JPWO2009128417A1 - 受信装置および通信システム - Google Patents

Abstract

複数の等化器間で尤度を交換しながら等化することにより、受信アンテナダイバーシチ効果を向上させる。複数のアンテナ３０１−１〜Ｍを用いて無線信号を受信する受信装置３００であって、無線信号からパイロット信号と受信データ信号とを分離するパイロット分離部３０４−１〜Ｍと、パイロット信号に基づいて、各アンテナ３０１−１〜Ｍに対応する伝搬路推定値をそれぞれ算出する伝搬路推定部３０５と、各アンテナ３０１−１〜Ｍに対応する受信データ信号の信号検出を行ない、受信データ信号および伝搬路推定値に基づいて尤度情報を生成する複数の等化部を有する受信処理部３０６と、を備え、いずれか一つの等化部は、他の等化部が生成した尤度情報を用いて尤度情報を生成すると共に、生成した尤度情報を他の等化部へ出力する。

Description

本発明は、複数のアンテナを用いて無線信号を受信する受信装置および通信システムに関する。

従来から、非特許文献１に示すようなシングルユーザ用のターボ受信機が知られている。図１３は、特許文献１に記載されている送信機、受信機の概略構成を示す図である。送信機１３００では、情報系列の符号化が符号化器１３０１で行なわれ、その符号化出力がインタリーバ１３０２でインタリーブ（並べ替え）される。その後、変調器１３０３で搬送波信号が変調され、その変調出力が送信される。この送信信号は、伝送路（マルチパスの各チャネル）を通じて受信機１３１０に受信される。受信機１３１０では、軟入力軟出力等化器１３１１により遅延波の等化が行なわれる。この等化器１３１１の入力は、一般に受信信号がベースバンドに変換され、そのベースバンドの受信信号が、送信信号の情報系列のシンボル信号の周波数の１倍以上の周波数でサンプリングされてディジタル信号に変換され、ディジタル信号の受信信号として等化器１３１１へ入力される。

等化器１３１１は線形等化器であって、その等化出力として各符号化ビット｛ｂ（ｉ）｝が＋１である確率と−１である確率の対数尤度比Λ_１（ＬＬＲ：Log-Likelihood Ratio）が導出される。ここでλ_１［ｂ（ｋ）］は後続のチャネル復号器１３１４に送られる外部情報、λ_２［ｂ（ｋ）］は等化器１３１１に与えられる事前情報である。ＬＬＲは事前情報λ_２［ｂ（ｋ）］が減算器１３１２で減算され、更にデインタリーバ１３１３を介してチャネル復号器１３１４へ供給される。このチャネル復号器１３１４は対数尤度比Λ_２を算出する。ここでλ_２［ｂ（ｉ）］は繰り返しの際に等化器１３１１にλ_２［ｂ（ｋ）］として与えられる外部情報であり、λ_１［ｂ（ｋ）］がチャネル復号器１３１４に事前情報λ_１［ｂ（ｉ）］として与えられる。Λ_２［ｂ（ｉ）］は減算器１３１５でλ_１［ｂ（ｉ）］が減算され、インタリーバ１３１６を介して等化器１３１１および減算器１３１２へ供給される。このようにして繰り返し等化、復号が行なわれて誤り率の向上が達成される。

また、従来から、受信アンテナダイバーシチが知られている。図１４は、特許文献２に記載されている受信機の概略構成を示す図である。この受信機は、シングルキャリア伝送を行なう場合、ダイバーシチと適応等化を組み合せて、各受信アンテナにおけるフィルタ出力をアンテナ合成することによって、受信アンテナダイバーシチ効果を得るように構成されている。図１４に示すように、この受信機は、受信信号と基準信号との相関演算により、インパルス応答を推定する相関器１４０１、１４０２と、インパルス応答の複素共役時間反転の重み係数に基づいて整合フィルタリングを行なう適合フィルタ１４０３、１４０４とを備えている。また、フィルタ出力を合成する合成回路１４０５と、合成回路１４０５の出力に基づいて、仮判定データを出力する遅延判定帰還形系列推定器１４０６と、仮判定データに基づいて受信信号レプリカを生成するレプリカ生成器１４０７と、既知信号を発生させるプリアンブル発生回路１４０８と、受信信号レプリカまたは既知信号を基準信号として相関器１４０４、１４０２に供給する切替器１４０９、１４１０とを備えている。さらに、この受信機は、アンテナを備えた受信機１４１１、１４１２と、遅延回路１４１３、１４１２とを備えている。

特開２００４−１６６２１８号公報 特開２００１−３０８７６３号公報

松本正，衣斐信介，"ターボ等化の基礎，および情報理論的考察，"信学論（Ｂ），Ｖｏｌ．Ｊ９０−Ｂ Ｎｏ．１，ｐｐ．１−１６，２００７．

上記のように、ターボ等化に受信アンテナダイバーシチを適用するには、各アンテナの等化部（等化器）において等化を行なった後、アンテナ合成を行ない、対数尤度比を出力する。しかしながら、線形処理のアンテナ合成では処理量は小さいものの、特性改善効果も小さいという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、複数の等化器間で尤度を交換しながら等化することにより、受信アンテナダイバーシチ効果を向上させることができる受信装置および通信システムを提供することを目的とする。

（１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の受信装置は、複数のアンテナを用いて無線信号を受信する受信装置であって、前記無線信号からパイロット信号と受信データ信号とを分離するパイロット分離部と、前記パイロット信号に基づいて、前記各アンテナに対応する伝搬路推定値をそれぞれ算出する伝搬路推定部と、前記各アンテナに対応する受信データ信号の信号検出を行ない、受信データ信号および伝搬路推定値に基づいて尤度情報を生成する複数の等化部を有する受信処理部と、を備え、いずれか一つの等化部は、他の等化部が生成した尤度情報を用いて尤度情報を生成すると共に、前記生成した尤度情報を他の等化部へ出力することを特徴としている。

