(57)【要約】【課題】ＭＣ−ＣＤＭＡシステムにおいて、信用性のある周波数チャネル推定を提供すると同時に、現有するＭＣ−ＣＤＭＡシステムに良好に集成することを可能とする周波数領域サブ空間チャネル推定装置を提供する。【解決手段】周波数領域サブ空間チャネル推定装置６は、受信したキャリアグループの送信信号の統計特性に基づいて、該送信信号の信号サブ空間マトリックスを得るために用いる信号サブ空間取得装置６１と、検出ユーザーに割り当てられたコードチャネルに対応する拡散コードベクトルを記憶するコードベクトル記憶装置６２と、拡散コードベクトルを対応するコードサブ空間マトリックスに転化する複数のコードサブ空間取得装置６３と、コードサブ空間マトリックス及び信号サブ空間マトリックスを両者に対応するベクトルに転化する複数の最小二乗処理装置６４と、モジュールが統一されたベクトルを平均化する平均化装置６５とを含む。【選択図】図１
2006203890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信したキャリアグループの送信信号の統計特性に基づいて、該送信信号の信号サブ空間マトリックスを得るために用い、該キャリアグループには複数のコードチャネルが割り当てられ、前記複数のコードチャネル中の少なくとも一部分のコードチャネルは同一の検出ユーザーに割り当てられている信号サブ空間取得装置（６１）と、
前記検出ユーザーに割り当てられた前記コードチャネルに対応する拡散コードベクトルを記憶するコードベクトル記憶装置（６２）と、
前記拡散コードベクトルを並列してそれぞれ受信し、前記拡散コードベクトルを対応するコードサブ空間マトリックスに転化する複数のコードサブ空間取得装置（６３）と、
前記コードサブ空間取得装置（６３）が出力する前記コードサブ空間マトリックス及び前記信号サブ空間取得装置（６１）からの前記信号サブ空間マトリックスを並列してそれぞれ受信し、かつ、前記コードサブ空間マトリックス及び前記信号サブ空間マトリックスを両者に対応するベクトルに転化する複数の最小二乗処理装置（６４）と、
前記複数の最小二乗処理装置（６４）から受信した前記ベクトルを統一し、前記ベクトル毎にモジュールの帰一化処理を行い、前記モジュールが統一された前記ベクトルを平均化する平均化装置（６５）とを含むことを特徴とする周波数領域サブ空間チャネル推定装置。
【請求項２】
請求項１記載の周波数領域サブ空間チャネル推定装置において、
前記信号サブ空間取得装置（６１）は、
前記キャリアグループ中の送信信号を受信し、前記送信信号をベクトルとして相関処理を行い、前記送信信号の相関マトリックスを得る相関求解装置（６１１）と、
前記相関マトリックスを固有値分解し、前記相関マトリックスの固有ベクトルのすべてと前記固有ベクトルのそれぞれに対応する固有値を得るマトリックス固有値分解装置（６１２）と、
前記マトリックス固有値分解装置（６１２）が入力する前記固有値に基づいて、一定の順序に則って前記固有ベクトルを選び取り、選び取った前記固有ベクトルを順次直列で出力する固有ベクトル選択装置（６１３）と、
直列で入力された前記固有ベクトルを順序に則って組み合わせて、前記信号サブ空間マトリックスとするベクトルマトリックス組合せ装置（６１４）とを含むことを特徴とする周波数領域サブ空間チャネル推定装置。
【請求項３】
請求項２記載の周波数領域サブ空間チャネル推定装置において、
前記マトリックス固有値分解装置（６１２）は、前記固有ベクトルのすべて及び前記固有ベクトルに対応する前記固有値を前記固有ベクトル選択装置（６１３）に選択出力することを特徴とする周波数領域サブ空間チャネル推定装置。
【請求項４】
請求項２記載の周波数領域サブ空間チャネル推定装置おいて、
前記マトリックス固有値分解装置（６１２）は、１つの特定の固有ベクトル及び前記特定の固有ベクトルに対応する前記固有値を固有ベクトル選択装置（６１３）に選択出力することを特徴とする周波数領域サブ空間チャネル推定装置。
【請求項５】
請求項３記載の周波数領域サブ空間チャネル推定装置において、
前記固有ベクトル選択装置（６１３）は、前記固有値が大から小という順序に則って、前記固有ベクトルを選び取ることを特徴とする周波数領域サブ空間チャネル推定装置。
【請求項６】
請求項５記載の周波数領域サブ空間チャネル推定装置において、
前記最小二乗処理装置（６４）は、
入力された前記信号サブ空間マトリックスと前記コードサブ空間マトリックスとを組み合わせて１つのマトリックスとするマトリックス組合せ装置（６４１）と、
前記マトリックス組合せ装置（６４１）が入力する前記マトリックスを共役変換演算し、共役変換マトリックスを得るマトリックス共役変換装置（６４２）と、
前記マトリックス組合せ装置（６４１）が入力する前記マトリックスと前記マトリックス共役変換装置（６４２）が入力する前記共役変換マトリックスとをかけて一つのマトリックスを得るマトリックス乗算器（６４３）と、
前記マトリックス乗算器（６４３）が入力する前記マトリックスを固有値分解し、固有値分解された前記マトリックスの固有ベクトルのすべてと前記固有ベクトルのそれぞれに対応する固有値を得るマトリックス固有値分解装置（６４４）と、
前記マトリックス固有値分解装置（６４４）が入力する前記固有ベクトルを切取るサブベクトル切取装置（６４５）と、
前記サブベクトル切取装置（６４５）が入力する前記固有ベクトルの逆を求めるベクトル逆行列変換装置（６４６）とを含むことを特徴とする周波数領域サブ空間チャネル推定装置。
【請求項７】
請求項６記載の周波数領域サブ空間チャネル推定装置において、
前記マトリックス固有値分解装置（６４４）は、すべての前記固有ベクトル及び前記固有ベクトルに対応する前記固有値をサブベクトル切取装置（６４５）に選択出力することを特徴とする周波数領域サブ空間チャネル推定装置。
【請求項８】
請求項６記載の周波数領域サブ空間チャネル推定装置において、
前記マトリックス固有値分解装置（６４４）は、前記固有値が最小である前記固有ベクトルをサブベクトル切取装置（６４５）に選択出力することを特徴とする周波数領域サブ空間チャネル推定装置。
【請求項９】
請求項８記載の周波数領域サブ空間チャネル推定装置において、
前記サブベクトル切取装置（６４５）のベクトル切取方法は、入力された固有ベクトルの後部の所定数量を切取る方法であることを特徴とする周波数領域サブ空間チャネル推定装置。
【請求項１０】
請求項９記載の周波数領域サブ空間チャネル推定装置において、
前記所定数量は、前記キャリアグループ中のキャリア数と同一であることを特徴とする周波数領域サブ空間チャネル推定装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の周波数領域サブ空間チャネル推定装置において、
前記平均化装置（６５）は、
前記コードチャネルにそれぞれ対応する前記最小二乗処理装置（６４）の出力ベクトルを並列で受信し、前記ベクトル毎に前記モジュールの帰一化処理を並列して行う複数のベクトルモジュール帰一化装置（６５１）と、
前記複数のベクトルモジュール帰一化装置（６５１）が並列で入力する前記モジュールの帰一化処理後の前記ベクトルを単純平均し、１つの平均ベクトルを得る単純平均器（６５２）とを含むことを特徴とする周波数領域サブ空間チャネル推定装置。
【請求項１２】
受信したキャリアグループの送信信号の統計特性に基づいて、該送信信号の信号サブ空間マトリックスを得て、前記キャリアグループには、複数のコードチャネルが割り当てられ、前記複数のコードチャネル中の少なくとも一部分のコードチャネルは、同一の検出ユーザーに割り当てられている第一ステップと、
前記コードチャネルのそれぞれに対応する拡散コードベクトルを並列して受信し、前記コードチャネルのそれぞれに対応する前記拡散コードベクトルを対応するコードサブ空間マトリックスに転化させる第二ステップと、
前記コードチャネルのそれぞれに対応する前記コードサブ空間マトリックス及び前記信号サブ空間マトリックスを並列して受信し、各コードチャネルに対応する前記コードサブ空間マトリックス及び前記信号サブ空間マトリックスの統計特性を利用して、前記コードチャネルのそれぞれに対応するベクトルを得る第三ステップと、
前記コードチャネルのそれぞれに対応する前記ベクトルを統一し、前記ベクトル毎にモジュールの帰一化処理を行い、前記モジュールが統一された前記ベクトルを平均化する第四ステップとを含むことを特徴とする周波数領域サブ空間チャネル推定方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の周波数領域サブ空間チャネル推定方法において、
前記第一ステップは、
前記キャリアグループ中の前記送信信号を受信し、前記送信信号をベクトルとして相関処理し、前記送信信号の相関マトリックスを得るステップ（ａ）と、
前記相関マトリックスを固有値分解し、前記相関マトリックスの固有ベクトルのすべてと前記固有ベクトルのそれぞれに対応する固有値を得て、前記固有ベクトル及び前記固有ベクトルに対応する前記固有値を選択出力するステップ（ｂ）と、
前記ステップ（ｂ）で選択出力された前記固有値に基づいて、所定の順序に則って前記固有ベクトルを選び取り、選び取った前記固有ベクトルを順次直列で出力するステップ（ｃ）と、
