(57)【要約】 【課題】  各送信アンテナで同一のコードセットを用いるＤＳ−ＣＤＭＡのＭＩＭＯのフィルタ受信において、他の送信アンテナからの干渉が十分に抑圧されるようなＭＩＭＯ受信装置、受信方法および無線通信システムを提供する。【解決手段】  補正係数計算部４１は、伝送路直交係数計算部４３で計算した伝送路の直交係数ρを入力し、希望の送信アンテナ信号の電力よりも干渉となる送信アンテナ信号の電力を実際より大きくみなす補正係数βを計算する。ウエイト計算部４０は、ＦＦＴ部１２−１−１〜１２−Ｍ−Ｎで周波数領域に変換した伝送路のインパルス応答、チップ雑音推定部１６で推定したチップ雑音電力および補正係数計算部４１で計算した補正係数βを入力し、ＭＭＳＥに基づいて、フィルタのウエイトを計算する。【選択図】  図１
2006303691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信アンテナから送信したＣＤＭＡ方式の信号を、複数の受信アンテナで受信する受信装置であって、
伝送路の直交性に基づいて、希望の送信アンテナ信号の電力よりも干渉となる送信アンテナ信号の電力を実際より大きくみなす補正係数（１以上の定数）を計算する補正係数計算手段と、
前記補正係数と全ての送受信アンテナ間の伝送路推定値とを用いて、最小平均自乗誤差法（ＭＭＳＥ:Minimum Mean Square Error)に基づいて、受信信号をフィルタリングするフィルタのウエイトを計算するウエイト計算手段と、
前記ウエイトで受信信号をフィルタリングし、干渉となる送信アンテナ信号を抑圧し、希望の送信アンテナ信号を復調するフィルタ処理部と
を有することを特徴とするＭＩＭＯ受信装置。
【請求項２】
前記補正係数計算手段は、干渉となる送信アンテナ信号の電力を、逆拡散利得が得られない同一コードで同一パスの干渉成分と逆拡散利得が得られる同一コードで異なるパスの干渉成分および異なるコードの干渉成分との和とみなして前記補正係数を計算することを特徴とする請求項１記載のＭＩＭＯ受信装置。
【請求項３】
前記ウエイト計算手段および前記フィルタ処理部は、時間領域の信号処理で行うことを特徴とする請求項１記載のＭＩＭＯ受信装置。
【請求項４】
前記ウエイト計算手段および前記フィルタ処理部は、周波数領域の信号処理で行うことを特徴とする請求項１記載のＭＩＭＯ受信装置。
【請求項５】
前記ウエイト計算手段は、周波数領域の信号処理であって、
周波数領域で表された希望の送信アンテナと受信アンテナとの間の伝送路推定値から相関行列を生成する第一の相関行列生成手段と、
周波数領域で表された干渉となる送信アンテナと受信アンテナとの間の伝送路推定値から送信アンテナ毎に相関行列を生成する第二の相関行列生成手段と、
前記第二の相関行列生成手段で生成した送信アンテナ毎の相関行列に前記補正係数計算手段で計算した前記補正係数をそれぞれ乗算する補正係数乗算手段と、
前記補正係数を乗算した送信アンテナ毎の相関行列と前記第一の相関行列生成手段で生成した相関行列とを全て加算する相関行列加算手段と、
前記相関行列加算手段で加算した相関行列に雑音成分を加算する雑音電力加算手段と、
前記雑音電力加算手段で雑音成分を加算した相関行列の逆行列を演算する逆行列演算手段と、
前記逆行列演算手段で演算した相関行列の逆行列と周波数領域で表された希望の送信アンテナと受信アンテナとの間の伝送路推定値からウエイトを生成するウエイト生成手段と
を有することを特徴とする請求項１記載のＭＩＭＯ受信装置。
【請求項６】
複数の送信アンテナから送信したＣＤＭＡ方式の信号を、複数の受信アンテナで受信する受信装置であって、
受信信号を入力とし伝送路の遅延プロファイルを生成し、前記遅延プロファイルからレベルの大きな複数のパスを検出するパスサーチ部と、
前記パスサーチ部で検出された複数のパスから伝送路の直交係数を計算する伝送路直交係数計算手段と、
前記伝送路直交係数に基づいて、希望の送信アンテナ信号の電力よりも干渉となる送信アンテナ信号の電力を実際より大きくみなす補正係数（１以上の定数）を計算する補正係数計算手段と、
前記補正係数と全ての送受信アンテナ間の伝送路推定値とを用いて、最小平均自乗誤差法（ＭＭＳＥ）に基づいて、受信信号をフィルタリングするフィルタのウエイトを計算するウエイト計算手段と、
前記ウエイトで受信信号をフィルタリングし、干渉となる送信アンテナ信号を抑圧し、希望の送信アンテナ信号を復調するフィルタ処理部と