このように、いずれか一つの等化部は、他の等化部が生成した尤度情報を用いて尤度情報を生成すると共に、前記生成した尤度情報を他の等化部へ出力するので、線形処理のアンテナ合成と比較して、受信ダイバーシチ効果を向上させることが可能となる。

（２）また、本発明の受信装置において、前記受信処理部は、前記いずれか一つの等化部から出力された尤度情報から、他の等化部が生成した尤度情報を減算する第１の減算部を備えることを特徴としている。

このように、いずれか一つの等化部から出力された尤度情報から、他の等化部が生成した尤度情報を減算するので、他の等化部の尤度情報を利用しつつ、自身が算出した尤度情報のみを出力することができる。

（３）また、本発明の受信装置において、前記受信処理部は、いずれかの等化部から出力された尤度情報を用いて復号処理を行ない、復号した尤度情報を出力する第１の復号部を備えることを特徴としている。

このように、いずれかの等化部から出力された尤度情報を用いて復号処理を行ない、復号した尤度情報を出力するので、受信ダイバーシチ効果を向上させることが可能となる。

（４）また、本発明の受信装置において、前記各等化部は、前記各アンテナに対応する受信データ信号、前記伝搬路推定値および他の等化部が生成した尤度情報を用いて干渉レプリカを生成する干渉レプリカ生成部と、前記各アンテナに対応する受信データ信号から前記干渉レプリカを減算する干渉除去部と、を備えることを特徴としている。

このように、干渉レプリカを生成し、各アンテナに対応する受信データ信号から干渉レプリカを減算するので、干渉から受ける影響を極力小さくすることが可能となる。

（５）また、本発明の受信装置において、いずれか一つの前記等化部は、他の等化部が生成した尤度情報を用いて尤度情報を生成し、前記生成した尤度情報を他の等化部へ出力する処理を、少なくとも一回行なうことを特徴としている。

このように、いずれか一つの等化部は、他の等化部が生成した尤度情報を用いて尤度情報を生成し、生成した尤度情報を他の等化部へ出力する処理を、少なくとも一回行なうので、複数の等化部の間で尤度情報を交換することができ、受信アンテナダイバーシチ効果を向上させることが可能となる。

（６）また、本発明の受信装置において、いずれか一つの前記等化部が、他の等化部が生成した尤度情報を用いて尤度情報を生成し、前記生成した尤度情報を他の等化部へ出力する処理を行なう回数を、ＱｏＳに基づいて決定することを特徴としている。

このように、ＱｏＳに基づいて、いずれか一つの等化部が、他の等化部が生成した尤度情報を用いて尤度情報を生成し、生成した尤度情報を他の等化部へ出力する処理を行なう回数を決定するので、例えば、ＱｏＳに応じて、処理回数を少なくさせたり、処理回数を多くさせたりすることが可能となる。

（７）また、本発明の受信装置において、前記受信処理部は、前記各アンテナに対応する伝搬路推定値に基づいて、各受信データ信号の受信品質を測定し、信号検出を行なう受信データ信号の選択および信号検出を行なう受信データ信号の順序付けを行なう等化順序決定部をさらに備えることを特徴としている。

このように、各アンテナに対応する伝搬路推定値に基づいて、各受信データ信号の受信品質を測定し、信号検出を行なう受信データ信号の選択および信号検出を行なう受信データ信号の順序付けを行なうので、例えば、伝搬路の良い順に処理を行なうことが可能となる。

（８）また、本発明の受信装置において、前記等化順序決定部は、いずれか一つの前記等化部が、他の等化部が生成した尤度情報を用いて尤度情報を生成し、前記生成した尤度情報を他の等化部へ出力する処理を繰り返す度に、選択する受信データ信号の数および信号検出を行なう受信データ信号の順序を変更することを特徴としている。

このように、いずれか一つの等化部が、他の等化部が生成した尤度情報を用いて尤度情報を生成し、生成した尤度情報を他の等化部へ出力する処理を繰り返す度に、選択する受信データ信号の数および信号検出を行なう受信データ信号の順序を変更するので、処理毎に最善の順序を決定して処理を行なうことが可能となる。

（９）また、本発明の受信装置において、前記受信処理部は、いずれかの等化部から出力された尤度情報を用いて復号処理を行ない、復号した尤度情報を出力する第２の復号部を備え、前記等化部は、前記第２の復号部が出力した尤度情報を用いて尤度情報を生成すると共に、前記生成した尤度情報を前記第２の復号部へ出力することを特徴としている。

このように、第２の復号部が出力した尤度情報を用いて尤度情報を生成すると共に、生成した尤度情報を第２の復号部へ出力するので、等化部の内部で各アンテナの等化後の尤度情報を交換するだけでなく、第２の復号部が出力する尤度情報も含めて尤度情報の交換を行なうことができるので、受信アンテナダイバーシチ効果および復号の効果を向上させることが可能となる。

（１０）また、本発明の受信装置において、前記受信処理部は、前記他の等化部が出力する尤度情報または前記第２の復号部が出力する尤度情報のいずれか一方を選択して出力する切替部を備えることを特徴としている。

このように、他の等化部が出力する尤度情報または前記第２の復号部が出力する尤度情報のいずれか一方を選択して出力するので、等化部の内部で各アンテナの等化後の尤度情報を交換するだけでなく、第２の復号部が出力する尤度情報も含めて尤度情報の交換を行なうことができる。その結果、受信アンテナダイバーシチ効果および復号の効果を向上させることが可能となる。

