WO2012147474A1 - 受信装置、無線通信システム、受信装置の制御プログラムおよび集積回路 - Google Patents

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WO2012147474A1
WO2012147474A1 PCT/JP2012/059225 JP2012059225W WO2012147474A1 WO 2012147474 A1 WO2012147474 A1 WO 2012147474A1 JP 2012059225 W JP2012059225 W JP 2012059225W WO 2012147474 A1 WO2012147474 A1 WO 2012147474A1
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llr
unit
signal
transmission
output
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PCT/JP2012/059225
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中村 理
淳悟 後藤
高橋 宏樹
一成 横枕
泰弘 浜口
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シャープ株式会社
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    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
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    • H04L25/02Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • H04L25/03006Arrangements for removing intersymbol interference
    • H04L25/03178Arrangements involving sequence estimation techniques
    • H04L25/03305Joint sequence estimation and interference removal
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
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    • H04L1/0045Arrangements at the receiver end
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    • H04L1/005Iterative decoding, including iteration between signal detection and decoding operation
    • HELECTRICITY
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    • H04L2025/0335Arrangements for removing intersymbol interference characterised by the type of transmission
    • H04L2025/03426Arrangements for removing intersymbol interference characterised by the type of transmission transmission using multiple-input and multiple-output channels

Definitions

  • the present invention relates to a reception device, a wireless communication system, a control program for the reception device, and an integrated circuit.
  • An error correction code is well known as one technique for correcting this bit error by a receiver.
  • the encoded bit string obtained by encoding the information bit string is transmitted, and the received encoded bit string is decoded by the receiver to obtain the transmitted information bits.
  • an error-free information bit string can be obtained after decoding.
  • error correction codes such as Reed-Solomon codes and convolutional codes.
  • turbo codes are particularly known as codes having strong error correction decoding capabilities, such as third-generation mobile phones and WiMAX (Worldwide Interoperability). for (Microwave Access) etc.
  • the turbo code is obtained by inputting a first encoded bit string obtained by inputting an information bit string to an encoder and a sequence obtained by applying interleaving to the information bit string and rearranging the order of bits to the encoder.
  • the encoded bit string is generated.
  • the transmitter transmits the information bit string and the obtained first encoded bit string and second encoded bit string.
  • the receiver receives the information bit string, the first encoded bit string, and the second encoded bit string, and the first decoder decodes the first encoded bit string.
  • an increase (external value, external information, external LLR) of bit reliability (likelihood, LLR (Log Likelihood Ratio)) in the first decoder is input to the second decoder. .
  • the second decoder performs decoding using the external value input from the first decoder as prior information (preliminary value, prior LLR) in addition to the received second encoded bit string. Since the prior information exists, the bit likelihood can be improved as compared with the case where there is no prior information. Further, by inputting the external value obtained by the second decoder as prior information of the first decoder, decoding using the prior information input from the second decoder is performed by the first decoding. External information obtained by performing the decoding process again is input to the second decoder and used as prior information. Thus, in the turbo code, the likelihood of information bits can be improved by exchanging external information any number of times between two decoders. As a result, a strong error correction decoding capability can be realized.
  • next-generation mobile communication requires large-capacity transmission, it is important to increase the bandwidth for transmitting transmission signals.
  • the bandwidth is increased, the transmission signal is greatly influenced by the multipath due to the delayed wave and is received by the receiving device.
  • characteristics are significantly degraded due to inter-symbol interference (ISI, Inter-Symbol Interference) due to delayed waves.
  • ISI Inter-Symbol Interference
  • multipath is observed in the frequency domain, it becomes frequency selective fading, and the frequency selectivity becomes stronger as the number of paths increases.
  • MMSE Minimum Mean Square Error frequency domain equalization
  • MMSE frequency domain equalization which converts a signal into a frequency by a receiving apparatus, compensates for frequency selective fading in the frequency domain, and then returns to a time domain signal. It has become widely known as a technique that can suppress intersymbol interference with a low amount of computation.
  • MMSE frequency domain equalization operates so that the influence of ISI and noise is minimized, so that ISI cannot be completely suppressed. Therefore, turbo equalization is attracting attention in order to remove the remaining ISI.
  • turbo equalization residual ISI can be removed using the turbo principle used in turbo decoding.
  • a frequency domain equalizer that performs frequency domain equalization is regarded as a first decoder for turbo decoding, and an error correction decoder itself is regarded as a second decoder for turbo decoding.
  • the transmission characteristics can be improved by repeating the exchange of external information between the transmitter and the error correction decoder.
  • an ISI replica is generated from the external LLR output from the decoder, and the process of subtracting from the received signal is repeated an arbitrary number of times, thereby removing the ISI.
  • the equalizer is not limited to frequency domain processing, and time domain processing may be performed.
  • the error correction code may be a turbo code or a convolutional code, and is not limited.
  • the interference to be removed is not limited to ISI, but to eliminate interference between antennas in MIMO (Multiple Input Input Multiple Multiple Output) and interference due to delayed waves exceeding CP (Cyclic Prefix, GI (Guard Interval)). The use of iterative processing has also been studied.
  • Non-Patent Document 1 describes that the posterior value is exchanged instead of the external information of the decoder.
  • turbo equalization is being considered in which external information, which is an improvement amount by only the decoder, and LLR originally input to the decoder is used as prior information of the equalizer (hereinafter, external information is exchanged).
  • Turbo equalization that is not limited to doing so is called modified turbo equalization).
  • Non-Patent Document 2 it is considered that a replica is generated by external information at the first time of turbo equalization, and that the posterior value is gradually used every time the number of repetitions is increased.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 propose a technique in which a part of the frequency spectrum of transmission data (hereinafter also simply referred to as spectrum) is deleted and transmitted. The outline is shown in FIGS. 13A and 13B.
  • FIG. 13A is a diagram representing the spectrum of an original single carrier.
  • 3GPP 3 rd Generation Partnership Project
  • SC-FDMA Single Carrier Frequency Division Multiple Access
  • LTE Long Term Evolution
  • standardization Long Term Evolution
  • FIG. 13B is a diagram showing a single carrier spectrum from which a part of the frequency spectrum is deleted.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 describe that a part of the frequency spectrum (high frequency in the figure) is deleted and transmitted as shown in FIG. 13B.
  • a spectrum is transmitted as shown in FIG. 13B, the same information as in FIG. 13A can be transmitted, but the frequency band used for transmission can be reduced. As a result, frequency utilization efficiency can be increased.
  • Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 assume MIMO transmission with four transmission antennas and four reception antennas. Such MIMO transmission is a communication system that does not necessarily require turbo equalization, but the communication systems shown in Patent Document 1 and Patent Document 2 perform transmission by breaking the orthogonality of transmission signals. Communication cannot be performed by only one frequency domain equalization, and a powerful reception process such as turbo equalization is required.
  • turbo equalization reduces the external LLR output by the decoder in multi-level modulation such as 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation) or 64 QAM in which the distance between signal points is shorter than QPSK (Quadrature Phase Shift Keying). Since the replica generated by the above method becomes small, there is a problem that the improvement amount by turbo equalization is limited. Therefore, the techniques such as Patent Document 1 and Patent Document 2 have a problem that it is difficult to apply multilevel modulation.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a receiving device, a wireless communication system, a control program for the receiving device, and an integrated circuit that can improve transmission efficiency in a communication system in which interference is dominant.
  • the receiving apparatus of the present invention is a receiving apparatus that receives a non-orthogonal signal from the transmitting antenna of the transmitting apparatus and performs iterative equalization processing.
  • the receiving apparatus performs decoding and decoding of the received signal.
  • a decoding unit that outputs a posterior LLR (Log Likelihood Ratio) of the bit, generates an interference replica based on the posterior LLR output by the decoding unit and the propagation path estimation result, and subtracts the generated interference replica from the received signal It is characterized by doing.
  • a posterior LLR Log Likelihood Ratio
  • the receiver since the receiving apparatus generates an interference replica based on the posterior LLR and the propagation path estimation result, the receiver repeatedly performs equalization processing in a communication system that performs transmission such that ISI occurs during transmission.
  • a replica can be generated by a value obtained by subtracting an a posteriori LLR or an a priori LLR multiplied by a constant from the a posteriori LLR, and a large replica is subtracted. Therefore, the effect of repeated processing increases. As a result, transmission characteristics can be greatly improved.
  • the receiving apparatus of the present invention further includes a multiplying unit that multiplies the pre-LLR by an arbitrary constant, and a subtracting unit that subtracts the output of the multiplying unit from the posterior LLR output by the decoding unit, The subtractor subtracts the signal output from the multiplier from the posterior LLR output from the decoder.
  • the receiving apparatus multiplies the prior LLR by an arbitrary constant, in a communication system that performs transmission such that ISI occurs at the time of transmission, when the receiver repeatedly performs equalization processing, an external LLR Instead of generating a replica, it is possible to generate a replica by a value obtained by subtracting an a posteriori LLR or an a priori LLR multiplied by a constant from the a posteriori LLR, and it becomes possible to subtract a large replica. The effect of repeated processing is increased. As a result, transmission characteristics can be greatly improved.
  • the signal having no orthogonality is generated when performing MIMO (MultipleMultiInput Multiple Output) transmission in which the number of transmitting antennas is larger than the number of receiving antennas. It is characterized by.
  • MIMO MultipleMultiInput Multiple Output
  • the reception device since a signal having no orthogonality is generated when performing MIMO (Multiple Input Multiple Output) transmission in which the number of transmission antennas is larger than the number of reception antennas, the reception device is connected between mobile station devices. Even in a system in which an IUI is generated by performing MU-MIMO in which part or all of the used frequencies match, it is possible to perform replica generation by a posteriori LLR in turbo equalization, and transmission characteristics can be greatly improved.
  • MIMO Multiple Input Multiple Output
  • the signal having no orthogonality is generated in the transmitting apparatus by clipping that deletes only a part of a single carrier spectrum.
  • the multiplication unit changes the arbitrary constant according to a communication parameter.
  • the receiving device changes an arbitrary constant according to the communication parameter
  • a replica is generated by the posterior LLR.
  • whether the replica generation is performed by the external LLR or the post-LLR can be changed according to parameters (modulation scheme, coding rate, etc.) that can be grasped by the receiver.
