JP2008205697A - Mimo receiver and reception method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、MIMO受信装置および受信方法に関する。 The present invention relates to a MIMO receiving apparatus and a receiving method.
次世代移動通信の無線方式では高速データ伝送が要求されており、高速データ伝送を実現する技術として、複数の送信アンテナから同一の周波数を用いてデータ信号を送信し、複数の受信アンテナを用いてデータ信号の復調を行うMIMO(Multiple Input Multiple Output)多重が注目されている。 High-speed data transmission is required in next-generation mobile communication wireless systems, and as a technology for realizing high-speed data transmission, data signals are transmitted from a plurality of transmitting antennas using the same frequency, and a plurality of receiving antennas are used. Attention has been focused on MIMO (Multiple Input Multiple Output) multiplexing for demodulating data signals.
図1は、MIMO多重を用いた従来のMIMO送受信システムの構成を示す図である。図1に示したMIMO送受信システムは、送信アンテナ数をM(Mは2以上の整数)、受信アンテナ数をN(Nは2以上の整数)とした場合、送信側は、送信装置201と、複数の送信装置201(第1送信アンテナ202−1〜第M送信アンテナ202−M)とから構成されている。受信側は、複数の受信アンテナ203(第1受信アンテナ203−1〜第N受信アンテナ203−N)と、受信装置204とから構成されている。複数の送信アンテナ202から異なるデータ信号を同一の周波数を用いて送信し、複数の受信アンテナ203を用いてデータ信号を受信することにより、伝送帯域幅を増加せずに送信アンテナ数に比例した高速データ伝送が行える。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a conventional MIMO transmission / reception system using MIMO multiplexing. In the MIMO transmission / reception system shown in FIG. 1, when the number of transmission antennas is M (M is an integer of 2 or more) and the number of reception antennas is N (N is an integer of 2 or more), the transmission side includes: It comprises a plurality of transmission devices 201 (first transmission antenna 202-1 to Mth transmission antenna 202-M). The reception side includes a plurality of reception antennas 203 (first reception antenna 203-1 to Nth reception antenna 203-N) and a
受信装置204では複数の受信アンテナ203にて受信した信号から、複数の送信アンテナ202から送信されたそれぞれのデータ信号を復調(信号分離)する必要がある。このMIMO信号分離には様々な方式が提案されているが、例えば、最も簡単な方式として最小平均自乗誤差法(MMSE:Minimum Mean Square Error)に基づく線形処理フィルタを用い、復調対象とする送信アンテナ以外の送信アンテナからの干渉を抑圧する方式が知られている。
The
次世代移動通信の上りリンク無線方式では、通信エリア拡大のため、端末では高い送信電力効率を実現する必要がある。そのため、低ピーク電力対平均電力比(PAPR:Peak to Average Power Ratio)のシングルキャリア(SC:Single-Carrier)方式が有力とされている。SC方式においてMIMO多重を行う場合には、マルチパス干渉が問題となり、MIMO信号分離をMMSEフィルタで行う場合は、MIMO信号分離とマルチパス干渉の抑圧とを同時に行う、すなわち空間方向と時間方向とのMMSE等化(2次元MMSE等化)が必要となる。そして2次元MMSE等化と送信アンテナ干渉除去とを組み合わせた方式が特性に優れ、有望と考えられている。 In an uplink radio system for next-generation mobile communication, it is necessary to realize high transmission power efficiency in a terminal in order to expand a communication area. For this reason, a single carrier (SC) system having a low peak power to average power ratio (PAPR) is considered to be promising. When MIMO multiplexing is performed in the SC scheme, multipath interference becomes a problem. When MIMO signal separation is performed by an MMSE filter, MIMO signal separation and multipath interference suppression are performed simultaneously, that is, in the spatial direction and the time direction. MMSE equalization (two-dimensional MMSE equalization) is required. A method combining two-dimensional MMSE equalization and transmission antenna interference removal has excellent characteristics and is considered promising.
図2は、従来のMIMO受信装置の構成を示す図である。図2に示したMIMO受信装置では、2次元MMSE等化と送信アンテナ干渉除去とを周波数領域の信号処理で行うことにより、演算量の増加を抑えている。また、この2次元周波数領域等化とアンテナ干渉除去の受信処理とを繰り返し行うことにより、特性を改善する方法が考えられている(例えば、非特許文献1参照。)。 FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a conventional MIMO receiving apparatus. In the MIMO receiving apparatus shown in FIG. 2, an increase in the amount of computation is suppressed by performing two-dimensional MMSE equalization and transmission antenna interference removal by frequency domain signal processing. Further, a method for improving the characteristics by repeatedly performing the two-dimensional frequency domain equalization and the reception processing for removing the antenna interference has been considered (for example, see Non-Patent Document 1).
図2に示したMIMO受信装置は、M本(Mは2以上の整数)の送信アンテナから送信されたシングルキャリアMIMO信号をN本(Nは2以上の整数)の受信アンテナにて受信し、周波数領域の信号処理によりMIMO信号分離を行うMIMO受信装置である。このMIMO受信装置は、複数の受信アンテナ101(第1受信アンテナ101−1〜第N受信アンテナ101−N)と、複数のサイクリックプリフィクス(CP:Cyclic Prefix)除去部102(第1CP除去部102−1〜第NCP除去部102−N)と、複数の離散フーリエ変換(DFT:Discrete Fourier Transform)部103(第1DFT部103−1〜第NDFT部103−N)と、複数の受信フィルタ104(第1受信フィルタ104−1〜第N受信フィルタ104−N)と、減算部105と、チャネル推定部106と、ウエイト計算部107と、2次元周波数領域等化部108と、複数の離散逆フーリエ変換(IDFT:Inverse Discrete Fourier Transform)部109(第1IDFT部109−1〜第MIDFT部109−M)と、複数のビット尤度計算部110(第1ビット尤度計算部110−1〜第Mビット尤度計算部110−M)と、複数の復号器111(第1復号器111−1〜第M復号器111−M)と、複数のシンボルレプリカ生成部112(第1シンボルレプリカ生成部112−1〜第Mシンボルレプリカ生成部112−M)と、複数のDFT部113(第1DFT部113−1〜第MDFT部113−M)と、複数の送受信フィルタ114(第1送受信フィルタ114−1〜第M送受信フィルタ114−M)と、複数のアンテナ干渉レプリカ生成部115(第1アンテナ干渉レプリカ生成部115−1〜第Mアンテナ干渉レプリカ生成部115−M)とから構成されている。
The MIMO receiving apparatus shown in FIG. 2 receives single carrier MIMO signals transmitted from M (M is an integer of 2 or more) transmission antennas by N (N is an integer of 2 or more) receiving antennas, A MIMO receiver that performs MIMO signal separation by frequency domain signal processing. This MIMO receiving apparatus includes a plurality of receiving antennas 101 (first receiving antenna 101-1 to Nth receiving antenna 101-N) and a plurality of cyclic prefix (CP) removing units 102 (first CP removing unit 102). -1 to NCP removing unit 102-N), a plurality of Discrete Fourier Transform (DFT) units 103 (first DFT unit 103-1 to NDFT unit 103-N), and a plurality of reception filters 104 ( First reception filter 104-1 to Nth reception filter 104-N),
図3は、周波数領域等化を用いる場合の無線フレームフォーマットの一例を示す図である。図3に示すフレームフォーマットは、複数ある送信アンテナの中のある1つの送信アンテナから送信される無線フレーム信号を示している。無線フレーム信号は複数のパイロット信号あるいはデータ信号のブロックで構成され、図3に示した例では先頭にパイロット信号ブロックがあり、その後ろにデータブロックが複数連続する構成になっている。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a radio frame format when frequency domain equalization is used. The frame format shown in FIG. 3 indicates a radio frame signal transmitted from one transmission antenna among a plurality of transmission antennas. The radio frame signal is composed of a plurality of blocks of pilot signals or data signals. In the example shown in FIG. 3, there is a pilot signal block at the head, and a plurality of data blocks are continued after that.
各ブロックの先頭にはDFT処理の際に前ブロックからのマルチパス干渉を回避するためCPが付加される。CPは各ブロックの最後部データを最前部にコピーして生成される信号である。MIMOでは送信アンテナと受信アンテナとの間のチャネル利得を推定する必要があり、各送信アンテナのパイロット信号は互いに直交していることが好ましい。各送信アンテナのパイロット信号の多重方法として周波数多重や符号多重などが考えられている。 A CP is added to the head of each block in order to avoid multipath interference from the previous block during DFT processing. CP is a signal generated by copying the last data of each block to the front. In MIMO, it is necessary to estimate the channel gain between the transmitting antenna and the receiving antenna, and the pilot signals of each transmitting antenna are preferably orthogonal to each other. Frequency multiplexing, code multiplexing, and the like are considered as a method for multiplexing pilot signals of each transmission antenna.
