JP5803429B2

JP5803429B2 - 受信装置

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Publication number: JP5803429B2
Application number: JP2011184190A
Authority: JP
Inventors: 長谷川　剛; 剛長谷川
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2011-08-25
Filing date: 2011-08-25
Publication date: 2015-11-04
Anticipated expiration: 2031-08-25
Also published as: US20130052958A1; US9203483B2; JP2013046316A

Description

本発明は、ＭＩＭＯを用いて無線信号を受信する受信装置に関する。

移動体無線通信における高速データ伝送を実現する技術として、ＭＩＭＯ（ＭｕｌｔｉｐｌｅＩｎｐｕｔＭｕｌｔｉｐｌｅＯｕｔｐｕｔ）多重方式がある。ＭＩＭＯは、複数の送信アンテナから同一の周波数および時間を用いて複数の信号を送信し、その信号を複数の受信アンテナで受信し、個々の信号に分離する技術である。

ＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）などのマルチパス干渉の影響が小さい無線信号をＭＩＭＯで受信する受信装置に適した信号分離方式の一つに、ＭＬＤ（ＭａｘｉｍｕｍＬｉｋｅＬｉｈｏｏｄＤｅｔｅｃｔｉｏｎ：最尤検出）処理がある。ＭＬＤ処理は、全ての送信アンテナ信号のレプリカを生成し、生成したレプリカを用いて最も確からしい送信アンテナ信号を選択することにより、アンテナ間干渉を除去する信号分離の処理である。

これに対して、ＣＤＭＡ（ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ：符号分割多元接続）などのマルチパス干渉の影響が大きい無線信号を受信する受信装置では、隣接する多数の信号を考慮している。このため、ＭＬＤ処理の処理量が指数的に増加するため、実現が困難となる。

そこでマルチパス干渉の影響が大きい無線方式では、マルチパス干渉の影響を取り除くため、ＭＬＤ処理の前にＭＭＳＥ（ＭｉｎｉｍｕｍＭｅａｎＳｑｕａｒｅＥｒｒｏｒ：最小平均自乗誤差）処理が実行される。ＭＭＳＥ処理は、着目する送信アンテナ以外の送信アンテナからの干渉を線形フィルタで抑圧する処理である。受信装置をマルチパス干渉の影響が小さい無線方式と影響が大きい無線方式の両方に対応させるため、ＭＭＳＥ処理とＭＬＤ処理の両方の処理を受信装置に実装する場合がある。特許文献１には、ＭＬＤ処理の前にＭＭＳＥ処理を実行する技術が開示されている。

特許第４６６６１５０号公報

ＭＭＳＥ処理では、着目する信号のみを残し、マルチパス干渉およびアンテナ間干渉による干渉成分が最小になるように重みづけを行う。よって、ＭＭＳＥ処理後にアンテナ間干渉に強いＭＬＤ処理を実行する場合、アンテナ間干渉に対する干渉除去の処理を重複して実行することとなる。

本技術では、ＭＬＤ処理によるアンテナ間干渉除去を考慮した、効率のよいイコライジング処理を実行することを目的とする。

上記課題を解決するため、受信装置は、複数の送信アンテナから送信された送信信号を受信する複数の受信アンテナと、該複数の受信アンテナで受信した複数の受信信号のそれぞれについて、該複数の送信アンテナのうち、ある送信アンテナからの送信信号が他の送信アンテナからの送信信号に与える干渉成分であるアンテナ間干渉成分は残しつつ、マルチパスによるシンボル間干渉であるマルチパス干渉成分を低減する重みを付与する重みづけ処理を行う第１干渉処理部と、該第１干渉処理部により該重みづけ処理が施された該複数の受信信号のそれぞれについて、該アンテナ間干渉成分を除去する第２干渉処理部を有する。

実施形態によれば、ＭＬＤ処理によるアンテナ間干渉除去を考慮した、効率のよいイコライジング処理を実行することが出来る。

受信装置１のブロック図である。復調部１２ａの詳細ブロック図である。復調部１２ｂの詳細ブロック図である。復調部１２ｃの詳細ブロック図である。復調部１２ｄの詳細ブロック図である。ＭＭＰＩ補正部３２ｂにおける補正係数β'の処理フローである。復調部１２ｅの詳細ブロック図である。復調部１２ｆの詳細ブロック図である。復調部１２ｇの詳細ブロック図である。復調部１２ａをソフトウェアプログラムで実現した場合のハードウェアブロック図である。本実施例に係る復調部１２の効果を示すグラフである。