  • the interference removal capability of turbo equalization can be improved, so that transmission characteristics can be improved.
  • the communication parameter is MCS (Modulation and Coding Scheme).
  • the receiving apparatus can avoid characteristic deterioration due to replica generation by post-hoc LLR at the time of low coding or low modulation scheme.
  • MCS Modulation and Coding Scheme
  • the wireless communication system of the present invention is a wireless communication system including a transmission device and a reception device, wherein the transmission device transmits a signal having no orthogonality from a transmission antenna and receives the reception signal.
  • An apparatus performs decoding of a signal received from the transmission apparatus and outputs a post-LLR (Log Likelihood Ratio) of coded bits, and inputs the post-LLR output from the decoding unit to the decoding unit
  • a subtraction unit that subtracts a prior LLR that is a signal before being generated, generates an interference replica based on the signal after the subtraction and a propagation path estimation result, and subtracts the generated interference replica from the received signal
  • the equalization processing is repeatedly performed.
  • the receiving apparatus subtracts the prior LLR from the posterior LLR, and generates an interference replica based on the signal after subtraction and the propagation path estimation result, so that transmission that causes ISI occurs at the time of transmission.
  • a replica is not generated by an external LLR, but by a post LLR or a value obtained by subtracting a pre-LLR multiplied by a constant from the post LLR. Since it can be generated and a large replica can be subtracted, the effect of iterative processing is increased. As a result, transmission characteristics can be greatly improved.
  • a control program for a receiving apparatus is a control program for a receiving apparatus that receives a non-orthogonal signal from a transmitting antenna of the transmitting apparatus and repeatedly performs equalization processing. And a process of outputting an a posteriori LLR (LogliLikelihood Ratio) of coded bits, and subtracting an a priori LLR, which is a signal before being input to the decoder, from the a posteriori LLR output by the decoder
  • the computer executes a series of processes including a process of generating an interference replica based on the signal after subtraction and the propagation path estimation result, and a process of subtracting the generated interference replica from the received signal. It is characterized by letting.
  • the receiving apparatus subtracts the prior LLR from the posterior LLR, and generates an interference replica based on the signal after subtraction and the propagation path estimation result, so that transmission that causes ISI occurs at the time of transmission.
  • a replica is not generated by an external LLR, but by a post LLR or a value obtained by subtracting a pre-LLR multiplied by a constant from the post LLR. Since it can be generated and a large replica can be subtracted, the effect of iterative processing is increased. As a result, transmission characteristics can be greatly improved.
  • the integrated circuit of the present invention is an integrated circuit that causes the receiving device to perform a plurality of functions by being mounted on the receiving device, and that receives a signal having no orthogonality from the transmitting antenna of the transmitting device.
  • a function of receiving, a function of performing decoding of the received signal and outputting an a posteriori LLR (Log Likelihood Ratio) of coded bits, and a post LLR output by the decoding unit are input to the decoding unit
  • the receiving apparatus is caused to exhibit a series of functions including a function of repeatedly performing equalization processing on the received signal.
  • the receiving apparatus subtracts the prior LLR from the posterior LLR, and generates an interference replica based on the signal after subtraction and the propagation path estimation result, so that transmission that causes ISI occurs at the time of transmission.
  • a replica is not generated by an external LLR, but by a post LLR or a value obtained by subtracting a pre-LLR multiplied by a constant from the post LLR. Since it can be generated and a large replica can be subtracted, the effect of iterative processing is increased. As a result, transmission characteristics can be greatly improved.
  • FIG. 14 is a schematic diagram showing a communication system of the present invention.
  • the communication system includes a mobile station apparatus 1-1 and a mobile station apparatus 1-2 (hereinafter, the mobile station apparatus 1-1 and the mobile station apparatus 1-2 are collectively referred to as a mobile station apparatus 1), A base station apparatus 3 is provided.
  • the mobile station device 1-1 and the mobile station device 1-2 transmit signals to the base station device 3 (communication from the mobile station device 1 to the base station device 3 is referred to as an uplink).
  • the base station device 3 transmits signals to the mobile station device 1-1 and the mobile station device 1-2 (communication from the base station device 3 to the mobile station device 1 is referred to as a downlink).
  • the figure shows an example in which two mobile station devices 1 are connected to the base station device 3, but the number of connected mobile station devices is not limited to two, and even one is two or more. Also good.
  • the communication method is single carrier transmission, that is, transmission in which modulation symbols are generated in the time domain.
  • OFDM Orthogonal Frequency Division Division Multiplexing, orthogonal frequency division) Multiplexing
  • MC-CDMA Multi-Carrier Code Division Multiple Access, multicarrier code division multiple access
  • the number of transmitting antennas and the number of receiving antennas may be one or plural.
  • existing MIMO transmission such as antenna diversity or spatial multiplexing may be performed.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a transmitter configuration of the mobile station apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • the information bit string is input to the single carrier spectrum generation unit 101.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the single carrier spectrum generation unit 101 according to the first embodiment of the present invention.
  • the information bit string is input to the encoding unit 201.
  • the encoding unit 201 performs error correction encoding on the input information bit string at a predetermined encoding rate.
  • the error correction coding may be any code such as a turbo code or an LDPC (Low Density Parity Check) code.
  • the encoding unit 201 outputs the encoded bit string obtained by encoding to the interleaving unit 203.
  • Interleaving section 203 performs bit rearrangement on the encoded bit string input from encoding section 201.
  • Interleaving section 203 outputs the rearranged bit string to modulating section 205.
  • Modulation section 205 generates a modulation symbol string by modulating the coded bit string input from interleaving section 203 with a predetermined modulation scheme.
  • the modulation scheme includes, for example, QPSK and 16QAM.
  • Modulation section 205 outputs the generated modulation symbol sequence to DFT section 207.
  • DFT section 207 divides the modulation symbol sequence input from the modulation unit 205 for each N DFT pieces, performing N DFT point DFT every N DFT modulation symbols, respectively.
  • N DFT represents the number of spectra generated by one DFT for each mobile station apparatus 1.
  • the DFT unit 207 converts the modulation symbol from a time domain signal into a frequency domain signal (frequency spectrum) S (k).
  • k is an integer representing a point of the discrete Fourier transform, and 1 ⁇ k ⁇ N DFT .
  • the DFT unit 207 outputs the converted frequency spectrum as the output of the single carrier spectrum generation unit 101.
  • the output of the single carrier spectrum generation unit 101 in FIG. 1 is input to the clipping unit 103.
  • N DFT points which frequency spectrum is to be deleted may be notified from the base station apparatus 3 for each transmission opportunity, or may be determined in advance by the system.
  • Clipping section 103 outputs the frequency spectrum of N TX points after the clipping process to spectrum mapping section 105.
  • the spectrum mapping unit 105 maps the frequency spectrum of N TX points input from the clipping unit 103 to a predetermined frequency in the frequency points of N FFT points.
  • N FFT represents the number of allocatable frequency points in the cell, and is a number that always satisfies N DFT ⁇ N FFT .
  • the frequency position to be mapped may be notified from the base station apparatus 3 for each transmission opportunity, or may be determined in advance by the system.
  • the spectrum mapping unit 105 maps zero (ie, does not map the spectrum) to frequency points other than the mapped N TX points (that is, N FFT -N TX points).
  • the spectrum mapping unit 105 inputs a spectrum-mapped signal composed of N FFT points to the IFFT unit 107.
  • the IFFT unit 107 applies an inverse fast Fourier transform (IFFT) for each N FFT point to convert the frequency domain signal into a time domain signal.
  • IFFT inverse fast Fourier transform
  • the time domain signal for each N FFT point output from IFFT section 107 is input to reference signal multiplexing section 109.
  • the reference signal multiplexing unit 109 multiplexes the reference signal input from the reference signal generation unit 111 and the time domain signal input from the IFFT unit 107 to form a transmission frame.
  • the reference signal multiplexing unit 109 exists after IFFT.
  • the reference signal multiplexing unit 109 may exist before IFFT in order to perform frequency multiplexing and the like.
  • the reference signal is a signal composed of a known sequence in transmission / reception and is also called a pilot signal.
  • CP adding section 113 adds a CP for each time domain signal of N FFT points and inputs it to radio transmitting section 115.
  • the wireless transmission unit 115 performs processing such as D / A (digital-analog) conversion, up-conversion to a carrier frequency band, analog filtering, and the like, and transmits the result via the antenna 117.
  • the signal transmitted from the antenna 117 is received by the antenna of the base station apparatus 3 via the propagation path.
  • FIG. 3 is a schematic block diagram showing the configuration of the base station apparatus 3 according to the first embodiment of the present invention.
  • a signal transmitted from the mobile station apparatus 1 is received via the antenna 301.
  • the received signal is input to the radio reception unit 303, where down conversion from the carrier frequency band, analog filtering, A / D conversion, and the like are performed.
  • the output of radio reception section 303 is input to reference signal separation section 307 after CP removal is performed by CP removal section 305.
  • the reference signal separation unit 307 separates the data signal and the reference signal, and inputs the data signal to the FFT unit 309 and the reference signal to the propagation path estimation unit 311.
  • the propagation path estimation unit 311 performs propagation path estimation between the transmission antenna and the reception antenna using the received reception reference signal, and inputs the obtained propagation path estimation value to the reception processing unit 313.
  • the data signal input to the FFT unit 309 performs a process of N FFT point FFT in the FFT unit 309, and converted from time domain signals to frequency domain signals.
  • the obtained frequency domain signal is input to the spectrum demapping unit 315, and the frequency points of N TX points used for transmission are extracted from the frequency points of N FFT points.
  • the extracted frequency points of N TX points are input to the de-clipping unit 317.
  • N CLIP point zeros are added to the input of N TX points to form a frequency spectrum of N DFT points.
  • the frequency spectrum of the formed NDFT point is input to the reception processing unit 313.
  • the reception processing unit 313 estimates a transmission information bit string from the received signal and outputs it as an information bit string.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the reception processing unit 313 according to the first embodiment of the present invention.
  • the frequency spectrum of NDFT points input from the de-clipping unit 317 in FIG. 3 is input to the cancel unit 401.
