(57)【要約】【課題】単一アンテナ受信器における干渉除去技術を提供する。【解決手段】無線通信システムにおける干渉除去は、受信信号に含まれる干渉信号の時空間信号部分空間の補集合である時空間信号補部分空間を決定するステップを含んでいる。受信信号は時空間信号補部分空間に射影され、これにより受信信号に含まれる干渉信号を減少させる。時空間信号補部分空間の決定には、干渉信号の推定、推定された干渉信号に対するブロック・ユール・ウォーカー行列の決定、およびブロック・ユール・ウォーカー行列からの時空間信号補部分空間の決定が含むことができる。【選択図】図２
2009517906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムにおける干渉を除去する方法であって、
受信信号に含まれる干渉信号の時空間信号部分空間の補集合である時空間信号補部分空間を決定するステップと、
前記受信信号を前記時空間信号補部分空間に射影することにより、前記受信信号に含まれる干渉信号を減少させるステップとを含む方法。
【請求項２】
時空間信号補部分空間を決定するステップが、
干渉信号を推定するステップと、
前記推定された干渉信号のブロック・ユール・ウォーカー行列を決定するステップと、
前記ブロック・ユール・ウォーカー行列から時空間信号補部分空間を決定するステップとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ブロック・ユール・ウォーカー行列から時空間信号補部分空間を決定するステップが、
前記ブロック・ユール・ウォーカー行列の固有値および対応する固有ベクトルを決定するステップと、
時空間信号補部分空間を、絶対値が最も小さいＬ個の固有値に対応する固有ベクトルが張る部分空間として決定するステップとを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
Ｌが受信信号の空間次元を表わし、
Ｋが干渉信号の時間次元を表わし、
前記ブロック・ユール・ウォーカー行列がＬ（Ｋ＋１）×Ｌ（Ｋ＋１）行列である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記固有値を降順にソートして、ソート済み固有値ベクトルを生成するステップと、
前記ソートされた固有値の重心を計算するステップとを更に含み、
前記重心が所定の閾値より小さい場合にのみ、前記受信信号を前記時空間信号補部分空間に射影するステップが実行される、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記固有値を昇順にソートして、ソート済み固有値ベクトルを生成するステップと、
前記ソートされた固有値の重心を計算するステップとを更に含み、
前記重心が所定の閾値より大きい場合にのみ、前記受信信号を前記時空間信号補部分空間に射影するステップが実行される、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
無線通信システムにおいて受信信号の干渉を減少させる装置であって、
前記受信信号に含まれる干渉信号の時空間信号部分空間の補集合である時空間信号補部分空間を決定すべく構成されたロジックと、
前記受信信号を前記時空間信号補部分空間に射影し、それにより前記受信信号に含まれる干渉信号を減少させるべく構成されたロジックとを含む装置。
【請求項８】
前記時空間信号補部分空間を決定すべく構成されたロジックが、
前記干渉信号を推定すべく構成されたロジックと、
前記推定された干渉信号のブロック・ユール・ウォーカー行列を決定すべく構成されたロジックと、
前記ブロック・ユール・ウォーカー行列から前記時空間信号補部分空間を決定すべく構成されたロジックとを含む、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記ブロック・ユール・ウォーカー行列から前記時空間信号補部分空間を決定すべく構成されたロジックが、
前記ブロック・ユール・ウォーカー行列の固有値および対応する固有ベクトルを決定すべく構成されたロジックと、
絶対値が最も小さいＬ個の固有値に対応する固有ベクトルが張る部分空間として前記時空間信号補部分空間を決定すべく構成されたロジックとを含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
Ｌが前記受信信号の空間次元を表わし、
Ｋが前記干渉信号の時間次元を表わし、
前記ブロック・ユール・ウォーカー行列がＬ（Ｋ＋１）×Ｌ（Ｋ＋１）行列である、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記固有値を降順にソートして、ソート済み固有値ベクトルを生成するべく構成されたロジックと、
前記ソートされた固有値の重心を計算するべく構成されたロジックとを更に含み、
前記重心が所定の閾値より小さい場合にのみ、前記受信信号を前記時空間信号補部分空間に射影するべく構成されたロジックが動作する、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記固有値を昇順にソートして、ソート済み固有値ベクトルを生成するべく構成されたロジックと、