直列で入力された前記固有ベクトルを順序に則って組み合わせて、前記信号サブ空間マトリックスとするステップ（ｄ）を含むことを特徴とする周波数領域サブ空間チャネル推定方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の周波数領域サブ空間チャネル推定方法において、
前記ステップ（ｂ）は、すべての前記固有ベクトル及び前記固有ベクトルに対応する前記固有値を選択出力することを特徴とする周波数領域サブ空間チャネル推定方法。
【請求項１５】
請求項１３記載の周波数領域サブ空間チャネル推定方法において、
前記ステップ（ｂ）は、１つの特定の固有ベクトル及び前記固有ベクトルに対応する前記固有値を選択出力することを特徴とする周波数領域サブ空間チャネル推定方法。
【請求項１６】
請求項１４記載の周波数領域サブ空間チャネル推定方法において、
前記ステップ（ｃ）は、前記固有値が大から小の順に則って前記固有ベクトルを選び取ることを特徴とする周波数領域サブ空間チャネル推定方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の周波数領域サブ空間チャネル推定方法において、
前記第三ステップは、
入力された前記信号サブ空間マトリックスと前記コードチャネルのそれぞれに対応する前記コードサブ空間マトリックスとを組み合わせて、前記コードチャネルに対応するマトリックスとするステップ（ｅ）と、
前記ステップ（ｅ）において得られた前記コードチャネルに対応する前記マトリックスを共役変換演算し、共役変換マトリックスを得るステップ（ｆ）と、
前記ステップ（ｅ）において得られた前記コードチャネルに対応する前記マトリックスを、前記ステップ（ｆ）で得られた前記共役変換マトリックスとかけて、コードチャネルにそれぞれ対応するマトリックスを得るステップ（ｇ）と、
前記ステップ（ｇ）において得られた前記コードチャネルに対応する前記マトリックスをそれぞれ固有値分解し、固有値分解された前記マトリックスの固有ベクトルのすべてと、前記固有ベクトルに対応する固有値を得るステップ（ｈ）と、
前記ステップ（ｈ）において得られた前記固有ベクトルをそれぞれ切取るステップ（ｉ）と、
前記ステップ（ｉ）で得られた前記固有ベクトルの逆を求めるステップ（ｊ）とを含むことを特徴とする周波数領域サブ空間チャネル推定方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の周波数領域サブ空間チャネル推定方法において、
前記ステップ（ｈ）は、すべての前記固有ベクトル及び前記固有ベクトルに対応する前記固有値を選択出力することを特徴とする周波数領域サブ空間チャネル推定方法。
【請求項１９】
請求項１７記載の周波数領域サブ空間チャネル推定方法において、
前記ステップ（ｈ）は、前記固有値が最小である前記固有ベクトルを選択出力することを特徴とする周波数領域サブ空間チャネル推定方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の周波数領域サブ空間チャネル推定方法において、
前記ステップ（ｉ）におけるベクトル切取り方法は、前記固有ベクトルの後部の所定数量を切取る方法であることを特徴とする周波数領域サブ空間チャネル推定方法。
【請求項２１】
請求項２０記載の周波数領域サブ空間チャネル推定方法において、
前記所定数量は、前記キャリアグループ中のキャリア数と同一であることを特徴とする周波数領域サブ空間チャネル推定方法。
【請求項２２】
請求項２１記載の周波数領域サブ空間チャネル推定方法において、
前記第四ステップは、
前記ステップ（ｊ）で得られた前記コードチャネルにそれぞれ対応する出力ベクトルを並列で受信し、前記ベクトル毎に並列前記モジュールの帰一化処理を行うステップ（ｋ）と、
前記モジュールの帰一化処理後の前記ベクトルを単純平均し、１つの平均ベクトル得るステップ（ｌ）とを含むことを特徴とする周波数領域サブ空間チャネル推定方法。
【請求項２３】
アンテナ装置から受信したアナログキャリア信号を対応するデジタルベースバンド信号に転化するためのアナログキャリア信号／デジタルベースバンド信号変換装置（１）と、
受信した前記デジタルベースバンド信号を時間同期処理し、同期がとれた前記デジタルベースバンド信号を得る同期装置（２）と、
入力された同期デジタルベースバンド信号を並列の１組の周波数領域マルチキャリア信号に転化するシングルキャリア／マルチキャリア変換装置（３）と、
前記シングルキャリア／マルチキャリア変換装置（３）が入力した前記並列の周波数領域マルチキャリア信号から、セルを識別するセルコードを除去し、前記並列の周波数領域マルチキャリア信号に対応する純拡散信号を並列で出力するセルデコード装置（４）と、
並列で出力された前記純拡散信号を異なるキャリアグループに分け、前記キャリアグループは、１組の周波数領域に拡散されたＣＤＭＡ信号を送信するために用いられ、前記キャリアグループには、複数のコードチャネルがそれぞれ割り当てられ、前記複数のコードチャネルのうち、少なくとも一部分は同一の検出ユーザーに割り当てられており、前記同一の検出ユーザーに割り当てられた拡散コードは既知であるキャリアパケット装置（５）と、
前記キャリアパケット装置（５）が入力する前記キャリアグループを受信し、前記キャリアグループ中の送信信号と前記同一の検出ユーザーに割り当てられた前記コードチャネルの拡散コードとに基づいて、ブラインドサブ空間チャネル推定を行い、前記キャリアグループに対応する周波数領域チャネルレスポンドベクトルを推定する複数の周波数領域サブ空間チャネル推定装置（６）と、
前記キャリアパケット装置（５）が入力する前記キャリアグループ及び前記キャリアグループに対応する前記周波数領域サブ空間チャネル推定装置（６）が入力する前記キャリアグループの前記周波数領域チャネルレスポンドベクトルに基づいて、チャネルの等化を行い、前記キャリアグループのサブキャリアエネルギーに対応する送信ベクトルを得る複数の等化装置（７）と、
前記等化装置（７）が入力する前記コードチャネルの送信ベクトルを受信し、前記送信ベクトルと前記送信ベクトルに対応する既知のコードチャネル拡散コードとに基づいて、前記コードチャネルをディスプレッドし、前記コードチャネルに対応する送信シンボルを得る複数の周波数領域ディスプレッド装置（８）と、
前記周波数領域ディスプレッド装置（８）が入力する送信シンボルを受信し、前記送信シンボルをデジタル復調し、前記送信シンボルを対応するビット列に転換する複数のデジタル復調装置（９）と、
前記複数のデジタル復調装置（９）からの並列のビット列をチャネル複式接合し、直列ビット列に転化するチャネル複式接合及び並列／直列変換装置（１０）と、
前記チャネル複式接合及び並列／直列変換装置（１０）が入力した前記直列ビット列をディインターリーブするとともに、チャネルデコードし、１組の直列ビットを出力して最終出力結果とするチャネルデコード装置（１１）とを少なくとも備えることを特徴とする受信機。
【請求項２４】
請求項２３記載の受信機において、
前記周波数領域サブ空間チャネル推定装置（６）は、請求項１−１１のいずれか１項に記載の周波数領域サブ空間チャネル推定装置であることを特徴とする受信機。
【請求項２５】
アンテナ装置から受信したアナログキャリア信号を対応するデジタルベースバンド信号に転化するステップと、
異なるユーザー毎に並列で処理され、前記デジタルベースバンド信号を時間同期処理し、同期がとれた前記デジタルベースバンド信号を得るステップと、
同期デジタルベースバンド信号を並列で１組の周波数領域マルチキャリア信号に転化するステップと、
並列の前記周波数領域マルチキャリア信号から、セルを識別するセルコードを除去し、前記並列の周波数領域マルチキャリア信号に対応する純拡散信号を並列で出力するステップと、
並列の前記純拡散信号を異なるキャリアグループに分け、前記キャリアグループは、１組の周波数領域に拡散されたＣＤＭＡ信号を送信するために用いられ、前記キャリアグループには、複数のコードチャネルがそれぞれ割り当てられ、前記複数のコードチャネルのうち少なくとも一部分は、同一の検出ユーザーに割り当てられており、前記同一の検出ユーザーに割り当てられた前記拡散コードは既知であるステップと、
前記キャリアグループ中の送信信号と前記同一の検出ユーザーに割り当てられた前記コードチャネルの拡散コードとに基づいて、ブラインドサブ空間チャネル推定を行い、前記キャリアグループに対応する周波数領域チャネルレスポンドベクトルを推定するステップと、
前記キャリアグループ及び前記キャリアグループに対応する前記周波数領域チャネルレスポンドベクトルに基づいて、チャネルの等化を行い、前記キャリアグループのサブキャリアエネルギーに対応する送信ベクトルを得るステップと、
前記キャリアグループの前記コードチャネルの前記送信ベクトルを並列で受信し、前記送信ベクトルと前記送信ベクトルに対応する既知のコードチャネル拡散コードとに基づいて、前記コードチャネルをディスプレッドし、前記コードチャネルに対応する送信シンボルを得るステップと、
前記キャリアグループの前記コードチャネルに対応する送信シンボルを並列でデジタル復調し、前記送信シンボルを対応する並列のビット列に転化するステップと、
