(57)【要約】【課題】  サブキャリア毎の伝達係数行列あるいは伝達係数毎に伝達係数を更新することにより、演算量を低減し、小さな回路規模で実現する。【解決手段】  伝達係数行列初期推定回路４−３は、送信側から送信される既知のパイロット信号とパイロット信号に対応する高速フーリエ変換後の受信信号とを用いて初期伝達係数推定行列を推定する。伝達係数推定行列更新回路４−４は、初期伝達係数推定行列と復号された受信信号系列から生成されるレプリカ推定伝達係数行列とを重み付け合成し、現在の伝達係数を推定する。干渉キャンセラ４−５は、推定された伝達係数を用いてデータ信号の干渉キャンセルを行い、サブキャリア毎、送信アンテナ毎の信号点を推定する。復調器４−６−１〜４−６−Ｍは、推定されたＫ系統の信号点に対応するビット系列に復号する。【選択図】    図１
2006203323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信側における複数の送信アンテナから送信される空間多重されたＯＦＤＭ送信信号系列を、受信側における複数の受信アンテナで受信する際に、ＯＦＤＭ受信信号系列に対して高速フーリエ変換を行い、送信側から送信される既知のパイロット信号と、該パイロット信号に対応する高速フーリエ変換後の受信信号とを用いて、空間多重された受信信号からサブキャリア毎の信号点を出力するためのアンテナ間の伝達係数を推定する伝達係数推定回路であって、
前記サブキャリア毎の信号点に対する復調出力である送信データ系列を再変調し、サブキャリア毎に送信信号レプリカを生成する再変調器と、
前記再変調器により生成される送信信号レプリカを要素とするレプリカ行列をサブキャリア毎に生成するレプリカ行列生成器と、
前記サブキャリア毎のレプリカ行列の逆行列または擬似逆行列を求める擬似逆行列演算器と、
前記高速フーリエ変換後のサブキャリア毎に出力される受信信号を要素とする受信信号行列をサブキャリア毎に生成する受信信号行列生成器と、
前記受信信号行列に対して前記擬似逆行列演算器の出力であるレプリカ行列の逆行列または擬似逆行列を乗算し、乗算結果をレプリカ推定伝達係数行列として出力する行列乗算器と、
前記送信側から送信される既知のパイロット信号とパイロット信号に対応する前記高速フーリエ変換後の受信信号とを用いて伝達係数行列の初期値を推定し、初期伝達係数推定行列として出力する伝達係数行列初期推定回路と、
前記初期伝達係数推定行列と前記レプリカ推定伝達係数行列とを重み付け合成し、現在の伝達係数推定値として出力する伝達係数推定行列更新回路と
を具備することを特徴とする伝達係数推定回路。
【請求項２】
前記擬似逆行列演算器は、レプリカ行列の逆行列をサブキャリア毎に生成し出力する機能を持つことを特徴とする請求項１記載の伝達係数推定回路。
【請求項３】
前記伝達係数推定行列更新回路は、
前記レプリカ推定伝達係数行列に対する重み係数を計算する行列重み演算回路と、
前記行列重み演算回路により計算された重み係数を用いて、前記初期伝達係数推定行列と前記レプリカ推定伝達係数推定行列とをサブキャリア毎に重み付け合成する行列重み付け合成回路と
から構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の伝達係数推定回路。
【請求項４】
前記行列重み演算回路は、
過去および現在に推定されたレプリカ推定伝達係数行列に対する前記重み係数を、各レプリカ推定伝達係数行列を導出する際に利用したレプリカ行列の擬似逆行列の各成分の絶対値の二乗和に反比例した重み係数とすることを特徴とする請求項３記載の伝達係数推定回路。
【請求項５】
前記伝達係数推定行列更新回路は、
サブキャリア毎の異なる時刻に推定された複数のレプリカ伝達係数推定行列に対応する前記重み係数を同一サブキャリア毎に加算する行列重み加算器と、
前記行列重み加算器による加算結果が既定のしきい値を越えている場合、前記伝達係数推定行列更新回路に対して当該サブキャリアに対する更新命令を出力する伝達係数推定行列更新判定回路とを有し、
前記行列重み付け合成回路は、前記伝達係数推定行列更新判定回路から更新命令が通知されたサブキャリアに対しては、過去および現在のレプリカ推定伝達係数行列と過去の伝達係数推定行列のそれぞれを重み付け合成し、現在の伝達係数推定行列として出力し、更新命令が通知されないサブキャリアに対しては、過去の伝達係数推定行列を出力することを特徴とする請求項４記載の伝達係数推定回路。
【請求項６】
前記伝達係数推定行列更新回路は、
前記伝達係数推定行列更新判定回路による判定結果に基づいて、サブキャリア毎に過去の伝達係数推定行列が更新された時刻と現在時刻との差を計算し、伝達係数推定行列の非更新期間として出力する伝達係数推定行列非更新期間計算回路と、
前記伝達係数推定行列の非更新期間に対して既定のしきい値を上回った場合、履歴消去命令を出力する伝達係数行列履歴情報制御回路とを有し、
前記伝達係数履歴情報制御回路による消去命令が通知されたサブキャリアに対して、過去のレプリカ推定伝達係数行列の一部あるいは全体の履歴を消去するとともに、該消去された過去のレプリカ推定伝達係数に対応する行列重みの履歴を消去することを特徴とする請求項５記載の伝達係数推定回路。
【請求項７】
前記伝達係数推定行列と前記レプリカ推定伝達係数行列とに基づいて、各サブキャリアの前記伝達係数推定行列の各成分に対する、更新処理の有効または無効の判断を行い、該判断結果で有効と判断されたサブキャリアのみレプリカ推定伝達係数行列として出力するレプリカ推定伝達係数行列フィルタを有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の伝達係数推定回路。
【請求項８】
前記レプリカ推定伝達係数行列フィルタは、
前記過去に推定された伝達係数推定行列と前記行列乗算器からの出力であるのレプリカ推定伝達係数行列との差をサブキャリア毎に計算し、伝達係数差分行列として出力する行列減算器と、
前記サブキャリア毎の伝達係数差分行列ごとに、行列を構成する要素の全ての幾何学的距離の和を計算し、伝達係数差分値として出力する行列幾何学的距離計算回路と、
前記伝達係数差分値が既定のしきい値を下回っている場合には、入力されたレプリカ推定伝達係数行列を出力し、既定のしきい値を上待っている場合には、入力されたレプリカ推定伝達係数行列を出力しない伝達係数推定行列選択回路と
から構成されることを特徴とする請求項７記載の伝達係数推定回路。
【請求項９】
前記幾何学的距離計算回路は、
前記伝達係数差分行列の各要素の幾何学的距離として、行列を構成する要素の絶対値または該絶対値の二乗値を用いることを特徴とする請求項８記載の伝達係数推定回路。
【請求項１０】
前記幾何学的距離計算回路は、前記伝達係数差分行列の各要素の幾何学的距離として、行列を構成する要素の実数部の絶対値および虚数部の絶対値の和または該値の二乗値を用いることを特徴とする請求項８記載の伝達係数推定回路。
【請求項１１】
前記過去に推定された伝達係数推定行列と前記レプリカ推定伝達係数行列とに基づいて、各サブキャリアに関して、出力の選択のための判断を行い、該判断結果で有効と判断されたサブキャリアのみレプリカ推定伝達係数行列を出力する伝達係数推定行列フィルタを有することを特徴とする請求項７ないし１０のいずれかに記載の伝達係数推定回路。
【請求項１２】
前記伝達係数推定行列フィルタは、
前記現在時刻において推定された伝達係数推定行列と前記過去に推定された伝達係数推定行列との差をサブキャリア毎に計算し、伝達係数差分行列として出力する行列減算器と、
前記サブキャリア毎の伝達係数差分行列ごとに、行列を構成する要素の全てに対する幾何学的距離の和を計算し、伝達係数差分値として出力する行列幾何学的距離計算回路と、
前記伝達係数差分値が既定のしきい値を下回っている場合には、前記現在時刻において推定された伝達係数推定行列を前記干渉キャンセラに出力し、既定のしきい値を上待っている場合には、前記過去に推定された伝達係数推定行列を前記干渉キャンセラに出力する伝達係数推定行列選択回路と
から構成されることを特徴とする請求項１１記載の伝達係数推定回路。
【請求項１３】
前記行列幾何学的距離計算回路は、
前記伝達係数差分行列の各要素の幾何学的距離として、行列を構成する要素の絶対値または該絶対値の二乗値を用いることを特徴とする請求項１２記載の伝達係数推定回路。
【請求項１４】
前記行列幾何学的距離計算回路は、前記伝達係数差分行列の各要素の幾何学的距離として、行列を構成する要素の実数部の絶対値および虚数部の絶対値の和または該値の二乗値を用いることを特徴とする請求項１２記載の伝達係数推定回路。
【請求項１５】
前記伝達係数推定行列更新回路は、
前記擬似逆行列演算器の出力を用いて各時刻におけるサブキャリア毎のレプリカ推定伝達係数行列、前記現在推定されたレプリカ推定伝達係数行列および前記過去に推定された伝達係数推定行列の各列ベクトルに対する重み係数を計算するベクトル重み演算回路と、
前記重み係数を用いて、前記レプリカ推定伝達係数行列と前記過去の伝達係数推定行列とを列ベクトル毎に重み付け合成する行列重み付け合成回路と
から構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の伝達係数推定回路。
【請求項１６】
前記ベクトル重み演算回路は、
前記過去および現在に推定されたレプリカ推定伝達係数行列の列ベクトルに対する重み係数を、各レプリカ推定伝達係数行列を導出する際に用いたレプリカ行列の逆行列または擬似逆行列の行ベクトルの各成分の絶対値の二乗和に反比例した重み係数とすることを特徴とする請求項１５記載の伝達係数推定回路。
【請求項１７】
前記伝達係数推定値更新回路は、
前記サブキャリア毎の異なる時刻に推定された複数のレプリカ伝達係数推定行列に対応する重み係数を同一列ベクトル毎に加算するベクトル重み加算器と、
前記行列重み加算器の加算結果が既定のしきい値を越えている場合には、当該列ベクトルに対する更新命令を出力する伝達係数推定行列列ベクトル更新判定回路と、
前記伝達係数推定行列更新判定回路から更新命令が通知された列ベクトルに対しては、過去および現在のレプリカ推定伝達係数行列と過去の伝達係数推定行列との各々の列ベクトルを重み付け合成して現在の伝達係数推定行列の列ベクトルとして出力し、更新命令が通知されない列ベクトルに対しては、前記レプリカ推定伝達係数行列または前記過去の伝達係数推定行列をそのまま出力する伝達係数推定行列列ベクトル更新回路と
を有することを特徴とする請求項１６記載の伝達係数推定回路。
【請求項１８】
前記伝達係数推定行列更新回路は、
前記伝達係数推定行列更新判定回路による判定結果に基づいて、列ベクトル毎に過去の伝達係数推定行列が更新された時刻と現在時刻の差を計算し、伝達係数推定行列列ベクトル非更新期間として出力する伝達係数推定行列列ベクトル非更新期間計算回路と、
前記伝達係数推定行列列ベクトル非更新期間に対して既定のしきい値を上回った場合、履歴消去命令を出力する伝達係数行列履歴情報制御回路を有し
前記伝達係数履歴情報制御回路による消去命令が通知された列ベクトルに対して、過去のレプリカ推定伝達係数行列の当該列ベクトルの一部あるいは全体の履歴を消去するとともに、該消去された過去のレプリカ推定伝達係数の当該列ベクトルに対応する行列重みの履歴を消去することを特徴とする請求項１７記載の伝達係数推定回路。
【請求項１９】
前記伝達係数推定行列と前記レプリカ推定伝達係数行列とに基づいて、各サブキャリアの前記伝達係数推定行列の列ベクトルの各成分に対する、更新処理の有効または無効の判断を行い、該判断結果で有効と判断された列ベクトルのみレプリカ推定伝達係数推定行列の当該列ベクトルを出力するレプリカ推定伝達係数行列列ベクトルフィルタを有することを特徴とする請求項１５ないし１８のいずれかに記載の伝達係数推定回路。
【請求項２０】
前記レプリカ推定伝達係数行列列ベクトルフィルタは、
過去に推定された伝達係数推定行列と前記レプリカ推定伝達係数行列との差を列ベクトル毎に計算し、伝達係数差分ベクトルとして出力するベクトル減算器と、
サブキャリア毎の伝達係数差分ベクトル毎に、ベクトルを構成する要素の全ての幾何学的距離の自乗の和を計算し、ベクトル差分値として出力するベクトル幾何学的距離計算回路と、
前記ベクトル差分値が既定のしきい値を下回っている場合には、前記レプリカ推定伝達係数行列の当該列ベクトルを出力し、既定のしきい値を上待っている場合には、前記レプリカ推定伝達係数行列の当該列ベクトルを出力しない伝達係数行列列ベクトル推定精度判定回路と
から構成されることを特徴とする請求項１９記載の伝達係数推定回路。
【請求項２１】
前記ベクトル幾何学的距離計算回路は、
前記伝達係数差分ベクトルの各要素の幾何学的距離として、該ベクトルを構成する要素の絶対値または該絶対値の二乗値を用いることを特徴とする請求項２０記載の伝達係数推定回路。
【請求項２２】
前記ベクトル幾何学的距離計算回路は、前記伝達係数差分ベクトルの各要素の幾何学的距離として、該ベクトルを構成する要素の実数部の絶対値および虚数部の絶対値の和または該値の二乗値を用いることを特徴とする請求項２０記載の伝達係数推定回路。
【請求項２３】
前記過去に推定された伝達係数推定行列と前記レプリカ推定伝達係数行列とに基づいて、各列ベクトルに関して、出力の選択のための判断を行い、該判断結果で有効と判断された列ベクトルのみ過去にレプリカ推定伝達係数行列の当該列ベクトルを出力し、有効と判断されなかった列ベクトルに対しては過去に推定された伝達係数推定行列の当該列ベクトルを出力する伝達係数推定行列列ベクトルフィルタを有することを特徴とする請求項１または２、あるいは請求項１５ないし２２のいずれかに記載の伝達係数推定回路。
【請求項２４】
前記伝達係数推定行列列ベクトルフィルタは、
現在時刻において推定された伝達係数推定行列と前記過去に推定された伝達係数推定行列との差を列ベクトル毎に計算し、差分ベクトルとして出力する行列減算器と、
サブキャリア毎の差分ベクトル毎に、列ベクトルを構成する要素の全ての幾何学的距離の自乗和を計算するベクトル幾何学的距離計算回路と、
前記ベクトル幾何学的距離計算回路の出力が既定のしきい値を下回っている場合には、現在時刻において推定された伝達係数推定行列の当該列ベクトルを前記干渉キャンセラに出力し、既定のしきい値を上回っている場合は過去に推定された伝達係数推定行列の当該列ベクトルを前記干渉キャンセラに出力する伝達係数推定行列列ベクトル選択回路と