以下、本実施の形態について説明する。なお、各実施形態における構成の組み合わせも本発明の実施形態に含まれる。

図１は受信装置１のブロック図である。本実施例において、受信装置１はＭＩＭＯに対応するための構成を有する。受信装置１は複数の受信アンテナＲ１、Ｒ２、ＲＦ処理部１０、Ａ／Ｄ変換部１１、復調部１２、復号部１３、制御部１５を有する。受信装置１はＭＩＭＯに対応した送信装置２から複数の送信アンテナＴ１、Ｔ２を用いて無線送信された信号を受信する。送信装置２と受信装置１の両方に複数のアンテナを用いることにより、無線インターフェース上に仮想的に複数の並行した通信チャネルを形成することができる。これにより、送信電力の効率を低減させることなく利用帯域を高めることができる。なお本実施例では説明の簡略化のため、２本の送信アンテナから２本の受信アンテナへのＭＩＭＯについて説明しているが、それぞれのアンテナは３本以上であっても良い。

ＲＦ処理部１０は複数の受信アンテナＲ１、Ｒ２で受信したデータ信号を無線周波数帯からベースバンドに変換する。Ａ／Ｄ変換部１１はアナログのデータ信号をデジタル信号に変換する。復調部１２はデジタル変換したデータ信号の同期検波、ＭＩＭＯ信号分離などの復調処理を実行する。復号部１３は復調後の軟判定ビット列であるデータ信号に対し、誤り訂正などの復号処理を実行する。復号部１３は復号したデータ信号を受信データ信号として出力する。制御部１５は復調部１２および復号部１３の復調・復号処理を制御する。

以上の通りＭＩＭＯに対応した受信装置１は、ＭＩＭＯに対応した送信装置２から送信されたデータ信号を受信し、復調・復号処理をすることができる。

図２は復調部１２の一実施例である復調部１２ａの詳細ブロック図である。復調部１２ａはチャネル推定部２０、相関行列算出部２１、干渉処理部２５、ＭＬＤ２４を有する。

干渉処理部２５は、複数の受信アンテナで受信した複数の受信信号のそれぞれについて、着目していない送信アンテナからの干渉（ある送信アンテナからの送信信号が他の送信アンテナからの送信信号に与える干渉）、すなわちアンテナ間干渉は残しつつ、マルチパスによるシンボル間干渉、すなわちマルチパス干渉を低減する。干渉処理部２５はＭＭＰＩ（ＭｉｎｉｍｕｍＭｅａｎＰａｒｔｉａｌＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ：最小部分干渉）重み算出部２２、イコライザ２３を有する。

チャネル推定部２０は、受信信号中のパイロット信号等を用いて伝搬チャネルベクトルの推定処理を行う。チャネル推定部２０は推定した伝搬チャネルベクトルを出力する。相関行列算出部２１は、受信信号の相関行列を算出する。チャネル推定部２０は、算出した相関行列を出力する。

ＭＭＰＩ重み算出部２２は、チャネル推定部２０から出力された伝搬チャネルベクトルおよび相関行列算出部２１から出力された相関行列に基づいて、ＭＭＰＩ重み係数を算出する。ＭＭＰＩ重み算出部２２はＭＭＳＥ重み係数に対し、アンテナ間干渉に対する重み係数を線形結合する。これによりＭＭＰＩ重み算出部２２は、アンテナ間干渉を残しつつ、マルチパス干渉の電力のみを最小にする重み係数を算出することができる。重み係数によるＭＭＰＩ処理の詳細は後述する。イコライザ２３はＭＭＰＩ重み算出部２２で算出したＭＭＰＩ重み係数で受信信号を重みづけする。ＭＬＤ２４は重みづけ後の受信信号に対し、ＭＬＤ処理を実行する。

ＭＭＰＩ重み算出部２２およびＭＬＤ２４での処理の詳細について以下に説明する。ＭＭＰＩ重み係数の算出条件は次の通りである。送信装置２は比較的少数の信号をバースト的に送信すると仮定する。送信アンテナおよび受信アンテナの本数がそれぞれ２本であるとすると、受信信号ｖは式（１）のようになる。

式（１）において、Ｈは送信アンテナＴ１、Ｔ２から受信アンテナＲ１、Ｒ２に至る伝搬路の特性、ｓは送信アンテナＴ１、Ｔ２からの送信信号ベクトル、ｎはガウス雑音を表す。本実施例においてアンテナ数は２本を仮定している。送信アンテナＴ１、Ｔ２からの送信シンボルであるｓ_１、ｓ_２はそれぞれ、長さＮｔの縦ベクトルである。例えば送信シンボルｓ_１は、（ｓ_1,1，ｓ_1,2，．．．ｓ_１,Ｎｔ）^Ｔなどになる。この縦ベクトルは、それぞれのアンテナからＮｔシンボルが連続して同時に送信されていることを表現している。ｓはｓ_１、ｓ_２を縦に並べたベクトルなので、長さ２×Ｎｔの縦ベクトルになる。伝搬路Ｈは、Ｎｔシンボルを送信している間は変化のない順静的なマルチパスフェージングであるとする。パスプロファイルの長さをＮｐ［ｃｈｉｐ］とすると、Ｈ_１１等は、（Ｎｔ＋Ｎｐ−１）×Ｎｔの行列となる。よって伝搬路Ｈは、この行列の縦横２倍の行列になる。ｖ_１、ｖ_２は受信アンテナＲ１、Ｒ２の受信信号ベクトルである。それぞれの受信信号ベクトルの長さは（Ｎｔ＋Ｎｐ−１）となる。

