JP6727005B2 - MIMO-OFDM signal receiver - Google Patents

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本発明は、MIMO−OFDM信号を受信する受信装置に関し、特に、複数の受信系列間で受信信号のC/Nが大きく異なる場合であっても、送信データを正しく受信するMIMO−OFDM信号受信装置に関する。 The present invention relates to a receiver for receiving a MIMO-OFDM signal, and more particularly, a MIMO-OFDM signal receiver for correctly receiving transmitted data even when the C/N of the received signal greatly differs among a plurality of reception sequences. Regarding

デジタル放送や無線LANなどに採用されているマルチキャリヤ変調方式にOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重方式)がある。OFDMではマルチパスに対する耐性を得るために、ガードインターバル(GI:Guard Interval)またはサイクリックプレフィックス(CP:Cyclic Prefix)と呼ばれる区間を設けている。OFDMでは、送信元から受信点までの伝送路の遅延広がりがGI長以内である場合に、チャネル等化が可能であることが知られている。 There is OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) as a multi-carrier modulation system adopted for digital broadcasting, wireless LAN, and the like. In OFDM, a section called a guard interval (GI: Guard Interval) or a cyclic prefix (CP: Cyclic Prefix) is provided in order to obtain resistance to multipath. In OFDM, it is known that channel equalization is possible when the delay spread of the transmission path from the transmission source to the reception point is within the GI length.

一方、送信側および受信側の双方で複数のアンテナを使用するMIMO(Multiple Input and Multiple Output)構成により情報を伝送する技術があり、この技術に関する検討が行われている(非特許文献1,2)。特に、それぞれのアンテナから異なる情報を伝送する空間分割多重MIMOは、送信アンテナの数に比例して伝送容量を大きくすることができるという利点を有する。 On the other hand, there is a technique for transmitting information by a MIMO (Multiple Input and Multiple Output) configuration using a plurality of antennas on both the transmitting side and the receiving side, and studies on this technique have been made (Non-Patent Documents 1 and 2). ). In particular, space division multiplexing MIMO that transmits different information from each antenna has the advantage that the transmission capacity can be increased in proportion to the number of transmission antennas.

OFDMを変調方式としたMIMO構成による情報伝送はMIMO−OFDMと呼ばれ、両者の利点を矛盾なく組み合わせることができる。 Information transmission by a MIMO configuration using OFDM as a modulation method is called MIMO-OFDM, and the advantages of both can be combined without contradiction.

空間分割多重MIMO(非特許文献3)の受信方法としては、ゼロフォーシング法(非特許文献4)、MMSE法、MLD法などが知られている。ゼロフォーシング法は他の2つと比較して、計算量が小さいという利点を有している。しかし、受信信号のC/Nが小さい場合、互いの受信系列の信号に含まれる干渉成分を除去する際に、それぞれの受信系列の信号に雑音が付加されてしまう。ゼロフォーシング法では、このような雑音強調によって受信特性が劣化するという欠点がある。 Known methods for receiving space division multiplexing MIMO (Non-Patent Document 3) include a zero forcing method (Non-Patent Document 4), an MMSE method, and an MLD method. The zero forcing method has an advantage that the amount of calculation is small as compared with the other two. However, when the C/N of the reception signals is small, noise is added to the signals of the respective reception series when the interference components included in the signals of the reception series of each other are removed. The zero-forcing method has a drawback that reception characteristics are deteriorated by such noise enhancement.

MLD法は他の2つの手法と比較して、計算量は大幅に大きくなるものの、最適な受信方法である、ということが知られている。MMSE法は計算量および受信特性の観点において、これらの中間的な受信方法であり、受信信号のC/Nを推定する必要があるものの、ゼロフォーシング法とは異なり、雑音強調がないという特徴がある。 It is known that the MLD method is an optimal receiving method, though the amount of calculation is significantly larger than the other two methods. The MMSE method is an intermediate receiving method in terms of the amount of calculation and the receiving characteristic, and although it is necessary to estimate the C/N of the received signal, unlike the zero forcing method, there is no noise enhancement. is there.

一方、LDPC符号は、シャノン限界に迫る誤り訂正符号として、近年大きな注目を集め広い分野で採用されている。誤り訂正符号においては、軟判定値を用いることが有効である。LDPC符号の復号に軟判定値を用いる場合、対数尤度比を用いることが一般的であるが、これを求める際には信号に重畳されている雑音成分の分散値を推定することが必要である。 On the other hand, the LDPC code has been attracting much attention in recent years and has been adopted in a wide field as an error correction code approaching the Shannon limit. It is effective to use the soft decision value in the error correction code. When a soft decision value is used for decoding an LDPC code, it is common to use a log-likelihood ratio, but when obtaining this, it is necessary to estimate the variance value of the noise component superimposed on the signal. is there.

このように、MMSE法を用いて受信信号の分離および等化を行う場合、および対数尤度比を求める場合には、信号に重畳されている雑音成分の分散値を推定することが必要であり、これを精度良く推定することが良好な受信特性を得るために必要である。 As described above, when the received signal is separated and equalized by using the MMSE method, and when the log-likelihood ratio is obtained, it is necessary to estimate the variance value of the noise component superimposed on the signal. , It is necessary to estimate this accurately in order to obtain good reception characteristics.

一般に、MIMOシステムにおいて、受信信号に含まれる雑音は受信系列ごとに独立であると仮定されているが、雑音成分の分散値については同一であるとされる。例えば、MMSE法における重み行列は、次式で与えられる(非特許文献5)。

Figure 0006727005
ここで、Wμは重み行列、Hはチャネル行列、Ntは送信アンテナ数、γ0は1素子のみで全電力を送信した場合の平均受信SN比を示す。また、INtはNt×Ntの単位行列、上付きのTは転置、上付きのHは複素共役転置を示す。 Generally, in a MIMO system, it is assumed that the noise included in the received signal is independent for each reception sequence, but the noise components have the same variance value. For example, the weight matrix in the MMSE method is given by the following equation (Non-Patent Document 5).
Figure 0006727005
Here, W μ is a weight matrix, H is a channel matrix, N t is the number of transmission antennas, and γ 0 is an average reception SN ratio when the total power is transmitted by only one element. In addition, I Nt represents an N t ×N t identity matrix, superscript T represents transposition, and superscript H represents complex conjugate transposition.

ここで、前記式(1)の括弧内第2項の有無が、ゼロフォーシング法とMMSE法の差異である。前記式(1)の括弧内第2項は、ゼロフォーシング法では存在しないが、MMSE法では存在する。 Here, the presence/absence of the second term in parentheses in the equation (1) is the difference between the zero forcing method and the MMSE method. The second term in the parentheses in the equation (1) does not exist in the zero forcing method, but exists in the MMSE method.

前述のとおり、ゼロフォーシング法には、雑音強調によって受信特性が劣化するという欠点があり、MMSE法には雑音強調がない。つまり、前記式(1)の括弧内第2項は、雑音強調を引き起こさないための要素であるといえる。この雑音強調を引き起こさないための要素である前記式(1)の括弧内第2項は、単位行列にスカラ量が乗算されたものであることから、行列内の全ての対角成分に同一のスカラ量が加算されることとなる。 As described above, the zero forcing method has a drawback that reception characteristics are deteriorated by noise enhancement, and the MMSE method has no noise enhancement. That is, it can be said that the second term in the parentheses in the equation (1) is an element for not causing noise enhancement. The second term in the parentheses of the equation (1), which is an element for not causing this noise enhancement, is the same as the unit matrix multiplied by the scalar amount, so that it is the same for all diagonal elements in the matrix. The amount of scalar will be added.

前述の非特許文献2によれば、MMSE法にて次式の受信処理が行われる。復号信号ベクトルを次式で示す。

Figure 0006727005
ここで、MTは送信アンテナ数(前記Ntに相当)、MRは受信アンテナ数、Hはチャネルインパルス行列(前記チャネル行列と同義)、γは受信信号ベクトルを示す。また、ρは送信信号電力、σn 2は雑音成分の分散値、IMRはMR×MRの単位行列を示す。すなわち、前記式(2)においても、考慮すべき雑音成分は、行列内の全ての対角成分において同じスカラ量である。 According to Non-Patent Document 2 described above, the reception processing of the following equation is performed by the MMSE method. The decoded signal vector is shown by the following equation.
Figure 0006727005
Here, M T is the number of transmitting antennas (corresponding to N t ), M R is the number of receiving antennas, H is the channel impulse matrix (synonymous with the channel matrix), and γ is the received signal vector. Further, ρ is the transmission signal power, σ n 2 is the variance value of the noise component, and I MR is the unit matrix of M R ×M R. That is, also in the above equation (2), the noise component to be considered is the same scalar amount in all diagonal components in the matrix.

また、対数尤度比を算出する際に用いる分離および検出後のS/N(信号電力を1とすれば、前述の雑音成分の分散値に相当)は、次式で与えられる(非特許文献6)。

Figure 0006727005
Figure 0006727005
Further, the S/N after separation and detection used when calculating the log-likelihood ratio (corresponding to the above-mentioned variance value of the noise component when the signal power is 1) is given by the following equation (Non-Patent Document 1). 6).
Figure 0006727005
Figure 0006727005

ここで、

Figure 0006727005
は伝送路行列(チャネル行列)の逆行列、σ2は各受信アンテナの雑音成分の分散値を示す。 here,
Figure 0006727005
Is the inverse of the transmission line matrix (channel matrix), and σ 2 is the variance of the noise component of each receiving antenna.

唐沢、“MIMO伝搬チャネルモデリング”、信学論、J86-B,9 (2003)Karasawa, “MIMO Propagation Channel Modeling”, IEICE, J86-B,9 (2003) “平成16年度標準技術集「MIMO(multi input multi output)関連技術」”、 特許庁“2004 standard technology collection “MIMO (multi input multi output) related technology””, JPO 大鐘、西村、小川、“MIMOチャネルにおける空間分割多重方式とその基本特性”、 信学論、J87-B,9、 pp.1162-1173 (2004)Ohgane, Nishimura, Ogawa, "Spatial Division Multiplexing Method and Its Basic Characteristics in MIMO Channels", IEICE, J87-B,9, pp.1162-1173 (2004) F.Becker, L.N.Holzman, R.LuckyandE.Port,“Automatic equalization for digital communication”, Proceedings of the IEEE,53,1, pp.96-97 (1965)F.Becker, L.N.Holzman, R.LuckyandE.Port, “Automatic equalization for digital communication”, Proceedings of the IEEE, 53, 1, pp.96-97 (1965) 大鐘、 小川、“わかりやすいMIMOシステム技術”、 オーム社 (2009)Ohgane, Ogawa, "Intelligible MIMO system technology", Ohmsha (2009) 平、石津、村上、“SDMおよびSTCを用いるMIMO−OFDMシステムの受信特性”、信学技報RCS、103、128、pp.85-90 (2003)Hira, Ishizu, Murakami, "Reception characteristics of MIMO-OFDM system using SDM and STC", IEICE Technical Report RCS, 103, 128, pp.85-90 (2003).

前記式(3)(4)のとおり、対数尤度比を算出する際に用いる分離および検出後のS/Nを求める場合に、受信アンテナの雑音成分の分散値は、受信系列ごとに同一であるとされている。 As shown in the equations (3) and (4), when the S/N after separation and detection used when calculating the log-likelihood ratio is obtained, the variance value of the noise component of the reception antenna is the same for each reception sequence. It is said that there is.

しかしながら、例えば、送信側で送信系列ごとに出力の大きさに差をつけて送信しているなど、受信系列ごとに雑音成分の分散値が大きく異なる場合がある。この場合には、MMSE法において、分離および検出用の重み行列や対数尤度比を精度良く算出することができないという問題がある。 However, the variance value of the noise component may differ greatly depending on the reception sequence, for example, when the transmission side transmits with different output magnitudes for each transmission sequence. In this case, the MMSE method has a problem in that the weight matrix for separation and detection and the log-likelihood ratio cannot be accurately calculated.

そこで、本発明はかかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、受信信号に含まれる雑音成分の分散値を精度良く推定し、対数尤度比を精度良く算出可能なMIMO−OFDM信号受信装置を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in order to solve such a problem, and an object thereof is a MIMO- which can accurately estimate a variance value of a noise component included in a received signal and accurately calculate a log likelihood ratio. It is to provide an OFDM signal receiving device.

前記課題を解決するために、請求項1のMIMO−OFDM信号受信装置は、受信系列ごとのMIMO−OFDM信号の有効シンボル期間に相当する時間の等価ベースバンド信号をFFTし、時間領域信号を周波数領域信号に変換するFFT部と、前記FFT部により変換された前記周波数領域信号からチャネル行列を推定するチャネル推定部と、前記チャネル推定部により推定された前記チャネル行列から重み行列を算出する重み行列算出部と、前記FFT部により変換された前記周波数領域信号と、前記重み行列算出部により算出された前記重み行列とを乗算し、受信系列ごとの受信信号の分離および検出を行う空間フィルタ部と、前記空間フィルタ部により分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号に基づいて、受信系列ごとの帯域全体の雑音分散値を算出する帯域雑音分散算出部と、前記帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の雑音分散値、および前記重み行列算出部により算出された前記重み行列に基づいて、受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を算出する雑音分散算出部と、前記空間フィルタにより分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号、および前記雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値に基づいて、受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を算出するQAM復調部と、前記QAM復調部により算出された前記受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を多重する多重部と、前記多重部により多重された前記対数尤度比を用いて誤り訂正復号処理を行い、ビット列を生成して出力する誤り訂正復号部と、を備え、前記雑音分散算出部が、前記重み行列算出部により算出された前記重み行列の各要素の振幅を算出し、前記重み行列の各要素の振幅を要素とする行列を生成する振幅算出部と、前記振幅算出部により生成された前記行列から、受信系列ごとの列ベクトルを抽出する列ベクトル抽出部と、前記帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の雑音分散値から、行ベクトルを生成する行ベクトル化部と、前記列ベクトル抽出部により抽出された前記受信系列ごとの列ベクトルと、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、受信系列ごとの乗算結果を出力する乗算部と、前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を全キャリヤに渡って平均化し、受信系列ごとの帯域全体の乗算結果を算出する相加平均部と、前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を、前記相加平均部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の乗算結果で除算し、受信系列ごとの除算結果を出力する除算部と、前記除算部により出力された前記受信系列ごとの除算結果と、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を求める乗算部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the MIMO-OFDM signal receiving apparatus according to claim 1 FFTs an equivalent baseband signal at a time corresponding to an effective symbol period of a MIMO-OFDM signal for each reception sequence, and frequency-domains the time-domain signal. An FFT unit for converting into a domain signal, a channel estimation unit for estimating a channel matrix from the frequency domain signal converted by the FFT unit, and a weight matrix for calculating a weight matrix from the channel matrix estimated by the channel estimation unit. A calculation unit, a spatial filter unit that multiplies the frequency domain signal converted by the FFT unit and the weight matrix calculated by the weight matrix calculation unit, and performs separation and detection of a reception signal for each reception sequence; A band noise variance calculation unit that calculates a noise variance value of the entire band for each reception sequence based on the received signal for each reception sequence that has been separated and detected by the spatial filter unit; and the band noise variance calculation unit. A noise variance calculation unit that calculates a noise variance value for each reception sequence and for each carrier based on the noise variance value of the entire band for each reception sequence calculated by the above and the weight matrix calculated by the weight matrix calculation unit A received signal for each reception sequence that has been separated and detected by the spatial filter, and for each reception sequence calculated by the noise variance calculation unit and for each carrier based on the noise variance value, A QAM demodulation unit that calculates a log-likelihood ratio for each bit, a multiplexing unit that multiplexes the log-likelihood ratios for each reception sequence and for each bit calculated by the QAM demodulation unit, and the above-mentioned multiplexing unit An error correction decoding unit that performs an error correction decoding process using a log-likelihood ratio to generate and output a bit string, and the noise variance calculation unit is the weight matrix of the weight matrix calculated by the weight matrix calculation unit. A column vector for each reception sequence is extracted from the amplitude calculation unit that calculates the amplitude of each element and generates a matrix having the amplitude of each element of the weight matrix as an element, and the matrix generated by the amplitude calculation unit. A column vector extraction unit, a row vectorization unit that generates a row vector from the noise variance value of the entire band for each reception sequence calculated by the band noise variance calculation unit, and the row vector extraction unit that extracts the row vector A column vector for each reception sequence and the row vector generated by the row vectorization unit are multiplied, and a multiplication unit that outputs a multiplication result for each reception sequence, and a multiplication unit for each reception sequence output by the multiplication unit The multiplication result is The arithmetic averaging unit for averaging over the rear and calculating the multiplication result of the entire band for each reception sequence, and the multiplication result for each reception sequence output by the multiplication unit were calculated by the arithmetic averaging unit. A division unit that divides by the multiplication result of the entire band for each reception sequence and outputs a division result for each reception sequence, a division result for each reception sequence that is output by the division unit, and a row vectorization unit And a multiplying unit that obtains a noise variance value for each reception sequence and for each carrier by multiplying the row vector thus generated.