を有することを特徴とするＭＩＭＯ受信装置。
【請求項７】
前記補正係数計算手段は、干渉となる送信アンテナ信号の電力を、逆拡散利得が得られない同一コードで同一パスの干渉成分と逆拡散利得が得られる同一コードで異なるパスの干渉成分および異なるコードの干渉成分との和とみなして前記補正係数を計算することを特徴とする請求項６記載のＭＩＭＯ受信装置。
【請求項８】
前記ウエイト計算手段および前記フィルタ処理部は、時間領域の信号処理で行うことを特徴とする請求項６記載のＭＩＭＯ受信装置。
【請求項９】
前記ウエイト計算手段および前記フィルタ処理部は、周波数領域の信号処理で行うことを特徴とする請求項６記載のＭＩＭＯ受信装置。
【請求項１０】
前記ウエイト計算手段は、周波数領域の信号処理であって、
周波数領域で表された希望の送信アンテナと受信アンテナとの間の伝送路推定値から相関行列を生成する第一の相関行列生成手段と、
周波数領域で表された干渉となる送信アンテナと受信アンテナとの間の伝送路推定値から送信アンテナ毎に相関行列を生成する第二の相関行列生成手段と、
前記第二の相関行列生成手段で生成した送信アンテナ毎の相関行列に前記補正係数計算手段で計算した前記補正係数をそれぞれ乗算する補正係数乗算手段と、
前記補正係数を乗算した送信アンテナ毎の相関行列と前記第一の相関行列生成手段で生成した相関行列とを全て加算する相関行列加算手段と、
前記相関行列加算手段で加算した相関行列に雑音成分を加算する雑音電力加算手段と、
前記雑音電力加算手段で雑音成分を加算した相関行列の逆行列を演算する逆行列演算手段と、
前記逆行列演算手段で演算した相関行列の逆行列と周波数領域で表された希望の送信アンテナと受信アンテナとの間の伝送路推定値からウエイトを生成するウエイト生成手段と
を有することを特徴とする請求項６記載のＭＩＭＯ受信装置。
【請求項１１】
複数の送信アンテナからＣＤＭＡ方式で送信した信号を、複数の受信アンテナで受信する受信装置に適用される受信方法であって、
伝送路の直交性に基づいて、希望の送信アンテナ信号の電力よりも干渉となる送信アンテナ信号の電力を実際より大きくみなす補正係数（１以上の定数）を計算し、前記補正係数と全ての送受信アンテナ間の伝送路推定値とを用いて、最小平均自乗誤差法（ＭＭＳＥ）に基づいて、受信信号をフィルタリングするフィルタのウエイトを計算し、前記ウエイトで受信信号をフィルタリングし、干渉となる送信アンテナ信号を抑圧し、希望の送信アンテナ信号を復調することを特徴とするＭＩＭＯ受信方法。
【請求項１２】
複数の送信アンテナを備え、各送信アンテナで同一コードセットを用いるＣＤＭＡ信号を送信する送信装置と、
請求項１あるいは請求項６のいずれかに記載の受信装置と
を有することを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＭＩＭＯ(Multiple Input Multiple Output)受信装置、受信方法および無線通信システムに関し、特に複数の受信アンテナを用いて、最小平均自乗誤差法（ＭＭＳＥ:Minimum
Mean Square Error)により、信号の復調を行うＭＩＭＯ受信装置、受信方法および無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代移動通信の無線通信方式では、高速データ伝送を実現することが重要である。高速データ伝送を実現する技術として、複数の送信アンテナから同一の周波数、時間を用いて信号を送信し、複数の受信アンテナを用いて信号の復調（信号分離）を行うＭＩＭＯ多重方式が注目されている。
【０００３】
図３は、送信アンテナの数をＭ（Ｍは１以上の整数）、受信アンテナの数をＮ（Ｎは１以上の整数）とした場合のＭＩＭＯ送受信装置を示す図である。送信側は送信アンテナ１−１〜１−Ｍおよび送信装置２で構成され、受信側は受信アンテナ３−１〜３−Ｎおよび受信装置４で構成される。複数の送信アンテナ１−１〜１−Ｍから異なる信号を同一の周波数、時間を用いて送信し、複数の受信アンテナ３−１〜３−Ｎを用いて信号を受信することにより、伝送帯域幅を増加せずに送信アンテナ数に比例した高速データ伝送が可能となる。受信側では複数の受信アンテナ３−１〜３−Ｎで受信した信号から複数の送信アンテナ１−１〜１−Ｍからの信号を復調する信号分離処理が必要となる。
【０００４】
