KR20090094385A

KR20090094385A - 수신 장치 및 이동 통신 시스템

Info

Publication number: KR20090094385A
Application number: KR1020097015288A
Authority: KR
Inventors: 쇼세이 요시다; 마사유키 기마타
Original assignee: 닛본 덴끼 가부시끼가이샤
Priority date: 2007-01-22
Filing date: 2008-01-09
Publication date: 2009-09-04
Also published as: CN101589562B; US8295383B2; JPWO2008090764A1; CN101589562A; US20100046661A1; JP5146920B2; WO2008090764A1

Abstract

싱글 캐리어 신호를 복수의 수신 안테나에서 수신하고, 주파수 영역에 있어서 멀티패스 등화와 다른 셀 간섭 억제를 동시에 행하는 수신 장치를 제공한다. 수신 안테나(1-1~N)는 싱글 캐리어 신호를 수신한다. DFT 부(3-1~N)은 수신 신호를 주파수 영역의 신호로 변환한다. 채널 추정부(5)는 파일럿 수신 신호를 사용하여 소망의 유저 신호의 채널 이득을 추정한다. 간섭 상관 행열 추정부(6)는 파일럿 수신 신호와 채널 추정치로부터 간섭 상관 행열을 추정한다. 웨이트 계산부(7)는 채널 추정치와 간섭 상관 행열을 입력할 수 있어서 등화 웨이트를 계산한다. 등화부(8)는 주파수 영역에 있어서 소망의 유저 신호의 멀티패스 등화와 다른 셀 간섭 억제를 행한다. IDFT 부(9)는 등화 신호를 시간 영역의 신호로 변환한다.

Description

수신 장치 및 이동 통신 시스템{RECEPTION DEVICE AND MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

본발명은 수신 장치 및 이동 통신 시스템에 관한 것이고, 특히 싱글 캐리어 신호를 복수의 수신 안테나에서 수신하는 수신 장치 및 이동 통신 시스템에 관한다.

한편, 본원의 기초출원인 특원2007-010977호의 내용은 이 출원 번호의 개시에 의해 본원에 포함되는 것으로 한다.

차세대이동 통신의 업 링크 무선방식에서는 통신 지역(area) 확대 때문에 단말에서는 높은 송신 전력효율을 실현할 필요가 있고, 피크 전력대 평균 전력비(PAPR: Peak to Average Power Ratio)가 낮은 싱글 캐리어 방식이 유력한 것으로 되어 있다. 또한, 차세대이동 통신에서는 고속 데이터 전송을 실현하는 것이 중요해서, SC 신호를 이용해서 고속 데이터 전송을 행하면 멀티패스에 의한 심벌간 간섭(멀티패스 간섭)이 문제가 된다. 이 멀티패스 간섭을 간단히 억압하는 방법에 선형등화가 있고, 등화 처리를 주파수 영역의 신호 처리에 의해 행동 연산 처리량을 대폭 삭감할 수 있는 주파수 영역 등화가 검토되어 있다. 또한, 수신 품질을 향상하기 때문에 복수의 수신 안테나에서 SC 신호를 수신하고, 각각의 수신 신호를 등화하는 동시에 안테나 다이버시티 합성을 행하는 방법이 유효하다.

주파수 영역 등화에서는 일반적으로 파일럿 신호를 이용해서 주파수 영역의 채널 이득을 추정하고, 등화 웨이트를 계산한다. 도 1에 주파수 영역 등화를 채용할 경우의 무선 프레임 포맷의 일예를 게시한다. 무선 프레임 신호는 복수의 파일럿 신호 혹은 데이터 신호의 블록을 구비하고, 도 1에서는 선두에 파일럿 신호 블록이 있어, 그 뒤에 데이터 신호 블록이 복수 연속하는 구성으로 되어 있다. 각 블록의 선두에는 이산 푸리에 변환(DFT: Discrete Fourier Transform)처리 시에 전(前)블록으로부터의 간섭을 회피하기 위한 시클릭 프리픽스(cyclic prefix: CP)가 부가된다. CP은 각 블록의 최후부 데이터를 최전부에 카피(copy)함으로써 생성된다.

도 2은 종래의 수신 장치의 구성을 나타내고 있다. 종래의 수신 장치는 SC 신호를 N개(N 은 2 이상의 정수)의 수신 안테나에서 수신하고, 주파수 영역의 신호 처리에 의해 멀티패스 등화와 안테나 다이버시티 합성을 행하는 수신 장치이며, 수신 안테나(101-1∼N), CP 제거부(102-1∼N), DFT 부(103-1∼N), 수신 필터(104-1∼N), 채널 추정부(105), 잡음 전력 추정부(106), 웨이트 계산부(107), 등화부(108), 이산 역 푸리에 변환(IDFT: Inverse Discrete Fourier Transform)부(109)를 구비한다.

수신 안테나(101-1∼N)는 CP 제거부(102-1∼N)에 각각 접속되어 있다. CP 제거부(102-1∼N)는 더욱 DFT 부(103-1∼N)에 각각 접속되어 있다. DFT 부(103-1∼N)는 더욱 수신 필터(104-1∼N)에 각각 접속되어 있다. 수신 필터(104-1∼N)는 더욱 채널 추정부(105), 잡음 전력 추정부(106) 및 등화부(108)에 접속되어 있다. 채널 추정부(105)는 더욱 잡음 전력 추정부(106) 및 웨이트 계산부(107)에 접속되어 있다. 잡음 전력 추정부(106)는 더욱 웨이트 계산부(107)에 접속되어 있다. 웨이트 계산부(107)는 더욱 등화부(108)에 접속되어 있다. 등화부(108)는 더욱 IDFT 부(109)에 접속되어 있다.

수신 안테나(101-1∼N)는 각각 SC 신호를 수신한다. CP 제거부(102-1∼N)는 각 안테나의 수신 신호를 입력하고, CP에 상당하는 부분의 신호를 제거한다. DFT 부(103-1∼N)는 CP 제거부(102-1∼N)에서 CP을 제거한 수신 신호를 수신하고, N_DFT 포인트(N_DFT는 2 이상의 정수)의 DFT를 행하고, 주파수 영역으로 변환한 수신 신호를 출력한다. 수신 필터(104-1∼N)는 주파수 영역에서 수신 신호의 대역제한을 행하고, 유저 분리와 잡음 억압을 행한다. 수신 필터(104-1∼N)에는 일반적으로 RC(raised cosine) 롤 오프 필터(롤 오프(roll off) 율 0을 포함한다)를 쓸 수 있다. 도 2의 구성에서는 수신 신호의 필터링을 주파수 영역의 신호 처리로 행하고 있지만, DFT 부(103-1∼N)에 앞서 시간 영역의 신호 처리로 행할 수도 있다.

채널 추정부(105)는 주파수 영역에 있어서 파일럿 수신 신호와 파일럿 참조 신호와의 상관 처리에 의해 소망의 유저 신호의 채널 이득을 추정한다. 도 3은 채널 추정부(105)의 구성 예를 나타내는 블록 도이다. 채널 추정부(105)는 DFT 부(111), 송수신 필터(112), 파일럿 참조 신호 생성부(113), 상관 계산부(114), 잡음 억압부(115)를 구비한다.

DFT 부(111)는 송수신 필터(112)에 접속되어 있다. 송수신 필터(112)는 더욱 파일럿 참조 신호 생성부(113)에 접속되어 있다. 파일럿 참조 신호 생성부(113)는 더욱 상관 계산부(114)에 접속되어 있다. 상관 계산부(114)는 더욱 잡음 억압부(115)에 접속되어 있다.

DFT 부(111)는 소망의 유저의 파일럿 부호를 DFT 하고, 주파수 영역의 신호로 변환한다. 송수신 필터(112)는 파일럿 부호의 주파수 영역의 신호를 송수신 필터에 통과시킨다. 송수신 필터(112)는 롤 오프(roll off) 율 0의 경우는 필요 없다. 파일럿 참조 신호 생성부(113)는 송수신 필터(112)의 출력을 써서 파일럿 수신 신호와의 상관 계산에서 사용하는 파일럿 참조 신호를 생성한다. 파일럿 참조 신호 생성부(113)에는 파일럿 수신 신호의 부호특성을 완전히 캔슬(cancel)하는 제로 포싱 법(ZF: Zero Forcing)이나 상관 계산에 있어서의 잡음강조를 억제하는 최소평균 제곱 오차법(MMSE: Minimum Mean Squared Error)이나 클리핑(clipping)법을 사용할 수 있다. ZF 을 채용할 경우의 서브 캐리어 k로 파일럿 참조 신호 Ⅹ(k)(1≤k≤N_DFT)는 다음 식으로 표현된다.

