JP2007060313A

JP2007060313A - 受信装置及び受信方法

Info

Publication number: JP2007060313A
Application number: JP2005243420A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Shinoi; 健一郎篠井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-08-24
Filing date: 2005-08-24
Publication date: 2007-03-08

Abstract

【課題】ウェイト行列の算出に要する回路規模を増加させることなく、かつ、パスモデルにあった適切なウェイト行列を算出することが可能である受信装置及び受信方法を提供すること。
【解決手段】本発明の受信装置１００は、受信した既知信号よりマルチパスの各々のチャネル推定値及びパス遅延量を求めて当該チャネル推定値及び当該パス遅延量に基づいてマルチパス等化を行うためのウェイト行列を算出してチップレベルの等化を行う。等化情報決定部１０２は、前記チャネル推定値及び前記パス遅延量を基づいて等化手段で使用するオーバーサンプリング数とサンプリングタイミングと等化窓幅とを決定する。ウェイト計算部１０６は、決定した前記オーバーサンプリング数及び前記等化窓幅に基づいてウェイト行列を算出する。線形等化器１０７は、前記オーバーサンプリング数及び前記ウェイト行列に基づいて入力される受信信号を等化する。
【選択図】図１

Description

本発明は、マルチパス干渉を抑圧する受信装置及び受信方法に関するものである。

下り回線で高速パケット伝送を実現するＨＳＤＰＡでは、多値変調が用いられるため、マルチパス干渉によるスループットの低下が著しい。従来、このマルチパス干渉を抑圧するため、ＭＭＳＥ制御型のチップ等化器の通信端末装置への適用が検討されている。

このようなチップ等化器を具備する受信装置が非特許文献１に記載されている。図５は、非特許文献１に記載された従来のチップ等化器を具備する受信装置の構成を示すブロック図である。

図５に示すように、従来の受信装置１０は、パスサーチャー部１１、ＣＰＩＣＨ逆拡散部１２、チャネル推定部１３、ノイズ電力推定部１４、ウェイト計算部１５及び線形等化器１６を具備している。

パスサーチャー部１１は、受信した受信信号の既知信号からマルチパスのパス遅延量を算出する。ＣＰＩＣＨ逆拡散部１２は、パスサーチャー部１１において算出した各マルチパスのパス遅延量に基づいて、パケットチャネルと同時に送信されるＣＰＩＣＨ信号の逆拡散を行う。

チャネル推定部１３は、逆拡散された前記ＣＰＩＣＨ信号を数シンボルにわたって平均化することにより、各マルチパスのチャネル推定値を算出する。ノイズ電力推定部１４は、逆拡散された前記ＣＰＩＣＨ信号よりチップあたりのノイズ電力を推定する。

ウェイト計算部１５は、前記チャネル推定値と前記ノイズ電力より受信信号を等化する時のウェイト行列を算出する。線形等化器１６は、ウェイト計算部１５で算出されたウェイト行列を用いて受信信号の等化を行う。

線形等化器１６は、（Ｎ＋Δ）個のタップを持った線形ＦＩＲフィルタで構成される。ここで、Ｎは等化に用いる受信拡散信号のチップ長（等化窓幅）を示し、Δはパス間の最大遅延時間差に相当する。

マルチパス等化のためのウェイト行列Ｗは、前記チャネル推定値より作成される以下の（式１）で示すようにチャネル行列Ｈ及び前記ノイズ電力より求めることができる。

但し、（式１）において、添字^Ｈは行列の共役転置を表し、σ^２はノイズ電力を表している。（式１）におけるチャネル行列Ｈは、次の（式２）で表される。

１チップ毎に送信拡散信号の推定を当該チップに対応する受信拡散信号を中心とするＮチップの受信拡散信号を用いて行う場合、推定される第ｎチップの送信拡散信号Ｓ_ｎは次の（式３）により求められる。