から構成されることを特徴とする請求項２３記載の伝達係数推定回路。
【請求項２５】
前記ベクトル幾何学的距離計算回路は、
前記伝達係数差分ベクトルの各要素の幾何学的距離として、該ベクトルを構成する要素の絶対値または該絶対値の二乗値を用いることを特徴とする請求項２４記載の伝達係数推定回路。
【請求項２６】
前記ベクトル幾何学的距離計算回路は、
前記伝達係数差分ベクトルの各要素の幾何学的距離として、該ベクトルを構成する要素の実数部の絶対値および虚数部の絶対値の和または該値の二乗値を用いることを特徴とする請求項２４記載の伝達係数推定回路。
【請求項２７】
送信側における複数の送信アンテナから送信される空間多重されたＯＦＤＭ送信信号系列を、受信側における複数の受信アンテナで受信する際に、ＯＦＤＭ受信信号系列に対して高速フーリエ変換を行い、送信側から送信される既知のパイロット信号と、該パイロット信号に対応する高速フーリエ変換後の受信信号とを用いて、空間多重された受信信号からサブキャリア毎の信号点を出力するためのアンテナ間の伝達係数を推定する伝達係数推定方法であって、
前記サブキャリア毎の信号点に対する復調出力である送信データ系列を再変調し、サブキャリア毎に送信信号レプリカを生成し、前記送信信号レプリカを要素とするレプリカ行列をサブキャリア毎に生成し、前記サブキャリア毎のレプリカ行列の逆行列または擬似逆行列を求め、前記高速フーリエ変換後のサブキャリア毎に出力される受信信号を要素とする受信信号行列をサブキャリア毎に生成し、前記受信信号行列に対して前記レプリカ行列の逆行列または擬似逆行列を乗算し、レプリカ推定伝達係数行列を求め、前記送信側から送信される既知のパイロット信号とパイロット信号に対応する前記高速フーリエ変換後の受信信号とを用いて伝達係数行列の初期値を推定し、初期伝達係数推定行列として求め、前記初期伝達係数推定行列と前記レプリカ推定伝達係数行列とを重み付け合成し、現在の伝達係数推定値として出力することを特徴とする伝達係数推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広帯域移動体通信を実現するＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）チャネルを用いて複数の異なる情報信号系列同士を同一の周波数上に多重化し、受信器で干渉キャンセルを行うことにより送信信号の多重数と同数倍の周波数利用効率の増加を達成することを目的とした高速・大容量の無線通信を実現する空間多重信号送受信装置の伝達係数推定回路および伝達係数推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
広帯域移動体通信においては、限られた周波数資源を用いて大容量化を図るための周波数利用効率の向上が必須となっている。周波数利用効率の向上に対する技術として、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナを用いて同一周波数帯の空間上に空間多重チャネルを構成し、受信側において送信アンテナと受信アンテナとの間の伝達係数を推定し、推定した伝達係数と受信信号系列とから送信信号の推定を行うことにより、送信アンテナ数と同数倍だけ伝送レートを向上させる技術が提案されている。
【０００３】
また、周波数選択性フェージングの対策として、変調方式に信号を複数の互いに直交するサブキャリア群に分割して送信するＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式が無線ＬＡＮシステムなどにおいて用いられている。ＯＦＤＭ方式は、各サブキャリアの帯域を狭くすることにより周波数選択性フェージングの影響をフラットフェージング化することが可能である。さらに、ガードインターバルを付加することによりマルチパスフェージングによるシンボル間干渉の影響を軽減し、複雑な等化回路が不要となるので、ＭＩＭＯ伝送との親和性が高い。
【０００４】
パケット伝送を行うＭＩＭＯチャネルを用いたＯＦＤＭ方式においては、受信側における伝達係数の推定は、バーストの先頭に付加されている既知のパイロット信号を用いて行われる。しかしながら、バーストに含まれるデータシンボル数が多くなると、マルチパスフェージング通信路の時間変動に伴い、バーストの後方になればなるほど、パイロット信号で推定した伝達係数の初期推定値と現在の伝搬路推定値の真の値との間の差がより大きくなり、情報が正しく復調できる確率が下がり、その結果誤り率が増加するという問題点があった。
【０００５】
この問題点を解決するために、従来からバーストの途中に既知のパイロット信号を挿入し、伝達係数のトラッキングを行う手法が提案されている（例えば非特許文献１参照）。該手法では、パイロット信号の挿入は伝送効率の低下をまねくため、既知信号を利用しない伝達係数トラッキング法が採用されている。
【０００６】
以下に、従来の技術によるパイロット信号を用いないＭＩＭＯチャネルを用いたＯＦＤＭ信号送受信装置の一例を図１７に示す（例えば非特許文献２参照）。図１７に示す従来技術では、ＯＦＤＭ信号送信装置１とＯＦＤＭ信号受信装置２とから構成される。ＯＦＤＭ信号送信装置１では、Ｋ系統（Ｋは２以上の整数）の送信情報信号系列Ｔ１，Ｔ２，…，ＴＫがＫ個の多重化器１−２−１〜１−２−Ｋに入力される。パイロット信号発生器１−１では、伝達係数推定のためのパイロット信号が出力される。Ｋ個のパイロット信号多重化器１−２−１〜１−２−Ｋにおいては、送信情報信号系列Ｔ１，Ｔ２，…，ＴＫと伝搬路推定用のパイロット信号とが時間軸上あるいは周波数軸上において多重化される。
【０００７】
パイロット信号が多重化された信号は、Ｋ個のサブキャリア変調器１−３−１〜１−３−Ｋに入力され、サブキャリア毎に信号点マッピングが行われる。信号点マッピングされた各サブキャリア信号は、Ｋ個の逆高速フーリエ変換１−４−１〜１−４−Ｋにより周波数領域の信号から時間領域の信号系列に変換され、Ｋ個の送信アンテナ１−５−１〜１−５−Ｋにより空間に送信される。ＯＦＤＭ信号送信装置１により送信されるバースト信号の一例を図１８に示す。
【０００８】
ＯＦＤＭ信号受信器２では、上記送信アンテナ１−５−１〜１−５−Ｎから送信され空間において多重化されたＭ個の受信信号系列（Ｍ≧１、Ｍは整数）が、Ｍ個の受信アンテナ２−１−１〜２−１−Ｍにより受信される。Ｍ個の受信アンテナ２−１−１〜２−１−Ｍにおいて受信された受信信号系列は、Ｍ個の高速フーリエ変換器２−２−１〜２−２−Ｍにより高速フーリエ変換され、時間領域の信号から周波数領域、すなわちサブキャリア毎の信号に変換される。伝達係数推定回路２−３は、Ｍ個の高速フーリエ変換器２−２−１〜２−２−Ｍの出力信号系列におけるパイロット信号に対応する受信信号系列を用いて伝達係数の初期値を推定する。干渉キャンセラ２−４は、推定された初期値を用いて、データ信号の干渉キャンセルを行い、空間多重された受信信号からサブキャリア毎、送信アンテナ毎の信号点を推定する。
【０００９】
干渉キャンセル手法としては、ＺＦ（Zero-Forcing）、ＭＭＳＥ（Minimum Mean-Square Error）線形フィルタリング、ＭＬＤ（Maximum Likelihood Detection）、ＢＬＡＳＴ（Bell labs LAyerd Space Time）等のアルゴリズムがこれまでに提案されているが、伝達係数行列に対するＱＲ分解とＭＬＤおよびＫ−ｂｅｓｔ法を組み合わせたＱＲＤ−Ｍアルゴリズムが少ない演算量と良好な誤り率特性とを両立することが知られている。以下にＱＲＤ−Ｍアルゴリズムについて説明する。
【００１０】
ある時刻（ＯＦＤＭシンボル）における送信アンテナｋ（ｋ＝１，２，…，Ｋ）から送信されたサブキャリアｉに対する送信信号をｔ（ｉ，ｋ）、受信アンテナｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ）により受信された信号をｙ（ｉ，ｍ）、ｙ（ｉ，ｍ）に含まれる熱雑音をｎ（ｉ，ｍ）、送信アンテナｋと受信アンテナｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ）との間のサブキャリアｉに対する伝達係数の推定値をｈ（ｉ，ｍ，ｋ）とすると、送信信号と受信信号の関係は、数式（１）のように表される。なお、本式には時刻を表すパラメータは煩雑さを避けるため省略している。
【００１１】
【数１】
2006203323.tif 000003
【００１２】
伝達係数行列、送信信号ベクトル、熱雑音ベクトル、受信信号ベクトルをそれぞれＨ（ｉ）、ｔ（ｉ）、ｎ（ｉ）、ｙ（ｉ）と表記すると、数式１は数式２のように表記される。
【００１３】
【数２】
2006203323.tif 000004
【００１４】
ＱＲＤ−Ｍアルゴリズムでは、はじめに伝達係数Ｈ（ｉ）に対してＱＲ分解を行う。
【００１５】
【数３】
2006203323.tif 000005
【００１６】
ここで、Ｑ（ｉ）はＭ行Ｋ列の直交行列、Ｒ（ｉ）はＫ行Ｋ列の上三角行列である。
求められたＱ（ｉ）のエルミート共役行列ＱＨ（ｉ）を数式（２）の両辺に左から乗算し、数式（３）を代入すると、数式（４）、数式（５）のようになる。
【００１７】
【数４】
2006203323.tif 000006
【００１８】
【数５】
2006203323.tif 000007
【００１９】
但し、ｙ’（ｔ）およびｎ’（ｔ）はそれぞれＱＨ（ｉ）ｙ（ｉ）およびＱＨ（ｉ）ｎ（ｉ）であり、ｎ’（ｔ）はＱＨ（ｉ）がユニタリ行列であるため、ｎ（ｉ）と同じ統計的性質を持つ。
【００２０】
数式（５）の行列の各要素を表記すると、数式（６）のようになる。
【００２１】
【数６】
2006203323.tif 000008
【００２２】
ここで、数式（６）のＫ行目に着目すると、ｙ’（ｉ，Ｋ）＝ｒ（ｉ，Ｋ，Ｋ）ｔ（ｉ，Ｋ）＋ｎ’（ｉ，Ｋ）となっていることが分かる。すなわち、ｔ（ｉ，Ｋ）の最尤判定を行うためには、ｔ（ｉ，Ｋ）に対するレプリカのみを考慮すればよいことになる。例えば各サブキャリアにＣ−ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation：Ｃは２以上の整数）を用いているのであれば、ｔ（ｉ，Ｋ）の取り得るパターンはＣ種類存在するため、Ｃ回の演算を行い、受信信号との距離が最低となるレプリカを選択すればよい。
【００２３】
【数７】
2006203323.tif 000009
【００２４】
ここで、Ｔｘは送信信号の取り得る全てのパターンから構成される集合を表し、ｔＭＬＤ（ｉ，ｋ）は送信信号ｔ（ｉ，ｋ）に対応する硬判定値を表す。Ｋ−１行目の尤度算出の際にｔＭＬＤ（ｉ，Ｋ）を利用すれば、Ｋ−１行目の最尤判定においても、Ｃ回の演算を行えばよい。
【００２５】
【数８】
2006203323.tif 000010
【００２６】
以下同様に、Ｋ−ｍ’（ｍ’＝１，２，…，Ｋ−１）行目以降に対してＫ−ｍ’＋１行目までの（ｍ’−１）個の硬判定結果を用いた上で最尤判定を行えばよい。
【００２７】
【数９】
2006203323.tif 000011
【００２８】
上記手法により、各サブキャリアの全ての送信信号に対する判定は、Ｃ×Ｋ回の演算を行えば求められる。しかしながら、前段で硬判定を行った結果を後段で利用し続ける場合、前段の判定誤りにより特性劣化が大きくなるため、各尤度計算において尤度が高い上位Ｂ個を判定値の候補として選択し、次段の判定値に反映させ、特性改善を図るＫ−ｂｅｓｔ法を組み合わせる手法が用いられる。
【００２９】
干渉キャンセラ２−４においてＱＲＤ−ＭＬＤ法を用いて送信信号の推定を行い、Ｋ個の復調器２−５−１〜２−５−Ｋに対して出力する。Ｋ個の復調器２−５−１〜２−５−Ｋでは、入力された送信信号の推定値から、送信信号の情報ビット系列を復号する。
【００３０】
以下に、従来提案されていたＱＲＤ−ＭＬＤ法を用いた伝達係数トラッキング回路について説明する。伝達係数トラッキング回路２−３の内部構成を図１９に示す。はじめに、バーストの先頭に含まれる既知のパイロット信号に対応する受信信号と、既知のパイロット信号パターンを用いて、各サブキャリアの伝達係数が伝達係数初期値推定器２−３−１により推定される。
【００３１】
伝達係数の初期値の推定は、図１８に示されるようなバーストの先頭のパイロット信号を用いる方法がある。ある送信アンテナがパイロット信号を送信している間においては、他の全ての送信アンテナが信号を送信しないことにより、当該時刻においてパイロット信号を送信しているアンテナと全ての受信アンテナとの間の伝達係数を推定することができる。同様の操作をＫ本全ての送信アンテナに対して行うことにより、全ての送信アンテナと受信アンテナとの間の伝達係数を推定することができる。推定された伝達係数は、送信アンテナと受信アンテナとの間の各遅延プロファイルとして伝達係数推定値記憶回路２−３−４に出力され記憶される。
【００３２】
Ｋ個の高速逆フーリエ変換器２−３−２−１〜２−３−２−Ｋでは、送信信号のレプリカとして用いる干渉キャンセラ２−４の出力である送信信号の信号点の推定値をＯＦＤＭシンボル毎の時間波形に変換する。Ｋ個の高速逆フーリエ変換器２−３−２−１〜２−３−２−Ｎにより生成された送信信号のレプリカの時間波形と、伝達係数推定値記憶回路２−３−４において記憶されている全ての送信アンテナと受信アンテナの間の伝搬路に対する遅延プロファイルの現在に最も近い過去における推定値と、Ｍ個の高速フーリエ変換器２−２−１〜２−２−Ｍの出力である現在の受信信号とを用いてカルマンフィルタ２−３−３によりカルマンフィルタリングが行われる。
【００３３】
そして、過去から現在に遷移する間の伝搬路の時変動を考慮した現在の時刻における全ての送信アンテナと受信アンテナとの間の伝搬路の遅延プロファイルが推定される。推定された各送受信アンテナ間の遅延プロファイルは、伝達係数推定値記憶回路２−３−４に入力され記憶される。なお、伝達係数推定値記憶回路２−３−４は、伝達係数初期値推定器２−３−１とカルマンフィルタ２−３−３双方からの出力が入力されるが、バーストの先頭における初期推定値が計算された直後は、伝達係数初期値推定器２−３−１からの入力を記憶し、初回のカルマンフィルタリングが行われた後は、カルマンフィルタ２−３−３からの入力を記憶する動作を行う。
【００３４】
