JP3702163B2 - Wireless reception system - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は無線受信システムに関し、特に、PDMA(Path Division Multiple Access)、CDMA(Code Division Multiple Access)などの通信方式による無線受信システムであって、受信信号から、他のユーザによる干渉信号成分を除去することができる無線受信システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、急速に発達しつつある携帯型電話機のような移動通信システムにおいて、周波数の有効利用を図るべく種々の伝送チャネル割当方法が提案されており、その一部のものは実用化されている。
【0003】
図12は、FDMA(Frequency Division Multiple Access)、TDMA(Time Division Multiple Access)およびPDMAの各種通信システムにおけるチャネルの配置図である。まず、図12を参照して、FDMA、TDMAおよびPDMAについて簡単に説明する。
【0004】
図12(a)はFDMAのチャネル配置を示す図であって、異なる周波数f1〜f4の電波でユーザ1〜4のアナログ信号が周波数分割されて伝送され、各ユーザ1〜4の信号は周波数フィルタによって分離される。
【0005】
図12(b)はTDMAのチャネル配置を示す図であって、各ユーザのデジタル化された信号は、異なる周波数f1〜f4の電波でかつ一定の時間(タイムスロット)ごとに時分割されて伝送され、各ユーザ1〜8の信号は、周波数フィルタと、基地局および各ユーザ移動端末装置間の時間同期とにより分離される。
【0006】
一方、最近では、携帯型電話機の普及により電波の周波数利用効率を高めるために、PDMA方式が提案されている。このPDMA方式は、図12(c)に示すように、同じ周波数における1つのタイムスロットを空間的に分割して複数のユーザのデータを伝送するものである。このPDMAでは各ユーザの信号は、周波数フィルタと、基地局および各ユーザ移動端末装置間の時間同期と、アダプティブアレイなどの信号抽出装置とを用いて分離される。
【0007】
図13は従来のPDMA用基地局の受信システムを示す図である。この例では、ユーザ1と2とを識別するために、4本のアンテナ3〜6が設けられていて、それぞれのアンテナの出力は周波数変換回路7に与えられて、それぞれ対応する局部発振信号Loによって周波数変換され、A/D変換器8によってデジタル信号に変換されてデジタル信号プロセッサ(DSP)10に与えられる。
【0008】
DSP10Dには、アダプティブアレイ11,12と、受信信号ベクトル計算機13と、メモリ14と、相関値計算機15と、チャネル割当装置16とが内蔵されている。アダプティブアレイ11,12は、A/D変換器8から出力される受信信号から特定のユーザ信号のみを抽出する。各アダプティブアレイはたとえば、タイムスロットに含まれるプリアンブルを用いる方法、変調信号の包絡線が一定となる性質を用いる方法などのウェイトベクトル計算方法に依拠して、後述するチャネル割当装置16で指定されたユーザ信号を抽出する。
【0009】
受信信号ベクトル計算機13はA/D変換器8からの受信信号とアダプティブアレイ11,12の出力信号とを入力し、すべてのユーザに対応した受信信号ベクトルを計算してメモリ14に記憶させる。チャネル割当装置16はメモリ14と相関値計算機15とに対して二人のユーザを指定する。相関値計算機15はメモリ14に記憶した受信信号ベクトルのうち、指定された二人のユーザの受信信号ベクトルの相互相関値を計算する。チャネル割当装置16は二人のユーザの受信信号ベクトルの算出された相互相関値を受取る。そして、その相互相関値がある一定値以下であれば、その二人のユーザを同一時刻のタイムスロットにパス多重接続させる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
図13に示したアダプティブアレイ11,12はそれぞれ対応のユーザ1および2の信号を抽出するが、ユーザ1および2に加えてたとえばユーザ3がユーザ1と同じ方向から信号を送信してきた場合、アダプティブアレイ11からユーザ1およびユーザ3の信号が混ざり合って出力されることになる。しかしながら、従来のアダプティブアレイ11ではユーザ1および3の信号を分離できず、ユーザ1の信号のみを抽出することができなかった。
【0011】
それゆえに、この発明の主たる目的は、干渉除去の精度を上げ、不要なユーザの信号をキャンセルすることにより通信品質を向上できるような無線受信システムを提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明によれば、複数のアンテナを用いて複数のユーザからの信号を受信することができる無線受信システムであって、前記複数のアンテナで受信された信号に所定の信号処理を施す信号処理手段と、前記信号処理手段から出力される信号に基づいて、前記複数のユーザにそれぞれ対応する信号成分を抽出する複数の第1の信号抽出手段と、
前記信号処理手段から出力される信号に対する前記第1の信号抽出手段で抽出された信号成分の関係に関するフェージング速度を推定する複数の第1の推定手段と、前記複数のアンテナで受信された信号に基づいて、対応する前記第1の推定手段で推定された前記フェージング速度を考慮して干渉除去を行うか否か判定する第1の干渉除去判定手段と、
前記信号処理手段から出力される信号から、前記干渉除去判定手段により干渉除去を行う判定された前記抽出された信号成分減算する第1の演算手段と、を備える。
【0013】
請求項2に記載の発明によれば、前記第1の干渉除去判定手段は、前記第1の信号抽出手段で抽出された複数のユーザに対応する信号成分に基づきそれぞれが干渉除去を行うか否かを判定する。
【0015】
請求項3に記載の発明によれば、前記第1の信号抽出手段で抽出された複数のユーザに対応する信号成分がそれぞれ復調エラーを含むか否かを判定する複数の第1のエラー判定手段と、を更に備え、前記信号処理手段から出力される信号から前記干渉除去判定手段により対応する前記フェージング速度を考慮して干渉除去を行う判定され且つ前記第1のエラー判定手段により復調エラーを含まないと判定された前記抽出された信号成分減算する第1の演算手段とをさらに備える。
【0016】
請求項に記載の発明によれば、前記第1の演算手段から出力される信号に基づいて、前記第1のエラー判定手段により復調エラーを含むと判定されたユーザにそれぞれ対応する信号成分を抽出する複数の第2の信号抽出手段と、前記第1の演算手段から出力される信号に対する前記第2の信号抽出手段で抽出された信号成分の関係に関するフェージング速度を推定する複数の第2の推定手段と、前記第2の信号抽出手段で抽出された(4) 特開2002−111578複数のユーザに対応する信号成分に基づきそれぞれが干渉除去を行うか否かを判定する第2のの干渉除去判定手段と、前記第2の信号抽出手段で抽出された信号成分がそれぞれ復調エラーを含むか否かを判定する複数の第2のエラー判定手段とをさらに備える。
【0017】
請求項5に記載の発明によれば、前記信号処理手段から出力される信号から、前記第1および第2のエラー判定手段により復調エラーを含まず且つ前記第1および第2の干渉除去判定手段により対応する前記フェージング速度を考慮して干渉除去を行うと判定された前記第1および第2の信号抽出手段で抽出された信号成分減算する第2の演算手段とをさらに備える。
【0018】
請求項6に記載の発明によれば、前記第1の演算手段から出力される信号から、前記第2のエラー判定手段により復調エラーを含まないと判定された前記第2の信号抽出手段で抽出された信号成分減算する第3の演算手段とをさらに備える。
【0019】
請求項に記載の発明によれば、請求項1から6のいずれかに記載の無線受信システムにおいて、複数のユーザからの信号はPDMA通信方式によって伝送された信号である。
【0020】
請求項に記載の発明によれば、請求項1から6のいずれかに記載の無線受信システムにおいて、複数のユーザからの信号はCDMA通信方式によって伝送された信号である。
【0021】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明の前提となるマルチステージの干渉キャンセラとして提案されたPDMA用基地局の受信システムを示すブロック図である。この発明の前提となる提案された受信システムは、同じ時刻に送信されたm(mは2以上の整数)人のユーザ1,…,k,…,mからの信号S1(t),…,Sk(t),…,Sm(t)を互いに分離して並列に取出すものである。
【0022】
図1において、図13の従来例と同様に、PDMA用基地局の受信システムには、4本のアンテナ3〜6と、周波数変換回路7と、A/D変換器8とが設けられている。A/D変換器8から出力された入力信号ベクトルX1(t)は、第1段目の演算装置101と、第1段目のアダプティブアレイAA11,…,AAk1,…,AAm1と、第1段目のパラメータ推定器PE11,…,PEk1,…,PEm1とに与えられる。アダプティブアレイの詳細については後で説明する。
【0023】
アダプティブアレイAA11,…,AAk1,…,AAm1からは、対応するユーザの信号成分を最も強く含む(その他にも他のユーザからの干渉信号成分をも含む)複素信号であるユーザ信号Y11(t),…,Yk1(t),…,Ym1(t)がそれぞれ出力され、第1段目の演算装置101に与えられるとともに、それぞれ対応する検波器DE11,…,DEk1,…,DEm1で検波される。
【0024】
パラメータ推定器PE11,…,PEk1,…,PEm1は、それぞれ、入力信号ベクトルX1(t)と、検波器DE11,…,DEk1,…,DEm1の対応する検波出力とに基づいて、対応するユーザの受信応答ベクトルH11,…,Hk1,…,Hm1を推定し、第1段目の演算装置101に与える。より具体的に、各パラメータ推定器は、対応するユーザの信号成分が入力信号ベクトルにどの程度含まれているか、対応するユーザの信号成分が入力信号ベクトルに対してどの程度位相回転しているか、などを推定する。
【0025】
第1段目の演算装置101は、各ユーザi(i=1,2,…,m)ごとに、入力信号ベクトルX1(t)から、当該ユーザiを除く他のすべてのユーザの信号成分を差し引くことにより、干渉信号成分を除去し、当該ユーザiのさらなる入力信号ベクトルXi2(t)を算出し出力する。演算装置101の動作については、図2を参照して後で詳細に説明する。
【0026】
第1段目の演算装置101は、ユーザごとに対応して入力信号ベクトルX12(t),…,Xk2(t),…,Xm2(t)を出力し、対応する第2段目のアダプティブアレイAA12,…,AAk2,…,AAm2に与える。
【0027】
第2段目のアダプティブアレイAA12,…,AAk2,…,AAm2から出力されるユーザ信号Y12(t),…,Yk2(t),…,Ym2(t)は、第2段目の演算回路102に与えられるとともに、それぞれ対応する検波器DE12,…,DEk2,…,DEm2で検波される。
【0028】
パラメータ推定器PE12,…,PEk2,…,PEm2は、それぞれ、入力信号ベクトルX1(t)と、検波器DE12,…,DEk2,…,DEm2の対応する検波出力とに基づいて、対応するユーザの受信応答ベクトルH12,…,Hk2,…,Hm2を推定し、第2段目の演算装置102に与える。演算装置102は、さらなる入力信号ベクトルX13(t),…,Xk3(t),…,Xm3(t)を出力し、対応する(図示省略した)第3段目のアダプティブアレイAA13,…,AAk3,…,AAm3に与える。
【0029】
このように、アダプティブアレイとパラメータ推定器と演算装置とからなる干渉キャンセラを直列に複数段(第1段から第L段まで)設けたことにより、それぞれの段から出力されるユーザ信号に含まれる他のユーザ信号成分の割合を段階的に減少させて、干渉の除去がさらに図られることになる。その結果、通信特性のさらなる向上が図られる。
【0030】
図2は、図1に示した複数段の演算装置の一例としての演算装置101の具体的なブロック図である。図2において、演算装置101は、乗算器MP1,…,MPk-1,MPk+1,…,MPmと加算器ADkとから構成されている。なお、説明の簡略化のために図示していないが、図示した乗算器および加算器以外にも、乗算器MPkおよび加算器AD1,…,ADk-1,ADk+1,…,ADmが演算装置101に内蔵されているものとする。
【0031】
乗算器MP1,…,MPk-1,MPk+1,…,MPmにはそれぞれ、アダプティブアレイAA11,…,AAk-1,AAk+1,…,AAmからのユーザ信号Y11(t),…,Y(k-1)1(t),Y(k+1)1(t),…,Ym1(t)と、パラメータ推定器PE11,…,PE(k-1)1,PE(k+1)1,…,PEm1からの受信応答ベクトルH11,…,H(k-1)1,H(k+1)1,…,Hm1とが与えられる。
【0032】
乗算器MP1,…,MPk-1,MPk+1,…,MPmの出力は加算器ADkの負の入力に与えられ、入力信号ベクトルX1(t)は加算器ADkの正の入力に与えられる。これにより、入力信号ベクトルX1(t)からユーザk以外のユーザに対応する信号成分が減算され、ユーザkに対応する信号成分Xk2(t)が加算器ADkから出力されることになる。前述のように、これらのアダプティブアレイ、パラメータ推定器および演算装置は全体として、1段の干渉キャンセラを構成しているものとする。
【0033】
この結果、かなりの干渉信号成分が除去されることになる。そして、このようにして演算装置101により干渉信号成分がかなり除去された新たな入力ベクトル信号Xk2(t)を第2段目以降の干渉キャンセラに与えることにより、最終的に出力されるユーザ信号Sk(t)に含まれる他のユーザからの干渉信号成分の割合を十分に低下させることができ、良好な通信特性を実現することができる。
【0034】
なお、加算器ADk以外の図示しない加算器の各々にも、並行して同様に、乗算器MP1,…,MPk,…,MPmのうちの当該加算器に対応する乗算器以外のものからの出力と、入力信号ベクトルX1(t)とが与えられる。そしてこれらの加算器はそれぞれ、図1に示す新たな入力信号ベクトルを出力して第2段目以降の干渉キャンセラに与えている。
【0035】
次に、図1および図2に示した装置のさらに具体的な動作について説明する。アンテナ素子数をn本、同時に通話するユーザ数をm人とすると、A/D変換器8から出力される入力信号ベクトルX1(t)は次式で表わされる。
【0036】
1(t)=[x1(t),x2(t),…xn(t)]T … (1)
j(t)=hj11(t)+hj22(t)+…+hjii(t)+…+hjmm(t)+nj(t),(j=1,2,…,n) … (2)
上記の第(1)式および第(2)式をベクトル表記に直すと次の第(3)式が得られる。
【0037】
1(t)=H11(t)+H22(t)+…+Hii(t)+…+Hmm(t)+N(t) … (3)
i=[h1i,h2i,…,hniT,(i=1,2,…,m) … (4)