ここで、（式３）におけるWはウェイト行列Ｗの第Ｎ/２行ベクトルを表す。
信学技報ＲＣＳ２００１-２３７

しかしながら、前記従来の受信装置においては、パスサーチャー部がブラインドでパスの位置を検索しなければならないため、オーバーサンプリング数を大きくする必要があるから、等化器のウェイト行列を同じサンプリング間隔で作成する場合には、等化窓幅の大きさに比例して回路規模が大きくなるという問題がある。

例えば、前記従来の受信装置において、オーバーサンプル数を４倍と仮定すると、チャネル行列は４(Ｎ＋Δ)行４Ｎ列で構成され、行列の大きさは１６倍となる。従って、前記従来の受信装置において、回路規模を抑えるためには、等化窓幅を小さくしなければならず、遅延量が大きいパスモデル又は電力レベルの近い複数のパスが存在している場合には、十分な等化利得を得ることができない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ウェイト行列の算出に要する回路規模を増加させることなく、かつ、パスモデルにあった適切なウェイト行列を算出することが可能である受信装置及び受信方法を提供することを目的とする。

本発明は、受信した既知信号よりマルチパスの各々のチャネル推定値及びパス遅延量を求めて当該チャネル推定値及び当該パス遅延量に基づいてマルチパス等化を行うためのウェイト行列を算出してチップレベルの等化を行う受信装置において、前記チャネル推定値及び前記パス遅延量に基づいて等化手段で使用するオーバーサンプリング数とサンプリングタイミングと等化窓幅とを決定する等化情報決定手段と、決定した前記オーバーサンプリング数及び前記等化窓幅に基づいてウェイト行列を算出するウェイト計算手段と、前記オーバーサンプリング数及び前記ウェイト行列に基づいて入力される受信信号を等化する等化手段と、を具備する構成を採る。

本発明によれば、受信しているマルチパスの各々のレベル及びパス遅延量に応じて、等化手段のオーバーサンプル数及び等化窓幅を選択することができるため、ウェイト行列の算出に要する回路規模を増加させることなく、かつ、パスモデルにあった適切なウェイト行列を算出することが可能である。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る受信装置の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本発明の実施の形態１に係る受信装置１００は、受信した既知信号よりマルチパスの各々のチャネル推定値及びパス遅延量を求めて当該チャネル推定値及び当該パス遅延量に基づいてマルチパス等化を行うためのウェイト行列を算出してチップレベルの等化を行うものである。

本発明の実施の形態１に係る受信装置１００は、パスサーチャー部１０１、等化情報決定部１０２、ＣＰＩＣＨ逆拡散部１０３、チャネル推定部１０４、ノイズ電力推定部１０５、ウェイト計算部１０６及び線形等化器１０７を具備している。

パスサーチャー部１０１は、受信した受信信号の既知信号からマルチパスのパス遅延量を算出して等化情報決定部１０２に通知する。ＣＰＩＣＨ逆拡散部１０３は、パスサーチャー部１０１において算出した各マルチパスのパス遅延量に基づいて、パケットチャネルと同時に送信されるＣＰＩＣＨ信号の逆拡散を行う。

チャネル推定部１０４は、逆拡散された前記ＣＰＩＣＨ信号を数シンボルにわたって平均化することにより、各マルチパスのチャネル推定値を算出し、かつ、各パスのレベルを測定してウェイト計算部１０６に通知する。ノイズ電力推定部１０５は、逆拡散された前記ＣＰＩＣＨ信号よりチップあたりのノイズ電力を推定する。

等化情報決定部１０２は、チャネル推定値及びパス遅延量に基づいて、線形等化器１０７で用いるオーバーサンプリング数、サンプリングタイミング及び等化窓幅を決定する。

ウェイト計算部１０６は、通知されるオーバーサンプリング数及び等化窓幅に基づいてウェイト行列（重み行列）を算出する。線形等化器１０７は、等化情報決定部１０２で決定されたサンプリング数、及び、ウェイト計算部１０６で計算されたウェイト行列を用いて受信信号を等化する。