前記ソートされた固有値の重心を計算するべく構成されたロジックとを更に含み、
前記重心が所定の閾値より大きい場合にのみ、前記受信信号を前記時空間信号補部分空間に射影するべく構成されたロジックが動作する、請求項９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムにおける干渉除去に関し、より具体的には単一アンテナ受信器における干渉除去に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動通信用グローバルシステム（ＧＳＭ）およびＧＳＭエボリューション用の拡張データレート（ＥＤＧＥ）等の無線デジタル時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）通信システムにおいて、受信器の性能の質は、目的信号（intended signal）と混合した場合に該目的信号を歪ませる干渉信号により制限される。大部分の干渉は、同一システムの他のユーザーに起因する。隣接するセルの同一搬送周波数のユーザーにより送られた信号が同一チャネル干渉（ＣＣＩ）を形成する一方、隣接する搬送周波数のユーザーが隣接チャネル干渉（ＡＣＩ）を引き起こす。
【０００３】
この状況を、本発明を実装可能な種類の無線通信ネットワーク１００を表わす図１に示す。ネットワーク１００は、ＧＳＭ、汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）、デジタルアドバンスド移動電話システム（ＤＡＭＰＳ）等、多くの公知の種類のいずれかであってよいが、これに限定されない。
【０００４】
ネットワーク１００は、複数の基地局１０１、１０３、１０５を含んでいる。各基地局は、図に示すようにハチの巣状の構造に構成された３個の近接領域をカバーしている。基地局１０１は近接領域Ａ１、Ａ２およびＡ３を対象とし、一方、基地局１０３は近接領域Ｃ１、Ｃ２およびＣ３をカバーしている。各基地局１０１、１０３、１０５は、セクター分けされたアンテナにより３個のハチの巣状領域をカバーすることが可能である。
【０００５】
図１において各々の領域が、Ａ、Ｂ、およびＣ、そしてそれらの後ろに数字１、２および３のいずれか１個が続く文字（例：「Ａ１」、「Ａ２」、「Ａ３」、「Ｂ１」、「Ｂ２」等）で表記されていることがわかる。各文字は、基地局および基地局の３セクター・グループ内に位置する移動局で使用するために割り当てられた周波数のグループを表わす。異なるグループには異なる周波数が割り当てられている。数字は、３セクター・グループ内の特定のセクターを意味する。隣接した３セクター・グループに異なる周波数を割り当てることにより、ＣＣＩを回避することができる。よく知られた周波数再利用ストラテジに従い、同一グループの周波数を、これらのグループ間の距離がこれらの間のＣＣＩを最小化（しかし必ずしも完全になくすわけではなく）するのに十分であると考えられる限り、複数の３セクター・グループに割り当てることができる。システム１００内においてどのセルで同一周波数が割り当てられるかを示すパターンを「再使用パターン」と呼ぶ。従って、図１は、各々Ａ１、Ａ２、Ａ３と表記された複数の異なるグループ、各々Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３と表記された複数の異なるグループ、および各々Ｃ１、Ｃ２およびＣ３と表記された複数の異なるグループを示す。
【０００６】
図１に示す状況において、基地局１０５には基地局１０１が用いるのと同じ周波数が割り当てられていて、基地局１０１が用いるのと同じチャネルを用いて送信を行なう。この信号には基地局１０１のサービスを受ける３個のセクター内でＣＣＩを生起させる可能性があるため、この送信された信号をＩＣＯと表記する。
【０００７】
ユーザー機器（ＵＥ）１０７は基地局１０１のサービスを受ける領域Ａ３に位置していて、基地局１０１から目的信号Ｓを受信する。同時に、ＵＥ１０７は基地局１０５により送信された干渉信号ＩＣＯを受信する。
【０００８】
基地局１０３は、基地局１０１が用いるのと同じ周波数を用いては送信を行なわない。それにもかかわらず、その送信は、基地局１０１が用いる周波数に十分近い周波数を用いて行なうことができ、ＡＣＩを生起させうる。この点を図１に示すならば、ＵＥ１０７は基地局１０３から干渉信号ＩＡＤＪを受信する。信号ＩＣＯおよびＩＡＤＪは通常、旧来の周波数計画を有するネットワークでは弱いが、より積極的な周波数再利用計画を有する新式のネットワークでは大きく深刻な問題を引き起こす場合がある。
【０００９】
