JP4971269B2

JP4971269B2 - 受信装置及び受信方法

Info

Publication number: JP4971269B2
Application number: JP2008212096A
Authority: JP
Inventors: 保則岩波; 英二岡本; 正和宇都宮; 直樹岡本; 良太山田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2008-08-20
Filing date: 2008-08-20
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2028-08-20
Also published as: WO2010021360A1; JP2010050642A

Description

本発明は、複数の送受信アンテナを用いて高速伝送を行うＭＩＭＯ（ＭｕｌｔｉｐｌｅＩｎｐｕｔＭｕｌｔｉｐｌｅＯｕｔｐｕｔ）方式の無線通信システムに用いる受信装置及び受信方法に関する。

近年、無線通信システムでは複数の送受信アンテナを用いて高速伝送を行うＭＩＭＯ（ＭｕｌｔｉｐｌｅＩｎｐｕｔＭｕｌｔｉｐｌｅＯｕｔｐｕｔ）伝送が注目されている。ＭＩＭＯ伝送は、送信装置で複数のデータを同一周波数、同一時間タイミングで複数の送信アンテナを用いて送信するため、受信装置は空間的に多重された信号を受信する。そのため受信装置では、空間的に多重されたＭＩＭＯ受信信号から複数の送信アンテナから送信された複数のデータを検出する必要がある。ＭＩＭＯ信号検出方式は、従来からいくつか提案されている。従来技術のうち、最適なＭＩＭＯ信号検出方式としてＭＬＤ（最尤検出方式：ＭａｘｉｍｕｍＬｉｋｅｌｉｈｏｏｄＤｅｔｅｃｔｉｏｎ）が知られている。ＭＬＤは全送信データのパターンから最もそれらしいものを送信されたデータとして検出する方式である。

しかしながら、例えばシングルキャリア伝送のように、隣接データシンボル間における干渉であるシンボル間干渉（ＩＳＩ：ＩｎｔｅｒＳｙｍｂｏｌＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）が生じる場合には、全送信データのパターンを全て調べる必要があるため演算量が問題となる。例えば、送信データシンボル数Ｎ_ｓｙｍ、送信アンテナ数Ｎ_Ｔ、変調シンボルのコンスタレーション数Ｃとすると、全送信データのパターンはＣ^{（Ｎｓｙｍ×ＮＴ）}となってしまう。なお、Ｃは、ＱＰＳＫ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）の場合は４、１６ＱＡＭ（ＱｕａｄｒａｕｔｒｅＡｍｐｌｉｔｕｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）の場合は１６となる。

無線通信システムでは、一般にＮ_ｓｙｍ＞＞Ｎ_Ｔであるため、Ｎ_ｓｙｍに関わる演算量を削減することが課題となる。このような課題に対する解決方法として、非特許文献１に記載されている方法が知られている。

図１８は従来技術の送信装置の構成を示すブロック図である。送信装置は変調部５００１でＱＰＳＫや１６ＱＡＭのような変調シンボルにマッピングされ、Ｓ／Ｐ変換部５００２で直列並列変換され、ＧＩ（ガードインターバル：ＧｕａｒｄＩｎｔｅｒｖａｌ）挿入部５００３−１〜５００３−Ｔでガードインターバルが挿入され、送信アンテナ５００４−１〜５００４−Ｔから送信される。

図１９は従来技術の受信装置の構成を示すブロック図である。受信アンテナ５１０１−１〜５１０１−Ｒで受信した受信信号は、ＧＩ除去部５１０２−１〜５１０２−ＲでＧＩを除去され、周波数領域等化部５１０３で周波数領域等化を行って、変調シンボルの仮判定値を得る。その後、ＩＳＩ除去部５１０４では、仮判定値から時間領域のＩＳＩレプリカを生成し、時間領域の受信信号から除去する。ＭＬＤ部５１０５は、ＩＳＩ除去後の信号に対して、ＭＬＤを行って空間多重された信号の分離を行う。このときＩＳＩが除去されているので、ＭＬＤの演算量はＣ^ＮＴとなる。またＭＬＤによって得られた仮判定信号は、再びＩＳＩ除去部５１０４に入力され、ＩＳＩ除去が行われる。ＩＳＩ除去後の信号は、ＭＬＤ部５１０５でＭＬＤが行われる。ＩＳＩ除去およびＭＬＤの繰り返しが規定の回数行われた後、検出後のデータとして出力される。
宇都宮、岩波、岡本、「ＭＩＭＯ−ＳＣ−ＦＤＥに於ける繰り返し信号分離検出方式の検討」、電子情報通信学会総合大会２００８年３月

一般的に、通信システムでは、通信の信頼性を高めるために、誤り訂正符号を用いる。しかしながら、非特許文献１では、ＭＩＭＯ信号検出方式としてＭＬＤを用いる場合に、この誤り訂正符号化に関しては全く考えられていないので、より信頼性の高い受信が難しくなっている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、誤り訂正符号を用いて、信頼性の高い受信装置及び受信方法を提供することにある。

本発明は、複数本の送信アンテナと複数本の受信アンテナとの間で通信を行うＭＩＭＯシステムにおける受信装置であって、
前記複数本の受信アンテナで受信した受信信号から第１の仮判定値を求める初期判定値生成部と、受信信号から干渉除去を行い最尤検出によるＭＩＭＯ信号分離を行って符号化ビットの信頼度情報である符号化ビット対数尤度比を求める信号検出部と、前記符号化ビット対数尤度比に対して誤り訂正復号処理を行う復号部と、前記復号部が求めた符号化ビット対数尤度比から第３の仮判定値を求めるシンボルレプリカ生成部と、を備え、
前記信号検出部は、前記第１の仮判定値、または、第２の仮判定値、または、前記第３の仮判定値のそれぞれを少なくとも１回以上用いて、受信信号から干渉除去を繰り返し行う干渉除去部と、前記干渉除去部により干渉除去された受信信号に対して最尤検出によりＭＩＭＯ信号分離を行って符号化ビット対数尤度比を求める信号分離部と、前記信号分離部により求められた前記符号化ビット対数尤度比から前記第２の仮判定値を求めるシンボルレプリカ生成部と、を備え、
前記干渉除去部は、前記第３の仮判定値を他の仮判定値に優先し、前記第２の仮判定値を前記第１の仮判定値よりも優先して干渉除去に用いることを特徴とする。

