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図面 (18)

課題

干渉レプリカを生成する演算量が大きく削減でき、また演算量が伝搬路パス数に依存しなくなる受信装置及び受信方法を提供する。

解決手段

初期判定値生成部207もしくは信号分離部209が、例えば周波数領域等化により仮判定値を生成する。干渉除去部208が、仮判定値を用いて周波数領域のISIレプリカを生成し、受信信号周波数領域信号)から減算して干渉除去を行う。信号分離部209が、干渉除去後の信号に対し、MIMO信号分離としてMLDを行い、仮判定値を出力する。信号分離部209がMIMO信号分離処理が規定の回数行われたかどうかを判断する。既定の回数の処理が行われていなければ、再度干渉除去およびMIMO信号分離が行われる。既定の回数の処理が行われていれば、復調処理が行われ、検出したデータを出力する。

概要

背景

近年、無線通信システムでは複数の送受信アンテナを用いて高速伝送を行うMIMO(Multiple Input Multiple Output)伝送が注目されている。MIMO伝送は、送信装置で複数のデータを同一周波数、同一時間タイミングで複数の送信アンテナを用いて送信するため、受信装置は空間的に多重された信号を受信する。そのため受信装置では、空間的に多重されたMIMO受信信号から複数の送信アンテナから送信された複数のデータを検出する必要がある。MIMO信号検出方式は、従来からいくつか提案されている。従来技術のうち、最適なMIMO信号検出方式としてMLD最尤検出方式:Maximum Likelihood Detection)が知られている。MLDは全送信データパターンから最もそれらしいものを送信されたデータとして検出する方式である。

しかしながら、例えばシングルキャリア伝送のように、隣接データシンボル間における干渉であるシンボル間干渉ISI:Inter Symbol Interference)が生じる場合には、全送信データのパターンを全て調べる必要があるため演算量が問題となる。例えば、送信データシンボル数Nsym、送信アンテナ数NT変調シンボルコンスタレーション数Cとすると、全送信データのパターンはC(Nsym×NT)となってしまう。なお、Cは、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)の場合は4、16QAM(Quadrautre Amplitude Modulation)の場合は16となる。無線通信システムでは、一般にNsym>>NTであるため、Nsymに関わる演算量を削減することが課題となる。このような課題に対する解決方法として、非特許文献1に記載されている方法が知られている。

図16は、従来技術の送信装置の構成を示すブロック図である。送信装置は変調部5001でQPSKや16QAMのような変調シンボルにマッピングされ、S/P変換部5002で直列並列変換され、GIガードインターバル:Guard Interval)挿入部5003−1〜5003−Tでガードインターバルが挿入され、送信アンテナ5004−1〜5004−Tから送信される。

図17は、従来技術の受信装置の構成を示すブロック図である。受信アンテナ5101−1〜5101−Rで受信した受信信号は、GI除去部5102−1〜5102−RでGIを除去される。そして、周波数領域等化部5103で周波数領域等化を行って、変調シンボルの仮判定値を得る。その後、ISI除去部5104では、仮判定値から時間領域のISIレプリカを生成し、時間領域の受信信号から除去する。MLD部5105は、ISI除去後の信号に対して、MLDを行って空間多重された信号の分離を行う。このときISIが除去されているので、MLDの演算量はCNTとなる。またMLDによって得られた仮判定信号は、再びISI除去部5104に入力され、ISI除去が行われ、ISI除去後の信号に対してMLD部5105でMLDが行われる。ISI除去およびMLDの繰り返しが規定の回数行われた後、検出後のデータとして出力される。
宇都、岩波、岡本、「MIMO−SC−FDEに於ける繰り返し信号分離検出方式の検討」、電子情報通信学会総合大会2008年 3月

概要

干渉レプリカを生成する演算量が大きく削減でき、また演算量が伝搬路パス数に依存しなくなる受信装置及び受信方法を提供する。初期判定値生成部207もしくは信号分離部209が、例えば周波数領域等化により仮判定値を生成する。干渉除去部208が、仮判定値を用いて周波数領域のISIレプリカを生成し、受信信号(周波数領域信号)から減算して干渉除去を行う。信号分離部209が、干渉除去後の信号に対し、MIMO信号分離としてMLDを行い、仮判定値を出力する。信号分離部209がMIMO信号分離処理が規定の回数行われたかどうかを判断する。既定の回数の処理が行われていなければ、再度干渉除去およびMIMO信号分離が行われる。既定の回数の処理が行われていれば、復調処理が行われ、検出したデータを出力する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