多くの理由により、目的信号に干渉信号が現れる特有の状態は、送信器のアンテナに対する受信器のアンテナの位置に応じて異なるであろう。複数のアンテナまたはアンテナアレイを含む公知の技術は、無線通信の干渉を除去するためにいわゆる空間ダイバーシチを利用する。しかし、物理的な制約（例：大きさ）および電力消費を考慮して、新式の移動受信器は通常、アンテナを１個しか備えておらず、従って干渉の影響を低減させるために単一アンテナ干渉除去（ＳＡＩＣ）技術に依存する。ＳＡＩＣはネットワーク容量に及ぼす潜在的な影響が大きいため、いわゆるダウンリンクアドバンスドレシーバパフォーマンス（ＤＡＲＰ）を備えたあるクラスの受信器に対して、強化されたＣＣＩ保護策を有する新たな標準が指定されることが期待される。本件に関するより一般的な背景情報については、３ＧＰＰ  ＴＳ４５．００５「技術仕様グループＧＳＭ／ＥＤＧＥ無線アクセスネットワーク；無線送信および受信（Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｇｒｏｕｐ  ＧＳＭ／ＥＤＧＥ  Ｒａｄｉｏ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋ；Ｒａｄｉｏ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ａｎｄ  Ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ）」（ＧＰ−０４２８２９、２００４年１１月改訂依頼）を参照されたい。このように、より厳しい要件を実施しやすい方式で満足することが受信器にとって極めて重要である。
【００１０】
時空間白色化（Spatial-Temporal Whitening）（ＳＴＷ）は、ＳＡＩＣ技術についての公知の方式である。この方式は、ベースバンド信号の複素表現において、ガウス最小シフトキーイング（ＧＭＳＫ）変調された干渉信号は１次元であり、複素数の受信信号の実部および虚部の次元から得られた空間冗長性を利用することにより除去可能であるという事実に基づいている。ＳＴＷにおいて、干渉は、時空間自己回帰モデルによりモデル化され、次いで時空間フィルタを適用してプロセスを白色雑音に反転させる。
【００１１】
ＳＴＷの特徴は、空間（または時空間）非相関化が必要である点である。ここで、極めて重要な操作はノイズ自己相関逆行列のコレスキー分解である。
Ｆ＝ｃｈｏｌ（Ｑ−１）  （１）
式中、Ｑはノイズ自己相関行列である。この演算には二つの問題がある。
【００１２】
第一に、受信された複素数信号の実部および虚部の成分が部分的に相関している可能性があるという事実により、ノイズ自己相関行列の階数が失われる恐れがある。このような場合、ノイズ自己相関の逆行列を求めることは困難であって、計算が実行されない。
【００１３】
第二に、コレスキー分解は、行列が正定値であることを必要とする。しかし、特に、時間次元の方が高い（例：２次白色化フィルタ）ケースでは、これは必ずしもあてはまらない。そのようなケースは、ＡＣＩのように高い時間干渉を取扱う際に、要求される場合がある。ノイズ自己相関行列の逆行列が正定値でない場合、コレスキー分解は実行されず、アルゴリズムは計算不可能な場合がある。受信信号が物理的に式（１）の条件を満たす場合であっても、ノイズ推定誤差等の各種の障害、およびアルゴリズムを実行する固定小数点デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）の解像度の制約に起因して、数学的演算は依然として極めて悪条件の下にあるため、アルゴリズムの中断が生じる恐れがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従って、単一アンテナ干渉除去に対する別の方式の提供が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
概要
本明細書において「含む」および「含んでいる」という用語を用いる場合、記載された特徴、インテジャー、ステップまたは構成要素の存在を指定することを意図しているが、これらの用語の使用が他の１個以上の特徴、インテジャー、ステップ、構成要素またはこれらのグループの存在または追加を除外しない点を強調しておく。
【００１６】
本発明の一態様によれば、無線通信システムにおける干渉除去を実現する方法および装置において上述および他の目的が達成される。一態様において、受信信号に含まれる干渉信号の時空間信号部分空間の補集合である時空間信号補部分空間（complement spatial-temporal signal subspace）を決定することを含んでいる。受信信号は時空間信号補部分空間に射影され、これにより受信信号に含まれる干渉信号を減少させる。
【００１７】
別の態様において、時空間信号補部分空間の決定は、干渉信号の推定と、推定された干渉信号のブロック・ユール・ウォーカー行列の決定とを含む。時空間信号補部分空間は次いで、ブロック・ユール・ウォーカー行列から決定される。
【００１８】
更に別の態様において、ブロック・ユール・ウォーカー行列からの時空間信号補部分空間の決定は、ブロック・ユール・ウォーカー行列の固有値および対応する固有ベクトルの決定を含む。固有ベクトルは次いで、固有値の絶対値の大きさに従いソートされる。時空間信号補部分空間は、絶対値が最も小さいＬ個の固有値に対応する固有ベクトルが張る部分空間として決定される。
【００１９】
更に別の態様において、Ｌは受信信号の空間次元を表わし、Ｋは干渉信号の時間次元を表わし、ブロック・ユール・ウォーカー行列はＬ（Ｋ＋１）×Ｌ（Ｋ＋１）行列である。
【００２０】
更に別の態様において、ソートされた固有値ベクトルを生成すべく固有値を降順にソートして、ソート済み固有値ベクトルの重心を計算するステップを含む適応的干渉除去技術および装置を提供する。このような実施形態において、受信信号の時空間信号補部分空間への射影は、重心が所定の閾値より小さい場合にのみ実行される。