N(t)=[n1(t),n2(t),…,nn(t)]T … (5)
【0038】
次に,図2の演算装置101から新たな入力信号ベクトルXk2(t)が出力される動作についてさらに詳細に説明する。
【0039】
パラメータ推定器PE11,…,PEk1,…,PEm1でHi(i=1,2,…,m)が推定できるものとする。また1段目のアダプティブアレイAA11,…,AAk1,…,AAm1が比較的良好に動作したとすると、Yi1(t)≒Si(t)とみなすことができる。
【0040】
この段階で、すべてのユーザ信号とすべてのユーザ信号の受信応答ベクトルとが求まったことになる。ここで、2段目のユーザkの信号検出に用いる入力信号ベクトルXk2(t)を第(6)式により求めることができる。
【0041】
k2(t)=X1(t)−H11(t)−…−Hk-1k-1(t)−Hk+1k+1(t)−…−Hmm(t) … (6)
この第(6)式に第(3)式を代入すると、第(7)式が得られる。
【0042】
k2(t)=Hkk(t)+N(t) … (7)
1(t)とXk2(t)を比較すると、Xk2(t)の方がSk(t)以外の干渉成分Si(t)(i=1,2,…m、ただしi≠k)が減少していて、2段目のアダプティブアレイがより動作しやすくなる。
【0043】
図1に示すように、干渉キャンセラを複数段接続して構成したマルチステージの干渉キャンセラでは、受信信号をアダプティブアレイによってユーザごとに分離し、当該ユーザ以外のユーザの信号を干渉波として受信信号から除去して得た結果を、当該ユーザの入力信号として次段の干渉キャンセラに与えている。この結果、次段の干渉キャンセラでは、入力されるユーザ信号の干渉波が少ない分、通信特性の良いユーザ信号が得られる。そして、このような干渉波の除去を複数段繰返すことによって干渉波の除去はさらに進み、CIR(Carrier to Interference Ratio)はより改善され、所望のユーザ信号をより抽出しやすくなる。
【0044】
しかしながら、上述のようなマルチステージ干渉キャンセラを用いれば確かに干渉波の除去は進むものの、次のような問題点が生じる。
【0045】
(1)上述のマルチステージ干渉キャンセラの例では、各アダプティブアレイで抽出されたユーザ信号を、その復調エラーの有無を判定することなく、受信信号から干渉波成分として除去するように構成されている。したがって、もしもアダプティブアレイで抽出されたユーザ信号に復調エラーがあり、何らかの変形した波形、たとえばインパルス状の波形を有する信号となっていれば、このようなエラーを含む信号成分が受信信号から減算された結果得られる各演算装置の出力(次段の干渉キャンセラへの入力信号)には、復調エラーの影響によるインパルス状のノイズが含まれることになるなどの影響が生じることになる。
【0046】
(2)信号の復元においては、復元するユーザの受信電力が低い、フェージングが速い(ドップラー周波数が大きい)、干渉信号が多いなどの悪条件時には、復元精度の劣化が生じる。復元精度が悪い信号で干渉除去を行うと不必要な信号成分を除去することがある。
【0047】
このような復元信号で干渉除去をした場合、干渉除去後の信号(次のステージに持ち越される入力信号)の精度が悪くなるため、次のステージに遷移しても所望の信号を得ることができずマルチステージ干渉キャンセラの効果が見られなくなる。
【0048】
この発明は、上述の問題点(1)および(2)を解決しようとするものである。
【0049】
[実施の形態1]
図3は、この発明の実施の形態1によるPDMA用基地局の受信システムを示すブロック図である。
【0050】
図3において、演算装置101′と、複数のユーザごとに設けられた第1のゲート部GA,干渉除去部ICおよび第2のゲート部GBとが、第1段目の干渉キャンセラの基本構成をなしている。
【0051】
なお、図示の簡略化のために省略しているが、演算装置102′の後段にも複数のユーザごとに第1段目の干渉キャンセラと全く同じ態様で第1のゲート部GA,干渉除去部ICおよび第2のゲート部GBが設けられており、演算装置102′とこれらの図示しない構成要素GA,IC,GBとで第2段目の干渉キャンセラが構成されているものとする。
【0052】
さらに図示省略するが、この2段目の干渉キャンセラの後段にも、第1段目の干渉キャンセラと全く同じ態様で構成された(演算装置と、第1および第2のゲート部と、干渉除去部とからなる)干渉キャンセラが複数段続いているものとする。
【0053】
したがって、図3の受信システムは、全体としてマルチステージの干渉キャンセラで構成されたことになり、最終段の干渉キャンセラの複数のユーザごとに設けられた第2のゲート部GB(図示せず)の出力が、当該受信システムの最終出力となる。
【0054】
まず、図1の受信システムと同様に、A/D変換器8からは入力信号ベクトルX1(t)が出力され、第1段目の干渉キャンセラの演算装置101′に与えられるとともに、第1段目の干渉キャンセラの前段に複数のユーザごとに対応して設けられた複数の干渉除去部IC11,…,ICk1,…,ICm1にも共通に与えられる。
【0055】
この実施の形態の例では、4本のアンテナ3〜6が設けられていて、それぞれのアンテナの出力は周波数変換回路7に与えられて、それぞれ対応する局部発振信号Loによって周波数変換され、A/D変換器8によってデジタル信号に変換されて受信電力検出部9に与えられる。
【0056】
受信電力検出部9はA/D変換器8から与えらた4本のアンテナからのデジタル出力により、当該ユーザの受信電力の大きさを求め、干渉除去選択器10に与える。この干渉除去選択器10は、後述するように、干渉除去部ICで算出された各ユーザの受信応答ベクトルHが与えられ、SNRを推定する。更に、この干渉除去選択器10は、後述するように、算出された受信応答ベクトルHに基づき、フェージング速度(FD)、干渉信号の度合(SIR:信号対干渉波比)を検出する。そして、これら得られたデータに基づき、当該ステージにおいて干渉除去を行うかを判定する。
【0057】
図3の受信システムにおいて、干渉除去部ICはすべて同じ構成を有しており、その一例として干渉除去部ICk1の構成を図4に示す。
【0058】
図4において、干渉除去部ICk1に入力された入力信号ベクトルX1(t)からアダプティブアレイAAk1で抽出されたユーザkの複素信号は、復調器DMk1によってビット情報信号に変換される。このビット情報信号は、エラー判定器EDk1に与えられるとともに再変調器RMk1にも与えられる。
【0059】
エラー判定器EDk1は、復調器DMk1からのビット情報信号に基づいて、アダプティブアレイAAk1からの抽出信号の復調エラーの有無を判定する。そして、復調エラー有りと判定すれば、Lレベルのエラー判定信号Ek1を発生して第1段目の干渉キャンセラの演算装置101′に与える。
【0060】
再変調器RMk1は、復調器DMk1からのビット情報信号を再度、複素信号であるユーザ信号Yk1(t)に変換し、第1段目の干渉キャンセラの演算装置101′に与えるとともに、パラメータ推定器PEk1に与える。
【0061】
パラメータ推定器PEk1は、入力信号ベクトルX1(t)と、ユーザ信号Yk1(t)とに基づいて、対応するユーザの受信応答ベクトルHk1を算出し、第1段目の干渉キャンセラの演算装置101′に与える。さらに、パラメータ推定器PEk1は、算出した受信応答ベクトルHk1を干渉除去選択器10に与える。
【0062】
この干渉除去選択器10は、算出した受信応答ベクトルHk1に基づき、この応答ベクトルの推定精度が高いか否か判断し、推定精度の高いユーザの復元信号のみ当該ステージでの干渉除去を行うように制御信号を出力する。すなわち、応答ベクトルの推定精度が高いか否か判断し、干渉除去を行わないランクの信号であると判定すれば、Lレベルの選択信号Ik1を発生して各干渉キャンセラの演算装置101′…並びにゲート部GA、GBに与える。
【0063】
この干渉除去選択器10において、応答ベクトル推定精度の高いユーザを選択する方法は次のように行われる。予めシミュレーションを実施し、当該ユーザの受信電力の大きさ(SNR:信号対雑音比)、フェージング速度(FD)、干渉信号の度合(SIR:信号対干渉波比)の各条件に応じた応答ベクトル推定精度を取得しておき、それをランキングし、テーブルに保持しておく。そして、算出した応答ベクトルHk1に基づきFD及びSIRを検出し、また、受信電力検出部9からの信号に基づき、SNRを推定し、当該ステージでの干渉除去を行うか否かを判定する。応答ベクトルの推定精度が高いと干渉除去するレプリカ信号の精度が向上するため、次ステージに入力される信号の精度が高くなる。その結果、次ステージでのエラーフリーとなる確率が高くなる。
【0064】
上記したように、テーブルには、当該ユーザの受信電力の大きさ(SNR:信号対雑音比)、フェージング速度(FD)、干渉信号の度合(SIR:信号対干渉波比)の各条件を保持してこれらのランキングに基づいて、当該ステージでの干渉除去を行うか否かを判定を行うように構成したが、処理速度等を考慮して、いずれかの条件により判定を行うようにしても良い。例えば、干渉信号の度合(SIR:信号対干渉波比)の値に応じてランキングしたものをテーブルに保持し、このランキング値に応じて算出した応答ベクトルHk1から当該ステージでの干渉除去を行うか否かを判定するように構成しても良い。
【0065】
図5は、この発明の実施の形態による干渉除去選択器10の構成を示すブロック図である。図5を参照してこの発明の実施の形態による干渉選択器10の動作につき説明する。
【0066】
ここでは、例えば、上下回線のそれぞれ4スロットからなる合計8スロットを1フレームとする。そして、このようなフレームが時系列的に連続して上下回線の通信が交互に行われることになる。
【0067】
干渉除去部ICk1のパラメータ推定器PEk1は、受信信号または入力信号ベクトルX1(t)と、ユーザ信号Yk1(t)とに基づいて、現在のフレームのスロットにおける受信応答ベクトルHk1を算出し、干渉除去選択器10の相関演算および各条件推定回路101及びメモリ102に与える。
【0068】
相関演算および各条件推定回路101は、パラメータ推定器PEk1で推定された現在のフレームのスロットにおける受信応答ベクトルとメモリ102に格納されている前フレームの対応するスロットにおける受信応答ベクトルとの相関値を演算する。
【0069】
なお、時間的に前後する2フレームの受信応答ベクトルの相関値αは次式により定義される。
【0070】
α=│h12 H│/│h1││h2
ここで、h2 Hはh2の各成分の複素共役をとり、さらに転置したものを表す。
【0071】
また、hi(i=1,2)は、フレームiにおけるアンテナ素子ごとの位相振幅情報を要素とする受信応答ベクトル(h11,h12,h13,h14)を表している。
【0072】
このようにして算出される相関値と、ドップラー周波数(フェージング速度)との正確な対応関係を求めることは困難であるが、実験によりおおよその対応関係を経験的に求めることができる。例えば、相関値が1から0.95の範囲内にあれば、ドップラー周波数FDはFD=0Hzであると推定する。また、相関値が0.95から0.80の範囲内にあれば、FD=10Hzであると推定する、等である。
【0073】
このように経験的に得られたと受信応答ベクトル相関値とドップラー周波数FDとのおおよその対応関係が相関演算および各条件推定回路101に予め格納されており、上述の計算式により算出されたベクトル同士の相関値から、該当するドップラー周波数FDが有無判定回路104に出力される。
【0074】
ユーザの受信電力の大きさ(SNR:信号対雑音比)の算出につき説明する。受信電力検出部9からの信号は全ユーザの合成信号であるため、ユーザ毎の受信電力に変換しなければならない。そのためには、算出した受信応答ベクトルHを必要とする。
【0075】
基本的には、各ユーザの応答ベクトル(複素数)のI成分とQ成分の2乗和がそれぞれのユーザの電力となるが、応答ベクトルの大きさからは絶対的な大きさは分からない。そのために。受信電力検出部9からの受信電力を基準にして、それぞれのユーザの受信電力に分配する。以下のようにして分配される。
【0076】
ユーザiの受信電力=(受信電力×ユーザiの応答ベクトルの大きさ(2乗和)/(全ユーザの応答ベクトルの大きさ(2乗和)の総和)
【0077】
例えば、2多重時において、受信電力検出部9からの電力が50[dBμV]であり、ユーザ2の応答ベクトルの大きさが30,ユーザ1の応答ベクトルの大きさが70、全てのユーザの応答ベクトルの大きさが100(=30+70)であれば、ユーザ1の受信電力は35[dBμV],ユーザ2の受信電力は15[dBμV]となる。
【0078】
受信電力検出部9からの信号がノイズが含まれないとすると、上記値はS(所望波)信号の値である。従って、SNRに換算するためにはノイズとの比を取らなければならない。ノイズは基地局ごと若干異なるが事前に測定されているものとすると、
SNR=10・log10(所望波電力/ノイズ電力)
で計算される。
【0079】
干渉信号の度合(SIR:信号対干渉波比)の算出について説明する。SIRはSNRとは異なり、受信電力検出部9からの絶対的な受信電力は必要とせず、ユーザごとの受信電力の比で計算される。従って、上記した方法により、各ユーザの応答ベクトルから各ユーザの受信電力を計算し、それらの比を取ればよく、同様に
SIR=10・log10(所望波電力/干渉波電力)
で計算される。
【0080】
このようにして、各条件推定回路101は、受信応答ベクトルや受信応答ベクトル相関値とユーザの受信電力の大きさ(SNR:信号対雑音比)、干渉信号の度合(SIR:信号対干渉波比)を得、その値が有無判定回路104に出力される。
【0081】
予めシミュレーションを実施し、当該ユーザの受信電力の大きさ(SNR:信号対雑音比)、フェージング速度(FD)、干渉信号の度合(SIR:信号対干渉波比)の各条件に応じた応答ベクトル推定精度を取得しておき、それをランキングしたものがテーブルメモリ103に格納されている。
【0082】
有無判定回路104は、相関演算および各条件推定回路101から与えられたSNR、SIR、FDを引数として、テーブルメモリ103を参照し、これらのランキングに基づいて、当該ステージでの干渉除去を行うか否かを判定し、その結果を出力する。
【0083】
このように、干渉除去選択器10は干渉除去部ICにて算出された受信応答ベクトルに応じて当該ステージでの干渉除去を行うか否かを判定し、その結果を後述するように、ゲート部GA、GB及び演算装置に出力する。
【0084】
図5に示すような処理は、通常、例えば、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)を用いてソフトウェア的に実行される。
【0085】
また、図4に示すような、アダプティブアレイ、復調器、エラー判定器、再変調器、パラメータ推定器及び干渉信号除去選択器からなる配列は、図3のすべての干渉除去部ICに共通であるので、さらなる説明は繰返さない。
【0086】
