JP4971270B2

JP4971270B2 - 受信装置及び受信方法

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Publication number: JP4971270B2
Application number: JP2008212097A
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: JP2010050643A; WO2010021333A1

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１６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１７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を除去される。そして、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、ＩＳＩ除去後の信号に対して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

しかしながら、非特許文献１では、時間領域でＩＳＩ除去およびＭＬＤを行っている。時間領域処理では、時間領域でＩＳＩレプリカを生成する必要がある。時間領域でＩＳＩレプリカを生成するためには伝搬路の畳込み演算が必要であり、伝搬路のパス数に依存して演算量が大きく変化してしまうという問題がある。

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、干渉レプリカを生成する演算量が大きく削減でき、また演算量が伝搬路のパス数に依存しなくなる受信装置及び受信方法を提供しようとするものである。

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マルチキャリア伝送を行うＭＩＭＯシステムにおける受信装置であって、
前記複数受信アンテナで受信した信号を周波数領域に変換するＦＦＴ部と、前記複数本の送信アンテナと前記受信アンテナとの間の伝搬路を推定して伝搬路推定値を算出する伝搬路推定部と、前記ＦＦＴ部が出力した信号に対し、等化処理と逆拡散処理を行って第１の仮判定値を求める初期判定値生成部と、前記第１の仮判定値を用いてコード間干渉レプリカを生成し、前記ＦＦＴ部の出力に対して前記コード間干渉レプリカを除去して干渉除去信号を生成する干渉除去部と、前記干渉除去信号に対して最尤検出を行ってＭＩＭＯ信号分離を行い、該最尤検出によって得られる第２の仮判定値を求める信号分離部と、を備え、
前記干渉除去部は、前記第２の仮判定値を用いてコード間干渉レプリカを生成して前記ＦＦＴ部の出力から減算して前記干渉除去信号を生成し、前記信号分離部は、前記第２の仮判定値を用いて得られた干渉除去信号に対して最尤検出を行うことを特徴とする。

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マルチキャリア伝送を行う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、
前記複数受信アンテナで受信した信号を周波数領域に変換するＦＦＴ過程と、前記複数本の送信アンテナと前記受信アンテナとの間の伝搬路を推定して伝搬路推定値を算出する伝搬路推定過程と、前記ＦＦＴ部が出力した信号に対し、等化処理と逆拡散処理を行って第１の仮判定値を求める初期判定値生成過程と、前記第１の仮判定値を用いてコード間干渉レプリカを生成し、前記ＦＦＴ部の出力に対して前記コード間干渉レプリカを除去して干渉除去信号を生成する干渉除去過程と、前記干渉除去信号に対して最尤検出を行ってＭＩＭＯ信号分離を行い、該最尤検出によって得られる第２の仮判定値を求める信号分離過程と、を備え、
前記干渉除去過程は、前記第２の仮判定値を用いてコード間干渉レプリカを生成して前記ＦＦＴ部の出力から減算して前記干渉除去信号を生成し、前記信号分離過程は、前記第２の仮判定値を用いて得られた干渉除去信号に対して最尤検出を行うことを特徴とする。

本発明によれば、周波数領域で干渉レプリカを生成するので、伝搬路の畳込み演算が必要なくなるため、干渉レプリカを生成する演算量が大きく削減でき、また演算量が伝搬路のパス数に依存しなくなる。

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）
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、変調部１０１、Ｓ／Ｐ変換部１０２、ＧＩ（ガードインターバル：ＧｕａｒｄＩｎｔｅｒｖａｌ）挿入部１０３−１〜１０３−Ｔ、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。

