(57)【要約】【課題】受信装置の受信アンテナ数を増やすことなく、送信装置と受信装置との間で良好な伝送特性を得ることができる通信システム、受信装置及び通信方法を提供する。【解決手段】複数本の送信アンテナを備える送信装置と通信する受信装置であって、前記送信装置が前記複数の送信アンテナから送信する複数の送信信号を受信する少なくとも１本の受信アンテナと、前記受信アンテナで受信した信号を時間領域から周波数領域に変換するフーリエ変換部と、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、前記フーリエ変換部が周波数領域に変換した信号からマルチパスを分割して前記複数の送信信号を検出する信号検出部とを備える。【選択図】図２
2010034757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信装置と受信装置とを備える通信システムであって、
前記送信装置は、
複数本の送信アンテナと、
前記複数本の送信アンテナから前記受信装置にそれぞれ送信信号を送信する送信部とを備え、
前記受信装置は、
前記複数の送信アンテナから送信された複数の送信信号を受信する少なくとも１本の受信アンテナと、
前記受信アンテナで受信した信号を時間領域から周波数領域に変換するフーリエ変換部と、
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、
前記フーリエ変換部が周波数領域に変換した信号からマルチパスを分割して前記複数の送信信号を検出する信号検出部とを備えることを特徴とする通信システム。
【請求項２】
複数本の送信アンテナを備える送信装置と通信する受信装置であって、
前記送信装置が前記複数の送信アンテナから送信する複数の送信信号を受信する少なくとも１本の受信アンテナと、
前記受信アンテナで受信した信号を時間領域から周波数領域に変換するフーリエ変換部と、
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、
前記フーリエ変換部が周波数領域に変換した信号からマルチパスを分割して前記複数の送信信号を検出する信号検出部と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項３】
前記信号検出部は、前記フーリエ変換部が周波数領域に変換した信号からマルチパスに基づいて分割したマルチパス分割信号を生成し、そのマルチパス分割信号を用いて前記複数の送信信号を検出することを特徴とする請求項２に記載の受信装置。
【請求項４】
前記信号検出部が検出した信号を復調処理して、ビットの信頼度情報である符号化ビット対数尤度比を生成する復調部と、
前記復調部が生成した符号化ビット対数尤度比に対して誤り訂正復号処理を行う復号部とを備え、
前記信号検出部は、前記復号部が出力する符号化ビット対数尤度比を用いて前記マルチパス分割信号を生成することを特徴とする請求項３に記載の受信装置。
【請求項５】
前記信号検出部は、
前記符号化ビット対数尤度比から変調シンボルのレプリカであるシンボルレプリカを生成するシンボルレプリカ生成部と、
前記伝搬路推定値をマルチパスに基づいて分割するマルチパス分割部と、
前記シンボルレプリカと前記マルチパス分割部が分割した伝搬路推定値とから、前記マルチパス分割信号を生成するための分割用レプリカを生成する分割用レプリカ生成部と、
前記フーリエ変換部が周波数領域に変換した信号から前記分割用レプリカを減算し、前記マルチパス分割信号を生成する受信信号分割部と、
前記マルチパス分割信号から前記複数の送信信号を検出する信号分離部と、
を備えることを特徴とする請求項４に記載の受信装置。
【請求項６】
前記信号分離部は、前記伝搬路推定値と、前記マルチパス分割部が分割した伝搬路推定値と、前記シンボルレプリカとを用いて線形重みを生成し、その線形重みを用いて前記複数の送信信号を検出することを特徴とする請求項５に記載の受信装置。
【請求項７】
前記信号検出部が検出した信号を復調処理して、ビットの信頼度情報である符号化ビット対数尤度比を生成する復調部と、
前記復調部が生成した符号化ビット対数尤度比に対して誤り訂正復号処理を行う復号部とを備え、
前記信号検出部は、
前記復号部が誤り訂正復号処理を行った符号化ビット対数尤度比から変調シンボルのレプリカであるシンボルレプリカを生成するシンボルレプリカ生成部と、
前記シンボルレプリカと前記伝搬路推定値とから受信信号レプリカを生成する受信信号レプリカ生成部と、
前記フーリエ変換部が周波数領域に変換した信号から前記受信信号レプリカを除去するレプリカ除去部と、
前記伝搬路推定値をマルチパスに基づいて分割するマルチパス分割部と、
前記レプリカ除去部が受信信号レプリカを除去した信号と、前記伝搬路推定値と、前記マルチパス分割部が分割した伝搬路推定値と、前記シンボルレプリカとを用いて前記複数の送信信号を検出する信号再生部と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の受信装置。
【請求項８】
前記信号再生部は、所望の送信信号ごとに前記複数の送信信号を検出することを特徴とする請求項７に記載の受信装置。
【請求項９】
シングルキャリア伝送を用いて前記送信装置と通信することを特徴とする請求項２から８までのいずれかの項に記載の受信装置。
【請求項１０】
マルチキャリア伝送を用いて前記送信装置と通信することを特徴とする請求項２から８までのいずれかの項に記載の受信装置。
【請求項１１】
複数本の送信アンテナを備える送信装置と、少なくとも１本の受信アンテナを備える受信装置とを用いた通信方法であって、
前記送信装置は、
前記複数本の送信アンテナから前記受信装置にそれぞれ送信信号を送信する送信過程を有し、
前記受信装置は、
前記受信アンテナで受信する前記送信信号を時間領域から周波数領域に変換するフーリエ変換過程と、
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、
前記フーリエ変換過程で周波数領域に変換した信号からマルチパスを分割して前記複数の送信信号を検出する信号検出過程とを有することを特徴とする通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システム、受信装置及び通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信の分野では、高速伝送を実現するため、複数の独立した送信信号を、同じ周波数、同一タイミングで無線送信装置から無線受信装置に送信することにより、周波数帯域幅を広げずに伝送レートを増大できるＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ：多入力多出力）システムが使用されている。
ＭＩＭＯシステムでは、異なる送信信号が多重されて無線受信装置で受信されるため、無線受信装置では空間的に多重された送信信号を分離する技術が用いられる。
【０００３】
図１８は、従来から知られているＭＩＭＯシステムの概略構成図である。このＭＩＭＯシステムは、無線送信装置５１（送信装置とも称する）と無線受信装置５２（受信装置とも称する）とを備えている。無線送信装置５１は、Ｔ本（Ｔは、２又は２よりも大きな整数）の送信アンテナＡｓ１〜ＡｓＴを備えており、各送信アンテナＡｓ１〜ＡｓＴから異なる送信信号ｓ１〜ｓＴを無線受信装置５２に送信する。
無線送信装置５１の各送信アンテナＡｓ１〜ＡｓＴから送信された送信信号ｓ１〜ｓＴは、無線受信装置５２が備えるＲ本（Ｒは、１または１よりも大きな整数）の受信アンテナＡｒ１〜ＡｒＲで受信される。このとき、ＭＩＭＯシステムの送受信信号は、式（１）〜式（５）のように表すことができる。
【０００４】
【数１】
2010034757.tif 000003
【０００５】
【数２】
2010034757.tif 000004
【０００６】
【数３】
2010034757.tif 000005
【０００７】
【数４】
2010034757.tif 000006
【０００８】
【数５】
2010034757.tif 000007
【０００９】
ただし、式（１）の左辺と式（２）の左辺のベクトルｒは、無線受信装置５２の各受信アンテナＡｒ１〜ＡｒＲで受信される受信信号を要素にもつ１行×Ｒ列の受信信号ベクトルである。
また、式（３）の左辺のベクトルＨは、無線送信装置５１の各送信アンテナＡｓ１〜ＡｓＴと、無線受信装置５２の受信アンテナＡｒ１〜ＡｒＲとの間の伝搬路応答（ｈ１１、・・・、ｈＲ１、・・・、ｈ１Ｔ、・・・ｈＲＴ）を要素に持つＲ行×Ｔ列の伝搬路行列である。
【００１０】
ここで、ｈ１１は送信アンテナＡｓ１と受信アンテナＡｒ１との間の伝搬路応答であり、ｈＲ１は、送信アンテナＡｓ１と受信アンテナＡｒＲとの間の伝搬路応答である。また、ｈ１Ｔは送信アンテナＡｓＴと受信アンテナＡｒ１との間の伝搬路応答であり、ｈＲＴは、送信アンテナＡｓＴと受信アンテナＡｒＲとの間の伝搬路応答である。また、行列の右肩の記号Ｔは、その行列の転置行列であることを示している。
【００１１】
式（４）の左辺のベクトルｓは、無線送信装置５１の各送信アンテナＡｓ１〜ＡｓＴで送信される送信信号を要素にもつ１行×Ｔ列の送信信号ベクトルである。また、式（５）の左辺のベクトルｎは、無線受信装置５２の各受信アンテナＡｒ１〜ＡｒＲで加わる雑音を要素にもつ１行×Ｒ列の雑音ベクトルである。
【００１２】
式（１）のように空間的に多重された信号を分離する技術としては、例えば、ＺＦＤ（Ｚｅｒｏ  Ｆｏｒｃｉｎｇ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ：ゼロフォーシング検出）やＭＭＳＥＤ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ：最小平均二乗誤差検出）のような線形処理がある。
これらの線形処理は、演算量が少ないため、よく用いられている。上述したＭＩＭＯシステムは、非特許文献１に記載されている。
