(57)【要約】【課題】  ＭＭＳＥ等化器等のウエイト計算に使用されるチップ雑音電力を高精度に推定することが可能な雑音電力推定装置を得ること。【解決手段】  雑音電力推定装置は、受信信号とパイロット信号との相関を計算し、パス毎のパイロット信号の受信電力を求める手段４０４と、パイロット信号及びデータ信号の所定の電力比率を利用して、パス毎のパイロット信号の受信電力からマルチパス干渉成分を除去し、パス毎のパイロット信号の修正された受信電力を求める手段４０６，４０８と、複数のパスに関する修正された受信電力及び所定の電力比率に基づいて、受信信号に含まれるパイロット信号及びデータ信号の総電力を推定する手段４１０と、推定された総電力を、前記受信信号の総電力から減算し、雑音電力を求める手段４１２とを備える。【選択図】  図３
2005328311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号とパイロット信号との相関を計算し、パス毎のパイロット信号の受信電力を求める手段と、
パイロット信号及びデータ信号の所定の電力比率を利用して、パス毎のパイロット信号の受信電力からマルチパス干渉成分を除去し、パス毎のパイロット信号の修正された受信電力を求める手段と、
複数のパスに関する修正された受信電力及び所定の電力比率に基づいて、受信信号に含まれるパイロット信号及びデータ信号の総電力を推定する手段と、
推定された総電力を、前記受信信号の総電力から減算し、雑音電力を求める手段と
を備えることを特徴とする雑音電力推定装置。
【請求項２】
前記推定された総電力が、複数のパスに関する修正された受信電力、所定の電力比率及び帯域制限フィルタのインパルス応答値に基づいて求められる
ことを特徴とする請求項１記載の雑音電力推定装置。
【請求項３】
逆拡散後のパイロット信号の分散に比例する総雑音電力を求める手段と、
逆拡散後のパイロット信号の平均電力から、前記総雑音電力に比例する量を減算し、パス毎のパイロット信号の受信電力を求める手段と、
前記パス毎のパイロット信号の受信電力と、パイロット信号及びデータ信号の所定の電力比率とに基づいて、マルチパス干渉成分を求める手段と、
マルチパス干渉成分を前記総雑音電力から減算し、雑音電力を求める手段と
を備えることを特徴とする雑音電力推定装置。
【請求項４】
前記雑音電力が、忘却係数を含む漸化式により再帰的に更新される
ことを特徴とする請求項１又は３の何れか１項に記載の雑音電力推定装置。
【請求項５】
前記マルチパス干渉成分が、パス毎のパイロット信号の受信電力と、前記所定の電力比率を含む定数との積を、複数のパスにわたって加算することで求められる
ことを特徴とする請求項１又は３の何れか１項に記載の雑音電力推定装置。
【請求項６】
前記マルチパス干渉成分が、パス毎のパイロット信号の受信電力と、前記所定の電力比率を含む定数との積を、複数のパス及び複数の送信アンテナにわたって加算することで求められる
ことを特徴とする請求項５記載の雑音電力推定装置。
【請求項７】
複数の送信アンテナから送信され１以上の受信アンテナで受信された受信信号に受信ウエイトを乗算し、前記受信信号を送信アンテナ毎の信号に分離する最小二乗誤差（ＭＭＳＥ）方式の信号検出装置であって、当該信号検出装置は、雑音電力推定装置にて推定された雑音電力を用いて前記受信ウエイトを算出し、前記雑音推定装置は、
受信信号とパイロット信号との相関を計算し、パス毎のパイロット信号の受信電力を求める手段と、
パイロット信号及びデータ信号の所定の電力比率を利用して、パス毎のパイロット信号の受信電力からマルチパス干渉成分を除去し、パスのパイロット信号の修正された受信電力を求める手段と、
複数のパスに関する修正された受信電力及び所定の電力比率に基づいて、受信信号に含まれるパイロット信号及びデータ信号の総電力を推定する手段と、
推定された総電力を、前記受信信号の総電力から減算し、雑音電力を求める手段と
を備えることを特徴とする信号検出装置。
【請求項８】