データは、変調部１０１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１０２で直列並列変換され、ＧＩ挿入部１０３−１〜１０３−Ｔでガードインターバルが挿入され、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でデジタル信号からアナログ信号に変換され、フィルタ部１０６−１〜１０６−Ｔで波形整形が行われ、無線部１０７−１〜１０７−Ｔで無線周波数に変換され、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、ＧＩ除去部２０５−１〜２０５−Ｒ、ＦＦＴ部２０６−１〜２０６−Ｒ、初期判定値生成部２０７、干渉除去部２０８、信号分離部２０９、伝搬路推定部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る。無線部２０２−１〜２０２−Ｒが出力する受信ベースバンド信号は、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でアナログ信号からデジタル信号に変換され、ＧＩ除去部２０５−１〜２０５−Ｒでガードインターバルが除去され、ＦＦＴ部２０６−１〜２０６−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２１０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２０７は、受信信号と伝搬路推定値から、初期判定値を求める。干渉除去部２０８は入力された判定値を用いて干渉除去を行い、信号分離部２０９は、干渉除去部２０８の出力に対し、ＭＩＭＯ信号分離を行い、あらかじめ決められている既定の回数の信号分離処理が行われていなければ、仮判定値を干渉除去部２０８に入力する。既定の回数の信号分離処理が行われていれば、検出したデータを出力する。

図３は、初期判定値生成部２０７の構成を示すブロック図である。初期判定値生成部２０７は、伝搬路補償部３０１、ＩＦＦＴ部３０２−１〜３０２−Ｔで構成される。伝搬路補償部３０１は、ＦＦＴ部２０６−１〜２０６−Ｒより入力される受信信号に対して、例えば式（１）のようなＭＭＳＥ重みを用いて、伝搬路補償およびＭＩＭＯ分離を行う。

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。ＦＦＴ部２０６−１〜２０６−Ｒより入力される受信信号の第ｋ周波数ポイントをＲ（ｋ）とする。なおＲ（ｋ）はＲ次元ベクトルである。

伝搬路補償部３０１はＷ（ｋ）Ｒ（ｋ）をすべてのｋについて求め、出力する。伝搬路補償部３０１の出力は、それぞれＩＦＦＴ部３０２−１〜３０２−Ｔで周波数時間変換され、ＩＦＦＴ部３０２−１〜３０２−Ｔは仮判定値を出力する。初期判定値生成部２０７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。なお、周波数時間変換後に最も近い変調シンボルにマッピングして、仮判定値を求めてもよい。

図４は、干渉除去部２０８の構成を示すブロック図である。干渉除去部２０８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、初期判定値生成部２０７もしくは信号分離部２０９から入力される仮判定値と伝搬路推定部２１０から入力される伝搬路推定値から干渉レプリカを生成する。仮判定値は、例えば信号分離部２０９の処理が一度も行われていない場合は、初期判定値生成部２０７から得られる仮判定値を用い、信号分離部２０９の処理が行われていれば、信号分離部２０９から得られる仮判定値を用いればよい。第１の実施形態における干渉除去部２０８は周波数領域で干渉除去を行う。従って干渉レプリカ生成部４０１は、周波数領域の干渉レプリカを生成する。第１の実施形態における干渉レプリカ生成部４０１は、ＩＳＩ（符号間干渉：ＩｎｔｅｒＳｙｍｂｏｌＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）レプリカを次のように生成する。

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、加算部４０２−１〜４０２−Ｒで受信信号から次のように減算されて干渉除去が行われる。

干渉除去は全てのｋに対して行われ、干渉除去後の受信信号は信号分離部２０９に入力される。

信号分離部２０９ではＭＩＭＯの信号分離が行われる。信号分離部２０９に入力される信号は、干渉除去部２０８でＩＳＩが除去されているため、所望シンボルのＭＩＭＯ信号分離のみを行うことが可能である。従って、ＭＩＭＯ信号分離にＭＬＤ（最尤検出：ＭａｘｉｍｕｍＬｉｋｅｌｉｈｏｏｄＤｅｔｅｃｔｉｏｎ）を用いた場合でも、送信ストリーム数と変調シンボルのコンスタレーション数による演算量になる。

