JP5025697B2 - 受信機 - Google Patents
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Description
本発明は、少なくとも２つの受信アンテナを用いて、送信機に設けられた複数の送信アンテナから送信された送信信号を分離して抽出する受信機に関する。
特に、本発明は、「ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）」で用いられる受信機に関する。
近年、無線通信におけるスループットを向上させる技術として「ＭＩＭＯ」が注目されてきている。ＭＩＭＯは、送信機に設けられた複数の送信アンテナから送信された送信信号を、受信機に設けられた複数の受信アンテナで受信してアダプティブアレイ受信技術（指向性受信技術）によって分離して抽出する技術である。
アダプティブアレイ受信技術は、受信機に設けられた複数の受信アンテナを介して受信した受信信号に応じて最適ウェイトベクトルを算出して、各受信信号に対して乗算・合成することによって、送信機に設けられた複数の送信アンテナを介して送信された送信信号を効率的に分離・抽出するものである。
図６乃至図９を参照して、従来のＭＩＭＯを採用している移動通信システムについて説明する。
図６（ａ）に示すように、かかる移動通信システムにおける上り方向通信では、無線端末に設けられた送信機（複数の送信系統ＴＸ１、ＴＸ２）２０が、複数の送信アンテナを介して、複数の送信信号Ｓ１、Ｓ２を独立に送信するように構成されている（オムニ送信）。
一方、上述の移動通信システムにおける上り方向通信では、無線基地局に設けられた受信機（複数の受信系統ＲＸ１、ＲＸ２）１０が、アダプティブアレイ受信技術によって、上述の送信信号Ｓ１、Ｓ２を受信するように構成されている（アレイ受信）。
また、図６（ｂ）に示すように、上述の移動通信システムにおける下り方向通信では、無線基地局に設けられた送信機（複数の送信系統ＴＸ１、ＴＸ２）３０が、アダプティブアレイ送信技術（指向性送信技術）によって、複数の送信アンテナを介して、複数の送信信号Ｓ１、Ｓ２を送信するように構成されている（アレイ送信）。
一方、上述の移動通信システムにおける下り方向通信では、無線端末に設けられた受信機（複数の受信系統ＲＸ１、ＲＸ２）４０が、アダプティブアレイ受信技術によって、上述の送信信号Ｓ１、Ｓ２を受信するように構成されている（アレイ受信）。
図７に、従来のＭＩＭＯを採用している移動通信システムの無線端末に設けられた受信機４０の機能ブロックを示す。図７の例では、受信機４０は、２つの受信系統ＲＸ１、ＲＸ２を具備するように構成されている。各受信系統は、基本的に同一の構成を具備するものとする。以下、かかる受信機４０の受信系統ＲＸ１内における受信処理について簡単に説明する。
第１に、受信アンテナ４１ａ、４１ｂを介して受信された受信信号ｘ１（ｔ）、ｘ２（ｔ）が、それぞれ、乗算器４４ａ１、４４ａ２に入力される。
第２に、乗算器４４ａ１が、受信信号ｘ１（ｔ）と最適ウェイトベクトル算出部４６ａから入力された最適ウェイトベクトルｗ１１（ｔ）とを乗算して加算部４５ａに出力する一方、乗算器４４ａ２が、受信信号ｘ２（ｔ）と最適ウェイトベクトル算出部４６ａから入力された最適ウェイトベクトルｗ１２（ｔ）とを乗算して加算部４５ａに出力する。
第３に、加算部４５ａは、重み付けされた受信信号ｗ１１（ｔ）・ｘ１（ｔ）と受信信号ｗ１２（ｔ）・ｘ２（ｔ）とを合成した後、送信機３０の送信系統ＴＸ１によって送信された送信信号ｙ１（ｔ）と推定して出力する。
図８及び図９を参照して、従来のＭＩＭＯを採用している移動通信システムの無線端末に設けられた受信機４０の受信系統ＲＸｉにおいて、最適ウェイトベクトルを算出する動作について説明する。
図８は、再帰的最小２乗法（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｌｅａｓｔ−Ｓｑｕａｒｅｓ：ＲＬＳ）アルゴリズムを用いて最適ウェイトベクトルを算出する動作を示し、図９は、最小平均２乗誤差（Ｌｅａｓｔ−Ｍｅａｎｓ Ｓｑｕａｒｅｓ：ＬＭＳ）アルゴリズムを用いて最適ウェイトベクトルを算出する動作を示す。
図８に示すように、最適ウェイトベクトル算出部４６ａは、ステップＳ４００１において、時刻ｔ＝１と設定し、ステップＳ４００２において、相関行列Ｐ（ｔ）、忘却係数λ、ウェイトベクトルＷｉ（ｔ）に対して初期値を設定する。具体的には、
であり、Ｗｉ（０）＝［０，０］Ｔとする。なお、λは、０〜１の小数の値を取る。
ステップＳ４００３において、最適ウェイトベクトル算出部４６ａは、下式によって、時刻ｔにおけるカルマンゲインベクトルＫ（ｔ）を算出する。
Ｔ（ｔ）＝λ・Ｐ（ｔ−１）・Ｘ（ｔ）
Ｋ（ｔ）＝Ｔ（ｔ）／（１＋ＸＨ（ｔ）・Ｔ（ｔ））
ここで、Ｘ（ｔ）は、複数の受信アンテナを介して受信した複数の受信信号ｘｉ（ｔ）によって構成される受信信号ベクトルである。
