(57)【要約】【課題】受信装置の受信アンテナ数を増やすことなく、送信装置と受信装置との間で良好な伝送特性を得ることができる通信システム、受信装置及び通信方法を提供する。【解決手段】受信装置は、送信装置の複数の送信アンテナから送信される複数の送信信号を受信する少なくとも１本の受信アンテナと、複数本の送信アンテナと受信アンテナとの間の伝搬路応答を推定する伝搬路応答推定部と、受信アンテナのうち少なくとも１本における受信信号をマルチパスに基づいた複数のブロックに分割するブロック分割部と、ブロック分割部が複数のブロックに分割した受信信号と伝搬路応答推定部が推定した伝搬路応答とに基づいて送信装置が送信した送信信号を検出する送信信号検出部とを備え、送信信号検出部は、干渉レプリカを生成して除去する干渉キャンセル部と、干渉キャンセル部の出力から送信信号が多重された信号を分離する信号分離部とを備える。【選択図】図２
2009272725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信装置と受信装置とを備える通信システムであって、
前記送信装置は、
複数本の送信アンテナと、
前記複数本の送信アンテナから前記受信装置に複数の送信信号を送信する送信部とを備え、
前記受信装置は、
前記送信部が送信した複数の送信信号を受信する少なくとも１本の受信アンテナと、
前記複数本の送信アンテナと前記受信アンテナとの間の伝搬路応答を推定する伝搬路応答推定部と、
前記受信アンテナのうち少なくとも１本における受信信号をマルチパスに基づいた複数のブロックに分割するブロック分割部と、
前記ブロック分割部が複数のブロックに分割した受信信号と前記伝搬路応答推定部が推定した伝搬路応答とに基づいて前記送信装置が送信した送信信号を検出する送信信号検出部とを備え、
前記送信信号検出部は、
干渉レプリカを生成して除去する干渉キャンセル部と、
前記干渉キャンセル部の出力から送信信号が多重された信号を分離する信号分離部と、
を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項２】
複数本の送信アンテナを備える送信装置と通信する受信装置であって、
前記送信装置が前記複数の送信アンテナから送信される複数の送信信号を受信する少なくとも１本の受信アンテナと、
前記複数本の送信アンテナと前記受信アンテナとの間の伝搬路応答を推定する伝搬路応答推定部と、
前記受信アンテナのうち少なくとも１本における受信信号をマルチパスに基づいた複数のブロックに分割するブロック分割部と、
前記ブロック分割部が複数のブロックに分割した受信信号と前記伝搬路応答推定部が推定した伝搬路応答とに基づいて前記送信装置が送信した送信信号を検出する送信信号検出部とを備え、
前記送信信号検出部は、
干渉レプリカを生成して除去する干渉キャンセル部と、
前記干渉キャンセル部の出力から送信信号が多重された信号を分離する信号分離部と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項３】
前記受信アンテナが受信した受信信号からビットの尤度を算出する尤度算出部と、
前記伝搬路応答推定部が推定した伝搬路応答と前記尤度算出部が算出したビットの尤度とに基づいて受信レプリカ信号を生成する受信レプリカ信号生成部とをさらに備え、
前記ブロック分割部は、前記受信レプリカ信号生成部が生成した前記受信レプリカ信号を用いて前記受信アンテナのうち少なくとも１本における受信信号をマルチパスに基づいて複数のブロックに分割することを特徴とする請求項２に記載の受信装置。
【請求項４】
前記干渉キャンセル部は、前記ビットの尤度から干渉レプリカを生成して除去することを特徴とする請求項２又は３のいずれかの項に記載の受信装置。
【請求項５】
前記送信信号は拡散及びコード多重されていて、
前記送信信号検出部は、
前記信号分離部が算出した信号を逆拡散処理する逆拡散部と、
前記逆拡散部が逆拡散処理した信号からビットの尤度を求める復調部と、
を備えることを特徴とする請求項２又は３のいずれかの項に記載の受信装置。
【請求項６】
前記干渉キャンセル部は、前記送信装置が送信した複数の送信信号のうち少なくとも１つを干渉レプリカとして生成して除去することを特徴とする請求項２から５のいずれかの項に記載の受信装置。
【請求項７】
前記干渉キャンセル部は、コード多重された信号のうち少なくとも１つを干渉レプリカとして生成して除去することを特徴とする請求項５に記載の受信装置。
【請求項８】
前記干渉キャンセル部は、前記送信装置が送信した複数の送信信号のうち少なくとも１つおよびコード多重された信号のうち少なくとも１つを干渉レプリカとして生成して除去することを特徴とする請求項５に記載の受信装置。
【請求項９】
複数本の送信アンテナを備える送信装置から送信される複数の送信信号を少なくとも１本の受信アンテナで受信する受信装置を用いた受信方法であって、