ＭＩＭＯ多重信号の復調方法には種々の方法があるが、比較的簡易な方法に線形フィルタ受信がある。ＤＳ−ＣＤＭＡ(Direct Sequence-Code Division Multiple Access)信号にＭＩＭＯ多重方式を用いた場合、他の送信アンテナからの干渉に加え、希望の送信アンテナ信号のマルチパスも干渉となり、これらの干渉を同時に抑圧するフィルタ受信が有効である。この信号処理を周波数領域で簡易に行う周波数領域イコライザが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
図４は、非特許文献１に記載された周波数領域イコライザをＤＳ−ＣＤＭＡのＭＩＭＯ受信装置に用いた場合の構成の一例を示す。送信アンテナの数をＭ（Ｍは１以上の整数）、受信アンテナの数をＮ（Ｎは１以上の整数）とし、ＭＩＭＯ受信装置について説明する。従来のＭＩＭＯ受信装置は、伝送路推定部１０−１−１〜１０−Ｍ−Ｎ、Ｓ／Ｐ（直並列）変換部１１−１−１〜１１−Ｍ−Ｎ、１４−１〜１４−Ｎ、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）部１２−１−１〜１２−Ｍ−Ｎ、１５−１〜１５−Ｎ、ＧＩ（ガードインターバル）除去部１３−１〜１３−Ｎ、チップ雑音推定部１６、ウエイト計算部１７、フィルタ処理部１８、ＩＦＦＴ（高速逆フーリエ変換）部１９−１〜１９−Ｍ、Ｐ／Ｓ（並直列）変換部２０−１〜２０−Ｍおよび逆拡散回路２１−１〜２１−Ｍで構成される。
【０００６】
伝送路推定部１０−１−１〜１０−Ｍ−Ｎは、受信アンテナ３−１〜３−Ｎで受信した信号を入力し、受信信号に含まれる既知のパイロット信号を用いて、送信アンテナ１−１〜１−Ｍと受信アンテナ３−１〜３−Ｎ間の伝送路推定値をパス毎に推定し、インパルス応答を求める。
【０００７】
Ｓ／Ｐ変換部１１−１−１〜１１−Ｍ−Ｎは、伝送路推定部１０−１−１〜１０−Ｍ−Ｎで推定した伝送路のインパルス応答をＳ／Ｐ変換する。
【０００８】
ＦＦＴ部１２−１−１〜１２−Ｍ−Ｎは、Ｓ／Ｐ変換部１１−１−１〜１１−Ｍ−Ｎで変換した伝送路のインパルス応答を入力し、周波数領域に変換する。
【０００９】
チップ雑音推定部１６は、受信アンテナ３−１〜３−Ｎで受信した信号および伝送路推定部１０−１−１〜１０−Ｍ−Ｎで推定した伝送路推定値を入力し、チップ雑音電力を推定する。
【００１０】
ウエイト計算部１７は、ＦＦＴ部１２−１−１〜１２−Ｍ−Ｎで周波数領域に変換した伝送路のインパルス応答およびチップ雑音推定部１６で推定したチップ雑音電力を入力し、最小平均自乗誤差法（ＭＭＳＥ）により、フィルタのウエイトを計算する。
【００１１】
ＧＩ除去部１３−１〜１３−Ｎは、受信アンテナ３−１〜３−Ｎで受信した信号を入力し、受信パスタミングを基準にして、ＧＩに相当する部分の受信信号を除去する。
【００１２】
Ｓ／Ｐ変換部１４−１〜１４−Ｎは、ＧＩ除去部１３−１〜１３−ＮでＧＩを除去した信号をＳ／Ｐ変換する。
【００１３】
ＦＦＴ部１５−１〜１５−Ｎは、Ｓ／Ｐ変換部１４−１〜１４−Ｎで変換した受信信号を入力し、周波数領域に変換する。
【００１４】
フィルタ処理部１８は、ウエイト計算部１７で計算したウエイトおよびＦＦＴ部１５−１〜１５−Ｎで周波数変換した受信信号を入力し、周波数領域で受信信号のフィルタリング（等化）を行う。
【００１５】
ＩＦＦＴ部１９−１〜１９−Ｍは、フィルタ処理部１８で等化した周波数領域の信号を入力し、時間領域に変換する。
【００１６】
Ｐ／Ｓ変換部２０−１〜２０−Ｍは、時間領域に変換した信号をＰ／Ｓ変換する。
【００１７】
逆拡散回路２１−１〜２１−Ｍは、Ｐ／Ｓ変換部２０−１〜２０−Ｍで変換した時間領域の信号を入力し、逆拡散を行い、送信アンテナ１−１〜１−Ｍからの送信信号を復調する。
【００１８】
図５は、ＦＦＴ後のサブキャリアｆ（１≦ｆ≦Ｆ）におけるウエイト計算部１７の構成を示すブロック図である。サブキャリアｆにおける従来のウエイト計算部１７は、相関行列生成部３０−１〜３０−Ｍ、相関行列加算部３１、雑音加算部３２、逆行列演算部３３およびウエイト生成部３４−１〜３４−Ｍで構成され、各サブキャリアでは同一の構成を有する。
【００１９】
相関行列生成部３０−１〜３０−Ｍは、図４のＦＦＴ部１２−１−１〜１２−Ｍ−Ｎで周波数領域に変換した送信アンテナと受信アンテナ間の伝送路推定値を入力し、送信アンテナ毎に各送信アンテナから受信アンテナへの相関行列を生成する。
【００２０】
相関行列加算部３１は、相関行列生成部３０−１〜３０−Ｍで生成した送信アンテナ毎の相関行列を入力し、相関行列を加算する。
【００２１】