複数本送信アンテナと複数本の受信アンテナとの間で通信を行うMIMOシステムにおける受信装置であって、前記複数受信アンテナで受信した信号を周波数領域に変換するFET部と、前記複数本の送信アンテナと前記受信アンテナとの間の伝搬路推定して伝搬路推定値を算出する伝搬路推定部と、前記FFT部が出力した信号から第1の仮判定値を求める初期判定値生成部と、前記第1の仮判定値を用いて干渉レプリカを生成し、前記FFT部の出力から減算して干渉除去信号を生成する干渉除去部と、前記干渉除去信号に対して最尤検出を行ってMIMO信号分離を行う信号分離部と、を備えることを特徴とする受信装置。

請求項2

前記信号分離部は前記最尤検出によって得られる第2の仮判定値を求め、前記干渉レプリカ生成部は、前記第2の仮判定値を用いて干渉除去を行うことを特徴とする請求項1に記載の受信装置。

請求項3

前記初期判定値生成部は、前記FFT部が出力した信号に対し、MIMO信号分離を行う伝搬路補償部と、前記MIMO信号分離後の信号に対し、時間領域に変換して前記第1の仮判定値を求めるIFFT部と、を備え、前記干渉除去部は、シンボル間干渉除去を行うことを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の受信装置。

請求項4

前記初期判定値生成部は、前記FFT部が出力した信号に対し、MIMO信号分離を行う伝搬路補償部と、前記MIMO信号分離後の信号に対し、時間領域に変換して前記第1の仮判定値を求めるIDFT部と、を備え、前記干渉除去部は、シンボル間干渉除去を行うことを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の受信装置。

請求項5

前記初期判定値生成部は、前記FFT部が出力した信号に対し、MIMO信号分離を行う伝搬路補償部と、前記MIMO信号分離後の信号に対し、逆拡散処理を行って前記第1の仮判定値を求める逆拡散部と、を備え、前記干渉除去部は、コード間干渉除去を行うことを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の受信装置。

請求項6

複数本の送信アンテナと複数本の受信アンテナとの間で通信を行うMIMOシステムにおける受信装置を用いた受信方法であって、前記複数本の受信アンテナで受信した信号を周波数領域に変換するFET過程と、前記複数本の送信アンテナと前記受信アンテナとの間の伝搬路を推定して伝搬路推定値を算出する伝搬路推定過程と、前記FFT過程が出力した信号から第1の仮判定値を求める初期判定値生成過程と、前記第1の仮判定値を用いて干渉レプリカを生成し、前記FFT過程の出力から減算して干渉除去信号を生成する干渉除去過程と、前記干渉除去信号に対して最尤検出を行ってMIMO信号分離を行う信号分離過程と、を有することを特徴とする受信方法。

請求項7

前記干渉除去過程と前記信号分離過程を繰り返し行うことを特徴とする請求項6の受信方法。

技術分野

0001

本発明は、複数の送受信アンテナを用いて高速伝送を行うMIMO(Multiple Input Multiple Output)方式の無線通信システムに用いる受信装置及び受信方法に関する。

背景技術

0002

近年、無線通信システムでは複数の送受信アンテナを用いて高速伝送を行うMIMO(Multiple Input Multiple Output)伝送が注目されている。MIMO伝送は、送信装置で複数のデータを同一周波数、同一時間タイミングで複数の送信アンテナを用いて送信するため、受信装置は空間的に多重された信号を受信する。そのため受信装置では、空間的に多重されたMIMO受信信号から複数の送信アンテナから送信された複数のデータを検出する必要がある。MIMO信号検出方式は、従来からいくつか提案されている。従来技術のうち、最適なMIMO信号検出方式としてMLD最尤検出方式:Maximum Likelihood Detection)が知られている。MLDは全送信データパターンから最もそれらしいものを送信されたデータとして検出する方式である。

0003

しかしながら、例えばシングルキャリア伝送のように、隣接データシンボル間における干渉であるシンボル間干渉ISI:Inter Symbol Interference)が生じる場合には、全送信データのパターンを全て調べる必要があるため演算量が問題となる。例えば、送信データシンボル数Nsym、送信アンテナ数NT変調シンボルコンスタレーション数Cとすると、全送信データのパターンはC(Nsym×NT)となってしまう。なお、Cは、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)の場合は4、16QAM(Quadrautre Amplitude Modulation)の場合は16となる。無線通信システムでは、一般にNsym>>NTであるため、Nsymに関わる演算量を削減することが課題となる。このような課題に対する解決方法として、非特許文献1に記載されている方法が知られている。

0004

図16は、従来技術の送信装置の構成を示すブロック図である。送信装置は変調部5001でQPSKや16QAMのような変調シンボルにマッピングされ、S/P変換部5002で直列並列変換され、GIガードインターバル:Guard Interval)挿入部5003−1〜5003−Tでガードインターバルが挿入され、送信アンテナ5004−1〜5004−Tから送信される。

