interval is from -∞ to + ∞, but since the spread signal is handled as a burst signal, the integration is performed in a finite interval where the burst signal exists.
[0042]
From equations (1) and (2), the output signal y of the matched filterjIs represented by the following equation (3).
[0043]
(Equation 3)
Figure 2004135099
[0044]
If Expression (3) is represented by a matrix, Expression (4) below is obtained.
[0045]
(Equation 4)
Figure 2004135099
[0046]
If the expression (4) is further expressed by a vector, the following expression (5) is obtained.
[0047]
(Equation 5)
Figure 2004135099
[0048]
Here, the vectors y, R, W, d, and z are respectively as follows.
[0049]
(Equation 6)
Figure 2004135099
[0050]
The matrix R is called a correlation coefficient matrix and is a K × K matrix. Also, aij= AjiTherefore, the matrix R is a symmetric matrix.
[0051]
Here, as a method of extracting a desired signal, there are a first method for making an interference signal component included in a signal before determination zero, such as a decorrelator or a decorrelation detector (Decorrelating @ Detector), and MMSE detection. There is a second method for minimizing the sum of the power of the interference noise and the background noise in consideration of the background noise as in the case of a minimum (mean-mean-squareerror @ detector). Hereinafter, each principle of the first and second methods will be described.
[0052]
(1) First method
The first method is to reduce interference noise to zero. In order to reduce the interference noise to zero, as shown in the following equation (6), the inverse matrix R of the correlation coefficient matrix R is added to both sides of the above equation (4) (or equation (5)).-1May be multiplied. Thereby, the desired signal W including the background noise expressed by the second term on the right side is obtained.idiIs obtained.
[0053]
(Equation 7)
Figure 2004135099
[0054]
(2) Second method
In the first method, the interference signal component is set to zero. However, when there is background noise, there is a phenomenon called noise increase (Noise @ Enhancement) that increases the component. The second method is to minimize the sum of interference noise and background noise in order to compensate for the above drawbacks.2And the interference signal power per bit Wk 2Ratio σ2Wk -2Matrix R + σ2W-2(= R ′) is known to be used instead of the matrix R. That is, the second method (MMSE detection method) uses the following equation (7) instead of the equation (6).
[0055]
(Equation 8)
Figure 2004135099
[0056]
The above shows that both the decorrelation detector and the MMSE detector can decode all K-bit data by obtaining the inverse matrix of the K × K matrix and multiplying the inverse matrix by the matched filter output.
[0057]
(3) K elements required for 1-bit decoding of the desired signal
Both the correlation detector and the MMSE detector obtain the inverse matrix of the K × K matrix and multiply it by the output of the matched filter to decode the K-bit data in which the interference signal component is suppressed. It is a specific row (or column) of the inverse matrix that is involved in decoding the bits (desired bits). Therefore, if the bits to be decoded are not all of the K bits but only certain bits (this applies to a mobile station), instead of finding the inverse matrix, one row (or 1) of the inverse matrix is used. Column) is more convenient. It is shown as follows that K elements corresponding to a certain row (or column) are obtained as a solution of the K-ary simultaneous equation.
[0058]
First, since generality is not lost, if k = 1 is a desired signal bit, the first row of the inverse matrix is a row (or a column) involved in decoding this bit. Expressing the first line of equation (6) gives equation (8) below.
[0059]
(Equation 9)
Figure 2004135099
[0060]
Where rijIs a matrix R expressed by the following equation (9).-1Is the element.
[0061]
(Equation 10)
Figure 2004135099
[0062]
Inverse matrix R appearing on the left side of equation (9)-1Element r in the first row of11~ R1KIs a correlation coefficient matrix R and its inverse matrix R as shown in the following equation (10).-1Is a unit matrix E, it can be seen that the product is a solution of the K-ary simultaneous equation (11).
[0063]
[Equation 11]
Figure 2004135099
[0064]
(Equation 12)
Figure 2004135099
[0065]
This equation relates to the decorrelation detector. When the MMSE detector is used, the diagonal element of the correlation matrix is represented by σ as shown in equation (7).2Wk -2In consideration of the fact that it is necessary to add Equation (11), the expression (11) is extended to include both detectors and expressed as follows.
[0066]
(Equation 13)
Figure 2004135099
[0067]
here,
[0068]
[Equation 14]
Figure 2004135099
[0069]
In the future, α defined by equation (13)k(K = 1, 2,..., K) is an MMSE correction value, a matrix R + σ2W-2Is called a modified correlation matrix R ′, and an inverse matrix of R and R ′ is a matrix R+Will be abbreviated.
[0070]
<Configuration and operation of wireless base station device>
First, the configuration and operation of a radio base station apparatus based on the prior art will be described, and then an embodiment in which the present invention is applied to the radio base station apparatus will be described together with the operation principle.
[0071]
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a multi-user receiving unit as the radio base station apparatus 120, in particular, an antenna 1, a frequency converting unit 2, a matched filter bank 3, a spread signal generating unit 4, a correlation coefficient generating unit 10, It comprises an MMSE correction unit 8 for applying the MMSE detection method described above, an inverse matrix operation unit 14 for calculating an inverse matrix of a K × K matrix, a linear combination unit 6, and a determination circuit 7.
[0072]
A radio signal (RF signal) from mobile device 200 is received by antenna 1 and provided to frequency conversion unit 2. The frequency conversion unit 2 includes an amplifier that amplifies a radio signal from the antenna 1, a multiplier (mixer) that performs frequency conversion, and an oscillator that is synchronized with an RF signal, and converts an input RF band signal into a baseband signal. . This baseband signal is the received signal Y (t) represented by the above-described equation (1). This signal Y (t) is input to the matched filter bank 3, the spread signal generator 4, and the MMSE corrector.
[0073]
The spread signal generation unit 4 (details will be described later) converts a plurality (L) of spread signals f from the received signal.1(T)-fL(T) and the L spread signals g, all of which are shifted by a certain time, with respect to them.1(T)-gL(T) is generated. Then, the generated spread signal f1(T)-fL(T) to the matched filter bank 3 and the spread signal g1(T)-gL(T) is given to the correlation coefficient generator 10.
[0074]
The matched filter bank 3 (details will be described later) converts the baseband signal Y (t) into L spread signals f1(T)-fLAfter despreading according to (t), the despread signal is filtered by a matched filter. The filtered signal is sampled at a timing when each signal bit has been input to the matched filter, and the K signals y shown in the above-mentioned equation (3) are obtained.1~ YKAnd is given to the linear combination unit 6.
[0075]
The correlation coefficient generator 10 receives the L spread signals g1(T)-gL(T) or K signals y1~ YKIs the part corresponding to the spread signal s1(T) -sKFrom (t), a K × K correlation coefficient matrix is generated.
[0076]
The MMSE correction unit 8 calculates the K signals y1~ YKIs estimated and the diagonal element of the correlation coefficient matrix generated by the correlation coefficient generation unit 10 is corrected as shown in equation (7), and Generate a correlation coefficient matrix. In the case where the estimated value of the background noise power is set to zero and MMSE correction is not performed, the receiver functions as a decorrelation receiver (Decorrelating @ Detector).
[0077]
The inverse matrix calculator 14 calculates the correlation coefficient matrix R of the K × K matrix or the inverse matrix R of the modified correlation coefficient matrix R ′ generated by the correlation coefficient generator 10.+Is calculated.
[0078]
In the linear combination unit 6, the operation represented by the expression (6) or (7) is performed by the input signal y1~ YKAnd the matrix R output from the inverse matrix calculator 14+And the signal y1~ YKIs a matrix R+The operation of multiplying by the K elements in each row and adding them together is hereinafter referred to as linear combination), and the signal after the linear combination is given to the determination circuit 7.
[0079]
Linear combination 6iGives the matrix R+The result of the linear combination with the i-th row is a signal on the right side of Expression (6) or Expression (7).
[0080]
The determination circuit 7 compares the signal provided from the linear combination unit 6 with a predetermined threshold, and1~ DK, A discrete value or sign is determined and output. Modulation signal d1~ DKIs -1 or +1 when BPSK (Binary Phase Shift Keying) is used as the modulation scheme. Judgment circuit 71~ 7KThe decoded signal d obtained by1~ DKAfter that, predetermined processing such as error correction is performed, and the radio network controller 1101Or 1102Or transmitted to another mobile station within the service area of the same base station apparatus 120.
[0081]
FIG. 7 is a detailed configuration diagram of the matched filter bank 3. The matched filter bank 3 includes L multipliers 3a1~ 3aL, L matched filters (MF: Matched Filter) 3b1~ 3bL, And L sample-and-hold circuits (SHC: Sample Hold Circuit) 3c1~ 3cLHaving.
[0082]
The baseband signal Y (t) is input to L multipliers 3a.1~ 3aLIs input to the first input terminal. L multipliers 3a1~ 3aLOf the spread signal f generated by the spread signal generator 41(T)-fL(T) is input. Baseband signal Y (t) and spread signal f1(T)-fL(T) is the multiplier 3a1~ 3aLIs called despreading, but the multiplier 3a1~ 3aLThe signals despread by MF3b1~ 3bLMF3b1~ 3bLIntegrates the input signals during the 1-bit length T of each signal.
[0083]
MF3b1~ 3bLAre output from the SHC3c1~ 3cLRespectively. SHC3c1~ 3cLIs MF3b1~ 3bLSamples the value of the output signal at the time when the integration of one bit of each received signal is completed, holds the value, and outputs it.
[0084]
SHC3c1~ 3cL, A sampling value is output continuously, and a plurality of sampling values for each matched filter are used to decode one bit of a desired signal. Taking the model of the single-rate asynchronous system shown in FIG. 4B as an example, as shown in FIG. 7, 3 × the number of users output from each matched filter, that is, 3L (= K) Pieces of data are used.
[0085]
The matched filter bank 3 is used not only to operate on a received signal as shown in FIG. 5, but also to calculate a correlation coefficient. FIG. 8 shows the configuration of a matched filter bank for obtaining a correlation coefficient, which will be referred to as a correlation coefficient matched filter bank to distinguish it from the matched filter bank 3. The correlation coefficient between the same spread signals, that is, the diagonal element of the correlation coefficient matrix is a value determined when the transmission rate is determined, and need not be determined.
[0086]
FIG. 6 shows the spread signal g1(T)-gL(T) and (burst) spread signal s1(T) -sKIt shows the relationship of (t).
[0087]
Unless the state of the switch SW used in the correlation coefficient matched filter bank is specified, the relationship between the input and the output cannot be determined. Therefore, a modified matched filter bank shown in FIG. 9 is further introduced. The input of this modified matched filter bank is K signals y1~ YKSpread signal s corresponding to1(T) -sKIn (t), the output of the correlation coefficient is explicitly shown, so that the description will be made not by using a correlation coefficient matched filter bank but by using a modified matched filter bank equivalent thereto. When the observation window length is N = 2, there is no difference between the two in the number of matched filters. Therefore, there is no practical problem even if the deformed matched filter bank is actually used. However, for N> 2, it is actually more advantageous to use a correlation coefficient matched filter bank in terms of the number of matched filters.
[0088]
FIG. 10 shows a configuration example of the spread signal generation unit 4. The spread signal for performing synchronization acquisition and tracking on the received signal and despreading the received signal by the matched filter bank 3. f1(T)-fL(T) is generated. At the same time, the spread signal g for generating the correlation coefficient matrix in the correlation coefficient matrix generation unit1(T)-gL(T) is generated. Spread signal g1(T)-gL(T) is the spread signal f1(T)-fL(T) is generated from the same spreading code only by shifting for a certain period of time. In order to generate a spread signal obtained by shifting the time of the spread signal by an arbitrary time, for example, in the case of the example shown in FIG. By setting an initial value at a time shifted from the reference time, it is possible to generate a spread signal time-shifted by an arbitrary time. Alternatively, since the relationship between the contents of the shift register at the reference time and the time shift amount is known in advance, a desired spread signal can be obtained even if the contents of the shift register are appropriately rewritten at the reference time. The amount of time to be shifted is determined in consideration of a decoding delay (a decoding delay of an average of N / 2 occurs in a system having an observation window length of N) and a time required for calculating an inverse matrix of the correlation coefficient matrix.
[0089]
(1) First form
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of the radio base station apparatus 120 according to the first embodiment, particularly a configuration of a multi-user receiving unit. This figure has basically the same configuration as that of the radio base station receiver shown in FIG. 5, but the correlation coefficient generator 10 and the inverse matrix calculator 14 shown in FIG. Assuming that the total number of bits of the desired signal and the interference signal involved in decoding one bit of K is K, K weighting factor generators 51~ 5K, And K linearly connected parts (or inner product parts) 61~ 6K, And K determination circuits 71~ 7KHaving.
[0090]
FIG. 11 shows a configuration in which each of K weight coefficient generation units, linear combination units, and determination circuits is provided to decode all of the K bits. When decoding (1 ≦ M <K), the number of weighting factor generators, the number of linear combination units, and the number of determination circuits are each M.
[0091]
In the description below, the bit number of the desired signal is assumed to be 1 unless otherwise specified.
[0092]
Weight coefficient generator 51~ 5KIs the input L spread signals g1(T)-gLK spread signals s, which are the parts corresponding to the K received signal bits in (t)1(T) -sKMatrix R based on (t)+Each element rij(I = 1 to K, j = 1 to K) are generated and output. Specifically, the i-th weight coefficient generation unit 5iIs the matrix R+K elements r in the i-th row ofi1~ RiKIs generated, and the generated element ri1~ RiKTo the ith linear combination unit 6iGive to.
[0093]
FIG. 12 shows the weight coefficient generation unit 51~ 5KAmong them, the weighting factor generator 51FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of FIG. Weight coefficient generator 51Is the first coefficient generation unit 501To the K-th weight coefficient generation unit 50KUp to K weighting factor generators.
[0094]
Each weight coefficient generation unit includes K spread signals s1(T) -sK(T) is commonly input. In addition, each output signal of all weight coefficient generation units is input to each weight coefficient generation unit. However, the respective outputs have already been combined inside the respective weight coefficient generation units (arrows having no input source indicate this). That is, the j-th weight coefficient generation unit 50j(J = 1 to K) include a j-th weight coefficient generation unit 50jOutput signal r1jOutput signal r excluding11~ R1j-1, R1j + 1~ R1KIs entered.
[0095]
J-th weight coefficient generation unit 50jIs the input signal and the spread signal s1(T) -sKBased on (t), the matrix R+Element r in the first row and jth column of1jIs generated and output.
[0096]
The MMSE correction unit 8 calculates the background noise power density σ from the received signal.2, And the output y of the matched filter bank 31~ YKIs the ratio of the estimated received power per bit corresponding toiAnd a weighting factor generator 51~ 5KGive to.