図２の通り、復調部の後段にアンテナ間干渉を効率よく取り除くことが可能なＭＬＤを置く場合、イコライザ２３では、アンテナ間干渉を残した上で、マルチパス干渉を優先的に抑圧することが出来る。着目する送信信号の信号電力をｓ_１，ｉ、アンテナ間干渉による干渉電力をｓ_２，ｉとすると、イコライザ２３での平均誤差電力Ｅｉは式（５）の通りとなる。

式（５）において、＜Ｘ＞はＸの期待値、ｗは合成重みベクトル、Ｘ^ＨはＸのエルミート転地行列である。また係数α、βは、信号電力ｓ_１，ｉ、干渉電力ｓ_２，ｉの重みづけに自由度を持たせるための係数である。

式（６）は、式（５）を展開したものである。式（６）において、Ｘ^＊はＸの複素共役、ｈは伝搬チャネルベクトル、Ｒは受信信号の相関行列、Ｐｔは送信信号の平均電力である。伝搬チャネルベクトルｈはチャネル推定部２０の出力信号である。相関行列Ｒは相関行列算出部２１の出力信号である。平均誤差電力Ｅｉが合成重みベクトルｗおよび補正係数βに対して極小となるのは、以下の式（７）の条件を満たす場合である。

式（７）より、合成重みベクトルｗおよび補正係数βは式（８）および式（９）の通りとなる。式（９）に式（８）を代入することにより、補正係数βは式（１０）の通りとなる。

式（８）および式（１０）はそれぞれｉ番目の信号のパラメータとなっている。十分に長い信号を送信装置２が連続的に送信している場合、中心付近のシンボルにおいて、ｗはｉによらず同じ値となる。よって送信アンテナＴ１用の合成重みベクトルをｗ１とし、Ｐｔ＝１、α＝１とすると、合成重みベクトルｗ１および補正係数β１は式（１１）および式（１２）の通りとなる。また、送信アンテナＴ２用の合成重みベクトルをｗ２とすると、合成重みベクトルｗ２および補正係数β２は式（１３）および式（１４）の通りとなる。

ＭＬＤ２４は、干渉処理部２５による干渉成分除去後の複数の受信信号のそれぞれについて、アンテナ間干渉成分を除去する干渉処理部として機能する。イコライザ２３による重みづけ後の、ＭＬＤ２４での処理の詳細を以下に示す。ＭＭＰＩ重み算出部２２により算出された合成重みベクトルｗ１、ｗ２を考慮すると、イコライザも含めた伝搬路の伝搬路行列Ｈ^’ _２×２は、式（１５）の通りとなる。

二乗ユークリッド距離ｅ（ｓ）は、式（１５）の伝搬路行列Ｈ^’ _２×２およびイコライザ２３による重みづけ処理後の受信信号ｖ^’ _ｍとを用いて、式（１６）の通り表わすことができる。式（１６）において送信信号ベクトルｓは、前述の式（３）に示す通り、２アンテナの送信シンボルを含むベクトルである。式（１６）において、ｅ（ｓ）が最小になるｓ１、ｓ２を求めることにより、ＭＬＤ２４は送信シンボルを推定することができる。

以上の通り復調部１２ａは、アンテナ間干渉ノイズを残した状態でマルチパス干渉ノイズを除去後、アンテナ間干渉ノイズを除去することにより、ＭＬＤ処理によるアンテナ間干渉ノイズ除去を考慮したイコライジング処理を実行することが出来る。

図３は復調部１２の一実施例である、復調部１２ｂの詳細ブロック図である。復調部１２ｂはチャネル推定部２０、相関行列算出部２１、干渉処理部２５ａ、ＭＬＤ２４を有する。干渉処理部２５ａはＭＭＰＩ処理を実行する。干渉処理部２５ａはＭＭＳＥ重み算出部３０、イコライザ２３、逆拡散部３１、ＭＭＰＩ補正部３２を有する。図３の復調部１２ｂにおいて、図２の復調部１２ａと同一部材には同一符号を付し、その説明を省略する。