0005

図17は、従来技術の受信装置の構成を示すブロック図である。受信アンテナ5101−1〜5101−Rで受信した受信信号は、GI除去部5102−1〜5102−RでGIを除去される。そして、周波数領域等化部5103で周波数領域等化を行って、変調シンボルの仮判定値を得る。その後、ISI除去部5104では、仮判定値から時間領域のISIレプリカを生成し、時間領域の受信信号から除去する。MLD部5105は、ISI除去後の信号に対して、MLDを行って空間多重された信号の分離を行う。このときISIが除去されているので、MLDの演算量はCNTとなる。またMLDによって得られた仮判定信号は、再びISI除去部5104に入力され、ISI除去が行われ、ISI除去後の信号に対してMLD部5105でMLDが行われる。ISI除去およびMLDの繰り返しが規定の回数行われた後、検出後のデータとして出力される。
宇都、岩波、岡本、「MIMO−SC−FDEに於ける繰り返し信号分離検出方式の検討」、電子情報通信学会総合大会2008年 3月

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、非特許文献1では、時間領域でISI除去およびMLDを行っている。時間領域処理では、時間領域でISIレプリカを生成する必要がある。時間領域でISIレプリカを生成するためには伝搬路畳込み演算が必要であり、伝搬路のパス数に依存して演算量が大きく変化してしまうという問題がある。

0007

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、干渉レプリカを生成する演算量が大きく削減でき、また演算量が伝搬路のパス数に依存しなくなる受信装置及び受信方法を提供しようとするものである。

課題を解決するための手段

0008

本発明は、複数本の送信アンテナと複数本の受信アンテナとの間で通信を行うMIMOシステムにおける受信装置であって、
前記複数受信アンテナで受信した信号を周波数領域に変換するFET部と、前記複数本の送信アンテナと前記受信アンテナとの間の伝搬路を推定して伝搬路推定値を算出する伝搬路推定部と、前記FFT部が出力した信号から第1の仮判定値を求める初期判定値生成部と、前記第1の仮判定値を用いて干渉レプリカを生成し、前記FFT部の出力から減算して干渉除去信号を生成する干渉除去部と、前記干渉除去信号に対して最尤検出を行ってMIMO信号分離を行う信号分離部と、を備えることを特徴とする。

0009

前記信号分離部は前記最尤検出によって得られる第2の仮判定値を求め、前記干渉レプリカ生成部は、前記第2の仮判定値を用いて干渉除去を行うことを特徴とする。

0010

前記初期判定値生成部は、前記FFT部が出力した信号に対し、MIMO信号分離を行う伝搬路補償部と、前記MIMO信号分離後の信号に対し、時間領域に変換して前記第1の仮判定値を求めるIFFT部と、を備え、
前記干渉除去部は、シンボル間干渉除去を行うことを特徴とする。

0011

前記初期判定値生成部は、前記FFT部が出力した信号に対し、MIMO信号分離を行う伝搬路補償部と、前記MIMO信号分離後の信号に対し、時間領域に変換して前記第1の仮判定値を求めるIDFT部と、を備え、
前記干渉除去部は、シンボル間干渉除去を行うことを特徴とする。

0012

前記初期判定値生成部は、前記FFT部が出力した信号に対し、MIMO信号分離を行う伝搬路補償部と、前記MIMO信号分離後の信号に対し、逆拡散処理を行って前記第1の仮判定値を求める逆拡散部と、を備え、
前記干渉除去部は、コード間干渉除去を行うことを特徴とする。

0013

本発明は、複数本の送信アンテナと複数本の受信アンテナとの間で通信を行うMIMOシステムにおける受信装置を用いた受信方法であって、
前記複数本の受信アンテナで受信した信号を周波数領域に変換するFET過程と、前記複数本の送信アンテナと前記受信アンテナとの間の伝搬路を推定して伝搬路推定値を算出する伝搬路推定過程と、前記FFT過程が出力した信号から第1の仮判定値を求める初期判定値生成過程と、前記第1の仮判定値を用いて干渉レプリカを生成し、前記FFT過程の出力から減算して干渉除去信号を生成する干渉除去過程と、前記干渉除去信号に対して最尤検出を行ってMIMO信号分離を行う信号分離過程と、を有することを特徴とする。

0014

ここで、この受信方法は、前記干渉除去過程と前記信号分離過程を繰り返し行うことを特徴とする。

発明の効果

0015

本発明によれば、周波数領域で干渉レプリカを生成するので、伝搬路の畳込み演算が必要なくなるため、干渉レプリカを生成する演算量が大きく削減でき、また演算量が伝搬路のパス数に依存しなくなる。

発明を実施するための最良の形態

0016

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。以下の実施形態では特に断りがない限り送信アンテナ数をT本、受信アンテナ数をR本として説明する。またT本の送信アンテナはそれぞれ異なるデータストリームを送信しているものとして説明する。

