(57)【要約】シングルキャリア信号を複数の受信アンテナで受信し、周波数領域においてマルチパス等化と他セル干渉抑圧を同時に行う受信装置を提供する。受信アンテナ１−１〜Ｎは、シングルキャリア信号を受信する。ＤＦＴ部３−１〜Ｎは、受信信号を周波数領域の信号へ変換する。チャネル推定部５は、パイロット受信信号を用いて所望のユーザ信号のチャネル利得を推定する。干渉相関行列推定部６は、パイロット受信信号とチャネル推定値から干渉相関行列を推定する。ウエイト計算部７は、チャネル推定値と干渉相関行列を入力され、等化ウエイトを計算する。等化部８は、周波数領域において所望のユーザ信号のマルチパス等化と他セル干渉抑圧を行う。ＩＤＦＴ部９は、等化信号を時間領域の信号へ変換する。
2008090764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の移動局と、
前記複数の移動局と同時にＳＣ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ：シングルキャリア）方式で通信可能な基地局と
を具備し、
前記基地局は、
前記複数の移動局のうち、所望の移動局とＳＩＭＯ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）通信を行うための第１の受信装置
を具備し、
前記第１の受信装置は、
前記複数の移動局からのＳＣ信号を受信して、前記複数の移動局のそれぞれからの受信信号を分離した複数の周波数領域信号を出力するための複数の第１の前段機能手段と、
前記複数の周波数領域信号のそれぞれについて、チャネル利得を推定して出力するための第１のチャネル推定手段と、
前記複数の周波数領域信号と、前記チャネル利得の推定値とに基づいて、干渉相関行列を推定して出力するための第１の干渉相関行列推定手段と、
前記チャネル利得の推定値と、前記干渉相関行列の推定値とに基づいて、復調信号を出力するための第１の後段機能手段と
を具備する
移動通信システム。
【請求項２】
請求の範囲１に記載の移動通信システムにおいて、
前記第１の干渉相関行列推定手段は、
所望の移動局に対応するパイロット符号を周波数領域の信号に変換するためのＤＦＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：離散フーリエ変換）手段と、
前記周波数領域の信号の帯域制限を行うための送受信フィルタと、
前記送受信フィルタの出力信号と、前記チャネル利得の推定値とを乗算することによってパイロット信号レプリカを生成するためのパイロット信号レプリカ生成手段と、
前記受信信号に対応するパイロット受信信号から前記パイロット信号レプリカを減算するための減算手段と、
前記減算手段からの出力信号の相関行列を算出するための相関行列計算手段と、
前記相関行列の各要素を複数のサブキャリアに渡って平均するためのサブキャリア平均手段と
を具備する
移動通信システム。
【請求項３】
請求の範囲２に記載の移動通信システムにおいて、
前記第１の干渉相関行列推定手段は、
サブキャリアｋ（１≦ｋ≦ＮＤＦＴ）における前記パイロット受信信号、前記チャネル利得の推定値、前記パイロット符号の特性、前記複数のサブキャリアの総数をそれぞれＰ（ｋ）、Ｈ（ｋ）、Ｃ（ｋ）、ＮＣＢ（ＮＣＢは２以上の整数）としたとき、前記サブキャリアｋの前記干渉相関行列ＲＩ（ｋ）を、
2008090764.tif 000016
の式を満たすように生成する
移動通信システム。
【請求項４】
請求の範囲１〜３のいずれかに記載の移動通信システムにおいて、
前記第１のチャネル推定手段は、
所望の移動局に対応する、周波数領域のパイロット符号特性に基づいて、パイロット参照信号を生成するためのパイロット参照信号生成手段と、
ぜんんき周波数領域のパイロット受信信号と、前記パイロット参照信号との相関計算により、前記所望の移動局からの信号のチャネル利得を推定するための相関計算手段と、
前記チャネル利得の推定値の雑音を抑圧するための雑音抑圧手段と
を具備する
移動通信システム。
【請求項５】
請求の範囲１〜４のいずれかに記載の移動通信システムにおいて、
前記複数の第１の前段機能手段のそれぞれは、
前記複数の移動局からのＳＣ信号を受信するためのアンテナと、
前記受信されたＳＣ信号からＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｐｒｅｆｉｘ：サイクリック・プレフィックス）を除去するためのＣＰ除去手段と、
前記ＣＰを除去されたＳＣ信号を周波数領域信号に変換するためのＤＦＴ手段と、
前記変換された周波数領域信号を移動局ごとに分離するための受信フィルタ手段と
を具備する
移動通信システム。
【請求項６】
請求の範囲１〜５のいずれかに記載の移動通信システムにおいて、
前記第１の後段機能手段は、
前記チャネル利得の推定値と、前記干渉相関行列の推定値とに基づいて、等化ウェイトを算出するための第１のウェイト計算手段と、
前記周波数領域信号と、前記等化ウェイトとに基づいて、等化信号を出力するための等化手段と、
前記等化信号を時間領域信号に変換するためのＩＤＦＴ手段と
を具備する
移動通信システム。
【請求項７】
請求の範囲６に記載の移動通信システムにおいて、
前記第１のウエイト計算手段は、
前記所望のユーザ信号のチャネル推定値から求めた相関行列と、干渉相関行列とに基づいて、前記等化ウエイトの計算で用いる相関行列を計算する
移動通信システム。
【請求項８】
請求の範囲７に記載の移動通信システムにおいて、
前記第１のウエイト計算手段は、サブキャリアｋ（１≦ｋ≦ＮＤＦＴ）における前記所望のユーザ信号のチャネル推定値、前記干渉相関行列をそれぞれＨ（ｋ）、ＲＩ（ｋ）としたとき、サブキャリアｋの前記相関行列Ｒ（ｋ）を、
2008090764.tif 000017
の式を満たすように生成する
移動通信システム。
【請求項９】
請求の範囲６〜８のいずれかに記載の移動通信システムにおいて、
前記第１の受信装置は、
前記パイロット受信信号と、前記チャネル利得の推定値とに基づいて、雑音電力を推定する雑音推定手段
をさらに具備し、
前記第１のウエイト計算手段は、
前記等化ウエイト計算で用いる相関行列を、前記チャネル推定値から求めた相関行列と干渉相関行列あるいは前記雑音電力とに基づいて計算するときに、干渉の大きさに応じて前記干渉相関行列あるいは前記雑音電力のいずれかを選択する
移動通信システム。
【請求項１０】
請求の範囲１〜９のいずれかに記載の移動通信システムにおいて、
前記基地局は、
前記複数の移動局のうち、所望の移動局とＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）通信を行うための第２の受信装置
をさらに具備し、
前記第２の受信装置は、
複数の送信アンテナから送信されたＳＣ−ＭＩＭＯ信号を受信して、前記複数の送信アンテナのそれぞれからの受信信号を分離した複数の周波数領域信号を出力するための複数の第２の前段機能手段と、
前記複数の周波数領域信号のそれぞれについて、チャネル利得を推定して出力するための第２のチャネル推定手段と、
前記複数の周波数領域信号と、前記チャネル利得の推定値とに基づいて、干渉相関行列を推定して出力するための第２の干渉相関行列推定手段と、
前記複数の周波数領域信号と、前記チャネル利得の推定値と、前記干渉相関行列の推定値とに基づいて、復調信号を出力するための第２の後段機能手段と、