複数の送信アンテナから送信され１以上の受信アンテナで受信された受信信号に受信ウエイトを乗算し、前記受信信号を送信アンテナ毎の信号に分離する最小二乗誤差（ＭＭＳＥ）方式の信号検出装置であって、当該信号検出装置は、雑音電力推定装置にて推定された雑音電力を用いて前記受信ウエイトを算出し、前記雑音推定装置は、
逆拡散後のパイロット信号の分散に比例する総雑音電力を求める手段と、
逆拡散後のパイロット信号の平均電力から、前記総雑音電力に比例する量を減算し、パス毎のパイロット信号の受信電力を求める手段と、
前記パス毎のパイロット信号の受信電力と、パイロット信号及びデータ信号の所定の電力比率とに基づいて、マルチパス干渉成分を求める手段と、
マルチパス干渉成分を前記総雑音電力から減算し、雑音電力を求める手段と
を備えることを特徴とする信号検出装置。
【請求項９】
受信信号とパイロット信号との相関を計算し、パス毎のパイロット信号の受信電力を求め、
パイロット信号及びデータ信号の所定の電力比率を利用して、パス毎のパイロット信号の受信電力からマルチパス干渉成分を除去し、パス毎のパイロット信号の修正された受信電力を求め、
複数のパスに関する修正された受信電力及び所定の電力比率に基づいて、受信信号に含まれるパイロット信号及びデータ信号の総電力を推定し、
推定された総電力を、前記受信信号の総電力から減算し、雑音電力を求める
ことを特徴とする雑音電力推定方法。
【請求項１０】
逆拡散後のパイロット信号の分散に比例する総雑音電力を求め、
逆拡散後のパイロット信号の平均電力から、前記総雑音電力に比例する量を減算し、パス毎のパイロット信号の受信電力を求め、
前記パス毎のパイロット信号の受信電力と、パイロット信号及びデータ信号の所定の電力比率とに基づいて、マルチパス干渉成分を求め、
マルチパス干渉成分を前記総雑音電力から減算し、雑音電力を求める
ことを特徴とする雑音電力推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信の技術分野に関し、特に無線受信機で使用される信号検出装置並びに信号検出に使用される雑音電力を推定する装置及び方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術分野では、現在及び次世代以降の大容量高速情報通信を実現するための研究開発が進められている。中でも、通信容量を増やす多入力多出力（ＭＩＭＯ：Ｍｕｌｔｉ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ  Ｏｕｔｐｕｔ）方式が注目されている。
【０００３】
図１は、送信機１０２及び受信機１０４を含むＭＩＭＯ方式の通信システムの概要を示す。ＭＩＭＯ方式では、複数の送信アンテナ１０６−１〜Ｎから別々の信号が、同時に同一の周波数で送信される。これらの送信信号は複数の受信アンテナ１０８−１〜Ｎにて受信される。簡単のため、送信アンテナ数及び受信アンテナ数は共にＮ個とされているが、異なるアンテナ数であってもよい。
【０００４】
図２は、受信機１０４における信号分離に関連する部分を示す。概して、受信機は、複数の送信アンテナから送信された信号を複数の受信アンテナで受信し、信号検出部で送信信号を検出し、送信アンテナ毎の信号に分離する。信号分離は、最小二乗誤差法（ＭＭＳＥ：Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ）による２次元周波数領域の信号処理によって行なわれる。各受信アンテナで受信された受信信号ｒは、チャネル推定部２０２に入力される。チャネル推定部２０２は、受信信号及びパイロット信号に基づいて、送信アンテナ及び受信アンテナ間のチャネルインパルス応答値（ＣＩＲ：ｃｈａｎｎｅｌ  ｉｍｐｌｕｓｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ）又はチャネル推定値を求める。チャネル推定結果は、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）２０４に与えられ、周波数領域の情報に変換され、ウエイト生成部２０６に与えられる。ウエイト生成部２０６で生成されたウエイトＷは、例えば次式で表現される：
