(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信系列ごとのＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号の有効シンボル期間に相当する時間の等価ベースバンド信号をＦＦＴし、時間領域信号を周波数領域信号に変換するＦＦＴ部と、
前記ＦＦＴ部により変換された前記周波数領域信号からチャネル行列を推定するチャネル推定部と、
前記チャネル推定部により推定された前記チャネル行列から重み行列を算出する重み行列算出部と、
前記ＦＦＴ部により変換された前記周波数領域信号と、前記重み行列算出部により算出された前記重み行列とを乗算し、受信系列ごとの受信信号の分離および検出を行う空間フィルタ部と、
前記空間フィルタ部により分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号に基づいて、受信系列ごとの帯域全体の雑音分散値を算出する帯域雑音分散算出部と、
前記帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の雑音分散値、および前記重み行列算出部により算出された前記重み行列に基づいて、受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を算出する雑音分散算出部と、
前記空間フィルタにより分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号、および前記雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値に基づいて、受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を算出するＱＡＭ復調部と、
前記ＱＡＭ復調部により算出された前記受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を多重する多重部と、
前記多重部により多重された前記対数尤度比を用いて誤り訂正復号処理を行い、ビット列を生成して出力する誤り訂正復号部と、を備え、
前記雑音分散算出部は、
前記重み行列算出部により算出された前記重み行列の各要素の振幅を算出し、前記重み行列の各要素の振幅を要素とする行列を生成する振幅算出部と、
前記振幅算出部により生成された前記行列から、受信系列ごとの列ベクトルを抽出する列ベクトル抽出部と、
前記帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の雑音分散値から、行ベクトルを生成する行ベクトル化部と、
前記列ベクトル抽出部により抽出された前記受信系列ごとの列ベクトルと、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、受信系列ごとの乗算結果を出力する乗算部と、
前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を全キャリヤに渡って平均化し、受信系列ごとの帯域全体の乗算結果を算出する相加平均部と、
前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を、前記相加平均部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の乗算結果で除算し、受信系列ごとの除算結果を出力する除算部と、
前記除算部により出力された前記受信系列ごとの除算結果と、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を求める乗算部と、を備えることを特徴とするＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置。
【請求項２】
前記帯域雑音分散算出部は、出力段帯域雑音分散算出部および入力段帯域雑音分散算出部を備え、
前記出力段帯域雑音分散算出部は、
前記空間フィルタ部により分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号をシンボル再生し、受信系列ごとの再生信号を生成するシンボル再生部と、
前記シンボル再生部により生成された前記受信系列ごとの再生信号から、前記空間フィルタ部により分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号を減算し、受信系列ごとの誤差信号を生成する減算部と、
前記減算部により生成された前記受信系列ごとの誤差信号の振幅を算出する振幅算出部と、
前記振幅算出部により算出された前記受信系列ごとの誤差信号の振幅を全キャリヤに渡って平均化し、受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値を算出する相加平均部と、を備え、
前記入力段帯域雑音分散算出部は、
前記重み行列算出部により算出された前記重み行列の各要素の振幅を算出し、前記重み行列の各要素の振幅を要素とする行列を生成する振幅算出部と、
前記振幅算出部により生成された前記行列の逆行列を算出する逆行列算出部と、
前記逆行列算出部により算出された前記逆行列を全キャリヤに渡って平均化し、帯域全体の平均値を要素とする逆行列を算出する相加平均部と、
前記出力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値と、前記相加平均部により算出された前記逆行列とを乗算し、前記受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値を求め、前記受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値を、前記受信系列ごとの帯域全体の雑音分散値として出力する入力雑音分散算出部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置。
【請求項３】
受信系列ごとのＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号の有効シンボル期間に相当する時間の等価ベースバンド信号をＦＦＴし、時間領域信号を周波数領域信号に変換するＦＦＴ部と、
前記ＦＦＴ部により変換された前記周波数領域信号からチャネル行列を推定するチャネル推定部と、
前記チャネル推定部により推定された前記チャネル行列から、ゼロフォーシング規範に基づいて重み行列を算出する第１の重み行列算出部と、
前記ＦＦＴ部により変換された前記周波数領域信号と、前記第１の重み行列算出部により算出された前記重み行列とを乗算し、受信系列ごとの受信信号の分離および検出を行う第１の空間フィルタ部と、
前記第１の空間フィルタ部により分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号に基づいて、前記第１の空間フィルタ部の出力信号に含まれる雑音分散値を、受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値として算出する出力段帯域雑音分散算出部と、
前記出力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値、および前記第１の重み行列算出部により算出された前記重み行列に基づいて、前記第１の空間フィルタ部の入力信号に含まれる雑音分散値を、受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値として算出する入力段帯域雑音分散算出部と、
前記チャネル推定部により推定された前記チャネル行列、および前記入力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値から、ＭＭＳＥ規範に基づいて重み行列を算出する第２の重み行列算出部と、
前記ＦＦＴ部により変換された前記周波数領域信号と、前記第２の重み行列算出部により算出された前記重み行列とを乗算し、受信系列ごとの受信信号の分離および検出を行う第２の空間フィルタ部と、
前記入力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値、および前記第２の重み行列算出部により算出された前記重み行列に基づいて、受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を算出する雑音分散算出部と、
前記第２の空間フィルタにより分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号、および前記雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値に基づいて、受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を算出するＱＡＭ復調部と、
前記ＱＡＭ復調部により算出された前記受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を多重する多重部と、
前記多重部により多重された前記対数尤度比を用いて誤り訂正復号処理を行い、ビット列を生成して出力する誤り訂正復号部と、を備え、
前記雑音分散算出部は、
前記第２の重み行列算出部により算出された前記重み行列の各要素の振幅を算出し、前記重み行列の各要素の振幅を要素とする行列を生成する振幅算出部と、
前記振幅算出部により生成された前記行列から、受信系列ごとの列ベクトルを抽出する列ベクトル抽出部と、
前記入力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値から、行ベクトルを生成する行ベクトル化部と、
前記列ベクトル抽出部により抽出された前記受信系列ごとの列ベクトルと、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、受信系列ごとの乗算結果を出力する乗算部と、
前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を全キャリヤに渡って平均化し、受信系列ごとの帯域全体の乗算結果を算出する相加平均部と、
前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を、前記相加平均部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の乗算結果で除算し、受信系列ごとの除算結果を出力する除算部と、
前記除算部により出力された前記受信系列ごとの除算結果と、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を求める乗算部と、を備えることを特徴とするＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置。
【請求項４】
前記第２の重み行列算出部は、
前記チャネル推定部により推定された前記チャネル行列の複素共役転置行列を算出する複素共役転置部と、
前記チャネル推定部により推定された前記チャネル行列と、前記複素共役転置部により算出された前記複素共役転置行列とを乗算し、乗算結果の行列を出力する第１の乗算部と、
前記入力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値を対角成分に設定し、ゼロを非対角成分に設定することで、対角行列を生成する対角行列生成部と、
前記第１の乗算部により出力された前記乗算結果の行列に、前記対角行列生成部により生成された前記対角行列を加算し、加算結果の行列を出力する加算部と、
前記加算部により出力された前記加算結果の行列の逆行列を算出する逆行列算出部と、
前記逆行列算出部により算出された前記逆行列と、前記複素共役転置部により算出された前記複素共役転置行列とを乗算し、前記重み行列を求める乗算部と、を備えることを特徴とする請求項３に記載のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置。
【請求項５】
受信系列ごとのＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号の有効シンボル期間に相当する時間の等価ベースバンド信号をＦＦＴし、時間領域信号を周波数領域信号に変換するＦＦＴ部と、
前記ＦＦＴ部により変換された前記周波数領域信号からチャネル行列を推定するチャネル推定部と、
前記チャネル推定部により推定された前記チャネル行列から、ゼロフォーシング規範に基づいて重み行列を算出する第１の重み行列算出部と、