を具備する
移動通信システム。
【請求項１１】
請求の範囲１０に記載の移動通信システムにおいて、
前記第２の干渉相関行列推定手段は、
全ての送信アンテナに対応するパイロット符号を周波数領域の信号に変換するためのＤＦＴ手段と、
前記周波数領域の信号の帯域制限を行うための送受信フィルタと、
前記送受信フィルタの出力信号と、前記チャネル利得の推定値とを乗算することによってパイロット信号レプリカを生成するためのパイロット信号レプリカ生成手段と、
前記受信信号に対応するパイロット受信信号から前記パイロット信号レプリカを減算するための減算手段と、
前記減算手段からの出力信号の相関行列を算出するための相関行列計算手段と、
前記相関行列の各要素を、複数のサブキャリアに渡って平均するためのサブキャリア平均手段と
を具備する
移動通信システム。
【請求項１２】
請求の範囲１１に記載の移動通信システムにおいて、
前記第２の干渉相関行列推定手段は、
サブキャリアｋ（１≦ｋ≦ＮＤＦＴ）における前記パイロット受信信号、送信アンテナｍのチャネル推定値、前記送信アンテナｍのパイロット符号の特性、前記複数のサブキャリアの総数、前記複数の送信アンテナの総数をそれぞれＰ（ｋ）、Ｈｍ（ｋ）、Ｃｍ（ｋ）、ＮＣＢ（ＮＣＢは２以上の整数）、Ｍとしたとき、前記サブキャリアｋの干渉相関行列ＲＩ（ｋ）を、
2008090764.tif 000018
の式を満たすように生成する
移動通信システム。
【請求項１３】
請求の範囲１０〜１２のいずれかに記載の移動通信システムにおいて、
前記第２のチャネル推定手段は、
所望の送信アンテナに対応する、周波数領域のパイロット符号特性に基づいて、パイロット参照信号を生成するためのパイロット参照信号生成手段と、
前記周波数領域のパイロット受信信号と、前記パイロット参照信号との相関計算により、前記所望の移動局からの信号のチャネル利得を推定するための相関計算手段と、
前記チャネル利得の推定値の雑音を抑圧するための雑音抑圧手段と
を具備する
移動通信システム。
【請求項１４】
請求の範囲１０〜１３のいずれかに記載の移動通信システムにおいて、
前記複数の第２の前段機能手段のそれぞれは、
前記複数の送信アンテナから送信されたＳＣ−ＭＩＭＯ信号を受信するためのアンテナと、
前記受信されたＳＣ−ＭＩＭＯ信号からＣＰを除去するためのＣＰ除去手段と、
前記ＣＰを除去されたＳＣ−ＭＩＭＯ信号を周波数領域信号に変換するためのＤＦＴ手段と、
前記変換された周波数領域信号を送信アンテナごとに分離するための受信フィルタ手段と
を具備する
移動通信システム。
【請求項１５】
請求の範囲１０〜１４のいずれかに記載の移動通信システムにおいて、
前記第２の後段機能手段は、
前記復調信号に基づいて、前記送信アンテナ信号のアンテナ干渉レプリカを生成するためのアンテナ干渉レプリカ再生手段と、
前記複数の周波数領域信号から前記アンテナ干渉レプリカを減算するための減算手段と、
前記チャネル利得の推定値と、前記干渉相関行列の推定値とに基づいて、等化ウェイトを算出するための第２のウェイト計算手段と、
前記減算の結果と、前記等化ウェイトとに基づいて、等化信号を出力するための等化手段と、
前記等化信号を時間領域信号に変換するためのＩＤＦＴ手段と
を具備する
移動通信システム。
【請求項１６】
請求の範囲１５に記載の移動通信システムにおいて、
前記第２のウエイト計算手段は、
アンテナ干渉除去後に残存している全ての送信アンテナ信号のチャネル推定値から求めた相関行列と干渉相関行列とに基づいて、前記等化ウエイトの計算で用いる相関行列を計算する
移動通信システム。
【請求項１７】
請求の範囲１６に記載の移動通信システムにおいて、
前記第２のウエイト計算手段は、
サブキャリアｋ（１≦ｋ≦ＮＤＦＴ）における前記アンテナ干渉除去後に残存している全ての送信アンテナ信号のチャネル推定値、前記干渉相関行列、送信アンテナ信号数をそれぞれＨ（ｋ）、ＲＩ（ｋ）、Ｍ’としたとき、サブキャリアｋの前記相関行列Ｒ（ｋ）を、
2008090764.tif 000019
の式を満たすように生成する
移動通信システム。
【請求項１８】
請求の範囲１６または１７に記載の移動通信システムにおいて、
前記第２の受信装置は、
前記パイロット受信信号と前記チャネル推定値から雑音電力を推定する雑音推定手段
をさらに具備し、
前記第２のウエイト計算手段は、
前記等化ウエイトの計算で用いる相関行列を、チャネル推定値から求めた相関行列と干渉相関行列あるいは雑音電力とに基づいて計算するときに、干渉の大きさに応じて前記干渉相関行列あるいは前記雑音電力のいずれかを選択する
移動通信システム。
【請求項１９】
請求の範囲１６または１７に記載の移動通信システムにおいて、
前記第２の受信装置は、
前記パイロット受信信号と前記チャネル推定値から雑音電力を推定する雑音推定手段
をさらに具備し、
前記第２のウエイト計算手段は、
前記等化ウエイトの計算で用いる相関行列を、チャネル推定値から求めた相関行列と干渉相関行列あるいは雑音電力とに基づいて計算するとき、アンテナ干渉除去後に残存している全ての送信アンテナ信号の数に応じて前記干渉相関行列あるいは前記雑音電力のいずれかを選択する
移動通信システム。
【請求項２０】
請求の範囲１０〜１９のいずれかに記載の移動通信システムおいて、
前記第２の受信装置は、前記所望の移動局までの伝搬路あるいは前記所望の移動局からの受信品質が良好な領域において、前記所望移動局とＭＩＭＯ通信を行う
移動通信システム。
【請求項２１】
請求の範囲１〜２０のいずれかに記載の移動通信システムにおける、
第１の受信装置。
【請求項２２】
請求の範囲１０〜２０のいずれかに記載の移動通信システムにおける、
第２の受信装置。
【請求項２３】
（ａ）基地局が、所望のユーザ移動局と、第１の受信方法を用いてＳＩＭＯ通信を行うステップと、
（ｂ）複数のユーザ移動局が、前記基地局と、シングルキャリア方式を用いて同時通信を行うステップと
を具備し、
前記第１の受信方法は、
（ａ−１）複数の受信アンテナが、ＳＣ信号を受信するステップと、
（ａ−２）ＤＦＴ手段が、受信信号を周波数領域の信号へ変換するステップと、
（ａ−３）チャネル推定手段が、パイロット受信信号を用いて前記所望のユーザ信号のチャネル利得を推定するステップと、
（ａ−４）干渉相関行列推定手段が、前記パイロット受信信号と前記チャネル利得の推定値から干渉相関行列を推定するステップと、
（ａ−５）ウエイト計算手段が、前記チャネル利得の推定値と前記干渉相関行列の推定値とを入力されて等化ウエイトを計算するステップと、
（ａ−６）等化手段が、前記所望のユーザ信号のマルチパス等化と干渉抑圧とを行い等化信号を出力するステップと、
（ａ−７）ＩＤＦＴ手段が、前記等化信号を時間領域の信号へ変換するステップと
を具備する
移動通信方法。
【請求項２４】
請求の範囲２３に記載の移動通信方法において、
（ｃ）前記基地局が、所望のユーザ移動局と、第２の受信方法を用いてＭＩＭＯ通信を行うステップ
をさらに具備し、
前記第２の受信方法は、
（ｃ−１）複数の受信アンテナが、複数の送信アンテナから送信されたＳＣ−ＭＩＭＯ信号を受信するステップと、
（ｃ−２）ＤＦＴ手段が、受信信号を周波数領域の信号へ変換するステップと、
（ｃ−３）チャネル推定手段が、パイロット受信信号を用いて全ての送信アンテナ信号のチャネル利得を推定するステップと、