（１１）また、本発明の通信システムは、送信装置と、複数のアンテナを有する受信装置との間で無線通信を行なう通信システムであって、前記受信装置は、前記送信装置から前記複数のアンテナを用いて受信した無線信号からパイロット信号と受信データ信号とを分離するパイロット分離部と、前記パイロット信号に基づいて、前記各アンテナに対応する伝搬路推定値をそれぞれ算出する伝搬路推定部と、前記各アンテナに対応する受信データ信号の信号検出を行ない、受信データ信号および伝搬路推定値に基づいて尤度情報を生成する複数の等化部を有する受信処理部と、を備え、いずれか一つの等化部は、他の等化部が生成した尤度情報を用いて尤度情報を生成すると共に、前記生成した尤度情報を他の等化部へ出力することを特徴としている。

このように、いずれか一つの等化部は、他の等化部が生成した尤度情報を用いて尤度情報を生成すると共に、前記生成した尤度情報を他の等化部へ出力するので、線形処理のアンテナ合成と比較して、受信ダイバーシチ効果を向上させることが可能となる。

本発明によれば、いずれか一つの等化部は、他の等化部が生成した尤度情報を用いて尤度情報を生成すると共に、前記生成した尤度情報を他の等化部へ出力するので、線形処理のアンテナ合成と比較して、受信ダイバーシチ効果を向上させることが可能となる。

第１の実施形態に係る送信機の概略構成を示す図である。 フレーム構成の一例を示す図である。 第１の実施形態に係る受信機の概略構成を示す図である。 第１の実施形態に係る受信処理部の概略構成を示す図である。 第１の実施形態に係る信号検出部の概略構成を示す図である。 等化部５０１−１〜５０１−２の概略構成を示す図である。 第２の実施形態に係る信号検出部の概略構成を示す図である。 受信データ信号毎の受信品質を示す図である。 第３の実施形態に係る受信処理部の概略構成を示す図である。 信号検出部の概略構成を示す図である。 第３の実施形態に係る受信処理部の概略構成を示す図である。 第３の実施形態に係る信号処理部の概略構成を示す図である。 特許文献１に記載されている送信機、受信機の概略構成を示す図である。 特許文献２に記載されている受信機の概略構成を示す図である。

本発明は、同一の送信信号を異なる伝搬路を通し、受信機において異なる伝搬路を経由して受信された信号を、ターボ復号の概念に基づき、複数の等化器間で尤度を交換しながら等化することを特徴としている。以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る送信機の概略構成を示す図である。送信機１００は、符号化部１０１、インタリーブ部１０２、変調部１０３、フレーム構成部１０４、パイロット生成部１０５、ＤＡ変換部１０６、無線送信部１０７および送信アンテナ部１０８を備える。送信機１００は、情報データ系列を符号化部１０１へ入力する。符号化部１０１はターボ符号、あるいはＬＤＰＣ（Low Density Parity Check）符号等によって、所定の符号化率で誤り訂正符号化を行ない、符号ビット系列を得る。

符号ビット系列は、インタリーブ部１０２へ入力される。インタリーブ部１０２でインタリーブが行なわれた後、変調部１０３に入力され、符号ビット系列をＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）や１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）等のデータシンボル系列へ変調する。データ変調系列は、フレーム構成部１０４に入力される。フレーム構成部１０４は、パイロット生成部１０５によって生成されたパイロットと変調部１０３から入力されたデータシンボル系列を用いて、フレーム構成が行なわれる。

図２は、フレーム構成の一例を示す図である。フレーム構成部１０４は、図２に示すように、Ｎシンボルのデータシンボルの先頭にＮ_ｐ個のパイロットを付加する。フレーム構成部１０４で生成されたフレームは、ＤＡ（Digital to Analog）変換部１０６においてアナログ信号に変換される。その後、無線送信部１０７を介して送信アンテナ部１０８で送信される。このように送信された信号は、受信機で受信される。

図３は、第１の実施形態に係る受信機の概略構成を示す図である。図１に示した送信機から送信された無線信号は、伝搬路を通り、受信機３００で受信される。第１の実施形態において、受信機３００は、Ｍ本（Ｍは２以上の整数）のアンテナ部３０１−１〜３０１−Ｍを備える。また、無線受信部３０２−１〜３０２−Ｍ、ＡＤ変換部３０３−１〜３０３−Ｍ、パイロット分離部３０４−１〜３０４−Ｍ、伝搬路推定部３０５、受信処理部３０６、データ判定部３０７を備える。

アンテナ部３０１−１を介して、無線受信部３０２−１で受信された信号は、ＡＤ（Analog to Digital）変換部３０３−１においてディジタル信号に変換される。その後、受信信号は、パイロット分離部３０４−１においてパイロット信号とデータ信号に分離され、パイロット信号は伝搬路推定部３０５に入力され、データ信号は受信処理部３０６に入力される。また、アンテナＭについても同様の処理を行ない、パイロット信号は、伝搬路推定部３０５に入力され、データ信号は、受信処理部３０６に入力される。伝搬路推定部３０５は、入力されたアンテナ部３０１−１〜３０１−Ｍの受信パイロット信号を用いて、図１の送信アンテナ部１０８と各受信アンテナ部３０１−１〜３０１−Ｍとの間の伝搬路推定を行ない、各伝搬路推定値を受信処理部３０６に入力する。

受信処理部３０６は、パイロット分離部３０４−１〜３０４−Ｍから入力された各アンテナの受信データ信号と、伝搬路推定部３０５から入力された各アンテナの伝搬路推定値とを用いて符号化ビットＬＬＲを算出し、データ判定部３０７に入力する。データ判定部３０７は、符号ビットＬＬＲから情報ビットＬＬＲを抽出し、ビットＬＬＲの正負によって情報ビット系列を算出する。

