(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチパスの伝送路を推定する伝送路推定装置であって、
マルチパスで到達する信号から複数の伝送路の伝送路推定値を求める伝送路推定部と、
前記伝送路推定部で求められた前記伝送路推定値から、前記伝送路相互のサイドローブ成分の漏れ込みを除去して、前記伝送路推定値を補正する伝送路推定値補正部とを有し、
前記伝送路推定値補正部は、前記伝送路推定部で得られた複数の前記伝送路の前記伝送路推定値と前記複数の伝送路相互のタイミング差とを用いて、前記伝送路推定値から前記伝送路相互の前記サイドローブ成分の漏れ込みを除去した値を求める、補正伝送路推定装置。
【請求項２】
マルチパスの伝送路を推定する伝送路推定装置であって、
マルチパスで到達する信号から複数の伝送路の伝送路推定値を求める伝送路推定部と、
前記伝送路推定部で求められた前記伝送路推定値から、前記伝送路相互のサイドローブ成分の漏れ込みを除去して、前記伝送路推定値を補正する伝送路推定値補正部とを有し、
前記伝送路推定値補正部は、他のいずれかの伝送路とのタイミング差が所定値未満である伝送路のみを補正対象として選択するパス選択部をさらに有する、補正伝送路推定装置。
【請求項３】
前記伝送路推定値補正部は、複数の伝送路間のタイミング差を用いることにより係数を生成し、前記係数と、前記伝送路推定部により算出された前記伝送路推定値との積和を算出することにより、前記伝送路推定値からサイドローブ成分の漏れ込みを除去する、請求項１または２に記載の補正伝送路推定装置。
【請求項４】
前記伝送路推定値補正部は、前記伝送路のタイミングの変化を検出するパス変化判定部を更に有し、前記伝送路推定値補正部は、前記パス変化検出部が前記タイミングの変化を検出したとき前記係数を生成しなおす、請求項３に記載の補正伝送路推定装置。
【請求項５】
前記伝送路推定値補正部は、前記複数の伝送路相互のタイミング差から前記サイドローブ成分の漏れ込み量を示す相関行列を生成するサイドローブ相関行列生成部と、前記サイドローブ相関行列生成部で生成された前記相関行列の逆行列を求める逆行列演算部と、前記逆行列演算部で得られた前記逆行列と前記伝送路推定部で得られた前記伝送路推定値の積和を演算することにより前記伝送路推定値から前記サイドローブ成分の漏れ込みを除去するデコリレート演算部とを有する、請求項３記載の補正伝送路推定装置。
【請求項６】
前記伝送路推定値補正部は、前記伝送路のタイミングの変化を検出するパス変化判定部をさらに有し、前記パス変化判定部で前記タイミングの変化が検出されたとき、前記サイドローブ相関行列生成部にて前記相関行列を生成する、請求項５記載の補正伝送路推定装置。
【請求項７】
ＣＤＭＡ受信信号を受信するＣＤＭＡ受信装置であって、
マルチパスで到達するＣＤＭＡ受信信号から複数の伝送路の伝送路推定値を求める伝送路推定部と、
前記伝送路推定部で求められた前記伝送路推定値から、前記伝送路相互のサイドローブ成分の漏れ込みを除去して、前記伝送路推定値を補正する伝送路推定値補正部と、
前記ＣＤＭＡ受信信号を逆拡散するデータ逆拡散部とを有し、
前記伝送路推定値補正部によって補正された伝送路推定値から算出される等化ウェイトを用いる等化部を更に有し、
前記データ逆拡散部は、前記等化部で生成された信号を逆拡散する、ＣＤＭＡ受信装置。
【請求項８】
前記伝送路推定値補正部は、前記伝送路推定部で得られた複数の前記伝送路の前記伝送路推定値と前記複数の伝送路相互のタイミング差とを用いて、前記伝送路推定値から前記伝送路相互の前記サイドローブ成分の漏れ込みを除去した値を求める、請求項７記載のＣＤＭＡ受信装置。
【請求項９】
マルチパスの伝送路を推定するための伝送路推定方法であって、
マルチパスで到達する信号から複数の伝送路の伝送路推定値を求める第１のステップと、
求められた前記伝送路推定値から、前記伝送路相互のサイドローブ成分の漏れ込みを除去して、前記伝送路推定値を補正する第２のステップとを有し、