次に、等化情報決定部１０２及びウェイト計算部１０６の動作の１例について、図２のフローを用いて説明する。

はじめに、等化情報決定部１０２は、パスサーチャー部１０１より通知された各マルチパスのパス遅延量の中から、予め決定していた閾値１以上の遅延量があるものが存在するかどうかを調べる（ステップＳＴ１）。ここで閾値１の遅延量は、線形等化器１０７が対応する最小の等化窓幅(変更前の等化窓幅)に相当する。

ステップＳＴ１において遅延量が大きいパスが存在していた場合には、等化情報決定部１０２は、そのパスの電力と予め決定しておいた閾値２と比較し当該パスの電力がその閾値２より大きいかを調べる（ステップＳＴ２）。ステップＳＴ２においてパスの電力がその閾値２より大きい場合には、等化情報決定部１０２は、線形等化器１０７のオーバーサンプリング数を半減し、等化窓幅を倍増させる（ステップＳＴ３）。

一方、ステップＳＴ１において閾値１を越えるパス遅延量のパスが存在していない場合、又は、ステップＳＴ２においてパスの電力が閾値２より大きくない場合には、等化情報決定部１０２は、各パスの電力の分散値を算出してこの電力の分散値が閾値３より小さいかを調べる（ステップＳＴ４）。

ステップＳＴ４において各パスの電力の分散値が閾値３より小さい場合には、等化情報決定部１０２は、線形等化器１０７のオーバーサンプリング数を半減し、等化窓幅を倍増させる（ステップＳＴ３）。また、ステップＳＴ４において各パスの電力の分散値が閾値３より小さくない場合には、等化情報決定部１０２は、オーバーサンプリング数及び等化窓幅を共に変化させることなく所定のものを使用する（ステップＳＴ５）。

次に、ステップＳＴ３においてサンプリング数を半減することを決定した場合、等化情報決定部１０２は、偶数番目のサンプリングタイミング(サンプリングタイミング１)の上に存在するパス数と、奇数番目のサンプリングタイミング(サンプリングタイミング２)の上に存在するパス数と、をカウントする（ステップＳＴ６）。

次に、等化情報決定部１０２は、サンプリングタイミング１の上のパス数がサンプリングタイミング２の上のパス数より多いかを判断する（ステップＳＴ７）。ステップＳＴ７においてサンプリングタイミング１の上のパス数がサンプリングタイミング２の上のパス数より多い場合に、等化情報決定部１０２は、サンプリングタイミングとして、偶数番目のサンプリングタイミング（サンプリングタイミング１）を選択し、このサンプリングタイミング１に基づいてサンプリングを実施するように線形等化器１０７に通知する（ステップＳＴ８）。

ステップＳＴ７においてサンプリングタイミング１の上のパス数がサンプリングタイミング２の上のパス数より多くない場合に、等化情報決定部１０２は、サンプリングタイミングとして、奇数番目のサンプリングタイミング（サンプリングタイミング２）を選択し、このサンプリングタイミング２に基づいてサンプリングを実施するように線形等化器１０７に通知する（ステップＳＴ９）。

ステップＳＴ８又はステップＳＴ９の後に、ウェイト計算部１０６は、決定したサンプリング数及び等化窓幅に合わせてウェイト行列を算出して線形等化器１０７に通知する（ステップＳＴ１０）。次に、ウェイト計算部１０６は、動作が終了かを判断し（ステップＳＴ１１）、動作が終了でない時にステップＳＴ１に戻る。

なお、本発明の実施の形態１は、前述の例に限定されるものでなく、等化情報決定部１０２が、前記パス遅延量の最も小さいパスから所定の閾値以上離れているパスが存在し、かつ、当該パスのいずれかの電力が所定の閾値より大きい時に、前記等化窓幅を広げ、かつ、前記オーバーサンプリング数を減少させるように構成してもよい。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について、図面を参照して詳細に説明する。

図３は、本発明の実施の形態２に係る受信装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態２においては、本発明の実施の形態１と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、その説明を省略する。

