(57)【要約】【課題】MIMO方式及びAMC方式により通信を行う装置に使用される集積回路の実装面積を低減すること。【解決手段】通信装置は、第１送信ストリームに属する第１送信信号及び第２送信ストリームに属する第２送信信号を少なくとも含む受信信号を受信する受信部を有する。第１及び第２送信信号各々に適用されているデータ変調方式は、第１方式及び該第１方式よりも変調多値数の多い第２方式を含む複数の選択肢の何れかである。通信装置に使用される集積回路は、第１方式のコンステレーション上の所定の信号点を第２方式のコンステレーション上の所定の信号点に移す場合と同量の補正がなされるように、第１方式でデータ変調されていた信号の振幅及び／又は位相を補正する補正部と、第１及び第２送信信号が、第２方式のコンステレーション上のどの信号点にそれぞれ対応するかを推定する推定部と  を有する。【選択図】図４
2010147602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
MIMO方式及びAMC方式により通信する通信装置で使用される集積回路であって、
前記通信装置は、第１送信ストリームに属する第１送信信号及び第２送信ストリームに属する第２送信信号を少なくとも含む受信信号を受信する受信部を有し、
第１及び第２送信信号各々に適用されているデータ変調方式は、第１方式及び該第１方式よりも変調多値数の多い第２方式を少なくとも含む複数の選択肢の何れかであり、
当該集積回路は、
前記第１方式のコンステレーション上の所定の信号点を前記第２方式のコンステレーション上の所定の信号点に移す場合と同量の補正がなされるように、前記第１方式でデータ変調されていた信号の振幅及び／又は位相を補正する補正部と、
前記第１及び第２送信信号が、前記第２方式のコンステレーション上のどの信号点にそれぞれ対応するかを推定する推定部と、
を有する集積回路。
【請求項２】
前記同量の補正は、位相を維持しつつ振幅を変えることで行われる請求項１記載の集積回路。
【請求項３】
前記補正部は、前記同量の補正に加えて、チャネル推定に基づくチャネル補償も行う請求項２記載の集積回路。
【請求項４】
前記複数の選択肢が、前記第２方式よりも多い変調多値数の第３方式も含む請求項１記載の集積回路。
【請求項５】
前記第１及び／又は第２送信信号が、前記第３方式のコンステレーション上のどの信号点にそれぞれ対応するかを推定する別の推定部を更に有する請求項４記載の集積回路。
【請求項６】
前記第２方式のコンステレーション上の各信号点候補及びチャネル推定結果から再構築されたレプリカ信号と、実際に受信された前記受信信号との差分に基づいて、前記第１及び第２送信信号の信号点候補を選択する選択部を更に有する請求項１記載の集積回路。
【請求項７】
前記第１方式のデータ変調が送信側で施され且つ前記補正部により補正された信号は、全ての信号点候補の内、前記第２方式のコンステレーション上の前記所定の信号点に対応付けられるようにした請求項６記載の集積回路。
【請求項８】
前記第１方式がQPSK方式であり、前記第２方式が16QAM方式である請求項１記載の集積回路。
【請求項９】
前記第１送信信号のデータ変調方式と、前記第２送信信号のデータ変調方式とが常に等しく設定される請求項１記載の集積回路。
【請求項１０】
前記第１送信信号のデータ変調方式と、前記第２送信信号のデータ変調方式とが独立に設定される請求項１記載の集積回路。
【請求項１１】
MIMO方式及びAMC方式が使用される移動通信システムにおける基地局装置であって、
第１送信ストリームに属する第１送信信号及び第２送信ストリームに属する第２送信信号を少なくとも含む受信信号を、ユーザ装置から受信する受信部と、
第１変調方式のコンステレーション上の所定の信号点を、第２変調方式のコンステレーション上の所定の信号点に移す場合と同量の補正がなされるように、前記第１変調方式でデータ変調されていた信号の振幅及び／又は位相を補正する補正部と、
前記第１及び第２送信信号が、前記第２変調方式のコンステレーション上のどの信号点にそれぞれ対応するかを推定する推定部と、
を有し、前記第１及び第２送信信号各々に適用されているデータ変調方式は、前記第１変調方式及び該第１変調方式よりも変調多値数の多い前記第２変調方式を少なくとも含む複数の選択肢の何れかである基地局装置。
【請求項１２】
MIMO方式及びAMC方式が使用される移動通信システムにおけるユーザ装置であって、
第１送信ストリームに属する第１送信信号及び第２送信ストリームに属する第２送信信号を少なくとも含む受信信号を、基地局装置から受信する受信部と、
第１変調方式のコンステレーション上の所定の信号点を第２変調方式のコンステレーション上の所定の信号点に移す場合と同量の補正がなされるように、前記第１変調方式でデータ変調されていた信号の振幅及び／又は位相を補正する補正部と、
前記第１及び第２送信信号が、前記第２変調方式のコンステレーション上のどの信号点にそれぞれ対応するかを推定する推定部と、
を有し、前記第１及び第２送信信号各々に適用されているデータ変調方式は、前記第１変調方式及び該第１変調方式よりも変調多値数の多い前記第２変調方式を少なくとも含む複数の選択肢の何れかであるユーザ装置。
【請求項１３】
MIMO方式及びAMC方式が使用される移動通信システムにおける方法であって、
第１送信ストリームに属する第１送信信号及び第２送信ストリームに属する第２送信信号を少なくとも含む信号が、送信装置から受信装置へ伝送されるステップと、
前記第１変調方式のコンステレーション上の所定の信号点を前記第２変調方式のコンステレーション上の所定の信号点に移す場合と同量の補正がなされるように、前記第１変調方式でデータ変調されていた信号の振幅及び／又は位相を前記受信装置により補正するステップと、
前記第１及び第２送信信号が、前記第２変調方式のコンステレーション上のどの信号点にそれぞれ対応するかを前記受信装置により推定するステップと、