Ｔ（ｔ）＝λ・Ｐ（ｔ−１）・Ｘ（ｔ）
Ｋ（ｔ）＝Ｔ（ｔ）／（１＋ＸＨ（ｔ）・Ｔ（ｔ））
ここで、Ｘ（ｔ）は、複数の受信アンテナを介して受信した複数の受信信号ｘｉ（ｔ）によって構成される受信信号ベクトルである。
最適ウェイトベクトル算出部４６ａは、ステップＳ４００４において、受信機４０のメモリ内部から参照信号ｄｉ（ｔ）を読み出して、ステップＳ４００５において、下式によって、時刻ｔにおける誤差ｅｉ（ｔ）を算出する。
ｅｉ（ｔ）＝ｄｉ（ｔ）−Ｗｉ Ｈ（ｔ−１）・Ｘ（ｔ）
ここで、ｄｉ（ｔ）は、パイロット信号等の参照符号である。
ｅｉ（ｔ）＝ｄｉ（ｔ）−Ｗｉ Ｈ（ｔ−１）・Ｘ（ｔ）
ここで、ｄｉ（ｔ）は、パイロット信号等の参照符号である。
ステップＳ４００６において、最適ウェイトベクトル算出部４６ａは、下式によって、時刻ｔにおけるウェイトベクトルＷｉ（ｔ）を算出する。
Ｗｉ（ｔ）＝Ｗｉ（ｔ−１）＋ｅ＊（ｔ）・Ｋ（ｔ）
ステップＳ４００７において、最適ウェイトベクトル算出部４６ａは、下式によって、時刻ｔにおける相関行列Ｐ（ｔ）を更新する。
Ｐ（ｔ）＝λ・Ｐ（ｔ−１）−ＫＨ（ｔ）・Ｔ（ｔ）
ステップＳ４００８において、最適ウェイトベクトル算出部４６ａは、時刻ｔがウェイト推定区間ｔｍａｘ範囲内であるか否かについて判定する。
Ｗｉ（ｔ）＝Ｗｉ（ｔ−１）＋ｅ＊（ｔ）・Ｋ（ｔ）
ステップＳ４００７において、最適ウェイトベクトル算出部４６ａは、下式によって、時刻ｔにおける相関行列Ｐ（ｔ）を更新する。
Ｐ（ｔ）＝λ・Ｐ（ｔ−１）−ＫＨ（ｔ）・Ｔ（ｔ）
ステップＳ４００８において、最適ウェイトベクトル算出部４６ａは、時刻ｔがウェイト推定区間ｔｍａｘ範囲内であるか否かについて判定する。
時刻ｔがウェイト推定区間ｔｍａｘ範囲内であると判定された場合、ステップＳ４００９において、最適ウェイトベクトル算出部４６ａは、ｔ＝ｔ＋１によって、時刻ｔを更新して、ステップＳ４００３に戻る。
一方、時刻ｔがウェイト推定区間ｔｍａｘ範囲内でないと判定された場合、ステップＳ４０１０において、下式によって算出された出力信号ｙｉ（ｔ）を、送信機３０の送信系統ＴＸｉによって送信された送信信号として出力する。
ｙｉ（ｔ）＝Ｗｉ Ｈ（ｔｍａｘ）・Ｘ（ｔ）
図９に示すように、最適ウェイトベクトル算出部４６ａは、ステップＳ５００１において、時刻ｔ＝１と設定し、ステップＳ５００２において、忘却係数μ、ウェイトベクトルＷｉ（ｔ）に対して初期値を設定する。具体的には、Ｗｉ（０）＝［０，０］Ｔとする。なお、μは、０〜１の小数の値を取る。
ｙｉ（ｔ）＝Ｗｉ Ｈ（ｔｍａｘ）・Ｘ（ｔ）
図９に示すように、最適ウェイトベクトル算出部４６ａは、ステップＳ５００１において、時刻ｔ＝１と設定し、ステップＳ５００２において、忘却係数μ、ウェイトベクトルＷｉ（ｔ）に対して初期値を設定する。具体的には、Ｗｉ（０）＝［０，０］Ｔとする。なお、μは、０〜１の小数の値を取る。
最適ウェイトベクトル算出部４６ａは、ステップＳ５００３において、受信機４０のメモリ内部から参照信号ｄｉ（ｔ）を読み出して、ステップＳ５００４において、下式によって、時刻ｔにおける誤差ｅｉ（ｔ）を算出する。
ｅｉ（ｔ）＝ｄｉ（ｔ）−Ｗｉ Ｈ（ｔ−１）・Ｘ（ｔ）
ここで、ｄｉ（ｔ）は、パイロット信号等の参照符号である。
ｅｉ（ｔ）＝ｄｉ（ｔ）−Ｗｉ Ｈ（ｔ−１）・Ｘ（ｔ）
ここで、ｄｉ（ｔ）は、パイロット信号等の参照符号である。
ステップＳ５００５において、最適ウェイトベクトル算出部４６ａは、下式によって、時刻ｔにおけるウェイトベクトルＷｉ（ｔ）を算出する。
Ｗｉ（ｔ）＝Ｗｉ（ｔ−１）＋μ・ｅ＊（ｔ）・Ｘ（ｔ）
ステップＳ５００６において、最適ウェイトベクトル算出部４６ａは、時刻ｔがウェイト推定区間ｔｍａｘ範囲内であるか否かについて判定する。
Ｗｉ（ｔ）＝Ｗｉ（ｔ−１）＋μ・ｅ＊（ｔ）・Ｘ（ｔ）
ステップＳ５００６において、最適ウェイトベクトル算出部４６ａは、時刻ｔがウェイト推定区間ｔｍａｘ範囲内であるか否かについて判定する。
時刻ｔがウェイト推定区間ｔｍａｘ範囲内であると判定された場合、ステップＳ５００７において、最適ウェイトベクトル算出部４６ａは、ｔ＝ｔ＋１によって、時刻ｔを更新して、ステップＳ５００３に戻る。
一方、時刻ｔがウェイト推定区間ｔｍａｘ範囲内でないと判定された場合、ステップＳ５００８において、下式によって算出された出力信号ｙｉ（ｔ）を、送信機３０の送信系統ＴＸｉによって送信された送信信号として出力する。
ｙｉ（ｔ）＝Ｗｉ Ｈ（ｔｍａｘ）・Ｘ（ｔ）
ｙｉ（ｔ）＝Ｗｉ Ｈ（ｔｍａｘ）・Ｘ（ｔ）
菊間信良著、「アレーアンテナによる適応信号処理」、科学技術出版
国際公開ＷＯ００／０７９７０２号