【００２１】
適応的干渉除去方法および装置の別の実施形態において、ソートされた固有値ベクトルを生成すべく固有値が昇順にソートされ、ソートされた固有値ベクトルの重心が計算される。このような実施形態において、受信信号の時空間信号補部分空間への射影は、重心が所定の閾値より大きい場合にのみ実行される。
【００２２】
本発明の目的および利点は、以下の詳細な説明を図面と合わせて読むことにより理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
詳細な説明
本発明の各種の特徴について、図面を参照しつつ以下に説明する。同一部材は同一参照番号で識別される。
【００２４】
本発明の各種の態様を、多くの例示的な実施形態に関して以下に詳述する。本発明の理解を容易にすべく、本発明の多くの態様を、コンピュータシステムまたはプログラム化された命令を実行可能な他のハードウェアの要素より実行される動作のシーケンスとして記載している。各実施形態においてこれら各種の動作は、専用の回路（例：特化された機能を実行すべく相互接続された離散的ロジックゲート）、１個以上のプロセッサにより実行されるプログラム命令、またはその両者の組合せにより実行できる点を認識されたい。また、本発明は更に、本明細書に記載されている技術をプロセッサに実行させるコンピュータ命令の適当な組を格納している固体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、または搬送波（無線周波数、可聴周波数、または光周波数搬送波）等、任意の形式の計算機可読媒体内で完全に実装されているとみなしてよい。このように、本発明の各種の態様を多くの異なる形式で表現することができ、このような全ての形式は本発明の範囲内に含まれるものと考えられる。本発明の各種の態様の各々について、そのような任意の形式の実施形態を本明細書では、記載された動作を実行すべく「構成されたロジック」、または記載された動作を実行する「ロジック」として言及する場合がある。
【００２５】
本明細書に記載している実施形態は、従来技術よりも数学的に安定しており、一般的且つ洗練されていて、空間および時間次元の両方で拡張がより容易と思われる仕方で、単一アンテナ干渉除去問題に対処する。一態様において、ノイズのブロック・ユール・ウォーカー行列は、時空間次元により張られた信号空間の干渉（ノイズを加えた）を特定することが分かっている。この信号空間では、干渉エネルギーが部分空間に集中する。次いで、干渉エネルギーが集中している部分空間に直交する補部分空間を見つけることができる。受信信号をこの補部分空間に射影することにより、最大干渉除去を実現することができる。
【００２６】
これらおよび他の態様について、最初にノイズの時空間の空間拡張の考察から始めて、以下により詳細に説明する。
【００２７】
過剰サンプリングされた可能性のある複素数受信器信号は、無線チャネル（ｈ（ｍ））の、ベクトル値を有する有限インパルス応答（ＦＩＲ）モデルに基づいて、次式のようにモデル化することができる。
【数１】
2009517906.tif 000003
式中、ｘ（ｎ）＝［ｘ１（ｎ），ｘ２（ｎ）・・・ｘＬ（ｎ）］ＴはＬ空間次元における受信信号であり、各チャネルタップｈ（ｍ）はＬ次元ベクトル、ｓ（ｎ）は送信器から送信された単一次元の信号、ｕ（ｎ）＝［ｕ１（ｎ），ｕ２（ｎ）・・・ｕＬ（ｎ）］Ｔはノイズに干渉を加えたものを表わすＬ次元ベクトルである。例えば、受信信号が（過剰サンプリング無しで）シンボルで間隔を空けられた複素数信号である場合、Ｌ＝２となり、ベクトルは複素数の信号の実部および虚部の成分だけから生成される。ノイズの推定値、
【数２】
2009517906.tif 000004
は、受信器が認識している送信信号シーケンス（例：ＧＳＭにおける訓練シーケンスコード（ＴＳＣ））を介して得ることができる。
【数３】
2009517906.tif 000005
ここで、チャネル推定値は、例えば最小２乗（ＬＳ）推定により得られる。
【００２８】
ノイズは、自己相関（Ｑｋ）により特徴付けられる。
Ｑｋ＝Ｅ{ｕ（ｎ−ｋ）ｕＴ（ｎ）｝  （４）
式中、Ｅは統計的期待値を表わす。ノイズ自己相関の次元は空間ダイバーシチを特徴付け、離散時間相関の次数はノイズの時間特性を特徴付ける。
【００２９】
ノイズの時空間特性を共に特徴付けるべく、ノイズ自己相関の異なる遅延を利用して単一のＬ（Ｋ＋１）×Ｌ（Ｋ＋１）行列を構成することができる。
【数４】
2009517906.tif 000006
式（４）の定義からＱ−ｋ＝ＱｋＴが容易に証明できる点に注意されたい。
【００３０】