図6は、図3の受信システムを構成する複数段の干渉キャンセラの一例としての第1段目の干渉キャンセラの演算装置101′の具体的構成を示すブロック図である。図6において、演算装置101′は、乗算器MP1,…,MPk-1,MPk,MPk+1,…,MPmと、ANDゲートAND1,…,ANDk-1,ANDk,ANDk+1,…,ANDmと、加算器ADとから構成されている。
【0087】
乗算器MP1,…,MPk-1,MPk,MPk+1,…,MPmにはそれぞれ、前段の干渉除去部IC11,…,IC(k-1)1,ICk1,IC(k+1)1,…,ICm1からのユーザ信号Y11(t),…,Y(k-1)1(t),Yk1(t),Y(k+1)1(t),…,Ym1(t)と、応答ベクトルH11,…,H(k-1)1,Hk1,H(k+1)1,…,Hm1とが与えられる。
【0088】
乗算器MP1,…,MPk-1,MPk,MPk+1,…,MPmの出力はそれぞれ対応する3入力ANDゲートAND1,…,ANDk-1,ANDk,ANDk+1,…,ANDmの第1入力に与えられ、これらのANDゲートの第2入力には、前段の干渉除去部IC11,…,IC(k-1)1,ICk1,IC(k+1)1,…,ICm1からの対応のエラー判定信号E11,…,E(k-1)1,Ek1,E(k+1)1,…,Em1が入力される。そして、これらのANDゲートの第3入力には、前段の干渉除去部IC11,…,IC(k-1)1,ICk1,IC(k+1)1,…,ICm1の受信応答ベクトルに対応して干渉除去選択器10で算出した干渉除去選択信号I11,…,I(k-1)1,Ik1,I(k+1)1,…,Im1が入力される。
【0089】
3入力ANDゲートAND1,…,ANDk-1,ANDk,ANDk+1,…,ANDmの出力は加算器ADの負の入力に与えられ、A/D変換器8からの入力信号ベクトルX1(t)は加算器ADの正の入力に与えられる。
【0090】
加算器ADの出力は入力信号ベクトルX2(t)として演算装置101′から出力され、図3に示すように、複数のユーザにそれぞれ対応する第1のゲート部GA12,…,GAk2,…,GAm2に共通に与えられる。
【0091】
また、図6の演算装置101′のブロック図では図示省略したが、前段のそれぞれの干渉部IC11,…,ICk1,…,ICm1から出力された受信応答ベクトルH11,…,Hk1,…,Hm1、エラー判定信号E11,…,Ek1,…,Em1、およびユーザ信号Y11(t),…,Yk1(t),…,Ym1(t)は、演算装置101′をそのまま通過し、ユーザごとに第1段目の干渉キャンセラの対応する第1のゲート部GA12,…,GAk2,…,GAm2にそのまま与えられる。
【0092】
ここで、図6を参照して、上述のように前段の干渉除去部において復調エラー有り及び/又は干渉除去選択器10で干渉除去を行わないと判定されたユーザ信号、たとえばY11(t)に対応した干渉除去部IC11のエラー判定器ED11からLレベルのエラー判定信号E11が及び/又は干渉除去選択器10からのLレベルの選択信号Ik1が演算装置101′の対応するANDゲートAND1の他方入力に与えられる。この結果、当該ANDゲートは閉じられ、対応する乗算器MP1から出力される、受信応答ベクトルH11とユーザ信号Y11(t)との積、すなわちレプリカ信号の加算器ADへの入力は阻止される。
【0093】
この結果、入力信号ベクトルX1(t)から減算されるべきそれぞれのユーザの干渉波成分(レプリカ信号)から、復調エラーを含むユーザ信号及び/又は干渉除去を行わないものと判定されたユーザ信号に対応する干渉波成分(レプリカ信号)が除外される。このため、第1段目の干渉キャンセラの演算装置101′から出力される入力信号ベクトルX2(t)に、たとえばインパルス状のノイズが含まれることがなくなる。
【0094】
第1段目の干渉キャンセラにおいて、ユーザごとに対応する第1のゲート部GA、たとえばユーザ1に対応するゲート部GA12の選択制御入力には、前段の干渉除去部IC11から演算装置101′を通過したエラー信号E11及び干渉除去選択器10からの干渉除去選択信号I11が与えられる。
【0095】
そして、前段の干渉除去部IC11でエラー有り及び/又は干渉除去を行わないとの判定がなされていたときには、第1のゲート部GA12は、エラー判定信号E11及び/又は干渉除去選択信号I11に応じて、演算装置101′で新たに算出された、ノイズを含まない高精度の入力信号ベクトルX2(t)を選択して干渉除去部IC12に与える。
【0096】
この干渉除去部IC12は、先に図4のICk1に関連して説明したように、この入力信号ベクトルX2(t)に基づいて、受信応答ベクトルH12と、エラー判定信号E12と、ユーザ信号Y12(t)とを新たに算出し、第2のゲート部GB12に与える。
【0097】
一方、前段の干渉除去部IC11でエラー無し及び干渉除去選択器10で干渉除去を行うとの判定がなされていたときには、第1のゲート部GA12は、エラー判定信号E11及び干渉除去選択信号I11に応じて、演算装置101′を通過してきた、受信応答ベクトルH11,エラー判定信号E11,ユーザ信号Y11を選択して第2のゲート部GB12へ与える。
【0098】
第2のゲート部GB12の選択制御入力には、第1のゲート部GA12と共通にエラー判定信号E11及び干渉除去選択信号I11が与えられる。第2のゲート部GB12は、前段の干渉除去部IC11でエラー有り及び/又は干渉除去選択器10で干渉除去を行わないの判定がなされていたときは、エラー判定信号E11及び/又は干渉除去選択信号I11に応じて、干渉除去部IC12で新たに算出された受信応答ベクトルH12,エラー判定信号E12およびユーザ信号Y12(t)を選択して出力し、第2段目の干渉キャンセラを構成する演算装置102′に与える。
【0099】
一方、第2のゲート部GB12は、前段の干渉除去部IC11でエラー無しの判定及び干渉除去選択器10で干渉除去を行うとの判定がなされていたときには、エラー判定信号E11及び干渉除去選択信号I11に応じて、第1のゲート部GA12から送られてきた、受信応答ベクトルH11,エラー判定信号E11及びユーザ信号Y11(t)をそのまま選択出力して、受信応答ベクトルH12,エラー判定信号E12及びユーザ信号Y12(t)として、第2段目の干渉キャンセラを構成する演算装置102′に与える。この演算装置102’には、受信応答ベクトルH12に基づいて干渉除去選択器10で判定された干渉除去選択信号I12が与えられる。
【0100】
ユーザ1以外の他のユーザに対応するゲート部GA,GB、干渉除去部ICにおいても全く同じ動作がなされるので、その説明を省略する。
【0101】
以上の動作を要約すると、入力信号ベクトルX1(t)を受けた前段の干渉除去部ICのうち、エラー無し及び干渉除去を行うと判定されたユーザに関しては、当該干渉除去部ICで算出された受信応答ベクトルHと、エラー判定信号Eと、ユーザ信号Y(t)とがそのまま、第1段目の干渉キャンセラの演算装置101′と、第1のゲート部GAと、第2のゲート部GBとを通過し、第2段目の干渉キャンセラに与えられる。すなわち、一旦干渉除去部ICでエラー無し及び干渉除去を行うと判定されたユーザに関しては、もはや後段の干渉キャンセラの干渉除去部ICに与えられることはなく、受信応答ベクトルHやエラー判定信号Eやユーザ信号Y(t)が新たに算出されることはない。
【0102】
一方、入力信号ベクトルX1(t)を受けた前段の干渉除去部ICのうち、エラー有り及び/又は干渉除去選択器10で干渉除去を行わないと判定されたユーザに関しては、第1段目の干渉キャンセラの演算装置101′でノイズを導入することなく高精度に干渉波除去がなされた入力信号ベクトルX2(t)に基づいて、第1段目の干渉キャンセラの干渉除去部ICが改めて受信応答ベクトルHとエラー判定信号Eとユーザ信号Y(t)とを算出し、第2段目の干渉キャンセラに与える。また、干渉除去選択器10は、算出された受信応答ベクトルHに基づいて、干渉除去の有無を判定し、干渉除去選択信号Iを第2段目の干渉キャンセラに与える。
【0103】
第2段目の干渉キャンセラの演算装置102′は、第1段目の干渉キャンセラの演算装置101′と全く同じ構成を有しており、図6に関連して説明した動作と全く同じ動作を実行する。すなわち、初期入力信号ベクトルX1(t)から、復調エラーを含まないユーザ信号に対応するレプリカ信号のみが減算され、次の入力信号ベクトルX2(t)が加算器AD(図6)から出力されることになる。
【0104】
すなわち、前段の干渉除去部IC11,…,ICk1,…,ICm1でエラー無し及び干渉除去を行うと一旦判定されたユーザに関しては、後段のどの段の干渉キャンセラにおいてもそのレプリカ信号は初期入力信号ベクトルX1(t)からの減算の対象となる。
【0105】
一方、一旦前段の干渉除去部IC11,…,ICk1,…,ICm1でエラー有り及び/又は干渉除去を行わないと判定され第1段目の干渉キャンセラの演算装置101′で初期入力信号ベクトルX1(t)からの減算対象から除外されたユーザであっても、第1段目の干渉キャンセラの干渉除去部IC12,…,ICk2,…,ICm2のいずれかでエラー無し及び干渉除去を行うと判定された場合には、後段のどの段の干渉キャンセラにおいてもそのレプリカ信号は初期入力信号ベクトルX1(t)からの減算の対象となる。
【0106】
この結果、第2段目の干渉キャンセラの演算装置102′では、ノイズを導入することなくさらに高精度で干渉波除去がなされた入力信号ベクトルX3(t)が得られる。
【0107】
演算装置102′を含む第2段目の干渉キャンセラの動作は、演算装置101′、第1のゲート部GA12,…,GAk2,…,GAm2、干渉除去部IC12,…,ICk2,…,ICm2、第2のゲート部GB12,…,GBk2,…,GBm2からなる上述の第1段目の干渉キャンセラの動作と全く同じである。
【0108】
このような干渉キャンセラを複数段直列に接続し、各段の干渉キャンセラの演算装置において、初期入力信号ベクトルX1(t)から、エラー無し及び干渉除去を行うと判定されたユーザのレプリカ信号のみを減算することによって、各段の干渉キャンセラにおいて高精度な干渉波の除去を行なうことができる。
【0109】
そして、前段を含むいずれかの段における干渉除去部ICでエラー無し及び干渉除去選択器10で干渉除去を行うと一旦判定されたユーザに関しては、その干渉除去部ICで算出された受信信号ベクトルHとエラー判定信号Eとユーザ信号Y(t)とが最終段の干渉キャンセラの第2のゲート部GB(図示せず)から出力され、そのうちのユーザ信号Y(t)が最終的なエラーのないユーザ信号として抽出され、当該受信システムから出力されることになる。
【0110】
ところで、応答ベクトルは、エラーフリーユーザの再変調信号に対して周波数オフセット情報を付加(周波数オフセットを逆補償)し、周波数オフセットの逆補償後の再変調信号と受信信号(アンテナ入力信号)の相関のアンサンブル平均により推定される。応答ベクトルに誤差が含まれると、干渉除去時に誤った情報を除去することになり、結果として、必要な情報を除去してしまったり、ノイズを挿入することになるため、応答ベクトルは精度が要求される。即ち、応答ベクトルの精度が悪いと、干渉除去の精度は悪くなり、次ステージにおいて、所望信号の抽出精度が悪くなり、その結果、エラーフリーになりにくい。
【0111】
上記したように、本発明によれば応答ベクトル推定精度が高いと予めシミュレーションした結果に応じて、干渉除去するか否か判断されるため、干渉除去の精度は良くなり、次ステージにおいて、所望信号の抽出精度が良く、その結果、エラーフリーになりやすい。
【0112】
一方、すべての段における干渉除去部ICにおいてエラー有り及び/又は干渉除去を行わないと判定されたユーザに関しては、最終段の干渉キャンセラの干渉除去部ICで算出された受信信号係数ベクトルHとエラー判定信号Eと干渉除去選択信号Iとユーザ信号Y(t)とが第2のゲート部GBから出力され、そのうちユーザ信号Y(t)が最終的にエラーを伴うユーザ信号として抽出され、当該受信システムから出力されることになる。
【0113】
この実施の形態1の効果についてより具体的に説明する。上述の実施の形態1においては、マルチステージの干渉キャンセラの各段ごとに、演算装置において初期入力信号X1(t)から、それぞれのユーザに対応する干渉成分すなわちレプリカ信号を除去するように構成されている。このような実施の形態1の構成により、次のような効果が得られる。
【0114】
たとえば、4人のユーザのうち、ユーザ4の受信信号を求める場合において、前段の干渉除去部IC11およびIC21でユーザ1および2のみが復調エラー無しと判定された場合、ユーザ1および2のレプリカ信号のみが第1段目の干渉キャンセラの演算装置101′において初期入力信号ベクトルX1(t)から減算されることになる。この結果、第1段目の干渉キャンセラのユーザ4に関する受信信号X2(t)は、
初期入力信号−(ユーザ1のレプリカ信号+ユーザ2のレプリカ信号)
となる。
【0115】
しかも干渉除去を行うと選択されている場合には、エラーとなる確率が少ないので、干渉除去する復元信号の精度も増す。
【0116】
次に、第1段目の干渉キャンセラの干渉除去部IC32において、ユーザ1および2に加えて、ユーザ3についても復調エラー無しと判定された場合、第2段目の干渉キャンセラの演算装置102′において、ユーザ1、ユーザ2およびユーザ3のレプリカ信号が初期入力信号X1(t)から減算されることになる。この結果、第2段の干渉キャンセラのユーザ4に関する受信信号X3(t)は、
初期入力信号−(ユーザ1のレプリカ信号+ユーザ2のレプリカ信号+ユーザ3のレプリカ信号)となる。
【0117】
[実施の形態2]
図7は、この発明の実施の形態2によるPDMA用基地局の受信システムを示すブロック図である。この実施の形態2による受信システムは、各段の干渉キャンセラの演算装置において初期入力信号ベクトルX1(t)からレプリカ信号の減算を行なった図3の実施の形態1における受信システムと異なり、各段の干渉キャンセラの演算装置で新たに算出された入力信号ベクトルから、それぞれのユーザに対応する干渉成分すなわちレプリカ信号を減算するように構成したものである。
【0118】
図7に示した実施の形態2による受信システムは、以下の点で図3に示した実施の形態1による受信システムと異なっている。すなわち、図7における演算装置101′と、ゲート部GA12,…,GAk2,…,GAm2と、干渉除去部IC12,…,ICk2,…,ICm2とからなる第1段目の干渉キャンセラでは、演算装置101から出力された入力信号ベクトルX2(t)が、図3のX1(t)の代わりに、2段目の干渉キャンセラの演算装置102’に与えられている。また、図7では、図3の第2のゲート部GBが設けられておらず、干渉除去部ICの出力である受信応答ベクトルH,エラー信号Eおよびユーザ信号Y(t)と、ゲート部GAを介して前段の干渉除去部ICから通過してきた受信応答ベクトルH,エラー判定信号E、干渉除去信号Iおよびユーザ信号Y(t)とが並列に、2段目の干渉キャンセラの演算装置102’に与えられている。
【0119】
また、この2段目の干渉キャンセラの演算装置102’(および以降の各段の干渉キャンセラの演算装置)は、前述の図6に示す構成ではなく、図8に示すような構成を有している。
【0120】