を有し、前記第１及び第２送信信号各々に適用されているデータ変調方式は、前記第１変調方式及び該第１変調方式よりも変調多値数の多い前記第２変調方式を少なくとも含む複数の選択肢の何れかであるようにした方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動通信の技術分野に関連し、特に多入力多出力(MIMO:  Multiple  Input  Multiple  Output)方式及び適応変調チャネル符号化(AMC:  Adaptive  Modulation  and  channel  Coding)方式を使用する通信装置(ユーザ装置及び基地局装置)、その通信装置で使用される集積回路及び方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
MIMO方式のようなマルチアンテナ技術は、データ伝送の高速化及び高品質化を図る上で特に注目されている。MIMO方式は大別してMIMO多重法とMIMOダイバーシチ法とがある。何れも複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナを用いて通信が行われる。MIMO多重法では複数の送信アンテナの各々から異なるストリームが送信され、スループットを増やす観点から好ましい。MIMOダイバーシチでは、複数の送信アンテナから同じストリームが送信され、信号の高品質化を図る観点から好ましい。MIMO多重方式の場合、複数のストリームから送信された信号が受信信号中に混在しているので、それらをストリーム毎に分離する必要がある。
【０００３】
一方、スループットや信号品質の向上を図る別の観点から、AMC方式も注目されている。AMC方式は、信号のデータ変調方式及びチャネル符号化率をチャネル状態に応じて適応的に変更し、所与の動作環境で最適な情報レートを達成しようとする。
【０００４】
MIMO方式及びAMC方式を組み合わせることも考えられる。一般に、データ変調方式が異なる場合、コンステレーション(constellation)上の信号点配置も異なるので、MIMO方式に必要な信号分離処理は、データ変調方式の組合せ毎に異なる。例えば、2x2MIMO方式の場合(２つの送信アンテナと２つの受信アンテナを使用するMIMO方式の場合)であって、QPSK及び16QAMの変調方式が使用可能であったとする。第１，第２送信アンテナから２つのストリームが同じ変調方式で送信されるとする。受信機は双方のストリームについてQPSKを想定しながら信号点を判定する信号分離回路と、双方のストリームについて16QAMを想定しながら信号点を判定する信号分離回路とを用意する必要がある。そして、受信機は何れかの信号分離回路を択一的に使用することで、各ストリームから送信された信号点が何であるかを判定する。
【０００５】
更に、AMC方式はストリーム毎に適用されてもよい。即ち、２つのストリームの各々に別個にデータ変調が施されてもよい。このような方式はPARC(Per-Antenna  Rate  Control)と呼ばれる。PARCの場合、受信機で用意しなければならない信号分離回路の種類は増える。上記の例の場合、
第１，第２ストリーム各々にQPSKが適用されている場合、
第１ストリームにQPSKが適用され、第２ストリームに16QAMが適用されている場合、
第１ストリームに16QAMが適用され、第２ストリームにQPSKが適用されている場合及び
第１，第２ストリーム双方に16QAMが適用されている場合
の各々に備えて、受信機は信号分離回路を４種類用意しなければならない。受信機は何れかの信号分離回路を択一的に使用することで、各ストリームから送信された信号点が何であるかを判定する点は同じである。
【０００６】
MIMO及びAMC等については、例えば本願出願時に公知であった非特許文献１に記載されている。
【非特許文献１】3GPP  TS36.211v8.4.0(2008-09)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、信号分離回路はMIMO方式で中核的な役割を果たすので、信号分離回路の演算精度は高い方が望ましい。このため、信号分離回路の演算負担やチップ面積(集積回路の実装面積)は小さくないのが一般的である。従って、複数のストリームの各々に使用されるかもしれないデータ変調方式の組合せの数だけ信号分離回路を用意することは、その分だけ多くのチップ面積を要することになる。上記の例ではデータ変調方式は高々２種類しかなく、ストリーム数も高々２つにすぎなかったが、将来的には、より多くのデータ変調方式やストリーム数が求められる。ストリーム数やデータ変調方式の選択肢数が増えると、信号分離回路のサイズは益々大きくなってしまうことが懸念される。
【０００８】
通信装置(特にユーザ装置)の場合、信号分離の高精度化の要請とは別に、装置の小型化及び低消費電力化を図ることも重要である。信号分離回路のサイズが大きくなることは、小型化等の観点からは好ましくない。
【０００９】
本発明の課題は、MIMO方式及びAMC方式により通信を行う装置に使用される集積回路の実装面積を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明の一形態による集積回路は、MIMO方式及びAMC方式により通信する通信装置で使用される。
【００１１】
前記通信装置は、第１送信ストリームに属する第１送信信号及び第２送信ストリームに属する第２送信信号を少なくとも含む受信信号を受信する受信部を有する。
【００１２】
第１及び第２送信信号各々に適用されているデータ変調方式は、第１方式及び該第１方式よりも変調多値数の多い第２方式を少なくとも含む複数の選択肢の何れかである。
【００１３】
当該集積回路は、