前記ＦＦＴ部により変換された前記周波数領域信号と、前記第１の重み行列算出部により算出された前記重み行列とを乗算し、受信系列ごとの受信信号の分離および検出を行う第１の空間フィルタ部と、
前記第１の空間フィルタ部により分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号に基づいて、前記第１の空間フィルタ部の出力信号に含まれる雑音分散値を、受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値として算出する出力段帯域雑音分散算出部と、
前記出力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値、および前記第１の重み行列算出部により算出された前記重み行列に基づいて、前記第１の空間フィルタ部の入力信号に含まれる雑音分散値を、受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値として算出する入力段帯域雑音分散算出部と、
前記入力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値、および前記第１の重み行列算出部により算出された前記重み行列に基づいて、受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を算出する雑音分散算出部と、
前記第１の空間フィルタにより分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号、および前記雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値に基づいて、受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を算出するＱＡＭ復調部と、
前記ＱＡＭ復調部により算出された前記受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を多重する多重部と、
前記多重部により多重された前記対数尤度比を用いて誤り訂正復号処理を行い、ビット列を生成して出力する誤り訂正復号部と、を備え、
前記雑音分散算出部は、
前記第１の重み行列算出部により算出された前記重み行列の各要素の振幅を算出し、前記重み行列の各要素の振幅を要素とする行列を生成する振幅算出部と、
前記振幅算出部により生成された前記行列から、受信系列ごとの列ベクトルを抽出する列ベクトル抽出部と、
前記入力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値から、行ベクトルを生成する行ベクトル化部と、
前記列ベクトル抽出部により抽出された前記受信系列ごとの列ベクトルと、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、受信系列ごとの乗算結果を出力する乗算部と、
前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を全キャリヤに渡って平均化し、受信系列ごとの帯域全体の乗算結果を算出する相加平均部と、
前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を、前記相加平均部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の乗算結果で除算し、受信系列ごとの除算結果を出力する除算部と、
前記除算部により出力された前記受信系列ごとの除算結果と、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を求める乗算部と、を備えることを特徴とするＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置。
【請求項６】
受信系列ごとのＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号の有効シンボル期間に相当する時間の等価ベースバンド信号をＦＦＴし、時間領域信号を周波数領域信号に変換するＦＦＴ部と、
前記ＦＦＴ部により変換された前記周波数領域信号からチャネル行列を推定するチャネル推定部と、
前記チャネル推定部により推定された前記チャネル行列から、ゼロフォーシング規範に基づいて重み行列を算出する第１の重み行列算出部と、
前記ＦＦＴ部により変換された前記周波数領域信号と、前記第１の重み行列算出部により算出された前記重み行列とを乗算し、受信系列ごとの受信信号の分離および検出を行う第１の空間フィルタ部と、
前記第１の空間フィルタ部により分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号に基づいて、前記第１の空間フィルタ部の出力信号に含まれる雑音分散値を、受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値として算出する出力段帯域雑音分散算出部と、
前記出力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値、および前記第１の重み行列算出部により算出された前記重み行列に基づいて、受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を算出する雑音分散算出部と、
前記第１の空間フィルタにより分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号、および前記雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値に基づいて、受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を算出するＱＡＭ復調部と、
前記ＱＡＭ復調部により算出された前記受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を多重する多重部と、
前記多重部により多重された前記対数尤度比を用いて誤り訂正復号処理を行い、ビット列を生成して出力する誤り訂正復号部と、を備え、
前記雑音分散算出部は、
前記第１の重み行列算出部により算出された前記重み行列の各要素の振幅を算出し、前記重み行列の各要素の振幅を要素とする行列を生成する振幅算出部と、
前記振幅算出部により生成された前記行列から、受信系列ごとの列ベクトルを抽出する列ベクトル抽出部と、
前記出力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値から、行ベクトルを生成する行ベクトル化部と、
前記列ベクトル抽出部により抽出された前記受信系列ごとの列ベクトルと、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、受信系列ごとの乗算結果を出力する乗算部と、
前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を全キャリヤに渡って平均化し、受信系列ごとの帯域全体の乗算結果を算出する相加平均部と、
前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を、前記相加平均部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の乗算結果で除算し、受信系列ごとの除算結果を出力する除算部と、
前記除算部により出力された前記受信系列ごとの除算結果と、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を求める乗算部と、を備えることを特徴とするＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置。
【請求項７】
ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置に搭載されるチップにおいて、
受信系列ごとのＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号の有効シンボル期間に相当する時間の等価ベースバンド信号をＦＦＴし、時間領域信号を周波数領域信号に変換するＦＦＴ部と、
前記ＦＦＴ部により変換された前記周波数領域信号からチャネル行列を推定するチャネル推定部と、
前記チャネル推定部により推定された前記チャネル行列から重み行列を算出する重み行列算出部と、
前記ＦＦＴ部により変換された前記周波数領域信号と、前記重み行列算出部により算出された前記重み行列とを乗算し、受信系列ごとの受信信号の分離および検出を行う空間フィルタ部と、
前記空間フィルタ部により分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号に基づいて、受信系列ごとの帯域全体の雑音分散値を算出する帯域雑音分散算出部と、
前記帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の雑音分散値、および前記重み行列算出部により算出された前記重み行列に基づいて、受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を算出する雑音分散算出部と、
前記空間フィルタにより分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号、および前記雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値に基づいて、受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を算出するＱＡＭ復調部と、
前記ＱＡＭ復調部により算出された前記受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を多重する多重部と、
前記多重部により多重された前記対数尤度比を用いて誤り訂正復号処理を行い、ビット列を生成して出力する誤り訂正復号部と、を備え、
前記雑音分散算出部は、
前記重み行列算出部により算出された前記重み行列の各要素の振幅を算出し、前記重み行列の各要素の振幅を要素とする行列を生成する振幅算出部と、
前記振幅算出部により生成された前記行列から、受信系列ごとの列ベクトルを抽出する列ベクトル抽出部と、
前記帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の雑音分散値から、行ベクトルを生成する行ベクトル化部と、
前記列ベクトル抽出部により抽出された前記受信系列ごとの列ベクトルと、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、受信系列ごとの乗算結果を出力する乗算部と、
前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を全キャリヤに渡って平均化し、受信系列ごとの帯域全体の乗算結果を算出する相加平均部と、
前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を、前記相加平均部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の乗算結果で除算し、受信系列ごとの除算結果を出力する除算部と、
前記除算部により出力された前記受信系列ごとの除算結果と、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を求める乗算部と、を備えることを特徴とするチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号を受信する受信装置に関し、特に、複数の受信系列間で受信信号のＣ／Ｎが大きく異なる場合であっても、送信データを正しく受信するＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル放送や無線ＬＡＮなどに採用されているマルチキャリヤ変調方式にＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重方式）がある。ＯＦＤＭではマルチパスに対する耐性を得るために、ガードインターバル（ＧＩ：Guard Interval）またはサイクリックプレフィックス（ＣＰ：Cyclic Prefix）と呼ばれる区間を設けている。ＯＦＤＭでは、送信元から受信点までの伝送路の遅延広がりがＧＩ長以内である場合に、チャネル等化が可能であることが知られている。
【０００３】