前記並列のビット列をチャネル複式接合し、１組の直列ビット列に転化するステップと、
前記直列ビット列をディインターリーブするとともに、チャネルデコードし、１組の直列ビットを出力して最終出力結果とするステップとを含む信号受信方法。
【請求項２６】
請求項２５記載の信号受信方法において、
前記キャリアグループに対応する前記周波数領域チャネルレスポンドベクトルを推定するステップは、請求項１２−２２のいずれか１項に記載の周波数領域サブ空間チャネル推定方法であることを特徴とする信号受信方法。
【請求項２７】
アンテナ装置から受信したアナログキャリア信号を対応するデジタルベースバンド信号に転化するためのアナログキャリア信号／デジタルベースバンド信号変換装置（１）と、
受信した前記デジタルベースバンド信号を時間同期処理し、同期がとれた前記デジタルベースバンド信号を得る同期装置（２）と、
入力された同期デジタルベースバンド信号を並列の１組の時間領域及び周波数領域に拡散された２領域拡散マルチキャリア信号に転化するシングルキャリア／マルチキャリア変換装置（３）と、
前記シングルキャリア／マルチキャリア変換装置（３）が入力した前記２領域拡散マルチキャリア信号から、セルを識別するセルコードを除去し、前記２領域拡散マルチキャリア信号に対応する２領域純拡散信号を並列で出力するセルデコード装置（４）と、
前記セルデコード装置（４）が入力した前記２領域純拡散信号について各キャリア上における時間領域拡散をディスプレッドし、相関処理を行い、前記２領域純拡散信号に対応する純周波数領域拡散マルチキャリア信号を得る時間領域処理及びディスプレッド装置（１２）と、
並列で出力された前記純周波数領域拡散マルチキャリア信号を異なるキャリアグループに分け、前記キャリアグループは、１組の周波数領域に拡散されたＣＤＭＡ信号を送信するために用いられ、前記キャリアグループには、複数のコードチャネルがそれぞれ割り当てられ、前記複数のコードチャネルのうち、少なくとも一部分は同一の検出ユーザーに割り当てられており、前記同一の検出ユーザーに割り当てられた拡散コードは既知であるキャリアパケット装置（５）と、
前記キャリアパケット装置（５）が入力する前記キャリアグループを受信し、前記キャリアグループ中の送信信号と前記同一の検出ユーザーに割り当てられた前記コードチャネルの拡散コードとに基づいて、ブラインドサブ空間チャネル推定を行い、前記キャリアグループに対応する周波数領域チャネルレスポンドベクトルを推定する複数の周波数領域サブ空間チャネル推定装置（６）と、
前記キャリアパケット装置（５）が入力する前記キャリアグループ及び前記キャリアグループに対応する前記周波数領域サブ空間チャネル推定装置（６）が入力する前記キャリアグループの前記周波数領域チャネルレスポンドベクトルに基づいて、チャネルの等化を行い、前記キャリアグループのサブキャリアエネルギーに対応する送信ベクトルを得る複数の等化装置（７）と、
前記等化装置（７）が入力する前記コードチャネルの送信ベクトルを受信し、前記送信ベクトルと前記送信ベクトルに対応する既知のコードチャネル拡散コードとに基づいて、前記コードチャネルをディスプレッドし、前記コードチャネルに対応する送信シンボルを得る複数の周波数領域ディスプレッド装置（８）と、
前記周波数領域ディスプレッド装置（８）が入力する送信シンボルを受信し、前記送信シンボルをデジタル復調し、前記送信シンボルを対応するビット列に転換する複数のデジタル復調装置（９）と、
前記複数のデジタル復調装置（９）からの並列のビット列をチャネル複式接合し、直列ビット列に転化するチャネル複式接合及び並列／直列変換装置（１０）と、
前記チャネル複式接合及び並列／直列変換装置（１０）が入力した前記直列ビット列をディインターリーブするとともに、チャネルデコードし、１組の直列ビットを出力して最終出力結果とするチャネルデコード装置（１１）とを少なくとも備えることを特徴とする受信機。
【請求項２８】
請求項２７記載の受信機において、
前記周波数領域サブ空間チャネル推定装置（６）は、請求項１−１１のいずれか1項に記載の周波数領域サブ空間チャネル推定装置であることを特徴とする受信機。
【請求項２９】
アンテナ装置から受信したアナログキャリア信号を対応するデジタルベースバンド信号に転化するステップと、
異なるユーザー毎に並列で処理され、前記デジタルベースバンド信号を時間同期処理し、同期がとれた前記デジタルベースバンド信号を得るステップと、
同期デジタルベースバンド信号を並列で１組の時間領域及び周波数領域に拡散された２領域マルチキャリア信号に転化するステップと、
並列の前記２領域マルチキャリア信号から、セルを識別するセルコードを除去し、前記マルチキャリア信号に対応する２領域純拡散信号を並列で出力するステップと、
前記２領域純拡散信号を各キャリア上における時間領域拡散をディスプレッドし、相関処理し、前記２領域純拡散信号に対応する純周波数領域拡散マルチキャリア信号を得るステップと、
並列の前記純周波数領域拡散マルチキャリア信号を異なるキャリアグループに分け、前記キャリアグループは、１組の周波数領域に拡散されたＣＤＭＡ信号を送信するために用いられ、前記キャリアグループには、複数のコードチャネルがそれぞれ割り当てられ、前記複数のコードチャネルのうち少なくとも一部分は、同一の検出ユーザーに割り当てられており、前記同一の検出ユーザーに割り当てられた前記拡散コードは既知であるステップと、
前記キャリアグループ中の送信信号と前記同一の検出ユーザーに割り当てられた前記コードチャネルの拡散コードとに基づいて、ブラインドサブ空間チャネル推定を行い、前記キャリアグループに対応する周波数領域チャネルレスポンドベクトルを推定するステップと、
前記キャリアグループ及び前記キャリアグループに対応する前記周波数領域チャネルレスポンドベクトルに基づいて、チャネルの等化を行い、前記キャリアグループのサブキャリアエネルギーに対応する送信ベクトルを得るステップと、
前記キャリアグループの前記コードチャネルの前記送信ベクトルを並列で受信し、前記送信ベクトルと前記送信ベクトルに対応する既知のコードチャネル拡散コードとに基づいて、前記コードチャネルをディスプレッドし、前記コードチャネルに対応する送信シンボルを得るステップと、
前記キャリアグループの前記コードチャネルに対応する送信シンボルを並列でデジタル復調し、前記送信シンボルを対応する並列のビット列に転化するステップと、
前記並列のビット列をチャネル複式接合し、１組の直列ビット列に転化するステップと、
前記直列ビット列をディインターリーブするとともに、チャネルデコードし、１組の直列ビットを出力して最終出力結果とするステップとを含むことを特徴とする信号受信方法。
【請求項３０】
請求項２９記載の信号受信方法において、
前記キャリアグループに対応する前記周波数領域チャネルレスポンドベクトルを推定するステップは、請求項１２−２２のいずれか1項に記載の周波数領域サブ空間チャネル推定方法であることを特徴とする信号受信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数領域拡散ＣＤＭＡシステムに関するもので、特に周波数領域拡散ＣＤＭＡシステムに適用される周波数領域サブ空間チャネル推定装置及び方法、受信機及び信号受信方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周波数領域拡散ＣＤＭＡ技術は、直交周波数分割多重（Orthogonal  Frequency Division  Multiplexing,  OFDM）技術と、ＣＤＭＡ（Code  Division  Multiple  Access,  CDMA）技術の長所を結合させたもので、将来の無線通信システムにおいて重要な位置を占める。ＯＦＤＭとＣＤＭＡの組合せには、主に2種類がある。1つは、周波数領域拡散であるマルチキャリアＣＤＭＡ（Multi-Carrier  CDMA, MC-CDMA）システムであり、もう1つは、時間領域と周波数領域において同時に拡散する2領域ＣＤＭＡ（Two-Domain  Spreading  CDMA）システムである。
【０００３】
周波数領域拡散ＣＤＭＡシステムでは、直交周波数分割多重（OFDM）システム中で用いられている従来のチャネル推定方法が多く用いられている。これらのチャネル推定方法は、MMSE、Wiennerフィルター、LMS、RLS、Kalmanフィルター及び非線性フィルターなどを用いて行われる。それらは、パイロット情報を利用してチャネル推定するため、計算速度が比較的速く、チャネル状態が安定している場合には、信頼性の高いチャネル推定を得ることができる。しかし、チャネルの変化が比較的速い場合、或いはひどく減衰した場合などは、正確なチャネル推定が難しい。また、パイロット情報の挿入は、スペクトラム資源の浪費を招く。
【０００４】