図8に示した演算装置102’では、前段の干渉キャンセラの干渉除去部IC、たとえば干渉除去部IC12からの受信応答ベクトルH12,エラー判定信号E12,干渉除去選択器10からの干渉除去選択信号I12及びユーザ信号Y12(t)と、さらに前段の干渉除去部IC11から第1段目の干渉キャンセラを通過してきた受信応答ベクトルH11、エラー判定信号E11、そして干渉除去選択信号I11およびユーザ信号Y11(t)とがゲート部GC1に与えられる。
【0121】
ゲート部GC1の選択制御入力には、エラー判定信号E11及び干渉除去選択信号I11が与えられ、エラー判定信号E11がエラー無し、干渉除去選択信号I11が干渉除去を行うことを示す場合には、干渉除去部IC11からの受信応答ベクトルH11,エラー判定信号E11,干渉除去選択器10からの干渉除去選択信号I11、ユーザ信号Y11(t)を選択して受信応答ベクトルH12,エラー判定信号E12,干渉除去選択信号I12 ユーザ信号Y12(t)として出力し、エラー判定信号E11がエラー有り及び/又は干渉除去選択信号I11が干渉除去を行わない場合には、干渉除去部IC12からの受信応答ベクトルH12,エラー判定信号E12,干渉除去選択器10からの干渉除去選択信号I12 ユーザ信号Y12(t)を選択して出力する。
【0122】
一方、第1段目の干渉キャンセラの干渉除去部IC12からの受信応答ベクトルH12とユーザ信号Y12(t)とが乗算器MP1で乗算され、その出力はANDゲートAND1の第1の入力に与えられる。またANDゲートAND1の第2の入力には、干渉除去部IC12からのエラー判定信号E12が与えられる。そして、ANDゲートAND1の第3の入力には、干渉除去選択器10からの干渉除去選択信号I12が与えられる。
【0123】
ANDゲートAND1と加算器ADとの間には、ゲート部GD1が設けられており、ゲート部GD1の選択制御入力には、エラー判定信号E11 干渉除去選択信号I11がエラー無し及び干渉除去を行うことを示す場合、ゲート部GD1は閉じてANDゲートAND1の出力を加算器ADの負入力に与えない。一方、エラー判定信号E11がエラー有りを示す場合及び/又は干渉除去選択信号I11が干渉除去を行わない場合は、ゲート部GD1は開いてANDゲートAND1の出力を加算器ADの負入力に与える。
【0124】
加算器ADの正入力には、実施の形態1のように入力信号ベクトルX1(t)ではなく、前段の干渉キャンセラの演算装置101′で算出された入力信号ベクトルX2(t)が入力される。
【0125】
以上は、ユーザ1に対応する構成の説明であるが、演算装置102’は、ユーザ1からユーザmまで同様の構成を含むものとする。
【0126】
以上の構成を有する実施の形態2の受信システムの動作を説明すると、入力信号ベクトルX1(t)を受けた前段の干渉除去部IC11,…,ICk1,…,ICm1のうち、エラー無し及び干渉除去を行うと判定されたユーザに関しては、当該干渉除去部ICで算出された受信信号ベクトルHと、エラー判定信号Eと、干渉除去選択器10からの干渉除去選択信号Iと、ユーザ信号Y(t)とが、そのまま第1段目の干渉キャンセラの演算装置101′と、ゲート部GAと、第2段目の干渉キャンセラの演算装置102’のゲート部GCとを通過し、第2段目の干渉キャンセラのゲート部GA(図示せず)に与えられる。
【0127】
すなわち、一旦前段の干渉除去部ICでエラー無し及び干渉除去選択器10で干渉除去を行うと判定されたユーザに関しては、後段の干渉除去部ICに与えられることはない。
【0128】
一方、入力信号ベクトルX1(t)を受けた前段の干渉除去部IC11,…,ICk1,…,ICm1のうちエラー有り及び/又は干渉除去を行わないと判定されたユーザに関しては、第1段目の干渉キャンセラの演算装置101′でノイズを導入することなく高精度で干渉波除去がなされた入力信号ベクトルX2(t)に基づいて、第2段目の干渉キャンセラの干渉除去部ICが、改めて受信応答ベクトルHと、エラー判定信号Eと、ユーザ信号Y(t)とを算出し、第2段目の干渉キャンセラの演算装置102’(図7)に与える。更に、この干渉除去選択部ICが算出した受信応答ベクトルHに基づいて判定した干渉除去選択信号Iが第2段目の干渉キャンセラの演算装置102’に与える。
【0129】
第2段目の干渉キャンセラの演算装置102’では、前段の干渉キャンセラの演算装置101′から出力された入力信号ベクトルX2(t)から、復調エラーを含まないことが前段(第1段目)の干渉キャンセラの干渉除去部ICで判定されたユーザに対応するレプリカ信号のみが、入力信号ベクトルX2(t)から減算される。
【0130】
ここで、既に、前段の干渉除去部IC11,…,ICk1,…,ICm1のいずれかで、たとえば干渉除去部IC11でエラー無し及び干渉除去選択器10で干渉除去を行うと判定されたユーザ1に関しては、そのレプリカ信号は既に演算装置101′で、初期入力信号ベクトルX1(t)から減算されてしまっており、演算装置102’の加算器ADに与えられる入力信号ベクトルX2(t)にはもはや含まれてはいない。そのようなエラー無し及び干渉除去を行うと判定されたユーザ1に関しては、第1段目の干渉キャンセラのゲート部GA12で、前段の干渉除去部IC11の出力である受信応答ベクトルH11、エラー判定信号E11、干渉除去選択信号I11、ユーザ信号Y11(t)が選択されて、さらに演算装置102’のゲート部GC1を通過して後段に出力される。したがって、このユーザ1に対応する第1段の干渉キャンセラの干渉除去部IC12にはX2(t)は与えられず、受信応答ベクトルH12、エラー判定信号E12、ユーザ信号Y12(t)は出力されない。
【0131】
したがって、エラー無し及び干渉除去を行うと既に判断されたユーザ1に関しては、乗算器MP1、ANDゲートAND1による演算は行なわれず、加算器ADによる入力信号ベクトルX2(t)からの減算からは除外される。ただし、干渉除去部IC12への入力X2(t)が0であっても、干渉除去部IC12の動作によって何らかのノイズが発生し、乗算器MP1、ANDゲートAND1を介して加算器ADに入力されることを防止するため、エラー無しが判定されたユーザ1に関してはゲート部GD1が閉じ、ANDゲートAND1から加算器ADへの出力は完全に遮断される。
【0132】
この実施の形態2の効果についてより具体的に説明すると、この実施の形態2によれば、各段の干渉キャンセラは、自段の演算装置で算出した入力信号ベクトルから、レプリカ信号を次段の演算装置で除去するように構成されている。
【0133】
たとえば、4人のユーザのうち、ユーザ4の受信信号を求める場合において、前段の干渉除去部IC11およびIC21においてユーザ1および2のみがエラー無し及び干渉除去を行うと判定された場合、第1段目の干渉キャンセラのユーザ4に関する受信信号ベクトルX2(t)は、
初期入力信号−(ユーザ1のレプリカ信号+ユーザ2のレプリカ信号)
となる。
【0134】
次に、第2段目の干渉キャンセラでのユーザ4に関する受信信号は、この実施の形態2では、
2(t)−(ユーザ3のレプリカ信号)
となる。
【0135】
すなわち、前述の実施の形態1では、各段の干渉キャンセラの演算装置において、初期入力信号ベクトルX1(t)からのレプリカ信号の減算を行なっているため、一旦エラー無しとして減算したユーザのレプリカ信号も、後続の各段で繰返し入力信号ベクトルから減算し直す必要があるが、この実施の形態2では、エラー無しとして既に入力信号ベクトルから減算されたユーザについては、後段でもはや入力信号ベクトルから減算をやり直す必要はない。したがって、この実施の形態2によれば、計算処理量の大幅な軽減を図ることができる。
【0136】
[実施の形態3]
ところで、図3〜図8に示された実施の形態は、PDMA用基地局の受信システムに関するものである。近年、このPDMA通信方式に加えて、CDMA通信方式が提案されており、すでに実用化されている。
【0137】
このCDMA通信方式では、送信側で、送信されるデジタルデータのシンボルに所定の拡散符号を乗算して遥かに高い周波数の信号として送信し、受信側では上記拡散符号を用いて受信信号を逆拡散することによりデータの復調を行なっている。
【0138】
ここで、拡散符号として互いに相関のない異なるものを複数種類用いれば、同一周波数の複数のデータ信号が拡散されて送信されている場合であっても、送信時に対応する拡散符号で逆拡散を行なうことにより所望のユーザの信号のみを確実に分離抽出することができる。したがって、このCDMA通信方式を用いることにより、さらなる通信容量の増大を図ることが可能となる。このようなCDMA通信方式はすでに実用化され、当該技術分野において周知であるので、詳細な説明は省略する。
【0139】
以下に説明する実施の形態は、この発明による無線受信システムを、CDMA通信方式に適用したものである。
【0140】
図9は、この発明の実施の形態3によるCDMA用基地局の受信システムを示すブロック図であり、図10および図11は、それぞれ、図9に示した干渉除去部および演算装置の具体的なブロック図である。
【0141】
図9ないし図11示す実施の形態3のCDMA受信システムは、以下の点を除いて、図3ないし図5に示した実施の形態1のPDMA受信システムと同じである。
【0142】
すなわち、図3に示す実施の形態1の受信システムの干渉除去部ICの構成を、図4に示す実施の形態1の構成から、図10に示す実施の形態3の構成に変更したものである。図10に示す干渉除去部(一例としての干渉除去部ICK1′)では、アダプティブアレイおよびパラメータ推定器の前段に、CDMA通信方式で送信されアンテナ3〜6で受信された信号を逆拡散するための逆拡散器ISk1が設けられている。各干渉除去部において逆拡散器でユーザごとに逆拡散された受信信号は、対応するアダプティブアレイおよびパラメータ推定器に与えられ、前述の実施の形態1と同じ動作により、それぞれのユーザ信号が抽出されて、
後段の干渉キャンセラの演算装置に与えられる。
【0143】
図11に示す1段目の干渉キャンセラの演算装置101aは、乗算器MP1,…,MPk-1,MPk,MPk+1,…,MPmの出力をそれぞれ拡散する拡散器S11,…,S(k-1)1,Sk1,S(k+1)1,…,Sm1が設けられている点を除いて、図5に示した演算装置101′と同じである。
【0144】
すなわち、CDMA通信方式により拡散されたままの入力信号ベクトルX1(t)からの減算を行なうために、各乗算器の出力が再度対応する拡散符号により拡散される。
【0145】
そして各拡散器の出力、すなわち演算装置101aの出力は、後段の対応する干渉除去部の逆拡散器により再度逆拡散されて、アダプティブアレイおよびパラメータ推定器に与えられる。
【0146】
第2段の干渉キャンセラの演算装置102aは、図11に示す演算装置101aと同じ構成を有している。他の動作は、図3ないし図5に示した実施の形態1と同じである。
【0147】
上記した各実施の形態においては、干渉除去部ICでエラー判定信号Eを、干渉除去選択器10で干渉除去選択信号Iとを求め、双方の信号を用いて次段の干渉除去動作を行うか否か決定しているが、干渉除去部ICではエラー判定を行わず、干渉除去選択器10で干渉除去選択信号Iとを求め、この信号のみで次段の干渉除去動作を行うか否か決定するように構成してもよい。この場合は、精度は若干落ちることは否めないが、干渉除去を行う復元信号の精度が高いものを予め条件として選択しておけば、復元精度の高いものは十分得ることができる。
【0148】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0149】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ユーザに対応する信号抽出手段で抽出された干渉ユーザ信号成分を入力信号ベクトルから干渉除去手段で取除くことにより、所望のユーザ信号成分を、干渉成分がより抑制された状態で抽出することができ、移動通信システムなどの無線通信システムにおける通信品質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の前提となるPDMA用基地局の受信システムのブロック図である。
【図2】図1に示した演算装置の構成を示すブロック図である。
【図3】この発明の実施の形態1によるPDMA用基地局の受信システムのブロック図である。
【図4】図3に示した干渉除去部の構成を示すブロック図である。
【図5】この発明の実施の形態による干渉除去選択器の構成を示すブロック図である
【図6】図3に示した演算装置の構成を示すブロック図である。
【図7】この発明の実施の形態2によるPDMA用基地局の受信システムのブロック図である。
【図8】図7に示した演算装置の構成を示すブロック図である。
【図9】この発明の実施の形態3によるCDMA用基地局の受信システムのブロック図である。
【図10】図8に示した干渉除去部の構成を示すブロック図である。
【図11】図9に示した演算装置の構成を示すブロック図である。
【図12】FDMA,TDMAおよびPDMAの各通信方式におけるユーザ信号のチャネル配置図である。
【図13】従来のPDMA用基地局の受信システムを示すブロック図である。
【符号の説明】
1,2 ユーザ、3〜6 アンテナ、7 周波数変換回路、8 A/D変換器、 9 電力検出部、 10 干渉除去選択器、 11,12,AA アダプティブアレイ、IC 干渉除去部、DM 復調器、RM 再変調器、ED エラー判定器、PE パラメータ推定器、MP 乗算器、AD 加算器、AND ANDゲート、GA,GB,GC,GD,GE,GF,GG,GH ゲート部、S 拡散器、IS 逆拡散器。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a radio reception system, and more particularly to a radio reception system based on a communication method such as PDMA (Path Division Multiple Access), CDMA (Code Division Multiple Access), etc., and removing interference signal components from other users from a received signal The present invention relates to a wireless reception system capable of performing the above.
[0002]
[Prior art]
In recent years, various mobile channel allocation methods have been proposed for effective use of frequencies in mobile communication systems such as mobile phones that are rapidly developing, some of which have been put into practical use.