[0097]
FIG. 13 shows the weight coefficient generation unit 51First coefficient generation unit 501FIG. 3 is a block diagram showing a detailed configuration of the embodiment. First coefficient generation unit 501Is composed of a correlation coefficient generation section 511, a linear combination section 512, and a feedback section 513.
[0098]
The correlation coefficient generation unit 511 has the same function as the above-described deformed matched filter bank (see FIG. 9), and includes K multipliers 51a.1~ 51aK, K MF (matched filter) 51b1~ 51bK, And K SHCs (sample and hold circuits) 51c1~ 51cKHaving. The linear combination unit 512 is connected to the linear combination unit 6.1~ 6K(To be described in detail later), and has K multipliers 51d.1~ 51dKAnd a synthesizer (synthesizer) 51e.
[0099]
The feedback unit 513 includes a subtractor 51f, an inverting amplifier 51g, a feedback loop filter (low-pass filter, LPF) 51h, and a combiner 51m.
[0100]
Multiplier 51a of correlation coefficient generation section 5111~ 51aKAre connected to the first input terminal of the1(T) is commonly input, while the spread signal s is input to the second input terminal.1(T) -sK(T) is input. Therefore, the multiplier 51ajIs the spread signal s1(T) and sj(T) and the product s1(T) sj(T) is output.
[0101]
MF51b1~ 51bKIs a multiplier 51a1~ 51aKAre integrated (filtered) over a 1-bit length T, and the integration result is expressed by the SHC 51c.1~ 51cKRespectively. SHC51c1~ 51cKIs the MF51b1~ 51bKSample the value of the output signal at the time of completion of each integration of the length of one bit, hold the value, and output it. Therefore, SHC51ciIs an element (correlation coefficient) a in the i-th row and first column of the correlation coefficient matrix R from the above equation (2).i1Becomes That is, SHC51c1~ 51cKFrom the correlation coefficient a in the first column of the correlation coefficient matrix R11~ AK1Is output. SHC51c1Output a11Is a constant determined when the transmission rate is determined, and does not change for each bit.1From, SHC51c1The circuit up to may be omitted. These correlation coefficients a11~ AK1Is the multiplier 51d of the linear combination unit 5121~ 51dKAre respectively input to the first input terminals. HC52c1Output the MMSE correction value to α1Then (1 + α1) Is multiplied and output. Multiplier 51d1~ 51dKOf the matrix R+R corresponding to the element of the first row of11~ R1K(These values are referred to as weighting factors x1~ XKAre also input.
[0102]
Element r11Is the first coefficient generation unit 501The output signal of the feedback unit 513 is fed back. Element r12~ R1KIs, as shown in FIG. 6, a second coefficient generator 50.2To the K-th weight coefficient generation unit 50KThese are the output signals.
[0103]
Multiplier 51d1~ 51dKMultiplies the signals respectively input from the first input terminal and the second input terminal, and gives the multiplication result to the combiner 51e. The synthesizer 51e includes a multiplier 51d1~ 51dKAre combined, and the combined result is provided to the feedback unit 513. Multiplier 51d1~ 51dKAre the K multiplication results a11(1 + α1) R11, A21r12, ..., aK1r1KIs obtained, and as a result of synthesis by the synthesizer 51e, a11(1 + α1) R11+ A21r12+ ... + aK1r1KIs obtained. This synthesis result corresponds to the left side of the first equation of the simultaneous equation (12).
[0104]
The output signal of the synthesizer 51e is converted into a constant a by a subtractor 51f.11Is subtracted, and the subtraction result is input to the inverting amplifier 51g. The inverting amplifier 51g amplifies (inverts and amplifies) the input signal with a gain of -G and outputs the result.
[0105]
The output signal of the inverting amplifier 51g is input to the synthesizer 51m via the LPF 51h, and is a constant 1 / (1 + α) which is an initial value of a feedback loop.1) Is added. The result of the synthesis is the first coefficient generation unit 501And the output of the multiplier 51d1To the second input terminal.
[0106]
As a result, the linear combination unit 512 and the feedback unit 513 form a feedback loop, and the output of the feedback unit 513 (that is, the first coefficient generation unit 50).1Is the convergence state of the feedback loop, and the element r11And one of the solutions of the simultaneous equations expressed by equation (12) (element r11) Is required (the operation principle of the feedback loop will be described later).
[0107]
FIG. 14 shows the weight coefficient generation unit 51Second coefficient generation unit 502FIG. 3 is a block diagram showing a detailed configuration of the embodiment. Second coefficient generator 502Has a correlation coefficient generation unit 521, a linear combination unit 522, and a feedback unit 523.
[0108]
The correlation coefficient generation unit 521 has the same function as that of the above-described modified matched filter bank (see FIG. 9), and includes K multiplications 52a.1~ 52aK, K MF52b1~ 52bK, And K SHC52c1~ 51cKHaving. The linear combination unit 522 is connected to the linear combination unit 61~ 6K(Described later in detail), and has the same functions as the K multipliers 52d.1~ 52dKAnd a synthesizer 52e.
[0109]
The feedback unit 513 includes an inverting amplifier 52g and a feedback loop filter (low-pass filter, LPF) 52h.
[0110]
Multiplier 52a of correlation coefficient generation section 5211~ 52aKAre connected to the first input terminal of the2(T) is commonly input, while the spread signal s is input to the second input terminal.1(T) -sK(T) is input. Therefore, the multiplier 52ajIs the spread signal s2(T) and sjProduct s that is the result of multiplication with (t)1(T) sj(T) is output.
[0111]
MF52b1~ 52bKIs a multiplier 52a1~ 52aKAre integrated (filtered) during the 1-bit length T, and the integration result is expressed by the SHC 52c.1~ 52cKRespectively. SHC52c1~ 52cKIs the MF52b1~ 52bKSamples the value of the output signal at the time of completion of each 1-bit integration, holds and outputs the value. Therefore, SHC52ciIs an element (correlation coefficient) a in the i-th row and second column of the correlation coefficient matrix R from the above equation (2).i2Becomes That is, SHC52c1~ 52cKFrom the correlation coefficient a in the second column of the correlation coefficient matrix R12~ AK2Is output. SHC52c1Output a22Is a constant determined when the transmission rate is determined, and does not change for each bit.2From, SHC52c2The circuit up to may be omitted. However, HC52c2Output the MMSE correction value to α2Then (1 + α2) Is multiplied and output.
[0112]
These correlation coefficients a12~ AK2Is the multiplier 52d of the linear combination unit 5221~ 52dKAre respectively input to the first input terminals. Multiplier 52d1~ 52dKOf the matrix R+R corresponding to the element of the first row of11~ R1KAre respectively input.
[0113]
Element r12(Weight coefficient x2) Is the second coefficient generation unit 502The output signal of the feedback unit 523 is fed back. Element r11, RThirteen~ R1KIs, as shown in FIG. 12, the first coefficient generation unit 501And the third weight coefficient generation unit 503To the K-th weight coefficient generation unit 50KThese are the output signals.
[0114]
Multiplier 52d1~ 52dKMultiplies the signals respectively input from the first input terminal and the second input terminal, and provides the multiplication result to the synthesizer 52e. The synthesizer 52e includes a multiplier 52d1~ 52dKAre combined, and the combined result is output to the feedback unit 523. Multiplier 52d1~ 52dKAre the K multiplication results a12r11, A12(1 + α2) R12, ..., aK2r1KIs obtained, and as a result of synthesis by the synthesizer 52e, a12r11+ A22(1 + α2) R12+ ... + aK2r1KIs obtained. This synthesis result corresponds to the left side of the second equation of the simultaneous equation (12).
[0115]
The output signal of the synthesizer 52e is input to an inverting amplifier 52g, is inverted and amplified, and is then passed through a LPF 52h to a multiplier 52d.2Is input to the second input terminal. In addition, the output of the LPF 52h is2Output r12Becomes
[0116]
As a result, the linear combination unit 522 and the feedback unit 523 form a feedback loop, and the output value of the feedback unit 523 (that is, the second coefficient generation unit 50).2Is the convergence state of the feedback loop, and the element r12And one of the solutions of the simultaneous equations expressed by equation (12) (element r12) Is required.
[0117]
Third weight coefficient generation unit 503To the K-th weight coefficient generation unit 50KAlso the second coefficient generation unit 502And the spread signal input to the first input terminal of the multiplier of the correlation coefficient generator is s.3(T) -sK(T) and the multipliers of the linear combination unit to which the own output signal is fed back are changed from the third to the K-th multipliers.Thirteen~ R1K(These outputs are represented by weighting factors x3~ XKAlso called).
[0118]
Therefore, these third weighting factor generators 503To the K-th weight coefficient generation unit 50KIs omitted. In addition, the weight coefficient generation unit 52~ 5K, The weighting factor generator 51Since the configuration is the same as that described above, the description thereof is omitted.
[0119]
Returning to FIG. 11, the output y of the matched filter bank 31~ YKIs the linear combination 61~ 6KIs commonly input to. Weight coefficient generator 51~ 5KAre output from the linear combination unit 61~ 6KIs input to each of. That is, the weight coefficient generation unit 5iOutput ri1~ RiKIs the linear combination 6iIs entered. Linear combination 61~ 6KPerforms a linear combination of these input signals.
[0120]
FIG. 15 shows the linear combination 61FIG. 3 is a block diagram showing a detailed configuration of the embodiment. Linear combination 61Is, as described above, the first coefficient generation unit 501Has the same function as the linear combination unit 512, and has K multipliers 61a1~ 61aKAnd a synthesizer 61b.
[0121]
Multiplier 61a1~ 61aKOutput terminal y of the matched filter bank 31~ YKAre respectively input to the second input terminal,1Output signal r11~ R1KAre respectively input. Multiplier 61a1~ 61aKMultiplies the signals input to the first input terminal and the second input terminal, respectively, and outputs the multiplication results to the combiner 61b.
[0122]
The synthesizer 61b includes a multiplier 61a1~ 61aKAre combined. The synthesis result of this synthesizer 61b is y1r11+ Y2r12+ ... + yKr1KThe result of the synthesis is the right side of the above equation (8), and the value is W1d1And the noise component. The result of the synthesis is determined by the judgment1Input to the judgment circuit 71From d1Determination result D1Is output.
[0123]
Other linear combination 62~ 6KAlso the linear combination 61With the same configuration as2d2~ WKdKAnd the sum of the respective noise components. These outputs are output to the judgment circuit 72~ 7KAre respectively input to the judgment circuit 72~ 7KFrom the result D2~ DK(D2~ DKAre output, and decorrelation-type reception is performed.
[0124]
The configuration of the radio base station apparatus 120 according to the first embodiment has been described above. Next, the principle of why such a configuration enables multi-user reception will be described, and simulation will be described. The result of confirming the operation is also mentioned.
[0125]
The output of the synthesizer 51e is a11r11+ A21r12+ ... + aK1r1KAnd the output of the synthesizer 52e is a12r11+ A22r12+ ... + aK2r1KHas already been mentioned. The output of the synthesizer 51e is supplied to a feedback unit 513 at a first constant (here, a11) Is subtracted, passed through an inverting amplifier and a feedback loop filter, and passed through a second constant (here, 1 + α).1Are combined and returned to the linear combination to form a feedback loop as a whole. The loop is started by giving the second constant as an initial value, and reaches a steady state after a lapse of a certain time. At this time, the gain of the feedback loop formed by the linear combination unit 512 and the feedback unit 513 is- G1Then, the following equation (14) holds.
[0126]
-G1[A11(1 + α1) R11+ A21r12+ ... + aK1r1K-A11]
= R11−1 / (1 + α1) (14)
[0127]
Similarly, the gain of the feedback loop formed by the linear combination unit 522 and the feedback unit 523 is -G2Then, the following equation (15) holds.
[0128]
-G2[A12r11+ A22(1 + α2) R12+ ... + aK2r1K] = R12(15)
[0129]
Both sides of the equations (14) and (15) are respectively represented by the feedback loop gains −G1, -G2When the right side is shifted to the left side by dividing by the above, the following equations (16) and (17) are obtained.
[0130]
[A11(1 + α1) + 1 / G1] [R11−1 / (1 + α1)] + A21r12+ ...
+ AK1r1K= 0 (16)
a12r11+ [A22(1 + α2) + 1 / G1] R12+ ... + aK2r1K= 0 (17)
[0131]
Equation (17) is generalized to include equation (18), including those relating to the other second coefficient generation units.
[0132]
a1jr11+ A2jr12+ ... + [aJJ(1 + αj) + 1 / G1] R1j+ ... + aK1r1K= 0
(J = 2,3, ..., K) K (18)
[0133]
In equations (16) and (18), Gj= ∞ (j = 1, 2,..., K), these equations are as follows.
[0134]
a11(1 + α1) R11+ A21r12+ ... + aK1r1K= A11(19)
a1jr11+ A2jr12+ ... + aJJ(1 + αj) R1j+ ... + aK1r1K= 0
(J = 2, 3,..., K) (20)
[0135]
The output of the matched filter bank 3 of the received signal, K values (y1, Y2, ..., yK) And the output of the weighting factor generator (r11, R12, ..., r1K) And the linear combination 61B = y1r11+ Y2r12+ ... + yKr1KThen, B has already been described as to whether the interference signal component becomes zero (decorrelation reception) or suppressed (MMSE reception), for the following reason. K values (y1, Y2, ..., yK) Is expanded using Expression (3), and B is obtained as Expression (21).
[0136]
B = W1d1[A11(1 + α1) R11+ A21r12+ ... + aK1r1K]
+ W2d2[A12r11+ A22(1 + α2) R12+ ... + aK2r1K] +…
+ WKdK[A1Kr11+ A2Kr12+ ... + aKK(1 + αK) R1K] +…
+ Z1r11+ Z2r12+ ... + zKr1K(21)
[0137]
By substituting the equations (19) and (20) into the equation (21), B becomes the following equation (22).
[0138]
B = W1d1a11(1-α1r11) -W2d2a22α2r12-...- WKaKKαKr1KdK+ Z1r11+ Z2r12+ ... + zKr1K(22)
[0139]
From equation (22), α1= Α2= ... = αK= 0, that is, when the background noise power is set to zero, the first term on the right side of the equation (22), W1d1a11That is, it is understood that only the desired signal and the noise component are received and the decorrelation reception is performed. αjIs the background noise power density and the estimated received signal power per bit of the bit number j, and the MMSE reception that minimizes the sum of the interference signal power and the background noise power is described above.
[0140]
Also, a on the right side of equation (19)11When 1 is set as 1 and compared with Expression (20) and Expression (12), it can be seen from the above that the receiver described above performs decorrelation-type reception also from the coincidence.
[0141]
a11The fact that may be set to 1 is explained as follows. First, the diagonal element of the correlation coefficient matrix is expressed by the following equation (23) from the equation (2).