여기서, C(k)는 송수신 필터(112)의 출력의 파일럿 부호특성, 첨자 ＊은 복소 공역을 나타낸다. DFT 부(111), 송수신 필터(112), 파일럿 참조 신호 생성부(113)의 처리는 소망의 유저와의 통신에 앞서 한 번만 행하면 좋다. 또한, 미리 복수의 파일럿 참조 신호를 계산하고, 메모리에 격납하여 두고, 유저에 응해서 파일럿 참조 신호를 선택하는 방법도 생각된다. 상관 계산부(114)는 주파수 영역의 파일럿 수신 신호와 파일럿 참조 신호와의 상관 계산에 의해 채널 이득을 추정한다. 서브 캐리어 k의 채널 추정치 벡터 H(k)(1≤k≤N_DFT)는 다음 식으로 계산된다.

여기서, P(k)는 수신 필터(104-1∼N)의 출력의 파일럿 수신 신호 벡터를 나타낸다. 잡음 억압부(115)는 상관 계산부(114)의 출력의 채널 추정치에 있어서의 잡음을 억압하고, 채널 추정치의 정밀도를 개선한다. 잡음 억압부(115)의 구체적인 동작 방법에는 인접하는 서브 캐리어를 이동 평균하는 방법이나 채널 추정치를 한번 IDFT에서 시간 영역으로 변환하고, 잡음 패스(pass)를 제거한 후에 DFT로 주파수 영역으로 되돌리는 방법 등이 있다.

잡음 전력 추정부(106)는 주파수 영역에 있어서 파일럿 수신 신호와 소망의 유저 신호의 채널 추정치로부터 잡음 전력을 추정한다. 도 4은 잡음 전력 추정부(106)의 구성 도이다. 잡음 전력 추정부(106)는 DFT 부(121), 송수신 필터(122), 파일럿 신호 레플리카(replica) 생성부(123), 감산부(124), 잡음 전력 계산부(125), 서브 캐리어 평균부(126)를 구비한다.

DFT 부(121)는 송수신 필터(122)에 접속되어 있다. 송수신 필터(122)는 더욱 파일럿 신호 레플리카 생성부(123)에 접속되어 있다. 파일럿 신호 레플리카 생성부(123)는 더욱 감산부(124)에 접속되어 있다. 감산부(124)는 더욱 잡음 전력 계산부(125)에 접속되어 있다. 잡음 전력 계산부(125)는 더욱 서브 캐리어 평균부(126)에 접속되어 있다.

DFT 부(121)는 소망의 유저의 파일럿 부호를 DFT 하고, 주파수 영역의 신호로 변환한다. 송수신 필터(122)는 파일럿 부호의 주파수가 영역의 신호를 송수신 필터에 통과시킨다. 송수신 필터(122)는 롤 오프(roll off) 율 0의 경우는 필요 없다. DFT 부(121), 송수신 필터(122)의 처리는 소망의 유저와의 통신에 앞서 한 번만 행하면 좋다. 또한, 미리 복수의 필터 출력 신호를 계산하고, 메모리에 격납하여 두고, 유저에 응해서 필터 출력 신호를 선택하는 방법도 생각된다. 파일럿 신호 레플리카 생성부(123)는 송수신 필터(122)의 출력과 채널 추정치를 승산해서 파일럿 신호 레플리카를 생성한다. 감산부(124)는 주파수 영역의 파일럿 수신 신호로부터 파일럿 신호 레플리카를 감산한다. 잡음 전력 계산부(125)는 감산부(124)의 출력의 전력을 계산한다. 서브 캐리어 평균부(126)는 잡음 전력을 서브 캐리어에 걸쳐서 평균한다. 일반적으로 잡음 스펙트럼은 백색이기 때문에 총 서브 캐리어수(N_DFT)의 잡음 전력의 합을 수신 필터의 잡음대역에 상당하는 서브 캐리어수 N_NB(N_NB은 2 이상의 정수)에서 평균한다. 잡음 전력(σ²)는 파일럿 수신 신호 벡터 P(k), 채널 추정치 벡터 H(k), 파일럿 부호특성 C(k), 수신 필터의 잡음대역에 상당하는 서브 캐리어수(N_NB)를 써서 다음 식으로 계산된다.

웨이트 계산부(107)는 소망의 유저 신호의 채널 추정치와 잡음 전력을 공급할 수 있고, 등화 웨이트를 계산한다. 웨이트 계산부(107)에는 일반적으로 MMSE를 사용할 수 있다. 서브 캐리어(m)에 있어서의 MMSE 웨이트 W(k)(1≤k≤N_DFT)는 채널 추정치 벡터 H(k)와 잡음 전력(σ²)를 사용하여 다음 식으로 계산된다.

여기서, 첨자 H는 에르미트 공역(Hermitian conjugate), Ⅰ은 단위행렬을 나타낸다. 등화부(108)는 웨이트 계산부(107)에서 계산한 등화 웨이트와 수신 필터(104-1∼N)로 대역제한한 수신 신호를 수신하고, 각각을 서브 캐리어마다 곱하는 것에 의해, 주파수 영역에 있어서 수신 신호의 멀티패스 등화와 안테나 다이버시티 합성을 행한다. 수신 필터(104-1∼N)의 출력의 데이터 수신 신호 벡터를 D(k)(1≤k≤N_DFT), 웨이트 계산부(107)에서 합계한 웨이트를 W(k)이라고 하면, 등화부(108)의 출력의 등화 신호 Y(k)(1≤k≤N_DFT)는 다음 식으로 표현된다.

IDFT 부(109)는 등화부(108)의 출력인 주파수 영역의 등화 신호를 수신하고, N_IDFT 포인트(N_IDFT은 2 이상의 정수)의 IDFT를 행하고, 시간 영역의 신호로 변환하고, 복조 신호를 출력한다.

상기의 주파수 영역 등화에 대해서는 하기 문헌에서도 검토되어 있다.

D. D. Falconer, S. L. Ariyavisitakul, A. Benyamin-Seeyar， and B. Eidson, "Frequency Domain Equalization for Single-Carrier Broadband Wireless Systems, IEEE Commun. Mag., vol. 40, no. 4, pp.

상기한 바와 같이, 종래의 수신 장치로는 SC 신호를 복수의 수신 안테나에서 수신하고, 주파수 영역에 있어서 멀티패스 등화와 안테나 다이버시티 합성을 행하는 것에 의해 소망의 유저 신호만이 존재하는 고립 셀 환경에 있어서는 뛰어난 특성을 실현된다. 그러나, 이동 통신 시스템과 같은 멀티(multi) 셀 환경에서는 인접 셀에 동일주파수 채널을 채용하는 유저가 존재하고, 이들 유저의 신호가 간섭(다른 셀 간섭)이 된다. 종래의 수신 장치로는 이것들의 간섭은 잡음으로 간주하고, MMSE에 의해 최적화하지만, 다른 셀 간섭을 억압하고 있는 것은 아니다. 따라서, 큰 다른 셀 간섭이 존재하면 수신 특성이 열화한다.

[도 1] 도 1은 주파수 영역 등화를 채용할 경우의 무선 프레임 포맷의 일예를 나타내는 도이다.

[도 2] 도 2은 종래의 수신 장치를 나타내는 블록 도이다.

[도 3] 도 3은 채널 추정부(5, 105)의 구성 예를 나타내는 블록 도이다.

[도 4] 도 4은 잡음 전력 추정부(106)의 구성 예를 나타내는 블록 도이다.

[도 5] 도 5은 본발명의 수신 장치의 실시 예를 나타내는 블록 도이다.

[도 6] 도 6은 간섭 상관 행렬 추정부(6)의 구성 예를 나타내는 블록 도이다.

[도 7] 도 7은 본발명의 수신 장치의 블록 오류율 특성을 나타내는 도이다.

[도 8] 도 8은 본발명의 수신 장치를 채용한 이동 통신 시스템을 나타내는 도이다.

[도 9] 도 9은 MIMO 송수신 시스템의 구성을 나타내는 블록 도이다.

[도 10] 도 10은 본발명의 수신 장치의 다른 실시 예를 나타내는 블록 도이다.

[도 11] 도 11은 본발명의 수신 장치의 동작을 설명하는 블록 도이다.

[도 12] 도 12은 본발명의 수신 장치를 채용한 다른 이동 통신 시스템을 나타내는 도이다.

본발명의 목적은 이동 통신 시스템에 있어서 복수의 수신 안테나에서 SC 신호를 수신하고, 주파수 영역에 있어서 소망의 유저 신호의 멀티패스 등화와 다른 셀 간섭 억압을 동시에 행하는 수신 장치를 제공하는 것에 있다.

본발명에 의한 이동 통신 시스템은 복수의 이동국과 기지국을 구비한다. 여기에서, 기지국은 복수의 이동국과 동시에 SC(Single Carrier:싱글 캐리어) 방식으로 통신가능하다.

또한, 기지국은 제 1의 수신 장치를 구비한다. 여기에서, 제 1의 수신 장치는 복수의 이동국 중 소망의 이동국과 SIMO(Single Input Multiple Output) 통신을 행하기 위한 것이다.