しかしながら、従来のＭＩＭＯを採用している移動通信システムにおいて、送信機に設けられた複数の送信アンテナによって受信機に設けられた第１の受信アンテナに向けて送信された第１の送信信号、及び、当該送信機に設けられた複数の送信アンテナによって当該受信機に設けられた第２の受信アンテナに向けて送信された第２の送信信号が、当該受信機に到達するような環境であるにもかかわらず、Ｗｉ（０）＝［０，０］Ｔとすると、すなわち、当該受信機に設けられた第１の受信アンテナ４１ａを介して受信した第１の受信信号に対応する第１のウェイトの初期値ｗ１（０）及び当該受信機に設けられた第２の受信アンテナ４１ｂを介して受信した第２の受信信号に対応する第２のウェイトの初期値ｗ２（０）を共に「０」とすると、最適ウェイトベクトルＷｉ（ｔ）を算出する時間が非常に長くなってしまうという問題点があった。
また、かかる環境において、第１の送信信号を算出するにあたって、第１の受信信号に対応する第１のウェイトが第２の受信信号に対応する第２のウェイトよりも小さくなってしまい、受信性能を劣化させる可能性があるという問題点があった。
そこで、本発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、ＭＩＭＯを採用している移動通信システムにおいて、高速で、かつ、高精度で、送信機に設けられた複数の送信アンテナから送信された送信信号を分離して抽出することが可能な受信機を提供することを目的とする。
本発明は、第１の受信アンテナに向けて第１の送信信号をアレイ送信するとともに第２の受信アンテナに向けて第１の送信信号をアレイ送信する送信機と無線通信を実行し、前記第１の受信アンテナおよび前記第２の受信アンテナを備える受信機であって、所定期間内において、前記第１の受信アンテナを介して受信した第１の受信信号に対応する第１のウェイト及び前記第２の受信アンテナを介して受信した第２の受信信号に対応する第２のウェイトを、前記第１のウェイトの初期値および前記第２のウェイトの初期値を基に逐次更新することによって、更新された前記第１のウェイト及び前記第２のウェイトを含む最適ウェイトベクトルを算出するように構成されている最適ウェイトベクトル算出部と、算出された前記最適ウェイトベクトルを用いて、前記第１の受信信号および前記第２の受信信号から、前記第１の送信信号を抽出するように構成されている送信信号分離抽出部とを具備し、前記第１のウェイトの初期値は、前記第２のウェイトの初期値よりも大きいことを特徴とする。
またさらに、前記送信機との間の伝播路におけるフェージング量を推定し、推定した前記フェージング量に基づいて、該第１のウェイト及び該第２のウェイトを逐次更新する方法を決定するように構成されているフェージング量制御部を具備することを特徴としてもよい。
またさらに、前記最適ウェイトベクトル算出部は、前記第１のウェイトの初期値を１として、前記第２のウェイトの初期値を０として、該第１のウェイト及び該第２のウェイトを逐次更新するよう構成されてもよい。
またさらに、前記送信機との間の伝播路におけるフェージング量を推定し、推定した前記フェージング量に基づいて、該第１のウェイト及び該第２のウェイトの初期値を決定するように構成されているフェージング量制御部を具備することを特徴としてもよい。
以上説明したように、本発明によれば、ＭＩＭＯを採用している移動通信システムにおいて、高速で、かつ、高精度で、送信機に設けられた複数の送信アンテナから送信された送信信号を分離して抽出することが可能な受信機を提供することができる。
（本発明の第１の実施形態に係る受信機の構成）
図１及び図２を参照して、本発明の第１の実施形態に係る移動通信システムの無線端末に設けられた受信機４０の構成について説明する。本実施形態に係る移動通信システムは、図６に示すように、ＭＩＭＯを採用しており、無線基地局は、アレイ送信及びアレイ受信を行うように構成されており、無線端末は、オムニ送信及びアレイ受信を行うように構成されている。
図１及び図２を参照して、本発明の第１の実施形態に係る移動通信システムの無線端末に設けられた受信機４０の構成について説明する。本実施形態に係る移動通信システムは、図６に示すように、ＭＩＭＯを採用しており、無線基地局は、アレイ送信及びアレイ受信を行うように構成されており、無線端末は、オムニ送信及びアレイ受信を行うように構成されている。
図１に示すように、本実施形態に係る移動通信システムの無線端末に設けられた受信機４０は、図６に示す従来の移動通信システムの無線端末に設けられた受信機４０の構成に加えて、各受信系統ＲＸ１、ＲＸ２内に、フェージング量制御部４７ａ、４７ｂを具備するように構成されている。
具体的には、受信機４０は、２つの受信アンテナ４１ａ、４１ｂと、ＲＦ４２ａ、４２ｂと、Ａ／Ｄ４３ａ、４３ｂと、第１の受信系統ＲＸ１と、第２の受信系統ＲＸ２とを具備している。
また、第１の受信系統ＲＸ１は、ＲＦ４２ａ及びＡ／Ｄ４３ａを介して受信アンテナ４１ａに接続されている乗算部４４ａ１と、ＲＦ４２ｂ及びＡ／Ｄ４３ｂを介して受信アンテナ４１ｂに接続されている乗算部４４ａ２と、加算部４５ａと、最適ウェイトベクトル算出部４６ａと、フェージング量制御部４７ａとを具備している。