ＭＩＭＯ信号分離にＭＬＤを用いた場合を説明する。まず、干渉除去後の信号に対し、次のような処理を施す。

ＦはＦＦＴ演算を表わすＮ_ｆ行Ｎ_ｆ列の行列であり、Ｆの第ｐ行第ｑ列要素は次のようになる。

ＭＬＤは、次のように全ての送信シンボルのパターンのうち最もｒ_ｃ，ｉに近いものをｓ（ｉ）の検出信号ｓ_ｄ（ｉ）とする。

信号分離部２０９は、既定の回数のＭＩＭＯ信号分離を行っていなければ、ｓ_ｄ（ｉ）を仮判定値として干渉除去部２０８に入力する。なお、ＭＩＭＯ信号分離後の仮判定値を第２の仮判定値とも呼ぶ。既定の回数ＭＩＭＯ信号分離が行われていれば、ｓ_ｄ（ｉ）を復調して検出したデータとして出力する。なお、干渉除去とＭＩＭＯ信号分離の繰り返し処理は、送信シンボルごとに逐次処理を行うことも可能であるし、全シンボルを並列処理することも可能である。

図５は、第１の実施形態における受信処理のフローチャートである。まずステップｓ５０１で、初期判定値生成部２０７もしくは信号分離部２０９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２０８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ｓ５０３では、信号分離部２０９が、干渉除去後の信号に対し、ＭＩＭＯ信号分離としてＭＬＤを行い、仮判定値を出力する。ステップｓ５０４では、信号分離部２０９がステップｓ５０３のＭＩＭＯ信号分離処理が規定の回数行われたかどうかを判断する。既定の回数の処理が行われていなければ（ステップｓ５０４；Ｎｏ）、ステップｓ５０２に移行し、再度ステップｓ５０２、ｓ５０３の干渉除去およびＭＩＭＯ信号分離が行われる。既定の回数の処理が行われていれば（ステップｓ５０４；Ｙｅｓ）、ステップｓ５０５の処理に移行する。ステップｓ５０５では、復調処理が行われ、検出したデータを出力してフローチャートを終了する。

このように上記第１の実施形態では、シングルキャリア伝送に対し、周波数領域でシンボル間干渉除去及びＭＬＤを繰り返し行う方法を説明した。干渉除去は、干渉レプリカを除去することで行っている。時間領域の干渉レプリカを生成するためには、シンボルレプリカに対して伝搬路（チャネルインパルス応答）を畳み込むことで得られる。この畳み込み演算はマルチパスのパス数に依存する。しかし、周波数領域の干渉レプリカを生成するためには、伝搬路（伝達関数）を乗算することで得られる。従って、第１の実施形態の受信装置は、ＦＦＴポイント数に依存するのみでパス数には依存しない。また乗算するだけで干渉レプリカが生成できるため、時間領域で干渉レプリカを生成するよりも、低い演算量になる。

（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例である。

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、変調部６０１、Ｓ／Ｐ変換部６０２、ＤＦＴ（離散フーリエ変換：ＤｉｓｃｒｅｔｅＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）部６０３−１〜６０３−Ｔ、スペクトルマッピング部６０４、ＩＦＦＴ部６０５−１〜６０５−Ｔ、ＧＩ挿入部６０６−１〜６０６−Ｔ、Ｄ／Ａ変換部６０７−１〜６０７−Ｔ、フィルタ部６０８−１〜６０８−Ｔ、無線部６０９−１〜６０９−Ｔ、送信アンテナ６１０−１〜６１０−Ｔ、パイロット生成部６１１で構成される。