  • the cancel unit 401 subtracts the interference replica input from the interference replica generation unit 403 from the frequency spectrum input from the declipping unit 317. Since there is no output from the interference replica generation unit 403 for the first time, nothing is subtracted.
  • the subtraction result in the cancel unit 401 is input to the equalization unit 405.
  • the equalization unit 405 generates an equalization weight using the propagation path estimation value input from the propagation path estimation unit 311 and performs an equalization process by multiplying the input from the cancellation unit 401.
  • the equalization weight may be any value such as a MMSE (Minimum Mean Square Error) weight or a ZF (Zero Forcing) weight.
  • the output of the equalization unit 405 is input to the IDFT unit 407, and IDFT (Inverse DFT) is applied to convert the frequency domain signal into the time domain signal.
  • IDFT Inverse DFT
  • the converted time domain signal is input to demodulator 409, and a bit LLR (Log Likelihood Ratio) is calculated based on the modulation method performed on the transmission side.
  • the output of the demodulator 409 is input to the deinterleaver 411, and the bit order is restored.
  • the bit LLR output from the deinterleaving unit 411 is ⁇ in (n) (1 ⁇ n ⁇ N c ).
  • N c represents the bit length of the encoded bit sequence.
  • the output of the deinterleaving unit 411 is input to the decoding unit 413 and the multiplication unit 415.
  • the decoding unit 413 performs processing for decoding the encoding performed by the transmission device.
  • a bit LLR of the encoded bits after decoding output from the decoding unit 413 (hereinafter also referred to as a post LLR) is input to the subtraction unit 417.
  • the a posteriori LLR of the coded bit is defined as ⁇ out (n).
  • the multiplication unit 415 performs a process of multiplying the input ⁇ in (n) by ⁇ .
  • the output of the multiplication unit 415 is input to the subtraction unit 417.
  • Subtraction unit 417, the LLR input from the multiplication unit 415 performs the process of subtracting from the posterior LLR ⁇ out (n) received as input from decoding section 413, and inputs the obtained LLR to the interleaving unit 419.
  • LLR ⁇ pri (n) input to interleave section 419 is expressed by the following equation.
  • ⁇ pri (n) is an LLR indicating an improvement in LLR in the decoding unit 413, that is, an external LLR. It becomes equalization.
  • ⁇ pri (n) ⁇ out (n), that is, ⁇ pri (n) becomes an a posteriori LLR, so that a modified turbo equalization not based on the turbo principle is performed.
  • the value of ⁇ is not limited to zero or 1, and may be any value.
  • may be set to 0.5, or the number of turbo equalization repetitions may be set to n (n is an integer of 0 or more), and the value of ⁇ may be changed for each repetition, such as (0.85) n. Is possible.
  • Interleaving section 419 performs the same rearrangement on bit LLR input from subtracting section 417 as interleaving section 203 in FIG. Interleaving section 419 outputs the rearranged bit LLR to replica generation section 421.
  • the replica generation unit 421 generates a soft-decision replica of a modulation symbol based on the modulation performed by the mobile station apparatus 1 based on the bit LLR input from the interleaving unit 419.
  • the replica generation unit 421 outputs the generated soft decision replica to the DFT unit 423.
  • the DFT unit 423 performs a discrete Fourier transform of NDFT points for each NDFT modulation symbol on the soft decision replica input from the replica generation unit 421.
  • the DFT unit 423 outputs the signal (frequency spectrum) after the discrete Fourier transform to the interference replica generation unit 403.
  • the interference replica generation unit 403 generates an interference replica using the frequency spectrum input from the DFT unit 423 and the uplink channel estimation value input from the channel estimation unit 311.
  • an ISI replica resulting from transmission with frequency selective fading and spectrum deleted is generated, and the generated ISI replica is output to the cancel unit 401.
  • a signal without ISI can be output to the equalization unit 405 by subtraction by the cancellation unit 401.
  • Such a transmission signal is a signal that cannot be detected by a linear receiver such as MMSE or ZF, and is defined as a transmission signal that cannot be detected by a linear receiver.
  • FIG. 5 is a graph showing a computer simulation result according to the first embodiment of the present invention.
  • This is a block error rate characteristic when a single carrier of 8RB (Resource Block, 1RB is composed of 12 frequency points) is generated, and 2RB of high frequency is clipped.
  • the simulation conditions are: 16QAM, coding rate 1/2 turbo code, propagation channel model: Typical Urban-6 path, turbo equalization iteration number: 10, turbo decoding iteration number: 6, RB allocation
  • the fixed arrangement and propagation path estimation are ideally performed without depending on the propagation path.
  • Non-Patent Document 2 in an environment such as MIMO transmission using four transmitting antennas and four receiving antennas, only an improvement of about 0.8 dB was obtained even when replica generation was changed from an ex-post LLR to an external LLR.
  • changing the replica generation from the external LLR to the posterior LLR provides a remarkable characteristic improvement effect as shown in FIG. This is because the error correction code is normally designed assuming an AWGN (Additive White Gaussian Noise) environment, so that the error correction capability of error correction decoding becomes low in a system in which interference is dominant.
  • AWGN Additional White Gaussian Noise
  • a communication system that does not transmit a part of the spectrum has been described as a system that performs transmission with broken orthogonality.
  • the replica is not generated by the external LLR, but from the posterior LLR or the posterior LLR.
  • the communication system in which ISI occurs because a part of the frequency spectrum is deleted and transmitted has been described as an example.
  • the interference is not limited to ISI, and the communication system with significant interference is generally considered. Can be expected to have a significant improvement effect. Therefore, in the present embodiment, a communication system in which the interference is inter-user interference (IUI, Inter-User Interference) will be described as an example.
  • IUI inter-user interference
  • Nr the number of receiving antennas
  • Nr-1 the degree of freedom of the antenna
  • Nr the number of transmitting antennas of each transmitting apparatus
  • Nr the number of receiving antennas
  • Nr mobile station apparatuses 1 can communicate at the same time and the same frequency.
  • a transmitting device exceeding Nr accesses the degree of freedom of the receiving antenna is exceeded, so that orthogonality cannot be maintained and transmission characteristics are deteriorated due to IUI.
  • the present embodiment is intended for a communication system in which the orthogonality is lost when the number of transmitting terminals exceeds the number of receiving antennas.
  • the number of transmitting antennas of the mobile station apparatus 1 is 1 and the number of receiving antennas of the base station apparatus 3 is 1, but it is naturally possible to use a plurality of antennas. In that case, a known MIMO transmission / reception technique can also be applied.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of the mobile station apparatus 1 according to the second embodiment of the present invention.
  • the configuration is basically the same as that of the mobile station apparatus 1 of FIG. 1 except that the output of the single carrier spectrum generation unit 101 is output to the spectrum mapping unit 105 without passing through the clipping unit 103.
  • the arrangement of the frequency spectrum performed by the spectrum mapping unit 105 is not that the plurality of mobile station apparatuses 1 transmit the frequency spectrum orthogonally in the frequency domain, that is, FDMA (Frequency Division Multiple Access).
  • FDMA Frequency Division Multiple Access
  • a part or all of the information is transmitted so as to be multiplexed (MU-MIMO (Multiuser-Multiple Input Multiple Output)) with the frequency spectrum transmitted by the other mobile station apparatus 1 at the same time.
  • MU-MIMO Multiuser-Multiple Input Multiple Output
  • An example of the spectrum arrangement in this case will be described with reference to FIGS. 7A and 7B.
  • FIG. 7A is a diagram showing an example of spectrum arrangement in FDMA.
  • the mobile station apparatus 1-1 and the mobile station apparatus 1-2 each transmit, but the spectrum is arranged so that the spectrum is not multiplexed in the frequency domain.
  • FIG. 7B is a diagram showing an example in which a part of the spectrum is multiplexed and transmitted. In such a case, an IUI occurs at a frequency where the spectrum overlaps.
  • 7A and 7B show examples in which the single carrier spectrum generated by each mobile station apparatus 1 is discretely arranged in the system band, but may be continuously arranged.
  • FIG. 8 is a schematic block diagram showing the configuration of the base station apparatus 3 according to the second embodiment of the present invention.
  • the base station apparatus 3 has substantially the same configuration as that in FIG. 3 except that the spectrum demapping unit 315 extracts the frequency used by each mobile station apparatus 1 for transmission and inputs it to the reception processing unit 501.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of the reception processing unit 501 according to the second embodiment of the present invention.
  • the frequency spectrums input from the spectrum demapping unit 315 in FIG. 8 are input to the canceling units 601-1 to 601-U, respectively.
  • the cancel unit 601-u subtracts the interference replica input from the interference replica generation unit 603 from the frequency spectrum input from the spectrum demapping unit 315. Thereafter, the same processing as in the first embodiment is performed.
  • the DFT unit 605-u outputs the signal after the discrete Fourier transform to the interference replica generation unit 603.
  • the outputs of the DFT units 605-1 to 605-U that is, the signals of the mobile station apparatuses 1-1 to 1-U are input to the interference replica generation unit 603.
  • the interference replica generation unit 603 generates an interference replica using the frequency spectrum input from the DFT units 605-1 to 605-U and the uplink channel estimation value input from the channel estimation unit 311.
  • an ISI replica resulting from frequency selective fading and an IUI replica generated when a part or all of the used frequency overlaps between the mobile station apparatuses 1 is used as an interference replica.
  • the data is output to the cancel units 601-1 to 601 -U.
  • the interference replica generation unit 603 generates interference replicas for the mobile station apparatuses 1-1 to 1-U and inputs the interference replicas to the cancellation units 601-1 to 601-U, respectively.
  • a communication system in which an IUI is generated in a receiver has been described as a system that performs transmission without breaking orthogonality.
  • IUI is performed by performing MU-MIMO in which part or all of the used frequencies match between the mobile station apparatuses 1. Even in a system in which transmission occurs, transmission characteristics can be greatly improved by performing replica generation by a posteriori LLR in turbo equalization.
  • SU-MIMO Single-User--MIMO
  • one terminal includes more transmission antennas than the reception antennas of the reception apparatus.
  • a replica is generated not by an external LLR output from a decoder but by a posterior LLR.
  • a replica is always generated by an posterior LLR. Producing does not improve the characteristics.