前記第１方式のコンステレーション上の所定の信号点を前記第２方式のコンステレーション上の所定の信号点に移す場合と同量の補正がなされるように、前記第１方式でデータ変調されていた信号の振幅及び／又は位相を補正する補正部と、
前記第１及び第２送信信号が、前記第２方式のコンステレーション上のどの信号点にそれぞれ対応するかを推定する推定部と、
を有する集積回路。
【００１４】
（２）本発明の一形態による基地局装置は、MIMO方式及びAMC方式が使用される。基地局装置は、
第１送信ストリームに属する第１送信信号及び第２送信ストリームに属する第２送信信号を少なくとも含む受信信号を、ユーザ装置から受信する受信部と、
第１変調方式のコンステレーション上の所定の信号点を、第２変調方式のコンステレーション上の所定の信号点に移す場合と同量の補正がなされるように、前記第１変調方式でデータ変調されていた信号の振幅及び／又は位相を補正する補正部と、
前記第１及び第２送信信号が、前記第２変調方式のコンステレーション上のどの信号点にそれぞれ対応するかを推定する推定部と、
を有し、前記第１及び第２送信信号各々に適用されているデータ変調方式は、前記第１変調方式及び該第１変調方式よりも変調多値数の多い前記第２変調方式を少なくとも含む複数の選択肢の何れかである基地局装置である。
【００１５】
（３）本発明の一形態によるユーザ装置は、MIMO方式及びAMC方式が使用される移動通信システムで使用される。ユーザ装置は、
第１送信ストリームに属する第１送信信号及び第２送信ストリームに属する第２送信信号を少なくとも含む受信信号を、基地局装置から受信する受信部と、
第１変調方式のコンステレーション上の所定の信号点を第２変調方式のコンステレーション上の所定の信号点に移す場合と同量の補正がなされるように、前記第１変調方式でデータ変調されていた信号の振幅及び／又は位相を補正する補正部と、
前記第１及び第２送信信号が、前記第２変調方式のコンステレーション上のどの信号点にそれぞれ対応するかを推定する推定部と、
を有し、前記第１及び第２送信信号各々に適用されているデータ変調方式は、前記第１変調方式及び該第１変調方式よりも変調多値数の多い前記第２変調方式を少なくとも含む複数の選択肢の何れかであるユーザ装置である。
【００１６】
（４）本発明の一形態による方法は、MIMO方式及びAMC方式が使用される移動通信システムで使用される。本方法は、
第１送信ストリームに属する第１送信信号及び第２送信ストリームに属する第２送信信号を少なくとも含む信号が、送信装置から受信装置へ伝送されるステップと、
前記第１変調方式のコンステレーション上の所定の信号点を前記第２変調方式のコンステレーション上の所定の信号点に移す場合と同量の補正がなされるように、前記第１変調方式でデータ変調されていた信号の振幅及び／又は位相を前記受信装置により補正するステップと、
前記第１及び第２送信信号が、前記第２変調方式のコンステレーション上のどの信号点にそれぞれ対応するかを前記受信装置により推定するステップと、
を有し、前記第１及び第２送信信号各々に適用されているデータ変調方式は、前記第１変調方式及び該第１変調方式よりも変調多値数の多い前記第２変調方式を少なくとも含む複数の選択肢の何れかであるようにした方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、MIMO方式及びAMC方式により通信を行う装置に使用される集積回路の実装面積を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の一形態で使用される集積回路は、MIMO方式及びAMC方式により通信する通信装置で使用される。通信装置は、第１，第２送信ストリームの第１，第２送信信号S1,S2を含む受信信号r1,r2を受信する。第１，第２送信信号S1,S2に適用されているデータ変調方式は、第１方式QPSK及び第２方式16QAMを少なくとも含む複数の選択肢の何れかである。集積回路は、QPSK方式の所定の信号点A1−A4を16QAM方式の所定の信号点P1−P4に移す場合と同量の補正がなされるように、QPSK方式でデータ変調されていた信号の振幅及び／又は位相を補正する補正部と、第１及び第２送信信号S1,S2が、16QAM方式のどの信号点にそれぞれ対応するかを推定する推定部とを有する集積回路である。
【００１９】
補正部は、QPSK方式の所定の信号点A1−A4を16QAM方式の所定の信号点P1−P4に移す場合と同量の補正がなされるように、QPSK方式でデータ変調されていた信号の振幅及び／又は位相を補正する。これにより、QPSKでデータ変調されている信号を16QAMのコンステレーションに対応付けることができる。その結果、QPSK方式で変調された信号も16QAM方式で変調された信号も、同じ16QAM方式のコンステレーションを共有でき、信号分離部の共有化を図ることができる。QPSK方式専用の信号分離部は不要になるので、その分だけチップ面積を節約できる。
【００２０】
前記同量の補正は、一般的には振幅及び位相の双方又は一方を変更することでなされてもよい。上記のようにQPSK方式と16QAM方式の場合、位相を維持しつつ振幅を変えることで補正が行われてもよい。或いは、振幅を維持しつつ位相回転することで補正(信号点変換)が行われてもよい。
【００２１】
前記補正部は、前記同量の補正に加えて、チャネル推定に基づくチャネル補償を行ってもよい。上記の補正もチャネル補償も信号の振幅及び／又は位相を変える点で共通する。それらの処理を統合することは、本発明を簡易に実現する観点から好ましい。
【００２２】
前記複数の選択肢は、QPSK方式及び16QAM方式だけでなく、64QAM方式を含んでもよい。本発明によるチップ面積の節約効果は、データ変調方式の選択肢数が増えるほど顕著になる。
【００２３】