[0142]
[Equation 15]
Figure 2004135099
[0143]
Here, the start of the desired signal bit is set to t = 0.
[0144]
As can be seen from equation (23), aJJThat is, the diagonal elements of the correlation coefficient matrix are determined by the bit rate (1 / T). Therefore, in a single-rate system, the diagonal elements are all the same, and their values merely change the level of the linear combination unit 6 relatively. Since the present invention can be applied to not only a single rate but also a multi-rate, all the diagonal elements of the correlation coefficient matrix are not necessarily the same. I have left.
[0145]
Diagonal element a of correlation coefficient matrixJJIs the bit rate (1 / Tj), So aJJCan be omitted from the multiplier and the matched filter. The diagonal element aJJOr MMSE corrected it, aJJ(1 + αj) And r1jCan also be replaced with a level converter (or interpreted as a multiplier that operates at a low speed).
[0146]
The above is the feedback loop gain Gj= ∞ (j = 1, 2,..., K). However, when the feedback loop gain becomes small, an arithmetic error occurs. Next, a method (gain correction) that does not cause this error will be described.
[0147]
FIG. 16A is a diagram in which the first coefficient generator is subjected to gain correction, and the output of the synthesizer 51n is represented by r.11', Which is returned to the original linear combination to form a feedback loop, and the output of the LPF 51h (r11'-1 / (1 + α1)) To c1Multiply by 1 / (1 + α1) Is added to r11Are connected to other (K−1) second coefficient generation units. r11'And r11Is expressed by the following equation (24).
[0148]
[R11'-1 / (1 + α1)] C1= R11−1 / (1 + α1)          (24)
[0149]
Where c1Is represented by the following equation (25).
[0150]
c1= 1 + 1 / a11/ (1 + α1) / G1(25)
[0151]
r11', In equation (16), r11Therefore, the following equation (26) holds.
[0152]
[A11(1 + α1) + 1 / G1] [R11'-1 / (1 + α1)]
+ A21r12+ ... + aK1r1K= 0 (26)
[0153]
By substituting equation (24) into equation (26), the following equation (27) is obtained.
a11(1 + α1) R11+ A21r12+ ... + aK1r1K= A11(27)
[0154]
In equation (27), G1As a result of the1It can be seen that an error-free output can be obtained as in the case where is infinite. FIG. 16 (B) is a circuit equivalent to FIG. 16 (A), in which the output of the feedback unit is directly connected to the other K-1 weight coefficient generation units, and is connected to the original linear combination unit in the feedback loop. When returning, the level is 1 / c1It is doubled.
[0155]
FIG. 17 shows another method of gain correction. Returning to equation (16), the gain G1In order to remove the effect of11−1 / (1 + α1)] / G1It can be seen that adding However, the place to be added is between the input of the synthesizer and the input of the inverting amplifier, or-[r11−1 / (1 + α1)] / G1To -G1The same applies to the case where the output is multiplied and added to the output of the inverting amplifier. FIG. 17 is based on this idea. Since a loop is locally formed at the input and output of the LPF 51h, it is necessary to adjust the level of each part and adjust the feedback gain. The amplifier 51q has a loss in the LPF and is inserted to compensate for the loss. However, if the LPF is formed of an active element and has a gain, the amplifier 51q may be an attenuator.
[0156]
The method in which the operation error of the inverse matrix element does not occur even when the feedback loop gain is small has been described above. Next, several modified examples regarding the linear combination unit will be described.
[0157]
In FIG. 18 (A) and FIG.11(1 + α1) R11To the multiplier 51d1(1 + α)1) Is different on which input side. In FIG. 13, the calculation is performed on the correlation coefficient matrix generation unit side, and in FIG. 18 (A), the calculation is performed on the weight coefficient generation unit side.
[0158]
FIGS. 18A and 18B are different in whether the MMSE correction is performed in the feedback loop or the obtained weighting coefficient is distributed to the other K−1 weighting coefficient units. There is, however, this is also the same if expressed in an equation, so they are equivalent to each other.
[0159]
FIG. 19 also shows a modified example related to the MMSE correction, in which a11(1 + α1) R11To create a11r11And a11α1r11(FIG. 19) or a11r11(FIG. 13), and are the same if expressed by an equation.
[0160]
FIG. 20 is a modification example of the first coefficient generation unit shown in FIG. In FIG. 13, a subtractor 51f calculates a first constant a from the output of the synthesizer 51e of the linear combination unit.11Is reduced and then a second constant is added at the output of the LPF 51h. In FIG. 20, a feedback loop is formed without subtracting the first constant from the output of the combiner 51e. The result of performing the synthesis of the second constant outside the feedback loop is coupled to another K−1 weighting factor generator. The fact that they are equivalent can be explained as follows.
[0161]
First, the output of the LPF 51h is represented by r11Then, the following equation (28) holds.
a11(1 + α1) R11'+ A21r12+ ... + aK1r1K= 0 (28)
r11'And r11Is different from the second constant 1 / (1 + α) by the synthesizer 51m.1), The following equation (29) holds.
r11'= R11−1 / (1 + α1) (29)
Substituting equation (29) into equation (28), a11When the term is shifted to the right side, the equation (19) is obtained, and the circuits in FIGS. 13 and 20 are equivalent to each other.
The description using FIG. 16, FIG. 17, FIG. 18 and FIG.11(X1), But the same method can be applied to the circuit for calculating the weight coefficient corresponding to the interference signal bit, since there is no portion corresponding to the subtractor 51f and the synthesizer 51m. Explanation and illustration are omitted.
[0162]
Next, the result of confirming by simulation whether or not the circuit operates correctly with the configuration described in the first embodiment will be described with reference to FIGS. 21, 22, 23, 24, and 25.
[0163]
The model has an observation window length N = 2, number of users L = 2, K = NL = 4 (bit d1~ D4), The feedback loop gain correction is a simple case using the method shown in FIG.11, R12, RThirteenAnd rThirteen(Weight coefficient x1~ X4)).
[0164]
FIG.1~ D4And the corresponding spread signal s1(T) -s4(T) and the product s of the spread signal required to determine the correlation coefficient1(T) s2(T), s2(T) s3(T), s3(T) s4The waveform of (t) is shown. FIG. 22A shows the spread signal s1(T) -s4(T) and FIG. 22 (b) shows the product s of the spread signal.1(T) s2(T), s2(T) s3(T) and s2(T) s3(T) is shown numerically. FIG. 22C shows a correlation coefficient matrix R and an inverse matrix R obtained in advance by a computer.-1Are shown.
[0165]
Here, the bit number of the desired signal is 3, and at time t = 0, the weight coefficient x3The weighting factor x when the feedback loop is operated with the initial value of is set to 1 and the initial values of the other weighting factors set to 01~ X4(R11, R12, RThirteenAnd r1423) is obtained by simulation to obtain a graph shown in FIG. The time τ on the horizontal axis indicates the time normalized by the time constant of the feedback loop filter. Since the model is simple, the difference between the convergence value and the initial value is small, and the convergence status is difficult to understand.weightCoefficient x1~ X4FIG. 24 shows the deviation from the exact solution. From this figure, it can be seen that if a time several times the time constant of the feedback loop filter is applied, all the weighting factors will converge to the exact solution. FIG. 25 shows an example in which when a weight coefficient is provided outside the feedback loop, that is, to another weight coefficient circuit, a part is taken out from the input of the feedback loop filter to increase the speed. From FIGS. 24 and 25, it can be seen that if the time constant of the feedback loop filter is selected to be a sufficiently small value, the time required to obtain the weight coefficient can be reduced to 1 bit or less.
[0166]
(2) Second form
Weight coefficient generator 51~ 5KOf the first coefficient generation unit 501To the K-th weight coefficient generation unit 50K(See FIG. 12). These first coefficient generators 501To the K-th weight coefficient generation unit 50KHas a correlation coefficient generation unit 511 or 521, and the element a in the first column of the correlation coefficient matrix11~ AK1To the element a in the K-th column11~ AK1Are output. That is, the weight coefficient generation unit 51~ 5KAre the elements a in the first column of the correlation coefficient matrix.11~ AK1To the element a in the K-th column11~ AK1(Ie, all the correlation coefficients of the correlation coefficient matrix).
[0167]
Therefore, the weighting factor generator 51~ 5KCan be integrated into one circuit, so that the weighting coefficient generator 51~ 5KIn place of the correlation coefficient generation unit 10 and the K weight coefficient calculation units 111~ 11KThis is the second embodiment shown in FIG. The matched filter bank has been described using the modified matched filter bank (FIG. 9), but will be described using the correlation coefficient matched filter bank (FIG. 8).
[0168]
The correlation coefficient generation unit 10 calculates K × K correlation coefficients a11~ AKKAnd the generated correlation coefficient a11~ AKKTo the weighting coefficient calculation unit 111~ 11KGive to the common. Weight coefficient calculator 111~ 11KIs the correlation coefficient a given by the correlation coefficient generation unit 10.11~ AKKMatrix R based on+Element r in the first row of11~ R1KTo the element r in the K-th rowK1~ RKKAre obtained, and the linear combination 61~ 6KGive to each.
[0169]
FIG. 27 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the correlation coefficient generation unit 10. The correlation coefficient generator 10 includes L correlation coefficient matched filter banks 10a.1-10aLHaving.
[0170]
These correlation coefficient matched filter banks 10a1-10aLContains the spread signal g1(T)-gL(T) is input and the correlation coefficient matched filter bank 10a1-10a are the correlation coefficients a in the first column based on the input spread signal.11~ AK1To the K-th column correlation coefficient a1K~ AKKOutput up to. The circuit 10s rearranges these outputs and outputs them.
[0171]
FIG.1FIG. 3 is a block diagram showing a detailed configuration of the embodiment. Weight coefficient calculator 111Is the K linear combination parts 11a1~ 11aKAnd K feedback units 11b1~ 11bKHaving.
[0172]
Linear combination part 11a1Is the first coefficient generation unit 50 shown in FIG.1Has the same configuration as the linear combination unit 512 of the feedback unit 11b.1Has the same configuration as the feedback unit 513 shown in FIG. Also, the linear combination part 11a1Is the same as the signal input to the linear combination unit 512. Therefore, the feedback section 11b1From the matrix R+Element r11Is output.
[0173]
Linear combination part 11a2And return section 11b2Has the same configuration as the linear combination unit 522 and the feedback unit 523 shown in FIG.2Are the same as those input to the linear combination unit 522. Therefore, from the feedback section 11b2, the element r12Is output.
[0174]
Similarly, the linear combination unit 11a3(Not shown in FIG. 28) to 11aKHave the same configuration as the linear combination unit 522, and the feedback unit 11b3~ 11bKHave the same configuration as the feedback unit 523. Therefore, the feedback section 11b3~ 11bkFrom the element rThirteen~ R1KAre respectively output.
[0175]
(3) Third form
The configuration of the wireless base station in the third embodiment is basically the same as the configuration of the wireless base station device according to the first embodiment shown in FIG.1~ 5KIs converted to further reduce the circuit scale.
[0176]
First, in order to understand the difference between the weighting factor generator in the first embodiment and the weighting factor generator in the third embodiment, the process of circuit conversion from the former to the latter will be described step by step, and the equation will be described later. The principle of operation will be described with reference to FIGS.
[0177]
FIGS. 29 to 32 show the weight coefficient generation unit 5.1First coefficient generation unit 501Shows the conversion steps.
[0178]
First, as a first step, the SHC 51c shown in FIG.1~ 51cKIs removed, and the first coefficient generation unit 501Is modified to the configuration shown in FIG. SHC51c1~ 51cKIn order to perform an operation equivalent to that before the removal by removing the MF 51b1~ 51bKIntegration time of SHC51c1~ 51cKIs required to be extended by the time during which the integration result is held.
[0179]
Subsequently, as a second step, as shown in FIG.1~ 51bKAnd the multiplier 51d1~ 51dKAnd swap the order. Weighting factor x1(R11) Is MF51b1~ 51bKIs constant within the integration time (0 ≦ t ≦ T), this conversion is an equivalent conversion.1Since the value of changes over time, this transformation is not equivalent but an approximate transformation. However, the approximation error that occurs can be suppressed to a practically acceptable range by using the method described later. MF51b10
Is not shown in FIG. 29, but is added in FIG. 30 to create an input of the subtractor 51f.
[0180]
Subsequently, as a third step, as shown in FIG. 31, the MF 51b in the preceding stage of the adder 51e1~ 51bKIs moved to the subsequent stage of the adder 51e, and is replaced with the LPF 51h at the subsequent stage. By this, K MF51b1~ 51bKCan be reduced to one MF 51b. Replacing the LPF 51h with the MF 51b increases the processing time of the feedback loop, but this does not pose a problem, as will be described later.
[0181]
Subsequently, as a fourth step, as shown in FIG.1~ 51aKIs moved to the subsequent stage of the adder 51e. As a result of the movement, the K multipliers 51a1~ 51aKCan be reduced to one multiplier 51a. Thereby, the first coefficient generation unit 501Is completed.
[0182]
Second coefficient generator 502The circuit shown in FIG. 33 is obtained by performing the same conversion for3To the K-th coefficient generation unit 50K, A circuit similar to that of FIG. 33 is obtained.
[0183]
Comparing FIG. 32 with FIG. 33, the first coefficient generation unit 501Multiplier 51d1~ 51dKAnd an adder 51e, and a second coefficient generator 502Multiplier 52d1~ 52dKSince the adder 52e and the adder 52e are common, it is sufficient to use only one common part as a whole. Although not shown, the third coefficient generation unit 503To the K-th coefficient generation unit 50KThe second coefficient generation unit 50 shown in FIG.2Since they have the same configuration as those described above, these multipliers and adders can be commonly used.
[0184]
Therefore, the first coefficient generation unit 501To the K-th coefficient generation unit 50KCan be combined into one K multipliers and one adder. FIG. 34 shows a weight coefficient generation unit 5 according to a third mode in which these are combined into one.1FIG. 3 is a block diagram showing a detailed configuration of the embodiment.
[0185]
The weighting factor generator includes a linear combination unit 500 in which a multiplier and an adder of each coefficient generator are integrated into one, and a weighting factor x1~ XK(R11~ R1K) That output the respective signals1~ 501KHaving.
[0186]
Return section 5011Has components from the adder 51p to the adder 51m arranged at the subsequent stage of the adder 51e in FIG. Return unit 5022Has components from the adder 52p to the MF 52 at the subsequent stage of the adder 52e in FIG. Other return section 5013~ 501KAlso return section 5012It has the same configuration as
[0187]
Other weight coefficient generation unit 52~ 5KCan have the same configuration. However, the j-th coefficient generation unit 5jThen, return section 5011The feedback unit having the same configuration as that ofJJAnd a feedback unit 501 in a part that outputs the other elements.2A feedback unit having the same configuration as that of the first embodiment is disposed. In this feedback section, the constant 1 / (1 + α1) In place of 定 数, constant 1 / (1 + αj) Is input to the adder.