復調部１２ａがＭＭＰＩ処理をＭＭＰＩ重み算出部２２で実行しているのに対し、復調部１２ｂは通常のＭＭＳＥ処理をＭＭＳＥ重み算出部３０で実行後、ＭＭＰＩ補正部３２においてＭＭＰＩ処理となるように修正している。このような構成は、ＭＭＰＩ処理が、ＭＭＳＥ重み係数の線形結合となっているために可能となる。ＭＭＰＩ処理の線形性に基づいてＭＭＳＥ重み算出部３０とＭＭＰＩ補正部３２に分離することにより、設計の自由度を向上させることが出来る。

ＭＭＳＥ重み算出部３０は、式（１１）および式（１３）における第一項の重みづけ係数を算出する重み算出部として機能する。逆拡散部３１は、式（１１）および式（１３）における第一項の重みづけ処理がなされた、拡散変調された受信信号について、拡散変調前の信号に戻すための逆拡散処理を実行する。計算量を考慮した場合、イコライザ２３による重みづけ処理の後に逆拡散処理をするのが望ましい。

ＭＭＰＩ補正部３２は、逆拡散処理後の受信信号に対し、式（１１）および式（１３）における第二項の重みづけ処理を実行する。具体的には、式（１７）に示す行列を逆拡散部３１における逆拡散処理後の受信信号に乗算する。式（１７）の行列を乗算することにより、ＭＭＰＩ補正部３２から出力される受信信号は、一旦差し引いたアンテナ間干渉成分を加算した信号となる。

以上の通り、復調部１２ｂは、ＭＭＳＥ重み算出部３０とＭＬＤ２４との間にＭＭＰＩ補正部３２を挿入することにより、ＭＬＤ処理によるアンテナ間干渉ノイズ除去を考慮したイコライジング処理を実行することが出来る。

図４は復調部１２の一実施例である、復調部１２ｃの詳細ブロック図である。復調部１２ｃはチャネル推定部２０、相関行列算出部２１、干渉処理部２５ｂ、ＭＬＤ２４を有する。干渉処理部２５ｂはＭＭＰＩ処理を実行する。干渉処理部２５ｂはＭＭＳＥ重み算出部３０、イコライザ２３、逆拡散部３１、ＭＭＰＩ補正部３２ａを有する。図４の復調部１２ｃにおいて、図３の復調部１２ｂと同一部材には同一符号を付し、その説明を省略する。

復調部１２ｂに対し復調部１２ｃは、ＭＭＰＩ補正部３２ａにおいて、ＭＭＰＩ補正部３２と異なる補正係数を乗算する。復調部１２ｃにおいてＭＭＰＩ補正部３２ａは、式（１８）に示す行列を逆拡散部３１の出力信号に乗算する。式（１８）において、補正係数β’は式（１９）および式（２０）に示す値を有する。補正係数β’は、補正係数βを求める式（１２）および式（１４）の分母に、変数Ａを加算した値となっている。

補正係数βによりアンテナ間干渉ノイズを残した後、ＭＬＤ処理でアンテナ間干渉ノイズを除去しても、実際にはアンテナ間干渉ノイズが残存する。そこで補正係数β’のように変数Ａを追加することにより、ＭＬＤ２４の処理結果に応じて、補正係数β’の値が小さくなるように、変数Ａの値を調整することができる。

なお、本実施例では補正係数βを小さくするのに変数Ａを追加したが、補正係数βに１以下の変数を乗算することにより、補正係数βを小さくしても良い。

以上の通り、復調部１２ｃは、ＭＭＳＥ重み算出部３０とＭＬＤ２４との間にＭＭＰＩ補正部３２ｂの補正係数βを調整可能とすることにより、ＭＬＤ処理によるアンテナ間干渉ノイズ除去をさらに考慮したイコライジング処理を実行することが出来る。

図５は復調部１２の一実施例である、復調部１２ｄの詳細ブロック図である。復調部１２ｄはチャネル推定部２０、相関行列算出部２１、干渉処理部２５ｃ、ＭＬＤ２４を有する。干渉処理部２５ｃはＭＭＰＩ処理を実行する。干渉処理部２５ｃはＭＭＳＥ重み算出部３０、イコライザ２３、逆拡散部３１、ＭＭＰＩ補正部３２ｂ、Ｓ／Ｎ推定部４０を有する。図５の復調部１２ｄにおいて、図４の復調部１２ｃと同一部材には同一符号を付し、その説明を省略する。

復調部１２ｃに対し、復調部１２ｄはＳ／Ｎ推定部４０を新たに有する。また復調部１２ｄは、Ｓ／Ｎ推定部４０の出力信号に応じて補正係数β’の変数Ａを調整する、ＭＭＰＩ補正部３２ｂを有する。

