JP2005027179A - 受信装置および受信回路 - Google Patents
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- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Abstract
【課題】マルチパス波の電力を有効に利用し、かつ精度の高い復号を行うことが可能な受信装置を提供する。
【解決手段】加重合成器１００と加重合成器１１０の受信信号に対する重み付けにおいて、演算装置５０が加重合成器１００の出力信号における不要信号と加重合成器１１０の出力信号における不要信号が無相関になり、かつ加重合成器１００と加重合成器１１０とが互いに異なる伝搬遅延時間の信号を強く受信するように、重み付けを行う。そして、軟出力復号器３０と軟出力復号器３１とが、加重合成器１００と加重合成器１１０の両出力と、互いの軟出力検出の結果を用いて繰り返し軟出力検出を行うことで復号を実施し、それぞれ検出される信号判定の尤度情報の信頼度を高めた後、硬出力復号器４０が硬出力を行うようにしたものである。
【選択図】 図１
【解決手段】加重合成器１００と加重合成器１１０の受信信号に対する重み付けにおいて、演算装置５０が加重合成器１００の出力信号における不要信号と加重合成器１１０の出力信号における不要信号が無相関になり、かつ加重合成器１００と加重合成器１１０とが互いに異なる伝搬遅延時間の信号を強く受信するように、重み付けを行う。そして、軟出力復号器３０と軟出力復号器３１とが、加重合成器１００と加重合成器１１０の両出力と、互いの軟出力検出の結果を用いて繰り返し軟出力検出を行うことで復号を実施し、それぞれ検出される信号判定の尤度情報の信頼度を高めた後、硬出力復号器４０が硬出力を行うようにしたものである。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、無線通信に用いられるものであって、特にアレーアンテナを用いた無線通信システムに好適する受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マルチパス伝搬路において、送受信間の伝搬遅延時間が異なる複数の信号が到来する環境では、符号間干渉による波形歪みが通信品質を劣化させる大きな要因となる。このような環境で、アレーアンテナを用いた適応受信装置で特定の伝搬遅延時間の信号のみを受信し、他の伝搬遅延時間で到来する信号を抑圧する手法（例えば非特許文献１）が存在する。
【０００３】
一方、復調機に等化器を搭載する場合や、変調方式として直交周波数分割多重（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ： 以下ＯＦＤＭと記述する）方式を用いるシステムでは伝搬遅延時間の異なる信号を受信しても、符号間干渉に起因する波形歪みを補償することができる。伝搬遅延時間の異なる各信号は同一の情報を含んでいるため、上記のようなシステムでは複数の伝搬遅延時間の信号を受信することによってマルチパス波のエネルギーを有効に利用することができる。
【０００４】
このような概念の下、異なる伝搬遅延時間の複数の信号を適応受信装置で合成し、等化器を適用する手法（例えば非特許文献２）や、ＯＦＤＭシステムにおいて異なる伝搬遅延時間で到来する複数の信号を適応受信装置で合成する手法（例えば非特許文献３）が存在する。しかし、伝搬遅延時間が異なる複数の信号を受信する場合、一つの加重合成器で全ての到来信号を合成することはできない。
【０００５】
これに対して従来は、複数の加重合成器を用いることによって解決している。例えば非特許文献４では、複数の加重合成器を用いて、伝搬遅延時間が異なる複数の信号を受信し、各加重合成器の出力を用いて多入力最尤系列推定を行っている。
【０００６】
しかしながら、非特許文献４の手法では、各加重合成器の出力に含まれる不要信号に相関が生じるため、最尤系列推定を行ってもその効果を十分に発揮することができず、精度の高い復号を行うことができないという問題がある。
【０００７】
【非特許文献１】
Ｙ． Ｏｇａｗａ， Ｍ． Ｏｈｍｉｙａ， ａｎｄ Ｋ． Ｉｔｏｈ， ｀｀Ａｎ ＬＭＳ ａｄａｐｔｉｖｅ ａｒｒａｙ ｆｏｒ ｍｕｌｔｉｐａｔｈ ｆａｄｉｎｇ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ，’’ ＩＥＥＥ Ａｅｒｏｓｐ． Ｅｌｅｃｔｒｏｎ． Ｓｙｓｔ．， ｖｏｌ． ＡＥＳ−２３， ｎｏ． １， ｐｐ． １７−−２３， Ｊａｎ． １９８７．
【０００８】
【非特許文献２】
Ｊ．−Ｗ． Ｌｉａｎｇ， Ｊ．−Ｔ． Ｃｈｅｎ， ａｎｄ Ａ． Ｊ． Ｐａｕｌｒａｊ， ｀｀Ａ ｔｗｏ−ｓｔａｇｅ ｈｙｂｒｉｄ ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ ＣＣＩ／ＩＳＩ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，’’ ＩＥＥＥ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， ｖｏｌ． １， ｎｏ． ６， ｐｐ． １６３−−１６５， Ｎｏｖ． １９９７．
【０００９】
【非特許文献３】
Ｍ． Ｏｋａｄａ， Ａ． Ｈａｓｈｉｚｕｍｅ， ａｎｄ Ｓ． Ｋｏｍａｋｉ， ｀｀Ａ ｊｏｉｎｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎｄ ｓｐａｃｅ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｓｃｈｅｍｅ ｆｏｒ ＯＦＤＭ，’’ Ｐｒｏｃ． ＩＥＥＥ ＶＴＣ’９９ Ｆａｌｌ， Ａｍｓｔｅｒｄａｍ， Ｔｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ， ｖｏｌ． ５， ｐｐ． ２９３９−−２９４３， Ｓｅｐｔ． １９９９．
【００１０】
【非特許文献４】
Ｍ． Ｆｕｊｉｉ， ｀｀Ｐａｔｈ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｖｅｃｔｏｒ ａｒｒａｙｓ ａｎｄ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ ＩＳＩ ｃｈａｎｎｅｌｓ，’’ ｛￥ｅｍ ＩＥＥＥ Ｊ． Ｓｅｌｅｃｔ． Ａｒｅａｓ Ｃｏｍｍｕｎ．｝， ｖｏｌ． １７， ｎｏ． １０， ｐｐ． １７３５−−１７４６， Ｏｃｔ． １９９９．
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来の受信装置では、複数の加重合成器を用いることで、伝搬遅延時間が異なる複数の信号を受信しているが、各加重合成器の出力に含まれる不要信号に相関があるため、最尤系列推定を行ってもその効果を十分に発揮することができないという問題があった。
この発明は上記の問題を解決すべくなされたもので、マルチパス波の電力を有効に利用し、かつ精度の高い復号を行うことが可能な受信装置および受信回路を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明は、無線信号を受信する複数の受信手段と、この複数の受信手段が出力する複数の受信信号に対して重み付けを行ない、この重み付けを行った複数の受信信号を加算して出力する第１の加算手段と、複数の受信手段が出力する複数の受信信号に対して重み付けを行ない、この重み付けを行った複数の受信信号を加算して出力する第２の加算手段と、第１の加算手段の出力に含まれる不要波成分と、第２の加算手段の出力に含まれる不要波成分との間に相関が生じないように、第１の加算手段と前記第２の加算手段における重み付けを制御する制御手段と、第１の加算手段の出力に基づいて軟出力を行う第１の軟出力手段と、この第１の軟出力手段の出力結果と、第２の加算手段の出力とに基づいて軟出力を行う第２の軟出力手段と、この第２の軟出力手段の出力結果に基づいて、硬出力を行い復号した受信データを得る硬出力手段とを具備して受信装置を構成するようにした。
【００１３】
またこの発明は、複数の受信手段によって得られる複数の受信信号に対して重み付けを行ない、この重み付けを行った複数の受信信号を加算して出力する第１の加算手段と、複数の受信信号に対して重み付けを行ない、この重み付けを行った複数の受信信号を加算して出力する第２の加算手段と、第１の加算手段の出力に含まれる不要波成分と、第２の加算手段の出力に含まれる不要波成分との間に相関が生じないように、第１の加算手段と第２の加算手段における重み付けを制御する制御手段と、第１の加算手段の出力に基づいて軟出力を行う第１の軟出力手段と、この第１の軟出力手段の出力結果と、第２の加算手段の出力とに基づいて軟出力を行う第２の軟出力手段と、この第２の軟出力手段の出力結果に基づいて、硬出力を行い復号した受信データを得る硬出力手段とを具備して受信回路を構成するようにした。