上述の図2に戻ると、第1受信アンテナ101−1〜第N受信アンテナ101−Nは、シングルキャリアMIMO信号を受信する。第1CP除去部102−1〜第NCP除去部102−Nは、各受信アンテナ信号を入力し、共通のタイミングでCPに相当する部分の信号を除去する。第1DFT部103−1〜第NDFT部103−Nは、CPを除去した各受信アンテナ信号を入力とし、NDFT1(NDFT1は2以上の整数)ポイントのDFTを行い、受信信号を周波数領域の信号へ変換する。第1受信フィルタ104−1〜第N受信フィルタ104−Nは、周波数領域で受信信号のフィルタリングを行い、雑音抑圧とユーザ分離を行う。第1受信フィルタ104−1〜第N受信フィルタ104−Nには、一般にレイズドコサインロールオフフィルタが用いられる(ロールオフ率0を含む)。 Returning to FIG. 2 described above, the first receiving antenna 101-1 to the Nth receiving antenna 101-N receive the single carrier MIMO signal. The first CP removing unit 102-1 to the NCP removing unit 102-N receive each received antenna signal and remove a signal corresponding to the CP at a common timing. First DFT unit 103-1 to NDFT unit 103-N each receive antenna signal from which CP has been removed as input, perform DFT of NDFT1 (NDFT1 is an integer of 2 or more) points, and convert the received signal to a frequency domain signal. Convert. The first reception filter 104-1 to the Nth reception filter 104-N perform reception signal filtering in the frequency domain, and perform noise suppression and user separation. For the first reception filter 104-1 to the Nth reception filter 104-N, a raised cosine roll-off filter is generally used (including a roll-off rate of 0).
図2の構成では第1受信フィルタ104−1〜第N受信フィルタ104−Nは、周波数領域の信号処理で行っているが、第1DFT部103−1〜第NDFT部103−Nに先立ち時間領域の信号処理で行うこともできる。減算部105は、復調対象の送信アンテナ信号を残し、他の送信アンテナ干渉レプリカを減算する。
In the configuration of FIG. 2, the first reception filter 104-1 to the Nth reception filter 104-N perform signal processing in the frequency domain, but the time domain prior to the first DFT unit 103-1 to the NDFT unit 103-N. This signal processing can also be performed. The subtracting
ここで、減算部105に関して説明を行う。図4は、受信アンテナnのDFT信号に対する減算部105の構成を示す図である。減算部105は、第1レプリカ合成部121−1〜第Mレプリカ合成部121−M、第1減算器122−1〜第M減算器122−Mで構成される。第1レプリカ合成部121−1〜第Mレプリカ合成部121−Mは、復調対象の送信アンテナ信号を除く送信アンテナ干渉レプリカを合成する。第1減算器122−1〜第M減算器122−Mは、受信アンテナnのDFT信号から第1レプリカ合成部121−1〜第Mレプリカ合成部121−Mの出力を減算する。
Here, the
DFT後のサブキャリアk(1≦k≦NDFT1)の受信信号を
このとき、第i繰り返し干渉除去後の送信アンテナmの等化用信号を
チャネル推定部106は、送信アンテナ毎に挿入されたパイロット信号を用いて周波数領域で送信アンテナと受信アンテナとの間のチャネル利得を推定する。図2の構成ではチャネル推定部106は、周波数領域の信号処理で行っているが、第1DFT部103−1〜第NDFT部103−Nに先立ち時間領域の信号処理で行うこともできる。
ウエイト計算部107は、送信アンテナと受信アンテナとの間のチャネル利得を用いて2次元周波数領域等化のウエイトを計算する。ウエイト計算部107は、一般にMMSEアルゴリズムが用いられる。送信アンテナmの第i繰り返しMMSEウエイトを
ここで、チャネル推定値行列は
また、
2次元周波数領域等化部108は、ウエイト計算部107で計算した2次元等化ウエイトおよび減算部105の出力を入力とし、それぞれをサブキャリア毎に乗じることにより、周波数領域でMIMO信号分離とマルチパス干渉抑圧を同時に行う。ウエイト計算部107で計算したウエイトを
第1IDFT部109−1〜第MIDFT部109−Mは、2次元周波数領域等化部108の出力である各送信アンテナの等化信号を入力とし、NIDFT(NIDFTは2以上の整数)ポイントのIDFTを行い、等化信号を時間領域の信号へ変換する。
First IDFT section 109-1 to MIDFT section 109-M receives the equalized signal of each transmission antenna, which is the output of two-dimensional frequency
第1ビット尤度計算部110−1〜第Mビット尤度計算部110−Mは、各送信アンテナの等化信号から送信されたビット毎に尤度を計算する。第1ビット尤度計算部110−1〜第Mビット尤度計算部110−Mの第i繰り返し(i≧1)の出力信号が最終的なビット復調信号となる。第1復号器111−1〜第M復号器111−Mは、各送信アンテナ信号のビット尤度を入力し、誤り訂正復号を行う。誤り訂正符号化には、ターボ符号や畳み込み符号が用いられる。 The first bit likelihood calculation unit 110-1 to the M-th bit likelihood calculation unit 110-M calculate the likelihood for each bit transmitted from the equalized signal of each transmission antenna. The output signal of the i-th repetition (i ≧ 1) of the first bit likelihood calculation unit 110-1 to the M-th bit likelihood calculation unit 110-M is a final bit demodulated signal. The first decoder 111-1 to the M-th decoder 111-M receive the bit likelihood of each transmission antenna signal and perform error correction decoding. A turbo code or a convolutional code is used for error correction coding.
第1シンボルレプリカ生成部112−1〜第Mシンボルレプリカ生成部112−Mは、各送信アンテナ信号の復号結果からシンボルレプリカを生成する。第1シンボルレプリカ生成部112−1〜第Mシンボルレプリカ生成部112−Mは、硬判定シンボルレプリカを生成する方法、硬判定シンボルレプリカを生成し、所定のレプリカ重み係数(1以下の定数)を乗算する方法、軟判定シンボルレプリカを生成する方法などがあり、軟判定シンボルレプリカを生成する方法が特性がよい。 First symbol replica generation section 112-1 to M-th symbol replica generation section 112 -M generate symbol replicas from the decoding results of the respective transmission antenna signals. The first symbol replica generation unit 112-1 to the M-th symbol replica generation unit 112-M generate a hard decision symbol replica, a hard decision symbol replica, and a predetermined replica weight coefficient (a constant equal to or less than 1). There are a method of multiplication, a method of generating a soft decision symbol replica, and the like, and a method of generating a soft decision symbol replica has good characteristics.
第1DFT部113−1〜第MDFT部113−Mは、第1シンボルレプリカ生成部112−1〜第Mシンボルレプリカ生成部112−Mで生成した各送信アンテナのシンボルレプリカを入力とし、NDFT2(NDFT2は2以上の整数)ポイントのDFTを行い、シンボルレプリカを周波数領域の信号へ変換する。第1送受信フィルタ114−1〜第M送受信フィルタ114−Mは、周波数領域のシンボルレプリカを送受信フィルタに通す。
The first DFT unit 113-1 to the MDFT unit 113 -M receive the symbol replicas of the respective transmission antennas generated by the first symbol replica generation unit 112-1 to the M-th symbol replica generation unit 112 -M, and input NDFT 2 (
第1アンテナ干渉レプリカ生成部115−1〜第Mアンテナ干渉レプリカ生成部115−Mは、各送信アンテナの周波数領域のシンボルレプリカ信号とチャネル推定値を用いて送信アンテナ干渉レプリカを生成する。送信アンテナmの周波数領域のシンボルレプリカ信号を
また、上述の従来技術以外にも、MIMO受信装置および受信方法に関する技術が知られている(例えば、特許文献1から4参照)。特許文献1(特開2002−247011号公報)には、送信信号を推定する際に算出した尤度を用いてデータの信頼度を反映した重み係数を算出し、それを軟判定のために利用する技術が記載されている。特許文献2(特開2003−051802号公報)には、受信機の受信信号により周波数特性を検出し周波数領域等化する手段と、前記周波数領域等化した信号よりシンボル内の振幅位相特性を検出し補正する時間領域等化手段とを備え、前記受信信号を前記周波数領域等化した後、前記時間領域等化し、FFT処理を行って復調する技術が記載されている。
In addition to the above-described conventional techniques, techniques related to a MIMO receiving apparatus and a receiving method are known (see, for example,
特許文献3(特開2006−157732号公報)には、ドップラーシフト推定値を考慮して受信信号のレプリカを生成することで、シンボル判定制度を向上する技術が記載されている。また、尤度算出部で算出された最大の尤度が所定値以上になるまで、繰り返しシンボル判定を行う技術が記載されている。特許文献4(特開2006−196990号公報)には、受信器が、受信アンテナ(ここでは4本)の受信信号をOFDM−MIMO復調器で処理する技術が記載されている。また、周波数領域での行列表現を用い、伝搬路の伝達関数Hを用いて、受信信号を示す技術が記載されている。また、MLD方式が、マルチキャリア変調方式のみに適用できる方式ではなく、シングルキャリア伝送にも一般的に適用できることが記載されている。また、チャネル推定信号と送信信号の複素乗算および加算等の処理を行い、受信信号のレプリカ信号を生成する技術が記載されている。また、レプリカ信号を一時的に記憶し、記憶された受信信号からレプリカ信号記憶回路で記憶されたレプリカ信号の減算処理を行う技術が記載されている。 Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-157732) describes a technique for improving a symbol determination system by generating a replica of a received signal in consideration of an estimated Doppler shift value. In addition, a technique is described in which symbol determination is repeatedly performed until the maximum likelihood calculated by the likelihood calculating unit is equal to or greater than a predetermined value. Patent Document 4 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-196990) describes a technique in which a receiver processes reception signals of reception antennas (four in this case) using an OFDM-MIMO demodulator. In addition, a technique for indicating a received signal by using a matrix representation in the frequency domain and using a transfer function H of a propagation path is described. In addition, it is described that the MLD method is not a method that can be applied only to the multicarrier modulation method, but can be generally applied to single carrier transmission. In addition, a technique for generating a replica signal of a received signal by performing processing such as complex multiplication and addition of a channel estimation signal and a transmission signal is described. Further, a technique is described in which a replica signal is temporarily stored, and a replica signal stored in the replica signal storage circuit is subtracted from the stored received signal.