前記第２のステップにおいて、前記第１のステップで得られた複数の前記伝送路の前記伝送路推定値と前記複数の伝送路相互のタイミング差とを用いて、前記伝送路推定値から前記伝送路相互の前記サイドローブ成分の漏れ込みを除去した値を求める、補正伝送路推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝送路推定装置およびそれを用いたＣＤＭＡ受信装置に関し、特に、伝送路推定の精度を高めた補正伝送路推定装置およびそれを用いたＣＤＭＡ受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＳ−ＣＤＭＡ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ−Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）方式は、マルチセル環境において他セル干渉を効果的に抑圧することができる。これにより、ＤＳ−ＣＤＭＡ方式は、隣接セルで同一周波数を用いる、いわゆる１セル繰り返しの周波数配置を実現できるため、移動通信の無線アクセス方式として好適に用いられている。【０００３】
また、ＣＤＭＡ方式では、逆拡散を行う際、伝送路のマルチパスを分離し、Ｒａｋｅ合成することでパスダイバーシチ効果を得ることができる。【０００４】
しかし、移動通信では、近年、音声通信に加え、データ通信のトラヒックが増加してきており、大容量化および高速化が望まれている。そして、大容量化および高速化を可能にするためマルチコードを用いた伝送が要求されている。ところが、ＣＤＭＡ方式においてマルチコード伝送を行うと、実効の拡散利得が小さくなり、マルチパス干渉を抑圧する効果が低下してしまうという問題がある。【０００５】
そこで、伝送路の等化を行ってマルチコード間の直交性を回復してから逆拡散を行うことが検討されている。また、その等化方法として様々な方法が提案されている。例えば、線形フィルタを用いる簡易な方法がある（例えば、川村，岸山，樋口，佐和橋，“ＨＳＤＰＡにおける他セル干渉除去を考慮したマルチパス干渉キャンセラとチップ等化器の特性比較，”信学技報ＲＣＳ２００２−３８，２００２年４月  参照）。また、周波数変換を用いる等化方法がある（例えば、D.Falconer et al.,”Frequency Domain
Equalization for Single-Carrier Broadband Wireless System” IEEE Commun.Mag., vol.40, no.4, pp.58-66, Apr. 2002  参照）。【０００６】
図１は、従来の伝送路推定装置を用いたＣＤＭＡ受信装置の構成の一例を示すブロック図である。図１を参照すると、従来のＣＤＭＡ受信装置は、パスサーチ部１０１、伝送路推定部１０２１〜１０２Ｌ、等化部１０５、およびデータ逆拡散部１０８を有している。【０００７】
パスサーチ部１０１は、受信したＣＤＭＡ信号に多重されているパイロット信号を用いて伝送路の遅延プロファイルを生成し、遅延プロファイルから受信レベルの大きい複数のパスを検出する。パスサーチ部１０１で検出されたパスは各伝送路推定部１０２１〜１０２Ｌに割り当てられる。【０００８】
伝送路推定部１０２１〜１０２Ｌの各々は、パイロット逆拡散部１０３およびシンボル平均部１０４を有している。例えば、伝送路推定部１０２１はパイロット逆拡散部１０３１およびシンボル平均部１０４１を有し、伝送路推定部１０２２はパイロット逆拡散部１０３２およびシンボル平均部１０４２を有し、以下同様である。【０００９】
パイロット逆拡散部１０３１〜１０３Ｌは、パスサーチ部１０１により割り当てられたパスのタイミングに基づいて、ＣＤＭＡ信号内のパイロット信号を逆拡散する。【００１０】