더욱, 제 1의 수신 장치는 복수의 제 1의 전단기능 수단과 제 1의 채널 추정 수단과 제 1의 간섭 상관 행렬 추정 수단과 제 1의 후단기능 수단을 구비한다. 여기에서, 복수의 제 1의 전단기능 수단은 복수의 이동국에서의 SC 신호를 수신하고, 복수의 이동국의 각각으로부터의 수신 신호로부터 생성된 복수의 주파수 영역 신호를 출력하기 위한 것이다. 제 1의 채널 추정 수단은 복수의 주파수 영역 신호의 각각에 대해서 채널 이득을 추정해서 출력하기 위한 것이다. 제 1의 간섭 상관 행렬 추정 수단은 복수의 주파수 영역 신호와, 채널 이득의 추정치에 근거하여 간섭 상관 행렬을 추정해서 출력하기 위한 것이다. 제 1의 후단기능 수단은 채널 이득의 추정치와 간섭 상관 행렬의 추정치에 근거하여 복조 신호를 출력하기 위한 것이다.

본발명에 의한 이동 통신 방법은 (a) 기지국이 소망의 유저 이동국과 제 1의 수신 방법을 이용해서 SIMO 통신을 행하는 스텝과 (b) 복수의 유저 이동국이 기지국과 싱글 캐리어 방식을 이용해서 동시 통신을 행하는 스텝을 구비한다. 여기에서, 제 1의 수신 방법은 (a-1) N개(N은 2 이상의 정수)의 수신 안테나가 싱글 캐리어 신호를 수신하는 스텝과 (a-2) DFT 부가 수신 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하는 스텝과 (a-3) 채널 추정부가 파일럿 수신 신호를 써서 소망의 유저 신호의 채널 이득을 추정하는 스텝과 (a-4) 간섭 상관 행렬 추정부가 파일럿 수신 신호와 채널 이득의 추정치로부터 간섭 상관 행렬을 추정하는 스텝과 (a-5) 웨이트 계산부가 채널 이득의 추정치와 간섭 상관 행렬의 추정치를 수신하여 등화 웨이트를 계산하는 스텝과 (a-6) 등화부가 소망의 유저 신호의 멀티패스 등화와 간섭 억압을 행해 등화 신호를 출력하는 스텝과 (a-7) IDFT 부가 등화 신호를 시간 영역의 신호로 변환하는 스텝을 구비한다.

첨부 도면을 참조하여, 본발명에 의한 수신 장치 및 이동 통신 시스템을 실시하기 위한 최선의 형태를 이하에 설명한다.

(제 1의 실시 형태)

본발명의 실시의 형태에 대해서 도면을 참조해서 설명한다.

도 5은 본발명의 수신 장치의 제 1의 실시 예를 나타내는 블록 도이다. 제 1의 실시 예는 1송신 안테나 다수신 안테나(SIMO: Single Input Multiple Output)통신의 수신 장치에 관한 것이다. 본발명의 수신 장치는 SC 신호를 N개(N은 2 이상의 정수)의 수신 안테나에서 수신하고, 주파수 영역의 신호 처리에 의해 멀티패스 등화와 다른 셀 간섭 억압을 행하는 수신 장치이다. 본발명의 수신 장치는 수신 안테나(1-1∼N), CP 제거부(2-1∼N), DFT 부(3-1∼N), 수신 필터(4-1∼N), 채널 추정부(5), 간섭 상관 행렬 추정부(6), 웨이트 계산부(7), 등화부(8), IDFT 부(9)를 구비한다.

수신 안테나(1-1∼N)는 CP 제거부(2-1∼N)에 각각 접속되어 있다. CP 제거부(2-1∼N)는 더욱 DFT 부(3-1∼N)에 각각 접속되어 있다. DFT 부(3-1∼N)는 더욱 수신 필터(4-1∼N)에 각각 접속되어 있다. 수신 필터(4-1∼N)는 더욱 채널 추정부(5), 간섭 상관 행렬 추정부(6) 및 등화부(8)에 접속되어 있다. 채널 추정부(5)는 더욱 간섭 상관 행렬 추정부(6) 및 웨이트 계산부(7)에 접속되어 있다. 간섭 상관 행렬 추정부(6)는 더욱 웨이트 계산부(7)에 접속되어 있다. 웨이트 계산부(7)는 더욱 등화부(8)에 접속되어 있다. 등화부(8)는 더욱 IDFT 부(9)에 접속되어 있다.

본발명의 수신 장치는 주파수 영역에 있어서 멀티패스 등화와 다른 셀 간섭 억압을 동시에 행하기 때문에 등화 웨이트 계산에서 사용하는 상관 행렬을 소망의 유저 신호의 채널 추정치로부터 구한 상관 행렬과 수신 신호로부터 소망의 유저 신호의 레플리카를 감산해서 요구한 간섭 상관 행렬로 분리해서 계산한다.

수신 안테나(1-1∼N)는 각각 SC 신호를 수신한다. CP 제거부(2-1∼N)는 각 안테나의 수신 신호를 입력하고, CP에 상당하는 부분의 신호를 제거한다. DFT 부(3-1∼N)는 CP 제거부(2-1∼N)에서 CP이 제거된 수신 신호를 수신하고, N_DFT 포인트(N_DFT은 2 이상의 정수)의 DFT를 행하고, 주파수 영역으로 변환한 수신 신호를 출력 한다. 수신 필터(4-1∼N)는 주파수 영역에서 수신 신호의 대역제한을 행하고, 유저 분리와 잡음 억압을 행한다. 수신 필터(4-1∼N)로서는 일반적으로 RC(raised cosine) 롤 오프 필터(롤 오프(roll off) 율 0을 포함한다)를 쓸 수 있지만, 이것에 제한될 필요는 없다. 도 5의 구성에서는 수신 신호의 필터링을 주파수 영역의 신호 처리로 행하고 있지만, DFT 부(3-1∼N)에 앞서 시간 영역의 신호 처리로 행할 수도 있다.

채널 추정부(5)는 주파수 영역에 있어서 파일럿 수신 신호와 파일럿 참조 신호와의 상관 처리에 의해 소망의 유저 신호의 채널 이득을 추정한다. 채널 추정부(5)는 DFT 부(111), 송수신 필터(112), 파일럿 참조 신호 생성부(113), 상관 계산부(114), 잡음 억압부(115)를 구비한다. DFT 부(111)는 소망의 유저의 파일럿 부호를 DFT 하고, 주파수 영역의 신호로 변환한다. 송수신 필터(112)는 파일럿 부호의 주파수 영역의 신호를 송수신 필터에 통과시킨다. 송수신 필터(112)는 롤 오프(roll off) 율 0의 경우는 필요 없다. 파일럿 참조 신호 생성부(113)는 송수신 필터(112)의 출력을 써서 수신 파일럿 신호와의 상관 계산에서 사용하는 파일럿 참조 신호를 생성한다. 파일럿 참조 신호 생성부(113)에는 파일럿 수신 신호의 부호특성을 완전히 캔슬(cancel)하는 ZF나 상관 계산에 있어서의 잡음강조를 억제하는 MMSE나 클리핑(clipping)법을 쓸 수 있는 것이 바람직하다. ZF 을 채용할 경우의 서브 캐리어 k로 파일럿 참조 신호 Ⅹ(k)(1≤k≤N_DFT)는 (1)식으로 계산된다. DFT 부(111), 송수신 필터(112), 파일럿 참조 신호 생성부(113)의 처리는 소망의 유저와의 통신에 앞서 한 번만 행하여지면 좋다. 또한, 미리 복수의 파일럿 참조 신호를 계산하고, 메모리에 격납하여 두고, 유저에 응해서 파일럿 참조 신호를 선택하는 방법 등도 생각된다. 상관 계산부(114)는 주파수 영역의 파일럿 수신 신호와 파일럿 참조 신호와의 상관 계산에 의해 채널 이득을 추정한다. 서브 캐리어 k의 채널 추정치 벡터 H(k)(1≤k≤N_DFT)은 (2)식으로 계산된다. 잡음 억압부(115)는 상관 계산부(114)의 출력의 채널 추정치에 있어서의 잡음을 억압하고, 채널 추정치의 정밀도를 개선한다. 잡음 억압부(115)에는 인접하는 서브 캐리어를 이동 평균하는 방법이나 채널 추정치를 한번 IDFT로 시간 영역으로 변환하고, 잡음 패스(pass)를 제거한 후에 DFT로 주파수 영역으로 되돌리는 방법 등을 채용할 수 있다.