カルマンフィルタ２−３−３により推定された全ての送信アンテナと受信アンテナとのＫ×Ｍ個の伝搬路の組み合わせに対する遅延プロファイル推定系列は、遅延プロファイル推定値分配器２−３−５により伝搬路毎の遅延プロファイルに分配され、Ｋ×Ｍ個の高速フーリエ変換器２−３−６−１〜２−３−６−Ｋ×Ｍに入力され、Ｋ×Ｍ個の高速フーリエ変換器２−３−６−１〜２−３−６−Ｋ×Ｍによりサブキャリア毎の伝達係数に変換され、干渉キャンセラ２−４に入力される。干渉キャンセラ２−４では、更新された伝達係数を用いて、ＱＲ−ＭＬＤ演算を行う。これにより、伝搬路変動による追従性を高め、高品質の通信を実現する。
【非特許文献１】黒崎、内田、浅井、杉山、梅比良「広帯域ＳＤＭ‐ＣＯＦＤＭの実験的検討（２）−伝送係数行列のトラッキングによる伝送特性改善−」、２００３年電子情報通信学会総合大会
【非特許文献２】Jiang Yue, Kyeong Jin Kim, Tony Reid and Jerry D. Gibson, “Joint Semi-Blind Channel Estimation and Data Detection for MIMO-OFDM”, 2004 IEEE 6th CAS Symposium on Emerging Technologies: Mobile and Wireless Communications）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３５】
従来の伝達係数推定方法においてはカルマンフィルタを用いているが、全ての伝搬路の遅延プロファイルを一括で推定する必要がある。したがって、伝搬路の遅延プロファイルの広がりの増加、送信および受信アンテナ本数の増加に対して推定の対象となる全ての伝搬路の遅延プロファイルから構成される推定系列の行列の規模が非常に大きくなる。カルマンフィルタでは、推定系列と同規模の行列の逆行列を演算する必要があるため、演算量が非常に大きくなり、回路規模の指数関数的増大という問題点があった。
【００３６】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、従来の伝達係数推定方法のように全ての伝搬路の遅延プロファイルを一括で求めるのではなく、サブキャリア毎の伝達係数行列あるいは伝達係数毎に伝達係数を更新することにより、演算量を低減し、小さな回路規模で実現することができる伝達係数推定回路および伝達係数推定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３７】
上述した課題を解決するために、本発明は、送信側における複数の送信アンテナから送信される空間多重されたＯＦＤＭ送信信号系列を、受信側における複数の受信アンテナで受信する際に、ＯＦＤＭ受信信号系列に対して高速フーリエ変換を行い、送信側から送信される既知のパイロット信号と、該パイロット信号に対応する高速フーリエ変換後の受信信号とを用いて、空間多重された受信信号からサブキャリア毎の信号点を出力するためのアンテナ間の伝達係数を推定する伝達係数推定回路であって、前記サブキャリア毎の信号点に対する復調出力である送信データ系列を再変調し、サブキャリア毎に送信信号レプリカを生成する再変調器と、前記再変調器により生成される送信信号レプリカを要素とするレプリカ行列をサブキャリア毎に生成するレプリカ行列生成器と、前記サブキャリア毎のレプリカ行列の逆行列または擬似逆行列を求める擬似逆行列演算器と、前記高速フーリエ変換後のサブキャリア毎に出力される受信信号を要素とする受信信号行列をサブキャリア毎に生成する受信信号行列生成器と、前記受信信号行列に対して前記擬似逆行列演算器の出力であるレプリカ行列の逆行列または擬似逆行列を乗算し、乗算結果をレプリカ推定伝達係数行列として出力する行列乗算器と、前記送信側から送信される既知のパイロット信号とパイロット信号に対応する前記高速フーリエ変換後の受信信号とを用いて伝達係数行列の初期値を推定し、初期伝達係数推定行列として出力する伝達係数行列初期推定回路と、前記初期伝達係数推定行列と前記レプリカ推定伝達係数行列とを重み付け合成し、現在の伝達係数推定値として出力する伝達係数推定行列更新回路とを具備することを特徴とする。
【００３８】
本発明は、上記の発明において、前記擬似逆行列演算器は、レプリカ行列の逆行列をサブキャリア毎に生成し出力する機能を持つことを特徴とする。
【００３９】
本発明は、上記の発明において、前記伝達係数推定行列更新回路は、前記レプリカ推定伝達係数行列に対する重み係数を計算する行列重み演算回路と、前記行列重み演算回路により計算された重み係数を用いて、前記初期伝達係数推定行列と前記レプリカ推定伝達係数推定行列とをサブキャリア毎に重み付け合成する行列重み付け合成回路とから構成されていることを特徴とする。
【００４０】
本発明は、上記の発明において、前記行列重み演算回路は、過去および現在に推定されたレプリカ推定伝達係数行列に対する前記重み係数を、各レプリカ推定伝達係数行列を導出する際に利用したレプリカ行列の擬似逆行列の各成分の絶対値の二乗和に反比例した重み係数とすることを特徴とする。
【００４１】
本発明は、上記の発明において、前記伝達係数推定行列更新回路は、サブキャリア毎の異なる時刻に推定された複数のレプリカ伝達係数推定行列に対応する前記重み係数を同一サブキャリア毎に加算する行列重み加算器と、前記行列重み加算器による加算結果が既定のしきい値を越えている場合、前記伝達係数推定行列更新回路に対して当該サブキャリアに対する更新命令を出力する伝達係数推定行列更新判定回路とを有し、前記行列重み付け合成回路は、前記伝達係数推定行列更新判定回路から更新命令が通知されたサブキャリアに対しては、過去および現在のレプリカ推定伝達係数行列と過去の伝達係数推定行列のそれぞれを重み付け合成し、現在の伝達係数推定行列として出力し、更新命令が通知されないサブキャリアに対しては、過去の伝達係数推定行列を出力することを特徴とする。
【００４２】
本発明は、上記の発明において、前記伝達係数推定行列更新回路は、前記伝達係数推定行列更新判定回路による判定結果に基づいて、サブキャリア毎に過去の伝達係数推定行列が更新された時刻と現在時刻との差を計算し、伝達係数推定行列の非更新期間として出力する伝達係数推定行列非更新期間計算回路と、前記伝達係数推定行列の非更新期間に対して既定のしきい値を上回った場合、履歴消去命令を出力する伝達係数行列履歴情報制御回路とを有し、前記伝達係数履歴情報制御回路による消去命令が通知されたサブキャリアに対して、過去のレプリカ推定伝達係数行列の一部あるいは全体の履歴を消去するとともに、該消去された過去のレプリカ推定伝達係数に対応する行列重みの履歴を消去することを特徴とする。
【００４３】
本発明は、上記の発明において、前記伝達係数推定行列と前記レプリカ推定伝達係数行列とに基づいて、各サブキャリアの前記伝達係数推定行列の各成分に対する、更新処理の有効または無効の判断を行い、該判断結果で有効と判断されたサブキャリアのみレプリカ推定伝達係数行列として出力するレプリカ推定伝達係数行列フィルタを有することを特徴とする。
【００４４】
本発明は、上記の発明において、前記レプリカ推定伝達係数行列フィルタは、前記過去に推定された伝達係数推定行列と前記行列乗算器からの出力であるのレプリカ推定伝達係数行列との差をサブキャリア毎に計算し、伝達係数差分行列として出力する行列減算器と、前記サブキャリア毎の伝達係数差分行列ごとに、行列を構成する要素の全ての幾何学的距離の和を計算し、伝達係数差分値として出力する行列幾何学的距離計算回路と、前記伝達係数差分値が既定のしきい値を下回っている場合には、入力されたレプリカ推定伝達係数行列を出力し、既定のしきい値を上待っている場合には、入力されたレプリカ推定伝達係数行列を出力しない伝達係数推定行列選択回路とから構成されることを特徴とする。
【００４５】
本発明は、上記の発明において、前記幾何学的距離計算回路は、前記伝達係数差分行列の各要素の幾何学的距離として、行列を構成する要素の絶対値または該絶対値の二乗値を用いることを特徴とする。
【００４６】
本発明は、上記の発明において、前記幾何学的距離計算回路は、前記伝達係数差分行列の各要素の幾何学的距離として、行列を構成する要素の実数部の絶対値および虚数部の絶対値の和または該値の二乗値を用いることを特徴とする。
【００４７】
本発明は、上記の発明において、前記過去に推定された伝達係数推定行列と前記レプリカ推定伝達係数行列とに基づいて、各サブキャリアに関して、出力の選択のための判断を行い、該判断結果で有効と判断されたサブキャリアのみレプリカ推定伝達係数行列を出力する伝達係数推定行列フィルタを有することを特徴とする。
【００４８】
本発明は、上記の発明において、前記伝達係数推定行列フィルタは、前記現在時刻において推定された伝達係数推定行列と前記過去に推定された伝達係数推定行列との差をサブキャリア毎に計算し、伝達係数差分行列として出力する行列減算器と、前記サブキャリア毎の伝達係数差分行列ごとに、行列を構成する要素の全てに対する幾何学的距離の和を計算し、伝達係数差分値として出力する行列幾何学的距離計算回路と、前記伝達係数差分値が既定のしきい値を下回っている場合には、前記現在時刻において推定された伝達係数推定行列を前記干渉キャンセラに出力し、既定のしきい値を上待っている場合には、前記過去に推定された伝達係数推定行列を前記干渉キャンセラに出力する伝達係数推定行列選択回路とから構成されることを特徴とする。
【００４９】
本発明は、上記の発明において、前記行列幾何学的距離計算回路は、前記伝達係数差分行列の各要素の幾何学的距離として、行列を構成する要素の絶対値または該絶対値の二乗値を用いることを特徴とする。
【００５０】
本発明は、上記の発明において、前記行列幾何学的距離計算回路は、前記伝達係数差分行列の各要素の幾何学的距離として、行列を構成する要素の実数部の絶対値および虚数部の絶対値の和または該値の二乗値を用いることを特徴とする。
【００５１】
本発明は、上記の発明において、前記伝達係数推定行列更新回路は、前記擬似逆行列演算器の出力を用いて各時刻におけるサブキャリア毎のレプリカ推定伝達係数行列、前記現在推定されたレプリカ推定伝達係数行列および前記過去に推定された伝達係数推定行列の各列ベクトルに対する重み係数を計算するベクトル重み演算回路と、前記重み係数を用いて、前記レプリカ推定伝達係数行列と前記過去の伝達係数推定行列とを列ベクトル毎に重み付け合成する行列重み付け合成回路とから構成されていることを特徴とする。
【００５２】
本発明は、上記の発明において、前記ベクトル重み演算回路は、前記過去および現在に推定されたレプリカ推定伝達係数行列の列ベクトルに対する重み係数を、各レプリカ推定伝達係数行列を導出する際に用いたレプリカ行列の逆行列または擬似逆行列の行ベクトルの各成分の絶対値の二乗和に反比例した重み係数とすることを特徴とする。
【００５３】
本発明は、上記の発明において、前記伝達係数推定値更新回路は、前記サブキャリア毎の異なる時刻に推定された複数のレプリカ伝達係数推定行列に対応する重み係数を同一列ベクトル毎に加算するベクトル重み加算器と、前記行列重み加算器の加算結果が既定のしきい値を越えている場合には、当該列ベクトルに対する更新命令を出力する伝達係数推定行列列ベクトル更新判定回路と、前記伝達係数推定行列更新判定回路から更新命令が通知された列ベクトルに対しては、過去および現在のレプリカ推定伝達係数行列と過去の伝達係数推定行列との各々の列ベクトルを重み付け合成して現在の伝達係数推定行列の列ベクトルとして出力し、更新命令が通知されない列ベクトルに対しては、前記レプリカ推定伝達係数行列または前記過去の伝達係数推定行列をそのまま出力する伝達係数推定行列列ベクトル更新回路とを有することを特徴とする。
【００５４】
本発明は、上記の発明において、前記伝達係数推定行列更新回路は、前記伝達係数推定行列更新判定回路による判定結果に基づいて、列ベクトル毎に過去の伝達係数推定行列が更新された時刻と現在時刻の差を計算し、伝達係数推定行列列ベクトル非更新期間として出力する伝達係数推定行列列ベクトル非更新期間計算回路と、前記伝達係数推定行列列ベクトル非更新期間に対して既定のしきい値を上回った場合、履歴消去命令を出力する伝達係数行列履歴情報制御回路を有し、前記伝達係数履歴情報制御回路による消去命令が通知された列ベクトルに対して、過去のレプリカ推定伝達係数行列の当該列ベクトルの一部あるいは全体の履歴を消去するとともに、該消去された過去のレプリカ推定伝達係数の当該列ベクトルに対応する行列重みの履歴を消去することを特徴とする。
【００５５】
本発明は、上記の発明において、前記伝達係数推定行列と前記レプリカ推定伝達係数行列とに基づいて、各サブキャリアの前記伝達係数推定行列の列ベクトルの各成分に対する、更新処理の有効または無効の判断を行い、該判断結果で有効と判断された列ベクトルのみレプリカ推定伝達係数推定行列の当該列ベクトルを出力するレプリカ推定伝達係数行列列ベクトルフィルタを有することを特徴とする。
【００５６】
本発明は、上記の発明において、前記レプリカ推定伝達係数行列列ベクトルフィルタは、過去に推定された伝達係数推定行列と前記レプリカ推定伝達係数行列との差を列ベクトル毎に計算し、伝達係数差分ベクトルとして出力するベクトル減算器と、サブキャリア毎の伝達係数差分ベクトル毎に、ベクトルを構成する要素の全ての幾何学的距離の自乗の和を計算し、ベクトル差分値として出力するベクトル幾何学的距離計算回路と、前記ベクトル差分値が既定のしきい値を下回っている場合には、前記レプリカ推定伝達係数行列の当該列ベクトルを出力し、既定のしきい値を上待っている場合には、前記レプリカ推定伝達係数行列の当該列ベクトルを出力しない伝達係数行列列ベクトル推定精度判定回路とから構成されることを特徴とする。
【００５７】
本発明は、上記の発明において、前記ベクトル幾何学的距離計算回路は、前記伝達係数差分ベクトルの各要素の幾何学的距離として、該ベクトルを構成する要素の絶対値または該絶対値の二乗値を用いることを特徴とする。
【００５８】
本発明は、上記の発明において、前記ベクトル幾何学的距離計算回路は、前記伝達係数差分ベクトルの各要素の幾何学的距離として、該ベクトルを構成する要素の実数部の絶対値および虚数部の絶対値の和または該値の二乗値を用いることを特徴とする。
【００５９】
本発明は、上記の発明において、前記過去に推定された伝達係数推定行列と前記レプリカ推定伝達係数行列とに基づいて、各列ベクトルに関して、出力の選択のための判断を行い、該判断結果で有効と判断された列ベクトルのみ過去にレプリカ推定伝達係数行列の当該列ベクトルを出力し、有効と判断されなかった列ベクトルに対しては過去に推定された伝達係数推定行列の当該列ベクトルを出力する伝達係数推定行列列ベクトルフィルタを有することを特徴とする。