シンボル平均部１０４１〜１０４Ｌは、パイロット逆拡散部１０３１〜１０３Ｌからパス毎のパイロット逆拡散信号を受け、そのパイロット逆拡散信号を複数シンボルに渡って平均することによりパス毎の伝送路推定値を算出する。【００１１】
等化部１０５は、等化ウェイト計算部１０６および等化フィルタ１０７を有している。【００１２】
等化ウェイト計算部１０６は、伝送路推定部１０２１〜１０２Ｌから各パスの伝送路推定値を受け、等化フィルタ１０７で用いるウェイトを計算する。ウェイトＷの計算方法には様々なものがあり、例えば最小平均自乗誤差法（ＭＭＳＥ：Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ）を用いたものがある。【００１３】
ＭＭＳＥを用いれば式（１）によりウェイトＷを得ることができる。【００１４】
【数１】
0004555332.tif 000002
ここで、【００１５】
【数２】
0004555332.tif 000003
は、パス毎の伝送路推定値【００１６】
【数３】
0004555332.tif 000004
を１サンプルずつ時間的にずらして列に配置した伝送路行列であり、式（２）によって表される。【００１７】
【数４】
0004555332.tif 000005
また、上付き添字のＨは共役転置行列であることを示す。σ２は雑音電力である。【００１８】
等化フィルタ１０７は、等化ウェイト計算部１０６で計算されたウェイトＷの中央行の行ベクトルをタップウェイトとして用いてＣＤＭＡ信号の等化フィルタリングを行う。【００１９】
図２は、等化フィルタの構成例を示す図である。図２を参照すると、等化フィルタ１０７は、ＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタであり、遅延器２１１〜２１Ｎ−１、乗算器２２１〜２２Ｎ、および加算器２３で構成されている。【００２０】
等化フィルタ１０７は、受信信号を遅延器２１1〜２１N-1によりサンプル単位で遅延させて各タップの出力を得て、各タップの出力に対して乗算器２２1〜２２Nでウェイトｗ0〜ｗN-1を乗算し、各乗算器２２1〜２２Nの出力を加算器２３で加算する。
【００２１】
データ逆拡散部１０８は、等化部１０５で得られた等化信号を逆拡散することによりデータ信号を拡散復調する。
【発明の開示】
【００２２】
補正伝送路推定装置は、受信信号に既知のパイロット信号の複素共役を乗算することによりマルチパスを分離し、パス毎の伝送路推定値を求める。
【００２３】
一般に、ＣＤＭＡなどの帯域制限を用いる通信方式の信号はロールオフフィルタで帯域制限されるため、そのインパルス応答はサイドローブ成分の広がりを持っている。逆拡散によりマルチパスを分離するとき、拡散利得が十分であれば、異なるタイミングの成分はその拡散利得により抑圧される。しかし、同一タイミングのサイドローブ成分は逆拡散により抑圧されず伝送路推定値へ漏れ込み、伝送路推定値の精度を低下させるため、マルチパスが近接する場合にはパス分離が困難になる。
【００２４】
図３は、フィルタのインパルス応答とマルチパスの関係の一例を示す模式図である。図３の例では、タイミングτ０のパス１、タイミングτ１のパス２、およびタイミングτ２のパス３の３つのパスが近接して存在している。そのため、パス２、パス３のタイミングτ１、τ２においてパス１のサイドローブ成分が現れている。このパス１のサイドローブ成分がパス２、３の伝送路推定値へ漏れ込み、パス２、３の伝送路推定値
【００２５】
【数５】
0004555332.tif 000006
の精度を低下させる。
【００２６】
また、これと同様にパス２、３のサイドローブ成分も他のパスの伝送路推定値への漏れ込みとなり、伝送路推定値の精度を低下させる。
【００２７】
そのため、各パスのタイミングが近接している場合、従来の伝送路推定装置では、十分な拡散率が得られていても、各パスを完全に分離することができず、漏れ込みの影響により伝送路推定値の精度が低下していた。
【００２８】