上述の、最小平均自乗誤差法(MMSE:Minimum Mean Square Error)に基づく線形処理フィルタを用い、復調対象とする送信アンテナ以外の送信アンテナからの干渉を抑圧する方式を用いた場合の受信特性は良いとは言えない。この方式を用いた受信特性を改善するため、MMSEフィルタと送信アンテナ干渉除去とを組み合わせる方式が提案されている。また、全ての送信アンテナ信号のレプリカを生成し、最も確からしい送信アンテナ信号を選択する最尤検出法(MLD:Maximum Likelihood Detection)が考えられているが、受信特性が良い反面、送信アンテナ数及び変調多値数の増加に従い、演算量が指数的に増加してしまう。 The reception characteristic is good when the above-described linear processing filter based on the minimum mean square error (MMSE) is used and the method of suppressing interference from transmission antennas other than the transmission antenna to be demodulated is used. It can not be said. In order to improve reception characteristics using this method, a method combining an MMSE filter and transmission antenna interference cancellation has been proposed. Further, a maximum likelihood detection method (MLD: Maximum Likelihood Detection) is considered in which replicas of all transmission antenna signals are generated and the most likely transmission antenna signal is selected. However, although reception characteristics are good, the number of transmission antennas and As the modulation multi-level number increases, the amount of calculation increases exponentially.
また、従来のMIMO受信装置では、2次元周波数領域等化とアンテナ干渉除去をチャネル推定も含めて周波数領域で行うことにより、時間領域の受信処理と比べ演算量を大幅に削減するとともに、パスタイミング誤差の影響を受けないという特徴がある。しかし、従来のMIMO受信装置では、受信特性を向上させるためには、2次元周波数領域等化、誤り訂正復号、アンテナ干渉除去の処理を複数回繰り返す必要があり演算量と復調遅延が増加するという問題がある。また、繰り返し処理を重ねてもMMSE等化による雑音強調が残存してしまうため、MLDの受信特性には及ばないという問題がある。 In addition, in the conventional MIMO receiver, by performing two-dimensional frequency domain equalization and antenna interference removal in the frequency domain including channel estimation, the amount of computation is significantly reduced compared to time domain reception processing, and path timing is also improved. It is characterized by not being affected by errors. However, in the conventional MIMO receiving apparatus, it is necessary to repeat two-dimensional frequency domain equalization, error correction decoding, and antenna interference removal processing a plurality of times in order to improve reception characteristics, which increases the amount of computation and demodulation delay. There's a problem. Further, noise enhancement due to MMSE equalization remains even if repeated processing is repeated, and thus there is a problem that it does not reach the reception characteristics of MLD.
本発明が解決しようとする課題は、シングルキャリアMIMO信号を周波数領域の信号へ変換し、等化処理とマルチパス干渉除去処理を行ってから、時間領域でMLDによりMIMO信号分離を行うことにより復調遅延の増加を抑えつつ優れた受信特性を実現するMIMO受信装置を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to convert a single carrier MIMO signal into a frequency domain signal, perform equalization processing and multipath interference cancellation processing, and then perform demodulation by performing MIMO signal separation by MLD in the time domain. An object of the present invention is to provide a MIMO receiver that realizes excellent reception characteristics while suppressing an increase in delay.
以下に、[発明を実施するための最良の形態]で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、[特許請求の範囲]の記載と[発明を実施するための最良の形態]との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、[特許請求の範囲]に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。 The means for solving the problem will be described below using the numbers used in [Best Mode for Carrying Out the Invention]. These numbers are added to clarify the correspondence between the description of [Claims] and [Best Mode for Carrying Out the Invention]. However, these numbers should not be used to interpret the technical scope of the invention described in [Claims].
上記課題を解決するために、M本(Mは2以上の整数)の送信アンテナから送信されたシングルキャリアMIMO信号をN本(Nは2以上の整数)の受信アンテナ(1)により受信し、MIMO信号分離を行うMIMO受信装置であって、
各受信アンテナ(1)信号を周波数領域の信号へ変換するDFT部(51)(3)と、送信アンテナ毎に挿入されたパイロット信号を用いて送信アンテナと受信アンテナ(1)との間のチャネル利得を推定するチャネル推定部(52)と、前記チャネル利得から計算したウエイトにより受信信号を等化し、各送信アンテナの等化信号におけるマルチパス干渉を生成するマルチパス干渉レプリカ再生部(53)と、前記チャネル利得からマルチパス干渉除去を考慮して計算したウエイトにより受信信号を等化し、各送信アンテナの等化信号からマルチパス干渉を減算し、時間領域でMLDによりMIMO信号分離を行う復調部(54)とを備えるMIMO受信装置を構成する。
In order to solve the above-mentioned problem, N (M is an integer of 2 or more) single-carrier MIMO signals transmitted from M transmitting antennas are received by N (N is an integer of 2 or more) receiving antennas (1). A MIMO receiver for performing MIMO signal separation,
A DFT section (51) (3) for converting each reception antenna (1) signal into a frequency domain signal, and a channel between the transmission antenna and the reception antenna (1) using a pilot signal inserted for each transmission antenna A channel estimator (52) for estimating the gain; a multipath interference replica regenerator (53) for equalizing the received signal with the weight calculated from the channel gain and generating multipath interference in the equalized signal of each transmitting antenna; A demodulator that equalizes a received signal from a weight calculated in consideration of multipath interference removal from the channel gain, subtracts the multipath interference from the equalized signal of each transmitting antenna, and performs MIMO signal separation by MLD in the time domain (54) is comprised.
そのMIMO受信装置において、前記マルチパス干渉レプリカ再生部(53)の後段に、さらに、K段(Kは1以上の整数)のマルチパス干渉レプリカ再生部(55)を備え、マルチパス干渉除去とレプリカ再生を繰り返し行うことが好ましい。 The MIMO receiver further includes a K-stage (K is an integer equal to or greater than 1) multi-path interference replica reproduction section (55) following the multi-path interference replica reproduction section (53). It is preferable to perform replica reproduction repeatedly.
そのMIMO受信装置において、前記マルチパス干渉レプリカ再生部(53)は、前記送信アンテナと前記受信アンテナ(1)との間のチャネル利得から周波数領域等化のウエイトを計算するウエイト計算部(6)と、前記ウエイトと前記DFT部(51)(3)から出力された信号とを入力とし、それぞれをサブキャリア毎に乗じることにより、周波数領域でMIMO信号分離とマルチパス干渉抑圧とを行う周波数領域等化部(7)と、前記周波数領域等化部(7)から出力された信号である各送信アンテナの等化信号を時間領域の信号へ変換するIDFT部(9)と、前記IDFT部(9)の出力信号から送信されたビット毎に尤度を計算するビット尤度計算部(12)と、前記ビット尤度に基づいてシンボルレプリカを生成するシンボルレプリカ生成部(14)と、前記シンボルレプリカを周波数領域の信号へ変換するDFT部(15)と、周波数領域のシンボルレプリカ信号とチャネル利得とを用いてマルチパス干渉レプリカを生成するマルチパス干渉レプリカ生成部(16)とを備えることが好ましい。 In the MIMO receiving apparatus, the multipath interference replica reproduction unit (53) calculates a weight for frequency domain equalization from a channel gain between the transmission antenna and the reception antenna (1). Frequency domain for performing MIMO signal separation and multipath interference suppression in the frequency domain by inputting the weight and the signal output from the DFT unit (51) (3) and multiplying each of them by subcarriers An equalization unit (7), an IDFT unit (9) for converting an equalization signal of each transmission antenna, which is a signal output from the frequency domain equalization unit (7), into a time domain signal, and the IDFT unit ( 9) a bit likelihood calculating unit (12) for calculating the likelihood for each bit transmitted from the output signal, and a symbol for generating a symbol replica based on the bit likelihood. A replica generation unit (14), a DFT unit (15) that converts the symbol replica into a frequency domain signal, and a multipath interference replica that generates a multipath interference replica using the frequency domain symbol replica signal and the channel gain It is preferable to provide a production | generation part (16).