도 6은 간섭 상관 행렬 추정부(6)의 구성 예를 나타내는 블록 도이다. 간섭 상관 행렬 추정부(6)는 주파수 영역에 있어서 파일럿 수신 신호와 소망의 유저 신호의 채널 추정치)로부터 간섭 상관 행렬을 추정한다. 간섭 상관 행렬 추정부(6)는 DFT 부(11), 송수신 필터(12), 파일럿 신호 레플리카 생성부(13), 감산부(14), 상관 행렬 계산부(15), 서브 캐리어 평균부(16)를 구비한다.

DFT 부(11)은 송수신 필터(12)에 접속되어 있다. 송수신 필터(12)는 더욱 파일럿 신호 레플리카 생성부(13)에 접속되어 있다. 파일럿 신호 레플리카 생성부(13)는 더욱 감산부(14)에 접속되어 있다. 감산부(14)는 더욱 상관 행렬 계산부(15)에 접속되어 있다. 상관 행렬 계산부(15)는 더욱 서브 캐리어 평균부(16)에 접속되어 있다.

DFT 부(11)는 소망의 유저의 파일럿 부호를 DFT 하고, 주파수 영역의 신호로 변환한다. 송수신 필터(12)는 파일럿 부호의 주파수 영역의 신호를 송수신 필터에 통과시킨다. 송수신 필터(12)는 롤 오프(roll off) 율 0의 경우는 필요 없다. DFT 부(11), 송수신 필터(12)의 처리는 소망의 유저와의 통신에 앞서 한 번만 행하여지면 좋다. 또한, 미리 복수의 필터 출력 신호가 계산되어서, 메모리에 격납하여져서, 유저에 응해서 필터 출력 신호가 선택되는 방법도 생각된다. 파일럿 신호 레플리카 생성부(13)는 송수신 필터(12)의 출력과 채널 추정치를 승산해서 파일럿 신호 레플리카를 생성한다. 감산부(14)는 주파수 영역의 파일럿 수신 신호로부터 파일럿 신호 레플리카를 감산한다. 상관 행렬 계산부(15)는 감산부(14)의 출력의 상관 행렬을 계산한다. 서브 캐리어 평균부(16)는 상관 행렬의 각 요소를 서브 캐리어에 넘겨 평균한다. 간섭 상관 행렬의 정밀도를 올리기 위해서는 많은 서브 캐리어에 넘겨 평균을 행하고 싶지만, 간섭 신호는 주파수 선택성 페이딩(fading)을 받고 있기 때문에, 코히런트(coherent) 대역을 넘어서 서브 캐리어 평균을 행하면 간섭 억압 효과가 감소한다. 따라서 간섭 상관 행렬은 특성을 최적화하도록 거의 코히런트(coherent) 대역에 상당하는 서브 캐리어수 N_CB(N_CB은 2 이상의 정수)로 평균한다. 간섭 상관 행렬 R_I(k)(1≤k≤N_DFT)는 파일럿 수신 신호 벡터 P(k), 채널 추정치 벡터 H(k), 파일럿 부호특성 C(k), 코히런트(coherent) 대역에 상당하는 서브 캐리어수(N_CB)를 사용하여, 다음 식으로 계산된다.

웨이트 계산부(7)는 소망의 유저 신호의 채널 추정치와 간섭 상관 행렬이 공급할 수 있고, 등화 웨이트를 계산한다. 서브 캐리어 k에 있어서의 MMSE 웨이트 W(k)(1≤k≤N_DFT)는 채널 추정치 벡터 H(k), 상관 행렬 R(k) 및 간섭 상관 행렬 R_Ⅰ(k)가 사용되어, 다음 식으로 계산된다.

등화부(8)은 웨이트 계산부(7)에서 계산한 등화 웨이트와 수신 필터(4-1∼N)로 대역제한한 수신 신호를 수신하고, 각각을 서브 캐리어마다 곱하는 것에 의해 주파수 영역에서 수신 신호의 등화 처리를 행한다. 등화부(8)의 출력의 등화 신호 Y(k)(1≤k≤N_DFT)는 (5)식으로 계산된다. IDFT 부(9)는 등화부(8)의 출력인 주파수 영역의 등화 신호를 수신하고, N_IDFT 포인트(N_IDFT은 2 이상의 정수)의 IDFT를 행하고, 시간 영역의 신호로 변환하고, 복조 신호를 출력한다.

본실시 예의 수신 장치에서는 등화 웨이트 계산에서 사용되는 상관 행렬이 소망의 유저 신호의 채널 추정치로부터 구해진 상관 행렬과 수신신호로부터 소망의 유저 신호의 레플리카가 감산되어서 구해진 간섭 상관 행렬이 분리되어서 계산된다. 이것에 의해, 주파수 영역에 있어서 멀티패스 등화와 다른 셀 간섭 억압을 동시에 행할 수 있기 위해서 뛰어난 수신 특성이 실현된다.

도 7은 본발명의 수신 장치의 블록 오류율 특성을 나타내는 도이다. 다른 셀 간섭이 있을 경우에는 본발명의 수신 장치를 이용할 수 있는 것에 의해, 소요 비트 에너지 대 잡음간섭 전력비(Eb/(N0+IO))가 저감될 수 있다. 그러나, 다른 셀 간섭이 없을 경우에는 본발명의 수신 장치는 종래의 수신 장치와 비교해서 약간 특성이 열화한다. 이것은 잡음 전력추정쪽이 간섭 상관 행렬 추정보다 서브 캐리어 평균수를 크게 가져 정밀도가 좋기 때문이다. 그리하여, 다른 셀 간섭의 크기를 추정할 수 있을 경우에는 등화 웨이트 계산에 있어서 간섭 상관 행렬 R_Ⅰ(k)와 잡음 전력행렬 σ²Ⅰ이 다른 셀 간섭의 크기에 따라서 선택되는 방법이 사용되어도 좋다.

도 8은 본실시 예의 수신 장치를 채용한 이동 통신 시스템을 나타내는 도이다. 이동 통신 시스템의 오름 링크에 있어서, 이동국(1)은 기지국(1)에 접속되고, SC 방식에 의해 1송신 안테나 다수신 안테나(SIMO: Single Input Multiple Output)통신을 행하고 있다. 기지국(1)이 이동국(1)의 신호를 수신하는 때는 인접 셀의 기지국(2)에 접속되어서 동일주파수 채널을 써서 통신을 행하고 있는 이동국(2)의 신호가 간섭이 된다. 기지국(1)이 이동국(1)의 신호를 수신하는 것에 즈음하여 본실시 예의 수신 장치를 이용하는 것에 의해 이동국(1)의 신호의 멀티패스 등화와 이동국(2)의 간섭 억압이 동시에 행하여진다. 일반적으로 MMSE에서는 기지국의 수신 안테나수를 N이라고 하면, (N-1)개의 다른 셀의 이동국의 간섭이 억압될 수 있다.

(제 2의 실시 형태)

다음에, 본발명의 수신 장치의 제 2의 실시 형태에 대해서 설명한다.

제 2의 실시 형태는 다송신 안테나 다수신 안테나(MIMO: Multiple Input Multiple Output) 통신의 수신 장치에 관한다.

도 9은 MIMO 송수신 시스템의 개요를 나타내는 도이다. MIMO 송수신 시스템은 송신 안테나수를 M(M은 2 이상의 정수), 수신 안테나수를 N(N은 2 이상의 정수)이라고 했을 경우, 송신측은 송신 장치(201)와 송신 안테나(202-1∼202-M)를 구비하고, 수신측은 수신 안테나(203-1∼203-N)와 수신 장치(204)를 구비하고 있다. 복수의 송신 안테나(202-1∼202-M)로부터 동일주파수를 쓸 수 있어서 다른 데이터 신호가 송신되고, 복수의 수신 안테나(203-1∼203-N)를 쓸 수 있어서 데이터 신호가 수신되는 것에 의해, 전송 대역폭이 증가하는 것 없이 송신 안테나수에 비례한 고속 데이터 전송이 행하여질 수 있다. 수신 장치(204)에서는 복수의 수신 안테나(203-1∼203－N)에서 수신된 신호로부터 복수의 송신 안테나(202-1∼202-M)로부터 송신된 각각의 데이터 신호를 분리할 필요가 있다. MIMO 신호 분리 방식으로서, 레벨이 큰 송신 안테나 신호로부터 순서대로 MMSE 등화와 안테나 간섭 레플리카의 제거를 행하는 MMSE-SIC(Successive Interference canceller)방식은 연산 처리량이 적고, 특성에서 뛰어나기 위해서 유효하다.

도 10은 본발명의 수신 장치의 제 2의 실시 형태를 나타내는 블록 도이다. 본발명의 수신 장치는 M개(M은 2 이상의 정수)의 송신 안테나로부터 송신된 SC-MIMO 신호를 N개(N은 2 이상의 정수)의 수신 안테나에서 수신하고, 주파수 영역의 신호 처리에 의해 MIMO 신호 분리를 행하면서, 멀티패스 등화와 다른 셀 간섭 억압을 행하는 수신 장치이며, 수신 안테나(1-1∼N), DFT 부(21), 채널/간섭 상관 행렬 추정부(22), 안테나 신호 등화부(23-1∼M), 안테나 간섭 레플리카 재생부(24-1∼(M-1)), 감산부(25-1∼(M-1))를 구비한다.