図３に示すように、本発明の実施の形態２に係る受信装置３００は、本発明の実施の形態１に係る受信装置１００において等化情報決定部１０２及びウェイト計算部１０６の代わりに等化情報決定部３０１及びウェイト計算部３０２を具備している。すなわち、本発明の実施の形態２に係る受信装置３００は、パスサーチャー部１０１、等化情報決定部３０１、ＣＰＩＣＨ逆拡散部１０３、チャネル推定部１０４、ノイズ電力推定部１０５、ウェイト計算部３０２及び線形等化器１０７を具備している。

次に、等化情報決定部３０１及びウェイト計算部３０２の動作の１例について図４のフローを用いて説明する。

図４に示すように、等化情報決定部３０１の動作は、ステップＳＴ１〜ステップＳＴ５を有する。

ステップＳＴ３の後に、等化情報決定部３０１は、サンプリングタイミング１及びサンプリングタイミング２の上に存在するパスの電力合計値を算出する（ステップＳＴ２１）。次に、等化情報決定部３０１は、サンプリングタイミング１の上のパスの電力合計値がサンプリングタイミング２の上のパスの電力合計値より大きいかを判断する（ステップＳＴ２２）。

ステップＳＴ２２においてサンプリングタイミング１の上のパスの電力合計値がサンプリングタイミング２の上のパスの電力合計値より大きい時に、等化情報決定部３０１は、サンプリングタイミングとして、サンプリングタイミング１を選択し、このサンプリングタイミング１に基づいてサンプリングを実施するように線形等化器１０７に通知する（ステップＳＴ２３）。

ステップＳＴ２２においてサンプリングタイミング１の上のパスの電力合計値がサンプリングタイミング２の上のパスの電力合計値より大きくない時に、等化情報決定部３０１は、サンプリングタイミングとして、サンプリングタイミング２を選択し、このサンプリングタイミング２に基づいてサンプリングを実施するように線形等化器１０７に通知する（ステップＳＴ２４）。

ステップＳＴ２３又はステップＳＴ２４の後に、ウェイト計算部３０２は、決定したサンプリング数及び等化窓幅に合わせてウェイト行列を算出して線形等化器１０７に通知する（ステップＳＴ２５）。次に、ウェイト計算部３０２は、動作が終了かを判断し（ステップＳＴ２６）、動作が終了でない時にステップＳＴ１に戻る。

なお、本発明の実施の形態１においては、遅延量の閾値１、パスレベルの閾値２及びパスの電力値の分散に対する閾値３をそれぞれ１つごと設定し、オーバーサンプル数を半減して等化窓幅を倍増するかどうかの判断を実施したが、一旦オーバーサンプル数を半減し等化窓幅を倍増することを決定した後、再度、各閾値を別の値に設定し、図２のステップＳＴ１〜ステップＳＴ９の処理を再度繰り返すことにより、オーバーサンプル数を４分の１とし、かつ、等化窓幅を４倍としても良い。

また、本発明の実施の形態２においては、遅延量の閾値１、パスレベルの閾値２及びパスの電力値の分散に対する閾値３をそれぞれ１つごと設定し、オーバーサンプル数を半減して等化窓幅を倍増するかどうかの判断を実施したが、一旦オーバーサンプル数を半減し等化窓幅を倍増することを決定した後、再度、各閾値を別の値に設定し、図４のステップＳＴ１〜ステップＳＴ２５の処理を再度繰り返すことにより、オーバーサンプル数を４分の１とし、かつ、等化窓幅を４倍としても良い。

なお、本発明の実施の形態２は、前述の例に限定されるものでなく、等化情報決定部１０２が、前記チャネル推定値に基づいて各パスの電力を算出し、前記パス間の電力の分散値が所定の閾値より小さい時に、前記等化窓幅を広げ、かつ、前記オーバーサンプリング数を減少させるように構成してもよい。