前記第１及び／又は第２送信信号が、64QAM方式のどの信号点にそれぞれ対応するかを推定する別の推定部が用意されてもよい。QPSK及び16QAM用のような比較的省電力で済む信号処理と、64QAM用のような比較的多くの消費電力を要する信号処理とを別々に用意することで、チップ面積の節約と消費電力の節約のトレードオフに配慮することができる。
【００２４】
16QAM方式の各信号点候補及びチャネル推定結果から再構築されたレプリカ信号と、実際に受信された受信信号との差分に基づいて、前記第１及び第２送信信号の信号点候補が選択されてもよい。
【００２５】
QPSK方式のデータ変調が送信側で施され且つ前記補正部により補正された信号は、全ての信号点候補の内、16QAM方式の所定の信号点(４隅の信号点)に対応付けられるように制限されてもよい。４隅以外の信号点を含む候補を除外することで、演算精度の適正化を図ることができる。
【００２６】
本発明の実施例は以下の観点から説明される。
【００２７】
１．システム概要
２．受信機
３．信号分離部
４．動作
５．変形例１
６．変形例２
７．変形例３
【実施例１】
【００２８】
＜１．システム概要＞
図１は本発明の実施例で使用されるシステムを示す。本システムではMIMO方式及びAMC方式を利用して通信が行われる。図１には２つの送信アンテナを有する送信機Txと、２つの受信アンテナを有する受信機Rxとが描かれている。送信機Txは第１の送信アンテナから第１ストリームの信号S1を送信する。送信機Txは第２の送信アンテナから第２ストリームの信号S2を送信する。これらの信号は無線チャネルを介して受信機Rxに届く。無線チャネルで信号に及ぶ影響は、チャネル行列Hで表現され、チャネル行列Hはチャネル行列要素hijを有する。チャネル行列要素hijは、i番目の受信アンテナとj番目の送信アンテナ間のチャネル状態を表す。受信機Rxは２つの受信アンテナで信号を受信する。第１の受信アンテナで受信した信号r1は、第１ストリームの信号S1及び第２ストリームの信号S2を含む。第２の受信アンテナで受信した信号r2も、第１ストリームの信号S1及び第２ストリームの信号S2を含む。
【００２９】
r1＝h11S1＋h12S2＋n1
r2＝h21S1＋h22S2＋n2
ここで、n1，n2は雑音成分を表す。受信機Rxは、これらの受信信号から第１，第２ストリームの信号S1,S2を適切に取り出し、それらを復元する必要がある。信号を取り出す処理は信号分離と呼ばれる処理に含まれる。
【００３０】
送信機Txから送信される信号S1,S2は、データ変調され、チャネル符号化されている。直交周波数分割多重(OFDM:  Orthogonal  Frequency  Division  Multiplexing)方式が無線通信に使用される場合、送信機Txから送信される信号は、データ変調され、チャネル符号化され、そして逆フーリエ変換(IFFT)された後に送信される。OFDM方式を使用することは必須ではないが、周波数リソースの有効活用、スループットの向上及びマルチパス干渉耐性の強化等の観点からは、OFDM方式を使用することが好ましい。本実施例では、送信及び受信アンテナ数がそれぞれ２本であるMIMO伝送においてOFDM方式を使用し、無線帯域幅20MHzの下で100Mbpsにも及ぶ高速伝送を実現することができる。
【００３１】
本実施例では、AMC方式が使用されるので、データ変調方式及びチャネル符号化率は無線チャネル状態に応じて適宜変更される。データ変調方式は、当該技術分野で既知の適切な如何なるデータ変調方式が使用されてもよい。一例として、データ変調方式の選択肢は、QPSK、16QAM、64QAM等を含んでもよい。チャネル符号化率についても、適切な如何なる値が使用されてもよい。一例として、チャネル符号化率の選択肢は、1/3，1/2，3/4，6/7等を含んでもよい。データ変調方式の選択肢及びチャネル符号化率の選択肢が別個に用意され、それらの自由な組合せが指定されていてもよい。或いはデータ変調方式とチャネル符号化率の組合せが予め複数個決められ、その組合せの選択肢が指定されていてもよい。後者の選択肢はMCS(Modulation  and  Coding  Scheme)又はMCS番号で指定されてもよい。いずれにせよ、送信される信号S1,S2に適用されるデータ変調方式は、無線チャネル状態に応じて適宜変更される。第１ストリームの信号S1及び第２ストリームの信号S2に常に同じデータ変調方式が適用されてもよいし、ストリーム毎に別々にデータ変調されてもよい。後者はPARC(Per-Antenna  Rate  Control)法と呼ばれる。本発明はPARC法が使用されていてもいなくても適用可能である。
【００３２】
受信機は、各信号に適用されているデータ変調方式を考慮しながら上記の信号分離を行う。信号分離では、信号S1,S2が、所与のデータ変調方式のコンステレーション上のどの信号点に該当するかについての尤度(信号点の組合せについての尤度)が算出される。信号分離の詳細については後述する。信号分離結果として信号S1,S2の組合せが１つだけ出力されてもよいが、一般的には高い尤度を伴う上位いくつかの組合せが出力される。これらの１つ以上の組合せについてデコード(復号)、誤り検出及び誤り訂正が行われ、最終的に信号S1,S2の１つの組合せが送信信号として特定され、復元される。
【００３３】
なお、説明の便宜上図示の例では送信及び受信アンテナ数は２本であるが、より多くの本数のアンテナが使用されてもよい。送信機及び受信機はそれぞれ通信装置の送信部及び受信部をなす。この通信装置は移動通信システムの無線基地局やユーザ装置でもよい。或いは通信装置は無線基地局を要しない通信システムで使用されてもよい。本発明はMIMO方式及びAMC方式を用いて通信する適切な如何なるシステムの通信装置に使用されてよい。
【００３４】
＜２．受信機＞
図２は図１の受信機Rxの機能要素の内、本実施例に特に関連のある機能要素を示す。図２には、FFTタイミング検出部21、FFT部22、変調方式判定部23、信号分離部24及びチャネル復号部25が示されている。図中の「受信信号」は、２本の受信アンテナから受信された信号r1,r2がアナログディジタル変換された後のベースバンド信号である。