雑音加算部３２は、相関行列加算部３１で加算した相関行列および図４のチップ雑音推定部１６で推定したチップ雑音電力を入力し、相関行列に雑音成分を加算する。
【００２２】
逆行列演算部３３は、雑音加算部３２で雑音成分を加算した相関行列を入力し、逆行列演算を行う。
【００２３】
ウエイト生成部３４−１〜３４−Ｍは、逆行列演算部３３で演算した逆行列および周波数領域に変換した送信アンテナと受信アンテナ間の伝送路推定値を入力し、フィルタのウエイトを生成する。
【００２４】
以上の処理に関して、数式を用いて詳細に説明する。ＦＦＴ部１２−１−１〜１２−Ｍ−Ｎで伝送路のインパルス応答を周波数領域に変換したサブキャリアｆにおける送信アンテナｍ（１≦ｍ≦Ｍ）と受信アンテナ間の伝送路ベクトルＨｍ（ｆ）は次式で定義される。
Ｈｍ（ｆ）＝［ｈｍ，１（ｆ），ｈｍ，２（ｆ），…，ｈｍ，Ｎ（ｆ）］Ｔ  …（１）
【００２５】
ここで、Ｔは転置を表す。また、ＦＦＴ部１５−１〜１５−Ｎで受信信号を周波数領域に変換したサブキャリアｆにおける受信信号ベクトルＸ（ｆ）は次式で定義される。
Ｘ（ｆ）＝［ｘ１（ｆ），ｘ２（ｆ），…，ｘＮ（ｆ）］Ｔ              …（２）
ウエイト計算部１７で計算されるサブキャリアｆにおける送信アンテナｍのフィルタのウエイトベクトルＷｍ（ｆ）は、次式で表される。
【００２６】
【数１】
2006303691.tif 000003
ここで、Ｈは複素共役転置、Ｐはパイロット電力、Ｄはデータ電力、Ｋはデータのコード数、Ｎ０はチップ雑音電力、Ｉは単位行列を示す。
【００２７】
フィルタ処理部１８で等化、信号分離されたサブキャリアｆにおける送信信号ベクトルＹ（ｆ）は、次式で表される。
【００２８】
Ｙ（ｆ）＝ＷＨ（ｆ）Ｘ（ｆ）                                      …（４）
ここで、Ｗ（ｆ）、Ｙ（ｆ）は、次式で定義される。
【００２９】
Ｗ（ｆ）＝［Ｗ１（ｆ），Ｗ２（ｆ），…，ＷＭ（ｆ）］Ｔ              …（５）
Ｙ（ｆ）＝［Ｙ１（ｆ），Ｙ２（ｆ），…，ＹＭ（ｆ）］Ｔ              …（６）
【００３０】
【非特許文献１】Ｘｕ  Ｚｈｕ  ａｎｄ  Ｒｏｓｓ  Ｄ．Ｍｕｒｃｈ，“Ｎｏｖｅｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｏｍａｉｎ  Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ  Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｓ  ｆｏｒ  ａ  Ｓｉｎｇｌｅ−Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＭＩＭＯ  Ｓｙｓｔｅｍ，”  ＩＥＥＥ  ＶＴＣ２００２−Ｆａｌｌ，ｐｐ．８７４−８７８，Ｓｅｐ．２００２．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
従来のＭＩＭＯ受信装置では、次のような問題点がある。ウエイト計算部１７におけるフィルタのウエイト計算では、相関行列生成部３０−１〜３０−Ｍで送信アンテナ毎に相関行列を生成し、相関行列加算部３１で全送信アンテナで加算する際にそれらの大小関係で送信アンテナ間の干渉の抑圧度合いが決まる。
【００３２】
非特許文献１に記載された周波数領域イコライザは非拡散方式（あるいは拡散方式でも、各送信アンテナで異なるコードセットを用いる場合）のフィルタのウエイトの計算式であり、各送信アンテナで同一のコードセットを用いるＤＳ−ＣＤＭＡのＭＩＭＯの場合にはウエイトの精度がずれ、特性が劣化するという問題がある。
【００３３】
その理由は、各送信アンテナで同一のコードセットを用いるＤＳ−ＣＤＭＡのＭＩＭＯの場合には、希望の送信アンテナ信号を復調する際に、他の送信アンテナからの干渉のうち、同一コードで同一パスの信号に対して逆拡散利得が得られないため、逆拡散回路２１−１〜２１−Ｍの出力で他の送信アンテナの干渉を十分に抑圧できなくなるからである。
【００３４】
本発明の目的は、各送信アンテナで同一のコードセットを用いるＤＳ−ＣＤＭＡのＭＩＭＯのフィルタ受信において、逆拡散回路の出力で他の送信アンテナからの干渉が十分に抑圧されるように、伝送路の直交性に基づいて、希望の送信アンテナ信号の電力よりも干渉となる送信アンテナ信号の電力を実際より大きくみなす補正を行い、フィルタのウエイトを計算することで優れた干渉抑圧特性を実現できるＭＩＭＯ受信装置、受信方法および無線通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