また、従来の伝送路推定装置を用いたＣＤＭＡ受信装置は、精度の低下した伝送路推定値から等化ウェイトを計算し、その等化ウェイトを用いて等化フィルタリングを行っていたので、等化性能が低下していた。
【００２９】
本発明の目的は、補正伝送路推定値を高い精度で算出可能な伝送路推定装置、およびそれを用いたＣＤＭＡ受信装置を提供することである。なお、本発明により提供される伝送路推定装置は、帯域制限を用いる他の通信方式の受信装置に用いられても同様の効果があることは言うまでもない。
【００３０】
上記目的を達成するために、本発明の伝送路推定装置は、マルチパスの伝送路を推定する伝送路推定部と伝送路推定値補正部を有している。
【００３１】
伝送路推定部は、マルチパスで到達する信号から複数の伝送路の伝送路推定値を求める。伝送路推定値補正部は、伝送路推定部で求められた伝送路推定値から、伝送路相互のサイドローブ成分の漏れ込みを除去して、伝送路推定値を補正する。
【００３２】
したがって、本発明によれば、伝送路推定部が求めた各伝送路推定値から、伝送路推定値補正部が伝送路間相互のサイドローブ成分の漏れ込みを除去するので、精度の高い伝送路推定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】従来の伝送路推定装置を用いたＣＤＭＡ受信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】等化フィルタの構成例を示す図である。
【図３】フィルタのインパルス応答とマルチパスの関係の一例を示す模式図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による伝送路推定装置を示すブロック図である。
【図５】本発明の他の実施形態によるＣＤＭＡ受信装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。【００３５】
図４は、本発明の第１の実施形態による補正伝送路推定装置を示すブロック図である。図４を参照すると、本実施形態の補正伝送路推定装置は、パスサーチ部１、伝送路推定部２１〜２Ｌ、および伝送路推定値補正部５を有している。【００３６】
パスサーチ部１は、受信信号に多重されたパイロット信号を用いて伝送路の遅延プロファイルを生成し、遅延プロファイルから受信レベルの大きい複数のパスを検出する。【００３７】
伝送路推定部２1〜２Lの各々は、パイロット逆拡散部３およびシンボル平均部４を有している。例えば、伝送路推定部２1はパイロット逆拡散部３1およびシンボル平均部４1を有し、伝送路推定部２2はパイロット逆拡散部３2およびシンボル平均部４2を有し、以下同様である。
【００３８】
パイロット逆拡散部３１〜３Ｌは、パスサーチ部１により割り当てられたパスのタイミングに基づいて、受信信号にパイロット信号の複素共役を乗算する。【００３９】
シンボル平均部４１〜４Ｌは、パイロット逆拡散部３１〜３Ｌからパス毎のパイロット逆拡散信号を受け、そのパイロット逆拡散信号を複数シンボルに渡って平均することによりパス毎の伝送路推定値を算出する。【００４０】
伝送路推定値補正部５は、パス選択部６、パス変化判定部７、サイドローブ相関行列生成部８、逆行列演算部９、およびデコリレート演算部１０を有している。【００４１】
パス選択部６は、パスサーチ部１で検出された複数のパスのうち、他の全てのパスとのタイミング差が所定値以上のパスを補正対象外とし、他のいずれかのパスとのタイミング差が所定値未満のパスを補正対象として選択する。このタイミング差は、マルチパスに含まれる各パスの信号が到達するタイミングの差である。パス間隔が十分離れていればサイドローブ成分の影響が無視できるため、補正の必要がないパスを対象外とすることにより演算量を削減している。【００４２】
パス変化判定部７は、パスサーチ部１で検出され、パス選択部６で選択された各パスのタイミングが前回検出時から変化しているか否か判定する。【００４３】