【非特許文献１】Ａｒｏｇｙａｓｗａｍｉ  Ｊ．Ｐａｕｌｒａｊ、Ｄｈａｎａｎｊａｙ  Ａ．Ｇｏｒｅ、Ｒｏｈｉｔ  Ｕ．Ｎａｂａｒ、Ｈｅｌｍｕｔ  Ｂｏｌｃｓｋｅｉ、「Ａｎ  ｏｖｅｒｖｉｅｗ  ｏｆ  ＭＩＭＯ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ−Ａ  ｋｅｙ  ｔｏ  Ｇｉｇａｂｉｔ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＩＥＥＥ、Ｖｏｌ．９２、Ｎｏ．２、ｐｐ．１９８−２１８、２００４年２月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来のＭＩＭＯシステムでは、無線受信装置５２の受信アンテナ数Ｒが多い方が良い特性が得られる。特に、上述したＺＦＤやＭＭＳＥＤのような線形処理を用いて良い伝送特性を得るためには、無線送信装置５１の送信アンテナ数Ｔと、無線受信装置５２の受信アンテナ数Ｒとの間に、Ｔ≦Ｒの関係が成り立っていることが望ましい。
Ｔ＞Ｒであると、伝送特性は著しく劣化してしまう。この問題を回避するためには、無線受信装置５２の受信アンテナ数を増やせば良いが、無線受信装置５２が移動端末等の小型無線受信装置である場合には、搭載できる受信アンテナ数が制限され、受信アンテナ数を増やすことは難しい。
【００１４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、受信装置の受信アンテナ数を増やすことなく、送信装置と受信装置との間で良好な伝送特性を得ることができる通信システム、受信装置及び通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
（１）  本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様による通信システムは、送信装置と受信装置とを備える通信システムであって、前記送信装置は、複数本の送信アンテナと、前記複数本の送信アンテナから前記受信装置にそれぞれ送信信号を送信する送信部とを備え、前記受信装置は、前記複数の送信アンテナから送信された複数の送信信号を受信する少なくとも１本の受信アンテナと、前記受信アンテナで受信した信号を時間領域から周波数領域に変換するフーリエ変換部と、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、前記フーリエ変換部が周波数領域に変換した信号からマルチパスを分割して前記複数の送信信号を検出する信号検出部とを備える。
【００１６】
（２）  また、本発明の一態様による受信装置は、複数本の送信アンテナを備える送信装置と通信する受信装置であって、前記送信装置が前記複数の送信アンテナから送信する複数の送信信号を受信する少なくとも１本の受信アンテナと、前記受信アンテナで受信した信号を時間領域から周波数領域に変換するフーリエ変換部と、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、前記フーリエ変換部が周波数領域に変換した信号からマルチパスを分割して前記複数の送信信号を検出する信号検出部とを備える。
【００１７】
（３）  また、本発明の一態様による受信装置の前記信号検出部は、前記フーリエ変換部が周波数領域に変換した信号からマルチパスに基づいて分割したマルチパス分割信号を生成し、そのマルチパス分割信号を用いて前記複数の送信信号を検出する。
【００１８】
（４）  また、本発明の一態様による受信装置は、前記信号検出部が検出した信号を復調処理して、ビットの信頼度情報である符号化ビット対数尤度比を生成する復調部と、前記復調部が生成した符号化ビット対数尤度比に対して誤り訂正復号処理を行う復号部とを備え、前記信号検出部は、前記復号部が出力する符号化ビット対数尤度比を用いて前記マルチパス分割信号を生成する。
【００１９】
（５）  また、本発明の一態様による受信装置の前記信号検出部は、前記符号化ビット対数尤度比から変調シンボルのレプリカであるシンボルレプリカを生成するシンボルレプリカ生成部と、前記伝搬路推定値をマルチパスに基づいて分割するマルチパス分割部と、前記シンボルレプリカと前記マルチパス分割部が分割した伝搬路推定値とから、前記マルチパス分割信号を生成するための分割用レプリカを生成する分割用レプリカ生成部と、前記フーリエ変換部が周波数領域に変換した信号から前記分割用レプリカを減算し、前記マルチパス分割信号を生成する受信信号分割部と、前記マルチパス分割信号から前記複数の送信信号を検出する信号分離部とを備える。
【００２０】
（６）  また、本発明の一態様による受信装置の前記信号分離部は、前記伝搬路推定値と、前記マルチパス分割部が分割した伝搬路推定値と、前記シンボルレプリカとを用いて線形重みを生成し、その線形重みを用いて前記複数の送信信号を検出する。
【００２１】
（７）  また、本発明の一態様による受信装置は、前記信号検出部が検出した信号を復調処理して、ビットの信頼度情報である符号化ビット対数尤度比を生成する復調部と、前記復調部が生成した符号化ビット対数尤度比に対して誤り訂正復号処理を行う復号部とを備え、前記信号検出部は、前記復号部が誤り訂正復号処理を行った符号化ビット対数尤度比から変調シンボルのレプリカであるシンボルレプリカを生成するシンボルレプリカ生成部と、前記シンボルレプリカと前記伝搬路推定値とから受信信号レプリカを生成する受信信号レプリカ生成部と、前記フーリエ変換部が周波数領域に変換した信号から前記受信信号レプリカを除去するレプリカ除去部と、前記伝搬路推定値をマルチパスに基づいて分割するマルチパス分割部と、前記レプリカ除去部が受信信号レプリカを除去した信号と、前記伝搬路推定値と、前記マルチパス分割部が分割した伝搬路推定値と、前記シンボルレプリカとを用いて前記複数の送信信号を検出する信号再生部とを備える。
【００２２】
（８）  また、本発明の一態様による受信装置の前記信号再生部は、所望の送信信号ごとに前記複数の送信信号を検出する。
【００２３】
（９）  また、本発明の一態様による受信装置は、シングルキャリア伝送を用いて前記送信装置と通信する。
【００２４】
（１０）  また、本発明の一態様による受信装置は、マルチキャリア伝送を用いて前記送信装置と通信する。
【００２５】
（１１）  また、本発明の一態様による通信方法は、複数本の送信アンテナを備える送信装置と、少なくとも１本の受信アンテナを備える受信装置とを用いた通信方法であって、前記送信装置は、前記複数本の送信アンテナから前記受信装置にそれぞれ送信信号を送信する送信過程を有し、前記受信装置は、前記受信アンテナで受信する前記送信信号を時間領域から周波数領域に変換するフーリエ変換過程と、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、前記フーリエ変換過程で周波数領域に変換した信号からマルチパスを分割して前記複数の送信信号を検出する信号検出過程とを有する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の通信システム、受信装置及び通信方法では、受信装置の受信アンテナ数を増やすことなく、送信装置と受信装置との間で良好な伝送特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を用いて本発明の第１〜第４の実施形態について説明する。始めに、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００２８】
（第１の実施形態）
第１の実施形態は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ−Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：多入力多出力−直交周波数分割多重）を用いる無線通信システムについて説明する。
本発明の第１の実施形態による無線通信システムは、無線送信装置１００（図１）と無線受信装置２００（図２）とを備えている。無線送信装置１００は、基地局装置であり、無線受信装置２００は、携帯電話などの移動局装置である。
【００２９】
図１は、本発明の第１の実施形態による無線送信装置１００の構成を示す概略ブロック図である。無線送信装置１００は、符号部１０１−１〜１０１−Ｔ、変調部１０２−１〜１０２−Ｔ、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：逆高速フーリエ変換）部１０３−１〜１０３−Ｔ、パイロット多重部１０４−１〜１０４−Ｔ、ＧＩ（Ｇｕａｒｄ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ：ガードインターバル）挿入部１０５−１〜１０５−Ｔ、Ｄ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｏ  Ａｎａｌｏｇｕｅ：デジタル／アナログ）変換部１０６−１〜１０６−Ｔ、送信フィルタ部１０７−１〜１０７−Ｔ、無線部１０８−１〜１０８−Ｔ、送信アンテナ１０９−１〜１０９−Ｔ、パイロット信号生成部１１０を備えている。なお、図１において、Ｔは、２又は２よりも大きな整数である。
【００３０】
無線送信装置１００は、無線送信装置１００の上位レイヤ（図示省略）から出力される情報ビットを、符号部１０１−１で、畳み込み符号やターボ符号等の誤り訂正符号化を行う。符号部１０１−１で誤り訂正符号化された符号化ビットは、変調部１０２−１でＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ：４相位相偏移変調）、１６ＱＡＭ（１６  Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：１６値直交振幅変調）等の変調シンボルにマッピングされる。
変調部１０２−１から出力される変調シンボルは、ＩＦＦＴ部１０３−１で周波数領域の信号から時間領域の信号に変換される。
【００３１】