上記課題を解決するため、本発明が提供する第一のＭＩＭＯ受信装置は、複数の送信アンテナから送信したＣＤＭＡ方式の信号を、複数の受信アンテナで受信する受信装置であって、伝送路の直交性に基づいて、希望の送信アンテナ信号の電力よりも干渉となる送信アンテナ信号の電力を実際より大きくみなす補正係数（１以上の定数）を計算する補正係数計算手段と、前記補正係数と全ての送受信アンテナ間の伝送路推定値とを用いて、最小平均自乗誤差法（ＭＭＳＥ）に基づいて、受信信号をフィルタリングするフィルタのウエイトを計算するウエイト計算手段と、前記ウエイトで受信信号をフィルタリングし、干渉となる送信アンテナ信号を抑圧し、希望の送信アンテナ信号を復調するフィルタ処理部とを有することを特徴とする。
【００３６】
例えば、前記補正係数計算手段は、干渉となる送信アンテナ信号の電力を、逆拡散利得が得られない同一コードで同一パスの干渉成分と逆拡散利得が得られる同一コードで異なるパスの干渉成分および異なるコードの干渉成分との和とみなして前記補正係数を計算する。
【００３７】
また、前記ウエイト計算手段および前記フィルタ処理部は、時間領域の信号処理で行うことができる。あるいは、前記ウエイト計算手段および前記フィルタ処理部は、周波数領域の信号処理で行うことができる。
【００３８】
前記ウエイト計算手段が、周波数領域の信号処理を行う場合には、例えば、周波数領域で表された希望の送信アンテナと受信アンテナとの間の伝送路推定値から相関行列を生成する第一の相関行列生成手段と、周波数領域で表された干渉となる送信アンテナと受信アンテナとの間の伝送路推定値から送信アンテナ毎に相関行列を生成する第二の相関行列生成手段と、前記第二の相関行列生成手段で生成した送信アンテナ毎の相関行列に前記補正係数計算手段で計算した前記補正係数をそれぞれ乗算する補正係数乗算手段と、前記補正係数を乗算した送信アンテナ毎の相関行列と前記第一の相関行列生成手段で生成した相関行列とを全て加算する相関行列加算手段と、前記相関行列加算手段で加算した相関行列に雑音成分を加算する雑音電力加算手段と、前記雑音電力加算手段で雑音成分を加算した相関行列の逆行列を演算する逆行列演算手段と、前記逆行列演算手段で演算した相関行列の逆行列と周波数領域で表された希望の送信アンテナと受信アンテナとの間の伝送路推定値からウエイトを生成するウエイト生成手段とを有する。
【００３９】
本発明が提供する第二のＭＩＭＯ受信装置は、複数の送信アンテナから送信したＣＤＭＡ方式の信号を、複数の受信アンテナで受信する受信装置であって、受信信号を入力とし伝送路の遅延プロファイルを生成し、前記遅延プロファイルからレベルの大きな複数のパスを検出するパスサーチ部と、前記パスサーチ部で検出された複数のパスから伝送路の直交係数を計算する伝送路直交係数計算手段と、前記伝送路直交係数に基づいて、希望の送信アンテナ信号の電力よりも干渉となる送信アンテナ信号の電力を実際より大きくみなす補正係数（１以上の定数）を計算する補正係数計算手段と、前記補正係数と全ての送受信アンテナ間の伝送路推定値とを用いて、最小平均自乗誤差法（ＭＭＳＥ）に基づいて、受信信号をフィルタリングするフィルタのウエイトを計算するウエイト計算手段と、前記ウエイトで受信信号をフィルタリングし、干渉となる送信アンテナ信号を抑圧し、希望の送信アンテナ信号を復調するフィルタ処理部とを有することを特徴とする。
【００４０】
例えば、前記補正係数計算手段は、干渉となる送信アンテナ信号の電力を、逆拡散利得が得られない同一コードで同一パスの干渉成分と逆拡散利得が得られる同一コードで異なるパスの干渉成分および異なるコードの干渉成分との和とみなして前記補正係数を計算する。
【００４１】
また、前記ウエイト計算手段および前記フィルタ処理部は、時間領域の信号処理で行うことができる。あるいは、前記ウエイト計算手段および前記フィルタ処理部は、周波数領域の信号処理で行うことができる。
【００４２】