【００１４】
上記構成の受信装置および受信回路では、複数の受信信号を第１の加算手段と第２の加算手段でそれぞれ重み付けする際に、第１の加算手段の出力に含まれる不要波成分と、第２の加算手段の出力に含まれる不要波成分との間に相関が生じないように重み付けを行い、第１の加算手段の出力に基づく軟出力と第２の加算手段の出力に基づく軟出力とに基づいて、硬出力を行って復号を行うようにしている。
【００１５】
したがって、上記構成の受信装置および受信回路によれば、不要波成分に相関が生じない２つの信号をそれぞれ軟出力し、これらの出力を硬出力して復号を行うので、精度の高い復号を行うことができる。
【００１６】
さらにこの発明は、無線信号を受信する複数の受信手段と、この複数の受信手段が出力する複数の受信信号に対して重み付けを行ない、この重み付けを行った複数の受信信号を加算して出力する第１の加算手段と、複数の受信手段が出力する複数の受信信号に対して重み付けを行ない、この重み付けを行った複数の受信信号を加算して出力する第２の加算手段と、第１の加算手段の出力と第２の加算手段の出力とが、互いに異なる伝搬遅延時間の信号をそれぞれ含むように、第１の加算手段と第２の加算手段における重み付けを制御する制御手段と、第１の加算手段の出力に基づいて軟出力を行う第１の軟出力手段と、この第１の軟出力手段の出力結果と、第２の加算手段の出力とに基づいて軟出力を行う第２の軟出力手段と、この第２の軟出力手段の出力結果に基づいて、硬出力を行い復号した受信データを得る硬出力手段とを具備して受信装置を構成するようにした。
【００１７】
またこの発明は、複数の受信手段によって得られる複数の受信信号に対して重み付けを行ない、この重み付けを行った複数の受信信号を加算して出力する第１の加算手段と、複数の受信信号に対して重み付けを行ない、この重み付けを行った複数の受信信号を加算して出力する第２の加算手段と、第１の加算手段の出力と第２の加算手段の出力とが、互いに異なる伝搬遅延時間の信号をそれぞれ含むように、第１の加算手段と第２の加算手段における重み付けを制御する制御手段と、第１の加算手段の出力に基づいて軟出力を行う第１の軟出力手段と、この第１の軟出力手段の出力結果と、第２の加算手段の出力とに基づいて軟出力を行う第２の軟出力手段と、この第２の軟出力手段の出力結果に基づいて、硬出力を行い復号した受信データを得る硬出力手段とを具備して受信回路を構成するようにした。
【００１８】
上記構成の受信装置および受信回路では、複数の受信信号を第１の加算手段と第２の加算手段でそれぞれ重み付けする際に、互いに異なる伝搬遅延時間の信号をそれぞれ含むように重み付けを行い、第１の加算手段の出力に基づく軟出力と第２の加算手段の出力に基づく軟出力とに基づいて、硬出力を行って復号を行うようにしている。
【００１９】
したがって、上記構成の受信装置および受信回路によれば、互いに異なる伝搬遅延時間の信号を含む２つの信号をそれぞれ軟出力し、これらの出力を硬出力して復号を行うので、マルチパス波の電力を有効に利用した精度の高い復号を行うことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。
図１は、この発明の第１の実施形態に係わる受信装置の構成を示すものである。この図に示すように受信装置は、アンテナ素子１０〜１３と、受信機２０〜２３と、加重合成器１００，１１０と、軟出力復号器３０，３１と、硬出力復号器４０と、演算装置５０とを備える。加重合成器１００は、アンテナ素子１０〜１３にそれぞれ対応する乗算器１０１〜１０４と、加算器１０５とを備える。同様に、加重合成器１１０は、アンテナ素子１０〜１３にそれぞれ対応する乗算器１１１〜１１４と、加算器１１５とを備える。
【００２１】
アンテナ素子１０〜１３は、指向性アンテナであってもよいし、無指向性アンテナであってもよく、所望の周波数帯域において到来する電波を受信するように設計してさえあればよい。なお、ここでは、アンテナ素子数が４素子の場合の例を示しているが、これに制限されるものではない。
【００２２】
受信機２０〜２３は、周波数変換機やフィルタ、増幅器、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）、ＡＦＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）、Ａ／Ｄ変換機などから構成される一般的な受信機であり、それぞれ対応するアンテナ素子１０〜１３で受信したアナログ信号をディジタル信号に変換するものである。受信機２０〜２３により得られたディジタル信号は、加重合成器１００，１１０と、演算装置５０に出力される。
【００２３】
乗算器１０１〜１０４は、後述する演算装置５０によりそれぞれ重み係数ｗ１０１〜ｗ１０４が与えられ、それぞれ対応する受信機２０〜２３から出力されるディジタル信号に乗算し、乗算結果を加算器１０５に出力する。加算器１０５は、乗算器１０１〜１０４により得られる乗算結果を加算し、軟出力復号器３０に出力する。
【００２４】
同様に、乗算器１１１〜１１４は、演算装置５０によりそれぞれ重み係数ｗ１１１〜ｗ１１４が与えられ、それぞれ対応する受信機２０〜２３から出力されるディジタル信号に乗算し、乗算結果を加算器１１５に出力する。加算器１１５は、乗算器１１１〜１１４により得られる乗算結果を加算し、軟出力復号器３１に出力する。
【００２５】
演算装置５０は、受信機２０〜２３から入力されるディジタル信号に基づいて、乗算器１０１〜１０４，１１１〜１１４に設定する重み係数ｗ１０１〜ｗ１０４，ｗ１１１〜ｗ１１４を、動的に算出し、それぞれに設定する。
【００２６】
軟出力復号器３０は、加算器１０５の加算結果と後述する軟出力復号器３１の出力とに基づく軟出力を行い、受信データの尤度を検出し、これを軟出力復号器３１に出力する。同様に、軟出力復号器３１は、加算器１１５の加算結果と軟出力復号器３０の出力とに基づく軟出力を行い、受信データの尤度を検出し、これを軟出力復号器３０に出力する。
【００２７】
そして、軟出力復号器３０の判定処理と、軟出力復号器３１の判定処理は、所定の回数だけ反復して実施すると、軟出力復号器３１にて得られる尤度が硬出力復号器４０に出力される。硬出力復号器４０は、軟出力復号器３１から与えられる尤度に基づいて、ビット単位で受信データの「０／１」を判定する。
【００２８】
次に、上記構成の受信装置の動作について説明する。
受信機２０〜２３にてそれぞれ受信された受信信号は、ディジタル信号に変換され、それぞれ対応する乗算器１０１〜１０４，１１１〜１１４と、演算装置５０に出力される。
【００２９】
これに対して演算装置５０は、上記ディジタル信号を分析し、加重合成器１００の出力信号における不要信号と加重合成器１１０の出力信号における不要信号が無相関になり、かつ加重合成器１００と加重合成器１１０とが互いに異なる伝搬遅延時間の信号を強く受信するように、乗算器１０１〜１０４，１１１〜１１４に設定する重み係数ｗ１０１〜ｗ１０４，ｗ１１１〜ｗ１１４を算出する。
【００３０】
この算出法の一例として、同一チャネル干渉波が存在せず、不要信号は各アンテナ素子で独立に発生する熱雑音のみの場合について説明する。この場合、上記ディジタル信号から得られる相関行列の最大固有値に対応する固有ベクトルを加重合成器１００に設定し、２番目に大きい固有値に対応する固有ベクトルを加重合成器１１０に設定することで、上述したような重み係数を設定することができる。
【００３１】
なお、重み係数の設定法は、この方法に限定するものではなく、加重合成器１００の出力信号における不要信号と加重合成器１１０の出力信号における不要信号が無相関になり、かつ加重合成器１００と加重合成器１１０とが互いに異なる伝搬遅延時間の信号を強く受信するようなものであれば、他の手法を用いても構わない。
【００３２】
図２に、３方向から互いに異なる伝搬遅延時間で３波の信号が到来している場合に、上述したような重み付けを加重合成器１００と加重合成器１１０とに行った場合のアレー指向性を例示する。この図において、実線が加重合成器１００に設定される重み係数ｗ１０１〜ｗ１０４によって得られるアレー指向性を示し、破線が加重合成器１１０に設定される重み係数ｗ１１１〜ｗ１１４によって得られるアレー指向性を示している。また、図中の矢印は、０度、１０度、−３０度方向であり、それぞれ異なる伝搬遅延時間で到来する３波の信号の到来方向を示している。なお、この図では、アンテナ素子１０〜１３により、アレーアンテナを４素子の半波長間隔直線アレーで構成した場合を例に挙げている。
【００３３】
この図に示すように、実線で示したアレー指向性を見ると、０度および１０度方向にビームが向けられており、これらの信号を強く受信するように重み付けを行っている。しかし、−３０度方向の利得は、０度および１０度方向の利得より、約１０ｄＢ小さくなっており、−３０度方向の信号はそれほど強く受信しない。