一方、送信側および受信側の双方で複数のアンテナを使用するＭＩＭＯ（Multiple Input and Multiple Output）構成により情報を伝送する技術があり、この技術に関する検討が行われている（非特許文献１，２）。特に、それぞれのアンテナから異なる情報を伝送する空間分割多重ＭＩＭＯは、送信アンテナの数に比例して伝送容量を大きくすることができるという利点を有する。
【０００４】
ＯＦＤＭを変調方式としたＭＩＭＯ構成による情報伝送はＭＩＭＯ−ＯＦＤＭと呼ばれ、両者の利点を矛盾なく組み合わせることができる。
【０００５】
空間分割多重ＭＩＭＯ（非特許文献３）の受信方法としては、ゼロフォーシング法（非特許文献４）、ＭＭＳＥ法、ＭＬＤ法などが知られている。ゼロフォーシング法は他の２つと比較して、計算量が小さいという利点を有している。しかし、受信信号のＣ／Ｎが小さい場合、互いの受信系列の信号に含まれる干渉成分を除去する際に、それぞれの受信系列の信号に雑音が付加されてしまう。ゼロフォーシング法では、このような雑音強調によって受信特性が劣化するという欠点がある。
【０００６】
ＭＬＤ法は他の２つの手法と比較して、計算量は大幅に大きくなるものの、最適な受信方法である、ということが知られている。ＭＭＳＥ法は計算量および受信特性の観点において、これらの中間的な受信方法であり、受信信号のＣ／Ｎを推定する必要があるものの、ゼロフォーシング法とは異なり、雑音強調がないという特徴がある。
【０００７】
一方、ＬＤＰＣ符号は、シャノン限界に迫る誤り訂正符号として、近年大きな注目を集め広い分野で採用されている。誤り訂正符号においては、軟判定値を用いることが有効である。ＬＤＰＣ符号の復号に軟判定値を用いる場合、対数尤度比を用いることが一般的であるが、これを求める際には信号に重畳されている雑音成分の分散値を推定することが必要である。
【０００８】
このように、ＭＭＳＥ法を用いて受信信号の分離および等化を行う場合、および対数尤度比を求める場合には、信号に重畳されている雑音成分の分散値を推定することが必要であり、これを精度良く推定することが良好な受信特性を得るために必要である。
【０００９】
一般に、ＭＩＭＯシステムにおいて、受信信号に含まれる雑音は受信系列ごとに独立であると仮定されているが、雑音成分の分散値については同一であるとされる。例えば、ＭＭＳＥ法における重み行列は、次式で与えられる（非特許文献５）。
【数１】
0006727005.tif 000002
ここで、Ｗμは重み行列、Ｈはチャネル行列、Ｎtは送信アンテナ数、γ0は１素子のみで全電力を送信した場合の平均受信ＳＮ比を示す。また、ＩNtはＮt×Ｎtの単位行列、上付きのＴは転置、上付きのＨは複素共役転置を示す。
【００１０】
ここで、前記式（１）の括弧内第２項の有無が、ゼロフォーシング法とＭＭＳＥ法の差異である。前記式（１）の括弧内第２項は、ゼロフォーシング法では存在しないが、ＭＭＳＥ法では存在する。
【００１１】
前述のとおり、ゼロフォーシング法には、雑音強調によって受信特性が劣化するという欠点があり、ＭＭＳＥ法には雑音強調がない。つまり、前記式（１）の括弧内第２項は、雑音強調を引き起こさないための要素であるといえる。この雑音強調を引き起こさないための要素である前記式（１）の括弧内第２項は、単位行列にスカラ量が乗算されたものであることから、行列内の全ての対角成分に同一のスカラ量が加算されることとなる。
【００１２】
前述の非特許文献２によれば、ＭＭＳＥ法にて次式の受信処理が行われる。復号信号ベクトルを次式で示す。
【数２】
0006727005.tif 000003
ここで、ＭTは送信アンテナ数（前記Ｎtに相当）、ＭRは受信アンテナ数、Ｈはチャネルインパルス行列（前記チャネル行列と同義）、γは受信信号ベクトルを示す。また、ρは送信信号電力、σn2は雑音成分の分散値、ＩMRはＭR×ＭRの単位行列を示す。すなわち、前記式（２）においても、考慮すべき雑音成分は、行列内の全ての対角成分において同じスカラ量である。
【００１３】
また、対数尤度比を算出する際に用いる分離および検出後のＳ／Ｎ（信号電力を１とすれば、前述の雑音成分の分散値に相当）は、次式で与えられる（非特許文献６）。
【数３】
0006727005.tif 000004
【数４】
0006727005.tif 000005
【００１４】
ここで、
【数５】
0006727005.tif 000006
は伝送路行列（チャネル行列）の逆行列、σ2は各受信アンテナの雑音成分の分散値を示す。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】唐沢、“ＭＩＭＯ伝搬チャネルモデリング”、信学論、J86-B,9 (2003)
【非特許文献２】“平成１６年度標準技術集「ＭＩＭＯ（multi input multi output）関連技術」”、 特許庁
【非特許文献３】大鐘、西村、小川、“ＭＩＭＯチャネルにおける空間分割多重方式とその基本特性”、 信学論、J87-B,9、 pp.1162-1173 (2004)
【非特許文献４】F.Becker, L.N.Holzman, R.LuckyandE.Port，“Automatic equalization for digital communication”， Proceedings of the IEEE，53，1， pp.96-97 (1965)
【非特許文献５】大鐘、 小川、“わかりやすいＭＩＭＯシステム技術”、 オーム社 (2009)
【非特許文献６】平、石津、村上、“ＳＤＭおよびＳＴＣを用いるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの受信特性”、信学技報RCS、103、128、pp.85-90 (2003)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
前記式（３）（４）のとおり、対数尤度比を算出する際に用いる分離および検出後のＳ／Ｎを求める場合に、受信アンテナの雑音成分の分散値は、受信系列ごとに同一であるとされている。
【００１７】
しかしながら、例えば、送信側で送信系列ごとに出力の大きさに差をつけて送信しているなど、受信系列ごとに雑音成分の分散値が大きく異なる場合がある。この場合には、ＭＭＳＥ法において、分離および検出用の重み行列や対数尤度比を精度良く算出することができないという問題がある。
【００１８】
そこで、本発明はかかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、受信信号に含まれる雑音成分の分散値を精度良く推定し、対数尤度比を精度良く算出可能なＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記課題を解決するために、請求項１のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置は、受信系列ごとのＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号の有効シンボル期間に相当する時間の等価ベースバンド信号をＦＦＴし、時間領域信号を周波数領域信号に変換するＦＦＴ部と、前記ＦＦＴ部により変換された前記周波数領域信号からチャネル行列を推定するチャネル推定部と、前記チャネル推定部により推定された前記チャネル行列から重み行列を算出する重み行列算出部と、前記ＦＦＴ部により変換された前記周波数領域信号と、前記重み行列算出部により算出された前記重み行列とを乗算し、受信系列ごとの受信信号の分離および検出を行う空間フィルタ部と、前記空間フィルタ部により分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号に基づいて、受信系列ごとの帯域全体の雑音分散値を算出する帯域雑音分散算出部と、前記帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の雑音分散値、および前記重み行列算出部により算出された前記重み行列に基づいて、受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を算出する雑音分散算出部と、前記空間フィルタにより分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号、および前記雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値に基づいて、受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を算出するＱＡＭ復調部と、前記ＱＡＭ復調部により算出された前記受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を多重する多重部と、前記多重部により多重された前記対数尤度比を用いて誤り訂正復号処理を行い、ビット列を生成して出力する誤り訂正復号部と、を備え、前記雑音分散算出部が、前記重み行列算出部により算出された前記重み行列の各要素の振幅を算出し、前記重み行列の各要素の振幅を要素とする行列を生成する振幅算出部と、前記振幅算出部により生成された前記行列から、受信系列ごとの列ベクトルを抽出する列ベクトル抽出部と、前記帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の雑音分散値から、行ベクトルを生成する行ベクトル化部と、前記列ベクトル抽出部により抽出された前記受信系列ごとの列ベクトルと、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、受信系列ごとの乗算結果を出力する乗算部と、前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を全キャリヤに渡って平均化し、受信系列ごとの帯域全体の乗算結果を算出する相加平均部と、前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を、前記相加平均部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の乗算結果で除算し、受信系列ごとの除算結果を出力する除算部と、前記除算部により出力された前記受信系列ごとの除算結果と、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を求める乗算部と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項２のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置は、請求項１に記載のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置において、前記帯域雑音分散算出部が、出力段帯域雑音分散算出部および入力段帯域雑音分散算出部を備え、前記出力段帯域雑音分散算出部が、前記空間フィルタ部により分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号をシンボル再生し、受信系列ごとの再生信号を生成するシンボル再生部と、前記シンボル再生部により生成された前記受信系列ごとの再生信号から、前記空間フィルタ部により分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号を減算し、受信系列ごとの誤差信号を生成する減算部と、前記減算部により生成された前記受信系列ごとの誤差信号の振幅を算出する振幅算出部と、前記振幅算出部により算出された前記受信系列ごとの誤差信号の振幅を全キャリヤに渡って平均化し、受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値を算出する相加平均部と、を備え、前記入力段帯域雑音分散算出部が、前記重み行列算出部により算出された前記重み行列の各要素の振幅を算出し、前記重み行列の各要素の振幅を要素とする行列を生成する振幅算出部と、前記振幅算出部により生成された前記行列の逆行列を算出する逆行列算出部と、前記逆行列算出部により算出された前記逆行列を全キャリヤに渡って平均化し、帯域全体の平均値を要素とする逆行列を算出する相加平均部と、前記出力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値と、前記相加平均部により算出された前記逆行列とを乗算し、前記受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値を求め、前記受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値を、前記受信系列ごとの帯域全体の雑音分散値として出力する入力雑音分散算出部と、を備えることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