（ｃ−４）干渉相関行列推定手段が、パイロット受信信号とチャネル推定値から干渉相関行列を推定するステップと、
（ｃ−５）ウエイト計算手段が、チャネル推定値と干渉相関行列を入力され、等化ウエイトを計算するステップと、
（ｃ−６）等化手段が、レベルの大きな送信アンテナ信号のマルチパス等化と干渉抑圧を行うステップと、
（ｃ−７）ＩＤＦＴ手段が、等化信号を時間領域の信号へ変換するステップと、
（ｃ−８）アンテナ干渉レプリカ再生手段が、送信アンテナ信号の干渉レプリカを生成するステップと、
（ｃ−９）減算手段が、従前の送信アンテナ信号の減算された出力からアンテナ干渉レプリカを減算するステップと
を具備する
移動通信方法。
【請求項２５】
請求の範囲２４に記載の移動通信方法において、
前記第２の受信方法は、前記所望の移動局までの伝搬路あるいは前記所望の移動局からの受信品質が良好な領域において、前記所望移動局とＭＩＭＯ通信を行う
移動通信方法。
【請求項２６】
請求の範囲２３〜２５のいずれかに記載の移動通信方法における、
第１の受信方法。
【請求項２７】
請求の範囲２４または２５に記載の移動通信方法における、
第２の受信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信装置および移動通信システムに係り、特に、シングルキャリア信号を複数の受信アンテナで受信する受信装置および移動通信システムに関する。
なお、本願の基礎出願である特願２００７−０１０９７７号の内容は、この出願番号の開示により本願に組み込まれるものとする。
【背景技術】
【０００２】
次世代移動通信の上りリンク無線方式では、通信エリア拡大のため端末では高い送信電力効率を実現する必要があり、ピーク電力対平均電力比（ＰＡＰＲ：Ｐｅａｋ  ｔｏ  Ａｖｅｒａｇｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ）が低いシングルキャリア（ＳＣ：Ｓｉｎｇｌｅ−Ｃａｒｒｉｅｒ）方式が有力とされている。また、次世代移動通信では、高速データ伝送を実現することが重要であり、ＳＣ信号を用いて高速データ伝送を行うとマルチパスによるシンボル間干渉（マルチパス干渉）が問題となる。このマルチパス干渉を簡単に抑圧する方法に線形等化があり、等化処理を周波数領域の信号処理により行い演算処理量を大幅に削減できる周波数領域等化が検討されている。また、受信品質を向上するため、複数の受信アンテナでＳＣ信号を受信し、それぞれの受信信号を等化するとともにアンテナダイバーシチ合成を行う方法が有効である。【０００３】
周波数領域等化では、一般にパイロット信号を用いて周波数領域のチャネル利得を推定し、等化ウエイトを計算する。図１に周波数領域等化を用いる場合の無線フレームフォーマットの一例を示す。無線フレーム信号は複数のパイロット信号あるいはデータ信号のブロックを具備し、図１では先頭にパイロット信号ブロックがあり、その後ろにデータ信号ブロックが複数連続する構成になっている。各ブロックの先頭には離散フーリエ変換（ＤＦＴ：Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理の際に前ブロックからの干渉を回避するためサイクリックプリフィクス（ＣＰ：Ｃｙｃｌｉｃ  Ｐｒｅｆｉｘ）が付加される。ＣＰは、各ブロックの最後部データを最前部にコピーすることによって生成される。【０００４】
図２は従来の受信装置の構成を示している。従来の受信装置は、ＳＣ信号をＮ本（Ｎは２以上の整数）の受信アンテナで受信し、周波数領域の信号処理によりマルチパス等化とアンテナダイバーシチ合成を行う受信装置であって、受信アンテナ１０１−１〜Ｎ、ＣＰ除去部１０２−１〜Ｎ、ＤＦＴ部１０３−１〜Ｎ、受信フィルタ１０４−１〜Ｎ、チャネル推定部１０５、雑音電力推定部１０６、ウエイト計算部１０７、等化部１０８、離散逆フーリエ変換（ＩＤＦＴ：Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部１０９を具備する。【０００５】
受信アンテナ１０１−１〜Ｎは、ＣＰ除去部１０２−１〜Ｎにそれぞれ接続されている。ＣＰ除去部１０２−１〜Ｎは、さらにＤＦＴ部１０３−１〜Ｎにそれぞれ接続されている。ＤＦＴ部１０３−１〜Ｎは、さらに受信フィルタ１０４−１〜Ｎにそれぞれ接続されている。受信フィルタ１０４−１〜Ｎは、さらにチャネル推定部１０５、雑音電力推定部１０６、および等化部１０８に接続されている。チャネル推定部１０５は、さらに雑音電力推定部１０６およびウエイト計算部１０７に接続されている。雑音電力推定部１０６は、さらにウエイト計算部１０７に接続されている。ウエイト計算部１０７は、さらに等化部１０８に接続されている。等化部１０８は、さらにＩＤＦＴ部１０９に接続されている。【０００６】
受信アンテナ１０１−１〜Ｎは、それぞれＳＣ信号を受信する。ＣＰ除去部１０２−１〜Ｎは、各アンテナの受信信号を入力し、ＣＰに相当する部分の信号を除去する。ＤＦＴ部１０３−１〜Ｎは、ＣＰ除去部１０２−１〜ＮでＣＰを除去した受信信号を受信し、ＮＤＦＴポイント（ＮＤＦＴは２以上の整数）のＤＦＴを行い、周波数領域に変換した受信信号を出力する。受信フィルタ１０４−１〜Ｎは、周波数領域で受信信号の帯域制限を行い、ユーザ分離と雑音抑圧を行う。受信フィルタ１０４−１〜Ｎには、一般にレイズドコサインロールオフフィルタ（ロールオフ率０を含む）が用いられる。図２の構成では受信信号のフィルタリングを周波数領域の信号処理で行っているが、ＤＦＴ部１０３−１〜Ｎに先立ち時間領域の信号処理で行うこともできる。【０００７】
チャネル推定部１０５は、周波数領域においてパイロット受信信号とパイロット参照信号との相関処理により所望のユーザ信号のチャネル利得を推定する。図３は、チャネル推定部１０５の構成例を示すブロック図である。チャネル推定部１０５は、ＤＦＴ部１１１、送受信フィルタ１１２、パイロット参照信号生成部１１３、相関計算部１１４、雑音抑圧部１１５を具備する。【０００８】
ＤＦＴ部１１１は、送受信フィルタ１１２に接続されている。送受信フィルタ１１２は、さらにパイロット参照信号生成部１１３に接続されている。パイロット参照信号生成部１１３は、さらに相関計算部１１４に接続されている。相関計算部１１４は、さらに雑音抑圧部１１５に接続されている。【０００９】
ＤＦＴ部１１１は、所望のユーザのパイロット符号をＤＦＴし、周波数領域の信号へ変換する。送受信フィルタ１１２は、パイロット符号の周波数領域の信号を送受信フィルタに通す。送受信フィルタ１１２は、ロールオフ率０の場合は不要である。パイロット参照信号生成部１１３は、送受信フィルタ１１２の出力を用いてパイロット受信信号との相関計算に用いるパイロット参照信号を生成する。パイロット参照信号生成部１１３には、パイロット受信信号の符号特性を完全にキャンセルするゼロフォーシング法（ＺＦ：Ｚｅｒｏ  Ｆｏｒｃｉｎｇ）や相関計算における雑音強調を抑える最小平均自乗誤差法（ＭＭＳＥ：Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅｄ  Ｅｒｒｏｒ）やクリッピング法が用いられる。ＺＦを用いる場合のサブキャリアｋのパイロット参照信号Ｘ（ｋ）（１≦ｋ≦ＮＤＦＴ）は次式で表される。【００１０】
2008090764.tif 000003
【００１１】