また、第２の受信系統ＲＸ２は、同様に、ＲＦ４２ａ及びＡ／Ｄ４３ａを介して受信アンテナ４１ａに接続されている乗算部４４ｂ１と、ＲＦ４２ｂ及びＡ／Ｄ４３ｂを介して受信アンテナ４１ｂに接続されている乗算部４４ｂ２と、加算部４５ｂと、最適ウェイトベクトル算出部４６ｂと、フェージング量制御部４７ｂとを具備している。
最適ウェイトベクトル算出部４６ａは、所定期間（ウェイト推定区間ｔｍａｘ）内において、第１の受信アンテナ４１ａを介して受信した第１の受信信号ｘ１（ｔ）に対応する第１のウェイトｗ１１（ｔ）及び第２の受信アンテナ４１ｂを介して受信した第２の受信信号ｘ２（ｔ）に対応する第２のウェイトｗ１２（ｔ）を逐次更新することによって、更新された第１のウェイトｗ１１（ｔ）及び第２のウェイトｗ１２（ｔ）を含む最適ウェイトベクトルＷ１（ｔ）を算出するように構成されている。
同様に、最適ウェイトベクトル算出部４６ｂは、所定期間（ウェイト推定区間ｔｍａｘ）内において、第１の受信アンテナ４１ａを介して受信した第１の受信信号ｘ１（ｔ）に対応する第１のウェイトｗ２１（ｔ）及び第２の受信アンテナ４１ｂを介して受信した第２の受信信号ｘ２（ｔ）に対応する第２のウェイトｗ２２（ｔ）を逐次更新することによって、更新された第１のウェイトｗ２１（ｔ）及び第２のウェイトｗ２２（ｔ）を含む最適ウェイトベクトルＷ２（ｔ）を算出するように構成されている。
最適ウェイトベクトル算出部４６ａ、４６ｂは、所定条件を満たす第１のウェイトｗ１１（ｔ）、ｗ２１（ｔ）及び第２のウェイトｗ１２（ｔ）、ｗ２２（ｔ）を逐次更新することによって、最適ウェイトベクトルＷ１（ｔ）、Ｗ２（ｔ）を算出するように構成されている。
例えば、最適ウェイトベクトル算出部４６ａ、４６ｂは、第１のウェイトｗ１１（ｔ）、ｗ２１（ｔ）と第２のウェイトｗ１２（ｔ）、ｗ２２（ｔ）との比が所定閾値γを上回る場合のみ、当該第１のウェイトｗ１１（ｔ）、ｗ２１（ｔ）及び当該第２のウェイトｗ１２（ｔ）、ｗ２２（ｔ）を逐次更新する。
すなわち、最適ウェイトベクトル算出部４６ａ、４６ｂは、第１のウェイトｗ１１（ｔ）、ｗ２１（ｔ）と第２のウェイトｗ１２（ｔ）、ｗ２２（ｔ）との比が所定閾値γを上回らない場合、当該第１のウェイトｗ１１（ｔ）、ｗ２１（ｔ）及び当該第２のウェイトｗ１２（ｔ）、ｗ２２（ｔ）を更新しない。
最適ウェイトベクトル算出部４６ａは、第１のウェイトの初期値ｗ１１（０）を「１」として、第２のウェイトの初期値ｗ１２（０）を「０」として、第１のウェイトｗ１１（ｔ）及び第２のウェイトｗ１２（ｔ）を逐次更新してもよい。
乗算部４４ａ１、４４ａ２は、第１の受信信号ｘ１（ｔ）及び第２の受信信号ｘ２（ｔ）と、第１のウェイトｗ１１（ｔ）及び第２のウェイトｗ１２（ｔ）とをそれぞれ乗算して、加算部４５ａは、かかる乗算結果を合成することによって、第１の送信信号としてｙ１（ｔ）を出力するように構成されている。
また、乗算部４４ｂ１、４４ｂ２は、第１の受信信号ｘ１（ｔ）及び第２の受信信号ｘ２（ｔ）と、第１のウェイトｗ２１（ｔ）及び第２のウェイトｗ２２（ｔ）とをそれぞれ乗算して、加算部４５ｂは、かかる乗算結果を合成することによって、第２の送信信号としてｙ２（ｔ）を出力するように構成されている。
すなわち、乗算部４４ａ１、４４ａ２及び加算部４５ａは、最適ウェイトベクトル算出部４６ａによって算出された最適ウェイトベクトルＷ１（ｔ）を用いて、送信機に設けられた複数の送信アンテナから送信された第１の送信信号ｙ１（ｔ）を分離して抽出する第１の送信信号分離抽出部を構成する。
また、乗算部４４ｂ１、４４ｂ２及び加算部４５ｂは、最適ウェイトベクトル算出部４６ｂによって算出された最適ウェイトベクトルＷ２（ｔ）を用いて、送信機に設けられた複数の送信アンテナから送信された第２の送信信号ｙ２（ｔ）を分離して抽出する第２の送信信号分離抽出部を構成する。
フェージング量制御部４７ａ、４７ｂは、無線基地局に設けられた送信機３０との間の伝播路におけるフェージング量を推定し、推定したフェージング量に基づいて、第１のウェイトｗ１１（ｔ）、ｗ２１（ｔ）及び第２のウェイトｗ１２（ｔ）、ｗ２２（ｔ）を逐次更新する方法を決定するように構成されている。
また、フェージング量制御部４７ａ、４７ｂは、無線基地局に設けられた送信機３０との間の伝播路におけるフェージング量を推定し、推定したフェージング量に基づいて、第１のウェイトの初期値ｗ１１（０）、ｗ２１（０）及び第２のウェイトの初期値ｗ１２（０）、ｗ２２（０）を決定するように構成されている。
具体的には、フェージング量制御部４７ａ、４７ｂは、図２（ａ）に示すテーブルを参照して、ＲＳＳＩの変動量に基づいて、フェージング量を推定することができる。
図２（ａ）の例では、フェージング量制御部４７ａ、４７ｂは、ＲＳＳＩの変動量に基づいて、推定フェージング量を「小」、「中」、「大」の３段階に分けることができる。
また、フェージング量制御部４７ａ、４７ｂは、図２（ａ）に示すテーブルを参照して、推定フェージング量に基づいて、アレイ制御パラメータ（例えば、ウェイト初期値及び所定閾値γ）を決定することができる。