【００３４】
一方、破線で示したアレー指向性を見ると、実線で示したアレー指向性とは逆に、−３０度方向にビームを向けて強く受信するように重み付けを行っており、実線で示したアレー指向性で強く受信できなかった信号を強く受信することができる。このように、加重合成器１００と加重合成器１１０とで、異なる重み付けを行うことで、単一の重みでは受信しきれなかった信号も強く受信できる。
【００３５】
このようにして、加重合成器１００と加重合成器１１０にて、それぞれの出力信号における不要信号が無相関になり、かつ互いに異なる伝搬遅延時間の信号が強く受信され、それぞれ軟出力復号器３０，３１に出力される。
【００３６】
これに対して、軟出力復号器３０，３１では、それぞれ加重合成器１００，１１０から与えられる出力に対して、軟出力を行う。
軟出力復号器３０は、加重合成器１００の出力と軟出力復号器３１の出力とに基づく軟出力を行い、受信データの尤度を検出し、これを軟出力復号器３１に出力する。同様に、軟出力復号器３１は、加重合成器１１０の出力と軟出力復号器３０の出力とに基づく軟出力を行い、受信データの尤度を検出し、これを軟出力復号器３０に出力する。この軟出力では、符号が「０」か「１」かを判定するのではなく、信号検出の信頼度情報である尤度を出力する。
【００３７】
ここで、加重合成器１００および１１０は、伝搬遅延時間が互いに異なる複数の信号を受信しているため、各加重合成器の出力は符号間干渉が存在している。このため、軟出力復号器３０，３１は、加重合成器１００と加重合成器１１０とが受信した信号間の最大伝搬遅延時間差によって決定される拘束長を有する。
【００３８】
また軟出力復号器３０，３１で用いられる軟出力検出の手法の一例として、最大事後確率（Ｍａｘｉｍｕｍ Ａ Ｐｏｓｔｅｒｉｏｒｉ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ： 以下ＭＡＰと呼ぶ）検出が挙げられる。ＭＡＰ検出は受信信号から送信した確率が最大の符号を、送信された符号と判定する検出方法であり、符号誤り率を最小にする検出法として知られている。この検出法は、ターボ復号等の繰り返し処理を行う復号法で用いられている。
【００３９】
そして、軟出力復号器３０と軟出力復号器３１とが、加重合成器１００と加重合成器１１０の両出力と、互いの軟出力検出の結果を用いて繰り返し軟出力検出を行うことで復号を実施する。
【００４０】
軟出力復号器３０と軟出力復号器３１との間でなされる復号処理では、まず、第１のステップとしては、軟出力復号器３０が、加重合成器１００から出力された信号と、軟出力復号器３１から出力された信号とを用いて、軟出力検出を行う。ただし、初段では軟出力復号器３１からの出力が得られないため、加重合成器１００の出力信号のみを用いて行う。
【００４１】
次に、第２のステップとして、軟出力復号器３１が、軟出力復号器３０から出力された信号と、加重合成器１１０から出力された信号とを用いて、軟出力検出を行う。
【００４２】
そして、このような２つのステップを予め定められた回数だけ繰り返した後、軟出力復号器３１から出力される信号判定の尤度に基づいて、硬出力復号器４０がビット単位で受信データの「０／１」を判定し、受信データを得る。以後、図示しないデータ再生回路によりデータを再生出力する。
【００４３】
以上のように、上記構成の受信装置では、加重合成器１００と加重合成器１１０の受信信号に対する重み付けにおいて、演算装置５０が加重合成器１００の出力信号における不要信号と加重合成器１１０の出力信号における不要信号が無相関になるように重み付けを行った後それぞれ軟出力し、この軟出力の結果に基づいて硬出力を行って復号するにしている。
したがって、上記構成の受信装置によれば、軟出力復号器３０や軟出力復号器３１において精度の高い尤度情報を検出することができるので、精度の高い復号を行うことができる。
【００４４】
また、上記構成の受信装置では、加重合成器１００と加重合成器１１０の受信信号に対する重み付けにおいて、加重合成器１００と加重合成器１１０とが互いに異なる伝搬遅延時間の信号を強く受信するように、重み付けを行うようにしている。
したがって、上記構成の受信装置によれば、マルチパス波の電力を有効に利用した受信を行うことができるので、精度の高い復号を行うことができる。
【００４５】
さらに、上記構成の受信装置では、軟出力復号器３０と軟出力復号器３１とが、加重合成器１００と加重合成器１１０の両出力と、互いの軟出力検出の結果を用いて繰り返し軟出力検出を行うことで復号を実施するようにしている。
したがって、上記構成の受信装置によれば、軟出力復号器３０と軟出力復号器３１とで検出される信号判定の尤度情報の信頼度を高めることができ、これにより精度の高い復号を行うことができる。
【００４６】
なお、このような復号法を実現する符号化方式としてとしてターボ符号が知られている。ターボ符号は複数の符号化器にインターリーバを介して信号を入力し、複数の符号化信号を多重化して送信する方式である。
本発明がターボ符号と異なる点は、本発明では複数の符号化器が不要な点である。本発明では、符号間干渉が発生する伝搬路において複数の加重合成器（３０，３１）を用いて複数の受信信号を得ており、各加重合成器の出力におけるインパルス応答が異なるように演算装置５０が動作する。
【００４７】
よって、軟出力復号器３０と軟出力復号器３１において、異なる信号の信頼度が高くなり、ターボ符号におけるインターリーバを介した連接符号化と同様の効果が得られる。このように、複数の重みを用いて受信することによって複数の符号化器を用いて送信した場合と同様の効果を得られる。
【００４８】
また、非特許文献４に示されている手法は複数の加重合成器から得られる信号を用いて最尤系列推定を行っている。最尤系列推定は信号の発生確率が等しい場合にＭＡＰ検出と等価な復号結果が得られるが、信号の発生確率が異なるとＭＡＰ検出よりも特性が劣化してしまう。しかも、従来の手法では各加重合成器の出力に含まれる不要信号間に相関が生じるため、有効な最尤系列推定を行うことができず、さらに特性が劣化する。これに対して上述した構成の受信装置によれば、このような特性の劣化を防ぐことができる。
【００４９】
なお、上記実施の形態では、軟出力復号器３０，３１で用いられる軟出力検出の手法として、最大事後確率（ＭＡＰ）を例に挙げて説明したが、その他の軟出力検出の方法としては、軟出力ＭＡＰ検出、およびその近似を行う代表的な手法として、ＢＣＪＲ、Ｍａｘ−Ｌｏｇ−ＭＡＰ、ＳＯＶＡ（Ｓｏｆｔ Ｏｕｔｐｕｔ Ｖｉｔｅｒｂｉ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）等を適用することができる。この発明で用いられる軟出力検出の手法は、上記３つのいずれのアルゴリズムでも構わない。また、この発明は軟出力検出を上記の３つのアルゴリズムに限定するものではなく、他の軟出力検出の手法を適用することも可能である。
【００５０】
次に、この発明の第２の実施形態に係わる受信装置ついて説明する。図３は、その構成を示すものであって、上述した第１の実施形態の受信装置と異なる点は、第２の実施形態ではマルチキャリア伝送方式を用いている点である。マルチキャリア伝送方式としては、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）方式が考えられる。
【００５１】
このため、本実施形態の受信装置では、第１の実施形態の受信装置の構成に加え、加重合成器１００と軟出力復号器３０との間に、フーリエ変換器６０とディジタル信号処理機７０を設け、同様に、加重合成器１１０と軟出力復号器３１との間に、フーリエ変換器６１とディジタル信号処理機７１を設けたものである。以下の説明では、第１の実施形態の受信装置と異なる点を中心に説明する。
【００５２】
フーリエ変換器６０は、加重合成器１００の出力を、時間領域から周波数領域の信号に変換して、ディジタル信号処理機７０に出力する。同様に、フーリエ変換器６１は、加重合成器１１０の出力を、時間領域から周波数領域の信号に変換して、ディジタル信号処理機７１に出力する。
【００５３】
ＯＦＤＭ方式の場合、時間領域の離散信号を離散フーリエ変換（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ： 以下ＤＦＴと呼ぶ）、または高速離散フーリエ変換（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ： 以下ＦＦＴと呼ぶ）することにより周波数領域の信号に変換して復調を行う。なお、この発明においてはＤＦＴを用いてもＦＦＴを用いても構わない。
【００５４】
ディジタル信号処理機７０は、フーリエ変換器６０の出力から各搬送波のチャネル応答を求め、各副搬送波の信号を復調する。またディジタル信号処理機７０は、信号がスクランブル処理を施されている場合はデスクランブルを行う必要がある。さらに、信号が畳み込み符号化されており、符号語がインターリーブされている場合はデインターリーブを行う必要がある。