0017

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態における送信装置の構成を示すブロック図である。送信装置は、変調部101、S/P変換部102、GI(ガードインターバル:Guard Interval)挿入部103−1〜103−T、パイロット挿入部104−1〜104−T、D/A変換部105−1〜105−T、フィルタ部106−1〜106−T、無線部107−1〜107−T、送信アンテナ108−1〜108−Tで構成される。

0018

データは、変調部101でQPSK(Quadrature Phase Shift Keying)や16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)のような変調シンボルにマッピングされる。変調シンボルはS/P変換部102で直列並列変換され、GI挿入部103−1〜103−Tでガードインターバルが挿入され、パイロット挿入部104−1〜104−Tでパイロット信号が挿入され、D/A変換部105−1〜105−Tでデジタル信号からアナログ信号に変換され、フィルタ部106−1〜106−Tで波形整形が行われ、無線部107−1〜107−Tで無線周波数に変換され、送信アンテナ108−1〜108−Tから送信される。

0019

図2は、第1の実施形態における受信装置の構成を示すブロック図である。受信装置は、受信アンテナ201−1〜201−R、無線部202−1〜202−R、フィルタ部203−1〜203−R、A/D変換部204−1〜204−R、GI除去部205−1〜205−R、FFT部206−1〜206−R、初期判定値生成部207、干渉除去部208、信号分離部209、伝搬路推定部210で構成される。

0020

受信アンテナ201−1〜201−Rで受信した信号は、無線部202−1〜202−Rで無線周波数からベースバンド信号に変換される。無線部202−1〜202−Rが出力する受信ベースバンド信号は、フィルタ部203−1〜203−Rで波形整形され、A/D変換部204−1〜204−Rでアナログ信号からデジタル信号に変換され、GI除去部205−1〜205−Rでガードインターバルが除去され、FFT部206−1〜206−Rで時間周波数変換され、受信信号として出力される。伝搬路推定部210は、パイロット信号を用いて伝搬路推定を行い、伝搬路推定値を求める。初期判定値生成部207は、受信信号と伝搬路推定値から、初期判定値を求める。干渉除去部208は入力された判定値を用いて干渉除去を行い、信号分離部209は、干渉除去部208の出力に対し、MIMO信号分離を行い、あらかじめ決められている既定の回数の信号分離処理が行われていなければ、仮判定値を干渉除去部208に入力する。既定の回数の信号分離処理が行われていれば、検出したデータを出力する。

0021

図3は、初期判定値生成部207の構成を示すブロック図である。初期判定値生成部207は、伝搬路補償部301、IFFT部302−1〜302−Tで構成される。伝搬路補償部301は、FFT部206−1〜206−Rより入力される受信信号に対して、例えば式(1)のようなMMSE重みを用いて、伝搬路補償およびMIMO分離を行う。

0022

0023

なお、H(k)は第k周波数ポイントにおける伝搬路推定値を要素に持つR行T列の行列であり、Hは行列の複素共役転置、σn2は受信アンテナにおける平均雑音電力、IRはR行R列の単位行列を表わす。FFT部206−1〜206−Rより入力される受信信号の第k周波数ポイントをR(k)とする。なおR(k)はR次元ベクトルである。

0024

伝搬路補償部301はW(k)R(k)をすべてのkについて求め、出力する。伝搬路補償部301の出力は、それぞれIFFT部302−1〜302−Tで周波数時間変換され、IFFT部302−1〜302−Tは仮判定値を出力する。初期判定値生成部207が生成する仮判定値を第1の仮判定値とも呼ぶことにする。なお、周波数時間変換後に最も近い変調シンボルにマッピングして、仮判定値を求めてもよい。

0025

図4は、干渉除去部208の構成を示すブロック図である。干渉除去部208は、干渉レプリカ生成部401、加算部402−1〜402−Rで構成される。干渉レプリカ生成部401は、初期判定値生成部207もしくは信号分離部209から入力される仮判定値と伝搬路推定部210から入力される伝搬路推定値から干渉レプリカを生成する。仮判定値は、例えば信号分離部209の処理が一度も行われていない場合は、初期判定値生成部207から得られる仮判定値を用い、信号分離部209の処理が行われていれば、信号分離部209から得られる仮判定値を用いればよい。第1の実施形態における干渉除去部208は周波数領域で干渉除去を行う。従って干渉レプリカ生成部401は、周波数領域の干渉レプリカを生成する。第1の実施形態における干渉レプリカ生成部401は、ISI(符号間干渉:Inter Symbol Interference)レプリカを次のように生成する。

0026

0027

ただし、S^i(k)は第i送信シンボルを除いたシンボルレプリカ系列を周波数領域に変換したときの第k周波数ポイントを表わしている。生成された干渉レプリカは、加算部402−1〜402−Rで受信信号から次のように減算されて干渉除去が行われる。