２００１年５月６日から９日の間に開かれた春季Vehicular  Technology  Conferenceにおいて、Jun wu,  Yi  Wang及び Cheng,  K.K.Mらが発表した“Blind  Channel  Estimation  Based  on  Subspace  for  Multicarrier  CDMA”という論文において、“ＭＣ−ＣＤＭＡシステムを用いた時間領域サブ空間ブラインドチャネル推定方法”が提出された（非特許文献１）。この方法では、ベクトル信号と受信信号のノイズサブ空間とが直交する特徴を利用して、受信信号に対応する拡散コード及び時間領域チャネルレスポンスのコンボリューションの形式に変化させることによって、時間領域チャネルレスポンスの推定を得て、その後、時間領域チャネルレスポンスを離散フーリエ変換し（DFT）、最後に周波数領域チャネルレスポンスの推定を得る。パイロット情報を利用してチャネル推定をする方法と比べ、いかなるパイロット情報も必要とせず、よってスペクトラムの利用率を有効に向上させる。
【０００５】
該論文におけるシミュレーション結果として示していることは、該方法ではスペクトラム利用率を有効に向上させるとともに、一定の信頼性があるチャネルレスポンスの推定を提供できるという点である。
【０００６】
しかし、この方法は受信信号のノイズサブ空間を応用しており、該ノイズサブ空間における利得は、信号の周波数によってベクトルを受信し、よって推定されるチャネルレスポンスは時間領域であり、従って同時に時間領域と周波数領域の情報を運用する必要があり、その応用は従来のＭＣ−ＣＤＭＡシステムに対して大きな負荷を必要とし、従来のＭＣ−ＣＤＭＡシステムに適用することは難しい。
【非特許文献１】Jun wu,  Yi  Wang他著、“Blind  Channel  Estimation  Based  on  Subspace  for  Multicarrier  CDMA”（会議録第４巻第２３７４−２３７８頁）、Vehicular  Technology  Conference、2001年5月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、周波数領域サブ空間チャネル推定装置を提供することである。
【０００８】
本発明のもう１つの目的は、周波数領域サブ空間チャネル推定方法を提供することである。
【０００９】
本発明のもう1つの目的は、受信機を提供することである。
【００１０】
本発明の更なる目的は、信号受信方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第1の特徴は、周波数領域サブ空間チャネル推定装置を提供することである。具体的には、周波数領域サブ空間チャネル推定装置は、受信したキャリアグループの送信信号の統計特性に基づいて、該送信信号の信号サブ空間マトリックスを得るために用い、該キャリアグループには複数のコードチャネルが割り当てられ、前記複数のコードチャネル中の少なくとも一部分のコードチャネルは同一の検出ユーザーに割り当てられている信号サブ空間取得装置と、前記検出ユーザーに割り当てられた前記コードチャネルに対応する拡散コードベクトルを記憶するコードベクトル記憶装置と、前記拡散コードベクトルを並列してそれぞれ受信し、前記拡散コードベクトルを対応するコードサブ空間マトリックスに転化する複数のコードサブ空間取得装置と、前記コードサブ空間取得装置が出力する前記コードサブ空間マトリックス及び前記信号サブ空間取得装置からの前記信号サブ空間マトリックスを並列してそれぞれ受信し、かつ、前記コードサブ空間マトリックス及び前記信号サブ空間マトリックスを両者に対応するベクトルに転化する複数の最小二乗処理装置と、前記複数の最小二乗処理装置から受信した前記ベクトルを統一し、前記ベクトル毎にモジュールの帰一化処理を行い、前記モジュールが統一された前記ベクトルを平均化する平均化装置とを含む。
【００１２】
また、前記信号サブ空間取得装置は、前記キャリアグループ中の送信信号を受信し、前記送信信号をベクトルとして相関処理を行い、前記送信信号の相関マトリックスを得る相関求解装置と、前記相関マトリックスを固有値分解し、前記相関マトリックスの固有ベクトルのすべてと前記固有ベクトルのそれぞれに対応する固有値を得るマトリックス固有値分解装置と、前記マトリックス固有値分解装置が入力する前記固有値に基づいて、一定の順序に則って前記固有ベクトルを選び取り、選び取った前記固有ベクトルを順次直列で出力する固有ベクトル選択装置と、直列で入力された前記固有ベクトルを順序に則って組み合わせて、前記信号サブ空間マトリックスとするベクトルマトリックス組合せ装置とを含む。
【００１３】
さらに、前記マトリックス固有値分解装置は、前記固有ベクトルのすべて及び前記固有ベクトルに対応する前記固有値を前記固有ベクトル選択装置に選択出力する。
【００１４】
また、前記マトリックス固有値分解装置は、１つの特定の固有ベクトル及び前記特定の固有ベクトルに対応する前記固有値を固有ベクトル選択装置に選択出力する。
【００１５】
さらに、前記固有ベクトル選択装置は、前記固有値が大から小という順序に則って、前記固有ベクトルを選び取る。
【００１６】
さらに、前記最小二乗処理装置（６４）は、入力された前記信号サブ空間マトリックスと前記コードサブ空間マトリックスとを組み合わせて１つのマトリックスとするマトリックス組合せ装置と、前記マトリックス組合せ装置が入力する前記マトリックスを共役変換演算し、共役変換マトリックスを得るマトリックス共役変換装置と、前記マトリックス組合せ装置が入力する前記マトリックスと前記マトリックス共役変換装置が入力する前記共役変換マトリックスとをかけて一つのマトリックスを得るマトリックス乗算器と、前記マトリックス乗算器が入力する前記マトリックスを固有値分解し、固有値分解された前記マトリックスの固有ベクトルのすべてと前記固有ベクトルのそれぞれに対応する固有値を得るマトリックス固有値分解装置と、前記マトリックス固有値分解装置が入力する前記固有ベクトルを切取るサブベクトル切取装置と、前記サブベクトル切取装置が入力する前記固有ベクトルの逆を求めるベクトル逆行列変換装置とを含む。
【００１７】
また、前記マトリックス固有値分解装置は、すべての前記固有ベクトル及び前記固有ベクトルに対応する前記固有値をサブベクトル切取装置に選択出力する。
【００１８】
さらに、前記マトリックス固有値分解装置（６４４）は、前記固有値が最小である前記固有ベクトルをサブベクトル切取装置（６４５）に選択出力する。
【００１９】
また、前記サブベクトル切取装置のベクトル切取方法は、入力された固有ベクトルの後部の所定数量を切取る方法である。
【００２０】
さらに、前記所定数量は、前記キャリアグループ中のキャリア数と同一である。
【００２１】
また、前記平均化装置は、前記コードチャネルにそれぞれ対応する前記最小二乗処理装置の出力ベクトルを並列で受信し、前記ベクトル毎に前記モジュールの帰一化処理を並列して行う複数のベクトルモジュール帰一化装置と、前記複数のベクトルモジュール帰一化装置が並列で入力する前記モジュールの帰一化処理後の前記ベクトルを単純平均し、１つの平均ベクトルを得る単純平均器とを含む。
【００２２】
本発明の第２の特徴は、周波数領域サブ空間チャネル推定方法を提供することである。具体的には、周波数領域サブ空間チャネル推定方法は、受信したキャリアグループの送信信号の統計特性に基づいて、該送信信号の信号サブ空間マトリックスを得て、前記キャリアグループには、複数のコードチャネルが割り当てられ、前記複数のコードチャネル中の少なくとも一部分のコードチャネルは、同一の検出ユーザーに割り当てられている第一ステップと、前記コードチャネルのそれぞれに対応する拡散コードベクトルを並列して受信し、前記コードチャネルのそれぞれに対応する前記拡散コードベクトルを対応するコードサブ空間マトリックスに転化させる第二ステップと、前記コードチャネルのそれぞれに対応する前記コードサブ空間マトリックス及び前記信号サブ空間マトリックスを並列して受信し、各コードチャネルに対応する前記コードサブ空間マトリックス及び前記信号サブ空間マトリックスの統計特性を利用して、前記コードチャネルのそれぞれに対応するベクトルを得る第三ステップと、前記コードチャネルのそれぞれに対応する前記ベクトルを統一し、前記ベクトル毎にモジュールの帰一化処理を行い、前記モジュールが統一された前記ベクトルを平均化する第四ステップとを含む。
【００２３】
また、前記第一ステップは、前記キャリアグループ中の前記送信信号を受信し、前記送信信号をベクトルとして相関処理し、前記送信信号の相関マトリックスを得るステップ（ａ）と、前記相関マトリックスを固有値分解し、前記相関マトリックスの固有ベクトルのすべてと前記固有ベクトルのそれぞれに対応する固有値を得て、前記固有ベクトル及び前記固有ベクトルに対応する前記固有値を選択出力するステップ（ｂ）と、前記ステップ（ｂ）で選択出力された前記固有値に基づいて、所定の順序に則って前記固有ベクトルを選び取り、選び取った前記固有ベクトルを順次直列で出力するステップ（ｃ）と、直列で入力された前記固有ベクトルを順序に則って組み合わせて、前記信号サブ空間マトリックスとするステップ（ｄ）を含む。
【００２４】
さらに、前記ステップ（ｂ）は、すべての前記固有ベクトル及び前記固有ベクトルに対応する前記固有値を選択出力する。
【００２５】
また、前記ステップ（ｂ）は、１つの特定の固有ベクトル及び前記固有ベクトルに対応する前記固有値を選択出力する。
【００２６】
さらに、前記ステップ（ｃ）は、前記固有値が大から小の順に則って前記固有ベクトルを選び取る。
【００２７】