本発明の第１の態様に係る受信装置は、受信した既知信号よりマルチパスの各々のチャネル推定値及びパス遅延量を求めて当該チャネル推定値及び当該パス遅延量に基づいてマルチパス等化を行うためのウェイト行列を算出してチップレベルの等化を行う受信装置において、前記チャネル推定値及び前記パス遅延量に基づいて等化手段で使用するオーバーサンプリング数とサンプリングタイミングと等化窓幅とを決定する等化情報決定手段と、決定した前記オーバーサンプリング数及び前記等化窓幅に基づいてウェイト行列を算出するウェイト計算手段と、前記オーバーサンプリング数及び前記ウェイト行列に基づいて入力される受信信号を等化する等化手段と、を具備する構成を採る。

この構成によれば、受信しているマルチパスの各々のレベル及びパス遅延量に応じて、等化手段のオーバーサンプル数及び等化窓幅を選択することができるため、ウェイト行列の算出に要する回路規模を増加させることなく、かつ、パスモデルにあった適切なウェイト行列を算出することが可能となる。

本発明の第２の態様に係る受信装置は、本発明の第１の態様において、前記等化情報決定手段が、前記パス遅延量の最も小さいパスから所定の閾値以上離れているパスが存在し、かつ、当該パスのいずれかの電力が所定の閾値より大きい時に、前記等化窓幅を広げ、かつ、前記オーバーサンプリング数を減少させる構成を採る。

この構成によれば、本発明の第１の態様の効果に加えて、遅延パスの遅延量が多い場合には、オーバーサンプル数を減少させ等化窓幅を増加させることにより等化利得を向上させることができる。

本発明の第３の態様に係る受信装置は、本発明の第１の態様において、前記等化情報決定手段が、前記チャネル推定値に基づいて各パスの電力を算出し、前記パス間の電力の分散値が所定の閾値より小さい時に、前記等化窓幅を広げ、かつ、前記オーバーサンプリング数を減少させる構成を採る。

この構成によれば、本発明の第１の態様の効果に加えて、パス間の電力レベルの分散値が小さい場合には、等レベルのパスが多く存在する可能性が高いと判断できることから、等化窓幅を大きくすることができるため、等化利得を向上させることができる。

本発明の第４の態様に係る受信装置は、本発明の第１の態様から第３の態様までのいずれかにおいて、前記等化情報決定手段が、前記パス遅延量に基づいて前記各サンプリングタイミングの上に存在するパス数を計算し、かつ、当該パス数が多い方の前記サンプリングタイミングを選択する構成を採る。

この構成によれば、本発明の第１の態様から第３の態様までのいずれかの効果に加えて、オーバーサンプリングを減少させる時に、サンプルタイミングに多くのパスが存在できるようなタイミングを選択することができることから、等化利得を向上させることができる。

本発明の第５の態様に係る受信装置は、本発明の第１の態様から第３の態様までのいずれかにおいて、前記等化情報決定手段は、前記各サンプリングタイミングの上に存在するパスの電力合計値を算出し、当該電力合計値が大きい方の前記サンプリングタイミングを選択する構成を採る。

この構成によれば、本発明の第１の態様から第３の態様までのいずれかの効果に加えて、オーバーサンプリングを減少させる時に、電力レベルの高いパスをなるべく多く存在できるようタイミングを選択することができることから、等化利得を向上させることができる。

本発明の第６の態様に係る受信方法は、受信した既知信号よりマルチパスの各々のチャネル推定値及びパス遅延量を求めて当該チャネル推定値及び当該パス遅延量に基づいてマルチパス等化を行うためのウェイト行列を算出してチップレベルの等化を行う受信装置における受信方法であって、前記チャネル推定値及び前記パス遅延量に基づいて等化手段で使用するオーバーサンプリング数とサンプリングタイミングと等化窓幅とを決定する等化情報決定ステップと、決定した前記オーバーサンプリング数及び前記等化窓幅に基づいてウェイト行列を算出するウェイト計算ステップと、前記オーバーサンプリング数及び前記ウェイト行列に基づいて入力される受信信号を等化する等化ステップと、を具備するようにした。