  • the effect of using the a posteriori LLR is when the external LLR is small, that is, when the amount of characteristic improvement at the decoder is limited. Therefore, when the coding rate of the error correction code is high, there is an effect by generating a replica with the posterior LLR. However, when the coding rate is low, the external LLR becomes sufficiently large, so that the replica with the posterior LLR is sufficient.
  • the equalizer and the decoder perform processing contrary to the turbo principle of being independent, and the characteristics may be deteriorated.
  • the situation where the value of the external LLR becomes sufficiently large occurs not only with a low coding rate but also with a low-order modulation scheme. In the present embodiment, a reception processing unit focusing on this will be described.
  • the present embodiment as a system that performs transmission with a loss of orthogonality, a communication system that performs transmission by deleting a part of a single carrier spectrum will be described as an example, as in the first embodiment.
  • the present invention can also be applied to a case where some or all of the transmission spectra of a plurality of mobile station apparatuses 1 overlap as in the embodiment. Since the transmission apparatus is the same as that shown in FIG.
  • the receiving apparatus is the same as that of the embodiment of FIG. 3, but the internal processing of the reception processing unit is different from that of the first embodiment.
  • the configuration of the reception processing unit in this embodiment is shown in FIG.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration example of the reception processing unit 701 according to the third embodiment of the present invention.
  • the reception processing unit 701 in FIG. 10 has the same basic configuration as the reception processing unit 313 in FIG. 4, but a coefficient setting unit 703 is added.
  • the coefficient setting unit 703 the value of ⁇ in Expression (1) is set.
  • FIG. 11A is a diagram illustrating an example of setting criteria for the value of ⁇ in the third embodiment of the present invention.
  • the coding rate can be grasped by the base station device 3.
  • FIG. 11B is a diagram illustrating an example of setting criteria for the value of ⁇ in the third embodiment of the present invention. Since the value of ⁇ is not limited to 0 or 1, it is also possible to set the value of ⁇ finely according to the coding rate as shown in FIG. 11B.
  • FIG. 12A is a diagram illustrating an example of setting criteria for the value of ⁇ in the third embodiment of the present invention. It is also possible to change the value of ⁇ not by the coding rate but by the modulation scheme as shown in FIG. 12A.
  • FIG. 12B is a diagram illustrating an example of setting criteria for the value of ⁇ in the third embodiment of the present invention.
  • the value of ⁇ can be set by a combination of a modulation scheme and a coding rate (MCS (Modulation and Coding scheme)).
  • MCS Modulation and Coding scheme
  • the value of ⁇ may be set according to the number or ratio of the spectrum to be deleted.
  • the value of ⁇ can be set according to the amount or ratio of overlapping spectra.
  • the value of ⁇ is changed according to parameters that can be grasped by the base station apparatus 3 (receiving apparatus), such as fading frequency selectivity strength and MIMO rank.
  • the present invention in this embodiment, in a system that performs transmission with a loss of orthogonality, when iterative equalization processing is performed at the receiver, in order to avoid deterioration when a replica is generated by a posteriori LLR, Depending on the parameters (modulation method, coding rate, etc.) that can be grasped by the machine, it is possible to change whether the replica generation is performed by the external LLR or the post LLR. As a result, the interference removal capability of turbo equalization can be improved, so that transmission characteristics can be improved.
  • the first to third embodiments described above can be used in combination. Moreover, you may make it implement
  • a program for realizing this control function may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on this recording medium may be read into a computer system and executed.
  • the “computer system” is a computer system built in the mobile station apparatus 1 or the base station apparatus 3 and includes an OS and hardware such as peripheral devices.
  • the “computer-readable recording medium” refers to a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, and a CD-ROM, and a storage device such as a hard disk built in the computer system.
  • the “computer-readable recording medium” is a medium that dynamically holds a program for a short time, such as a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line,
  • a volatile memory inside a computer system serving as a server or a client may be included and a program that holds a program for a certain period of time.
  • the program may be a program for realizing a part of the functions described above, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system.
  • part or all of the mobile station device 1 and the base station device 3 in the above-described embodiment may be realized as an integrated circuit such as an LSI (Large Scale Integration).
  • LSI Large Scale Integration
  • Each functional block of the mobile station apparatus 1 and the base station apparatus 3 may be individually made into a processor, or a part or all of them may be integrated into a processor.
  • the method of circuit integration is not limited to LSI, and may be realized by a dedicated circuit or a general-purpose processor. Further, in the case where an integrated circuit technology that replaces LSI appears due to progress in semiconductor technology, an integrated circuit based on the technology may be used.

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Abstract

 干渉が支配的な通信システムにおいて、伝送効率を向上する。送信装置の送信アンテナから直交性を有しない信号を受信し、繰り返し等化処理を行なう受信装置であって、受信した信号の復号化を行なって、符号化ビットの事後LLR(Log Likelihood Ratio)を出力する復号部413と、復号部413が出力した事後LLRおよび伝搬路推定結果に基づいて干渉レプリカを生成し、生成した干渉レプリカを受信した信号から減算する。また、事前LLRに任意の定数を乗算する乗算部415と、復号部413が出力した事後LLRから乗算部415の出力を減算する減算部417を更に備え、減算部417は、復号部413が出力した事後LLRから、乗算部415が出力した信号を減算する。

Description

受信装置、無線通信システム、受信装置の制御プログラムおよび集積回路
 本発明は、受信装置、無線通信システム、受信装置の制御プログラムおよび集積回路に関する。
 ディジタル通信では、伝送路のSNR(Signal to Noise power Ratio、信号対雑音電力比)が低い場合、熱雑音によるビット誤りが生じる。このビット誤りを受信機で訂正する技術の1つとして誤り訂正符号がよく知られている。情報ビット列を符号化して得られる符号化ビット列を送信し、受信機では受信した符号化ビット列を復号し、送信された情報ビットを得る。この時、受信した符号化ビットを硬判定したものに誤りがある状況においても、誤り訂正符号の訂正能力が十分であれば、復号後に誤りのない情報ビット列を得ることが可能となる。誤り訂正符号には、リードソロモン符号、畳み込み符号等様々な符号が存在し、その中でも特にターボ符号は、強力な誤り訂正復号能力を持つ符号として知られ、第三世代携帯電話やWiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)等で採用されている。
 ターボ符号は、情報ビット列を符号器に入力して得られる第1の符号化ビット列と、情報ビット列にインターリーブを適用し、ビットの順番を並び変えた系列を符号器に入力して得られる第2の符号化ビット列を生成する。送信機は、情報ビット列および、得られた第1の符号化ビット列と第2の符号化ビット列を送信する。受信機では、情報ビット列および、第1の符号化ビット列と第2の符号化ビット列を受信し、第1の復号器において、第1の符号化ビット列の復号を行なう。復号結果の内、第1の復号器でのビットの信頼性(尤度、LLR(Log Likelihood Ratio))の増加分(外部値、外部情報、外部LLR)を、第2の復号器に入力する。第2の復号器では、受信した第2の符号化ビット列に加え、第1の復号器から入力される外部値を事前情報(事前値、事前LLR)として用いて復号を行なう。事前情報が存在することで、事前情報がない場合と比較して、ビット尤度を向上させることができる。また第2の復号器で得られる外部値を第1の復号器の事前情報として入力することで、第2の復号器から入力される事前情報を用いた復号を第1の復号で行なう。再度復号処理を行なうことで得られる外部情報は、第2の復号器に入力され、事前情報として用いられる。このようにターボ符号では、2つの復号器間で外部情報を任意の回数交換することで、情報ビットの尤度を向上させることができる。この結果、強力な誤り訂正復号能力を実現することができる。
 一方、次世代の移動通信では大容量伝送が求められているため、送信信号を送信する帯域の広帯域化が重要となる。しかしながら広帯域化を行なうと、送信信号は遅延波によるマルチパスの影響を大きく受けて受信装置で受信される。つまり広帯域シングルキャリア伝送では、遅延波によるシンボル間干渉(ISI、Inter-Symbol Interference)によって特性が著しく劣化してしまう。マルチパスを周波数領域で観測すると周波数選択性フェージングとなっており、パス数が多くなるに従って、周波数選択性が強くなる。
 そこで近年、シングルキャリア伝送において、受信装置で信号を周波数に変換し、周波数領域で周波数選択性フェージングを補償し、その後時間領域信号に戻す、MMSE(Minimum Mean Square Error)周波数領域等化が比較的低演算量でシンボル間干渉を抑圧できる技術として広く知られるようになっている。しかしながらMMSE周波数領域等化では、ISIと雑音による影響が最小となるように動作するため、ISIを完全に抑圧することはできない。そこで残留したISIを除去するため、ターボ等化が注目を集めている。
 ターボ等化では、ターボ復号で用いられるターボ原理を用いて、残留ISIを除去できる。つまり、ターボ等化は、周波数領域等化を行なう周波数領域等化器を、ターボ復号の第1の復号器、誤り訂正復号器自体をターボ復号の第2の復号器と見なし、周波数領域等化器と誤り訂正復号器の間で外部情報の交換を繰り返すことで伝送特性を改善することができる。具体的には、復号器が出力する外部LLRからISIのレプリカを生成し、受信信号から減算する処理を任意の回数繰り返すことで、ISIを除去する。なお、等化器は周波数領域処理に限定されず、時間領域処理が行なわれてもよい。なお、誤り訂正符号は、ターボ符号であっても、畳み込み符号であってもよく、限定されない。また、除去される干渉はISIに限定されず、MIMO(Multiple Input Multiple Output)におけるアンテナ間干渉や、CP(Cyclic Prefix、GI(Guard Interval)とも称する)を超える遅延波による干渉を除去するために繰り返し処理を用いることも研究されている。
 ターボ原理に基づき、ターボ等化では等化器と復号器間で外部情報を交換するとされているが、非特許文献1では復号器の外部情報ではなく事後値を交換することが記載されている。つまり、復号器のみによる改善量である外部情報に、もともと復号器に入力されたLLRを加えたものを等化器の事前情報として用いるターボ等化が検討されている(以後、外部情報を交換することに限定されないターボ等化を、変形型ターボ等化と呼ぶ)。さらに非特許文献2では、ターボ等化の初回では外部情報によってレプリカを生成し、繰り返し数を増やす毎に、徐々に事後値を用いるように制御することも検討されている。
 ところで特許文献1および特許文献2では、送信データの周波数スペクトル(以下、単にスペクトルとも称する)の一部を削除して送信する技術が提案されている。図13A、図13Bにその概略を示す。
 図13Aは、元々のシングルキャリアのスペクトルを表わす図である。3GPP(3rdGeneration Partnership Project)が標準化を行なっているLTE(Long Term Evolution)では、生成したシングルキャリアスペクトルを任意の周波数に配置して送信するSC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)が採用されている。
 図13Bは、周波数スペクトルの一部を削除したシングルキャリアのスペクトルを表わす図である。一方、特許文献1および特許文献2には、図13Bのように、周波数スペクトルの一部(図では高周波数)を削除して送信することが記載されている。図13Bのようにスペクトルを送信すると、図13Aと同じ情報を送信できるのにもかかわらず、送信に使われる周波数帯域は少なくてすむ。この結果、周波数利用効率を増加させることができる。
 しかしながら、図13Bのような伝送では、受信装置で一部のスペクトルが欠落(クリップ、周波数領域パンクチャ、削除とも称する)されて受信されることになる。この結果、すべてのスペクトルが送信された場合と比較して、伝送特性が劣化してしまう。これは一部のスペクトルが欠落しているために、時間領域でのシンボル間の直交性が崩れ、送信時間信号にシンボル間干渉(Inter-Symbol Interference;ISI)が生じているためである。そこでこのような伝送では、スペクトルを削除して送信した周波数は伝搬路利得がゼロであった、つまり周波数選択性フェージングにより、利得が落ち込んだ伝搬路を経由して受信されたとみなして、ターボ等化処理等を行なうことが提案されている。
特開2008-219144号公報 特開2009-159413号公報
M. Witzke, S. Baro, F. Schreckenbach, and J. Hagenauer, "iterative detection of MIMO signals with linear detectors," in Proc. 36th Asilomar Conference On Signals, Systems And Computers, Pacific Grove, CA, USA, pp. 3-6,Nov. 2002. J. Nam, S. R. Kim, J. Ha, and J. Y. Ahn, "A New Design of Iterative Detection and Decoding with Soft Interference Cancellation," in Proc. IEEE VTC’08-fall, Oct. 2008.