[0003]
FIG. 12 is an arrangement diagram of channels in various communication systems of FDMA (Frequency Division Multiple Access), TDMA (Time Division Multiple Access), and PDMA. First, FDMA, TDMA, and PDMA will be briefly described with reference to FIG.
[0004]
FIG. 12A is a diagram showing a channel arrangement of FDMA, in which analog signals of users 1 to 4 are transmitted by being frequency-divided with radio waves of different frequencies f1 to f4, and the signals of users 1 to 4 are frequency filters. Separated by.
[0005]
FIG. 12 (b) is a diagram showing a TDMA channel arrangement, and each user's digitized signal is transmitted with radio waves of different frequencies f1 to f4 and time-divided at fixed time intervals (time slots). The signals of the users 1 to 8 are separated by the frequency filter and the time synchronization between the base station and each user mobile terminal device.
[0006]
On the other hand, recently, a PDMA system has been proposed in order to increase the frequency use efficiency of radio waves by the spread of mobile phones. In this PDMA system, as shown in FIG. 12C, one time slot at the same frequency is spatially divided to transmit data of a plurality of users. In this PDMA, each user's signal is separated using a frequency filter, time synchronization between the base station and each user mobile terminal device, and a signal extraction device such as an adaptive array.
[0007]
FIG. 13 is a diagram showing a conventional receiving system for a PDMA base station. In this example, four antennas 3 to 6 are provided in order to distinguish between users 1 and 2, and the outputs of the respective antennas are given to the frequency conversion circuit 7, and the corresponding local oscillation signals Lo are respectively provided. Is converted into a digital signal by an A / D converter 8 and supplied to a digital signal processor (DSP) 10.
[0008]
The DSP 10D includes adaptive arrays 11 and 12, a received signal vector calculator 13, a memory 14, a correlation value calculator 15, and a channel allocation device 16. The adaptive arrays 11 and 12 extract only a specific user signal from the reception signal output from the A / D converter 8. Each adaptive array is designated by the channel allocation device 16 to be described later depending on a weight vector calculation method such as a method using a preamble included in a time slot or a method using a property in which an envelope of a modulation signal is constant. User signal is extracted.
[0009]
The received signal vector calculator 13 receives the received signal from the A / D converter 8 and the output signals of the adaptive arrays 11 and 12, calculates received signal vectors corresponding to all users, and stores them in the memory 14. The channel allocation device 16 designates two users for the memory 14 and the correlation value calculator 15. The correlation value calculator 15 calculates the cross-correlation value of the received signal vectors of the two specified users among the received signal vectors stored in the memory 14. The channel allocator 16 receives the calculated cross-correlation value of the received signal vectors of the two users. If the cross-correlation value is equal to or less than a certain value, the two users are path-multiplex connected to the time slot at the same time.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The adaptive arrays 11 and 12 shown in FIG. 13 extract the signals of the corresponding users 1 and 2, respectively. However, in addition to the users 1 and 2, for example, when the user 3 transmits a signal from the same direction as the user 1, the adaptive arrays 11 and 12 The signals of the user 1 and the user 3 are mixed and output from the array 11. However, the conventional adaptive array 11 cannot separate the signals of the users 1 and 3 and cannot extract only the signal of the user 1.
[0011]
Therefore, a main object of the present invention is to provide a radio reception system capable of improving communication quality by increasing the accuracy of interference cancellation and canceling unnecessary user signals.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
  According to the first aspect of the present invention, there is provided a wireless reception system capable of receiving signals from a plurality of users using a plurality of antennas, and performing predetermined signal processing on the signals received by the plurality of antennas. And a plurality of first signal extraction means for extracting signal components respectively corresponding to the plurality of users based on signals output from the signal processing means,
  A plurality of first estimating means for estimating a fading speed related to the relationship of the signal component extracted by the first signal extracting means with respect to the signal output from the signal processing means;Based on signals received by the plurality of antennas, first interference cancellation determination means for determining whether to perform interference cancellation in consideration of the fading speed estimated by the corresponding first estimation means;
Interference removal is performed by the interference removal determination means from the signal output from the signal processing means.WhenThe extracted signal component determinedTheFirst calculating means for subtracting.
[0013]
According to the second aspect of the present invention, the first interference cancellation determination unit determines whether each performs interference cancellation based on the signal components corresponding to the plurality of users extracted by the first signal extraction unit. Determine whether.
[0015]
  According to a third aspect of the present invention, a plurality of first error determination means for determining whether signal components corresponding to a plurality of users extracted by the first signal extraction means each include a demodulation error. And a signal output from the signal processing means,By the interference removal determination meansConsidering the corresponding fading speedPerform interference cancellationWhenThe extracted signal component determined and determined not to include a demodulation error by the first error determination meansTheAnd a first calculating means for subtracting.
[0016]
  Claim4According to the invention described in the above, based on the signal output from the first calculation means, a plurality of signal components respectively corresponding to users determined to contain a demodulation error by the first error determination means And a signal component extracted by the second signal extracting means with respect to a signal output from the first calculating means.Fading speedA plurality of second estimation means for estimating the signal and (4) whether or not each performs interference cancellation based on the signal components corresponding to the plurality of users extracted by the second signal extraction means. And a plurality of second error determination means for determining whether each of the signal components extracted by the second signal extraction means includes a demodulation error. .
[0017]
  According to the fifth aspect of the present invention, the first and second error determination means do not include a demodulation error and the first and second interference removal from the signal output from the signal processing means.JudgmentBy meansConsidering the corresponding fading speedSignal components extracted by the first and second signal extraction means determined to perform interference cancellationTheAnd a second calculating means for subtracting.
[0018]
  According to the sixth aspect of the present invention, the signal output from the first calculation means is extracted by the second signal extraction means determined by the second error determination means as not including a demodulation error. Signal componentsTheAnd a third calculating means for subtracting.
[0019]
  Claim7According to the present invention, in the radio reception system according to any one of claims 1 to 6, signals from a plurality of users are signals transmitted by the PDMA communication method.
[0020]
  Claim8According to the present invention, in the radio reception system according to any one of claims 1 to 6, signals from a plurality of users are signals transmitted by a CDMA communication system.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram showing a receiving system for a PDMA base station proposed as a multistage interference canceller which is a premise of the present invention. The proposed receiving system which is the premise of the present invention is a signal S from m (m is an integer of 2 or more) users 1,..., K,.1(T), ..., Sk(T), ..., Sm(T) is separated from each other and taken out in parallel.
[0022]
In FIG. 1, as in the conventional example of FIG. 13, the receiving system of the PDMA base station is provided with four antennas 3 to 6, a frequency conversion circuit 7, and an A / D converter 8. . Input signal vector X output from the A / D converter 81(T) shows the first stage arithmetic unit 101 and the first stage adaptive array AA.11, ..., AAk1, ..., AAm1And the first stage parameter estimator PE11, ..., PEk1, ..., PEm1And given to. Details of the adaptive array will be described later.
[0023]
Adaptive array AA11, ..., AAk1, ..., AAm1To the user signal Y which is a complex signal that includes the signal component of the corresponding user most strongly (in addition to the interference signal component from other users).11(T), ..., Yk1(T), ..., Ym1(T) is output and provided to the first stage arithmetic unit 101, and the corresponding detector DE is also provided.11, ..., DEk1, ..., DEm1It is detected at.
[0024]
Parameter estimator PE11, ..., PEk1, ..., PEm1Are respectively the input signal vectors X1(T) and detector DE11, ..., DEk1, ..., DEm1And a corresponding response output H of the corresponding user based on the corresponding detection output of11, ..., Hk1, ..., Hm1Is estimated and given to the first stage arithmetic unit 101. More specifically, each parameter estimator includes how much the corresponding user signal component is included in the input signal vector, how much the corresponding user signal component is phase rotated with respect to the input signal vector, Etc.
[0025]
The first stage arithmetic unit 101 calculates the input signal vector X for each user i (i = 1, 2,..., M).1By subtracting the signal components of all other users except the user i from (t), the interference signal component is removed, and the further input signal vector X of the user ii2(T) is calculated and output. The operation of the arithmetic unit 101 will be described in detail later with reference to FIG.
[0026]
The first-stage arithmetic unit 101 corresponds to each user with the input signal vector X12(T), ..., Xk2(T), ..., Xm2(T) is output and the corresponding second-stage adaptive array AA is output.12, ..., AAk2, ..., AAm2To give.
[0027]
Second-tier adaptive array AA12, ..., AAk2, ..., AAm2User signal Y output from12(T), ..., Yk2(T), ..., Ym2(T) is given to the second stage arithmetic circuit 102 and the corresponding detector DE12, ..., DEk2, ..., DEm2It is detected at.
[0028]
Parameter estimator PE12, ..., PEk2, ..., PEm2Are respectively the input signal vectors X1(T) and detector DE12, ..., DEk2, ..., DEm2And a corresponding response output H of the corresponding user based on the corresponding detection output of12, ..., Hk2, ..., Hm2Is estimated and given to the second stage arithmetic unit 102. The arithmetic unit 102 is further connected to a further input signal vector X13(T), ..., Xk3(T), ..., Xm3(T) is output, and the corresponding third-stage adaptive array AA (not shown) is output.13, ..., AAk3, ..., AAm3To give.
[0029]
As described above, by providing a plurality of stages (from the first stage to the L-th stage) of interference cancellers including the adaptive array, the parameter estimator, and the arithmetic unit in series, the interference signals are included in the user signals output from the respective stages. The ratio of other user signal components is gradually reduced to further eliminate interference. As a result, communication characteristics can be further improved.
[0030]
FIG. 2 is a specific block diagram of the arithmetic device 101 as an example of the multi-stage arithmetic device shown in FIG. In FIG. 2, the arithmetic unit 101 includes a multiplier MP.1, ..., MPk-1, MPk + 1, ..., MPmAnd adder ADkIt consists of and. Although not shown for simplification of explanation, in addition to the illustrated multiplier and adder, the multiplier MPkAnd adder AD1, ..., ADk-1, ADk + 1, ..., ADmIs built in the arithmetic unit 101.
[0031]
Multiplier MP1, ..., MPk-1, MPk + 1, ..., MPmEach has an adaptive array AA11, ..., AAk-1, AAk + 1, ..., AAmUser signal Y from11(T), ..., Y(k-1) 1(T), Y(k + 1) 1(T), ..., Ym1(T) and the parameter estimator PE11, ..., PE(k-1) 1, PE(k + 1) 1, ..., PEm1Received response vector H from11, ..., H(k-1) 1, H(k + 1) 1, ..., Hm1And is given.
[0032]
Multiplier MP1, ..., MPk-1, MPk + 1, ..., MPmOutput of adder ADkInput signal vector X1(T) is the adder ADkGiven to the positive input. As a result, the input signal vector X1A signal component corresponding to a user other than the user k is subtracted from (t) to obtain a signal component X corresponding to the user k.k2(T) is the adder ADkWill be output. As described above, the adaptive array, the parameter estimator, and the arithmetic device as a whole constitute a one-stage interference canceller.
[0033]
As a result, a considerable interference signal component is removed. Then, a new input vector signal X from which the interference signal component is considerably removed by the arithmetic unit 101 in this way.k2By giving (t) to the interference cancellers in the second and subsequent stages, the user signal S that is finally output is displayed.kThe ratio of interference signal components from other users included in (t) can be sufficiently reduced, and good communication characteristics can be realized.
[0034]
Adder ADkSimilarly to each of the adders (not shown) in parallel, the multiplier MP1, ..., MPk, ..., MPmOutput from the other than the multiplier corresponding to the adder, and the input signal vector X1(T) is given. Each of these adders outputs a new input signal vector shown in FIG. 1 and gives it to the second and subsequent interference cancellers.
[0035]
Next, a more specific operation of the apparatus shown in FIGS. 1 and 2 will be described. Assuming that the number of antenna elements is n and the number of users who are talking simultaneously is m, the input signal vector X output from the A / D converter 81(T) is expressed by the following equation.
[0036]
X1(T) = [x1(T), x2(T), ... xn(T)]T  (1)
xj(T) = hj1S1(T) + hj2S2(T) + ... + hjiSi(T) + ... + hjmSm(T) + nj(T), (j = 1, 2,..., N) (2)
When the above expressions (1) and (2) are converted into vector notation, the following expression (3) is obtained.
[0037]
X1(T) = H1S1(T) + H2S2(T) + ... + HiSi(T) + ... + HmSm(T) + N (t) (3)
Hi= [H1i, H2i, ..., hni]T, (I = 1, 2,..., M) (4)
N (t) = [n1(T), n2(T), ..., nn(T)]T  (5)
[0038]
Next, a new input signal vector X from the arithmetic unit 101 in FIG.k2The operation of outputting (t) will be described in further detail.
[0039]
Parameter estimator PE11, ..., PEk1, ..., PEm1HiIt is assumed that (i = 1, 2,..., M) can be estimated. The first stage adaptive array AA11, ..., AAk1, ..., AAm1If it works relatively well, Yi1(T) ≒ Si(T).
[0040]
At this stage, all user signals and reception response vectors of all user signals are obtained. Here, the input signal vector X used for the signal detection of the user k at the second stagek2(T) can be obtained from the expression (6).
[0041]
Xk2(T) = X1(T) -H1S1(T) -...- Hk-1Sk-1(T) -Hk + 1Sk + 1(T) -...- HmSm(T) ... (6)
Substituting equation (3) into equation (6) yields equation (7).
[0042]
Xk2(T) = HkSk(T) + N (t) (7)
X1(T) and Xk2When comparing (t), Xk2(T) is SkInterference component S other than (t)i(T) (i = 1, 2,..., M, i ≠ k) decreases, and the second-stage adaptive array becomes easier to operate.
[0043]
As shown in FIG. 1, in a multistage interference canceller configured by connecting multiple stages of interference cancellers, a received signal is separated for each user by an adaptive array, and a signal of a user other than the user is used as an interference wave from the received signal. The result obtained by the removal is given to the next-stage interference canceller as an input signal of the user. As a result, in the next stage interference canceller, a user signal with good communication characteristics can be obtained as much as the interference wave of the input user signal is small. Then, by repeating such interference wave removal in a plurality of stages, the interference wave removal further proceeds, the CIR (Carrier to Interference Ratio) is further improved, and it becomes easier to extract a desired user signal.
[0044]
However, if the multistage interference canceller as described above is used, the removal of the interference wave certainly proceeds, but the following problems arise.