수신 안테나(1-1∼N)는 DFT 부(21)에 접속되어 있다. DFT 부(21)는 더욱 채널/간섭 상관 행렬 추정부(22), 안테나 신호 등화부(23-1) 및 감산부(25-1)에 접속되어 있다. 채널/간섭 상관 행렬 추정부(22)는 더욱 안테나 신호 등화부(23-1∼M)의 각각 접속되어 있다. 안테나 신호 등화부(23-1)∼(M-1)는 더욱 안테나 간섭 레플리카 재생부(24-1∼(M-1))에 각각 접속되어 있다. 안테나 간섭 레플리카 재생부(24-1∼(M-1))는 더욱 감산부(25-1∼(M-1))에 각각 접속되어 있다. 감산부(25-1∼(M-2))는 더욱 감산부(25-2∼(M-1))에 각각, 순차 접속되어 있다. 감산부(25-1∼(M-1))는 더욱 안테나 신호 등화부(23-2∼M)에 접속되어 있다.

본발명의 수신 장치는 MMSE-SIC 방식에 근거하고 있어, 안테나 간섭 제거의 축차 처리에 의해 안테나 간섭 제거 후에 잔존하는 송신 안테나 신호수 M'가 점차 감소하기 때문에 N>M'의 경우에 다른 셀 간섭 억압 효과를 얻을 수 있다. 본발명에서는 등화 웨이트 계산에서 사용하는 상관 행렬을 안테나 간섭 제거 후에 잔존하는 모든 송신 안테나 신호의 채널 추정치로부터 구해진 상관 행렬과 수신 신호로부터 모든 송신 안테나 신호의 레플리카가 감산되어서 구해진 간섭 상관 행렬로 분리해서 계산한다.

수신 안테나(1-1∼N)는 각각 SC 신호를 수신한다. DFT 부(21)는 수신 안테나(1-1∼N)의 수신 신호를 수신하고, N_DFT 포인트(N_DFT 은 2 이상의 정수)를 행하고, 주파수 영역으로 변환한 수신 신호를 출력한다. 채널/상관 행렬 추정부(22)는 송신 안테나마다 삽입된 파일럿 신호를 이용해서 송신 안테나와 수신 안테나와의 사이의 채널 이득을 추정하는 동시에, 파일럿 수신 신호로부터 모든 송신 안테나 신호의 레플리카를 감산해서 간섭 상관 행렬을 추정한다. 안테나 신호 등화부(23-1∼M)는 레벨이 큰 송신 안테나 신호로부터 순서대로, 안테나 간섭 제거 후에 잔존하는 모든 송신 안테나 신호의 채널 추정치와 간섭 상관 행렬로부터 계산한 웨이트에 의해 수신 신호를 주파수 영역에 있어서 등화한다. 안테나 간섭 레플리카 재생부(24-1∼(M-1))는 송신 안테나 신호의 간섭 레플리카를 생성한다. 감산부(25-1∼(M-1))는 종전의 송신 안테나 신호의 감산된 출력인 DFT 부(21)의 출력(최초의 간섭 제거만) 혹은 감산부(25-1∼(M-1))의 출력으로부터 안테나 간섭 레플리카를 감산한다.

본실시 예의 상세한 동작에 대해서 도 11을 참조해서 설명한다. 도 11은 설명을 간단히 하기 위해 M=2 이라고 했을 경우를 나타내고 있다. 본발명의 수신 장치는 수신 안테나(1-1∼N), CP 제거부(2-1∼N), DFT 부(3-1∼N), 수신 필터(4-1∼N), 채널 추정부(31), 간섭 상관 행렬 추정부(32), 웨이트 계산부(33), 등화부(34), IDFT 부(35-1, 35-2), 비트 우도 계산부(36-1, 36-2), 복호기(37-1, 37-2), 심벌 레플리카 생성부(38), DFT 부(39), 송수신 필터(40), 안테나 간섭 레플리카 생성부(41), 감산부(42)를 구비한다. 한편, 편의상 웨이트 계산부(33), 등화부(34), IDFT 부(35-1, 35-2)를 합하여 안테나 신호 등화부(23-1∼M)라고 칭한다. 유사하게, 심벌 레플리카 생성부(38), DFT 부(39), 송수신 필터(40), 안테나 간섭 레플리카 생성부(41)를 합하여 안테나 간섭 레플리카 재생부(24-1∼(M-1))라고 칭한다.

수신 안테나(1-1∼N)는 CP 제거부(2-1∼N)에 각각 접속되어 있다. CP 제거부(2-1∼N)는 더욱 DFT 부(3-1∼N)에 각각 접속되어 있다. DFT 부(3-1∼N)는 더욱 수신 필터(4-1∼N)에 각각 접속되어 있다. 수신 필터(4-1∼N)는 더욱 채널 추정부(31), 간섭 상관 행렬 추정부(32) 및 감산부(42)에 접속되어 있다. 채널 추정부(31)는 더욱 간섭 상관 행렬 추정부(32) 및 웨이트 계산부(33)에 접속되어 있다.

간섭 상관 행렬 추정부(32)는 더욱 웨이트 계산부(33)에 접속되어 있다. 웨이트 계산부(33)는 더욱 등화부(34)에 접속되어 있다. 등화부(34)는 더욱 IDFT 부(35-1 및 35-2)에 접속되어 있다. IDFT 부(35-1 및 35-2)는 더욱 비트 우도 계산부(36-1 및 36-2)에 각각 접속되어 있다. 비트 우도 계산부(36-1 및 36-2)는 더욱 복호기(37-1 및 37-2)에 각각 접속되어 있다. 복호기(37-2)는 더욱 심벌 레플리카 생성부(38)에 각각 접속되어 있다. 심벌 레플리카 생성부(38)는 더욱 DFT 부(39)에 접속되어 있다. DFT 부(39)는 더욱 송수신 필터(40)에 접속되어 있다. 송수신 필터(40)는 더욱 안테나 간섭 레플리카 생성부(41)에 접속되어 있다. 안테나 간섭 레플리카 생성부(41)는 더욱 감산부(42)에 접속되어 있다. 감산부(42)는 더욱 등화부(34)에 접속되어 있다.

수신 안테나(1-1∼N)는 각각 SC 신호를 수신한다. CP 제거부(2-1∼N)는 각 안테나의 수신 신호를 입력하고, CP에 상당하는 부분의 신호를 제거한다. DFT 부(3-1∼N)은 CP 제거부(2-1∼N)에서 CP을 제거한 수신 신호를 수신하고, N_DFT1 포인트(N_DFT1은 2 이상의 정수)의 DFT를 행하고 주파수 영역으로 변환한 수신 신호를 출력한다. 수신 필터(4-1∼N)는 주파수 영역에서 수신 신호의 대역제한을 행하고, 유저 분리와 잡음 억압을 행한다. 수신 필터(4-1∼N)에는 일반적으로 RC(raised cosine) 롤 오프 필터(롤 오프(roll off) 율 0을 포함한다)를 쓸 수 있지만, 이것에 제한될 필요는 없다. 도 11의 구성에서는 수신 신호의 필터링이 주파수 영역의 신호 처리로 행하여져 있지만, DFT 부(3-1∼N)에 앞서 시간 영역의 신호 처리로 행하여져도 좋다.

채널 추정부(31)는 송신 안테나마다 삽입된 파일럿 신호를 이용해서 주파수 영역에서 파일럿 수신 신호와 파일럿 참조 신호와의 상관 처리에 의해 송신 안테나와 수신 안테나와의 사이의 채널 이득을 추정한다. 채널 추정부(31)의 각 송신 안테나 신호에 대응하는 부분의 구성은 제 1의 실시 예의 채널 추정부(5)와 같다.

간섭 상관 행렬 추정부(32)는 주파수 영역에 있어서 파일럿 수신 신호와 모든 송신 안테나 신호의 채널 추정치로부터 간섭 상관 행렬을 추정한다. 간섭 상관 행렬 추정부(32)의 구성은 제 1의 실시 예의 간섭 상관 행렬 추정부(6)와 거의 같지만, 파일럿 수신 신호로부터 모든 송신 안테나 신호의 파일럿 신호 레플리카를 감산하는 점이 다르다. 간섭 상관 행렬 R_I(k)(1≤k≤N_DFT)는 파일럿 수신 신호 벡터 P(k), 송신 안테나 m의 채널 추정치 벡터 H_m(k), 송신 안테나 m의 파일럿 부호특성 C_m(k), 코히런트(coherent) 대역에 상당하는 서브 캐리어수 N_CB, 송신 안테나수 M을 써서 다음 식으로 계산된다.