本発明は、複数本の送信アンテナと複数本の受信アンテナとの間で通信を行うＭＩＭＯシステムにおける受信装置における受信方法であって、
前記複数本の受信アンテナで受信した受信信号から第１の仮判定値を求める初期判定値生成過程と、受信信号から干渉除去を行い最尤検出によるＭＩＭＯ信号分離を行って符号化ビットの信頼度情報である符号化ビット対数尤度比を求める信号検出過程と、前記符号化ビット対数尤度比に対して誤り訂正復号処理を行う復号過程と、前記復号部が求めた符号化ビット対数尤度比から第３の仮判定値を求めるシンボルレプリカ生成過程と、を備え、
前記信号検出過程は、前記第１の仮判定値、または、第２の仮判定値、または、前記第３の仮判定値のそれぞれを少なくとも１回以上用いて、受信信号から干渉除去を繰り返し行う干渉除去過程と、前記干渉除去過程で干渉除去された受信信号に対して最尤検出によりＭＩＭＯ信号分離を行って符号化ビット対数尤度比を求める信号分離過程と、前記信号分離過程で求められた前記符号化ビット対数尤度比から前記第２の仮判定値を求めるシンボルレプリカ生成過程と、を有し、
前記干渉除去過程は、前記第３の仮判定値を他の仮判定値に優先し、前記第２の仮判定値を前記第１の仮判定値よりも優先して干渉除去に用いることを特徴とする。

また、前記信号分離部は、前記第３の仮判定値を用いて、ＭＡＰ（ＭａｘｉｍｕｍＡｐｏｓｔｅｒｏｒｉＰｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ）アルゴリズムでＭＩＭＯ信号分離を行うことを特徴とする。

本発明によれば、ＭＩＭＯ信号検出方式として最尤検出を行う場合に誤り訂正符号を適用するので、より高精度に干渉除去およびＭＩＭＯ信号分離が可能となり、受信性能を向上させることができる。
また、誤り訂正復号結果から仮判定値を求め、干渉除去および最尤検出（ＭＬＤ）を行うので、精度よく干渉除去を行うことができ、最尤検出の性能も向上させることができる。
また、初期判定生成部が生成する第１の仮判定値を、復調結果から求めるので、最初の干渉除去精度を向上させることができる。
また、誤り訂正復号と信号検出を繰り返し行うだけでなく、干渉除去とＭＬＤも繰り返し行うので、干渉除去、ＭＬＤ、復号の性能が向上するため、受信性能を向上させることが可能となる。
また、ＭＩＭＯ信号分離をＭＡＰアルゴリズムで行うようにしするので、ＭＬＤを用いるよりもＭＩＭＯ信号分離性能を向上させることができる。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。以下の実施形態では特に断りがない限り送信アンテナ数をＴ本、受信アンテナ数をＲ本として説明する。またＴ本の送信アンテナはそれぞれ異なるデータストリームを送信しているものとして説明する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態はシングルキャリア伝送に本発明を適用したものである。

図１は第１の実施形態における送信装置の構成を示すブロック図である。送信装置は、符号部１０１、変調部１０２、Ｓ／Ｐ変換部１０３、パイロット挿入部１０４−１〜１０４−Ｔ、Ｄ／Ａ変換部１０５−１〜１０５−Ｔ、フィルタ部１０６−１〜１０６−Ｔ、無線部１０７−１〜１０７−Ｔ、送信アンテナ１０８−１〜１０８−Ｔで構成される。

送信データは、符号部１０１で、例えばＬＤＰＣ（ＬｏｗＤｅｎｓｉｔｙＰａｒｉｔｙＣｈｅｃｋ）符号や、ターボ符号、畳込み符号といった誤り訂正符号化が行われ、符号化ビットが生成される。符号化ビットは、変調部１０２でＱＰＳＫ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）や１６ＱＡＭ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＡｍｐｌｉｔｕｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）のような変調シンボルにマッピングされる。変調シンボルは、Ｓ／Ｐ変換部１０３で直列並列変換され、パイロット挿入部１０４−１〜１０４−Ｔでパイロット信号が挿入され、Ｄ／Ａ変換部１０５−１〜１０５−Ｔでデジタル・アナログ変換され、フィルタ部１０６−１〜１０６−Ｔで波形整形され、無線部１０７−１〜１０７−Ｔで無線周波数に変換されて、送信アンテナ１０８−１〜１０８−Ｔから送信される。

図２は、第１の実施形態における受信装置の構成を示すブロック図である。受信装置は、受信アンテナ２０１−１〜２０１−Ｒ、無線部２０２−１〜２０２−Ｒ、フィルタ部２０３−１〜２０３−Ｒ、Ａ／Ｄ変換部２０４−１〜２０４−Ｒ、初期判定値生成部２０５、信号検出部２１１、復号部２０８、伝搬路推定部２０９、で構成される。信号検出部２１１は、干渉除去部２０６、信号分離部２０７、シンボルレプリカ生成部２１０で構成される。

受信アンテナ２０１−１〜２０１−Ｒで受信した信号は、無線部２０２−１〜２０２−Ｒで無線周波数からベースバンド信号に変換され、フィルタ部２０３−１〜２０３−Ｒで波形整形され、Ａ／Ｄ変換部２０４−１〜２０４−Ｒでアナログ・デジタル変換され、受信信号として出力される。初期判定値生成部２０５は、受信信号と伝搬路推定部２０９で求められる伝搬路推定値から初期の仮判定値を求める。初期判定値生成部２０５が生成する仮判定値を第１の仮判定値とも呼ぶことにする。干渉除去部２０６は、初期判定値生成部２０５もしくはシンボルレプリカ生成部２１０から入力される仮判定値を用いて干渉除去を行う。信号分離部２０７は、干渉除去後の信号に対してＭＩＭＯ信号分離を行い、符号化ビットＬＬＲ（対数尤度比：ＬｏｇＬｉｋｅｈｏｏｄＲａｔｉｏ）を生成する。復号部２０８は、信号分離部２０７から得られる符号化ビットＬＬＲに対して誤り訂正復号処理を行う。シンボルレプリカ生成部２１０は、信号分離部２０７から得られる符号化ビットＬＬＲから、仮判定値として変調シンボルのレプリカを生成する。信号分離部２０７から得られる符号化ビットＬＬＲから生成された仮判定値を第２の仮判定値とも呼ぶことにする。