ＩＦＦＴ部１０３−１から出力される信号には、パイロット信号生成部１１０で生成されるパイロット信号がパイロット多重部１０４−１によって多重され、ＧＩ挿入部１０５−１でガードインターバルが付加され、Ｄ／Ａ変換部１０６−１でデジタル信号からアナログ信号に変換される。
Ｄ／Ａ変換部１０６−１でＤ／Ａ変換された信号は、送信フィルタ部１０７−１で波形整形され、無線部１０８−１で無線周波数に変換される。送信アンテナ１０９−１は、無線部１０８−１で無線周波数に変換された信号を無線受信装置２００（図２）に送信する。
【００３２】
このようにして生成される送信信号を並列に複数（Ｔ個）生成し、複数の送信アンテナ１０９−１〜１０９−Ｔを用いて、同じ周波数、同一タイミングで無線受信装置２００に送信する。送信信号は、マルチパス伝搬路を通り、無線受信装置２００で受信される。
【００３３】
なお、符号部１０１−２（図示省略）〜１０１−Ｔ、変調部１０２−２（図示省略）〜１０２−Ｔ、ＩＦＦＴ部１０３−２（図示省略）〜１０３−Ｔ、パイロット多重部１０４−２（図示省略）〜１０４−Ｔ、ＧＩ挿入部１０５−２（図示省略）〜１０５−Ｔ、Ｄ／Ａ変換部１０６−２（図示省略）〜１０６−Ｔ、送信フィルタ部１０７−２（図示省略）〜１０７−Ｔ、無線部１０８−２（図示省略）〜１０８−Ｔ、送信アンテナ１０９−２（図示省略）〜１０９−Ｔの構成は、符号部１０１−１、変調部１０２−１、ＩＦＦＴ部１０３−１、パイロット多重部１０４−１、ＧＩ挿入部１０５−１、Ｄ／Ａ変換部１０６−１、送信フィルタ部１０７−１、無線部１０８−１、送信アンテナ１０９−１の構成と同じであるので、それらの説明を省略する。
【００３４】
図２は、本発明の第１の実施形態による無線受信装置２００の構成を示す概略ブロック図である。無線受信装置２００は、受信アンテナ部２０１−１〜２０１−Ｒ、無線部２０２−１〜２０２−Ｒ、受信フィルタ部２０３−１〜２０３−Ｒ、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇｕｅ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ：アナログ／デジタル）変換部２０４−１〜２０４−Ｒ、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：高速フーリエ変換）部２０５−１〜２０５−Ｒ、信号検出部２０６ａ、復調部２０７−１〜２０７−Ｔ、復号部２０８−１〜２０８−Ｔ、伝搬路推定部２０９を備えている。なお、図２において、Ｒは、１又は１よりも大きな整数である。また、図２において、Ｔは、２又は２よりも大きな整数である。
【００３５】
無線受信装置２００では、受信アンテナ２０１−１〜２０１−Ｒで受信された信号を無線部２０２−１〜２０２−Ｒで、無線周波数からベースバンド信号に変換する。無線部２０２−１〜２０２−Ｒが出力する受信ベースバンド信号は、受信フィルタ部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、ＦＦＴ部２０５−１〜２０５−Ｒで時間領域の信号から周波数領域の信号に変換され、受信信号として信号検出部２０６ａに出力される。
【００３６】
受信信号は、信号検出部２０６ａにおいて、復号部２０８−１〜２０８−Ｒから出力されるビットＬＬＲ（Ｌｏｇ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  Ｒａｔｉｏ：対数尤度比）と、伝搬路推定部２０９で推定された伝搬路推定値とを用いて、ＭＩＭＯ多重された信号の分離が行われる。
信号検出部２０６ａの出力は、復調部２０７−１〜２０７−Ｔで復調処理によりビットＬＬＲが算出される。ＱＰＳＫ変調を例に復調処理の説明をする。信号分離後のあるシンボルをＸとする。またＱＰＳＫ変調シンボルを構成しているビットをｂ０、ｂ１とする。このとき、Ｘを復調して得られる符号化ビットＬＬＲであるλ（ｂ０）は、以下の式（６）のように表せる。
【００３７】
【数６】
2010034757.tif 000008
【００３８】
ただし、λ（）はＬＬＲを表し、Ｒｅ（）は複素数の実部を表す。λ（ｂ１）に対するビットＬＬＲは式（６）のＲｅ（Ｘ）をＸの虚部に置き換えれば良い。また、μはＭＩＭＯ信号分離後の等価振幅利得であり、ＭＩＭＯ信号分離に用いた重みと伝搬路推定値との積で求められる。
復号部２０８−１〜２０８−Ｔでは、入力されたビットＬＬＲに対して誤り訂正復号処理が行われ、情報ビットもしくはビットＬＬＲが出力される。ビットＬＬＲが出力された場合は、信号検出部２０６ａに入力される。伝搬路推定部２０９は受信したパイロット信号を用いて伝搬路推定を行う。
【００３９】
線形重みであるＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ：最小平均二乗誤差）重みを用いてＭＩＭＯ信号分離を行う場合の、信号検出部２０６ａの処理を具体的に説明する。第ｋサブキャリアにおけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信信号Ｒ（ｋ）は、以下の式（７）のように表される。
【００４０】
【数７】
2010034757.tif 000009
【００４１】
式（７）において、Ｒ（ｋ）は、各受信アンテナ２０１−１〜２０１−Ｒでの受信信号を要素に持つＲ次元の受信信号ベクトルを表している。より具体的には、Ｒ（ｋ）は、無線受信装置２００のＦＦＴ部２０５−１〜２０５−Ｒから出力されて信号検出部２０６ａの受信信号分割部３０１に入力される周波数領域の信号を表すＲ次元ベクトルである。
また、Ｈ（ｋ）は、各送信アンテナ１０９−１〜１０９−Ｔと受信アンテナ２０１−１〜２０１−Ｒとの間の伝搬路を要素に持つＲ行Ｔ列の伝搬路行列を表している。
また、Ｓ（ｋ）は、各送信アンテナ１０９−１〜１０９−Ｔで送信された信号を要素に持つＴ次元の送信信号ベクトルを表している。より具体的には、Ｓ（ｋ）は、無線送信装置１００の変調部１０２−１〜１０２−ＴからＩＦＦＴ部１０３−１〜１０３−Ｔに入力される周波数軸上の信号を表すＴ次元のベクトルである。
また、Ｎ（ｋ）は、各受信アンテナ２０１−１〜２０１−Ｒにおける雑音を要素に持つＲ次元の雑音ベクトルを表している。
なお、ｋは、１≦ｋ≦Ｎｓｕｂの条件を満たす整数である。ＮｓｕｂはＯＦＤＭ信号のサブキャリア数を表す。また、マルチパス分割後の受信信号であるＲＢ（ｋ）は、以下の式（８）のように表わされる。
【００４２】
本発明の実施形態では、マルチパス（先行波の経路とそれとは異なる遅延波の経路の総称）の受信信号に対して、良好な伝送特性を得ることを目的としてその分割を行うが、分割後の受信信号は、それぞれ、該当する受信アンテナの受信信号から受信信号レプリカを除去したものである除去残差成分に、分割したマルチパスで生成した受信信号レプリカを加えたものとしている。以下、この点を数式を用いて説明を進める。
【００４３】
【数８】
2010034757.tif 000010
【００４４】
ここでは、マルチパス分割後の信号数をＮＢとする。第１〜第Ｒの受信アンテナ２０１−１〜２０１−Ｒにおける分割数、すなわち分割後の信号数をそれぞれＮ１〜ＮＲとすると、ＮＢ＝Ｎ１＋・・・＋ＮＲである。
ＲＢ（ｋ）は、マルチパス分割後の伝搬路推定値を用いて生成した受信レプリカを要素に持つＮＢ次元ベクトルである。
また、Ｒ〜（ｋ）は各受信アンテナ２０１−１〜２０１−Ｒにおける受信信号レプリカを除去した信号の各受信アンテナ成分を分割数だけコピーしたＮＢ次元のベクトルである。
受信信号から受信信号レプリカを除去するには以下の式（９）を用いる。
【００４５】
【数９】
2010034757.tif 000011
【００４６】
ただし、式（９）において、ｈ＾（ｋ）はＮＲ行Ｔ列の伝搬路推定値行列である。また、Ｓ＾（ｋ）は、各送信アンテナ１０９−１〜１０９−Ｔにおけるシンボルレプリカを要素に持つＴ次元のベクトルである。
【００４７】
ＮＢ次元のベクトルであるＲ〜（ｋ）は、例えばＲｒｅｓ（ｋ）の第１要素をＮ１個コピーして第１要素〜第Ｎ１要素とし、Ｒｒｅｓ（ｋ）の第２要素をＮ２個コピーして第（Ｎ１＋１）要素〜第（Ｎ１＋Ｎ２）要素とし、・・・、Ｒｒｅｓ（ｋ）の第Ｒ要素をＮＲ個コピーして第（Ｎ１＋・・・＋ＮＲ−１＋１）要素〜第ＮＢ要素として、生成する。また、Ｒ＾Ｂ（ｋ）は、分割したマルチパスで生成した受信レプリカを要素に持つＮＢ次元のベクトルである。すなわち、受信アンテナ２０１−１における受信信号レプリカであって分割数Ｎ１で分割したマルチパスで生成した受信レプリカをＲ＾Ｂ（ｋ）の第１〜第Ｎ１要素とし、・・・受信アンテナ２０１−Ｒにおける受信信号レプリカであって分割数ＮＲで分割したマルチパスで生成した受信レプリカをＲ＾Ｂ（ｋ）の第（Ｎ１＋・・・＋ＮＲ−１＋１）要素〜第ＮＢ要素として、生成する。
【００４８】
ＭＭＳＥ重みは、｜｜ＷＨ（ｋ）ＲＢ（ｋ）−Ｓ（ｋ）｜｜２が最小となるＷ（ｋ）とする。なお、行列の右肩の記号Ｈは行列の複素共役転置を表わしており、｜｜ｘ｜｜はｘのノルムを表している。
ＭＭＳＥ重みであるＷＨ（ｋ）は、以下の式（１０）〜式（１２）により表される。
【００４９】
【数１０】
2010034757.tif 000012
【００５０】
【数１１】
2010034757.tif 000013
【００５１】
【数１２】
2010034757.tif 000014
【００５２】
式（１１）の左辺のＰ（ｋ）は、シンボルレプリカ生成の信頼度を示す。従って、信頼性が１００％であれば、Ｐ（ｋ）はＩＮＴ、すなわちＴ行Ｔ列の単位行列となり、式（１２）の左辺のΛ（ｋ）はＴ行Ｔ列の零行列となる。理解の容易のために、Ｐ（ｋ）が単位行列、Λ（ｋ）が零行列という極限の状態を考えれば、式（１０）はＷＨ（ｋ）＝ＨＨＢ（ｋ）（ＨＢ（ｋ）ＨＨＢ（ｋ））−１となる。ＷＨ（ｋ）はＴ行ＮＢ列の行列であり、ＲＢ（ｋ）ＮＢ次元のベクトルであるから、ＷＨ（ｋ）ＲＢ（ｋ）はＴ次元のベクトルであり、Ｓ（ｋ）＝ＷＨ（ｋ）ＲＢ（ｋ）となる。このＷＨ（ｋ）ＲＢ（ｋ）は信号分離部３０２の出力であるから、このＷＨ（ｋ）ＲＢ（ｋ）は極限の状態において、送信信号である情報ビットが完全に再現されたことを示す。極限の状態でなくても、本実施形態によれば、受信アンテナの本数が少ない状態において、送信信号である情報ビットを広い伝送環境において完全に再現することができ、さらに誤り訂正符号との併用により、この特性は格段に改善される。なお、式（１０）において、Ｈ〜（ｋ）は、Ｈ（ｋ）の第１行をＮ１個コピーし、第２行をＮ２個コピーし、・・・、第Ｒ行をＮＲ個コピーしたものであり、ＮＢ行Ｔ列の行列である。ＨＢ（ｋ）は、分割後のマルチパスの伝達関数を要素に持つＮＢ行Ｔ列の行列である。また、σｎ２は、雑音電力である。また、ＩＮは、Ｎ行Ｎ列の単位行列を表す。