【００６０】
本発明は、上記の発明において、前記伝達係数推定行列列ベクトルフィルタは、現在時刻において推定された伝達係数推定行列と前記過去に推定された伝達係数推定行列との差を列ベクトル毎に計算し、差分ベクトルとして出力する行列減算器と、サブキャリア毎の差分ベクトル毎に、列ベクトルを構成する要素の全ての幾何学的距離の自乗和を計算するベクトル幾何学的距離計算回路と、前記ベクトル幾何学的距離計算回路の出力が既定のしきい値を下回っている場合には、現在時刻において推定された伝達係数推定行列の当該列ベクトルを前記干渉キャンセラに出力し、既定のしきい値を上回っている場合は過去に推定された伝達係数推定行列の当該列ベクトルを前記干渉キャンセラに出力する伝達係数推定行列列ベクトル選択回路とから構成されることを特徴とする。
【００６１】
本発明は、上記の発明において、前記ベクトル幾何学的距離計算回路は、前記伝達係数差分ベクトルの各要素の幾何学的距離として、該ベクトルを構成する要素の絶対値または該絶対値の二乗値を用いることを特徴とする。
【００６２】
本発明は、上記の発明において、前記ベクトル幾何学的距離計算回路は、前記伝達係数差分ベクトルの各要素の幾何学的距離として、該ベクトルを構成する要素の実数部の絶対値および虚数部の絶対値の和または該値の二乗値を用いることを特徴とする。
【００６３】
また、上述した課題を解決するために、本発明は、送信側における複数の送信アンテナから送信される空間多重されたＯＦＤＭ送信信号系列を、受信側における複数の受信アンテナで受信する際に、ＯＦＤＭ受信信号系列に対して高速フーリエ変換を行い、送信側から送信される既知のパイロット信号と、該パイロット信号に対応する高速フーリエ変換後の受信信号とを用いて、空間多重された受信信号からサブキャリア毎の信号点を出力するためのアンテナ間の伝達係数を推定する伝達係数推定方法であって、前記サブキャリア毎の信号点に対する復調出力である送信データ系列を再変調し、サブキャリア毎に送信信号レプリカを生成し、前記送信信号レプリカを要素とするレプリカ行列をサブキャリア毎に生成し、前記サブキャリア毎のレプリカ行列の逆行列または擬似逆行列を求め、前記高速フーリエ変換後のサブキャリア毎に出力される受信信号を要素とする受信信号行列をサブキャリア毎に生成し、前記受信信号行列に対して前記レプリカ行列の逆行列または擬似逆行列を乗算し、レプリカ推定伝達係数行列を求め、前記送信側から送信される既知のパイロット信号とパイロット信号に対応する前記高速フーリエ変換後の受信信号とを用いて伝達係数行列の初期値を推定し、初期伝達係数推定行列として求め、前記初期伝達係数推定行列と前記レプリカ推定伝達係数行列とを重み付け合成し、現在の伝達係数推定値として出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００６４】
この発明によれば、再変調器により、前記サブキャリア毎の信号点に対する復調出力である送信データ系列を再変調してサブキャリア毎に送信信号レプリカを生成し、レプリカ行列生成器により、前記再変調器により生成される送信信号レプリカを要素とするレプリカ行列をサブキャリア毎に生成し、擬似逆行列演算器により、前記サブキャリア毎のレプリカ行列の逆行列または擬似逆行列を求め、受信信号行列生成器により、前記高速フーリエ変換後のサブキャリア毎に出力される受信信号を要素とする受信信号行列をサブキャリア毎に生成し、行列乗算器により、前記受信信号行列に対して前記擬似逆行列演算器の出力であるレプリカ行列の逆行列または擬似逆行列を乗算し、乗算結果をレプリカ推定伝達係数行列として出力し、伝達係数行列初期推定回路により、前記送信側から送信される既知のパイロット信号とパイロット信号に対応する前記高速フーリエ変換後の受信信号とを用いて初期伝達係数推定行列を推定し、伝達係数推定行列更新回路により、前記初期伝達係数推定行列と前記レプリカ推定伝達係数行列とを重み付け合成し、現在の伝達係数推定値として出力するようにした。したがって、伝達係数推定を送信信号レプリカの擬似逆行列を用いてサブキャリア毎に行うことにより、従来のカルマンフィルタを用いる場合と比べて伝達係数推定のために必要となる演算量を低減させることができるという利点が得られる。
【００６５】
また、本発明によれば、前記擬似逆行列演算器により、レプリカ行列の逆行列をサブキャリア毎に生成するようにした。したがって、伝達係数推定を送信信号レプリカの逆行列を用いてサブキャリア毎に行うことにより、従来のカルマンフィルタを用いる場合と比べて伝達係数推定のために必要となる演算量を低減させることができるという利点が得られる。
【００６６】
また、本発明によれば、前記伝達係数推定行列更新回路では、行列重み演算回路により、前記レプリカ推定伝達係数行列に対する重み係数を計算し、行列重み付け合成回路により、前記行列重み演算回路により計算された重み係数を用いて、前記初期伝達係数推定行列と前記レプリカ推定伝達係数推定行列とをサブキャリア毎に重み付け合成するようにした。したがって、伝達係数推定行列とレプリカ推定伝達係数行列とを重み付け合成することにより、伝達係数推定精度を向上させることができるという利点が得られる。
【００６７】
また、本発明によれば、前記行列重み演算回路により、過去および現在に推定されたレプリカ推定伝達係数行列に対する前記重み係数を、各レプリカ推定伝達係数行列を導出する際に利用したレプリカ行列の擬似逆行列の各成分の絶対値の二乗和に反比例した重み係数とするようにした。したがって、伝達係数推定行列とレプリカ推定伝達係数行列とを重み付け合成する際に、レプリカ推定伝達係数行列の推定精度に応じて重み付けを適応的に変更することにより、伝達係数推定精度を向上させることができるという利点が得られる。
【００６８】
また、本発明によれば、前記伝達係数推定行列更新回路では、行列重み加算器により、サブキャリア毎の異なる時刻に推定された複数のレプリカ伝達係数推定行列に対応する前記重み係数を同一サブキャリア毎に加算し、伝達係数推定行列更新判定回路により、前記行列重み加算器による加算結果が既定のしきい値を越えている場合、前記伝達係数推定行列更新回路に対して当該サブキャリアに対する更新命令を出力し、前記行列重み付け合成回路により、更新命令が通知されたサブキャリアに対しては、過去および現在のレプリカ推定伝達係数行列と過去の伝達係数推定行列のそれぞれを重み付け合成し、現在の伝達係数推定行列として出力し、更新命令が通知されないサブキャリアに対しては、過去の伝達係数推定行列を出力するようにした。したがって、伝達係数推定行列とレプリカ推定伝達係数行列とを重み付け合成する際に、複数のレプリカ推定伝達係数行列の重み付け合成後の推定精度を一定レベル以上に維持することができ、伝達係数推定精度を向上させることができるという利点が得られる。
【００６９】
また、本発明によれば、前記伝達係数推定行列更新回路では、伝達係数推定行列非更新期間計算回路により、前記伝達係数推定行列更新判定回路による判定結果に基づいて、サブキャリア毎に過去の伝達係数推定行列が更新された時刻と現在時刻との差を、伝達係数推定行列の非更新期間として計算し、伝達係数行列履歴情報制御回路により、前記伝達係数推定行列の非更新期間に対して既定のしきい値を上回った場合、履歴消去命令を出力し、前記伝達係数履歴情報制御回路による消去命令が通知されたサブキャリアに対して、過去のレプリカ推定伝達係数行列の一部あるいは全体の履歴を消去するとともに、該消去された過去のレプリカ推定伝達係数に対応する行列重みの履歴を消去するようにした。したがって、一定時間以上過去のレプリカ推定伝達係数行列の重み付け合成を避けることができ、また、伝達係数推定精度を向上させることができるという利点が得られる。
【００７０】
また、本発明によれば、レプリカ推定伝達係数行列フィルタにより、前記伝達係数推定行列と前記レプリカ推定伝達係数行列とに基づいて、各サブキャリアの前記伝達係数推定行列の各成分に対する、更新処理の有効または無効の判断を行い、該判断結果で有効と判断されたサブキャリアのみレプリカ推定伝達係数行列として出力するようにした。したがって、過度に推定精度の低いレプリカ推定伝達係数行列を伝達係数推定行列の更新に用いることを避けることが可能となるため、伝達係数推定精度を向上させることができるという利点が得られる。
【００７１】
また、本発明によれば、前記レプリカ推定伝達係数行列フィルタでは、行列減算器により、前記過去に推定された伝達係数推定行列と前記行列乗算器からの出力であるのレプリカ推定伝達係数行列との差をサブキャリア毎に計算して伝達係数差分行列を求め、行列幾何学的距離計算回路により、前記サブキャリア毎の伝達係数差分行列ごとに、行列を構成する要素の全ての幾何学的距離の和を計算して伝達係数差分値を求め、伝達係数推定行列選択回路により、前記伝達係数差分値が既定のしきい値を下回っている場合には、入力されたレプリカ推定伝達係数行列を出力し、既定のしきい値を上待っている場合には、入力されたレプリカ推定伝達係数行列を出力しないようにした。したがって、過度に推定精度の低いレプリカ推定伝達係数行列を伝達係数推定行列の更新に用いることを避けることが可能となるため、伝達係数推定精度を向上させることができるという利点が得られる。
【００７２】
また、本発明によれば、前記幾何学的距離計算回路では、前記伝達係数差分行列の各要素の幾何学的距離として、行列を構成する要素の絶対値または該絶対値の二乗値を用いるようにした。したがって、過度に推定精度の低いレプリカ推定伝達係数行列を伝達係数推定行列の更新に用いることを避けることが可能となるため、伝達係数推定精度を向上させることができるという利点が得られる。
【００７３】
また、本発明によれば、前記幾何学的距離計算回路では、前記伝達係数差分行列の各要素の幾何学的距離として、行列を構成する要素の実数部の絶対値および虚数部の絶対値の和または該値の二乗値を用いるようにした。したがって、差分行列のマンハッタン距離の自乗和をもちいることにより、過度に推定精度の低いレプリカ推定伝達係数行列の検出を行う際の計算量を削減することができるという利点が得られる。
【００７４】
また、本発明によれば、伝達係数推定行列フィルタにより、前記過去に推定された伝達係数推定行列と前記レプリカ推定伝達係数行列とに基づいて、各サブキャリアに関して、出力の選択のための判断を行い、該判断結果で有効と判断されたサブキャリアのみレプリカ推定伝達係数行列を出力するようにした。したがって、過度に推定精度の低い伝達係数推定行列を排除することが可能となるため、伝達係数推定精度を向上させることができるという利点が得られる。
【００７５】
また、本発明によれば、前記伝達係数推定行列フィルタでは、行列減算器により、前記現在時刻において推定された伝達係数推定行列と前記過去に推定された伝達係数推定行列との差をサブキャリア毎に計算して伝達係数差分行列を求め、行列幾何学的距離計算回路により、前記サブキャリア毎の伝達係数差分行列ごとに、行列を構成する要素の全てに対する幾何学的距離の和を計算して伝達係数差分値を求め、伝達係数推定行列選択回路により、前記伝達係数差分値が既定のしきい値を下回っている場合には、前記現在時刻において推定された伝達係数推定行列を前記干渉キャンセラに出力し、既定のしきい値を上待っている場合には、前記過去に推定された伝達係数推定行列を前記干渉キャンセラに出力するようにした。したがって、過度に推定精度の低い伝達係数推定行列を排除することが可能となるため、伝達係数推定精度を向上させることができるという利点が得られる。
【００７６】
また、本発明によれば、前記行列幾何学的距離計算回路では、前記伝達係数差分行列の各要素の幾何学的距離として、行列を構成する要素の絶対値または該絶対値の二乗値を用いるようにした。したがって、過度に推定精度の低い伝達係数推定行列を排除することが可能となるため、伝達係数推定精度を向上させることができるという利点が得られる。
【００７７】
また、本発明によれば、前記行列幾何学的距離計算回路では、前記伝達係数差分行列の各要素の幾何学的距離として、行列を構成する要素の実数部の絶対値および虚数部の絶対値の和または該値の二乗値を用いるようにした。したがって、差分行列のマンハッタン距離の自乗和を用いることにより、過度に推定精度の低い伝達係数推定行列の検出を行う際の計算量を削減することができるという利点が得られる。
【００７８】
また、本発明によれば、前記伝達係数推定行列更新回路では、ベクトル重み演算回路により、前記擬似逆行列演算器の出力を用いて各時刻におけるサブキャリア毎のレプリカ推定伝達係数行列、前記現在推定されたレプリカ推定伝達係数行列および前記過去に推定された伝達係数推定行列の各列ベクトルに対する重み係数を計算し、行列重み付け合成回路により、前記重み係数を用いて、前記レプリカ推定伝達係数行列と前記過去の伝達係数推定行列とを列ベクトル毎に重み付け合成するようにした。したがって、伝達係数推定行列とレプリカ推定伝達係数行列とを列ベクトル単位で重み付け合成することにより、伝達係数推定精度を向上させることができるという利点が得られる。
【００７９】
また、本発明によれば、前記ベクトル重み演算回路では、前記過去および現在に推定されたレプリカ推定伝達係数行列の列ベクトルに対する重み係数を、各レプリカ推定伝達係数行列を導出する際に用いたレプリカ行列の逆行列または擬似逆行列の行ベクトルの各成分の絶対値の二乗和に反比例した重み係数とするようにした。したがって、伝達係数推定行列とレプリカ推定伝達係数行列とを列ベクトル単位で重み付け合成する際に、レプリカ推定伝達係数行列の列ベクトル毎の推定精度に応じて重み付けを適応的に変更することにより、伝達係数推定精度を向上させることができるという利点が得られる。
【００８０】