【００５５】
なお、畳み込み符号化およびインターリーブが施され、かつＱＡＭ等の多値変調が行われている場合は受信信号とチャネル応答から各ビットの軟出力値を出力する必要がある。本実施の形態におけるディジタル信号処理機７０は、必要に応じてこれらの処理を行うものである。
【００５６】
ディジタル信号処理機７１についても、フーリエ変換器６１の出力に対して同様の処理を施す。ディジタル信号処理機７０によって処理された信号は、軟出力復号器３０に出力され、一方、ディジタル信号処理機７１によって処理された信号は、軟出力復号器３１に出力される。
【００５７】
軟出力復号器３０は、ディジタル信号処理機７０の出力と後述する軟出力復号器３１の出力とに基づく軟出力を行い、受信データの尤度を検出し、これを軟出力復号器３１に出力する。同様に、軟出力復号器３１は、ディジタル信号処理機７０の出力と軟出力復号器３０の出力とに基づく軟出力を行い、受信データの尤度を検出し、これを軟出力復号器３０に出力する。
【００５８】
そして、軟出力復号器３０の判定処理と、軟出力復号器３１の判定処理は、所定の回数だけ反復して実施すると、軟出力復号器３１にて得られる尤度が硬出力復号器４１に出力される。硬出力復号器４１は、軟出力復号器３１から与えられる尤度に基づいて、ビット単位で受信データの「０／１」を判定する。
【００５９】
図４に、上記構成の受信装置によって、加重合成器１００と加重合成器１１０により得られる受信信号の周波数特性の一例を示す。この図において、横軸は副搬送波番号を表し、縦軸は電力を表している。なお、副搬送波０は直流成分に相当し、この例では用いていない。またこの図では、実線が加重合成器１００から得られる受信信号の周波数特性、破線が加重合成器１１０から得られる受信信号の周波数特性をそれぞれ表しているものとする。
【００６０】
図４の実線からわかるように加重合成器１００から得られる受信信号は、副搬送波「１８」付近、および副搬送波「−９」付近の電力が小さくなっており、これらの副搬送波で送信された信号の復調精度は劣化してしまう。一方、加重合成器１１０から得られる受信信号の周波数特性を見ると加重合成器１００で受信電力が小さくなっていた副搬送波「１８」および「−９」付近の電力が大きくなっていることがわかる。
【００６１】
すなわち、上記構成の受信装置によれば、マルチキャリア伝送方式に適用することにより、各加重合成器１００，１１０が互いに異なる副搬送波の信号を強く受信し、それぞれの復調により得られた信頼度情報を相互に受け渡すことにより精度の高い復号を実現することができる。また、畳込み符号のように複数の副搬送波に渡って信号が関与する場合は繰り返し処理を行う事によって徐々に復号精度を高めていくことができる。
【００６２】
なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００６３】
その一例として例えば、上記第１の実施形態および第２の実施形態では、受信機２０〜２３による受信信号を２つの加重合成器１００，１１０で重み付けを行うようにしているが、３以上の加重合成器を設けて、各加重合成器の出力信号に含まれる不要信号が互いに無相関で、かつ各加重合成器が互いに異なる伝搬遅延時間の信号を強く受信するように重み付けを行うようにしてもよい。
【００６４】
また、第１の実施形態における加重合成器１００，１１０、軟出力復号器３０，３１、硬出力復号器４０および演算装置５０は、１つのＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）チップで実現することも可能である。同様に、第２の実施形態における加重合成器１００，１１０、軟出力復号器３２，３３、硬出力復号器４１、演算装置５０、フーリエ変換器６０，６１およびディジタル信号処理機７０，７１は、１つのＤＳＰチップで実現することも可能である。このようにＤＳＰチップを用いて受信回路を構成することができる。
その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を施しても同様に実施可能であることはいうまでもない。
【００６５】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明では、複数の受信信号を第１の加算手段と第２の加算手段でそれぞれ重み付けする際に、第１の加算手段の出力に含まれる不要波成分と、第２の加算手段の出力に含まれる不要波成分との間に相関が生じないように重み付けを行い、第１の加算手段の出力に基づく軟出力と第２の加算手段の出力に基づく軟出力とに基づいて、硬出力を行って復号を行うようにしている。
【００６６】
したがって、この発明によれば、不要波成分に相関が生じない２つの信号をそれぞれ軟出力し、これらの出力を硬出力して復号を行うので、精度の高い復号を行うことが可能な受信装置を提供できる。
【００６７】
またこの発明では、複数の受信信号を第１の加算手段と第２の加算手段でそれぞれ重み付けする際に、互いに異なる伝搬遅延時間の信号をそれぞれ含むように重み付けを行い、第１の加算手段の出力に基づく軟出力と第２の加算手段の出力に基づく軟出力とに基づいて、硬出力を行って復号を行うようにしている。
【００６８】
したがって、この発明によれば、互いに異なる伝搬遅延時間の信号を含む２つの信号をそれぞれ軟出力し、これらの出力を硬出力して復号を行うので、マルチパス波の電力を有効に利用した精度の高い復号を行うことが可能な受信装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係わる受信装置の第１の実施形態の構成を示す回路ブロック図。
【図２】図１に示した受信装置のアレー指向性を示す図。
【図３】この発明に係わる受信装置の第２の実施形態の構成を示す回路ブロック図。
【図４】図２に示した受信装置による受信信号の周波数特性を示す図。
【符号の説明】
１０…アンテナ素子、２０〜２３…受信機、３０，３１，３２，３３…軟出力復号器、４０，４１…硬出力復号器、５０…演算装置、６０，６１…フーリエ変換器、７０，７１…ディジタル信号処理機、１００，１１０…加重合成器、１０１〜１０４…乗算器
１０５，１１５…加算器、１１１〜１１４…乗算器。
【発明の属する技術分野】
この発明は、無線通信に用いられるものであって、特にアレーアンテナを用いた無線通信システムに好適する受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マルチパス伝搬路において、送受信間の伝搬遅延時間が異なる複数の信号が到来する環境では、符号間干渉による波形歪みが通信品質を劣化させる大きな要因となる。このような環境で、アレーアンテナを用いた適応受信装置で特定の伝搬遅延時間の信号のみを受信し、他の伝搬遅延時間で到来する信号を抑圧する手法（例えば非特許文献１）が存在する。
【０００３】
一方、復調機に等化器を搭載する場合や、変調方式として直交周波数分割多重（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ： 以下ＯＦＤＭと記述する）方式を用いるシステムでは伝搬遅延時間の異なる信号を受信しても、符号間干渉に起因する波形歪みを補償することができる。伝搬遅延時間の異なる各信号は同一の情報を含んでいるため、上記のようなシステムでは複数の伝搬遅延時間の信号を受信することによってマルチパス波のエネルギーを有効に利用することができる。
【０００４】
このような概念の下、異なる伝搬遅延時間の複数の信号を適応受信装置で合成し、等化器を適用する手法（例えば非特許文献２）や、ＯＦＤＭシステムにおいて異なる伝搬遅延時間で到来する複数の信号を適応受信装置で合成する手法（例えば非特許文献３）が存在する。しかし、伝搬遅延時間が異なる複数の信号を受信する場合、一つの加重合成器で全ての到来信号を合成することはできない。
【０００５】
これに対して従来は、複数の加重合成器を用いることによって解決している。例えば非特許文献４では、複数の加重合成器を用いて、伝搬遅延時間が異なる複数の信号を受信し、各加重合成器の出力を用いて多入力最尤系列推定を行っている。
【０００６】
しかしながら、非特許文献４の手法では、各加重合成器の出力に含まれる不要信号に相関が生じるため、最尤系列推定を行ってもその効果を十分に発揮することができず、精度の高い復号を行うことができないという問題がある。
【０００７】
【非特許文献１】
Ｙ． Ｏｇａｗａ， Ｍ． Ｏｈｍｉｙａ， ａｎｄ Ｋ． Ｉｔｏｈ， ｀｀Ａｎ ＬＭＳ ａｄａｐｔｉｖｅ ａｒｒａｙ ｆｏｒ ｍｕｌｔｉｐａｔｈ ｆａｄｉｎｇ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ，’’ ＩＥＥＥ Ａｅｒｏｓｐ． Ｅｌｅｃｔｒｏｎ． Ｓｙｓｔ．， ｖｏｌ． ＡＥＳ−２３， ｎｏ． １， ｐｐ． １７−−２３， Ｊａｎ． １９８７．