また、請求項2のMIMO−OFDM信号受信装置は、請求項1に記載のMIMO−OFDM信号受信装置において、前記帯域雑音分散算出部が、出力段帯域雑音分散算出部および入力段帯域雑音分散算出部を備え、前記出力段帯域雑音分散算出部が、前記空間フィルタ部により分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号をシンボル再生し、受信系列ごとの再生信号を生成するシンボル再生部と、前記シンボル再生部により生成された前記受信系列ごとの再生信号から、前記空間フィルタ部により分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号を減算し、受信系列ごとの誤差信号を生成する減算部と、前記減算部により生成された前記受信系列ごとの誤差信号の振幅を算出する振幅算出部と、前記振幅算出部により算出された前記受信系列ごとの誤差信号の振幅を全キャリヤに渡って平均化し、受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値を算出する相加平均部と、を備え、前記入力段帯域雑音分散算出部が、前記重み行列算出部により算出された前記重み行列の各要素の振幅を算出し、前記重み行列の各要素の振幅を要素とする行列を生成する振幅算出部と、前記振幅算出部により生成された前記行列の逆行列を算出する逆行列算出部と、前記逆行列算出部により算出された前記逆行列を全キャリヤに渡って平均化し、帯域全体の平均値を要素とする逆行列を算出する相加平均部と、前記出力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値と、前記相加平均部により算出された前記逆行列とを乗算し、前記受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値を求め、前記受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値を、前記受信系列ごとの帯域全体の雑音分散値として出力する入力雑音分散算出部と、を備えることを特徴とする。 The MIMO-OFDM signal receiving apparatus according to claim 2 is the MIMO-OFDM signal receiving apparatus according to claim 1, wherein the band noise variance calculation unit includes an output stage band noise variance calculation unit and an input stage band noise variance calculation. A symbol regenerating unit that reconstructs the received signal for each received sequence separated and detected by the spatial filter unit, and generates a regenerated signal for each received sequence. And subtracting the reception signal for each reception sequence separated and detected by the spatial filter unit from the reproduction signal for each reception sequence generated by the symbol reproduction unit to generate an error signal for each reception sequence. A subtraction unit, an amplitude calculation unit that calculates the amplitude of the error signal for each reception sequence generated by the subtraction unit, and the amplitude of the error signal for each reception sequence calculated by the amplitude calculation unit for all carriers. And an arithmetic averaging unit for averaging over and calculating an output stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence, wherein the input stage band noise variance calculation unit is calculated by the weight matrix calculation unit. An amplitude calculating unit that calculates the amplitude of each element of the weight matrix and generates a matrix having the amplitude of each element of the weight matrix as an element, and an inverse matrix that calculates the inverse matrix of the matrix generated by the amplitude calculating unit. A calculation unit, an arithmetic averaging unit that averages the inverse matrix calculated by the inverse matrix calculation unit over all carriers, and calculates an inverse matrix having an average value of the entire band as an element; and the output stage band noise The output stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence calculated by the variance calculation unit is multiplied by the inverse matrix calculated by the arithmetic mean unit, and the input stage of the entire band for each reception sequence is multiplied. An input noise variance calculation unit that obtains a band noise variance value and outputs the input stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence as a noise variance value of the entire band for each reception sequence. To do.

また、請求項3のMIMO−OFDM信号受信装置は、受信系列ごとのMIMO−OFDM信号の有効シンボル期間に相当する時間の等価ベースバンド信号をFFTし、時間領域信号を周波数領域信号に変換するFFT部と、前記FFT部により変換された前記周波数領域信号からチャネル行列を推定するチャネル推定部と、前記チャネル推定部により推定された前記チャネル行列から、ゼロフォーシング規範に基づいて重み行列を算出する第1の重み行列算出部と、前記FFT部により変換された前記周波数領域信号と、前記第1の重み行列算出部により算出された前記重み行列とを乗算し、受信系列ごとの受信信号の分離および検出を行う第1の空間フィルタ部と、前記第1の空間フィルタ部により分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号に基づいて、前記第1の空間フィルタ部の出力信号に含まれる雑音分散値を、受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値として算出する出力段帯域雑音分散算出部と、前記出力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値、および前記第1の重み行列算出部により算出された前記重み行列に基づいて、前記第1の空間フィルタ部の入力信号に含まれる雑音分散値を、受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値として算出する入力段帯域雑音分散算出部と、前記チャネル推定部により推定された前記チャネル行列、および前記入力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値から、MMSE規範に基づいて重み行列を算出する第2の重み行列算出部と、前記FFT部により変換された前記周波数領域信号と、前記第2の重み行列算出部により算出された前記重み行列とを乗算し、受信系列ごとの受信信号の分離および検出を行う第2の空間フィルタ部と、前記入力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値、および前記第2の重み行列算出部により算出された前記重み行列に基づいて、受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を算出する雑音分散算出部と、前記第2の空間フィルタにより分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号、および前記雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値に基づいて、受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を算出するQAM復調部と、前記QAM復調部により算出された前記受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を多重する多重部と、前記多重部により多重された前記対数尤度比を用いて誤り訂正復号処理を行い、ビット列を生成して出力する誤り訂正復号部と、を備え、前記雑音分散算出部が、前記第2の重み行列算出部により算出された前記重み行列の各要素の振幅を算出し、前記重み行列の各要素の振幅を要素とする行列を生成する振幅算出部と、前記振幅算出部により生成された前記行列から、受信系列ごとの列ベクトルを抽出する列ベクトル抽出部と、前記入力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値から、行ベクトルを生成する行ベクトル化部と、前記列ベクトル抽出部により抽出された前記受信系列ごとの列ベクトルと、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、受信系列ごとの乗算結果を出力する乗算部と、前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を全キャリヤに渡って平均化し、受信系列ごとの帯域全体の乗算結果を算出する相加平均部と、前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を、前記相加平均部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の乗算結果で除算し、受信系列ごとの除算結果を出力する除算部と、前記除算部により出力された前記受信系列ごとの除算結果と、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を求める乗算部と、を備えることを特徴とする。 The MIMO-OFDM signal receiving apparatus according to claim 3 performs FFT on an equivalent baseband signal at a time corresponding to an effective symbol period of a MIMO-OFDM signal for each reception sequence, and transforms a time domain signal into a frequency domain signal. Calculating a weight matrix based on a zero forcing criterion from a channel estimation unit that estimates a channel matrix from the frequency domain signal transformed by the FFT unit, and the channel matrix estimated by the channel estimation unit. 1 weight matrix calculation unit, the frequency domain signal converted by the FFT unit, and the weight matrix calculated by the first weight matrix calculation unit are multiplied to separate the reception signal for each reception sequence, and It is included in the output signal of the first spatial filter unit based on the first spatial filter unit that performs detection and the received signal for each reception sequence that has been separated and detected by the first spatial filter unit. A noise variance value, an output stage band noise variance calculation unit that calculates the output stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence, and the entire band for each reception sequence calculated by the output stage band noise variance calculation unit. Based on the output stage band noise variance value and the weight matrix calculated by the first weight matrix calculation unit, the noise variance value included in the input signal of the first spatial filter unit is set to a band for each reception sequence. An input stage band noise variance calculation unit that calculates the overall input stage band noise variance value, the channel matrix estimated by the channel estimation unit, and each of the reception sequences calculated by the input stage band noise variance calculation unit A second weight matrix calculation unit that calculates a weight matrix based on the MMSE criterion from the input stage band noise variance value of the entire band, the frequency domain signal converted by the FFT unit, and the second weight matrix calculation A second spatial filter unit that multiplies the weight matrix calculated by the unit to separate and detect a received signal for each reception sequence; and for each reception sequence calculated by the input stage band noise variance calculation unit. A noise variance calculation unit that calculates a noise variance value for each reception sequence and for each carrier based on the input stage band noise variance value of the entire band and the weight matrix calculated by the second weight matrix calculation unit; Based on the received signal for each received sequence separated and detected by the second spatial filter, and the noise variance value for each received sequence and for each carrier calculated by the noise variance calculation unit, for each received sequence, Log-likelihood ratio for each bit Using a QAM demodulation section for calculating, a multiplexing section for multiplexing the log-likelihood ratio for each reception sequence and for each bit calculated by the QAM demodulation section, and the log-likelihood ratio multiplexed by the multiplexing section. An error correction decoding unit that performs error correction decoding processing to generate and output a bit string, and the noise variance calculation unit is the amplitude of each element of the weight matrix calculated by the second weight matrix calculation unit. And a column vector extraction unit that extracts a column vector for each reception sequence from the amplitude calculation unit that generates a matrix having the amplitude of each element of the weight matrix as an element, and the matrix generated by the amplitude calculation unit. And a row vectorization unit that generates a row vector from the input stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence calculated by the input stage band noise variance calculation unit and the column vector extraction unit. A multiplication unit that multiplies the column vector for each reception sequence by the row vector generated by the row vectorization unit and outputs a multiplication result for each reception sequence; and for each reception sequence output by the multiplication unit. The arithmetic mean of the multiplication result of each reception sequence is calculated by averaging the multiplication results of all the carriers, and the multiplication result of each reception sequence output by the multiplication unit is calculated by the arithmetic mean. Division by the multiplication result of the entire band for each reception sequence calculated by the unit, a division unit for outputting the division result for each reception sequence, the division result for each reception sequence output by the division unit, the line And a multiplication unit that multiplies the row vector generated by the vectorization unit to obtain a noise variance value for each reception sequence and each carrier.

また、請求項4のMIMO−OFDM信号受信装置は、請求項3に記載のMIMO−OFDM信号受信装置において、前記第2の重み行列算出部が、前記チャネル推定部により推定された前記チャネル行列の複素共役転置行列を算出する複素共役転置部と、前記チャネル推定部により推定された前記チャネル行列と、前記複素共役転置部により算出された前記複素共役転置行列とを乗算し、乗算結果の行列を出力する第1の乗算部と、前記入力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値を対角成分に設定し、ゼロを非対角成分に設定することで、対角行列を生成する対角行列生成部と、前記第1の乗算部により出力された前記乗算結果の行列に、前記対角行列生成部により生成された前記対角行列を加算し、加算結果の行列を出力する加算部と、前記加算部により出力された前記加算結果の行列の逆行列を算出する逆行列算出部と、前記逆行列算出部により算出された前記逆行列と、前記複素共役転置部により算出された前記複素共役転置行列とを乗算し、前記重み行列を求める乗算部と、を備えることを特徴とする。 Further, the MIMO-OFDM signal receiving apparatus according to claim 4 is the MIMO-OFDM signal receiving apparatus according to claim 3, wherein the second weight matrix calculating unit is configured to calculate the channel matrix of the channel matrix estimated by the channel estimating unit. A complex conjugate transpose unit that calculates a complex conjugate transpose matrix, the channel matrix estimated by the channel estimation unit, and the complex conjugate transpose matrix calculated by the complex conjugate transpose unit are multiplied, and the matrix of the multiplication result is The first multiplication unit for outputting and the input stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence calculated by the input stage band noise variance calculation unit are set to diagonal components, and zero is set to a non-diagonal component. By setting, the diagonal matrix generated by the diagonal matrix generation unit and the diagonal matrix generated by the diagonal matrix generation unit are added to the matrix of the multiplication result output by the first multiplication unit. An addition unit that adds and outputs a matrix of the addition result, an inverse matrix calculation unit that calculates an inverse matrix of the matrix of the addition result output by the addition unit, and the inverse matrix calculated by the inverse matrix calculation unit And a multiplication unit that multiplies the complex conjugate transpose matrix calculated by the complex conjugate transpose unit to obtain the weight matrix.

また、請求項5のMIMO−OFDM信号受信装置は、受信系列ごとのMIMO−OFDM信号の有効シンボル期間に相当する時間の等価ベースバンド信号をFFTし、時間領域信号を周波数領域信号に変換するFFT部と、前記FFT部により変換された前記周波数領域信号からチャネル行列を推定するチャネル推定部と、前記チャネル推定部により推定された前記チャネル行列から、ゼロフォーシング規範に基づいて重み行列を算出する第1の重み行列算出部と、前記FFT部により変換された前記周波数領域信号と、前記第1の重み行列算出部により算出された前記重み行列とを乗算し、受信系列ごとの受信信号の分離および検出を行う第1の空間フィルタ部と、前記第1の空間フィルタ部により分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号に基づいて、前記第1の空間フィルタ部の出力信号に含まれる雑音分散値を、受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値として算出する出力段帯域雑音分散算出部と、前記出力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値、および前記第1の重み行列算出部により算出された前記重み行列に基づいて、前記第1の空間フィルタ部の入力信号に含まれる雑音分散値を、受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値として算出する入力段帯域雑音分散算出部と、前記入力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値、および前記第1の重み行列算出部により算出された前記重み行列に基づいて、受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を算出する雑音分散算出部と、前記第1の空間フィルタにより分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号、および前記雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値に基づいて、受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を算出するQAM復調部と、前記QAM復調部により算出された前記受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を多重する多重部と、前記多重部により多重された前記対数尤度比を用いて誤り訂正復号処理を行い、ビット列を生成して出力する誤り訂正復号部と、を備え、前記雑音分散算出部が、前記第1の重み行列算出部により算出された前記重み行列の各要素の振幅を算出し、前記重み行列の各要素の振幅を要素とする行列を生成する振幅算出部と、前記振幅算出部により生成された前記行列から、受信系列ごとの列ベクトルを抽出する列ベクトル抽出部と、前記入力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値から、行ベクトルを生成する行ベクトル化部と、前記列ベクトル抽出部により抽出された前記受信系列ごとの列ベクトルと、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、受信系列ごとの乗算結果を出力する乗算部と、前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を全キャリヤに渡って平均化し、受信系列ごとの帯域全体の乗算結果を算出する相加平均部と、前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を、前記相加平均部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の乗算結果で除算し、受信系列ごとの除算結果を出力する除算部と、前記除算部により出力された前記受信系列ごとの除算結果と、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を求める乗算部と、を備えることを特徴とする。 Further, the MIMO-OFDM signal receiving apparatus according to claim 5 FFTs an equivalent baseband signal at a time corresponding to an effective symbol period of a MIMO-OFDM signal for each reception sequence, and transforms a time domain signal into a frequency domain signal. Calculating a weight matrix based on a zero forcing criterion from a channel estimation unit that estimates a channel matrix from the frequency domain signal transformed by the FFT unit, and the channel matrix estimated by the channel estimation unit. 1 weight matrix calculation unit, the frequency domain signal converted by the FFT unit, and the weight matrix calculated by the first weight matrix calculation unit are multiplied to separate the reception signal for each reception sequence, and It is included in the output signal of the first spatial filter unit based on the first spatial filter unit that performs detection and the received signal for each reception sequence that has been separated and detected by the first spatial filter unit. A noise variance value, an output stage band noise variance calculation unit that calculates the output stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence, and the entire band for each reception sequence calculated by the output stage band noise variance calculation unit. Based on the output stage band noise variance value and the weight matrix calculated by the first weight matrix calculation unit, the noise variance value included in the input signal of the first spatial filter unit is set to a band for each reception sequence. An input stage band noise variance calculation unit that calculates a total input stage band noise variance value, an input stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence calculated by the input stage band noise variance calculation unit, and the first Based on the weight matrix calculated by the first weight matrix calculating unit, the noise variance calculating unit calculates the noise variance value for each reception sequence and each carrier, and the first spatial filter performs separation and detection. A QAM demodulation unit that calculates a log-likelihood ratio for each reception sequence and for each bit based on the received signal for each reception sequence and the noise variance value for each reception sequence and each carrier calculated by the noise variance calculation unit An error correction decoding process using a multiplexing unit that multiplexes the log-likelihood ratios for each reception sequence and each bit calculated by the QAM demodulation unit, and the log-likelihood ratios that are multiplexed by the multiplexing unit. , An error correction decoding unit that generates and outputs a bit string, the noise variance calculation unit calculates the amplitude of each element of the weight matrix calculated by the first weight matrix calculation unit, and the weight Amplitude math that creates a matrix whose elements are the amplitudes of each element of the matrix An output unit, a column vector extraction unit that extracts a column vector for each reception sequence from the matrix generated by the amplitude calculation unit, and an entire band for each reception sequence calculated by the input stage band noise variance calculation unit A row vectorization unit that generates a row vector from the input stage band noise variance value, a column vector for each reception sequence extracted by the column vector extraction unit, and the row vector generated by the row vectorization unit And a multiplication unit that outputs a multiplication result for each reception sequence, and a multiplication result for each reception sequence output by the multiplication unit is averaged over all carriers, and a multiplication result for the entire band for each reception sequence. The arithmetic mean unit for calculating and the multiplication result for each reception sequence output by the multiplication unit is divided by the multiplication result for the entire band for each reception sequence calculated by the arithmetic mean unit, and the reception sequence A division unit for outputting a division result for each, a division result for each reception sequence output by the division unit, and the row vector generated by the row vectorization unit are multiplied, and each reception sequence and carrier And a multiplication unit that obtains a noise variance value for each.

また、請求項6のMIMO−OFDM信号受信装置は、受信系列ごとのMIMO−OFDM信号の有効シンボル期間に相当する時間の等価ベースバンド信号をFFTし、時間領域信号を周波数領域信号に変換するFFT部と、前記FFT部により変換された前記周波数領域信号からチャネル行列を推定するチャネル推定部と、前記チャネル推定部により推定された前記チャネル行列から、ゼロフォーシング規範に基づいて重み行列を算出する第1の重み行列算出部と、前記FFT部により変換された前記周波数領域信号と、前記第1の重み行列算出部により算出された前記重み行列とを乗算し、受信系列ごとの受信信号の分離および検出を行う第1の空間フィルタ部と、前記第1の空間フィルタ部により分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号に基づいて、前記第1の空間フィルタ部の出力信号に含まれる雑音分散値を、受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値として算出する出力段帯域雑音分散算出部と、前記出力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値、および前記第1の重み行列算出部により算出された前記重み行列に基づいて、受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を算出する雑音分散算出部と、前記第1の空間フィルタにより分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号、および前記雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値に基づいて、受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を算出するQAM復調部と、前記QAM復調部により算出された前記受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を多重する多重部と、前記多重部により多重された前記対数尤度比を用いて誤り訂正復号処理を行い、ビット列を生成して出力する誤り訂正復号部と、を備え、前記雑音分散算出部が、前記第1の重み行列算出部により算出された前記重み行列の各要素の振幅を算出し、前記重み行列の各要素の振幅を要素とする行列を生成する振幅算出部と、前記振幅算出部により生成された前記行列から、受信系列ごとの列ベクトルを抽出する列ベクトル抽出部と、前記出力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値から、行ベクトルを生成する行ベクトル化部と、前記列ベクトル抽出部により抽出された前記受信系列ごとの列ベクトルと、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、受信系列ごとの乗算結果を出力する乗算部と、前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を全キャリヤに渡って平均化し、受信系列ごとの帯域全体の乗算結果を算出する相加平均部と、前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を、前記相加平均部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の乗算結果で除算し、受信系列ごとの除算結果を出力する除算部と、前記除算部により出力された前記受信系列ごとの除算結果と、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を求める乗算部と、を備えることを特徴とする。 The MIMO-OFDM signal receiving apparatus according to claim 6 performs FFT on an equivalent baseband signal at a time corresponding to an effective symbol period of a MIMO-OFDM signal for each reception sequence, and transforms a time domain signal into a frequency domain signal. Calculating a weight matrix based on a zero forcing criterion from a channel estimation unit that estimates a channel matrix from the frequency domain signal transformed by the FFT unit, and the channel matrix estimated by the channel estimation unit. 1 weight matrix calculation unit, the frequency domain signal converted by the FFT unit, and the weight matrix calculated by the first weight matrix calculation unit are multiplied to separate the reception signal for each reception sequence, and It is included in the output signal of the first spatial filter unit based on the first spatial filter unit that performs detection and the received signal for each reception sequence that has been separated and detected by the first spatial filter unit. A noise variance value, an output stage band noise variance calculation unit that calculates the output stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence, and the entire band for each reception sequence calculated by the output stage band noise variance calculation unit. A noise variance calculation unit that calculates a noise variance value for each reception sequence and each carrier based on the output stage band noise variance value and the weight matrix calculated by the first weight matrix calculation unit; Based on the received signal for each reception sequence that has been separated and detected by the spatial filter, and for each reception sequence and for each carrier calculated by the noise variance calculation unit, based on the noise variance value, for each reception sequence and for each bit A QAM demodulation unit that calculates a log-likelihood ratio, a multiplexing unit that multiplexes the log-likelihood ratios for each reception sequence and each bit calculated by the QAM demodulation unit, and the log-likelihood that is multiplexed by the multiplexing unit. An error correction decoding unit that performs an error correction decoding process using a ratio to generate and output a bit string, and the noise variance calculation unit calculates the weight matrix of the weight matrix calculated by the first weight matrix calculation unit. A column vector for each reception sequence is extracted from the amplitude calculation unit that calculates the amplitude of each element and generates a matrix having the amplitude of each element of the weight matrix as an element, and the matrix generated by the amplitude calculation unit. A column vector extraction unit, a row vectorization unit that generates a row vector from the output stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence calculated by the output stage band noise variance calculation unit, and the column vector extraction unit A column vector for each of the reception sequences extracted by , A multiplication unit that multiplies the row vector generated by the row vectorization unit and outputs a multiplication result for each reception sequence, and a multiplication result for each reception sequence output by the multiplication unit to all carriers. And averaging to calculate the multiplication result of the entire band for each reception sequence, and the multiplication result for each reception sequence output by the multiplication unit, the reception sequence calculated by the arithmetic averaging unit. Each division by the multiplication result of the entire band, a division unit for outputting the division result for each reception sequence, the division result for each reception sequence output by the division unit, and the row vectorization unit generated And a multiplication unit for multiplying the row vector and the noise variance value for each reception sequence and each carrier.