また、本発明によれば、前記伝達係数推定値更新回路では、ベクトル重み加算器により、前記サブキャリア毎の異なる時刻に推定された複数のレプリカ伝達係数推定行列に対応する重み係数を同一列ベクトル毎に加算し、伝達係数推定行列列ベクトル更新判定回路により、前記行列重み加算器の加算結果が既定のしきい値を越えている場合には、当該列ベクトルに対する更新命令を出力し、伝達係数推定行列列ベクトル更新回路により、更新命令が通知された列ベクトルに対しては、過去および現在のレプリカ推定伝達係数行列と過去の伝達係数推定行列との各々の列ベクトルを重み付け合成して現在の伝達係数推定行列の列ベクトルとして出力し、更新命令が通知されない列ベクトルに対しては、前記レプリカ推定伝達係数行列または前記過去の伝達係数推定行列をそのまま出力するようにした。したがって、伝達係数推定行列とレプリカ推定伝達係数行列とを列ベクトル単位で重み付け合成する際に、複数のレプリカ推定伝達係数行列の列ベクトル毎の重み付け合成後の推定精度を一定レベル以上に維持することが可能となり、伝達係数推定精度を向上させることができるという利点が得られる。
【００８１】
また、本発明によれば、前記伝達係数推定行列更新回路では、伝達係数推定行列列ベクトル非更新期間計算回路により、前記伝達係数推定行列更新判定回路による判定結果に基づいて、列ベクトル毎に過去の伝達係数推定行列が更新された時刻と現在時刻の差を計算し、伝達係数推定行列列ベクトル非更新期間として出力し、伝達係数行列履歴情報制御回路により、前記伝達係数推定行列列ベクトル非更新期間に対して既定のしきい値を上回った場合、履歴消去命令を出力し、消去命令が通知された列ベクトルに対して、過去のレプリカ推定伝達係数行列の当該列ベクトルの一部あるいは全体の履歴を消去するとともに、該消去された過去のレプリカ推定伝達係数の当該列ベクトルに対応する行列重みの履歴を消去するようにした。したがって、過度に推定精度の低いレプリカ推定伝達係数行列の列ベクトルを伝達係数推定行列の更新に用いることを避けることが可能となるため、伝達係数推定精度を向上させることができるという利点が得られる。
【００８２】
また、本発明によれば、レプリカ推定伝達係数行列列ベクトルフィルタにより、前記伝達係数推定行列と前記レプリカ推定伝達係数行列とに基づいて、各サブキャリアの前記伝達係数推定行列の列ベクトルの各成分に対する、更新処理の有効または無効の判断を行い、該判断結果で有効と判断された列ベクトルのみレプリカ推定伝達係数推定行列の当該列ベクトルを出力するようにした。したがって、過度に推定精度の低いレプリカ推定伝達係数行列の列ベクトルを伝達係数推定行列の更新に用いることを避けることが可能となるため、伝達係数推定精度を向上させることができるという利点が得られる。
【００８３】
また、本発明によれば、前記レプリカ推定伝達係数行列列ベクトルフィルタでは、ベクトル減算器により、過去に推定された伝達係数推定行列と前記レプリカ推定伝達係数行列との差を列ベクトル毎に計算して伝達係数差分ベクトルを求め、ベクトル幾何学的距離計算回路により、サブキャリア毎の伝達係数差分ベクトル毎に、ベクトルを構成する要素の全ての幾何学的距離の自乗の和を計算してベクトル差分値を求め、伝達係数行列列ベクトル推定精度判定回路により、前記ベクトル差分値が既定のしきい値を下回っている場合には、前記レプリカ推定伝達係数行列の当該列ベクトルを出力し、既定のしきい値を上待っている場合には、前記レプリカ推定伝達係数行列の当該列ベクトルを出力しないようにした。したがって、過度に推定精度の低いレプリカ推定伝達係数行列の列ベクトルを伝達係数推定行列の更新に用いることを避けることが可能となるため、伝達係数推定精度を向上させることができるという利点が得られる。
【００８４】
また、本発明によれば、前記ベクトル幾何学的距離計算回路では、前記伝達係数差分ベクトルの各要素の幾何学的距離として、該ベクトルを構成する要素の絶対値または該絶対値の二乗値を用いるようにした。したがて、差分行列のマンハッタン距離の自乗和を用いることにより、過度に推定精度の低いレプリカ推定伝達係数行列の列ベクトルの検出を行う際の計算量を削減することができるという利点が得られる。
【００８５】
また、本発明によれば、前記ベクトル幾何学的距離計算回路では、前記伝達係数差分ベクトルの各要素の幾何学的距離として、該ベクトルを構成する要素の実数部の絶対値および虚数部の絶対値の和または該値の二乗値を用いるようにした。したがって、過度に推定精度の低い伝達係数推定行列の列ベクトルを排除することが可能となるため、伝達係数推定精度を向上させることができるという利点が得られる。
【００８６】
また、本発明によれば、伝達係数推定行列列ベクトルフィルタにより、前記過去に推定された伝達係数推定行列と前記レプリカ推定伝達係数行列とに基づいて、各列ベクトルに関して、出力の選択のための判断を行い、該判断結果で有効と判断された列ベクトルのみ過去にレプリカ推定伝達係数行列の当該列ベクトルを出力し、有効と判断されなかった列ベクトルに対しては過去に推定された伝達係数推定行列の当該列ベクトルを出力するようにした。したがって、過度に推定精度の低い伝達係数推定行列の列ベクトルを排除することが可能となるため、伝達係数推定精度を向上させることができるという利点が得られる。
【００８７】
また、本発明によれば、前記伝達係数推定行列列ベクトルフィルタでは、行列減算器により、現在時刻において推定された伝達係数推定行列と前記過去に推定された伝達係数推定行列との差を列ベクトル毎に計算して差分ベクトルを求め、ベクトル幾何学的距離計算回路により、サブキャリア毎の差分ベクトル毎に、列ベクトルを構成する要素の全ての幾何学的距離の自乗和を計算し、伝達係数推定行列列ベクトル選択回路により、前記ベクトル幾何学的距離計算回路の出力が既定のしきい値を下回っている場合には、現在時刻において推定された伝達係数推定行列の当該列ベクトルを前記干渉キャンセラに出力し、既定のしきい値を上回っている場合は過去に推定された伝達係数推定行列の当該列ベクトルを前記干渉キャンセラに出力するようにした。したがって、過度に推定精度の低い伝達係数推定行列の列ベクトルを排除することが可能となるため、伝達係数推定精度を向上させることができるという利点が得られる。
【００８８】
また、本発明によれば、前記ベクトル幾何学的距離計算回路では、前記伝達係数差分ベクトルの各要素の幾何学的距離として、該ベクトルを構成する要素の絶対値または該絶対値の二乗値を用いるようにした。したがって、過度に推定精度の低い伝達係数推定行列の列ベクトルを排除することが可能となるため、伝達係数推定精度を向上させることができるという利点が得られる。
【００８９】
また、本発明によれば、前記ベクトル幾何学的距離計算回路では、前記伝達係数差分ベクトルの各要素の幾何学的距離として、該ベクトルを構成する要素の実数部の絶対値および虚数部の絶対値の和または該値の二乗値を用いるようにした。したがって、差分行列の列ベクトルのマンハッタン距離の自乗和を用いることにより、過度に推定精度の低い伝達係数推定行列の列ベクトルの検出を行う際の計算量を削減することができるという利点が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００９０】
以下、本発明の一実施形態による伝達係数推定回路を、図面を参照して説明する。
Ａ．第１実施形態（請求項１）
図１は、本発明の第１実施形態による伝達係数推定回路を含むＯＦＤＭ信号送受信装置を示すブロック図である。図において、ＯＦＤＭ信号送信装置３は、パイロット信号生成器３−１、Ｋ個の多重化器３−２−１〜３−２−Ｋ、Ｋ個のサブキャリア変調器３−３−１〜３−３−Ｋ、Ｋ個の逆高速フーリエ変換器３−４−１〜３−４−Ｋ、Ｋ本の送信アンテナ３−５−１〜３−５−Ｋから構成される。
【００９１】
パイロット信号発生器３−１は、伝達係数推定のためのパイロット信号を出力する。Ｋ個のパイロット信号多重化器３−２−１〜３−２−Ｋは、送信情報信号系列Ｔ１，Ｔ２…ＴＫと伝搬路推定用のパイロット信号とを、時間軸上あるいは周波数軸上において多重化する。パイロット信号が多重化された信号は、Ｋ個のサブキャリア変調器３−３−１〜３−３−Ｋに入力され、サブキャリア毎に信号点マッピングが行われる。信号点マッピングされた各サブキャリア信号は、Ｋ個の逆高速フーリエ変換３−４−１〜３−４−Ｋにより周波数領域の信号から時間領域の信号系列に変換され、Ｋ個の送信アンテナ３−５−１〜３−５−Ｋにより同一の周波数帯で空間に送信される。
【００９２】
ＯＦＤＭ信号受信装置４は、Ｍ本の受信アンテナ４−１−１〜４−１−Ｍ、Ｍ個の高速フーリエ変換器４−２−１〜４−２−Ｍ、初期伝達係数推定回路４−３、伝達係数推定回路４−４、干渉キャンセラ４−５、復調器４−６−１〜４−６−Ｋから構成される。
【００９３】
Ｋ本の送信アンテナ３−５−１〜３−５−Ｎから送信され空間において多重化された信号系列が、Ｍ個の受信アンテナ４−１−１〜４−１−Ｍにより受信される。Ｍ個の受信アンテナ４−１−１〜４−１−Ｍにおいて受信されたＭ個の受信信号系列は、Ｍ個の高速フーリエ変換器４−２−１〜４−２−Ｍにより高速フーリエ変換が行われ、時間領域の信号から周波数領域、すなわちサブキャリア毎の信号に変換される。
【００９４】
初期伝達係数推定回路４−３は、Ｍ個の高速フーリエ変換器４−２−１〜４−２−Ｍの出力信号系列におけるパイロット信号に対応する受信信号系列を用いて伝達係数行列の初期値を推定する。伝達係数推定回路４−４は、復号された受信信号系列から生成される送信信号のレプリカならびに伝達係数行列の履歴を用いて伝達係数を推定する。干渉キャンセラ４−５は、推定された初期値を用いてデータ信号の干渉キャンセルを行い、空間多重された受信信号からサブキャリア毎、送信アンテナ毎の信号点を推定する。推定されたＫ系統の信号点は、それぞれＫ個の復調器４−６−１〜４−６−Ｋへ入力され、信号点に対応するビット系列に復号される。復号された信号系列は、送信信号のレプリカを作成するために伝達係数推定回路４−４へ入力される。
【００９５】
次に、図２は、本第１実施形態における伝達係数推定回路４−４の構成を示すブロック図である。伝達係数推定回路４−４は、Ｋ個の再変調器４−４−１−１〜４−４−１−Ｋ、レプリカ行列生成器４−４−２、擬似逆行列演算器４−４−３、受信信号行列生成器４−４−４、行列乗算器４−４−５、伝達係数推定行列記憶回路４−４−６、伝達係数推定行列更新回路４−４−７から構成される。
【００９６】
Ｋ個の復調器４−６−１〜４−６−Ｋにおいて復調された信号系列に対して、ＯＦＤＭ信号送信器側と同様の動作を用いてサブキャリア毎の送信信号のレプリカを生成する。すなわち、本第１実施形態のブロック図には含まれていないが、本第１実施形態に対して誤り訂正符号化、インタリーブ等の操作が含まれている場合には、同様の操作を行う機能を有するものとする。また、無線区間が時分割多重方式である場合、受信信号を処理している途中において信号を送信する必要がないため、送受信器一体型のシステムにおいては、本再変調器は、ＯＦＤＭ信号送信器に含まれる同様のブロックで代用することができる。また、従来技術のように干渉キャンセラ出力の信号点を直接送信信号のレプリカとして用いることも可能であるが、その場合には、Ｋ個の復調器４−６−１〜４−６−Ｋは不要となる。
【００９７】
Ｋ個の再変調器４−４−１−１〜４−４−１−Ｋにおいて生成された各サブキャリアのレプリカは、レプリカ行列生成器４−４−２に入力される。時刻ｄ＋１においてサブキャリアｉから送信アンテナ３−５−ｋにより送信された送信信号に対応するレプリカをｔｒｅｐ（ｉ，ｋ，ｄ＋１）とし、時刻ｄ＋１、サブキャリアｉにおける送信信号ベクトルをｔｒｅｐ（ｉ，ｄ＋１）とすると、
【００９８】
【数１０】
2006203323.tif 000012
【００９９】
と表現することができる。ここで、（）Ｔは行列の転置を表す。レプリカ行列生成器４−３−２は、サブキャリア毎にＬ列（ＬはＭ以上の整数）の送信信号ベクトルをグループ化し、レプリカ行列Ｔｒｅｐ（ｉ）を生成する。
【０１００】
【数１１】
2006203323.tif 000013
【０１０１】
擬似逆行列演算器４−４−３では、レプリカ行列の擬似逆行列を（Ｔｒｅｐ（ｉ））＋計算する。
【０１０２】
【数１２】
2006203323.tif 000014
【０１０３】
ここで、ｔ’ｒｅｐ（ｉ，ｌ，ｋ）は（Ｔｒｅｐ（ｉ））＋のｌ行ｋ列目の成分とし、擬似逆行列（Ｔｒｅｐ（ｉ））＋は右側擬似逆行列とし、
（Ｔｒｅｐ（ｉ））Ｈ・（Ｔｒｅｐ（ｉ）・（Ｔｒｅｐ（ｉ））Ｈ）−１で定義される。但し、（Ａ）Ｈは行列Ａのエルミート変換、（Ａ）＋は行列Ａの逆行列をそれぞれ表す。
【０１０４】
受信信号の高速フーリエ変換器出力は、受信信号行列生成器４−３−４に入力される。時刻ｄ＋１においてサブキャリアｉから受信アンテナ４−１−ｋによって受信された受信信号の高速フーリエ変換器出力をｙ（ｉ，ｋ，ｄ＋１）とし、時刻ｄ＋１、サブキャリアｉにおける受信信号ベクトルをｙｒｅｐ（ｉ，ｄ＋１）とすると、
【０１０５】
【数１３】
2006203323.tif 000015
【０１０６】
と表現することができる。受信信号行列生成器４−４−４は、サブキャリア毎にＬ列（Ｌは、Ｍ以上の整数）の送信信号ベクトルをグループ化し、下式のような受信信号行列Ｙ（ｉ）を生成する。
【０１０７】
【数１４】
2006203323.tif 000016
【０１０８】
受信信号と送信信号との関係は、数式（２）のように表現されるが、もしレプリカ行列が正しければ、送信信号ベクトルおよび受信信号ベクトルをそれぞれレプリカ行列、受信信号行列に置き換えることにより数式（１５）のように表される。
【０１０９】
【数１５】
2006203323.tif 000017
【０１１０】
ここで、Ｎ（ｉ）はＭ行Ｌ列の雑音行列を表す。
行列乗算器４−４−５では、数式（１５）の両辺右からレプリカ行列の擬似逆行列を乗算することにより、時刻ｄ＋Ｌにおける伝達係数行列の推定値であるレプリカ推定伝達係数行列Ｈ’ｒｅｐ（ｉ）を求める。
【０１１１】
【数１６】
2006203323.tif 000018
【０１１２】
求められたレプリカ推定伝達係数行列Ｈ’ｒｅｐ（ｉ）は、伝達係数推定行列記憶回路４−４−６に入力されて記憶される。また、伝達係数行列記憶回路４−４−６では、初期伝達係数推定回路４−３においてバーストの先頭において付加されるパイロット信号を用いて行われた伝達係数行列の初期推定結果が入力される。
【０１１３】
伝達係数推定行列更新回路４−４−７では、伝達係数推定行列記憶回路４−４−６に記憶されているレプリカ推定伝達係数行列と、過去に推定された伝達係数推定行列とを用いて現在の伝達係数推定行列を決定し、干渉キャンセラ４−５に出力する。
【０１１４】
伝達係数推定行列更新回路４−４−７の動作例として、現在推定されたレプリカ推定伝達係数のみを利用して、忘却係数を用いた伝達係数推定方法を示す。忘却係数をμ（μは０以上１以下の値をとる）として、伝達係数推定行列記憶回路４−４−６に記憶されている過去の伝達係数推定行列をＨ’ＯＬＤ（ｉ）、更新された伝達係数推定行列をＨ’ＮＥＷ（ｉ）とすると、数式（１７）で与えられる。