項３のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置は、受信系列ごとのＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号の有効シンボル期間に相当する時間の等価ベースバンド信号をＦＦＴし、時間領域信号を周波数領域信号に変換するＦＦＴ部と、前記ＦＦＴ部により変換された前記周波数領域信号からチャネル行列を推定するチャネル推定部と、前記チャネル推定部により推定された前記チャネル行列から、ゼロフォーシング規範に基づいて重み行列を算出する第１の重み行列算出部と、前記ＦＦＴ部により変換された前記周波数領域信号と、前記第１の重み行列算出部により算出された前記重み行列とを乗算し、受信系列ごとの受信信号の分離および検出を行う第１の空間フィルタ部と、前記第１の空間フィルタ部により分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号に基づいて、前記第１の空間フィルタ部の出力信号に含まれる雑音分散値を、受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値として算出する出力段帯域雑音分散算出部と、前記出力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値、および前記第１の重み行列算出部により算出された前記重み行列に基づいて、前記第１の空間フィルタ部の入力信号に含まれる雑音分散値を、受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値として算出する入力段帯域雑音分散算出部と、前記チャネル推定部により推定された前記チャネル行列、および前記入力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値から、ＭＭＳＥ規範に基づいて重み行列を算出する第２の重み行列算出部と、前記ＦＦＴ部により変換された前記周波数領域信号と、前記第２の重み行列算出部により算出された前記重み行列とを乗算し、受信系列ごとの受信信号の分離および検出を行う第２の空間フィルタ部と、前記入力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値、および前記第２の重み行列算出部により算出された前記重み行列に基づいて、受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を算出する雑音分散算出部と、前記第２の空間フィルタにより分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号、および前記雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値に基づいて、受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を算出するＱＡＭ復調部と、前記ＱＡＭ復調部により算出された前記受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を多重する多重部と、前記多重部により多重された前記対数尤度比を用いて誤り訂正復号処理を行い、ビット列を生成して出力する誤り訂正復号部と、を備え、前記雑音分散算出部が、前記第２の重み行列算出部により算出された前記重み行列の各要素の振幅を算出し、前記重み行列の各要素の振幅を要素とする行列を生成する振幅算出部と、前記振幅算出部により生成された前記行列から、受信系列ごとの列ベクトルを抽出する列ベクトル抽出部と、前記入力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値から、行ベクトルを生成する行ベクトル化部と、前記列ベクトル抽出部により抽出された前記受信系列ごとの列ベクトルと、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、受信系列ごとの乗算結果を出力する乗算部と、前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を全キャリヤに渡って平均化し、受信系列ごとの帯域全体の乗算結果を算出する相加平均部と、前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を、前記相加平均部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の乗算結果で除算し、受信系列ごとの除算結果を出力する除算部と、前記除算部により出力された前記受信系列ごとの除算結果と、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を求める乗算部と、を備えることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項４のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置は、請求項３に記載のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置において、前記第２の重み行列算出部が、前記チャネル推定部により推定された前記チャネル行列の複素共役転置行列を算出する複素共役転置部と、前記チャネル推定部により推定された前記チャネル行列と、前記複素共役転置部により算出された前記複素共役転置行列とを乗算し、乗算結果の行列を出力する第１の乗算部と、前記入力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値を対角成分に設定し、ゼロを非対角成分に設定することで、対角行列を生成する対角行列生成部と、前記第１の乗算部により出力された前記乗算結果の行列に、前記対角行列生成部により生成された前記対角行列を加算し、加算結果の行列を出力する加算部と、前記加算部により出力された前記加算結果の行列の逆行列を算出する逆行列算出部と、前記逆行列算出部により算出された前記逆行列と、前記複素共役転置部により算出された前記複素共役転置行列とを乗算し、前記重み行列を求める乗算部と、を備えることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項５のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置は、受信系列ごとのＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号の有効シンボル期間に相当する時間の等価ベースバンド信号をＦＦＴし、時間領域信号を周波数領域信号に変換するＦＦＴ部と、前記ＦＦＴ部により変換された前記周波数領域信号からチャネル行列を推定するチャネル推定部と、前記チャネル推定部により推定された前記チャネル行列から、ゼロフォーシング規範に基づいて重み行列を算出する第１の重み行列算出部と、前記ＦＦＴ部により変換された前記周波数領域信号と、前記第１の重み行列算出部により算出された前記重み行列とを乗算し、受信系列ごとの受信信号の分離および検出を行う第１の空間フィルタ部と、前記第１の空間フィルタ部により分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号に基づいて、前記第１の空間フィルタ部の出力信号に含まれる雑音分散値を、受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値として算出する出力段帯域雑音分散算出部と、前記出力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値、および前記第１の重み行列算出部により算出された前記重み行列に基づいて、前記第１の空間フィルタ部の入力信号に含まれる雑音分散値を、受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値として算出する入力段帯域雑音分散算出部と、前記入力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値、および前記第１の重み行列算出部により算出された前記重み行列に基づいて、受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を算出する雑音分散算出部と、前記第１の空間フィルタにより分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号、および前記雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値に基づいて、受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を算出するＱＡＭ復調部と、前記ＱＡＭ復調部により算出された前記受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を多重する多重部と、前記多重部により多重された前記対数尤度比を用いて誤り訂正復号処理を行い、ビット列を生成して出力する誤り訂正復号部と、を備え、前記雑音分散算出部が、前記第１の重み行列算出部により算出された前記重み行列の各要素の振幅を算出し、前記重み行列の各要素の振幅を要素とする行列を生成する振幅算出部と、前記振幅算出部により生成された前記行列から、受信系列ごとの列ベクトルを抽出する列ベクトル抽出部と、前記入力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値から、行ベクトルを生成する行ベクトル化部と、前記列ベクトル抽出部により抽出された前記受信系列ごとの列ベクトルと、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、受信系列ごとの乗算結果を出力する乗算部と、前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を全キャリヤに渡って平均化し、受信系列ごとの帯域全体の乗算結果を算出する相加平均部と、前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を、前記相加平均部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の乗算結果で除算し、受信系列ごとの除算結果を出力する除算部と、前記除算部により出力された前記受信系列ごとの除算結果と、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を求める乗算部と、を備えることを特徴とする。
【００２４】