そのMIMO受信装置において、前記復調部(54)は、前記送信アンテナと前記受信アンテナ(1)との間のチャネル利得からマルチパス干渉除去を考慮して周波数領域等化のウエイトを計算するウエイト計算部(6)と、前記ウエイトと前記DFT部(51)(3)から出力された信号とを入力とし、それぞれをサブキャリア毎に乗じることにより、周波数領域でMIMO信号分離とマルチパス干渉抑圧とを行う周波数領域等化部(7)と、前記周波数領域等化部(7)から出力された信号である各送信アンテナの等化信号を時間領域の信号へ変換するIDFT部(9)と、前記IDFT部(9)の出力信号と全ての送信アンテナシンボル候補の受信レプリカとを比較し、最も確からしい送信アンテナシンボル候補を選択するための誤差計算を行うMLD(11)と、前記MLD(11)の出力である誤差信号から誤差最小のシンボル候補を選択し、送信されたビット毎に尤度を計算するビット尤度計算部(12)とを備えることが好ましい。 In the MIMO receiver, the demodulator (54) calculates a weight for frequency domain equalization in consideration of multipath interference removal from a channel gain between the transmitting antenna and the receiving antenna (1). Unit (6), the weight and the signal output from the DFT unit (51) (3) are input and multiplied for each subcarrier, thereby performing MIMO signal separation and multipath interference suppression in the frequency domain. A frequency domain equalization unit (7) that performs the above, an IDFT unit (9) that converts an equalized signal of each transmission antenna, which is a signal output from the frequency domain equalization unit (7), into a time domain signal, An error for selecting the most probable transmit antenna symbol candidate by comparing the output signal of the IDFT unit (9) with the received replicas of all transmit antenna symbol candidates An MLD (11) that performs an arithmetic operation, and a bit likelihood calculation unit (12) that selects a symbol candidate with a minimum error from an error signal that is an output of the MLD (11) and calculates a likelihood for each transmitted bit. It is preferable to provide.
そのMIMO受信装置において、前記K段のマルチパス干渉レプリカ再生部(55)のそれぞれは、前記送信アンテナと前記受信アンテナ(1)との間のチャネル利得からマルチパス干渉除去を考慮して周波数領域等化のウエイトを計算するウエイト計算部(6)と、前記ウエイトと前記DFT部(51)(3)から出力された信号とを入力とし、それぞれをサブキャリア毎に乗じることにより、周波数領域でMIMO信号分離とマルチパス干渉抑圧を行う周波数領域等化部(7)と、前記周波数領域等化部(7)から出力された信号である各送信アンテナの等化信号を時間領域の信号へ変換するIDFT部(9)と、前記IDFT部(9)の出力信号と全ての送信アンテナシンボル候補の受信レプリカとを比較し、最も確からしい送信アンテナシンボル候補を選択するための誤差計算を行うMLD(11)と、前記MLD(11)の出力である誤差信号から誤差最小のシンボル候補を選択し、送信されたビット毎に尤度を計算するビット尤度計算部(12)と、前記ビット尤度に基づいてシンボルレプリカを生成するシンボルレプリカ生成部(14)と、前記シンボルレプリカを周波数領域の信号へ変換するDFT部(51)と、周波数領域のシンボルレプリカ信号とチャネル利得とを用いてマルチパス干渉レプリカを生成するマルチパス干渉レプリカ生成部(16)とを備えることが好ましい。 In the MIMO receiving apparatus, each of the K-stage multipath interference replica reproduction unit (55) takes into account multipath interference removal from the channel gain between the transmission antenna and the reception antenna (1), and is in a frequency domain. The weight calculation unit (6) for calculating the equalization weight, and the weight and the signal output from the DFT unit (51) (3) are input, and each is multiplied for each subcarrier in the frequency domain. A frequency domain equalization unit (7) that performs MIMO signal separation and multipath interference suppression, and an equalized signal of each transmission antenna that is a signal output from the frequency domain equalization unit (7) is converted into a time domain signal Comparing the output signal of the IDFT unit (9) and the IDFT unit (9) with the reception replicas of all transmission antenna symbol candidates, MLD (11) that performs error calculation for selecting a symbol candidate, and a bit that calculates a likelihood for each transmitted bit by selecting a symbol candidate with the smallest error from an error signal that is an output of the MLD (11) A likelihood calculating unit (12), a symbol replica generating unit (14) for generating a symbol replica based on the bit likelihood, a DFT unit (51) for converting the symbol replica into a frequency domain signal, and a frequency domain Preferably, a multipath interference replica generation unit (16) that generates a multipath interference replica using the symbol replica signal and the channel gain is provided.
そのMIMO受信装置において、前記マルチパス干渉レプリカ再生部(53)は、前記IDFT部(9)の後段にさらにMLD(11)を備え、MLD(11)により高精度なMIMO信号分離を行うことが好ましい。 In the MIMO receiving apparatus, the multipath interference replica reproduction unit (53) further includes an MLD (11) subsequent to the IDFT unit (9), and performs high-precision MIMO signal separation by the MLD (11). preferable.
そのMIMO受信装置において、前記マルチパス干渉レプリカ再生部(53)は、ビット尤度計算部(12)の後段にさらに復号器(13)を備え、誤り訂正復号したビットを用いてシンボルレプリカを生成することが好ましい。 In the MIMO receiver, the multipath interference replica reproduction unit (53) further includes a decoder (13) subsequent to the bit likelihood calculation unit (12), and generates a symbol replica using the error-corrected decoded bits. It is preferable to do.
そのMIMO受信装置において、前記K段のマルチパス干渉レプリカ再生部(55)のそれぞれは、ビット尤度計算部(12)の後段にさらに復号器(13)を備え、誤り訂正復号したビットを用いてシンボルレプリカを生成することが好ましい。 In the MIMO receiver, each of the K-stage multipath interference replica reproduction unit (55) further includes a decoder (13) subsequent to the bit likelihood calculation unit (12), and uses the error-corrected decoded bits. It is preferable to generate a symbol replica.
そのMIMO受信装置において、前記マルチパス干渉レプリカ再生部(53)(55)は、前記MLD(11)の前段にさらに白色化フィルタ(10)を備え、前記IDFT部(9)の各出力信号の雑音を無相関にしてからMLD(11)を行うことが好ましい。 In the MIMO receiving apparatus, the multipath interference replica reproduction unit (53) (55) further includes a whitening filter (10) before the MLD (11), and outputs each output signal of the IDFT unit (9). It is preferable to perform MLD (11) after making noise uncorrelated.
そのMIMO受信装置において、前記復調部(54)は、前記MLD(11)の前段にさらに白色化フィルタ(10)を備え、前記IDFT部(9)の各出力信号の雑音を無相関にしてからMLD(11)を行うことが好ましい。 In the MIMO receiver, the demodulator (54) further includes a whitening filter (10) in front of the MLD (11), and makes noise of each output signal of the IDFT unit (9) uncorrelated. It is preferable to perform MLD (11).
そのMIMO受信装置において、前記K段のマルチパス干渉レプリカ再生部(55)のそれぞれは、前記MLD(11)の前段にさらに白色化フィルタ(10)を備え、前記IDFT部(9)の各出力信号の雑音を無相関にしてからMLD(11)を行うことが好ましい。 In the MIMO receiving apparatus, each of the K-stage multipath interference replica reproduction unit (55) further includes a whitening filter (10) in front of the MLD (11), and each output of the IDFT unit (9). It is preferable to perform MLD (11) after making signal noise uncorrelated.
そのMIMO受信装置において、前記シンボルレプリカ生成部(14)は、シンボルレプリカに硬判定レプリカあるいは軟判定レプリカを用いることが好ましい。 In the MIMO receiver, the symbol replica generation unit (14) preferably uses a hard decision replica or a soft decision replica as the symbol replica.