さらに、請求項7のチップは、MIMO−OFDM信号受信装置に搭載されるチップにおいて、受信系列ごとのMIMO−OFDM信号の有効シンボル期間に相当する時間の等価ベースバンド信号をFFTし、時間領域信号を周波数領域信号に変換するFFT部と、前記FFT部により変換された前記周波数領域信号からチャネル行列を推定するチャネル推定部と、前記チャネル推定部により推定された前記チャネル行列から重み行列を算出する重み行列算出部と、前記FFT部により変換された前記周波数領域信号と、前記重み行列算出部により算出された前記重み行列とを乗算し、受信系列ごとの受信信号の分離および検出を行う空間フィルタ部と、前記空間フィルタ部により分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号に基づいて、受信系列ごとの帯域全体の雑音分散値を算出する帯域雑音分散算出部と、前記帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の雑音分散値、および前記重み行列算出部により算出された前記重み行列に基づいて、受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を算出する雑音分散算出部と、前記空間フィルタにより分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号、および前記雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値に基づいて、受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を算出するQAM復調部と、前記QAM復調部により算出された前記受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を多重する多重部と、前記多重部により多重された前記対数尤度比を用いて誤り訂正復号処理を行い、ビット列を生成して出力する誤り訂正復号部と、を備え、前記雑音分散算出部が、前記重み行列算出部により算出された前記重み行列の各要素の振幅を算出し、前記重み行列の各要素の振幅を要素とする行列を生成する振幅算出部と、前記振幅算出部により生成された前記行列から、受信系列ごとの列ベクトルを抽出する列ベクトル抽出部と、前記帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の雑音分散値から、行ベクトルを生成する行ベクトル化部と、前記列ベクトル抽出部により抽出された前記受信系列ごとの列ベクトルと、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、受信系列ごとの乗算結果を出力する乗算部と、前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を全キャリヤに渡って平均化し、受信系列ごとの帯域全体の乗算結果を算出する相加平均部と、前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を、前記相加平均部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の乗算結果で除算し、受信系列ごとの除算結果を出力する除算部と、前記除算部により出力された前記受信系列ごとの除算結果と、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を求める乗算部と、を備えることを特徴とする。
Furthermore, the chip according to claim 7 is, in a chip mounted in a MIMO-OFDM signal receiving apparatus, FFTs an equivalent baseband signal at a time corresponding to an effective symbol period of a MIMO-OFDM signal for each reception sequence to obtain a time domain signal. To a frequency domain signal, a channel estimation unit that estimates a channel matrix from the frequency domain signal transformed by the FFT unit, and a weight matrix is calculated from the channel matrix estimated by the channel estimation unit. A spatial filter that multiplies a weight matrix calculating unit, the frequency domain signal converted by the FFT unit, and the weight matrix calculated by the weight matrix calculating unit to separate and detect a received signal for each reception sequence. A band noise variance calculation unit that calculates a noise variance value of the entire band for each reception sequence based on the received signal for each reception sequence that has been separated and detected by the spatial filter unit, and the band noise variance Noise variance for calculating a noise variance value for each reception sequence and for each carrier based on the noise variance value of the entire band for each reception sequence calculated by the calculation unit and the weight matrix calculated by the weight matrix calculation unit Based on the received signal for each reception sequence separated and detected by the spatial filter and the noise variance value for each reception sequence and each carrier calculated by the noise variance calculation unit, the reception sequence QAM demodulation section for calculating the log-likelihood ratio for each bit and for each bit, a multiplexing section for multiplexing the log-likelihood ratio for each reception sequence and for each bit calculated by the QAM demodulation section, and An error correction decoding unit that performs an error correction decoding process using the log-likelihood ratio, generates a bit string, and outputs the bit string, wherein the noise variance calculation unit calculates the weights calculated by the weight matrix calculation unit. A column vector for each reception sequence is calculated from the amplitude calculation unit that calculates the amplitude of each element of the matrix and generates a matrix having the amplitude of each element of the weight matrix as an element, and the matrix generated by the amplitude calculation unit. A column vector extraction unit for extracting, a row vectorization unit for generating a row vector from the noise variance value of the entire band for each reception sequence calculated by the band noise variance calculation unit, and a column vector extraction unit for extraction. A multiplication unit that multiplies the column vector for each reception sequence and the row vector generated by the row vectorization unit and outputs a multiplication result for each reception sequence; and the reception sequence output by the multiplication unit. For each The arithmetic averaging unit for averaging the multiplication results over all carriers to calculate the multiplication result for the entire band for each reception sequence, and the arithmetic averaging unit for the multiplication result for each reception sequence output by the multiplication unit. By dividing by the multiplication result of the entire band for each reception sequence calculated by, the division unit for outputting the division result for each reception sequence, the division result for each reception sequence output by the division unit, the row vector And a multiplication unit that multiplies the row vector generated by the conversion unit to obtain a noise variance value for each reception sequence and each carrier.

以上のように、本発明によれば、受信信号に含まれる雑音成分の分散値を精度良く推定し、対数尤度比を精度良く算出することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to accurately estimate the variance value of the noise component included in the received signal and accurately calculate the log-likelihood ratio.

実施例1によるMIMO−OFDM信号受信装置の構成例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration example of a MIMO-OFDM signal receiving apparatus according to a first embodiment. FIG. 出力段帯域雑音分散算出部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of an output stage band noise variance calculation part. 入力段帯域雑音分散算出部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of an input stage band noise dispersion calculation part. 第2の重み行列算出部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of a 2nd weight matrix calculation part. 雑音分散算出部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of a noise variance calculation part. 実施例2によるMIMO−OFDM信号受信装置の構成例を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing a configuration example of a MIMO-OFDM signal receiving device according to a second embodiment. 実施例3によるMIMO−OFDM信号受信装置の構成例を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing a configuration example of a MIMO-OFDM signal receiving device according to a third embodiment.

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。説明を簡単にするため、以下のMIMOシステムでは、送信アンテナ数および受信アンテナ数をともに2とする。後述する実施例2,3についても同様である。なお、本発明は、送信アンテナ数および受信アンテナ数を2に限定するものではない。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. For simplicity of description, the number of transmitting antennas and the number of receiving antennas are both 2 in the following MIMO system. The same applies to Examples 2 and 3 described later. The present invention does not limit the number of transmitting antennas and the number of receiving antennas to two.

〔実施例1〕
まず、実施例1について説明する。図1は、実施例1によるMIMO−OFDM信号受信装置の構成例を示すブロック図である。このMIMO−OFDM信号受信装置1は、受信系列数分のFFT(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換)部10−1,10−2、チャネル推定部11、重み行列算出部12−1,12−2、空間フィルタ部13−1,13−2、出力段帯域雑音分散算出部14、入力段帯域雑音分散算出部15、雑音分散算出部16、QAM復調部17−1,17−2、多重部18および誤り訂正復号部19を備えている。
[Example 1]
First, the first embodiment will be described. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of the MIMO-OFDM signal receiving apparatus according to the first embodiment. The MIMO-OFDM signal receiving apparatus 1 includes FFT (Fast Fourier Transform) units 10-1 and 10-2, a channel estimation unit 11, and weight matrix calculation units 12-1 and 12-2 corresponding to the number of reception sequences. , Spatial filter units 13-1, 13-2, output stage band noise variance calculation unit 14, input stage band noise variance calculation unit 15, noise variance calculation unit 16, QAM demodulation units 17-1, 17-2, multiplexing unit 18 And an error correction decoding unit 19.

図示しない受信系列数分の周波数変換部は、当該MIMO−OFDM信号受信装置1が受信したMIMO−OFDM信号を周波数変換し、IF信号に変換する。受信系列数分の周波数変換部の出力するIF信号は、それぞれ図示しないA/D変換部に入力される。受信系列数分のA/D変換部は、周波数変換部から入力されるIF信号をA/D変換し、デジタルIF信号を出力する。受信系列数分のA/D変換部の出力するデジタルIF信号は、それぞれ図示しない直交復調部に入力される。受信系列数分の直交復調部は、A/D変換部から入力されるデジタルIF信号を直交復調し、等価ベースバンド信号を出力する。受信系列数分の直交復調部の出力する等価ベースバンド信号は、それぞれ受信系列数分のFFT部10−1,10−2に入力される。後述する実施例2,3についても同様である。 The frequency conversion unit for the number of reception sequences (not shown) frequency-converts the MIMO-OFDM signal received by the MIMO-OFDM signal receiving apparatus 1 and converts it into an IF signal. The IF signals output from the frequency conversion units corresponding to the number of reception sequences are input to A/D conversion units (not shown). The A/D conversion unit for the number of reception sequences performs A/D conversion on the IF signal input from the frequency conversion unit and outputs a digital IF signal. The digital IF signals output from the A/D conversion units corresponding to the number of reception sequences are input to the orthogonal demodulation units (not shown). The orthogonal demodulation unit for the number of reception sequences orthogonally demodulates the digital IF signal input from the A/D conversion unit and outputs an equivalent baseband signal. The equivalent baseband signals output by the orthogonal demodulation unit for the number of received sequences are input to the FFT units 10-1 and 10-2 for the number of received sequences, respectively. The same applies to Examples 2 and 3 described later.

受信系列数分のFFT部10−1,10−2は、直交復調部から入力される等価ベースバンド信号のうち、OFDM信号の有効シンボル期間に相当する時間の等価ベースバンド信号をFFTし、時間領域信号を周波数領域信号に変換する。受信系列数分のFFT部10−1,10−2の出力する周波数領域信号は3分配され、空間フィルタ部13−1,13−2およびチャネル推定部11へそれぞれ入力される。 The FFT units 10-1 and 10-2 corresponding to the number of reception sequences perform FFT on the equivalent baseband signal of the time equivalent to the effective symbol period of the OFDM signal among the equivalent baseband signals input from the orthogonal demodulation unit, and Convert the domain signal to a frequency domain signal. The frequency domain signals output from the FFT units 10-1 and 10-2 corresponding to the number of received sequences are divided into three and input to the spatial filter units 13-1 and 13-2 and the channel estimation unit 11, respectively.

FFT部10−1,10−2の出力する周波数領域信号Xkを次式で示す。

Figure 0006727005
ここで、kはキャリヤ番号、上付きのTは転置を示す。 The frequency domain signal X k output by the FFT units 10-1 and 10-2 is shown by the following equation.
Figure 0006727005
Here, k represents a carrier number, and superscript T represents transposition.

チャネル推定部11は、FFT部10−1,10−2から入力される周波数領域信号のうち所定の信号を抽出し、キャリヤごとの伝搬路行列(チャネル行列)を推定する。チャネル推定部11の出力するチャネル行列は2分配され、一方が重み行列算出部12−1へ、他方が重み行列算出部12−2へそれぞれ入力される。 The channel estimation unit 11 extracts a predetermined signal from the frequency domain signals input from the FFT units 10-1 and 10-2 and estimates a channel matrix (channel matrix) for each carrier. The channel matrix output from the channel estimation unit 11 is divided into two, one is input to the weight matrix calculation unit 12-1 and the other is input to the weight matrix calculation unit 12-2.

チャネル行列を推定するためには、パイロット信号またはトレーニング信号と呼ばれる、受信側においても既知の信号が用いられる。これらの信号は、送信側から送信系列間で直交するように送信されたり、または複数の送信アンテナのうち1つの送信アンテナのみから交互に送信されたりするようにすればよい。チャネル推定の手法については公知技術であるので説明を省略する。チャネル推定部11の出力するチャネル行列Hkを次式で示す。

Figure 0006727005
In order to estimate the channel matrix, a signal known as a pilot signal or a training signal on the receiving side is used. These signals may be transmitted from the transmitting side so that the transmission sequences are orthogonal to each other, or may be transmitted alternately from only one transmitting antenna among a plurality of transmitting antennas. The method of channel estimation is a known technique, and therefore its explanation is omitted. The channel matrix H k output from the channel estimation unit 11 is shown by the following equation.
Figure 0006727005

重み行列算出部12−1は、チャネル推定部11から入力されるチャネル行列を用い、ゼロフォーシング規範に基づいて、重み行列を算出する。重み行列算出部12−1の出力する重み行列は2分配され、一方が空間フィルタ部13−1へ、他方が入力段帯域雑音分散算出部15へそれぞれ入力される。 The weight matrix calculation unit 12-1 uses the channel matrix input from the channel estimation unit 11 to calculate the weight matrix based on the zero forcing criterion. The weight matrix output from the weight matrix calculation unit 12-1 is divided into two, one is input to the spatial filter unit 13-1 and the other is input to the input stage band noise variance calculation unit 15.

重み行列算出部12−1の出力する重み行列Wk zfを次式で示す。

Figure 0006727005
zfは、ゼロフォーシング規範に基づいていることを示している。 The weight matrix W k zf output from the weight matrix calculation unit 12-1 is shown by the following equation.
Figure 0006727005
zf indicates that it is based on the zero forcing standard.

空間フィルタ部13−1は、FFT部10−1,10−2から周波数領域信号が入力され、重み行列算出部12−1から重み行列が入力され、重み行列に周波数領域信号を乗算することで、受信系列数分の受信信号の分離および検出を行う。空間フィルタ部13−1の出力する受信系列数分の受信信号(分離および検出信号)は、出力段帯域雑音分散算出部14へ入力される。 The spatial filter unit 13-1 receives the frequency domain signals from the FFT units 10-1 and 10-2, receives the weight matrix from the weight matrix calculation unit 12-1, and multiplies the weight matrix by the frequency domain signal. , Separates and detects received signals for the number of received sequences. The received signals (separated and detected signals) for the number of received sequences output from the spatial filter unit 13-1 are input to the output stage band noise variance calculation unit 14.

空間フィルタ部13−1の出力する受信系列数分のキャリヤ番号kの受信信号Yk zfを次式で示す。

Figure 0006727005
The received signal Y k zf of the carrier number k corresponding to the number of received sequences output from the spatial filter unit 13-1 is shown by the following equation.
Figure 0006727005

ここで、空間フィルタ部13−1により出力される受信系列数分の受信信号(分離および検出信号)は、ゼロフォーシング規範に基づいた重み行列を用いて分離および検出された信号であるから、空間フィルタ部13−1の処理にて雑音が付加されてしまう。つまり、空間フィルタ部13−1により出力される受信系列数分の受信信号(分離および検出信号)は、雑音強調された信号となる。 Here, the received signals (separated and detected signals) for the number of received sequences output by the spatial filter unit 13-1 are signals separated and detected using a weighting matrix based on the zero-forcing criterion, and thus spatial Noise is added by the processing of the filter unit 13-1. That is, the reception signals (separation and detection signals) for the number of reception sequences output by the spatial filter unit 13-1 are noise-enhanced signals.

(出力段帯域雑音分散算出部14)
出力段帯域雑音分散算出部14は、空間フィルタ部13−1から受信系列数分の受信信号(分離および検出信号)が入力され、それぞれに含まれる雑音成分の分散値を、受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値として算出する。ここで、出力段帯域雑音分散値における出力段は空間フィルタ部13−1の出力側を意味し、出力段帯域雑音分散値は、空間フィルタ部13−1により出力された受信信号(空間フィルタ部13−1の出力信号)に含まれる雑音成分の分散値を示す。
(Output stage band noise variance calculation unit 14)
The output stage band noise variance calculation unit 14 receives the received signals (separated and detected signals) as many as the number of received sequences from the spatial filter unit 13-1, and calculates the variance value of the noise component contained in each of the received signals as a band for each received sequence. It is calculated as the total output stage band noise variance value. Here, the output stage in the output stage band noise variance value means the output side of the spatial filter unit 13-1, and the output stage band noise variance value is the received signal output by the spatial filter unit 13-1 (spatial filter unit 13-1). 13-1 shows the variance value of the noise component included in the output signal).

図2は、出力段帯域雑音分散算出部14の構成例を示すブロック図である。この出力段帯域雑音分散算出部14は、受信系列数分のシンボル再生部20−1,20−2、減算部21−1,21−2、振幅算出部22−1,22−2および相加平均部23−1,23−2を備えている。 FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the output stage band noise variance calculation unit 14. The output stage band noise variance calculation unit 14 includes symbol reproduction units 20-1 and 20-2 corresponding to the number of received sequences, subtraction units 21-1 and 21-2, amplitude calculation units 22-1 and 22-2, and addition. The averaging units 23-1 and 23-2 are provided.

空間フィルタ部13−1から入力される受信系列数分の受信信号(分離および検出信号)はそれぞれ2分配され、一方がシンボル再生部20−1,20−2へ、他方が減算部21−1,21−2へそれぞれ入力される。 The received signals (separated and detected signals) for the number of received sequences input from the spatial filter unit 13-1 are each divided into two, one to the symbol reproducing units 20-1 and 20-2, and the other to the subtracting unit 21-1. , 21-2, respectively.