また、前記第三ステップは、入力された前記信号サブ空間マトリックスと前記コードチャネルのそれぞれに対応する前記コードサブ空間マトリックスとを組み合わせて、前記コードチャネルに対応するマトリックスとするステップ（ｅ）と、前記ステップ（ｅ）において得られた前記コードチャネルに対応する前記マトリックスを共役変換演算し、共役変換マトリックスを得るステップ（ｆ）と、前記ステップ（ｅ）において得られた前記コードチャネルに対応する前記マトリックスを、前記ステップ（ｆ）で得られた前記共役変換マトリックスとかけて、コードチャネルにそれぞれ対応するマトリックスを得るステップ（ｇ）と、前記ステップ（ｇ）において得られた前記コードチャネルに対応する前記マトリックスをそれぞれ固有値分解し、固有値分解された前記マトリックスの固有ベクトルのすべてと、前記固有ベクトルに対応する固有値を得るステップ（ｈ）と、前記ステップ（ｈ）において得られた前記固有ベクトルをそれぞれ切取るステップ（ｉ）と、前記ステップ（ｉ）で得られた前記固有ベクトルの逆を求めるステップ（ｊ）とを含む。
【００２８】
さらに、前記ステップ（ｈ）は、すべての前記固有ベクトル及び前記固有ベクトルに対応する前記固有値を選択出力する。
【００２９】
また、前記ステップ（ｈ）は、前記固有値が最小である前記固有ベクトルを選択出力する。
【００３０】
さらに、前記ステップ（ｉ）におけるベクトル切取り方法は、前記固有ベクトルの後部の所定数量を切取る方法である。
【００３１】
また、前記所定数量は、前記キャリアグループ中のキャリア数と同一である。
【００３２】
さらに、前記第四ステップは、前記ステップ（ｊ）で得られた前記コードチャネルにそれぞれ対応する出力ベクトルを並列で受信し、前記ベクトル毎に並列前記モジュールの帰一化処理を行うステップ（ｋ）と、前記モジュールの帰一化処理後の前記ベクトルを単純平均し、１つの平均ベクトル得るステップ（ｌ）とを含む。
【００３３】
本発明の第３の特徴は、受信機を提供することである。具体的には、受信機は、アンテナ装置から受信したアナログキャリア信号を対応するデジタルベースバンド信号に転化するためのアナログキャリア信号／デジタルベースバンド信号変換装置と、受信した前記デジタルベースバンド信号を時間同期処理し、同期がとれた前記デジタルベースバンド信号を得る同期装置と、入力された同期デジタルベースバンド信号を並列の１組の周波数領域マルチキャリア信号に転化するシングルキャリア／マルチキャリア変換装置と、前記シングルキャリア／マルチキャリア変換装置が入力した前記並列の周波数領域マルチキャリア信号から、セルを識別するセルコードを除去し、前記並列の周波数領域マルチキャリア信号に対応する純拡散信号を並列で出力するセルデコード装置と、並列で出力された前記純拡散信号を異なるキャリアグループに分け、前記キャリアグループは、１組の周波数領域に拡散されたＣＤＭＡ信号を送信するために用いられ、前記キャリアグループには、複数のコードチャネルがそれぞれ割り当てられ、前記複数のコードチャネルのうち、少なくとも一部分は同一の検出ユーザーに割り当てられており、前記同一の検出ユーザーに割り当てられた拡散コードは既知であるキャリアパケット装置と、前記キャリアパケット装置が入力する前記キャリアグループを受信し、前記キャリアグループ中の送信信号と前記同一の検出ユーザーに割り当てられた前記コードチャネルの拡散コードとに基づいて、ブラインドサブ空間チャネル推定を行い、前記キャリアグループに対応する周波数領域チャネルレスポンドベクトルを推定する複数の周波数領域サブ空間チャネル推定装置と、前記キャリアパケット装置が入力する前記キャリアグループ及び前記キャリアグループに対応する前記周波数領域サブ空間チャネル推定装置が入力する前記キャリアグループの前記周波数領域チャネルレスポンドベクトルに基づいて、チャネルの等化を行い、前記キャリアグループのサブキャリアエネルギーに対応する送信ベクトルを得る複数の等化装置と、前記等化装置が入力する前記コードチャネルの送信ベクトルを受信し、前記送信ベクトルと前記送信ベクトルに対応する既知のコードチャネル拡散コードとに基づいて、前記コードチャネルをディスプレッドし、前記コードチャネルに対応する送信シンボルを得る複数の周波数領域ディスプレッド装置と、前記周波数領域ディスプレッド装置が入力する送信シンボルを受信し、前記送信シンボルをデジタル復調し、前記送信シンボルを対応するビット列に転換する複数のデジタル復調装置と、前記複数のデジタル復調装置からの並列のビット列をチャネル複式接合し、直列ビット列に転化するチャネル複式接合及び並列／直列変換装置と、前記チャネル複式接合及び並列／直列変換装置が入力した前記直列ビット列をディインターリーブするとともに、チャネルデコードし、１組の直列ビットを出力して最終出力結果とするチャネルデコード装置とを少なくとも備える。
【００３４】
本発明の第４の特徴は、信号受信方法を提供することである。具体的には、信号受信方法は、アンテナ装置から受信したアナログキャリア信号を対応するデジタルベースバンド信号に転化するステップと、異なるユーザー毎に並列で処理され、前記デジタルベースバンド信号を時間同期処理し、同期がとれた前記デジタルベースバンド信号を得るステップと、同期デジタルベースバンド信号を並列で１組の周波数領域マルチキャリア信号に転化するステップと、並列の前記周波数領域マルチキャリア信号から、セルを識別するセルコードを除去し、前記並列の周波数領域マルチキャリア信号に対応する純拡散信号を並列で出力するステップと、並列の前記純拡散信号を異なるキャリアグループに分け、前記キャリアグループは、１組の周波数領域に拡散されたＣＤＭＡ信号を送信するために用いられ、前記キャリアグループには、複数のコードチャネルがそれぞれ割り当てられ、前記複数のコードチャネルのうち少なくとも一部分は、同一の検出ユーザーに割り当てられており、前記同一の検出ユーザーに割り当てられた前記拡散コードは既知であるステップと、前記キャリアグループ中の送信信号と前記同一の検出ユーザーに割り当てられた前記コードチャネルの拡散コードとに基づいて、ブラインドサブ空間チャネル推定を行い、前記キャリアグループに対応する周波数領域チャネルレスポンドベクトルを推定するステップと、前記キャリアグループ及び前記キャリアグループに対応する前記周波数領域チャネルレスポンドベクトルに基づいて、チャネルの等化を行い、前記キャリアグループのサブキャリアエネルギーに対応する送信ベクトルを得るステップと、前記キャリアグループの前記コードチャネルの前記送信ベクトルを並列で受信し、前記送信ベクトルと前記送信ベクトルに対応する既知のコードチャネル拡散コードとに基づいて、前記コードチャネルをディスプレッドし、前記コードチャネルに対応する送信シンボルを得るステップと、前記キャリアグループの前記コードチャネルに対応する送信シンボルを並列でデジタル復調し、前記送信シンボルを対応する並列のビット列に転化するステップと、前記並列のビット列をチャネル複式接合し、１組の直列ビット列に転化するステップと、前記直列ビット列をディインターリーブするとともに、チャネルデコードし、１組の直列ビットを出力して最終出力結果とするステップとを含む。
【００３５】
本発明の第５の特徴は、受信機を提供することである。具体的には、受信機は、アンテナ装置から受信したアナログキャリア信号を対応するデジタルベースバンド信号に転化するためのアナログキャリア信号／デジタルベースバンド信号変換装置と、受信した前記デジタルベースバンド信号を時間同期処理し、同期がとれた前記デジタルベースバンド信号を得る同期装置と、入力された同期デジタルベースバンド信号を並列の１組の時間領域及び周波数領域に拡散された２領域拡散マルチキャリア信号に転化するシングルキャリア／マルチキャリア変換装置と、前記シングルキャリア／マルチキャリア変換装置が入力した前記２領域拡散マルチキャリア信号から、セルを識別するセルコードを除去し、前記２領域拡散マルチキャリア信号に対応する２領域純拡散信号を並列で出力するセルデコード装置と、前記セルデコード装置が入力した前記２領域純拡散信号について各キャリア上における時間領域拡散をディスプレッドし、相関処理を行い、前記２領域純拡散信号に対応する純周波数領域拡散マルチキャリア信号を得る時間領域処理及びディスプレッド装置と、並列で出力された前記純周波数領域拡散マルチキャリア信号を異なるキャリアグループに分け、前記キャリアグループは、１組の周波数領域に拡散されたＣＤＭＡ信号を送信するために用いられ、前記キャリアグループには、複数のコードチャネルがそれぞれ割り当てられ、前記複数のコードチャネルのうち、少なくとも一部分は同一の検出ユーザーに割り当てられており、前記同一の検出ユーザーに割り当てられた拡散コードは既知であるキャリアパケット装置と、前記キャリアパケット装置が入力する前記キャリアグループを受信し、前記キャリアグループ中の送信信号と前記同一の検出ユーザーに割り当てられた前記コードチャネルの拡散コードとに基づいて、ブラインドサブ空間チャネル推定を行い、前記キャリアグループに対応する周波数領域チャネルレスポンドベクトルを推定する複数の周波数領域サブ空間チャネル推定装置と、前記キャリアパケット装置が入力する前記キャリアグループ及び前記キャリアグループに対応する前記周波数領域サブ空間チャネル推定装置が入力する前記キャリアグループの前記周波数領域チャネルレスポンドベクトルに基づいて、チャネルの等化を行い、前記キャリアグループのサブキャリアエネルギーに対応する送信ベクトルを得る複数の等化装置と、前記等化装置が入力する前記コードチャネルの送信ベクトルを受信し、前記送信ベクトルと前記送信ベクトルに対応する既知のコードチャネル拡散コードとに基づいて、前記コードチャネルをディスプレッドし、前記コードチャネルに対応する送信シンボルを得る複数の周波数領域ディスプレッド装置と、前記周波数領域ディスプレッド装置が入力する送信シンボルを受信し、前記送信シンボルをデジタル復調し、前記送信シンボルを対応するビット列に転換する複数のデジタル復調装置と、前記複数のデジタル復調装置からの並列のビット列をチャネル複式接合し、直列ビット列に転化するチャネル複式接合及び並列／直列変換装置と、前記チャネル複式接合及び並列／直列変換装置が入力した前記直列ビット列をディインターリーブするとともに、チャネルデコードし、１組の直列ビットを出力して最終出力結果とするチャネルデコード装置とを少なくとも備える。