ここで、第１の実施形態に係る受信処理部３０６について、図４を用いて説明する。図４は、第１の実施形態に係る受信処理部３０６の概略構成を示す図である。受信処理部３０６は、信号検出部４０１、デインタリーブ部４０２、復号部４０３を備える。各アンテナの受信データ信号および各アンテナの伝搬路推定値は、信号検出部４０１に入力される。信号検出部４０１は、入力された各アンテナの受信データ信号および各アンテナの伝搬路推定値を用いて符号ビットのＬＬＲを算出する。算出された符号ビットＬＬＲは、デインタリーブ部４０２へ入力され、図１で示した送信機のインタリーブ部１０２で行なわれたインタリーブを戻す処理が行なわれた後、復号部４０３へ入力される。復号部４０３は、送信機の符号化に対応した復号処理が行なわれる。復号部４０３は、符号ビットＬＬＲを算出して出力する。

次に、信号検出部４０１の構成について図５を用いて説明する。図５は、第１の実施形態に係る信号検出部の概略構成を示す図である。但し、ここでは、受信アンテナ本数が２本の場合を例にとって説明する。信号検出部４０１は、送信信号検出部（等化部）５０１−１、５０１−２および減算部５０２−１、５０２−２を備える。等化部５０１−１は、アンテナ１受信データ信号、減算部５０２−２が出力する符号ビットＬＬＲλ_２、および伝搬路推定値を入力し、マルチパスを補償するような等化処理を行ない、符号ビットＬＬＲΛ_１を減算部５０２−１に出力する。但し、初回は減算部５０２−２の出力λ_２がないため、λ_２にはゼロを与えておく。減算部５０２−１は、入力された等化部５０１−１の出力符号ビットＬＬＲΛ_１と減算部５０２−２の出力符号ビットＬＬＲλ_２とを用いて、Λ_１−λ_２の減算処理を行ない、出力符号ビットＬＬＲλ_１を得る。得られたλ_１は等化部５０１−２と減算部５０２−２へ出力される。

等化部５０１−２は、アンテナ２受信データ信号、減算部５０２−１の出力する符号ビットＬＬＲλ_１、および各受信アンテナにおける伝搬路推定値を用いてマルチパスを補償するような等化処理を行ない、符号ビットＬＬＲΛ_２を減算部５０２−２に入力する。減算部５０２−２は、入力された等化部５０１−２の出力符号ビットＬＬＲΛ_２と減算部５０２−１の出力する符号ビットＬＬＲλ_１を用いて、Λ_２−λ_１の減算処理を行ない、符号ビットＬＬＲλ_２を得る。得られたλ_２は等化部５０１−１と減算部５０２−１に入力される。上述の処理を１回以上繰り返し、等化部５０１−２の出力する符号ビットＬＬＲΛ_２を図５のデインタリーブ部４０２に入力する。なお、図５では、等化部５０１−２の出力する符号ビットＬＬＲΛ_２を最終的な出力としているが、等化部５０１−１の出力する符号ビットＬＬＲΛ_１を最終的な出力としてもよい。

次に、等化部５０１−１〜５０１−２について、図６を用いて説明する。図６は、等化部５０１−１〜５０１−２の概略構成を示す図である。ここでは第ｋシンボルに対する等化について説明する。入力された符号ビットＬＬＲ系列は、シンボルレプリカ生成部６０１に入力される。シンボルレプリカ生成部６０１では、式（１）によって、入力された符号ビットＬＬＲ系列を用いて、第ｋシンボル以外のシンボルレプリカｓ_ｅｓｔ（（２Ｌ−１）×１ベクトル）を生成する。

算出されたシンボルレプリカｓ_ｅｓｔは、干渉レプリカ生成部６０２、および重み生成部６０３に入力される。また、入力された伝搬路推定値Ｈ（Ｌ×（２Ｌ−１）行列。Ｌは伝搬路のパス数）も干渉レプリカ生成部６０２、および重み生成部６０３に入力される。ただしＨは伝搬路の時間的空間的構造がすべて表現される行列である。干渉レプリカ生成部６０２は、入力されたシンボルレプリカｓ_ｅｓｔと伝搬路推定値Ｈを用いて干渉レプリカを生成し減算部６０４に入力する。また受信データ信号ｒ（ｋ）（Ｌ×１ベクトル）は減算部６０４に入力される。一方シンボルレプリカｓ_ｅｓｔ（ベクトル）と伝搬路推定値が入力された重み生成部６０３は、伝搬路補償重みｗ（ｋ）（Ｌ×１ベクトル）と等価利得μ（ｋ）を算出し、伝搬路補償重みｗ（ｋ）（ベクトル）を伝搬路補償部６０５に入力し、等価利得μ（ｋ）をＬＬＲ算出部６０６に入力する。ここで伝搬路補償重みｗ（ｋ）（ベクトル）と等価利得μ（ｋ）は、それぞれ式（２）および（３）によって算出される。

ここで、σ^２は雑音の分散、ＩはＬ×Ｌ単位行列、ｅ_Ｌは第Ｌ要素が１でその他は０の（２Ｌ−１）×１ベクトル、Ｔは転置、Ｈは複素共役転置（エルミート転置）を示す。またΛ（ｋ）（（２Ｌ−１）×（２Ｌ−１）行列）は次式で表される。

ここで、diag（ｘ）はベクトルｘを対角要素とする対角行列を意味する。一方、受信データ信号ｒ（ｋ）（Ｌ×１ベクトル）は、減算部６０４に入力される。減算部６０４では、受信データ信号ｒ（ベクトル）から干渉レプリカ（Ｈとｓ_ｅｓｔの乗算）を減算し、干渉が抑圧された信号ｒ_ｓ（ｋ）（Ｌ×１ベクトル）を得る。得られたｒ_ｓ（ｋ）（ベクトル）は、伝搬路補償部６０５に入力される。伝搬路補償部６０５は、式（５）の処理を行ない、補償後の信号ｚ（ｋ）をＬＬＲ算出部６０６に入力する。