【００３５】
FFTタイミング検出部21は、高速フーリエ変換(FFT)を行うためのタイミングを検出する。タイミング検出は当該技術分野で既知の適切な如何なる方法で行われてもよい。一例として、受信された系列と、その系列を有効シンボル長の期間だけ遅延させた系列との相関を、系列が次々と入力される毎に計算し、相関出力を継続的に監視することで、タイミングが確認されてもよい。有効シンボル長はOFDMシンボルの全長からガードインターバルの長さを減算した部分の長さ(期間)である。
【００３６】
FFT部22は、FFTタイミング検出部21から通知されたタイミングに基づいて、信号を高速フーリエ変換する。これにより、変換前の信号は、周波数領域の信号に変換される。
【００３７】
変調方式判定部23は、受信信号中の信号S1,S2に如何なる方式のデータ変調が適用されているかを判定する。この判定は、送信機から受信した制御信号に基づいてなされてもよい。データ変調方式を受信機が既に知っている場合、このような制御信号の分析は不要である(この場合、変調方式判定部23が省略されてもよい。)。PARC法が使用されていなかった場合、第１及び第２ストリームの各信号S1,S2は同じ方式でデータ変調されている。PARC法が使用されていた場合、第１及び第２ストリームの各信号S1,S2は別々にデータ変調されている。信号S1,S2に使用されているデータ変調方式は、信号分離部24に通知される。
【００３８】
信号分離部24は、各信号に適用されているデータ変調方式を考慮しながら上記の信号分離を行う。信号分離部では、信号S1,S2が、所与のデータ変調方式のコンステレーション上のどの信号点に該当するかについての尤度が算出される。例えば、信号S1,S2が共にQPSKでデータ変調されていたとする。QPSKの４つの信号点がA1，A2，A3及びA4であったとする。この場合、送信され受信された信号は、16通りの信号点の組合せの内の何れかに該当する。16通りの組合せがあるのは、信号S1はA1，A2，A3又はA4であり、信号S2もA1，A2，A3又はA4だからである。これらの組合せの内、確からしい上位いくつかの組合せが信号分離結果として出力される。場合によっては１つの組合せだけが出力されてもよいが、一般的には高い尤度を伴う上位いくつかの組合せが出力される。
【００３９】
チャネル復号部25は、信号分離部24から出力された１つ以上の組合せについてデコード(復号)、誤り検出及び誤り訂正を行う。そして、最終的に信号S1,S2の１つの組合せが送信信号として特定され、復元される。
【００４０】
図示の例では、FFTタイミング検出部21、FFT部22、信号分離部24及びチャネル復号部25は或る集積回路(LSI)に含まれ、変調方式判定部23がその集積回路に含まれていないように描かれている。しかしながらこのことは本発明に必須ではなく、図２に示されている機能要素全てが同じ集積回路に統合されてもよい。或いは逆に、図２に示されている１つ以上の機能要素が、複数の集積回路に分散して用意されてもよい。
【００４１】
＜３．信号分離部＞
図３は図２の信号分離部24の詳細を示す。図３には、信号点補正部31、ユークリッド距離計算部32、上位候補選択部33及びLLR計算部34が描かれている。信号分離は当該技術分野で既知の適切な如何なるアルゴリズムに従ってなされてもよい。本実施例では、最尤推定(MLD:  Maximum  Lilelihood  Detection)法が使用され、MLD法の一例として、Simple-MLD  with  SSC  (Simultaneous  SED(Squared  Euclidian  Distance)  Calculation)アルゴリズムが、信号分離に使用される。MLD法以外の信号分離法を使用することも可能であるが、送信信号の尤度判定の高精度化を図る観点からは、MLD法に基づく計算の行われることが望ましい。
【００４２】
信号点補正部31は、チャネル補償及び信号点補正を行う。チャネル補償は、パイロットチャネルの受信状態に応じて、受信信号(パイロットチャネル以外の信号)の振幅及び位相の劣化を補償する。具体的には、送信機から送信され受信機で受信されたパイロットチャネルの受信状態(劣化状態)に基づいて、チャネル行列要素hijが計算され、チャネル行列Hが算出される。チャネル補償は、チャネル行列で表現される演算Hと逆の演算H-1を受信信号に適用することで行われる。
【００４３】
本実施例では、チャネル補償だけでなく、所定の場合、信号点補正も行われる。受信した信号が所定の方式でデータ変調されていた場合に、その信号の振幅を所定数倍だけ増やすことで、信号点補正は行われる。例えば、信号はQPSK又は16QAM方式でデータ変調されるとする。本実施例では、QPSK方式の４つの信号点を、16QAM方式の16個の信号点の内４隅の４点に移す場合の倍率と同じ倍率を使用して、QPSK方式でデータ変調されている受信信号の振幅が増やされる。16QAM方式でデータ変調されている受信信号については、このような信号点補正は行われない。従って、受信信号がQPSK方式の信号であった場合、信号点補正部31は、その受信信号に対してチャネル補償及び信号点補正の双方を行う。受信信号が16QAM方式の信号であった場合、信号点補正部31は、その受信信号に対してチャネル補償だけを行う(上記の信号点補正は行われない。)。
【００４４】