【０１１５】
【数１７】
2006203323.tif 000019
【０１１６】
忘却係数μの値は、伝搬路の変動速度に対して最適値を与えればよい。もしμ＝０の場合には、過去の伝達係数推定行列を全く反映させないため、伝達係数推定行列記憶回路４−４−６において過去に推定された伝達係数推定行列を記憶する必要はない。
【０１１７】
更新された伝達係数推定行列は、干渉キャンセラ４−５および伝達係数推定行列記憶回路４−４−６に出力される。
【０１１８】
上記構成においても、従来技術と同様に逆行列演算は含んではいるが、サブキャリア毎の逆行列演算となるため、１つ１つの行列の大きさが従来技術と比べて小さいため、逆行列の演算量を従来技術に対して削減することが可能となり、回路規模削減を実現することができる。
【０１１９】
Ｂ．第２実施形態（請求項２）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本第２実施形態では、第１実施形態において、擬似逆行列演算器４−４−３をＫ行Ｋ列の行列の逆行列を求める機能を持たせる。レプリカ行列の擬似逆行列を用いる場合に比べて、逆行列を用いる場合には、単位期間当りに生成することができるレプリカ行列の数を増加させ、伝播路の変動に対する追従性を高めることが可能になる。また、Ｋ行Ｌ列の擬似逆行列演算に比べて、Ｋ行Ｋ列の逆行列演算の方が演算量を削減することができる。
【０１２０】
Ｃ．第３実施形態（請求項３）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。本第３実施形態では、前述した第１および第２実施形態に対して、伝達係数推定値更新回路４−４−７を変更する。ここで、図３は、本第３実施形態による伝達係数推定値更新回路の構成を示すブロック図である。図において、伝達係数推定行列更新回路５は、行列重み演算回路５−１、重み係数記憶回路５−２、行列重み付け合成回路５−３から構成される。
【０１２１】
第１および第２実施形態においては、過去の伝達係数推定行列と現在のレプリカ推定伝達係数行列との２つの行列の重み付け合成を既定の忘却係数μを用いて行っていたが、レプリカ推定伝達係数行列の推定精度は、自身を導出した際に用いたレプリカ行列の逆行列や受信信号行列のパターンに応じて異なってくる。
【０１２２】
そこで、第３実施形態では、重み付け合成する際に忘却係数μ以外にレプリカ行列の逆行列の各要素の自乗和を用いる。レプリカ推定伝達係数行列に含まれる雑音成分について考えると、雑音成分の行列項は、数式（１６）より、レプリカ行列の擬似逆行列あるいは逆行列と雑音行列との積で与えられるため、レプリカ推定伝達係数行列に含まれる要素の自乗和が大きければ大きいほど雑音が増長され、逆に小さければ小さいほど雑音は抑圧される。そこで、行列重み付け合成回路５−３において、数式（１７）の代わりに下式を用いて伝達係数推定行列の更新を行う。
【０１２３】
【数１８】
2006203323.tif 000020
【０１２４】
ここで、ｐｉｍａｔ（ｉ）は、レプリカ行列の擬似逆行列あるいは逆行列の全ての要素の自乗和であり、次式で与えられる。
【０１２５】
【数１９】
2006203323.tif 000021
【０１２６】
（）＊は複素共役を表す。また、擬似逆行列演算回路４−４−３の代わりに逆行列演算回路を用いる場合はＬ＝Ｋとなる。
【０１２７】
また、数式（１８）におけるｗ（ｐｉｍａｔ（ｉ））は、入力されたｐｉｍａｔ（ｉ）に対する重みを与える関数である。一般に、ｐｉｍａｔ（ｉ）が大きい場合には、雑音を増幅する傾向にあるので、レプリカ推定伝達係数行列の推定精度が低く、そのため更新された伝達係数推定行列の信頼度が低いので、重みを小さく設定する。逆にｐｉｍａｔ（ｉ）が小さい場合には、雑音は抑圧される傾向にあるので重みを大きく設定する。ｐｉｍａｔ（ｉ）ならびにμｗ（ｐｉｍａｔ（ｉ））は、行列重み演算回路５−１において計算される。
【０１２８】
計算された行列重みμｗ（ｐｉｍａｔ（ｉ））は、重み係数記憶回路５−２に出力され、行列重み付け合成回路５−３において伝達係数推定行列の重み付け合成を行う際に用いられる。
【０１２９】
上述した第３実施形態によれば、レプリカ推定伝達係数行列を用いた伝達係数行列更新をサブキャリア毎に異なる精度を反映させて実行するため、特性改善を実現することが可能となる。
【０１３０】
Ｄ．第４実施形態（請求項４）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。本第４実施形態では、行列重み演算回路５−１において計算するレプリカ推定伝達係数行列に対する重み係数をｐｉｍａｔ（ｉ）の逆数に比例、すなわち所定の正の定数Ｃ及びαに対して、重み係数をＣ×ｐｉｍａｔ（ｉ）−αで与える。
【０１３１】
Ｅ．第５実施形態（請求項５）
次に、本発明の第５実施形態について説明する。図４は、本第５実施形態による伝達係数推定行列更新回路６の構成を示すブロック図である。伝達係数推定値更新回路６は、行列重み演算回路６−１、重み係数記憶回路６−２、行列重み付け合成回路６−３、行列重み加算器６−４、伝達係数推定行列更新判定回路６−５から構成される。伝達係数推定値更新回路６は、前述した第３実施形態の伝達係数推定行列更新回路５に対して、行列重み加算器６−４および伝達係数推定行列更新判定回路６−５を含む点で異なる。
【０１３２】
行列重み加算器６−４は、重み係数記憶回路４−３−９−２において保存されている、最後に伝達係数推定行列の更新を行ってから現在までのサブキャリア毎のレプリカ推定伝達係数推定行列に対する重み係数の履歴の和ｐｉｎｖ＿ｍａｔ＿ｓｕｍ（ｉ）を計算する。
【０１３３】
【数２０】
2006203323.tif 000022
【０１３４】
ここで、ｐｉｍａｔ（ｉ，ｂ）は、サブキャリアｉに対してｂ回前に推定されたレプリカ推定伝達係数行列導出時のｐｉｍａｔ（ｉ）であり（ｂ＝０は、現在推定されたレプリカ推定伝達係数行列を表す）、Ｂ（ｉ）は、前回伝達係数推定行列が更新されてから現在までに推定されたレプリカ推定伝達係数行列の数である。
【０１３５】
伝搬路の変動が十分緩やかである場合には、連続する複数回のレプリカ推定伝達係数行列を重み付け合成することにより、合成後の伝達係数推定行列の精度を向上させることが可能となる。ｐｉｎｖ＿ｉｍａｔ＿ｓｕｍ（ｉ）は、過去の全てのレプリカ推定伝達係数行列を合成した後の行列全体の平均ＳＮＲを反映させる量であるため、重み付け合成後のＳＮＲを既定のレベルに維持するために、ｐｉｎｖ＿ｉｍａｔ＿ｓｕｍ（ｉ）が既定のしきい値を越えているかどうかの判定を伝達係数推定行列更新判定回路４−３−９−５において行い、判定結果を行列重み付け合成回路６−５に対して出力する。
【０１３６】
重み付け合成回路４−３−９−３においては、伝達係数推定行列更新判定回路６−５においてｐｉｎｖ＿ｉｍａｔ＿ｓｕｍ（ｉ）が既定のしきい値を越えていると判定したサブキャリアに対しては、レプリカ推定伝達係数行列と直前に用いていた伝達係数推定行列とを重み付け合成し、干渉キャンセラに出力する。ｐｉｎｖ＿ｉｍａｔ＿ｓｕｍ（ｉ）が既定のしきい値を越えていないと判定されたサブキャリアに対しては、伝達係数推定行列記憶回路４−４−６から入力された過去の伝達係数推定行列を出力する。
【０１３７】
重み付け合成の一例としては、レプリカ推定伝達係数行列を重み付け合成した後に、重み付け合成結果と直前の伝達係数推定行列とを忘却係数を用いた重み付け合成する方法がある。
【０１３８】
【数２１】
2006203323.tif 000023
【０１３９】
ここで、Ｈ’ｒｅｐ（ｉ，ｂ）は、ｂ回前に推定されたレプリカ推定伝達係数推定行列である。
なお、数式（２０）および数式２１は一例であり、第４実施形態に関する説明にも示したとおり、ｐｉｍａｔ（ｉ，ｂ）をそれぞれｐｉｍａｔ（ｉ，ｂ）αと置き換えても構わない。
【０１４０】
Ｆ．第６実施形態（請求項６）
次に、本発明の第６実施形態について説明する。図５は、本第６実施形態による伝達係数推定行列更新回路７の構成を示すブロック図である。伝達係数推定値更新回路７は、行列重み演算回路７−１、重み係数記憶回路７−２、行列重み付け合成回路７−３、行列重み加算器７−４、伝達係数推定行列更新判定回路７−５、伝達係数推定行列非更新期間計算回路７−６、伝達係数行列履歴情報制御回路７−７から構成される。伝達係数推定値更新回路７は、前述した第５実施形態の伝達係数推定値更新回路６に対して、伝達係数推定値非更新期間計算回路７−６および伝達係数行列履歴情報制御回路７−７を有する点で異なる。
【０１４１】
伝達係数推定値非更新期間計算回路７−６には、伝達係数行列更新判定回路の判定結果が入力される。伝達係数推定値非更新期間計算回路７−６では、判定結果を参照することにより、前回伝達係数推定行列が更新された時刻から現在の時刻までの期間をサブキャリア毎に計算する。例えば、ＯＦＤＭベースの処理であれば、伝達係数推定行列が更新されていない期間をＯＦＤＭシンボル単位で数えるのが簡単な方法である。
【０１４２】
全てのサブキャリアに対する伝達係数推定行列の非更新期間が既定のしきい値を越えているかどうかを伝達係数行列履歴情報制御回路４−３−９−７が判定する。既定のしきい値を越えているサブキャリアに対しては、重み付け合成するレプリカ推定伝達係数行列の情報の全体あるいは一部の情報が現在の伝達係数行列を十分反映していないものとみなして、レプリカ推定伝達係数行列の履歴情報を消去する指示を伝達係数推定行列記憶回路４−４−６ならびに重み付け合成回路７−２に対して出力する。
【０１４３】
伝達係数行列履歴情報制御回路７−７から履歴情報の消去指示を受けたレプリカ推定伝達係数行列記憶回路７−６ならびに重み付け合成回路７−２は、記憶しているレプリカ推定伝達係数推定行列および重み係数の一部あるいは全体を消去する。
【０１４４】
これにより、現在の伝達係数情報を十分に反映していないレプリカ推定伝達係数行列の影響を軽減し、伝達係数推定精度を向上させることが可能となる。
【０１４５】
Ｇ．第７実施形態（請求項７、８、９）
次に、本発明の第７実施形態について説明する。図６は、本第７実施形態による伝達係数推定回路８の構成を示すブロック図である。伝達係数推定回路８は、Ｋ個の再変調器８−１−１〜８−１−Ｋ、レプリカ行列生成器８−２、擬似逆行列演算器８−３、受信信号行列生成器８−４、行列乗算器８−５、伝達係数推定行列記憶回路８−６、伝達係数推定行列更新回路８−７、レプリカ推定伝達係数行列フィルタ８−８から構成される。伝達係数推定回路８は、第１ないし第６実施形態に対して、レプリカ推定伝達係数行列フィルタ８−８を含んでいる点で異なる。
【０１４６】
次に、図７は、レプリカ推定伝達係数行列フィルタ８−８の内部構成を示すブロック図である。レプリカ推定伝達係数行列フィルタ８−８は、行列減算器８−８−１、行列ユークリッド距離計算回路８−８−２、レプリカ推定伝達係数行列選択回路８−８−３から構成される。行列減算器８−８−１では、行列乗算器４−４−５からの出力である現在推定されたレプリカ推定伝達係数行列と、伝達係数推定行列記憶回路４−４−６の出力である直前に更新した伝達係数推定行列との差、すなわちＨ’ＯＬＤ（ｉ）−Ｈ’ｒｅｐ（ｉ）をサブキャリア毎に計算し差分行列として出力する。
【０１４７】
行列ユークリッド距離計算回路８−８−２では、差分行列を構成する全ての要素のユークリッド距離の自乗を計算し、レプリカ推定伝達係数行列選択回路８−８−３に出力する。レプリカ推定伝達係数行列選択回路８−８−３では、入力されたユークリッド距離の自乗和が既定のしきい値を越えているサブキャリアに対しては、当該サブキャリアのレプリカ推定伝達係数行列の精度が低いと判断し、伝達係数推定行列記憶回路４−４−６に出力せず、入力されたユークリッド距離の自乗和が既定のしきい値以下であった場合、当該サブキャリアのレプリカ推定伝達係数行列の精度が十分得られていると判断し、レプリカ推定伝達係数行列記憶回路４−４−６に出力する。
【０１４８】
雑音等やレプリカ行列の擬似逆行列によっては、算出したレプリカ推定伝達係数行列が十分な精度を得られず、後段の重み付け合成結果による伝達係数推定行列の推定精度が低下することがあるが、本第７実施形態を用いることにより、推定精度の低いレプリカ推定伝達係数推定行列が重み付け合成される事を未然に防ぐことが可能となる。
【０１４９】
なお、ここでは、行列ユークリッド距離計算回路にて、差分行列を構成する全ての要素のユークリッド距離の自乗を計算していたが、一般的にはユークリッド距離以外の幾何学的な距離を用いても構わない。例えば、ユークリッド距離のべき乗などであっても構わない。さらに、次の第８実施形態では、ユークリッド距離の代わりにマンハッタン距離を用いている。
【０１５０】
Ｈ．第８実施形態（請求項１０）
次に、本発明の第８実施形態について説明する。本第８実施形態では、上述した第７実施形態における行列ユークリッド距離計算回路８−８−２の代わりに行列マンハッタン距離計算回路を用いる。行列マンハッタン距離計算回路では、入力された差分行列Ｈ’ＯＬＤ（ｉ）−Ｈ’ｒｅｐ（ｉ）を構成する全ての要素のマンハッタン距離（実数部と虚数部の絶対値の和）の差分行列全体の和として計算し、レプリカ推定伝達係数行列選択回路４−３−１０−３に出力する。レプリカ推定伝達係数行列選択回路４−３−１０−３は、入力された差分行列のマンハッタン距離の和に対して、上述した第７実施形態におけるユークリッド距離の和と同様にしきい値に対する大小判定を行い、レプリカ推定伝達係数を出力するか否かの選択を行う。
【０１５１】
本第８実施形態によれば、上述した第７実施形態と比較して、ユークリッド距離の代わりにマンハッタン距離を用いているため、差分行列の全要素のスカラー量の和を比較する計算が簡易になり、回路の簡易化が可能となる。
【０１５２】
Ｉ．第９実施形態（請求項１１、１２、１３）
次に、本発明の第９実施形態について説明する。図８は、本第９実施形態による伝達係数推定回路９の構成を示すブロック図である。伝達係数推定回路９は、Ｋ個の再変調器９−１−１〜９−１−Ｋ、レプリカ行列生成器９−２、擬似逆行列演算器９−３、受信信号行列生成器９−４、行列乗算器９−５、伝達係数推定行列記憶回路９−６、伝達係数推定行列更新回路４−３−７、レプリカ推定伝達係数推定行列フィルタ９−８、伝達係数推定行列フィルタ９−９から構成される。伝達係数推定回路９は、前述した第７実施形態に対して、レプリカ推定伝達係数行列フィルタ９−９を含んでいる点で異なる。