式（５）で与えられる行列Ｑは、自己回帰移動平均（ＡＲＭＡ）モデルにおけるパラメータ推定に用いられる多変数（またはブロック）ユール−ウォーカー方程式の行列と同じ構造を有している。従って、行列Ｑは式（５）で与えられる通り、本明細書において干渉信号を時空間の空間に拡張するブロック・ユール・ウォーカー行列と呼ぶ。ブロック・ユール・ウォーカー方程式に関する背景情報については、Ｔ．ソーデルストロム（Ｔ．Ｓｏｅｄｅｒｓｔｒｏｅｍ）およびＰ．ストイカ（Ｐ．Ｓｔｏｉｃａ）、「システム同定（Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）」、プレンティス・ホール、１９８９を参照している。本文献の第８．１章は「ユール−ウォーカー方程式（Ｙｕｌｅ−Ｗａｌｋｅｒ  Ｅｑｕａｔｉｏｎｓ）」を説明し、章８．６は一変量レビソン（Ｌｅｖｅｉｓｏｎ）−ダービン（Ｄｕｒｂｉｎ）アルゴリズム（ユール−ウォーカー方程式をＯ（Ｎ２）で解く）を多変量に拡張する「ホイットル（Ｗｈｉｔｔｌｅ）−ウィギンズ（Ｗｉｇｇｉｎｓ）−ロビンズ（Ｒｏｂｂｉｎｓ）アルゴリズム（Ｔｈｅ  Ｗｈｉｔｔｌｅ−Ｗｉｇｇｉｎｓ−Ｒｏｂｂｉｎｓ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）」を説明しており、ここでブロック・ユール・ウォーカー方程式が問題の説明で提示されている。
【００３１】
ブロック・ユール・ウォーカー行列Ｑは、固有システムとして、Ｌ空間、（Ｋ＋１）時間の部分空間に張られるノイズ信号空間を指定する。行列Ｑは、第Ｋ次自己相関成分Ｑｋだけで構成されていて、極めて好ましい数学的特性を有する。これは実数且つ対称的であるため、固有値は全て実数であり、固有ベクトルは完全直交系である。
【００３２】
ブロック・ユール・ウォーカー行列Ｑを用いて、受信信号の干渉を減らすことができる。より具体的には、干渉が強い場合、ノイズ・エネルギーは干渉の時空間特性（「時空間有色」とも呼ばれる）に応じて特定の部分空間に集中する。例えば、単一次元の変調済みＣＣＩは強い空間相関を有するのに対し、大部分のＡＣＩは強い時間相関を有する。ノイズ・エネルギーが集中している部分空間は、以下の固有システムを解くことにより識別することができる。
ＱＶ＝ＶΛ  （６）
式中、Λは全ての固有値を含む対角行列、Ｖは対応する固有ベクトルである。ＱからＶおよびΛを決定する技術は当分野で公知であるため、ここで詳細に記載する必要はない。Ｗ．Ｈ．プレス（Ｗ．Ｈ．Ｐｒｅｓｓ）らによる「Ｃ言語による数値レシピ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ｒｅｃｉｐｅｓ  ｉｎ  Ｃ）」（ケンブリッジ大学出版、１９９２）の第１１章が良い参考となる。固有ベクトルを固有値の絶対値の昇順でソートすることにより、（絶対値が）最も大きい固有値に対応するＬＫ（またはより低い次元）個の固有ベクトルが張る部分空間Φにおいて表わされている時空間有色ノイズの特性が示される。
【数５】
2009517906.tif 000007
式中、λはΛの要素、λＬはΛのソートされたバージョンの第Ｌ要素である（注：固有ベクトルＶもまた対応してソートされている）
【００３３】
行列の直交固有ベクトルが完全であるため、Φの補集合である部分空間であって、（絶対値が）最も小さいＬ個の固有値に対応する固有ベクトルが張る部分空間も存在することがわかる。
【数６】
2009517906.tif 000008
【００３４】
受信器信号をこの補部分空間上へ射影することにより、時空間有色干渉による障害が最小化される。
【００３５】
結合時空間部分空間射影とは、以下の形式の写像演算である。
【数７】
2009517906.tif 000009
式中、Ｖｍｉｎは、最も小さい固有値に対応するＱのＬ個の固有ベクトルを含むＬ（Ｋ＋１）×Ｌ行列である。式（９）はまた、行列フィルタリングにおいて、時空間白色化と同様の行列多項式の畳み込み形式で、再び定式化することができる。
【数８】
2009517906.tif 000010
式中、各々のＬ×Ｌ行列Ｗ（ｋ）は、以下に示すＬ（Ｋ＋Ｉ）×Ｌ行列Ｖｍｉｎの部分行列である。
【数９】
2009517906.tif 000011
【００３６】
既存の方式とは異なり、この行列は正定値である必要はなく、固有ベクトルは固有値の絶対値によりソートされる。
【００３７】
上述の原理を用いる例示的な実施形態について図２を参照しつつ説明する。これは受信器１０７等の受信器により実行される例示的なプロセスのフロー図であり、各種の図示されたプロセスを実行するロジックを含んでいる。干渉またはノイズ信号が推定される（ステップ２０１）。これは例えば、式（３）に関して先に述べた技術により実現することができる。次に、推定された干渉信号についてブロック・ユール・ウォーカー行列が決定される（ステップ２０３）。例えば、式（５）に関して先に述べたように、行列Ｑを決定することができる。
【００３８】
ブロック・ユール・ウォーカー行列の固有値および対応する固有ベクトルが次いで決定される（ステップ２０５）。これは例えば式（６）で表わすことができる。
【００３９】
固有ベクトルは次いで、固有値の絶対値の大きさに従いソートされる（ステップ２０７）。次いで、時空間信号補部分空間が、絶対値が最も小さいＬ個の固有値に対応する固有ベクトルが張る部分空間として決定される（ステップ２０９）。
【００４０】
受信信号は次いで、時空間信号補部分空間に射影される（ステップ２１１）。射影された信号の干渉レベルは大幅に減少する。図３に、２個のベクトルが張る２次元空間で表わされた、共に１次元である目的信号Ｓおよび干渉信号Ｉを含む信号ベクトル線図を視覚的に示す。一般に、信号部分空間Ｇおよび干渉部分空間Ｊでは直交も重なりも生じない点を理解されたい。
【００４１】