ＬＬＲ算出部６０６では、入力された補償後の信号ｚ（ｋ）と等価振幅μ（ｋ）を用いて、式（６）に基づいて符号ビットのＬＬＲを求める。

ただしＲｅ［］は実部のみを取り出す処理を示す。上述の処理をＮシンボルに対して行ない、算出した符号ビットＬＬＲを、ＰＳ変換部６０７に入力する。ＰＳ変換部６０７は、入力された符号ビットＬＬＲに対してＰＳ（Ｐａｒａｌｌｅｌ‐Ｓｅｒｉａｌ）変換を行ない、符号ビットＬＬＲを出力する。なお、等化部５０１−１、５０１−２の構成は、非特許文献１に記載されているものであるが、マルチパスを補償し、符号ビットのＬＬＲを出力する構成であれば、構成はどのようなものであってもよい。

以上説明したように、第１の実施形態によれば、アンテナ毎に等化処理を行ない、線形のアンテナ合成を行なうのではなく、アンテナ間で等化後の符号ビットＬＬＲを交換することによって、受信アンテナダイバーシチ効果を向上させることができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態では、受信機が３本以上の受信アンテナを有する場合において、受信アンテナの等化器間で尤度を交換しながら等化する。送信機の構成は、図１で示した第１の実施形態と同様のものでよい。図１に示した送信機から送信された信号は、伝搬路を通り、受信機で受信される。

図３は、第２の実施形態に係る受信機の概略構成を示す図である。第２の実施形態において、受信機３００は、Ｍ本（Ｍは３以上の整数）のアンテナ部３０１−１〜３０１−Ｍを備える。また、無線受信部３０２−１〜３０２−Ｍ、ＡＤ変換部３０３−１〜３０３−Ｍ、パイロット分離部３０４−１〜３０４−Ｍ、伝搬路推定部３０５、受信処理部３０６、データ判定部３０７を備える。

アンテナ部３０１−１を介して、無線受信部３０２−１で受信された信号は、ＡＤ変換部３０３−１において、ディジタル信号に変換される。その後、受信信号は、パイロット分離部３０４−１において、パイロット信号とデータ信号に分離され、パイロット信号は伝搬路推定部３０５に入力され、データ信号は受信処理部３０６に入力される。また、アンテナＭについても同様の処理が行なわれる。パイロット信号は、伝搬路推定部３０５に入力され、データ信号は受信処理部３０６に入力される。伝搬路推定部３０５では、入力されたアンテナ部３０１−１〜３０１−Ｍの受信パイロット信号を用いて、図１に示した送信アンテナ部１０８と各受信アンテナ部３０１−１〜３０１−Ｍとの間の伝搬路推定を行ない、各伝搬路推定値を受信処理部３０６に入力する。受信処理部３０６は、パイロット分離部３０４−１〜３０４−Ｍから入力された各アンテナの受信データ信号と、伝搬路推定部３０５から入力された各アンテナの伝搬路推定値を用いて符号ビットＬＬＲを算出し、データ判定部３０７に入力する。データ判定部３０７では符号ビットＬＬＲから情報ビットＬＬＲを抽出し、ビットＬＬＲの正負によって情報ビット系列を算出する。

ここで、第２の実施形態に係る受信処理部３０６を、図４を用いて説明する。受信処理部３０６は、信号検出部４０１、デインタリーブ部４０２、復号部４０３を備える。各アンテナの受信データ信号および各アンテナの伝搬路推定値は、信号検出部４０１に入力される。信号検出部４０１は入力された各アンテナの受信データ信号および各アンテナの伝搬路推定値を用いて符号ビットのＬＬＲを算出する。算出された符号ビットＬＬＲはデインタリーブ部４０２へ入力され、図１で示した、送信機のインタリーブ部１０２で行なわれたインタリーブを戻す処理が行なわれた後、復号部４０３へ入力される。復号部４０３では送信機の符号化に対応した復号処理が行なわれる。復号部４０３は符号ビットＬＬＲを算出し、出力する。

次に、信号検出部４０１の構成について、図７を用いて説明する。図７は、第２の実施形態に係る信号検出部の概略構成を示す図である。信号検出部４０１は、等化順序変更部７０１、等化部７０２−１〜７０２−Ｍ’および減算部７０３−１〜７０３−Ｍ’を備える。アンテナ１〜Ｍの受信データ信号およびアンテナ１〜Ｍの伝搬路推定値が等化順序変更部７０１へ入力される。等化順序変更部７０１では、アンテナ毎の平均受信品質、例えばＳＮＲ（Signal-to-Noise power Ratio）やＳＩＮＲ（Signal-to-Interference plus Noise power Ratio）を求め、平均受信品質を基に等化処理を行なう受信データ信号数Ｍ’（Ｍ’はＭ以下の自然数）、および等化処理を行なう順序を決定し並び替えを行なう。なお、必ずしも並び替えを行なう構成となっていなくてもよい。等化順序変更部７０１は、初めに等化処理を行なう受信データ信号と伝搬路推定値を等化部７０２−１に入力する。

等化部７０２−１は、等化順序変更部７０１から入力された最初に等化処理を行なう受信データ信号ｒ_１と、減算部７０３−Ｍ’から入力された符号ビットＬＬＲλ_Ｍ’、および伝搬路推定値が入力され、マルチパスを補償するような等化処理を行ない、符号ビットＬＬＲΛ_１を減算部７０３−１に入力する。なお、等化部７０２−１の構成は、第１の実施形態１と同一の構成でもよいが、マルチパスを補償し、符号ビットのＬＬＲを出力する構成であれば、どのような構成であってもよい。但し、初回は減算部７０３−Ｍ’の出力λ_Ｍ’がないため、λ_Ｍ’にはゼロを与えておく。