サイドローブ相関行列生成部８は、パス変化判定部７の判定結果よりパスのタイミングが変化していれば、各パス間のタイミング差から、サイドローブ成分の漏れ込み量を示す相関行列を生成する。【００４４】
例えば、図３に示すように３つのパスが近接して存在する場合、サイドローブ相関行列Ｒは式（３）に示すものとなる。【００４５】
【数６】
0004555332.tif 000007
ここで、ｈＲＣ（ｔ）はロールオフフィルタのインパルス応答であり、式（４）で示される。【００４６】
【数７】
0004555332.tif 000008
ここでαはロールオフ率、ＴＣはチップ周期である。【００４７】
式（３）および式（４）から分かるように、サイドローブ相関行列Ｒは、パス間のタイミング差のみに依存し、伝送路推定値【００４８】
【数８】
0004555332.tif 000009
に依存しない。そのため、各パスのタイミングに変化があったときだけ再生成すればよい。【００４９】
伝送路推定部２1〜２Lの出力である伝送路推定値
【００５０】
【数９】
0004555332.tif 000010
は、サイドローブ相関行列Ｒの要素と実際の伝送路値ｈｉとの積和であり、式（５）に示される。【００５１】
【数１０】
0004555332.tif 000011
逆行列演算部９は、サイドローブ相関行列Ｒの逆行列を求める。なお、逆行列演算部９には、ＬＵ分解法やコレスキー分解法などの演算量を削減した方法を用いてもよい。【００５２】
デコリレート演算部１０は、式（６）により、Ｒの逆行列Ｒ−１の要素と伝送路推定値【００５３】
【数１１】
0004555332.tif 000012
との積和を計算することにより、伝送路推定値【００５４】
【数１２】
0004555332.tif 000013
の相互の漏れ込みを除去した実際の伝送路値ｈｉを計算する。【００５５】
【数１３】
0004555332.tif 000014
なお、無線移動機において消費電力削減は重要であるが、本実施形態において逆行列演算９の演算量は少なくない。しかし、一般に、パスタイミングの変化速度がフェージングの変動速度に比べて遅いので、パスサーチ周期は、伝送路推定周期に比べて長く設定することができる。そうすれば、伝送路推定周期当たりの逆行列演算９の演算量を許容範囲内に低減することができる。【００５６】
また、本実施形態では、パス選択部６が、サイドローブ相関行列を生成する対象を一部のパスに絞り込むと共に、パス変化検出部７によりパスタイミングの変化が検出されたときにだけ、サイドローブ相関行列生成部８がサイドローブ相関行列を生成することにより、演算量の削減が図られている。しかし、パス選択部６およびパス変化判定部７は必須構成要素ではなく、演算量の削減が必要でなければ省略可能である。【００５７】
以上、説明したように、本実施形態によれば、伝送路推定部２１〜２Ｌが各伝送路推定値を求め、伝送路推定値補正部５が、各パス間のタイミング差を用いて、パス間相互のサイドローブ成分の漏れ込みを各伝送路推定値から除去することにより、伝送路推定値を補正するので、精度の高い伝送路推定値を求めることができる。【００５８】
その際、伝送路推定値補正部５は、サイドローブ相関行列生成部８にて、パスサーチ部１で検出された各パス間のタイミング差から、伝送路推定値に依存せずサイドローブ成分の漏れ込み係数を示す相関行列を生成し、逆行列演算部９にて、その相関行列の逆行列を算出し、デコリレート演算部１０にて、逆行列を用いて伝送路推定値からサイドローブ成分の漏れ込みを除去するので、漏れ込み除去に用いる相関行列を伝送路推定値の変化毎に演算する必要がない。【００５９】
また、伝送路推定値補正部５は、他のパスとのタイミング差が所定値以上ありサイドローブの漏れ込みによる影響の少ないパスをパス選択部６にて補正の対象から除外しているので、演算量を低減することができる。【００６０】
また、伝送路推定値補正部５が、パス変化判定部７にてパスのタイミングの変化を判定し、タイミングに変化があったときだけ相関行列を算出するので、演算量を低減することができる。【００６１】