 非特許文献1および非特許文献2では、送信アンテナ4本、受信アンテナ4本のMIMO伝送を仮定している。このようなMIMO伝送は、ターボ等化を必ずしも必要としない通信システムであるが、特許文献1および特許文献2に示されている通信システムは、送信信号の直交性を崩して送信を行なうため、1回の周波数領域等化のみでは通信を行なうことができず、ターボ等化のような強力な受信処理が必要となる。しかしながらターボ等化は、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)と比べて信号点間距離が短くなる16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)や64QAMのような多値変調では、復号器が出力する外部LLRが小さくなることで生成されるレプリカが小さくなってしまうため、ターボ等化による改善量が限定されるという問題があった。したがって、特許文献1および特許文献2のような技術においては、多値変調を適用しにくいという問題があった。
 本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、干渉が支配的な通信システムにおいて、伝送効率を向上できる受信装置、無線通信システム、受信装置の制御プログラムおよび集積回路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、送信装置の送信アンテナから直交性を有しない信号を受信し、繰り返し等化処理を行なう受信装置であって、前記受信した信号の復号化を行なって、符号化ビットの事後LLR(Log Likelihood Ratio)を出力する復号部を備え、前記復号部が出力した事後LLRおよび伝搬路推定結果に基づいて干渉レプリカを生成し、生成した干渉レプリカを前記受信した信号から減算することを特徴としている。
 このように、受信装置は、事後LLRおよび伝搬路推定結果に基づいて干渉レプリカを生成するので、送信の際にISIが発生するような送信を行なう通信システムにおいて、受信機が繰り返し等化処理を行なう場合、外部LLRによってレプリカの生成を行なうのではなく、事後LLR、あるいは事後LLRから定数倍した事前LLRを減算することで得られる値によってレプリカを生成することができ、大きなレプリカを減算することが可能となるため、繰り返し処理の効果が増大する。この結果、伝送特性を大幅に改善できる。
 (2)また、本発明の受信装置において、前記事前LLRに任意の定数を乗算する乗算部と、前記復号部が出力した事後LLRから前記乗算部の出力を減算する減算部を更に備え、前記減算部は、前記復号部が出力した事後LLRから、前記乗算部が出力した信号を減算することを特徴としている。
 このように、受信装置は、事前LLRに任意の定数を乗算するので、送信の際にISIが発生するような送信を行なう通信システムにおいて、受信機が繰り返し等化処理を行なう場合、外部LLRによってレプリカの生成を行なうのではなく、事後LLR、あるいは事後LLRから定数倍した事前LLRを減算することで得られる値によってレプリカを生成することができ、大きなレプリカを減算することが可能となるため、繰り返し処理の効果が増大する。この結果、伝送特性を大幅に改善できる。
 (3)また、本発明の受信装置において、前記直交性を有しない信号は、受信アンテナの数よりも前記送信アンテナの数が多いMIMO(Multiple Input Multiple Output)送信を行なう際に生成されることを特徴としている。
 このように、直交性を有しない信号が、受信アンテナの数よりも送信アンテナの数が多いMIMO(Multiple Input Multiple Output)送信を行なう際に生成されるので、受信装置は、移動局装置間で使用周波数の一部あるいはすべてが一致するMU-MIMOを行なうことによってIUIが発生するシステムにおいても、ターボ等化において事後LLRによるレプリカ生成を行なうことが可能となり、伝送特性を大幅に改善できる。
 (4)また、本発明の受信装置において、前記直交性を有しない信号は、前記送信装置において、シングルキャリアスペクトルの一部のみを削除するクリッピングによって生成されることを特徴としている。
 このように、直交性を有しない信号が、送信装置において、シングルキャリアスペクトルの一部のみを削除するクリッピングによって生成されるので、送信装置は、シングルキャリアスペクトルの場合と同じ情報を送信できるのにもかかわらず、送信に使われる周波数帯域をシングルキャリアスペクトルの場合より少なくすることができる。この結果、周波数利用効率を増加させることができる。
 (5)また、本発明の受信装置において、前記乗算部は、前記任意の定数を通信パラメータに応じて変更することを特徴としている。
 このように、受信装置は、任意の定数を通信パラメータに応じて変更するので、直交性を崩した送信を行なうシステムにおいて、受信器で繰り返し等化処理を行なう場合、事後LLRによってレプリカを生成した場合に劣化することを回避するため、受信機で把握できるパラメータ(変調方式、符号化率等)によって、レプリカ生成を外部LLRで行なうか、事後LLRで行なうかを変更することができる。その結果、ターボ等化の干渉除去能力を向上させることができるため、伝送特性を改善することができる。
 (6)また、本発明の受信装置において、前記通信パラメータは、MCS(Modulation and Coding Scheme)であることを特徴としている。
 このように、通信パラメータが、MCS(Modulation and Coding Scheme)であるので、受信装置は、低符号化時や低変調方式時に事後LLRによるレプリカ生成を行なうことによる特性劣化を回避することができる。
 (7)また、本発明の無線通信システムは、送信装置と受信装置とから構成される無線通信システムであって、前記送信装置は、送信アンテナから直交性を有しない信号を送信し、前記受信装置は、前記送信装置から受信した信号の復号化を行なって、符号化ビットの事後LLR(Log Likelihood Ratio)を出力する復号部と、前記復号部が出力した事後LLRから、前記復号部に入力される前の信号である事前LLRを減算する減算部と、を備え、前記減算後の信号および伝搬路推定結果に基づいて干渉レプリカを生成し、生成した干渉レプリカを前記受信した信号から減算することによって、繰り返し等化処理を行なうことを特徴としている。
 このように、受信装置は、事後LLRから、事前LLRを減算し、減算後の信号および伝搬路推定結果に基づいて干渉レプリカを生成するので、送信の際にISIが発生するような送信を行なう通信システムにおいて、受信機が繰り返し等化処理を行なう場合、外部LLRによってレプリカの生成を行なうのではなく、事後LLR、あるいは事後LLRから定数倍した事前LLRを減算することで得られる値によってレプリカを生成することができ、大きなレプリカを減算することが可能となるため、繰り返し処理の効果が増大する。この結果、伝送特性を大幅に改善できる。
 (8)また、本発明の受信装置の制御プログラムは、送信装置の送信アンテナから直交性を有しない信号を受信し、繰り返し等化処理を行なう受信装置の制御プログラムであって、前記受信した信号の復号化を行なって、符号化ビットの事後LLR(Log Likelihood Ratio)を出力する処理と、前記復号部が出力した事後LLRから、前記復号部に入力される前の信号である事前LLRを減算する処理と、前記減算後の信号および伝搬路推定結果に基づいて干渉レプリカを生成する処理と、前記生成した干渉レプリカを前記受信した信号から減算する処理と、の一連の処理を、コンピュータに実行させることを特徴としている。
 このように、受信装置は、事後LLRから、事前LLRを減算し、減算後の信号および伝搬路推定結果に基づいて干渉レプリカを生成するので、送信の際にISIが発生するような送信を行なう通信システムにおいて、受信機が繰り返し等化処理を行なう場合、外部LLRによってレプリカの生成を行なうのではなく、事後LLR、あるいは事後LLRから定数倍した事前LLRを減算することで得られる値によってレプリカを生成することができ、大きなレプリカを減算することが可能となるため、繰り返し処理の効果が増大する。この結果、伝送特性を大幅に改善できる。
 (9)また、本発明の集積回路は、受信装置に実装されることによって、前記受信装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、送信装置の送信アンテナから直交性を有しない信号を受信する機能と、前記受信した信号の復号化を行なって、符号化ビットの事後LLR(Log Likelihood Ratio)を出力する機能と、前記復号部が出力した事後LLRから、前記復号部に入力される前の信号である事前LLRを減算する機能と、前記減算後の信号および伝搬路推定結果に基づいて干渉レプリカを生成する機能と、前記生成した干渉レプリカを前記受信した信号から減算することによって、前記受信した信号に対して繰り返し等化処理を行なう機能と、の一連の機能を、前記受信装置に発揮させることを特徴としている。
 このように、受信装置は、事後LLRから、事前LLRを減算し、減算後の信号および伝搬路推定結果に基づいて干渉レプリカを生成するので、送信の際にISIが発生するような送信を行なう通信システムにおいて、受信機が繰り返し等化処理を行なう場合、外部LLRによってレプリカの生成を行なうのではなく、事後LLR、あるいは事後LLRから定数倍した事前LLRを減算することで得られる値によってレプリカを生成することができ、大きなレプリカを減算することが可能となるため、繰り返し処理の効果が増大する。この結果、伝送特性を大幅に改善できる。
 本発明によれば、直交性を崩した送信を行なう通信システムにおいて、伝送効率を向上できる。
本発明の第1の実施形態に係る移動局装置1の送信機構成を示すブロック図である。 本発明の第1の実施形態に係るシングルキャリアスペクトル生成部101の構成例を示すブロック図である。 本発明の第1の実施形態に係る基地局装置3の構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第1の実施形態に係る受信処理部313の構成について示すブロック図である。 本発明の第1の実施形態に係る計算機シミュレーション結果を示すグラフである。 本発明の第2の実施形態に係る移動局装置1の構成例を示すブロック図である。 FDMAにおけるスペクトル配置の例を示す図である。 スペクトルの一部が互いに多重されて送信される例を示す図である。 本発明の第2の実施形態に係る基地局装置3の構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第2の実施形態に係る受信処理部501の構成について示すブロック図である。 本発明の第3の実施形態に係る受信処理部701の構成例を示すブロック図である。 本発明の第3の実施形態におけるβの値の設定基準の一例を示す図である。 本発明の第3の実施形態におけるβの値の設定基準の一例を示す図である。 本発明の第3の実施形態におけるβの値の設定基準の一例を示す図である。 本発明の第3の実施形態におけるβの値の設定基準の一例を示す図である。 元々のシングルキャリアのスペクトルを表わす図である。 周波数スペクトルの一部を削除したシングルキャリアのスペクトルを表わす図である。 本発明の通信システムを示す概略図である。