Ｓ／Ｎ推定部４０は、チャネル推定部２０の出力に基づいて、受信信号の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）の推定値を出力する。信号対雑音比が大きいほどＭＬＤ処理が有効に機能するため、補正係数β’による補正量は小さくて良い。一方信号対雑音比が小さいときはＭＬＤ処理の有効性が低くなるため、補正係数β’による補正量は大きくした方が良い。

ＭＭＰＩ補正部３２ｂは、Ｓ／Ｎ推定部４０から出力された信号対雑音比の推定値に基づいて、補正係数β'の変数Ａの値を決定する。例えばＭＭＰＩ補正部３２ｂは、あらかじめ設定した閾値と信号対雑音比の推定値とを比較する。ＭＭＰＩ補正部３２ｂは比較結果に基づき、変数Ａの値を決定する。例えばＭＭＰＩ補正部３２ｂは、推定値が閾値よりも大きい場合には、Ａ＝０．０５とし、推定値が閾値以下の場合には、Ａ＝０．２とする。

以上の通り、復調部１２ｄは、ＭＭＰＩ補正部３２ｂの補正係数β’を受信信号の信号対雑音比に応じて調整可能とすることにより、ＭＬＤ処理によるアンテナ間干渉ノイズ除去をさらに考慮したイコライジング処理を実行することが出来る。

なお、変数Ａの決定は信号対雑音比のみならず、マルチコード数に基づいて行ってもよい。マルチコード数に基づく変数Ａの決定方法についての詳細は後述する。

図６はＭＭＰＩ補正部３２ｂにおける補正係数β'の処理フローである。補正係数β’の分母である変数Ａの値を大きくするほど、補正係数β’は小さくなる。補正係数β'がほとんどゼロの場合に、補正係数β’を計算し、さらに補正演算を実行するのは、不要な演算負荷となる。よって補正係数β’がほとんどゼロの場合、補正演算を簡略化することにより、不要な演算負荷の増大を防ぐことができる。

ＭＭＰＩ補正部３２ｂは、信号対雑音比の推定値などに基づき、変数Ａの値を決定する（ステップＳ１０）。ＭＭＰＩ補正部３２ｂは、決定した変数Ａの値を用いて、補正係数β’を算出する（ステップＳ１１）。ＭＭＰＩ補正部３２ｂは、算出した補正係数β'と、あらかじめ設定した閾値との大小関係を比較する（ステップＳ１２）。算出した補正係数β’が閾値よりも小さい場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ＭＭＰＩ補正部３２ｂはβ’＝０として、受信信号に対しＭＭＰＩ処理を実行する（ステップＳ１３）。算出した補正係数β’が閾値以上の場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、ＭＭＰＩ補正部３２ｂは算出した補正係数β’を用いて、受信信号に対しＭＭＰＩ処理を実行する。

以上の通りＭＭＰＩ補正部３２ｂは、補正係数β'の値に応じて補正演算を簡略化することにより、不要な演算負荷の増大を防ぐことができる。

図７は復調部１２の一実施例である、復調部１２ｅの詳細ブロック図である。復調部１２ｅはチャネル推定部２０、相関行列算出部２１、干渉処理部２５ｄ、ＭＬＤ２４を有する。干渉処理部２５ｄはＭＭＰＩ処理を実行する。干渉処理部２５ｄはＭＭＳＥ重み算出部３０、イコライザ２３、逆拡散部３１、ＭＭＰＩ補正部３２、振幅補正部５０を有する。図７の復調部１２ｅにおいて、図３の復調部１２ｂと同一部材には同一符号を付し、その説明を省略する。

復調部１２ｂに対し、復調部１２ｅは振幅補正部５０を新たに有する。ＭＬＤ２４は前述の通り、伝搬路行列と受信信号との二乗ユークリッド距離を算出することにより、最小距離検索結果に基づいて硬判定処理を実行する。ここで硬判定処理結果が最尤なものとなるためには、各受信信号の平均雑音電力が一定であることが前提となる。

しかしながら、ＭＬＤ処理を実行する前にＭＭＰＩ処理を実行すると、平均雑音電力が変化する。このため、各受信信号の平均雑音電力が一定であるというＭＬＤ処理の前提条件が崩れるため、ＭＬＤ処理の精度が落ちる原因となる。

そこで、ＭＬＤ処理をする前に、ＭＭＰＩ処理後の受信信号を正規化し、ＭＭＰＩ処理後の受信信号の平均雑音電力を一定にすることにより、ＭＬＤ処理の精度を向上させることができる。

ＭＭＰＩ処理における平均誤差電力Ｅｉは、残留誤差を求める式（６）に合成重みを表す式（１３）を代入することにより、式（２１）に示す通りとなる。式（２１）に式（１０）の補正係数βを代入すると、式（２２）の通りとなる。式（２２）において、Ｒｅ｛｝の中は実数なので、式（２２）は式（２３）の通りとなる。