データは、変調部６０１で変調シンボルにマッピングされ、Ｓ／Ｐ変換部６０２で直列並列変換される。Ｓ／Ｐ変換部６０２の出力から各送信ストリームの信号が生成される。ＤＦＴ部６０３−１〜６０３−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６０４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６０４は、パイロット生成部６１１で生成されるパイロット信号の配置も行う。スペクトルにマッピングされた後、ＩＦＦＴ部６０５−１〜６０５−ＴでＮ_ｆポイントの周波数時間変換が行われ、ＧＩ挿入部６０６−１〜６０６−Ｔでガードインターバルが挿入され、Ｄ／Ａ変換部６０７−１〜６０７−Ｔでデジタル・アナログ変換され、フィルタ部６０８−１〜６０８−Ｔで波形整形され、無線部６０９−１〜６０９−Ｔで無線周波数に変換され、送信アンテナ６１０−１〜６１０−Ｔから送信される。なお、Ｎ_ｄ≦Ｎ_ｆの関係が成り立っているものとする。

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、干渉除去部７０９、信号分離部７１０、伝搬路推定部７１１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る。無線部７０２−１〜７０２−Ｒが出力する受信ベースバンド信号は、フィルタ部７０３−１〜７０３−Ｒで波形整形され、Ａ／Ｄ変換部７０４−１〜７０４−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で時間周波数変換される。スペクトルデマッピング部７０７は、送信側で行われたスペクトルマッピングのルールに従って、デマッピングを行う。第２の実施形態ではデマッピングされた信号を受信信号として説明する。初期判定値生成部７０８は、受信信号から仮判定値を生成する。干渉除去部７０９は、初期判定値生成部７０８もしくは信号分離部７１０から得られる仮判定値を用いてＩＳＩの除去が行われる。信号分離部７１０は、干渉除去後の信号に対し、ＭＩＭＯ信号分離を行う。伝搬路推定部７１１は、受信したパイロット信号を用いて、伝搬路推定を行い、スペクトルマッピングされた位置の伝搬路推定値を出力する。

図８は、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（逆離散フーリエ変換：ＩｎｖｅｒｓｅＤｉｓｃｒｅｔｅＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）部８０２−１〜８０２−Ｔで構成される。伝搬路補償部８０１は、第１の実施形態で説明した式（１）を用いて伝搬路補償を行うことができる。なお、本実施形態では式（１）における伝搬路推定値はスペクトルマッピングされた位置の伝搬路推定値を用いる。伝搬路補償部８０１の出力は、ＩＤＦＴ部８０２−１〜８０２−Ｔで逆離散フーリエ変換されて、仮判定値（第１の仮判定値とも呼ぶ）が出力される。

図９は、干渉除去部７０９の構成を示すブロック図である。干渉除去部７０９は、干渉レプリカ生成部９０１、加算部９０２−１〜９０２−Ｒで構成される。干渉レプリカ生成部９０１は、入力される仮判定値から、第１の実施形態と同様な方法でＩＳＩレプリカを生成する。生成された干渉レプリカは、スペクトルデマッピング部７０７より入力される受信信号から加算部９０２−１〜９０２−Ｒで減算されることにより、干渉除去が行われる。

信号分離部７１０は、ＩＳＩが除去された受信信号に対し、ＭＬＤによりＭＩＭＯ信号分離を行う。ＭＬＤは第１の実施形態と同様に次式に従って行われる。

なお、第２の実施形態では第１の実施形態とは異なり、ｒ_ｃ，ｉはＮ_ＲＮ_ｄ次元のベクトルとなる。

なお、Ｆ_ｄはＮ_ｄポイントのＤＦＴ行列を表わしており、Ｆ_ｄ ^ＨはＩＤＦＴ行列を表わしている。

そして、信号分離部７１０の処理が、既定の回数行われていれば、検出したデータを出力する。既定の回数の処理が行われていない場合は、ＭＬＤにより得られた仮判定値（第２の仮判定値とも呼ぶ）を干渉除去部７０９に入力して、再度干渉除去およびＭＩＭＯ信号分離を行う。