また、上記課題を解決するために、M本(Mは2以上の整数)の送信アンテナから送信されたシングルキャリアMIMO信号をN本(Nは2以上の整数)の受信アンテナ(1)により受信し、MIMO信号分離を行うMIMO受信方法であって、
各受信アンテナ(1)信号を周波数領域の信号へ変換する処理と、送信アンテナ毎に挿入されたパイロット信号を用いて送信アンテナと受信アンテナ(1)との間のチャネル利得を推定する処理と、前記チャネル利得から計算したウエイトにより受信信号を等化し、各送信アンテナの等化信号におけるマルチパス干渉を生成する処理と、前記チャネル利得からマルチパス干渉除去を考慮して計算したウエイトにより受信信号を等化し、各送信アンテナの等化信号からマルチパス干渉を減算し、時間領域でMLD(11)によりMIMO信号分離を行う処理とを有するMIMO受信方法を実行する。
In order to solve the above problems, N (M is an integer of 2 or more) single carrier MIMO signals transmitted from M transmission antennas (M is an integer of 2 or more) are received by N (N is an integer of 2 or more) receiving antennas (1). A MIMO reception method for performing MIMO signal separation,
A process of converting each receiving antenna (1) signal into a frequency domain signal, a process of estimating a channel gain between the transmitting antenna and the receiving antenna (1) using a pilot signal inserted for each transmitting antenna; The received signal is equalized by the weight calculated from the channel gain, multipath interference is generated in the equalized signal of each transmitting antenna, and the received signal is calculated by the weight calculated in consideration of multipath interference removal from the channel gain. A MIMO reception method is performed that includes equalizing, subtracting multipath interference from the equalized signal of each transmit antenna, and performing MIMO signal separation with MLD (11) in the time domain.
本発明のMIMO受信装置では、シングルキャリアMIMO信号を周波数領域の信号へ変換し、等化処理とマルチパス干渉除去処理を行ってから、時間領域でMLDによりMIMO信号分離を行うことにより復調遅延の増加を抑えつつ優れた受信特性を実現できる。 In the MIMO receiver of the present invention, a single carrier MIMO signal is converted to a frequency domain signal, equalization processing and multipath interference cancellation processing are performed, and then MIMO signal separation is performed by MLD in the time domain, thereby reducing demodulation delay. Excellent reception characteristics can be realized while suppressing the increase.
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図5は、本実施形態のMIMO受信装置の構成を例示するブロック図である。本実施形態のMIMO受信装置は、M本(Mは2以上の整数)の送信アンテナから送信されたシングルキャリアMIMO信号を、N本(Nは2以上の整数)の受信アンテナにより受信し、周波数領域の信号処理によりMIMO信号分離を行っている。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a block diagram illustrating the configuration of the MIMO receiving apparatus of this embodiment. The MIMO receiving apparatus of this embodiment receives single carrier MIMO signals transmitted from M (M is an integer of 2 or more) transmission antennas by N (N is an integer of 2 or more) reception antennas, and has a frequency. MIMO signal separation is performed by area signal processing.
図5を参照すると、本実施形態のMIMO受信装置は、複数の受信アンテナ1(第1受信アンテナ1−1〜第N受信アンテナ1−N)と、DFT部51と、チャネル推定部52と、マルチパス干渉レプリカ再生部53と、復調部54とを含んで構成されている。
Referring to FIG. 5, the MIMO receiving apparatus of the present embodiment includes a plurality of receiving antennas 1 (first receiving antenna 1-1 to Nth receiving antenna 1-N), a
DFT部51は、第1受信アンテナ1−1〜第N受信アンテナ1−Nの受信信号をNDFT1(NDFT1は2以上の整数)ポイントでDFTする。
The
チャネル推定部52は、送信アンテナ毎に挿入されたパイロット信号を用いて送信アンテナと受信アンテナとの間のチャネル利得を推定する。マルチパス干渉レプリカ再生部53は、チャネル利得から計算したウエイトにより受信信号を2次元周波数領域等化し、各送信アンテナの等化信号におけるマルチパス干渉レプリカを生成する。マルチパス干渉レプリカ再生部53では、2次元周波数領域等化後の信号を時間領域へ変換し、さらにMLDにより高精度なMIMO信号分離を行う構成も考えられる。
The
復調部54は、チャネル利得からマルチパス干渉除去を考慮して計算したウエイトにより受信信号を2次元周波数領域等化し、各送信アンテナの等化信号からマルチパス干渉を減算し、時間領域でMLDによりMIMO信号分離を行う。本実施形態のMIMO受信装置では、復調部54の2次元周波数領域等化後に各送信アンテナ信号のマルチパス干渉除去を行ってから、時間領域でMLDによりMIMO信号分離を行うことにより復調遅延の増加を抑えつつ優れた受信特性を実現できる。
The
図6は、本実施形態のMIMO受信装置の他の構成を例示するブロック図である。他の実施形態のMIMO受信装置では、上述の実施形態のマルチパス干渉レプリカ再生部53の後段に、さらに、K段(Kは1以上の整数)のマルチパス干渉レプリカ再生部55(第1マルチパス干渉レプリカ再生部55−1〜第Kマルチパス干渉レプリカ再生部55−K)を備えている。上述したように、MIMO受信装置は、M本(Mは2以上の整数)の送信アンテナから送信されたシングルキャリアMIMO信号を、N本(Nは2以上の整数)の受信アンテナにより受信し、周波数領域の信号処理によりMIMO信号分離を行っている。
FIG. 6 is a block diagram illustrating another configuration of the MIMO receiving apparatus of this embodiment. In the MIMO receiving apparatus according to another embodiment, a K-stage (K is an integer of 1 or more) multi-path interference replica reproduction section 55 (first multi-path interference reproduction section 55) is provided after the multi-path interference
他の実施形態においては、MIMO受信装置は、複数の受信アンテナ1(第1受信アンテナ1−1〜第N受信アンテナ1−N)と、DFT部51と、チャネル推定部52と、マルチパス干渉レプリカ再生部53と、複数のマルチパス干渉レプリカ再生部55(第1マルチパス干渉レプリカ再生部55−1〜第Kマルチパス干渉レプリカ再生部55−K)と、復調部54とを含んで構成されている。DFT部51と、チャネル推定部52と、マルチパス干渉レプリカ再生部53の構成は、上述した実施形態と同様である。したがって、以下では、上述の実施形態と異なる箇所に対応して説明を行う。
In another embodiment, the MIMO receiver includes a plurality of reception antennas 1 (first reception antenna 1-1 to Nth reception antenna 1-N), a
マルチパス干渉レプリカ再生部55(第1マルチパス干渉レプリカ再生部55−1〜第Kマルチパス干渉レプリカ再生部55−K)は、それぞれチャネル利得からマルチパス干渉除去を考慮して計算したウエイトにより受信信号を2次元周波数領域等化し、各送信アンテナの等化信号からマルチパス干渉を減算し、時間領域でMLDによりMIMO信号分離を行うとともに、各送信アンテナの等化信号におけるマルチパス干渉レプリカを生成する。 The multipath interference replica reproduction unit 55 (the first multipath interference replica reproduction unit 55-1 to the Kth multipath interference replica reproduction unit 55-K) has weights calculated in consideration of multipath interference removal from the channel gain, respectively. The received signal is equalized in a two-dimensional frequency domain, multipath interference is subtracted from the equalized signal of each transmitting antenna, MIMO signal separation is performed by MLD in the time domain, and a multipath interference replica in the equalized signal of each transmitting antenna is Generate.