前記ウエイト計算手段が、周波数領域の信号処理を行う場合には、例えば、周波数領域で表された希望の送信アンテナと受信アンテナとの間の伝送路推定値から相関行列を生成する第一の相関行列生成手段と、周波数領域で表された干渉となる送信アンテナと受信アンテナとの間の伝送路推定値から送信アンテナ毎に相関行列を生成する第二の相関行列生成手段と、前記第二の相関行列生成手段で生成した送信アンテナ毎の相関行列に前記補正係数計算手段で計算した前記補正係数をそれぞれ乗算する補正係数乗算手段と、前記補正係数を乗算した送信アンテナ毎の相関行列と前記第一の相関行列生成手段で生成した相関行列とを全て加算する相関行列加算手段と、前記相関行列加算手段で加算した相関行列に雑音成分を加算する雑音電力加算手段と、前記雑音電力加算手段で雑音成分を加算した相関行列の逆行列を演算する逆行列演算手段と、前記逆行列演算手段で演算した相関行列の逆行列と周波数領域で表された希望の送信アンテナと受信アンテナとの間の伝送路推定値からウエイトを生成するウエイト生成手段とを有する。
【００４３】
本発明の別の観点は、複数の送信アンテナからＣＤＭＡ方式で送信した信号を、複数の受信アンテナで受信する受信装置に適用される受信方法であって、伝送路の直交性に基づいて、希望の送信アンテナ信号の電力よりも干渉となる送信アンテナ信号の電力を実際より大きくみなす補正係数（１以上の定数）を計算し、前記補正係数と全ての送受信アンテナ間の伝送路推定値とを用いて、最小平均自乗誤差法（ＭＭＳＥ）に基づいて、受信信号をフィルタリングするフィルタのウエイトを計算し、前記ウエイトで受信信号をフィルタリングし、干渉となる送信アンテナ信号を抑圧し、希望の送信アンテナ信号を復調することを特徴とする。
【００４４】
本発明のさらに別の観点は、複数の送信アンテナを備え、各送信アンテナで同一コードセットを用いるＣＤＭＡ信号を送信する送信装置と、本発明の受信装置とを有することを特徴とする無線通信システムである。
【発明の効果】
【００４５】
本発明のＭＩＭＯ受信装置では、各送信アンテナで同一のコードセットを用いるＤＳ−ＣＤＭＡのＭＩＭＯのフィルタ受信において、逆拡散回路の出力で他の送信アンテナからの干渉が十分に抑圧されるように、伝送路の直交性に基づいて、希望の送信アンテナ信号の電力よりも干渉となる送信アンテナ信号の電力を実際より大きくみなす補正を行い、フィルタのウエイトを計算することで優れた干渉抑圧特性を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明のＭＩＭＯ受信装置の一実施例を示す構成図であり、図４と同等部分は同一符号にて示している。図１において、送信アンテナの数をＭ（Ｍは１以上の整数）、受信アンテナの数をＮ（Ｎは１以上の整数）とし、ＭＩＭＯ受信装置について説明する。本発明のＭＩＭＯ受信装置は、伝送路推定部１０−１−１〜１０−Ｍ−Ｎ、Ｓ／Ｐ変換部１１−１−１〜１１−Ｍ−Ｎ、１４−１〜１４−Ｎ、ＦＦＴ部１２−１−１〜１２−Ｍ−Ｎ、１５−１〜１５−Ｎ、ＧＩ除去部１３−１〜１３−Ｎ、チップ雑音推定部１６、フィルタ処理部１８、ＩＦＦＴ部１９−１〜１９−Ｍ、Ｐ／Ｓ変換部２０−１〜２０−Ｍ、逆拡散回路２１−１〜２１−Ｍ、ウエイト計算部４０、補正係数計算部４１、パスサーチ部４２および伝送路直交係数計算部４３で構成される。
【００４７】
伝送路推定部１０−１−１〜１０−Ｍ−Ｎは、受信アンテナ３−１〜３−Ｎで受信した信号を入力し、受信信号に含まれる既知のパイロット信号を用いて、送信アンテナ１−１〜１−Ｍと受信アンテナ３−１〜３−Ｎ間の伝送路推定値をパス毎に推定し、インパルス応答を求める。
【００４８】
Ｓ／Ｐ変換部１１−１−１〜１１−Ｍ−Ｎは、伝送路推定部１０−１−１〜１０−Ｍ−Ｎで推定した伝送路のインパルス応答をＳ／Ｐ変換する。
【００４９】
ＦＦＴ部１２−１−１〜１２−Ｍ−Ｎは、Ｓ／Ｐ変換部１１−１−１〜１１−Ｍ−Ｎで変換した伝送路のインパルス応答を入力し、周波数領域に変換する。
【００５０】
チップ雑音推定部１６は、受信アンテナ３−１〜３−Ｎで受信した信号および伝送路推定部１０−１−１〜１０−Ｍ−Ｎで推定した伝送路推定値を入力し、チップ雑音電力を推定する。チップ雑音電力の推定方法は種々の方法があるが、本発明とは直接関係しないので、その詳細な構成および説明は省略する。
【００５１】
パスサーチ部４２は、受信アンテナ３−１〜３−Ｎで受信した信号を入力し、受信信号に含まれる既知のパイロット信号を用いて、伝送路の遅延プロファイルを生成し、遅延プロファイルからレベルの大きな複数のパスを検出する。
【００５２】