すなわち、図２（ａ）の例では、フェージング量制御部４７ａは、推定フェージング量（「小」、「中」、「大」）に基づいて、第１のウェイトの初期値ｗ１１（０）を「１」として第２のウェイトの初期値ｗ１２（０）を「０」とするか、第１のウェイトの初期値ｗ１１（０）を「０」として第２のウェイトの初期値ｗ１２（０）を「０」とするかについて決定する。
また、フェージング量制御部４７ａ、４７ｂは、推定フェージング量（「小」、「中」、「大」）に基づいて、第１のウェイトｗ１１（ｔ）、ｗ２１（ｔ）と第２のウェイトｗ１２（ｔ）、ｗ２２（ｔ）との比が所定閾値γを上回る場合のみ、当該第１のウェイトｗ１１（ｔ）、ｗ２１（ｔ）及び当該第２のウェイトｗ１２（ｔ）、ｗ２２（ｔ）を逐次更新するように決定するか、又は、全ての場合において、当該第１のウェイトｗ１１（ｔ）、ｗ２１（ｔ）及び当該第２のウェイトｗ１２（ｔ）、ｗ２２（ｔ）を逐次更新するように決定する。
なお、図２（ａ）の例では、フェージング量制御部４７ａ、４７ｂは、推定フェージング量が「小」である場合（すなわち、ＲＳＳＩの変動量が３未満である場合）、ウェイトベクトルの初期値Ｗｉ（０）＝［１，０］Ｔとして、所定閾値γ＝２として第１のウェイトｗ１１（ｔ）、ｗ２１（ｔ）及び第２のウェイトｗ１２（ｔ）、ｗ２２（ｔ）を逐次更新する。
また、フェージング量制御部４７ａ、４７ｂは、推定フェージング量が「中」である場合（すなわち、ＲＳＳＩの変動量が３以上５未満である場合）、ウェイトベクトルの初期値Ｗｉ（０）＝［１，０］Ｔとして、所定閾値γ＝１として第１のウェイトｗ１１（ｔ）、ｗ２１（ｔ）及び第２のウェイトｗ１２（ｔ）、ｗ２２（ｔ）を逐次更新する。
また、フェージング量制御部４７ａ、４７ｂは、推定フェージング量が「大」である場合（すなわち、ＲＳＳＩの変動量が５以上である場合）、ウェイトベクトルの初期値Ｗｉ（０）＝［０，０］Ｔとして、全ての第１のウェイトｗ１１（ｔ）、ｗ２１（ｔ）及び第２のウェイトｗ１２（ｔ）、ｗ２２（ｔ）を逐次更新する。
また、フェージング量制御部４７ａ、４７ｂは、図２（ｂ）に示すテーブルを参照して、応答ベクトル相関値に基づいて、フェージング量を推定することができる。ここで、応答ベクトル相関値とは、１つ前のフレームにおける応答ベクトルと現在のフレームにおける応答ベクトルとの間の相関値である。
なお、図２（ｂ）の例では、フェージング量制御部４７ａ、４７ｂは、推定フェージング量が「小」である場合（すなわち、応答ベクトル相関値が０．９５以上である場合）、ウェイトベクトルの初期値Ｗｉ（０）＝［１，０］Ｔとして、所定閾値γ＝２として第１のウェイトｗ１１（ｔ）、ｗ２１（ｔ）及び第２のウェイトｗ１２（ｔ）、ｗ２２（ｔ）を逐次更新する。
また、フェージング量制御部４７ａ、４７ｂは、推定フェージング量が「中」である場合（すなわち、応答ベクトル相関値が０．８０以上である場合）、ウェイトベクトルの初期値Ｗｉ（０）＝［１，０］Ｔとして、所定閾値γ＝１として第１のウェイトｗ１１（ｔ）、ｗ２１（ｔ）及び第２のウェイトｗ１２（ｔ）、ｗ２２（ｔ）を逐次更新する。
また、フェージング量制御部４７ａ、４７ｂは、推定フェージング量が「大」である場合（すなわち、応答ベクトル相関値が０．８０未満である場合）、ウェイトベクトルの初期値Ｗｉ（０）＝［０，０］Ｔとして、全ての第１のウェイトｗ１１（ｔ）、ｗ２１（ｔ）及び第２のウェイトｗ１２（ｔ）、ｗ２２（ｔ）を逐次更新する。
（本発明の第１の実施形態に係る受信機が最適ウェイトベクトルを算出する動作）
図３及び図４を参照して、本発明の第１の実施形態に係る受信機４０が最適ウェイトベクトルＷｉ（ｔ）を算出する動作について説明する。以下では、最適ウェイトベクトルＷ１（ｔ）を算出する場合を主に説明する。
（本発明の第１の実施形態に係る受信機が最適ウェイトベクトルを算出する動作）
図３及び図４を参照して、本発明の第１の実施形態に係る受信機４０が最適ウェイトベクトルＷｉ（ｔ）を算出する動作について説明する。以下では、最適ウェイトベクトルＷ１（ｔ）を算出する場合を主に説明する。
図３に示すように、受信機４０のフェージング量制御部４７ａ、４７ｂが、ステップＳ１００１において、フェージング量推定情報（例えば、ＲＳＳＩや応答ベクトル相関値等）を取得して、ステップＳ１００２において、図２（ａ）及び（ｂ）に示すテーブルを参照して、送信機３０との間の伝播路のフェージング量を推定する。
ステップＳ１００３において、フェージング量制御部４７ａ、４７ｂが、図２（ａ）及び（ｂ）に示すテーブルを参照して、アレイ制御パラメータ（例えば、ウェイト初期値や所定閾値γ）を設定する。
ステップＳ１００４において、フェージング量制御部４７ａ、４７ｂが、アレイ処理を行う。かかるアレイ処理について、図４を参照して説明する。なお、図４は、ＲＬＳアルゴリズムを用いたアレイ処理について示す。