前記複数本の送信アンテナと前記受信アンテナとの間の伝搬路応答を推定する伝搬路応答推定過程と、
前記受信アンテナのうち少なくとも１本における受信信号を複数のブロックに分割するブロック分割過程と、
前記ブロック分割過程で複数のブロックに分割した受信信号と前記伝搬路応答推定過程で推定した伝搬路応答とに基づいて前記送信装置が送信した送信信号を検出する送信信号検出過程とを有し、
前記送信信号検出過程は、
干渉レプリカを生成して除去する干渉キャンセル過程と、
前記干渉キャンセル過程の出力から送信信号が多重された信号を分離する信号分離過程と、
を有することを特徴とする通信方法。
【請求項１０】
前記ブロック分割過程と前記送信信号検出過程を繰り返し実行することを特徴とする請求項９に記載の通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システム、受信装置及び通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信の分野では、高速伝送を実現するため、複数の独立した送信信号を、同じ周波数、同一タイミングで無線送信装置から無線受信装置に送信することにより、周波数帯域幅を広げずに伝送レートを増大できるＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ：多入力多出力）システムが注目されている。
ＭＩＭＯシステムでは、異なる送信信号が多重されて無線受信装置で受信されるため、無線受信装置では空間的に多重された送信信号を分離する技術が必要となる。
【０００３】
図１２は、従来から知られているＭＩＭＯシステムを示す概略図である。
無線送信装置５１は、Ｔ本（Ｔは、２又は２よりも大きな整数）の送信アンテナＡｓ１〜ＡｓＴを備えており、各送信アンテナＡｓ１〜ＡｓＴから異なる送信信号ｓ１〜ｓＴを無線受信装置５２に送信する。
無線送信装置５１の各送信アンテナＡｓ１〜ＡｓＴから送信された送信信号ｓ１〜ｓＴは、無線受信装置５２が備えるＲ本（Ｒは１又は１よりも大きな整数）の受信アンテナＡｒ１〜ＡｒＲで受信される。このとき、ＭＩＭＯシステムの送受信信号は、式（１）〜式（５）のように表すことができる。
【０００４】
【数１】
2009272725.tif 000003
【０００５】
【数２】
2009272725.tif 000004
【０００６】
【数３】
2009272725.tif 000005
【０００７】
【数４】
2009272725.tif 000006
【０００８】
【数５】
2009272725.tif 000007
【０００９】
ただし、式（１）の左辺と式（２）の左辺のベクトルｒは、無線受信装置５２の各受信アンテナＡｒ１〜ＡｒＲで受信される受信信号を要素にもつＲ行×１列の受信信号ベクトルである。
また、式（３）の左辺のベクトルＨは、無線送信装置５１の各送信アンテナＡｓ１〜ＡｓＴと、無線受信装置５２の受信アンテナＡｒ１〜ＡｒＲとの間の伝搬路応答（ｈ１１、・・・、ｈＲ１、・・・、ｈ１Ｔ、・・・ｈＲＴ）を要素に持つＲ行×Ｔ列の伝搬路行列である。
ここで、ｈ１１は送信アンテナＡｓ１と受信アンテナＡｒ１との間の伝搬路応答であり、ｈＲ１は、送信アンテナＡｓ１と受信アンテナＡｒＲとの間の伝搬路応答である。
また、ｈ１Ｔは送信アンテナＡｓＴと受信アンテナＡｒ１との間の伝搬路応答であり、ｈＲＴは、送信アンテナＡｓＴと受信アンテナＡｒＲとの間の伝搬路応答である。
また、行列の右肩の記号Ｔは、その行列の転置行列であることを示している。
【００１０】
式（４）の左辺のベクトルｓは、無線送信装置５１の各送信アンテナＡｓ１〜ＡｓＴで送信される送信信号を要素にもつＴ行×１列の送信信号ベクトルである。
また、式（５）の左辺のベクトルｎは、無線受信装置５２の各受信アンテナＡｒ１〜ＡｒＲで加わる雑音を要素にもつＲ行×１列の雑音ベクトルである。
【００１１】
式（１）のように空間的に多重された信号を分離する技術としては、例えば、ＺＦＤ（Ｚｅｒｏ  Ｆｏｒｃｉｎｇ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ：ゼロフォーシング検出）やＭＭＳＥＤ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ：最小二乗誤差検出）のような線形処理がある。
これらの線形処理は、演算量が少ないため、よく用いられている。上述したＭＩＭＯシステムに関しては、非特許文献１に記載されている。