伝送路直交係数計算部４３は、パスサーチ部４２で検出したレベルの大きな複数のパスを入力し、伝送路の直交係数ρ（０≦ρ≦１）を計算する。ρは大きいほど伝送路の直交性が高く、ρ＝１のとき完全直交した１パス伝送路を表し、ρ＝０のときパスが多く分離した非直交伝送路を表す。このように伝送路の直交係数ρは、受信信号を用いて適応的に計算することができるが、伝搬環境があらかじめわかっている場合には固定値を用いることもできる。
【００５３】
補正係数計算部４１は、伝送路直交係数計算部４３で計算した伝送路の直交係数ρを入力し、希望の送信アンテナ信号の電力よりも干渉となる送信アンテナ信号の電力を実際より大きくみなす補正係数β（βは１以上の定数）を計算する。
【００５４】
ウエイト計算部４０は、ＦＦＴ部１２−１−１〜１２−Ｍ−Ｎで周波数領域に変換した伝送路のインパルス応答、チップ雑音推定部１６で推定したチップ雑音電力および補正係数計算部４１で計算した補正係数βを入力し、最小平均自乗誤差法（ＭＭＳＥ）により、フィルタのウエイトを計算する。
【００５５】
ＧＩ除去部１３−１〜１３−Ｎは、受信アンテナ３−１〜３−Ｎで受信した信号を入力し、受信パスタミングを基準にして、ＧＩに相当する部分の受信信号を除去する。
【００５６】
Ｓ／Ｐ変換部１４−１〜１４−Ｎは、ＧＩ除去部１３−１〜１３−ＮでＧＩを除去した受信信号をＳ／Ｐ変換する。
【００５７】
ＦＦＴ部１５−１〜１５−Ｎは、Ｓ／Ｐ変換部１４−１〜１４−Ｎで変換した受信信号を入力し、周波数領域に変換する。
【００５８】
フィルタ処理部１８は、ウエイト計算部４０で計算したウエイトおよびＦＦＴ部１５−１〜１５−Ｎで周波数変換した受信信号を入力し、周波数領域で受信信号のフィルタリング（等化）を行う。
【００５９】
フィルタ処理部１８は、他の送信アンテナからの干渉を抑圧すると同時に希望の送信アンテナ信号のマルチパス干渉も抑圧する。
【００６０】
ＩＦＦＴ部１９−１〜１９−Ｍは、フィルタ処理部１８で等化した周波数領域の信号を入力し、時間領域に変換する。
【００６１】
Ｐ／Ｓ変換部２０−１〜２０−Ｍは、時間領域に変換した信号をＰ／Ｓ変換する。
【００６２】
逆拡散回路２１−１〜２１−Ｍは、Ｐ／Ｓ変換部２０−１〜２０−Ｍで変換した時間領域の信号を入力し、逆拡散を行い、送信アンテナ１−１〜１−Ｍからの信号を復調する。
【００６３】
本発明の実施例の動作について、図を参照して説明する。ここでは特に図１に示されたウエイト計算部４０について詳細に説明する。図２は、本発明のＦＦＴ後のサブキャリアｆ（１≦ｆ≦Ｆ）における送信アンテナｍ（１≦ｍ≦Ｍ）のウエイト計算部４０の構成を示すブロック図である。サブキャリアｆにおける送信アンテナｍのウエイト計算部４０は、第一相関行列生成部５０、第二相関行列生成部５１−１〜５１−Ｍ、補正係数乗算部５２、相関行列加算部５３、雑音加算部５４、逆行列演算部５５およびウエイト生成部５６で構成され、各サブキャリアおよび各送信アンテナでは同一の構成を有する。
【００６４】
第一相関行列生成部５０は、図１のＦＦＴ部１２−１−１〜１２−Ｍ−Ｎで周波数領域に変換した希望の送信アンテナｍと受信アンテナ間の伝送路推定値を入力し、送信アンテナｍから受信アンテナへの相関行列を生成する。
【００６５】
第二相関行列生成部５１−１〜５１−Ｍは、図１のＦＦＴ部１２−１−１〜１２−Ｍ−Ｎで周波数領域に変換した干渉となる送信アンテナと受信アンテナ間の伝送路推定値を入力し、干渉となる送信アンテナから受信アンテナへの相関行列を生成する。
【００６６】
補正係数乗算部５２は、第二相関行列生成部５１−１〜５１−Ｍで生成した干渉となる送信アンテナの相関行列および図１の補正係数計算部４１で計算した補正係数βを入力し、補正係数βを送信アンテナ毎の相関行列にそれぞれ乗算し、希望の送信アンテナｍの相関行列よりも干渉となる送信アンテナの相関行列を実際よりも大きくみなす補正を行う。
【００６７】
相関行列加算部５３は、第一相関行列生成部５０で生成した希望の送信アンテナｍの相関行列および補正係数乗算部５２で補正係数βを乗算した干渉となる送信アンテナの相関行列を入力し、それぞれの相関行列を加算する。
【００６８】
雑音加算部５４は、相関行列加算部５３で加算した相関行列および図１のチップ雑音推定部１６で推定したチップ雑音電力を入力し、相関行列に雑音成分を加算する。
【００６９】
逆行列演算部５５は、雑音加算部５４で雑音成分を加算した相関行列を入力し、逆行列演算を行う。
【００７０】
ウエイト生成部５６は、逆行列演算部５５で演算した逆行列および周波数領域に変換した希望の送信アンテナｍと受信アンテナ間の伝送路推定値を入力し、フィルタのウエイトを生成する。