【００５３】
図３は、本発明の第１の実施形態による無線受信装置２００の信号検出部２０６ａ（図２）の構成を示す概略ブロック図である。信号検出部２０６ａは、受信信号分割部３０１、信号分離部３０２、シンボルレプリカ生成部３０３、分割用レプリカ生成部３０４、マルチパス分割部３０５を備えている。
【００５４】
受信信号分割部３０１は、ＦＦＴ部２０５−１〜２０５−Ｒから得られる周波数領域の受信信号を、分割用レプリカ生成部３０４から得られる分割用レプリカを用いて、マルチパスに基づいて分割する。受信信号分割部３０１は、式（８）を用いて、マルチパス分割後の受信信号であるＲＢ（ｋ）を生成している。
【００５５】
信号分離部３０２は、受信信号分割部３０１の出力を受信アンテナ２０１−１〜２０１−Ｒで受信した受信信号とみなしてＭＩＭＯの信号分離を行う。例えば、ＭＭＳＥのような線形処理を行う場合は、伝搬路推定値から入力される伝搬路推定値と、マルチパス分割部３０５から入力されるマルチパス分割後の伝搬路推定値と、シンボルレプリカ生成部３０３で生成されるシンボルレプリカとを用いて、式（１０）のようなＭＭＳＥ重みＷＨ（ｋ）を用いて、ＭＩＭＯの信号分離を行う。
シンボルレプリカ生成部３０３で生成されるシンボルレプリカであるＸは、ビットｂ０、ｂ１で構成されているＱＰＳＫ変調の場合、以下の式（１３）のように表わされる。
【００５６】
【数１３】
2010034757.tif 000015
【００５７】
ただし、式（１３）において、Ｘは、変調シンボルの期待値を表すシンボルレプリカである。また、ｔａｎｈは、双曲線正接関数である。また、ｊは、ｊ２＝−１を満たす虚数単位である。
分割用レプリカ生成部３０４は、シンボルレプリカ生成部３０３より得られるシンボルレプリカと、マルチパス分割部３０５より得られるマルチパス分割後の伝搬路推定値を用いてマルチパス分割用の受信レプリカを生成する。
【００５８】
図４（ａ）〜図４（ｄ）は、本発明の第１の実施形態によるマルチパス分割部３０５のマルチパス分割の処理の一例を示す図である。図４（ａ）〜図４（ｄ）では、横軸に時間をとり、縦軸に電力をとっている。
図４（ａ）は、マルチパスの遅延プロファイルの一例を示しており、ｐ１〜ｐ６は先行波および遅延波を表している。以降の説明では、先行波および遅延波を合わせて遅延波と称する。
ここでは、図４（ａ）の遅延波ｐ１〜ｐ６を、３ブロックにマルチパス分割する。マルチパス分割後の伝搬路は、図４（ｂ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）に示されているブロックｂ１、ｂ２、ｂ３のようになる。ブロックｂ１は遅延波ｐ１〜ｐ６のうち遅延波ｐ１、ｐ２で構成され、ブロックｂ２は遅延波ｐ３、ｐ４で構成され、ブロックｂ３は遅延波ｐ５、ｐ６で構成されている。
【００５９】
受信信号分割部３０１では、受信信号をブロックｂ１、ｂ２、ｂ３の伝搬路を通った信号に分割する。このため、分割用レプリカ生成部３０４では、例えば、ブロックｂ１の伝搬路を通った受信信号を生成する場合は、遅延波ｐ３〜ｐ６の伝搬路を用いて受信レプリカを生成する。
受信信号分割部３０１は、受信信号から遅延波ｐ３〜ｐ６から生成した受信レプリカを減算して、ブロックｂ１の伝搬路を通った受信信号を生成する。同様に、ブロックｂ２の場合は遅延波ｐ１、ｐ２、ｐ５、ｐ６を用いて受信レプリカを生成し、ブロックｂ３の場合は遅延波ｐ１〜ｐ４を用いて受信レプリカを生成する。
なお、一度も復号処理が行われていない場合は、受信レプリカが生成できないためマルチパス分割処理は行わず、従来のＭＩＭＯ信号分離処理を行う。
【００６０】
図５は、本発明の第１の実施形態による無線受信装置２００の受信処理を示すフローチャートである。
始めに、信号検出部２０６ａの受信信号分割部３０１（図３）は、ＦＦＴ部２０５−１〜２０５−Ｒから出力される周波数領域の受信信号を、ステップＳ５０８で生成される分割用レプリカを用いて、マルチパスに基づいて分割する（ステップＳ５０１）。
そして、信号検出部２０６ａの信号分離部３０２（図３）は、ステップＳ５０１で分割した受信信号を受信アンテナ２０１−１〜２０１−Ｒで受信した信号とみなし、ＭＩＭＯ信号分離を行う（ステップＳ５０２）。
【００６１】
そして、復調部２０７−１〜２０７−Ｔ（図２）は、ステップＳ５０２でＭＩＭＯ分離した信号に対して復調処理を行い（ステップＳ５０３）、符号化ビットＬＬＲを算出する。
そして、復号部２０８−１〜２０８−Ｔ（図２）は、算出された符号化ビットＬＬＲに対して誤り訂正復号処理を行う（ステップＳ５０４）。
そして、復号部２０８−１〜２０８−Ｔ（図２）は、ステップＳ５０４での誤り訂正復号処理の結果に対して、誤りが検出されたか、及び、既定の処理回数に達していないか否かを判定する（ステップＳ５０５）。ステップＳ５０５で、誤りが検出されなかった場合、又は、既定の処理回数に達した場合には（ステップＳ５０５で「ＮＯ」）、復号部２０８−１〜２０８−Ｔは、情報ビットを出力して、図５のフローチャートの処理を終了する。
一方、ステップＳ５０５で、誤りが検出された場合、及び、既定の処理回数に達していない場合には（ステップＳ５０５で「ＹＥＳ」）、復号部２０８−１〜２０８−Ｔは、符号化ビットＬＬＲを信号検出部２０６ａのシンボルレプリカ生成部３０３に出力する。
【００６２】
そして、信号検出部２０６ａのシンボルレプリカ生成部３０３（図３）は、ステップＳ５０５で復号部２０８−１〜２０８−Ｔから出力される符号化ビットＬＬＲを用いてシンボルレプリカを生成する（ステップＳ５０６）。
そして、信号検出部２０６ａのマルチパス分割部３０５（図３）は、伝搬路推定部２０９（図２）から出力される伝搬路推定値を、マルチパスに分割する（ステップＳ５０７）。
そして、信号検出部２０６ａの分割用レプリカ生成部３０４（図３）は、ステップＳ５０６で生成したシンボルレプリカと、ステップＳ５０７で分割したマルチパスを用いて受信信号の分割に用いる分割用レプリカを生成する（ステップＳ５０８）。そして、ステップＳ５０１に進む。
【００６３】
図６は、本発明の第１の実施形態による受信信号分割部３０１の処理を示すフローチャートである。受信信号分割部３０１は、受信信号から分割用レプリカを減算して（ステップＳ２００１）、受信信号に対しマルチパス分割を行う。分割用レプリカは、抽出したいマルチパス以外のパスの受信レプリカである。なお、式（８）のように、受信信号から受信信号レプリカを減算した後に、抽出したいパスの受信レプリカを加算してもよい。
【００６４】
図７は、本発明の第１の実施形態による信号分離部３０２の処理を示すフローチャートである。始めに、信号分離部３０２は、伝搬路推定値、マルチパス分割後の伝搬路推定値に基づき、例えば式（１０）のようなＭＭＳＥ重みを生成する（ステップＳ２１０１）。そして、信号分離部３０２は、ステップＳ２１０１で生成した重みを、マルチパス分割後の受信信号に乗算して（ステップＳ２１０２）、ＭＩＭＯ信号分離を行う。
【００６５】
図８は、本発明の第１の実施形態による分割用レプリカ生成部３０４の処理を示すフローチャートである。分割用レプリカ生成部３０４は、シンボルレプリカと分割用伝搬路推定値から、抽出したいパス以外のレプリカである分割用レプリカを生成する（ステップＳ２２０１）。
【００６６】
なお、マルチパス分割は、例えば、分割後の伝搬路の電力がほぼ等しくなるように分割しても良いし、分割後の伝搬路のパス数が等しくなるように分割しても良いし、分割後のパス間の最大時間差が等しくなるように分割しても良いし、その他の基準に基づいて分割しても良い。
また、マルチパス分割数は、各受信アンテナ２０１−１〜２０１−Ｒで任意に設定することができ、例えば、各受信アンテナ２０１−１〜２０１−Ｒで分割数を等しくしても良い。また、分割しない受信アンテナがあっても良く、少なくとも１本の受信アンテナでマルチパス分割が行われれば良い。
【００６７】
なお、第１の実施形態では、ＭＩＭＯの信号分離に線形演算のＭＭＳＥを用いる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、その他のＭＩＭＯ信号の分離方法を用いても良い。
例えば、式（７）に示しているマルチパス分割後の受信信号Ｒ（ｋ）に対して、ＭＬＤ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ：最尤検出）や、演算量削減型のＭＬＤを行う方法である球内復号化（Ｓｐｈｅｒｅ  Ｄｅｃｏｄｉｎｇ）や、ＱＲＭ−ＭＬＤ（ＱＲ  ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｍ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  −  ＭＬＤ：ＱＲ分割とＭアルゴリズムを用いて演算量を削減したＭＬＤ）を用いることも可能である。例えば、ＭＬＤは送信信号の全パターンのうち、式（１４）で表されるαが最小となるパターンを送信信号として検出する。
【００６８】
【数１４】
2010034757.tif 000016
【００６９】
なお、式（１４）において、ＳＣ（ｋ）は送信信号のパターンの１つを表す。
このように受信信号をマルチパスに基づいて分割して、分割した信号のそれぞれを受信アンテナで受信した信号とみなしてＭＩＭＯ信号分離を行うことで、無線受信装置２００の受信アンテナ数を増やすことなくＭＩＭＯの信号分離の性能を向上させることができる。