減算部７０３−１は、入力された等化部７０２−１の出力符号ビットＬＬＲΛ_１と減算部７０３−Ｍ’の出力符号ビットＬＬＲλ_Ｍ’を用いて、Λ_１−λ_Ｍ’の減算処理を行ない、出力符号ビットＬＬＲλ_１を得る。得られたλ_１は等化部７０２−２と減算部７０３−２へ出力される。等化部７０２−２は、等化順序変更部７０１から入力された２番目に等化処理を行なう受信データ信号ｒ_２と、減算部７０３−１の出力する符号ビットＬＬＲλ_１、および各受信アンテナにおける伝搬路推定値を用いてマルチパスを補償するような等化処理を行ない、符号ビットＬＬＲΛ_２を減算部７０３−２に入力する。

減算部７０３−２は、入力された等化部７０２−２の出力符号ビットＬＬＲΛ_２と減算部７０３−１の出力する符号ビットＬＬＲλ_１を用いて、Λ_２−λ_１の減算処理を行ない、符号ビットＬＬＲλ_２を得る。このような処理を、Ｍ’番目の受信データ信号まで行なう。Ｍ’番目に等化処理を行なう等化部７０２−Ｍ’の出力は減算部７０３−Ｍ’に入力される。減算部７０３−Ｍ’では、等化部７０２−Ｍ’の出力符号ビットＬＬＲΛ_Ｍ’と符号ビットＬＬＲλ_Ｍ’−１が入力され、Λ_Ｍ’−λ_Ｍ’−１の減算処理が行なわれ、符号ビットＬＬＲλ_Ｍ’を得る。減算部７０３−Ｍ’から出力されたλ_Ｍ’は、等化部７０２−１と減算部７０３−１に入力される。上述の処理を１回以上繰り返し、等化部７０２−Ｍ’の出力する符号ビットＬＬＲΛ_Ｍ’を得る。

また、等化処理を行なう受信データ数、およびその順序は繰り返しごとに異なってもよい。図８は、受信データ信号毎の受信品質を示す図である。図７に示す等化順序変更部７０１は、伝搬路推定値を用いて、図８における８０１のような受信データ信号毎の受信品質を測定する。測定した受信品質を用いて、初回において、等化を行なう受信データを選択し、順序付けを行なう。図８では、受信データ信号３と受信データ信号５を選択し、受信データ信号５、受信データ信号３の順に等化を行なう（８０２）。

次に、２回目の繰り返しにおいて、等化を行なう受信データを選択し、順序付けを行なう。図８では、受信データ信号２と受信データ信号３と受信データ信号５を選択し、受信データ信号２、受信データ信号５、受信データ信号３の順に等化を行なう（８０３）。但し、受信データ信号２を等化する際には、初回における受信データ信号３の等化の出力符号ビットＬＬＲを用いる。次に、３回目の繰り返しにおいて等化を行なう受信データを選択し、順序付けを行なう。図８では、すべての受信データを選択し、受信データ信号５、３、２、１、６，４の順に等化を行なう（８０４）。但し、受信データ信号５を等化する際には、２回目の繰り返しにおける受信データ信号３の等化の出力符号ビットＬＬＲを用いる。なお、等化処理を行なう受信データ数、繰り返し数およびその順序は、受信品質だけではなく許容処理遅延時間や許容通信品質等のＱｏＳ（Quality of Service）を考慮して決定してもよい。つまり、許容遅延時間が短い場合、あるいは許容通信品質が低い場合は、処理を行なう受信データ数や繰り返し数を制限してもよい。

以上説明したように、第２の実施形態によれば、３本以上の受信アンテナがある場合にも、アンテナ毎に等化処理を行ない、線形のアンテナ合成を行なうのではなく、３本以上の受信アンテナ間で等化後の符号ビットＬＬＲを交換することによって、受信アンテナダイバーシチ効果を大幅に向上させることができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態は、同一の送信信号を異なる伝搬路を通し、受信機において異なる伝搬路を経由して受信された信号を、ターボ復号の概念に基づき、複数の等化器間および復号器間で尤度を交換することでビット誤り率を改善する。送信機の構成は、図１に示した第１の実施形態と同様のものでよい。図１に示した送信機から送信された信号は、伝搬路を通り、受信機で受信される。

図４は、第３の実施形態に係る受信装置の概略構成を示す図である。第３の実施形態において、受信機は、Ｍ本（Ｍは２以上の整数）のアンテナ部３０１−１〜３０１−Ｍを備える。また、無線受信部３０２−１〜３０２−Ｍ、ＡＤ変換部３０３−１〜３０３−Ｍ、パイロット分離部３０４−１〜３０４−Ｍ、伝搬路推定部３０５、受信処理部３０６、データ判定部３０７を備える。

アンテナ部３０１−１を介して、無線受信部３０２−１で受信された信号は、ＡＤ変換部３０３−１においてディジタル信号に変換される。その後、受信信号は、パイロット分離部３０４−１においてパイロット信号とデータ信号に分離され、パイロット信号は伝搬路推定部３０５に入力され、データ信号は受信処理部３０６に入力される。また、アンテナＭについても同様の処理が行なわれ、パイロット信号は伝搬路推定部３０５に入力され、データ信号は受信処理部３０６に入力される。伝搬路推定部３０５は、入力されたアンテナ部３０１−１〜３０１−Ｍの受信パイロット信号を用いて、図１に示した送信アンテナ部１０８と各受信アンテナ部３０１−１〜３０１−Ｍとの間の伝搬路推定を行ない、各伝搬路推定値を受信処理部３０６に入力する。受信処理部３０６は、パイロット分離部３０４−１〜３０４−Ｍから入力された各アンテナの受信データ信号と、伝搬路推定部３０５から入力された各アンテナの伝搬路推定値とを用いて符号ビットＬＬＲを算出し、データ判定部３０７に入力する。データ判定部３０７では符号ビットＬＬＲから情報ビットＬＬＲを抽出し、ビットＬＬＲの正負によって情報ビット系列を算出する。