0028

0029

干渉除去は全てのkに対して行われ、干渉除去後の受信信号は信号分離部209に入力される。

0030

信号分離部209ではMIMOの信号分離が行われる。信号分離部209に入力される信号は、干渉除去部208でISIが除去されているため、所望シンボルのMIMO信号分離のみを行うことが可能である。従って、MIMO信号分離にMLD(最尤検出:Maximum Likelihood Detection)を用いた場合でも、送信ストリーム数と変調シンボルのコンスタレーション数による演算量になる。

0031

MIMO信号分離にMLDを用いた場合を説明する。まず、干渉除去後の信号に対し、次のような処理を施す。

0032

0033

FはFFT演算を表わすNf行Nf列の行列であり、Fの第p行第q列要素は次のようになる。

0034

0035

0036

MLDは、次のように全ての送信シンボルのパターンのうち最もrc,iに近いものをs(i)の検出信号sd(i)とする。

0037

0038

信号分離部209は、既定の回数のMIMO信号分離を行っていなければ、sd(i)を仮判定値として干渉除去部208に入力する。なお、MIMO信号分離後の仮判定値を第2の仮判定値とも呼ぶ。既定の回数MIMO信号分離が行われていれば、sd(i)を復調して検出したデータとして出力する。なお、干渉除去とMIMO信号分離の繰り返し処理は、送信シンボルごとに逐次処理を行うことも可能であるし、全シンボル並列処理することも可能である。

0039

図5は、第1の実施形態における受信処理フローチャートである。まずステップs501で、初期判定値生成部207もしくは信号分離部209が、例えば周波数領域等化により仮判定値を生成する。ステップs502では、干渉除去部208が、仮判定値を用いて周波数領域のISIレプリカを生成し、受信信号(周波数領域信号)から減算して干渉除去を行う。ステップs503では、信号分離部209が、干渉除去後の信号に対し、MIMO信号分離としてMLDを行い、仮判定値を出力する。ステップs504では、信号分離部209がステップs503のMIMO信号分離処理が規定の回数行われたかどうかを判断する。既定の回数の処理が行われていなければ(ステップs504;No)、ステップs502に移行し、再度ステップs502、s503の干渉除去およびMIMO信号分離が行われる。既定の回数の処理が行われていれば(ステップs504;Yes)、ステップs505の処理に移行する。ステップs505では、復調処理が行われ、検出したデータを出力してフローチャートを終了する。

0040

このように上記第1の実施形態では、シングルキャリア伝送に対し、周波数領域でシンボル間干渉除去及びMLDを繰り返し行う方法を説明した。干渉除去は、干渉レプリカを除去することで行っている。時間領域の干渉レプリカを生成するためには、シンボルレプリカに対して伝搬路(チャネルインパルス応答)を畳み込むことで得られる。この畳み込み演算マルチパスのパス数に依存する。しかし、周波数領域の干渉レプリカを生成するためには、伝搬路(伝達関数)を乗算することで得られる。従って、第1の実施形態の受信装置は、FFTポイント数に依存するのみでパス数には依存しない。また乗算するだけで干渉レプリカが生成できるため、時間領域で干渉レプリカを生成するよりも、低い演算量になる。

0041

(第2の実施形態)
第2の実施形態は、周波数領域でユーザの割り当てを行うシングルキャリア方式であるDFT−spread−OFDMに本発明を適用した例である。

0042

図6は、第2の実施形態における送信装置の構成を示すブロック図である。送信装置は、変調部601、S/P変換部602、DFT(離散フーリエ変換:Discrete Fourier Transform)部603−1〜603−T、スペクトルマッピング部604、IFFT部605−1〜605−T、GI挿入部606−1〜606−T、D/A変換部607−1〜607−T、フィルタ部608−1〜608−T、無線部609−1〜609−T、送信アンテナ610−1〜610−T、パイロット生成部611で構成される。

0043

データは、変調部601で変調シンボルにマッピングされ、S/P変換部602で直列並列変換される。S/P変換部602の出力から各送信ストリームの信号が生成される。DFT部603−1〜603−TでNdポイントのDFTが行われ、スペクトルマッピング部604で周波数スペクトルにマッピングされる。マッピングは、DFTしたものをまとめて配置(Localized 配置)したり、一定の周波数ポイント間隔に配置(Distributed 配置)したり、ランダムに配置したりすることが可能である。またスペクトルマッピング部604は、パイロット生成部611で生成されるパイロット信号の配置も行う。スペクトルにマッピングされた後、IFFT部605−1〜605−TでNfポイントの周波数時間変換が行われ、GI挿入部606−1〜606−Tでガードインターバルが挿入され、D/A変換部607−1〜607−Tでデジタルアナログ変換され、フィルタ部608−1〜608−Tで波形整形され、無線部609−1〜609−Tで無線周波数に変換され、送信アンテナ610−1〜610−Tから送信される。なお、Nd≦Nfの関係が成り立っているものとする。