また、無線受信装置２００の受信アンテナ数がＭＩＭＯの分離を行うのに十分にあったとしても、送受信アンテナ間のフェージング相関が高くなると、ＭＩＭＯの信号分離の性能は劣化してしまう。これに対して、受信信号をマルチパスに基づいて分割すると、受信側の相関を下げる効果もあり、例えば上りリンクの基地局のような受信相関の高い環境でも有効である。
【００７０】
上述したように、本発明の第１の実施形態による無線通信システム（通信システムとも称する）は、無線送信装置１００（送信装置とも称する）と、無線受信装置２００（受信装置とも称する）とを備える。
無線送信装置１００（図１）は、複数本の送信アンテナ１０９−１〜１０９−Ｔを備えている。
無線送信装置１００の無線部１０８−１〜１０８−Ｔ（送信部とも称する）は、複数本の送信アンテナ１０９−１〜１０９−Ｔから、無線受信装置２００にそれぞれ送信信号を送信する。
【００７１】
無線受信装置２００（図２）は、無線送信装置１００の複数の送信アンテナ１０９−１〜１０９−Ｔから送信された複数の送信信号を受信する複数の受信アンテナ２０１−１〜２０１−Ｒを備えている。なお、本実施形態では、無線受信装置２００が複数の受信アンテナ２０１−１〜２０１−Ｒを備えている場合について説明しているが、これに限定されるものではなく、無線受信装置２００は、少なくとも１本の受信アンテナを備えていれば良い。
【００７２】
無線受信装置２００のＦＦＴ部２０５−１〜２０５−Ｒ（フーリエ変換部とも称する）は、受信アンテナ２０１−１〜２０１−Ｒで受信した信号を時間領域から周波数領域に変換する。
無線受信装置２００の伝搬路推定部２０９は、無線送信装置１００の複数本の送信アンテナ１０９−１〜１０９−Ｔと、無線受信装置２００の受信アンテナ２０１−１〜２０１−Ｒとの間の伝搬路を推定して、伝搬路推定値を算出する。
【００７３】
無線受信装置２００の信号検出部２０６ａは、ＦＦＴ部２０５−１〜２０５−Ｒが周波数領域に変換した信号からマルチパスを分割して、複数の送信信号を検出する。
より具体的には、信号検出部２０６ａは、ＦＦＴ部２０５−１〜２０５−Ｒが周波数領域に変換した信号から、復号部２０８−１〜２０８−Ｔが出力する符号化ビット対数尤度比を用いて、マルチパスに基づいて分割したマルチパス分割信号を生成し、そのマルチパス分割信号を用いて、複数の送信信号を検出する。
信号分離部２０６ａは、伝搬路推定値と、マルチパス分割部３０５が分割した伝搬路推定値と、シンボルレプリカとを用いて線形重みを生成し、その線形重みを用いて、複数の送信信号を検出する。
【００７４】
無線受信装置２００の復調部２０７−１〜２０７−Ｔは、信号検出部２０６ａが検出した信号を復調処理して、ビットの信頼度情報である符号化ビット対数尤度比を生成する。
無線受信装置２００の復号部２０８−１〜２０８−Ｔは、復調部２０７−１〜２０７−Ｔが生成した符号化ビット対数尤度比に対して、誤り訂正復号処理を行う。
【００７５】
信号検出部２０６ａは、図３に示すように、符号化ビット対数尤度比から変調シンボルのレプリカであるシンボルレプリカを生成するシンボルレプリカ生成部３０３と、伝搬路推定値をマルチパスに基づいて分割するマルチパス分割部３０５と、シンボルレプリカとマルチパス分割部３０５が分割した伝搬路推定値とから、マルチパス分割信号を生成するための分割用レプリカを生成する分割用レプリカ生成部３０４と、ＦＦＴ部２０５−１〜２０５−Ｒが周波数領域に変換した信号から分割用レプリカを減算し、マルチパス分割信号を生成する受信信号分割部３０１と、マルチパス分割信号から複数の送信信号を検出する信号分離部３０２とを備えている。
【００７６】
本発明の第１の実施形態では、上述したような構成とすることにより、無線受信装置２００の受信アンテナ数を増やすことなく、無線送信装置１００と無線受信装置２００との間で良好な伝送特性を得ることができる。
特に、本実施形態においては、必要な信号の処理を周波数軸上で行っているので、処理は格段に容易となる。
【００７７】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本発明の第２の実施形態による無線通信システムは、無線送信装置と無線受信装置とを備えている。第２の実施形態による無線送信装置と無線受信装置は、第１の実施形態による無線送信装置１００（図１）と無線受信装置２００（図２）と同様の構成を有するので、それらの説明を省略する。ただし、第２の実施形態による無線受信装置は、無線受信装置２００の信号検出部２０６ａの代わりに、信号検出部２０６ｂを備えている。
【００７８】
第１の実施形態では、無線受信装置２００の信号検出部２０６ａが、シンボルレプリカ生成の信頼度を用いてＭＩＭＯの信号分離を行うが、第２の実施形態では、無線受信装置２００の信号検出部２０６ｂが、後述する式（１８）を用いて、ＭＩＭＯの信号分離を行う。
第１の実施形態で説明した式（１０）を、逆行列の補助定理を用いて変形すると、以下の式（１５）〜式（１７）のようになる。
【００７９】
【数１５】
2010034757.tif 000017
【００８０】
【数１６】
2010034757.tif 000018
【００８１】
【数１７】
2010034757.tif 000019
【００８２】
これにより、ＭＩＭＯ分離後の出力Ｚ（ｋ）は、以下の式（１８）のようになる。
【００８３】
【数１８】
2010034757.tif 000020
【００８４】
式（１８）では、まず受信信号から受信信号レプリカを除去し、その後に信号を再生することで、ＭＩＭＯ分離後の信号を生成している。第１の実施形態のように式（１０）を用いる場合では、受信信号レプリカを除去する際にマルチパスを分割することを考慮しなければならないが、第２の実施形態のように式（１８）を用いる場合では、受信信号レプリカを除去するときはマルチパスの分割を考慮しなくて良い。
第２の実施形態では、受信信号レプリカを除去した後の信号を用いて、マルチパス分割のブロックサイズや分割数等のマルチパス分割に必要な情報を決定することができる。
【００８５】
図９は、本発明の第２の実施形態による無線受信装置２００の信号検出部２０６ｂの構成を示す概略ブロック図である。信号検出部２０６ｂは、レプリカ除去部４０１、信号再生部４０２、シンボルレプリカ生成部４０３、受信信号レプリカ生成部４０４、マルチパス分割部４０５を備えている。信号検出部２０６ｂでは、式（１８）に基づいた処理が行われる。
【００８６】
ＦＦＴ部２０５−１〜２０５−Ｒから受信信号レプリカ生成部４０４に入力される受信信号は、レプリカ除去部４０１で、受信信号レプリカ生成部４０４で生成される受信信号レプリカが減算される。レプリカ除去部４０１は、式（９）を用いて受信信号から受信信号レプリカを除去する。
マルチパス分割部４０５は、伝搬路推定部２０９（図２）から得られた伝搬路推定値を用いて、マルチパスを分割した後の伝搬路推定値を求める。シンボルレプリカ生成部４０３は、復号部２０８−１〜２０８−Ｔ（図２）から入力されるビットＬＬＲから、変調シンボルのレプリカであるシンボルレプリカを生成する。
【００８７】
受信信号レプリカ生成部４０４は、伝搬路推定値とシンボルレプリカとを用いて、受信信号レプリカを生成し、レプリカ除去部４０１に出力する。信号再生部４０２は、レプリカ除去部４０１の出力と、マルチパス分割後の伝搬路推定値と、シンボルレプリカを用いて、所望信号を再構成し、ＭＩＭＯの信号分離後の信号を求め、復調部２０８−１〜２０８−Ｔ（図２）に出力する。信号再生部４０２は、式（１５）を用いて、ＭＭＳＥ重みＷＨ（ｋ）を求めている。
【００８８】
図１０は、本発明の第２の実施形態による無線受信装置２００の受信処理を示すフローチャートである。
始めに、信号検出部２０６ｂのレプリカ除去部４０１（図９）は、ＦＦＴ部２０５−１〜２０５−Ｒから出力される周波数領域の受信信号から、ステップＳ７０８で生成する受信信号レプリカを除去する（ステップＳ７０１）。
そして、信号検出部２０６ｂのマルチパス分割部４０５（図９）は、マルチパスの伝搬路推定値を分割する（ステップＳ７０２）。
【００８９】
そして、信号検出部２０６ｂの信号再生部４０２（図９）は、ステップＳ７０１で受信レプリカを除去した信号と、ステップＳ７０２で分割した伝搬路推定値とに基づいて、ＭＩＭＯ信号分離後の信号を生成する（ステップＳ７０３）。
そして、復調部２０７−１〜２０７−Ｔ（図２）は、ＭＩＭＯ信号分離後の信号に対して復調処理を行い（ステップＳ７０４）、符号化ビットＬＬＲを求める。
そして、復号部２０８−１〜２０８−Ｔ（図２）は、求められた符号化ビットＬＬＲに対して誤り訂正復号処理を行う（ステップＳ７０５）。
【００９０】
そして、復号部２０８−１〜２０８−Ｔ（図２）は、ステップＳ７０５での誤り訂正復号処理の結果に対して、誤りが検出されたか、及び、既定の処理回数に達していないか否かを判定する（ステップＳ７０６）。ステップ７０６で、誤りが検出されなかった場合、又は、既定の処理回数に達した場合には（ステップＳ７０６で「ＮＯ」）、復号部２０８−１〜２０８−Ｔは、情報ビットを出力して、図１０のフローチャートの処理を終了する。
一方、ステップＳ７０６で、誤りが検出された場合、及び、既定の処理回数に達していない場合には（ステップＳ７０６で「ＹＥＳ」）、復号部２０８−１〜２０８−Ｔは、符号化ビットＬＬＲを信号検出部２０６ｂのシンボルレプリカ生成部４０３に出力する。
【００９１】
そして、信号検出部２０６ｂのシンボルレプリカ生成部４０３（図９）は、符号化ビットＬＬＲからシンボルレプリカを生成する（ステップＳ７０７）。
そして、信号検出部２０６ｂの受信信号レプリカ生成部４０４（図９）は、受信信号のレプリカを生成する（ステップＳ７０７）。そして、ステップＳ７０１に進む。
【００９２】
図１１は、本発明の第２の実施形態によるレプリカ除去部４０１の処理を示すフローチャートである。レプリカ除去部４０１は、受信信号から受信信号レプリカを除去し（ステップＳ２３０１）、分割数だけ拡張した信号を生成する。ステップＳ２３０１は、例えば式（８）のＲ〜（ｋ）を生成している。
【００９３】