ここで、Ｃ（ｋ）は送受信フィルタ１１２の出力のパイロット符号特性、添字＊は複素共役を示す。ＤＦＴ部１１１、送受信フィルタ１１２、パイロット参照信号生成部１１３の処理は、所望のユーザとの通信に先立ち１度だけ行えばよい。また、あらかじめ複数のパイロット参照信号を計算し、メモリに格納しておき、ユーザに応じてパイロット参照信号を選択する方法も考えられる。相関計算部１１４は、周波数領域のパイロット受信信号とパイロット参照信号との相関計算によりチャネル利得を推定する。サブキャリアｋのチャネル推定値ベクトルＨ（ｋ）（１≦ｋ≦ＮＤＦＴ）は次式で計算される。【００１２】
2008090764.tif 000004
【００１３】
ここで、Ｐ（ｋ）は受信フィルタ１０４−１〜Ｎの出力のパイロット受信信号ベクトルを示す。雑音抑圧部１１５は、相関計算部１１４の出力のチャネル推定値における雑音を抑圧し、チャネル推定値の精度を改善する。雑音抑圧部１１５の具体的な動作方法には、隣接するサブキャリアを移動平均する方法やチャネル推定値を一度ＩＤＦＴで時間領域へ変換し、雑音パスを除去した後にＤＦＴで周波数領域へ戻す方法などがある。【００１４】
雑音電力推定部１０６は、周波数領域においてパイロット受信信号と所望のユーザ信号のチャネル推定値から雑音電力を推定する。図４は、雑音電力推定部１０６の構成図である。雑音電力推定部１０６は、ＤＦＴ部１２１、送受信フィルタ１２２、パイロット信号レプリカ生成部１２３、減算部１２４、雑音電力計算部１２５、サブキャリア平均部１２６を具備する。【００１５】
ＤＦＴ部１２１は、送受信フィルタ１２２に接続されている。送受信フィルタ１２２は、さらにパイロット信号レプリカ生成部１２３に接続されている。パイロット信号レプリカ生成部１２３は、さらに減算部１２４に接続されている。減算部１２４は、さらに雑音電力計算部１２５に接続されている。雑音電力計算部１２５は、さらにサブキャリア平均部１２６に接続されている。【００１６】
ＤＦＴ部１２１は、所望のユーザのパイロット符号をＤＦＴし、周波数領域の信号へ変換する。送受信フィルタ１２２は、パイロット符号の周波数領域の信号を送受信フィルタに通す。送受信フィルタ１２２は、ロールオフ率０の場合は不要である。ＤＦＴ部１２１、送受信フィルタ１２２の処理は、所望のユーザとの通信に先立ち１度だけ行えばよい。また、あらかじめ複数のフィルタ出力信号を計算し、メモリに格納しておき、ユーザに応じてフィルタ出力信号を選択する方法も考えられる。パイロット信号レプリカ生成部１２３は、送受信フィルタ１２２の出力とチャネル推定値を乗算してパイロット信号レプリカを生成する。減算部１２４は、周波数領域のパイロット受信信号からパイロット信号レプリカを減算する。雑音電力計算部１２５は、減算部１２４の出力の電力を計算する。サブキャリア平均部１２６は、雑音電力をサブキャリアに渡り平均する。一般に雑音スペクトルは白色であるため、全サブキャリア数ＮＤＦＴの雑音電力の総和を受信フィルタの雑音帯域に相当するサブキャリア数ＮＮＢ（ＮＮＢは２以上の整数）で平均する。雑音電力σ２は、パイロット受信信号ベクトルＰ（ｋ）、チャネル推定値ベクトルＨ（ｋ）、パイロット符号特性Ｃ（ｋ）、受信フィルタの雑音帯域に相当するサブキャリア数ＮＮＢを用いて、次式で計算される。【００１７】
2008090764.tif 000005
【００１８】
ウエイト計算部１０７は、所望のユーザ信号のチャネル推定値と雑音電力を供給され、等化ウエイトを計算する。ウエイト計算部１０７には、一般にＭＭＳＥが用いられる。サブキャリアｍにおけるＭＭＳＥウエイトＷ（ｋ）（１≦ｋ≦ＮＤＦＴ）は、チャネル推定値ベクトルＨ（ｋ）と雑音電力σ２を用いて、次式で計算される。【００１９】
2008090764.tif 000006
【００２０】
ここで、添字Ｈはエルミート共役、Ｉは単位行列を示す。等化部１０８は、ウエイト計算部１０７で計算した等化ウエイトと受信フィルタ１０４−１〜Ｎで帯域制限した受信信号を受信し、それぞれをサブキャリア毎に乗じることにより、周波数領域において受信信号のマルチパス等化とアンテナダイバーシチ合成を行う。受信フィルタ１０４−１〜Ｎの出力のデータ受信信号ベクトルをＤ（ｋ）（１≦ｋ≦ＮＤＦＴ）、ウエイト計算部１０７で計算したウエイトをＷ（ｋ）とすると、等化部１０８の出力の等化信号Ｙ（ｋ）（１≦ｋ≦ＮＤＦＴ）は、次式で表される。【００２１】
2008090764.tif 000007
【００２２】
ＩＤＦＴ部１０９は、等化部１０８の出力である周波数領域の等化信号を受信し、ＮＩＤＦＴポイント（ＮＩＤＦＴは２以上の整数）のＩＤＦＴを行い、時間領域の信号へ変換し、復調信号を出力する。【００２３】
上記の周波数領域等化については、下記文献でも検討されている。
Ｄ．  Ｄ．  Ｆａｌｃｏｎｅｒ，  Ｓ．  Ｌ．  Ａｒｉｙａｖｉｓｉｔａｋｕｌ，  Ａ．  Ｂｅｎｙａｍｉｎ−Ｓｅｅｙａｒ，  ａｎｄ  Ｂ．  Ｅｉｄｓｏｎ，  “Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｓｉｎｇｌｅ−Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｂｒｏａｄｂａｎｄ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｓｙｓｔｅｍｓ”，  ＩＥＥＥ  Ｃｏｍｍｕｎ．  Ｍａｇ．，  ｖｏｌ．  ４０，  ｎｏ．  ４，  ｐｐ．【００２４】
以上に述べたように、従来の受信装置では、ＳＣ信号を複数の受信アンテナで受信し、周波数領域においてマルチパス等化とアンテナダイバーシチ合成を行うことにより所望のユーザ信号のみが存在する孤立セル環境においては優れた特性を実現できる。しかし、移動通信システムのようなマルチセル環境では隣接セルに同一周波数チャネルを用いるユーザが存在し、これらのユーザの信号が干渉（他セル干渉）となる。従来の受信装置ではこれらの干渉は雑音とみなし、ＭＭＳＥにより最適化するが、他セル干渉を抑圧しているわけではない。したがって、大きな他セル干渉が存在すると受信特性が劣化する。
【発明の開示】
【００２５】
本発明の目的は、移動通信システムにおいて複数の受信アンテナでＳＣ信号を受信し、周波数領域において所望のユーザ信号のマルチパス等化と他セル干渉抑圧を同時に行う受信装置を提供することにある。
【００２６】
本発明による移動通信システムは、  複数の移動局と、基地局とを具備する。ここで、基地局は、複数の移動局と同時にＳＣ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ：シングルキャリア）方式で通信可能である。
また、基地局は、第１の受信装置を具備する。ここで、第１の受信装置は、複数の移動局のうち、所望の移動局とＳＩＭＯ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）通信を行うためのものである。
さらに、第１の受信装置は、複数の第１の前段機能手段と、第１のチャネル推定手段と、第１の干渉相関行列推定手段と、第１の後段機能手段とを具備する。ここで、複数の第１の前段機能手段は、複数の移動局からのＳＣ信号を受信して、複数の移動局のそれぞれからの受信信号を分離した複数の周波数領域信号を出力するためのものである。第１のチャネル推定手段は、複数の周波数領域信号のそれぞれについて、チャネル利得を推定して出力するためのものである。第１の干渉相関行列推定手段は、複数の周波数領域信号と、チャネル利得の推定値とに基づいて、干渉相関行列を推定して出力するためのものである。第１の後段機能手段は、チャネル利得の推定値と、干渉相関行列の推定値とに基づいて、復調信号を出力するためのものである。