本発明の他の実施形態としてＣＤＭＡ受信装置を示す。【００６２】
図５は、本発明の他の実施形態によるＣＤＭＡ受信装置の構成を示すブロック図である。図５を参照すると、ＣＤＭＡ受信装置は、パスサーチ部１、伝送路推定部２1〜２L、伝送路推定値補正部５、等化部１１、およびデータ逆拡散部１４を有している。
【００６３】
パスサーチ部１は、図４に示した第１の実施形態と同様のものである。【００６４】
伝送路推定部２1〜２Lの各々は、パイロット逆拡散部３およびシンボル平均部４を有している。例えば、伝送路推定部２1はパイロット逆拡散部３1およびシンボル平均部４1を有し、伝送路推定部２2はパイロット逆拡散部３2およびシンボル平均部４2を有し、以下同様である。
【００６５】
パイロット逆拡散部３１〜３Ｌは、パスサーチ部１により割り当てられたパスのタイミングに基づいて、ＣＤＭＡ信号内のパイロット信号を逆拡散する。【００６６】
等化部１１は、等化ウェイト計算部１２および等化フィルタ１３を有している。【００６７】
等化ウェイト計算部１２は、伝送路推定値補正部５で補正されたパス毎の伝送路推定値を受け、等化フィルタ１３で用いるウェイトを計算する。ウェイトＷの計算方法には様々なものがあり、例えばＭＭＳＥを用いたものがある。ＭＭＳＥを用いれば式（１）によりウェイトＷを得ることができる。【００６８】
等化フィルタ１３は、等化ウェイト計算部１２で計算されたウェイトＷの中央の行ベクトルをタップウェイトとして用いて信号の等化フィルタリングを行う。等化フィルタリングの例として図２に示したものがある。図２を参照すると、等化フィルタ１０７は、ＦＩＲフィルタであり、遅延器２１１〜２１Ｎ−１、乗算器２２１〜２２Ｎ、および加算器２３で構成されている。【００６９】
等化フィルタ１３は、受信信号を遅延器２１１〜２１Ｎ−１によりサンプル単位で遅延させて各タップの出力を得て、各タップの出力に対して乗算器２２１〜２２Ｎでウェイトｗ０〜ｗＮ−１を乗算し、各乗算器２２１〜２２Ｎの出力を加算器２３で加算する。【００７０】
データ逆拡散部１４は、等化部１１で得られた等化信号を逆拡散することによりデータ信号を復調する。【００７１】
以上、説明したように、本実施形態によれば、補正伝送路推定部２１〜２Ｌが各伝送路推定値を求め、伝送路推定値補正部５がパス間相互のサイドローブ成分の漏れ込みを除去し、等化部１１が、漏れ込みの除去された精度の高い伝送路推定値を用いて求めた高精度のウェイトにより、信号を等化し、データ逆拡散部１４が、等化部１１からの信号を逆拡散するので、精度の高い受信データを得ることができる。【００７２】
なお、本実施形態において、等化部１１はウェイト計算、等化フィルタリングを時間領域の信号処理として行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。等化部１１は、ウェイト計算および等化フィルタリングを周波数領域の信号処理として行ってもよく、その場合でも本実施形態と同様の効果が得られる。【００７３】
また、本実施形態では、送受信アンテナが各１本ずつであることを想定したＣＤＭＡ受信装置を例示したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。他の例として、送受信アンテナのそれぞれが複数ある、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）方式においても本発明は適用できる。【００７４】
また、本実施形態のＣＤＭＡ受信装置は、移動通信システムにおいて基地局無線装置および移動局無線装置のどちらにも適用できる。
【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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