 以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。図14は、本発明の通信システムを示す概略図である。この図において、通信システムは、移動局装置1-1、移動局装置1-2と(以下、移動局装置1-1、移動局装置1-2を合わせて、移動局装置1と表す)、基地局装置3を具備する。移動局装置1-1および移動局装置1-2は、基地局装置3に対して信号を送信する(移動局装置1から基地局装置3への通信を上りリンクという)。また、基地局装置3は、移動局装置1-1と移動局装置1-2に対して信号を送信する(基地局装置3から移動局装置1への通信を下りリンクという)。なお図では基地局装置3に対し、2つの移動局装置1が接続している例を示しているが、接続移動局装置数は2に限定されず、1であっても2以上であってもよい。
 なお、以下の各実施形態では、通信方式がシングルキャリア伝送、つまり時間領域で変調シンボルが生成される伝送について説明するが、本発明はこれに限らず、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing、直交周波数分割多重)やMC-CDMA(Multi-Carrier Code Division Multiple Access、マルチキャリア符号分割多元接続)のようなマルチキャリア伝送の通信システムに適用してもよい。また各実施形態において送信アンテナ数および受信アンテナ数は、1本であっても複数本であってもよい。また、複数の場合には、アンテナダイバーシチや空間多重といった、既存のMIMO伝送を行なってもよい。
 [第1の実施形態]
 本実施形態では直交性を崩した送信を行なうシステムとして、スペクトルの一部を送信しない通信システムについて説明を行なう。
<移動局装置1について>
 図1は、本発明の第1の実施形態に係る移動局装置1の送信機構成を示すブロック図である。情報ビット列はシングルキャリアスペクトル生成部101に入力される。
 図2は、本発明の第1の実施形態に係るシングルキャリアスペクトル生成部101の構成例を示すブロック図である。情報ビット列は符号化部201に入力される。符号化部201は、入力された情報ビット列を、所定の符号化率で誤り訂正符号化する。誤り訂正符号化としては、ターボ符号、LDPC(Low Density Parity Check)符号等、どのような符号であってもよい。符号化部201は、符号化して得られる符号化ビット列を、インターリーブ部203に出力する。インターリーブ部203は、符号化部201から入力された符号化ビット列に対して、ビットの並び替えを行なう。インターリーブ部203は、並び替えを行なったビット列を変調部205に出力する。
 変調部205は、インターリーブ部203から入力された符号化ビット列を、所定の変調方式で変調することで、変調シンボル列を生成する。なお、変調方式には、例えば、QPSKや16QAMがある。変調部205は、生成した変調シンボル列をDFT部207に出力する。DFT部207は、変調部205から入力された変調シンボル列をNDFT個毎に分割し、それぞれNDFT個の変調シンボル毎にNDFTポイント離散フーリエ変換を行なう。ここで、NDFTとは、移動局装置1毎に1回のDFTで生成されるスペクトルの数を表す。これにより、DFT部207は、変調シンボルを時間領域の信号から、周波数領域の信号(周波数スペクトル)S(k)に変換する。ここで、kは離散フーリエ変換のポイントを表す整数であり、1≦k≦NDFTである。DFT部207は、変換後の周波数スペクトルを、シングルキャリアスペクトル生成部101の出力として出力する。
 図1のシングルキャリアスペクトル生成部101の出力は、クリッピング部103に入力される。クリッピング部103では、DFT部207から入力されたNDFTポイントの周波数スペクトルS(k)のうち、NCLIP(0≦NCLIP≦NDFT)ポイントの周波数スペクトルが欠落(クリップ、周波数領域パンクチャ、削除とも称する)され、NTX(=NDFT-NCLIP)ポイントの周波数スペクトルが生成される。NDFTポイントのうち、どの周波数スペクトルを削除するかは、基地局装置3から送信機会毎に通知されてもよいし、システムで予め定められていてもよい。例えば、S(k)の高周波成分S(NDFT-NCLIP+1)~S(NDFT)を常に削除するとすれば、送受信で削除した周波数スペクトルに関する情報を通知することなく共有できる。クリッピング部103は、クリップ処理後のNTXポイントの周波数スペクトルをスペクトルマッピング部105に出力する。
 スペクトルマッピング部105は、クリッピング部103から入力されたNTXポイントの周波数スペクトルを、NFFTポイントの周波数ポイント内の所定の周波数にマッピングする。ここで、NFFTとは、セル内全体の割当可能な周波数ポイントの数を表し、必ずNDFT<NFFTとなる数である。マッピングする周波数位置に関しては、基地局装置3から送信機会毎に通知されてもよいし、システムで予め定められていてもよい。なお、スペクトルマッピング部105は、マッピングされたNTXポイント以外の周波数ポイント(つまりNFFT-NTXポイント)には、ゼロをマッピングする(スペクトルをマッピングしない)。スペクトルマッピング部105は、NFFTポイントで構成されるスペクトルマッピング後の信号を、IFFT部107に入力する。IFFT部107は、NFFTポイント毎に逆高速フーリエ変換(IFFT、Inverse Fast Fourier Transform)を適用し、周波数領域信号から時間領域信号に変換する。IFFT部107が出力するNFFTポイント毎の時間領域信号は参照信号多重部109に入力される。
 参照信号多重部109では、参照信号生成部111から入力される参照信号と、IFFT部107から入力される時間領域信号を多重し、送信フレームを構成する。図1ではIFFT後に参照信号多重部109が存在するが、周波数多重等を行なうためIFFT前に参照信号多重部109が存在してもよい。なお、参照信号とは送受信で既知の系列から構成される信号であり、パイロット信号とも呼ばれる。次にCP付加部113では、NFFTポイントの時間領域信号毎にCPを付加し、無線送信部115に入力する。無線送信部115では、D/A(ディジタル‐アナログ)変換、搬送波周波数帯へのアップコンバージョン、アナログフィルタリング等の処理を行ない、アンテナ117を介して送信する。アンテナ117から送信された信号は、伝搬路を経由して、基地局装置3のアンテナで受信される。
<基地局装置3について>
 図3は、本発明の第1の実施形態に係る基地局装置3の構成を示す概略ブロック図である。移動局装置1が送信した信号は、アンテナ301を介して受信される。受信した信号は、無線受信部303に入力され、搬送波周波数帯からのダウンコンバージョン、アナログフィルタリング、A/D変換等が行なわれる。無線受信部303の出力は、CP除去部305にてCPの除去が行なわれた後、参照信号分離部307に入力される。参照信号分離部307ではデータ信号と参照信号を分離し、データ信号をFFT部309に、参照信号を伝搬路推定部311に入力する。伝搬路推定部311では、入力された受信参照信号を用いて、送信アンテナと受信アンテナ間の伝搬路推定を行ない、得られた伝搬路推定値を受信処理部313に入力する。
 一方、FFT部309に入力されたデータ信号は、FFT部309においてNFFTポイントのFFTの処理を行ない、時間領域信号から周波数領域信号に変換される。得られた周波数領域信号はスペクトルデマッピング部315に入力され、NFFTポイントの周波数ポイントの中から、伝送に用いたNTXポイントの周波数ポイントを抽出する。抽出されたNTXポイントの周波数ポイントはデクリッピング部317に入力される。デクリッピング部317では送信側で削除されたNCLIPポイントのスペクトルの受信信号の振幅がゼロであったとしてNDFT(=NTX+NCLIP)ポイントの周波数スペクトルを形成する。つまり、NTXポイントの入力に、NCLIPポイントのゼロを付加し、NDFTポイントの周波数スペクトルを形成する。形成されたNDFTポイントの周波数スペクトルは受信処理部313に入力される。受信処理部313では、受信信号から送信情報ビット列を推定し、情報ビット列として出力する。
 図4は、本発明の第1の実施形態に係る受信処理部313の構成について示すブロック図である。図3のデクリッピング部317から入力されたNDFTポイントの周波数スペクトルは、キャンセル部401に入力される。キャンセル部401では、干渉レプリカ生成部403から入力される干渉レプリカを、デクリッピング部317から入力される周波数スペクトルから減算する。初回は干渉レプリカ生成部403の出力がないため、何も減算されない。キャンセル部401での減算結果は、等化部405に入力される。等化部405では、伝搬路推定部311から入力される伝搬路推定値を用いて等化重みを生成し、キャンセル部401からの入力に乗算することで等化処理を行なう。ここで等化重みは、MMSE(Minimum Mean Square Error)重みや、ZF(Zero Forcing)重み等、どのようなものであってもよい。
 等化部405の出力はIDFT部407に入力され、IDFT(Inverse DFT)が適用されることで、周波数領域信号から時間領域信号への変換が行なわれる。変換後の時間領域信号は復調部409に入力され、送信側で行なわれた変調方式を基にビットLLR(Log Likelihood Ratio)の算出が行なわれる。復調部409の出力はデインターリーブ部411に入力され、ビットの並び順が元に戻される。ここで、デインターリーブ部411が出力するビットLLRをλin(n)(1≦n≦N)とする。ただしNは符号化ビット系列のビット長を表わす。デインターリーブ部411の出力は復号部413および乗算部415に入力される。復号部413では送信装置で行なった符号化を復号する処理が行なわれる。復号部413が出力する復号後の符号化ビットのビットLLR(以降、事後LLRとも呼ぶ)は減算部417に入力される。ここで符号化ビットの事後LLRをλout(n)と定義する。