式（２３）において、ＭＭＰＩ処理における補正係数βの導出時と同様に、ｉを消去し、Ｐｔ＝α＝１とすると、送信アンテナＴ１の送信信号に含まれる残留誤差電力Ｅ１は式（２４）の通りとなる。同様に、送信アンテナＴ２の送信信号に含まれる残留誤差電力Ｅ２は式（２５）の通りとなる。

残留誤差正規化も含めた伝搬路行列Ｈ’’_２×２は、式（２６）に示す通りとなる。振幅補正部５０は、ＭＭＰＩ補正部３２から出力された伝搬路行列Ｈ’_２×２を式（２４）および式（２５）で算出された残留誤差の平方根√Ｅｉで割る事により、式（２６）に示す伝搬路行列Ｈ’’_２×２を算出することができる。

式（２６）から求められる伝搬路行列Ｈ’’_２×２と、ＭＭＰＩ処理後に残留誤差で正規化した受信信号ｖ’’_ｍとの二乗ユークリッド距離ｅ（ｓ）は、式（２７）の通りとなる。式（２７）のｅ（ｓ）が最小となるｓ１、ｓ２を求めることにより、送信信号を推定することができる。ＭＬＤ２４は、式（２７）に基づいて、ｅ（ｓ）が最小となるｓ１、ｓ２を算出する。

以上の通り、復調部１２ｅは、ＭＬＤ２４の前段に振幅補正部５０を挿入することにより、ＭＬＤ処理前の伝搬路行列を正規化することができる。ＭＬＤ処理前の伝搬路行列を正規化することにより復調部１２ｅは、ＭＬＤ処理の精度を向上させることができる。

図８は復調部１２の一実施例である、復調部１２ｆの詳細ブロック図である。復調部１２ｆはチャネル推定部２０、相関行列算出部２１、干渉処理部２５ｅ、ＭＬＤ２４を有する。干渉処理部２５ｅはＭＭＰＩ処理を実行する。干渉処理部２５ｅはＭＭＳＥ重み算出部３０、イコライザ２３、逆拡散部３１、ＭＭＰＩ補正部３２ｃ、マルチコード出力部６０を有する。図８の復調部１２ｆにおいて、図５の復調部１２ｄと同一部材には同一符号を付し、その説明を省略する。

復調部１２ｄに対し復調部１２ｆは、Ｓ／Ｎ推定部４０の代わりにマルチコード出力部６０を有する。マルチコード出力部６０は、設定されているマルチコード数をＭＭＰＩ補正部３２へ出力する。マルチコード数とは、送信ビットレートに応じて設定されたコード数である。例えばＨＳＤＰＡ（ＨｉｇｈＳｐｅｅｄＤｏｗｎｌｉｎｋＰａｃｋｅｔＡｃｃｅｓｓ）では、拡散率は１６であり、コード数は１から１５の範囲で選択される。

拡散−逆拡散処理において、マルチコード数が大きいときはマルチパス干渉の影響も大きくなるが、マルチコード数が小さいときはマルチパス干渉の影響も小さくなる。ＭＭＰＩ処理はマルチパス干渉の影響を解消するためのものであるため、マルチパス干渉の影響が小さいときにＭＭＰＩ処理を実行すると、却って特性が悪化する可能性がある。

そこで、マルチコード数があらかじめ設定された閾値よりも大きいときは、ＭＭＰＩ補正部３２ｃは、式（１９）および式（２０）のＡ＝０．１とすることにより、ＭＭＰＩ処理を有効にする。一方、マルチコード数があらかじめ設定された閾値以下の場合は、ＭＭＰＩ補正部３２ｃは、式（１９）および式（２０）のＡ＝３．０とすることにより、ＭＭＰＩ補正部３２におけるＭＭＰＩ処理を無効にする。

以上の通り、復調部１２ｆは、設定されたマルチコード数に応じてＭＭＰＩ処理を有効または無効にすることにより、復調処理の特性を向上させることができる。

なお復調部１２ｆのＭＭＰＩ補正部３２ｃは、図５のＭＭＰＩ補正部３２ｂと同様に、図６の処理フローを実行しても良い。ＭＭＰＩ補正部３２ｃは図６の処理フローを実行することにより、不要な演算負荷の増大を防止することが出来る。

図９は復調部１２の一実施例である、復調部１２ｇの詳細ブロック図である。復調部１２ｇはチャネル推定部２０、相関行列算出部２１、干渉処理部２５ｆ、ＭＬＤ２４を有する。干渉処理部２５ｆはＭＭＰＩ処理を実行する。干渉処理部２５ｆはＭＭＳＥ重み算出部３０、イコライザ２３、逆拡散部３１、ＭＭＰＩ補正部３２ｄ、プリコーディング情報部７０を有する。図８の復調部１２ｆにおいて、図５の復調部１２ｄと同一部材には同一符号を付し、その説明を省略する。