復調部54は、チャネル利得からマルチパス干渉除去を考慮して計算したウエイトにより受信信号を2次元周波数領域等化し、各送信アンテナの等化信号からマルチパス干渉を減算し、時間領域でMLDによりMIMO信号分離を行う。
The
他の実施形態のMIMO受信装置では、復調部54の2次元周波数領域等化後に各送信アンテナ信号のマルチパス干渉除去を行ってから、時間領域でMLDによりMIMO信号分離を行うことにより復調遅延の増加を抑えつつ優れた受信特性を実現できる。また、マルチパス干渉レプリカ再生とマルチパス干渉除去を繰り返すことにより高精度なレプリカ生成を行うことができるためMIMO受信特性をさらに向上できる。
In the MIMO receiver according to another embodiment, the
次に、本実施形態のMIMO受信装置の詳細な構成・動作について図7A,図7Bを参照して説明する。図7Aは、本実施形態のMIMO受信装置の前段の構成を例示している。図7Bは、本実施形態のMIMO受信装置の後段の構成を例示している。本実施形態のMIMO受信装置は、複数の受信アンテナ1(第1受信アンテナ1−1〜第N受信アンテナ1−N)と、複数のCP除去部2(第1CP除去部2−1〜第NCP除去部2−N)と、複数のDFT部3(第1DFT部3−1〜第NDFT部3−N)と、複数の受信フィルタ4(第1受信フィルタ4−1〜第N受信フィルタ4−N)と、チャネル推定部5と、ウエイト計算部6と、2次元周波数領域等化部7と、減算部8と、複数のIDFT部9(第1IDFT部9−1〜第MIDFT部9−M)と、白色化フィルタ10と、MLD部11と、複数のビット尤度計算部12(第1ビット尤度計算部12−1〜第Mビット尤度計算部12−M)と、複数の復号器13(第1復号器13−1〜第M復号器13−M)と、複数のシンボルレプリカ生成部14(第1シンボルレプリカ生成部14−1〜第Mシンボルレプリカ生成部14−M)と、複数のDFT部15(第1DFT部15−1〜第MDFT部15−M)と、複数のマルチパス干渉レプリカ生成部16(第1マルチパス干渉レプリカ生成部16−1〜第Mマルチパス干渉レプリカ生成部16−M)とを含んで構成されている。
Next, a detailed configuration and operation of the MIMO receiving apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 7A and 7B. FIG. 7A illustrates the configuration of the previous stage of the MIMO receiving apparatus of this embodiment. FIG. 7B illustrates the configuration of the latter stage of the MIMO receiving apparatus of this embodiment. The MIMO receiver of this embodiment includes a plurality of receiving antennas 1 (first receiving antenna 1-1 to Nth receiving antenna 1-N) and a plurality of CP removing units 2 (first CP removing unit 2-1 to NCPth. Removing section 2-N), a plurality of DFT sections 3 (first DFT section 3-1 to NDFT section 3-N), and a plurality of reception filters 4 (first reception filter 4-1 to N-th reception filter 4- N), a channel estimation unit 5, a weight calculation unit 6, a two-dimensional frequency
複数の受信アンテナ1(第1受信アンテナ1−1〜第N受信アンテナ1−N)は、シングルキャリアMIMO信号を受信する。複数のCP除去部2(第1CP除去部2−1〜第NCP除去部2−N)は、各受信アンテナ信号を入力し、共通のタイミングでCPに相当する部分の信号を除去する。複数のDFT部3(第1DFT部3−1〜第NDFT部3−N)は、CPを除去した各受信アンテナ信号を入力とし、NDFT1(NDFT1は2以上の整数)ポイントのDFTを行い、受信信号を周波数領域の信号へ変換する。 The plurality of receiving antennas 1 (first receiving antenna 1-1 to Nth receiving antenna 1-N) receive a single carrier MIMO signal. A plurality of CP removal units 2 (first CP removal unit 2-1 to NCP removal unit 2-N) input each reception antenna signal and remove a signal corresponding to a CP at a common timing. A plurality of DFT units 3 (the first DFT unit 3-1 to the NDFT unit 3-N) receive each received antenna signal from which CP is removed and perform DFT of N DFT1 (N DFT1 is an integer of 2 or more) points. The received signal is converted into a frequency domain signal.
複数の受信フィルタ4(第1受信フィルタ4−1〜第N受信フィルタ4−N)は、周波数領域で受信信号のフィルタリングを行い、雑音抑圧とユーザ分離を行う。複数の受信フィルタ4(第1受信フィルタ4−1〜第N受信フィルタ4−N)には、一般にレイズドコサインロールオフフィルタが用いられる(ロールオフ率0を含む)。また、図7A,図7Bの構成では複数の受信フィルタ4(第1受信フィルタ4−1〜第N受信フィルタ4−N)は、周波数領域の信号処理で行っているが、複数のDFT部3(第1DFT部3−1〜第NDFT部3−N)での処理に先立ち、時間領域の信号処理で行うこともできる。チャネル推定部5は、送信アンテナ毎に挿入されたパイロット信号を用いて周波数領域で送信アンテナと受信アンテナとの間のチャネル利得を推定する。 The plurality of reception filters 4 (first reception filter 4-1 to Nth reception filter 4-N) perform filtering of reception signals in the frequency domain, and perform noise suppression and user separation. A raised cosine roll-off filter is generally used for the plurality of reception filters 4 (first reception filter 4-1 to N-th reception filter 4-N) (including a roll-off rate of 0). 7A and 7B, the plurality of reception filters 4 (the first reception filter 4-1 to the Nth reception filter 4-N) are performed by frequency domain signal processing. Prior to the processing in (first DFT unit 3-1 to NDFT unit 3-N), it can also be performed by signal processing in the time domain. The channel estimation unit 5 estimates the channel gain between the transmission antenna and the reception antenna in the frequency domain using the pilot signal inserted for each transmission antenna.
ここで、受信アンテナnにおける送信アンテナmのチャネル利得を求めるチャネル推定部5について説明を行う。図8はチャネル推定部5の構成を例示するブロック図である。チャネル推定部5は、DFT部61と、送受信フィルタ62と、参照信号生成部63と、相関処理部64と、雑音抑圧部65とを含んで構成されている。
Here, the channel estimation unit 5 for obtaining the channel gain of the transmission antenna m in the reception antenna n will be described. FIG. 8 is a block diagram illustrating the configuration of the channel estimation unit 5. The channel estimation unit 5 includes a
DFT部61は、送信アンテナmのパイロット符号をDFTし、周波数領域の信号に変換する。送受信フィルタ62は、パイロット符号の周波数領域の信号を送受信フィルタに通す。参照信号生成部63は、送受信フィルタ62の出力を用いて受信パイロット信号との相関処理に用いるパイロット参照信号を計算する。参照信号生成部63には、パイロット受信信号の符号特性を完全にキャンセルするゼロフォーシング法や相関処理における雑音強調を抑えるMMSEやクリッピング法が用いられる。
The
相関処理部64は、周波数領域のパイロット受信信号とパイロット参照信号との相関処理によりチャネル利得を推定する。雑音抑圧部65は、相関処理部64で推定したチャネル利得の雑音を抑圧し、チャネル推定値の信号電力対雑音電力比(S/N)を改善する。雑音抑圧部65には、隣接するサブキャリアを平均する方法やチャネル推定値を一度IDFTで時間領域のチャネル応答へ変換し、雑音パスを除去した後にDFTで周波数領域に戻す方法などがある。
The
図7A,図7Bの構成では、チャネル推定部5は、周波数領域の信号処理で行っているが、第1DFT部3−1〜第NDFT部3−Nに先立ち時間領域の信号処理で行うこともできる。 7A and 7B, the channel estimation unit 5 performs the frequency domain signal processing. However, the channel estimation unit 5 may perform the time domain signal processing prior to the first DFT unit 3-1 to the NDFT unit 3-N. it can.
ウエイト計算部6は、送信アンテナと受信アンテナとの間のチャネル利得を用いて2次元周波数領域等化のウエイトを計算する。ウエイト計算部6は、一般にMMSEアルゴリズムが用いられる。送信アンテナmの第i繰り返しMMSEウエイトを
なお、
また、(9)式の
ここで、NSYMBは、データブロックのシンボル数である。また、
ウエイト計算部6で計算したウエイトを
減算部8は、各送信アンテナの等化信号から全ての送信アンテナのマルチパス干渉を減算する。周波数領域におけるマルチパス干渉除去は、周波数領域の等化信号にマルチパス干渉レプリカを加減算することにより周波数スペクトルをフラット化する処理に相当する。送信アンテナmの等化信号におけるマルチパス干渉レプリカを
図7A,図7Bの構成では、減算部8においてマルチパス干渉レプリカを2次元周波数領域等化部7の後段で減算しているが、マルチパス干渉レプリカにウエイトの補正を行って2次元周波数領域等化部7の前段で減算する等価な構成も考えられる。第1IDFT部9−1〜第MIDFT部9−Mは、2次元周波数領域等化部7の出力である各送信アンテナの等化信号を入力とし、NIDFT(NIDFTは2以上の整数)ポイントのIDFTを行い、等化信号を時間領域の信号へ変換する。ここで、各送信アンテナの等化信号の雑音に相関が生じているとMLDにおいて最尤特性が実現できなくなる。白色化フィルタ10は、各送信アンテナの等化信号に線形演算を施し、それぞれの信号に含まれる雑音を無相関にする。
7A and 7B, the multipath interference replica is subtracted in the subsequent stage of the two-dimensional frequency
時間領域の等化フィルタ行列を
ここで、相関行列
MLD部11は、等化/白色化信号と全ての送信アンテナ信号の受信レプリカとを比較し、最も確からしい送信アンテナシンボル候補を選択するための誤差計算を行う。MLDの受信レプリカは受信レプリカ生成行列
ここで、MLD部11に関して説明を行う。図9は、MLD部11の構成を例示するブロック図である。MLD部11は、シンボル候補生成部71と、受信レプリカ生成部72と、誤差信号計算部73とを含んで構成されている。
Here, the
シンボル候補生成部71は、全ての送信アンテナのシンボル候補を生成する。受信レプリカ生成部72は、シンボル候補と受信レプリカ生成行列を乗じて受信レプリカを生成する。誤差信号計算部73は、等化/白色化信号と受信レプリカとを比較し、自乗ユークリッド誤差を計算する。
The symbol
MLD部11は、Full−MLD(全てのシンボル候補の誤差計算を行うMLD)の代わりに、QR分解・Mアルゴリズムやスフィアデコーディングなどを用いた演算量削減型MLDを用いることもできる。
The
第1ビット尤度計算部12−1〜第Mビット尤度計算部12−Mは、MLD部11の出力誤差信号から誤差最小のシンボル候補を選択し、送信されたビット毎に尤度を計算する。第1ビット尤度計算部12−1〜第Mビット尤度計算部12−Mの第i繰り返し(i≧1)の出力信号が最終的なビット復調信号となる。第1復号器13−1〜第M復号器13−Mは、各送信アンテナ信号のビット尤度を入力し、誤り訂正復号を行う。誤り訂正符号には、ターボ符号や畳み込み符号が用いられる。第1シンボルレプリカ生成部14−1〜第Mシンボルレプリカ生成部14−Mは、各送信アンテナ信号の復号ビットからシンボルレプリカを生成する。第1シンボルレプリカ生成部14−1〜第Mシンボルレプリカ生成部14−Mは、硬判定シンボルレプリカを生成する方法、硬判定シンボルレプリカを生成し、所定のレプリカ重み係数(1以下の定数)を乗算する方法、軟判定シンボルレプリカを生成する方法などがあり、軟判定シンボルレプリカを生成する方法が特性がよい。第1DFT部15−1〜第MDFT部15−Mは、第1シンボルレプリカ生成部14−1〜第Mシンボルレプリカ生成部14−Mで生成した各送信アンテナのシンボルレプリカを入力とし、NDFT2(NDFT2は2以上の整数)ポイントのDFTを行い、シンボルレプリカを周波数領域の信号へ変換する。第1マルチパス干渉レプリカ生成部16−1〜第Mマルチパス干渉レプリカ生成部16−Mは、各送信アンテナの周波数領域のシンボルレプリカ信号、等化ウエイトとチャネル利得を用いて各送信アンテナの等化信号におけるマルチパス干渉レプリカを生成する。
The first bit likelihood calculation unit 12-1 to the M-th bit likelihood calculation unit 12-M select a symbol candidate with the smallest error from the output error signal of the
送信アンテナmの周波数領域のシンボルレプリカ信号を
なお、本実施形態では時間領域信号から周波数領域信号への変換をDFT、周波数領域信号から時間領域信号への変換をIDFTで行っているが、高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform)、高速逆フーリエ変換(IFFT:Inverse Fast Fourier Transform)あるいは他のアルゴリズムを用いてもよい。 In the present embodiment, the conversion from the time domain signal to the frequency domain signal is performed by DFT, and the conversion from the frequency domain signal to the time domain signal is performed by IDFT, but fast Fourier transform (FFT), fast inverse A Fourier transform (IFFT: Inverse Fast Fourier Transform) or other algorithms may be used.