 一方、乗算部415では、入力されたλin(n)にβを乗算する処理が行なわれる。乗算部415の出力は減算部417に入力される。減算部417は、乗算部415から入力されるLLRを、復号部413から入力される事後LLRλout(n)から減算する処理を行ない、得られたLLRをインターリーブ部419に入力する。ここで、インターリーブ部419に入力されるLLRλpri(n)は次式で表わされる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 式(1)で、乗算部415で乗算するβが1のとき、λpri(n)は復号部413内でのLLRの改善量を示すLLR、つまり外部LLRとなるため、ターボ原理に基づくターボ等化となる。一方、例えばβがゼロの時、λpri(n)=λout(n)、つまりλpri(n)は事後LLRとなるため、ターボ原理に基づかない変形型ターボ等化となる。なおβの値は、ゼロあるいは1に限定されず、どのようなものであってもよい。例えばβを0.5としたり、ターボ等化の繰り返し数をn(nは0以上の整数)とし、(0.85)というように、繰り返し毎にβの値を変更したりすることも可能である。
 インターリーブ部419は、減算部417から入力されたビットLLRに対して、図2のインターリーブ部203と同じ並び替えを行なう。インターリーブ部419は、並び替えを行なったビットLLRをレプリカ生成部421に出力する。レプリカ生成部421は、インターリーブ部419から入力されたビットLLRによって、移動局装置1が行なう変調に基づいて変調シンボルの軟判定レプリカを生成する。レプリカ生成部421は、生成した軟判定レプリカをDFT部423に出力する。DFT部423は、レプリカ生成部421から入力された軟判定レプリカに対して、NDFT個の変調シンボル毎に、NDFTポイントの離散フーリエ変換を行なう。DFT部423は、離散フーリエ変換後の信号(周波数スペクトル)を、干渉レプリカ生成部403に出力する。
 干渉レプリカ生成部403は、DFT部423から入力された周波数スペクトルと、伝搬路推定部311から入力される上りリンクの伝搬路推定値を用いて干渉レプリカを生成する。特に本実施形態では、周波数選択性フェージングおよびスペクトルを削除して送信したことに起因するISIのレプリカを生成し、生成したISIレプリカをキャンセル部401に出力する。上記の構成により、もしISIレプリカが完全であれば、キャンセル部401による減算によって、ISIの無い信号を等化部405に出力することができる。このような送信信号は、MMSEやZFのような線形受信機では検出できない信号であり、線形受信機では検出できない送信信号と定義するものとする。以上の処理を任意の回数繰り返した後、復号部413が算出する情報ビットの事後LLRを硬判定した結果を情報ビット列として出力する。
 図5は、本発明の第1の実施形態に係る計算機シミュレーション結果を示すグラフである。8RB(Resource Block、1RBは12周波数ポイントから成る)のシングルキャリアを生成し、高周波数の2RBをクリップした場合のブロック誤り率特性である。実線は乗算部415でβ=0、つまり事後LLRでレプリカを生成した場合の特性であり、点線は乗算部415でβ=1、つまりターボ原理通り、外部LLRでレプリカを生成した場合の特性である。シミュレーションの条件は、16QAM、符号化率1/2のターボ符号、伝搬路モデルとしては、Typical Urban-6パス、ターボ等化の繰り返し数は10回、ターボ復号の繰り返しは6回、RBの割り当ては伝搬路に依存させず固定的な配置、伝搬路推定は理想的に行なわれるものとしている。
 非特許文献2のように、送信アンテナ4本、受信アンテナ4本によるMIMO伝送のような環境では、レプリカ生成を事後LLRから外部LLRに変更しても0.8dB程度の改善しか得られなかったのに対し、スペクトルの一部を削除して送信する通信システムにおいて、レプリカ生成を外部LLRから事後LLRに変更することにより、図5に示すような著しい特性改善効果が得られる。これは、通常、誤り訂正符号がAWGN(Additive White Gaussian Noise)環境を想定して設計されているため、干渉が支配的なシステムでは、誤り訂正復号の誤り訂正能力が低くなる。その結果、復号器が出力する外部LLRの絶対値も小さくなってしまうためである。つまり、システムの干渉量が大きい場合に事後LLRによるレプリカ生成を行なうことで伝送特性を大幅に改善できる。
 本実施形態では直交性を崩した送信を行なうシステムとして、スペクトルの一部を送信しない通信システムについて説明を行なった。このように送信の際にISIが発生するような送信を行なう通信システムにおいて、受信機が繰り返し等化処理を行なう場合、外部LLRによってレプリカの生成を行なうのではなく、事後LLR、あるいは事後LLRから定数倍した事前LLRを減算することで得られる値によってレプリカを生成することで、キャンセル部401で大きなレプリカを減算することができるため、繰り返し処理の効果が増大する。この結果、伝送特性を大幅に改善できる。
 [第2の実施形態]
 以下、図面を参照しながら本発明の第2の実施形態について詳しく説明する。第1の実施形態では、周波数スペクトルの一部を削除して送信するためISIが生じる通信システムを例に説明を行なったが、干渉はISIに限定されず、著しい干渉を伴う通信システム全般に対して大幅な改善効果が見込める。そこで本実施形態では、干渉がユーザ間干渉(IUI、Inter-User Interference)である通信システムを例に説明を行なう。受信アンテナ数がNr本の場合、アンテナの自由度は(Nr-1)となるため、各送信装置の送信アンテナ数が1本の場合、(Nr-1)個の送信装置による干渉を除去できる。つまり、受信アンテナがNr本の場合、Nr個の移動局装置1が同一時刻同一周波数で通信を行なうことができる。しかしNrを超える送信装置がアクセスする場合、受信アンテナの自由度を超えるため、直交性を維持できず、IUIによる伝送特性の劣化を引き起こしてしまう。本実施形態は、このように送信端末数が受信アンテナ数を超えることによって直交性が崩れる通信システムを対象とする。なお本実施形態では説明を簡単にするため、移動局装置1の送信アンテナ本数を1、基地局装置3における受信アンテナ本数を1としているが、それぞれ複数アンテナとすることも当然可能である。その場合、公知のMIMO送受信技術を適用することも可能である。
<移動局装置1について>
 図6は、本発明の第2の実施形態に係る移動局装置1の構成例を示すブロック図である。図1の移動局装置1と基本的に同じ構成であるが、シングルキャリアスペクトル生成部101の出力が、クリッピング部103を介さずにスペクトルマッピング部105に出力される点が異なる。ただし、スペクトルマッピング部105で行なう周波数スペクトルの配置は、複数の移動局装置1が、周波数スペクトルを周波数領域で直交、つまりFDMA(Frequency Division Multiple Access)するように送信するのではなく、送信周波数スペクトルの一部、あるいはすべてが、他の移動局装置1が送信する周波数スペクトルと、同一時刻に多重(MU-MIMO(Multiuser-Multiple Input Multiple Output))されるようにして送信する。この場合のスペクトル配置の例を、図7A、図7Bを用いて説明を行なう。
 図7Aは、FDMAにおけるスペクトル配置の例を示す図である。移動局装置1-1および移動局装置1-2がそれぞれ送信を行なうが、周波数領域でスペクトルが多重されないようにスペクトルを配置している。
 図7Bは、スペクトルの一部が互いに多重されて送信される例を示す図である。このような場合、スペクトルが重複した周波数では、IUIが発生する。なお、図7A、図7Bでは、各移動局装置1が生成するシングルキャリアスペクトルが、システム帯域で離散的に配置されている例を示しているが、連続的に配置されてもよい。
<基地局装置3について>
 図8は、本発明の第2の実施形態に係る基地局装置3の構成を示す概略ブロック図である。基地局装置3も図3とほぼ同じ構成であるが、スペクトルデマッピング部315は各移動局装置1が送信に利用した周波数を抽出し、それぞれ受信処理部501に入力する点が異なる。
 図9は、本発明の第2の実施形態に係る受信処理部501の構成について示すブロック図である。図8のスペクトルデマッピング部315から入力された周波数スペクトルはそれぞれ、キャンセル部601-1~601-Uに入力される。キャンセル部601-uでは、干渉レプリカ生成部603から入力される干渉レプリカを、スペクトルデマッピング部315から入力される周波数スペクトルから減算する。以降、第1の実施形態と同様の処理を行なう。ここでDFT部605-uは、離散フーリエ変換後の信号を、干渉レプリカ生成部603に出力する。しかし第1の実施形態とは異なり、DFT部605-1~605-Uの出力、つまり移動局装置1-1~1-Uの信号が、干渉レプリカ生成部603に入力されることになる。
 干渉レプリカ生成部603は、DFT部605-1~605-Uから入力された周波数スペクトルと、伝搬路推定部311から入力される上りリンクの伝搬路推定値を用いて干渉レプリカを生成する。特に本実施形態では、周波数選択性フェージングに起因するISIのレプリカと、移動局装置1間で使用周波数の一部あるいはすべてが重複した場合に発生するIUIのレプリカを合成したものを干渉レプリカとし、キャンセル部601-1~601-Uに出力する。なお干渉レプリカ生成部603は、移動局装置1-1~1-U用の干渉レプリカを生成し、それぞれキャンセル部601-1~601-Uに入力する。上記の構成により、もし干渉レプリカを完全に生成できれば、キャンセル部601-1~601-Uでの減算処理によって、干渉の無い信号を等化部607-1~607-Uに出力することができる。このような方法も同様に、線形受信機では検出できない信号を受信したとみなすことができる。以上の処理を任意の回数繰り返した後、復号部615-1~615-Uが算出する情報ビットの事後LLRを硬判定した結果を情報ビット列として出力する。
 本実施形態では直交性を崩した送信を行なうシステムとして、受信機でIUIが生じる通信システムについて説明を行なった。第1の実施形態のようにスペクトルの一部を送信しないことによって干渉が生じる通信システムだけではなく、移動局装置1間で使用周波数の一部あるいはすべてが一致するMU-MIMOを行なうことによってIUIが発生するシステムにおいても、ターボ等化において事後LLRによるレプリカ生成を行なうことで伝送特性を大幅に改善できる。なお、本実施形態では、複数のユーザがMU-MIMOを行なう場合について説明を行なったが、1端末が受信装置の受信アンテナよりも多い送信アンテナを具備する場合のSU-MIMO(Single User - MIMO)にも適用可能である。またSU-MIMOにおいて各送信アンテナで、スペクトルの一部あるいはすべてが多重されないように送信を行なうことも可能である他、上記MU-MIMOと上記SU-MIMOを組み合わせて送信することも可能である。