0044

図7は、第2の実施形態における受信装置の構成を示すブロック図である。受信装置は、受信アンテナ701−1〜701−R、無線部702−1〜702−R、フィルタ部703−1〜703−R、A/D変換部704−1〜704−R、GI除去部705−1〜705−R、FFT部706−1〜706−R、スペクトルデマッピング部707、初期判定値生成部708、干渉除去部709、信号分離部710、伝搬路推定部711で構成される。

0045

受信アンテナ701−1〜701−Rで受信した信号は、無線部702−1〜702−Rで無線周波数からベースバンド信号に変換される。無線部702−1〜702−Rが出力する受信ベースバンド信号は、フィルタ部703−1〜703−Rで波形整形され、A/D変換部704−1〜704−Rでアナログ信号からデジタル信号に変換され、GI除去部705−1〜705−Rでガードインターバルが除去され、FFT部706−1〜706−Rで時間周波数変換される。スペクトルデマッピング部707は、送信側で行われたスペクトルマッピングのルールに従って、デマッピングを行う。第2の実施形態ではデマッピングされた信号を受信信号として説明する。初期判定値生成部708は、受信信号から仮判定値を生成する。干渉除去部709は、初期判定値生成部708もしくは信号分離部710から得られる仮判定値を用いてISIの除去が行われる。信号分離部710は、干渉除去後の信号に対し、MIMO信号分離を行う。伝搬路推定部711は、受信したパイロット信号を用いて、伝搬路推定を行い、スペクトルマッピングされた位置の伝搬路推定値を出力する。

0046

図8は、初期判定値生成部708の構成を示すブロック図である。初期判定値生成部708は、伝搬路補償部801、IDFT(逆離散フーリエ変換:Inverse Discrete Fourier Transform)部802−1〜802−Tで構成される。伝搬路補償部801は、第1の実施形態で説明した式(1)を用いて伝搬路補償を行うことができる。なお、本実施形態では式(1)における伝搬路推定値はスペクトルマッピングされた位置の伝搬路推定値を用いる。伝搬路補償部801の出力は、IDFT部802−1〜802−Tで逆離散フーリエ変換されて、仮判定値(第1の仮判定値とも呼ぶ)が出力される。

0047

図9は、干渉除去部709の構成を示すブロック図である。干渉除去部709は、干渉レプリカ生成部901、加算部902−1〜902−Rで構成される。干渉レプリカ生成部901は、入力される仮判定値から、第1の実施形態と同様な方法でISIレプリカを生成する。生成された干渉レプリカは、スペクトルデマッピング部707より入力される受信信号から加算部902−1〜902−Rで減算されることにより、干渉除去が行われる。

0048

信号分離部710は、ISIが除去された受信信号に対し、MLDによりMIMO信号分離を行う。MLDは第1の実施形態と同様に次式に従って行われる。

0049

0050

なお、第2の実施形態では第1の実施形態とは異なり、rc,iはNRNd次元ベクトルとなる。

0051

0052

なお、FdはNdポイントのDFT行列を表わしており、FdHはIDFT行列を表わしている。

0053

そして、信号分離部710の処理が、既定の回数行われていれば、検出したデータを出力する。既定の回数の処理が行われていない場合は、MLDにより得られた仮判定値(第2の仮判定値とも呼ぶ)を干渉除去部709に入力して、再度干渉除去およびMIMO信号分離を行う。

0054

図10は、第2の実施形態における受信処理のフローチャートである。まずステップs1001で、初期判定値生成部708もしくは信号分離部710が、例えば周波数領域等化により仮判定値を生成する。ステップs1002では、干渉除去部709が、仮判定値を用いて周波数領域のISIレプリカを生成し、受信信号(周波数領域信号)から減算して干渉除去を行う。ステップs1003では、信号分離部710が、干渉除去後の信号に対し、所望シンボルに対するDFTによる位相回転を元に戻し、MIMO信号分離としてMLDを行い、仮判定値を出力する。ステップs1004では、信号分離部710が、ステップs1003のMIMO信号分離処理が規定の回数行われたかどうかを判断する。既定の回数の処理が行われていなければ(ステップs1004;No)、ステップs1002に移行し、再度ステップs1002、s1003の干渉除去およびMIMO信号分離が行われる。既定の回数の処理が行われていれば(ステップs1004;Yes)、ステップs1005の処理に移行する。ステップs1005では復調処理が行われ、検出したデータを出力してフローチャートを終了する。