1…受信アンテナ
1−1…第1受信アンテナ
1−N…第N受信アンテナ
51…DFT部
52…チャネル推定部
53…マルチパス干渉レプリカ再生部
54…復調部
55…マルチパス干渉レプリカ再生部
55−1…第1マルチパス干渉レプリカ再生部
55−K…第Kマルチパス干渉レプリカ再生部
2…CP除去部
2−1…第1CP除去部
2−N…第NCP除去部
3…DFT部
3−1…第1DFT部
3−N…第NDFT部
4…受信フィルタ
4−1…第1受信フィルタ
4−N…第N受信フィルタ
5…チャネル推定部
6…ウエイト計算部
7…2次元周波数領域等化部
8…減算部
9…IDFT部
9−1…第1IDFT部
9−M…第MIDFT部
10…白色化フィルタ
11…MLD部
12…ビット尤度計算部
12−1…第1ビット尤度計算部
12−M…第Mビット尤度計算部
13…復号器
13−1…第1復号器
13−M…第M復号器
14…シンボルレプリカ生成部
14−1…第1シンボルレプリカ生成部
14−M…第Mシンボルレプリカ生成部
15…DFT部
15−1…第1DFT部
15−M…第MDFT部
16…マルチパス干渉レプリカ生成部
16−1…第1マルチパス干渉レプリカ生成部
16−M…第Mマルチパス干渉レプリカ生成部
61…DFT部
62…送受信フィルタ
63…参照信号生成部
64…相関処理部
65…雑音抑圧部
71…シンボル候補生成部
72…受信レプリカ生成部
73…誤差信号計算部
101…受信アンテナ
101−1…第1受信アンテナ
101−N…第N受信アンテナ
102…サイクリックプリフィクス(CP:Cyclic Prefix)除去部
102−1…第1CP除去部
102−N…第NCP除去部
103…離散フーリエ変換(DFT:Discrete Fourier Transform)部
103−1…第1DFT部
103−N…第NDFT部
104…受信フィルタ
104−1…第1受信フィルタ
104−N…第N受信フィルタ
105…減算部
106…チャネル推定部
107…ウエイト計算部
108…2次元周波数領域等化部
109…離散逆フーリエ変換(IDFT:Inverse Discrete Fourier Transform)部
109−1…第1IDFT部
109−M…第MIDFT部
110…ビット尤度計算部
110−1…第1ビット尤度計算部
110−M…第Mビット尤度計算部
111…復号器
111−1…第1復号器
111−M…第M復号器
112…シンボルレプリカ生成部
112−1…第1シンボルレプリカ生成部
112−M…第Mシンボルレプリカ生成部
113…DFT部
113−1…第1DFT部
113−M…第MDFT部
114…送受信フィルタ
114−1…第1送受信フィルタ
114−M…第M送受信フィルタ
115…アンテナ干渉レプリカ生成部
115−1…第1アンテナ干渉レプリカ生成部
115−M…第Mアンテナ干渉レプリカ生成部
121…レプリカ合成部
121−1…第1レプリカ合成部
121−M…第Mレプリカ合成部
122…減算器
122−1…第1減算器
122−M…第M減算器
201…送信装置
202…送信アンテナ
202−1…第1送信アンテナ
202−M…第M送信アンテナ
203…受信アンテナ
203−1…第1受信アンテナ
203−N…第N受信アンテナ
204…受信装置
DESCRIPTION OF
Claims (13)
各受信アンテナ信号を周波数領域の信号へ変換するDFT部と、
送信アンテナ毎に挿入されたパイロット信号を用いて送信アンテナと受信アンテナとの間のチャネル利得を推定するチャネル推定部と、
前記チャネル利得から計算したウエイトにより受信信号を等化し、各送信アンテナの等化信号におけるマルチパス干渉を生成するマルチパス干渉レプリカ再生部と、
前記チャネル利得からマルチパス干渉除去を考慮して計算したウエイトにより受信信号を等化し、各送信アンテナの等化信号からマルチパス干渉を減算し、時間領域でMLDによりMIMO信号分離を行う復調部と
を備える
MIMO受信装置。 A MIMO receiving apparatus that receives single carrier MIMO signals transmitted from M (M is an integer of 2 or more) transmission antennas by N (N is an integer of 2 or more) reception antennas and performs MIMO signal separation. ,
A DFT unit for converting each receiving antenna signal into a frequency domain signal;
A channel estimation unit for estimating a channel gain between the transmission antenna and the reception antenna using a pilot signal inserted for each transmission antenna;
A multipath interference replica regenerator that equalizes the received signal with the weight calculated from the channel gain and generates multipath interference in the equalized signal of each transmit antenna;
A demodulator that equalizes a received signal with a weight calculated in consideration of multipath interference removal from the channel gain, subtracts the multipath interference from the equalized signal of each transmitting antenna, and performs MIMO signal separation by MLD in the time domain; A MIMO receiver.
を特徴とする
請求項1に記載のMIMO受信装置。 The multi-path interference replica reproduction section further includes a K-stage (K is an integer of 1 or more) multi-path interference replica reproduction section after the multi-path interference replica reproduction section, and repeats multi-path interference removal and replica reproduction. 2. The MIMO receiver according to 1.
前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間のチャネル利得から周波数領域等化のウエイトを計算するウエイト計算部と、
前記ウエイトと前記DFT部から出力された信号とを入力とし、それぞれをサブキャリア毎に乗じることにより、周波数領域でMIMO信号分離とマルチパス干渉抑圧とを行う周波数領域等化部と、
前記周波数領域等化部から出力された信号である各送信アンテナの等化信号を時間領域の信号へ変換するIDFT部と、
前記IDFT部の出力信号から送信されたビット毎に尤度を計算するビット尤度計算部と、
前記ビット尤度に基づいてシンボルレプリカを生成するシンボルレプリカ生成部と、
前記シンボルレプリカを周波数領域の信号へ変換するDFT部と、
周波数領域のシンボルレプリカ信号とチャネル利得とを用いてマルチパス干渉レプリカを生成するマルチパス干渉レプリカ生成部と
を備えることを特徴とする
請求項1に記載のMIMO受信装置。 The multi-path interference replica reproduction unit is
A weight calculation unit for calculating a weight of frequency domain equalization from a channel gain between the transmission antenna and the reception antenna;
A frequency domain equalization unit that performs MIMO signal separation and multipath interference suppression in the frequency domain by inputting the weight and the signal output from the DFT unit and multiplying each signal by subcarriers,
An IDFT unit that converts an equalized signal of each transmission antenna, which is a signal output from the frequency domain equalization unit, into a signal in the time domain;
A bit likelihood calculation unit for calculating likelihood for each bit transmitted from the output signal of the IDFT unit;
A symbol replica generation unit that generates a symbol replica based on the bit likelihood;
A DFT unit for converting the symbol replica into a frequency domain signal;
The MIMO receiving apparatus according to claim 1, further comprising: a multipath interference replica generation unit that generates a multipath interference replica using a frequency domain symbol replica signal and a channel gain.