図４に示すように、最適ウェイトベクトル算出部４６ａ、４６ｂは、ステップＳ２００１において、時刻ｔ＝１と設定し、ステップＳ２００２において、相関行列Ｐ（ｔ）、忘却係数λ、ウェイトベクトルＷｉ（ｔ）、所定閾値γに対して初期値を設定する。具体的には、
であり、Ｗｉ（０）＝［１，０］Ｔとする。なお、λは、０〜１の小数の値を取る。
ステップＳ２００３において、最適ウェイトベクトル算出部４６ａ、４６ｂは、下式によって、時刻ｔにおけるカルマンゲインベクトルＫ（ｔ）を算出する。
Ｔ（ｔ）＝λ・Ｐ（ｔ−１）・Ｘ（ｔ）
Ｋ（ｔ）＝Ｔ（ｔ）／（１＋ＸＨ（ｔ）・Ｔ（ｔ））
ここで、Ｘ（ｔ）は、複数の受信アンテナを介して受信した複数の受信信号ｘｉ（ｔ）によって構成される受信信号ベクトルである。
Ｔ（ｔ）＝λ・Ｐ（ｔ−１）・Ｘ（ｔ）
Ｋ（ｔ）＝Ｔ（ｔ）／（１＋ＸＨ（ｔ）・Ｔ（ｔ））
ここで、Ｘ（ｔ）は、複数の受信アンテナを介して受信した複数の受信信号ｘｉ（ｔ）によって構成される受信信号ベクトルである。
最適ウェイトベクトル算出部４６ａ、４６ｂは、ステップＳ２００４において、受信機４０のメモリ内部から参照信号ｄｉ（ｔ）を読み出して、ステップＳ２００５において、下式によって、時刻ｔにおける誤差ｅｉ（ｔ）を算出する。
ｅｉ（ｔ）＝ｄｉ（ｔ）−Ｗｉ Ｈ（ｔ−１）・Ｘ（ｔ）
ここで、ｄｉ（ｔ）は、パイロット信号等の参照符号である。
ｅｉ（ｔ）＝ｄｉ（ｔ）−Ｗｉ Ｈ（ｔ−１）・Ｘ（ｔ）
ここで、ｄｉ（ｔ）は、パイロット信号等の参照符号である。
ステップＳ２００６において、最適ウェイトベクトル算出部４６ａ、４６ｂは、下式によって、時刻ｔにおけるウェイトベクトルＷｉ（ｔ）を算出する。
Ｗｉ（ｔ）＝Ｗｉ（ｔ−１）＋ｅ＊（ｔ）・Ｋ（ｔ）
ステップＳ２００７において、最適ウェイトベクトル算出部４６ａ、４６ｂは、第１のウェイトｗ１１（ｔ）、ｗ２１（ｔ）と第２のウェイトｗ１２（ｔ）、ｗ２２（ｔ）との比が所定閾値γを上回るか否か（｜ｗ１１（ｔ）｜／｜ｗ１２（ｔ）｜＞γ）について判定する。
Ｗｉ（ｔ）＝Ｗｉ（ｔ−１）＋ｅ＊（ｔ）・Ｋ（ｔ）
ステップＳ２００７において、最適ウェイトベクトル算出部４６ａ、４６ｂは、第１のウェイトｗ１１（ｔ）、ｗ２１（ｔ）と第２のウェイトｗ１２（ｔ）、ｗ２２（ｔ）との比が所定閾値γを上回るか否か（｜ｗ１１（ｔ）｜／｜ｗ１２（ｔ）｜＞γ）について判定する。
かかる比が所定閾値γを上回る場合、最適ウェイトベクトル算出部４６ａ、４６ｂは、ステップＳ２００６において更新した第１のウェイトｗ１１（ｔ）、ｗ２１（ｔ）（すなわち、第１のウェイトベクトルＷ１（ｔ））及び第２のウェイトｗ１２（ｔ）、ｗ２２（ｔ）（すなわち、第２のウェイトベクトルＷ２（ｔ））を有効とする。
一方、かかる比が所定閾値γを上回らない場合、最適ウェイトベクトル算出部４６ａ、４６ｂは、ステップＳ２００８において、ステップＳ２００６において更新した第１のウェイトｗ１１（ｔ）、ｗ２１（ｔ）（すなわち、第１のウェイトベクトルＷ１（ｔ））及び第２のウェイトｗ１２（ｔ）、ｗ２２（ｔ）（すなわち、第２のウェイトベクトルＷ２（ｔ））を無効として、更新前の第１のウェイトｗ１１（ｔ−１）、ｗ２１（ｔ−１）（すなわち、第１のウェイトベクトルＷ１（ｔ−１））及び第２のウェイトｗ１２（ｔ−１）、ｗ２２（ｔ−１）（すなわち、第２のウェイトベクトルＷ２（ｔ−１））を有効とする。
ステップＳ２００９において、最適ウェイトベクトル算出部４６ａ、４６ｂは、下式によって、時刻ｔにおける相関行列Ｐ（ｔ）を更新する。
Ｐ（ｔ）＝λ・Ｐ（ｔ−１）−ＫＨ（ｔ）・Ｔ（ｔ）
ステップＳ２０１０において、最適ウェイトベクトル算出部４６ａ、４６ｂは、時刻ｔがウェイト推定区間ｔｍａｘ範囲内であるか否かについて判定する。
Ｐ（ｔ）＝λ・Ｐ（ｔ−１）−ＫＨ（ｔ）・Ｔ（ｔ）
ステップＳ２０１０において、最適ウェイトベクトル算出部４６ａ、４６ｂは、時刻ｔがウェイト推定区間ｔｍａｘ範囲内であるか否かについて判定する。
時刻ｔがウェイト推定区間ｔｍａｘ範囲内であると判定された場合、ステップＳ２０１１において、最適ウェイトベクトル算出部４６ａ、４６ｂは、ｔ＝ｔ＋１によって、時刻ｔを更新して、ステップＳ２００３に戻る。
一方、時刻ｔがウェイト推定区間ｔｍａｘ範囲内でないと判定された場合、ステップＳ２０１２において、下式によって算出された出力信号ｙｉ（ｔ）を、送信機３０の送信系統ＴＸｉによって送信された送信信号として出力する。
ｙｉ（ｔ）＝Ｗｉ Ｈ（ｔｍａｘ）・Ｘ（ｔ）
ｙｉ（ｔ）＝Ｗｉ Ｈ（ｔｍａｘ）・Ｘ（ｔ）
（本実施形態に係る受信機の作用・効果）
本実施形態に係る受信機４０によれば、ＭＩＭＯを採用している移動通信システムにおいて、送信機に設けられた複数の送信アンテナによって受信機に設けられた第１の受信アンテナ４１ａに向けて送信された第１の送信信号ｙ１（ｔ）、及び、当該送信機に設けられた複数の送信アンテナによって当該受信機に設けられた第２の受信アンテナ４１ｂに向けて送信された第２の送信信号ｙ２（ｔ）が、当該無線端末（受信機）４０に到達するような環境において、第１の送信信号ｙ１（ｔ）を算出するにあたって、第１の受信信号ｘ１（ｔ）に対応する第１のウェイトｗ１１（ｔ）が第２の受信信号ｘ２（ｔ）に対応する第２のウェイトｗ２１（ｔ）よりも小さくなってしまうという現象を防ぐことができる。