図１０は、第２の実施形態における受信処理の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もしくは信号分離部７１０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、干渉除去部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、信号分離部７１０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、仮判定値を出力する。ステップｓ１００４では、信号分離部７１０が、ステップｓ１００３のＭＩＭＯ信号分離処理が規定の回数行われたかどうかを判断する。既定の回数の処理が行われていなければ（ステップｓ１００４；Ｎｏ）、ステップｓ１００２に移行し、再度ステップｓ１００２、ｓ１００３の干渉除去およびＭＩＭＯ信号分離が行われる。既定の回数の処理が行われていれば（ステップｓ１００４；Ｙｅｓ）、ステップｓ１００５の処理に移行する。ステップｓ１００５では復調処理が行われ、検出したデータを出力してフローチャートを終了する。

このように第２の実施形態では、周波数領域でユーザ割り当てを行うシングルキャリア方式であるＤＦＴ−ｓｐｒｅａｄ−ＯＦＤＭに適用した。従って、第２の実施形態の受信装置は、ＦＦＴポイント数に依存するのみでパス数には依存しない。また乗算するだけで干渉レプリカが生成できるため、時間領域で干渉レプリカを生成するよりも、低い演算量になる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態は、本発明をＭＣ−ＣＤＭＡ（ＭｕｌｔｉＣａｒｒｉｅｒ − ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）に適用したものである。ＭＣ−ＣＤＭＡはマルチキャリア信号であるが、周波数方向に拡散およびコード多重した場合、ＭＩＭＯ信号分離にＭＬＤを用いると、送信アンテナ数と変調シンボルのコンスタレーション数だけでなく、コード多重数もＭＬＤの演算量に依存する。従ってシングルキャリア伝送と同様の課題がある。コード多重数の演算量を削減するために、コード間干渉を除去した後でＭＬＤを行う方法を説明する。

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、変調部１１０１、Ｓ／Ｐ変換部１１０２、拡散部１１０３−１〜１１０３−Ｔ、ＩＦＦＴ部１１０４−１〜１１０４−Ｔ、ＧＩ挿入部１１０５−１〜１１０５−Ｔ、パイロット多重部１１０６−１〜１１０６−Ｔ、Ｄ／Ａ変換部１１０７−１〜１１０７−Ｔ、フィルタ部１１０８−１〜１１０８−Ｔ、無線部１１０９−１〜１１０９−Ｔ、送信アンテナ１１１０−１〜１１１０−Ｔで構成される。

データは、変調部１１０１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１１０２で直列並列変換される。拡散部１１０３−１〜１１０３−Ｔは、各送信アンテナで、ユーザ毎に拡散して多重を行う。拡散部１１０３−１〜１１０３−Ｔを出力した信号は、ＩＦＦＴ部１１０４−１〜１１０４−Ｔで時間周波数変換され、ＧＩ挿入部１１０５−１〜１１０５−Ｔでガードインターバルが挿入され、パイロット多重部１１０６−１〜１１０６−Ｔでパイロット信号が多重され、Ｄ／Ａ変換部１１０７−１〜１１０７−Ｔでデジタル・アナログ変換され、フィルタ部１１０８−１〜１１０８−Ｔで波形整形され、無線部１１０９−１〜１１０９−Ｔで無線周波数に変換され、送信アンテナ１１１０−１〜１１１０−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〜ＧＩ除去部１２０５−Ｒ、ＦＦＴ部１２０６−１〜１２０６−Ｒ、初期判定値生成部１２０７、干渉除去部１２０８、信号分離部１２０９、伝搬路推定部１２１０で構成される。