前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間のチャネル利得からマルチパス干渉除去を考慮して周波数領域等化のウエイトを計算するウエイト計算部と、
前記ウエイトと前記DFT部から出力された信号とを入力とし、それぞれをサブキャリア毎に乗じることにより、周波数領域でMIMO信号分離とマルチパス干渉抑圧とを行う周波数領域等化部と、
前記周波数領域等化部から出力された信号である各送信アンテナの等化信号を時間領域の信号へ変換するIDFT部と、
前記IDFT部の出力信号と全ての送信アンテナシンボル候補の受信レプリカとを比較し、最も確からしい送信アンテナシンボル候補を選択するための誤差計算を行うMLDと、
前記MLDの出力である誤差信号から誤差最小のシンボル候補を選択し、送信されたビット毎に尤度を計算するビット尤度計算部と
を備えることを特徴とする
請求項1に記載のMIMO受信装置。 The demodulator
A weight calculation unit for calculating a weight of frequency domain equalization in consideration of multipath interference removal from a channel gain between the transmission antenna and the reception antenna;
A frequency domain equalization unit that performs MIMO signal separation and multipath interference suppression in the frequency domain by inputting the weight and the signal output from the DFT unit and multiplying each signal by subcarriers,
An IDFT unit that converts an equalized signal of each transmission antenna, which is a signal output from the frequency domain equalization unit, into a signal in the time domain;
An MLD that compares the output signal of the IDFT unit with received replicas of all transmit antenna symbol candidates and performs error calculation to select the most probable transmit antenna symbol candidates;
The MIMO reception according to claim 1, further comprising: a bit likelihood calculation unit that selects a symbol candidate with a minimum error from an error signal that is an output of the MLD and calculates a likelihood for each transmitted bit. apparatus.
前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間のチャネル利得からマルチパス干渉除去を考慮して周波数領域等化のウエイトを計算するウエイト計算部と、
前記ウエイトと前記DFT部から出力された信号とを入力とし、それぞれをサブキャリア毎に乗じることにより、周波数領域でMIMO信号分離とマルチパス干渉抑圧を行う周波数領域等化部と、
前記周波数領域等化部から出力された信号である各送信アンテナの等化信号を時間領域の信号へ変換するIDFT部と、
前記IDFT部の出力信号と全ての送信アンテナシンボル候補の受信レプリカとを比較し、最も確からしい送信アンテナシンボル候補を選択するための誤差計算を行うMLDと、
前記MLDの出力である誤差信号から誤差最小のシンボル候補を選択し、送信されたビット毎に尤度を計算するビット尤度計算部と、
前記ビット尤度に基づいてシンボルレプリカを生成するシンボルレプリカ生成部と、
前記シンボルレプリカを周波数領域の信号へ変換するDFT部と、
周波数領域のシンボルレプリカ信号とチャネル利得とを用いてマルチパス干渉レプリカを生成するマルチパス干渉レプリカ生成部と
を備えることを特徴とする
請求項2に記載のMIMO受信装置。 Each of the K-stage multipath interference replica reproduction units is
A weight calculation unit for calculating a weight of frequency domain equalization in consideration of multipath interference removal from a channel gain between the transmission antenna and the reception antenna;
A frequency domain equalization unit that performs MIMO signal separation and multipath interference suppression in the frequency domain by inputting the weight and the signal output from the DFT unit, and multiplying each signal by subcarrier,
An IDFT unit that converts an equalized signal of each transmission antenna, which is a signal output from the frequency domain equalization unit, into a signal in the time domain;
An MLD that compares the output signal of the IDFT unit with received replicas of all transmit antenna symbol candidates and performs error calculation to select the most probable transmit antenna symbol candidates;
A bit likelihood calculating unit that selects a symbol candidate with a minimum error from an error signal that is an output of the MLD and calculates a likelihood for each transmitted bit;
A symbol replica generation unit that generates a symbol replica based on the bit likelihood;
A DFT unit for converting the symbol replica into a frequency domain signal;
The MIMO reception apparatus according to claim 2, further comprising: a multipath interference replica generation unit that generates a multipath interference replica using a frequency domain symbol replica signal and a channel gain.
前記IDFT部の後段にさらにMLDを備え、MLDにより高精度なMIMO信号分離を行うことを特徴とする
請求項3に記載のMIMO受信装置。 The multi-path interference replica reproduction unit is
4. The MIMO receiving apparatus according to claim 3, further comprising an MLD at a subsequent stage of the IDFT unit, and performing highly accurate MIMO signal separation by the MLD.
ビット尤度計算部の後段にさらに復号器を備え、誤り訂正復号したビットを用いてシンボルレプリカを生成することを特徴とする
請求項3に記載のMIMO受信装置。 The multi-path interference replica reproduction unit is
The MIMO receiving apparatus according to claim 3, further comprising a decoder at a stage subsequent to the bit likelihood calculating unit, and generating a symbol replica using the bits subjected to error correction decoding.
ビット尤度計算部の後段にさらに復号器を備え、誤り訂正復号したビットを用いてシンボルレプリカを生成することを特徴とする
請求項5に記載のMIMO受信装置。 Each of the K-stage multipath interference replica reproduction units is
The MIMO receiving apparatus according to claim 5, further comprising a decoder at a stage subsequent to the bit likelihood calculating unit, and generating a symbol replica using bits subjected to error correction decoding.
前記MLDの前段にさらに白色化フィルタを備え、前記IDFT部の各出力信号の雑音を無相関にしてからMLDを行うことを特徴とする
請求項3に記載のMIMO受信装置。 The multi-path interference replica reproduction unit is
4. The MIMO receiving apparatus according to claim 3, further comprising a whitening filter in a previous stage of the MLD, and performing MLD after making noise of each output signal of the IDFT unit uncorrelated. 5.
前記MLDの前段にさらに白色化フィルタを備え、前記IDFT部の各出力信号の雑音を無相関にしてからMLDを行うことを特徴とする
請求項4に記載のMIMO受信装置。 The demodulator
The MIMO receiving apparatus according to claim 4, further comprising a whitening filter in front of the MLD, and performing MLD after making noise of each output signal of the IDFT unit uncorrelated.
前記MLDの前段にさらに白色化フィルタを備え、前記IDFT部の各出力信号の雑音を無相関にしてからMLDを行うことを特徴とする
請求項5に記載のMIMO受信装置。 Each of the K-stage multipath interference replica reproduction units is
The MIMO receiving apparatus according to claim 5, further comprising a whitening filter in a preceding stage of the MLD, and performing MLD after making noise of each output signal of the IDFT unit uncorrelated.
シンボルレプリカに硬判定レプリカあるいは軟判定レプリカを用いることを特徴とする
請求項3または請求項5に記載のMIMO受信装置。 The symbol replica generation unit
The MIMO receiving apparatus according to claim 3, wherein a hard decision replica or a soft decision replica is used as the symbol replica.
各受信アンテナ信号を周波数領域の信号へ変換する処理と、
送信アンテナ毎に挿入されたパイロット信号を用いて送信アンテナと受信アンテナとの間のチャネル利得を推定する処理と、
前記チャネル利得から計算したウエイトにより受信信号を等化し、各送信アンテナの等化信号におけるマルチパス干渉を生成する処理と、
前記チャネル利得からマルチパス干渉除去を考慮して計算したウエイトにより受信信号を等化し、各送信アンテナの等化信号からマルチパス干渉を減算し、時間領域でMLDによりMIMO信号分離を行う処理と
を有するMIMO受信方法。 A MIMO reception method for receiving MIMO single-carrier MIMO signals transmitted from M (M is an integer of 2 or more) transmission antennas by N (N is an integer of 2 or more) reception antennas and performing MIMO signal separation. ,
A process of converting each receiving antenna signal into a frequency domain signal;
A process of estimating a channel gain between the transmission antenna and the reception antenna using a pilot signal inserted for each transmission antenna;
A process of equalizing the received signal by the weight calculated from the channel gain and generating multipath interference in the equalized signal of each transmitting antenna;
A process of equalizing a received signal by a weight calculated in consideration of multipath interference removal from the channel gain, subtracting multipath interference from the equalized signal of each transmitting antenna, and performing MIMO signal separation by MLD in the time domain; A MIMO reception method.
Priority Applications (1)
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-
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- 2007-02-19 JP JP2007037883A patent/JP2008205697A/en not_active Withdrawn
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