図１２は、本発明の第２の実施形態による信号再生部４０２の処理を示すフローチャートである。信号再生部４０２は、伝搬路推定値から、例えば式（１６）の重みΣ−１（ｋ）を生成する（ステップＳ２４０１）。そして、信号再生部４０２は、受信信号レプリカが除去された受信信号、例えばＲ〜（ｋ）に対し、マルチパス分割後の伝搬路推定値ＨＢ（k）とステップＳ２４０１で生成した重みΣ−１（ｋ）の積、ＨＢ（k）Σ−１（ｋ）を乗算する（ステップＳ２４０２）。そして、信号再生部４０２は、ステップＳ２４０２で得られる信号に、シンボルレプリカを加算して、例えば式（１８）のように、ＭＩＭＯ信号分離後の信号を生成する（ステップＳ２４０３）。
【００９４】
上述したように、第２の実施形態による無線通信システムは、無線送信装置１００と無線受信装置２００とを備える。
無線送信装置１００（図１）は、複数本の送信アンテナ１０９−１〜１０９−Ｔを備えている。
無線送信装置１００の無線部１０８−１〜１０８−Ｔは、複数本の送信アンテナ１０９−１〜１０９−Ｔから、無線受信装置２００にそれぞれ送信信号を送信する。
【００９５】
無線受信装置２００は、無線送信装置１００の複数の送信アンテナ１０９−１〜１０９−Ｔから送信された複数の送信信号を受信する受信アンテナ２０１−１〜２０１−Ｒを備えている。なお、本実施形態では、無線受信装置２００が複数本の受信アンテナを備えている場合について説明しているが、これに限定てれるものではなく、無線受信装置２００は、少なくとも１本の受信アンテナを備えていれば良い。
【００９６】
無線受信装置２００のＦＦＴ部２０５−１〜２０５−Ｒは、受信アンテナ２０１−１〜２０１−Ｒで受信した信号を、時間領域から周波数領域に変換する。
無線受信装置２００の伝搬路推定部２０９は、無線送信装置１００の複数本の送信アンテナと、無線受信装置２００の受信アンテナ２０１−１〜２０１−Ｒとの間の伝搬路を推定して、伝搬路推定値を算出する。
無線受信装置２００の信号検出部２０６ｂは、ＦＦＴ部２０５−１〜２０５−Ｒが周波数領域に変換した信号からマルチパスを分割して、所望の送信信号ごとに複数の送信信号を検出する。
【００９７】
信号検出部２０６ｂは、復号部２０８−１〜２０８−Ｔが誤り訂正復号処理を行った符号化ビット対数尤度比から、変調シンボルのレプリカであるシンボルレプリカを生成するシンボルレプリカ生成部４０３と、シンボルレプリカと伝搬路推定値とから受信信号レプリカを生成する受信信号レプリカ生成部４０４と、ＦＦＴ部２０５−１〜２０５−Ｒが周波数領域に変換した信号から受信信号レプリカを除去するレプリカ除去部４０１と、伝搬路推定値をマルチパスに基づいて分割するマルチパス分割部４０５と、レプリカ除去部４０１が受信信号レプリカを除去した信号と、伝搬路推定値と、マルチパス分割部４０５が分割した伝搬路推定値と、シンボルレプリカとを用いて、複数の送信信号を検出する信号再生部４０２とを備える。
【００９８】
無線受信装置２００の復調部２０７−１〜２０７−Ｔは、信号検出部２０６ｂが検出した信号を復調処理して、ビットの信頼度情報である符号化ビット対数尤度比を生成する。
無線受信装置２００の復号部２０８−１〜２０８−Ｔは、復調部２０７−１〜２０７−Ｔが生成した符号化ビット対数尤度比に対して、誤り訂正復号処理を行う。
【００９９】
本発明の第２の実施形態では、上述したような構成とすることにより、無線受信装置２００の受信アンテナ数を増やすことなく、無線送信装置１００と無線受信装置２００との間で良好な伝送特性を得ることができる。
また、第２の実施形態では、まず受信信号から受信信号レプリカの除去を行い、その後、信号を再生するようにした。このため、レプリカ生成時にマルチパスをどのように分割するかを決定する必要がなくなり、レプリカ除去後にマルチパスをどのように分割するかを決定することができるので、マルチパス分割の精度を向上させることが可能となる。
【０１００】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本発明の第３の実施形態による無線通信システムは、無線送信装置と無線受信装置とを備えている。第３の実施形態による無線送信装置と無線受信装置は、第２の実施形態による無線送信装置１００（図１）と無線受信装置２００（図２）と同様の構成を有するので、それらの説明を省略する。
【０１０１】
第１、第２の実施形態は、受信信号をマルチパスに基づいて分割し、分割した信号を受信アンテナ２０１−１〜２０１−Ｒで受信した信号とみなしてＭＩＭＯ信号分離していた。これにより、無線受信装置２００の受信アンテナ数を増やさなくても、受信アンテナ数が増えたとみなせるため、ＭＩＭＯの分離性能を向上させることができていた。
第３の実施形態では、ＭＩＭＯのストリーム間干渉を除去するストリーム間干渉キャンセラを無線受信装置２００が用いて、ＭＩＭＯの信号分離性能を向上させる。ここでは、ストリーム間干渉キャンセラとしてＰＩＣ（Ｐａｒａｌｌｅｌ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｃａｎｃｅｌｌｅｒ：並列型干渉キャンセラ）を用いる場合について説明する。
【０１０２】
なお、ストリーム間干渉キャンセラは、第１の実施形態に適用しても良い。また、ＭＩＭＯのストリーム間干渉は、無線送信装置１００で送信された異なるデータストリーム間の干渉を表しているが、ここでは、無線送信装置１００の各送信アンテナ１０９−１〜１０９−Ｔから異なるデータが送信される場合について説明する。
【０１０３】
第２の実施形態にＭＩＭＯの並列型干渉キャンセラ（ＰＩＣ）を適用した場合の、第ｔ送信アンテナから送信された信号のＭＩＭＯ信号分離後の出力であるＺｔ（ｋ）は、以下の式（１９）、式（２０）のようになる。
【０１０４】
【数１９】
2010034757.tif 000021
【０１０５】
【数２０】
2010034757.tif 000022
【０１０６】
なお、式（１９）において、Ｓ＾ｔ（ｋ）、（ＨＢ（ｋ））ｔは、式（１８）のＳ＾（ｋ）、ＨＢ（ｋ）の第ｔ送信アンテナ成分を表す。式（１９）では、受信信号から受信信号レプリカを除去し、その後に所望アンテナの信号を再生することで、所望アンテナにおけるＭＩＭＯ信号分離後の信号を生成している。
第２の実施形態と第３の実施形態では、受信信号から受信信号レプリカを除去する処理までは同様の処理が行われる。ただし、第２の実施形態と第３の実施形態とでは、レプリカ除去後に所望アンテナの信号のみの再生を行うか、送信アンテナから送信された信号の全てを再生するかという点が異なる。
【０１０７】
図１３は、本発明の第３の実施形態による無線受信装置２００の受信処理を示すフローチャートである。
始めに、信号検出部２０６ｂのレプリカ除去部４０１（図９）は、ＦＦＴ部２０５−１〜２０５−Ｒ（図２）から出力される周波数領域の受信信号から、ステップＳ８０８で生成される受信信号レプリカを除去する（ステップＳ８０１）。
そして、信号検出部２０６ｂのマルチパス分割部４０５は、マルチパスの伝搬路推定値を分割する（ステップＳ８０２）。
そして、信号検出部２０６ｂの信号再生部４０２（図９）は、ステップＳ８０１で受信信号レプリカを除去した信号と、ステップＳ８０２で分割した伝搬路推定値とに基づき、送信アンテナ毎にＭＩＭＯ信号分離後の信号を生成する（ステップＳ８０３）。
【０１０８】
そして、復調部２０７−１〜２０７−Ｔは、ＭＩＭＯ信号分離後の信号に対して、復調処理を行い（ステップＳ８０４）、符号化ビットＬＬＲを求める。
そして、復号部２０８−１〜２０８−Ｔは、求めた符号化ビットＬＬＲに対して誤り訂正復号処理を行う（ステップＳ８０５）。
そして、復号部２０８−１〜２０８−Ｔ（図２）は、ステップＳ８０５の誤り訂正復号処理の結果に対して、誤りが検出されたか、及び、既定の処理回数に達していないか否かを判定する（ステップＳ８０６）。ステップ８０６で、誤りが検出されなかった場合、又は、既定の処理回数に達した場合には（ステップＳ８０６で「ＮＯ」）、復号部２０８−１〜２０８−Ｔは、情報ビットを出力して、図１３のフローチャートの処理を終了する。
一方、ステップＳ８０６で、誤りが検出された場合、及び、既定の処理回数に達していない場合には（ステップＳ８０６で「ＹＥＳ」）、復号部２０８−１〜２０８−Ｔは、符号化ビットＬＬＲを信号検出部２０６ｂのシンボルレプリカ生成部４０３に出力する。
【０１０９】
そして、信号検出部２０６ｂのシンボルレプリカ生成部４０３は、符号化ビットＬＬＲからシンボルレプリカを生成する（ステップＳ８０７）。
そして、信号検出部２０６ｂの受信信号レプリカ生成部４０４は、受信信号のレプリカを生成する（ステップＳ８０８）。
【０１１０】
このように、第３の実施形態では、受信信号をマルチパスに基づいて分割した信号を用いてＭＩＭＯの信号分離を行うと共に、ＭＩＭＯのストリーム間干渉を除去するようにした。このため、さらにＭＩＭＯの信号分離性能を向上させることができる。
【０１１１】
なお、第３の実施形態では、ＭＩＭＯのストリーム間干渉キャンセラに並列型干渉キャンセラ（ＰＩＣ）を適用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ＳＩＣ（Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｃａｎｃｅｌｌｅｒ：逐次型干渉キャンセラ）を適用しても良い。
また、第３の実施形態では、並列型干渉キャンセラ（ＰＩＣ）として送信アンテナ毎に信号再生する場合について説明したが、複数の送信アンテナの信号を再生するようにしても良い。
【０１１２】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態では、本発明をシングルキャリア伝送の１つの方式である、ＳＣ−ＦＤＭＡ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：シングルキャリア周波数分割多重接続）に適用する場合について説明する。
本発明の第４の実施形態による無線通信システムは、無線送信装置９００（図１４）と無線受信装置１０００（図１５）とを備えている。
【０１１３】