0055

このように第2の実施形態では、周波数領域でユーザ割り当てを行うシングルキャリア方式であるDFT−spread−OFDMに適用した。従って、第2の実施形態の受信装置は、FFTポイント数に依存するのみでパス数には依存しない。また乗算するだけで干渉レプリカが生成できるため、時間領域で干渉レプリカを生成するよりも、低い演算量になる。

0056

(第3の実施形態)
第3の実施形態は、本発明をMC−CDMA(Multi Carrier − Code Division Multiple Access)に適用したものである。MC−CDMAはマルチキャリア信号であるが、周波数方向拡散およびコード多重した場合、MIMO信号分離にMLDを用いると、送信アンテナ数と変調シンボルのコンスタレーション数だけでなく、コード多重数もMLDの演算量に依存する。従ってシングルキャリア伝送と同様の課題がある。コード多重数の演算量を削減するために、コード間干渉を除去した後でMLDを行う方法を説明する。

0057

図11は、第3の実施形態における送信装置の構成を示すブロック図である。送信装置は、変調部1101、S/P変換部1102、拡散部1103−1〜1103−T、IFFT部1104−1〜1104−T、GI挿入部1105−1〜1105−T、パイロット多重部1106−1〜1106−T、D/A変換部1107−1〜1107−T、フィルタ部1108−1〜1108−T、無線部1109−1〜1109−T、送信アンテナ1110−1〜1110−Tで構成される。

0058

データは、変調部1101でQPSKや16QAMのような変調シンボルにマッピングされる。変調シンボルはS/P変換部1102で直列並列変換される。拡散部1103−1〜1103−Tは、各送信アンテナで、ユーザ毎に拡散して多重を行う。拡散部1103−1〜1103−Tを出力した信号は、IFFT部1104−1〜1104−Tで時間周波数変換され、GI挿入部1105−1〜1105−Tでガードインターバルが挿入され、パイロット多重部1106−1〜1106−Tでパイロット信号が多重され、D/A変換部1107−1〜1107−Tでデジタル・アナログ変換され、フィルタ部1108−1〜1108−Tで波形整形され、無線部1109−1〜1109−Tで無線周波数に変換され、送信アンテナ1110−1〜1110−Tで送信される。

0059

図12は、第3の実施形態における受信装置の構成を示すブロック図である。受信装置は、受信アンテナ1201−1〜1201−R、無線部1202−1〜1202−R、フィルタ部1203−1〜1203−R、A/D変換部1204−1〜1204−R、GI除去部1205−1〜GI除去部1205−R、FFT部1206−1〜1206−R、初期判定値生成部1207、干渉除去部1208、信号分離部1209、伝搬路推定部1210で構成される。

0060

受信アンテナ1201−1〜1201−Rで受信した信号は、無線部1202−1〜1202−Rで無線周波数からベースバンド信号に変換される。無線部1202−1〜1202−Rが出力する受信ベースバンド信号は、フィルタ部1203−1〜1203−Rで波形整形され、A/D変換部1204−1〜1204−Rでアナログ信号からデジタル信号に変換され、GI除去部1205−1〜1205−Rでガードインターバルが除去され、FFT部1206−1〜1206−Rで時間周波数変換され、受信信号として出力される。伝搬路推定部1210は、パイロット信号を用いて伝搬路推定を行い、伝搬路推定値を求める。初期判定値生成部1207は、受信信号と伝搬路推定値から、初期判定値である仮判定値(第1の仮判定値とも呼ぶ)を求める。干渉除去部1208は、入力された判定値を用いて干渉除去を行う。MC−CDMAの場合は、コード間干渉を除去する。信号分離部1209は、干渉除去部1208の出力に対し、MIMO信号分離を行い、あらかじめ決められている既定の回数の信号分離処理が行われていなければ、仮判定値(第2の仮判定値とも呼ぶ)を干渉除去部1208に入力する。既定の回数の信号分離処理が行われていれば、検出したデータを出力する。

0061

図13は、第3の実施形態における初期判定値生成部1207の構成を示すブロック図である。初期判定値生成部1207は、伝搬路補償部1301、逆拡散部1302−1〜1302−Tで構成される。伝搬路補償部1301は、第1の実施形態で説明した式(1)を用いて伝搬路補償を行うことができる。伝搬路補償部1301の出力は、逆拡散部1302−1〜1302−Tにおいて、拡散コードを用いて逆拡散処理が行われ、仮判定値が生成される。

0062

図14は、第3の実施形態における干渉除去部1208の構成を示すブロック図である。干渉除去部1208は、干渉レプリカ生成部1401、加算部1402−1〜1402−Rで構成される。干渉レプリカ生成部1401は、所望コード以外の信号から受信レプリカを生成し、コード間干渉レプリカを生成する。生成したコード間干渉レプリカは、加算部1402−1〜1402−Rで、受信信号から減算することで、干渉除去を行う。