シンボル再生部20−1,20−2は、空間フィルタ部13−1から対応する受信系列の受信信号(分離および検出信号)が入力され、シンボル再生して再生信号を生成する。シンボル再生部20−1,20−2の出力する受信系列数分の再生信号は、減算部21−1,21−2へ入力される。 The symbol reproduction units 20-1 and 20-2 receive the received signals (separation and detection signals) of the corresponding reception sequence from the spatial filter unit 13-1 and reproduce the symbols to generate reproduced signals. The reproduction signals for the number of reception sequences output from the symbol reproduction units 20-1 and 20-2 are input to the subtraction units 21-1 and 21-2.

シンボル再生部20−1,20−2の出力する受信系列数分の再生信号Zk,l zfを次式で示す。

Figure 0006727005
ここで、decはシンボル再生の関数を示し、引数に最も近い送信シンボルを返す。また、lは受信系列を示す。 The reproduced signals Z k,l zf corresponding to the number of reception sequences output from the symbol reproducing units 20-1 and 20-2 are shown by the following equation.
Figure 0006727005
Here, dec indicates a symbol reproduction function, and returns the transmitted symbol closest to the argument. Further, l indicates a reception sequence.

減算部21−1,21−2は、シンボル再生部20−1,20−2から対応する受信系列の再生信号が入力され、空間フィルタ部13−1から対応する受信系列の受信信号(分離および検出信号)が入力される。そして、減算部21−1,21−2は、再生信号から受信信号(分離および検出信号)を減算し、誤差信号を求める。減算部21−1,21−2の出力する受信系列数分の誤差信号は、振幅算出部22−1,22−2へ入力される。 The subtraction units 21-1 and 21-2 receive the reproduction signals of the corresponding reception sequences from the symbol reproduction units 20-1 and 20-2, and receive the reception signals of the corresponding reception sequences (separation and separation from the spatial filter unit 13-1). The detection signal) is input. Then, the subtraction units 21-1 and 21-2 subtract the reception signal (separation and detection signal) from the reproduction signal to obtain an error signal. The error signals for the number of reception sequences output from the subtraction units 21-1 and 21-2 are input to the amplitude calculation units 22-1 and 22-2.

減算部21−1,21−2の出力する受信系列数分の誤差信号ek,lを次式で示す。

Figure 0006727005
The error signals e k,l for the number of reception sequences output by the subtraction units 21-1 and 21-2 are shown by the following equation.
Figure 0006727005

振幅算出部22−1,22−2は、減算部21−1,21−2から対応する誤差信号が入力され、その振幅を算出する。振幅算出部22−1,22−2の出力する受信系列数分の誤差信号の振幅は、相加平均部23−1,23−2へ入力される。 The amplitude calculation units 22-1 and 22-2 receive the corresponding error signals from the subtraction units 21-1 and 21-2, and calculate the amplitudes thereof. The amplitudes of the error signals corresponding to the number of reception sequences output from the amplitude calculation units 22-1 and 22-2 are input to the arithmetic mean units 23-1 and 23-2.

振幅算出部22−1,22−2の出力する受信系列数分の誤差信号の振幅σk,l 2を次式で示す。

Figure 0006727005
The amplitude σ k,l 2 of the error signals for the number of reception sequences output from the amplitude calculation units 22-1 and 22-2 is shown by the following equation.
Figure 0006727005

相加平均部23−1,23−2は、振幅算出部22−1,22−2から対応する受信系列の誤差信号の振幅が入力され、誤差信号の振幅を全キャリヤに渡って平均化し、帯域全体の雑音分散値を算出する。相加平均部23−1,23−2の出力する受信系列数分の帯域全体の雑音分散値は、受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値として、入力段帯域雑音分散算出部15へ入力される。 The arithmetic mean units 23-1 and 23-2 receive the amplitudes of the error signals of the corresponding reception sequences from the amplitude calculation units 22-1 and 22-2, average the amplitudes of the error signals over all carriers, Calculate the noise variance of the entire band. The noise variance value of the entire band corresponding to the number of received sequences output from the arithmetic mean units 23-1 and 23-2 is the input stage band noise variance calculation unit 15 as the output stage band noise variance value of the entire band for each received sequence. Is input to.

相加平均部23−1,23−2の出力する受信系列ごとの帯域全体の雑音分散値σl 2を次式で示す。

Figure 0006727005
The noise variance value σ l 2 of the entire band for each reception sequence output from the arithmetic mean units 23-1 and 23-2 is shown by the following equation.
Figure 0006727005

これにより、出力段帯域雑音分散算出部14において、空間フィルタ部13−1から入力された受信系列数分の受信信号につき、受信系列ごとに、それぞれの受信信号に含まれる雑音成分の分散値である帯域全体の出力段帯域雑音分散値が算出される。ここで、前述のとおり、空間フィルタ部13−1により出力される受信系列数分の受信信号は、雑音強調された信号である。 As a result, in the output-stage band noise variance calculation unit 14, the received signal for the number of received sequences input from the spatial filter unit 13-1 is calculated by the variance value of the noise component included in each received signal for each received sequence. The output stage band noise variance value of the entire band is calculated. Here, as described above, the reception signals for the number of reception sequences output by the spatial filter unit 13-1 are noise-emphasized signals.

このため、出力段帯域雑音分散算出部14により算出される受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値は、雑音強調の影響を受けた値であり、誤差を含んでいるといえる。そこで、後述の入力段帯域雑音分散算出部15が、雑音強調の影響を排除した雑音分散値を算出する。 Therefore, the output stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence calculated by the output stage band noise variance calculator 14 is a value affected by noise enhancement and can be said to include an error. Therefore, the input-stage band noise variance calculation unit 15, which will be described later, calculates a noise variance value excluding the influence of noise enhancement.

(入力段帯域雑音分散算出部15)
図1に戻って、入力段帯域雑音分散算出部15は、重み行列算出部12−1から重み行列が入力され、出力段帯域雑音分散算出部14から受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値が入力される。そして、入力段帯域雑音分散算出部15は、受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値から雑音強調の影響を排除し、受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値を求める。ここで、入力段帯域雑音分散値における入力段は空間フィルタ部13−1の入力側を意味し、入力段帯域雑音分散値は、空間フィルタ部13−1が入力する受信信号(空間フィルタ部13−1の入力信号:周波数領域信号)に含まれる雑音成分の分散値を示す。
(Input stage noise variance calculator 15)
Returning to FIG. 1, the input stage band noise variance calculation unit 15 receives the weight matrix from the weight matrix calculation unit 12-1, and the output stage band noise variance calculation unit 14 outputs the output stage band noise of the entire band for each reception sequence. The variance value is entered. Then, the input stage band noise variance calculation unit 15 eliminates the influence of noise enhancement from the output stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence, and obtains the input stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence. Here, the input stage in the input stage band noise variance value means the input side of the spatial filter unit 13-1, and the input stage band noise variance value is the received signal (spatial filter unit 13) input by the spatial filter unit 13-1. −1 input signal: frequency domain signal) indicates the variance value of the noise component included in the signal.

図3は、入力段帯域雑音分散算出部15の構成例を示すブロック図である。この入力段帯域雑音分散算出部15は、振幅算出部30、逆行列算出部31、相加平均部32および入力雑音分散算出部33を備えている。 FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the input stage band noise variance calculation unit 15. The input stage band noise variance calculator 15 includes an amplitude calculator 30, an inverse matrix calculator 31, an arithmetic mean 32, and an input noise variance calculator 33.

重み行列算出部12−1から入力される重み行列は、振幅算出部30へ入力される。振幅算出部30は、重み行列算出部12−1から重み行列が入力され、重み行列の各要素について振幅を算出し、重み行列の各要素の振幅を要素とする行列を生成する。振幅算出部30の出力する重み行列の要素の振幅からなる行列は、逆行列算出部31へ入力される。 The weight matrix input from the weight matrix calculation unit 12-1 is input to the amplitude calculation unit 30. The amplitude calculation unit 30 receives the weight matrix from the weight matrix calculation unit 12-1, calculates the amplitude for each element of the weight matrix, and generates a matrix having the amplitude of each element of the weight matrix as an element. The matrix composed of the amplitudes of the elements of the weight matrix output from the amplitude calculation unit 30 is input to the inverse matrix calculation unit 31.

振幅算出部30の出力する重み行列の要素の振幅からなる行列Vkを次式で示す。

Figure 0006727005
The matrix V k consisting of the amplitudes of the elements of the weight matrix output from the amplitude calculator 30 is shown by the following equation.
Figure 0006727005

逆行列算出部31は、振幅算出部30から重み行列の要素の振幅からなる行列が入力され、この行列の逆行列を算出する。逆行列算出部31の出力する重み行列の要素の振幅からなる逆行列は、相加平均部32へ入力される。 The inverse matrix calculation unit 31 receives the matrix of the amplitudes of the elements of the weight matrix from the amplitude calculation unit 30, and calculates the inverse matrix of this matrix. The inverse matrix formed by the amplitudes of the elements of the weight matrix output from the inverse matrix calculation unit 31 is input to the arithmetic mean unit 32.

逆行列算出部31の出力する逆行列Ukを次式で示す。

Figure 0006727005
The inverse matrix U k output from the inverse matrix calculator 31 is shown by the following equation.
Figure 0006727005

相加平均部32は、逆行列算出部31から逆行列が入力され、逆行列を全キャリヤに渡って平均化し、帯域全体の相加平均値を要素とする逆行列を算出する。相加平均部32の出力する帯域全体の相加平均値を要素とする逆行列は、入力雑音分散算出部33へ入力される。 The arithmetic mean unit 32 receives the inverse matrix from the inverse matrix calculation unit 31, averages the inverse matrix over all carriers, and calculates an inverse matrix having an arithmetic average value of the entire band as an element. The inverse matrix having the arithmetic mean value of the entire band output from the arithmetic mean unit 32 is input to the input noise variance calculation unit 33.

相加平均部32の出力する帯域全体の相加平均値を要素とする逆行列を次式で示す。

Figure 0006727005
An inverse matrix having the arithmetic mean value of the entire band output by the arithmetic mean unit 32 as an element is shown by the following equation.
Figure 0006727005

入力雑音分散算出部33は、相加平均部32から帯域全体の相加平均値を要素とする逆行列が入力され、出力段帯域雑音分散算出部14から受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値が入力される。そして、入力雑音分散算出部33は、帯域全体の相加平均値を要素とする逆行列に、受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値を要素とする行列を乗算し、乗算結果である雑音成分の分散値を、受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値として求める。入力雑音分散算出部33の出力する受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値はそれぞれ2分配され、一方が重み行列算出部12−2へ、他方が雑音分散算出部16へそれぞれ入力される。 The input noise variance calculation unit 33 receives the inverse matrix having the arithmetic average value of the entire band as an element from the arithmetic mean unit 32, and the output stage band noise variance calculation unit 14 outputs the output stage band of the entire band for each reception sequence. The noise variance value is input. Then, the input noise variance calculation unit 33 multiplies the inverse matrix having the arithmetic mean value of the entire band as an element by a matrix having the output stage band noise variance value of the entire band of each reception sequence as an element, and The variance value of a certain noise component is obtained as the input stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence. The input stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence output from the input noise variance calculator 33 is divided into two, one is input to the weight matrix calculator 12-2 and the other is input to the noise variance calculator 16. It

入力雑音分散算出部33の出力する受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値を次式で示す。

Figure 0006727005
The input stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence output from the input noise variance calculator 33 is shown by the following equation.
Figure 0006727005

また、入力雑音分散算出部33の処理は、次式で表される。

Figure 0006727005
The processing of the input noise variance calculation unit 33 is expressed by the following equation.
Figure 0006727005

これにより、入力段帯域雑音分散算出部15において、雑音強調の原因となる重み行列の要素に基づいた相加平均の逆行列が、雑音強調の影響を受けた出力段帯域雑音分散値に乗算され、入力段帯域雑音分散値が求められる。したがって、空間フィルタ部13−1にて生じる雑音強調の影響を排除した入力段帯域雑音分散値が算出される。 As a result, in the input stage band noise variance calculation unit 15, the inverse matrix of the arithmetic mean based on the elements of the weight matrix that causes noise enhancement is multiplied by the output stage band noise variance value affected by noise enhancement. , The input stage noise variance value is obtained. Therefore, the input stage band noise variance value excluding the effect of noise enhancement generated in the spatial filter unit 13-1 is calculated.

(重み行列算出部12−2)
図1に戻って、重み行列算出部12−2は、チャネル推定部11からチャネル行列が入力され、入力段帯域雑音分散算出部15から受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値が入力される。そして、重み行列算出部12−2は、チャネル行列および受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値を用い、MMSE規範に基づいて、重み行列を算出する。
(Weight matrix calculating unit 12-2)
Returning to FIG. 1, the weight matrix calculation unit 12-2 receives the channel matrix from the channel estimation unit 11 and the input stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence from the input stage band noise variance calculation unit 15. To be done. Then, the weight matrix calculating unit 12-2 calculates the weight matrix based on the MMSE norm using the channel matrix and the input stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence.

図4は、重み行列算出部12−2の構成例を示すブロック図である。この重み行列算出部12−2は、複素共役転置部40、乗算部41、対角行列生成部42、加算部43、逆行列算出部44および乗算部45を備えている。 FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of the weight matrix calculation unit 12-2. The weight matrix calculating unit 12-2 includes a complex conjugate transposing unit 40, a multiplying unit 41, a diagonal matrix generating unit 42, an adding unit 43, an inverse matrix calculating unit 44, and a multiplying unit 45.

チャネル推定部11から入力されるチャネル行列は2分配され、一方が複素共役転置部40へ、他方が乗算部41へそれぞれ入力される。複素共役転置部40は、チャネル推定部11からチャネル行列が入力され、チャネル行列の複素共役転置行列を算出する。複素共役転置部40の出力するチャネル行列の複素共役転置行列は2分配され、一方が乗算部41へ、他方が乗算部45へそれぞれ入力される。 The channel matrix input from the channel estimation unit 11 is divided into two, one is input to the complex conjugate transpose unit 40 and the other is input to the multiplication unit 41. The complex conjugate transpose unit 40 receives the channel matrix from the channel estimation unit 11 and calculates the complex conjugate transpose matrix of the channel matrix. The complex conjugate transpose matrix of the channel matrix output from the complex conjugate transpose unit 40 is divided into two, one is input to the multiplication unit 41 and the other is input to the multiplication unit 45.

乗算部41は、チャネル推定部11からチャネル行列が入力され、複素共役転置部40からチャネル行列の複素共役転置行列が入力され、チャネル行列の複素共役転置行列にチャネル行列を乗算する。乗算部41の出力する乗算結果の行列は、加算部43へ入力される。 The multiplication unit 41 receives the channel matrix from the channel estimation unit 11 and the complex conjugate transposed matrix of the channel matrix from the complex conjugate transpose unit 40, and multiplies the complex conjugate transposed matrix of the channel matrix by the channel matrix. The matrix of the multiplication result output from the multiplication unit 41 is input to the addition unit 43.

入力段帯域雑音分散算出部15から入力される受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値は、対角行列生成部42へ入力される。対角行列生成部42は、入力段帯域雑音分散算出部15から入力される受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値を対角成分に設定し、ゼロを非対角成分に設定することで、入力段帯域雑音分散値の対角行列を生成する。対角行列生成部42の出力する入力段帯域雑音分散値の対角行列は、加算部43へ入力される。 The input stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence, which is input from the input stage band noise variance calculation unit 15, is input to the diagonal matrix generation unit 42. The diagonal matrix generation unit 42 sets the input stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence input from the input stage band noise variance calculation unit 15 as a diagonal component and zero as a non-diagonal component. As a result, a diagonal matrix of the input stage band noise variance value is generated. The diagonal matrix of the input stage band noise variance value output from the diagonal matrix generation unit 42 is input to the addition unit 43.

加算部43は、乗算部41から乗算結果の行列が入力され、対角行列生成部42から入力段帯域雑音分散値の対角行列が入力される。そして、加算部43は、乗算結果の行列に、入力段帯域雑音分散値の対角行列を加算する。加算部43の出力する加算結果の行列は、逆行列算出部44へ入力される。 The addition unit 43 receives the matrix of the multiplication result from the multiplication unit 41, and the diagonal matrix of the input stage band noise variance value from the diagonal matrix generation unit 42. Then, the adding unit 43 adds the diagonal matrix of the input stage band noise variance value to the matrix of the multiplication result. The matrix of the addition result output from the adder 43 is input to the inverse matrix calculator 44.

逆行列算出部44は、加算部43から加算結果の行列が入力され、加算結果の行列の逆行列を算出する。逆行列算出部44の出力する逆行列は、乗算部45へ入力される。 The inverse matrix calculation unit 44 receives the matrix of the addition result from the addition unit 43 and calculates the inverse matrix of the matrix of the addition result. The inverse matrix output from the inverse matrix calculator 44 is input to the multiplier 45.

乗算部45は、逆行列算出部44から逆行列が入力され、複素共役転置部40からチャネル行列の複素共役転置行列が入力され、逆行列にチャネル行列の複素共役転置行列を乗算し、乗算結果の重み行列を求める。乗算部45の出力する重み行列は2分配され、一方が空間フィルタ部13−2へ、他方が雑音分散算出部16へそれぞれ入力される。 The multiplication unit 45 receives the inverse matrix from the inverse matrix calculation unit 44, receives the complex conjugate transposed matrix of the channel matrix from the complex conjugate transpose unit 40, multiplies the inverse matrix by the complex conjugate transposed matrix of the channel matrix, and outputs the multiplication result. Find the weight matrix of. The weight matrix output from the multiplication unit 45 is divided into two, one is input to the spatial filter unit 13-2 and the other is input to the noise variance calculation unit 16.

重み行列算出部12−2の処理は次式で表される。

Figure 0006727005
ここで、diagは引数を対角成分に持つ行列を示す。mmseは、MMSE規範に基づいていることを示している。
Figure 0006727005
The process of the weight matrix calculation unit 12-2 is expressed by the following equation.
Figure 0006727005
Here, diag indicates a matrix having arguments as diagonal elements. mmse indicates that it is based on the MMSE standard.
Figure 0006727005

前記式(1)に示したMMSE規範に基づく従来の重み行列と、前記式(19)に示したMMSE規範に基づく実施例1の重み行列とを比較すると、両者の括弧内第2項は、雑音強調を引き起こさないための要素(抑圧するための要素)である点で同一である。しかし、両者の括弧内第2項には明確な違いがあることがわかる。前記式(1)の括弧内第2項は、スカラ量が乗じられた単位行列であるのに対し、前記式(19)の括弧内第2項は、対角成分に異なるスカラ量を持つ対角行列である点で両者は相違する。 Comparing the conventional weight matrix based on the MMSE norm shown in the equation (1) with the weight matrix of the first embodiment based on the MMSE norm shown in the equation (19), the second term in the parentheses is They are the same in that they are elements for not causing noise enhancement (elements for suppressing). However, it can be seen that there is a clear difference between the second item in the parentheses. The second term in the parentheses of the equation (1) is an identity matrix multiplied by the scalar amount, while the second term in the parentheses of the equation (19) is a pair having different scalar amounts in diagonal components. Both are different in that they are angular matrices.