【非特許文献１】Ｄ．Ｇｅｓｂｅｒｔ、Ｍ．Ｓｈａｆｉ、Ｄ．Ｓｈｉｕ、Ｐ．Ｊ．Ｓｍｉｔｈ、Ａ．Ｎａｇｕｉｂ、「Ｆｒｏｍ  Ｔｈｅｏｒｙ  ｔｏ  Ｐｒａｃｔｉｃｅ：  ａｎ  ｏｖｅｒｖｉｅｗ  ｏｆ  ＭＩＭＯ  ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ  ｃｏｄｅｄ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｓｙｓｔｅｍｓ」、ＩＥＥＥ  ＪＳＡＣ、２００３年４月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述したＺＦＤやＭＭＳＥＤのような線形処理を用いて良い伝送特性を得るためには、無線送信装置５１の送信アンテナ数Ｍと、無線受信装置５２の受信アンテナ数Ｎとの間に、Ｍ≦Ｎの関係が成り立っていることが望ましい。Ｍ＞Ｎであると、伝送特性は著しく劣化してしまう。
この問題を回避するためには、無線受信装置５２の受信アンテナ数を増やせば良いが、無線受信装置５２が移動端末等の小型無線受信装置である場合には、搭載できる受信アンテナ数が制限され、受信アンテナ数を増やすことは難しいという問題があった。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、受信装置の受信アンテナ数を増やすことなく、送信装置と受信装置との間で良好な伝送特性を得ることができる通信システム、受信装置及び通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（１）  本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様による通信システムは、送信装置と受信装置とを備える通信システムであって、前記送信装置は、複数本の送信アンテナと、前記複数本の送信アンテナから前記受信装置に複数の送信信号を送信する送信部とを備え、前記受信装置は、前記送信部が送信した複数の送信信号を受信する少なくとも１本の受信アンテナと、前記複数本の送信アンテナと前記受信アンテナとの間の伝搬路応答を推定する伝搬路応答推定部と、前記受信アンテナのうち少なくとも１本における受信信号をマルチパスに基づいた複数のブロックに分割するブロック分割部と、前記ブロック分割部が複数のブロックに分割した受信信号と前記伝搬路応答推定部が推定した伝搬路応答とに基づいて前記送信装置が送信した送信信号を検出する送信信号検出部とを備え、前記送信信号検出部は、干渉レプリカを生成して除去する干渉キャンセル部と、前記干渉キャンセル部の出力から送信信号が多重された信号を分離する信号分離部とを備える。
【００１５】
（２）  また、本発明の一態様による受信装置は、複数本の送信アンテナを備える送信装置と通信する受信装置であって、前記送信装置が前記複数の送信アンテナから送信される複数の送信信号を受信する少なくとも１本の受信アンテナと、前記複数本の送信アンテナと前記受信アンテナとの間の伝搬路応答を推定する伝搬路応答推定部と、前記受信アンテナのうち少なくとも１本における受信信号をマルチパスに基づいた複数のブロックに分割するブロック分割部と、前記ブロック分割部が複数のブロックに分割した受信信号と前記伝搬路応答推定部が推定した伝搬路応答とに基づいて前記送信装置が送信した送信信号を検出する送信信号検出部とを備え、前記送信信号検出部は、干渉レプリカを生成して除去する干渉キャンセル部と、前記干渉キャンセル部の出力から送信信号が多重された信号を分離する信号分離部とを備える。
【００１６】
（３）  また、本発明の一態様による受信装置は、前記受信アンテナが受信した受信信号からビットの尤度を算出する尤度算出部と、前記伝搬路応答推定部が推定した伝搬路応答と前記尤度算出部が算出したビットの尤度とに基づいて受信レプリカ信号を生成する受信レプリカ信号生成部とをさらに備え、前記ブロック分割部は、前記受信レプリカ信号生成部が生成した前記受信レプリカ信号を用いて前記受信アンテナのうち少なくとも１本における受信信号をマルチパスに基づいて複数のブロックに分割する。
【００１７】
（４）  また、本発明の一態様による受信装置の前記干渉キャンセル部は、前記ビットの尤度から干渉レプリカを生成して除去する。
【００１８】
（５）  また、本発明の一態様による受信装置の前記送信信号は拡散及びコード多重されていて、前記送信信号検出部は、前記信号分離部が算出した信号を逆拡散処理する逆拡散部と、前記逆拡散部が逆拡散処理した信号からビットの尤度を求める復調部とを備える。
【００１９】
（６）  また、本発明の一態様による受信装置の前記干渉キャンセル部は、前記送信装置が送信した複数の送信信号のうち少なくとも１つを干渉レプリカとして生成して除去する。
【００２０】
（７）  また、本発明の一態様による受信装置の前記干渉キャンセル部は、コード多重された信号のうち少なくとも１つを干渉レプリカとして生成して除去する。
【００２１】
（８）  また、本発明の一態様による受信装置の前記干渉キャンセル部は、前記送信装置が送信した複数の送信信号のうち少なくとも１つおよびコード多重された信号のうち少なくとも１つを干渉レプリカとして生成して除去する。
【００２２】
