JP6411966B2 - 受信装置及び干渉推定方法 - Google Patents
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Description
また、非特許文献3によって求まる干渉パラメータは干渉確率と干渉電力であり、対数尤度比の計算に必要となる雑音電力は既知である必要があり、その測定方法には言及されていなかった。
図1は、本発明の第1の実施形態による無線通信システム1の構成図である。同図に示すように、無線通信システム1は、無線により通信する送信機100(送信装置)と受信機200(受信装置)とを備えて構成される。無線通信システム1は、マルチキャリア重畳伝送方式により無線通信する。
伝送路推定回路262は、P/S変換回路250が出力した受信信号からプリアンブルシンボルやパイロットサブキャリアなどの既知信号を抽出する。伝送路推定回路262は、抽出した既知信号から無線伝送等により生じたチャネル応答をサブキャリアごとに推定し、推定したサブキャリアごとのチャネル応答から算出した伝送路推定値を等化回路263及び伝送路重み回路267に出力する。
等化回路263は、伝送路推定値に基づき、サブキャリアごとに受信信号を周波数領域等化し、硬判定回路264及び混合対数尤度比算出回路275に出力する。
硬判定回路264は、等化回路263により等化処理されたIQ平面上の受信信号点から最も近接する送信信号点候補に硬判定を行い、サブキャリアごとに、伝送されたビット系列を推定する。硬判定回路264は、推定したビット系列を切替回路265に出力する。
伝送路重み回路267は、マッピング回路266が生成した送信レプリカ信号に、伝送路推定回路262から入力した伝送路推定値を用いて伝送路重みを乗じ、サブキャリアごとの所望波のレプリカの受信信号である受信レプリカ信号を得る。伝送路重み回路267は、得られた受信レプリカ信号を不要信号電力算出回路268に出力する。
図4は、受信機200の受信動作を示すフロー図である。
受信機200のアンテナ210が無線信号を受信すると、周波数変換器220は、アンテナ210が受信した無線信号の周波数を変換し、受信信号を得る。サイクリックプレフィックス除去回路230は、周波数変換された受信信号からサイクリックプレフィックスを除去する(ステップS105)。FFT回路240は、サイクリックプレフィックスが除去された受信信号にFFTを行って周波数領域の信号に変換し、サブキャリアごとの検波信号を得る(ステップS110)。P/S変換回路250は、サブキャリアごとの検波信号を時間方向に並び替え、パラレル信号からシリアル信号に変換し、復号処理部260に出力する。
対数尤度期待値算出回路270及び最大化回路271は、サブチャネルを1つ選択し(ステップS205)、選択したサブチャネルについて、以下のステップS210〜ステップS225の処理を行う。
復号処理部260は、図4のステップS130からの処理を繰り返す。
そして、復号回路276は、誤り訂正復号処理を所定回数行ったと判断した場合(ステップS185:YES)、ステップS180において得られた硬判定ビット系列を受信ビット系列として出力する。
受信機900の復号処理部960は、受信機200と同様の処理により、P/S変換回路250から受信信号を入力し、受信信号バッファ261、伝送路推定回路262、及び、等化回路263に分岐して出力される。受信信号バッファ261は、受信信号を記憶する。伝送路推定回路262は受信信号から伝送路推定値を得る。等化回路263は、得られた伝送路推定値に基づき、サブキャリアごとに受信信号を周波数領域等化する。硬判定回路264は、等化処理されたIQ平面上の受信信号点から最も近接する送信信号点候補に硬判定を行い、伝送されたビット系列をサブキャリアごとに推定する。マッピング回路266は、推定されたビット系列を変調し、送信レプリカ信号を生成する。伝送路重み回路267は、伝送路推定値を用いて送信レプリカ信号に伝送路重みを乗じて、サブキャリアごとの受信レプリカ信号を生成する。不要信号電力算出回路268は、受信信号バッファ261から受信信号を読み出し、読み出した受信信号から受信レプリカ信号を減算し、シンボルごとの不要信号電力を得ると、その二乗値を算出する。そして、対数尤度期待値算出回路970が、観測データ(不要信号電力の二乗値)に対する対数尤度の条件付き期待値(Q関数)を導出し、最大化回路971は、Q関数を最大化する干渉パラメータを導出する処理を、干渉パラメータが収束するまで行う。混合対数尤度比算出回路975は、干渉パラメータと、等化後の受信信号点とを基に、式(B)により混合対数尤度比LLRWeighを算出する。硬判定回路976は、混合対数尤度比LLRWeighに対して硬判定を行った結果得られたビット系列を出力する。