図1に戻って、空間フィルタ部13−2は、FFT部10−1,10−2から周波数領域信号が入力され、重み行列算出部12−2から重み行列が入力され、重み行列に周波数領域信号を乗算することで、受信系列数分の受信信号の分離および検出を行う。空間フィルタ部13−2の出力する受信系列数分の受信信号は、QAM復調部17−1,17−2へ入力される。 Returning to FIG. 1, the spatial filter unit 13-2 receives the frequency domain signal from the FFT units 10-1 and 10-2, the weight matrix from the weight matrix calculation unit 12-2, and the frequency domain signal in the weight matrix. By multiplying the signals, the received signals for the number of received sequences are separated and detected. The received signals for the number of reception sequences output from the spatial filter unit 13-2 are input to the QAM demodulation units 17-1 and 17-2.

空間フィルタ部13−2の出力する受信系列数分のキャリヤ番号kの受信信号Yk mmseを次式で示す。

Figure 0006727005
The received signal Y k mmse of the carrier number k corresponding to the number of received sequences output from the spatial filter unit 13-2 is shown by the following equation.
Figure 0006727005

ここで、空間フィルタ部13−2により出力される受信系列数分の受信信号は、MMSE規範に基づいた重み行列を用いて分離および検出された信号であり、しかも、その重み行列は、雑音強調を抑圧するための要素として対角成分に異なるスカラ量を持ち、入力段帯域雑音分散値が反映された行列である。したがって、空間フィルタ部13−1とは異なり、空間フィルタ部13−2では、系列間の分離に関する不十分さと分離に伴う雑音強調とのバランスが取られるため、結果として分離および検出後の信号における雑音と系統間の干渉成分は最小化される。 Here, the received signals for the number of received sequences output by the spatial filter unit 13-2 are signals separated and detected by using a weight matrix based on the MMSE standard, and the weight matrix is noise enhancement. Is a matrix that has different scalar quantities in the diagonal components as elements for suppressing the, and reflects the input stage noise variance. Therefore, unlike the spatial filter unit 13-1, the spatial filter unit 13-2 balances the insufficiency regarding separation between sequences and the noise enhancement accompanying the separation, and as a result, in the signal after separation and detection. Noise and interference components between systems are minimized.

(雑音分散算出部16)
雑音分散算出部16は、重み行列算出部12−2から重み行列が入力され、入力段帯域雑音分散算出部15から受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値が入力される。そして、雑音分散算出部16は、雑音成分の分散値を、受信系列ごとおよびキャリヤごとの出力段帯域雑音分散値として算出する。
(Noise variance calculator 16)
The noise variance calculation unit 16 receives the weight matrix from the weight matrix calculation unit 12-2, and the input stage band noise variance calculation unit 15 receives the input stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence. Then, the noise variance calculation unit 16 calculates the variance value of the noise component as the output stage band noise variance value for each reception sequence and each carrier.

雑音分散算出部16の出力する受信系列ごとおよびキャリヤごとの出力段帯域雑音分散値を次式で示す。この式は、雑音分散算出部16の処理を表している。

Figure 0006727005
Figure 0006727005
なお、簡潔のため、前記式(22)(23)において、重み行列Wの上付きのmmseは省略してある。 The output stage band noise variance value for each received sequence and for each carrier output from the noise variance calculation unit 16 is shown by the following equation. This equation represents the processing of the noise variance calculation unit 16.
Figure 0006727005
Figure 0006727005
In addition, for simplification, the superscript mmse of the weight matrix W is omitted in the formulas (22) and (23).

ここで、この出力段帯域雑音分散値における出力段は空間フィルタ部13−2の出力側を意味し、出力段帯域雑音分散値は、空間フィルタ部13−2が出力する受信信号に含まれる雑音成分の分散値を示す。 Here, the output stage in this output stage band noise variance value means the output side of the spatial filter unit 13-2, and the output stage band noise variance value is the noise included in the received signal output by the spatial filter unit 13-2. The dispersion value of the component is shown.

図5は、雑音分散算出部16の構成例を示すブロック図である。この雑音分散算出部16は、振幅算出部50、列ベクトル抽出部51−1,51−2、行ベクトル化部52、乗算部53−1,53−2、相加平均部54−1,54−2、除算部55−1,55−2および乗算部56−1,56−2を備えている。 FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of the noise variance calculation unit 16. The noise variance calculation unit 16 includes an amplitude calculation unit 50, column vector extraction units 51-1 and 51-2, a row vectorization unit 52, multiplication units 53-1 and 53-2, and arithmetic mean units 54-1 and 54. -2, division units 55-1 and 55-2 and multiplication units 56-1 and 56-2.

重み行列算出部12−2から入力される重み行列は、振幅算出部50へ入力される。振幅算出部50は、重み行列算出部12−2から入力される重み行列の各要素について振幅を算出し、重み行列の各要素の振幅を要素とする行列を生成する。振幅算出部50の出力する重み行列の要素の振幅からなる行列は、列ベクトル抽出部51−1,51−2へ入力される。 The weight matrix input from the weight matrix calculation unit 12-2 is input to the amplitude calculation unit 50. The amplitude calculation unit 50 calculates the amplitude for each element of the weight matrix input from the weight matrix calculation unit 12-2, and generates a matrix having the amplitude of each element of the weight matrix as an element. The matrix composed of the amplitudes of the elements of the weight matrix output from the amplitude calculation unit 50 is input to the column vector extraction units 51-1 and 51-2.

列ベクトル抽出部51−1,51−2は、振幅算出部50から重み行列の要素の振幅からなる行列が入力され、当該行列から受信系列ごとの列ベクトルを抽出し、重み行列の要素の振幅からなる受信系列ごとの列ベクトルを生成する。列ベクトル抽出部51−1,51−2の出力する重み行列の要素の振幅からなる受信系列ごとの列ベクトルは、乗算部53−1,53−2へ入力される。 The column vector extraction units 51-1 and 51-2 are supplied with the matrix consisting of the amplitudes of the elements of the weight matrix from the amplitude calculation unit 50, extract the column vector for each reception sequence from the matrix, and calculate the amplitude of the elements of the weight matrix. Generate a column vector for each received sequence. The column vector for each reception sequence, which is composed of the amplitudes of the elements of the weight matrix output from the column vector extraction units 51-1 and 51-2, is input to the multiplication units 53-1 and 53-2.

入力段帯域雑音分散算出部15から入力される受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値は、行ベクトル化部52へ入力される。行ベクトル化部52は、入力段帯域雑音分散算出部15から入力される受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値を要素とした行ベクトルを生成する。行ベクトル化部52の出力する入力段帯域雑音分散値の行ベクトルは2分配され、一方が乗算部53−1,53−2へ、他方が乗算部56−1,56−2へ入力される。 The input stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence, which is input from the input stage band noise variance calculation unit 15, is input to the row vectorization unit 52. The row vectorization unit 52 generates a row vector with the input stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence input from the input stage band noise variance calculation unit 15 as an element. The row vector of the input stage band noise variance value output from the row vectorization unit 52 is divided into two, one is input to the multiplication units 53-1 and 53-2, and the other is input to the multiplication units 56-1 and 56-2. ..

乗算部53−1,53−2は、列ベクトル抽出部51−1,51−2から重み行列の要素の振幅からなる受信系列ごとの列ベクトルが入力され、行ベクトル化部52から入力段帯域雑音分散値の行ベクトルが入力される。そして、乗算部53−1,53−2は、列ベクトルと行ベクトルとを乗算する。乗算部53−1,53−2の出力する受信系列ごとの乗算結果は2分配され、一方が相加平均部54−1,54−2へ、他方が除算部55−1,55−2へ入力される。 To the multiplication units 53-1 and 53-2, the column vector for each reception sequence formed of the amplitudes of the elements of the weight matrix is input from the column vector extraction units 51-1 and 51-2, and the row vectorization unit 52 inputs the input stage band. A row vector of noise variance values is input. Then, the multiplication units 53-1 and 53-2 multiply the column vector and the row vector. The multiplication results for each reception sequence output from the multiplication units 53-1 and 53-2 are divided into two, one to the arithmetic mean units 54-1 and 54-2, and the other to the division units 55-1 and 55-2. Is entered.

相加平均部54−1,54−2は、乗算部53−1,53−2から受信系列ごとの乗算結果が入力され、受信系列ごとの乗算結果を全キャリヤに渡って平均化し、受信系列ごとの帯域全体の乗算結果を算出する。相加平均部54−1,54−2の出力する受信系列ごとの帯域全体の乗算結果は、除算部55−1,55−2へ入力される。 The arithmetic averaging units 54-1 and 54-2 receive the multiplication results of each reception sequence from the multiplication units 53-1 and 53-2, average the multiplication results of each reception sequence over all carriers, and receive the reception sequences. The multiplication result of the entire band for each is calculated. The multiplication results of the entire band for each reception sequence output from the arithmetic mean units 54-1 and 54-2 are input to the division units 55-1 and 55-2.

除算部55−1,55−2は、乗算部53−1,53−2から受信系列ごとの乗算結果が入力され、相加平均部54−1,54−2から受信系列ごとの帯域全体の乗算結果が入力され、乗算結果を帯域全体の乗算結果で除算する。除算部55−1,55−2の出力する受信系列ごとの除算結果は、乗算部56−1,56−2へ入力される。 The division units 55-1 and 55-2 receive the multiplication results for each reception sequence from the multiplication units 53-1 and 53-2, and the arithmetic mean units 54-1 and 54-2 calculate the entire band for each reception sequence. The multiplication result is input, and the multiplication result is divided by the multiplication result of the entire band. The division results for each reception sequence output from the division units 55-1 and 55-2 are input to the multiplication units 56-1 and 56-2.

乗算部56−1,56−2は、除算部55−1,55−2から受信系列ごとの除算結果が入力され、行ベクトル化部52から入力段帯域雑音分散値の行ベクトルが入力され、除算結果と行ベクトルとを乗算し、受信系列ごとおよびキャリヤごとの出力段帯域雑音分散値を求める。乗算部56−1,56−2の出力する受信系列ごとおよびキャリヤごとの出力段帯域雑音分散値は、QAM復調部17−1,17−2へ入力される。 In the multiplication units 56-1 and 56-2, the division result for each reception sequence is input from the division units 55-1 and 55-2, and the row vector of the input stage band noise variance value is input from the row vectorization unit 52, The division result and the row vector are multiplied to obtain an output stage band noise variance value for each reception sequence and each carrier. The output stage band noise variance value for each reception sequence and for each carrier output from the multiplication units 56-1 and 56-2 is input to the QAM demodulation units 17-1 and 17-2.

これにより、雑音分散算出部16が入力する入力段帯域雑音分散値は、雑音強調の影響が排除されているから、雑音分散算出部16により、雑音強調の影響が排除された受信系列ごとおよびキャリヤごとの出力段帯域雑音分散値が算出される。 As a result, the input stage band noise variance value input by the noise variance calculation unit 16 is excluded from the influence of noise enhancement. Therefore, the noise variance calculation unit 16 eliminates the influence of noise enhancement for each reception sequence and carrier. The output stage band noise variance value is calculated for each.

図1に戻って、QAM復調部17−1,17−2は、空間フィルタ部13−2から受信系列ごとの受信信号(分離および検出信号)が入力され、雑音分散算出部16から受信系列ごとおよびキャリヤごとの出力段帯域雑音分散値が入力される。そして、QAM復調部17−1,17−2は、受信系列ごとの受信信号(分離および検出信号)および受信系列ごとおよびキャリヤごとの出力段帯域雑音分散値に基づいて、受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を算出する。QAM復調部17−1,17−2の出力する受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比は、多重部18へ入力される。 Returning to FIG. 1, the QAM demodulation units 17-1 and 17-2 receive the received signals (separation and detection signals) for each reception sequence from the spatial filter unit 13-2 and the noise variance calculation unit 16 for each reception sequence. And the output stage band noise variance value for each carrier is input. Then, the QAM demodulation units 17-1 and 17-2 receive the received signals (separated and detected signals) for each received sequence and the output stage band noise variance value for each received sequence and for each carrier, and for each received sequence and each bit. The log-likelihood ratio of is calculated. The log-likelihood ratios for each reception sequence and for each bit output from the QAM demodulation units 17-1 and 17-2 are input to the multiplexing unit 18.

例えば次式により、ビットごとの対数尤度比が算出される。

Figure 0006727005
ここで、L(k,n)は、キャリヤ番号kにおけるn番目のビットに対する尤度を示し、Sn0およびSn1は、n番目のビットがそれぞれ0,1である信号点の集合を示し、σk 2は、キャリヤ番号kの雑音分散値を示す。また、(x,y)は分離および検出後のキャリヤシンボルを示す。 For example, the log-likelihood ratio for each bit is calculated by the following equation.
Figure 0006727005
Here, L(k,n) indicates the likelihood for the n-th bit in the carrier number k, S n0 and S n1 indicate the set of signal points in which the n-th bit is 0 and 1, respectively. σ k 2 indicates a noise variance value of carrier number k. Further, (x, y) indicates the carrier symbol after separation and detection.

多重部18は、QAM復調部17−1,17−2から受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比が入力され、受信系列数分の対数尤度比を多重する。多重部18の出力する多重後の対数尤度比は、誤り訂正復号部19へ入力される。 The multiplexing unit 18 receives the log-likelihood ratios for each reception sequence and each bit from the QAM demodulation units 17-1 and 17-2, and multiplexes the log-likelihood ratios for the number of reception sequences. The multiplexed log-likelihood ratio output from the multiplexing unit 18 is input to the error correction decoding unit 19.

誤り訂正復号部19は、多重部18から多重後の対数尤度比が入力され、多重後の対数尤度比を用いて誤り訂正処理を行い、ビット列を生成して外部へ出力する。 The error correction decoding unit 19 receives the log-likelihood ratio after multiplexing from the multiplexing unit 18, performs error correction processing using the log-likelihood ratio after multiplexing, generates a bit string, and outputs it to the outside.

以上のように、実施例1のMIMO−OFDM信号受信装置1によれば、重み行列算出部12−1は、チャネル行列を用い、ゼロフォーシング規範に基づいて重み行列を算出する。そして、空間フィルタ部13−1は、受信信号である周波数領域信号に、ゼロフォーシング規範に基づいた重み行列を乗算することで、受信系列数分の受信信号の分離および検出を行う。これにより、空間フィルタ部13−1にて分離および検出された受信信号は、雑音強調された信号となる。 As described above, according to the MIMO-OFDM signal receiving apparatus 1 of the first embodiment, the weight matrix calculating unit 12-1 calculates the weight matrix based on the zero-forcing criterion using the channel matrix. Then, the spatial filter unit 13-1 multiplies the frequency domain signal, which is the received signal, by the weighting matrix based on the zero-forcing criterion, to separate and detect the received signals for the number of received sequences. As a result, the received signal separated and detected by the spatial filter unit 13-1 becomes a noise-emphasized signal.

出力段帯域雑音分散算出部14は、空間フィルタ部13−1により分離および検出された受信系列数分の受信信号に基づいて、受信系列ごとに全キャリヤに渡って平均化した帯域全体の雑音分散値を、受信系列ごとの出力段帯域雑音分散値として算出する。これにより、雑音強調の影響を受けた受信系列ごとの出力段帯域雑音分散値が得られる。 The output stage band noise variance calculation unit 14 averages over all carriers for each received sequence based on the received signals of the number of received sequences separated and detected by the spatial filter unit 13-1, and the noise variance of the entire band. The value is calculated as the output stage band noise variance value for each reception sequence. As a result, the output stage band noise variance value for each reception sequence affected by noise enhancement is obtained.

入力段帯域雑音分散算出部15は、ゼロフォーシング規範に基づいた重み行列の要素の振幅からなる帯域全体の逆行列を算出する。そして、入力段帯域雑音分散算出部15は、重み行列の要素の振幅からなる帯域全体の逆行列に、出力段帯域雑音分散算出部14により算出された受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値を要素とする行列を乗算し、乗算結果である雑音成分の分散値を、受信系列ごとの入力段帯域雑音分散値として算出する。これにより、雑音強調の影響を排除した受信系列ごとの入力段帯域雑音分散値が得られる。 The input-stage band noise variance calculation unit 15 calculates the inverse matrix of the entire band, which consists of the amplitudes of the elements of the weight matrix based on the zero-forcing criterion. Then, the input stage band noise variance calculation unit 15 adds the output stage band noise of the entire band for each reception sequence calculated by the output stage band noise variance calculation unit 14 to the inverse matrix of the entire band formed by the amplitudes of the elements of the weight matrix. The matrix having the variance value as the element is multiplied, and the variance value of the noise component as the multiplication result is calculated as the input stage band noise variance value for each reception sequence. As a result, the input stage band noise variance value for each reception sequence, which eliminates the influence of noise enhancement, can be obtained.

重み行列算出部12−2は、チャネル行列および入力段帯域雑音分散算出部15により算出された受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値を用い、MMSE規範に基づいて重み行列を算出する。これにより、雑音強調を抑圧するための要素として対角成分に異なるスカラ量を持ち、入力段帯域雑音分散値が反映された重み行列が得られる。 The weight matrix calculation unit 12-2 calculates the weight matrix based on the MMSE standard using the channel matrix and the input stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence calculated by the input stage band noise variance calculation unit 15. .. As a result, a weighting matrix having different scalar amounts in diagonal components as elements for suppressing noise enhancement and reflecting the input stage noise variance value is obtained.

空間フィルタ部13−2は、受信信号である周波数領域信号に、MMSE規範に基づいた重み行列を乗算することで、受信系列数分の受信信号の分離および検出を行う。これにより、空間フィルタ部13−2にて分離および検出された受信信号は、雑音強調され難い信号となる。 The spatial filter unit 13-2 multiplies a frequency domain signal, which is a received signal, by a weighting matrix based on the MMSE standard to separate and detect received signals for the number of received sequences. As a result, the received signal separated and detected by the spatial filter unit 13-2 becomes a signal in which noise emphasis is difficult.