ｙｉ（ｔ）＝Ｗｉ Ｈ（ｔｍａｘ）・Ｘ（ｔ）
ｙｉ（ｔ）＝Ｗｉ Ｈ（ｔｍａｘ）・Ｘ（ｔ）
（本実施形態に係る受信機の作用・効果）
本実施形態に係る受信機４０によれば、ＭＩＭＯを採用している移動通信システムにおいて、送信機に設けられた複数の送信アンテナによって受信機に設けられた第１の受信アンテナ４１ａに向けて送信された第１の送信信号ｙ１（ｔ）、及び、当該送信機に設けられた複数の送信アンテナによって当該受信機に設けられた第２の受信アンテナ４１ｂに向けて送信された第２の送信信号ｙ２（ｔ）が、当該無線端末（受信機）４０に到達するような環境において、第１の送信信号ｙ１（ｔ）を算出するにあたって、第１の受信信号ｘ１（ｔ）に対応する第１のウェイトｗ１１（ｔ）が第２の受信信号ｘ２（ｔ）に対応する第２のウェイトｗ２１（ｔ）よりも小さくなってしまうという現象を防ぐことができる。
本実施形態に係る受信機４０によれば、ＭＩＭＯを採用している移動通信システムにおいて、送信機に設けられた複数の送信アンテナによって受信機に設けられた第１の受信アンテナ４１ａに向けて送信された第１の送信信号ｙ１（ｔ）、及び、当該送信機に設けられた複数の送信アンテナによって当該受信機に設けられた第２の受信アンテナ４１ｂに向けて送信された第２の送信信号ｙ２（ｔ）が、当該無線端末（受信機）４０に到達するような環境において、最適ウェイトベクトルＷｉ（ｔ）を算出する時間を短縮することができる。
本実施形態に係る受信機４０によれば、送信機３０との間の伝播路におけるフェージング量が大きい場合には、ＭＩＭＯを採用している移動通信システムにおいて、送信機に設けられた複数の送信アンテナによって送信された第１の送信信号ｙ１（ｔ）が、第１の受信アンテナ４１ａだけでなく、第２の受信アンテナ４１ｂにも到達する割合が増加していると判断して、第１のウェイトｗ１１（ｔ）、ｗ１２（ｔ）及び第２のウェイトｗ２１（ｔ）、ｗ２２（ｔ）を逐次更新する方法を採用しない、又は、ウェイトベクトルの初期値Ｗｉ（０）＝［０，０］Ｈを採用しないと決定することができる。
（変更例１）
図５を参照して、第１の実施形態の変更例１について説明する。具体的には、図５を参照して、かかるアレイ処理について説明する。なお、図５は、ＬＭＳアルゴリズムを用いたアレイ処理について示す。
（変更例１）
図５を参照して、第１の実施形態の変更例１について説明する。具体的には、図５を参照して、かかるアレイ処理について説明する。なお、図５は、ＬＭＳアルゴリズムを用いたアレイ処理について示す。
図５に示すように、最適ウェイトベクトル算出部４６ａ、４６ｂは、ステップＳ３００１において、時刻ｔ＝１と設定し、ステップＳ３００２において、忘却係数μ、ウェイトベクトルＷｉ（ｔ）、所定閾値γに対して初期値を設定する。具体的には、Ｗｉ（０）＝［１，０］Ｔとする。なお、μは、０〜１の小数の値を取る。
最適ウェイトベクトル算出部４６ａ、４６ｂは、ステップＳ３００３において、受信機４０のメモリ内部から参照信号ｄｉ（ｔ）を読み出して、ステップＳ３００４において、下式によって、時刻ｔにおける誤差ｅｉ（ｔ）を算出する。
ｅｉ（ｔ）＝ｄｉ（ｔ）−Ｗｉ Ｈ（ｔ−１）・Ｘ（ｔ）
ここで、ｄｉ（ｔ）は、パイロット信号等の参照符号である。
ｅｉ（ｔ）＝ｄｉ（ｔ）−Ｗｉ Ｈ（ｔ−１）・Ｘ（ｔ）
ここで、ｄｉ（ｔ）は、パイロット信号等の参照符号である。
ステップＳ３００５において、最適ウェイトベクトル算出部４６ａ、４６ｂは、下式によって、時刻ｔにおけるウェイトベクトルＷｉ（ｔ）を算出する。
Ｗｉ（ｔ）＝Ｗｉ（ｔ−１）＋μ・ｅ＊（ｔ）・Ｘ（ｔ）
Ｗｉ（ｔ）＝Ｗｉ（ｔ−１）＋μ・ｅ＊（ｔ）・Ｘ（ｔ）
ステップＳ３００６において、最適ウェイトベクトル算出部４６ａ、４６ｂは、第１のウェイトｗ１１（ｔ）、ｗ２１（ｔ）と第２のウェイトｗ１２（ｔ）、ｗ２２（ｔ）との比が所定閾値γを上回るか否か（｜ｗ１１（ｔ）｜／｜ｗ１２（ｔ）｜＞γ）について判定する。
Ｗｉ（ｔ）＝Ｗｉ（ｔ−１）＋μ・ｅ＊（ｔ）・Ｘ（ｔ）
Ｗｉ（ｔ）＝Ｗｉ（ｔ−１）＋μ・ｅ＊（ｔ）・Ｘ（ｔ）
ステップＳ３００６において、最適ウェイトベクトル算出部４６ａ、４６ｂは、第１のウェイトｗ１１（ｔ）、ｗ２１（ｔ）と第２のウェイトｗ１２（ｔ）、ｗ２２（ｔ）との比が所定閾値γを上回るか否か（｜ｗ１１（ｔ）｜／｜ｗ１２（ｔ）｜＞γ）について判定する。
かかる比が所定閾値γを上回る場合、最適ウェイトベクトル算出部４６ａ、４６ｂは、ステップＳ３００５において更新した第１のウェイトｗ１１（ｔ）、ｗ２１（ｔ）（すなわち、第１のウェイトベクトルＷ１（ｔ））及び第２のウェイトｗ１２（ｔ）、ｗ２２（ｔ）（すなわち、第２のウェイトベクトルＷ２（ｔ））を有効とする。