Ｗ＝（ＨＨＨ＋σ２Ｉ）−１Ｈ  ・・・（１）
ここで、Ｈはチャネルインパルス応答値を行列要素とするチャネル行列を示し、Ｉは単位行列を示し、σ２は受信機内で生じる雑音電力を表す。上付文字の「Ｈ」は、共役転置を表す。
【０００５】
一方、受信信号ｒは、高速フーリエ変換部２１０にも与えられ、周波数領域の信号に変換され、ＭＭＳＥ等化部２０８に与えられる。ＭＭＳＥ等化部２０８は、周波数領域の受信信号にウエイトＷＨを乗算することで、周波数領域にて信号分離を実質的に行なう。分離された信号は、高速逆フーリエ変換部２１２に与えられ、時間領域の信号に変換され、送信アンテナ毎に分離された推定された送信信号ｔとして出力される。
【０００６】
なお、ＭＩＭＯ方式における信号対雑音電力比を取り扱うことについては、例えば、特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００３−１２４９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
送信信号を正確に推定するには、信号検出部における信号分離を高精度に行なうことを要し、そのためにはウエイトＷを正確に求める必要がある。（１）式に示されるように、ウエイトＷはチャネル行列に大きく影響されるので、チャネル推定部２０２におけるチャネル推定が正確に行なわれる必要がある。また、（１）式によれば、ウエイトＷは雑音電力σの影響をも受けるので、雑音電力が正確に評価される必要がある。しかしながら、この種の技術分野における従来の技術では、その雑音電力を正確に求めようとする試みはなされていないようである。しかし、大容量高速情報伝送が意図される今後の製品用途では、雑音電力の推定精度が充分でないことに起因して、信号分離が適切に行なわれなくなることも懸念される。
【０００８】
本発明は、上記問題点の少なくとも１つに対処するためになされたものであり、その課題は、ＭＭＳＥ等化器等のウエイト計算に使用されるチップ雑音電力を高精度に推定することが可能な雑音電力推定装置、雑音電力推定方法及び信号検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、
受信信号とパイロット信号との相関を計算し、パス毎のパイロット信号の受信電力を求める手段と、
パイロット信号及びデータ信号の所定の電力比率を利用して、パス毎のパイロット信号の受信電力からマルチパス干渉成分を除去し、パス毎のパイロット信号の修正された受信電力を求める手段と、
複数のパスに関する修正された受信電力及び所定の電力比率に基づいて、受信信号に含まれるパイロット信号及びデータ信号の総電力を推定する手段と、
推定された総電力を、前記受信信号の総電力から減算し、雑音電力を求める手段と
を備えることを特徴とする雑音電力推定装置
が、提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＭＭＳＥ等化器等のウエイト計算に使用される雑音電力を高精度に推定することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明による複数の実施例が説明される。
【００１２】
本発明の一実施例によれば、マルチパス干渉の影響が除去されるように雑音電力が推定されるので、従来よりも正確に雑音電力が推定される。このため、信号分離に使用されるウエイトを高精度に求めることができ、ひいては信号分離精度を向上させることができる。
【００１３】
本発明の一実施例によれば、雑音電力が、忘却係数を含む漸化式により再帰的に更新される。このため、雑音電力を通信環境に応じて適切に更新させ、ウエイトの計算精度及び信号分離精度を更に向上させることが可能になる。
【００１４】
本発明の一実施例によれば、マルチパス干渉成分が、パス毎のパイロット信号の受信電力と、前記所定の電力比率を含む定数との積を、複数のパス及び複数の送信アンテナにわたって加算することで求められる。このため、マルチパス干渉成分を簡易且つ確実に評価することができる。