[0045]
(1) The example of the multistage interference canceller described above is configured to remove the user signal extracted by each adaptive array from the received signal as an interference wave component without determining the presence or absence of the demodulation error. . Therefore, if there is a demodulation error in the user signal extracted by the adaptive array and the signal has some deformed waveform, for example, an impulse waveform, the signal component including such an error is subtracted from the received signal. As a result, the output of each arithmetic device (input signal to the interference canceller at the next stage) has an influence such as impulsive noise due to the influence of a demodulation error.
[0046]
(2) In signal restoration, restoration accuracy deteriorates under adverse conditions such as low received power of a restoring user, fast fading (large Doppler frequency), and many interference signals. If interference cancellation is performed on a signal with poor restoration accuracy, unnecessary signal components may be removed.
[0047]
When interference cancellation is performed using such a restored signal, the accuracy of the signal after interference cancellation (the input signal carried over to the next stage) is deteriorated, so that a desired signal can be obtained even when transitioning to the next stage. Therefore, the effect of the multistage interference canceller cannot be seen.
[0048]
The present invention is intended to solve the above problems (1) and (2).
[0049]
[Embodiment 1]
FIG. 3 is a block diagram showing a receiving system for a PDMA base station according to Embodiment 1 of the present invention.
[0050]
In FIG. 3, the arithmetic unit 101 ′ and the first gate unit GA, the interference removing unit IC, and the second gate unit GB provided for each of a plurality of users constitute the basic configuration of the first stage interference canceller. There is no.
[0051]
Although omitted for simplification of illustration, the first gate unit GA and the interference canceling unit are arranged in the same manner as the first stage interference canceller for each of a plurality of users in the subsequent stage of the arithmetic unit 102 ′. It is assumed that the IC and the second gate portion GB are provided, and the second stage interference canceller is configured by the arithmetic unit 102 ′ and these constituent elements GA, IC, GB (not shown).
[0052]
Although not shown, the second stage interference canceller is configured in exactly the same manner as the first stage interference canceller (computing device, first and second gate units, and interference cancellation). It is assumed that there are multiple stages of interference cancellers consisting of
[0053]
Therefore, the receiving system of FIG. 3 is configured as a multistage interference canceller as a whole, and a second gate unit GB (not shown) provided for each of a plurality of users of the final stage interference canceller. The output becomes the final output of the receiving system.
[0054]
First, as in the receiving system of FIG. 1, the A / D converter 8 receives an input signal vector X1(T) is output and given to the first stage interference canceller arithmetic unit 101 ′, and a plurality of interference removal units provided corresponding to a plurality of users in the previous stage of the first stage interference canceller IC11, ..., ICk1, ..., ICm1Is also given in common.
[0055]
In the example of this embodiment, four antennas 3 to 6 are provided, and the outputs of the respective antennas are given to the frequency conversion circuit 7 and are frequency-converted by the corresponding local oscillation signals Lo, respectively. It is converted into a digital signal by the D converter 8 and given to the reception power detection unit 9.
[0056]
The received power detection unit 9 obtains the magnitude of the received power of the user from the digital outputs from the four antennas given from the A / D converter 8, and gives it to the interference removal selector 10. As will be described later, this interference cancellation selector 10 is given the reception response vector H of each user calculated by the interference cancellation unit IC, and estimates the SNR. Further, as will be described later, the interference cancellation selector 10 detects the fading speed (FD) and the degree of interference signal (SIR: signal-to-interference wave ratio) based on the calculated reception response vector H. Then, based on the obtained data, it is determined whether or not interference removal is performed in the stage.
[0057]
In the receiving system of FIG. 3, all of the interference canceling units IC have the same configuration. As an example, the interference canceling unit ICk1The configuration is shown in FIG.
[0058]
In FIG. 4, the interference removing unit ICk1Input signal vector X input to1(T) to adaptive array AAk1The complex signal of user k extracted in stepk1Is converted into a bit information signal. This bit information signal is supplied from the error determination device ED.k1And the remodulator RMk1Also given to.
[0059]
Error judgment device EDk1Is the demodulator DMk1Based on the bit information signal from the adaptive array AAk1It is determined whether or not there is a demodulation error in the extracted signal. If it is determined that there is a demodulation error, an L level error determination signal Ek1Is provided to the arithmetic unit 101 ′ of the first stage interference canceller.
[0060]
Remodulator RMk1Is the demodulator DMk1The bit information signal from the user signal Y which is a complex signal again.k1(T), and is supplied to the first stage interference canceller arithmetic unit 101 ′, and the parameter estimator PEk1To give.
[0061]
Parameter estimator PEk1Is the input signal vector X1(T) and the user signal Yk1(T) and the corresponding user reception response vector Hk1Is calculated and given to the first stage interference canceller arithmetic unit 101 '. Furthermore, the parameter estimator PEk1Is the calculated reception response vector Hk1Is provided to the interference cancellation selector 10.
[0062]
The interference cancellation selector 10 calculates the calculated reception response vector Hk1Based on the above, it is determined whether or not the estimation accuracy of the response vector is high, and a control signal is output so that only the restoration signal of the user with high estimation accuracy performs interference removal at the stage. That is, it is determined whether or not the estimation accuracy of the response vector is high, and if it is determined that the signal has a rank that does not perform interference cancellation, the L level selection signal Ik1Are given to the arithmetic units 101 'of each interference canceller and the gates GA and GB.
[0063]
In this interference cancellation selector 10, a method for selecting a user with high response vector estimation accuracy is performed as follows. A simulation is performed in advance, and a response vector corresponding to each condition of the received power of the user (SNR: signal to noise ratio), fading speed (FD), and degree of interference signal (SIR: signal to interference wave ratio) The estimation accuracy is acquired, ranked, and stored in a table. And the calculated response vector Hk1FD and SIR are detected based on the above, and the SNR is estimated based on the signal from the received power detector 9, and it is determined whether or not to cancel the interference at the stage. If the estimation accuracy of the response vector is high, the accuracy of the replica signal for removing the interference is improved, so that the accuracy of the signal input to the next stage is increased. As a result, the probability of error-free in the next stage increases.
[0064]
As described above, the table holds each condition of the received power level (SNR: signal-to-noise ratio), fading speed (FD), and interference signal level (SIR: signal-to-interference wave ratio) of the user. Then, based on these rankings, it is configured to determine whether or not to perform interference removal at the stage. However, in consideration of the processing speed or the like, the determination may be performed according to any of the conditions. good. For example, the ranking of the interference signal according to the value of the interference signal (SIR: signal-to-interference wave ratio) is held in a table, and the response vector H calculated according to the ranking value is stored.k1It may be configured to determine whether or not to perform interference removal at the stage.
[0065]
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the interference cancellation selector 10 according to the embodiment of the present invention. The operation of the interference selector 10 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0066]
Here, for example, a total of 8 slots, each consisting of 4 slots on the upper and lower lines, is defined as one frame. Such frames are continuously communicated in time series so that communication between the upper and lower lines is alternately performed.
[0067]
Interference canceler ICk1Parameter estimator PEk1Is the received signal or input signal vector X1(T) and the user signal Yk1Based on (t), the reception response vector H in the slot of the current framek1Is calculated and given to the correlation calculation and each condition estimation circuit 101 and the memory 102 of the interference cancellation selector 10.
[0068]
The correlation calculation and each condition estimation circuit 101 includes a parameter estimator PE.k1The correlation value between the reception response vector in the slot of the current frame estimated in step 1 and the reception response vector in the corresponding slot of the previous frame stored in the memory 102 is calculated.
[0069]
Note that the correlation value α of the reception response vectors of two frames preceding and following in time is defined by the following equation.
[0070]
α = │h1h2 H│ / │h1││h2
Where h2 HIs h2The complex conjugate of each component is taken and further transposed.
[0071]
Hi(I = 1, 2) is a reception response vector (h) having phase amplitude information for each antenna element in frame i as an element.11, H12, H13, H14).
[0072]
Although it is difficult to obtain an exact correspondence between the correlation value calculated in this way and the Doppler frequency (fading speed), an approximate correspondence can be empirically obtained through experiments. For example, if the correlation value is in the range of 1 to 0.95, the Doppler frequency FD is estimated to be FD = 0 Hz. If the correlation value is in the range of 0.95 to 0.80, it is estimated that FD = 10 Hz.
[0073]
Thus, the approximate correspondence between the reception response vector correlation value and the Doppler frequency FD obtained empirically is stored in advance in the correlation calculation and each condition estimation circuit 101, and the vectors calculated by the above formula are From the correlation value, the corresponding Doppler frequency FD is output to the presence / absence determination circuit 104.
[0074]
The calculation of the received power level (SNR: signal-to-noise ratio) of the user will be described. Since the signal from the reception power detection unit 9 is a composite signal for all users, it must be converted into reception power for each user. For this purpose, the calculated reception response vector H is required.
[0075]
Basically, the sum of the squares of the I component and Q component of the response vector (complex number) of each user is the power of each user, but the absolute magnitude is not known from the magnitude of the response vector. for that reason. Based on the received power from the received power detection unit 9, the received power is distributed to each user's received power. It is distributed as follows.
[0076]
User i received power = (received power × user i response vector magnitude (sum of squares) / (sum of response vectors of all users (sum of squares)))
[0077]
For example, at the time of 2 multiplexing, the power from the received power detection unit 9 is 50 [dBμV], the response vector size of the user 2 is 30, the response vector size of the user 1 is 70, and all the user responses If the magnitude of the vector is 100 (= 30 + 70), the received power of user 1 is 35 [dBμV] and the received power of user 2 is 15 [dBμV].
[0078]
If the signal from the received power detector 9 does not contain noise, the above value is the value of the S (desired wave) signal. Therefore, in order to convert to SNR, a ratio with noise must be taken. Assuming that noise is slightly different for each base station, but measured in advance,
SNR = 10 · logTen(Desired wave power / noise power)
Calculated by
[0079]
Calculation of the degree of interference signal (SIR: signal-to-interference wave ratio) will be described. Unlike SNR, SIR does not require absolute received power from received power detector 9, and is calculated by the ratio of received power for each user. Therefore, the received power of each user can be calculated from the response vector of each user by the above-described method, and the ratio between them can be calculated.
SIR = 10 · logTen(Desired wave power / interference wave power)
Calculated by
[0080]
In this way, each condition estimation circuit 101 performs the reception response vector, the reception response vector correlation value, the magnitude of the received power of the user (SNR: signal to noise ratio), the degree of interference signal (SIR: signal to interference wave ratio). ) And the value is output to the presence / absence determination circuit 104.
[0081]
A simulation is performed in advance, and a response vector corresponding to each condition of the received power of the user (SNR: signal to noise ratio), fading speed (FD), and degree of interference signal (SIR: signal to interference wave ratio) The estimated accuracy is obtained and the ranking is stored in the table memory 103.
[0082]
Whether the presence / absence determination circuit 104 refers to the table memory 103 using the SNR, SIR, and FD given from the correlation calculation and each condition estimation circuit 101 as arguments, and performs interference removal at that stage based on these rankings. Determine whether or not, and output the result.
[0083]
As described above, the interference cancellation selector 10 determines whether or not to perform interference cancellation at the corresponding stage according to the reception response vector calculated by the interference cancellation unit IC, and the result is described below. Output to GA, GB and arithmetic unit.
[0084]
The processing shown in FIG. 5 is usually executed in software using, for example, a digital signal processor (DSP).
[0085]
Further, the array including the adaptive array, demodulator, error determiner, remodulator, parameter estimator and interference signal cancellation selector as shown in FIG. 4 is common to all the interference cancellation units IC in FIG. Therefore, further explanation will not be repeated.
[0086]
FIG. 6 is a block diagram showing a specific configuration of a computing device 101 ′ of the first-stage interference canceller as an example of the multi-stage interference canceller constituting the reception system of FIG. In FIG. 6, the arithmetic unit 101 ′ includes a multiplier MP.1, ..., MPk-1, MPk, MPk + 1, ..., MPmAND gate AND1, ..., ANDk-1, ANDk, ANDk + 1, ..., ANDmAnd an adder AD.
[0087]
Multiplier MP1, ..., MPk-1, MPk, MPk + 1, ..., MPmRespectively, the interference canceling part IC in the previous stage11, ..., IC(k-1) 1, ICk1, IC(k + 1) 1, ..., ICm1User signal Y from11(T), ..., Y(k-1) 1(T), Yk1(T), Y(k + 1) 1(T), ..., Ym1(T) and response vector H11, ..., H(k-1) 1, Hk1, H(k + 1) 1, ..., Hm1And is given.
[0088]
Multiplier MP1, ..., MPk-1, MPk, MPk + 1, ..., MPmOutput is a corresponding three-input AND gate AND1, ..., ANDk-1, ANDk, ANDk + 1, ..., ANDmThe second input of these AND gates is connected to the previous stage interference canceller IC.11, ..., IC(k-1) 1, ICk1, IC(k + 1) 1, ..., ICm1Corresponding error judgment signal E from11, ..., E(k-1) 1, Ek1, E(k + 1) 1, ..., Em1Is entered. The third input of these AND gates has a previous stage interference canceler IC.11, ..., IC(k-1) 1, ICk1, IC(k + 1) 1, ..., ICm1The interference cancellation selection signal I calculated by the interference cancellation selector 10 corresponding to the received response vector of11, ..., I(k-1) 1, Ik1, I(k + 1) 1, ..., Im1Is entered.
[0089]
3-input AND gate AND1, ..., ANDk-1, ANDk, ANDk + 1, ..., ANDmIs supplied to the negative input of the adder AD, and the input signal vector X from the A / D converter 8 is supplied.1(T) is given to the positive input of the adder AD.
[0090]
The output of the adder AD is the input signal vector X2(T) is output from the arithmetic unit 101 ′, and as shown in FIG. 3, the first gate GA corresponding to each of a plurality of users is provided.12, ..., GAk2, ..., GAm2Commonly given to.
[0091]
In addition, although not shown in the block diagram of the arithmetic unit 101 ′ in FIG.11, ..., ICk1, ..., ICm1Received response vector H output from11, ..., Hk1, ..., Hm1, Error determination signal E11, ..., Ek1, ..., Em1, And user signal Y11(T), ..., Yk1(T), ..., Ym1(T) passes through the arithmetic unit 101 ′ as it is, and the first gate unit GA corresponding to the first stage interference canceller for each user.12, ..., GAk2, ..., GAm2Is given as is.
[0092]
Here, referring to FIG. 6, as described above, the user signal determined to have a demodulation error and / or not to perform interference cancellation by the interference cancellation selector 10 in the previous interference cancellation unit, for example, Y11Interference remover IC corresponding to (t)11Error judgment device ED11To L level error determination signal E11And / or the L level selection signal I from the interference cancellation selector 10.k1Is the corresponding AND gate AND of the arithmetic unit 101 ′.1To the other input. As a result, the AND gate is closed and the corresponding multiplier MP1Received response vector H output from11And user signal Y11The product of (t), that is, the input of the replica signal to the adder AD is blocked.