また、請求項６のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置は、受信系列ごとのＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号の有効シンボル期間に相当する時間の等価ベースバンド信号をＦＦＴし、時間領域信号を周波数領域信号に変換するＦＦＴ部と、前記ＦＦＴ部により変換された前記周波数領域信号からチャネル行列を推定するチャネル推定部と、前記チャネル推定部により推定された前記チャネル行列から、ゼロフォーシング規範に基づいて重み行列を算出する第１の重み行列算出部と、前記ＦＦＴ部により変換された前記周波数領域信号と、前記第１の重み行列算出部により算出された前記重み行列とを乗算し、受信系列ごとの受信信号の分離および検出を行う第１の空間フィルタ部と、前記第１の空間フィルタ部により分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号に基づいて、前記第１の空間フィルタ部の出力信号に含まれる雑音分散値を、受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値として算出する出力段帯域雑音分散算出部と、前記出力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値、および前記第１の重み行列算出部により算出された前記重み行列に基づいて、受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を算出する雑音分散算出部と、前記第１の空間フィルタにより分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号、および前記雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値に基づいて、受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を算出するＱＡＭ復調部と、前記ＱＡＭ復調部により算出された前記受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を多重する多重部と、前記多重部により多重された前記対数尤度比を用いて誤り訂正復号処理を行い、ビット列を生成して出力する誤り訂正復号部と、を備え、前記雑音分散算出部が、前記第１の重み行列算出部により算出された前記重み行列の各要素の振幅を算出し、前記重み行列の各要素の振幅を要素とする行列を生成する振幅算出部と、前記振幅算出部により生成された前記行列から、受信系列ごとの列ベクトルを抽出する列ベクトル抽出部と、前記出力段帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値から、行ベクトルを生成する行ベクトル化部と、前記列ベクトル抽出部により抽出された前記受信系列ごとの列ベクトルと、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、受信系列ごとの乗算結果を出力する乗算部と、前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を全キャリヤに渡って平均化し、受信系列ごとの帯域全体の乗算結果を算出する相加平均部と、前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を、前記相加平均部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の乗算結果で除算し、受信系列ごとの除算結果を出力する除算部と、前記除算部により出力された前記受信系列ごとの除算結果と、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を求める乗算部と、を備えることを特徴とする。
【００２５】
さらに、請求項７のチップは、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置に搭載されるチップにおいて、受信系列ごとのＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号の有効シンボル期間に相当する時間の等価ベースバンド信号をＦＦＴし、時間領域信号を周波数領域信号に変換するＦＦＴ部と、前記ＦＦＴ部により変換された前記周波数領域信号からチャネル行列を推定するチャネル推定部と、前記チャネル推定部により推定された前記チャネル行列から重み行列を算出する重み行列算出部と、前記ＦＦＴ部により変換された前記周波数領域信号と、前記重み行列算出部により算出された前記重み行列とを乗算し、受信系列ごとの受信信号の分離および検出を行う空間フィルタ部と、前記空間フィルタ部により分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号に基づいて、受信系列ごとの帯域全体の雑音分散値を算出する帯域雑音分散算出部と、前記帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の雑音分散値、および前記重み行列算出部により算出された前記重み行列に基づいて、受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を算出する雑音分散算出部と、前記空間フィルタにより分離および検出が行われた前記受信系列ごとの受信信号、および前記雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値に基づいて、受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を算出するＱＡＭ復調部と、前記ＱＡＭ復調部により算出された前記受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を多重する多重部と、前記多重部により多重された前記対数尤度比を用いて誤り訂正復号処理を行い、ビット列を生成して出力する誤り訂正復号部と、を備え、前記雑音分散算出部が、前記重み行列算出部により算出された前記重み行列の各要素の振幅を算出し、前記重み行列の各要素の振幅を要素とする行列を生成する振幅算出部と、前記振幅算出部により生成された前記行列から、受信系列ごとの列ベクトルを抽出する列ベクトル抽出部と、前記帯域雑音分散算出部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の雑音分散値から、行ベクトルを生成する行ベクトル化部と、前記列ベクトル抽出部により抽出された前記受信系列ごとの列ベクトルと、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、受信系列ごとの乗算結果を出力する乗算部と、前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を全キャリヤに渡って平均化し、受信系列ごとの帯域全体の乗算結果を算出する相加平均部と、前記乗算部により出力された前記受信系列ごとの乗算結果を、前記相加平均部により算出された前記受信系列ごとの帯域全体の乗算結果で除算し、受信系列ごとの除算結果を出力する除算部と、前記除算部により出力された前記受信系列ごとの除算結果と、前記行ベクトル化部により生成された前記行ベクトルとを乗算し、前記受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を求める乗算部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本発明によれば、受信信号に含まれる雑音成分の分散値を精度良く推定し、対数尤度比を精度良く算出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施例１によるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】出力段帯域雑音分散算出部の構成例を示すブロック図である。
【図３】入力段帯域雑音分散算出部の構成例を示すブロック図である。
【図４】第２の重み行列算出部の構成例を示すブロック図である。
【図５】雑音分散算出部の構成例を示すブロック図である。
【図６】実施例２によるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置の構成例を示すブロック図である。
【図７】実施例３によるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。説明を簡単にするため、以下のＭＩＭＯシステムでは、送信アンテナ数および受信アンテナ数をともに２とする。後述する実施例２，３についても同様である。なお、本発明は、送信アンテナ数および受信アンテナ数を２に限定するものではない。
【００２９】
〔実施例１〕
まず、実施例１について説明する。図１は、実施例１によるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置の構成例を示すブロック図である。このＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置１は、受信系列数分のＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）部１０−１，１０−２、チャネル推定部１１、重み行列算出部１２−１，１２−２、空間フィルタ部１３−１，１３−２、出力段帯域雑音分散算出部１４、入力段帯域雑音分散算出部１５、雑音分散算出部１６、ＱＡＭ復調部１７−１，１７−２、多重部１８および誤り訂正復号部１９を備えている。
【００３０】
図示しない受信系列数分の周波数変換部は、当該ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置１が受信したＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号を周波数変換し、ＩＦ信号に変換する。受信系列数分の周波数変換部の出力するＩＦ信号は、それぞれ図示しないＡ／Ｄ変換部に入力される。受信系列数分のＡ／Ｄ変換部は、周波数変換部から入力されるＩＦ信号をＡ／Ｄ変換し、デジタルＩＦ信号を出力する。受信系列数分のＡ／Ｄ変換部の出力するデジタルＩＦ信号は、それぞれ図示しない直交復調部に入力される。受信系列数分の直交復調部は、Ａ／Ｄ変換部から入力されるデジタルＩＦ信号を直交復調し、等価ベースバンド信号を出力する。受信系列数分の直交復調部の出力する等価ベースバンド信号は、それぞれ受信系列数分のＦＦＴ部１０−１，１０−２に入力される。後述する実施例２，３についても同様である。
【００３１】
受信系列数分のＦＦＴ部１０−１，１０−２は、直交復調部から入力される等価ベースバンド信号のうち、ＯＦＤＭ信号の有効シンボル期間に相当する時間の等価ベースバンド信号をＦＦＴし、時間領域信号を周波数領域信号に変換する。受信系列数分のＦＦＴ部１０−１，１０−２の出力する周波数領域信号は３分配され、空間フィルタ部１３−１，１３−２およびチャネル推定部１１へそれぞれ入力される。
【００３２】
ＦＦＴ部１０−１，１０−２の出力する周波数領域信号Ｘkを次式で示す。
【数６】
0006727005.tif 000007
ここで、ｋはキャリヤ番号、上付きのＴは転置を示す。
【００３３】
チャネル推定部１１は、ＦＦＴ部１０−１，１０−２から入力される周波数領域信号のうち所定の信号を抽出し、キャリヤごとの伝搬路行列（チャネル行列）を推定する。チャネル推定部１１の出力するチャネル行列は２分配され、一方が重み行列算出部１２−１へ、他方が重み行列算出部１２−２へそれぞれ入力される。
【００３４】
チャネル行列を推定するためには、パイロット信号またはトレーニング信号と呼ばれる、受信側においても既知の信号が用いられる。これらの信号は、送信側から送信系列間で直交するように送信されたり、または複数の送信アンテナのうち１つの送信アンテナのみから交互に送信されたりするようにすればよい。チャネル推定の手法については公知技術であるので説明を省略する。チャネル推定部１１の出力するチャネル行列Ｈkを次式で示す。
【数７】
0006727005.tif 000008
【００３５】
重み行列算出部１２−１は、チャネル推定部１１から入力されるチャネル行列を用い、ゼロフォーシング規範に基づいて、重み行列を算出する。重み行列算出部１２−１の出力する重み行列は２分配され、一方が空間フィルタ部１３−１へ、他方が入力段帯域雑音分散算出部１５へそれぞれ入力される。
【００３６】
重み行列算出部１２−１の出力する重み行列Ｗkzfを次式で示す。
【数８】
0006727005.tif 000009
ｚｆは、ゼロフォーシング規範に基づいていることを示している。
【００３７】
空間フィルタ部１３−１は、ＦＦＴ部１０−１，１０−２から周波数領域信号が入力され、重み行列算出部１２−１から重み行列が入力され、重み行列に周波数領域信号を乗算することで、受信系列数分の受信信号の分離および検出を行う。空間フィルタ部１３−１の出力する受信系列数分の受信信号（分離および検出信号）は、出力段帯域雑音分散算出部１４へ入力される。
【００３８】
空間フィルタ部１３−１の出力する受信系列数分のキャリヤ番号ｋの受信信号Ｙkzfを次式で示す。
【数９】
0006727005.tif 000010
【００３９】
ここで、空間フィルタ部１３−１により出力される受信系列数分の受信信号（分離および検出信号）は、ゼロフォーシング規範に基づいた重み行列を用いて分離および検出された信号であるから、空間フィルタ部１３−１の処理にて雑音が付加されてしまう。つまり、空間フィルタ部１３−１により出力される受信系列数分の受信信号（分離および検出信号）は、雑音強調された信号となる。
【００４０】
（出力段帯域雑音分散算出部１４）
出力段帯域雑音分散算出部１４は、空間フィルタ部１３−１から受信系列数分の受信信号（分離および検出信号）が入力され、それぞれに含まれる雑音成分の分散値を、受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値として算出する。ここで、出力段帯域雑音分散値における出力段は空間フィルタ部１３−１の出力側を意味し、出力段帯域雑音分散値は、空間フィルタ部１３−１により出力された受信信号（空間フィルタ部１３−１の出力信号）に含まれる雑音成分の分散値を示す。
【００４１】