雑音分散算出部16は、MMSE規範に基づいた重み行列の要素の振幅からなる列ベクトルと、入力段帯域雑音分散算出部15により算出された入力段帯域雑音分散値の行ベクトルとを乗算する。そして、雑音分散算出部16は、この乗算結果に対して全キャリヤに渡って平均化した帯域全体の乗算結果を求め、列ベクトルと行ベクトルとの乗算結果を帯域全体の乗算結果で除算し、除算結果に行ベクトルを乗算することで、受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を求める。これにより、雑音強調の影響を排除した受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値が得られる。 The noise variance calculation unit 16 multiplies the column vector formed by the amplitudes of the elements of the weight matrix based on the MMSE norm by the row vector of the input stage band noise variance value calculated by the input stage band noise variance calculation unit 15. Then, the noise variance calculation unit 16 obtains a multiplication result of the entire band averaged over all the carriers with respect to this multiplication result, divides the multiplication result of the column vector and the row vector by the multiplication result of the entire band, The noise variance value for each reception sequence and each carrier is obtained by multiplying the division result by the row vector. As a result, the noise variance value for each reception sequence and for each carrier, which eliminates the influence of noise enhancement, can be obtained.

QAM復調部17−1,17−2は、空間フィルタ部13−2により分離および検出された受信系列数分の受信信号、および雑音分散算出部16により算出された受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値に基づいて、受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を算出する。 The QAM demodulation units 17-1 and 17-2 include the received signals for the number of reception sequences separated and detected by the spatial filter unit 13-2, and the noise for each reception sequence and each carrier calculated by the noise variance calculation unit 16. The log-likelihood ratio for each reception sequence and each bit is calculated based on the variance value.

したがって、受信系列ごとのC/Nが大きく異なる場合においても、受信信号に含まれる雑音成分の分散値を精度良く推定することができる。また、多重された信号を、雑音強調することなく分離および検出するとともに、対数尤度比を精度良く算出することができる。 Therefore, even when the C/N for each reception sequence is significantly different, the variance value of the noise component included in the reception signal can be accurately estimated. Further, the multiplexed signal can be separated and detected without noise enhancement, and the log-likelihood ratio can be calculated accurately.

〔実施例2〕
次に、実施例2について説明する。図6は、実施例2によるMIMO−OFDM信号受信装置の構成例を示すブロック図である。このMIMO−OFDM信号受信装置2は、受信系列数分のFFT部10−1,10−2、チャネル推定部11、重み行列算出部12−1、空間フィルタ部13−1、出力段帯域雑音分散算出部14、入力段帯域雑音分散算出部15、雑音分散算出部16、QAM復調部17−1,17−2、多重部18および誤り訂正復号部19を備えている。
[Example 2]
Next, a second embodiment will be described. FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of the MIMO-OFDM signal receiving apparatus according to the second embodiment. This MIMO-OFDM signal receiver 2 includes FFT units 10-1 and 10-2 corresponding to the number of reception sequences, a channel estimation unit 11, a weight matrix calculation unit 12-1, a spatial filter unit 13-1, and an output stage band noise dispersion. The calculation unit 14, the input stage band noise variance calculation unit 15, the noise variance calculation unit 16, the QAM demodulation units 17-1 and 17-2, the multiplexing unit 18, and the error correction decoding unit 19 are provided.

図1に示した実施例1のMIMO−OFDM信号受信装置1と、図6に示す実施例2のMIMO−OFDM信号受信装置2とを比較すると、MIMO−OFDM信号受信装置2は、重み行列算出部12−2および空間フィルタ部13−2を備えていない点で、MIMO−OFDM信号受信装置1と相違する。また、MIMO−OFDM信号受信装置2は、雑音分散算出部16が重み行列算出部12−1から重み行列を入力する点で、重み行列算出部12−2から重み行列を入力するMIMO−OFDM信号受信装置1と相違する。また、MIMO−OFDM信号受信装置2は、QAM復調部17−1,17−2が空間フィルタ部13−1から受信系列数分の受信信号を入力する点で、空間フィルタ部13−2から受信系列数分の受信信号を入力するMIMO−OFDM信号受信装置1と相違する。 Comparing the MIMO-OFDM signal receiver 1 of the first embodiment shown in FIG. 1 with the MIMO-OFDM signal receiver 2 of the second embodiment shown in FIG. 6, the MIMO-OFDM signal receiver 2 calculates the weight matrix. The difference from the MIMO-OFDM signal receiving apparatus 1 is that the unit 12-2 and the spatial filter unit 13-2 are not provided. Further, the MIMO-OFDM signal receiving apparatus 2 receives the weight matrix from the weight matrix calculator 12-2 in that the noise variance calculator 16 inputs the weight matrix from the weight matrix calculator 12-1. Different from the receiving device 1. Further, the MIMO-OFDM signal receiving apparatus 2 receives from the spatial filter unit 13-2 in that the QAM demodulation units 17-1 and 17-2 input the received signals for the number of reception sequences from the spatial filter unit 13-1. This is different from the MIMO-OFDM signal receiving apparatus 1 which inputs the received signals for the number of sequences.

FFT部10−1,10−2は、実施例1と同じ処理を行い、時間領域信号を空間フィルタ部13−1およびチャネル推定部11に出力する。チャネル推定部11は、実施例1と同じ処理を行い、チャネル行列を重み行列算出部12−1に出力する。重み行列算出部12−1は、実施例1と同じ処理を行い、ゼロフォーシング規範に基づいて算出した重み行列を空間フィルタ部13−1、入力段帯域雑音分散算出部15および雑音分散算出部16に出力する。 The FFT units 10-1 and 10-2 perform the same processing as in the first embodiment, and output the time domain signal to the spatial filter unit 13-1 and the channel estimation unit 11. The channel estimation unit 11 performs the same processing as in the first embodiment and outputs the channel matrix to the weight matrix calculation unit 12-1. The weight matrix calculation unit 12-1 performs the same processing as that of the first embodiment, and the weight matrix calculated based on the zero forcing criterion is used as the spatial filter unit 13-1, the input stage band noise variance calculation unit 15, and the noise variance calculation unit 16. Output to.

空間フィルタ部13−1は、実施例1と同じ処理を行い、受信系列数分の受信信号(分離および検出信号)を出力段帯域雑音分散算出部14およびQAM復調部17−1,17−2に出力する。出力段帯域雑音分散算出部14は、実施例1と同じ処理を行い、受信系列ごとの出力段帯域雑音分散値(雑音強調の影響を受けた出力段帯域雑音分散値)を入力段帯域雑音分散算出部15に出力する。入力段帯域雑音分散算出部15は、実施例1と同じ処理を行い、受信系列ごとの入力段帯域雑音分散値(雑音強調の影響を排除した入力段帯域雑音分散値)を雑音分散算出部16に出力する。 The spatial filter unit 13-1 performs the same processing as that of the first embodiment, and receives the reception signals (separation and detection signals) for the number of reception sequences in the output stage band noise variance calculation unit 14 and the QAM demodulation units 17-1 and 17-2. Output to. The output stage band noise variance calculation unit 14 performs the same processing as that of the first embodiment, and outputs the output stage band noise variance value (output stage band noise variance value affected by noise enhancement) for each reception sequence. It is output to the calculation unit 15. The input stage band noise variance calculation unit 15 performs the same processing as that of the first embodiment, and calculates the input stage band noise variance value (the input stage band noise variance value excluding the effect of noise enhancement) for each reception sequence. Output to.

雑音分散算出部16は、重み行列算出部12−1から重み行列が入力され、入力段帯域雑音分散算出部15から受信系列ごとの入力段帯域雑音分散値が入力される。そして、雑音分散算出部16は、実施例1と同じ処理を行い、受信系列ごとの帯域雑音分散値(雑音強調の影響を排除した帯域雑音分散値)をQAM復調部17−1,17−2に出力する。 The noise variance calculation unit 16 receives the weight matrix from the weight matrix calculation unit 12-1 and the input stage band noise variance value from the input stage band noise variance calculation unit 15 for each reception sequence. Then, the noise variance calculation unit 16 performs the same processing as that of the first embodiment, and the band noise variance value (band noise variance value excluding the effect of noise enhancement) for each reception sequence is QAM demodulation units 17-1 and 17-2. Output to.

QAM復調部17−1,17−2は、空間フィルタ部13−1から受信系列ごとの受信信号(分離および検出信号)が入力され、雑音分散算出部16から受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値が入力される。そして、QAM復調部17−1,17−2は、実施例1と同じ処理を行い、受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を多重部18に出力する。多重部18および誤り訂正復号部19は、実施例1と同様である。 The QAM demodulation units 17-1 and 17-2 receive the received signals (separated and detected signals) for each reception sequence from the spatial filter unit 13-1 and output the entire bandwidth of the reception sequences for each reception sequence from the noise variance calculation unit 16. The band noise variance value is input. Then, the QAM demodulation units 17-1 and 17-2 perform the same processing as that of the first embodiment, and output the log likelihood ratio for each reception sequence and for each bit to the multiplexing unit 18. The multiplexing unit 18 and the error correction decoding unit 19 are the same as those in the first embodiment.

以上のように、実施例2のMIMO−OFDM信号受信装置2によれば、重み行列算出部12−1は、実施例1と同様に、ゼロフォーシング規範に基づいて重み行列を算出する。そして、空間フィルタ部13−1は、実施例1と同様に、ゼロフォーシング規範に基づいた重み行列を用い、受信系列数分の受信信号の分離および検出を行う。これにより、空間フィルタ部13−1にて分離および検出された受信信号は、雑音強調された信号となる。 As described above, according to the MIMO-OFDM signal receiving apparatus 2 of the second embodiment, the weight matrix calculating unit 12-1 calculates the weight matrix based on the zero-forcing criterion, as in the first embodiment. Then, as in the first embodiment, the spatial filter unit 13-1 uses the weighting matrix based on the zero-forcing criterion to separate and detect the received signals for the number of received sequences. As a result, the received signal separated and detected by the spatial filter unit 13-1 becomes a noise-emphasized signal.

出力段帯域雑音分散算出部14は、実施例1と同様に、受信系列ごとの出力段帯域雑音分散値を算出する。これにより、雑音強調の影響を受けた受信系列ごとの出力段帯域雑音分散値が得られる。入力段帯域雑音分散算出部15は、実施例1と同様に、受信系列ごとの入力段帯域雑音分散値を算出する。これにより、雑音強調の影響を排除した受信系列ごとの入力段帯域雑音分散値が得られる。 The output stage band noise variance calculation unit 14 calculates the output stage band noise variance value for each reception sequence, as in the first embodiment. As a result, the output stage band noise variance value for each reception sequence affected by noise enhancement is obtained. The input stage band noise variance calculation unit 15 calculates the input stage band noise variance value for each reception sequence, as in the first embodiment. As a result, the input stage band noise variance value for each reception sequence, which eliminates the influence of noise enhancement, is obtained.

雑音分散算出部16は、MMSE規範に基づいた実施例1の重み行列の代わりに、ゼロフォーシング規範に基づいた重み行列を用いる。雑音分散算出部16は、当該重み行列の要素の振幅からなる列ベクトルと、入力段帯域雑音分散算出部15により算出された入力段帯域雑音分散値の行ベクトルとを乗算し、その後は実施例1と同様の処理を行い、受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を算出する。これにより、雑音強調の影響を排除した受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値が得られる。 The noise variance calculation unit 16 uses a weight matrix based on the zero forcing standard instead of the weight matrix according to the first embodiment based on the MMSE standard. The noise variance calculation unit 16 multiplies the column vector composed of the amplitudes of the elements of the weight matrix by the row vector of the input stage band noise variance value calculated by the input stage band noise variance calculation unit 15, and thereafter the embodiment The same process as 1 is performed to calculate the noise variance value for each reception sequence and each carrier. As a result, the noise variance value for each reception sequence and for each carrier can be obtained by eliminating the influence of noise enhancement.

QAM復調部17−1,17−2は、空間フィルタ部13−2により分離および検出された実施例1の受信系列数分の受信信号の代わりに、空間フィルタ部13−1により分離および検出された受信系列数分の受信信号を用いる。QAM復調部17−1,17−2は、当該受信系列ごとの受信信号、および雑音分散算出部16により算出された受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値に基づいて、受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を算出する。 The QAM demodulation units 17-1 and 17-2 are separated and detected by the spatial filter unit 13-1 instead of the reception signals corresponding to the number of reception sequences of the first embodiment separated and detected by the spatial filter unit 13-2. Received signals corresponding to the number of received sequences are used. The QAM demodulators 17-1 and 17-2 receive the received signal for each received sequence, and the received signal for each received sequence and the noise variance value for each carrier calculated by the noise variance calculation unit 16 for each received sequence and each bit. The log-likelihood ratio of is calculated.

したがって、受信系列ごとのC/Nが大きく異なる場合においても、受信信号に含まれる雑音成分の分散値を精度良く推定することができる。また、実施例1よりも簡易な構成で対数尤度比を精度良く算出することができる。 Therefore, even when the C/N for each reception sequence is significantly different, the variance value of the noise component included in the reception signal can be accurately estimated. Further, the log-likelihood ratio can be calculated with high accuracy with a configuration simpler than that in the first embodiment.

〔実施例3〕
次に、実施例3について説明する。図7は、実施例3によるMIMO−OFDM信号受信装置の構成例を示すブロック図である。このMIMO−OFDM信号受信装置3は、受信系列数分のFFT部10−1,10−2、チャネル推定部11、重み行列算出部12−1、空間フィルタ部13−1、出力段帯域雑音分散算出部14、雑音分散算出部16、QAM復調部17−1,17−2、多重部18および誤り訂正復号部19を備えている。
[Example 3]
Next, a third embodiment will be described. FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration example of the MIMO-OFDM signal receiving apparatus according to the third embodiment. This MIMO-OFDM signal receiving device 3 includes FFT units 10-1 and 10-2 corresponding to the number of reception sequences, a channel estimation unit 11, a weight matrix calculation unit 12-1, a spatial filter unit 13-1, an output stage band noise dispersion. The calculation unit 14, the noise variance calculation unit 16, the QAM demodulation units 17-1 and 17-2, the multiplexing unit 18, and the error correction decoding unit 19 are provided.

図6に示した実施例2のMIMO−OFDM信号受信装置2と、図7に示す実施例3のMIMO−OFDM信号受信装置3とを比較すると、MIMO−OFDM信号受信装置3は、入力段帯域雑音分散算出部15を備えていない点で、MIMO−OFDM信号受信装置2と相違する。また、MIMO−OFDM信号受信装置3は、雑音分散算出部16が出力段帯域雑音分散算出部14から受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値を入力する点で、入力段帯域雑音分散算出部15から受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値を入力するMIMO−OFDM信号受信装置2と相違する。 Comparing the MIMO-OFDM signal receiving apparatus 2 of the second embodiment shown in FIG. 6 with the MIMO-OFDM signal receiving apparatus 3 of the third embodiment shown in FIG. 7, the MIMO-OFDM signal receiving apparatus 3 has an input stage band. The difference from the MIMO-OFDM signal receiving apparatus 2 is that the noise variance calculating unit 15 is not provided. Further, in the MIMO-OFDM signal receiving apparatus 3, the input stage band noise variance is that the noise variance calculating unit 16 inputs the output stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence from the output stage band noise variance calculating unit 14. This is different from the MIMO-OFDM signal receiving apparatus 2 which inputs the input stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence from the calculation unit 15.

FFT部10−1,10−2、チャネル推定部11、重み行列算出部12−1、空間フィルタ部13−1、QAM復調部17−1,17−2、多重部18および誤り訂正復号部19は、実施例1と同様である。 FFT sections 10-1 and 10-2, channel estimation section 11, weight matrix calculation section 12-1, spatial filter section 13-1, QAM demodulation sections 17-1 and 17-2, multiplexing section 18 and error correction decoding section 19 Is the same as in the first embodiment.

出力段帯域雑音分散算出部14は、実施例1と同じ処理を行い、受信系列ごとの出力段帯域雑音分散値(雑音強調の影響を受けた出力段帯域雑音分散値)を雑音分散算出部16に出力する。雑音分散算出部16は、重み行列算出部12−1から重み行列が入力され、出力段帯域雑音分散算出部14から受信系列ごとの入力段帯域雑音分散値が入力される。そして、雑音分散算出部16は、実施例1と同じ処理を行い、受信系列ごとの帯域雑音分散値(雑音強調の影響を排除した帯域雑音分散値)を算出し、これをQAM復調部17−1,17−2に出力する。 The output stage band noise variance calculation unit 14 performs the same processing as that of the first embodiment, and outputs the output stage band noise variance value (output stage band noise variance value affected by noise enhancement) for each reception sequence. Output to. The noise variance calculation unit 16 receives the weight matrix from the weight matrix calculation unit 12-1 and the input stage band noise variance value for each reception sequence from the output stage band noise variance calculation unit 14. Then, the noise variance calculation unit 16 performs the same processing as that of the first embodiment to calculate the band noise variance value (band noise variance value excluding the influence of noise enhancement) for each reception sequence, and the QAM demodulation unit 17- 1 and 17-2.

以上のように、実施例3のMIMO−OFDM信号受信装置3によれば、重み行列算出部12−1は、実施例1,2と同様に、ゼロフォーシング規範に基づいて重み行列を算出する。そして、空間フィルタ部13−1は、実施例1,2と同様に、ゼロフォーシング規範に基づいた重み行列を用い、受信系列数分の受信信号の分離および検出を行う。これにより、空間フィルタ部13−1にて分離および検出された受信信号は、雑音強調された信号となる。 As described above, according to the MIMO-OFDM signal receiving apparatus 3 of the third embodiment, the weight matrix calculation unit 12-1 calculates the weight matrix based on the zero-forcing criterion, as in the first and second embodiments. Then, the spatial filter unit 13-1 uses the weighting matrix based on the zero-forcing criterion to separate and detect the received signals for the number of reception sequences, as in the first and second embodiments. As a result, the received signal separated and detected by the spatial filter unit 13-1 becomes a noise-emphasized signal.

出力段帯域雑音分散算出部14は、実施例1,2と同様に、受信系列ごとの出力段帯域雑音分散値を算出する。これにより、雑音強調の影響を受けた受信系列ごとの出力段帯域雑音分散値が得られる。 The output stage band noise variance calculation unit 14 calculates the output stage band noise variance value for each reception sequence, as in the first and second embodiments. As a result, the output stage band noise variance value for each reception sequence affected by noise enhancement is obtained.