図３は、第１の実施形態における初期判定値生成部２０５の構成を示すブロック図である。初期判定値生成部２０５は、ＦＦＴ部３０１−１〜３０１−Ｒ、伝搬路補償部３０２、ＩＦＦＴ部３０３−１〜３０３−Ｒ、Ｐ／Ｓ変換部３０４、復調部３０５、シンボルレプリカ生成部３０６で構成される。

Ａ／Ｄ変換部２０４−１〜２０４−Ｒより入力される受信信号は、ＦＦＴ部３０１−１〜３０１−Ｒで時間周波数変換され、伝搬路補償部３０２で伝搬路補償を行う。伝搬路補償は、入力信号に対し、次のようなＭＭＳＥ（最小平均２乗誤差：ＭｉｎｉｍｕｍＭｅａｎＳｑｕａｒｅＥｒｒｏｒ）重みを乗算して行う。

なお、Ｈ（ｋ）は第ｋ周波数ポイントにおける伝搬路推定値を要素に持つＲ行Ｔ列の行列であり、^Ｈは、行列の複素共役転置、σ_ｎ ^２は受信アンテナにおける平均雑音電力、Ｉ_ＲはＲ行Ｒ列の単位行列を表わす。また、ｋは、１≦ｋ≦Ｎ_ｆである。

伝搬路補償部３０２の出力はＩＦＦＴ部３０３−１〜３０３−Ｔで周波数時間変換され、Ｐ／Ｓ変換部３０４で並列直列変換され、復調部３０５で復調処理が行われ、符号化ビットＬＬＲが算出される。ＱＰＳＫ変調を例に復調処理の説明をする。ＩＦＦＴ後のあるシンボルをＸとする。またＱＰＳＫ変調シンボルを構成しているビットをｂ_０、ｂ_１とする。このときＸを復調して得られる符号化ビットＬＬＲは、次のようになる。

ただし、λ（）はＬＬＲを表し、Ｒｅ（）は複素数の実部を表す。λ（ｂ_１）に対するビットＬＬＲは式（２）のＲｅ（Ｘ）をＸの虚部に置き換えればよい。また、μはＭＩＭＯ信号分離およびＩＦＦＴ後の等価振幅利得である。第ｋ周波数ポイントでＭＩＭＯ信号分離に用いた重みと伝搬路推定値との積をＷ（ｋ）Ｈ（ｋ）とすると、等価振幅利得は、Ｗ（１）Ｈ（１）〜Ｗ（Ｎ_ｆ）Ｈ（Ｎ_ｆ）をＩＦＦＴして得られたもののうち、復調するシンボルに対応したものとなる。

シンボルレプリカ生成部３０６は、それぞれ入力される符号化ビットＬＬＲから変調シンボルのレプリカを生成する。例えばビットｂ_０、ｂ_１で構成されているＱＰＳＫ変調の場合、シンボルレプリカＸは次のように表わされる。

ただし、ｔａｎｈは双曲線正接関数、ｊはｊ^２＝−１を満たす虚数単位である。

図４は第１の実施形態における干渉除去部２０６の構成を示すブロック図である。干渉除去部２０６は、干渉レプリカ生成部４０１、加算部４０２−１〜４０２−Ｒで構成される。干渉レプリカ生成部４０１は、入力される仮判定値を用いて干渉レプリカを生成する。ここではＩＳＩレプリカを生成するものとして説明する。ＩＳＩレプリカは、所望シンボル以外の受信レプリカとして生成される。生成されたＩＳＩレプリカは、加算部４０２−１〜４０２−ＲでＡ／Ｄ変換部２０４−１〜２０４−Ｒから入力される受信信号から減算される。第１の実施形態では時間領域で干渉除去が行われる。第ｉシンボルに対するＩＳＩレプリカを次のように表す。

信号分離部２０７は、干渉除去後の受信信号に対し、ＭＩＭＯ信号分離としてＭＬＤ（最尤検出：ＭａｘｉｍｕｍＬｉｋｅｌｉｈｏｏｄＤｅｔｅｃｔｉｏｎ）を行う。ＭＬＤは、次式のように軟判定値を出力する。

なお、ｂ_ｎはシンボルｓ（ｉ）を構成するビットのｎ番目を表わしている。ｓ＾（ｉ）はｓ（ｉ）の候補を表わしている。またｓ＾_＋ ^ｎ（ｉ）はｓ（ｉ）の候補のうち第ｎビットが１のものを表わし、ｓ＾₋ ^ｎ（ｉ）はｓ（ｉ）の候補のうち第ｎビットが−１のものを表わす。ＭＬＤから求められるＬＬＲは、第ｎビットが１である最小メトリックと第ｎビットが−１である最小メトリックの差で表わされる。

信号分離部２０７は、求めた軟判定値を、信号分離部２０７の処理が規定の回数の処理が行われている場合は復号部２０８に出力し、信号分離部２０７の処理が規定の回数の処理が行われた場合はシンボルレプリカ生成部２１０に出力する。シンボルレプリカ生成部２１０は、入力された符号化ビットＬＬＲからシンボルレプリカを生成する。