【００７１】
以上の処理に関して、数式を用いて詳細に説明する。ＦＦＴ部１２−１−１〜１２−Ｍ−Ｎで伝送路のインパルス応答を周波数領域に変換したサブキャリアｆにおける送信アンテナｍと受信アンテナ間の伝送路ベクトルＨｍ（ｆ）の定義を式（１）のように、ＦＦＴ部１５−１〜１５−Ｎで受信信号を周波数領域に変換したサブキャリアｆにおける受信信号ベクトルＸ（ｆ）を式（２）のように定義すると、図１のウエイト計算部４０で計算されるサブキャリアｆにおける送信アンテナｍのフィルタのウエイトベクトルＷｍ（ｆ）は、次式で表される。
【００７２】
【数２】
2006303691.tif 000004
ここで、補正係数計算部４１で計算した補正係数βは、伝送路の直交性に依存した値であり、例えば、次式のように求められる。
【００７３】
【数３】
2006303691.tif 000005
ここで、ＳＦは逆拡散回路２１−１〜２１−Ｍの拡散率（データの拡散率）を表す。式（８）で分母は実際の干渉となる送信アンテナ信号の電力であり、分子は逆拡散回路２１−１〜２１−Ｍの出力で干渉となる送信アンテナ信号を十分に抑圧できるようにウエイト計算で大きくみなす干渉電力である。この電力は干渉となる送信アンテナ信号の電力を逆拡散利得が得られない同一コードで同一パスの干渉成分ＳＦρＤと、逆拡散利得が得られる同一コードで異なるパスの干渉成分（１−ρ）Ｄおよび異なるコードの干渉成分Ｐ＋（Ｋ−１）Ｄとの和とみなして求める。
【００７４】
以上説明したように、ウエイト計算部４０では、伝送路の直交性に基づいた補正係数βを用いて、希望の送信アンテナ信号の電力よりも干渉となる送信アンテナ信号の電力を実際よりも大きくみなす補正を行い、フィルタのウエイトを計算するため、各送信アンテナで同一のコードセットを用いるＤＳ−ＣＤＭＡのＭＩＭＯにおいて、逆拡散回路２１−１〜２１−Ｍの出力で他の送信アンテナの干渉が十分に抑圧された送信アンテナ１−１〜１−Ｍからの信号を復調できる。
【００７５】
また、上記の実施例では、ウエイト計算部４０およびフィルタ処理部１８は、周波数領域の信号処理を行っているが、時間領域の信号処理を行っても同様の効果を得ることができ、本発明は適用できる。
【００７６】
また、本発明は移動通信システムの基地局無線装置および移動局無線装置のどちらにも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明によれば、優れた干渉抑圧特性を有するＭＩＭＯ受信装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明のＭＩＭＯ受信装置の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明のウエイト計算部の構成を示すブロック図である。
【図３】ＭＩＭＯ送受信装置の構成を示す図である。
【図４】従来のＭＩＭＯ受信装置の一例を示す構成図である。
【図５】従来のウエイト計算部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７９】
１−１〜１−Ｍ  送信アンテナ
２  送信装置
３−１〜３−Ｎ  受信アンテナ
４  受信装置
１０−１−１〜１０−Ｍ−Ｎ  伝送路推定部
１１−１−１〜１１−Ｍ−Ｎ  Ｓ／Ｐ変換部
１２−１−１〜１２−Ｍ−Ｎ  ＦＦＴ部
１３−１〜１３−Ｎ  ＧＩ除去部
１４−１〜１４−Ｎ  Ｓ／Ｐ変換部
１５−１〜１５−Ｎ  ＦＦＴ部
１６  チップ雑音推定部
１７  ウエイト計算部
１８  フィルタ処理部
１９−１〜１９−Ｍ  ＩＦＦＴ部
２０−１〜２０−Ｍ  Ｐ／Ｓ変換部
２１−１〜２１−Ｍ  逆拡散回路
３０−１〜３０−Ｍ  相関行列生成部
３１  相関行列加算部
３２  雑音加算部
３３  逆行列演算部
３４−１〜３４−Ｍ  ウエイト生成部
４０  ウエイト計算部
４１  補正係数計算部
４２  パスサーチ部
４３  伝送路直交係数計算部
５０  第一相関行列生成部
５１−１〜５１−Ｍ  第二相関行列生成部
５２  補正係数乗算部
５３  相関行列加算部
５４  雑音加算部
５５  逆行列演算部
５６  ウエイト生成部
【図１】
2006303691.tif 000006
【図２】
2006303691.tif 000007
【図３】
2006303691.tif 000008
【図４】
2006303691.tif 000009
【図５】
2006303691.tif 000010