【０００８】
【非特許文献２】
Ｊ．−Ｗ． Ｌｉａｎｇ， Ｊ．−Ｔ． Ｃｈｅｎ， ａｎｄ Ａ． Ｊ． Ｐａｕｌｒａｊ， ｀｀Ａ ｔｗｏ−ｓｔａｇｅ ｈｙｂｒｉｄ ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ ＣＣＩ／ＩＳＩ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，’’ ＩＥＥＥ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， ｖｏｌ． １， ｎｏ． ６， ｐｐ． １６３−−１６５， Ｎｏｖ． １９９７．
【０００９】
【非特許文献３】
Ｍ． Ｏｋａｄａ， Ａ． Ｈａｓｈｉｚｕｍｅ， ａｎｄ Ｓ． Ｋｏｍａｋｉ， ｀｀Ａ ｊｏｉｎｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎｄ ｓｐａｃｅ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｓｃｈｅｍｅ ｆｏｒ ＯＦＤＭ，’’ Ｐｒｏｃ． ＩＥＥＥ ＶＴＣ’９９ Ｆａｌｌ， Ａｍｓｔｅｒｄａｍ， Ｔｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ， ｖｏｌ． ５， ｐｐ． ２９３９−−２９４３， Ｓｅｐｔ． １９９９．
【００１０】
【非特許文献４】
Ｍ． Ｆｕｊｉｉ， ｀｀Ｐａｔｈ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｖｅｃｔｏｒ ａｒｒａｙｓ ａｎｄ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ ＩＳＩ ｃｈａｎｎｅｌｓ，’’ ｛￥ｅｍ ＩＥＥＥ Ｊ． Ｓｅｌｅｃｔ． Ａｒｅａｓ Ｃｏｍｍｕｎ．｝， ｖｏｌ． １７， ｎｏ． １０， ｐｐ． １７３５−−１７４６， Ｏｃｔ． １９９９．
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来の受信装置では、複数の加重合成器を用いることで、伝搬遅延時間が異なる複数の信号を受信しているが、各加重合成器の出力に含まれる不要信号に相関があるため、最尤系列推定を行ってもその効果を十分に発揮することができないという問題があった。
この発明は上記の問題を解決すべくなされたもので、マルチパス波の電力を有効に利用し、かつ精度の高い復号を行うことが可能な受信装置および受信回路を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明は、無線信号を受信する複数の受信手段と、この複数の受信手段が出力する複数の受信信号に対して重み付けを行ない、この重み付けを行った複数の受信信号を加算して出力する第１の加算手段と、複数の受信手段が出力する複数の受信信号に対して重み付けを行ない、この重み付けを行った複数の受信信号を加算して出力する第２の加算手段と、第１の加算手段の出力に含まれる不要波成分と、第２の加算手段の出力に含まれる不要波成分との間に相関が生じないように、第１の加算手段と前記第２の加算手段における重み付けを制御する制御手段と、第１の加算手段の出力に基づいて軟出力を行う第１の軟出力手段と、この第１の軟出力手段の出力結果と、第２の加算手段の出力とに基づいて軟出力を行う第２の軟出力手段と、この第２の軟出力手段の出力結果に基づいて、硬出力を行い復号した受信データを得る硬出力手段とを具備して受信装置を構成するようにした。
【００１３】
またこの発明は、複数の受信手段によって得られる複数の受信信号に対して重み付けを行ない、この重み付けを行った複数の受信信号を加算して出力する第１の加算手段と、複数の受信信号に対して重み付けを行ない、この重み付けを行った複数の受信信号を加算して出力する第２の加算手段と、第１の加算手段の出力に含まれる不要波成分と、第２の加算手段の出力に含まれる不要波成分との間に相関が生じないように、第１の加算手段と第２の加算手段における重み付けを制御する制御手段と、第１の加算手段の出力に基づいて軟出力を行う第１の軟出力手段と、この第１の軟出力手段の出力結果と、第２の加算手段の出力とに基づいて軟出力を行う第２の軟出力手段と、この第２の軟出力手段の出力結果に基づいて、硬出力を行い復号した受信データを得る硬出力手段とを具備して受信回路を構成するようにした。
【００１４】
上記構成の受信装置および受信回路では、複数の受信信号を第１の加算手段と第２の加算手段でそれぞれ重み付けする際に、第１の加算手段の出力に含まれる不要波成分と、第２の加算手段の出力に含まれる不要波成分との間に相関が生じないように重み付けを行い、第１の加算手段の出力に基づく軟出力と第２の加算手段の出力に基づく軟出力とに基づいて、硬出力を行って復号を行うようにしている。
【００１５】
したがって、上記構成の受信装置および受信回路によれば、不要波成分に相関が生じない２つの信号をそれぞれ軟出力し、これらの出力を硬出力して復号を行うので、精度の高い復号を行うことができる。
【００１６】
さらにこの発明は、無線信号を受信する複数の受信手段と、この複数の受信手段が出力する複数の受信信号に対して重み付けを行ない、この重み付けを行った複数の受信信号を加算して出力する第１の加算手段と、複数の受信手段が出力する複数の受信信号に対して重み付けを行ない、この重み付けを行った複数の受信信号を加算して出力する第２の加算手段と、第１の加算手段の出力と第２の加算手段の出力とが、互いに異なる伝搬遅延時間の信号をそれぞれ含むように、第１の加算手段と第２の加算手段における重み付けを制御する制御手段と、第１の加算手段の出力に基づいて軟出力を行う第１の軟出力手段と、この第１の軟出力手段の出力結果と、第２の加算手段の出力とに基づいて軟出力を行う第２の軟出力手段と、この第２の軟出力手段の出力結果に基づいて、硬出力を行い復号した受信データを得る硬出力手段とを具備して受信装置を構成するようにした。
【００１７】
またこの発明は、複数の受信手段によって得られる複数の受信信号に対して重み付けを行ない、この重み付けを行った複数の受信信号を加算して出力する第１の加算手段と、複数の受信信号に対して重み付けを行ない、この重み付けを行った複数の受信信号を加算して出力する第２の加算手段と、第１の加算手段の出力と第２の加算手段の出力とが、互いに異なる伝搬遅延時間の信号をそれぞれ含むように、第１の加算手段と第２の加算手段における重み付けを制御する制御手段と、第１の加算手段の出力に基づいて軟出力を行う第１の軟出力手段と、この第１の軟出力手段の出力結果と、第２の加算手段の出力とに基づいて軟出力を行う第２の軟出力手段と、この第２の軟出力手段の出力結果に基づいて、硬出力を行い復号した受信データを得る硬出力手段とを具備して受信回路を構成するようにした。
【００１８】
上記構成の受信装置および受信回路では、複数の受信信号を第１の加算手段と第２の加算手段でそれぞれ重み付けする際に、互いに異なる伝搬遅延時間の信号をそれぞれ含むように重み付けを行い、第１の加算手段の出力に基づく軟出力と第２の加算手段の出力に基づく軟出力とに基づいて、硬出力を行って復号を行うようにしている。
【００１９】
したがって、上記構成の受信装置および受信回路によれば、互いに異なる伝搬遅延時間の信号を含む２つの信号をそれぞれ軟出力し、これらの出力を硬出力して復号を行うので、マルチパス波の電力を有効に利用した精度の高い復号を行うことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。
図１は、この発明の第１の実施形態に係わる受信装置の構成を示すものである。この図に示すように受信装置は、アンテナ素子１０〜１３と、受信機２０〜２３と、加重合成器１００，１１０と、軟出力復号器３０，３１と、硬出力復号器４０と、演算装置５０とを備える。加重合成器１００は、アンテナ素子１０〜１３にそれぞれ対応する乗算器１０１〜１０４と、加算器１０５とを備える。同様に、加重合成器１１０は、アンテナ素子１０〜１３にそれぞれ対応する乗算器１１１〜１１４と、加算器１１５とを備える。
【００２１】
アンテナ素子１０〜１３は、指向性アンテナであってもよいし、無指向性アンテナであってもよく、所望の周波数帯域において到来する電波を受信するように設計してさえあればよい。なお、ここでは、アンテナ素子数が４素子の場合の例を示しているが、これに制限されるものではない。
【００２２】
受信機２０〜２３は、周波数変換機やフィルタ、増幅器、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）、ＡＦＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）、Ａ／Ｄ変換機などから構成される一般的な受信機であり、それぞれ対応するアンテナ素子１０〜１３で受信したアナログ信号をディジタル信号に変換するものである。受信機２０〜２３により得られたディジタル信号は、加重合成器１００，１１０と、演算装置５０に出力される。