図５は、第１の実施形態における受信装置の処理を示すフローチャートである。まずステップｓ５０１では、初期判定値生成部２０５あるいはシンボルレプリカ生成部２１０が、例えば周波数領域等化により仮判定値を生成する。ステップｓ５０２では、干渉除去部２０６が仮判定値から干渉信号のレプリカを精製し、受信信号から除去することで干渉除去を行う。ステップｓ５０３では、信号分離部２０７が、干渉除去後の信号に対し、ＭＩＭＯ信号分離としてＭＬＤを行う。ステップｓ５０４では、信号分離部２０７が、ステップｓ５０３の処理が既定の回数行われたかどうかを判定する。既定の回数行われている場合（ステップｓ５０４；Ｙｅｓ）、ステップｓ５０５では、復号部２０８がステップｓ５０３で得られる符号化ビットＬＬＲに対して誤り訂正復号を行い、得られる送信ビットを出力して処理を終了する。既定の回数行われていない場合（ステップｓ５０４；Ｎｏ）、ステップｓ５０６の処理になる。ステップｓ５０６では、シンボルレプリカ生成部２１０がステップｓ５０３で得られる符号化ビットＬＬＲから仮判定値として変調シンボルのレプリカを生成する。ステップｓ５０２では、干渉除去部２０６がステップｓ５０６から得られる仮判定値から干渉信号のレプリカを生成し、干渉除去を行う。そしてｓ５０３で信号分離部２０７がＭＬＤを行い、再びｓ５０４の処理になる。

このように第１の実施形態では、誤り訂正符号化を適用することにより、受信性能を向上させることが可能となる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態は、周波数領域でユーザの割り当てを行うシングルキャリア方式であるＤＦＴ−ｓｐｒｅａｄ−ＯＦＤＭに本発明を適用したものである。

図６は、第２の実施形態における送信装置の構成を示すブロック図である。送信装置は、符号部６０１、変調部６０２、Ｓ／Ｐ変換部６０３、ＤＦＴ部６０４−１〜６０４−Ｔ、スペクトルマッピング部６０５、ＩＦＦＴ部６０６−１〜６０６−Ｔ、ＧＩ挿入部６０７−１〜６０７−Ｔ、Ｄ／Ａ変換部６０８−１〜６０８−Ｔ、フィルタ部６０９−１〜６０９−Ｔ、無線部６１０−１〜６１０−Ｔ、送信アンテナ６１１−１〜６１１−Ｔで構成される。

送信装置は、まず符号部６０１は送信ビットに対して誤り訂正符号化を行い、符号化ビットを生成する。符号化ビットは、変調部６０２でＱＰＳＫや１６ＱＡＭのような変調シンボルにマッピングされる。変調シンボルは、Ｓ／Ｐ変換部６０３で直列並列変換される。Ｓ／Ｐ変換部６０３の出力は、それぞれ、ＤＦＴ部６０４−１〜６０４−ＴでＮ_ｄポイントのＤＦＴが行われ、スペクトルマッピング部６０５で周波数スペクトルにマッピングされる。マッピングは、ＤＦＴしたものをまとめて配置（Ｌｏｃａｌｉｚｅｄ配置）したり、一定の周波数ポイント間隔に配置（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ配置）したり、ランダムに配置したりすることが可能である。またスペクトルマッピング部６０５は、パイロット生成部６１２で生成されるパイロット信号の配置も行う。スペクトルマッピング部６０５の出力は、ＩＦＦＴ部６０６−１〜６０６−ＴでＮ_ｆポイントの周波数時間変換が行われ、ＧＩ挿入部６０７−１〜６０７−Ｔでガードインターバルが挿入され、Ｄ／Ａ変換部６０８−１〜６０８−Ｔでデジタル・アナログ変換され、フィルタ部６０９−１〜６０９−Ｔで波形整形が行われ、無線部６１０−１〜６１０−Ｔで無線周波数に変換され、送信アンテナ６１１−１〜６１１−Ｔから送信される。なお、Ｎ_ｄ≦Ｎ_ｆである。

図７は、第２の実施形態における受信装置の構成を示すブロック図である。受信装置は、受信アンテナ７０１−１〜７０１−Ｒ、無線部７０２−１〜７０２−Ｒ、フィルタ部７０３−１〜７０３−Ｒ、Ａ／Ｄ変換部７０４−１〜７０４−Ｒ、ＧＩ除去部７０５−１〜７０５−Ｒ、ＦＦＴ部７０６−１〜７０６−Ｒ、スペクトルデマッピング部７０７、初期判定値生成部７０８、信号検出部７０９、復号部７１０、伝搬路推定部７１１、シンボルレプリカ生成部７１２で構成される。

受信アンテナ７０１−１〜７０１−Ｒで受信した信号は、無線部７０２−１〜７０２−Ｒで無線周波数からベースバンド信号に変換され、フィルタ部７０３−１〜７０３−Ｒ、Ａ／Ｄ変換部７０４−１〜７０４−Ｒでアナログ・デジタル変換され、ＧＩ除去部７０５−１〜７０５−Ｒでガードインターバルが除去され、ＦＦＴ部７０６−１〜７０６−ＲでＮ_ｆポイントの時間周波数変換され、スペクトルデマッピング部では送信側で行われたスペクトルマッピングの逆処理であるスペクトルデマッピングが行われ、受信信号として出力される。初期判定値生成部７０８は、受信信号と伝搬路推定部７１１が求めた伝搬路推定値から仮判定値（第１の仮判定値とも呼ぶ）を求める。信号検出部７０９は、入力された仮判定値と伝搬路推定値からＭＩＭＯ信号分離を行い、符号化ビットＬＬＲを求める。復号部７１０は、入力された符号化ビットＬＬＲに対して誤り訂正復号処理を行う。復号部７１０は、復号処理が既定の回数行われていれば、復号処理で得られた送信ビットを出力する。復号処理が既定の回数行われていなければ、シンボルレプリカ生成部７１２に復号処理で得られる符号化ビットＬＬＲを出力する。シンボルレプリカ生成部７１２は、入力された符号化ビットＬＬＲから、仮判定値として、変調シンボルのレプリカを生成する。復号部７１０から得られる符号化ビットＬＬＲから生成される仮判定値を第３の仮判定値とも呼ぶ。

図８は、第２の実施形態にける初期判定値生成部７０８の構成を示すブロック図である。初期判定値生成部７０８は、伝搬路補償部８０１、ＩＤＦＴ部８０２−１〜８０２−Ｔ、Ｐ／Ｓ変換部８０３、復調部８０４、シンボルレプリカ生成部８０５で構成される。