図２は、出力段帯域雑音分散算出部１４の構成例を示すブロック図である。この出力段帯域雑音分散算出部１４は、受信系列数分のシンボル再生部２０−１，２０−２、減算部２１−１，２１−２、振幅算出部２２−１，２２−２および相加平均部２３−１，２３−２を備えている。
【００４２】
空間フィルタ部１３−１から入力される受信系列数分の受信信号（分離および検出信号）はそれぞれ２分配され、一方がシンボル再生部２０−１，２０−２へ、他方が減算部２１−１，２１−２へそれぞれ入力される。
【００４３】
シンボル再生部２０−１，２０−２は、空間フィルタ部１３−１から対応する受信系列の受信信号（分離および検出信号）が入力され、シンボル再生して再生信号を生成する。シンボル再生部２０−１，２０−２の出力する受信系列数分の再生信号は、減算部２１−１，２１−２へ入力される。
【００４４】
シンボル再生部２０−１，２０−２の出力する受信系列数分の再生信号Ｚk,lzfを次式で示す。
【数１０】
0006727005.tif 000011
ここで、decはシンボル再生の関数を示し、引数に最も近い送信シンボルを返す。また、ｌは受信系列を示す。
【００４５】
減算部２１−１，２１−２は、シンボル再生部２０−１，２０−２から対応する受信系列の再生信号が入力され、空間フィルタ部１３−１から対応する受信系列の受信信号（分離および検出信号）が入力される。そして、減算部２１−１，２１−２は、再生信号から受信信号（分離および検出信号）を減算し、誤差信号を求める。減算部２１−１，２１−２の出力する受信系列数分の誤差信号は、振幅算出部２２−１，２２−２へ入力される。
【００４６】
減算部２１−１，２１−２の出力する受信系列数分の誤差信号ｅk,lを次式で示す。
【数１１】
0006727005.tif 000012
【００４７】
振幅算出部２２−１，２２−２は、減算部２１−１，２１−２から対応する誤差信号が入力され、その振幅を算出する。振幅算出部２２−１，２２−２の出力する受信系列数分の誤差信号の振幅は、相加平均部２３−１，２３−２へ入力される。
【００４８】
振幅算出部２２−１，２２−２の出力する受信系列数分の誤差信号の振幅σk,l2を次式で示す。
【数１２】
0006727005.tif 000013
【００４９】
相加平均部２３−１，２３−２は、振幅算出部２２−１，２２−２から対応する受信系列の誤差信号の振幅が入力され、誤差信号の振幅を全キャリヤに渡って平均化し、帯域全体の雑音分散値を算出する。相加平均部２３−１，２３−２の出力する受信系列数分の帯域全体の雑音分散値は、受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値として、入力段帯域雑音分散算出部１５へ入力される。
【００５０】
相加平均部２３−１，２３−２の出力する受信系列ごとの帯域全体の雑音分散値σl2を次式で示す。
【数１３】
0006727005.tif 000014
【００５１】
これにより、出力段帯域雑音分散算出部１４において、空間フィルタ部１３−１から入力された受信系列数分の受信信号につき、受信系列ごとに、それぞれの受信信号に含まれる雑音成分の分散値である帯域全体の出力段帯域雑音分散値が算出される。ここで、前述のとおり、空間フィルタ部１３−１により出力される受信系列数分の受信信号は、雑音強調された信号である。
【００５２】
このため、出力段帯域雑音分散算出部１４により算出される受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値は、雑音強調の影響を受けた値であり、誤差を含んでいるといえる。そこで、後述の入力段帯域雑音分散算出部１５が、雑音強調の影響を排除した雑音分散値を算出する。
【００５３】
（入力段帯域雑音分散算出部１５）
図１に戻って、入力段帯域雑音分散算出部１５は、重み行列算出部１２−１から重み行列が入力され、出力段帯域雑音分散算出部１４から受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値が入力される。そして、入力段帯域雑音分散算出部１５は、受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値から雑音強調の影響を排除し、受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値を求める。ここで、入力段帯域雑音分散値における入力段は空間フィルタ部１３−１の入力側を意味し、入力段帯域雑音分散値は、空間フィルタ部１３−１が入力する受信信号（空間フィルタ部１３−１の入力信号：周波数領域信号）に含まれる雑音成分の分散値を示す。
【００５４】
図３は、入力段帯域雑音分散算出部１５の構成例を示すブロック図である。この入力段帯域雑音分散算出部１５は、振幅算出部３０、逆行列算出部３１、相加平均部３２および入力雑音分散算出部３３を備えている。
【００５５】
重み行列算出部１２−１から入力される重み行列は、振幅算出部３０へ入力される。振幅算出部３０は、重み行列算出部１２−１から重み行列が入力され、重み行列の各要素について振幅を算出し、重み行列の各要素の振幅を要素とする行列を生成する。振幅算出部３０の出力する重み行列の要素の振幅からなる行列は、逆行列算出部３１へ入力される。
【００５６】
振幅算出部３０の出力する重み行列の要素の振幅からなる行列Ｖkを次式で示す。
【数１４】
0006727005.tif 000015
【００５７】
逆行列算出部３１は、振幅算出部３０から重み行列の要素の振幅からなる行列が入力され、この行列の逆行列を算出する。逆行列算出部３１の出力する重み行列の要素の振幅からなる逆行列は、相加平均部３２へ入力される。
【００５８】
逆行列算出部３１の出力する逆行列Ｕkを次式で示す。
【数１５】
0006727005.tif 000016
【００５９】
相加平均部３２は、逆行列算出部３１から逆行列が入力され、逆行列を全キャリヤに渡って平均化し、帯域全体の相加平均値を要素とする逆行列を算出する。相加平均部３２の出力する帯域全体の相加平均値を要素とする逆行列は、入力雑音分散算出部３３へ入力される。
【００６０】
相加平均部３２の出力する帯域全体の相加平均値を要素とする逆行列を次式で示す。
【数１６】
0006727005.tif 000017
【００６１】
入力雑音分散算出部３３は、相加平均部３２から帯域全体の相加平均値を要素とする逆行列が入力され、出力段帯域雑音分散算出部１４から受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値が入力される。そして、入力雑音分散算出部３３は、帯域全体の相加平均値を要素とする逆行列に、受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値を要素とする行列を乗算し、乗算結果である雑音成分の分散値を、受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値として求める。入力雑音分散算出部３３の出力する受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値はそれぞれ２分配され、一方が重み行列算出部１２−２へ、他方が雑音分散算出部１６へそれぞれ入力される。
【００６２】
入力雑音分散算出部３３の出力する受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値を次式で示す。
【数１７】
0006727005.tif 000018
【００６３】
また、入力雑音分散算出部３３の処理は、次式で表される。
【数１８】
0006727005.tif 000019
【００６４】
これにより、入力段帯域雑音分散算出部１５において、雑音強調の原因となる重み行列の要素に基づいた相加平均の逆行列が、雑音強調の影響を受けた出力段帯域雑音分散値に乗算され、入力段帯域雑音分散値が求められる。したがって、空間フィルタ部１３−１にて生じる雑音強調の影響を排除した入力段帯域雑音分散値が算出される。
【００６５】
（重み行列算出部１２−２）
図１に戻って、重み行列算出部１２−２は、チャネル推定部１１からチャネル行列が入力され、入力段帯域雑音分散算出部１５から受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値が入力される。そして、重み行列算出部１２−２は、チャネル行列および受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値を用い、ＭＭＳＥ規範に基づいて、重み行列を算出する。
【００６６】
図４は、重み行列算出部１２−２の構成例を示すブロック図である。この重み行列算出部１２−２は、複素共役転置部４０、乗算部４１、対角行列生成部４２、加算部４３、逆行列算出部４４および乗算部４５を備えている。
【００６７】
チャネル推定部１１から入力されるチャネル行列は２分配され、一方が複素共役転置部４０へ、他方が乗算部４１へそれぞれ入力される。複素共役転置部４０は、チャネル推定部１１からチャネル行列が入力され、チャネル行列の複素共役転置行列を算出する。複素共役転置部４０の出力するチャネル行列の複素共役転置行列は２分配され、一方が乗算部４１へ、他方が乗算部４５へそれぞれ入力される。
【００６８】
乗算部４１は、チャネル推定部１１からチャネル行列が入力され、複素共役転置部４０からチャネル行列の複素共役転置行列が入力され、チャネル行列の複素共役転置行列にチャネル行列を乗算する。乗算部４１の出力する乗算結果の行列は、加算部４３へ入力される。
【００６９】
入力段帯域雑音分散算出部１５から入力される受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値は、対角行列生成部４２へ入力される。対角行列生成部４２は、入力段帯域雑音分散算出部１５から入力される受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値を対角成分に設定し、ゼロを非対角成分に設定することで、入力段帯域雑音分散値の対角行列を生成する。対角行列生成部４２の出力する入力段帯域雑音分散値の対角行列は、加算部４３へ入力される。
【００７０】
加算部４３は、乗算部４１から乗算結果の行列が入力され、対角行列生成部４２から入力段帯域雑音分散値の対角行列が入力される。そして、加算部４３は、乗算結果の行列に、入力段帯域雑音分散値の対角行列を加算する。加算部４３の出力する加算結果の行列は、逆行列算出部４４へ入力される。
【００７１】
逆行列算出部４４は、加算部４３から加算結果の行列が入力され、加算結果の行列の逆行列を算出する。逆行列算出部４４の出力する逆行列は、乗算部４５へ入力される。
【００７２】
乗算部４５は、逆行列算出部４４から逆行列が入力され、複素共役転置部４０からチャネル行列の複素共役転置行列が入力され、逆行列にチャネル行列の複素共役転置行列を乗算し、乗算結果の重み行列を求める。乗算部４５の出力する重み行列は２分配され、一方が空間フィルタ部１３−２へ、他方が雑音分散算出部１６へそれぞれ入力される。
【００７３】
重み行列算出部１２−２の処理は次式で表される。
【数１９】
0006727005.tif 000020
ここで、diagは引数を対角成分に持つ行列を示す。ｍｍｓｅは、ＭＭＳＥ規範に基づいていることを示している。
【数２０】
0006727005.tif 000021
【００７４】
前記式（１）に示したＭＭＳＥ規範に基づく従来の重み行列と、前記式（１９）に示したＭＭＳＥ規範に基づく実施例１の重み行列とを比較すると、両者の括弧内第２項は、雑音強調を引き起こさないための要素（抑圧するための要素）である点で同一である。しかし、両者の括弧内第２項には明確な違いがあることがわかる。前記式（１）の括弧内第２項は、スカラ量が乗じられた単位行列であるのに対し、前記式（１９）の括弧内第２項は、対角成分に異なるスカラ量を持つ対角行列である点で両者は相違する。
【００７５】
図１に戻って、空間フィルタ部１３−２は、ＦＦＴ部１０−１，１０−２から周波数領域信号が入力され、重み行列算出部１２−２から重み行列が入力され、重み行列に周波数領域信号を乗算することで、受信系列数分の受信信号の分離および検出を行う。空間フィルタ部１３−２の出力する受信系列数分の受信信号は、ＱＡＭ復調部１７−１，１７−２へ入力される。
【００７６】
空間フィルタ部１３−２の出力する受信系列数分のキャリヤ番号ｋの受信信号Ｙkmmseを次式で示す。
【数２１】
0006727005.tif 000022
【００７７】