 [第3の実施形態]
 以下、図面を参照しながら本発明の第3の実施形態について詳しく説明する。第1の実施形態および第2の実施形態において、復号器が出力する外部LLRでレプリカを生成するのではなく、事後LLRによってレプリカを生成することについて説明を行なったが、常に事後LLRでレプリカを生成することで特性が改善されるわけではない。事後LLRを用いる効果があるのは、外部LLRが小さくなる場合、つまり復号器での特性改善量が限られる場合である。したがって、誤り訂正符号の符号化率が高い場合には、事後LLRでレプリカを生成することによる効果があるが、符号化率が低い場合には、外部LLRが十分大きくなるため、事後LLRでレプリカを生成することによる効果がない上、事後LLRによってレプリカを生成すると、等化器と復号器は独立というターボ原理に反する処理を行なうことになるため、特性が劣化する場合もある。また外部LLRの値が十分大きくなる状況は、低符号化率だけではなく、低次変調方式でも起こる。本実施形態ではこのことに着目した受信処理部について説明を行なう。
 本実施形態では直交性を崩した送信を行なうシステムとして、第1の実施形態と同様、シングルキャリアスペクトルの一部を削除して送信を行なう通信システムを例に説明を行なうが、第2の実施形態のように、複数の移動局装置1の送信スペクトルの一部、あるいは全体が重複する場合にも当然適用可能である。送信装置は図1と同一であるため説明を省略する。受信装置も図3の実施形態と同様であるが、受信処理部の内部処理が第1の実施形態とは異なる。本実施形態における受信処理部の構成を図10に示す。
 図10は、本発明の第3の実施形態に係る受信処理部701の構成例を示すブロック図である。図10の受信処理部701は、図4の受信処理部313と基本的な構成は同じであるが、係数設定部703が追加されている。係数設定部703では、式(1)のβの値の設定が行なわれる。
 図11Aは、本発明の第3の実施形態におけるβの値の設定基準の一例を示す図である。図11Aのように、符号化率が1/3以下の場合はβ=1(つまり外部LLRでレプリカ生成)とし、1/3より大きい場合はβ=0(つまり事後LLRでレプリカ生成)とすることで、低符号化時に事後LLRによるレプリカ生成を行なうことによる特性劣化を回避することができる。なお、符号化率は基地局装置3で把握できている。
 図11Bは、本発明の第3の実施形態におけるβの値の設定基準の一例を示す図である。βの値は、0か1に限定されないため、図11Bのように符号化率によって細かくβの値を設定することも可能である。
 図12Aは、本発明の第3の実施形態におけるβの値の設定基準の一例を示す図である。符号化率ではなく、図12Aのように変調方式によってβの値を変更することも可能である。
 図12Bは、本発明の第3の実施形態におけるβの値の設定基準の一例を示す図である。図12Bのように変調方式と符号化率の組み合わせ(MCS(Modulation and Coding Scheme))によって、βの値を設定することも可能である。さらには削除するスペクトルの数、あるいは割合によってβの値を設定してもよい。また第2の実施形態では、重複するスペクトルの量、あるいは割合によってβの値を設定することもできる。他にもフェージングの周波数選択性の強さやMIMOのランク等、基地局装置3(受信装置)で把握できるパラメータによってβの値を変更することも本発明に含まれる。
 本発明によれば、本実施形態では直交性を崩した送信を行なうシステムにおいて、受信器で繰り返し等化処理を行なう場合、事後LLRによってレプリカを生成した場合に劣化することを回避するため、受信機で把握できるパラメータ(変調方式、符号化率等)によって、レプリカ生成を外部LLRで行なうか、事後LLRで行なうかを変更することができる。その結果、ターボ等化の干渉除去能力を向上させることができるため、伝送特性を改善することができる。
 なお、上述した第1から第3の実施形態はそれぞれ組み合わせて使用することも可能である。また、上述した実施形態における移動局装置1、基地局装置3の一部をコンピュータで実現するようにしても良い。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、移動局装置1、または基地局装置3に内蔵されたコンピュータシステムであって、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
 さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
 また、上述した実施形態における移動局装置1および基地局装置3の一部、または全部を、LSI(Large Scale Integration)等の集積回路として実現しても良い。移動局装置1および基地局装置3の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化しても良い。また、集積回路化の手法はLSIに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりLSIに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いても良い。
 以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
1、1-1、1-2 移動局装置
3 基地局装置
101 シングルキャリアスペクトル生成部
103 クリッピング部
105 スペクトルマッピング部
107 IFFT部
109 参照信号多重部
111 参照信号生成部
113 CP付加部
115 無線送信部
117 アンテナ
201 符号化部
203 インターリーブ部
205 変調部
207 DFT部
301 アンテナ
303 無線受信部
305 CP除去部
307 参照信号分離部
309 FFT部
311 伝搬路推定部
313 受信処理部
315 スペクトルデマッピング部
317 デクリッピング部
401 キャンセル部
403 干渉レプリカ生成部
405 等化部
407 IDFT部
409 復調部
411 デインターリーブ部
413 復号部
415 乗算部
417 減算部
419 インターリーブ部
421 レプリカ生成部
423 DFT部
501 受信処理部
601-1~601-U キャンセル部
603 干渉レプリカ生成部
605-1~605-U DFT部
607-1~607-U 等化部
615-1~615-U 復号部
701 受信処理部
703 係数設定部

Claims (9)

  1.  送信装置の送信アンテナから直交性を有しない信号を受信し、繰り返し等化処理を行なう受信装置であって、
     前記受信した信号の復号化を行なって、符号化ビットの事後LLR(Log Likelihood Ratio)を出力する復号部を備え、
     前記復号部が出力した事後LLRおよび伝搬路推定結果に基づいて干渉レプリカを生成し、生成した干渉レプリカを前記受信した信号から減算することを特徴とする受信装置。
  2.  前記事前LLRに任意の定数を乗算する乗算部と、
     前記復号部が出力した事後LLRから前記乗算部の出力を減算する減算部を更に備え、
     前記減算部は、前記復号部が出力した事後LLRから、前記乗算部が出力した信号を減算することを特徴とする請求項1記載の受信装置。
  3.  前記直交性を有しない信号は、受信アンテナの数よりも前記送信アンテナの数が多いMIMO(Multiple Input Multiple Output)送信を行なう際に生成され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.  前記直交性を有しない信号は、前記送信装置において、シングルキャリアスペクトルの一部のみを削除するクリッピングによって生成され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。
  5.  前記乗算部は、前記任意の定数を通信パラメータに応じて変更することを特徴とする請求項2記載の受信装置。
  6.  前記通信パラメータは、MCS(Modulation and Coding Scheme)であることを特徴とする請求項5記載の受信装置。
  7.  送信装置と受信装置とから構成される無線通信システムであって、
     前記送信装置は、送信アンテナから直交性を有しない信号を送信し、
     前記受信装置は、
     前記送信装置から受信した信号の復号化を行なって、符号化ビットの事後LLR(Log Likelihood Ratio)を出力する復号部と、
     前記復号部が出力した事後LLRから、前記復号部に入力される前の信号である事前LLRを減算する減算部と、を備え、
     前記減算後の信号および伝搬路推定結果に基づいて干渉レプリカを生成し、生成した干渉レプリカを前記受信した信号から減算することによって、繰り返し等化処理を行なうことを特徴とする無線通信システム。
  8.  送信装置の送信アンテナから直交性を有しない信号を受信し、繰り返し等化処理を行なう受信装置の制御プログラムであって、
     前記受信した信号の復号化を行なって、符号化ビットの事後LLR(Log Likelihood Ratio)を出力する処理と、
     前記復号部が出力した事後LLRから、前記復号部に入力される前の信号である事前LLRを減算する処理と、
     前記減算後の信号および伝搬路推定結果に基づいて干渉レプリカを生成する処理と、
     前記生成した干渉レプリカを前記受信した信号から減算する処理と、の一連の処理を、コンピュータに実行させることを特徴とする受信装置の制御プログラム。
  9.  受信装置に実装されることによって、前記受信装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、
     送信装置の送信アンテナから直交性を有しない信号を受信する機能と、
     前記受信した信号の復号化を行なって、符号化ビットの事後LLR(Log Likelihood Ratio)を出力する機能と、
     前記復号部が出力した事後LLRから、前記復号部に入力される前の信号である事前LLRを減算する機能と、
     前記減算後の信号および伝搬路推定結果に基づいて干渉レプリカを生成する機能と、
     前記生成した干渉レプリカを前記受信した信号から減算することによって、前記受信した信号に対して繰り返し等化処理を行なう機能と、の一連の機能を、前記受信装置に発揮させることを特徴とする集積回路。
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