【実施例１】
【００１５】
図３は、受信機１０４の信号検出装置に関連する部分を示す。概して、受信機は、Ｎ本の送信アンテナから送信された信号をＮ本の受信アンテナで受信し、送信信号を検出し、送信アンテナ毎の信号に分離する。信号分離は、最小二乗誤差法（ＭＭＳＥ）による２次元周波数領域の信号処理によって行なわれる。周波数領域でなく時間領域でＭＭＳＥによる等化を行なうことも可能ではあるが、演算の簡便化の観点からは、本実施例のように周波数領域で信号処理を行なうことが望ましい。本実施例では、送信アンテナ数及び受信アンテナ数は共にＮ本であるが、別々の本数を採用することも当然に可能である。
【００１６】
受信機は、チャネル推定部３０２と、雑音推定部３０４と、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）３０６，３０８と、ウエイト生成部３１０と、ＭＭＳＥ等化部３１２と、逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）３１４とを有する。
【００１７】
チャネル推定部３０２は、各受信アンテナで受信された受信信号ｒ＝（ｒ１，．．．，ｒＮ）を受信する。チャネル推定部３０２は、受信信号及びパイロット信号に基づいて、送信アンテナ及び受信アンテナ間のチャネルインパルス応答値（ＣＩＲ）又はチャネル推定値を求める。
【００１８】
雑音推定部３０４は、各受信アンテナで受信された受信信号に基づいて、雑音電力又はチップ雑音電力σ２を推定する。雑音推定部３０４の更なる構成及び動作については後述される。
【００１９】
高速フーリエ変換部３０６，３０８は、入力された信号を高速フーリエ変換し、それらを周波数領域の信号に変換する。逆に、高速フーリエ逆変換部３１４は、入力された信号を高速逆フーリエ変換し、それらを時間領域の信号に変換する。
【００２０】
ウエイト生成部３１０は、チャネル推定結果及び雑音電力に基づいて、ＭＭＳＥ等化部３１２で使用されるウエイトＷを求める。ウエイトＷは、例えば次式で表現される：
Ｗ＝（ＨＨＨ＋σ２Ｉ）−１Ｈ  ・・・（２）
ここで、Ｈはチャネルインパルス応答値を行列要素とするチャネル行列を示し、上付文字の「Ｈ」は共役転置を表し、Ｉは単位行列を示し、σ２は受信機内で生じる雑音電力を表す。この雑音電力は、理想的には、受信機内で生じる雑音のみを含み、受信機外で導入される雑音（例えば、伝搬路で導入される信号干渉等）を含まない。しかし、実際には、雑音電力に、受信機外で導入される雑音も含まれてしまうので、以下に説明する手法によって、雑音電力が正確に推定される。本実施例では、送信アンテナ数及び受信アンテナ数は共にＮ本であるので、チャネル行列Ｈ及びウエイト行列は共にＮ行Ｎ列の正方行列になる。チャネル行列がＭ行Ｎ列の場合は、ＨＨＨはＭ行Ｍ列の正方行列になり、ウエイト行列ＷはＭ行Ｎ列の行列になる。この場合、Ｎは送信アンテナ数を表し、Ｍは受信アンテナ数を表す。
【００２１】
ＭＭＳＥ等化部３１２は、周波数領域に変換された受信信号にウエイトＷＨを乗算することで、信号分離を実質的に行なう（ｔｆ＝ＷＨｒｆ）。但し、ｒｆは受信信号ｒの周波数領域に変換された後の信号を表し、ｔｆは分離された信号の周波数領域における信号を表す。分離された信号は、高速逆フーリエ変換部３１４に与えられ、時間領域の信号に変換され、送信アンテナ毎に分離された推定された送信信号ｔ＝（ｔ１，．．．，ｔＮ）として出力される。
【００２２】
図４は、本発明の一実施例による雑音推定部３０４のブロック図を示す。雑音推定部３０４は、総受信信号電力測定部４０２と、パイロット受信電力推定部４０４と、マルチパス干渉生成部４０６と、マルチパス干渉除去部４０８と、総受信信号電力推定部４１０と、減算部４１２と、平均化部４１４とを有する。
【００２３】
総受信信号電力測定部４０２は、１つの受信アンテナｒｍで受信された信号の総受信電力Ｒｍを測定する：
Ｒｍ＝Ｅ（｜ｒｍ（ｔ）｜２），