ユークリッド距離計算部32は、送信された可能性のある全ての信号の送信パターンについて、ユークリッド距離をSSCアルゴリズムに従って算出する。この場合における「距離」は、信号の同相成分(Ｉ成分)の二乗と直交成分(Ｑ成分)の二乗との和で表現されてもよいし、その和の平方根で表現されてもよい。また、ユークリッド距離は、受信信号ベクトルと特定の送信パターンの信号で再構築されたベクトルとの差分を表す。実際に使用された送信パターンは、小さな差分をもたらす(原理的には最小の差分をもたらす。)。特定の送信パターンの信号で再構築されたベクトルは、特定の送信パターンの信号S1,S2にチャネル行列Hを適用することで生成された信号であり、送信シンボルレプリカとも言及される。
【００４５】
上位候補選択部33は、計算されたユークリッド距離の内、小さい順に所定数個の候補を選択(Simple-MLD)する。１つの候補だけが選択されてもよいが、誤り訂正をも加味して信号分離精度の向上を図る観点からは、この時点で１候補に絞るのではなく、複数の候補を選択することが望ましい。
【００４６】
LLR計算部34は、上位候補選択部33で選択された各候補について、各信号S1,S2のブランチメトリックによる送信符号化ビットの対数尤度比(LLR:  Log  Likelihood  Ratio)を計算する。
【００４７】
＜４．動作＞
次に本実施例の動作を図２−図４を参照しながら説明する。説明の便宜上、2x2MIMO方式が使用され、データ変調方式はQPSK又は16QAMであるとする。先ず受信機で信号が受信され、ベースバンドのディジタル信号が図２のFFTタイミング検出部21及びFFT部22に入力される。受信信号はFFT部22により高速フーリエ変換され、周波数領域の信号に変換され、信号分離部24に入力される。一方、受信信号中の制御信号が変調方式判定部23に入力され、受信信号中のデータ信号に適用されている変調方式が特定され、信号分離部24に通知される。データ変調方式が基地の場合、そのような制御信号の分析又は制御信号自体は不要である。図３の信号点判定部31は、受信信号の変調方式に応じて受信した信号の振幅及び／又は位相を補正する。
【００４８】
受信した信号(第１及び第２送信信号の双方又は一方)が16QAM方式の信号であった場合、受信信号についてチャネル補償が行われ、チャネル補償後の信号はユークリッド距離計算部32に入力される。受信した信号(第１及び第２送信信号の双方又は一方)がQPSK方式の信号であった場合、受信信号についてチャネル補償だけでなく上記の信号点補正も行われ、チャネル補償及び信号点補正後の信号が、ユークリッド距離計算部32に入力される。
【００４９】
図４は、信号点補正の原理を説明するための図である。図４は同相成分(Ｉ)及び直交成分（Ｑ）によるコンステレーション上の信号点を示す。図中四角印の信号点はQPSK方式の４個の信号点A1，A2，A3及びA4を示す。図中白丸の信号点は16QAM方式の16個の信号点を示す。QPSK方式の４つの信号点の振幅を増やすと、16QAM方式の16個の信号点の内４隅の４点に移すことができる。例えば、信号点A1の座標が(√5，√5)であり、信号点P1の座標が(3，3)であったとする。この場合、信号点A1に対する振幅を3/√5倍すると、信号点A1を信号点P1に移すことができる。QPSK方式の他の信号点A2，A3，A4についても同様に、振幅を3/√5倍増やすと、それらは16QAM方式の信号点P2，P3，P4にそれぞれ移る。図３の信号点補正部31は、QPSK方式でデータ変調された信号の振幅を3/√5倍することで、QPSK方式でデータ変調された受信信号を、16QAM方式のコンステレーション上に対応付ける。言い換えれば、QPSK方式でデータ変調された或る受信信号が、信号点P1に関連付けられた場合、それは信号点A1の内容(例えば、２ビットのデータ"００")を表す。16QAM方式でデータ変調された或る受信信号が、信号点P1に関連付けられた場合、それは当然に信号点P1の内容(例えば、４ビットの"００１１")を表す。このような補正処理を行うことで、以後のユークリッド距離計算等に関し、QPSKでも16QAMでも共に16QAMのコンステレーションを使用することができる。これは、16QAM方式用の信号分離回路が、QPSK及び16QAM何れの変調方式にも共用できることを意味する。QPSK方式専用の信号分離回路と16QAM方式専用の信号分離回路とを別々に用意することは必須でなくなる。
【００５０】
なお、信号点A1,P1等の座標の値は一例に過ぎず、適切な如何なる値が使用されてもよい。本実施例では、各信号点の平均送信電力が10になるように各信号点の座標が決定されており、これは信号増幅動作の安定化等の観点から好ましい。
【００５１】
図３のユークリッド距離計算部32では、受信信号中の信号S1,S2の候補についてユークリッド距離（相対値）が計算される。
【００５２】
上位候補選択部33では，ユークリッド距離計算部32で計算されたユークリッド距離の短いものから順に16個が選択され、16個の距離各々に対応する送信信号の組合せ(S1,S2)が特定される。この送信信号の組合せ又はベクトル(S1,S2)は、全ての可能な候補の中から選別された生き残りシンボルレプリカになる。本実施例の場合、第１及び第２ストリームの信号S1,S2に共にQPSK方式が使用されていた場合、送信パターンは高々16個しかないので、それら全てが生き残る。しかしながら、信号S1,S2の一方に16QAM方式が使用されていた場合、送信パターンの総数は4×16＝64となり、これらの内上位16個だけが生き残る。更に、信号S1,S2に共に16QAM方式が使用されていた場合、送信パターンの総数は162＝256にも及び、これらの内上位16個だけが生き残る。
【００５３】
上述したように、受信信号にQPSK方式が使用されていた場合、その信号点の振幅は3/√5倍され、チャネル状態が良ければ、それらは16QAMの信号点P1，P2，P3又はP4に対応する。これら以外の信号点には対応しないはずである。従って、ユークリッド距離に基づく生き残り候補が選択される際、QPSK方式の信号に関し、信号点P1，P2，P3又はP4以外の信号点を含む送信パターンの候補は生き残り候補から除外される。送信パターンのこのような不要な組合せについては、そもそもユークリッド距離が計算されないようにしてもよい。生き残ったシンボルレプリカの各候補については、各自のユークリッド距離に基づいて、チャネル復号のためにビット毎の対数尤度比(LLR)が計算される。