スペクトルデマッピング部７０７より入力される受信信号は、伝搬路補償部８０１で、例えば式（１）のようなＭＭＳＥ重みを用いて伝搬路補償が行われる。伝搬路補償部８０１の出力は、ＩＤＦＴ部８０２−１〜８０２−ＴでＮ_ｄポイントのＩＤＦＴが行われ、Ｐ／Ｓ変換部８０３で並列直列変換され、復調部８０４で復調処理が行われ、符号化ビットＬＬＲが求められる。シンボルレプリカ生成部８０５は符号化ビットＬＬＲから、変調シンボルのレプリカを生成する。

図９は第２の実施形態における信号検出部７０９の構成を示すブロック図である。ここでは周波数領域で干渉除去およびＭＩＭＯ信号分離であるＭＬＤを行う方法を説明する。信号検出部７０９は、干渉レプリカ生成部９０１、加算部９０２−１〜９０２−Ｒ、信号分離部９０３で構成される。干渉レプリカ生成部９０１は、所望シンボル以外のシンボルからＩＳＩレプリカを生成し、ＩＳＩレプリカは加算部９０２−１〜９０２−Ｒで受信信号から減算される。信号分離部９０３は、ＩＳＩ除去後の信号に対してＭＬＤを行って、符号化ビットＬＬＲを求める。ＭＬＤは、例えば式（６）のように行うことができる。周波数領域における第ｉシンボルに対するＩＳＩレプリカは次のように表せる。

ただし、Ｓ＾_ｉ（ｋ）は第ｉ送信シンボルを除いたシンボルレプリカ系列をＤＦＴにより周波数領域に変換したときの第ｋ周波数ポイントを表わしている。

生成された干渉レプリカは、受信信号から次のように減算されて干渉除去後の受信信号Ｒ_ｃ，ｊ（ｋ）が生成される。

干渉除去後の受信信号Ｒ_ｃ，ｊ（ｋ）に対して式（６）と同様に次式のようにＭＬＤが行われる。

なお、式（６）と式（９）では以下が異なる。

図１０は第２の実施形態における受信装置の処理を示すフローチャートである。まずステップｓ１００１で、初期判定値生成部７０８あるいはシンボルレプリカ生成部７１２が、例えば周波数領域等化により仮判定値を生成する。ステップｓ１００２では、信号検出部７０９が、仮判定値を用いて周波数領域のＩＳＩレプリカを生成し、受信信号（周波数領域信号）から減算して干渉除去を行う。ステップｓ１００３では、信号検出部７０９が、干渉除去後の信号に対し、所望シンボルに対するＤＦＴによる位相回転を元に戻し、ＭＩＭＯ信号分離としてＭＬＤを行い、符号化ビットＬＬＲを求める。ステップｓ１００４では、復号部７１０がステップｓ１００３で得られた符号化ビットＬＬＲに対して誤り訂正復号を行う。ステップｓ１００５では、復号部７１０が、ステップｓ１００４の処理が既定の回数行われたかどうかを判定する。ステップｓ１００４が既定の回数行われていれば（ステップｓ１００５；Ｙｅｓ）、復号部７１０が復号処理で得られる送信ビットを出力して処理を終了する。ステップｓ１００４が既定の回数行われていなければ（ステップｓ１００５；Ｎｏ）、復号部７１０がステップｓ１００６に復号処理で得られる符号化ビットＬＬＲをシンボルレプリカ生成部７１２に渡す。ステップｓ１００６では、シンボルレプリカ生成部７１２が、符号化ビットＬＬＲから、仮判定値として変調シンボルのレプリカを生成して、再度ステップｓ１００２の処理に移る。ステップｓ１００２は、ステップｓ１００６で得られる仮判定値から干渉レプリカを生成し、受信信号から減算して干渉除去を行う。そして、ステップｓ１００３〜ｓ１００５の処理が行われる。

また第２の実施形態では、誤り訂正復号結果から仮判定値を求め、干渉除去およびＭＬＤを行った。誤り訂正復号結果を用いて干渉除去を行うため、精度よく干渉除去を行うことができ、ＭＬＤの性能も向上させることができる。なお、誤り訂正復号結果を用いて干渉除去およびＭＬＤを行う方法は、第１の実施形態にも適用可能である。

（第３の実施形態）
第３の実施形態は、本発明をマルチキャリア方式であるＭＣ−ＣＤＭＡ（ＭｕｌｔｉＣａｒｒｉｅｒ −ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）に適用したものである。

図１１は、第３の実施形態における送信装置の構成を示すブロック図である。送信装置は、符号部１１０１、変調部１１０２、Ｓ／Ｐ変換部１１０３、拡散部１１０４−１〜１１０４−Ｔ、ＩＦＦＴ部１１０５−１〜１１０５−Ｔ、ＧＩ挿入部１１０６−１〜１１０６−Ｔ、パイロット多重部１１０７−１〜１１０７−Ｔ、Ｄ／Ａ変換部１１０８−１〜Ｄ／Ａ変換部１１０８−Ｔ、フィルタ部１１０９−１〜１１０９−Ｔ、無線部１１１０−１〜１１１０−Ｔ、送信アンテナ１１１１−１〜１１１１−Ｔで構成される。

まず符号部１１０１は、送信ビットに対して誤り訂正符号化を行い、符号化ビットを生成する。符号化ビットは、変調部１１０２で変調シンボルにマッピングされ、Ｓ／Ｐ変換部１１０３で直列並列変換され、拡散部１１０４−１〜１１０４−Ｔ、ＩＦＦＴ部１１０５−１〜１１０５−Ｔで時間周波数変換され、ＧＩ挿入部でガードインターバルが挿入され、パイロット多重部１１０７−１〜１１０７−Ｔでパイロット信号が多重され、Ｄ／Ａ変換部１１０８−１〜１１０８−Ｔでデジタル・アナログ変換され、フィルタ部１１０９−１〜１１０９−Ｔで波形整形され、無線部１１１０−１〜１１１０−Ｔで無線周波数に変換され、送信アンテナ１１１１−１〜１１１１−Ｔで送信される。

図１２は、第３の実施形態における受信装置の構成を示すブロック図である。受信装置は、受信アンテナ１２０１−１〜１２０１−Ｒ、無線部１２０２−１〜１２０２−Ｒ、フィルタ部１２０３−１〜１２０３−Ｒ、Ａ／Ｄ変換部１２０４−１〜１２０４−Ｒ、ＧＩ除去部１２０５−１〜１２０５−Ｒ、ＦＦＴ部１２０６−１〜１２０６−Ｒ、初期判定値生成部１２０７、信号検出部１２０８、復号部１２０９、伝搬路推定部１２１０、シンボルレプリカ生成部１２１１で構成される。