[0188]
The weighting factor generator shown in FIG.1~ 501KBy replacing the left and right arrangements of the linear combination section 500, it can also be represented as shown in FIG. In equation (12), r11= X1, R12= X2, ..., r1K= XKWhen the correlation coefficient is returned to the integral display, the following equation (30) is obtained.
[0189]
(Equation 16)
Figure 2004135099
[0190]
The integration interval is1(T) -sK(T) is -1 or +1 (non-zero) in a certain finite section, but is zero before and after that, so that the integration is performed in a certain finite section.
In equation (100), the weighting factor x1, X2, ..., xKHowever, if it does not change with time, the following equation (31) is obtained when viewed inside the integral.
[0191]
[Equation 17]
Figure 2004135099
[0192]
Next, when a signal obtained by linearly combining the spread signal and the weight coefficient is defined as an extended spread signal, the extended spread signal can be expressed by the following equation (32).
[0193]
(Equation 18)
Figure 2004135099
[0194]
When Expression (31) is expressed using Expression (32), the following Expression (33) is obtained.
[0195]
[Equation 19]
Figure 2004135099
[0196]
In the method used in the first embodiment, Equation (12) is transformed into Equations (14) and (15) by the circuit formats shown in FIGS.11(X1), R12(X2),…, R1K(XK). When the same idea is applied to equation (33), the following equation (34) is obtained.
[0197]
(Equation 20)
Figure 2004135099
[0198]
Equation (34) corresponds to FIG. 35, in which the linear combination unit 500 outputs the extended spread signal q1(T) is output, and the feedback section 501 is output.1Corresponds to the left side of the first row of equation (34). Return section 5011~ 501KCorresponds to the left side of the second row of equation (34).
[0199]
The circuit shown in FIG. 35 starts from the state where the output of the matched filter is initially zero, and continues until the steady state is reached.1, X2, ..., xKVaries from the initial value to the convergence value.
[0200]
Equation (30) was transformed into equation (31) (corresponding to the conversion from FIG. 29 to FIG. 30) because the weighting factor x1, X2, ..., xKHowever, it is assumed that it does not change with time.
[0201]
Accordingly, the weight coefficient x obtained by the circuit types shown in FIGS.1, X2, ..., xKIs an exact solution, whereas the weighting factor x obtained from the circuit form shown in FIG. 34 or 35 is1, X2, ..., xKIs an approximate solution.
A description will be given of the fact that, using these values, even for an approximate solution, it is possible to perform de-correlation reception and a method of bringing the approximate solution closer to an exact solution.
[0202]
The reception signal Y (t) expressed by the equation (1) is added to the extended spread signal q expressed by the equation (32).1Assuming that the result of multiplication by (t) and passing through a matched filter is S, S can be expressed by the following equation (35).
[0203]
(Equation 21)
Figure 2004135099
[0204]
The equation (34) becomes the equation (33) when G = ∞. Even when G is small, if the gain is corrected, it can be expressed by the equation (33). ), The following equation (36) is obtained.
[0205]
(Equation 22)
Figure 2004135099
[0206]
From equation (36), α1= Α2= ... = αKWhen = 0, it can be seen that no interference signal component appears in the output of the matched filter. However, the noise component differs from that of the conventional method because the weight coefficient changes during the integration period (that is, while passing through the matched filter).
[0207]
α1, Α2,…, ΑKIs not zero, the noise component differs from that of the conventional MMSE receiver for the same reason.
[0208]
Next, a method of approximating the weighting factor to be approximated to an exact solution will be described. In the first method, assuming that the observation window length is N, the integration time of the matched filter is (N + 1) T, and the first calculation isj(T) (j = 1, 2,..., L) and 0 ≦ t ≦ (N + 1) T, then the first convergence value is set as the second initial value, and the Spread signal g delayed by (N + 1) T from the spread signal used in the first timejThe second operation is performed using (t− (N + 1) T) (j = 1, 2,..., L) while (N + 1) T ≦ t ≦ 2 (N + 1) T. If the degree of approximation of the obtained weight coefficient is sufficient, the calculation is terminated here. If the degree of approximation is not sufficient, the spread signal g is similarly calculated.jThe third calculation is performed using (t−2 (N + 1) T) (j = 1, 2,..., L). In this way, since a value closer to the exact solution than the previous time is used as the initial value, a value closer to the exact solution than the previous time is obtained as the convergence value. By increasing the number of iterations, a value closer to the exact solution can be obtained. However, in this method, the time required for the operation is (N + 1) T × the number of repetitions.
[0209]
In the second method, as a matched filter, the integration time is set to T, which is the same as the bit length, and the time zone required for the first operation is divided into a plurality of sections of length T, section 1, section 2, and section P. , An extended spread signal is generated for each section, and a time section p and a section p of the spread signal of the section p are generated.0Is shifted by the time difference of0After that, the operation is repeated at a period T. According to this method, the time required for one operation is T, and the total time is T × the number of repetitions, and the operation time is reduced to (N + 1) times as compared with the first method. FIG. 36 compares the time required for the first method and the time required for the second method. Note that, in this figure, numbers represent section numbers, not bit numbers.
[0210]
(4) Fourth form
FIG. 37 shows a configuration diagram of a receiving device of the radio base station 120 according to the fourth embodiment.
[0211]
The configuration of this device is basically the same as the first and second embodiments, but includes a modified spread signal generator 12 and further generates a weighting factor based on the technology used in the two embodiments. This achieves high-speed operation of the unit and downsizing of the device.
[0212]
The modified spread signal generation unit 12 generates a spread signal g for correlation coefficient generation, which is generated by the spread signal generation unit.1(T), g2(T), ..., gLIn addition to (t), a plurality of spread signal signals are generated by shifting the spread signals by a predetermined time. As a method of generating a time-shifted spread signal, a method similar to the method described with reference to FIG. 10 is used. The plurality of spread signals are transformed into a modified spread signal Σgj(T).
[0213]
Referring again to FIG. 4, this figure illustrates an asynchronous state between received signals of the number of users L at a single rate, and the reception time of the received signal does not concentrate on a specific time. In a model in which the signals are uniformly distributed, bit numbers are assigned in ascending order of arrival time at the receiver. FIG. 4A shows the case where the observation window length (Observation Window Size) N = 2 and K = 2L, and FIG. 4B shows the case where the observation window length N = 3 and K = 3L. I have.
[0214]
Here, in FIG. 4A, assuming that the desired signal bit is the (L + 1) th bit (hereinafter, referred to as “bit L + 1”), in a system with an observation window length N = 2, it is necessary to decode the desired bit. , 3 bits from the beginning of bit 1 to the end of bit 2L.
[0215]
Therefore, in order to continuously decode the bit sequence of the user signal 1 such as bits 1, L + 1, 2L + 1, and 3L + 1, the size of the weighting factor generation unit in the wireless base station device 120 needs to be three times as large. Similarly, in a system with an observation window length of N, demodulation of a desired signal bit requires N + 1 bit time. Therefore, in order to continuously decode a bit sequence of a certain user signal, the scale of the weight coefficient generation unit is set to N + 1. Twice as much.
[0216]
On the other hand, although each received user signal spreads in the section of N + 1 bits, attention is paid to the fact that the calculation time zone of the weight coefficient does not necessarily have to be synchronized with the received signal, and the modified spread signal {gjThe feature of the fourth embodiment resides in that the calculation time of the weight coefficient is consolidated into a specific time zone using (t) to reduce the time required for decoding one bit.
[0219]
The fourth embodiment will be described as an example based on the technology described in the third embodiment, but can be similarly applied to the correlation coefficient generation described in the first and second embodiments.
[0218]
First, the principle of the fourth embodiment will be described using a simple model, and then generalized.
[0219]
FIG. 38A shows, as an example, spread signals corresponding to two bits (bits 1 and 3 and bits 2 and 4) of two single-rate user signals 1 and 2 received asynchronously. . The bits of the user signal 1 and the bits of the user signal 2 are shifted by a time τ. That is, bit 2 starts with a time τ delay from the start of bit 1, and bit 3 starts with a time τ delay from the start of bit 2.
[0220]
Each spread signal of bits 1 to 4 is represented by s1(T) -s4(T) and the weighting factor is r11(X1) -R1K(X4), The following expression (37) is obtained from the above expression (10), with the bit number of the desired signal being 3.
[0221]
[Equation 23]
Figure 2004135099
[0222]
When Expression (18) is expressed as an integral expression for obtaining a correlation coefficient, Expression (38) below is obtained.
[0223]
(Equation 24)
Figure 2004135099
[0224]
In equation (38), the integration interval extends from −T to T + τ. This means that the spread signal s synchronized with the received signal1(T) -s4Attempting to obtain a weighting factor using (t) means that an integration time of 2T + τ (approximately 3T when τ has a value close to T) is required. Further, in order to decode the bit string of the user signal 1 continuously, as described above, a circuit having a scale three times as large as the weight coefficient generation unit is required.
[0225]
On the other hand, even if the integrand (ie, the spread signal) is shifted in time, if the start and end points of the integration interval are changed by the shift amount, the integration result will be the same. If they are collected in a specific time zone, the overall processing time can be reduced.
[0226]
For example, the second term on the left side of the first equation of the above equation (38) is as follows.
[0227]
(Equation 25)
Figure 2004135099
[0228]
Similarly, the second term on the left-hand side of the fourth equation of the equation (38) is as follows.
[0229]
(Equation 26)
Figure 2004135099
[0230]
These two equations are examples in which the integration time is shifted to 0 ≦ t ≦ T by advancing or delaying the spread signal by one bit time T. Assuming that the integration interval is 0 ≦ t ≦ T for all the expressions (38), the expression (38) becomes the following expression (39).
[0231]
[Equation 27]
Figure 2004135099
[0232]
This time shift will be described with reference to FIG. 38. The spread signal s in the range of −T ≦ t ≦ 01All of (t) and the spread signal s2Part of (t) is delayed by the time T and shifts to the position of FIG. Spread signal s in the range of 0 ≦ t ≦ T3All of (t), the spread signal s2(T) and the spread signal s4Part of (t) is not shifted as shown in FIG. Spread signal s in the range of T ≦ t4The remainder of (t) is advanced by time T and shifted as shown in FIG. In the description, the expression “advanced” or “delayed” by the time T is used. However, what is actually performed by the circuit is a modified spread signal generation unit that transmits a continuous signal. Spread signal ΣgjIn (t), a specific part is selected by a switch according to the symmetric bit and the section.
[0233]
As described above, in order to generalize the conversion for shifting the integration interval within 0 ≦ t ≦ T, the integration interval is shifted by changing the observation window length N = 2 and the user signal number L shown in FIG. When applied to a received signal, the following equations (40) to (42) are obtained. (See FIGS. 39 (a)-(d))
For 1 ≦ k ≦ L,
[0234]
[Equation 28]
Figure 2004135099
[0235]
For L + 2 ≦ k ≦ 2L,
[0236]
(Equation 29)
Figure 2004135099
[0237]
For the desired bit L + 1,
[0238]
[Equation 30]
Figure 2004135099
[0239]
Where tkIs the time of the conversion point at 0 ≦ t ≦ T for the bit with bit number k.
[0240]
Next, an embodiment in which such a principle is applied to the weight coefficient generation unit shown in FIG. 34 or 35 will be described. The received signal is as shown in FIG.
[0241]
From the above equations (40) to (42), the feedback section 501 shown in FIG. 34 (or FIG. 35) is obtained.2~ 501KThe spread signal input to each of the first input terminal and the second input terminal of each of the multipliers 52a to 5Ka of the (feedback unit relating to interference bits)kAnd tkThe shift processing can be performed by switching between inputting the original as ≦ t ≦ T or inputting a delayed or advanced one.
[0242]
FIG. 40 shows a part of the feedback section relating to the interference bit, and shows the correspondence between spread signals input to the first input terminal (input 1) and the second input terminal (input 2) of the multiplier. This is shown in FIG.
[0243]
FIG. 41 is a block diagram showing the configuration of the weighting factor generator configured based on FIG. 40, in which necessary functions have been added based on the weighting factor generator shown in FIG. However, in FIG. 41, the display of the MMSE correction unit and the feedback loop gain correction is omitted to avoid complicating the drawing.
[0244]
In this weight coefficient generation unit, a switch V is provided before a multiplier of a feedback unit that processes interference bits 1 to L and L + 2 to L, respectively.1~ VL, VL + 2~ V2LAre respectively provided.
[0245]
switch V of k = 1 to LkIs the time tk, The first input terminal indicated by the broken line is switched to the second input terminal indicated by the solid line, and 0 ≦ t ≦ tkThen, the output signal of the divider 801 is output to the subsequent multiplier, and tkIf ≤t≤T, the output signal of the divider 802 is output to the subsequent multiplier.
[0246]
switch V of k = L + 2 to 2LkIs the time tk, The second input terminal indicated by the broken line is switched to the first input terminal indicated by the solid line, and 0 ≦ t ≦ tkThen, the output signal of the distributor 803 is output to the subsequent multiplier, and tkIf ≤t≤T, the output signal of the distributor 801 is output to the subsequent multiplier.
[0247]
A switch W is provided on the output side of a multiplier (a multiplier of a linear combination unit) disposed at a stage subsequent to the feedback unit for processing the interference bits 1 to L and L + 2 to L, respectively.1~ WL, WL + 2To W2L.
[0248]
switch W of k = 1 to LkIs the time tk, The first output terminal indicated by the broken line is switched to the second input terminal indicated by the solid line, and 0 ≦ t ≦ tkThen, the output signal of the multiplier at the previous stage is output to the synthesizer (adder) 701, and tkIf ≦ t ≦ T, the output signal of the multiplier at the preceding stage is output to the synthesizer (adder) 702.
[0249]
k = L + 2-2L switch WkIs the time tk, The output terminal is switched from the second output terminal indicated by the broken line to the first output terminal indicated by the solid line, and 0 ≦ t ≦ tkThen, the output signal of the multiplier at the previous stage is output to the synthesizer 703, and tkIf ≦ t ≦ T, the output signal of the multiplier at the preceding stage is output to the combiner 701.
[0250]
The combiners (adders) 701 to 703 combine the input signals and feed back the combined results to the distributors 801 to 803, respectively. The combiner 701 corresponds to section 2 of FIG. 39A, the combiner 702 corresponds to section 1, and the combiner 703 corresponds to section 3. Thus, the number of synthesizers and the number of sections are N + 1.
[0251]
Each output signal of the combiners 701 to 703 is represented by the following equation.