【００３６】
本発明の第６の特徴は、信号受信方法を提供することである。具体的には、信号受信方法は、アンテナ装置から受信したアナログキャリア信号を対応するデジタルベースバンド信号に転化するステップと、異なるユーザー毎に並列で処理され、前記デジタルベースバンド信号を時間同期処理し、同期がとれた前記デジタルベースバンド信号を得るステップと、同期デジタルベースバンド信号を並列で１組の時間領域及び周波数領域に拡散された２領域マルチキャリア信号に転化するステップと、並列の前記２領域マルチキャリア信号から、セルを識別するセルコードを除去し、前記マルチキャリア信号に対応する２領域純拡散信号を並列で出力するステップと、前記２領域純拡散信号を各キャリア上における時間領域拡散をディスプレッドし、相関処理し、前記２領域純拡散信号に対応する純周波数領域拡散マルチキャリア信号を得るステップと、並列の前記純周波数領域拡散マルチキャリア信号を異なるキャリアグループに分け、前記キャリアグループは、１組の周波数領域に拡散されたＣＤＭＡ信号を送信するために用いられ、前記キャリアグループには、複数のコードチャネルがそれぞれ割り当てられ、前記複数のコードチャネルのうち少なくとも一部分は、同一の検出ユーザーに割り当てられており、前記同一の検出ユーザーに割り当てられた前記拡散コードは既知であるステップと、前記キャリアグループ中の送信信号と前記同一の検出ユーザーに割り当てられた前記コードチャネルの拡散コードとに基づいて、ブラインドサブ空間チャネル推定を行い、前記キャリアグループに対応する周波数領域チャネルレスポンドベクトルを推定するステップと、前記キャリアグループ及び前記キャリアグループに対応する前記周波数領域チャネルレスポンドベクトルに基づいて、チャネルの等化を行い、前記キャリアグループのサブキャリアエネルギーに対応する送信ベクトルを得るステップと、前記キャリアグループの前記コードチャネルの前記送信ベクトルを並列で受信し、前記送信ベクトルと前記送信ベクトルに対応する既知のコードチャネル拡散コードとに基づいて、前記コードチャネルをディスプレッドし、前記コードチャネルに対応する送信シンボルを得るステップと、前記キャリアグループの前記コードチャネルに対応する送信シンボルを並列でデジタル復調し、前記送信シンボルを対応する並列のビット列に転化するステップと、前記並列のビット列をチャネル複式接合し、１組の直列ビット列に転化するステップと、前記直列ビット列をディインターリーブするとともに、チャネルデコードし、１組の直列ビットを出力して最終出力結果とするステップとを含む。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、ＭＣ−ＣＤＭＡシステムにおいて、直接周波数領域のチャネルレスポンスを推定対象とし、信号の信号サブ空間とコードサブ空間の受信を利用してブラインドサブ空間チャネル推定を行い、信用性のある周波数チャネル推定を提供すると同時に、現有するＭＣ−ＣＤＭＡシステムへの容易な適用を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
次に、図面を参考にして本発明の比較的良い実施例を詳細に説明する。図面において、同一の参考記号は、同一又は類似の装置を示す。
【００３９】
実施例一
まず、図1に本発明をＭＣ−ＣＤＭＡダウンリンクシステムに適用した受信機の構造図を示す。図1で示すように、該受信機は、アナログキャリア信号／デジタルベースバンド信号変換装置１と、同期装置２と、シングルキャリア／マルチキャリア変換装置３と、セルデコード装置４と、キャリアパケット装置５と、周波数領域サブ空間チャネル推定装置６と、等化装置７と、周波数領域ディスプレッド装置８と、デジタル復調装置９と、チャネル複式接合及び並列／直列変換装置１０と、チャネルデコード装置１１とを含む。
【００４０】
アナログキャリア信号／デジタルベースバンド信号変換装置１は、アンテナ装置から受信したアナログキャリア信号を、アナログキャリア信号に対応するデジタルベースバンド信号に変換するためのものである。具体的には、アンテナ装置から受信したアナログキャリア信号は、まず、アナログキャリア信号／デジタルベースバンド信号変換装置１に入力される。アナログキャリア信号／デジタルベースバンド信号変換装置１は、アナログキャリア信号をダウンコンバーション処理によりアナログベースバンド信号に変え、その後、アナログ／デジタル信号変換、及びベース外信号除去等の処理により、最終的にアナログキャリア信号に対応するデジタルベースバンド信号を得て、デジタルベースバンド信号を同期装置２に出力する。
【００４１】
同期装置２は、受信したデジタルベースバンド信号を時間同期処理するために用いられる。具体的には、同期装置２は、受信機と送信機とを同期させ、完全に同期したデジタルベースバンド信号（同期デジタルベースバンド信号）をシングルキャリア／マルチキャリア変換装置３に出力する。
【００４２】
シングルキャリア／マルチキャリア変換装置３は、入力した同期デジタルベースバンド信号を並列する１組の周波数領域マルチキャリア信号に転化し、周波数領域マルチキャリア信号の周波数オフセットを修正するために用いられる。具体的には、シングルキャリア／マルチキャリア変換装置３は、入力した同期デジタルベースバンド信号をシンボルの長さに基づいて直列／並列変換したあと、１組の並列データを得る。その後、シングルキャリア／マルチキャリア変換装置３は、１組の並列データを高速フーリエ（FFT）変換し、それを対応する１組の周波数領域マルチキャリア信号に転化し、更に１組の周波数領域マルチキャリア信号中の無信号キャリア及び保護作用を有するガードバンドサブキャリアを除去し、該１組の周波数領域マルチキャリア信号中に含まれる送信信号の各サブキャリア（仮にＮt個とする）の周波数オフセットを修正し、最後に周波数オフセットの修正を経て、Ｎt個のサブキャリアをセルデコード装置４へ並列入力する。
【００４３】
セルデコード装置４は、サブキャリア信号においてセル識別のためのスクランブルコードを除去し、サブキャリアに対応する純拡散信号を得て、純拡散信号をキャリアパケット装置５へ並列入力するために用いる。
【００４４】
キャリアパケット装置５は、１組の並列する純拡散信号を異なるキャリアグループに分け、異なるキャリアグループの送信信号をそれぞれその対応する周波数領域サブ空間チャネル推定装置６及び等化装置７へ入力するために用いる。キャリアグループは予め送信機側と受信機の間で定義（一般的には等間隔又は非等間隔なサブキャリアを組み合わせ、同一キャリアグループ内のサブキャリアの減衰をできるだけ異なるようにさせる）されており、各キャリアグループは、１組の周波数領域拡散ＭＣ−ＣＤＭＡ信号を伝送するために用いられる。
【００４５】
説明しやすいように、仮に上記キャリアグループの数をｍ（ｍ≧１）とし、各キャリアグループ中のキャリア数をＮとする。明らかに、キャリアの総数は、Ｎt＝Ｎ×ｍである。また、仮に上記各キャリアグループのすべてにＫ（Ｎ≧Ｋ≧１）個のコードチャネルが割り当てられているとすると、そのうち、前Ｊ（１≦Ｊ≦Ｋ）個のコードチャネルは検出ユーザーに割り当てられており、その拡散コードは既知で、残りの（Ｋ−Ｊ）個チャネルは未知の干渉チャネルである。またコードチャネルの拡散係数は、そのコードチャネルが割り当てられたキャリアグループ中のキャリア数と同一である。
【００４６】
周波数領域サブ空間チャネル推定装置６は、入力されたキャリアグループの送信信号と、既知のＪ個のコードチャネルに対応する拡散コードとに基づいて、ブラインドサブ空間チャネル推定を行い、該キャリアグループに対応する周波数領域チャネルレスポンスベクトルを推定し、その周波数領域チャネルレスポンスベクトルを等化装置７へ入力するために用いる。
【００４７】
等化装置７は、キャリアパケット装置５が入力した該キャリアグループの送信信号及び周波数領域サブ空間チャネル推定装置６が入力した周波数領域チャネルレスポンスベクトルに基づいて、チャネルの等化を行い、該キャリアグループ中の各サブキャリアエネルギーに対応する送信ベクトルを得て、得られた送信ベクトルを各コードチャネルに対応する周波数領域ディスプレッド装置８へ並列入力するために用いる。