（９）  また、本発明の一態様による通信方法は、複数本の送信アンテナを備える送信装置から送信される複数の送信信号を少なくとも１本の受信アンテナで受信する受信装置を用いた受信方法であって、前記複数本の送信アンテナと前記受信アンテナとの間の伝搬路応答を推定する伝搬路応答推定過程と、前記受信アンテナのうち少なくとも１本における受信信号を複数のブロックに分割するブロック分割過程と、前記ブロック分割過程で複数のブロックに分割した受信信号と前記伝搬路応答推定過程で推定した伝搬路応答とに基づいて前記送信装置が送信した送信信号を検出する送信信号検出過程とを有し、前記送信信号検出過程は、干渉レプリカを生成して除去する干渉キャンセル過程と、前記干渉キャンセル過程の出力から送信信号が多重された信号を分離する信号分離過程とを有する。
【００２３】
（１０）  また、本発明の一態様による通信方法は、前記ブロック分割過程と前記送信信号検出過程を繰り返し実行する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の通信システム、受信装置及び通信方法は、受信装置の受信アンテナ数を増やすことなく、送信装置と受信装置との間で良好な伝送特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（第１の実施形態）
始めに、本発明の第１の実施形態による通信システムについて説明する。この通信ステムは、無線送信装置１００と無線受信装置２００とを備えている。第１の実施形態では、本発明をＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）に適用した場合について説明する。
【００２６】
図１は、本発明の第１の実施形態による無線送信装置１００の構成を示す概略ブロック図である。無線送信装置１００は、符号部１０１−１〜１０１−Ｔ（Ｔは、２又は２よりも大きな整数）、変調部１０２−１〜１０２−Ｔ、直並列変換部１０３−１〜１０３−Ｔ、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：逆高速フーリエ変換）部１０４−１〜１０４−Ｔ、並直列変換部１０５−１〜１０５−Ｔ、パイロット多重部１０６−１〜１０６−Ｔ、ＧＩ（Ｇｕａｒｄ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ：ガードインターバル）挿入部１０７−１〜１０７−Ｔ、Ｄ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｏ  Ａｎａｌｏｇｕｅ：デジタル／アナログ）変換部１０８−１〜１０８−Ｔ、送信フィルタ部１０９−１〜１０９−Ｔ、無線部１１０−１〜１１０−Ｔ、送信アンテナ１１１−１〜１１１−Ｔ、パイロット信号生成部１１２を備えている。
【００２７】
無線送信装置１００は、無線送信装置１００の上位レイヤから出力される情報ビットを、符号部１０１−１で、畳み込み符号やターボ符号等の誤り訂正符号化する。
符号部１０１−１で誤り訂正符号化された符号化ビットは、変調部１０２−１でＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ：４相位相偏移変調）、１６ＱＡＭ（１６  Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：１６値直交振幅変調）等の変調シンボルにマッピングされる。
変調部１０２−１から出力される変調シンボルは、直並列変換部１０３−１で直列並列変換され、ＩＦＦＴ部１０４−１で時間周波数変換され、並直列変換部１０５−１で並列直列変換される。
【００２８】
並直列変換部１０５−１から出力される信号には、パイロット信号生成部１１２で生成されるパイロット信号がパイロット多重部１０６−１によって多重され、ＧＩ挿入部１０７−１でガードインターバルが付加され、Ｄ／Ａ変換部１０８−１でＤ／Ａ変換される。
Ｄ／Ａ変換部１０８−１でＤ／Ａ変換されたアナログ信号は、送信フィルタ部１０９−１で波形整形され、無線部１１０−１で無線周波数に変換される。送信アンテナ１１１−１は、無線部１１０−１で無線周波数に変換された信号を無線受信装置２００（図２）に送信する。
このようにして生成される送信信号を並列に複数（Ｔ個）生成し、複数の送信アンテナ１１１−１〜１１１−Ｔを用いて、同じ周波数、同一タイミングで無線受信装置２００に送信する。送信信号は、マルチパス伝搬路を通り、無線受信装置２００で受信される。
【００２９】