[0252]
(Equation 31)
Figure 2004135099
[0253]
The distributors 801 to 803 distribute the input signal to a subtractor or a switch.
[0254]
The spread signal s is input to the input 2 of the two multipliers of the feedback unit for the interference bits 1 to L.kIn addition to (t), sk(TT) is input. Also, the spread signal s is input to the input 2 of the two multipliers of the feedback unit for the interference bits L + 2 to 2L.kIn addition to (t), sk(T + T) is input. The integration time of the MF of each feedback unit is set to 0 to T.
[0255]
As described above, in the second embodiment, one cycle of the weighting coefficient calculation that took 3T (T is a bit length) (as described above, it is necessary to repeat the calculation for a plurality of cycles in order to increase the calculation accuracy of the weighting coefficient. Can be reduced to T in the third aspect, and as a result, the circuit scale can be further reduced.
[0256]
In the above, the principle and the embodiment of shifting the processing section by the bit length (T) to reduce the processing time have been described. If the processing section is T / Q (Q is an integer), then Q> 1. As a result, the processing time can be further reduced.
[0257]
First, the case where Q = 2 will be described, aspects different from Q = 1 will be described, and embodiments for arbitrary integers where Q> 2 will be described later.
[0258]
FIG. 42 (a) shows the same arrangement of spread signals as in FIG. 38 (a), except that it is divided into six sections for each section length T / 2. FIGS. 44 (b) to (d) show how all spread signals are shifted to section 3. FIG.
[0259]
The bit number of the desired signal is 3, and the corresponding spread signal is s.3(T). Spread signal s corresponding to the interference bit2(T) and s4The handling differs depending on whether the boundary of (t), that is, the conversion point of the bit of the interference signal is in section 3 or section 4. Therefore, assuming that when the bit number k is 1 ≦ k ≦ M, the conversion exists in the section 3, and when the bit number k is M + 1 ≦ k ≦ L, the conversion point exists in the section 4. When the bit number k is L + 2 ≦ k ≦ L + M, the conversion point also exists in the section 3, and when the bit number kL + M + 1 ≦ k ≦ 2L, the conversion point exists in the section 4.
[0260]
When equations corresponding to the above equations (40) to (42) in the case of the number of users L and the observation window length N = 2 shown in FIG. 39 are obtained, the following equations (43) to (47) are obtained.
[0261]
For 1 ≦ k ≦ M,
[0262]
(Equation 32)
Figure 2004135099
[0263]
For M + 1 ≦ k ≦ L,
[0264]
[Equation 33]
Figure 2004135099
[0265]
For L + 2 ≦ k ≦ L + M,
[0266]
(Equation 34)
Figure 2004135099
[0267]
For L + M + 1 ≦ k ≦ 2L,
[0268]
(Equation 35)
Figure 2004135099
[0269]
For the desired bit,
[0270]
[Equation 36]
Figure 2004135099
[0271]
Where tkIs the time of the conversion point of the bit with bit number k, and 0 ≦ tk≦ T.
[0272]
As is clear from the above equations (24) to (28), all the integrations (that is, the processing by the MF) are completed between 0 and T / 2.
[0273]
Similarly, for an integer Q where Q> 2, the spread signal can be shifted to a section of 1 / Q bit length to shorten the processing to T / Q time. Hereinafter, this technique will be referred to as a 1 / Q bit method, and an embodiment of the technique will be described.
[0274]
FIG. 45 is a block diagram illustrating a multiplier and a feedback unit and a linear combination unit regarding an interference bit in a weight coefficient generation unit based on the 1 / Q bit method. In order to facilitate comparison with the one-bit method described above, FIG. 46 (a) shows a multiplier of a feedback unit and a linear combination unit for an interference bit in a weight coefficient generation unit (see FIG. 43) using the one-bit method. Show the part.
[0275]
In the 1 / Q bit method, Q multipliers are required before the inverting amplifier. Also, Q multipliers are required in the subsequent stage of the MF. On the other hand, in the 1-bit method, as shown in FIG.iAnd WiIs provided, the multipliers before and after the MF can be combined into one.
[0276]
The reason for this is that in the 1 / Q bit method, it is necessary to input the multiplication results of different spread signals to the MF at the same time. For example, in the second and third terms on the left side of equation (26), tkWhen ≤t≤T / 2, the spread signal sk(T) and this tkIn a time zone of 0 ≦ t ≦ T / 2 that partially overlaps with ≦ t ≦ T / 2, the spread signal skSpread signal s obtained by advancing (t) by time T / 2kIt is necessary to simultaneously input two spread signals (t + T / 2) to the MF. On the other hand, in the one-bit method, a certain spread signal and a spread signal obtained by shifting the spread signal in time are not input to the MF in the same time zone.
[0277]
With reference to FIG. 44, a more specific description will be given by taking the case of L + 2 ≦ k ≦ L + M as an example. Spread signal s4To shift (t) to section 3, the spread signal s4It is necessary to advance the portion of section 4 of (t) to T / 2, and to advance the time of the section 5 of the same signal by T. Thereby, the spread signal s4(T) is divided into three parts indicated by reference numerals (1) to (3). Since the parts (1) and (2) do not overlap in the time zone, the multipliers at the front and rear stages of the MF can be shared, so that only one multiplier is required for each of the front and rear stages.
[0278]
On the other hand, since the portion (2) occupies the time zone of 0 ≦ t ≦ T / 2, the multiplier used by the other portions (1) and (3) cannot be shared. Therefore, a multiplier for performing the multiplication of the part (2) is separately required. As a result, a total of two multipliers are required: a multiplier shared by the parts (1) and (3) and a multiplier used by the part (2).
[0279]
When generalized to the 1 / Q bit method, in the 1 / Q bit method, a spread signal corresponding to one bit is divided into (Q + 1) parts. Among these parts, the length (time) of the (Q-1) parts is T / Q. The remaining two parts do not overlap in time and together have the length of the furniture T / Q. Therefore, the multiplier that processes these two parts is the multiplier 700 in the uppermost stage in FIG.1And 8001Corresponding to Multiplier 7001Before and 8001At the subsequent stage, switches are provided, respectively, and two parts are switched and processed. Multiplier 7002~ 700QAnd 8002~ 800QIs a multiplier that processes (Q-1) parts. Thus, the 1 / Q bit method requires a total of 2Q multipliers.
[0280]
It is also possible to eliminate two switches and provide two multipliers for individually processing two parts whose time does not overlap. In this case, the total number of multipliers is 2Q + 2. Similarly, in the 1-bit method, as shown in FIG. 46B, two switches can be provided without switches.
[0281]
Assuming that a circuit surrounded by a broken line in FIG. 45 is a circuit J, the weighting factor generator based on the 1 / Q bit method has a configuration shown in FIG. This weight coefficient generation unit is composed of K circuits J1~ JK, P synthesizers 9001~ 900P, And P distributors 9011~ 901PHaving. To avoid complicating the drawing, the circuit J1~ JKAnd synthesizer 9001~ 900PIs shown as a connection network R. Distributor 9011~ 901PAnd circuit J1~ JKIs also shown as a connection network L.
[0282]
Here, P is the number of divisions of the observation section (the range of N + 1 bits in the case of the observation window length N), and in the example of FIG. 44, P = 6.
[0283]
Circuit J1~ JKAs shown in FIG. 45, the output signal to the connection network R is the result of multiplication of the shifted spread signal and the weight coefficient. This output signal is connected to the combiner corresponding to the section to which the spread signal before the shift belongs. Therefore, the connection of the connection network R is uniquely determined if the arrangement of the spread signal is determined.
[0284]
Distributor 9011~ 901KHas a synthesizer 9001~ 900PIs input as a feedback signal. And the distributor 9011~ 901KConnects the output of the synthesizer to the circuit J via the connection network L.1~ JKDistribute to The right combiner and the left divider are connected one by one in the same section, and the entire system forms a feedback loop. The connection structure of the connection network L is symmetric with the connection network R.
[0285]
From the modified spread signal section 12, the spread signal g1(T)-gLIn addition to (t), a plurality of signals (deformed spread signal g) advanced or delayed with respect to them by an integral multiple of 1 / Q of the integration time of the matched filter.1(T)-gL(T) or the modified spread signal Σgj(T)) is output and input to the network S. The output of the circuit network S is output to a multiplier (in FIG. 43, a multiplier 7001~ 700QAnd multiplier 8001~ 800Q). Since the length of the spread signal input to the multiplier is 1 / Q bits or less, the modified spread signal s1(T) -sK(T) or modified spread signal Σsj(T), the modified spread signal Σsj(T) is generated by changing the connection timing and length of the switch provided between the input and output of the circuit network S. Control of the switch is performed by an external control circuit (not shown in FIG. 37).
[0286]
In an asynchronous system, a received signal may be concentrated in a specific section. Therefore, the number of inputs to the synthesizer may be large or small depending on the corresponding section. In that case, the number of input / output terminals of the circuit network R is increased, switches are provided between the input / output terminals, and the number of necessary paths to the synthesizer is secured (not shown in FIG. 37). Is performed by the control circuit. Similar treatment is applied to the circuit network L.
[0287]
Next, an actual operation was confirmed by simulation based on the device configuration shown in the description of the fourth embodiment, and the result will be described.
The simulation model is such that N = 2, L = 2, K = N × L = 4, the bit arrangement and the spread signal pattern are the same as those of the simulation performed according to the first and second modes shown in FIG. Is the same. By applying the 1-bit method described as the fourth embodiment, the section of the desired signal bit (bit number 3) is set to section 2, and the section before the section 1 and the section 3 after the section are set. All the spread signals have been shifted to section 2. The device configuration is as shown in FIG. FIG. 46 shows a state in which each spread signal is repeatedly input to the input of the multiplier (input 2 defined in FIG. 40) at a period T, the feedback loop reaches a steady state, and a correct weighting factor is obtained. The vertical axis represents the value of the weighting coefficient, and the horizontal axis represents the time normalized by the bit length T, where the start of the desired signal bit (bit number 3) is set to t = 0. Since the state of convergence is difficult to understand because the model is simple, the deviation from the exact solution of the weighting factor (obtained as the inverse matrix of the correlation coefficient matrix; see FIG. 22C) is shown in FIG. is there. From this figure, it can be seen that the weight coefficients required for the correlation type reception can be obtained by the techniques shown in the third and fourth embodiments.
[0288]
<Configuration of mobile device>
Next, a mobile device 200 according to an embodiment of the present invention will be described (fifth embodiment). The configuration of the receiving device of the mobile device 200 is basically the same as that of the radio base station device 120, except that only the signal addressed to the own station needs to be decoded. , And the number of decision circuits are reduced. Signals addressed to the own station and other stations sent from the same base station are usually sent synchronously and they are orthogonal (they do not appear as interference signals in the despread signal). The signal becomes an interference signal source only when the transmission path of the signal is different and the delay time is different.
[0289]
Inverse matrix element generator 51Can be applied to any of the various modes described for the radio base station apparatus 120, but the extended spread signal q which is the output of the linear combination section in FIG.1Using (t) for the despreading of the received signal at the same time as obtaining the weighting coefficient simplifies the configuration of the matched filter 3, so that the method will be described.
[0290]
FIG. 48 is a block diagram showing a configuration of the mobile device 200. In this figure, only the part necessary for decoding the number of user signals (number of users) L = 1 is shown. The same components as those of the wireless base station device 120 according to the first to fourth embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0291]
The mobile device 200 shown in FIG.1~ 5KInstead of (N + 1) weight coefficient generation units 191, 19L + 1, 192L + 1, ..., 19NL + 1Are provided, and an extended matched filter bank 13 is provided instead of the matched filter bank 3. In addition, the linear combination 61~ 6KIs omitted.
[0292]
Here, N is the observation window length of the received signal shown in FIG. 4 (N = 2 in FIG. 4A, N = 3 in FIG. 4B), L is the number of user signals (the number of users), and The subscripts “1”, “L + 1”, “NL + 1”, etc. of the code of the unit 4 correspond to the bit numbers in the observation window of each user signal.
[0293]
FIG. 49 is a block diagram showing a configuration of the extended matched filter bank 13. The combining unit 13 includes (N + 1) multipliers 1301, 130L + 1, 1302L + 1, ..., 130NL + 1, (N + 1) MF1311, 131L + 1, 1312L + 1, ..., 131NL + 1, (N + 1) SHC 1321, 132L + 1, 1322L + 2, ..., 132NL + 1, Has.
[0294]
Weight coefficient generator 191, 19L + 1, 192L + 1, ..., 19NL + 1Is the extended spread signal q1(T), qL + 1(T), q2L + 1(T), ..., qNL + 1(T) is output. Here, the extended spread signal qi(T) is represented by equation (32).
[0295]
Extended spread signal q1(T), qL + 1(T), q2L + 1(T), ..., qNL + 1(T) is the multiplier 130 of the synthesis unit 131, 130L + 1, 1302L + 1, ..., 130NL + 1Are respectively input to the second input terminals. Multiplier 1301, 130L + 1, 1302L + 1, ..., 130NL + 1Are the baseband signal Y (t) input to the first input terminal and the extended spread signal q input to the second input terminal, respectively.1(T)-qNL + 1(T), and multiply the result by MF1311~ 131NL + 1Give to each. The multiplication result is MF1311~ 131NL + 1Respectively. The integration time is (N + 1) T, where T is the bit length. The integration result is SHC1321~ 132NL + 1Given to.
[0296]
SHC1321~ 132NL + 1Outputs the value sampled at the end of each observation window.
[0297]
The output of the extended matched filter bank 13 is1Identifies a discrete value or sign.
[0298]
Note that the spread signal used here is used not only for obtaining a weighting coefficient but also for despreading the received signal, so that the received signal is chip-synchronized (with an accuracy of a fraction of the chip length or less). Sync). In the case of repeating a plurality of times in order to increase the calculation accuracy of the weighting coefficient, the last time is synchronized with the received signal. In the example of FIG. 36, in the case of (a), the third time synchronizes the received signal with the chip. However, except for the last round, it is possible to perform the calculation using the time-shifted modified spread signal shown in (b) and repeat the calculation with the convergence value as the initial value of the last round.
[0299]
The first to fifth embodiments have been described above, and modifications common to them will be described.
[0300]
Let the bit number of the desired signal be k and the weighting factor x for the desired bitkThen, the value obtained by dividing all the other weighting factors is calculated as a new weighting factor xj´ = xj/ Xk(J = 1, 2,..., K) and input to the linear combination unit 6, the output is x1, X2, ..., xKIs 1 / xKIt will be doubled. Therefore, xkInstead of using the predicted average value to ignore the level change, or if the transmitted modulated signal has no amplitude information (for example, BPSK), xkCan be a constant (for example, 1). In this case, a device for calculating a weight coefficient for the desired signal bit (the first coefficient generation unit shown in FIG. 13 and the feedback unit 501 for the desired bit shown in FIG. 34)1) Can be omitted.