웨이트 계산부(33)는 안테나 간섭 제거 후에 잔존하는 모든 송신 안테나 신호의 채널 추정치와 간섭 상관 행렬을 공급할 수 있고, 등화 웨이트를 계산한다. 송신 안테나 m의 서브 캐리어 k에 있어서의 MMSE 웨이트 W_m(k)(1≤k≤N_DFT1)는 채널 추정치 벡터 H_m(k), 상관 행렬 R(k), 간섭 상관 행렬 R_I(k) 및 송신 안테나 신호수 M'가 사용되어 다음 식으로 계산된다.

여기서, N=M의 경우에서, 또한 MMSE-SIC 방식의 최초의 송신 안테나 신호를 복조할 때(M'＝M)에는 수신 안테나의 자유도(간섭 억압 능력)가 부족되기 때문에 다른 셀 간섭 억압 효과는 기대할 수 없다. 그리하여, 간섭 상관 행렬 R_Ⅰ(k) 대신에 서브캐리어 평균 효과가 큰 잡음 전력행렬 σ²Ⅰ을 채용할 수 있는 것에 의해 특성개선을 얻을 수 있다. MMSE-SIC 방식으로는 레벨이 큰 송신 안테나 신호로부터 순서대로 복조 처리를 행한다. 이를 위한 송신 안테나 신호의 랭킹(ranking)에서는 예를 들면 등화 후 채널 이득의 평균치의 크기를 쓸 수 있다. 등화 후 채널 이득의 평균치 Ave(H_m)는 다음 식으로 계산된다.

M=2에 있어서, 랭킹의 결과 송신 안테나(2)의 수준(level)이 크다고 했을 경우, 송신 안테나(1)의 등화 웨이트 W₁(k)는 (9)식에 있어서 M'＝2로서 계산된다. 등화부(34)는 송신 안테나(2)의 등화 웨이트 W₂(k)와 수신 필터(4-1∼N)의 출력의 데이터 수신 신호 벡터 D(k)를 공급할 수 있어서, 각각이 서브 캐리어마다 곱해지는 것에 의해, 주파수 영역에 있어서 수신 신호의 멀티패스 등화와 안테나 다이버시티 합성이 행하여진다. 등화부(34)의 출력의 등화 신호 Y₂(k)(1≤k≤N_DFT)는 다음 식으로 나타내어진다.

IDFT 부(35-2)는 주파수 영역의 등화 신호를 수신하고, N_IDFT 포인트(N_IDFT은 2 이상의 정수)의 IDFT를 행하고, 시간 영역의 신호로 변환하고, 송신 안테나(2)의 복조 신호를 출력한다.

비트 우도 계산부(36-2)는 송신 안테나(2)의 복조 신호로부터 송신된 비트마다 우도를 계산한다. 복호기(37-2)은 비트 우도를 입력하고, 오류 정정 복호를 행한다. 오류 정정 부호에는 터보(turbo) 부호나 콘볼루션 부호를 채용할 수 있다. 심벌 레플리카 생성부(38)는 송신 안테나(2)의 복호신호로부터 심벌 레플리카를 생성한다. 심벌 레플리카 생성부(38)에는 굳음(굳음(硬))판정 심벌 레플리카를 생성하는 방법, 굳음(硬)판정 심벌 레플리카를 생성하고, 소정의 레플리카 무게 계수(1 이하의 정수)를 승산 하는 방법, 무름(軟)판정 심벌 레플리카를 생성하는 방법, 등을 쓸 수 있다. 이들 중에서도, 일반적으로 무름(軟)판정 심벌 레플리카를 생성하는 방법의 특성이 좋다. 또한, 부호화 블록의 오류 검출을 행하고, 블록 오류가 없을 경우만 굳음(硬)판정 심벌 레플리카를 생성하는 방법도 있다. DFT 부(39)는 심벌 레플리카 생성부(38)에서 생성한 심벌 레플리카를 공급할 수 있고, N_DFT2 (N_DFT2은 2 이상의 정수)포인트의 DFT를 행하고, 심벌 레플리카를 주파수 영역의 신호로 변환한다. 송수신 필터(40)는 심벌 레플리카의 주파수 영역의 신호를 송수신 필터에 통과시킨다. 송수신 필터(40)는 롤 오프(roll off) 율 0의 경우는 필요 없다. 안테나 간섭 레플리카 생성부(41)는 주파수 영역의 심벌 레플리카 신호와 채널 추정치를 써서 안테나 간섭 레플리카를 생성한다. 감산부(42)는 수신 필터(4-1∼N)로 대역제한한 수신 신호로부터 송신 안테나(2)의 안테나 간섭 레플리카를 감산한다. 송신 안테나(2)의 주파수 영역의 심벌 레플리카를 S₂(k), 채널 추정치를 H₂(k)이라고 하면, 감산부(42)의 출력 D'(k)(1≤k≤N_DFT)는 다음 식으로 계산된다.

다음에, 송신 안테나(1)의 신호를 복조하기 때문에 웨이트 계산부(33)는 송신 안테나(1)의 등화 웨이트를 계산한다. 송신 안테나(1)의 등화 웨이트 W₁(k)는(9)식에 있어서 M'＝1로서 계산된다. 등화부(34)는 송신 안테나(1)의 등화 웨이트 W₁(k)와 감산부(41)의 출력 D'(k)를 공급할 수 있고, 각각을 서브 캐리어마다 곱하는 것에 의해, 주파수 영역에 있어서 수신 신호의 멀티패스 등화와 다른 셀 간섭 억압을 행한다. 등화부(34)의 출력의 등화 신호 Y₁(k)(1≤k≤N_DFT)는 다음 식으로 표현된다.

IDFT 부(35-1)는 주파수 영역의 등화 신호를 수신하고, N_IDFT 포인트(N_IDFT은 2 이상의 정수)의 IDFT를 행하고, 시간 영역의 신호로 변환하고, 송신 안테나(1)의 복조 신호를 출력한다. 비트 우도 계산부(36-1)는 송신 안테나(1)의 복조 신호로부터 송신된 비트마다 우도를 계산한다. 복호기(37-1)는 비트 우도를 입력하고, 오류 정정 복호를 행한다.

본실시 예의 수신 장치로는 등화 웨이트 계산에서 사용하는 상관 행렬을 안테나 간섭 제거 후에 잔존하는 모든 송신 안테나 신호의 채널 추정치로부터 구해진 상관 행렬과, 수신 신호로부터 모든 송신 안테나 신호의 레플리카가 감산되어서 구해진 간섭 상관 행렬로 분리해서 계산된다. 이것에 의해, 주파수 영역에 있어서 멀티패스 등화와 다른 셀 간섭 억압을 동시에 행할 수 있기 위해서 뛰어난 수신 특성이 실현된다. 또한, 안테나 간섭 제거의 축차 처리에 의해 M'이 점차 감소하기 때문에 N>M'의 경우에 다른 셀 간섭 억압 효과를 얻을 수 있다.

도 12은 본실시 예의 수신 장치를 채용한 이동 통신 시스템을 나타내는 도이다. 이동 통신 시스템의 오름 링크에 있어서, 이동국(1)은 기지국(1)과 접속되어, SC 방식에 의해 SIMO 통신을 행하고 있지만(도 8), 전파로 혹은 수신 품질이 양호한 영역(즉 기지국 주변의 영역)에 있어서, 더욱 MIMO 통신을 행하는 것에 의해, 전송 속도 혹은 시스템 쓰루풋이 향상될 수 있다. 여기에서, 셀 끝(가장자리)에서도 MIMO통신을 행하는 것은 커버리지(coverage)를 축소시켜 또 다른 셀에 큰 간섭을 주므로 바람직하지 못하다. 이동국(3) 및 이동국(4)은 기지국(1)과 접속되어 SC 방식에 의해 MIMO통신을 행하고 있다. 이렇게 복수의 이동국의 송신 안테나 신호를 묶어서 MIMO통신을 행하는 방식을 멀티 유저 MIMO라고 말한다. 기지국(1)이 이동국(3) 또는 이동국(4)의 신호를 수신할 때에, 인접 셀의 기지국(2)에 접속되어, 동일주파수 채널을 써서 통신을 행하고 있는 이동국(2)의 신호가 간섭이 된다. 기지국(1)이 이동국(3) 및 이동국(4)의 신호를 수신할 때에 본실시 예의 수신 장치를 채용하는 것에 의해 이동국(3)의 안테나 간섭 레플리카를 제거한 후에 이동국(4)의 신호의 수신을 행하면 이동국(4)의 신호를 수신할 때에 이동국(2)의 간섭이 억압된다. 일반적으로 MMSE에서는 기지국의 수신 안테나수를 N, 안테나 간섭 레플리카 제거 후에 잔존하는 송신 안테나 신호수를 M'이라고 하면, (N-M')개의 다른 셀의 이동국의 간섭을 억압할 수 있다. 한편, 본실시 예의 수신 장치는 싱글 유저 MIMO, 멀티 유저 MIMO의 어느 것에 있어서도 채용할 수 있다.