【００５４】
本実施例によれば、受信した信号がQPSK方式でデータ変調されていた場合、ユークリッド距離計算の前に、その受信信号の振幅が所定数倍だけ変更される。ユークリッド距離計算は16QAM方式のコンステレーションで行われ、QPSK方式のコンステレーションの信号点は、ユークリッド距離計算には使用されない。ユークリッド距離計算及び生き残り候補の選別の際、QPSK方式及び16QAM方式に共通のコンステレーションが使用される。これにより、単一の信号分離部(16QAM用の信号分離部)のみを用いて信号分離を行うことができ、信号分離処理回路に関するチップ面積を節約できる。
【００５５】
図５は信号分離部の構成に関し、本実施例を使用した場合とそうでない場合との比較例を模式的に示す。図中上段はPARCが使用されず、第１，第２ストリームの信号S1,S2が同じ方式でデータ変調される場合を示す。この場合、第１，第２ストリーム共にQPSK方式が使用される場合と、双方共に16QAM方式が使用される場合とがある。本実施例が使用されない場合、これら２通りについて信号分離部(QPSK−QPSK，16QAM−16QAM)を用意する必要がある。これに対して、本実施例が使用される場合、QPSK方式専用の信号分離部は不要なので、16QAM方式に対する信号分離部(16QAM−16QAM)が用意されていればよい。従って本実施例は、集積回路の実装面積を減らす観点から好ましい。文脈から明らかなように、(M1−M2)という標記は、第１ストリームの信号に第１のデータ変調方式M1が適用されていることを想定し、第２ストリームの信号に第２のデータ変調方式M2が適用されていることを想定しながら信号分離を行うことを意味する。M1,M2は可能なデータ変調方式を表し、具体的にはQPSKや16QAMである。
【００５６】
図５の下段は、PARCが使用される場合の様子を示す。本実施例が使用されなかった場合、
第１，第２ストリーム各々にQPSKが適用されている場合、
第１ストリームにQPSKが適用され、第２ストリームに16QAMが適用されている場合、
第１ストリームに16QAMが適用され、第２ストリームにQPSKが適用されている場合及び
第１，第２ストリーム双方に16QAMが適用されている場合
の各々に備えて、受信機は信号分離回路を４種類用意しなければならない。これに対して、本実施例が使用される場合、QPSK方式専用の信号分離部は不要なので、16QAM方式に対する信号分離部(16QAM−16QAM)が用意されていればよい。この場合についても、本実施例は、集積回路の実装面積を減らす観点から好ましい。
【００５７】
なお、本実施例を使用することに伴って、図３の信号補正部31が修正される必要がある。信号補正部31はチャネル補償機能と本実施例の信号点補正の機能を果たす。受信信号の振幅及び／又は位相を調整するチャネル補償は、本実施例が適用されてもされなくても行われる。従って受信信号の振幅及び／又は位相を調整する機能は、受信機に既に備わっている。QPSK方式の信号点を16QAM方式の信号点に移す際に要する振幅調整量は、既知である。従ってチャネル補償の際受信信号に施す振幅及び／又は位相の修正内容を、本実施例に従って修正することで、図３の信号点補正部31を簡易に実現できる。
【００５８】
＜５．変形例１＞
上記の実施例では、データ変調方式はQPSK及び16QAMの２通りであったが、データ変調方式の種類はそれより多くてもよいし、異なる変調多値数の変調方式が使用されてもよい。例えば、QPSK及び16QAM方式に加えて、64QAM方式が使用されてもよい。QPSKの信号点を16QAMの信号点に移したのと同じ原理に基づいて、16QAMの16個の信号点を64QAMの64個の信号点の内の16個に移すことも可能である。従って、第１，第２ストリームの信号S1,S2に適用されるデータ変調方式の選択肢が、QPSK、16QAM及び64QAMであった場合、64QAM方式の信号分離部(64QAM−64QAM)を１つ用意することで、全ての送信信号パターンに対するユークリッド距離の計算等を実行することが、理論上は可能である。
【００５９】
しかしながら、64QAM方式の場合のコンステレーションでユークリッド距離の計算及び信号点候補の選別等を行うことは、16QAM方式のものを使用する場合よりも、演算負担及び消費電力をかなり多く必要とする。移動通信装置の場合、装置の小型化(集積回路の実装面積の小型化)だけでなく、消費電力の節約にも配慮する必要がある。QPSKと16QAMの信号点は比較的近い位置にあり、信号点数も比較的少ないので、QPSK方式用の信号分離も、16QAM用の信号分離も演算負担はさほど変わらない。しかし、64QAM方式用の信号分離に要する演算負担は、QPSKや16QAMの場合よりも、かなり多い。このような観点からは、QPSK及び16QAM方式については、上記実施例のように16QAM方式用の信号分離部を共有することとし、64QAM方式が使用される場合については別途信号分離部を用意することが考えられる。
【００６０】
図６は信号分離部の構成に関し、本実施例を使用した場合とそうでない場合との比較例を模式的に示す。図中上段はPARCが使用されず、第１，第２ストリームの信号S1,S2が同じ方式でデータ変調される場合を示す。この場合、第１，第２ストリーム共にQPSK方式が使用される場合と、双方共に16QAM方式が使用される場合と、双方共に64QAM方式が使用される場合とがある。本実施例が使用されない場合、これら３通りについて信号分離部を用意する必要がある。これに対して、上記の実施例が使用される場合、QPSK方式専用の信号分離部は不要なので、16QAM方式に対する信号分離部(16QAM−16QAM)と、64QAM方式に対する信号分離部(64QAM−64QAM)とが用意されていればよい。本実施例は、集積回路の実装面積を減らしつつ、消費電力の節約の観点から好ましい。