目的信号Ｓと干渉信号Ｉの合成である受信信号をベクトルＸで表わす。干渉部分空間Ｊの補集合でありかつ直交する部分空間をＣで表わし、これもまた１次元である。受信信号Ｘを部分空間Ｃに射影したならばベクトルＸ’が得られ、これは結果的に干渉部分空間Ｊに直交する。目的信号Ｓを部分空間Ｃに射影することができたならば、ベクトルＸ’にちょうど等しいベクトルＳ’が得られる。図３からわかるように、この結果、干渉成分Ｉが完全に除去され、信号Ｘ'＝Ｓ’の全てのエネルギーが目的信号Ｓに関連付けられる。信号Ｓ’の振幅が目的信号Ｓの振幅よりも小さいが、正しい復調のために依然として十分に大きい。
【００４２】
これらの態様は、シミュレーションされたデータを用いてテストされ、実行可能であることが示されている。図４は、ＣＣＩが強い典型的な都市型（ＴＵ）チャネル（Typical Urban (TU) channel）において、従来の時間白色化フィルタ（グラフ４０１）の性能（搬送波対干渉比（Ｃ／Ｉｃｏ）の関数としてプロットされたビットエラー率（ＢＥＲ））を、本発明の例示的な実施形態の性能（グラフ４０３）と比較するグラフの組である。干渉を減らすのに時間白色化フィルタを用いる基準受信器と比較して、ＢＥＲが０．１のときに約８ｄＢのゲインが観測できる。
【００４３】
図５は、強いＡＣＩを有する典型的な都市型（ＴＵ）チャネルにおいて、従来の時間白色化方式（グラフ５０１）の性能（Ｃ／ＩＡＤＪの関数としてプロットされたＢＥＲ）を、本発明の例示的な実施形態の性能（グラフ５０３）と比較したグラフの組である。安定性の問題を回避するために時間オーダー（temporal order）を低くしなければならないため、現行のＳＡＩＣ方式のＡＣＩ性能は時間白色化ほど良好ではないことが知られている。しかし、本明細書に記載した発明の技術を用いれば、安定性が保証され、且つより高い時間オーダーを用いて純粋な時間白色化フィルタの性能を実現することができる。
【００４４】
本発明の別の態様において、干渉を減少させるための補部分空間射影技術の利用は、固有値の拡散（spreading）の程度に基づいて適応的に適用することができる。固有値が十分広く拡散されていない場合、ノイズは空間的／時間的に相関がなく、すなわち有色ではない。これは従って、チャネルに「白色」で無構造のノイズが伴い、且つ受信信号への潜在的な損害を避けるために干渉除去を実施すべきでないことを示す。
【００４５】
ノイズ自己相関行列の固有値の拡散を利用した適応的技術の例示的な実施形態について、図６に示すフロー図を参照しつつ以下に説明する。最初に、Ｌ（Ｋ＋１）個の固有値が大きさに従い（例えば降順に）ソートされる（ステップ６０１）。
ｐ＝ｓｏｒｔ（Ｒ）  （１２）
式中、Ｒ＝ｄｉａｇ（Λ）である。次に、ベクトルＰの重心ωが計算される（ステップ６０３）。
【数１０】
2009517906.tif 000012
【００４６】
次いで重心が閾値ωＴＨと比較される（決定ブロック６０５）。重心が所定の閾値より小さい、すなわちω＜ωＴＨ（決定ブロック６０５からの「ＹＥＳ」分岐）の場合、干渉は、十分に空間的および／または時間的に有色状態にあると考えられ、ノイズ補部分空間への射影を適用して干渉を除去する（ステップ６０７）。これは例えば、図２に関して先に述べたように実行することができる。さもなければ、干渉が白色雑音の形式である可能性が高く、従って干渉除去処理を適用すべきでない（決定経路６０５からの「ＮＯ」分岐）。
【００４７】
代替の実施形態において、適応的技術には、固有を降順ではなく昇順でソートすることが含まれる。このような実施形態では、重心が所定の閾値より小さいか否かを調べるのではなく、重心が所定の閾値より大きいか否かを判定するために重心を調べる。
【００４８】
閾値値ωＴＨは、受信器が全ての伝播チャネルで十分な性能マージンを有するように、シミュレーション結果に基づいて、および妥協を必要とする競合要件を考慮して選択することができる（例：感度チャネルおよび干渉チャネルの両方の条件に対する技術標準における要請に関して上記マージンでなされるトレードオフ）。
【００４９】
干渉を減少させるためのノイズ補部分空間射影技術の利点として、本方式の数値的安定性がある。この利点は特に、固定小数点演算に依存するＤＳＰソフトウェアを用いる実装において重要である。また、本技術の数学的解釈は、より根拠がある（solid）。すなわち、干渉除去になぜ有効かがより良く理解されることを意味する。この根拠のある解釈によって、例えば、無線通信において送信器と受信器の両方で使用されているアンテナアレイによる時空間信号処理等、本出願を拡張した形式で、または他の応用例において、本技術をより広範に利用できるようになる。
【００５０】
干渉を減少させるためのノイズ補部分空間射影技術の別の利点として、これが空間および時間領域の両方におけるノイズ除去の統合的な方法である点である。
【００５１】
本発明について、特定の実施形態を参照しながら説明してきた。しかし、本発明を上述の実施形態以外の特定の形式で実施可能であることは当業者には明らかであろう。
【００５２】
例えば、上述の実施形態は、固有ベクトルＶを固有値の絶対値の昇順にソートするステップを含んでいる。しかし、固有ベクトルＶを固有値の絶対値の降順にソートするステップを含む等価の技術も導ける点が容易に認識されよう。