ここで、第３の実施形態における受信処理部３０６について説明する。図９は、第３の実施形態に係る受信処理部の概略構成を示す図である。受信処理部３０６は、信号検出部９０１、減算部９０２、デインタリーブ部９０３、復号部９０４、減算部９０５、インタリーブ部９０６を備える。各アンテナの受信データ信号および各アンテナの伝搬路推定値は、信号検出部９０１に入力される。信号検出部９０１は、入力された各アンテナの受信データ信号、各アンテナの伝搬路推定値、およびインタリーブ部９０６からの入力を用いて、符号ビットのＬＬＲを算出する。算出された符号ビットＬＬＲは減算部９０２に入力される。

減算部９０２は、信号検出部９０１からの入力された符号ビットＬＬＲから、インタリーブ部９０６からの入力された符号ビットＬＬＲを減算し、デインタリーブ部９０３へ入力する。デインタリーブ部９０３では、図１に示した、送信機のインタリーブ部１０２で行なわれたインタリーブを戻す処理を行ない、結果を復号部９０４と減算部９０５に入力する。復号部９０４では送信機の符号化に対応した復号処理が行なわれる。復号部９０４は、復号後の符号ビットＬＬＲを減算部９０５に入力する。

減算部９０５は、復号部９０４から入力された符号ビットＬＬＲから、デインタリーブ部９０３から入力された符号ビットＬＬＲを減算し、インタリーブ部９０６に入力する。インタリーブ部９０６では、入力された符号ビットＬＬＲに対して、送信機のインタリーブ部１０２で行なわれたインタリーブと同一のインタリーブを行ない、得られた符号ビットＬＬＲを信号検出部９０１と減算部９０２へ入力する。上述の処理を少なくとも１回以上繰り返し行ない、復号部９０４の算出した符号ビットＬＬＲをデータ判定部３０７に出力する。

次に、信号検出部９０１について説明する。図１０は、信号検出部の概略構成を示す図である。但し、第３の実施形態では、受信アンテナ本数が２本の場合を例にとって説明する。信号検出部９０１は、切換部１００１−１、１００１−２、等化部１００２−１、１００２−２および減算部１００３−１、１００３−２を備える。なお等化部１００２−１、１００２−２の構成は、第１の実施形態と同一の構成でもよいが、マルチパスを補償し、符号ビットのＬＬＲを出力する構成であれば、どのような構成であってもよい。

切換部１００１−１に、図９のインタリーブ部９０６が出力した符号ビットＬＬＲと、減算部１００３−２の出力符号ビットＬＬＲλ_２が入力される。切換部１００１−１は、アンテナ間の符号ビットＬＬＲを交換する場合は減算部１００３−２からの入力を等化部１００２−１に入力し、図９の信号検出部９０１と復号部９０４の出力符号ビットＬＬＲを交換する場合には、図９のインタリーブ部９０６からの入力を等化部１００２−１に入力する。但し、初回は、図９のインタリーブ部９０６が出力した符号ビットＬＬＲおよび減算部１００３−２の出力符号ビットＬＬＲλ_２がないため、図９のインタリーブ部９０６からの入力符号ビットＬＬＲおよびλ_２にはゼロを与えておく。

等化部１００２−１は、アンテナ１の受信データ信号と、伝搬路推定値、および切換部１００１からの入力と用いて、マルチパスを補償するような等化処理を行ない、符号ビットＬＬＲΛ_１を減算部１００３−１に入力する。減算部１００３−１は、入力された等化部１００２−１の出力符号ビットＬＬＲΛ_１と減算部１００３−２の出力符号ビットＬＬＲλ_２を用いて、Λ_１−λ_２の減算処理を行ない、出力符号ビットＬＬＲλ_１を得る。得られたλ_１は切換部１００１−２と減算部１００３−２へ出力される。切換部１００１−２はアンテナ間の符号ビットＬＬＲを交換する場合は減算部１００３−１からの入力を等化部１００２−２に入力し、図９の信号検出部９０１と復号部９０４の出力符号ビットＬＬＲを交換する場合には、図９のインタリーブ部９０６からの入力を等化部１００２−２に入力する。

等化部１００２−２は、アンテナ２受信データ信号、切換部１００１−２の出力、および各受信アンテナにおける伝搬路推定値を用いてマルチパスを補償するような等化処理を行ない、符号ビットＬＬＲΛ_２を減算部１００３−２に入力する。減算部１００３−２は、入力された等化部１００２−２の出力符号ビットＬＬＲΛ_２と減算部１００３−１の出力する符号ビットＬＬＲλ_１を用いて、Λ_２−λ_１の減算処理を行ない、符号ビットＬＬＲλ_２を得る。得られたλ_２は切換部１００１と減算部１００３−１に入力される。上述の処理を１回以上繰り返し、等化部１００２−２が出力する符号ビットＬＬＲΛ_２を図９の減算部９０２に入力する。なお図１０では等化部１００２−２が出力する符号ビットＬＬＲΛ_２を最終的な出力としているが、等化部１００２−１が出力する符号ビットＬＬＲΛ_１を最終的な出力としてもよい。

なお、図３に示した受信装置の構成としては、図９のような構成だけではなく、図１１のように、信号検出部５５５を持つ構成としても良い。この場合の信号検出部５５５は、図１２に示すように、等化部１２０１−１、１２０１−２、デインタリーブ部１２０２−１、１２０２−２、復号部１２０３−１、１２０３−２、減算部１２０４−１、１２０４−２、インタリーブ部１２０５−１、１２０５−２から構成される。アンテナ１での受信信号を等化する等化部１２０１−１が出力する尤度情報を、デインタリーブ部１２０２−１を介して復号部１２０３−１に入力し、復号部１２０３−１が出力する尤度情報を、減算部１２０４−１、インタリーブ部１２０５−１を介して、アンテナ２での受信信号を等化する等化部１２０１−２に入力する構成としてもよい。