但し、Ｅ（・）は、括弧内の量の平均値又は期待値を求める処理を表す。ｍは受信アンテナを指定するパラメータであり（１≦ｍ≦Ｍ）、目下の例では、受信アンテナ数Ｍ及び送信アンテナ数Ｎは等しい。総受信信号電力測定部４０２は、受信アンテナ毎に総受信電力を求める。
【００２４】
パイロット受信電力推定部４０４は、１つの受信アンテナで受信された信号ｒｍに基づいて、パス毎のパイロット信号の受信電力Ｐｎｍｌを次式に従って求める：
【００２５】
【数１】
2005328311.tif 000003
但し、ｎは送信アンテナを指定するパラメータを表す。ｌは、想定されるＬ個のパスの内の１つのパスを指定するパラメータを表す。τｌは、ｌ番目のパスの遅延量を表す。＊は複素共役を表す。Ｎｃは１フレームのチップ数を表し、相関計算の行なわれる範囲のチップ数又はウインドウの大きさを定める。ｃｎ（ｔ）は、ｎ番目の送信アンテナに関するパイロット信号を表す符号系列である。
【００２６】
マルチパス干渉生成部４０６は、パス毎のパイロット信号に含まれるマルチパス干渉成分を求める。図５は、送信信号、受信信号及びマルチパス干渉成分の関係を説明するための概念図である。簡単のため、２つの送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２から別々のパイロット信号ｃ１，ｃ２が送信され、マルチパス伝搬環境下で伝送され、１つの受信アンテナＲｘ１で受信されるものとする。また、パス１及びパス２の２つのパスが想定されている。更に多くの送信又は受信アンテナ数及びパス数を想定することも当然に可能である。この場合に、受信アンテナＲｘ１で受信された信号とパイロット信号ｃ１との相関に基づいて求められた電力には、Ｔｘ１のパス１に関する電力に加えて、Ｔｘ１のパス２からのマルチパス干渉成分と、Ｔｘ２のパス２からのマルチパス干渉成分とが含まれる。より多くのパスが想定されるならば、パス数に応じたマルチパス干渉成分が生じる。送信アンテナ数が増えると、増えた送信アンテナ数に応じたマルチ波干渉成分が生じる。
【００２７】
マルチパス干渉に寄与する信号は、パイロット信号だけでなく、パイロット信号と共に送信されたデータ信号も干渉の原因になる。送信アンテナから信号が送信される場合に、パイロット信号とデータ信号との電力比率は予め定められており、例えば、パイロット信号に対するデータ信号の電力比率がαであるように定められる（図６参照）。従って、パイロット信号に関する電力が判明すれば、それに基づいてデータ信号の電力も判明する。以上のような考察に基づいて、図４のマルチパス干渉成分生成部４０６は、パス毎のマルチパス干渉成分を求める。
【００２８】
マルチパス干渉除去部４０８は、パイロット受信電力推定部４０４で推定されたパス毎のパイロット信号の受信電力から、マルチパス干渉成分を次式に基づいて減算し、パス毎の修正されたパイロット信号の受信電力Ｐ’ｎｍｌを求める：
【００２９】
【数２】
2005328311.tif 000004
（１＋α）Ｐｎ’ｍｌ’は、ｎ’番目の送信アンテナからの信号の内ｌ’番目のパスの全電力（パイロット信号とデータ信号の電力）を表す。ｌ’に関する和は、自身（ｌ番目）以外のパス全体にわたって加算することを意味する。ｎ’に関する和は、全ての送信アンテナについて加算することを意味する。Ｎｃは１フレームのチップ数であり、チップ当たりのマルチパス干渉を求めるために、１／Ｎｃが、マルチパス干渉成分を表す項に導入されている。
【００３０】
総受信信号電力推定部４１０は、修正されたパス毎のパイロット信号の受信電力を更に修正することで、ｍ番目の受信アンテナで受信されるパイロット信号の総受信電力を推定する。ｍ番目の受信アンテナで受信されるパイロット信号の総受信電力は、上記の修正されたパス毎のパイロット信号の受信電力Ｐ’ｎｍｌを、全てのパス及び全ての送信アンテナについて加算することで、概ね求めることができる。しかし、高精度化の観点からは、更なる修正が行なわれることが望ましい。一般に、各受信アンテナで受信された信号は、ロールオフフィルタ（帯域制限フィルタ）を通過することに起因して、メインローブに加えてサイドローブ成分をも含んでいる。このため、パイロット信号の受信電力等の量にも、そのようなサイドローブ成分が含まれており、例えば実際の信号内容よりも幾分大きく評価されている。ロールオフフィルタのインパルス応答特性は既知であるので、その応答特性に基づいて、サイドローブ成分を補償することが可能である。ロールオフフィルタのインパルス応答特性ｈＲＣ（ｔ）は、例えば、図７のように示され、次式のように表現される：