【０１５３】
また、図９は、本第９実施形態による伝達係数行列フィルタ９−９の構成を示すブロック図である。伝達係数行列フィルタ９−９は、行列減算器９−９−１、行列ユークリッド距離計算回路９−９−２、伝達係数推定行列選択回路９−９−３から構成される。前述した第７実施形態においては、レプリカ推定伝達係数行列に対するフィルタリングを行っていたが、本第９実施形態においては、更新された伝達係数推定行列に対するフィルタリングを行うことが目的である。
【０１５４】
行列乗算器４−３−１１−１では、伝達係数行列更新回路９−７からの出力である更新された伝達係数推定行列と、伝達係数推定行列記憶回路９−６の出力である直前の伝達係数推定行列との差、すなわちＨ’ＯＬＤ（ｉ）−Ｈ’ＮＥＷ（ｉ）をサブキャリア毎に計算し差分行列として出力する。行列ユークリッド距離計算回路９−９−２では、差分行列を構成する全ての要素のユークリッド距離の自乗を計算し、伝達係数推定行列選択回路９−９−３に出力する。
【０１５５】
伝達係数推定行列選択回路９−９−３では、入力されたユークリッド距離の自乗和が既定のしきい値を越えているサブキャリアに対しては、当該サブキャリアにおいて更新された伝達係数推定行列の精度が低いと判断し、干渉キャンセラに対しては過去に推定した伝達係数推定行列Ｈ’ＯＬＤ（ｉ）を出力し、入力されたユークリッド距離の自乗和が既定のしきい値以下であった場合、当該サブキャリアの伝達係数推定行列の精度が十分得られていると判断し、現時刻において更新した伝達係数推定行列Ｈ’ＮＥＷ（ｉ）を干渉キャンセラに対して出力する。
【０１５６】
雑音等やレプリカ行列の擬似逆行列によっては、算出したレプリカ推定伝達係数行列が十分な精度を得られず、伝達係数推定行列の推定精度が低下することがあるが、本第９実施形態を用いることにより、推定精度の低い伝達係数推定行列が出力されることを未然に防ぐことが可能となる。
【０１５７】
Ｊ．第１０実施形態（請求項１４）
次に、本発明の第１０実施形態について説明する。本第１０実施形態では、第９実施形態における行列ユークリッド距離計算回路９−９−２の代わりに行列マンハッタン距離計算回路を用いる。行列マンハッタン距離計算回路では、入力された差分行列Ｈ’ＯＬＤ（ｉ）−Ｈ’ＮＥＷ（ｉ）を構成する全ての要素のマンハッタン距離（実数部と虚数部の絶対値の和）の差分行列全体の和として計算し、伝達係数推定行列選択回路９−９−３に出力する。レプリカ推定伝達係数行列選択回路は、入力された差分行列のマンハッタン距離の和に対して、第９実施形態におけるユークリッド距離の和と同様にしきい値に対する大小判定を行い、現在更新した伝達係数推定行列か過去に推定した伝達係数推定行列のどちらを出力するかを選択する。
【０１５８】
本第１０実施形態では、前述した第９実施形態と比較して、ユークリッド距離の代わりにマンハッタン距離を用いているため、差分行列の全要素のスカラー量の和を比較する計算が簡易になり、回路の簡易化が可能となる。
【０１５９】
なお、前述した第９実施形態に関しても、ユークリッド距離またはマンハッタン距離として説明を行ってきたが、その他の幾何学的距離を用いても構わない。具体的にはユークリッド距離のべき乗、またはマンハッタン距離のべき乗であっても良い。
【０１６０】
Ｋ．第１１実施形態（請求項１５）
次に、本発明の第１１実施形態について説明する。図１０は、本第１１実施形態による伝達係数推定行列更新回路１０の構成を示すブロック図である。伝達係数推定行列更新回路１０は、ベクトル重み演算回路１０−１、重み係数記憶回路１０−２、ベクトル重み付け合成回路１０−３から構成される。伝達係数推定行列更新回路１０は、前述した伝達係数推定行列更新回路４−４−７に代わるものである。
【０１６１】
前述した第３実施形態においては、重み付け合成する際に忘却係数μ以外にレプリカ行列の逆行列の各要素の自乗和を用いる例を挙げたが、レプリカ推定伝達係数行列に含まれる雑音成分について考えると、雑音成分の行列項は、数式（１６）より、レプリカ行列の擬似逆行列あるいは逆行列と雑音行列の積で与えられるため、レプリカ推定伝達係数行列に含まれる要素の自乗和が大きければ大きいほど雑音が増長され、逆に小さければ小さいほど雑音は抑圧される。ここで、レプリカ行列の擬似逆行列のｋ（ｋは、１以上Ｋ以下の整数）列目を構成する列ベクトルをｔ’ｒｅｐ（ｉ，ｋ）と表記すると、レプリカ行列の擬似逆行列は、数式（２２）のように表記される。
【０１６２】
【数２２】
2006203323.tif 000024
【０１６３】
また、雑音行列Ｎ（ｉ）を数式（２３）のように定義する。
【０１６４】
【数２３】
2006203323.tif 000025
【０１６５】
数式（２２）および数式（２３）の定義を用いて、数式（１６）における雑音項を表記すると、
【０１６６】
【数２４】
2006203323.tif 000026
【０１６７】
となる。数式（２４）のｍ行ｋ列の成分は、
【０１６８】
【数２５】
2006203323.tif 000027
【０１６９】
となる。各雑音成分が同一の分散σ２を持つと仮定した場合、数式（２４）のｍ行ｋ列の成分の分散は、
【０１７０】
【数２６】
2006203323.tif 000028
【０１７１】
となる。数式（２６）より、数式（２４）のｍ行ｋ列の雑音成分の分散は、ｋにのみ依存することが分かる。すなわち、数式（１６）におけるレプリカ推定伝達係数行列の各要素に含まれる雑音項の分散は、同一の列であれば、行が異なっていても同じである事が分かる。
【０１７２】
本第１１実施形態では、前述した第３および第４実施形態のように行列全体で伝達係数推定行列の更新を行うのではなく、各サブキャリアの伝達係数推定行列を構成する列ベクトル単位で個別に行う手法をとる。重み付け合成の一例として次の数式（２７）を考える。
【０１７３】
【数２７】
2006203323.tif 000029
【０１７４】
ここで、ｈ’ＯＬＤ（ｉ，ｋ）はＨ’ＯＬＤ（ｉ）のｋ列目の列ベクトル、ｈ’ＯＬＤ（ｉ，ｋ）はＨ’ＯＬＤ（ｉ）のｋ列目の列ベクトル、ｈ’ｒｅｐ（ｉ，ｋ）はＨ’ｒｅｐ（ｉ）のｋ列目の列ベクトルを表す。
【０１７５】
はじめに、ベクトル重み演算回路１０−１において、レプリカ行列の擬似逆行列（あるいは逆行列）を構成するｋ列目の列ベクトル毎の自乗和ｐｉｍａｔ＿ｃｏｌ（ｉ，ｋ）が計算される。
【０１７６】
【数２８】
2006203323.tif 000030
【０１７７】
求めたｐｉｍａｔ＿ｃｏｌ（ｉ，ｋ）に対して、既定の関数ｗｃｏｌ（ｐｉｍａｔ＿ｃｏｌ（ｉ，ｋ））を用いてサブキャリアｉのｋ列目の列ベクトルに対する重みを計算し、重み係数記憶回路４−３−９−２に出力する。ｐｉｍａｔ＿ｃｏｌ（ｉ，ｋ）は、レプリカ推定伝達係数行列のｋ列目の各要素に含まれる雑音の分散に比例する項であるため、ｐｉｍａｔ＿ｃｏｌ（ｉ，ｋ）が小さいときは、レプリカ推定伝達係数行列の信頼度が高いため、ｗｃｏｌ（ｐｉｍａｔ＿ｃｏｌ（ｉ，ｋ））は大きくなり、ｐｉｍａｔ＿ｃｏｌ（ｉ，ｋ）が大きいときは、レプリカ推定伝達係数行列の信頼度が低いため、ｗｃｏｌ（ｐｉｍａｔ＿ｃｏｌ（ｉ，ｋ））を小さくする。
【０１７８】
ベクトル重み付け合成回路１０−３では、過去の伝達係数推定行列とレプリカ推定伝達係数行列を重み付け合成した結果を、現在の伝達係数推定行列として干渉キャンセラ４−４および伝達係数推定行列記憶回路４−４−６へ出力する。ベクトル重み付け合成回路では、重み係数記憶回路１０−２から入力された重み係数を用いて、数式（２７）に基づいて伝達係数推定行列の列ベクトル毎に重み付け合成を行い、伝達係数推定行列の更新を行う。
【０１７９】
これにより、本第１１実施形態では、ベクトル毎に異なる伝達係数推定精度を考慮した重み付け合成が可能となるため、より精度の高い伝達係数推定行列を求めることが可能となる。
【０１８０】
Ｌ．第１２実施形態（請求項１６）
次に、本発明の第１２実施形態について説明する。本第１２実施形態では、上述した第１１実施形態におけるベクトル重み演算回路１０−１において計算するレプリカ推定伝達係数行列の各列ベクトルに対する重み係数をｐｉｍａｔ＿ｃｏｌ（ｉ）の逆数に比例させる、例えば所定の正の定数Ｃ及びαに対して、重み係数をＣ×ｐｉｍａｔ＿ｃｏｌ（ｉ）−αで与える。
【０１８１】
Ｍ．第１３実施形態（請求項１７）
次に、本発明の第１３実施形態について説明する。図１１は、本第１３実施形態における伝達係数推定値更新回路の構成を示すブロック図である。伝達係数推定値更新回路１１は、ベクトル重み演算回路１１−１、重み係数記憶回路１１−２、ベクトル重み付け合成回路１１−３、ベクトル重み加算器１１−４、伝達係数推定行列列ベクトル更新判定回路４−３−９−５から構成される。本第１３実施形態では、上述した第１２実施形態に対して、ベクトル重み加算器１１−４および伝達係数推定行列更新判定回路１１−５を含む点で異なる。ベクトル重み加算器１１−４は、重み係数記憶回路１１−２において保存されている、最後に伝達係数推定行列の更新を行ってから現在までのレプリカ推定伝達係数推定行列の列ベクトル毎に、重み係数の履歴の和ｐｉｎｖ＿ｉｍａｔ＿ｃｏｌ＿ｓｕｍ（ｉ，ｋ）を計算する。
【０１８２】
【数２９】
2006203323.tif 000031
【０１８３】
ここで、ｐｉｍａｔ＿ｃｏｌ（ｉ，ｋ，ｂ）は、サブキャリアｉのレプリカ推定伝達係数行列のｋ列目の列ベクトルに対してｂ回前に推定されたレプリカ推定伝達係数行列導出時のｐｉｍａｔ＿ｃｏｌ（ｉ，ｋ）を表し（ｂ＝０は、現在推定されたレプリカ推定伝達係数行列を表す）、Ｂ（ｉ，ｋ）は、前回当該の伝達係数推定行列の列ベクトルが更新されてから現在までに推定されたレプリカ推定伝達係数行列の列ベクトルの数である。
【０１８４】
伝搬路の変動が十分緩やかである場合には、連続する複数回のレプリカ推定伝達係数行列を重み付け合成することにより、合成後の伝達係数推定行列の精度を向上させることが可能となる。ｐｉｎｖ＿ｉｍａｔ＿ｃｏｌ＿ｓｕｍ（ｉ，ｋ）は、過去の全てのレプリカ推定伝達係数行列の当該列ベクトルを最大比合成した後のＳＮＲに比例する量であるため、重み付け合成後のＳＮＲを既定のレベルに維持するために、ｐｉｎｖ＿ｉｍａｔ＿ｃｏｌ＿ｓｕｍ（ｉ，ｋ）が既定のしきい値を越えているかどうかの判定を伝達係数推定行列更新判定回路１１−５において行い、判定結果をベクトル重み付け合成回路１１−３に対して出力する。
【０１８５】
重み付け合成回路１１−３においては、伝達係数推定行列列ベクトル更新判定回路１１−５においてｐｉｎｖ＿ｉｍａｔ＿ｃｏｌ＿ｓｕｍ（ｉ，ｋ）が既定のしきい値を越えていると判定したサブキャリアに対しては、レプリカ推定伝達係数行列と直前に用いていた伝達係数推定行列の当該列ベクトルを重み付け合成し、干渉キャンセラに出力する。ｐｉｎｖ＿ｉｍａｔ＿ｃｏｌ＿ｓｕｍ（ｉ，ｋ）が既定のしきい値を越えていないと判定された列ベクトルに対しては、伝達係数推定行列記憶回路４−４−６からの入力をそのまま出力する。
【０１８６】
重み付け合成の一例としては、レプリカ推定伝達係数行列を最大比合成した後に、重み付け合成結果と直前の伝達係数推定行列とを忘却係数を用いた重み付け合成する方法がある。
【０１８７】
【数３０】
2006203323.tif 000032
【０１８８】
ここで、ｈ’ｒｅｐ（ｉ，ｋ，ｂ）はｂ回前に推定されたレプリカ推定伝達係数推定行列の当該列ベクトルである。
【０１８９】
また、伝達係数行列列ベクトル更新判定回路１１−５における判定結果は、伝達係数推定行列記憶回路４−４−６、重み係数記憶回路１１−２に対しても出力され、ｐｉｎｖ＿ｉｍａｔ＿ｃｏｌ＿ｓｕｍ（ｉ，ｋ）が既定のしきい値を越えていると判定した列ベクトルに対しては、レプリカ推定伝達係数および重み係数の当該列ベクトルに関する履歴を消去することにより、記憶回路の効率利用を実現する。
【０１９０】
なお、数式（２９）および数式（３０）は１つの例であり、第１２実施形態に関する説明にも示したとおり、ｐｉｍａｔ＿ｃｏｌ（ｉ，ｋ，ｂ）をそれぞれｐｉｍａｔ＿ｃｏｌ（ｉ，ｋ，ｂ）αと置き換えても構わない。
【０１９１】
Ｎ．第１４実施形態（請求項１８）
次に、本発明の第１４実施形態について説明する。図１２は、本第１４実施形態における伝達係数推定値更新回路の構成を示すブロック図である。伝達係数推定値更新回路１２は、ベクトル重み演算回路１２−１、重み係数記憶回路１２−２、ベクトル重み付け合成回路１２−３、ベクトル重み加算器１２−４、伝達係数推定行列列ベクトル更新判定回路１２−５、伝達係数推定行列列ベクトル非更新期間計算回路１２−６、伝達係数行列履歴情報制御回路１２−７から構成される。本第１４実施形態は、第１１実施形態に対して、伝達係数推定行列列ベクトル非更新期間計算回路１２−６および伝達係数行列履歴情報制御回路１２−７を有する点で異なる。
【０１９２】
伝達係数推定行列列ベクトル非更新期間計算回路１２−６に対して、伝達係数行列列ベクトル更新判定回路の判定結果が入力される。伝達係数推定行列列ベクトル非更新期間計算回路１２−６では、判定結果を参照することにより前回伝達係数推定行列が更新された時刻から現在の時刻までの期間を列ベクトル毎に計算する。例えば、ＯＦＤＭベースの処理であれば、伝達係数推定行列が更新されていない期間をＯＦＤＭシンボル単位で数えるのが簡単な方法である。
【０１９３】
全てのサブキャリアに対する伝達係数推定行列の列ベクトル毎に非更新期間が既定のしきい値を越えているかどうかを伝達係数行列履歴情報制御回路１２−７が判定する。既定のしきい値を越えている列ベクトルに対しては、重み付け合成するレプリカ推定伝達係数行列の情報の全体あるいは一部の情報が現在の伝達係数行列を十分反映していないものとみなして、レプリカ推定伝達係数行列の履歴情報を消去する指示をレプリカ推定伝達係数行列記憶回路４−４−６ならびに重み係数記憶回路１２−２に対して出力する。
【０１９４】
伝達係数行列履歴情報制御回路１２−７から履歴情報の消去指示を受けた、伝達係数推定行列記憶回路４−４−６ならびに重み係数記憶回路１２−２は、当該サブキャリアの列ベクトルに対して記憶しているレプリカ推定伝達係数推定行列および重み係数の一部あるいは全体を消去する。
【０１９５】
本第１４実施形態によれば、現在の伝達係数情報を十分に反映していないレプリカ推定伝達係数行列の影響を列ベクトル単位で軽減し、伝達係数推定精度を向上させることが可能となる。