[0301]
The error correction (gain correction) according to the gain of the feedback loop shown in FIG. 17 is performed by the matching filter (MF) 51 shown in FIG. 34 (or FIG. 35).b, 52b, ..., 5KbApplying to has the same effect. That is, the matched filter (MF) 51b, 52b, ..., 5KbIs added to each input. At this time, the gain of the local feedback loop formed by the input and output of the filter is adjusted by inserting an amplifier or an attenuator in the path from the output to the input of each matched filter.
[0302]
In the feedback loop formed by the feedback unit and the linear combination unit, the connection order of the inverting amplifier and the LPF (or matched filter) can be changed (in the example of FIG. 13, the connection order of the amplifier 51g and the LPF 51h is changed. In the example, the connection order of the amplifier 52g and the LPF 52h is changed). In addition, the position of the inverting amplifier can be changed within the feedback loop. However, in the feedback loop, it is necessary to change the level and the sign of addition and subtraction, if there is a place to perform subtraction.
[0303]
In the circuit shown in FIG. 34, the feedback unit 5011~ 501KAn amplifier or an inverting amplifier is inserted until the input of each feedback section.1~ 501KSome or all of the inverting amplifiers in parentheses) can be omitted. However, when an amplifier is inserted, it is necessary to insert an inverter at any point in the feedback loop to operate as a negative feedback loop.
[0304]
Any component in the feedback loop (for example, the multiplier 51d in FIGS. 13 and 34)1~ 51dk34, the multipliers 51a to 5Ka and the MFs 51b to MF5Kb) are formed of active elements, and if the gain of the feedback loop can be secured without an inverting amplifier, the inverting amplifier can be replaced with an inverting attenuator.
[0305]
Although the embodiments described so far apply the present invention to wireless communication, the present invention can be applied not only to wireless communication but also to wired communication.
[0306]
【The invention's effect】
In the case of using the method according to the present invention, particularly, the method according to claims 1 to 3, if the number of bits to be subjected to interference removal is assumed to be K, the circuit scale which has conventionally been proportional to the cube of K is K The size can be reduced in proportion to the square.
[0307]
In addition, the time required to obtain K weight coefficients required for decoding one bit of a desired signal can be reduced, and the integration time of a matched filter for determining a correlation coefficient can be reduced.
[0308]
Further, when the number M of data strings to be decoded is smaller than K (this applies to a mobile device), the number of matched filters can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a mobile communication network system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows a configuration of a signal according to the DS-CDMA system in an asynchronous and multi-rate case received by a radio base station apparatus.
3A and 3B show a configuration of a signal according to the DS-CDMA system received by the radio base station apparatus, wherein FIG. 3A shows a configuration of a reception signal in an asynchronous case, and FIG. 3B shows a configuration of a reception signal in a synchronous case. The configuration is shown respectively.
4A and 4B are diagrams showing the concept of an observation window, wherein FIG. 4A shows a bit sequence of observation window length N = 2 and the number of users L, and FIG. 4B shows a bit sequence of observation window length N = 3 and the number of users L. .
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of a multi-user receiving device of a wireless base station.
FIG. 6 shows a relationship between a spread signal and a burst spread signal.
FIG. 7 is a block diagram showing a detailed configuration of a matched filter bank.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a matched filter bank for obtaining a correlation coefficient.
FIG. 9 is a block diagram showing another configuration of a matched filter bank for obtaining a correlation coefficient.
FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of a spread signal generation unit.
FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless base station device (particularly, a multi-user receiving unit) according to the first embodiment.
FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration of a weight coefficient generation unit according to the first embodiment.
FIG. 13 is a block diagram illustrating a detailed configuration of a first coefficient generation unit of the weight coefficient generation unit.
FIG. 14 is a block diagram illustrating a detailed configuration of a second coefficient generation unit of the weight coefficient generation unit.
FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration of a linear combination unit.
FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration of a feedback unit of a first coefficient generation unit that has performed gain correction.
FIG. 17 is a diagram illustrating another configuration of the feedback unit of the first coefficient generation unit that has performed gain correction.
FIG. 18 is a diagram illustrating a configuration of a feedback unit of the first coefficient generation unit in which a position where MMSE correction is performed is changed.
FIG. 19 is a diagram illustrating another configuration of the feedback unit of the first coefficient generation unit in which a position where MMSE correction is performed is changed.
20 is a diagram illustrating another configuration of the feedback unit of the first coefficient generation unit illustrated in FIG.
FIG. 21 is a diagram showing waveforms of a user signal used for the simulation and a spread signal corresponding to the user signal.
FIG. 22 is a diagram illustrating specific numerical values of a chip sequence of a spread signal and an inverse matrix of a correlation coefficient matrix used in the simulation.
FIG. 23 is a diagram illustrating a temporal change of a weight coefficient, which is a result of a simulation.
FIG. 24 is a diagram illustrating a temporal change of a deviation from an exact solution of a weight coefficient, which is a result of a simulation.
FIG. 25 is a diagram illustrating a temporal change of a deviation from an exact solution of a weight coefficient, which is a result of a simulation.
FIG. 26 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless base station device according to a first mode (a modification).
FIG. 27 is a block diagram illustrating a configuration of a correlation coefficient generation unit.
FIG. 28 is a block diagram illustrating a configuration of a weight coefficient generation unit.
FIG. 29 shows a configuration in which the sample holding circuit is removed in the first step of conversion of the first coefficient generation unit.
FIG. 30 shows a configuration in which the position multiplied by the weight coefficient is changed from the output of the MF to the input in the second step of the conversion of the first coefficient generator.
FIG. 31 shows a configuration in which the MF and the feedback loop filter are replaced in the third step of the conversion of the first coefficient generation unit.
FIG. 32 shows a configuration in which the order of multiplication by the multiplier is changed in the fourth step of conversion of the first coefficient generation unit.
FIG. 33 is a block diagram illustrating a configuration after conversion of a second coefficient generation unit.
FIG. 34 is a block diagram illustrating a detailed configuration of a weight coefficient generation unit (second embodiment).
FIG. 35 is a block diagram illustrating a detailed configuration of a weight coefficient generation unit (second embodiment).
FIG. 36 is a diagram illustrating two techniques for an iterative operation in the weight coefficient generation unit.
FIG. 37 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless base station device according to a third embodiment having a modified spread signal generation unit.
FIG. 38A shows positions of spread signals corresponding to two bits of each of two single-rate user signals received asynchronously, and FIGS. 38B to 38D show these spread signals. The figure shows a shift to a certain section (1 bit length) of a desired signal bit.
FIG. 39 (a) shows the position of a spread signal corresponding to each bit of L user signals; ) Is shown.
FIG. 40 shows a correspondence relationship between two inputs of a multiplier and a section in a feedback unit of a weight coefficient generation unit (second mode).
FIG. 41 is a block diagram illustrating a configuration of a weight coefficient generation unit according to the third embodiment.
FIG. 42 (a) shows the same arrangement of spread signals as in FIG. 38 (a), except that the section is divided into 6 sections every 1/2 bit. (B) to (d) show a state where the spread signal in each section is shifted to section 3 which is the first half of the desired signal bit.
FIG. 43 is a block diagram illustrating a configuration of a multiplier of a feedback unit and a linear combination unit in a weight coefficient generation unit based on the 1 / Q bit method.
FIGS. 44 (a) and (b) show a configuration of a multiplier of a feedback unit and a linear combination unit based on the 1-bit method.
FIG. 45 is a block diagram illustrating a configuration of a weight coefficient generation unit based on the 1 / Q bit method.
FIG. 46 is a graph showing a result of a simulation performed to verify the one-bit method (time change of a weight coefficient).
FIG. 47 is a graph showing the result of the simulation as a deviation from the exact solution of the weight coefficient.
FIG. 48 is a block diagram illustrating a configuration of a mobile device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 49 is a diagram illustrating a configuration of a matched filter bank for performing despreading with an extended spread signal.
[Explanation of symbols]
1201~ 1204Wireless base station equipment.
200 mobile device
3 Matched filter bank
4 Spread signal generator
51~ 5K, 91~ 9K, 181~ 18K, 191~ 19NL + 1Weight coefficient generator
61~ 6K, 512, 522, 11a1~ 11aKLinear combination
8 MMSE correction unit
10,511,521 correlation coefficient generator
11 ° weight coefficient calculation unit
12 deformed spread signal generator
13 Extended matched filter bank
14 inverse matrix operation unit
15, 10a1-10aKCorrelation coefficient matching filter bank
16 deformation matched filter bank
513, 523, 11b1~ 11bKReturn section
3a1~ 3aK, 51a1~ 51aK, 51d1~ 51dKMultiplier
3b1~ 3bK, 51b1~ 51bKMatched filter (MF)
51g, 52g inverting amplifier
51e, 52e, 701~ 70pSynthesizer
801~ 80p Distributor

Claims (19)

DS−CDMAシステムの受信信号から複数(L個とする)の拡散信号f(t)(i=1,2,…,L)を生成する,拡散信号生成部と,
前記受信信号を前記拡散信号によって逆拡散して得られる出力を複数の整合フィルタに入力し,該整合フィルタの出力をサンプリングして出力する整合フィルタバンクと,
前記整合フィルタバンクの出力の中の複数(K個とする)の値(y,y,…,y)に対応する,K個の拡散信号s(t)(j=1,2,…,K)から,前記拡散信号間の相関係数を要素とする,K×K行列の相関係数行列Rを生成する相関係数生成部,または前記Rの対角要素に,背景雑音電力密度と前記対角要素に対応する受信信号のビット当たりの推定受信電力の比に比例する値を加えた,変形相関係数行列R´を生成する変形相関係数生成部と,
前記K個の値(y,y,…,yK)に対する,K個の重み係数(x,x,…,x)を算出する,重み係数生成部と,
kを希望信号のビット番号とすると,
前記相関係数行列Rまたは前記変形相関係数行列R´の逆行列を演算し,前記逆行列の第k行または第k列を,前記K個の重み係数(x,x,…,x)とし,
前記K個の重み係数(x,x,…,x)と前記K個の値(y,y,…,y)の各々の積の総和y+y+…+yを求める線形結合部と,を備え,
前記線形結合部の出力について,離散的レベルまたは符号を判定することで,希望信号ビットを復号するマルチユーザ受信機において,
前記K個の値(y,y,…,y)に対応する受信信号が存在する区間を含む観測区間を,所定の長さτで均等に分割して,最も早い時間帯から順番に番号を付与し,区間1,区間2,…,区間Pと呼び,
前記拡散信号生成部は,前記拡散信号f(t)(i=1,2,…,L)に対して,それぞれτの整数倍ずつ進んだ,または遅れた,複数の変形拡散信号,または前記変形拡散信号全体を,所定の時間進めるか,遅らせた信号を生成し,
前記P個の区間のひとつを区間pとし,
p<pである区間pに関して,拡散信号s(t)(j=1,2,…,K)の,区間pに属する部分を時間(p−p)τだけ遅らせたものと,前記変形拡張信号とで一致する部分を拡散信号sip(t)とし,
p>pである区間pに関して,拡散信号s(t)(j=1,2,…,K)の区間pに属する部分を時間(p−p)τだけ進ませたものと,前記変形拡張信号とで一致する部分を拡散信号sip(t)とし,
区間pに関しては,拡散信号s(t)(j=1,2,…,K)が区間pに属する部分を拡散信号sip(t)とし,
前記重み係数生成部は,
前記相関係数または前記重み係数の演算を,前記拡散信号sip(t)(j=1,2,…,K,p=1,2,…,P)と,積分時間が前記区間長と同じτである複数の整合フィルタを使って,区間pにおいて行う,
マルチユーザ受信機。
DS-CDMA (and L pieces) a plurality of received signals of the system spread signal f i (t) (i = 1,2, ..., L) to produce a, a spread signal generating section,
A matched filter bank for inputting an output obtained by despreading the received signal with the spread signal to a plurality of matched filters, sampling an output of the matched filter, and outputting the sampled output;
K spread signals s j (t) (j = 1, 2) corresponding to a plurality (K) of values (y 1 , y 2 ,..., Y K ) in the output of the matched filter bank. ,..., K), a background noise is added to a correlation coefficient generation unit that generates a K × K matrix correlation coefficient matrix R using the correlation coefficient between the spread signals as an element, or a diagonal element of the R. A modified correlation coefficient generation unit that generates a modified correlation coefficient matrix R ′, to which a value proportional to a ratio of a power density and an estimated received power per bit of a received signal corresponding to the diagonal element is added;
A weighting factor generator for calculating K weighting factors (x 1 , x 2 ,..., X K ) for the K values (y 1 , y 2 ,..., YK);
If k is the bit number of the desired signal,
An inverse matrix of the correlation coefficient matrix R or the modified correlation coefficient matrix R ′ is calculated, and the k-th row or the k-th column of the inverse matrix is replaced with the K weighting factors (x 1 , x 2 ,. x K )
The sum of the products of the K weighting factors (x 1 , x 2 ,..., X K ) and the K values (y 1 , y 2 ,..., Y K ) is y 1 x 1 + y 2 x 2. + ... + y K x K
In a multi-user receiver that decodes a desired signal bit by determining a discrete level or a sign with respect to the output of the linear combination unit,
The observation section including the section where the reception signal corresponding to the K values (y 1 , y 2 ,..., Y K ) exists is evenly divided by a predetermined length τ, and , And are called section 1, section 2, ..., section P,
The spread signal generation unit is configured to generate a plurality of modified spread signals that are advanced or delayed by an integer multiple of τ with respect to the spread signal f i (t) (i = 1, 2,..., L), or Generating a signal obtained by advancing or delaying the entire modified spread signal by a predetermined time;
One of the P-number of the section and a section p 0,
For a section p where p <p 0 , a part of the spread signal s i (t) (j = 1, 2,..., K) belonging to the section p is delayed by a time (p 0 −p) τ, A part that matches with the modified extended signal is defined as a spread signal s ip (t),
For the section p where p> p 0 , the part belonging to the section p of the spread signal s i (t) (j = 1, 2,..., K) is advanced by time (p−p 0 ) τ, A part that matches with the modified extended signal is defined as a spread signal s ip (t),
Regarding the section p 0 , a part of the spread signal s j (t) (j = 1, 2,..., K) belonging to the section p 0 is defined as a spread signal s ip (t),
The weighting factor generator includes:
The calculation of the correlation coefficient or the weighting coefficient is performed by dividing the spread signal s ip (t) (j = 1, 2,..., K, p = 1, 2,. using multiple matched filters is the same tau, performed in the interval p 0,
Multi-user receiver.