このように、受信機900は、サブチャネル化処理はなく、全サブキャリアで同一の干渉パラメータ(干渉確率α、干渉電力σif 2)を推定することしかできない。また、Outer loopは存在せず、雑音電力推定機構もない。
また、サブチャネル化により観測データが減少するためEMアルゴリズム繰り返し単独では干渉パラメータの推定精度が低くなることが想定されるが、EMアルゴリズムとは別のOuter loop処理で誤り訂正処理を行い、観測データの確度を順次高めることで、干渉パラメータ推定精度を向上することができる。
また、干渉波が存在しないと推定されるサブキャリアのみで雑音電力推定を実施することで、干渉波電力により雑音電力にバイアスが掛かるのを抑止するとともに、Inner loop及びOuter loopの各繰り返しタイミングで逐次的に雑音電力を更新されるため、Inner loopにおける対数尤度期待値、Outer loopにおける対数尤度比の推定精度の改善が見込める。
図9は、第2の実施形態による受信機200bの構成を示す機能ブロック図であり、本実施形態と関係する機能ブロックのみを抽出して示してある。同図において、図3に示す第1の実施形態の受信機200と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。受信機200bと、第1の実施形態の受信機200との違いは、復号処理部260に代えて復号処理部260bを備える点である。復号処理部260bが復号処理部260と異なる点は、切替回路265に代えて切替回路265bを備える点、マッピング回路266に代えて軟判定レプリカ生成回路280を備える点、混合対数尤度比算出回路275に代えて混合対数尤度比算出回路275bを備える点、及び、復号回路276に代えて復号回路276bを備える点である。
図10は、第1の実施形態の受信機200と、従来技術を適用した受信機900の検出成功確率をシミュレーションした実験結果を示す図である。所望波に対し干渉波が2波であり、これらの干渉波が異なる干渉強度で到来するケースにより評価を行った。1つ目の干渉波の干渉強度はD/U=3dB(デシベル)、2番目の干渉波の干渉強度はD/U=−3dBである。また、いずれの干渉波も所望波との重畳率は6/64であり、これらの干渉波同士の重畳は無い。所望波は、ターボ符号化QPSK−OFDM伝送である。
さらに、受信機は、Outer loop処理により、Inner loop処理によって得られた干渉確率、干渉電力を用いて受信信号を復号し、復号結果を再符号化して得られた送信レプリカ信号に伝送路推定値を乗算した受信レプリカ信号を用いて再びInner loop処理を行う。また、受信機は、干渉確率が閾値を下回るサブチャネルに含まれるサブキャリアの雑音電力の平均値を、全サブキャリアの雑音電力として、受信信号の復号処理、受信レプリカ信号の生成処理、及び、Inner loop処理において使用する。これにより、受信機は、EMアルゴリズムを繰り返すことによる利得の低下を抑え、干渉波電力により雑音電力にバイアスが掛かるのを抑止することができる。加えて、Inner loop処理における干渉確率、干渉電力の算出の精度の向上や、Outer loop処理における混合対数尤度比の推定精度の改善することが可能となる。
100 送信機(送信装置)
110 誤り訂正符号化回路
120 マッピング回路
130 S/P変換回路
140 IFFT回路
150 サイクリックプレフィックス付加回路
160 周波数変換器
170 アンテナ
200、200a、200b 受信機(受信装置)
210 アンテナ
220 周波数変換器
230 サイクリックプレフィックス除去回路
240 FFT回路
250 P/S変換回路
260、260a、260b 復号処理部
261 受信信号バッファ
262 伝送路推定回路
263 等化回路(レプリカ信号生成部)
264 硬判定回路(レプリカ信号生成部)
265、265a、265b 切替回路
266 マッピング回路(レプリカ信号生成部)
267 伝送路重み回路(レプリカ信号生成部)
268 不要信号電力算出回路(不要信号電力算出部)
269 サブチャネル化回路(サブチャネル化部)
270 対数尤度期待値算出回路(推定部)
271 最大化回路(推定部)
272、272a 平均化回路(推定部)
273 雑音電力推定回路
274 抽出・平均化回路
275、275a、275b 混合対数尤度比算出回路(混合対数尤度比算出部)
276、276b 復号回路
277 誤り訂正符号化回路
280 軟判定レプリカ生成回路
Claims (6)
- マルチキャリア重畳伝送方式を用いて送信された所望波と、前記所望波に干渉を与える1以上の干渉波とが重畳された信号を受信する受信装置であって、