[0093]
As a result, the input signal vector X1Interference wave components (replicas) corresponding to user signals including demodulation errors and / or user signals determined not to perform interference removal from the interference wave components (replica signals) of the respective users to be subtracted from (t) Signal) is excluded. For this reason, the input signal vector X output from the arithmetic unit 101 ′ of the first stage interference canceller2For example, impulse noise is not included in (t).
[0094]
In the first stage interference canceller, the first gate unit GA corresponding to each user, for example, the gate unit GA corresponding to the user 112In the selection control input, the interference canceler IC in the previous stage11Error signal E passed through the arithmetic unit 101 'from11And an interference cancellation selection signal I from the interference cancellation selector 10.11Is given.
[0095]
And the previous stage interference canceling unit IC11When it is determined that there is an error and / or interference removal is not performed in the first gate portion GA,12Is an error determination signal E11And / or interference cancellation selection signal I11In accordance with the high-accuracy input signal vector X which is newly calculated by the arithmetic unit 101 ′ and does not contain noise.2(T) is selected and the interference removal unit IC12To give.
[0096]
This interference canceler IC12Is the IC of FIG.k1This input signal vector X2Based on (t), the reception response vector H12And error determination signal E12And the user signal Y12(T) is newly calculated and the second gate portion GB is calculated.12To give.
[0097]
On the other hand, the previous stage interference canceler IC11When it is determined that there is no error and the interference removal selector 10 performs interference removal, the first gate portion GA12Is an error determination signal E11And interference cancellation selection signal I11In response to the reception response vector H that has passed through the arithmetic unit 101 ′.11, Error judgment signal E11, User signal Y11Select the second gate portion GB12Give to.
[0098]
Second gate part GB12The selection control input of the first gate portion GA12And error determination signal E in common11And interference cancellation selection signal I11Is given. Second gate part GB12Is the previous stage interference canceler IC11When it is determined that there is an error and / or the interference cancellation selector 10 does not perform interference cancellation, an error determination signal E11And / or interference cancellation selection signal I11Depending on the interference canceling unit IC12The reception response vector H newly calculated by12, Error judgment signal E12And user signal Y12(T) is selected and output, and is provided to the arithmetic unit 102 'constituting the second stage interference canceller.
[0099]
On the other hand, the second gate portion GB12Is the previous stage interference canceler IC11When it is determined that there is no error and the interference cancellation selector 10 determines that interference cancellation is to be performed, the error determination signal E11And interference cancellation selection signal I11In accordance with the first gate portion GA12Received response vector H sent from11, Error judgment signal E11And user signal Y11(T) is selected and output as it is, and the reception response vector H12, Error judgment signal E12And user signal Y12(T) is given to the arithmetic unit 102 ′ constituting the second-stage interference canceller. This arithmetic unit 102 'includes a reception response vector H12The interference cancellation selection signal I determined by the interference cancellation selector 10 based on12Is given.
[0100]
Since the gate units GA and GB and the interference removal unit IC corresponding to other users other than the user 1 perform exactly the same operation, the description thereof is omitted.
[0101]
To summarize the above operation, the input signal vector X1Regarding the user determined to perform no error and interference cancellation among the previous stage interference canceller ICs having received (t), the reception response vector H calculated by the interference canceler IC, the error determination signal E, The user signal Y (t) passes through the first stage interference canceller arithmetic unit 101 ′, the first gate part GA, and the second gate part GB, and the second stage interference. Given to a canceller. That is, for a user who has been determined to perform error elimination and interference cancellation once by the interference canceling unit IC, it is no longer given to the interference canceling unit IC of the subsequent interference canceller, and the reception response vector H, error determination signal E, The user signal Y (t) is not newly calculated.
[0102]
On the other hand, the input signal vector X1Among the previous-stage interference canceller ICs that have received (t), for the user who has an error and / or is determined not to perform interference cancellation by the interference cancellation selector 10, the first-stage interference canceller computing device 101. The input signal vector X from which the interference wave is removed with high accuracy without introducing noise at ′2Based on (t), the interference removal unit IC of the first-stage interference canceller recalculates the reception response vector H, the error determination signal E, and the user signal Y (t), and becomes the second-stage interference canceller. give. Also, the interference cancellation selector 10 determines the presence / absence of interference cancellation based on the calculated reception response vector H, and provides the interference cancellation selection signal I to the second-stage interference canceller.
[0103]
The second-stage interference canceller arithmetic unit 102 'has the same configuration as the first-stage interference canceller arithmetic unit 101', and performs the same operation as that described with reference to FIG. Execute. That is, the initial input signal vector X1Only the replica signal corresponding to the user signal not including the demodulation error is subtracted from (t), and the next input signal vector X2(T) is output from the adder AD (FIG. 6).
[0104]
That is, the preceding stage interference canceler IC11, ..., ICk1, ..., ICm1In the case of a user who has been determined to perform error-free and interference cancellation in step (1), the replica signal is the initial input signal vector X in any subsequent stage of the interference canceller.1It is a target of subtraction from (t).
[0105]
On the other hand, once the interference canceling unit IC in the previous stage11, ..., ICk1, ..., ICm1In the first stage interference canceller arithmetic unit 101 ', and it is determined that there is an error and / or no interference cancellation is performed.1Even if the user is excluded from the subtraction target from (t), the interference removal unit IC of the first-stage interference canceller12, ..., ICk2, ..., ICm2Any of the interference cancellers in the subsequent stage, the replica signal is the initial input signal vector X1It is a target of subtraction from (t).
[0106]
As a result, in the second stage interference canceller arithmetic unit 102 ′, the input signal vector X that has been subjected to interference wave removal with higher accuracy without introducing noise.Three(T) is obtained.
[0107]
The operation of the second stage interference canceller including the arithmetic device 102 'is performed by the arithmetic device 101' and the first gate portion GA.12, ..., GAk2, ..., GAm2, Interference canceler IC12, ..., ICk2, ..., ICm2, Second gate part GB12, ..., GBk2, ..., GBm2Is exactly the same as the operation of the first-stage interference canceller.
[0108]
Such interference cancellers are connected in series in a plurality of stages, and the initial input signal vector X1By subtracting only the replica signal of the user determined to perform error elimination and interference removal from (t), it is possible to remove interference waves with high accuracy in each stage of the interference canceller.
[0109]
For a user once determined to have no error in the interference removal unit IC in any stage including the previous stage and to perform interference removal in the interference removal selector 10, the received signal vector H calculated by the interference removal unit IC is used. And the error determination signal E and the user signal Y (t) are output from the second gate portion GB (not shown) of the final stage interference canceller, and the user signal Y (t) of them has no final error. It is extracted as a user signal and output from the receiving system.
[0110]
By the way, for the response vector, frequency offset information is added to the error-free user's remodulated signal (frequency offset is inversely compensated), and the correlation between the remodulated signal after frequency offset inverse compensation and the received signal (antenna input signal) is correlated. Estimated by the ensemble average of If an error is included in the response vector, incorrect information will be removed when removing interference, and as a result, necessary information will be removed and noise will be inserted. Is done. That is, when the accuracy of the response vector is poor, the accuracy of interference removal is degraded, and the accuracy of extracting a desired signal is degraded in the next stage.
[0111]
As described above, according to the present invention, if the response vector estimation accuracy is high, it is determined whether or not to cancel the interference according to the result of the simulation in advance. As a result, it is easy to be error-free.
[0112]
On the other hand, for a user who has been determined to have an error and / or not to perform interference cancellation in the interference cancellation unit IC in all stages, the received signal coefficient vector H and the error calculated by the interference cancellation unit IC of the interference cancellation unit in the final stage The determination signal E, the interference cancellation selection signal I, and the user signal Y (t) are output from the second gate unit GB, and the user signal Y (t) is finally extracted as a user signal with an error, and the reception It will be output from the system.
[0113]
The effect of the first embodiment will be described more specifically. In the first embodiment described above, the initial input signal X is calculated in the arithmetic unit for each stage of the multistage interference canceller.1From (t), an interference component corresponding to each user, that is, a replica signal is removed. With the configuration of the first embodiment, the following effects can be obtained.
[0114]
For example, in the case of obtaining the received signal of the user 4 among four users, the interference removal unit IC in the previous stage11And ICtwenty oneWhen it is determined that only users 1 and 2 have no demodulation error, only the replica signals of users 1 and 2 are input to the initial input signal vector X in the first stage interference canceller arithmetic unit 101 ′.1Subtracted from (t). As a result, the received signal X relating to the user 4 of the first stage interference canceller2(T)
Initial input signal-(user 1 replica signal + user 2 replica signal)
It becomes.
[0115]
In addition, when interference cancellation is selected, the probability of an error is small, and the accuracy of the restored signal for interference cancellation is also increased.
[0116]
Next, the interference canceller IC of the first stage interference canceller32When it is determined that there is no demodulation error for user 3 in addition to users 1 and 2, the replica signals of user 1, user 2, and user 3 are initially set in the second stage interference canceller computing device 102 ′. Input signal X1Subtracted from (t). As a result, the received signal X relating to the user 4 of the second stage interference cancellerThree(T)
Initial input signal − (user 1 replica signal + user 2 replica signal + user 3 replica signal).
[0117]
[Embodiment 2]
FIG. 7 is a block diagram showing a receiving system for a PDMA base station according to Embodiment 2 of the present invention. The receiving system according to the second embodiment has an initial input signal vector X in each stage of the interference canceller arithmetic unit.1Unlike the reception system in the first embodiment of FIG. 3 in which the replica signal is subtracted from (t), the interference corresponding to each user from the input signal vector newly calculated by the operation device of the interference canceller at each stage. The component, that is, the replica signal is configured to be subtracted.
[0118]
The receiving system according to the second embodiment shown in FIG. 7 is different from the receiving system according to the first embodiment shown in FIG. 3 in the following points. That is, the arithmetic unit 101 ′ in FIG.12, ..., GAk2, ..., GAm2Interference canceler IC12, ..., ICk2, ..., ICm2Are input signal vectors X output from the arithmetic unit 101.2(T) is X in FIG.1Instead of (t), it is given to the arithmetic unit 102 'of the second stage interference canceller. Further, in FIG. 7, the second gate unit GB of FIG. 3 is not provided, and the reception response vector H, the error signal E, the user signal Y (t), which are the outputs of the interference canceling unit IC, and the gate unit GA. The reception response vector H, the error determination signal E, the interference cancellation signal I, and the user signal Y (t) that have passed through the interference cancellation unit IC in the previous stage via the first stage are connected in parallel to the arithmetic apparatus 102 ′ of the second stage interference canceller. Is given to.
[0119]
Further, the second stage interference canceller arithmetic unit 102 ′ (and the subsequent stage interference canceller arithmetic unit) has a configuration as shown in FIG. 8 instead of the configuration shown in FIG. Yes.
[0120]
In the arithmetic unit 102 ′ shown in FIG. 8, the interference canceller IC of the preceding stage interference canceller, for example, the interference canceller IC12Received response vector H from12, Error judgment signal E12, Interference cancellation selection signal I from interference cancellation selector 1012And user signal Y12(T) and the interference removal unit IC in the previous stage11Received response vector H that has passed through the first stage interference canceller11, Error determination signal E11, And interference cancellation selection signal I11And user signal Y11(T) is the gate part GC1Given to.
[0121]
Gate part GC1The error determination signal E is input to the selection control input.11And interference cancellation selection signal I11And an error determination signal E11No error, interference cancellation selection signal I11Indicates that interference cancellation is performed, the interference cancellation unit IC11Received response vector H from11, Error judgment signal E11, Interference cancellation selection signal I from interference cancellation selector 1011, User signal Y11Select (t) and receive response vector H12, Error judgment signal E12, Interference cancellation selection signal I12 ,User signal Y12(T) is output as an error determination signal E11Has error and / or interference cancellation selection signal I11Does not perform interference removal, the interference removal unit IC12Received response vector H from12, Error judgment signal E12, Interference cancellation selection signal I from interference cancellation selector 1012 ,User signal Y12Select (t) and output.
[0122]
On the other hand, the interference canceller IC of the first stage interference canceller12Received response vector H from12And user signal Y12(T) and multiplier MP1And the output is AND gate AND1To the first input. AND gate AND1In the second input, the interference canceller IC12Error judgment signal E from12Is given. AND gate AND1Of the interference cancellation selection signal I from the interference cancellation selector 10.12Is given.
[0123]
AND gate AND1Between the gate AD and the adder AD1Is provided, and the gate part GD1The error determination signal E is input to the selection control input.11 ,Interference cancellation selection signal I11Indicates no error and interference cancellation, the gate portion GD1Closed and AND gate AND1Is not given to the negative input of the adder AD. On the other hand, error determination signal E11Indicates that there is an error and / or interference cancellation selection signal I11Does not perform interference cancellation, the gate part GD1Open and AND gate1Is supplied to the negative input of the adder AD.
[0124]
The positive input of the adder AD has an input signal vector X as in the first embodiment.1Instead of (t), the input signal vector X calculated by the preceding interference canceller arithmetic unit 101 ′ is used.2(T) is input.
[0125]
The above is the description of the configuration corresponding to the user 1, but the arithmetic device 102 ′ includes the same configuration from the user 1 to the user m.
[0126]
The operation of the receiving system of the second embodiment having the above configuration will be described. Input signal vector X1The previous stage interference canceling unit IC receiving (t)11, ..., ICk1, ..., ICm1Among these, for the user determined to perform no error and interference cancellation, the received signal vector H calculated by the interference cancellation unit IC, the error determination signal E, and the interference cancellation selection signal from the interference cancellation selector 10 I and the user signal Y (t) directly pass through the first stage interference canceller arithmetic unit 101 ′, the gate unit GA, and the gate unit GC of the second stage interference canceller arithmetic unit 102 ′. It passes through and is given to the gate part GA (not shown) of the second stage interference canceller.
[0127]
That is, a user who has been determined that there is no error in the interference removal unit IC in the previous stage and that interference removal is performed in the interference removal selector 10 is not given to the interference removal unit IC in the subsequent stage.
[0128]
On the other hand, the input signal vector X1The previous stage interference canceling unit IC receiving (t)11, ..., ICk1, ..., ICm1For users who are determined to have errors and / or not to perform interference removal, an input signal that has been subjected to high-precision interference wave removal without introducing noise by the first-stage interference canceller arithmetic unit 101 ′. Vector X2Based on (t), the interference removal unit IC of the second-stage interference canceller recalculates the reception response vector H, the error determination signal E, and the user signal Y (t). This is given to the arithmetic unit 102 ′ (FIG. 7) of the interference canceller. Further, the interference cancellation selection signal I determined based on the reception response vector H calculated by the interference cancellation selection unit IC is supplied to the second stage interference canceller arithmetic unit 102 '.