以上説明したように、第３の実施形態によれば、等化部内で各アンテナの等化後の符号ビットＬＬＲを交換するだけでなく、復号部が出力するビットＬＬＲも含めてビットＬＬＲを交換することで、受信アンテナダイバーシチ効果および復号の効果を向上させることができる。

１００ 送信機
１０１ 符号化部
１０２ インタリーブ部
１０３ 変調部
１０４ フレーム構成部
１０５ パイロット生成部
１０６ ＤＡ変換部
１０７ 無線送信部
１０８ 送信アンテナ部
１１４ 復号器
３００ 受信機
３０１−１〜３０１−Ｍ アンテナ部
３０２−１〜３０２−Ｍ 無線受信部
３０３−１〜３０３−Ｍ ＡＤ変換部
３０４−１〜３０４−Ｍ パイロット分離部
３０５ 伝搬路推定部
３０６ 受信処理部
３０７ データ判定部
４０１ 信号検出部
４０２ デインタリーブ部
４０３ 復号部
５０１−１、５０１−２ 等化部
５０２−１、５０２−２ 減算部
５５５ 信号検出部
６０１ シンボルレプリカ生成部
６０２ 干渉レプリカ生成部
６０３ 重み生成部
６０４ 減算部
６０５ 伝搬路補償部
６０６ ＬＬＲ算出部
６０７ ＰＳ変換部
７０１ 等化順序変更部
７０２−１〜７０２−Ｍ’ 等化部
７０３−１〜７０３−Ｍ’ 減算部
９０１ 信号検出部
９０２ 減算部
９０３ デインタリーブ部
９０４ 復号部
９０５ 減算部
９０６ インタリーブ部
１００１−１、１００１−２ 切換部
１００２−１、１００２−２ 等化部
１００３−１、１００３−２ 減算部

Claims (11)

1. 複数のアンテナを用いて無線信号を受信する受信装置であって、
   前記無線信号からパイロット信号と受信データ信号とを分離するパイロット分離部と、
   前記パイロット信号に基づいて、前記各アンテナに対応する伝搬路推定値をそれぞれ算出する伝搬路推定部と、
   前記各アンテナに対応する受信データ信号の信号検出を行ない、受信データ信号および伝搬路推定値に基づいて尤度情報を生成する複数の等化部を有する受信処理部と、を備え、
   いずれか一つの等化部は、他の等化部が生成した尤度情報を用いて尤度情報を生成すると共に、前記生成した尤度情報を他の等化部へ出力することを特徴とする受信装置。
2. 前記受信処理部は、前記いずれか一つの等化部から出力された尤度情報から、他の等化部が生成した尤度情報を減算する第１の減算部を備えることを特徴とする請求項１記載の受信装置。
3. 前記受信処理部は、いずれかの等化部から出力された尤度情報を用いて復号処理を行ない、復号した尤度情報を出力する第１の復号部を備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載の受信装置。
4. 前記各等化部は、前記各アンテナに対応する受信データ信号、前記伝搬路推定値および他の等化部が生成した尤度情報を用いて干渉レプリカを生成する干渉レプリカ生成部と、
   前記各アンテナに対応する受信データ信号から前記干渉レプリカを減算する干渉除去部と、を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の受信装置。
5. いずれか一つの前記等化部は、他の等化部が生成した尤度情報を用いて尤度情報を生成し、前記生成した尤度情報を他の等化部へ出力する処理を、少なくとも一回行なうことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の受信装置。
6. いずれか一つの前記等化部が、他の等化部が生成した尤度情報を用いて尤度情報を生成し、前記生成した尤度情報を他の等化部へ出力する処理を行なう回数を、ＱｏＳに基づいて決定することを特徴とする請求項５記載の受信装置。
7. 前記受信処理部は、前記各アンテナに対応する伝搬路推定値に基づいて、各受信データ信号の受信品質を測定し、信号検出を行なう受信データ信号の選択および信号検出を行なう受信データ信号の順序付けを行なう等化順序決定部をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の受信装置。
8. 前記等化順序決定部は、いずれか一つの前記等化部が、他の等化部が生成した尤度情報を用いて尤度情報を生成し、前記生成した尤度情報を他の等化部へ出力する処理を繰り返す度に、選択する受信データ信号の数および信号検出を行なう受信データ信号の順序を変更することを特徴とする請求項７記載の受信装置。
9. 前記受信処理部は、いずれかの等化部から出力された尤度情報を用いて復号処理を行ない、復号した尤度情報を出力する第２の復号部を備え、
   前記等化部は、前記第２の復号部が出力した尤度情報を用いて尤度情報を生成すると共に、前記生成した尤度情報を前記第２の復号部へ出力することを特徴とする請求項１記載の受信装置。
10. 前記受信処理部は、前記他の等化部が出力する尤度情報または前記第２の復号部が出力する尤度情報のいずれか一方を選択して出力する切替部を備えることを特徴とする請求項９記載の受信装置。
11. 送信装置と、複数のアンテナを有する受信装置との間で無線通信を行なう通信システムであって、
    前記受信装置は、前記送信装置から前記複数のアンテナを用いて受信した無線信号からパイロット信号と受信データ信号とを分離するパイロット分離部と、
    前記パイロット信号に基づいて、前記各アンテナに対応する伝搬路推定値をそれぞれ算出する伝搬路推定部と、
    前記各アンテナに対応する受信データ信号の信号検出を行ない、受信データ信号および伝搬路推定値に基づいて尤度情報を生成する複数の等化部を有する受信処理部と、を備え、
    いずれか一つの等化部は、他の等化部が生成した尤度情報を用いて尤度情報を生成すると共に、前記生成した尤度情報を他の等化部へ出力することを特徴とする通信システム。

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