【００４８】
周波数領域ディスプレッド装置８は、送信ベクトル及びそれと対応する既知のコードチャネルに対応する拡散コードに基づいて、コードチャネルをディスプレッドし、対応する送信シンボルを得、該送信シンボルをデジタル復調装置９へ出力するために用いる。デジタル復調装置９の主な機能は、デジタル復調を行い、送信シンボルを復調したビットをチャネル複式接合及び並列／直列変換装置１０へ出力する。
【００４９】
説明しやすいように、仮にデジタル復調装置９のデジタル変調階数をＭとする。つまり、Ｍ個のビットは1個の送信シンボルに対応する。このように、各デジタル復調装置９は、Ｍ個の並列ビットを出力し、1つのキャリアグループに対応するすべてのデジタル復調装置９は、ともにＭ×Ｊ個の並列ビットを出力し、すべてのキャリアグループに対応するすべてのデジタル復調装置９は、合計Ｍ×Ｊ×ｍ個の並列ビットをチャネル複式接合及び並列／直列変換装置１０へ入力する。
【００５０】
チャネル複式接合及び並列／直列変換装置１０は、送信機と対応する順序に基づいて、異なるキャリアグループから異なるコードチャネルの並列ビットをチャネル複式接合し、１組の長さＭ×Ｊ×ｍの直列ビットに転化し、チャネルデコード装置１１へ出力する。
【００５１】
チャネルデコード装置１１は、入力したビット直列に対しディインターリーブとチャネルデコードを行い、仮にチャネルコードの効率をＲとすると、最後に１組の長さＭ×Ｊ×ｍ×Ｒの直列ビットを出力し、受信機の最終出力結果とする。
【００５２】
図２は、本発明の周波数サブ空間チャネル推定装置の構造図である。図２で示すように、周波数領域サブ空間チャネル推定装置６は、信号サブ空間取得装置６１と、コードベクトル記憶装置６２と、コードサブ空間取得装置６３と、最小二乗処理装置６４と、平均化装置６５とを含む。
【００５３】
具体的には、信号サブ空間取得装置６１は、図1に示すキャリアパケット装置５から、その対応するキャリアグループの送信信号を受信し（前述したように、該キャリアグループは、Ｎ個のキャリアを含み、しかも該キャリアグループにはＫ個のコードチャネルが割り当てられ、Ｋ個のコードチャネル中の前Ｊ個のコードチャネルは、検出対象である同一ユーザーに割り当てられている）、該送信信号の数学的統計特性に基づいて、該送信信号の信号サブ空間マトリックスを得、該信号サブ空間マトリックスを最小二乗処理装置６４の入力端子Ｐ６４１１へ入力する。
【００５４】
説明しやすいように、仮に信号サブ空間マトリックスをＵsとすると、ＵsはＮ×Ｋデメンション（dimension）のマトリックスである。
【００５５】
コードベクトル記憶装置６２は、検出ユーザーに割り当てられるＪ個のコードチャネルに対応する全ての拡散コードベクトルを記憶し、各拡散コードベクトルを対応する該コードチャネルのコードサブ空間取得装置６３へ入力する。
【００５６】
コードサブ空間取得装置６３は、コードベクトル記憶装置６２が入力した拡散コードベクトルを対角化処理し、それを対応するコードサブ空間マトリックスに変換し、かつ、対応する最小二乗処理装置６４の入力端子Ｐ６４１２へ出力する。仮にコードサブ空間取得装置６３の入力する拡散コードベクトルをｃk、出力するコードサブ空間マトリックスをＣkとすると、ＣkはＮ×Nデメンションマトリックスであり、かつＣkとの関係は、式1のように示される。
【００５７】
Ｃk＝diag（ｃk）                        （１）
該式（1）は、拡散コードベクトルｃkに対して対角化変換したものを示し、その対応するコードサブ空間マトリックスＣkを得る。
【００５８】
最小二乗処理装置６４は、端子Ｐ６４１１の入力マトリックスＵsと端子Ｐ６４１２の入力マトリックスＣkに基づき、最小二乗の基準に則って、1つのＮデメンションベクトルＨkを得、該Ｈkは式(2)に制限される。
【００５９】
ＣkＨk＝Ｕsｆk                                    （２）
このうち、ｆkは1個のＫデメンションのパラメータベクトルである。各コードチャネルの最小二乗処理装置６４は、ベクトルＨk（Ｋ＝１，２・・・Ｊ）を出力し、平均化装置６５へ並列入力する。
【００６０】
平均化装置６５は、各コードチャネルの入力ベクトルを統一モジュール化した後、更に単純平均を行い、平均結果を最終として出力し、図1で示す等化装置７へ入力する。
【００６１】
図3は、信号サブ空間取得装置６１の構造図である。図3で示すように、信号サブ空間取得装置６１は、相関求解装置６１１と、マトリックス固有値分解装置６１２と、固有ベクトル選択装置６１３と、ベクトルマトリックス組合せ装置６１４とを含む。
【００６２】
具体的には、相関求解装置６１１は、図1が示すキャリアパケット装置５からその対応するキャリアグループの送信信号を受信し（前述したように、該キャリアグループは、N個のキャリアを含み、しかも該キャリアグループにはK個のコードチャネルが割り当てられ、K個のコードチャネル中の前J個のコードチャネルは、同一の検出ユーザーに割り当てられている）、しかもこのN個のキャリアを含むマルチキャリア信号をNデメンションベクトルとして相関求解し、該NデメンションベクトルのN×Nデメンション相関マトリックスを得て、該N×Nデメンション相関マトリックスを、マトリックス固有値分解装置６１２へ出力する。
【００６３】
マトリックス固有値分解装置６１２は、入力した相関マトリックスを固有値分解し、相関マトリックスの固有ベクトルのすべてと、各固有ベクトルに対応する固有値を得る。かつ、すべてまたは1つの特定の固有ベクトル及びその固有ベクトルに対応する固有値を固有ベクトル選択装置６１３へ選択出力することができる。ここに、固有ベクトルのすべて（N×Nデメンション相関マトリックスの固有ベクトルをNデメンション列ベクトルとする）及びその対応する固有値を固有ベクトル選択装置６１３へ選択出力する場合について考察する。
【００６４】
固有ベクトル選択装置６１３は、固有値の大から小の順序に基づき、前K個の固有ベクトルを選び取り、それを順次ベクトルマトリックス組合せ装置６１４へ入力する。
【００６５】
ベクトルマトリックス組合せ装置６１４は、このK個の直列入力されたNデメンション固有ベクトルを、順序に則ってN×Kデメンション信号サブ空間Ｕsの組合せで最小二乗処理装置６４の入力端子Ｐ６４１１へ出力する。
【００６６】
図4の、最小二乗処理装置６４の構造図を参考にしていただきたい。最小二乗処理装置６４は、マトリックス組合せ装置６４１と、マトリックス共役変換装置６４２と、マトリックス乗算器６４３と、マトリックス固有値分解装置６４４と、サブベクトル切取装置６４５と、ベクトル逆行列変換装置６４６とを含む。
【００６７】
具体的には、マトリックス組合せ装置６４１の入力端子Ｐ６４１１は、図2の信号サブ空間取得装置６１から信号サブ空間マトリックスＵsを受信し、入力端子Ｐ６４１２は、図2のコードベクトル記憶装置６２からコードサブ空間マトリックスＣkを受信する。マトリックス組合せ装置６４１の主な機能は、Ｐ６４１１端子の入力した信号サブ空間マトリックスＵsを左に置き、Ｐ６４１２端子の入力したコードサブ空間マトリクスＣkを右に置き、2つのマトリックスを組み合わせて、1つのＮ×（Ｎ+Ｋ）デメンションのマトリックスＤkを形成する。そのうち、マトリックスＤkとマトリクスＵs、Ｃkの関係は次の式の通りである。
【００６８】
Ｄk＝[ＵsＣk]                            （３）
マトリックス組合せ装置６４１は、この新しいマトリックスＤkをマトリックス共役変換装置６４２と、マトリックス乗算器６４３の入力端子Ｐ６４３１に入力する。マトリックス共役変換装置６４２は、入力したマトリックスＤkを共役変換演算し、得られた共役変換マトリックスをマトリックス乗算器６４３の入力端子Ｐ６４３２に入力する。
【００６９】
マトリックス乗算器６４３は、入力端子Ｐ６４３２に入力された入力マトリックスＤkに、入力端子Ｐ６４３１に入力された共役装置マトリックスを掛け、１つの（N+Ｋ）×（N+Ｋ）デメンションのマトリックスを得て、マトリックス固有値分解装置６４４へ出力する。
【００７０】
マトリックス固有値分解装置６４４の主な機能は、入力されたマトリックスを固有値分解し、該マトリックスの固有ベクトルのすべてと各固有ベクトルに対応する固有値を得ることである。しかも、すべてまたは1つの特定の固有ベクトル及びその対応する固有値を選択出力することができる。ここに、固有値が最も小さい固有ベクトルがサブベクトル切取装置６４５へ選択出力する場合について考察する（この応用の場合、固有ベクトルはN＋Kデメンション列ベクトルである）。
【００７１】
サブベクトル切取装置６４５は、（N＋Ｋ）デメンションの入力ベクトルをNデメンション出力ベクトルに切取り、ベクトル逆行列変換装置６４６に出力する。具体的な切取方法は、入力ベクトルに含まれる後ろN個の値、即ち第（Ｋ＋１）番目から（Ｋ＋Ｎ）番目の値を切取る。切取られた値の数量は、各キャリアグループ中のキャリアの数に等しい。ベクトル逆行列変換装置６４６の機能は、入力ベクトルを逆行列変換して得られた出力ベクトルＨkを、平均化装置６５に入力することである。
【００７２】