【０１９６】
Ｏ．第１５実施形態（請求項１９、２０、２１）
次に、本発明の第１５実施形態について説明する。図１３は、本第１５実施形態における伝達係数推定回路の構成を示すブロック図である。伝達係数推定回路１３は、Ｋ個の再変調器１３−１−１〜１３−１−Ｋ、レプリカ行列生成器１３−２、擬似逆行列演算器１３−３、受信信号行列生成器１３−４、行列乗算器１３−５、伝達係数推定行列記憶回路１３−６、伝達係数推定行列更新回路１３−７、レプリカ推定伝達係数推定行列列ベクトルフィルタ１３−８から構成される。本第１５実施形態は、上述した第１４実施形態に対して、レプリカ推定伝達係数行列列ベクトルフィルタ１３−８を含んでいるか点で異なる。
【０１９７】
また、図１４は、レプリカ推定伝達係数行列列ベクトルフィルタ１３−８の内部構成を示すブロック図である。レプリカ推定伝達係数行列列ベクトルフィルタ１３−８は、行列減算器１３−８−１、ベクトルユークリッド距離計算回路１３−８−２、レプリカ推定伝達係数行列列ベクトル選択回路１３−８−３から構成される。行列減算器１３−８−１では、行列乗算器１３−５からの出力であるレプリカ推定伝達係数行列と、伝達係数推定行列記憶回路１３−６の出力である、直前に更新した伝達係数推定行列との差、すなわちＨ’ＯＬＤ（ｉ）−Ｈ’ｒｅｐ（ｉ）をサブキャリア毎に計算し差分行列として出力する。
【０１９８】
行列ユークリッド距離計算回路１３−８−２では、差分行列の列ベクトル毎に、列ベクトルを構成する全ての要素のユークリッド距離の自乗和を計算し、レプリカ推定伝達係数行列列ベクトル選択回路１３−８−３に出力する。レプリカ推定伝達係数行列列ベクトル選択回路１３−８−３では、入力されたユークリッド距離の自乗和が既定のしきい値を越えている列ベクトルに対しては、当該サブキャリアのレプリカ推定伝達係数行列の列ベクトルの精度が低いと判断し、レプリカ推定伝達係数行列記憶回路に出力せず、入力されたユークリッド距離の自乗和が既定のしきい値以下であった場合には、当該サブキャリアのレプリカ推定伝達係数行列の列ベクトルの精度が十分得られていると判断し、レプリカ推定伝達係数行列記憶回路に出力する。
【０１９９】
雑音等やレプリカ行列の擬似逆行列によっては、算出したレプリカ推定伝達係数行列が十分な精度を得られず、後段の重み付け合成結果による伝達係数推定行列の推定精度が低下することがあるが、本第１５実施形態を用いることにより、推定精度の低いレプリカ推定伝達係数推定行列が重み付け合成される事を列ベクトル単位で未然に防ぐことが可能となる。
【０２００】
Ｐ．第１６実施形態（請求項２２）
次に、本発明の第１６実施形態について説明する。本第１６実施形態では、第１５実施形態におけるベクトルユークリッド距離計算回路１３−８−２の代わりにベクトルマンハッタン距離計算回路を用いる。ベクトルマンハッタン距離計算回路では、入力された差分行列Ｈ’ＯＬＤ（ｉ）−Ｈ’ｒｅｐ（ｉ）の列ベクトル毎に、列ベクトルを構成する全ての要素のマンハッタン距離（実数部と虚数部の絶対値の和）の和を計算し、レプリカ推定伝達係数行列列ベクトル選択回路１３−８−３に出力する。レプリカ推定伝達係数行列選択回路１３−８−３は、入力された差分行列のマンハッタン距離の和に対して、請求項１９から２１の実施例におけるユークリッド距離の和と同様にしきい値に対する大小判定を行い、レプリカ推定伝達係数を出力するか否かの選択を行う。
【０２０１】
本第１６実施形態は、上述した第１５実施形態と比較して、ユークリッド距離の代わりにマンハッタン距離を用いているため、乗算器の数を減らすことが可能となり、回路の簡易化が可能となる。
【０２０２】
なお、上述した第１５実施形態に関しても、ユークリッド距離またはマンハッタン距離として説明を行ってきたが、その他の幾何学的距離を用いても構わない。具体的にはユークリッド距離のべき乗、またはマンハッタン距離のべき乗であっても良い。
【０２０３】
Ｑ．第１７実施形態（請求項２３、２４、２５）
次に、本発明の第１７実施形態について説明する。図１５は、本第１７実施形態における伝達係数推定回路の構成を示すブロック図である。伝達係数推定回路１４は、Ｋ個の再変調器１４−１−１〜１４−１−Ｋ、レプリカ行列生成器１４−２、擬似逆行列演算器１４−３、受信信号行列生成器１４−４、行列乗算器１４−５、伝達係数推定行列記憶回路１４−６、伝達係数推定行列更新回路１４−７、レプリカ推定伝達係数推定行列列ベクトルフィルタ１４−８、伝達係数推定行列列ベクトルフィルタ１４−９から構成される。本第１７実施形態は、前述した第１実施形態に対して、レプリカ推定伝達係数行列フィルタ１４−９を含んでいる点で異なる。
【０２０４】
また、図１６は、伝達係数推定行列列ベクトルフィルタ１４−９の構成を示すブロック図である。伝達係数行列フィルタ１４−９は、行列減算器１４−９−１、ベクトルユークリッド距離計算回路１４−９−２、伝達係数推定行列列ベクトル選択回路１４−９−３から構成される。第１３実施形態ないし第１５実施形態においては、レプリカ推定伝達係数行列に対する列ベクトル毎のフィルタリングを行っていたが、本第１７実施形態においては、更新された伝達係数推定行列に対するフィルタリングを列ベクトル単位で行うことが目的である。
【０２０５】
行列減算器１４−９−１では、伝達係数行列更新回路１４−７からの出力である更新された伝達係数推定行列と、伝達係数推定行列記憶回路４−４−６の出力である、直前の伝達係数推定行列との差、すなわちＨ’ＯＬＤ（ｉ）−Ｈ’ＮＥＷ（ｉ）をサブキャリア毎に計算し差分行列として出力する。ベクトルユークリッド距離計算回路１４−９−２では、差分行列の列ベクトルを構成する全ての要素のユークリッド距離の自乗の和を計算し伝達係数推定行列列ベクトル選択回路１４−９−３に出力する。
【０２０６】
伝達係数推定行列列ベクトル選択回路１４−９−３では、入力されたユークリッド距離の自乗和が既定のしきい値を越えている列ベクトルに対しては、当該列ベクトルにおいて更新された伝達係数推定行列の精度が低いと判断し、干渉キャンセラ４−５に対して過去に推定した伝達係数推定行列Ｈ’ＯＬＤ（ｉ）の当該列ベクトルを干渉キャンセラ４−５に対して出力し、入力されたユークリッド距離の自乗和が既定のしきい値以下であった場合には、当該サブキャリアの伝達係数推定行列の精度が十分得られていると判断し、現時刻において更新した伝達係数推定行列Ｈ’ＮＥＷ（ｉ）の当該列ベクトルを干渉キャンセラ４−５に対して出力する。
【０２０７】
雑音等やレプリカ行列の擬似逆行列によっては、算出したレプリカ推定伝達係数行列が十分な精度を得られず、伝達係数推定行列の推定精度が低下することがあるが、本第１７実施形態を用いることにより、推定精度の低い伝達係数推定行列が出力されることを列ベクトル単位で未然に防ぐことが可能となる。
【０２０８】
Ｒ．第１８実施形態（請求項２６）
次に、本発明の第１８実施形態について説明する。本第１８実施形態では、上述した第１７実施形態におけるベクトルユークリッド距離計算回路１４−９−２の代わりにベクトルマンハッタン距離計算回路を用いる。行列マンハッタン距離計算回路では、入力された差分行列Ｈ’ＯＬＤ（ｉ）−Ｈ’ＮＥＷ（ｉ）の列ベクトルを構成する全ての要素のマンハッタン距離（実数部と虚数部の絶対値の和）の和を計算し、伝達係数推定行列列ベクトル選択回路１４−９−３に出力する。伝達係数推定行列列ベクトル選択回路１４−９−３は、入力された差分行列のマンハッタン距離の和に対して、前述した第１５実施形態と同様に、しきい値に対する大小判定を行い、現在更新した伝達係数推定行列か過去に推定した伝達係数推定行列のどちらを出力するかを選択する。
【０２０９】
本第１８実施形態は、第１５実施形態と比較して、ユークリッド距離の代わりにマンハッタン距離を用いているため、差分行列の列ベクトルのスカラー量の和を比較する計算が簡易になり、回路の簡易化が可能となる。
【０２１０】
なお、上述した第１７実施形態に関しても、ユークリッド距離またはマンハッタン距離として説明を行ってきたが、その他の幾何学的距離を用いても構わない。具体的にはユークリッド距離のべき乗、またはマンハッタン距離のべき乗であっても良い。
【０２１１】
なお、上述した実施形態においては、初期伝達係数推定回路４−３や伝達係数推定回路４−４などは、コンピュータシステム内で実行される。そして、上述した初期伝達係数推定回路４−３や伝達係数推定回路４−４による一連の処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。すなわち、初期伝達係数推定回路４−３や伝達係数推定回路４−４における、各処理手段、処理部は、ＣＰＵ等の中央演算処理装置がＲＯＭやＲＡＭ等の主記憶装置に上記プログラムを読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、実現されるものである。
【０２１２】
ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【０２１３】
【図１】本発明の第１実施形態による伝達係数推定回路を含むＯＦＤＭ信号送受信装置を示すブロック図である。
【図２】本第１実施形態における伝達係数推定回路４−４の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３実施形態による伝達係数推定値更新回路の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第５実施形態による伝達係数推定値更新回路６の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第６実施形態による伝達係数推定行列更新回路７の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第７実施形態による伝達係数推定回路８の構成を示すブロック図である。
【図７】本第７実施形態のレプリカ推定伝達係数推定行列フィルタ８−８の内部構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第９実施形態による伝達係数推定回路９の構成を示すブロック図である。
【図９】本第９実施形態による伝達係数行列フィルタ９−９の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第１１実施形態による伝達係数推定行列更新回路１０の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第１３実施形態における伝達係数推定値更新回路の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第１４実施形態における伝達係数推定値更新回路の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第１５実施形態における伝達係数推定回路の構成を示すブロック図である。
【図１４】本第１５実施形態のレプリカ推定伝達係数行列列ベクトルフィルタ１３−８の内部構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の第１７実施形態における伝達係数推定回路の構成を示すブロック図である。
【図１６】本第１７実施形態の伝達係数推定行列列ベクトルフィルタ１４−９の構成を示すブロック図である。
【図１７】従来技術によるＯＦＤＭ信号送受信装置の構成例を示すブロック図である。
【図１８】従来技術におけるバースト信号の一例を示す図である。
【図１９】従来技術による伝達係数推定回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０２１４】
４  ＯＦＤＭ信号受信装置
４−１−１〜４−１−Ｋ  受信アンテナ
４−２−１〜４−２−Ｋ  高速フーリエ変換器
４−３  初期伝達係数推定回路
４−４、８  伝達係数推定回路
４−５  干渉キャンセラ
４−６−１〜４−６−Ｋ  復調器
４−４−１−１〜４−４−１−Ｋ、８−１−１〜８−１−Ｋ、９−１−１〜９−１−Ｋ、１３−１−１〜１３−１−Ｋ、１４−１−１〜１４−１−Ｋ  再変調器
４−４−２、８−２、９−２、１３−２、１４−２  レプリカ行列生成器
４−４−３、８−３、９−３、１３−３、１４−３  擬似逆行列演算器
４−４−４、８−４、９−４、１３−４、１４−４  受信信号行列生成器
４−４−５、８−５、９−５、１３−５、１４−５  行列乗算器
４−４−６、８−６、９−６、１３−６、１４−６  伝達係数推定行列記憶回路
４−４−７、８−７、９−７、１３−７、１４−７  伝達係数推定行列更新回路
５、６、７、１０，１１，１２  伝達係数推定回路
５−１、６−１、７−１  行列重み演算回路
５−２、６−２、７−２  重み係数記憶回路
５−３、６−３、７−３  行列重み付け合成回路
６−４、７−４  行列重み加算器
６−５、６−５  伝達係数推定行列更新判定回路
７−６  伝達係数推定行列非更新期間計算回路
７−７  伝達係数行列履歴情報制御回路
８−８、９−８、１４−８  レプリカ推定伝達係数行列フィルタ
８−８−１、９−９−１、１３−８−１、１４−９−１  行列減算器
８−８−２、９−９−２  行列ユークリッド距離計算回路
８−８−３  レプリカ推定伝達係数行列選択回路
９−９、１４−９  伝達係数推定行列フィルタ
９−９−３  伝達係数行列選択回路
１０−１、１１−１、１２−１  ベクトル重み演算回路
１０−２、１１−２、１２−２  重み係数記憶回路
１０−３、１１−３、１２−３  ベクトル重み付け合成回路
１１−４、１２−４  ベクトル重み加算器
１１−５、１２−５  伝達係数推定行列列ベクトル更新判定回路
１２−６  伝達係数推定行列列ベクトル非更新期間計算回路
１２−７  伝達係数行列履歴情報制御回路
１３−８  レプリカ推定伝達係数行列列ベクトルフィルタ
１３−８−２、１４−９−２  ベクトルユークリッド距離計算回路
１３−８−３  レプリカ推定伝達係数行列列ベクトル選択回路
１４−９−３  伝達係数行列列ベクトル選択回路
【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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【図１９】
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