図１４は、本発明の第４の実施形態による無線送信装置９００の構成を示す概略ブロック図である。無線送信装置９００は、符号部９０１−１〜９０１−Ｔ、変調部９０２−１〜９０２−Ｔ、ＤＦＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：離散フーリエ変換）部９０３−１〜９０３−Ｔ、サブキャリア割り当て部９０４−１〜９０４−Ｔ、パイロット多重部９０５−１〜９０５−Ｔ、ＩＦＦＴ部９０６−１〜９０６−Ｔ、ＧＩ挿入部９０７−１〜９０７−Ｔ、Ｄ／Ａ変換部９０８−１〜９０８−Ｔ、送信フィルタ部９０９−１〜９０９−Ｔ、無線部９１０−１〜９１０−Ｔ、送信アンテナ部９１１−１〜９１１−Ｔ、パイロット信号生成部９１２を備えている。なお、図１４において、Ｔは、２又は２よりも大きな整数である。
【０１１４】
無線送信装置９００は、無線送信装置９００の上位レイヤから出力される情報ビットを、符号部９０１−１で誤り訂正符号化する。符号部９０１−１で誤り訂正符号化された符号化ビットは、変調部９０２−１で変調シンボルにマッピングされる。
変調部９０２−１から出力される変調シンボルは、ＤＦＴ部９０３−１で、時間領域の信号から周波数領域の信号に変換され、サブキャリア割り当て部９０４−１でサブキャリアにマッピングされる。
【０１１５】
サブキャリアへのマッピングパターンは、ランダムでも良いし、ＰＡＰＲ（Ｐｅａｋ  ｔｏ  Ａｖｅｒａｇｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ：ピーク対平均電力比）を低くするためにある一定の規則を持たせても良い。
サブキャリア割り当て部９０４−１から出力される信号には、パイロット信号生成部９１２で生成されるパイロット信号がパイロット多重部９０５−１によって多重され、ＩＦＦＴ部９０６−１で周波数領域の信号から時間領域の信号に変換され、ＧＩ挿入部９０７−１でガードインターバル（ＧＩ）が付加され、Ｄ／Ａ変換部９０８−１でＤ／Ａ変換される。
【０１１６】
Ｄ／Ａ変換部９０８−１でＤ／Ａ変換されたアナログ信号は、送信フィルタ部９０９−１で波形整形され、無線部９１０−１で無線周波数に変換される。送信アンテナ９１１−１は、無線部９１０−１で無線周波数に変換された信号を無線受信装置１０００（図１５）に送信する。
このようにして生成される送信信号を並列に複数（Ｔ個）生成し、複数の送信アンテナ９１１−１〜９１１−Ｔを用いて、同じ周波数、同一タイミングで無線受信装置１０００に送信する。送信信号は、マルチパス伝搬路を通り、無線受信装置１０００で受信される。
【０１１７】
なお、符号部９０１−２（図示省略）〜９０１−Ｔ、変調部９０２−２（図示省略）〜９０２−Ｔ、ＤＦＴ部９０３−２（図示省略）〜９０３−Ｔ、サブキャリア割り当て部９０４−２（図示省略）〜９０４−Ｔ、パイロット多重部９０５−２（図示省略）〜９０５−Ｔ、ＩＦＦＴ部９０６−２（図示省略）〜９０６−Ｔ、ＧＩ挿入部９０７−２（図示省略）〜９０７−Ｔ、Ｄ／Ａ変換部９０８−２（図示省略）〜９０８−Ｔ、送信フィルタ部９０９−２（図示省略）〜９０９−Ｔ、無線部９１０−２（図示省略）〜９１０−Ｔ、送信アンテナ９１１−２（図示省略）〜９１１−Ｔの構成は、符号部９０１−１、変調部９０２−１、ＤＦＴ部９０３−１、サブキャリア割り当て部９０４−１、パイロット多重部９０５−１、ＩＦＦＴ部９０６−１、ＧＩ挿入部９０７−１、Ｄ／Ａ変換部９０８−１、送信フィルタ部９０９−１、無線部９１０−１、送信アンテナ９１１−１の構成と同じであるので、それらの説明を省略する。
【０１１８】
図１５は、本発明の第４の実施形態による無線受信装置１０００の構成を示す概略ブロック図である。無線受信装置１０００は、受信アンテナ１００１−１〜１００１−Ｒ、無線部１００２−１〜１００２−Ｒ、受信フィルタ部１００３−１〜１００３−Ｒ、Ａ／Ｄ変換部１００４−１〜１００４−Ｒ、ＦＦＴ部１００５−１〜１００５−Ｒ、信号検出部１００６、復調部１００７−１〜１００７−Ｔ、復号部１００８−１〜１００８−Ｔ、伝搬路推定部１００９を備えている。なお、図１５において、Ｒは、１又は１よりも大きな整数である。また、図１５において、Ｔは、２又は２よりも大きな整数である。
【０１１９】
受信装置１０００では、受信アンテナ１００１−１〜１００１−Ｒで受信された信号を無線部１００２−１〜１００２−Ｒで、無線周波数からベースバンド信号に変換する。
無線部１００２−１〜１００２−Ｒが出力する受信ベースバンド信号は、受信フィルタ部１００３−１〜１００３−Ｒで波形整形され、Ａ／Ｄ変換部１００４−１〜１００４−Ｒでアナログ信号からデジタル信号に変換され、ＦＦＴ部１００５−１〜１００５−Ｒで時間領域の信号から周波数領域の信号に変換され、受信信号として信号検出部１００６、伝搬路推定部１００９に出力される。
【０１２０】
受信信号は、信号検出部１００６において、復号部１００８−１〜１００８−Ｔから得られるビットＬＬＲと、伝搬路推定部１００９で推定された伝搬路推定値を用いて、ＭＩＭＯ多重された信号の分離が行われる。
信号検出部１００６の出力は、復調部１００７−１〜１００７−Ｔで復調処理が行われてビットＬＬＲが算出され、復号部１００８−１〜１００８−Ｔで、入力されるビットＬＬＲに対して誤り訂正復号処理が行われ、情報ビット又はビットＬＬＲが出力される。
ビットＬＬＲが出力された場合には、信号検出部１００６に入力される。伝搬路推定部１００９は受信したパイロット信号を用いて伝搬路推定を行う。
受信信号であるベクトルＲは、以下の式（２１）、式（２２）で表すことができる。
【０１２１】
【数２１】
2010034757.tif 000023
【０１２２】
【数２２】
2010034757.tif 000024
【０１２３】
ただし、ベクトルＲは、ＲＮＦ次元の受信信号ベクトルである。また、ベクトルＨは、ＲＮＦ行Ｔ列の伝搬路行列である。また、ベクトルＦは、サイズＮＦのＦＦＴ行列である。また、ベクトルＮは、ＲＮＦ次元の雑音ベクトルである。また、ベクトルＦＫは、サイズＫのＤＦＴ行列である。また、ベクトルｓは、ＴＫ次元の送信信号ベクトルである。
【０１２４】
なお、ベクトルＦＫの行列サイズは、ベクトルＦの行列サイズ以下である。また、ベクトルＭは、サブキャリア割り当て情報を表している。また、ベクトルＳは、ベクトルｓにＤＦＴを行い、サブキャリアに割り当てた後の信号である。
また受信側では、送信側でのサブキャリアマッピングを元に戻すサブキャリアデマッピングが行われる。サブキャリアデマッピング後の受信信号は、Ｒｄ（ｋ）＝ＭＴＲで表わされるが、以下の説明ではベクトルＲｄを、改めてベクトルＲと置いて説明を続ける。なおＴは転置行列を表す。
マルチパス分割後の受信信号であるベクトルＲＢ，ｔを、以下の式（２３）のように表す。
【０１２５】
【数２３】
2010034757.tif 000025
【０１２６】
式（２３）において、ベクトルＲＢ，ｔは、マルチパス分割後の伝搬路推定値を用いて生成した受信信号レプリカを要素に持つＮＢ次元ベクトルである。また、ベクトルＲ〜は、各受信アンテナにおける受信レプリカを除去した信号の各受信アンテナ成分を分割数だけコピーしたＮＢ次元ベクトルである。
受信信号から受信信号レプリカを除去するには、式（２４）を用いる。
【０１２７】
【数２４】
2010034757.tif 000026
【０１２８】
ただし、ベクトルＨ＾は、ベクトルＨの伝搬路推定値である。また、ベクトルＳ＾は、シンボルレプリカを時間周波数変換およびサブキャリア割り当てを行った信号を要素に持つＴＮＦ次元ベクトルである。
ベクトルＲ〜は、例えば、ベクトルＲｒｅｓの第１要素をＮ１個コピーし、第２要素をＮ２個コピーし、・・・、第Ｒ要素をＮＲ個コピーして生成する。また、ベクトルＲＢ，ｔは、分割したマルチパスで生成した受信レプリカを要素に持つＮＢＮＦ次元ベクトルである。
信号検出部１００６の出力は、｜｜ＷＨＲＢ−ｓ｜｜２が最小となるＭＭＳＥ重みベクトルＷを用いて求めると、以下の式（２５）、式（２６）、式（２７）のようになる。
【０１２９】
【数２５】
2010034757.tif 000027
【０１３０】
【数２６】
2010034757.tif 000028
【０１３１】
【数２７】
2010034757.tif 000029
【０１３２】
なお、ベクトルＦＨは、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を表す。また、ベクトルＨＢは、マルチパスを分割した後の、サブキャリア割り当てを考慮した伝搬路行列であり、第２の実施形態のようにサブキャリア割り当てを考慮しない伝搬路行列をベクトルＨＢ’とすると、サブキャリアマッピングを考慮したベクトルＨＢは、ＭＴＨＢ’Ｍとなる。また、式（２５）、式（２６）、式（２７）の添え字のｔは、第ｔ送信アンテナ成分を表す。
【０１３３】
図１６は、本発明の第４の実施形態による無線受信装置１０００の信号検出部１００６（図１５）の構成を示す概略ブロック図である。信号検出部１００６は、レプリカ除去部１１０１、信号再生部１１０２、シンボルレプリカ生成部１１０３、受信信号レプリカ生成部１１０４、マルチパス分割部１１０５を備えている。信号検出部１００６は、式（２５）に基づいた処理を行う。
【０１３４】
信号検出部１００６は、レプリカ除去部１１０１で、受信信号レプリカ生成部１１０４で生成された受信信号レプリカを、式（２４）を用いて受信信号から除去する。マルチパス分割部１１０５は、伝搬路推定部１００９から得られる伝搬路推定値から、マルチパスを分割した伝搬路推定値を生成する。
シンボルレプリカ生成部１１０３は、誤り訂正復号処理により得られるビットＬＬＲからシンボルレプリカを生成する。信号再生部１１０２は、レプリカ除去部１１０１の出力と、伝搬路推定値と、マルチパス分割を行った伝搬路推定値と、シンボルレプリカとからＭＩＭＯの信号分離を行い、時間領域信号にする。信号再生部１１０２は、式（２５）で表されるＭＩＭＯ信号分離後の信号を生成する。
【０１３５】
図１７は、本発明の第４の実施形態による無線受信装置１０００の受信処理を示すフローチャートである。