一方、かかる比が所定閾値γを上回らない場合、最適ウェイトベクトル算出部４６ａ、４６ｂは、ステップＳ３００７において、ステップＳ３００５において更新した第１のウェイトｗ１１（ｔ）、ｗ２１（ｔ）（すなわち、第１のウェイトベクトルＷ１（ｔ））及び第２のウェイトｗ１２（ｔ）、ｗ２２（ｔ）（すなわち、第２のウェイトベクトルＷ２（ｔ））を無効として、更新前の第１のウェイトｗ１１（ｔ−１）、ｗ２１（ｔ−１）（すなわち、第１のウェイトベクトルＷ１（ｔ−１））及び第２のウェイトｗ１２（ｔ−１）、ｗ２２（ｔ−１）（すなわち、第２のウェイトベクトルＷ２（ｔ−１））を有効とする。
ステップＳ３００８において、最適ウェイトベクトル算出部４６ａ、４６ｂは、時刻ｔがウェイト推定区間ｔｍａｘ範囲内であるか否かについて判定する。
時刻ｔがウェイト推定区間ｔｍａｘ範囲内であると判定された場合、ステップＳ３００９において、最適ウェイトベクトル算出部４６ａ、４６ｂは、ｔ＝ｔ＋１によって、時刻ｔを更新して、ステップＳ３００３に戻る。
一方、時刻ｔがウェイト推定区間ｔｍａｘ範囲内でないと判定された場合、ステップＳ３０１０において、下式によって算出された出力信号ｙｉ（ｔ）を、送信機３０の送信系統ＴＸｉによって送信された送信信号として出力する。
ｙｉ（ｔ）＝Ｗｉ Ｈ（ｔｍａｘ）・Ｘ（ｔ）
なお、上述の実施形態では、送信機に設けられた送信アンテナの本数及び受信機に設けられた受信アンテナの本数が共に２本のケースについて説明しているが、本発明は、かかるケースに限定されることはなく、送信機に設けられた送信アンテナの本数及び受信機に設けられた受信アンテナの本数が２本以外のケースにも適用可能である。
ｙｉ（ｔ）＝Ｗｉ Ｈ（ｔｍａｘ）・Ｘ（ｔ）
なお、上述の実施形態では、送信機に設けられた送信アンテナの本数及び受信機に設けられた受信アンテナの本数が共に２本のケースについて説明しているが、本発明は、かかるケースに限定されることはなく、送信機に設けられた送信アンテナの本数及び受信機に設けられた受信アンテナの本数が２本以外のケースにも適用可能である。
４０…無線端末（受信機）
４１ａ、４１ｂ…受信アンテナ
４２ａ、４２ｂ…ＲＦ
４３ａ、４３ｂ…Ａ／Ｄ
４４ａ１、４４ａ２、４４ｂ１、４４ｂ２…乗算器
４５ａ、４５ｂ…加算器
４６ａ、４６ｂ…最適ウェイトベクトル算出部
４７ａ、４７ｂ…フェージング量制御部
４１ａ、４１ｂ…受信アンテナ
４２ａ、４２ｂ…ＲＦ
４３ａ、４３ｂ…Ａ／Ｄ
４４ａ１、４４ａ２、４４ｂ１、４４ｂ２…乗算器
４５ａ、４５ｂ…加算器
４６ａ、４６ｂ…最適ウェイトベクトル算出部
４７ａ、４７ｂ…フェージング量制御部
Claims (4)
- 第１の受信アンテナに向けて第１の送信信号をアレイ送信するとともに第２の受信アンテナに向けて第１の送信信号をアレイ送信する送信機と無線通信を実行し、前記第１の受信アンテナおよび前記第２の受信アンテナを備える受信機であって、
所定期間内において、前記第１の受信アンテナを介して受信した第１の受信信号に対応する第１のウェイト及び前記第２の受信アンテナを介して受信した第２の受信信号に対応する第２のウェイトを、前記第１のウェイトの初期値および前記第２のウェイトの初期値を基に逐次更新することによって、更新された前記第１のウェイト及び前記第２のウェイトを含む最適ウェイトベクトルを算出するように構成されている最適ウェイトベクトル算出部と、
算出された前記最適ウェイトベクトルを用いて、前記第１の受信信号および前記第２の受信信号から、前記第１の送信信号を抽出するように構成されている送信信号分離抽出部とを具備し、
前記第１のウェイトの初期値は、前記第２のウェイトの初期値よりも大きく、
前記最適ウェイトベクトル算出部は、前記更新された第１のウェイトと前記更新された第２のウェイトとの比が所定閾値を上回らない場合に、前記更新された第１のウェイトおよび前記更新された第２のウェイトを無効とすることを特徴とする受信機。 - 前記送信機との間の伝播路におけるフェージング量を推定し、推定した前記フェージング量に基づいて、該第１のウェイト及び該第２のウェイトを逐次更新する方法を決定するように構成されているフェージング量制御部を具備することを特徴とする請求項１に記載の受信機。
- 前記最適ウェイトベクトル算出部は、前記第１のウェイトの初期値を１として、前記第２のウェイトの初期値を０として、該第１のウェイト及び該第２のウェイトを逐次更新するように構成されている請求項１または２のいずれか一項に記載の受信機。
- 前記送信機との間の伝播路におけるフェージング量を推定し、推定した前記フェージング量に基づいて、該第１のウェイト及び該第２のウェイトの初期値を決定するように構成されているフェージング量制御部を具備することを特徴とする請求項３に記載の受信機。
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