【００２３】
乗算器１０１〜１０４は、後述する演算装置５０によりそれぞれ重み係数ｗ１０１〜ｗ１０４が与えられ、それぞれ対応する受信機２０〜２３から出力されるディジタル信号に乗算し、乗算結果を加算器１０５に出力する。加算器１０５は、乗算器１０１〜１０４により得られる乗算結果を加算し、軟出力復号器３０に出力する。
【００２４】
同様に、乗算器１１１〜１１４は、演算装置５０によりそれぞれ重み係数ｗ１１１〜ｗ１１４が与えられ、それぞれ対応する受信機２０〜２３から出力されるディジタル信号に乗算し、乗算結果を加算器１１５に出力する。加算器１１５は、乗算器１１１〜１１４により得られる乗算結果を加算し、軟出力復号器３１に出力する。
【００２５】
演算装置５０は、受信機２０〜２３から入力されるディジタル信号に基づいて、乗算器１０１〜１０４，１１１〜１１４に設定する重み係数ｗ１０１〜ｗ１０４，ｗ１１１〜ｗ１１４を、動的に算出し、それぞれに設定する。
【００２６】
軟出力復号器３０は、加算器１０５の加算結果と後述する軟出力復号器３１の出力とに基づく軟出力を行い、受信データの尤度を検出し、これを軟出力復号器３１に出力する。同様に、軟出力復号器３１は、加算器１１５の加算結果と軟出力復号器３０の出力とに基づく軟出力を行い、受信データの尤度を検出し、これを軟出力復号器３０に出力する。
【００２７】
そして、軟出力復号器３０の判定処理と、軟出力復号器３１の判定処理は、所定の回数だけ反復して実施すると、軟出力復号器３１にて得られる尤度が硬出力復号器４０に出力される。硬出力復号器４０は、軟出力復号器３１から与えられる尤度に基づいて、ビット単位で受信データの「０／１」を判定する。
【００２８】
次に、上記構成の受信装置の動作について説明する。
受信機２０〜２３にてそれぞれ受信された受信信号は、ディジタル信号に変換され、それぞれ対応する乗算器１０１〜１０４，１１１〜１１４と、演算装置５０に出力される。
【００２９】
これに対して演算装置５０は、上記ディジタル信号を分析し、加重合成器１００の出力信号における不要信号と加重合成器１１０の出力信号における不要信号が無相関になり、かつ加重合成器１００と加重合成器１１０とが互いに異なる伝搬遅延時間の信号を強く受信するように、乗算器１０１〜１０４，１１１〜１１４に設定する重み係数ｗ１０１〜ｗ１０４，ｗ１１１〜ｗ１１４を算出する。
【００３０】
この算出法の一例として、同一チャネル干渉波が存在せず、不要信号は各アンテナ素子で独立に発生する熱雑音のみの場合について説明する。この場合、上記ディジタル信号から得られる相関行列の最大固有値に対応する固有ベクトルを加重合成器１００に設定し、２番目に大きい固有値に対応する固有ベクトルを加重合成器１１０に設定することで、上述したような重み係数を設定することができる。
【００３１】
なお、重み係数の設定法は、この方法に限定するものではなく、加重合成器１００の出力信号における不要信号と加重合成器１１０の出力信号における不要信号が無相関になり、かつ加重合成器１００と加重合成器１１０とが互いに異なる伝搬遅延時間の信号を強く受信するようなものであれば、他の手法を用いても構わない。
【００３２】
図２に、３方向から互いに異なる伝搬遅延時間で３波の信号が到来している場合に、上述したような重み付けを加重合成器１００と加重合成器１１０とに行った場合のアレー指向性を例示する。この図において、実線が加重合成器１００に設定される重み係数ｗ１０１〜ｗ１０４によって得られるアレー指向性を示し、破線が加重合成器１１０に設定される重み係数ｗ１１１〜ｗ１１４によって得られるアレー指向性を示している。また、図中の矢印は、０度、１０度、−３０度方向であり、それぞれ異なる伝搬遅延時間で到来する３波の信号の到来方向を示している。なお、この図では、アンテナ素子１０〜１３により、アレーアンテナを４素子の半波長間隔直線アレーで構成した場合を例に挙げている。
【００３３】
この図に示すように、実線で示したアレー指向性を見ると、０度および１０度方向にビームが向けられており、これらの信号を強く受信するように重み付けを行っている。しかし、−３０度方向の利得は、０度および１０度方向の利得より、約１０ｄＢ小さくなっており、−３０度方向の信号はそれほど強く受信しない。
【００３４】
一方、破線で示したアレー指向性を見ると、実線で示したアレー指向性とは逆に、−３０度方向にビームを向けて強く受信するように重み付けを行っており、実線で示したアレー指向性で強く受信できなかった信号を強く受信することができる。このように、加重合成器１００と加重合成器１１０とで、異なる重み付けを行うことで、単一の重みでは受信しきれなかった信号も強く受信できる。
【００３５】
このようにして、加重合成器１００と加重合成器１１０にて、それぞれの出力信号における不要信号が無相関になり、かつ互いに異なる伝搬遅延時間の信号が強く受信され、それぞれ軟出力復号器３０，３１に出力される。
【００３６】
これに対して、軟出力復号器３０，３１では、それぞれ加重合成器１００，１１０から与えられる出力に対して、軟出力を行う。
軟出力復号器３０は、加重合成器１００の出力と軟出力復号器３１の出力とに基づく軟出力を行い、受信データの尤度を検出し、これを軟出力復号器３１に出力する。同様に、軟出力復号器３１は、加重合成器１１０の出力と軟出力復号器３０の出力とに基づく軟出力を行い、受信データの尤度を検出し、これを軟出力復号器３０に出力する。この軟出力では、符号が「０」か「１」かを判定するのではなく、信号検出の信頼度情報である尤度を出力する。
【００３７】
ここで、加重合成器１００および１１０は、伝搬遅延時間が互いに異なる複数の信号を受信しているため、各加重合成器の出力は符号間干渉が存在している。このため、軟出力復号器３０，３１は、加重合成器１００と加重合成器１１０とが受信した信号間の最大伝搬遅延時間差によって決定される拘束長を有する。
【００３８】
また軟出力復号器３０，３１で用いられる軟出力検出の手法の一例として、最大事後確率（Ｍａｘｉｍｕｍ Ａ Ｐｏｓｔｅｒｉｏｒｉ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ： 以下ＭＡＰと呼ぶ）検出が挙げられる。ＭＡＰ検出は受信信号から送信した確率が最大の符号を、送信された符号と判定する検出方法であり、符号誤り率を最小にする検出法として知られている。この検出法は、ターボ復号等の繰り返し処理を行う復号法で用いられている。
【００３９】
そして、軟出力復号器３０と軟出力復号器３１とが、加重合成器１００と加重合成器１１０の両出力と、互いの軟出力検出の結果を用いて繰り返し軟出力検出を行うことで復号を実施する。
【００４０】
軟出力復号器３０と軟出力復号器３１との間でなされる復号処理では、まず、第１のステップとしては、軟出力復号器３０が、加重合成器１００から出力された信号と、軟出力復号器３１から出力された信号とを用いて、軟出力検出を行う。ただし、初段では軟出力復号器３１からの出力が得られないため、加重合成器１００の出力信号のみを用いて行う。
【００４１】
次に、第２のステップとして、軟出力復号器３１が、軟出力復号器３０から出力された信号と、加重合成器１１０から出力された信号とを用いて、軟出力検出を行う。
【００４２】
そして、このような２つのステップを予め定められた回数だけ繰り返した後、軟出力復号器３１から出力される信号判定の尤度に基づいて、硬出力復号器４０がビット単位で受信データの「０／１」を判定し、受信データを得る。以後、図示しないデータ再生回路によりデータを再生出力する。
【００４３】
以上のように、上記構成の受信装置では、加重合成器１００と加重合成器１１０の受信信号に対する重み付けにおいて、演算装置５０が加重合成器１００の出力信号における不要信号と加重合成器１１０の出力信号における不要信号が無相関になるように重み付けを行った後それぞれ軟出力し、この軟出力の結果に基づいて硬出力を行って復号するにしている。
したがって、上記構成の受信装置によれば、軟出力復号器３０や軟出力復号器３１において精度の高い尤度情報を検出することができるので、精度の高い復号を行うことができる。
【００４４】
また、上記構成の受信装置では、加重合成器１００と加重合成器１１０の受信信号に対する重み付けにおいて、加重合成器１００と加重合成器１１０とが互いに異なる伝搬遅延時間の信号を強く受信するように、重み付けを行うようにしている。
したがって、上記構成の受信装置によれば、マルチパス波の電力を有効に利用した受信を行うことができるので、精度の高い復号を行うことができる。
【００４５】
さらに、上記構成の受信装置では、軟出力復号器３０と軟出力復号器３１とが、加重合成器１００と加重合成器１１０の両出力と、互いの軟出力検出の結果を用いて繰り返し軟出力検出を行うことで復号を実施するようにしている。