雑音分散算出部16は、実施例2と同様に、ゼロフォーシング規範に基づいた重み行列を用いるが、実施例2と異なり、入力段帯域雑音分散算出部15により算出された入力段帯域雑音分散値の代わりに、出力段帯域雑音分散算出部14により算出された出力段帯域雑音分散値を用いる。雑音分散算出部16は、当該重み行列の要素の振幅からなる列ベクトルと、当該出力段帯域雑音分散値の行ベクトルとを乗算し、その後は実施例1,2と同様の処理を行い、受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を算出する。これにより、雑音強調の影響を排除した受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値が得られる。 The noise variance calculation unit 16 uses the weighting matrix based on the zero forcing criterion as in the second embodiment, but unlike the second embodiment, the input stage band noise variance value calculated by the input stage band noise variance calculation unit 15. Instead of, the output stage band noise variance value calculated by the output stage band noise variance calculator 14 is used. The noise variance calculation unit 16 multiplies the column vector composed of the amplitudes of the elements of the weight matrix by the row vector of the output stage band noise variance value, and thereafter performs the same processing as in Examples 1 and 2, A noise variance value is calculated for each series and each carrier. As a result, the noise variance value for each reception sequence and for each carrier, which eliminates the influence of noise enhancement, can be obtained.

QAM復調部17−1,17−2は、実施例2と同様に、空間フィルタ部13−1により分離および検出された受信系列数分の受信信号、および雑音分散算出部16により算出された受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値に基づいて、受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を算出する。 Similar to the second embodiment, the QAM demodulation units 17-1 and 17-2 receive as many reception signals as the number of reception sequences separated and detected by the spatial filter unit 13-1 and reception calculated by the noise variance calculation unit 16. A log-likelihood ratio for each received sequence and each bit is calculated based on the noise variance value for each sequence and each carrier.

したがって、受信系列ごとのC/Nが大きく異なる場合においても、受信信号に含まれる雑音成分の分散値を精度良く推定することができる。また、実施例2よりも簡易な構成で対数尤度比を精度良く算出することができる。 Therefore, even when the C/N for each reception sequence is significantly different, the variance value of the noise component included in the reception signal can be accurately estimated. Further, the log-likelihood ratio can be calculated with high accuracy with a configuration simpler than that in the second embodiment.

また、実施例3のMIMO−OFDM信号受信装置3は、入力段帯域雑音分散算出部15を備えていないから、逆行列の演算を行う必要がない(入力段帯域雑音分散算出部15の逆行列算出部31では逆行列の演算を行う)。一般に、逆行列の演算は負荷が高く、得られる値は不安定となる。したがって、実施例3のMIMO−OFDM信号受信装置3によれば、実施例1,2に比べ、演算負荷を抑えることができる。 Further, since the MIMO-OFDM signal receiving apparatus 3 of the third embodiment does not include the input stage band noise variance calculation unit 15, it is not necessary to calculate the inverse matrix (the inverse matrix of the input stage band noise variance calculation unit 15). The calculation unit 31 calculates the inverse matrix). Generally, the calculation of the inverse matrix is heavy and the obtained value is unstable. Therefore, according to the MIMO-OFDM signal receiving apparatus 3 of the third embodiment, the calculation load can be suppressed as compared with the first and second embodiments.

なお、図1に示した実施例1のMIMO−OFDM信号受信装置1、図6に示した実施例2のMIMO−OFDM信号受信装置2および図7に示した実施例3のMIMO−OFDM信号受信装置3の各構成部の処理は、MIMO−OFDM信号受信装置1,2,3に搭載される集積回路であるLSIのチップにより実現されるようにしてもよい。これらは、個別に1チップ化されていてもよいし、これらの一部または全部が1チップ化されていてもよい。 The MIMO-OFDM signal receiver 1 of the first embodiment shown in FIG. 1, the MIMO-OFDM signal receiver 2 of the second embodiment shown in FIG. 6, and the MIMO-OFDM signal receiver of the third embodiment shown in FIG. The processing of each component of the device 3 may be realized by an LSI chip which is an integrated circuit mounted on the MIMO-OFDM signal receiving devices 1, 2, and 3. These may be individually made into one chip, or some or all of them may be made into one chip.

また、LSIの代わりに、集積度の異なるVLSI、ULSI等のチップにより実現されるようにしてもよい。さらに、LSI等のチップに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサを用いるようにしてもよいし、FPGA(Field Programmable Gate Array)を用いるようにしてもよい。 Further, instead of the LSI, it may be realized by a chip such as VLSI or ULSI having a different degree of integration. Further, the chip is not limited to an LSI or the like, and a dedicated circuit or a general-purpose processor may be used, or an FPGA (Field Programmable Gate Array) may be used.

1,2,3 MIMO−OFDM信号受信装置
10 FFT部
11 チャネル推定部
12 重み行列算出部
13 空間フィルタ部
14 出力段帯域雑音分散算出部
15 入力段帯域雑音分散算出部
16 雑音分散算出部
17 QAM復調部
18 多重部
19 誤り訂正復号部
20 シンボル再生部
21 減算部
22,30,50 振幅算出部
23,32,54 相加平均部
31,44 逆行列算出部
33 入力雑音分散算出部
40 複素共役転置部
41,45,53,56 乗算部
42 対角行列生成部
43 加算部
51 列ベクトル抽出部
52 行ベクトル化部
55 除算部
1, 2 and 3 MIMO-OFDM signal receiving device 10 FFT unit 11 Channel estimation unit 12 Weight matrix calculation unit 13 Spatial filter unit 14 Output stage band noise variance calculation unit 15 Input stage band noise variance calculation unit 16 Noise variance calculation unit 17 QAM Demodulation unit 18 Multiplexing unit 19 Error correction decoding unit 20 Symbol reproduction unit 21 Subtraction unit 22, 30, 50 Amplitude calculation unit 23, 32, 54 Arithmetic mean unit 31, 44 Inverse matrix calculation unit 33 Input noise variance calculation unit 40 Complex conjugate Transposition unit 41, 45, 53, 56 Multiplication unit 42 Diagonal matrix generation unit 43 Addition unit 51 Column vector extraction unit 52 Row vectorization unit 55 Division unit

Claims (7)