[0129]
In the second stage interference canceller arithmetic unit 102 ′, the input signal vector X output from the preceding stage interference canceller arithmetic unit 101 ′.2From (t), only the replica signal corresponding to the user determined by the interference canceller IC of the preceding stage (first stage) interference canceller that no demodulation error is included is input signal vector X2Subtracted from (t).
[0130]
Here, the interference removal unit IC of the previous stage has already been11, ..., ICk1, ..., ICm1For example, the interference canceling unit IC11For the user 1 determined to have no error and to perform interference cancellation by the interference cancellation selector 10, the replica signal is already the arithmetic unit 101 ′ and the initial input signal vector X1The input signal vector X that has been subtracted from (t) and is given to the adder AD of the arithmetic unit 102 '2(T) is no longer included. For the user 1 determined to perform such error-free and interference removal, the gate unit GA of the first-stage interference canceller12In the previous stage, the interference canceler IC11Received response vector H which is the output of11, Error determination signal E11, Interference cancellation selection signal I11, User signal Y11(T) is selected and the gate part GC of the arithmetic unit 102 'is further selected.1Is output to the subsequent stage. Therefore, the interference removal unit IC of the first stage interference canceller corresponding to the user 112X2(T) is not given, and reception response vector H12, Error determination signal E12, User signal Y12(T) is not output.
[0131]
Therefore, for user 1 already determined to perform error-free and interference cancellation, the multiplier MP1AND gate AND1Is not performed, and the input signal vector X by the adder AD2Excluded from subtraction from (t). However, the interference canceler IC12Input X2Even if (t) is 0, the interference removing unit IC12Some noise is generated by the operation of the multiplier MP.1AND gate AND1In order to prevent an error from being input to the adder AD, the gate unit GD1Closes, AND gate AND1To the adder AD is completely cut off.
[0132]
The effect of the second embodiment will be described more specifically. According to the second embodiment, the interference canceller at each stage converts the replica signal to the next stage from the input signal vector calculated by its own arithmetic unit. It is comprised so that it may remove with an arithmetic unit.
[0133]
For example, in the case of obtaining the received signal of the user 4 among four users, the interference removal unit IC in the previous stage11And ICtwenty oneWhen it is determined that only users 1 and 2 perform error-free and interference cancellation, the received signal vector X related to user 4 of the first stage interference canceller2(T)
Initial input signal-(user 1 replica signal + user 2 replica signal)
It becomes.
[0134]
Next, in the second embodiment, the received signal related to the user 4 in the second stage interference canceller is as follows.
X2(T)-(Replica signal of user 3)
It becomes.
[0135]
That is, in the first embodiment described above, the initial input signal vector X in the arithmetic unit of the interference canceller at each stage.1Since the replica signal is subtracted from (t), the user replica signal once subtracted as having no error needs to be subtracted from the input signal vector repeatedly at each subsequent stage. Then, for a user who has already been subtracted from the input signal vector as having no error, it is no longer necessary to redo the subtraction from the input signal vector at a later stage. Therefore, according to the second embodiment, it is possible to greatly reduce the amount of calculation processing.
[0136]
[Embodiment 3]
Incidentally, the embodiment shown in FIGS. 3 to 8 relates to a receiving system of a PDMA base station. In recent years, in addition to this PDMA communication method, a CDMA communication method has been proposed and already put into practical use.
[0137]
In this CDMA communication system, a transmitting side multiplies a digital data symbol to be transmitted by a predetermined spreading code and transmits it as a signal having a much higher frequency, and a receiving side despreads the received signal using the above spreading code. By doing so, the data is demodulated.
[0138]
Here, if different types of spreading codes that are not correlated with each other are used, even if a plurality of data signals having the same frequency are spread and transmitted, despreading is performed with the spreading code corresponding to the transmission time. As a result, only the signal of the desired user can be reliably separated and extracted. Therefore, it is possible to further increase the communication capacity by using this CDMA communication system. Since such a CDMA communication system has already been put into practical use and is well known in the art, a detailed description thereof will be omitted.
[0139]
In the embodiment described below, the radio reception system according to the present invention is applied to a CDMA communication system.
[0140]
FIG. 9 is a block diagram showing a CDMA base station reception system according to Embodiment 3 of the present invention. FIGS. 10 and 11 are specific diagrams of the interference cancellation unit and the arithmetic unit shown in FIG. 9, respectively. It is a block diagram.
[0141]
The CDMA receiving system of the third embodiment shown in FIGS. 9 to 11 is the same as the PDMA receiving system of the first embodiment shown in FIGS. 3 to 5 except for the following points.
[0142]
That is, the configuration of the interference cancellation unit IC of the receiving system of the first embodiment shown in FIG. 3 is changed from the configuration of the first embodiment shown in FIG. 4 to the configuration of the third embodiment shown in FIG. . The interference canceller shown in FIG. 10 (interference canceler IC as an exampleK1′), The despreader IS for despreading the signal transmitted by the CDMA communication system and received by the antennas 3 to 6 is preceded by the adaptive array and the parameter estimator.k1Is provided. The received signal despread for each user by the despreader in each interference canceling unit is given to the corresponding adaptive array and parameter estimator, and each user signal is extracted by the same operation as in the first embodiment. hand,
It is given to the arithmetic unit of the interference canceller at the subsequent stage.
[0143]
The computing device 101a of the first stage interference canceller shown in FIG.1, ..., MPk-1, MPk, MPk + 1, ..., MPmDiffuser S11, ..., S(k-1) 1, Sk1, S(k + 1) 1, ..., Sm15 is the same as the arithmetic unit 101 ′ shown in FIG.
[0144]
That is, the input signal vector X that has been spread by the CDMA communication system.1In order to perform subtraction from (t), the output of each multiplier is again spread by the corresponding spreading code.
[0145]
Then, the output of each spreader, that is, the output of the arithmetic unit 101a is despread again by the despreader of the corresponding interference removal unit in the subsequent stage, and is given to the adaptive array and the parameter estimator.
[0146]
The computing device 102a of the second stage interference canceller has the same configuration as the computing device 101a shown in FIG. Other operations are the same as those of the first embodiment shown in FIGS.
[0147]
In each of the above-described embodiments, the error cancellation signal IC is obtained by the interference removal unit IC and the interference removal selection signal I is obtained by the interference removal selector 10, and the next stage of interference removal operation is performed using both signals. However, the interference cancellation unit IC does not perform error determination, the interference cancellation selector 10 obtains the interference cancellation selection signal I, and determines whether or not to perform the next-stage interference cancellation operation using only this signal. You may comprise. In this case, the accuracy cannot be denied a little, but if a signal with a high accuracy of a restoration signal for performing interference removal is selected in advance as a condition, a signal with a high restoration accuracy can be obtained sufficiently.
[0148]
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
[0149]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the interference user signal component extracted by the signal extraction unit corresponding to the user is removed from the input signal vector by the interference removal unit, so that the desired user signal component is converted into the interference component. Extraction can be performed in a more suppressed state, and communication quality in a radio communication system such as a mobile communication system can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a receiving system for a PDMA base station as a premise of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the arithmetic device shown in FIG.
FIG. 3 is a block diagram of a receiving system for a PDMA base station according to Embodiment 1 of the present invention;
4 is a block diagram illustrating a configuration of an interference removal unit illustrated in FIG. 3;
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an interference cancellation selector according to the embodiment of the present invention.
6 is a block diagram showing a configuration of the arithmetic device shown in FIG. 3;
FIG. 7 is a block diagram of a receiving system for a PDMA base station according to Embodiment 2 of the present invention;
8 is a block diagram showing a configuration of the arithmetic device shown in FIG.
FIG. 9 is a block diagram of a receiving system for a CDMA base station according to Embodiment 3 of the present invention.
10 is a block diagram showing a configuration of an interference removal unit shown in FIG.
11 is a block diagram showing a configuration of the arithmetic device shown in FIG. 9;
FIG. 12 is a channel allocation diagram of user signals in FDMA, TDMA, and PDMA communication systems.
FIG. 13 is a block diagram showing a conventional PDMA base station reception system.
[Explanation of symbols]
1, 2 users, 3-6 antennas, 7 frequency conversion circuit, 8 A / D converter, 9 power detection unit, 10 interference cancellation selector, 11, 12, AA adaptive array, IC interference cancellation unit, DM demodulator, RM remodulator, ED error determiner, PE parameter estimator, MP multiplier, AD adder, AND AND gate, GA, GB, GC, GD, GE, GF, GG, GH gate unit, S diffuser, IS Despreader.

Claims (8)

複数のアンテナを用いて複数のユーザからの信号を受信することができる無線受信システムであって、
前記複数のアンテナで受信された信号に所定の信号処理を施す信号処理手段と、
前記信号処理手段から出力される信号に基づいて、前記複数のユーザにそれぞれ対応する信号成分を抽出する複数の第1の信号抽出手段と、
前記信号処理手段から出力される信号に対する前記第1の信号抽出手段で抽出された信号成分の関係に関するフェージング速度を推定する複数の第1の推定手段と、
前記複数のアンテナで受信された信号に基づいて、対応する前記第1の推定手段で推定された前記フェージング速度を考慮して干渉除去を行うか否か判定する第1の干渉除去判定手段と、
前記信号処理手段から出力される信号から、前記干渉除去判定手段により干渉除去を行う判定された前記抽出された信号成分減算する第1の演算手段とを備えたことを特徴とする無線受信システム。
A wireless reception system capable of receiving signals from a plurality of users using a plurality of antennas,
Signal processing means for performing predetermined signal processing on signals received by the plurality of antennas;
A plurality of first signal extraction means for extracting signal components respectively corresponding to the plurality of users based on signals output from the signal processing means;
A plurality of first estimating means for estimating a fading speed related to the relationship of the signal component extracted by the first signal extracting means with respect to the signal output from the signal processing means;
Based on signals received by the plurality of antennas, first interference cancellation determination means for determining whether to perform interference cancellation in consideration of the fading speed estimated by the corresponding first estimation means;
Radio receiver being characterized in that a first arithmetic means for subtracting the signal from the signal output from the processing means, the extracted signal component is determined to perform the interference removed by the interference cancellation determining means system.
前記第1の干渉除去判定手段は、前記第1の信号抽出手段で抽出された複数のユーザに対応する信号成分に基づき干渉除去を行うか否かを判定することを特徴とする請求項1に記載の無線受信システム。 The said 1st interference removal determination means determines whether interference removal is performed based on the signal component corresponding to the some user extracted by the said 1st signal extraction means. The wireless reception system described. 前記第1の信号抽出手段で抽出された複数のユーザに対応する信号成分がそれぞれ復調エラーを含むか否かを判定する複数の第1のエラー判定手段と、を更に備え、前記信号処理手段から出力される信号から前記干渉除去判定手段により対応する前記フェージング速度を考慮して干渉除去を行う判定され且つ前記第1のエラー判定手段により復調エラーを含まないと判定された前記抽出された信号成分減算する第1の演算手段とを備えたことを特徴とする請求項1ないし2のいずれかに記載の無線受信システム。A plurality of first error determination means for determining whether or not each of the signal components corresponding to the plurality of users extracted by the first signal extraction means includes a demodulation error, from the signal processing means; The extracted signal , which is determined to be subjected to interference cancellation in consideration of the corresponding fading speed by the interference cancellation determination unit and is determined not to include a demodulation error by the first error determination unit , from the output signal The wireless reception system according to claim 1, further comprising a first calculation unit that subtracts a signal component. 前記第1の演算手段から出力される信号に基づいて、前記第1のエラー判定手段により復調エラーを含むと判定されたユーザにそれぞれ対応する信号成分を抽出する複数の第2の信号抽出手段と、
前記第1の演算手段から出力される信号に対する前記第2の信号抽出手段で抽出された信号成分の関係に関するフェージング速度を推定する複数の第2の推定手段と、
前記第2の信号抽出手段で抽出された複数のユーザに対応する信号成分に基づきそれぞれが干渉除去を行うか否かを判定する第2の干渉除去判定手段と、
前記第2の信号抽出手段で抽出された信号成分がそれぞれ復調エラーを含むか否かを判定する複数の第2のエラー判定手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項3に記載の無線受信システム。
A plurality of second signal extraction means for extracting signal components respectively corresponding to users determined to contain demodulation errors by the first error determination means based on the signal output from the first calculation means; ,
A plurality of second estimating means for estimating a fading speed related to the relationship of the signal components extracted by the second signal extracting means with respect to the signal output from the first calculating means;
Second interference cancellation determination means for determining whether to perform interference cancellation based on signal components corresponding to a plurality of users extracted by the second signal extraction means;
4. The radio according to claim 3, further comprising a plurality of second error determination units that determine whether or not each of the signal components extracted by the second signal extraction unit includes a demodulation error. Receiving system.
前記信号処理手段から出力される信号から、前記第1および第2のエラー判定手段により復調エラーを含まず且つ前記第1および第2の干渉除去判定手段により対応する前記フェージング速度を考慮して干渉除去を行うと判定された前記第1および第2の信号抽出手段で抽出された信号成分減算する第2の演算手段をさらに備えたことを特徴とする請求項に記載の無線受信システム。Interference from the signal output from the signal processing means in consideration of the fading speed which does not include a demodulation error by the first and second error determination means and which corresponds by the first and second interference removal determination means. radio reception system according to claim 4, further comprising a second calculating means for subtracting the signal component extracted by determined as said first and second signal extraction means for removing. 前記第1の演算手段から出力される信号から、前記第2のエラー判定手段により復調エラーを含まないと判定された前記第2の信号抽出手段で抽出された信号成分減算する第3の演算手段をさらに備えたことを特徴とする請求項5に記載の無線受信システム。A third calculation for subtracting the signal component extracted by the second signal extraction unit that is determined not to include a demodulation error by the second error determination unit from the signal output from the first calculation unit The wireless reception system according to claim 5, further comprising means. 前記複数のユーザからの信号はPDMA通信方式によって伝送された信号であることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の無線受信システム。 7. The radio reception system according to claim 1, wherein the signals from the plurality of users are signals transmitted by a PDMA communication method. 前記複数のユーザからの信号はCDMA通信方式によって伝送された信号であることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の無線受信システム。 7. The radio reception system according to claim 1, wherein the signals from the plurality of users are signals transmitted by a CDMA communication system.
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