したがって、上記構成の受信装置によれば、軟出力復号器３０と軟出力復号器３１とで検出される信号判定の尤度情報の信頼度を高めることができ、これにより精度の高い復号を行うことができる。
【００４６】
なお、このような復号法を実現する符号化方式としてとしてターボ符号が知られている。ターボ符号は複数の符号化器にインターリーバを介して信号を入力し、複数の符号化信号を多重化して送信する方式である。
本発明がターボ符号と異なる点は、本発明では複数の符号化器が不要な点である。本発明では、符号間干渉が発生する伝搬路において複数の加重合成器（３０，３１）を用いて複数の受信信号を得ており、各加重合成器の出力におけるインパルス応答が異なるように演算装置５０が動作する。
【００４７】
よって、軟出力復号器３０と軟出力復号器３１において、異なる信号の信頼度が高くなり、ターボ符号におけるインターリーバを介した連接符号化と同様の効果が得られる。このように、複数の重みを用いて受信することによって複数の符号化器を用いて送信した場合と同様の効果を得られる。
【００４８】
また、非特許文献４に示されている手法は複数の加重合成器から得られる信号を用いて最尤系列推定を行っている。最尤系列推定は信号の発生確率が等しい場合にＭＡＰ検出と等価な復号結果が得られるが、信号の発生確率が異なるとＭＡＰ検出よりも特性が劣化してしまう。しかも、従来の手法では各加重合成器の出力に含まれる不要信号間に相関が生じるため、有効な最尤系列推定を行うことができず、さらに特性が劣化する。これに対して上述した構成の受信装置によれば、このような特性の劣化を防ぐことができる。
【００４９】
なお、上記実施の形態では、軟出力復号器３０，３１で用いられる軟出力検出の手法として、最大事後確率（ＭＡＰ）を例に挙げて説明したが、その他の軟出力検出の方法としては、軟出力ＭＡＰ検出、およびその近似を行う代表的な手法として、ＢＣＪＲ、Ｍａｘ−Ｌｏｇ−ＭＡＰ、ＳＯＶＡ（Ｓｏｆｔ Ｏｕｔｐｕｔ Ｖｉｔｅｒｂｉ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）等を適用することができる。この発明で用いられる軟出力検出の手法は、上記３つのいずれのアルゴリズムでも構わない。また、この発明は軟出力検出を上記の３つのアルゴリズムに限定するものではなく、他の軟出力検出の手法を適用することも可能である。
【００５０】
次に、この発明の第２の実施形態に係わる受信装置ついて説明する。図３は、その構成を示すものであって、上述した第１の実施形態の受信装置と異なる点は、第２の実施形態ではマルチキャリア伝送方式を用いている点である。マルチキャリア伝送方式としては、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）方式が考えられる。
【００５１】
このため、本実施形態の受信装置では、第１の実施形態の受信装置の構成に加え、加重合成器１００と軟出力復号器３０との間に、フーリエ変換器６０とディジタル信号処理機７０を設け、同様に、加重合成器１１０と軟出力復号器３１との間に、フーリエ変換器６１とディジタル信号処理機７１を設けたものである。以下の説明では、第１の実施形態の受信装置と異なる点を中心に説明する。
【００５２】
フーリエ変換器６０は、加重合成器１００の出力を、時間領域から周波数領域の信号に変換して、ディジタル信号処理機７０に出力する。同様に、フーリエ変換器６１は、加重合成器１１０の出力を、時間領域から周波数領域の信号に変換して、ディジタル信号処理機７１に出力する。
【００５３】
ＯＦＤＭ方式の場合、時間領域の離散信号を離散フーリエ変換（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ： 以下ＤＦＴと呼ぶ）、または高速離散フーリエ変換（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ： 以下ＦＦＴと呼ぶ）することにより周波数領域の信号に変換して復調を行う。なお、この発明においてはＤＦＴを用いてもＦＦＴを用いても構わない。
【００５４】
ディジタル信号処理機７０は、フーリエ変換器６０の出力から各搬送波のチャネル応答を求め、各副搬送波の信号を復調する。またディジタル信号処理機７０は、信号がスクランブル処理を施されている場合はデスクランブルを行う必要がある。さらに、信号が畳み込み符号化されており、符号語がインターリーブされている場合はデインターリーブを行う必要がある。
【００５５】
なお、畳み込み符号化およびインターリーブが施され、かつＱＡＭ等の多値変調が行われている場合は受信信号とチャネル応答から各ビットの軟出力値を出力する必要がある。本実施の形態におけるディジタル信号処理機７０は、必要に応じてこれらの処理を行うものである。
【００５６】
ディジタル信号処理機７１についても、フーリエ変換器６１の出力に対して同様の処理を施す。ディジタル信号処理機７０によって処理された信号は、軟出力復号器３０に出力され、一方、ディジタル信号処理機７１によって処理された信号は、軟出力復号器３１に出力される。
【００５７】
軟出力復号器３０は、ディジタル信号処理機７０の出力と後述する軟出力復号器３１の出力とに基づく軟出力を行い、受信データの尤度を検出し、これを軟出力復号器３１に出力する。同様に、軟出力復号器３１は、ディジタル信号処理機７０の出力と軟出力復号器３０の出力とに基づく軟出力を行い、受信データの尤度を検出し、これを軟出力復号器３０に出力する。
【００５８】
そして、軟出力復号器３０の判定処理と、軟出力復号器３１の判定処理は、所定の回数だけ反復して実施すると、軟出力復号器３１にて得られる尤度が硬出力復号器４１に出力される。硬出力復号器４１は、軟出力復号器３１から与えられる尤度に基づいて、ビット単位で受信データの「０／１」を判定する。
【００５９】
図４に、上記構成の受信装置によって、加重合成器１００と加重合成器１１０により得られる受信信号の周波数特性の一例を示す。この図において、横軸は副搬送波番号を表し、縦軸は電力を表している。なお、副搬送波０は直流成分に相当し、この例では用いていない。またこの図では、実線が加重合成器１００から得られる受信信号の周波数特性、破線が加重合成器１１０から得られる受信信号の周波数特性をそれぞれ表しているものとする。
【００６０】
図４の実線からわかるように加重合成器１００から得られる受信信号は、副搬送波「１８」付近、および副搬送波「−９」付近の電力が小さくなっており、これらの副搬送波で送信された信号の復調精度は劣化してしまう。一方、加重合成器１１０から得られる受信信号の周波数特性を見ると加重合成器１００で受信電力が小さくなっていた副搬送波「１８」および「−９」付近の電力が大きくなっていることがわかる。
【００６１】
すなわち、上記構成の受信装置によれば、マルチキャリア伝送方式に適用することにより、各加重合成器１００，１１０が互いに異なる副搬送波の信号を強く受信し、それぞれの復調により得られた信頼度情報を相互に受け渡すことにより精度の高い復号を実現することができる。また、畳込み符号のように複数の副搬送波に渡って信号が関与する場合は繰り返し処理を行う事によって徐々に復号精度を高めていくことができる。
【００６２】
なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００６３】
その一例として例えば、上記第１の実施形態および第２の実施形態では、受信機２０〜２３による受信信号を２つの加重合成器１００，１１０で重み付けを行うようにしているが、３以上の加重合成器を設けて、各加重合成器の出力信号に含まれる不要信号が互いに無相関で、かつ各加重合成器が互いに異なる伝搬遅延時間の信号を強く受信するように重み付けを行うようにしてもよい。
【００６４】
また、第１の実施形態における加重合成器１００，１１０、軟出力復号器３０，３１、硬出力復号器４０および演算装置５０は、１つのＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）チップで実現することも可能である。同様に、第２の実施形態における加重合成器１００，１１０、軟出力復号器３２，３３、硬出力復号器４１、演算装置５０、フーリエ変換器６０，６１およびディジタル信号処理機７０，７１は、１つのＤＳＰチップで実現することも可能である。このようにＤＳＰチップを用いて受信回路を構成することができる。
その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を施しても同様に実施可能であることはいうまでもない。
【００６５】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明では、複数の受信信号を第１の加算手段と第２の加算手段でそれぞれ重み付けする際に、第１の加算手段の出力に含まれる不要波成分と、第２の加算手段の出力に含まれる不要波成分との間に相関が生じないように重み付けを行い、第１の加算手段の出力に基づく軟出力と第２の加算手段の出力に基づく軟出力とに基づいて、硬出力を行って復号を行うようにしている。