なお、符号部１０１−２（図示省略）〜１０１−Ｔ、変調部１０２−２（図示省略）〜１０２−Ｔ、直並列変換部１０３−２（図示省略）〜１０３−Ｔ、ＩＦＦＴ部１０４−２（図示省略）〜１０４−Ｔ、並直列変換部１０５−２（図示省略）〜１０５−Ｔ、パイロット多重部１０６−２（図示省略）〜１０６−Ｔ、ＧＩ挿入部１０７−２（図示省略）〜１０７−Ｔ、Ｄ／Ａ変換部１０８−２（図示省略）〜１０８−Ｔ、送信フィルタ部１０９−２（図示省略）〜１０９−Ｔ、無線部１１０−２（図示省略）〜１１０−Ｔ、送信アンテナ１１１−２（図示省略）〜１１１−Ｔの構成は、符号部１０１−１、変調部１０２−１、直並列変換部１０３−１、ＩＦＦＴ部１０４−１、並直列変換部１０５−１、パイロット多重部１０６−１、ＧＩ挿入部１０７−１、Ｄ／Ａ変換部１０８−１、送信フィルタ部１０９−１、無線部１１０−１、送信アンテナ１１１−１の構成と同じであるので、それらの説明を省略する。
【００３０】
図２は、本発明の第１の実施形態による無線受信装置２００の構成を示す概略ブロック図である。無線受信装置２００は、受信アンテナ２０１−１〜２０１−Ｒ（Ｒは１又は１よりも大きな整数）、無線部２０２−１〜２０２−Ｒ、受信フィルタ部２０３−１〜２０３−Ｒ、Ａ／Ｄ変換部２０４−１〜２０４−Ｒ、ブロック分割部２０５−１−１〜２０５−１−Ｎ１（Ｎ１は、２又は２よりも大きな整数）、・・・、２０５−Ｒ−１〜２０５−Ｒ−ＮＲ（ＮＲは、２又は２よりも大きな整数）、信号検出部２０７、レプリカ生成部２０８、伝搬路推定部２０６を備えている。
【００３１】
ブロック分割部２０５−１−１は、加算部２０９−１−１、ＧＩ除去部２１０−１−１、直並列変換部２１１−１−１、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：高速フーリエ変換）部２１２−１−１を備えており、レプリカ生成部２０８が生成した受信レプリカ信号を用いて、受信アンテナ２０１−１〜２０１−Ｒにおける受信信号を複数のブロックに分割する。
ブロック分割部２０５−１−１〜２０５−１−Ｎ１、・・・、２０５−Ｒ−１〜２０５−Ｒ−ＮＲは、受信アンテナ２０１−１〜２０１−Ｒにおける受信信号を、無線送信装置１００の複数の送信アンテナ１１１−１〜１１１−Ｔの数よりも多い数のブロックに分割するようにすると良い。
【００３２】
なお、ブロック分割部２０５−１−２〜２０５−１−Ｎ１や、ブロック分割部２０５−Ｒ−１〜２０５−Ｒ−ＮＲは、ブロック分割部２０５−１−１（図示省略）と同じ構成であるため、それらの説明を省略する。
無線受信装置２００では、受信アンテナ２０１−１で受信された信号を無線部２０２−１で、無線周波数からベースバンド信号に変換する。無線部２０２−１が出力する受信ベースバンド信号は、受信フィルタ部２０３−１で波形整形され、Ａ／Ｄ変換部２０４−１でアナログ信号からデジタル信号に変換される。
【００３３】
Ａ／Ｄ変換部２０４−１がデジタル信号に変換した信号は、ブロック分割部２０５−１−１〜２０５−１−Ｎ１で遅延波（無線送信装置１００から無線受信装置２００に最初に到来する波を含む）の到達時間や電力やパス数に基づいて分割される。
ブロック分割部２０５−１−１において、Ａ／Ｄ変換部２０４−１がＡ／Ｄ変換した信号から、レプリカ生成部２０８で生成された遅延波成分のレプリカが加算部２０９−１−１によって減算され、ＧＩ除去部２１０−１−１でガードインターバルが除去され、直並列変換部２１１−１−１で直列並列変換され、ＦＦＴ部２１２−１−１で時間周波数変換され、周波数信号が信号検出部２０７に出力される。
【００３４】
信号検出部２０７は、受信アンテナ２０１−１〜２０１−Ｒが受信した受信信号の尤度を算出し、レプリカ生成部２０８に出力する。また、信号検出部２０７は、ブロック分割部２０５−１−１〜２０５−１−Ｎ１、・・・、２０５−Ｒ−１〜２０５−Ｒ−ＮＲが複数のブロックに分割した受信信号と伝搬路推定部２０６が推定した伝搬路応答とに基づいて、無線送信装置１００が送信した送信信号を検出する。伝搬路推定部２０６は、パイロット信号を用いて、例えば、ＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ  Ｌｅａｓｔ  Ｓｑｕａｒｅ：再帰最小自乗）アルゴリズム等を用いて伝搬路応答の推定を行う。
レプリカ生成部２０８は、伝搬路推定部２０６が推定した伝搬路応答と、信号検出部２０７が算出した尤度とに基づいて、受信レプリカ信号を生成し、ブロック分割部２０５−１−１〜２０５−１−Ｎ１に出力する。
伝搬路推定部２０６は、無線送信装置１００の複数本の送信アンテナ１１１−１〜１１１−Ｔと、無線受信装置２００の受信アンテナ２０１−１〜２０１−Ｒとの間の伝搬路応答を推定し、その伝搬路応答を、信号検出部２０７とレプリカ生成部２０８に出力する。
【００３５】
図３（ａ）〜図３（ｄ）は、本発明の第１の実施形態による無線受信装置２００のブロック分割部で行われる遅延波成分のレプリカの減算の処理について説明する図である。
図３（ａ）〜図３（ｄ）では、横軸に時間をとり、縦軸に電力をとった場合の遅延プロファイルを示している。
ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５、ｐ６は、マルチパス伝搬路における各パスの伝搬路応答を示している。ここでは、遅延波をブロックｂ１（図３（ｂ））、ブロックｂ２（図３（ｃ））、ブロックｂ３（図３（ｄ））に分割する場合について説明する。ここでは、パスｐ１〜ｐ６を時間軸方向に等間隔に３分割しており、各ブロックに２パスずつ含まれている。
【００３６】
レプリカ生成部２０８は、パスｐ１〜ｐ６を分割する場合、ブロックｂ１を生成する際にパスｐ３、ｐ４、ｐ５、ｐ６成分を生成し、ブロックｂ２を生成する際にパスｐ１、ｐ２、ｐ５、ｐ６成分を生成し、ブロックｂ３を生成する際にパスｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４成分を生成する。そして、それぞれ受信信号から、レプリカ生成部２０８で生成したパスを減算する。
このようにマルチパスｐ１〜ｐ６を、ブロックｂ１〜ｂ３で分割することにより、各ブロック分割部の出力は独立な信号となり、仮想的に受信信号が増えた状態になる。
【００３７】
図４は、本発明の第１の実施形態による無線受信装置２００（図２）のレプリカ生成部２０８の構成を示す概略ブロック図である。レプリカ生成部２０８は、シンボルレプリカ生成部４０１−１〜４０１−Ｒ、直並列変換部４０２−１〜４０２−Ｒ、ＩＦＦＴ部４０３−１〜４０３−Ｒ、並直列変換部４０４−１〜４０４−Ｒ、パイロット多重部４０５−１〜４０５−Ｒ、ＧＩ挿入部４０６−１〜４０６−Ｒ、伝搬路乗算部４０７を備えている。
【００３８】
シンボルレプリカ生成部４０１−１は、信号検出部２０７（図２）から出力されたビットＬＬＲ（Ｌｏｇ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  Ｒａｔｉｏ：対数尤度比）を、変調シンボルレプリカに変換し、ブロック分割部２０５−１−１〜２０５−１−Ｎ１、・・・、２０５−Ｒ−１〜２０５−Ｒ−ＮＲの加算部に出力する。ここでは、ビットＬＬＲからシンボルレプリカを生成する方法として、ＱＰＳＫ変調を用いる場合について説明する。
ＱＰＳＫ変調シンボルを構成するビットＬＬＲをλ（ｂ０）、λ（ｂ１）とすると、ＱＰＳＫ変調のシンボルレプリカＺは以下の式（６）で表すことができる。
【００３９】
【数６】
2009272725.tif 000008
【００４０】
ただし、式（６）において、ｊは虚数単位である。シンボルレプリカ生成部４０１−１の出力は、直並列変換部４０２−１で直列並列変換され、ＩＦＦＴ部４０３−１で周波数時間変換され、並直列変換部４０４−１で並列直列変換され、パイロット多重部４０５−１でパイロット信号が多重され、ＧＩ挿入部４０６−１でガードインターバルが挿入される。
この処理を、直並列変換部４０２−１〜４０２−Ｒ、ＩＦＦＴ部４０３−１〜４０３−Ｒ、並直列変換部４０４−１〜４０４−Ｒ、パイロット多重部４０５−１〜４０５−Ｒ、ＧＩ挿入部４０６−１〜４０６−Ｒで並列に実行する。
【００４１】
ＧＩ挿入部４０６−１〜４０６−Ｒが出力する信号に対して、伝搬路乗算部４０７において、伝搬路推定部２０６（図２）で推定された伝搬路応答をブロックに分けられた伝搬路に畳み込むことによってブロック分割のためのレプリカ信号が生成される。
レプリカ生成部２０８は、ブロック分割のためのレプリカ信号を、ブロック分割部２０５−１−１〜２０５−１−Ｎ１、・・・、２０５−Ｒ−１〜２０５−Ｒ−ＮＲのそれぞれの加算部に出力する。
【００４２】
ここでは、伝搬路推定部２０７で推定した伝搬路応答をｈとし、ＧＩ挿入部４０６−１〜４０６−Ｔの出力をｓとし、３ブロック（ｂ１、ｂ２、ｂ３）に分割する場合の伝搬路乗算部４０７の処理を説明する。
なお、ここでは、送信アンテナ数、受信アンテナ数が共に２本である場合について説明する。ブロックｂ１を抽出するためのレプリカ信号をベクトルｒ１、遅延波成分の伝搬路応答をベクトルｈ１とする。このときベクトルｈ１は２行×２列のＭＩＭＯシステムとしているため、式（７）で表すことができる。
【００４３】
【数７】
2009272725.tif 000009
【００４４】
ただし、ベクトルｈ１の各要素は、各送信アンテナと受信アンテナとの間の伝搬路応答である。伝搬路乗算部４０７の出力のうち、ブロックｂ１を抽出するためのレプリカ信号であるベクトルｒ１は、次の式（８）のようになる。
【００４５】
【数８】
2009272725.tif 000010
【００４６】
式（８）におけるｒ１１、ｒ１２はそれぞれベクトルｒ１のうち１本目の受信アンテナの成分を表し、２本目の受信アンテナの成分を表す。また、ｓ１、ｓ２は１本目の送信アンテナが送信する信号の成分、２本目の送信アンテナが送信する信号の成分を表している。
ブロックｂ２、ｂ３の場合も同様に、ブロックｂ２を抽出するためのレプリカ信号をベクトルｒ２とし、遅延波成分の伝搬路応答をベクトルｈ２とし、ブロックｂ３を抽出するためのレプリカ信号をベクトルｒ３とし、遅延波成分の伝搬路応答をベクトルｈ３とすると、伝搬路乗算部４０７の出力は、以下の式（９）、式（１０）で表される。