【００６１】
図６の下段は、PARCが使用される場合の様子を示す。本実施例が使用されなかった場合、
第１，第２ストリーム各々にQPSKが適用されている場合、
第１ストリームにQPSKが適用され、第２ストリームに16QAMが適用されている場合、
第１ストリームにQPSKが適用され、第２ストリームに64QAMが適用されている場合、
第１ストリームに16QAMが適用され、第２ストリームにQPSKが適用されている場合、
第１，第２ストリーム各々に16QAMが適用されている場合、
第１ストリームに16QAMが適用され、第２ストリームに64QAMが適用されている場合、
第１ストリームに64QAMが適用され、第２ストリームにQPSKが適用されている場合、
第１ストリームに64QAMが適用され、第２ストリームに16QAMが適用されている場合、
第１，第２ストリーム各々に64QAMが適用されている場合、
の各々に備えて、受信機は信号分離回路を９種類用意しなければならない。これに対して、本実施例が使用される場合、QPSK及び16QAM方式については信号分離部を共用できるので、16QAM方式に対する信号分離部(16QAM−16QAM)と、64QAM方式に対する信号分離部(16QAM−64QAM，64QAM−16QAM，64QAM−64QAM)とが用意されていればよい。この場合についても、本実施例は、集積回路の実装面積を減らしつつ、消費電力の節約の観点から好ましい。
【００６２】
＜６．変形例２＞
上記の実施例では、QPSKの信号点A1−A4が16QAMの信号点P1−P4に移るように、QPSKの受信信号点の振幅が3/√5倍に増やされた(倍率は、平均信号電力が10の場合の値である。)。しかしながら本発明はこのような信号変換に限定されない。適切な如何なる信号変換が使用されてもよい。変換前後の信号点の対応関係が既知であればよいからである。このような観点からは、振幅を伸縮するだけでなく、位相回転が追加的に又は代替的に使用されてもよい。例えば、図４に示されているQPSKの信号点A1が16QAMの信号点PX又はPYに移るように、QPSKの信号点の位相角が回転させられてもよい。一般的には振幅及び位相の双方が変更されてもよいが、信号点A1,PX,PYの場合、これらの振幅は何れも√10なので、振幅を一定にしつつ、位相を回転させるだけで信号点を変換することができる。
【００６３】
＜７．変形例３＞
上記の実施例では、2×2MIMO方式が使用されていたが、アンテナ数は２より多くてもよい。例えば、送信及び受信に４つのアンテナが使用される場合であって、各ストリームの信号はQPSK又は16QAMでデータ変調されるとする。この場合、４つのストリームの信号S1,S2,S3,S4に適用されるデータ変調方式の組合せは、24＝16通りにもなる。上記の本実施例による工夫がされなかったならば、16種類の各々について信号分離部が用意されなければならない。本実施例が使用される場合、16QAMに対する信号分離部(16QAM−16QAM−16QAM−16QAM)が１つ用意されればよい。このようにアンテナ数(ストリーム数)やデータ変調方式数が増えるほど本実施例による利点は顕著になる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、MIMO方式及びAMC方式が使用される適切な如何なる移動通信システムに適用されてもよい。例えば本発明は、HSDPA/HSUPA方式のW-CDMAシステム、LTE方式のシステム、IMT-Advancedシステム、WiMAX,  Wi-Fi方式のシステム等に適用されてもよい。
【００６５】
以上本発明は特定の実施例を参照しながら説明されてきたが、それらは単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてもよい。実施例又は項目の区分けは本発明に本質的ではなく、２以上の実施例又は項目に記載された事項が必要に応じて組み合わせて使用されてよいし、或る実施例又は項目に記載された事項が、別の実施例又は項目に記載された事項に(矛盾しない限り)適用されてよい。説明の便宜上、本発明の実施例に係る装置は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウエアで、ソフトウエアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が本発明に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施例で使用されるシステムを示す図。
【図２】受信機の主要な機能要素を示す図。
【図３】図２の信号分離部の詳細を示す図。
【図４】信号点補正の原理を説明するための図。
【図５】信号分離部に本実施例を適用した場合とそうでない場合との比較例(その１)を示す図。
【図６】信号分離部に本実施例を適用した場合とそうでない場合との比較例(その２)を示す図。
【符号の説明】
【００６７】
Tx  送信機
Rx  受信機
S1,S2  送信信号
r1,r2  受信信号
hij  チャネル行列要素
21  FFTタイミング検出部
22  FFT部
23  変調方式判定部
24  信号分離部
25  チャネル復号部
31  信号点補正部
32  ユークリッド距離計算部
33  上位候補選択部
34  LLR計算部
【図１】
2010147602.tif 000003
【図２】
2010147602.tif 000004
【図３】
2010147602.tif 000005
【図４】
2010147602.tif 000006
【図５】
2010147602.tif 000007
【図６】
2010147602.tif 000008