【００６６】
したがって、この発明によれば、不要波成分に相関が生じない２つの信号をそれぞれ軟出力し、これらの出力を硬出力して復号を行うので、精度の高い復号を行うことが可能な受信装置を提供できる。
【００６７】
またこの発明では、複数の受信信号を第１の加算手段と第２の加算手段でそれぞれ重み付けする際に、互いに異なる伝搬遅延時間の信号をそれぞれ含むように重み付けを行い、第１の加算手段の出力に基づく軟出力と第２の加算手段の出力に基づく軟出力とに基づいて、硬出力を行って復号を行うようにしている。
【００６８】
したがって、この発明によれば、互いに異なる伝搬遅延時間の信号を含む２つの信号をそれぞれ軟出力し、これらの出力を硬出力して復号を行うので、マルチパス波の電力を有効に利用した精度の高い復号を行うことが可能な受信装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係わる受信装置の第１の実施形態の構成を示す回路ブロック図。
【図２】図１に示した受信装置のアレー指向性を示す図。
【図３】この発明に係わる受信装置の第２の実施形態の構成を示す回路ブロック図。
【図４】図２に示した受信装置による受信信号の周波数特性を示す図。
【符号の説明】
１０…アンテナ素子、２０〜２３…受信機、３０，３１，３２，３３…軟出力復号器、４０，４１…硬出力復号器、５０…演算装置、６０，６１…フーリエ変換器、７０，７１…ディジタル信号処理機、１００，１１０…加重合成器、１０１〜１０４…乗算器
１０５，１１５…加算器、１１１〜１１４…乗算器。
Claims (8)
- 無線信号を受信する複数の受信手段と、
この複数の受信手段が出力する複数の受信信号に対して重み付けを行ない、この重み付けを行った複数の受信信号を加算して出力する第１の加算手段と、
前記複数の受信手段が出力する複数の受信信号に対して重み付けを行ない、この重み付けを行った複数の受信信号を加算して出力する第２の加算手段と、
前記第１の加算手段の出力に含まれる不要波成分と、前記第２の加算手段の出力に含まれる不要波成分との間に相関が生じないように、前記第１の加算手段と前記第２の加算手段における重み付けを制御する制御手段と、
前記第１の加算手段の出力に基づいて軟出力を行う第１の軟出力手段と、
この第１の軟出力手段の出力結果と、前記第２の加算手段の出力とに基づいて軟出力を行う第２の軟出力手段と、
この第２の軟出力手段の出力結果に基づいて、硬出力を行い復号した受信データを得る硬出力手段とを具備することを特徴とする受信装置。 - 無線信号を受信する複数の受信手段と、
この複数の受信手段が出力する複数の受信信号に対して重み付けを行ない、この重み付けを行った複数の受信信号を加算して出力する第１の加算手段と、
前記複数の受信手段が出力する複数の受信信号に対して重み付けを行ない、この重み付けを行った複数の受信信号を加算して出力する第２の加算手段と、
前記第１の加算手段の出力と前記第２の加算手段の出力とが、互いに異なる伝搬遅延時間の信号をそれぞれ含むように、前記第１の加算手段と前記第２の加算手段における重み付けを制御する制御手段と、
前記第１の加算手段の出力に基づいて軟出力を行う第１の軟出力手段と、
この第１の軟出力手段の出力結果と、前記第２の加算手段の出力とに基づいて軟出力を行う第２の軟出力手段と、
この第２の軟出力手段の出力結果に基づいて、硬出力を行い復号した受信データを得る硬出力手段とを具備することを特徴とする受信装置。 - 無線信号を受信する複数の受信手段と、
この複数の受信手段が出力する複数の受信信号に対して重み付けを行ない、この重み付けを行った複数の受信信号を加算して出力する第１の加算手段と、
前記複数の受信手段が出力する複数の受信信号に対して重み付けを行ない、この重み付けを行った複数の受信信号を加算して出力する第２の加算手段と、
前記第１の加算手段の出力に含まれる不要波成分と、前記第２の加算手段の出力に含まれる不要波成分との間に相関が生じないようにし、かつ前記第１の加算手段の出力と前記第２の加算手段の出力とが、互いに異なる伝搬遅延時間の信号をそれぞれ含むように、前記第１の加算手段と前記第２の加算手段における重み付けを制御する制御手段と、
前記第１の加算手段の出力に基づいて軟出力を行う第１の軟出力手段と、
この第１の軟出力手段の出力結果と、前記第２の加算手段の出力とに基づいて軟出力を行う第２の軟出力手段と、
この第２の軟出力手段の出力結果に基づいて、硬出力を行い復号した受信データを得る硬出力手段とを具備することを特徴とする受信装置。 - 前記第１の軟出力手段は、前記第２の軟出力手段の軟出力と、前記第１の加算手段の出力とに基づいて軟出力を行い、
前記第２の軟出力手段は、前記第１の軟出力手段の軟出力と、前記第２の加算手段の出力とに基づいて軟出力を行い、
前記硬出力手段は、前記第１の軟出力手段による軟出力と前記第２の軟出力手段による軟出力とを複数回繰り返した後に、前記第２の軟出力手段によって得られる軟出力に基づく硬出力を行って復号した受信データを得ることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の受信装置。 - 複数の受信手段によって得られる複数の受信信号に対して重み付けを行ない、この重み付けを行った複数の受信信号を加算して出力する第１の加算手段と、
前記複数の受信信号に対して重み付けを行ない、この重み付けを行った複数の受信信号を加算して出力する第２の加算手段と、
前記第１の加算手段の出力に含まれる不要波成分と、前記第２の加算手段の出力に含まれる不要波成分との間に相関が生じないように、前記第１の加算手段と前記第２の加算手段における重み付けを制御する制御手段と、
前記第１の加算手段の出力に基づいて軟出力を行う第１の軟出力手段と、
この第１の軟出力手段の出力結果と、前記第２の加算手段の出力とに基づいて軟出力を行う第２の軟出力手段と、
この第２の軟出力手段の出力結果に基づいて、硬出力を行い復号した受信データを得る硬出力手段とを具備することを特徴とする受信回路。 - 複数の受信手段によって得られる複数の受信信号に対して重み付けを行ない、この重み付けを行った複数の受信信号を加算して出力する第１の加算手段と、
前記複数の受信信号に対して重み付けを行ない、この重み付けを行った複数の受信信号を加算して出力する第２の加算手段と、
前記第１の加算手段の出力と前記第２の加算手段の出力とが、互いに異なる伝搬遅延時間の信号をそれぞれ含むように、前記第１の加算手段と前記第２の加算手段における重み付けを制御する制御手段と、
前記第１の加算手段の出力に基づいて軟出力を行う第１の軟出力手段と、
この第１の軟出力手段の出力結果と、前記第２の加算手段の出力とに基づいて軟出力を行う第２の軟出力手段と、
この第２の軟出力手段の出力結果に基づいて、硬出力を行い復号した受信データを得る硬出力手段とを具備することを特徴とする受信回路。 - 複数の受信手段によって得られる複数の受信信号に対して重み付けを行ない、この重み付けを行った複数の受信信号を加算して出力する第１の加算手段と、
前記複数の受信信号に対して重み付けを行ない、この重み付けを行った複数の受信信号を加算して出力する第２の加算手段と、
前記第１の加算手段の出力に含まれる不要波成分と、前記第２の加算手段の出力に含まれる不要波成分との間に相関が生じないようにし、かつ前記第１の加算手段の出力と前記第２の加算手段の出力とが、互いに異なる伝搬遅延時間の信号をそれぞれ含むように、前記第１の加算手段と前記第２の加算手段における重み付けを制御する制御手段と、
前記第１の加算手段の出力に基づいて軟出力を行う第１の軟出力手段と、
この第１の軟出力手段の出力結果と、前記第２の加算手段の出力とに基づいて軟出力を行う第２の軟出力手段と、
この第２の軟出力手段の出力結果に基づいて、硬出力を行い復号した受信データを得る硬出力手段とを具備することを特徴とする受信回路。 - 前記第１の軟出力手段は、前記第２の軟出力手段の軟出力と、前記第１の加算手段の出力とに基づいて軟出力を行い、
前記第２の軟出力手段は、前記第１の軟出力手段の軟出力と、前記第２の加算手段の出力とに基づいて軟出力を行い、
前記硬出力手段は、前記第１の軟出力手段による軟出力と前記第２の軟出力手段による軟出力とを複数回繰り返した後に、前記第２の軟出力手段によって得られる軟出力に基づく硬出力を行って復号した受信データを得ることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の受信回路。
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061024 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070313 |