【００２７】
本発明による移動通信方法は、（ａ）基地局が、所望のユーザ移動局と、第１の受信方法を用いてＳＩＭＯ通信を行うステップと、（ｂ）複数のユーザ移動局が、基地局と、シングルキャリア方式を用いて同時通信を行うステップとを具備する。ここで、第１の受信方法は、（ａ−１）Ｎ本（Ｎは２以上の整数）の受信アンテナが、シングルキャリア信号を受信するステップと、（ａ−２）ＤＦＴ部が、受信信号を周波数領域の信号へ変換するステップと、（ａ−３）チャネル推定部が、パイロット受信信号を用いて所望のユーザ信号のチャネル利得を推定するステップと、（ａ−４）干渉相関行列推定部が、パイロット受信信号とチャネル利得の推定値から干渉相関行列を推定するステップと、（ａ−５）ウエイト計算部が、チャネル利得の推定値と干渉相関行列の推定値とを入力されて等化ウエイトを計算するステップと、（ａ−６）等化部が、所望のユーザ信号のマルチパス等化と干渉抑圧とを行い等化信号を出力するステップと、（ａ−７）ＩＤＦＴ部が、等化信号を時間領域の信号へ変換するステップとを具備する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、周波数領域等化を用いる場合の無線フレームフォーマットの一例を示す図である。
【図２】図２は、従来の受信装置を示すブロック図である。
【図３】図３は、チャネル推定部５、１０５の構成例を示すブロック図である。
【図４】図４は、雑音電力推定部１０６の構成例を示すブロック図である。
【図５】図５は、本発明の受信装置の実施例を示すブロック図である。
【図６】図６は、干渉相関行列推定部６の構成例を示すブロック図である。
【図７】図７は、本発明の受信装置のブロック誤り率特性を示す図である。
【図８】図８は、本発明の受信装置を用いた移動通信システムを示す図である。
【図９】図９は、ＭＩＭＯ送受信システムの構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、本発明の受信装置の別の実施例を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、本発明の受信装置の動作を説明するブロック図である。
【図１２】図１２は、本発明の受信装置を用いた別の移動通信システムを示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
添付図面を参照して、本発明による受信装置および移動通信システムを実施するための最良の形態を以下に説明する。【００３０】
（第１の実施形態）
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図５は本発明の受信装置の第１の実施例を示すブロック図である。第１の実施例は、１送信アンテナ多受信アンテナ（ＳＩＭＯ：Ｓｉｎｇｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）通信の受信装置に関する。本発明の受信装置は、ＳＣ信号をＮ本（Ｎは２以上の整数）の受信アンテナで受信し、周波数領域の信号処理によりマルチパス等化と他セル干渉抑圧を行う受信装置である。本発明の受信装置は、受信アンテナ１−１〜Ｎ、ＣＰ除去部２−１〜Ｎ、ＤＦＴ部３−１〜Ｎ、受信フィルタ４−１〜Ｎ、チャネル推定部５、干渉相関行列推定部６、ウエイト計算部７、等化部８、ＩＤＦＴ部９を具備する。【００３１】
受信アンテナ１−１〜Ｎは、ＣＰ除去部２−１〜Ｎにそれぞれ接続されている。ＣＰ除去部２−１〜Ｎは、さらにＤＦＴ部３−１〜Ｎにそれぞれ接続されている。ＤＦＴ部３−１〜Ｎは、さらに受信フィルタ４−１〜Ｎにそれぞれ接続されている。受信フィルタ４−１〜Ｎは、さらにチャネル推定部５、干渉相関行列推定部６および等化部８に接続されている。チャネル推定部５は、さらに干渉相関行列推定部６およびウエイト計算部７に接続さている。干渉相関行列推定部６は、さらにウエイト計算部７に接続さている。ウエイト計算部７は、さらに等化部８に接続さている。等化部８は、さらにＩＤＦＴ部９に接続されている。【００３２】
本発明の受信装置は、周波数領域においてマルチパス等化と他セル干渉抑圧を同時に行うため、等化ウエイト計算で用いる相関行列を所望のユーザ信号のチャネル推定値から求めた相関行列と、受信信号から所望のユーザ信号のレプリカを減算して求めた干渉相関行列とに分離して計算する。【００３３】
受信アンテナ１−１〜Ｎは、それぞれＳＣ信号を受信する。ＣＰ除去部２−１〜Ｎは、各アンテナの受信信号を入力し、ＣＰに相当する部分の信号を除去する。ＤＦＴ部３−１〜Ｎは、ＣＰ除去部２−１〜ＮでＣＰが除去された受信信号を受信して、ＮＤＦＴポイント（ＮＤＦＴは２以上の整数）のＤＦＴを行い、周波数領域に変換した受信信号を出力する。受信フィルタ４−１〜Ｎは、周波数領域で受信信号の帯域制限を行い、ユーザ分離と雑音抑圧を行う。受信フィルタ４−１〜Ｎとしては、一般にレイズドコサインロールオフフィルタ（ロールオフ率０を含む）が用いられるが、これに制限される必要は無い。図５の構成では受信信号のフィルタリングを周波数領域の信号処理で行っているが、ＤＦＴ部３−１〜Ｎに先立ち時間領域の信号処理で行うこともできる。【００３４】
チャネル推定部５は、周波数領域においてパイロット受信信号とパイロット参照信号との相関処理により所望のユーザ信号のチャネル利得を推定する。チャネル推定部５は、ＤＦＴ部１１１、送受信フィルタ１１２、パイロット参照信号生成部１１３、相関計算部１１４、雑音抑圧部１１５を具備する。ＤＦＴ部１１１は、所望のユーザのパイロット符号をＤＦＴし、周波数領域の信号へ変換する。送受信フィルタ１１２は、パイロット符号の周波数領域の信号を送受信フィルタに通す。送受信フィルタ１１２は、ロールオフ率０の場合は不要である。パイロット参照信号生成部１１３は、送受信フィルタ１１２の出力を用いて受信パイロット信号との相関計算に用いるパイロット参照信号を生成する。パイロット参照信号生成部１１３には、パイロット受信信号の符号特性を完全にキャンセルするＺＦや相関計算における雑音強調を抑えるＭＭＳＥやクリッピング法が用いられることが好ましい。ＺＦを用いる場合のサブキャリアｋのパイロット参照信号Ｘ（ｋ）（１≦ｋ≦ＮＤＦＴ）は、（１）式で計算される。ＤＦＴ部１１１、送受信フィルタ１１２、パイロット参照信号生成部１１３の処理は、所望のユーザとの通信に先立ち１度だけ行われればよい。また、あらかじめ複数のパイロット参照信号を計算し、メモリに格納しておき、ユーザに応じてパイロット参照信号を選択する方法なども考えられる。相関計算部１１４は、周波数領域のパイロット受信信号とパイロット参照信号との相関計算によりチャネル利得を推定する。サブキャリアｋのチャネル推定値ベクトルＨ（ｋ）（１≦ｋ≦ＮＤＦＴ）は、（２）式で計算される。雑音抑圧部１１５は、相関計算部１１４の出力のチャネル推定値における雑音を抑圧し、チャネル推定値の精度を改善する。雑音抑圧部１１５には、隣接するサブキャリアを移動平均する方法やチャネル推定値を一度ＩＤＦＴで時間領域へ変換し、雑音パスを除去した後にＤＦＴで周波数領域へ戻す方法などが用いられる。【００３５】