【００３１】
【数３】
2005328311.tif 000005
但し、この式に登場するαはロールオフファクタであり、図示の例ではα＝０．２２に設定されている。Ｔｃはチップ周期を表す。一般に、１チップ周期の範囲（｜ｔ｜≦Ｔｃ）はメインローブ（パスの真の信号成分）に対応させることができ、それ以外の範囲（｜ｔ｜＞Ｔｃ）はサイドローブに対応させることができる。
【００３２】
図４の総受信信号電力推定部４１０は、次式に従って、パス毎のパイロット信号の修正された受信電力Ｐ’ｎｍｌを更に修正し、ｍ番目の受信アンテナで受信されるパイロット信号の総受信電力Ｐａｌｌ，ｍ  を推定する：
【００３３】
【数４】
2005328311.tif 000006
ここで、Ｎｏｓはオーバーサンプリング数であり、本実施例ではＮｏｓ＝４である。θ（ｎ，ｍ，ｌ）は、ｎ番目の送信アンテナとｍ番目の受信アンテナ間におけるｌ番目のパスに関する位相回転量を示す（但し、電力には寄与しない。）。  サイドローブ成分に関する修正内容は、主に、パラメータｔ，ｃに関する加算に関連する。全てのパス（パラメータｌ）及びアンテナ数（パラメータｎ）について加算することで、ｍ番目の受信アンテナで受信されるパイロット信号の総受信電力Ｐａｌｌ，ｍが推定される。
【００３４】
減算部４１２は、総受信信号電力測定部４０２で測定されたｍ番目のアンテナで受信されたパイロット信号の総受信電力Ｒｍから、推定された総受信電力Ｐａｌｌ，ｍ  を減算することで、ｍ番目の受信アンテナで受信された信号に関する雑音電力（チップ雑音電力）σｍ２を求める：
σｍ２＝Ｒｍ−Ｐａｌｌ，ｍ
このような処理が、受信アンテナ毎に行なわれる。
【００３５】
平均化部４１４は、受信アンテナ毎に求められた雑音電力σｍ２を、全ての受信アンテナにわたって平均化することで、受信機の雑音電力σ２を求める。このようにして求められた雑音電力ではマルチパス干渉の影響が除去されているので、従来よりも雑音電力が正確に推定されている。従って、図３のウエイト生成部３１０におけるウエイトを適切に求めることができるようになる。また、平均化部４１４は、更なる高精度化の観点から、忘却係数ａを用いて、雑音電力を再帰的に更新することも可能である。すなわち、
σｋ＋１２＝ａ・σｋ２＋（１−ａ）σｋ−１２
に従って、雑音電力を更新することが可能である。雑音電力の更新手法は、忘却係数を利用するものに限定されず、任意の漸化式に従って更新することが可能である。更に、受信アンテナ間で平均化を行なう際の重み係数を適宜調整することも可能である。
【実施例２】
【００３６】
実施例１では、逆拡散される前の受信信号に基づいて雑音電力σ２が推定されていた。以下に説明される実施例２では、逆拡散された後の受信信号に基づいて雑音電力σ２が推定される。
【００３７】
図８は、本発明の一実施例による雑音推定部のブロック図を示す。雑音推定部は、受信アンテナの各々に対応して設けられたＭ個の雑音電力推定部８０２−１〜Ｍと、アンテナ間平均化部８０４とを有する。簡単のため、図には２つの雑音電力推定部８０２−１，８０２−ｍのみが描かれている。雑音電力推定部の各々は同様な構成及び動作を行なうので、８０２−１について説明が行なわれる。
【００３８】
雑音電力推定部８０２−１は、逆拡散部８０６と、総雑音電力推定部８０８と、パイロット受信電力推定部８１０と、マルチパス干渉除去部８１２と、平均化部８１４とを有する。
【００３９】