DS−CDMAシステムの受信信号から複数(L個とする)の拡散信号を生成する,拡散信号生成部と
前記受信信号を前記拡散信号によって逆拡散して得られる出力を複数の整合フィルタに入力し,該整合フィルタの出力をサンプリングした値を出力する,整合フィルタバンクと,
前記整合フィルタバンクの出力の中の複数(K個とする)の値(y,y,…,y)に対応する拡散信号s(t)(j=1,2,…,K)からK個の重み係数(x,x,…,x)を算出する,重み係数生成部と,
前記K個の重み係数(x,x,…,x)と前記K個の値(y,y,…,y)の各々の積の総和y+y+…+yを求める線形結合部と,を備え,
前記線形結合部の出力について,離散的レベルまたは符号を判定することで,希望信号ビットを復号するマルチユーザ受信機において,
前記重み係数生成部は,
前記K個の拡散信号s(t)(j=1,2,…,K)と,K個の重み係数x(j=1,2,…,K)をそれぞれ乗算して,出力s(t)xを得るK個の乗算器j(j=1,2,…,K)と,それらの出力を全て加え合わせる合成器で構成される線形結合部と,
前記線形結合部の出力を前記拡散信号のおのおので乗算する第2乗算器j(j=1,2,…,K)と,
K個の整合フィルタj(j=1,2,…,K)を備え,
kを希望信号のビット番号とすると,
前記線形結合部の出力から,希望信号ビットに対応する拡散信号s(t)を減じてから,前記拡散信号s(t)を第2乗算器kによって乗算し,その出力を反転増幅器で反転して,整合フィルタkに通した出力に所定の定数を加算した出力を重み係数xとして,前記線形結合部の乗算器kに接続し,
前記線形結合部の出力に,前記拡散信号s(t)と異なるK−1個の前記拡散信号s(t)を第2乗算器jによって乗算し,その出力を反転増幅器で反転して,それぞれを整合フィルタjに通した出力をxとして,前記線形結合部の乗算器jに接続した構成,
または,上記の構成に加えて,乗算器j(j=1,2,…,K)の出力s(t)xに,背景雑音電力密度とビット番号jに対応する受信信号のビット当たりの推定受信電力の比に比例した値を乗じて,第2乗算器j(j=1,2,…,K)の入力側に加算する構成を有する,
マルチユーザ受信機。
A plurality of (L) spread signals are generated from a received signal of the DS-CDMA system. A spread signal generator and an output obtained by despreading the received signal with the spread signal are input to a plurality of matched filters. A matched filter bank that outputs a value obtained by sampling the output of the matched filter;
The spread signal s j (t) (j = 1, 2,..., K) corresponding to a plurality of (K) values (y 1 , y 2 ,..., Y K ) in the output of the matched filter bank ) To calculate K weighting factors (x 1 , x 2 ,..., X K );
The sum of the products of the K weighting factors (x 1 , x 2 ,..., X K ) and the K values (y 1 , y 2 ,..., Y K ) is y 1 x 1 + y 2 x 2. + ... + y K x K
In a multi-user receiver that decodes a desired signal bit by determining a discrete level or a sign with respect to the output of the linear combination unit,
The weighting factor generator includes:
The K spread signals s j (t) (j = 1, 2,..., K) are multiplied by the K weight coefficients x j (j = 1, 2,. j (t) x j , a linear combination unit composed of K multipliers j (j = 1, 2,..., K) that obtains j , and a combiner that adds all of their outputs;
A second multiplier j (j = 1, 2,..., K) for multiplying the output of the linear combination unit by each of the spread signals;
Provided with K matched filters j (j = 1, 2,..., K);
If k is the bit number of the desired signal,
From the output of the linear combination unit, after subtracting the spread signal s k corresponding to the desired signal bits (t), the multiplication by spreading signal s k (t) by the second multiplier k, at its output inverting amplifier The output obtained by adding a predetermined constant to the output passed through the matched filter k is connected as a weight coefficient x k to the multiplier k of the linear combination unit,
The output of the linear combination unit is multiplied by K−1 spread signals s j (t) different from the spread signal s k (t) by a second multiplier j, and the output is inverted by an inverting amplifier. the output through the respective matched filter j as x j, connected to the multiplier j of the linear combination unit configuration,
Alternatively, in addition to the above configuration, the output s j (t) x j of the multiplier j (j = 1, 2,..., K) may be added to the background noise power density and the bit number of the received signal corresponding to the bit number j. , Multiplied by a value proportional to the ratio of the estimated received power, and adding the result to the input side of a second multiplier j (j = 1, 2,..., K).
Multi-user receiver.
DS−CDMAシステムの受信信号から複数(L個とする)の拡散信号f(t)(j=1,2,…,L)を生成する,拡散信号生成部と,
前記受信信号を前記拡散信号によって逆拡散して得られる出力を複数の整合フィルタに入力し,該整合フィルタの出力をサンプリングして出力する,整合フィルタバンクと,
前記整合フィルタバンクの出力の中の複数(K個とする)の値(y,y,…,y)に対応する,K個の拡散信号s(t)(j=1,2,…,K)から,K個の重み係数(x,x,…,x)を算出する,重み係数生成部と,
前記K個の重み係数(x,x,…,x)と前記K個の出力(y,y,…,y)の各々の積の総和y+y+…+yを求める線形結合部と,を備え,
前記線形結合部の出力について,離散的レベルまたは符号を判定することで,希望信号ビットを復号するマルチユーザ受信機において,
前記K個の値(y,y,…,y)に対応する受信信号が存在する区間を含む観測区間を,所定の長さτで均等に分割して,最も早い時間帯から順番に番号を付与し,区間1,区間2,…,区間Pと呼び,
前記拡散信号生成部は,前記拡散信号f(t)(i=1,2,…,L)に対して,それぞれτの整数倍ずつ進んだ,または遅れた,複数の変形拡散信号,または前記変形拡散信号全体を,所定の時間進めるか,遅らせた信号を生成し,
前記重み係数生成部は,
積分時間が前記区間長と同じτであるK個の整合フィルタj(j=1,2,…,K)と,
多入力−1出力のP個の合成器p(p=1,2,…,P)と,
1入力−多出力のP個の分配器p(p=1,2,…,P)と,
前記P個の分配器pと前記K個の整合フィルタjとを接続する第1の接続網Lと,
前記K個の整合フィルタjと前記P個の合成器pとを接続する第2の接続網Rと,
複数の乗算器とを含み,
前記複数の乗算器を,ビット番号iと区間pに対応付けて,第1の乗算器ipおよび第2の乗算器ipと名付け,
前記P個の区間のひとつを区間pとし,
p<pである区間pに関して,拡散信号s(t)(j=1,2,…,K)の,区間pに属する部分を時間(p−p)τだけ遅らせたものと,前記変形拡張信号とで一致する部分を拡散信号sip(t)とし,
p>pである区間pに関して,拡散信号s(t)(j=1,2,…,K)の区間pに属する部分を時間(p−p)τだけ進ませたものと,前記変形拡張信号とで一致する部分を拡散信号sip(t)とし,
区間pに関しては,拡散信号s(t)(j=1,2,…,K)が区間pに属する部分を拡散信号sip(t)とし,
拡散信号sip(t)(j=1,2,…,K,p=1,2,…,P)と重み係数x(j=1,2,…,K)とを,それぞれ第1の乗算器jpで乗算した結果を第2の接続網Rを経て合成器pで合成した出力を,
分配器pと,第1の接続網Lを経て出力し,
kを希望信号のビット番号とすると,
i=kであれば,前記第1の接続網Lの出力から変形拡散信号sip(t)を減じたものと拡散信号sip(t)とを,第2の乗算器ipで乗算し,
iがkと異なれば,前記第1の接続網Lの出力と拡散信号sip(t)とを第2の乗算器ipで乗算し,
前記第2の乗算器の出力を反転増幅器を経て整合フィルタiに入力し,前記整合フィルタiの出力に,i=kであれば,所定の定数を加え,
iがkと異なれば,そのままを重み係数xとして,前記第1の乗算器ipに接続することを,全てまたは一部のpに対して行う構成を有し,
または,上記の構成に加え,
第1の乗算器ipの出力sjp(t)xに,背景雑音電力密度とビット番号jに対応する受信信号のビット当たりの推定受信電力の比に比例した値を乗じて,前記第2乗算器jpの前記第1の回路網L側の入力に加算する構成とすることを,全てまたは一部のpに対して行う構成を有する,
マルチユーザ受信機。
A spread signal generation unit that generates a plurality (L) of spread signals f j (t) (j = 1, 2,..., L) from a received signal of the DS-CDMA system;
A matched filter bank for inputting an output obtained by despreading the received signal with the spread signal to a plurality of matched filters, sampling an output of the matched filter, and outputting the sampled output;
K spread signals s j (t) (j = 1, 2) corresponding to a plurality (K) of values (y 1 , y 2 ,..., Y K ) in the output of the matched filter bank. ,..., K) to calculate K weighting factors (x 1 , x 2 ,..., X K );
The K weighting factors (x 1, x 2, ... , x K) and the K output (y 1, y 2, ... , y K) a sum of products of each of y 1 x 1 + y 2 x 2 + ... + y K x K
In a multi-user receiver that decodes a desired signal bit by determining a discrete level or a sign with respect to the output of the linear combination unit,
The observation section including the section where the reception signal corresponding to the K values (y 1 , y 2 ,..., Y K ) exists is evenly divided by a predetermined length τ, and , And are called section 1, section 2, ..., section P,
The spread signal generation unit is configured to generate a plurality of modified spread signals that are advanced or delayed by an integer multiple of τ with respect to the spread signal f i (t) (i = 1, 2,..., L), or Generating a signal obtained by advancing or delaying the entire modified spread signal by a predetermined time;
The weighting factor generator includes:
K matched filters j (j = 1, 2,..., K) whose integration time is τ equal to the section length;
P synthesizers p (p = 1, 2,..., P) with multiple inputs and one output;
P distributors p (p = 1, 2,..., P) with one input and multiple outputs;
A first connection network L connecting the P distributors p and the K matched filters j,
A second connection network R connecting the K matched filters j and the P synthesizers p,
Including a plurality of multipliers,
The plurality of multipliers are named as a first multiplier ip and a second multiplier ip in association with a bit number i and a section p,
One of the P-number of the section and a section p 0,
For a section p where p <p 0 , a part of the spread signal s i (t) (j = 1, 2,..., K) belonging to the section p is delayed by a time (p 0 −p) τ, A part that matches with the modified extended signal is defined as a spread signal s ip (t),
For the section p where p> p 0 , the part belonging to the section p of the spread signal s i (t) (j = 1, 2,..., K) is advanced by time (p−p 0 ) τ, A part that matches with the modified extended signal is defined as a spread signal s ip (t),
Regarding the section p 0 , a part of the spread signal s j (t) (j = 1, 2,..., K) belonging to the section p 0 is defined as a spread signal s ip (t),
The spread signal s ip (t) (j = 1, 2,..., K, p = 1, 2,..., P) and the weighting factor x j (j = 1, 2,. The output obtained by combining the result of the multiplication by the multiplier jp through the second connection network R by the combiner p is
Output through a distributor p and a first connection network L,
If k is the bit number of the desired signal,
If i = k, the output of the first connection network L minus the modified spread signal s ip (t) is multiplied by the spread signal s ip (t) by a second multiplier ip,
If i is different from k, the output of the first connection network L and the spread signal s ip (t) are multiplied by a second multiplier ip,
The output of the second multiplier is input to a matched filter i via an inverting amplifier. If i = k, a predetermined constant is added to the output of the matched filter i.
If i is different from k, a connection is made to the first multiplier ip as it is as a weighting factor x i for all or a part of p,
Or, in addition to the above configuration,
The output s jp (t) x j of the first multiplier ip is multiplied by a value proportional to the ratio between the background noise power density and the estimated received power per bit of the received signal corresponding to the bit number j, and A configuration in which the addition to the input of the multiplier jp on the first circuit network L side is performed for all or a part of p.
Multi-user receiver.
請求項2または3において、
前記重み係数生成部は,前記重み係数生成部の前記整合フィルタの積分時間の周期で,上記演算を複数回反復する,
マルチユーザ受信機。
In claim 2 or 3,
The weighting factor generator repeats the above operation a plurality of times in a cycle of the integration time of the matched filter of the weighting factor generator;
Multi-user receiver.
請求項3において,
前記重み係数生成部は,
p≠qとすると,拡散信号sip(t)と拡散信号siq(t)とが,一方が零で,他方が零でない場合に,前記第1の乗算器ipと前記第1の乗算器iqの2つの乗算器が,1つの乗算器に置き換えられ,その出力が,1対2極のスイッチで,第2の回路網Rを経由して,合成器pと合成器qとに繋がれ,
前記第2の乗算器ipと前記第2の乗算器iqの2つの乗算器が,1つの乗算器に置き換えられ,その入力が,1対2極のスイッチで,第1の回路網Lを経由して,分配器pと分配器qとに繋がれた構成を有するか,
または,前記第1の乗算器ipと前記第1の乗算器iqを1つの乗算器に置き換えない構成とするか,
または,前記第2の乗算器ipと前記第2の乗算器iqを1つの乗算器に置き換えない構成を有する,
マルチユーザ受信機。
In claim 3,
The weighting factor generator includes:
When p ≠ q, if one of the spread signals s ip (t) and s iq (t) is zero and the other is not zero, the first multiplier ip and the first multiplier The two multipliers of iq are replaced by one multiplier, and the output is connected to a combiner p and a combiner q via a second network R by a one-to-two pole switch. ,
Two multipliers, the second multiplier ip and the second multiplier iq, are replaced by a single multiplier, the input of which is a one-to-two-pole switch via the first network L. And has a configuration connected to the distributor p and the distributor q,
Alternatively, the first multiplier ip and the first multiplier iq are not replaced with one multiplier,
Alternatively, the second multiplier ip and the second multiplier iq are configured not to be replaced with one multiplier.
Multi-user receiver.
請求項3において,
前記重み係数生成部は,希望信号のビット番号をkとすると,拡散信号s(t)が零で,かつ,p<pである区間pに関する拡散信号sip(t)を使って前記重み係数(x,x,…,x)を求める構成とし,
K個の整合フィルタのすべて,または一部の電荷が零になるか,強制的に零にした時点で帰還ループを起動する,
マルチユーザ受信機。
In claim 3,
The weighting factor generator uses the spread signal s ip (t) for the section p where the spread signal s k (t) is zero and p <p 0, where k is the bit number of the desired signal. The weight coefficient (x 1 , x 2 ,..., X K ) is obtained.
Activating a feedback loop when all or some of the K matched filters become zero or forcibly zero,
Multi-user receiver.