図６は、干渉相関行列推定部６の構成例を示すブロック図である。干渉相関行列推定部６は、周波数領域においてパイロット受信信号と所望のユーザ信号のチャネル推定値とから干渉相関行列を推定する。干渉相関行列推定部６は、ＤＦＴ部１１、送受信フィルタ１２、パイロット信号レプリカ生成部１３、減算部１４、相関行列計算部１５、サブキャリア平均部１６を具備する。【００３６】
ＤＦＴ部１１は、送受信フィルタ１２に接続されている。送受信フィルタ１２は、さらにパイロット信号レプリカ生成部１３に接続されている。パイロット信号レプリカ生成部１３は、さらに減算部１４に接続されている。減算部１４は、さらに相関行列計算部１５に接続されている。相関行列計算部１５は、さらにサブキャリア平均部１６に接続されている。【００３７】
ＤＦＴ部１１は、所望のユーザのパイロット符号をＤＦＴし、周波数領域の信号へ変換する。送受信フィルタ１２は、パイロット符号の周波数領域の信号を送受信フィルタに通す。送受信フィルタ１２は、ロールオフ率０の場合は不要である。ＤＦＴ部１１、送受信フィルタ１２の処理は、所望のユーザとの通信に先立ち１度だけ行われればよい。また、あらかじめ複数のフィルタ出力信号が計算されて、メモリに格納されて、ユーザに応じてフィルタ出力信号が選択される方法も考えられる。パイロット信号レプリカ生成部１３は、送受信フィルタ１２の出力とチャネル推定値を乗算してパイロット信号レプリカを生成する。減算部１４は、周波数領域のパイロット受信信号からパイロット信号レプリカを減算する。相関行列計算部１５は、減算部１４の出力の相関行列を計算する。サブキャリア平均部１６は、相関行列の各要素をサブキャリアに渡り平均する。干渉相関行列の精度を上げるには多くのサブキャリアに渡り平均を行いたいが、干渉信号は周波数選択性フェージングを受けているため、コヒーレント帯域を越えてサブキャリア平均を行うと干渉抑圧効果が減少する。よって干渉相関行列は、特性を最適化するようにほぼコヒーレント帯域に相当するサブキャリア数ＮＣＢ（ＮＣＢは２以上の整数）で平均する。干渉相関行列ＲＩ（ｋ）（１≦ｋ≦ＮＤＦＴ）は、パイロット受信信号ベクトルＰ（ｋ）、チャネル推定値ベクトルＨ（ｋ）、パイロット符号特性Ｃ（ｋ）、コヒーレント帯域に相当するサブキャリア数ＮＣＢを用いて、次式で計算される。【００３８】
2008090764.tif 000008
【００３９】
ウエイト計算部７は、所望のユーザ信号のチャネル推定値と干渉相関行列が供給され、等化ウエイトを計算する。サブキャリアｋにおけるＭＭＳＥウエイトＷ（ｋ）（１≦ｋ≦ＮＤＦＴ）は、チャネル推定値ベクトルＨ（ｋ）、相関行列Ｒ（ｋ）および干渉相関行列ＲＩ（ｋ）が用いられて、次式で計算される。【００４０】
2008090764.tif 000009
【００４１】
等化部８は、ウエイト計算部７で計算した等化ウエイトと受信フィルタ４−１〜Ｎで帯域制限した受信信号とを受信し、それぞれをサブキャリア毎に乗じることにより、周波数領域で受信信号の等化処理を行う。等化部８の出力の等化信号Ｙ（ｋ）（１≦ｋ≦ＮＤＦＴ）は、（５）式で計算される。ＩＤＦＴ部９は、等化部８の出力である周波数領域の等化信号を受信し、ＮＩＤＦＴポイント（ＮＩＤＦＴは２以上の整数）のＩＤＦＴを行い、時間領域の信号へ変換し、復調信号を出力する。【００４２】
本実施例の受信装置では、等化ウエイト計算で用いられる相関行列が所望のユーザ信号のチャネル推定値から求められた相関行列と、受信信号から所望のユーザ信号のレプリカが減算されて求められた干渉相関行列とが、分離されて計算される。これにより、周波数領域においてマルチパス等化と他セル干渉抑圧を同時に行えるため優れた受信特性が実現される。【００４３】
図７は、本発明の受信装置のブロック誤り率特性を示す図である。他セル干渉がある場合には、本発明の受信装置が用いられることにより、所要ビットエネルギー対雑音干渉電力比（Ｅｂ／（Ｎ０＋Ｉ０））が低減され得る。しかし、他セル干渉がない場合には、本発明の受信装置は従来の受信装置と比べて若干特性が劣化する。これは雑音電力推定の方が干渉相関行列推定よりサブキャリア平均数を大きく取れ、精度が良いためである。そこで、他セル干渉の大きさを推定できる場合には、等化ウエイト計算において干渉相関行列ＲＩ（ｋ）と雑音電力行列σ２Ｉとが他セル干渉の大きさに応じて選択される方法が用いられても良い。【００４４】
図８は本実施例の受信装置を用いた移動通信システムを示す図である。移動通信システムの上りリンクにおいて、移動局１は基地局１に接続され、ＳＣ方式により１送信アンテナ多受信アンテナ（ＳＩＭＯ：Ｓｉｎｇｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）通信を行っている。基地局１が移動局１の信号を受信する際には、隣接セルの基地局２に接続されて同一周波数チャネルを用いて通信を行っている移動局２の信号が干渉となる。基地局１が移動局１の信号を受信するにあたって本実施例の受信装置を用いることにより、移動局１の信号のマルチパス等化と移動局２の干渉抑圧が同時に行われる。一般にＭＭＳＥでは、基地局の受信アンテナ数をＮとすると、（Ｎ−１）個の他セルの移動局の干渉が抑圧され得る。【００４５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の受信装置の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、多送信アンテナ多受信アンテナ（ＭＩＭＯ：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）通信の受信装置に関する。
図９は、ＭＩＭＯ送受信システムの概要を示す図である。ＭＩＭＯ送受信システムは、送信アンテナ数をＭ（Ｍは２以上の整数）、受信アンテナ数をＮ（Ｎは２以上の整数）とした場合、送信側は送信装置２０１と送信アンテナ２０２−１〜２０２−Ｍとを具備し、受信側は受信アンテナ２０３−１〜２０３−Ｎと受信装置２０４とを具備している。複数の送信アンテナ２０２−１〜２０２−Ｍから同一周波数が用いられて異なるデータ信号が送信され、複数の受信アンテナ２０３−１〜２０３−Ｎが用いられてデータ信号が受信されることにより、伝送帯域幅が増加することなく送信アンテナ数に比例した高速データ伝送が行われ得る。受信装置２０４では複数の受信アンテナ２０３−１〜２０３−Ｎにて受信された信号から複数の送信アンテナ２０２−１〜２０２−Ｍから送信されたそれぞれのデータ信号を分離する必要がある。ＭＩＭＯ信号分離方式として、レベルの大きな送信アンテナ信号から順番にＭＭＳＥ等化とアンテナ干渉レプリカの除去を行うＭＭＳＥ−ＳＩＣ（Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｃａｎｃｅｌｌｅｒ）方式は演算処理量が少なく、特性に優れるため有効である。【００４６】
図１０は本発明の受信装置の第２の実施形態を示すブロック図である。本発明の受信装置は、Ｍ本（Ｍは２以上の整数）の送信アンテナから送信されたＳＣ−ＭＩＭＯ信号をＮ本（Ｎは２以上の整数）の受信アンテナで受信し、周波数領域の信号処理によりＭＩＭＯ信号分離を行いつつ、マルチパス等化と他セル干渉抑圧を行う受信装置であって、受信アンテナ１−１〜Ｎ、ＤＦＴ部２１、チャネル／干渉相関行列推定部２２、アンテナ信号等化部２３−１〜Ｍ、アンテナ干渉レプリカ再生部２４−１〜（Ｍ−１）、減算部２５−１〜（Ｍ−１）を具備する。【００４７】