受信アンテナ１２０１−１〜１２０１−Ｒで受信した受信信号は、無線部１２０２−１〜１２０２−Ｒで無線周波数からベースバンド信号に変換され、フィルタ部１２０３−１〜１２０３−Ｒ、Ａ／Ｄ変換部１２０４−１〜１２０４−Ｒでアナログ・デジタル変換され、ＧＩ除去部１２０５−１〜１２０５−Ｒでガードインターバルが除去され、ＦＦＴ部１２０６−１〜１２０６−Ｒで時間周波数変換され、受信信号として出力される。初期判定値生成部１２０７は、受信信号と伝搬路推定部１２１０で生成される伝搬路推定値から仮判定値（第１の仮判定値とも呼ぶ）を生成する。信号検出部１２０８は、受信信号から、入力される仮判定値と伝搬路推定値を用いて、符号化ビットＬＬＲを求める。復号部１２０９は、入力される符号化ビットＬＬＲに対して誤り訂正復号処理を行う。復号処理が既定の回数行われた場合は、誤り訂正復号処理によって得られた送信ビットを出力する。復号処理が既定の回数行われていない場合は、復号処理後の符号化ビットＬＬＲをシンボルレプリカ生成部１２１１に渡す。シンボルレプリカ生成部１２１１は、符号化ビットＬＬＲから仮判定値（第３の仮判定値とも呼ぶ）として変調シンボルのレプリカを生成する。

図１３は、第３の実施形態における初期判定値生成部１２０７の構成を示すブロック図である。初期判定値生成部１２０７は、伝搬路補償部１３０１、逆拡散部１３０２−１、Ｐ／Ｓ変換部１３０３、復調部１３０４、復号部１３０５、シンボルレプリカ生成部１３０６で構成される。

伝搬路補償部１３０１は、ＦＦＴ部１２０６−１〜１２０６−Ｒより入力される受信信号に対し、例えば、伝搬路推定部１３０１から入力される伝搬路推定値を用いて求められる式（１）のようなＭＭＳＥ重みを乗算して伝搬路補償を行う。伝搬路補償部１３０１の出力は、逆拡散部１３０２−１〜１３０２−Ｔで拡散コードを用いて逆拡散処理が行われる。逆拡散後の信号は、Ｐ／Ｓ変換部１３０３で並列直列変換され、復調部１３０４で復調処理が行われ、符号化ビットＬＬＲが算出される。復号部１３０５は、復調部１３０４が求めた符号化ビットＬＬＲに対して誤り訂正復号処理を行い、更新された符号化ビットＬＬＲを出力する。シンボルレプリカ生成部１３０６は、符号化ビットＬＬＲから仮判定値として変調シンボルのレプリカを生成する。

図１４は、第３の実施形態における信号検出部１２０８の構成を示すブロック図である。信号検出部１２０８は、干渉レプリカ生成部１４０１、加算部１４０２−１〜１４０２−Ｒ、信号分離部１４０３、シンボルレプリカ生成部１４０４で構成される。

干渉レプリカ生成部１４０１は、コード間干渉レプリカを生成する。コード間干渉レプリカは、所望コード以外の仮判定値を用いて生成される。生成されたコード間干渉レプリカは、加算部１４０２−１〜１４０２−ＲでＦＦＴ部１２０６−１〜１２０６−Ｒから入力される受信信号から減算される。信号分離部１４０３は、干渉除去された信号に対しＭＩＭＯ信号分離としてＭＬＤを行い、符号化ビットＬＬＲを求める。ＭＬＤは式（６）と同様に次式のように行われる。

信号分離部１４０３で求められる符号化ビットＬＬＲは、シンボルレプリカ生成部１４０４に渡される。シンボルレプリカ生成部１４０４は、符号化ビットＬＬＲから、仮判定値（第２の仮判定値とも呼ぶ）として変調シンボルのレプリカを生成し、干渉レプリカ生成部１４０１に入力する。干渉レプリカ生成部１４０１は、シンボルレプリカ生成部１４０４から仮判定値が入力された場合は、その仮判定値を用いて干渉レプリカを生成する。そして加算部１４０２−１〜１４０２−Ｒで受信信号から干渉レプリカが減算され、信号分離部１４０３でＭＬＤが行われる。干渉レプリカ生成部１４０１と信号分離部１４０３の処理を、既定の回数繰り返したら、信号分離部１４０３は符号化ビットＬＬＲを出力する。

図１５は、第３の実施形態における受信装置の処理を示すフローチャートである。まずステップｓ１５０１で、初期判定値生成部１２０７あるいはシンボルレプリカ生成部１２１１が、例えば周波数領域等化により仮判定値を生成する。ステップｓ１５０２では、信号検出部１２０８が、仮判定値を用いてコード間干渉レプリカを生成し、受信信号から除去する。ステップｓ１５０３では、信号検出部１２０８が、干渉除去後の受信信号に対し、所望コードによる位相回転を元に戻し、ＭＩＭＯ信号分離としてＭＬＤを行ない、符号化ビットＬＬＲを生成する。ステップｓ１５０４では、信号検出部１２０８がｓ１５０２〜ｓ１５０３の処理が既定の回数行われたかどうかを判定する。既定の回数の処理が行われていなければ（ステップｓ１５０４；Ｎｏ）、ステップｓ１５０５に移る。ステップｓ１５０５では、信号検出部１２０８のシンボルレプリカ生成部１４０４が、符号化ビットＬＬＲから仮判定値として変調シンボルのレプリカを生成する。そして再度ステップｓ１５０２〜ｓ１５０３の処理を行う。ｓ１５０２〜ｓ１５０３の処理が既定の回数行われている場合は（ステップｓ１５０４；Ｙｅｓ）、ステップｓ１５０６に移り、復号部１２０９が誤り訂正復号処理を行う。