復調部１２ｆに対し、復調部１２ｇはマルチコード出力部６０の代わりにプリコーディング情報部７０を有する。プリコーディング情報部７０は、ＭＩＭＯで伝送するそれぞれのストリームにおける、信号対雑音比をＭＭＰＩ補正部３２へ出力する。

プリコーディングとは、ＭＩＭＯにおいて同じ信号をそれぞれの送信アンテナから適当な位相に重みづけして送信し、受信側で信号のパワーが最大になるようにすることである。プリコーディングにより、ＭＩＭＯで伝送するそれぞれのストリームに信号対雑音比の偏りが生じる。ストリームの信号対雑音比に偏りがある場合、それぞれのストリームに対するＭＭＰＩ処理の効果は、信号対雑音比が小さいほど大きくなる。補正係数βの誤差も考慮すると、ＭＭＰＩ処理の効果が小さいストリームに対しては、ＭＭＰＩ処理を実行しないことが望ましい。

そこで、ＭＭＰＩ補正部３２ｄは、プリコーディング情報部７０から出力されたストリームごとの信号対雑音比をあらかじめ設定した閾値と比較し、それぞれのストリームをイコライジングするか否かを判定する。ＭＭＰＩ補正部３２ｄは、イコライジングしないと判定した場合、判定対象のストリームに積算する補正係数β＝０とする。

以上の通り、復調部１２ｇは、ストリームごとの信号対雑音比に応じて補正係数βを有効または無効にする。復調部１２ｇは不要なＭＭＰＩ処理を無効にすることにより、演算量を削減するとともに復調処理の特性を向上させることができる。

図１０は本実施例に係る復調部１２ａをソフトウェアプログラムで実現した場合のハードウェアブロック図である。復調部１２ａは制御部７１、記憶部７２を有する。

制御部７１は記憶部７２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各種機能を実現することが出来る。制御部７１は例えばＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）である。記憶部７２はチャネル推定プログラム７３、相関行列算出プログラム７４、ＭＭＰＩ重み算出プログラム７５、イコライザプログラム７６、ＭＬＤ処理プログラム７７を記憶する。記憶部７２は例えばＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）である。

制御部７１はチャネル推定プログラム７３を実行することにより、チャネル推定部２０として機能する。制御部７１は相関行列算出プログラム７４を実行することにより、相関行列算出部２１として機能する。制御部７１はＭＭＰＩ重み算出プログラム７５を実行することにより、ＭＭＰＩ重み算出部２２として機能する。制御部７１はイコライザプログラム７６を実行することにより、イコライザ２３として機能する。制御部７１はＭＬＤ処理プログラム７７を実行することにより、ＭＬＤ２４として機能する。各種機能についての詳細は前述の通りである。

以上の通り復調部１２ａは、記憶部７２に記憶したプログラムを制御部７１に実行させることにより、ソフトウェアプログラムで実現することが出来る。なお本実施例では復調部１２ａを例に説明したが、他の復調部の場合も同様にソフトウェアプログラムで実現することが出来る。

図１１は本実施例に係る復調部１２の効果を示すグラフである。図１１において、横軸は受信信号の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を示す。縦軸は復調処理後のビットエラー率（ＢＥＲ：ＢｉｔＥｒｒｏｒＲａｔｅ）を示す。ビットエラー率とは、復調処理後の信号がビットエラーとなる確率である。アンテナは２×２ＭＩＭＯ、変調方式はＱＰＳＫ、信号はＲａｙｌｅｉｇｈ散乱させている。

図１１において、グラフ８１はＭＭＳＥ処理のみを実行した場合の、受信信号の信号対雑音比と復調処理後のビットエラー率との関係を示すものである。グラフ８２はＭＭＳＥ処理後にＭＬＤ処理を実行した場合の、受信信号の信号対雑音比と復調処理後のビットエラー率との関係を示すものである。グラフ８３は本実施例に係る復調部１２の処理であり、Ａ＝０．１でのＭＭＰＩ処理後にＭＬＤ処理を実行した場合の、受信信号の信号対雑音比と復調処理後のビットエラー率との関係を示すものである。

例えばＢＥＲ＝０．０１を実現するための信号対雑音比を見ると、ＭＭＳＥ処理後にＭＬＤ処理をすることにより、ＭＭＳＥ処理のみの場合に比べ、２．５ｄＢ改善することがグラフ８１およびグラフ８２から分かる。さらに、Ａ＝０．１とするＭＭＰＩ処理後にＭＬＤ処理を実行することにより、ＭＭＳＥ処理後にＭＬＤ処理を実行した場合に比べ、０．５ｄＢ改善することがグラフ８２およびグラフ８３から分かる。