受信アンテナ１−１〜Ｎは、ＤＦＴ部２１に接続されている。ＤＦＴ部２１は、さらにチャネル／干渉相関行列推定部２２、アンテナ信号等化部２３−１および減算部２５−１に接続されている。チャネル／干渉相関行列推定部２２は、さらにアンテナ信号等化部２３−１〜Ｍのそれぞれに接続されている。アンテナ信号等化部２３−１〜（Ｍ−１）は、さらにアンテナ干渉レプリカ再生部２４−１〜（Ｍ−１）にそれぞれ接続されている。アンテナ干渉レプリカ再生部２４−１〜（Ｍ−１）は、さらに減算部２５−１〜（Ｍ−１）にそれぞれ接続されている。減算部２５−１〜（Ｍ−２）は、さらに減算部２５−２〜（Ｍ−１）にそれぞれ、順次接続されている。減算部２５−１〜（Ｍ−１）は、さらにアンテナ信号等化部２３−２〜Ｍに接続されている。【００４８】
本発明の受信装置は、ＭＭＳＥ−ＳＩＣ方式に基づいており、アンテナ干渉除去の逐次処理によりアンテナ干渉除去後に残存する送信アンテナ信号数Ｍ’が次第に減少するため、Ｎ＞Ｍ’の場合に他セル干渉抑圧効果が得られる。本発明では、等化ウエイト計算で用いる相関行列をアンテナ干渉除去後に残存する全ての送信アンテナ信号のチャネル推定値から求められた相関行列と、受信信号から全ての送信アンテナ信号のレプリカが減算されて求められた干渉相関行列とに分離して計算する。【００４９】
受信アンテナ１−１〜Ｎは、それぞれＳＣ信号を受信する。ＤＦＴ部２１は、受信アンテナ１−１〜Ｎの受信信号を受信し、ＮＤＦＴポイント（ＮＤＦＴは２以上の整数）のＤＦＴを行い、周波数領域に変換した受信信号を出力する。チャネル／相関行列推定部２２は、送信アンテナ毎に挿入されたパイロット信号を用いて送信アンテナと受信アンテナとの間のチャネル利得を推定するとともに、パイロット受信信号から全ての送信アンテナ信号のレプリカを減算して干渉相関行列を推定する。アンテナ信号等化部２３−１〜Ｍは、レベルの大きな送信アンテナ信号から順番に、アンテナ干渉除去後に残存する全ての送信アンテナ信号のチャネル推定値と干渉相関行列とから計算したウエイトにより受信信号を周波数領域において等化する。アンテナ干渉レプリカ再生部２４−１〜（Ｍ−１）は、送信アンテナ信号の干渉レプリカを生成する。減算部２５−１〜（Ｍ−１）は、従前の送信アンテナ信号の減算された出力であるＤＦＴ部２１の出力（最初の干渉除去のみ）あるいは減算部２５−１〜（Ｍ−１）の出力からアンテナ干渉レプリカを減算する。【００５０】
本実施例の詳細な動作について図１１を参照して説明する。図１１は説明を簡単にするため、Ｍ＝２とした場合を示している。本発明の受信装置は、受信アンテナ１−１〜Ｎ、ＣＰ除去部２−１〜Ｎ、ＤＦＴ部３−１〜Ｎ、受信フィルタ４−１〜Ｎ、チャネル推定部３１、干渉相関行列推定部３２、ウエイト計算部３３、等化部３４、ＩＤＦＴ部３５−１、３５−２、ビット尤度計算部３６−１、３６−２、復号器３７−１、３７−２、シンボルレプリカ生成部３８、ＤＦＴ部３９、送受信フィルタ４０、アンテナ干渉レプリカ生成部４１、減算部４２を具備する。なお、便宜上、ウエイト計算部３３、等化部３４、ＩＤＦＴ部３５−１、３５−２を合わせてアンテナ信号等化部２３−１〜Ｍと称する。同様に、シンボルレプリカ生成部３８、ＤＦＴ部３９、送受信フィルタ４０、アンテナ干渉レプリカ生成部４１を合わせてアンテナ干渉レプリカ再生部２４−１〜（Ｍ−１）と称する。【００５１】
受信アンテナ１−１〜Ｎは、ＣＰ除去部２−１〜Ｎにそれぞれ接続されている。ＣＰ除去部２−１〜Ｎは、さらにＤＦＴ部３−１〜Ｎにそれぞれ接続されている。ＤＦＴ部３−１〜Ｎは、さらに受信フィルタ４−１〜Ｎにそれぞれ接続されている。受信フィルタ４−１〜Ｎは、さらにチャネル推定部３１、干渉相関行列推定部３２および減算部４２に接続されている。チャネル推定部３１は、さらに干渉相関行列推定部３２およびウエイト計算部３３に接続されている。干渉相関行列推定部３２は、さらにウエイト計算部３３に接続されている。ウエイト計算部３３は、さらに等化部３４に接続されている。等化部３４は、さらにＩＤＦＴ部３５−１および３５−２、に接続されている。ＩＤＦＴ部３５−１および３５−２は、さらにビット尤度計算部３６−１および３６−２にそれぞれ接続されている。ビット尤度計算部３６−１および３６−２は、さらに復号器３７−１および３７−２にそれぞれ接続されている。復号器３７−２は、さらにシンボルレプリカ生成部３８にそれぞれ接続されている。シンボルレプリカ生成部３８は、さらにＤＦＴ部３９に接続されている。ＤＦＴ部３９は、さらに送受信フィルタ４０に接続されている。送受信フィルタ４０は、さらにアンテナ干渉レプリカ生成部４１に接続されている。アンテナ干渉レプリカ生成部４１は、さらに減算部４２に接続されている。減算部４２は、さらに等化部３４に接続されている。【００５２】
受信アンテナ１−１〜Ｎは、それぞれＳＣ信号を受信する。ＣＰ除去部２−１〜Ｎは、各アンテナの受信信号を入力し、ＣＰに相当する部分の信号を除去する。ＤＦＴ部３−１〜Ｎは、ＣＰ除去部２−１〜ＮでＣＰを除去した受信信号を受信し、ＮＤＦＴ１ポイント（ＮＤＦＴ１は２以上の整数）のＤＦＴを行い、周波数領域に変換した受信信号を出力する。受信フィルタ４−１〜Ｎは、周波数領域で受信信号の帯域制限を行い、ユーザ分離と雑音抑圧を行う。受信フィルタ４−１〜Ｎには、一般にレイズドコサインロールオフフィルタ（ロールオフ率０を含む）が用いられるが、これに制限される必要は無い。図１１の構成では受信信号のフィルタリングが周波数領域の信号処理で行われているが、ＤＦＴ部３−１〜Ｎに先立ち時間領域の信号処理で行われても良い。【００５３】
チャネル推定部３１は、送信アンテナ毎に挿入されたパイロット信号を用いて周波数領域でパイロット受信信号とパイロット参照信号との相関処理により送信アンテナと受信アンテナとの間のチャネル利得を推定する。チャネル推定部３１の各送信アンテナ信号に対応する部分の構成は、第１の実施例のチャネル推定部５と同様である。【００５４】
干渉相関行列推定部３２は、周波数領域においてパイロット受信信号と全ての送信アンテナ信号のチャネル推定値から干渉相関行列を推定する。干渉相関行列推定部３２の構成は、第１の実施例の干渉相関行列推定部６とほぼ同様であるが、パイロット受信信号から全ての送信アンテナ信号のパイロット信号レプリカを減算する点が異なる。干渉相関行列ＲＩ（ｋ）（１≦ｋ≦ＮＤＦＴ）は、パイロット受信信号ベクトルＰ（ｋ）、送信アンテナｍのチャネル推定値ベクトルＨｍ（ｋ）、送信アンテナｍのパイロット符号特性Ｃｍ（ｋ）、コヒーレント帯域に相当するサブキャリア数ＮＣＢ、送信アンテナ数Ｍを用いて、次式で計算される。【００５５】
2008090764.tif 000010
【００５６】
ウエイト計算部３３は、アンテナ干渉除去後に残存する全ての送信アンテナ信号のチャネル推定値と干渉相関行列を供給され、等化ウエイトを計算する。送信アンテナｍのサブキャリアｋにおけるＭＭＳＥウエイトＷｍ（ｋ）（１≦ｋ≦ＮＤＦＴ１）は、チャネル推定値ベクトルＨｍ（ｋ）、相関行列Ｒ（ｋ）、干渉相関行列ＲＩ（ｋ）および送信アンテナ信号数Ｍ’が用いられて、次式で計算される。【００５７】
2008090764.tif 000011
【００５８】