逆拡散部８０６は、１つの受信アンテナで受信した信号を逆拡散し、送信アンテナ毎に且つパス毎に逆拡散されたパイロット信号Ｚｎｍｌ（ｓ）を出力する。ｎは送信アンテナを指定するパラメータであり、ｍは受信アンテナを示すパラメータであり（雑音電力推定部８０２−１に対しては、ｍ＝１）、ｌはパスを指定するパラメータであり、ｓはシンボル番号を指定するパラメータである。
【００４０】
総雑音電力推定部８０８は、パス毎の逆拡散後のパイロット信号の分散に比例する総雑音電力Ｉｎｍｌを次式に従って求める：
【００４１】
【数５】
2005328311.tif 000007
但し、Ｚ’ｎｍｌは、次式に従って算出される量であり：
【００４２】
【数６】
2005328311.tif 000008
これは、逆拡散後のパイロット信号Ｚｎｍｌ（ｓ）のＳ個のシンボルにわたる平均値を意味する。上記総雑音電力Ｉｎｍｌを表す式の右辺の括弧内は、逆拡散後のパイロット信号Ｚｎｍｌの分散を表す量である。従って、総雑音電力Ｉｎｍｌは、受信機内で生じる雑音や、伝搬路で導入された干渉その他の雑音を含む電力を表す。
【００４３】
パイロット受信電力推定部８１０は、次式に従って、パス毎のパイロット信号の受信電力Ｐｎｍｌを求める：
【００４４】
【数７】
2005328311.tif 000009
右辺第２項は、平均化されたパイロット信号の受信電力｜Ｚ’ｎｍｌ｜２に含まれる干渉成分を表す。平均化前のパイロット信号の受信電力｜Ｚｎｍｌ｜２の干渉成分は、上記の総雑音電力Ｉｎｍｌで評価される。Ｓ個のシンボルにわたって平均化されたパイロット信号の受信電力｜Ｚ’ｎｍｌ｜２に含まれる干渉成分は、その平均化に起因して１／Ｓに減少する。このため、右辺第２項に１／Ｓが導入されている。上記の式を用いることで、パス毎のパイロット信号の受信電力Ｐｎｍｌを正確に求めることができる。
【００４５】
マルチパス干渉除去部８１２は、次式に従って、総雑音電力Ｉｎｍｌからマルチパス干渉成分を除去することで、雑音電力（チップ雑音電力）σｎｍｌ２を推定する。
【００４６】
【数８】
2005328311.tif 000010
ここで、αはパイロット信号及びデータ信号との間の所定の電力比を表す（図６参照）。右辺括弧内の（１＋α）Ｐｎ’ｍｌ’は、ｎ’番目の送信アンテナからの信号の内ｌ’番目のパスの全電力（パイロット信号とデータ信号の電力）を表す。ｌ’に関する和は、自身（ｌ番目）以外のパス全てにわたって加算することを意味する。ｎ’に関する和は、全ての送信アンテナについて加算することを意味する。ＮＳＦはパイロット信号の拡散率又はチップレートであり、例えば２５６のような値を有する。ＤＳ−ＣＤＭＡ方式では、伝搬する信号の干渉成分は、拡散率分の１に抑制されるので、右辺括弧内の第２項（マルチパス干渉を表す項）に１／ＮＳＦが導入されている。また、右辺全体にＮＳＦが乗算されているのは、チップ雑音電力を推定するためである。
【００４７】
平均化部８１４は、複数の送信アンテナ（ｎ）及びパス（ｌ）の全体にわたって雑音電力σｎｍｌ２を平均化する。更に、平均化部８０４は、複数の受信アンテナ（ｍ）全体にわたって雑音電力を平均化し、最終的に所望の雑音電力σ２を推定する。このようにして求められた雑音電力ではマルチパス干渉の影響が除去されているので、従来よりも雑音電力が正確に推定されている。従って、図３のウエイト生成部３１０におけるウエイトを適切に求めることができるようになる。また、平均化部８１４又は８０４は、更なる高精度化の観点から、忘却係数ａを用いて、雑音電力を再帰的に更新することも可能である。すなわち、
σｋ＋１２＝ａ・σｋ２＋（１−ａ）σｋ−１２
に従って、雑音電力を更新することが可能である。雑音電力の更新手法は、忘却係数を利用するものに限定されず、任意の漸化式に従って更新することが可能である。更に、アンテナ間で平均化を行なう際の重み係数を適宜調整することも可能である。
【実施例３】
【００４８】