受信系列ごとのMIMO−OFDM信号の有効シンボル期間に相当する時間の等価ベースバンド信号をFFTし、時間領域信号を周波数領域信号に変換するFFT部と、
前記FFT部により変換された前記周波数領域信号からチャネル行列を推定するチャネル推定部と、
前記チャネル推定部により推定された前記チャネル行列から重み行列を算出する重み行列算出部と、
前記FFT部により変換された前記周波数領域信号と、前記重み行列算出部により算出された前記重み行列とを乗算し、受信系列ごとの受信信号の分離および検出を行う空間フィルタ部と、
前記空間フィルタ部により分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号に基づいて、受信系列ごとの帯域全体の雑音分散値を算出する帯域雑音分散算出部と、
前記帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の雑音分散値、および前記重み行列算出部により算出された前記重み行列に基づいて、受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を算出する雑音分散算出部と、
前記空間フィルタにより分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号、および前記雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値に基づいて、受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を算出するQAM復調部と、
前記QAM復調部により算出された前記受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を多重する多重部と、
前記多重部により多重された前記対数尤度比を用いて誤り訂正復号処理を行い、ビット列を生成して出力する誤り訂正復号部と、を備え、
前記雑音分散算出部は、
前記重み行列算出部により算出された前記重み行列の各要素の振幅を算出し、前記重み行列の各要素の振幅を要素とする行列を生成する振幅算出部と、
前記振幅算出部により生成された前記行列から、受信系列ごとの列ベクトルを抽出する列ベクトル抽出部と、
前記帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の雑音分散値から、行ベクトルを生成する行ベクトル化部と、
前記列ベクトル抽出部により抽出された前記受信系列ごとの列ベクトルと、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、受信系列ごとの乗算結果を出力する乗算部と、
前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を全キャリヤに渡って平均化し、受信系列ごとの帯域全体の乗算結果を算出する相加平均部と、
前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を、前記相加平均部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の乗算結果で除算し、受信系列ごとの除算結果を出力する除算部と、
前記除算部により出力された前記受信系列ごとの除算結果と、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を求める乗算部と、を備えることを特徴とするMIMO−OFDM信号受信装置。
An FFT unit that performs FFT on the equivalent baseband signal at a time corresponding to the effective symbol period of the MIMO-OFDM signal for each reception sequence and transforms the time domain signal into a frequency domain signal;
A channel estimation unit that estimates a channel matrix from the frequency domain signal transformed by the FFT unit;
A weight matrix calculation unit that calculates a weight matrix from the channel matrix estimated by the channel estimation unit;
A spatial filter unit that multiplies the frequency domain signal converted by the FFT unit and the weight matrix calculated by the weight matrix calculation unit to separate and detect a received signal for each reception sequence;
Based on the received signal for each received sequence that has been separated and detected by the spatial filter unit, a band noise variance calculation unit that calculates a noise variance value for the entire band for each received sequence,
Based on the noise variance value of the entire band for each reception sequence calculated by the band noise variance calculation unit and the weight matrix calculated by the weight matrix calculation unit, a noise variance value for each reception sequence and for each carrier is calculated. A noise variance calculation unit for calculating,
For each reception sequence and for each bit, based on the received signal for each reception sequence that has been separated and detected by the spatial filter, and the noise variance value for each reception sequence and for each carrier calculated by the noise variance calculation unit A QAM demodulation unit that calculates a log likelihood ratio of
A multiplexing unit that multiplexes the log-likelihood ratios for each reception sequence and each bit calculated by the QAM demodulation unit;
An error correction decoding unit that performs an error correction decoding process using the log-likelihood ratio multiplexed by the multiplexing unit, and generates and outputs a bit string,
The noise variance calculation unit,
An amplitude calculation unit that calculates the amplitude of each element of the weight matrix calculated by the weight matrix calculation unit and that generates a matrix having the amplitude of each element of the weight matrix as an element;
From the matrix generated by the amplitude calculation unit, a column vector extraction unit that extracts a column vector for each reception sequence,
A row vectorization unit that generates a row vector from the noise variance value of the entire band of each reception sequence calculated by the band noise variance calculation unit,
A multiplication unit that multiplies the column vector for each reception sequence extracted by the column vector extraction unit and the row vector generated by the row vectorization unit, and outputs a multiplication result for each reception sequence,
An arithmetic averaging unit that averages the multiplication results for each reception sequence output by the multiplication unit over all carriers and calculates a multiplication result for the entire band for each reception sequence;
A division unit that divides the multiplication result for each reception sequence output by the multiplication unit by the multiplication result for the entire band for each reception sequence calculated by the arithmetic averaging unit and outputs the division result for each reception sequence. When,
A multiplication unit that multiplies the division result for each reception sequence output by the division unit and the row vector generated by the row vectorization unit to obtain a noise variance value for each reception sequence and for each carrier, A MIMO-OFDM signal receiving apparatus comprising:
前記帯域雑音分散算出部は、出力段帯域雑音分散算出部および入力段帯域雑音分散算出部を備え、
前記出力段帯域雑音分散算出部は、
前記空間フィルタ部により分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号をシンボル再生し、受信系列ごとの再生信号を生成するシンボル再生部と、
前記シンボル再生部により生成された前記受信系列ごとの再生信号から、前記空間フィルタ部により分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号を減算し、受信系列ごとの誤差信号を生成する減算部と、
前記減算部により生成された前記受信系列ごとの誤差信号の振幅を算出する振幅算出部と、
前記振幅算出部により算出された前記受信系列ごとの誤差信号の振幅を全キャリヤに渡って平均化し、受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値を算出する相加平均部と、を備え、
前記入力段帯域雑音分散算出部は、
前記重み行列算出部により算出された前記重み行列の各要素の振幅を算出し、前記重み行列の各要素の振幅を要素とする行列を生成する振幅算出部と、
前記振幅算出部により生成された前記行列の逆行列を算出する逆行列算出部と、
前記逆行列算出部により算出された前記逆行列を全キャリヤに渡って平均化し、帯域全体の平均値を要素とする逆行列を算出する相加平均部と、
前記出力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値と、前記相加平均部により算出された前記逆行列とを乗算し、前記受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値を求め、前記受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値を、前記受信系列ごとの帯域全体の雑音分散値として出力する入力雑音分散算出部と、を備えることを特徴とする請求項1に記載のMIMO−OFDM信号受信装置。
The band noise variance calculator comprises an output stage band noise variance calculator and an input stage band noise variance calculator.
The output stage band noise variance calculation unit,
A symbol regenerating unit that regenerates a received signal for each reception sequence that has been separated and detected by the spatial filter unit, and that generates a regenerated signal for each reception sequence,
Subtraction for subtracting the reception signal for each reception sequence separated and detected by the spatial filter unit from the reproduction signal for each reception sequence generated by the symbol reproduction unit to generate an error signal for each reception sequence Department,
An amplitude calculation unit that calculates the amplitude of the error signal for each reception sequence generated by the subtraction unit;
An arithmetic mean unit that averages the amplitudes of the error signals for each reception sequence calculated by the amplitude calculation unit over all carriers and calculates an output stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence. ,
The input stage band noise variance calculation unit,
An amplitude calculation unit that calculates the amplitude of each element of the weight matrix calculated by the weight matrix calculation unit and that generates a matrix having the amplitude of each element of the weight matrix as an element;
An inverse matrix calculator that calculates an inverse matrix of the matrix generated by the amplitude calculator,
An arithmetic mean unit for averaging the inverse matrix calculated by the inverse matrix calculating unit over all carriers to calculate an inverse matrix having an average value of the entire band as an element,
By multiplying the output stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence calculated by the output stage band noise variance calculation unit and the inverse matrix calculated by the arithmetic mean unit, An input noise variance calculation unit that obtains an input stage band noise variance value for the entire band and outputs the input stage band noise variance value for the entire band for each reception sequence as a noise variance value for the entire band for each reception sequence, The MIMO-OFDM signal receiving apparatus according to claim 1, further comprising:
受信系列ごとのMIMO−OFDM信号の有効シンボル期間に相当する時間の等価ベースバンド信号をFFTし、時間領域信号を周波数領域信号に変換するFFT部と、
前記FFT部により変換された前記周波数領域信号からチャネル行列を推定するチャネル推定部と、
前記チャネル推定部により推定された前記チャネル行列から、ゼロフォーシング規範に基づいて重み行列を算出する第1の重み行列算出部と、
前記FFT部により変換された前記周波数領域信号と、前記第1の重み行列算出部により算出された前記重み行列とを乗算し、受信系列ごとの受信信号の分離および検出を行う第1の空間フィルタ部と、
前記第1の空間フィルタ部により分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号に基づいて、前記第1の空間フィルタ部の出力信号に含まれる雑音分散値を、受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値として算出する出力段帯域雑音分散算出部と、
前記出力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値、および前記第1の重み行列算出部により算出された前記重み行列に基づいて、前記第1の空間フィルタ部の入力信号に含まれる雑音分散値を、受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値として算出する入力段帯域雑音分散算出部と、
前記チャネル推定部により推定された前記チャネル行列、および前記入力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値から、MMSE規範に基づいて重み行列を算出する第2の重み行列算出部と、
前記FFT部により変換された前記周波数領域信号と、前記第2の重み行列算出部により算出された前記重み行列とを乗算し、受信系列ごとの受信信号の分離および検出を行う第2の空間フィルタ部と、
前記入力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値、および前記第2の重み行列算出部により算出された前記重み行列に基づいて、受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を算出する雑音分散算出部と、
前記第2の空間フィルタにより分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号、および前記雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値に基づいて、受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を算出するQAM復調部と、
前記QAM復調部により算出された前記受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を多重する多重部と、
前記多重部により多重された前記対数尤度比を用いて誤り訂正復号処理を行い、ビット列を生成して出力する誤り訂正復号部と、を備え、
前記雑音分散算出部は、
前記第2の重み行列算出部により算出された前記重み行列の各要素の振幅を算出し、前記重み行列の各要素の振幅を要素とする行列を生成する振幅算出部と、
前記振幅算出部により生成された前記行列から、受信系列ごとの列ベクトルを抽出する列ベクトル抽出部と、
前記入力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値から、行ベクトルを生成する行ベクトル化部と、
前記列ベクトル抽出部により抽出された前記受信系列ごとの列ベクトルと、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、受信系列ごとの乗算結果を出力する乗算部と、
前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を全キャリヤに渡って平均化し、受信系列ごとの帯域全体の乗算結果を算出する相加平均部と、
前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を、前記相加平均部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の乗算結果で除算し、受信系列ごとの除算結果を出力する除算部と、
前記除算部により出力された前記受信系列ごとの除算結果と、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を求める乗算部と、を備えることを特徴とするMIMO−OFDM信号受信装置。
An FFT unit that performs FFT on the equivalent baseband signal at a time corresponding to the effective symbol period of the MIMO-OFDM signal for each reception sequence and transforms the time domain signal into a frequency domain signal;
A channel estimation unit that estimates a channel matrix from the frequency domain signal transformed by the FFT unit;
A first weight matrix calculation unit that calculates a weight matrix from the channel matrix estimated by the channel estimation unit based on a zero forcing criterion;
A first spatial filter that multiplies the frequency domain signal converted by the FFT unit and the weight matrix calculated by the first weight matrix calculation unit to separate and detect a received signal for each reception sequence. Department,
The noise variance value included in the output signal of the first spatial filter unit is based on the received signal for each received sequence separated and detected by the first spatial filter unit, and the noise variance value included in the output signal of the first spatial filter unit for the entire band for each received sequence. An output stage band noise variance calculation unit that calculates the output stage band noise variance value of
The first stage based on the output stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence calculated by the output stage band noise variance calculation unit and the weight matrix calculated by the first weight matrix calculation unit. An input stage band noise variance calculation unit that calculates the noise variance value included in the input signal of the spatial filter unit as an input stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence,
A weight matrix is calculated based on the MMSE standard from the channel matrix estimated by the channel estimation unit and the input stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence calculated by the input stage band noise variance calculation unit. A second weight matrix calculation unit that
A second spatial filter that multiplies the frequency domain signal converted by the FFT unit and the weight matrix calculated by the second weight matrix calculation unit to separate and detect a received signal for each reception sequence. Department,
For each reception sequence, based on the input stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence calculated by the input stage band noise variance calculation unit and the weight matrix calculated by the second weight matrix calculation unit And a noise variance calculation unit that calculates a noise variance value for each carrier,
For each received sequence based on the received signal for each received sequence separated and detected by the second spatial filter, and the noise variance value for each received sequence and for each carrier calculated by the noise variance calculation unit And a QAM demodulation unit that calculates a log-likelihood ratio for each bit,
A multiplexing unit that multiplexes the log-likelihood ratios for each reception sequence and each bit calculated by the QAM demodulation unit;
An error correction decoding unit that performs an error correction decoding process using the log-likelihood ratio multiplexed by the multiplexing unit, and generates and outputs a bit string,
The noise variance calculation unit,
An amplitude calculation unit that calculates the amplitude of each element of the weight matrix calculated by the second weight matrix calculation unit and generates a matrix having the amplitude of each element of the weight matrix as an element;
From the matrix generated by the amplitude calculation unit, a column vector extraction unit that extracts a column vector for each reception sequence,
A row vectorization unit that generates a row vector from the input stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence calculated by the input stage band noise variance calculation unit,
A multiplication unit that multiplies the column vector for each reception sequence extracted by the column vector extraction unit and the row vector generated by the row vectorization unit, and outputs a multiplication result for each reception sequence,
An arithmetic averaging unit that averages the multiplication results for each reception sequence output by the multiplication unit over all carriers and calculates a multiplication result for the entire band for each reception sequence;
A division unit that divides the multiplication result for each reception sequence output by the multiplication unit by the multiplication result for the entire band for each reception sequence calculated by the arithmetic averaging unit and outputs the division result for each reception sequence. When,
A multiplication unit that multiplies the division result for each reception sequence output by the division unit and the row vector generated by the row vectorization unit to obtain a noise variance value for each reception sequence and for each carrier, A MIMO-OFDM signal receiving apparatus comprising:
前記第2の重み行列算出部は、
前記チャネル推定部により推定された前記チャネル行列の複素共役転置行列を算出する複素共役転置部と、
前記チャネル推定部により推定された前記チャネル行列と、前記複素共役転置部により算出された前記複素共役転置行列とを乗算し、乗算結果の行列を出力する第1の乗算部と、
前記入力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値を対角成分に設定し、ゼロを非対角成分に設定することで、対角行列を生成する対角行列生成部と、
前記第1の乗算部により出力された前記乗算結果の行列に、前記対角行列生成部により生成された前記対角行列を加算し、加算結果の行列を出力する加算部と、
前記加算部により出力された前記加算結果の行列の逆行列を算出する逆行列算出部と、
前記逆行列算出部により算出された前記逆行列と、前記複素共役転置部により算出された前記複素共役転置行列とを乗算し、前記重み行列を求める乗算部と、を備えることを特徴とする請求項3に記載のMIMO−OFDM信号受信装置。
The second weight matrix calculation unit is
A complex conjugate transpose unit for calculating a complex conjugate transpose matrix of the channel matrix estimated by the channel estimation unit,
A first multiplication unit that multiplies the channel matrix estimated by the channel estimation unit and the complex conjugate transposed matrix calculated by the complex conjugate transpose unit, and outputs a matrix of a multiplication result;
By setting the input stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence calculated by the input stage band noise variance calculation unit to a diagonal component and setting zero to a non-diagonal component, a diagonal matrix is obtained. A diagonal matrix generator to generate,
An addition unit that adds the diagonal matrix generated by the diagonal matrix generation unit to the matrix of the multiplication result output by the first multiplication unit and outputs the matrix of the addition result;
An inverse matrix calculator that calculates an inverse matrix of the matrix of the addition result output by the adder,
It is characterized by comprising: a multiplication unit that multiplies the inverse matrix calculated by the inverse matrix calculation unit and the complex conjugate transposed matrix calculated by the complex conjugate transposition unit to obtain the weight matrix. Item 4. The MIMO-OFDM signal receiver according to Item 3.
受信系列ごとのMIMO−OFDM信号の有効シンボル期間に相当する時間の等価ベースバンド信号をFFTし、時間領域信号を周波数領域信号に変換するFFT部と、
前記FFT部により変換された前記周波数領域信号からチャネル行列を推定するチャネル推定部と、
前記チャネル推定部により推定された前記チャネル行列から、ゼロフォーシング規範に基づいて重み行列を算出する第1の重み行列算出部と、
前記FFT部により変換された前記周波数領域信号と、前記第1の重み行列算出部により算出された前記重み行列とを乗算し、受信系列ごとの受信信号の分離および検出を行う第1の空間フィルタ部と、
前記第1の空間フィルタ部により分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号に基づいて、前記第1の空間フィルタ部の出力信号に含まれる雑音分散値を、受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値として算出する出力段帯域雑音分散算出部と、
前記出力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値、および前記第1の重み行列算出部により算出された前記重み行列に基づいて、前記第1の空間フィルタ部の入力信号に含まれる雑音分散値を、受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値として算出する入力段帯域雑音分散算出部と、
前記入力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値、および前記第1の重み行列算出部により算出された前記重み行列に基づいて、受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を算出する雑音分散算出部と、
前記第1の空間フィルタにより分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号、および前記雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値に基づいて、受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を算出するQAM復調部と、
前記QAM復調部により算出された前記受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を多重する多重部と、
前記多重部により多重された前記対数尤度比を用いて誤り訂正復号処理を行い、ビット列を生成して出力する誤り訂正復号部と、を備え、
前記雑音分散算出部は、
前記第1の重み行列算出部により算出された前記重み行列の各要素の振幅を算出し、前記重み行列の各要素の振幅を要素とする行列を生成する振幅算出部と、
前記振幅算出部により生成された前記行列から、受信系列ごとの列ベクトルを抽出する列ベクトル抽出部と、
前記入力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値から、行ベクトルを生成する行ベクトル化部と、
前記列ベクトル抽出部により抽出された前記受信系列ごとの列ベクトルと、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、受信系列ごとの乗算結果を出力する乗算部と、
前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を全キャリヤに渡って平均化し、受信系列ごとの帯域全体の乗算結果を算出する相加平均部と、
前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を、前記相加平均部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の乗算結果で除算し、受信系列ごとの除算結果を出力する除算部と、
前記除算部により出力された前記受信系列ごとの除算結果と、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を求める乗算部と、を備えることを特徴とするMIMO−OFDM信号受信装置。
An FFT unit that performs FFT on the equivalent baseband signal at a time corresponding to the effective symbol period of the MIMO-OFDM signal for each reception sequence and transforms the time domain signal into a frequency domain signal;
A channel estimation unit that estimates a channel matrix from the frequency domain signal transformed by the FFT unit;
A first weight matrix calculation unit that calculates a weight matrix from the channel matrix estimated by the channel estimation unit based on a zero forcing criterion;
A first spatial filter that multiplies the frequency domain signal converted by the FFT unit and the weight matrix calculated by the first weight matrix calculation unit to separate and detect a received signal for each reception sequence. Department,
The noise variance value included in the output signal of the first spatial filter unit is based on the received signal for each received sequence separated and detected by the first spatial filter unit, and the noise variance value included in the output signal of the first spatial filter unit for the entire band for each received sequence. An output stage band noise variance calculation unit that calculates the output stage band noise variance value of
The first stage based on the output stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence calculated by the output stage band noise variance calculation unit and the weight matrix calculated by the first weight matrix calculation unit. An input stage band noise variance calculation unit that calculates the noise variance value included in the input signal of the spatial filter unit as an input stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence,
For each reception sequence, based on the input stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence calculated by the input stage band noise variance calculation unit and the weight matrix calculated by the first weight matrix calculation unit And a noise variance calculation unit that calculates a noise variance value for each carrier,
For each received sequence, based on the received signal for each received sequence separated and detected by the first spatial filter, and the noise variance value for each received sequence and for each carrier calculated by the noise variance calculator And a QAM demodulation unit that calculates a log-likelihood ratio for each bit,
A multiplexing unit that multiplexes the log-likelihood ratios for each reception sequence and each bit calculated by the QAM demodulation unit;
An error correction decoding unit that performs an error correction decoding process using the log-likelihood ratio multiplexed by the multiplexing unit, and generates and outputs a bit string,
The noise variance calculation unit,
An amplitude calculation unit that calculates an amplitude of each element of the weight matrix calculated by the first weight matrix calculation unit and generates a matrix having the amplitude of each element of the weight matrix as an element;
From the matrix generated by the amplitude calculation unit, a column vector extraction unit that extracts a column vector for each reception sequence,
A row vectorization unit that generates a row vector from the input stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence calculated by the input stage band noise variance calculation unit,
A multiplication unit that multiplies the column vector for each reception sequence extracted by the column vector extraction unit and the row vector generated by the row vectorization unit, and outputs a multiplication result for each reception sequence,
An arithmetic averaging unit that averages the multiplication results for each reception sequence output by the multiplication unit over all carriers and calculates a multiplication result for the entire band for each reception sequence;
A division unit that divides the multiplication result for each reception sequence output by the multiplication unit by the multiplication result for the entire band for each reception sequence calculated by the arithmetic averaging unit and outputs the division result for each reception sequence. When,
A multiplication unit that multiplies the division result for each reception sequence output by the division unit and the row vector generated by the row vectorization unit to obtain a noise variance value for each reception sequence and for each carrier, A MIMO-OFDM signal receiving apparatus comprising:
受信系列ごとのMIMO−OFDM信号の有効シンボル期間に相当する時間の等価ベースバンド信号をFFTし、時間領域信号を周波数領域信号に変換するFFT部と、
前記FFT部により変換された前記周波数領域信号からチャネル行列を推定するチャネル推定部と、
前記チャネル推定部により推定された前記チャネル行列から、ゼロフォーシング規範に基づいて重み行列を算出する第1の重み行列算出部と、
前記FFT部により変換された前記周波数領域信号と、前記第1の重み行列算出部により算出された前記重み行列とを乗算し、受信系列ごとの受信信号の分離および検出を行う第1の空間フィルタ部と、
前記第1の空間フィルタ部により分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号に基づいて、前記第1の空間フィルタ部の出力信号に含まれる雑音分散値を、受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値として算出する出力段帯域雑音分散算出部と、
前記出力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値、および前記第1の重み行列算出部により算出された前記重み行列に基づいて、受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を算出する雑音分散算出部と、
前記第1の空間フィルタにより分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号、および前記雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値に基づいて、受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を算出するQAM復調部と、
前記QAM復調部により算出された前記受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を多重する多重部と、
前記多重部により多重された前記対数尤度比を用いて誤り訂正復号処理を行い、ビット列を生成して出力する誤り訂正復号部と、を備え、
前記雑音分散算出部は、
前記第1の重み行列算出部により算出された前記重み行列の各要素の振幅を算出し、前記重み行列の各要素の振幅を要素とする行列を生成する振幅算出部と、
前記振幅算出部により生成された前記行列から、受信系列ごとの列ベクトルを抽出する列ベクトル抽出部と、
前記出力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値から、行ベクトルを生成する行ベクトル化部と、
前記列ベクトル抽出部により抽出された前記受信系列ごとの列ベクトルと、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、受信系列ごとの乗算結果を出力する乗算部と、
前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を全キャリヤに渡って平均化し、受信系列ごとの帯域全体の乗算結果を算出する相加平均部と、
前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を、前記相加平均部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の乗算結果で除算し、受信系列ごとの除算結果を出力する除算部と、
前記除算部により出力された前記受信系列ごとの除算結果と、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を求める乗算部と、を備えることを特徴とするMIMO−OFDM信号受信装置。
An FFT unit that performs FFT on the equivalent baseband signal at a time corresponding to the effective symbol period of the MIMO-OFDM signal for each reception sequence and transforms the time domain signal into a frequency domain signal;
A channel estimation unit that estimates a channel matrix from the frequency domain signal transformed by the FFT unit;
A first weight matrix calculation unit that calculates a weight matrix from the channel matrix estimated by the channel estimation unit based on a zero forcing criterion;
A first spatial filter that multiplies the frequency domain signal converted by the FFT unit and the weight matrix calculated by the first weight matrix calculation unit to separate and detect a received signal for each reception sequence. Department,
The noise variance value included in the output signal of the first spatial filter unit is based on the received signal for each received sequence separated and detected by the first spatial filter unit, and the noise variance value included in the output signal of the first spatial filter unit for the entire band for each received sequence. An output stage band noise variance calculation unit that calculates the output stage band noise variance value of
For each reception sequence, based on the output stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence calculated by the output stage band noise variance calculation unit and the weight matrix calculated by the first weight matrix calculation unit And a noise variance calculation unit that calculates a noise variance value for each carrier,
For each received sequence, based on the received signal for each received sequence separated and detected by the first spatial filter, and the noise variance value for each received sequence and for each carrier calculated by the noise variance calculator And a QAM demodulation unit that calculates a log-likelihood ratio for each bit,
A multiplexing unit that multiplexes the log-likelihood ratios for each reception sequence and each bit calculated by the QAM demodulation unit;
An error correction decoding unit that performs an error correction decoding process using the log-likelihood ratio multiplexed by the multiplexing unit, and generates and outputs a bit string,
The noise variance calculation unit,
An amplitude calculation unit that calculates an amplitude of each element of the weight matrix calculated by the first weight matrix calculation unit and generates a matrix having the amplitude of each element of the weight matrix as an element;
From the matrix generated by the amplitude calculation unit, a column vector extraction unit that extracts a column vector for each reception sequence,
A row vectorization unit that generates a row vector from the output stage band noise variance value of the entire band for each reception sequence calculated by the output stage band noise variance calculation unit,
A multiplication unit that multiplies the column vector for each reception sequence extracted by the column vector extraction unit and the row vector generated by the row vectorization unit, and outputs a multiplication result for each reception sequence,
An arithmetic averaging unit that averages the multiplication results for each reception sequence output by the multiplication unit over all carriers and calculates a multiplication result for the entire band for each reception sequence;
A division unit that divides the multiplication result for each reception sequence output by the multiplication unit by the multiplication result for the entire band for each reception sequence calculated by the arithmetic averaging unit and outputs the division result for each reception sequence. When,
A multiplication unit that multiplies the division result for each reception sequence output by the division unit and the row vector generated by the row vectorization unit to obtain a noise variance value for each reception sequence and for each carrier, A MIMO-OFDM signal receiving apparatus comprising:
MIMO−OFDM信号受信装置に搭載されるチップにおいて、
受信系列ごとのMIMO−OFDM信号の有効シンボル期間に相当する時間の等価ベースバンド信号をFFTし、時間領域信号を周波数領域信号に変換するFFT部と、
前記FFT部により変換された前記周波数領域信号からチャネル行列を推定するチャネル推定部と、
前記チャネル推定部により推定された前記チャネル行列から重み行列を算出する重み行列算出部と、
前記FFT部により変換された前記周波数領域信号と、前記重み行列算出部により算出された前記重み行列とを乗算し、受信系列ごとの受信信号の分離および検出を行う空間フィルタ部と、
前記空間フィルタ部により分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号に基づいて、受信系列ごとの帯域全体の雑音分散値を算出する帯域雑音分散算出部と、
前記帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の雑音分散値、および前記重み行列算出部により算出された前記重み行列に基づいて、受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を算出する雑音分散算出部と、
前記空間フィルタにより分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号、および前記雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値に基づいて、受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を算出するQAM復調部と、
前記QAM復調部により算出された前記受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を多重する多重部と、
前記多重部により多重された前記対数尤度比を用いて誤り訂正復号処理を行い、ビット列を生成して出力する誤り訂正復号部と、を備え、
前記雑音分散算出部は、
前記重み行列算出部により算出された前記重み行列の各要素の振幅を算出し、前記重み行列の各要素の振幅を要素とする行列を生成する振幅算出部と、
前記振幅算出部により生成された前記行列から、受信系列ごとの列ベクトルを抽出する列ベクトル抽出部と、
前記帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の雑音分散値から、行ベクトルを生成する行ベクトル化部と、
前記列ベクトル抽出部により抽出された前記受信系列ごとの列ベクトルと、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、受信系列ごとの乗算結果を出力する乗算部と、
前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を全キャリヤに渡って平均化し、受信系列ごとの帯域全体の乗算結果を算出する相加平均部と、
前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を、前記相加平均部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の乗算結果で除算し、受信系列ごとの除算結果を出力する除算部と、
前記除算部により出力された前記受信系列ごとの除算結果と、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を求める乗算部と、を備えることを特徴とするチップ。
In a chip mounted on a MIMO-OFDM signal receiving device,
An FFT unit that performs FFT on the equivalent baseband signal at a time corresponding to the effective symbol period of the MIMO-OFDM signal for each reception sequence and transforms the time domain signal into a frequency domain signal;
A channel estimation unit that estimates a channel matrix from the frequency domain signal transformed by the FFT unit;
A weight matrix calculation unit that calculates a weight matrix from the channel matrix estimated by the channel estimation unit;
A spatial filter unit that multiplies the frequency domain signal converted by the FFT unit and the weight matrix calculated by the weight matrix calculation unit to separate and detect a received signal for each reception sequence;
Based on the received signal for each received sequence that has been separated and detected by the spatial filter unit, a band noise variance calculation unit that calculates a noise variance value for the entire band for each received sequence,
Based on the noise variance value of the entire band for each reception sequence calculated by the band noise variance calculation unit and the weight matrix calculated by the weight matrix calculation unit, a noise variance value for each reception sequence and for each carrier is calculated. A noise variance calculation unit for calculating,
For each reception sequence and for each bit, based on the received signal for each reception sequence that has been separated and detected by the spatial filter, and the noise variance value for each reception sequence and for each carrier calculated by the noise variance calculation unit A QAM demodulation unit that calculates a log likelihood ratio of
A multiplexing unit that multiplexes the log-likelihood ratios for each reception sequence and each bit calculated by the QAM demodulation unit;
An error correction decoding unit that performs an error correction decoding process using the log-likelihood ratio multiplexed by the multiplexing unit, and generates and outputs a bit string,
The noise variance calculation unit,
An amplitude calculation unit that calculates the amplitude of each element of the weight matrix calculated by the weight matrix calculation unit and that generates a matrix having the amplitude of each element of the weight matrix as an element;
From the matrix generated by the amplitude calculation unit, a column vector extraction unit that extracts a column vector for each reception sequence,
A row vectorization unit that generates a row vector from the noise variance value of the entire band of each reception sequence calculated by the band noise variance calculation unit,
A multiplication unit that multiplies the column vector for each reception sequence extracted by the column vector extraction unit and the row vector generated by the row vectorization unit, and outputs a multiplication result for each reception sequence,
An arithmetic averaging unit that averages the multiplication results for each reception sequence output by the multiplication unit over all carriers and calculates a multiplication result for the entire band for each reception sequence;
A division unit that divides the multiplication result for each reception sequence output by the multiplication unit by the multiplication result for the entire band for each reception sequence calculated by the arithmetic averaging unit and outputs the division result for each reception sequence. When,
A multiplication unit that multiplies the division result for each reception sequence output by the division unit and the row vector generated by the row vectorization unit to obtain a noise variance value for each reception sequence and for each carrier, A chip characterized by comprising.
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