この方法によれば、受信しているマルチパスの各々のレベル及びパス遅延量に応じて、等化手段のオーバーサンプル数及び等化窓幅を選択することができるため、ウェイト行列の算出に要する回路規模を増加させることなく、かつ、パスモデルにあった適切なウェイト行列を算出することが可能となる。

本発明は、ウェイト行列の算出に要する回路規模を増加させることなく、かつ、パスモデルにあった適切なウェイト行列を算出することが可能である効果を有し、移動体通信システム及び移動体通信方法に有用である。

本発明の実施の形態１に係る受信装置の構成を示すブロック図本発明の実施の形態１に係る受信装置における等化情報決定部及びウェイト計算部の動作の１例を説明するためのフローチャート本発明の実施の形態２に係る受信装置の構成を示すブロック図本発明の実施の形態２に係る受信装置における等化情報決定部及びウェイト計算部の動作の１例を説明するためのフローチャート従来の受信装置の構成を示すブロック図

符号の説明

１００、３００受信装置
１０１パスサーチャー部
１０２、３０１等化情報決定部
１０３ＣＰＩＣＨ逆拡散部
１０４チャネル推定部
１０５ノイズ電力推定部
１０６、３０２ウェイト計算部
１０７線形等化器

Claims

受信した既知信号よりマルチパスの各々のチャネル推定値及びパス遅延量を求めて当該チャネル推定値及び当該パス遅延量に基づいてマルチパス等化を行うためのウェイト行列を算出してチップレベルの等化を行う受信装置において、
前記チャネル推定値及び前記パス遅延量に基づいて等化手段で使用するオーバーサンプリング数とサンプリングタイミングと等化窓幅とを決定する等化情報決定手段と、
決定した前記オーバーサンプリング数及び前記等化窓幅に基づいてウェイト行列を算出するウェイト計算手段と、
前記オーバーサンプリング数及び前記ウェイト行列に基づいて入力される受信信号を等化する等化手段と、
を具備する受信装置。
前記等化情報決定手段は、前記パス遅延量の最も小さいパスから所定の閾値以上離れているパスが存在し、かつ、当該パスのいずれかの電力が所定の閾値より大きい時に、前記等化窓幅を広げ、かつ、前記オーバーサンプリング数を減少させる請求項１に記載の受信装置。
前記等化情報決定手段は、前記チャネル推定値に基づいて各パスの電力を算出し、前記パス間の電力の分散値が所定の閾値より小さい時に、前記等化窓幅を広げ、かつ、前記オーバーサンプリング数を減少させる請求項１に記載の受信装置。
前記等化情報決定手段は、前記パス遅延量に基づいて前記各サンプリングタイミングの上に存在するパス数を計算し、かつ、当該パス数が多い方の前記サンプリングタイミングを選択する請求項１から請求項３のいずれかに記載の受信装置。
前記等化情報決定手段は、前記各サンプリングタイミングの上に存在するパスの電力合計値を算出し、当該電力合計値が大きい方の前記サンプリングタイミングを選択する請求項１から請求項３のいずれかに記載の受信装置。
受信した既知信号よりマルチパスの各々のチャネル推定値及びパス遅延量を求めて当該チャネル推定値及び当該パス遅延量に基づいてマルチパス等化を行うためのウェイト行列を算出してチップレベルの等化を行う受信装置における受信方法であって、
前記チャネル推定値及び前記パス遅延量に基づいて等化手段で使用するオーバーサンプリング数とサンプリングタイミングと等化窓幅とを決定する等化情報決定ステップと、
決定した前記オーバーサンプリング数及び前記等化窓幅に基づいてウェイト行列を算出するウェイト計算ステップと、
前記オーバーサンプリング数及び前記ウェイト行列に基づいて入力される受信信号を等化する等化ステップと、
を具備する受信方法。