請求項3において,
前記重み係数生成部の構成要素である前記P個の合成器pの入力端子数と前記P個の分配器pの出力端子数と,第1の回路網Lと第2の回路網Rの入出力の端子数と,を増やし,第1の回路網Lと第2の回路網Rの入出力間に複数のスイッチを設け,受信信号が特定の区間に集中しても,K個の整合フィルタとP個の合成器pとP個の分配器pとで形成される帰還ループの必要な数の経路を確保するように,外部の制御装置によって制御する構成とした,
マルチユーザ受信機。
In claim 3,
The number of input terminals of the P combiners p and the number of output terminals of the P distributors p, which are constituent elements of the weight coefficient generation unit, and the number of input terminals of the first network L and the second network R The number of output terminals is increased, a plurality of switches are provided between the input and output of the first network L and the second network R, and K matched filters are provided even if the received signal is concentrated in a specific section. And an external control device so as to secure a necessary number of paths of a feedback loop formed by the P synthesizers p and the P distributors p.
Multi-user receiver.
請求項3において,
前記重み係数生成部の構成要素であるの出力と前記第1の乗算器jpと前記第2の乗算器jpの入力と前記拡散信号生成部の出力との間に第3の回路網Sを設け,その入出力間に複数のスイッチを設け,前記拡散信号生成部の出力の一部が,第1の乗算器jpおよび第2の乗算器jpの入力に,選択的または共通に接続されるよう,外部の制御装置によって制御する構成とした,
マルチユーザ受信機。
In claim 3,
A third circuit network S is provided between an output of a component of the weight coefficient generator, an input of the first multiplier jp and an input of the second multiplier jp, and an output of the spread signal generator. , A plurality of switches are provided between the input and output thereof, and a part of the output of the spread signal generator is selectively or commonly connected to the inputs of the first multiplier jp and the second multiplier jp. , Controlled by an external control device.
Multi-user receiver.
DS−CDMAシステムの受信信号から複数(L個とする)の拡散信号を生成する,拡散信号生成部と
前記受信信号を前記拡散信号によって逆拡散して得られる出力を複数の整合フィルタに入力し,該整合フィルタの出力をサンプリングした値を出力する整合フィルタバンクと,
前記整合フィルタバンクの出力の中の複数(K個とする)の値(y,y,…,y)に対応する,K個の拡散信号s(t)(j=1,2,…,K)から,前記拡散信号間の相関係数を要素とする,K×K行列の相関係数行列Rを生成する相関係数生成部,またはRの対角要素に,背景雑音電力密度と前記対角要素に対応する受信信号のビット当たりの推定受信電力の比を加えた,変形相関係数行列R´を生成する変形相関係数生成部と,
前記K個の値(y,y,…,y)に対する,K個の重み係数(x,x,…,x)を算出する,重み係数生成部と,
前記K個の重み係数(x,x,…,x)と前記K個の値(y,y,…,y)の各々の積の総和y+y+…+yを求める線形結合部と,を備え,
前記線形結合部の出力について,離散的レベルまたは符号を判定することで,希望信号ビットを復号するマルチユーザ受信機において,
前記重み係数生成部は,
前記相関係数行列Rまたは前記変形相関係数行列R´の第j列または第j行(a1j,a2j,…,aKj)と,重み係数(x,x,…,x)の各々の積を作り出す,K個の乗算器と,それらの出力を全て加え合わせて,a1j+a2j+…+aKjを作り出す合成器で構成されるK個の線形結合部j(j=1,2,…,K)とを,備え,
kを希望信号のビット番号とすると,
線形結合部kの出力から第1の定数を減じ,反転増幅器で反転して低域フィルタに通し,その出力に第2の定数を加えた出力を,xとして前記K個の線形結合部に接続し,
j≠kであるK−1個の線形結合部jの出力を反転増幅器で反転して低域フィルタに通した出力を,xとして,前記K個の線形結合部に接続した構成を有する,
マルチユーザ受信機。
A plurality of (L) spread signals are generated from the received signals of the DS-CDMA system. A spread signal generator and an output obtained by despreading the received signals by the spread signals are input to a plurality of matched filters. A matched filter bank for outputting a value obtained by sampling the output of the matched filter;
K spread signals s j (t) (j = 1, 2) corresponding to a plurality (K) of values (y 1 , y 2 ,..., Y K ) in the output of the matched filter bank. ,..., K), the background noise power is added to a correlation coefficient generation unit that generates a K × K matrix of correlation coefficient matrix R using the correlation coefficient between the spread signals as an element, or a diagonal element of R. A modified correlation coefficient generation unit that generates a modified correlation coefficient matrix R ′ by adding a ratio of a density and an estimated received power per bit of a received signal corresponding to the diagonal element;
A weighting factor generator for calculating K weighting factors (x 1 , x 2 ,..., X K ) for the K values (y 1 , y 2 ,..., Y K );
The sum of the products of the K weighting factors (x 1 , x 2 ,..., X K ) and the K values (y 1 , y 2 ,..., Y K ) is y 1 x 1 + y 2 x 2. + ... + y K x K
In a multi-user receiver that decodes a desired signal bit by determining a discrete level or a sign with respect to the output of the linear combination unit,
The weighting factor generator includes:
The j-th column or the j-th row (a 1j , a 2j ,..., A Kj ) of the correlation coefficient matrix R or the modified correlation coefficient matrix R ′, and weight coefficients (x 1 , x 2 ,. )), And K multipliers that are composed of K multipliers and a combiner that adds all of their outputs to produce a 1j x 1 + a 2j x 2 +... + A Kj x K And a connecting portion j (j = 1, 2,..., K).
If k is the bit number of the desired signal,
The first constant is subtracted from the output of the linear combination part k, inverted by an inverting amplifier, passed through a low-pass filter, and the output obtained by adding the second constant to the output is given as x k to the K linear combination parts. connection,
The output of the K-1 pieces of linear coupling portion j is j ≠ k inverted by the inverting amplifier output through a low-pass filter, as x j, having a structure connected to the K linear combination unit,
Multi-user receiver.
請求項9において,
前記重み係数生成部は,
前記相関係数行列Rまたは前記変形相関係数行列R´の第j列または第行(a´1j,a´2j,…,a´Kj)と,重み係数(x,x,…,x)との内積(a´1j+a´2j+…+a´Kj)を作り出す,K個の乗算器とそれらの出力を全て加え合わせる合成器で構成されるK個の線形結合部j(j=1,2,…,K)を,備え,
kを希望信号のビット番号とすると,
線形結合部kの出力を反転増幅器で反転して低域フィルタに通した出力を,x´として,
線形結合部kの中でyとxの乗算を行う乗算器に,xの代わりに接続し,
´に定数を加えた出力をxとして,j≠kであるK−1個の線形結合部jに接続し,
j≠kであるK−1個の線形結合部jの出力を反転増幅器で反転して低域フィルタに通した出力をxとして,前記K個の線形結合部に接続する構成を有する,
マルチユーザ受信機。
In claim 9,
The weighting factor generator includes:
The j-th column or the row (a ′ 1j , a ′ 2j ,..., A ′ Kj ) of the correlation coefficient matrix R or the modified correlation coefficient matrix R ′, and weighting coefficients (x 1 , x 2 ,. inner product of x K) (a'1j x 1 + a'2j x 2 + ... + a'Kj x K) produce, the K composed of K multipliers and combiner summing all their outputs A linear combination j (j = 1, 2,..., K)
If k is the bit number of the desired signal,
An output obtained by inverting the output of the linear combination unit k by an inverting amplifier and passing through a low-pass filter is defined as x k ′.
A multiplier for multiplying y k and x k in the linear combination unit k, connected in place of x k,
an output obtained by adding a constant to the x k 'as x k, connected to the K-1 pieces of linear coupling portion j is j ≠ k,
The output of the K-1 pieces of linear coupling portion j is j ≠ k inverted by the inverting amplifier output through a low-pass filter as x j, having a configuration to be connected to the K linear combination unit,
Multi-user receiver.
請求項9において,
前記重み係数生成部は,
前記K個の線形結合部の後段の低域フィルタの出力から,全ての線形結合部の乗算器に分配されていた前記K個の重み係数(x,x,…,x)の一部を,前記低域フィルタの入力から取り出す構成を有する,
マルチユーザ受信機。
In claim 9,
The weighting factor generator includes:
From the output of the low-pass filter after the K linear combination units, one of the K weight coefficients (x 1 , x 2 ,..., X K ) distributed to the multipliers of all the linear combination units is obtained. Having a configuration for extracting a part from an input of the low-pass filter,
Multi-user receiver.
請求項2から11の何れか1項において,
前記重み係数生成部は,
前記線形結合器に接続された低域フィルタまたは整合フィルタの一部または全部の出力を前記フィルタのそれぞれの入力に加え合わせ,前記フィルタの入力と出力で局所的に正帰還ループが形成される構成を有する,
マルチユーザ受信機。
In any one of claims 2 to 11,
The weighting factor generator includes:
A configuration in which part or all of the output of a low-pass filter or a matched filter connected to the linear combiner is added to respective inputs of the filter, and a positive feedback loop is locally formed by the input and output of the filter. Having,
Multi-user receiver.
請求項2から12の何れか1項において,
前記重み係数生成部を,
kを希望信号のビット番号とすると,重み係数xを,定数として全ての線形結合器の乗算器に与え,前記重み係数xを変数として求める場合に必要であった構成要素を除去した構成を有する,
マルチユーザ受信機。
In any one of claims 2 to 12,
The weighting factor generator includes:
When bit number k of the desired signal, configured to the weighting coefficients x k, given to all of the linear combiner of the multiplier as a constant, to remove components was required when obtaining the weight coefficients x k as a variable Having,
Multi-user receiver.
請求項2から13の何れか1項において,
前記重み係数生成部の構成要素である前記反転増幅器の全てまたは一部の位置が前記反転増幅器を構成要素とする帰還ループの任意の位置に変えられた
マルチユーザ受信機。
In any one of claims 2 to 13,
A multi-user receiver in which all or a part of the position of the inverting amplifier, which is a component of the weight coefficient generation unit, is changed to an arbitrary position of a feedback loop including the inverting amplifier as a component.
請求項2から14の何れか1項において,
前記重み係数生成部の構成要素である前記反転増幅器の全てまたは一部の位置が前記反転増幅器を構成要素とする複数の帰還ループの共通の経路の中に変えられた
マルチユーザ受信機。
In any one of claims 2 to 14,
A multi-user receiver in which the position of all or a part of the inverting amplifier, which is a component of the weight coefficient generation unit, is changed to a common path of a plurality of feedback loops including the inverting amplifier as a component.
請求項2から15の何れかの1項において,
前記重み係数生成部の構成要素である,反転増幅器を,反転器または反転減衰器に変え,前記反転器または反転減衰器を含む帰還ループを形成する何れかの回路を利得のある回路に変更した構成を有する,
マルチユーザ受信機。
In any one of claims 2 to 15,
The inverting amplifier, which is a component of the weight coefficient generation unit, was changed to an inverter or an inverting attenuator, and any circuit forming a feedback loop including the inverter or the inverting attenuator was changed to a circuit having a gain. Having the structure,
Multi-user receiver.
請求項2から16の何れか1項において,
前記重み係数生成部は,
背景雑音電力密度とビット当たりの受信信号電力比の値を零として,前記値を推定する回路を有しない,
マルチユーザ受信機。
In any one of claims 2 to 16,
The weighting factor generator includes:
No circuit for estimating the value of the background noise power density and the received signal power ratio per bit as zero,
Multi-user receiver.
移動通信ネットワークシステムに設けられる無線基地局装置であって,
請求項1から17のいずれか1項に記載のマルチユーザ受信機を備えている無線基地局装置。
A wireless base station device provided in a mobile communication network system,
A wireless base station apparatus comprising the multi-user receiver according to any one of claims 1 to 17.
移動通信ネットワークに接続して無線通信を行う移動機であって,
請求項1から17のいずれか1項に記載のマルチユーザ受信機を備えている移動機。
A mobile device that performs wireless communication by connecting to a mobile communication network,
A mobile station comprising the multi-user receiver according to any one of claims 1 to 17.
JP2002298015A 2002-10-10 2002-10-10 Multi-user receiver, radio base station device having the same and mobile machine Pending JP2004135099A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002298015A JP2004135099A (en) 2002-10-10 2002-10-10 Multi-user receiver, radio base station device having the same and mobile machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002298015A JP2004135099A (en) 2002-10-10 2002-10-10 Multi-user receiver, radio base station device having the same and mobile machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004135099A true JP2004135099A (en) 2004-04-30

Family

ID=32287566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002298015A Pending JP2004135099A (en) 2002-10-10 2002-10-10 Multi-user receiver, radio base station device having the same and mobile machine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004135099A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010515324A (en) * 2006-12-28 2010-05-06 セントル ナショナル デチュード スパシアル (セー.エヌ.エ.エス) Method and apparatus for receiving a BOC modulated radio navigation signal

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010515324A (en) * 2006-12-28 2010-05-06 セントル ナショナル デチュード スパシアル (セー.エヌ.エ.エス) Method and apparatus for receiving a BOC modulated radio navigation signal

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH10190495A (en) Interference canceler
US8565287B2 (en) Method and system for per-cell interference estimation for interference suppression
JPH07131382A (en) Demodulator for spread spectrum signal
JP2002503057A (en) Method and apparatus for joint detection of data in a direct sequence spread spectrum communication system
JPH10215236A (en) Cdma receiver
JPH08237190A (en) Channel evaluation method and receiver
JPH10190622A (en) Adaptive series-parallel mixed noise removing method
JP2002064467A (en) Method and device for cancelling multiple access interference in code division multiple access(cdma) communication system
JP2001007734A (en) Code synchronization obtaining method for cdma communication system and apparatus thereof
US7949925B2 (en) Fixed-point implementation of a joint detector
JPH11331125A (en) Radio receiving system
JP2003521148A (en) Code division multiple access receiver
JP3886709B2 (en) Spread spectrum receiver
JP2004135099A (en) Multi-user receiver, radio base station device having the same and mobile machine
US7099376B2 (en) Method for parallel type interference cancellation in code division multiple access receiver
US6650690B2 (en) Device and system for carrying out search procedures in a mobile radio receiver
US7924948B2 (en) Pre-scaling of initial channel estimates in joint detection
JP2001203668A (en) Interference signal elimination device and interference signal elimination method
JP3278379B2 (en) Frame synchronization detection circuit
JP4141550B2 (en) Multi-user receiver
US7916841B2 (en) Method and apparatus for joint detection
JP2002175283A (en) Systolic array type computing unit
KR20020040643A (en) Path searcher for spread spectrum receiver
JP4205868B2 (en) Signal receiving apparatus in DS-CDMA system
JPH0832547A (en) Synchronization acquisition method