ここで、空間フィルタ部１３−２により出力される受信系列数分の受信信号は、ＭＭＳＥ規範に基づいた重み行列を用いて分離および検出された信号であり、しかも、その重み行列は、雑音強調を抑圧するための要素として対角成分に異なるスカラ量を持ち、入力段帯域雑音分散値が反映された行列である。したがって、空間フィルタ部１３−１とは異なり、空間フィルタ部１３−２では、系列間の分離に関する不十分さと分離に伴う雑音強調とのバランスが取られるため、結果として分離および検出後の信号における雑音と系統間の干渉成分は最小化される。
【００７８】
（雑音分散算出部１６）
雑音分散算出部１６は、重み行列算出部１２−２から重み行列が入力され、入力段帯域雑音分散算出部１５から受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値が入力される。そして、雑音分散算出部１６は、雑音成分の分散値を、受信系列ごとおよびキャリヤごとの出力段帯域雑音分散値として算出する。
【００７９】
雑音分散算出部１６の出力する受信系列ごとおよびキャリヤごとの出力段帯域雑音分散値を次式で示す。この式は、雑音分散算出部１６の処理を表している。
【数２２】
0006727005.tif 000023
【数２３】
0006727005.tif 000024
なお、簡潔のため、前記式（２２）（２３）において、重み行列Ｗの上付きのmmseは省略してある。
【００８０】
ここで、この出力段帯域雑音分散値における出力段は空間フィルタ部１３−２の出力側を意味し、出力段帯域雑音分散値は、空間フィルタ部１３−２が出力する受信信号に含まれる雑音成分の分散値を示す。
【００８１】
図５は、雑音分散算出部１６の構成例を示すブロック図である。この雑音分散算出部１６は、振幅算出部５０、列ベクトル抽出部５１−１，５１−２、行ベクトル化部５２、乗算部５３−１，５３−２、相加平均部５４−１，５４−２、除算部５５−１，５５−２および乗算部５６−１，５６−２を備えている。
【００８２】
重み行列算出部１２−２から入力される重み行列は、振幅算出部５０へ入力される。振幅算出部５０は、重み行列算出部１２−２から入力される重み行列の各要素について振幅を算出し、重み行列の各要素の振幅を要素とする行列を生成する。振幅算出部５０の出力する重み行列の要素の振幅からなる行列は、列ベクトル抽出部５１−１，５１−２へ入力される。
【００８３】
列ベクトル抽出部５１−１，５１−２は、振幅算出部５０から重み行列の要素の振幅からなる行列が入力され、当該行列から受信系列ごとの列ベクトルを抽出し、重み行列の要素の振幅からなる受信系列ごとの列ベクトルを生成する。列ベクトル抽出部５１−１，５１−２の出力する重み行列の要素の振幅からなる受信系列ごとの列ベクトルは、乗算部５３−１，５３−２へ入力される。
【００８４】
入力段帯域雑音分散算出部１５から入力される受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値は、行ベクトル化部５２へ入力される。行ベクトル化部５２は、入力段帯域雑音分散算出部１５から入力される受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値を要素とした行ベクトルを生成する。行ベクトル化部５２の出力する入力段帯域雑音分散値の行ベクトルは２分配され、一方が乗算部５３−１，５３−２へ、他方が乗算部５６−１，５６−２へ入力される。
【００８５】
乗算部５３−１，５３−２は、列ベクトル抽出部５１−１，５１−２から重み行列の要素の振幅からなる受信系列ごとの列ベクトルが入力され、行ベクトル化部５２から入力段帯域雑音分散値の行ベクトルが入力される。そして、乗算部５３−１，５３−２は、列ベクトルと行ベクトルとを乗算する。乗算部５３−１，５３−２の出力する受信系列ごとの乗算結果は２分配され、一方が相加平均部５４−１，５４−２へ、他方が除算部５５−１，５５−２へ入力される。
【００８６】
相加平均部５４−１，５４−２は、乗算部５３−１，５３−２から受信系列ごとの乗算結果が入力され、受信系列ごとの乗算結果を全キャリヤに渡って平均化し、受信系列ごとの帯域全体の乗算結果を算出する。相加平均部５４−１，５４−２の出力する受信系列ごとの帯域全体の乗算結果は、除算部５５−１，５５−２へ入力される。
【００８７】
除算部５５−１，５５−２は、乗算部５３−１，５３−２から受信系列ごとの乗算結果が入力され、相加平均部５４−１，５４−２から受信系列ごとの帯域全体の乗算結果が入力され、乗算結果を帯域全体の乗算結果で除算する。除算部５５−１，５５−２の出力する受信系列ごとの除算結果は、乗算部５６−１，５６−２へ入力される。
【００８８】
乗算部５６−１，５６−２は、除算部５５−１，５５−２から受信系列ごとの除算結果が入力され、行ベクトル化部５２から入力段帯域雑音分散値の行ベクトルが入力され、除算結果と行ベクトルとを乗算し、受信系列ごとおよびキャリヤごとの出力段帯域雑音分散値を求める。乗算部５６−１，５６−２の出力する受信系列ごとおよびキャリヤごとの出力段帯域雑音分散値は、ＱＡＭ復調部１７−１，１７−２へ入力される。
【００８９】
これにより、雑音分散算出部１６が入力する入力段帯域雑音分散値は、雑音強調の影響が排除されているから、雑音分散算出部１６により、雑音強調の影響が排除された受信系列ごとおよびキャリヤごとの出力段帯域雑音分散値が算出される。
【００９０】
図１に戻って、ＱＡＭ復調部１７−１，１７−２は、空間フィルタ部１３−２から受信系列ごとの受信信号（分離および検出信号）が入力され、雑音分散算出部１６から受信系列ごとおよびキャリヤごとの出力段帯域雑音分散値が入力される。そして、ＱＡＭ復調部１７−１，１７−２は、受信系列ごとの受信信号（分離および検出信号）および受信系列ごとおよびキャリヤごとの出力段帯域雑音分散値に基づいて、受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を算出する。ＱＡＭ復調部１７−１，１７−２の出力する受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比は、多重部１８へ入力される。
【００９１】
例えば次式により、ビットごとの対数尤度比が算出される。
【数２４】
0006727005.tif 000025
ここで、Ｌ（ｋ，ｎ）は、キャリヤ番号ｋにおけるｎ番目のビットに対する尤度を示し、Ｓn0およびＳn1は、ｎ番目のビットがそれぞれ０，１である信号点の集合を示し、σk2は、キャリヤ番号ｋの雑音分散値を示す。また、（ｘ，ｙ）は分離および検出後のキャリヤシンボルを示す。
【００９２】
多重部１８は、ＱＡＭ復調部１７−１，１７−２から受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比が入力され、受信系列数分の対数尤度比を多重する。多重部１８の出力する多重後の対数尤度比は、誤り訂正復号部１９へ入力される。
【００９３】
誤り訂正復号部１９は、多重部１８から多重後の対数尤度比が入力され、多重後の対数尤度比を用いて誤り訂正処理を行い、ビット列を生成して外部へ出力する。
【００９４】
以上のように、実施例１のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置１によれば、重み行列算出部１２−１は、チャネル行列を用い、ゼロフォーシング規範に基づいて重み行列を算出する。そして、空間フィルタ部１３−１は、受信信号である周波数領域信号に、ゼロフォーシング規範に基づいた重み行列を乗算することで、受信系列数分の受信信号の分離および検出を行う。これにより、空間フィルタ部１３−１にて分離および検出された受信信号は、雑音強調された信号となる。
【００９５】
出力段帯域雑音分散算出部１４は、空間フィルタ部１３−１により分離および検出された受信系列数分の受信信号に基づいて、受信系列ごとに全キャリヤに渡って平均化した帯域全体の雑音分散値を、受信系列ごとの出力段帯域雑音分散値として算出する。これにより、雑音強調の影響を受けた受信系列ごとの出力段帯域雑音分散値が得られる。
【００９６】
入力段帯域雑音分散算出部１５は、ゼロフォーシング規範に基づいた重み行列の要素の振幅からなる帯域全体の逆行列を算出する。そして、入力段帯域雑音分散算出部１５は、重み行列の要素の振幅からなる帯域全体の逆行列に、出力段帯域雑音分散算出部１４により算出された受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値を要素とする行列を乗算し、乗算結果である雑音成分の分散値を、受信系列ごとの入力段帯域雑音分散値として算出する。これにより、雑音強調の影響を排除した受信系列ごとの入力段帯域雑音分散値が得られる。
【００９７】
重み行列算出部１２−２は、チャネル行列および入力段帯域雑音分散算出部１５により算出された受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値を用い、ＭＭＳＥ規範に基づいて重み行列を算出する。これにより、雑音強調を抑圧するための要素として対角成分に異なるスカラ量を持ち、入力段帯域雑音分散値が反映された重み行列が得られる。
【００９８】
空間フィルタ部１３−２は、受信信号である周波数領域信号に、ＭＭＳＥ規範に基づいた重み行列を乗算することで、受信系列数分の受信信号の分離および検出を行う。これにより、空間フィルタ部１３−２にて分離および検出された受信信号は、雑音強調され難い信号となる。
【００９９】
雑音分散算出部１６は、ＭＭＳＥ規範に基づいた重み行列の要素の振幅からなる列ベクトルと、入力段帯域雑音分散算出部１５により算出された入力段帯域雑音分散値の行ベクトルとを乗算する。そして、雑音分散算出部１６は、この乗算結果に対して全キャリヤに渡って平均化した帯域全体の乗算結果を求め、列ベクトルと行ベクトルとの乗算結果を帯域全体の乗算結果で除算し、除算結果に行ベクトルを乗算することで、受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を求める。これにより、雑音強調の影響を排除した受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値が得られる。
【０１００】
ＱＡＭ復調部１７−１，１７−２は、空間フィルタ部１３−２により分離および検出された受信系列数分の受信信号、および雑音分散算出部１６により算出された受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値に基づいて、受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を算出する。
【０１０１】
したがって、受信系列ごとのＣ／Ｎが大きく異なる場合においても、受信信号に含まれる雑音成分の分散値を精度良く推定することができる。また、多重された信号を、雑音強調することなく分離および検出するとともに、対数尤度比を精度良く算出することができる。
【０１０２】
〔実施例２〕
次に、実施例２について説明する。図６は、実施例２によるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置の構成例を示すブロック図である。このＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置２は、受信系列数分のＦＦＴ部１０−１，１０−２、チャネル推定部１１、重み行列算出部１２−１、空間フィルタ部１３−１、出力段帯域雑音分散算出部１４、入力段帯域雑音分散算出部１５、雑音分散算出部１６、ＱＡＭ復調部１７−１，１７−２、多重部１８および誤り訂正復号部１９を備えている。
【０１０３】
図１に示した実施例１のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置１と、図６に示す実施例２のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置２とを比較すると、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置２は、重み行列算出部１２−２および空間フィルタ部１３−２を備えていない点で、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置１と相違する。また、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置２は、雑音分散算出部１６が重み行列算出部１２−１から重み行列を入力する点で、重み行列算出部１２−２から重み行列を入力するＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置１と相違する。また、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置２は、ＱＡＭ復調部１７−１，１７−２が空間フィルタ部１３−１から受信系列数分の受信信号を入力する点で、空間フィルタ部１３−２から受信系列数分の受信信号を入力するＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置１と相違する。