図９は、本発明の一実施例による多段構成の信号検出装置の概念図を示す。信号検出装置では、２次元ＭＭＳＥ等化部９０２と、マルチパス干渉（ＭＰＩ）レプリカ生成部９０４と、減算部９０６とを有するブロックを１単位とし、このブロックが複数用意され、それらが直列的に接続される。個々の２次元ＭＭＳＥ等化部９０２は、チャネル推定部９０８と、チップ雑音推定部９１０と、２次元ＭＭＳＥウエイト計算部９１２と、ウエイト乗算部９１４とを有する。２次元ＭＭＳＥ９０２内のこれらの要素は、図３のチャネル推定部３０２、雑音推定部３０４、ウエイト生成部３１０及びＭＭＳＥ等化部３１２にそれぞれ対応させることができるので、更なる説明は省略される。尚、チップ雑音推定部９１０で使用される雑音推定手法は、実施例１及び実施例２何れの手法でもよい。
【００４９】
ＭＰＩレプリカ生成部９０４は、チャネル推定結果と信号分離された送信信号とに基づいて、マルチパス成分を再生する。例えば、対象とするパス以外の全てのパスの信号成分（図５の例ではパス２に相当する信号成分）が再生される。再生された信号成分は、ＭＰＩレプリカと呼ばれる。減算部９０６は、受信信号からＭＰＩレプリカを減算する。減算後の信号の中では、対象とするパスの占める割合が大きくなっている。従って、この減算後の信号に基づいて再びチャネル推定及び信号分離を行なえば、推定精度及び分離精度は向上する。以下同様に、前段の減算後の信号に基づいて、チャネルを推定し、信号分離を行ない、ＭＰＩレプリカを生成し、受信信号からＭＰＩレプリカを減算し、それを後段のチャネル推定部に与える。これにより、チャネル推定精度及び信号分離精度を大きく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】ＭＩＭＯ方式の無線通信システムの概念図を示す。
【図２】従来の２次元周波数領域のＭＭＳＥ等化装置を示す図である。
【図３】本発明の一実施例による２次元周波数領域のＭＭＳＥ等化装置を示す図である。
【図４】本発明の一実施例による雑音推定部の詳細なブロック図を示す。
【図５】送信信号、受信信号及びマルチパス干渉成分の関係を説明するための概念図である。
【図６】パイロット信号とデータ信号の電力比の関係を示す図である。
【図７】ロールオフフィルタのインパルス応答特性を示す図である。
【図８】本発明の一実施例による雑音推定部の詳細なブロック図を示す。
【図９】本発明の一実施例による多段構成の信号検出装置の概念図を示す。
【符号の説明】
【００５１】
１０２  送信機；  １０４  受信機；  １０６−１〜Ｎ  送信アンテナ；  １０８−１〜Ｎ  受信アンテナ；
２０２  チャネル推定部；  ２０４，２１０  高速フーリエ変換部；  ２０６  ウエイト生成部；  ２０８  ＭＭＳＥ等化部；  ２１２  逆高速フーリエ変換部；  
３０２  チャネル推定部；  ３０４  雑音推定部；  ３０６，３０８  高速フーリエ変換部；  ３１０  ウエイト生成部；  ３１２  ＭＭＳＥ等化部；  ３１４  高速逆フーリエ変換部；
４０２  総受信信号電力測定部；  ４０４  パイロット受信電力推定部；  ４０６  マルチパス干渉生成部；  ４０８  マルチパス干渉除去部；  ４１０  総受信信号電力推定部；  ４１２  減算部；  ４１４  平均化部；
８０２  雑音電力推定部；  ８０４  平均化部；  ８０６  逆拡散部；  ８０８  総雑音電力推定部；  ８１０  パイロット受信電力推定部；  ８１２  マルチパス干渉除去部；  ８１４  平均化部；
９０２  ２次元ＭＭＳＥ等化部；  ９０４  マルチパス干渉レプリカ生成部；  ９０６  減算部；  ９０８  チャネル推定部；  ９１０  チップ雑音推定部；  ９１２  ２次元ＭＭＳＥウエイト計算部；  ９１４  ウエイト乗算部
【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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【図８】
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【図９】
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