受信アンテナ１２０１−１〜１２０１−Ｒで受信した信号は、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る。無線部１２０２−１〜１２０２−Ｒが出力する受信ベースバンド信号は、フィルタ部１２０３−１〜１２０３−Ｒで波形整形され、Ａ／Ｄ変換部１２０４−１〜１２０４−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。伝搬路推定部１２１０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１２０７は、受信信号と伝搬路推定値から、初期判定値である仮判定値（第１の仮判定値とも呼ぶ）を求める。干渉除去部１２０８は、入力された判定値を用いて干渉除去を行う。ＭＣ−ＣＤＭＡの場合は、コード間干渉を除去する。信号分離部１２０９は、干渉除去部１２０８の出力に対し、ＭＩＭＯ信号分離を行い、あらかじめ決められている既定の回数の信号分離処理が行われていなければ、仮判定値（第２の仮判定値とも呼ぶ）を干渉除去部１２０８に入力する。既定の回数の信号分離処理が行われていれば、検出したデータを出力する。

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１３０２−１〜１３０２−Ｔで構成される。伝搬路補償部１３０１は、第１の実施形態で説明した式（１）を用いて伝搬路補償を行うことができる。伝搬路補償部１３０１の出力は、逆拡散部１３０２−１〜１３０２−Ｔにおいて、拡散コードを用いて逆拡散処理が行われ、仮判定値が生成される。

図１４は、第３の実施形態における干渉除去部１２０８の構成を示すブロック図である。干渉除去部１２０８は、干渉レプリカ生成部１４０１、加算部１４０２−１〜１４０２−Ｒで構成される。干渉レプリカ生成部１４０１は、所望コード以外の信号から受信レプリカを生成し、コード間干渉レプリカを生成する。生成したコード間干渉レプリカは、加算部１４０２−１〜１４０２−Ｒで、受信信号から減算することで、干渉除去を行う。

信号分離部１２０９は、コード間干渉が除去された信号に対し、ＭＩＭＯ信号分離としてＭＬＤを行う。ＭＬＤは第１の実施形態と同様に、次の式に従って行われる。

なお、第３の実施形態では第１の実施形態とは異なり、ｒ_ｃ，ｉはＮ_ＲＮ_ＳＦ次元のベクトルとなる。Ｎ_ＳＦは拡散率を表わす。

Ｃ_ＮＳＦは拡散率Ｎ_ＳＦの拡散コード行列であり、例えばアダマール行列が用いられる。Ｃ_ＮＳＦ ^Ｈは逆拡散に用いられる。

図１５は、第３の実施形態における受信処理のフローチャートである。まずステップｓ２００１で、初期判定値生成部１２０７が、受信信号に対し、周波数領域で等化処理、逆拡散処理を行って、仮判定値を求める。ステップｓ２００２では、干渉除去部１２０８が、仮判定値から干渉信号のレプリカを生成して受信信号から除去して、干渉除去を行う。ステップｓ２００３は、信号分離部１２０９が、干渉除去後の信号に対し、所望コードによる位相回転を元に戻し、ＭＩＭＯの信号分離としてＭＬＤを行う。ステップｓ２００４は、信号分離部１２０９が、ステップｓ２００３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は（ステップｓ２００４；Ｙｅｓ）、ステップｓ２００５で復調処理をして終了する。既定の回数行われていない場合（ステップｓ２００４；Ｎｏ）、ステップｓ２００２に移行する。ステップｓ２００２では、干渉除去部１２０８が、ステップｓ２００３から得られた仮判定値を用いて干渉信号のレプリカを生成して、干渉除去を行う。そしてステップｓ２００３でＭＬＤが行われ、再度ｓ２００４の処理に移る。

このようにＭＣ−ＣＤＭＡのようなマルチキャリア方式に適用することも可能である。従って、第３の実施形態の受信装置は、ＦＦＴポイント数に依存するのみでパス数には依存しない。また乗算するだけで干渉レプリカが生成できるため、時間領域で干渉レプリカを生成するよりも、低い演算量になる。

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。上記実施形態ではＭＩＭＯの信号分離にＭＬＤを用いる場合を説明したが、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。