同じＢＥＲの値を実現するために信号対雑音比が低くても良いため、復調部１２はより低い信号品質で信号を正しく受信することができる。また、同じＢＥＲの値を実現するために、より低い送信電力で良いこととなるため、送信装置２は信号の送信電力を削減することが出来る。

１受信装置
２送信装置
１０ＲＦ処理部
１１Ａ／Ｄ変換部
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ復調部
１３復号部
１５制御部
２０チャネル推定部
２１相関行列算出部
２２ＭＭＰＩ重み算出部
２３イコライザ
２４ＭＬＤ
２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅ、２５ｆ干渉処理部
３０ＭＭＳＥ重み算出部
３１逆拡散部
３２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄＭＭＰＩ補正部
４０Ｓ／Ｎ推定部
５０振幅補正部
６０マルチコード出力部
７０プリコーディング情報部
７１制御部
７２記憶部
８１、８２、８３グラフ
Ｔ１、Ｔ２送信アンテナ
Ｒ１、Ｒ２受信アンテナ

Claims

複数の送信アンテナから送信された送信信号を受信する複数の受信アンテナと、
該複数の受信アンテナで受信した複数の受信信号のそれぞれについて、該複数の送信アンテナのうち、ある送信アンテナからの送信信号が他の送信アンテナからの送信信号に与える干渉成分であるアンテナ間干渉成分は残しつつ、マルチパスによるシンボル間干渉であるマルチパス干渉成分を低減する重みを付与する重みづけ処理を行う第１干渉処理部と、
該第１干渉処理部により該重みづけ処理が施された該複数の受信信号のそれぞれについて、該アンテナ間干渉成分を除去する第２干渉処理部と、
を有し、
該第１干渉処理部は、
前記受信信号に基づいて推定した伝搬チャネルベクトルおよび該複数のアンテナ間の相関行列に基づいて該干渉成分を除去する重み係数を算出する重み算出部と、
算出した該重み係数で前記受信信号に重みづけ処理するイコライザと、
重みづけ後の前記受信信号に該アンテナ間干渉成分を加算する補正部と、
を有することを特徴とする受信装置。
該第１干渉処理部は、該イコライザから出力される重みづけ処理後の受信信号を逆拡散処理し、該補正部へ出力する逆拡散部をさらに有することを特徴とする、請求項１に記載の受信装置。
該補正部は、加算する該アンテナ間干渉成分があらかじめ設定した閾値よりも小さい場合は、該受信信号への加算処理を無効にすることを特徴とする、請求項１または２に記載の受信装置。
該補正部は、該第２干渉処理部の処理結果に応じて、該アンテナ間干渉成分の加算量を
調整することを特徴とする、請求項１または２に記載の受信装置。
該伝搬チャネルベクトルに基づいて該受信信号の信号対雑音比の推定結果を該補正部へ出力する信号対雑音比推定部をさらに有し、
該補正部は、該信号対雑音比の推定結果が、あらかじめ設定した閾値よりも大きい場合は、該受信信号への加算処理を無効にすることを特徴とする、請求項１または２に記載の受信装置。
該第２干渉処理部は、ＭＬＤ（ＭａｘｉｍｕｍＬｉｋｅＬｉｈｏｏｄＤｅｔｅｃｔｉｏｎ）処理により、該複数の受信信号のそれぞれについて、該アンテナ間干渉成分を除去することを特徴とする、請求項１に記載の受信装置。
複数の送信アンテナから送信された送信信号を複数の受信アンテナで受信し、受信した複数の受信信号から干渉成分を除去する受信装置の干渉成分除去方法であって、
該複数の受信アンテナで受信した該複数の受信信号のそれぞれについて、該複数の送信アンテナのうち、ある送信アンテナからの送信信号が他の送信アンテナからの送信信号に与える干渉成分であるアンテナ間干渉成分は残しつつ、マルチパスによるシンボル間干渉であるマルチパス干渉成分を低減する重みを付与する重みづけ処理を行い、
前記マルチパスによるシンボル間干渉であるマルチパス干渉成分を低減する重みを付与する重みづけ処理は、
前記受信信号に基づいて推定した伝搬チャネルベクトルおよび該複数のアンテナ間の相関行列に基づいて該干渉成分を除去する重み係数を算出し、
算出した該重み係数で前記受信信号に重みづけ処理し、
重みづけ後の前記受信信号に該アンテナ間干渉成分を加算することにより行い、
該マルチパス干渉成分を低減する処理が施された該複数の受信信号のそれぞれについて、該アンテナ間干渉成分を除去することを特徴とする干渉成分除去方法。