【００４７】
【数９】
2009272725.tif 000011
【００４８】
【数１０】
2009272725.tif 000012
【００４９】
レプリカ生成部２０８が出力するｒ１、ｒ２、ｒ３は、ブロック分割部２０５−１−１〜２０５−１−Ｎ１、・・・、２０５−Ｒ−１〜２０５−Ｒ−ＮＲに入力され、そのｒ１、ｒ２、ｒ３を受信信号から加算部２０９−１−１〜２０９−１−Ｎ１、・・・、２０９−Ｒ−１〜２０９−Ｒ−ＮＲが減算することで、ブロック分割が行われる。例えば、受信信号からｒ１を減算するとブロックｂ１が抽出される。
【００５０】
図５は、本発明の第１の実施形態による無線受信装置２００の信号検出部２０７（図２）の構成を示す概略ブロック図である。信号検出部２０７は、信号分離部５０１、並直列変換部５０２−１〜５０２−Ｔ、復調部５０３−１〜５０３−Ｔ、復号部５０４−１〜５０４−Ｔを備えている。
信号分離部５０１は、ブロック分割部２０５−１−１〜２０５−１−Ｎ１、・・・、２０５−Ｒ−１〜２０５−Ｒ−ＮＲが出力する信号から、無線送信装置１００の各送信アンテナ１１１−１〜１１１−Ｔで送信された信号を推定する。
【００５１】
次に、信号分離部５０１の処理について説明する。送信アンテナ数、受信アンテナ数をそれぞれＴ、Ｒとする。ブロック分割数は受信アンテナ毎に任意に設定でき，第ｐ受信アンテナにおけるブロック分割数をＮｐ（１≦ｐ≦Ｒ）として説明する。
ブロック分割する前はＴ×ＲのＭＩＭＯシステムであるが、ブロック分割して仮想的に受信信号数を増やしたので、ブロック分割後は、Ｔ×（ＲＮＢ）列のＭＩＭＯシステムとなっている。ただし、以下の式（１１）の関係が成り立つ。
【００５２】
【数１１】
2009272725.tif 000013
【００５３】
信号分離部５０１は、各サブキャリアでＲＮＢ本の受信信号から、Ｔ本の送信信号を推定する。このとき第ｋサブキャリアにおける受信信号は次の式（１２）〜式（１６）のように表すことができる。
【００５４】
【数１２】
2009272725.tif 000014
【００５５】
【数１３】
2009272725.tif 000015
【００５６】
【数１４】
2009272725.tif 000016
【００５７】
【数１５】
2009272725.tif 000017
【００５８】
【数１６】
2009272725.tif 000018
【００５９】
ただし、式（１２）の左辺と式（１３）の左辺のベクトルＲ（ｋ）は、無線受信装置２００のブロック分割部の出力を要素に持つＲＮＢ行×１列のベクトルである。
また、式（１４）の左辺のベクトルＨ（ｋ）は、各ブロックで抽出したパスの周波数応答を要素に持つ（ＲＮＢ）行×Ｔ列の行列である。
また、式（１５）の左辺のベクトルＳ（ｋ）は、送信側の変調シンボルを要素に持つＴ行×１列のベクトルである。
また、式（１６）の左辺のベクトルＮ（ｋ）は、各ブロック分割部２０５−１−１〜２０５−１−ＮＢ、・・・、２０５−Ｒ−１〜２０５−Ｒ−ＮＢの出力の雑音を要素に持つ（ＲＮＢ）行×１列のベクトルである。
【００６０】
ベクトルＨ（ｋ）について、前述したｈ１、ｈ２、ｈ３を例に用いて説明する。ｈからｈ１、ｈ２、ｈ３に含まれる遅延波以外の遅延波成分を抽出した伝搬路応答をそれぞれｈ〜１、ｈ〜２、ｈ〜３とする。ｈ〜１、ｈ〜２、ｈ〜３はブロック分割後の伝搬路応答とみなすことができる。
ｈ〜１、ｈ〜２、ｈ〜３を周波数信号に変換した信号をそれぞれベクトルＨ１（ｋ）、ベクトルＨ２（ｋ）、ベクトルＨ３（ｋ）とすると、ベクトルＨ１（ｋ）、ベクトルＨ２（ｋ）、ベクトルＨ３（ｋ）は、それぞれ以下の式（１７）、式（１８）、式（１９）で表すことができる。
【００６１】
【数１７】
2009272725.tif 000019
【００６２】
【数１８】
2009272725.tif 000020
【００６３】
【数１９】
2009272725.tif 000021
【００６４】
このとき、ベクトルＨ（ｋ）は、以下の式（２０）で表すことができる。
【００６５】
【数２０】
2009272725.tif 000022
【００６６】
従って、元々２×２のＭＩＭＯシステムであったが、各受信アンテナで３ブロックに分割することにより、２×６のＭＩＭＯシステムにすることができる。
また、例えば３×２のＭＩＭＯシステムを２ブロックに分割した場合は、３×４のＭＩＭOシステムとみなすことができる。
【００６７】
ベクトルＲ（ｋ）からベクトルＳ（ｋ）を検出するために、ここではＺＦ（Ｚｅｒｏ−Ｆｏｒｃｉｎｇ：ゼロフォーシング）基準やＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ：最小二乗誤差）基準の重み係数を用いる。
ＺＦ基準の重みベクトルＭＺＦ（ｋ）は、例えば次の式（２１）又は式（２２）のようになる。