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処理の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２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２の実施形態における受信処理の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干渉除去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処理のフローチャートである。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変調部
１０２Ｓ／Ｐ変換部
１０３ＧＩ挿入部
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
２０５ＧＩ除去部
２０６ＦＦＴ部
２０７初期判定値生成部
２０８干渉除去部
２０９信号分離部
２１０伝搬路推定部
３０１伝搬路補償部
３０２ＩＦＦＴ部
４０１干渉レプリカ生成部
４０２加算部
６０１変調部
６０２Ｓ／Ｐ変換部
６０３ＤＦＴ部
６０４スペクトルマッピング部
６０５ＩＦＦＴ部
６０６ＧＩ挿入部
６０７Ｄ／Ａ変換部
６０８フィルタ部
６０９無線部
６１０送信アンテナ
６１１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干渉除去部
７１０信号分離部
７１１伝搬路推定部
８０１伝搬路補償部
８０２ＩＤＦＴ部
９０１干渉レプリカ生成部
９０２加算部
１１０１変調部
１１０２Ｓ／Ｐ変換部
１１０３拡散部
１１０４ＩＦＦＴ部
１１０５ＧＩ挿入部
１１０６パイロット多重部
１１０７Ｄ／Ａ変換部
１１０８フィルタ部
１１０９無線部
１１１０送信アンテナ
１２０１受信アンテナ
１２０２無線部
１２０３フィルタ部
１２０４Ａ／Ｄ変換部
１２０５ＧＩ除去部
１２０６ＦＦＴ部
１２０７初期判定値生成部
１２０８干渉除去部
１２０９信号分離部
１２１０伝搬路推定部
１３０１伝搬路補償部
１３０２逆拡散部
１４０１干渉レプリカ生成部
１４０２加算部

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マルチキャリア伝送を行うＭＩＭＯシステムにおける受信装置であって、
前記複数受信アンテナで受信した信号を周波数領域に変換するＦＦＴ部と、
前記複数本の送信アンテナと前記受信アンテナとの間の伝搬路を推定して伝搬路推定値を算出する伝搬路推定部と、
前記ＦＦＴ部が出力した信号に対し、等化処理と逆拡散処理を行って第１の仮判定値を求める初期判定値生成部と、
前記第１の仮判定値を用いてコード間干渉レプリカを生成し、前記ＦＦＴ部の出力に対して前記コード間干渉レプリカを除去して干渉除去信号を生成する干渉除去部と、
前記干渉除去信号に対して最尤検出を行ってＭＩＭＯ信号分離を行い、該最尤検出によって得られる第２の仮判定値を求める信号分離部と、
を備え、
前記干渉除去部は、前記第２の仮判定値を用いてコード間干渉レプリカを生成して前記ＦＦＴ部の出力から減算して前記干渉除去信号を生成し、
前記信号分離部は、前記第２の仮判定値を用いて得られた干渉除去信号に対して最尤検出を行う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マルチキャリア伝送を行う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、
前記複数受信アンテナで受信した信号を周波数領域に変換するＦＦＴ過程と、
前記複数本の送信アンテナと前記受信アンテナとの間の伝搬路を推定して伝搬路推定値を算出する伝搬路推定過程と、
前記ＦＦＴ部が出力した信号に対し、等化処理と逆拡散処理を行って第１の仮判定値を求める初期判定値生成過程と、
前記第１の仮判定値を用いてコード間干渉レプリカを生成し、前記ＦＦＴ部の出力に対して前記コード間干渉レプリカを除去して干渉除去信号を生成する干渉除去過程と、
前記干渉除去信号に対して最尤検出を行ってＭＩＭＯ信号分離を行い、該最尤検出によって得られる第２の仮判定値を求める信号分離過程と、
を備え、
前記干渉除去過程は、前記第２の仮判定値を用いてコード間干渉レプリカを生成して前記ＦＦＴ部の出力から減算して前記干渉除去信号を生成し、
前記信号分離過程は、前記第２の仮判定値を用いて得られた干渉除去信号に対して最尤検出を行うことを特徴とする受信方法。