受信信号から推定した送信信号を用いて前記所望波の受信信号のレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成部と、
前記受信信号から前記レプリカ信号を減算して不要波の電力をサブキャリアごとに算出する不要信号電力算出部と、
前記サブキャリアが属するサブチャネルを決定するサブチャネル化部と、
前記サブチャネルそれぞれの前記不要波の電力に対する尤度の期待値が最大となるように、前記所望波において干渉波が存在する確率である干渉確率及び前記干渉波の干渉電力を前記サブキャリアごとに推定する推定部と、
前記推定部が推定した前記干渉確率及び前記干渉電力を用いて、前記受信信号から混合対数尤度比を算出する混合対数尤度比算出部と、を備え、
前記レプリカ信号生成部が、前記推定部により推定された前記干渉確率及び前記干渉電力により前記混合対数尤度比を更新して誤り訂正復号を行った結果から新たな前記レプリカ信号を生成する処理と、
前記不要信号電力算出部が、前記受信信号から新たな前記レプリカ信号を減算して前記不要波の電力を更新する処理と、
前記サブチャネル化部が、前記不要波における前記サブキャリアが属するサブチャネルを決定する処理と、
前記推定部が、更新された前記不要波の電力に基づいて前記干渉確率及び前記干渉電力を推定する処理とを繰り返し行うことを特徴とする受信装置。 - 前記推定部は、前記サブチャネルに属する前記サブキャリアについて推定した前記干渉確率及び前記干渉電力を平均化して前記サブチャネルごとの干渉確率及び干渉電力を推定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の受信装置。 - 前記受信信号に含まれる既知信号に基づいて全サブキャリアに共通の雑音電力を算出し、前記サブチャネルごとに前記干渉確率が得られた後は、平均の前記干渉確率が所定の閾値を下回る前記サブチャネルに属する前記サブキャリアの雑音電力に基づいて全サブキャリアに共通の雑音電力を更新する雑音電力推定部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項2に記載の受信装置。 - 前記サブチャネル化部は、前記サブキャリアが属するサブチャネルを、前記不要波における前記サブキャリアの前記電力の大きさに応じて決定する、
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の受信装置。 - 前記レプリカ信号は、前記受信信号の受信信号点に最も近接する送信信号点の候補に硬判定して得られた信号であり、新たな前記レプリカ信号は、更新された前記混合対数尤度比に誤り訂正復号を行った結果を誤り訂正符号化して得た信号である、又は、前記レプリカ信号は、サブキャリアごとの初期値の干渉確率及び干渉電力を用いて前記受信信号から算出した混合対数尤度比に基づく軟判定レプリカ信号であり、新たな前記レプリカ信号は、更新された前記混合対数尤度比に軟判定を行って得た結果から生成した信号である、
ことを特徴とする請求項1に記載の受信装置。 - マルチキャリア重畳伝送方式を用いて送信された所望波と、前記所望波に干渉を与える1以上の干渉波とが重畳された信号を受信する受信装置が実行する受信方法であって、
受信信号から推定した送信信号を用いて前記所望波の受信信号のレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成ステップと、
前記受信信号から前記レプリカ信号を減算して不要波の電力をサブキャリアごとに算出する不要信号電力算出ステップと、
前記サブキャリアが属するサブチャネルを決定するサブチャネル化ステップと、
前記サブチャネルそれぞれの前記不要波の電力に対する尤度の期待値が最大となるように、前記所望波において干渉波が存在する確率である干渉確率及び前記干渉波の干渉電力を前記サブキャリアごとに推定する推定ステップと、
前記推定ステップにおいて推定した前記干渉確率及び前記干渉電力を用いて、前記受信信号から混合対数尤度比を算出する混合対数尤度比算出ステップと、を有し、
前記レプリカ信号生成ステップにおいて、前記推定ステップで推定された前記干渉確率及び前記干渉電力により前記混合対数尤度比を更新して誤り訂正復号を行った結果から新たな前記レプリカ信号を生成する処理と、
前記不要信号電力算出ステップにおいて、前記受信信号から新たな前記レプリカ信号を減算して前記不要波の電力を更新する処理と、
前記サブチャネル化ステップにおいて、前記不要波における前記サブキャリアが属するサブチャネルを決定する処理と、
前記推定ステップにおいて、更新された前記不要波の電力に基づいて前記干渉確率及び前記干渉電力を推定する処理とを繰り返し行うことを特徴とする干渉推定方法。
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