제 1 및 제 2의 실시 예에서는 시간 영역 신호로부터 주파수 영역 신호에의 변환이 DFT, 주파수 영역 신호로부터 시간 영역 신호에의 변환을 IDFT로 각각 행해지고 있지만, 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform), 고속 역 푸리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform) 혹은 다른 알고리즘(algorithm)이 이용되어도 좋다.

본발명의 수신 장치로는 등화 웨이트 계산에서 사용하는 상관 행렬을 소망의 유저 신호의 채널 추정치로부터 구한 상관 행렬과 수신 신호로부터 소망의 유저 신호의 레플리카를 감산해서 구입한 간섭 상관 행렬로 분리해서 계산하는 것에 의해, 주파수 영역에 있어서 멀티패스 등화와 다른 셀 간섭 억압을 동시에 행할 수 있기 때문에 뛰어난 수신 특성을 실현된다.

Claims

복수의 이동국과

상기 복수의 이동국과 동시에 SC(Single Carrier: 싱글 캐리어) 방식으로 통신가능한 기지국

을 구비하고,

상기 기지국은

상기 복수의 이동국 중 소망의 이동국과 SIMO(Single Input Multiple Output) 통신을 행하기 위한 제 1의 수신 장치를 구비하고,

상기 제 1의 수신 장치는

상기 복수의 이동국으로부터의 SC 신호를 수신하여, 상기 복수의 이동국의 각각으로부터의 수신 신호로부터 생성된 복수의 주파수 영역 신호를 출력하기 위한 제 1의 전단기능 수단들과

상기 주파수 영역 신호의 각각에 대해서, 채널 이득을 추정해서 출력하기 위한 제 1의 채널 추정 수단과

상기 주파수 영역 신호와, 상기 채널 이득의 추정치에 근거하여 간섭 상관 행렬을 추정해서 출력하기 위한 제 1의 간섭 상관 행렬 추정 수단과

상기 채널 이득의 추정치와 상기 추정 간섭 상관 행렬에 근거하여 복조 신호를 출력하기 위한 제 1의 후단기능 수단

를 구비하는 이동 통신 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 제 1의 간섭 상관 행렬 추정 수단은

소망의 이동국에 대응하는 파일럿 부호를 주파수 영역의 신호로 변환하기 위한 DFT(Discrete Fourier Transform: 이산 푸리에 변환) 수단과

상기 주파수 영역의 신호의 대역제한을 행하기 위한 송수신 필터와

상기 송수신 필터의 출력과, 상기 채널 이득의 추정치를 곱함으로써 파일럿 신호 레플리카를 생성하기 위한 파일럿 신호 레플리카 생성 수단과

상기 수신 신호에 대응하는 파일럿 수신 신호로부터 상기 파일럿 신호 레플리카를 감산하기 위한 감산 수단과

상기 감산 수단으로부터의 출력 신호의 제 1 상관 행렬을 산출하기 위한 상관 행렬 계산 수단과

상기 상관 행렬의 각 요소를 복수의 서브 캐리어에 넘겨서 평균하기 위한 서브 캐리어 평균 수단

을 구비하는 이동 통신 시스템.
제 2항에 있어서,

상기 제 1의 간섭 상관 행렬 추정 수단은

서브 캐리어 k(1≤k≤N_DFT)에 있어서의 상기 파일럿 수신 신호, 상기 채널 이득의 추정치, 상기 파일럿 부호의 특성, 상기 복수의 서브 캐리어의 총수를 각각 P(k), H(k), C(k), N_CB(N_CB은 2 이상의 정수)이라고 했을 때, 상기 서브 캐리어 k의 상기 간섭 상관 행렬 R_I(k)를,

의 식을 충족시키도록 생성하는 이동 통신 시스템.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1의 채널 추정 수단은

주파수 영역의 파일럿 부호특성에 근거하여 소망의 이동국에 대응하는 파일럿 참조 신호를 생성하기 위한 파일럿 참조 신호 생성 수단과

상기 파일럿 참조 신호와 상기 주파수 영역의 파일럿 수신 신호와의 상관 계산에 의해 상기 소망의 이동국으로부터의 SC 신호의 채널 이득을 추정하기 위한 상관 계산 수단과

상기 채널 이득의 추정치의 잡음을 억압하기 위한 잡음 억압 수단

를 구비하는 이동 통신 시스템.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1의 전단기능 수단들의 각각은

상기 복수의 이동국으로부터의 SC 신호를 수신하기 위한 안테나와,

상기 수신된 SC 신호로부터 CP(Cyclic Prefix)를 제거하기 위한 CP 제거 수단과,

상기 CP가 제거된 SC 신호를 주파수 영역 신호로 변환하기 위한 DFT 수단과,

상기 주파수 영역 신호를 이동국마다 분리하기 위한 수신 필터 수단

을 구비하는 이동 통신 시스템.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1의 후단기능 수단은

상기 채널 이득의 추정치와 상기 간섭 상관 행렬의 추정치에 근거하여 등화 웨이트를 산출하기 위한 제 1의 웨이트 계산 수단과,

상기 주파수 영역 신호와 상기 등화 웨이트에 근거하여 등화 신호를 출력하기 위한 등화 수단과,

상기 등화 신호를 시간 영역 신호로 변환하기 위한 IDFT 수단

를 구비하는 이동 통신 시스템.
제 6항에 있어서,

상기 제 1의 웨이트 계산 수단은 상기 소망의 유저 신호의 채널 추정치로부터 구한 제 1 상관 행렬과 간섭 상관 행렬에 근거하여 상기 등화 웨이트의 계산에서 사용하는 제 2 상관 행렬을 계산하는 이동 통신 시스템.
제 7항에 있어서,

상기 제 1의 웨이트 계산 수단은 서브 캐리어 k(1≤k≤N_DFT)에 있어서의 상기 소망의 유저 신호의 채널 추정치 및 상기 간섭 상관 행렬을 각각 H(k), R_I(k)이라고 할 때 서브 캐리어 k의 상기 상관 행렬 R(k)를,

의 식을 충족시키도록 생성하는 이동 통신 시스템.
제 6항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1의 수신 장치는

상기 파일럿 수신 신호와 상기 채널 이득의 추정치에 근거하여 잡음 전력을 추정하는 잡음추정 수단

을 구비하고,

상기 제 1의 웨이트 계산 수단은

상기 등화 웨이트 계산에서 사용하는 상관 행렬을 상기 채널 추정치로부터 구한 상관 행렬과 간섭 상관 행렬 혹은 상기 잡음 전력에 근거해서 계산할 때에, 간섭의 크기에 근거하여 상기 간섭 상관 행렬 혹은 상기 잡음 전력의 어느 것을 선택하는 이동 통신 시스템.
제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 기지국은

상기 복수의 이동국 중 소망의 이동국과 MIMO(Multiple Input Multiple Output)통신을 행하기 위한 제 2의 수신 장치

를 더욱 구비하고,

상기 제 2의 수신 장치는

복수의 송신 안테나로부터 송신된 SC-MIMO 신호를 수신하고, 상기 복수의 송신 안테나의 각각으로부터의 수신 신호로부터 생성된 복수의 주파수 영역 신호를 출력하기 위한 제 2의 전단기능 수단들과

상기 주파수 영역 신호의 각각에 대해서, 채널 이득을 추정하기 위한 제 2의 채널 추정 수단과

상기 주파수 영역 신호들과 채널 이득의 추정치에 근거하여 간섭 상관 행렬을 추정하기 위한 제 2의 간섭 상관 행렬 추정 수단과

상기 주파수 영역 신호와 상기 채널 이득의 추정치와 상기 간섭 상관 행렬의 추정치에 근거하여 복조 신호를 출력하기 위한 제 2의 후단기능 수단

를 구비하는 이동 통신 시스템.
제 10항에 있어서,

상기 제 2의 간섭 상관 행렬 추정 수단은

모든 상기 복수의 송신 안테나에 대응하는 파일럿 부호를 주파수 영역의 신호로 변환하기 위한 DFT 수단과

상기 주파수 영역의 신호의 대역제한을 행하기 위한 송수신 필터와

상기 송수신 필터의 출력 신호와 상기 채널 이득의 추정치를 곱함으로써 파일럿 신호 레플리카를 생성하기 위한 파일럿 신호 레플리카 생성 수단과

상기 수신 신호에 대응하는 파일럿 수신 신호로부터 상기 파일럿 신호 레플리카를 감산하기 위한 감산 수단과

상기 감산 수단으로부터의 출력 신호의 상관 행렬을 산출하기 위한 상관 행렬 계산 수단과

상기 상관 행렬의 각 요소를 복수의 서브 캐리어에 넘겨서 평균하기 위한 서브 캐리어 평균 수단

을 구비하는 이동 통신 시스템.
제 11항에 있어서,

상기 제 2의 간섭 상관 행렬 추정 수단은

서브 캐리어 k(1≤k≤N_DFT)에 있어서의 상기 파일럿 수신 신호, 송신 안테나 m의 채널 추정치, 상기 송신 안테나 m의 파일럿 부호의 특성, 상기 복수의 서브 캐리어의 총수, 상기 복수의 송신 안테나의 총수를 각각 P(k), Hm(k), Cm(k), N_CB(N_CB은 2 이상의 정수), M이라고 했을 때, 상기 서브 캐리어 k의 간섭 상관 행렬 R_Ⅰ(k)를,