【００５３】
また、いくつかの実施形態では、固有ベクトルＶの完全ソートを全く含まず、その代わりに部分ソート（例：バブル・ソート）を用いる等、絶対値が）最も小さいＬ個の固有値を決定する他の技術を用いる場合がある。
【００５４】
従って、記載されている実施形態は、あくまで例示のためのものであり、決してこれに限定されると考えてはならない。本発明の範囲は、先の説明ではなく添付の特許請求の範囲により与えられ、特許請求の範囲内のあらゆる変形および等価物はその中に含まれることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
図面の簡単な説明
【図１】本発明の実施が可能な種類の無線通信ネットワークを表わす。
【図２】説明された各種のプロセスを実行するロジックを含む受信器により実行される例示的なプロセスのフロー図である。
【図３】２個のベクトルによる拡張２次元空間で表わされた、共に１次元である目的信号Ｓおよび干渉信号Ｉを含む信号ベクトル線図である。
【図４】強いＣＣＩ干渉を有する典型的な都市型（ＴＵ）チャネルにおける、時間白色化フィルタの性能と、例示的な実施形態の性能とを比較するグラフの組である。
【図５】従来の時間白色化方式の性能と例示的な実施形態の性能とを比較するグラフの組である。
【図６】ノイズ自己相関行列の固有値の拡散を利用する適応的技術の例示的な実施形態を表わすフロー図である。
【図１】
2009517906.tif 000013
【図２】
2009517906.tif 000014
【図３】
2009517906.tif 000015
【図４】
2009517906.tif 000016
【図５】
2009517906.tif 000017
【図６】
2009517906.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成19年9月19日(2007.9.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムにおける干渉を除去する方法であって、
受信信号に含まれる干渉信号の時空間信号部分空間の補集合である時空間信号補部分空間を決定するステップと、
前記受信信号を前記時空間信号補部分空間に射影するステップ（２１１）であって、それによって、前記受信信号に含まれる干渉信号を減少させるステップとを含み、
前記時空間信号補部分空間を決定するステップが、
干渉信号を推定するステップ（２０１）と、
前記推定された干渉信号のブロック・ユール・ウォーカー行列を決定するステップと、
前記ブロック・ユール・ウォーカー行列から時空間信号補部分空間を決定するステップとを含む方法。
【請求項２】
前記ブロック・ユール・ウォーカー行列から時空間信号補部分空間を決定するステップが、
前記ブロック・ユール・ウォーカー行列の固有値および対応する固有ベクトルを決定するステップ（２０５）と、
時空間信号補部分空間を、絶対値が最も小さいＬ個の固有値に対応する固有ベクトルが張る部分空間として決定するステップ（２０９）とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
Ｌが受信信号の空間次元を表わし、
Ｋが干渉信号の時間次元を表わし、
前記ブロック・ユール・ウォーカー行列がＬ（Ｋ＋１）×Ｌ（Ｋ＋１）行列である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記固有値を降順にソートして、ソート済み固有値ベクトルを生成するステップ（６０１）と、
前記ソートされた固有値の重心を計算するステップ（６０３）とを更に含み、
前記重心が所定の閾値より小さい場合にのみ（６０５）、前記受信信号を前記時空間信号補部分空間に射影するステップが実行される、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記固有値を昇順にソートして、ソート済み固有値ベクトルを生成するステップ（６０１）と、
前記ソートされた固有値の重心を計算するステップ（６０３）とを更に含み、
前記重心が所定の閾値より大きい場合にのみ（６０５）、前記受信信号を前記時空間信号補部分空間に射影するステップが実行される、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
無線通信システムにおいて受信信号の干渉を減少させる装置であって、
前記受信信号に含まれる干渉信号の時空間信号部分空間の補集合である時空間信号補部分空間を決定すべく構成されたロジックと、
前記受信信号を前記時空間信号補部分空間に射影し、それにより前記受信信号に含まれる干渉信号を減少させるべく構成されたロジックとを含み、
前記時空間信号補部分空間を決定すべく構成されたロジックが、
前記干渉信号を推定すべく構成されたロジックと、
前記推定された干渉信号のブロック・ユール・ウォーカー行列を決定すべく構成されたロジックと、
前記ブロック・ユール・ウォーカー行列から前記時空間信号補部分空間を決定すべく構成されたロジックとを含む、装置。
【請求項７】
前記ブロック・ユール・ウォーカー行列から前記時空間信号補部分空間を決定すべく構成されたロジックが、