【０１０４】
ＦＦＴ部１０−１，１０−２は、実施例１と同じ処理を行い、時間領域信号を空間フィルタ部１３−１およびチャネル推定部１１に出力する。チャネル推定部１１は、実施例１と同じ処理を行い、チャネル行列を重み行列算出部１２−１に出力する。重み行列算出部１２−１は、実施例１と同じ処理を行い、ゼロフォーシング規範に基づいて算出した重み行列を空間フィルタ部１３−１、入力段帯域雑音分散算出部１５および雑音分散算出部１６に出力する。
【０１０５】
空間フィルタ部１３−１は、実施例１と同じ処理を行い、受信系列数分の受信信号（分離および検出信号）を出力段帯域雑音分散算出部１４およびＱＡＭ復調部１７−１，１７−２に出力する。出力段帯域雑音分散算出部１４は、実施例１と同じ処理を行い、受信系列ごとの出力段帯域雑音分散値（雑音強調の影響を受けた出力段帯域雑音分散値）を入力段帯域雑音分散算出部１５に出力する。入力段帯域雑音分散算出部１５は、実施例１と同じ処理を行い、受信系列ごとの入力段帯域雑音分散値（雑音強調の影響を排除した入力段帯域雑音分散値）を雑音分散算出部１６に出力する。
【０１０６】
雑音分散算出部１６は、重み行列算出部１２−１から重み行列が入力され、入力段帯域雑音分散算出部１５から受信系列ごとの入力段帯域雑音分散値が入力される。そして、雑音分散算出部１６は、実施例１と同じ処理を行い、受信系列ごとの帯域雑音分散値（雑音強調の影響を排除した帯域雑音分散値）をＱＡＭ復調部１７−１，１７−２に出力する。
【０１０７】
ＱＡＭ復調部１７−１，１７−２は、空間フィルタ部１３−１から受信系列ごとの受信信号（分離および検出信号）が入力され、雑音分散算出部１６から受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値が入力される。そして、ＱＡＭ復調部１７−１，１７−２は、実施例１と同じ処理を行い、受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を多重部１８に出力する。多重部１８および誤り訂正復号部１９は、実施例１と同様である。
【０１０８】
以上のように、実施例２のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置２によれば、重み行列算出部１２−１は、実施例１と同様に、ゼロフォーシング規範に基づいて重み行列を算出する。そして、空間フィルタ部１３−１は、実施例１と同様に、ゼロフォーシング規範に基づいた重み行列を用い、受信系列数分の受信信号の分離および検出を行う。これにより、空間フィルタ部１３−１にて分離および検出された受信信号は、雑音強調された信号となる。
【０１０９】
出力段帯域雑音分散算出部１４は、実施例１と同様に、受信系列ごとの出力段帯域雑音分散値を算出する。これにより、雑音強調の影響を受けた受信系列ごとの出力段帯域雑音分散値が得られる。入力段帯域雑音分散算出部１５は、実施例１と同様に、受信系列ごとの入力段帯域雑音分散値を算出する。これにより、雑音強調の影響を排除した受信系列ごとの入力段帯域雑音分散値が得られる。
【０１１０】
雑音分散算出部１６は、ＭＭＳＥ規範に基づいた実施例１の重み行列の代わりに、ゼロフォーシング規範に基づいた重み行列を用いる。雑音分散算出部１６は、当該重み行列の要素の振幅からなる列ベクトルと、入力段帯域雑音分散算出部１５により算出された入力段帯域雑音分散値の行ベクトルとを乗算し、その後は実施例１と同様の処理を行い、受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を算出する。これにより、雑音強調の影響を排除した受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値が得られる。
【０１１１】
ＱＡＭ復調部１７−１，１７−２は、空間フィルタ部１３−２により分離および検出された実施例１の受信系列数分の受信信号の代わりに、空間フィルタ部１３−１により分離および検出された受信系列数分の受信信号を用いる。ＱＡＭ復調部１７−１，１７−２は、当該受信系列ごとの受信信号、および雑音分散算出部１６により算出された受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値に基づいて、受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を算出する。
【０１１２】
したがって、受信系列ごとのＣ／Ｎが大きく異なる場合においても、受信信号に含まれる雑音成分の分散値を精度良く推定することができる。また、実施例１よりも簡易な構成で対数尤度比を精度良く算出することができる。
【０１１３】
〔実施例３〕
次に、実施例３について説明する。図７は、実施例３によるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置の構成例を示すブロック図である。このＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置３は、受信系列数分のＦＦＴ部１０−１，１０−２、チャネル推定部１１、重み行列算出部１２−１、空間フィルタ部１３−１、出力段帯域雑音分散算出部１４、雑音分散算出部１６、ＱＡＭ復調部１７−１，１７−２、多重部１８および誤り訂正復号部１９を備えている。
【０１１４】
図６に示した実施例２のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置２と、図７に示す実施例３のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置３とを比較すると、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置３は、入力段帯域雑音分散算出部１５を備えていない点で、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置２と相違する。また、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置３は、雑音分散算出部１６が出力段帯域雑音分散算出部１４から受信系列ごとの帯域全体の出力段帯域雑音分散値を入力する点で、入力段帯域雑音分散算出部１５から受信系列ごとの帯域全体の入力段帯域雑音分散値を入力するＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置２と相違する。
【０１１５】
ＦＦＴ部１０−１，１０−２、チャネル推定部１１、重み行列算出部１２−１、空間フィルタ部１３−１、ＱＡＭ復調部１７−１，１７−２、多重部１８および誤り訂正復号部１９は、実施例１と同様である。
【０１１６】
出力段帯域雑音分散算出部１４は、実施例１と同じ処理を行い、受信系列ごとの出力段帯域雑音分散値（雑音強調の影響を受けた出力段帯域雑音分散値）を雑音分散算出部１６に出力する。雑音分散算出部１６は、重み行列算出部１２−１から重み行列が入力され、出力段帯域雑音分散算出部１４から受信系列ごとの入力段帯域雑音分散値が入力される。そして、雑音分散算出部１６は、実施例１と同じ処理を行い、受信系列ごとの帯域雑音分散値（雑音強調の影響を排除した帯域雑音分散値）を算出し、これをＱＡＭ復調部１７−１，１７−２に出力する。
【０１１７】
以上のように、実施例３のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置３によれば、重み行列算出部１２−１は、実施例１，２と同様に、ゼロフォーシング規範に基づいて重み行列を算出する。そして、空間フィルタ部１３−１は、実施例１，２と同様に、ゼロフォーシング規範に基づいた重み行列を用い、受信系列数分の受信信号の分離および検出を行う。これにより、空間フィルタ部１３−１にて分離および検出された受信信号は、雑音強調された信号となる。
【０１１８】
出力段帯域雑音分散算出部１４は、実施例１，２と同様に、受信系列ごとの出力段帯域雑音分散値を算出する。これにより、雑音強調の影響を受けた受信系列ごとの出力段帯域雑音分散値が得られる。
【０１１９】
雑音分散算出部１６は、実施例２と同様に、ゼロフォーシング規範に基づいた重み行列を用いるが、実施例２と異なり、入力段帯域雑音分散算出部１５により算出された入力段帯域雑音分散値の代わりに、出力段帯域雑音分散算出部１４により算出された出力段帯域雑音分散値を用いる。雑音分散算出部１６は、当該重み行列の要素の振幅からなる列ベクトルと、当該出力段帯域雑音分散値の行ベクトルとを乗算し、その後は実施例１，２と同様の処理を行い、受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値を算出する。これにより、雑音強調の影響を排除した受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値が得られる。
【０１２０】
ＱＡＭ復調部１７−１，１７−２は、実施例２と同様に、空間フィルタ部１３−１により分離および検出された受信系列数分の受信信号、および雑音分散算出部１６により算出された受信系列ごとおよびキャリヤごとの雑音分散値に基づいて、受信系列ごとおよびビットごとの対数尤度比を算出する。
【０１２１】
したがって、受信系列ごとのＣ／Ｎが大きく異なる場合においても、受信信号に含まれる雑音成分の分散値を精度良く推定することができる。また、実施例２よりも簡易な構成で対数尤度比を精度良く算出することができる。
【０１２２】
また、実施例３のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置３は、入力段帯域雑音分散算出部１５を備えていないから、逆行列の演算を行う必要がない（入力段帯域雑音分散算出部１５の逆行列算出部３１では逆行列の演算を行う）。一般に、逆行列の演算は負荷が高く、得られる値は不安定となる。したがって、実施例３のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置３によれば、実施例１，２に比べ、演算負荷を抑えることができる。
【０１２３】
なお、図１に示した実施例１のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置１、図６に示した実施例２のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置２および図７に示した実施例３のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置３の各構成部の処理は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置１，２，３に搭載される集積回路であるＬＳＩのチップにより実現されるようにしてもよい。これらは、個別に１チップ化されていてもよいし、これらの一部または全部が１チップ化されていてもよい。
【０１２４】
また、ＬＳＩの代わりに、集積度の異なるＶＬＳＩ、ＵＬＳＩ等のチップにより実現されるようにしてもよい。さらに、ＬＳＩ等のチップに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサを用いるようにしてもよいし、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）を用いるようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１２５】
１，２，３  ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号受信装置
１０  ＦＦＴ部
１１  チャネル推定部
１２  重み行列算出部
１３  空間フィルタ部
１４  出力段帯域雑音分散算出部
１５  入力段帯域雑音分散算出部
１６  雑音分散算出部
１７  ＱＡＭ復調部
１８  多重部
１９  誤り訂正復号部
２０  シンボル再生部
２１  減算部
２２，３０，５０  振幅算出部
２３，３２，５４  相加平均部
３１，４４  逆行列算出部
３３  入力雑音分散算出部
４０  複素共役転置部
４１，４５，５３，５６  乗算部
４２  対角行列生成部
４３  加算部
５１  列ベクトル抽出部
５２  行ベクトル化部
５５  除算部
【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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