ステップｓ１５０７では、復号部１２０９がステップｓ１５０６の処理が既定の回数処理が行われたかどうかを判定する。既定の回数処理されていなければ（ステップｓ１５０７；Ｎｏ）、ステップｓ１５０８に移る。ステップｓ１５０８では、シンボルレプリカ生成部１２１１が、ステップｓ１５０６で得られる符号化ビットＬＬＲから、仮判定値として変調シンボルのレプリカを生成する。そして再度ステップｓ１５０２〜ステップｓ１５０６の処理が行われる。ステップｓ１５０２で用いる仮判定値は、ステップｓ１５０８、ステップｓ１５０５、ステップｓ１５０１の順に優先度を高くすればよい。ステップｓ１５０７でステップｓ１５０６の処理が既定の回数処理が行われていれば（ステップｓ１５０７；Ｙｅｓ）、復号部１２０９が復号処理で得られる送信ビットを出力してフローチャートを終了する。

上記第３の実施形態では、第１の仮判定値を、復号結果を用いて生成する方法を説明した。このため、最初の干渉除去精度を向上させることができる。なお、第１の仮判定値を復号結果から生成する方法は、第１および第２の実施形態でも用いることができる。

また、第３の実施形態では、誤り訂正復号と信号検出（干渉除去およびＭＬＤ）を繰り返し行うだけでなく、干渉除去とＭＬＤも繰り返し行う方法を説明した。これにより、干渉除去、ＭＬＤ、復号の性能が向上するため、受信性能を向上させることが可能となる。

（第４の実施形態）
第１〜３の実施形態では、ＭＩＭＯ信号分離にＭＬＤを用いた場合を説明したが、本実施形態では、誤り訂正復号後の符号化ビットＬＬＲを用いるＭＡＰ（ＭａｘｉｍｕｍＡｐｏｓｔｅｒｏｒｉＰｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ）アルゴリズムを用いてＭＩＭＯ信号分離を行う方法を説明する。本実施形態ではシングルキャリア伝送を例に説明する。

図１６は、第４の実施形態における受信装置の構成を示すブロック図である。受信装置は、受信アンテナ１６０１−１〜１６０１−Ｒ、無線部１６０２−１〜１６０２−Ｒ、フィルタ部１６０３−１〜１６０３−Ｒ、Ａ／Ｄ変換部１６０４−１〜１６０４−Ｒ、ＧＩ除去部１６０５−１〜１６０５−Ｒ、ＦＦＴ部１６０６−１〜ＦＦＴ部１６０６−Ｒ、初期判定値生成部１６０７、信号検出部１６０８、復号部１６０９、伝搬路推定部１６１０、シンボルレプリカ生成部１６１１で構成される。

受信アンテナ１６０１−１〜１６０１−Ｒで受信した信号は、無線部１６０２−１〜１６０２−Ｒで無線周波数からベースバンド信号に変換される。無線部１６０２−１〜１６０２−Ｒが出力する受信ベースバンド信号は、フィルタ部１６０３−１〜１６０３−Ｒで波形整形され、Ａ／Ｄ変換部１６０４−１〜１６０４−Ｒでアナログ信号からデジタル信号に変換され、ＧＩ除去部１６０５−１〜１６０５−Ｒでガードインターバルが除去され、ＦＦＴ部１６０６−１〜１６０６−Ｒで時間周波数変換され、受信信号として出力される。伝搬路推定部１６１０は、パイロット信号を用いて伝搬路推定を行い、伝搬路推定値を求める。初期判定値生成部１６０７は、受信信号と伝搬路推定値から仮判定値（第１の仮判定値とも呼ぶ）を求める。信号検出部１６０８は、受信信号、仮判定値、伝搬路推定値、復号部１６０９から得られる符号化ビットＬＬＲからＭＩＭＯ信号分離としてＭＬＤが行われ、符号化ビットＬＬＲが求められる。復号部１６０９は、信号検出部１６０８から得られる符号化ビットＬＬＲに対して誤り訂正復号処理を行う。

図１７は、第４の実施形態における信号検出部１６０８の構成を示すブロック図である。信号検出部１６０８は、干渉レプリカ生成部１７０１、加算部１７０２−１〜１７０２−Ｒ、信号分離部１７０３で構成される。干渉レプリカ生成部１７０１は、仮判定値からＩＳＩレプリカを生成し、ＩＳＩレプリカは加算部１７０２−１〜１７０２−Ｒで受信信号から減算される。信号分離部１７０３は、干渉除去後の受信信号と復号部１６０９から入力される符号化ビットＬＬＲを考慮して、例えば次式のようにＭＩＭＯの信号分離が行われる。

なお、Λ（）は復号部から入力されるビットＬＬＲを表わす。

このように第４の実施形態では、ＭＩＭＯ信号分離をＭＡＰアルゴリズムで行うようにした。そのためＭＬＤを用いるよりもＭＩＭＯ信号分離性能を向上させることができる。

また上記第１〜４の実施形態では、全送信信号候補から最尤なものを検出していたが、本発明はこれに限らず、例えば低演算量型のＭＬＤである、Ｍアルゴリズム、ＱＲＭ（ＱＲｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄＭａｌｇｏｒｉｔｈｍ）−ＭＬＤ、ＳｐｈｅｒｅＤｅｃｏｄｉｎｇなどを用いることができる。

尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

第１の実施形態における送信装置の構成を示すブロック図である。第１の実施形態における受信装置の構成を示すブロック図である。第１の実施形態における初期判定値生成部の構成を示すブロック図である。第１の実施形態における干渉除去部の構成を示すブロック図である。第１の実施形態における受信装置の処理を示すフローチャートである。第２の実施形態における送信装置の構成を示すブロック図である。第２の実施形態における受信装置の構成を示すブロック図である。第２の実施形態にける初期判定値生成部の構成を示すブロック図である。第２の実施形態における信号検出部の構成を示すブロック図である。第２の実施形態における受信装置の処理を示すフローチャートである。第３の実施形態における送信装置の構成を示すブロック図である。第３の実施形態における受信装置の構成を示すブロック図である。第３の実施形態における初期判定値生成部の構成を示すブロック図である。第３の実施形態における信号検出部の構成を示すブロック図である。第３の実施形態における受信装置の処理を示すフローチャートである。第４の実施形態における受信装置の構成を示すブロック図である。第４の実施形態における信号検出部の構成を示すブロック図である。従来技術の送信装置の構成を示すブロック図である。従来技術の受信装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０１符号部
１０２変調部
１０３Ｓ／Ｐ変換部
１０４パイロット挿入部
１０５Ｄ／Ａ変換部
１０６フィルタ部
１０７無線部
１０８送信アンテナ
２０１受信アンテナ
２０２無線部
２０３フィルタ部
２０４変換部
２０５初期判定値生成部
２０６干渉除去部
２０７信号分離部
２０８復号部
２０９伝搬路推定部
２０９伝搬路推定部
２１０シンボルレプリカ生成部
２１１信号検出部
３０１ＦＦＴ部
３０２伝搬路補償部
３０３ＩＦＦＴ部
３０４Ｐ／Ｓ変換部
３０５復調部
３０６シンボルレプリカ生成部
４０１干渉レプリカ生成部
４０２加算部
６０１符号部
６０２変調部
６０３Ｓ／Ｐ変換部
６０４ＤＦＴ部
６０５スペクトルマッピング部
６０６ＩＦＦＴ部
６０７ＧＩ挿入部
６０８Ｄ／Ａ変換部
６０９フィルタ部
６１０無線部
６１１送信アンテナ
６１２パイロット生成部
７０１受信アンテナ
７０２無線部
７０３フィルタ部
７０４Ａ／Ｄ変換部
７０５ＧＩ除去部
７０６ＦＦＴ部
７０７スペクトルデマッピング部
７０８初期判定値生成部
７０９信号検出部
７１０復号部
７１１伝搬路推定部
７１２シンボルレプリカ生成部
８０１伝搬路補償部
８０２ＩＤＦＴ部
８０３Ｐ／Ｓ変換部
８０４復調部
８０５シンボルレプリカ生成部
９０１干渉レプリカ生成部
９０２加算部
９０３信号分離部
１１０１符号部
１１０２変調部
１１０３変換部
１１０４拡散部
１１０５ＩＦＦＴ部
１１０６ＧＩ挿入部
１１０７パイロット多重部
１１０８Ｄ／Ａ変換部
１１０９フィルタ部
１１１０無線部
１１１１送信アンテナ
１２０１受信アンテナ
１２０２無線部
１２０３フィルタ部
１２０４変換部
１２０５除去部
１２０６ＦＦＴ部
１２０７初期判定値生成部
１２０８信号検出部
１２０９復号部
１２１０伝搬路推定部
１２１１シンボルレプリカ生成部
１３０１伝搬路補償部
１３０２逆拡散部
１３０３Ｐ／Ｓ変換部
１３０４復調部
１３０５復号部
１３０６シンボルレプリカ生成部
１４０１干渉レプリカ生成部
１４０２加算部
１４０３信号分離部
１４０４シンボルレプリカ生成部
１６０１受信アンテナ
１６０２無線部
１６０３フィルタ部
１６０４Ａ／Ｄ変換部
１６０５ＧＩ除去部
１６０６ＦＦＴ部
１６０７初期判定値生成部
１６０８信号検出部
１６０９復号部
１６１０伝搬路推定部
１６１１シンボルレプリカ生成部
１７０１干渉レプリカ生成部
１７０２加算部
１７０３信号分離部

Claims

複数本の送信アンテナと複数本の受信アンテナとの間で通信を行うＭＩＭＯシステムにおける受信装置であって、
前記複数本の受信アンテナで受信した受信信号から第１の仮判定値を求める初期判定値生成部と、
受信信号から干渉除去を行い最尤検出によるＭＩＭＯ信号分離を行って符号化ビットの信頼度情報である符号化ビット対数尤度比を求める信号検出部と、
前記符号化ビット対数尤度比に対して誤り訂正復号処理を行う復号部と、
前記復号部が求めた符号化ビット対数尤度比から第３の仮判定値を求めるシンボルレプリカ生成部と、
を備え、
前記信号検出部は、
前記第１の仮判定値、または、第２の仮判定値、または、前記第３の仮判定値のそれぞれを少なくとも１回以上用いて、受信信号から干渉除去を繰り返し行う干渉除去部と、
前記干渉除去部により干渉除去された受信信号に対して最尤検出によりＭＩＭＯ信号分離を行って符号化ビット対数尤度比を求める信号分離部と、
前記信号分離部により求められた前記符号化ビット対数尤度比から前記第２の仮判定値を求めるシンボルレプリカ生成部と、
を備え、
前記干渉除去部は、
前記第３の仮判定値を他の仮判定値に優先し、前記第２の仮判定値を前記第１の仮判定値よりも優先して干渉除去に用いること
を特徴とする受信装置。
複数本の送信アンテナと複数本の受信アンテナとの間で通信を行うＭＩＭＯシステムにおける受信装置における受信方法であって、
前記複数本の受信アンテナで受信した受信信号から第１の仮判定値を求める初期判定値生成過程と、
受信信号から干渉除去を行い最尤検出によるＭＩＭＯ信号分離を行って符号化ビットの信頼度情報である符号化ビット対数尤度比を求める信号検出過程と、
前記符号化ビット対数尤度比に対して誤り訂正復号処理を行う復号過程と、
前記復号部が求めた符号化ビット対数尤度比から第３の仮判定値を求めるシンボルレプリカ生成過程と、
を備え、
前記信号検出過程は、
前記第１の仮判定値、または、第２の仮判定値、または、前記第３の仮判定値のそれぞれを少なくとも１回以上用いて、受信信号から干渉除去を繰り返し行う干渉除去過程と、
前記干渉除去過程で干渉除去された受信信号に対して最尤検出によりＭＩＭＯ信号分離を行って符号化ビット対数尤度比を求める信号分離過程と、
前記信号分離過程で求められた前記符号化ビット対数尤度比から前記第２の仮判定値を求めるシンボルレプリカ生成過程と、
を有し、
前記干渉除去過程は、
前記第３の仮判定値を他の仮判定値に優先し、前記第２の仮判定値を前記第１の仮判定値よりも優先して干渉除去に用いること
を特徴とする受信方法。