0063

信号分離部1209は、コード間干渉が除去された信号に対し、MIMO信号分離としてMLDを行う。MLDは第1の実施形態と同様に、次の式に従って行われる。

0064

0065

なお、第3の実施形態では第1の実施形態とは異なり、rc,iはNRNSF次元のベクトルとなる。NSFは拡散率を表わす。

0066

0067

CNSFは拡散率NSFの拡散コード行列であり、例えばアダマール行列が用いられる。CNSFHは逆拡散に用いられる。

0068

0069

図15は、第3の実施形態における受信処理のフローチャートである。まずステップs2001で、初期判定値生成部1207が、受信信号に対し、周波数領域で等化処理、逆拡散処理を行って、仮判定値を求める。ステップs2002では、干渉除去部1208が、仮判定値から干渉信号のレプリカを生成して受信信号から除去して、干渉除去を行う。ステップs2003は、信号分離部1209が、干渉除去後の信号に対し、所望コードによる位相回転を元に戻し、MIMOの信号分離としてMLDを行う。ステップs2004は、信号分離部1209が、ステップs2003の処理が既定の回数行われたかどうかを判定する。既定の回数行われている場合は(ステップs2004;Yes)、ステップs2005で復調処理をして終了する。既定の回数行われていない場合(ステップs2004;No)、ステップs2002に移行する。ステップs2002では、干渉除去部1208が、ステップs2003から得られた仮判定値を用いて干渉信号のレプリカを生成して、干渉除去を行う。そしてステップs2003でMLDが行われ、再度s2004の処理に移る。

0070

このようにMC−CDMAのようなマルチキャリア方式に適用することも可能である。従って、第3の実施形態の受信装置は、FFTポイント数に依存するのみでパス数には依存しない。また乗算するだけで干渉レプリカが生成できるため、時間領域で干渉レプリカを生成するよりも、低い演算量になる。

0071

尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。上記実施形態ではMIMOの信号分離にMLDを用いる場合を説明したが、本発明はこれに限らず、例えば低演算量型のMLDである、Mアルゴリズム、QRM(QR decomposition and M algorithm)−MLD、Sphere Decodingなどを用いることができる。

図面の簡単な説明

0072

第1の実施形態における送信装置の構成を示すブロック図である。
第1の実施形態における受信装置の構成を示すブロック図である。
第1の実施形態における初期判定値生成部の構成を示すブロック図である。
第1の実施形態における干渉除去部の構成を示すブロック図である。
第1の実施形態における受信処理のフローチャートである。
第2の実施形態における送信装置の構成を示すブロック図である。
第2の実施形態における受信装置の構成を示すブロック図である。
第2の実施形態における初期判定値生成部の構成を示すブロック図である。
第2の実施形態における干渉除去部の構成を示すブロック図である。
第2の実施形態における受信処理のフローチャートである。
第3の実施形態における送信装置の構成を示すブロック図である。
第3の実施形態における受信装置の構成を示すブロック図である。
第3の実施形態における初期判定値生成部の構成を示すブロック図である。
第3の実施形態における干渉除去部の構成を示すブロック図である。
第3の実施形態における受信処理のフローチャートである。
従来技術の送信装置の構成を示すブロック図である。
従来技術の受信装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

0073

101変調部
102 S/P変換部
103GI挿入部
104パイロット挿入部
105 D/A変換部
106フィルタ部
107無線部
108送信アンテナ
201受信アンテナ
202 無線部
203 フィルタ部
204 変換部
205 GI除去部
206FFT部
207初期判定値生成部
208干渉除去部
209信号分離部
210伝搬路推定部
301伝搬路補償部
302IFFT部
401干渉レプリカ生成部
402加算部
601 変調部
602 S/P変換部
603DFT部
604スペクトルマッピング部
605 IFFT部
606 GI挿入部
607 D/A変換部
608 フィルタ部
609 無線部
610 送信アンテナ
611 パイロット生成部
701 受信アンテナ
702 無線部
703 フィルタ部
704 A/D変換部
705 GI除去部
706 FFT部
707 スペクトルデマッピング部
708 初期判定値生成部
709 干渉除去部
710 信号分離部
711 伝搬路推定部
801 伝搬路補償部
802 IDFT部
901 干渉レプリカ生成部
902 加算部
1101 変調部
1102 S/P変換部
1103拡散部
1104 IFFT部
1105 GI挿入部
1106 パイロット多重部
1107 D/A変換部
1108 フィルタ部
1109 無線部
1110 送信アンテナ
1201 受信アンテナ
1202 無線部
1203 フィルタ部
1204 A/D変換部
1205 GI除去部
1206 FFT部
1207 初期判定値生成部
1208 干渉除去部
1209 信号分離部
1210 伝搬路推定部
1301 伝搬路補償部
1302逆拡散部
1401 干渉レプリカ生成部
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