始めに、信号検出部１００６のレプリカ除去部１１０１（図１６）は、受信信号から、ステップＳ１２０８で受信信号レプリカ生成部１１０４が生成する受信信号のレプリカを除去する（ステップＳ１２０１）。
そして、信号検出部１００６のマルチパス分割部１１０５（図１６）は、伝搬路推定部１００９（図１５）から出力される伝搬路推定値から、マルチパス分割後の伝搬路推定値を求める（ステップＳ１２０２）。
【０１３６】
そして、信号検出部１００６の信号再生部１１０２（図１６）は、ステップＳ１２０１でレプリカを除去した信号から、ＭＩＭＯ信号分離して、時間領域に変換した信号を生成する（ステップＳ１２０３）。
そして、復調部１００７−１〜１００７−Ｔ（図１５）は、ステップＳ１２０３で得られた信号に対して、復調処理を行い（ステップＳ１２０４）、ビットＬＬＲを算出する。
そして、復号部１００８−１〜１００８−Ｔは、ステップＳ１２０４での復調処理後のビットＬＬＲに対して誤り訂正復号を行う（ステップＳ１２０５）。
【０１３７】
そして、復号部１００８−１〜１００８−Ｔ（図１５）は、ステップＳ１２０５での誤り訂正復号処理の結果に対して、誤りが検出されたか、及び、既定の処理回数に達していないか否かを判定する（ステップＳ１２０６）。ステップＳ１２０６で、誤りが検出されなかった場合、又は、既定の処理回数に達した場合には（ステップＳ１２０６で「ＮＯ」）、復号部１００８−１〜１００８−Ｔは、情報ビットを出力して、図１７のフローチャートの処理を終了する。
一方、ステップＳ１２０６で、誤りが検出された場合、及び、既定の処理回数に達していない場合には（ステップＳ１２０６で「ＹＥＳ」）、復号部１００８−１〜１００８−Ｔは、符号化ビットＬＬＲを信号検出部１００６のシンボルレプリカ生成部１１０３に出力する。
【０１３８】
そして、信号検出部１００６のシンボルレプリカ生成部１１０３（図１６）は、符号化ビットＬＬＲからシンボルレプリカを生成する（ステップＳ１２０７）。
そして、受信信号レプリカ生成部１１０４は、受信信号のレプリカを生成する（ステップＳ１２０８）。そして、ステップＳ１２０１に進む。
なお、第４の実施形態では、シングルキャリア伝送方式として、ＳＣ−ＦＤＭＡを用いる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、周波数領域でＭＩＭＯの信号分離を行う方式であれば、その他の方式にも適用することができる。
【０１３９】
また、上述した第１〜４の実施形態では、ＭＩＭＯ分離方式として、主にＭＭＳＥを用いる場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、初回のＭＩＭＯ分離性能を向上させるために、逐次型干渉キャンセラ（ＳＩＣ）や最尤検出（ＭＬＤ）を用いても良い。
また、初回のＭＩＭＯ分離方式とマルチパス分割後のＭＩＭＯ分離方式が異なっていても良い。例えば、初回に最尤検出（ＭＬＤ）を行い、分割後に最小平均二乗誤差検出（ＭＭＳＥ）を行っても良いし、初回に逐次型干渉キャンセラ（ＳＩＣ）を行い、分割後に最尤検出（ＭＬＤ）を行っても良い。
なお、上述した各実施形態において、無線受信装置は、シングルキャリア伝送を用いて無線送信装置と通信しても良いし、マルチキャリア伝送を用いて無線送信装置１００と通信しても良い。
【０１４０】
なお、以上説明した第１〜第４の実施形態において、無線送信装置（図１、図１４）の各部や、無線受信装置（図２、図１５）の各部の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、実行することにより無線送信装置や無線受信装置の制御を行っても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【０１４１】
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、短時間の間、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むものとする。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。
【０１４２】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も特許請求の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】本発明の第１の実施形態による無線送信装置１００の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による無線受信装置２００の構成を示す概略ブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による無線受信装置２００の信号検出部２０６ａ（図２）の構成を示す概略ブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態によるマルチパス分割部３０５のマルチパス分割の処理の一例を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態による無線受信装置２００の受信処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第１の実施形態による受信信号分割部３０１の処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１の実施形態による信号分離部３０２の処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第１の実施形態による分割用レプリカ生成部３０４の処理を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第２の実施形態による無線受信装置２００の信号検出部２０６ｂの構成を示す概略ブロック図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態による無線受信装置２００の受信処理を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第２の実施形態によるレプリカ除去部４０１の処理を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第２の実施形態による信号再生部４０２の処理を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第３の実施形態による無線受信装置２００の受信処理を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第４の実施形態による無線送信装置９００の構成を示す概略ブロック図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態による無線受信装置１０００の構成を示す概略ブロック図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態による無線受信装置１０００の信号検出部１００６（図１５）の構成を示す概略ブロック図である。
【図１７】本発明の第４の実施形態による無線受信装置１０００の受信処理を示すフローチャートである。
【図１８】従来から知られているＭＩＭＯシステムの概略構成図である。
【符号の説明】
【０１４４】
１００・・・無線送信装置、１０１−１〜１０１−Ｔ・・・符号部、１０２−１〜１０２−Ｔ・・・変調部、１０３−１〜１０３−Ｔ・・・ＩＦＦＴ部、１０４−１〜１０４−Ｔ・・・パイロット多重部、１０５−１〜１０５−Ｔ・・・ＧＩ挿入部、１０６−１〜１０６−Ｔ・・・Ｄ／Ａ変換部、１０７−１〜１０７−Ｔ・・・送信フィルタ部、１０８−１〜１０８−Ｔ・・・無線部、１０９−１〜１０９−Ｔ・・・送信アンテナ、１１０・・・パイロット信号生成部、２００・・・無線受信装置、２０１−１〜２０１−Ｒ・・・受信アンテナ部、２０２−１〜２０２−Ｒ・・・無線部、２０３−１〜２０３−Ｒ・・・受信フィルタ部、２０４−１〜２０４−Ｒ・・・Ａ／Ｄ変換部、２０５−１〜２０５−Ｒ・・・ＦＦＴ部、２０６ａ、２０６ｂ・・・信号検出部、２０７−１〜２０７−Ｔ・・・復調部、２０８−１〜２０８−Ｔ・・・復号部、２０９・・・伝搬路推定部、３０１・・・受信信号分割部、３０２・・・信号分離部、３０３・・・シンボルレプリカ生成部、３０４・・・分割用レプリカ生成部、３０５・・・マルチパス分割部、４０１・・・レプリカ除去部、４０２・・・信号再生部、４０３・・・シンボルレプリカ生成部、４０４・・・受信信号レプリカ生成部、４０５・・・マルチパス分割部、９００・・・無線送信装置、９０１−１〜９０１−Ｔ・・・符号部、９０２−１〜９０２−Ｔ・・・変調部、９０３−１〜９０３−Ｔ・・・ＤＦＴ部、９０４−１〜９０４−Ｔ・・・サブキャリア割り当て部、９０５−１〜９０５−Ｔ・・・パイロット多重部、９０６−１〜９０６−Ｔ・・・ＩＦＦＴ部、９０７−１〜９０７−Ｔ・・・ＧＩ挿入部、９０８−１〜９０８−Ｔ・・・Ｄ／Ａ変換部、９０９−１〜９０９−Ｔ・・・送信フィルタ部、９１０−１〜９１０−Ｔ・・・無線部、９１１−１〜９１１−Ｔ・・・送信アンテナ部、９１２・・・パイロット信号生成部、１０００・・・無線受信装置、１００１−１〜１００１−Ｒ・・・受信アンテナ、１００２−１〜１００２−Ｒ・・・無線部、１００３−１〜１００３−Ｒ・・・受信フィルタ部、１００４−１〜１００４−Ｒ・・・Ａ／Ｄ変換部、１００５−１〜１００５−Ｒ・・・ＦＦＴ部、１００６・・・信号検出部、１００７−１〜１００７−Ｔ・・・復調部、１００８−１〜１００８−Ｔ・・・復号部、１００９・・・伝搬路推定部、１１０１・・・レプリカ除去部、１１０２・・・信号再生部、１１０３・・・シンボルレプリカ生成部、１１０４・・・受信信号レプリカ生成部、１１０５・・・マルチパス分割部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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