ここで、Ｎ＝Ｍの場合で、かつＭＭＳＥ−ＳＩＣ方式の最初の送信アンテナ信号を復調する際（Ｍ’＝Ｍ）には受信アンテナの自由度（干渉抑圧能力）が不足するため、他セル干渉抑圧効果は期待できない。そこで、干渉相関行列ＲＩ（ｋ）の代わりにサブキャリア平均効果の大きい雑音電力行列σ２Ｉが用いられることにより特性改善が得られる。ＭＭＳＥ−ＳＩＣ方式では、レベルの大きな送信アンテナ信号から順番に復調処理を行う。そのための送信アンテナ信号のランキングでは、例えば等化後チャネル利得の平均値の大きさを用いられる。等化後チャネル利得の平均値Ａｖｅ（Ｈｍ）は、次式で計算される。【００５９】
2008090764.tif 000012
【００６０】
Ｍ＝２において、ランキングの結果、送信アンテナ２のレベルが大きいとした場合、送信アンテナ１の等化ウエイトＷ１（ｋ）は、（９）式においてＭ’＝２として計算される。等化部３４は、送信アンテナ２の等化ウエイトＷ２（ｋ）と受信フィルタ４−１〜Ｎの出力のデータ受信信号ベクトルＤ（ｋ）を供給され、それぞれがサブキャリア毎に乗じられることにより、周波数領域において受信信号のマルチパス等化とアンテナダイバーシチ合成が行われる。等化部３４の出力の等化信号Ｙ２（ｋ）（１≦ｋ≦ＮＤＦＴ）は、次式で表される。【００６１】
2008090764.tif 000013
【００６２】
ＩＤＦＴ部３５−２は、周波数領域の等化信号を受信し、ＮＩＤＦＴポイント（ＮＩＤＦＴは２以上の整数）のＩＤＦＴを行い、時間領域の信号へ変換し、送信アンテナ２の復調信号を出力する。【００６３】
ビット尤度計算部３６−２は、送信アンテナ２の復調信号から送信されたビット毎に尤度を計算する。復号器３７−２は、ビット尤度を入力し、誤り訂正復号を行う。誤り訂正符号には、ターボ符号や畳み込み符号が用いられる。シンボルレプリカ生成部３８は、送信アンテナ２の復号信号からシンボルレプリカを生成する。シンボルレプリカ生成部３８には、硬判定シンボルレプリカを生成する方法、硬判定シンボルレプリカを生成し、所定のレプリカ重み係数（１以下の定数）を乗算する方法、軟判定シンボルレプリカを生成する方法、などが用いられる。これらの中でも、一般に軟判定シンボルレプリカを生成する方法の特性がよい。また、符号化ブロックの誤り検出を行い、ブロック誤りがない場合のみ硬判定シンボルレプリカを生成する方法もある。ＤＦＴ部３９は、シンボルレプリカ生成部３８で生成したシンボルレプリカを供給され、ＮＤＦＴ２（ＮＤＦＴ２は２以上の整数）ポイントのＤＦＴを行い、シンボルレプリカを周波数領域の信号へ変換する。送受信フィルタ４０は、シンボルレプリカの周波数領域の信号を送受信フィルタに通す。送受信フィルタ４０は、ロールオフ率０の場合は不要である。アンテナ干渉レプリカ生成部４１は、周波数領域のシンボルレプリカ信号とチャネル推定値を用いてアンテナ干渉レプリカを生成する。減算部４２は、受信フィルタ４−１〜Ｎで帯域制限した受信信号から送信アンテナ２のアンテナ干渉レプリカを減算する。送信アンテナ２の周波数領域のシンボルレプリカをＳ２（ｋ）、チャネル推定値をＨ２（ｋ）とすると、減算部４２の出力Ｄ’（ｋ）（１≦ｋ≦ＮＤＦＴ）は、次式で計算される。【００６４】
2008090764.tif 000014
【００６５】
次に、送信アンテナ１の信号を復調するため、ウエイト計算部３３は、送信アンテナ１の等化ウエイトを計算する。送信アンテナ１の等化ウエイトＷ１（ｋ）は、（９）式においてＭ’＝１として計算される。等化部３４は、送信アンテナ１の等化ウエイトＷ１（ｋ）と減算部４１の出力Ｄ’（ｋ）を供給され、それぞれをサブキャリア毎に乗じることにより、周波数領域において受信信号のマルチパス等化と他セル干渉抑圧を行う。等化部３４の出力の等化信号Ｙ１（ｋ）（１≦ｋ≦ＮＤＦＴ）は、次式で表される。【００６６】
2008090764.tif 000015
【００６７】
ＩＤＦＴ部３５−１は、周波数領域の等化信号を受信し、ＮＩＤＦＴポイント（ＮＩＤＦＴは２以上の整数）のＩＤＦＴを行い、時間領域の信号へ変換し、送信アンテナ１の復調信号を出力する。ビット尤度計算部３６−１は、送信アンテナ１の復調信号から送信されたビット毎に尤度を計算する。復号器３７−１は、ビット尤度を入力し、誤り訂正復号を行う。【００６８】
本実施例の受信装置では、等化ウエイト計算で用いる相関行列をアンテナ干渉除去後に残存する全ての送信アンテナ信号のチャネル推定値から求められた相関行列と、受信信号から全ての送信アンテナ信号のレプリカが減算されて求められた干渉相関行列とに分離して計算される。これにより、周波数領域においてマルチパス等化と他セル干渉抑圧を同時に行えるため優れた受信特性が実現される。また、アンテナ干渉除去の逐次処理によりＭ’が次第に減少するため、Ｎ＞Ｍ’の場合に他セル干渉抑圧効果が得られる。【００６９】
図１２は本実施例の受信装置を用いた移動通信システムを示す図である。移動通信システムの上りリンクにおいて、移動局１は基地局１と接続され、ＳＣ方式によりＳＩＭＯ通信を行っているが（図８）、伝搬路あるいは受信品質が良好な領域（すなわち基地局周辺の領域）において、さらにＭＩＭＯ通信を行うことにより、伝送レートあるいはシステムスループットが向上され得る。ここで、セル端でもＭＩＭＯ通信を行うことは、カバレッジを縮小させ、また他セルへ大きな干渉を与えるので、好ましくない。移動局３および移動局４は基地局１と接続され、ＳＣ方式によりＭＩＭＯ通信を行っている。このように複数の移動局の送信アンテナ信号を束ねてＭＩＭＯ通信を行う方式をマルチユーザＭＩＭＯと言う。基地局１が移動局３あるは移動局４の信号を受信する際に、隣接セルの基地局２に接続され、同一周波数チャネルを用いて通信を行っている移動局２の信号が干渉となる。基地局１が、移動局３および移動局４の信号を受信する際に本実施例の受信装置を用いることにより、移動局３のアンテナ干渉レプリカを除去した後に移動局４の信号の受信を行うとすると、移動局４の信号を受信する際に移動局２の干渉が抑圧される。一般にＭＭＳＥでは、基地局の受信アンテナ数をＮ、アンテナ干渉レプリカ除去後に残存する送信アンテナ信号数をＭ’とすると、（Ｎ−Ｍ’）個の他セルの移動局の干渉を抑圧できる。なお、本実施例の受信装置は、シングルユーザＭＩＭＯ、マルチユーザＭＩＭＯのいずれにおいても用いることができる。【００７０】
第１および第２の実施例では、時間領域信号から周波数領域信号への変換がＤＦＴ、周波数領域信号から時間領域信号への変換をＩＤＦＴでそれぞれ行われているが、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）、高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）あるいは他のアルゴリズムが用いられてもよい。【００７１】
本発明の受信装置では、等化ウエイト計算で用いる相関行列を所望のユーザ信号のチャネル推定値から求めた相関行列と、受信信号から所望のユーザ信号のレプリカを減算して求めた干渉相関行列とに分離して計算することにより、周波数領域においてマルチパス等化と他セル干渉抑圧を同時に行えるため優れた受信特性を実現できる。
【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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【国際調査報告】
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