의 식을 충족시키도록 생성하는 이동 통신 시스템.
제 10항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 2의 채널 추정 수단은

파일럿 부호특성에 근거하여 소망의 송신 안테나에 대응하는 주파수 영역의 파일럿 참조 신호를 생성하기 위한 파일럿 참조 신호 생성 수단과

상기 파일럿 참조 신호와 상기 주파수 영역의 파일럿 수신 신호와의 상관 계산에 의해 상기 소망의 이동국으로부터의 신호의 채널 이득을 추정하기 위한 상관 계산 수단과

상기 채널 이득의 추정치의 잡음을 억압하기 위한 잡음 억압 수단

을 구비하는 이동 통신 시스템.
제 10항 내지 13항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 2의 전단기능 수단들의 각각은

상기 복수의 송신 안테나로부터 송신된 SC-MIMO 신호를 수신하기 위한 안테나와

상기 수신된 SC-MIMO 신호로부터 CP을 제거하기 위한 CP 제거 수단과

상기 CP가 제거된 SC-MIMO 신호를 주파수 영역 신호로 변환하기 위한 DFT 수단과

상기 변환된 주파수 영역 신호를 송신 안테나마다 분리하기 위한 수신 필터 수단

을 구비하는 이동 통신 시스템.
제 10항 내지 14항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 2의 후단기능 수단은

상기 복조 신호에 근거하여 상기 송신 안테나 신호의 안테나 간섭 레플리카를 생성하기 위한 안테나 간섭 레플리카 재생 수단과

상기 복수의 주파수 영역 신호로부터 상기 안테나 간섭 레플리카를 감산하기 위한 감산 수단과

상기 채널 이득의 추정치와 상기 간섭 상관 행렬의 추정치에 근거하여 등화 웨이트를 산출하기 위한 제 2의 웨이트 계산 수단과

상기 감산의 결과와 상기 등화 웨이트에 근거하여 등화 신호를 출력하기 위한 등화 수단과

상기 등화 신호를 시간 영역 신호로 변환하기 위한 IDFT 수단

를 구비하는 이동 통신 시스템.
제 15항에 있어서,

상기 제 2의 웨이트 계산 수단은

안테나 간섭 제거 후에서 잔존하고 있는 모든 송신 안테나 신호의 채널 추정치로부터 구한 상관 행렬과 간섭 상관 행렬에 근거하여 상기 등화 웨이트의 계산에서 사용하는 상관 행렬을 계산하는 이동 통신 시스템.
제 16항에 있어서,

상기 제 2의 웨이트 계산 수단은

서브 캐리어 k(1≤k≤N_DFT)에 있어서의 상기 안테나 간섭 제거 후에 잔존하고 있는 모든 송신 안테나 신호의 채널 추정치, 상기 간섭 상관 행렬, 송신 안테나 신호수를 각각 H(k), R_I(k), M'이라고 했을 때, 서브 캐리어 k의 상기 상관 행렬 R(k)를,

의 식을 충족시키도록 생성하는 이동 통신 시스템.
제 16항 또는 제 17항에 있어서,

상기 제 2의 수신 장치는

상기 파일럿 수신 신호와 상기 채널 추정치로부터 잡음 전력을 추정하는 잡음 추정 수단

을 더욱 구비하고,

상기 제 2의 웨이트 계산 수단은

상기 등화 웨이트의 계산에서 사용하는 상관 행렬을, 채널 추정치로부터 구한 상관 행렬과 간섭 상관 행렬 혹은 잡음 전력에 근거해서 계산할 때에, 간섭의 크기에 근거하여 상기 간섭 상관 행렬 혹은 상기 잡음 전력의 어느 것을 선택하는 이동 통신 시스템.
제 16항 또는 17항에 있어서,

상기 제 2의 수신 장치는

상기 파일럿 수신 신호와 상기 채널 추정치로부터 잡음 전력을 추정하는 잡음 추정 수단

을 더욱 구비하고,

상기 제 2의 웨이트 계산 수단은

상기 등화 웨이트의 계산에서 사용하는 상관 행렬을 채널 추정치로부터 구한 상관 행렬과 간섭 상관 행렬 혹은 잡음 전력에 근거해서 계산할 때, 안테나 간섭 제거 후에 잔존하고 있는 모든 송신 안테나 신호의 수에 따라서 상기 간섭 상관 행렬 혹은 상기 잡음 전력의 어느 것을 선택하는 이동 통신 시스템.
제 10항 내지 19항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 2의 수신 장치는 상기 소망의 이동국까지의 전파로 혹은 상기 소망의 이동국으로부터의 수신 품질이 양호한 영역에 있어서 상기 소망 이동국과 MIMO통신을 행하는 이동 통신 시스템.
제 1항 내지 제 20항에 따른 제 1 수신 장치.
제 10항 내지 제 20항에 따른 제 2 수신 장치.
(a) 기지국이 소망의 유저 이동국과 제 1 또는 제 2의 수신 방법을 이용해서 SIMO 통신을 행하는 스텝과

(b) 복수의 유저 이동국이 상기 기지국과 SC 방식을 이용해서 동시 통신을 행하는 스텝

을 구비하고,

상기 제 1의 수신 방법은

(a-1) 복수의 수신 안테나가 SC 신호를 수신하는 스텝과

(a-2) DFT 수단이 수신 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하는 스텝과

(a-3) 채널 추정 수단이 파일럿 수신 신호를 써서 상기 소망의 유저 신호의 채널 이득을 추정하는 스텝과

(a-4) 간섭 상관 행렬 추정 수단이 상기 파일럿 수신 신호와 상기 채널 이득의 추정치로부터 간섭 상관 행렬을 추정하는 스텝과

(a-5) 웨이트 계산 수단이 상기 채널 이득의 추정치와 상기 간섭 상관 행렬의 추정치를 수신하여 등화 웨이트를 계산하는 스텝과

(a-6) 등화 수단이 상기 유저 신호의 멀티패스 등화와 간섭 억압을 행해 등화 신호를 출력하는 스텝과

(a-7) IDFT 수단이 상기 등화 신호를 시간 영역의 신호로 변환하는 스텝을 구비하는 이동 통신 방법.
제 23항에 있어서,

(c) 상기 기지국이 제 2 수산 방법에 의해 유저 이동국을 써서 MIMO 통상을 행하는 것을 추가로 포함하고,

상기 제 2 수신 방법은

(c-1) 복수의 송신 안테나로부터 송신된 SC-MIMO 신호를 수신하는 스텝과

(c-2) DFT 수단이 수신 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하는 스텝과

(c-3) 채널 추정 수단이 파일럿 수신 신호를 써서 모든 송신 안테나 신호의 채널 이득을 추정하는 스텝과

(c-4) 간섭 상관 행렬 추정 수단이 파일럿 수신 신호와 채널 추정치로부터 간섭 상관 행렬을 추정하는 스텝과

(c-5) 웨이트 계산 수단이 채널 추정치와 간섭 상관 행렬을 수신하여 등화 웨이트를 계산하는 스텝과

(c-6) 등화 수단이 레벨이 큰 송신 안테나 신호의 멀티패스 등화와 간섭 억압을 행하는 스텝과

(c-7) IDFT 수단이 등화 신호를 시간 영역의 신호로 변환하는 스텝과

(c-8) 안테나 간섭 레플리카 생성 수단이 송신 안테나 신호의 간섭 레플리카를 생성하는 스텝과

(c-9) 감산 수단이 종전의 송신 안테나 신호의 감산된 출력으로부터 안테나 간섭 레플리카를 감산하는 스텝

을 구비하는 이동 통신 방법.
제 24항에 있어서,

상기 제 2의 수신 방법은 상기 소망의 이동국까지의 전파로 혹은 상기 소망의 이동국으로부터의 수신 품질이 양호한 영역에 있어서 상기 소망 이동국과 MIMO 통신을 행하는 이동 통신 방법.
제 23항 내지 제 25항 중 어느 한 항에 따른 이동 통신 방법에 있어서의 제 1 수신 방법.
제 24항 또는 제 25에 따른 이동 통신 방법에 있어서의 제 1 수신 방법.