図5の平均化装置６５の構造図を参考にしていただきたい。平均化装置６５は、ベクトルモジュール帰一化装置６５１と単純平均器６５２とを含む。
【００７３】
具体的には、１組のベクトルモジュール帰一化装置６５１は、各コードチャネルに対応する最小二乗処理装置６４が出力するベクトルＨk（ｋ＝１，２，・・・J）を受信する。ベクトルモジュール帰一化装置６５１の機能は、受信したベクトルのモジュールを帰一化処理し、さらにモジュール帰一化後のベクトルを単純平均器６５２に入力することである。単純平均器６５２の機能は、入力した１組のモジュール帰一化後のベクトルを単純平均し、1つの平均ベクトルを得て、得られた平均ベクトルを等化装置７へ入力する。
【００７４】
図6の本発明におけるＭＣ−ＣＤＭＡアップリンクシステムを応用した受信機の構造図を参考にしていただきたい。受信機は、アナログキャリア信号／デジタルベースバンド信号変換装置１と、同期装置２と、シングルキャリア／マルチキャリア変換装置３と、セルデコード装置４と、キャリアパケット装置５と、周波数領域サブ空間チャネル推定装置６と、等化装置７と、周波数領域ディスプレッド装置８と、デジタル復調装置９と、チャネル複式接合及び並列／直列変換装置１０と、チャネルデコード装置１１とを含む。
【００７５】
図６と図１で示すように，アップリンクシステム中のユーザー側に適用される受信装置における各装置の構造と処理方法は、ダウンリンクシステム中の受信装置と全く同じである。両者の相違点は、アナログキャリア信号／デジタルベースバンド信号変換装置１が出力する信号が、同時に複数のユーザーの同期装置２に入るという点である。このうち、仮にＰ個のユーザーがあると仮定する。
【００７６】
実施例二
図7に本発明において２領域拡散ＣＤＭＡダウンリンクシステムに応用した受信機の構造図を示す。受信機は、アナログキャリア信号／デジタルベースバンド信号変換装置１と、同期装置２と、シングルキャリア／マルチキャリア変換装置３と、セルデコード装置４と、時間領域処理及びディスプレッド装置１２と、キャリアパケット装置５と、周波数領域サブ空間チャネル推定装置６と、等化装置７と、周波数領域ディスプレッド装置８と、デジタル復調装置９と、チャネル複式接合及び並列／直列変換装置１０と、チャネルデコード装置１１とを含む。
【００７７】
図７と図１を比較し、図７で示す受信機と図１で示す受信機との相違点は、その受信した信号が２領域拡散アナログキャリア信号（即ち時間領域拡散信号）であり、従って、アナログキャリア信号／デジタルベースバンド信号変換装置１、同期装置２、シングルキャリア／マルチキャリア変換装置３及びセルデコード装置４が出力する信号はすべて、時間領域拡散信号である。また、セルデコード装置４が出力するのは、キャリアパケット装置５には入らず、時間領域処理及びディスプレッド装置１２に入り、時間領域処理を経た後、キャリアパケット装置５の信号は時間領域拡散信号となる。この他、すべての装置の構造と処理方法は、図１で示す受信機と全く同じである。
【００７８】
時間領域処理及びディスプレッド装置１２の機能は、各キャリア上の時間領域拡散をディスプレッドし、信号を純周波数領域拡散のマルチキャリア信号に変換し、キャリアパケット装置５へ入力し、図１で示す受信機と全く同じ後続処理を行う。
【００７９】
図8の本発明における２領域拡散ＣＤＭＡダウンリンクシステムを応用した受信機の構造図を参考にしていただきたい。受信機は、アナログキャリア信号／デジタルベースバンド信号変換装置１と、同期装置２と、シングルキャリア／マルチキャリア変換装置３と、セルデコード装置４と、時間領域処理及びディスプレッド装置１２と、キャリアパケット装置５と、周波数領域サブ空間チャネル推定装置６と、等化装置７と、周波数領域ディスプレッド装置８と、デジタル復調装置９と、チャネル複式接合及び並列／直列変換装置１０と、チャネルデコード装置１１とを含む。
【００８０】
図７と図８を比較し、図８で示す受信機において、ユーザー側に適用された受信装置における各装置の構造と処理方法は、ダウンリンクシステムにおける受信装置と完全に同じである。両者の相違点は、アナログキャリア信号／デジタルベースバンド信号変換装置１が出力する信号は、複数ユーザーの同期装置２に同時に入り、図７同様の受信機を並列応用して複数の同一の処理を行う。
【００８１】
シミュレーション評価
図１で示す受信機について、Matlabソフトを応用しコンピューターシミュレーションを行った。シミュレーションには、キャリアグループ数ｍ＝４、各キャリアグループにおけるキャリア数Ｎ＝１６、変調方法はＢＰＳＫ、即ち変調階数Ｍ＝１、チャネルコーディングは考慮せず、即ちＲ＝１を用いた。
【００８２】
１）  コードチャネル数がＫ＝１２の場合
本発明を応用して得た周波数領域レスポンスベクトルの推定効果は図９で示されている通りである。そのうち、
曲線1は、検出ユーザーが１つのコードチャネル（即ちＪ＝１）を有する場合の状況を示す。
【００８３】
曲線２は、検出ユーザーが４つのコードチャネル（即ちＪ＝４）を有する場合の状況を示す。
【００８４】
曲線３は、有効推定な推定均方誤差域値を示す。
【００８５】
２）  コードチャネル数がＫ＝８の場合
本発明を応用して得た周波数領域レスポンスベクトルの推定効果は図１０で示されている通りである。そのうち、
曲線１は、検出ユーザーが１つのコードチャネル（即ちＪ＝１）を有する場合の状況を示す。
【００８６】
曲線２は、検出ユーザーが４つのコードチャネル（即ちＪ＝４）を有する場合の状況を示す。
【００８７】
曲線３は、有効推定な推定均方誤差域値を示す。
【００８８】
以上、Ｋ＝１２とＫ＝８の２つの状況下におけるシミュレーション結果において、本発明の周波数サブ空間チャネル推定は、基本的に有効的な推定要求に達することができ、特に検出ユーザーに複数のコードチャネルが存在する場合、簡単な平均によって明らかに推定機能の向上を見ることができる。
【００８９】
従来技術と比べ、本発明の周波数領域サブ空間チャネル推定は、受信信号のノイズサブ空間を応用する必要がなく、従って時間領域と周波数領域情報を運用すると同時にチャネルの推定を行う必要がなく、その上、比較的簡単に現有するＭＣ−ＣＤＭＡシステムに集成することができ、それと対応する受信機の構造も容易に実現が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】ＭＣ−ＣＤＭＡダウンリンクシステムを応用した受信機の構造図である。
【図２】図1で示す周波数領域サブ空間チャネル推定装置の構造図である。
【図３】信号サブ空間取得装置の構造図である。
【図４】最小二乗処理装置の構造図である。
【図５】平均化装置の構造図である。
【図６】ＭＣ−ＣＤＭＡアップリンクシステムを応用した受信機の構造図である。
【図７】２領域拡散ＭＣ−ＣＤＭＡダウンリンクシステムを応用した受信機の構造図である。
【図８】２領域拡散ＭＣ−ＣＤＭＡアップリンクシステムを応用した受信機の構造図である。
【図９】各キャリアグループのキャリア数Ｎ＝１６、コードチャネル数Ｋ＝１２のとき、ＭＣ−ＣＤＭＡアップリンクシステムを応用した受信機の周波数領域チャネル推定ベクトルの、信号対雑音比が異なる場合の推定均方誤差曲線である。
【図１０】各キャリアグループのキャリア数Ｎ＝１６、コードチャネル数Ｋ＝８のとき、ＭＣ−ＣＤＭＡアップリンクシステムを応用した受信機の周波数領域チャネル推定ベクトルの、信号対雑音比が異なる場合の推定均方誤差曲線である。
【符号の説明】
【００９１】
１・・・アナログキャリア信号／デジタルベースバンド信号変換装置、２・・・同期装置、３・・・シングルキャリア／マルチキャリア変換装置、４・・・セルデコード装置、５・・・キャリアパケット装置、６・・・周波数領域サブ空間チャネル推定装置、７・・・等化装置、８・・・周波数領域ディスプレッド装置、９・・・デジタル復調装置、１０・・・チャネル複式接合及び並列／直列変換装置、１１・・・チャネルデコード装置、１２・・・時間領域処理及びディスプレッド装置、６１・・・信号サブ空間取得装置、６２・・・コードベクトル記憶装置、６３・・・コードサブ空間取得装置、６４・・・最小二乗処理装置、６５・・・平均化装置、６１１・・・相関求解装置、６１２・・・マトリックス固有値分解装置、６１３・・・固有ベクトル選択装置、６１４・・・ベクトルマトリックス組合せ装置、６４１・・・マトリックス組合せ装置、６４２・・・マトリックス共役変換装置、６４３・・・マトリックス乗算器、６４４・・・マトリックス固有値分解装置、６４５・・・サブベクトル切取装置、６４６・・・ベクトル逆行列変換装置、６５１・・・ベクトルモジュール帰一化装置、６５２・・・単純平均器
【図１】
2006203890.tif 000003
【図２】
2006203890.tif 000004
【図３】
2006203890.tif 000005
【図４】
2006203890.tif 000006
【図５】
2006203890.tif 000007
【図６】
2006203890.tif 000008
【図７】
2006203890.tif 000009
【図８】
2006203890.tif 000010
【図９】
2006203890.tif 000011
【図１０】
2006203890.tif 000012