前記ブロック・ユール・ウォーカー行列の固有値および対応する固有ベクトルを決定すべく構成されたロジックと、
絶対値が最も小さいＬ個の固有値に対応する固有ベクトルが張る部分空間として前記時空間信号補部分空間を決定すべく構成されたロジックとを含む、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
Ｌが前記受信信号の空間次元を表わし、
Ｋが前記干渉信号の時間次元を表わし、
前記ブロック・ユール・ウォーカー行列がＬ（Ｋ＋１）×Ｌ（Ｋ＋１）行列である、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記固有値を降順にソートして、ソート済み固有値ベクトルを生成するべく構成されたロジックと、
前記ソートされた固有値の重心を計算するべく構成されたロジックとを更に含み、
前記重心が所定の閾値より小さい場合にのみ、前記受信信号を前記時空間信号補部分空間に射影するべく構成されたロジックが動作する、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記固有値を昇順にソートして、ソート済み固有値ベクトルを生成するべく構成されたロジックと、
前記ソートされた固有値の重心を計算するべく構成されたロジックとを更に含み、
前記重心が所定の閾値より大きい場合にのみ、前記受信信号を前記時空間信号補部分空間に射影するべく構成されたロジックが動作する、請求項７に記載の装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
第二に、コレスキー分解は、行列が正定値であることを必要とする。しかし、特に、時間次元の方が高い（例：２次白色化フィルタ）ケースでは、これは必ずしもあてはまらない。そのようなケースは、ＡＣＩのように高い時間干渉を取扱う際に、要求される場合がある。ノイズ自己相関行列の逆行列が正定値でない場合、コレスキー分解は実行されず、アルゴリズムは計算不可能な場合がある。受信信号が物理的に式（１）の条件を満たす場合であっても、ノイズ推定誤差等の各種の障害、およびアルゴリズムを実行する固定小数点デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）の解像度の制約に起因して、数学的演算は依然として極めて悪条件の下にあるため、アルゴリズムの中断が生じる恐れがある。
干渉除去の目的で部分空間への射影を含む数学的技術が様々な仕方で用いられてきた。例えば、ランガスワミー  Ｍ（Ｒａｎｇａｓｗａｍｙ  Ｍ）「時空間適応的処理のための統合フレームワーク１９９８（Ａ  ｕｎｉｆｉｅｄ  ｆｒａｍｅｗｏｒｋ  ｆｏｒ  ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ  ａｄａｐｔｉｖｅ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  １９９８）」（１９９８年９月１４日の第９回ＩＥＥＥ  ＳＰワークショップ予稿集（ｔｈｅ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｎｉｎｔｈ  ＩＥＥＥ  ＳＰ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ）、３６０〜３６３ページ、ＸＰ０１０３１７９２４）に、空間領域を完全に張る、異なる物理媒体を介して（すなわちアンテナアレイを介して）受信された信号を表わす共分散行列の使用が記載されている。これは、単一のアンテナしか用いない場合にノイズ信号空間をどのように構築するかという問題を解決するものではない。
他の文献、例えば国際公開第０３／０３０４４０号パンフレット、イミン・チャン（Ｙｉｍｉｎ  Ｚｈａｎｇ）ら、「部分空間射影技術を用いるＤＳ／ＳＳ通信における非定常干渉抑制のアレイ処理（Ａｒｒａｙ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｎｏｎｓｔａｔｉｏｎａｒｙ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｉｎ  ＤＳ／ＳＳ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｓｕｂｓｐａｃｅ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）」（ＩＥＥＥ信号処理会報（ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）、ＩＥＥＥサービスセンター（ＩＥＥＥ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｃｅｎｔｅｒ）、米国ニューヨーク州ニューヨーク、第４９巻、第１２号、２００１年１２月）、および米国特許出願公開第２００３／２１８５６８Ａ１号明細書（コーバー・ヴォルフガング（Ｋｏｂｅｒ  Ｗｏｌｆｇａｎｇ）ら、２００３年１１月２７日）に同様の方式が記載されている。
【国際調査報告】
2009517906.tif 000019
2009517906.tif 000020
2009517906.tif 000021
2009517906.tif 000022