また、ＭＭＳＥ基準の重みベクトルＭＭＭＳＥ（ｋ）は、例えば次の式（２３）又は式（２４）のようになる。
【００６８】
【数２１】
2009272725.tif 000023
【００６９】
【数２２】
2009272725.tif 000024
【００７０】
【数２３】
2009272725.tif 000025
【００７１】
【数２４】
2009272725.tif 000026
【００７２】
ただし、式（２１）、式（２２）、式（２３）、式（２４）におけるＨは行列の複素共役転置であり、−１は逆行列であり、σ２は雑音電力であり、ベクトルＩＮはＮ行×Ｎ列の単位行列を表している。
ベクトルＳ（ｋ）の検出は、ベクトルＲ（ｋ）の左からベクトルＭＺＦ（ｋ）、ベクトルＭＭＭＳＥ（ｋ）を乗算することで行う。ここではＺＦ基準、ＭＭＳＥ基準の線形処理について説明したが、ＭＬ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ：最尤）基準のような非線形処理を用いても良い。
【００７３】
ただし、レプリカ生成部２０８の出力の精度が完全ではないために、ブロック分割する際に生じる誤差を考慮して、式（２３）、式（２４）のσ２に雑音と誤差とを考慮するようにしても良い。
また、式（２１）、式（２２）、式（２３）、式（２４）で、ベクトルＨ（ｋ）の誤差を考慮しても良い。
例えば、前述したブロック分割後のブロックｂ１の伝搬路応答ｈ〜１をｈ１の遅延波成分を含まないｈとしたが、符号化ビットＬＬＲやビットＬＬＲに基づいて生成される変調シンボルレプリカの精度に応じて、ｈ〜１にｈ１の遅延波成分を含ませても良い。
【００７４】
このときビットＬＬＲの絶対値が大きいと完全なレプリカが生成される可能性が高いため、ブロック分割の誤差はなく、ｈ〜１にｈ１の成分は全く含まれないが、ビットＬＬＲの絶対値が徐々に小さくなるにつれ、ブロック分割の誤差が増えるため、ｈ〜１に含まれるｈ１の成分は大きくなっていき、ビットＬＬＲの絶対値が０になると、ｈ〜１にはｈ１がそのまま含まれることになる。
これはブロックｂ２、ｂ３でも同様である。結果として、ベクトルＨ（ｋ）にはブロック分割の誤差が反映され、誤差の影響が反映されたベクトルＨ（ｋ）に基づいて、式（２１）、式（２２）、式（２３）、式（２４）のように重みＭＺＦ（ｋ）、ＭＭＭＳＥ（ｋ）を求めると、ブロック分割の誤差を反映した重みを求めることができる。
【００７５】
信号分離部５０１の出力は、並直列変換部５０２−１で並列直列変換され、復調部５０３−１でビットＬＬＲに変換される。
なお、ここでは、無線受信装置２００側でシンボルから符号化ビットＬＬＲを算出する方法を、ＱＰＳＫ変調の場合を例として説明する。
また、無線送信装置１００側で送信されたＱＰＳＫシンボルをＸとし、無線受信装置２００側における逆拡散後のシンボルをＸｃとして説明する。Ｘを構成しているビットをｂ０、ｂ１（ｂ０、ｂ１＝±１）とするとＸは、以下の式（２５）で表すことができる。
【００７６】
【数２５】
2009272725.tif 000027
【００７７】
Ｘの無線受信装置２００側における推定値Ｘｃからビットｂ０、ｂ１のＬＬＲであるλ（ｂ０）、λ（ｂ１）を次の式（２６）ように求める。
【００７８】
【数２６】
2009272725.tif 000028
【００７９】
ただし、式（２６）におけるＲｅ（）は複素数の実部を表す。また、μは伝搬路補償後の等価振幅であり、式（２３）、式（２４）を例に説明すると、ＭＭＭＳＥＨ（ｋ）の要素のうち、対応する送信アンテナ成分である。また、λ（ｂ１）はλ（ｂ０）の実部と虚部を置き換えることにより求められる。
復調部５０３−１の出力である符号化ビットＬＬＲは、復号部５０４−１に入力される。復号部５０４−１は、復号処理により尤度が更新された符号化ビットＬＬＲもしくは情報ビットを出力する。
【００８０】
なお、並直列変換部５０２−２（図示省略）〜５０２−Ｔ、復調部５０３−２（図示省略）〜５０３−Ｔ、復号部５０４−２（図示省略）〜５０４−Ｔの構成は、並直列変換部５０２−１、復調部５０３−１、復号部５０４−１と同様であるため、それらの説明を省略する。
【００８１】
本発明の第１の実施形態による通信システムでは、無線送信装置１００（送信装置とも称する）は、複数本の送信アンテナ１１１−１〜１１１−Ｔを備え、複数本の送信アンテナ１１１−１〜１１１−Ｔから無線受信装置２００（受信装置とも称する）に無線部１１０−１〜１１０−Ｔ（送信部とも称する）が送信信号を送信する。
また、無線受信装置２００は、無線送信装置１００の無線部１１０−１〜１１０−Ｔが送信した送信信号を受信する少なくとも１本の受信アンテナ２０１−１〜２０１−Ｒを備え、受信アンテナ２０１−１〜２０１−Ｒが受信した受信信号からビットの尤度を信号検出部２０７（尤度算出部とも称する）が算出し、無線送信装置１００の複数本の送信アンテナ１１１−１〜１１１−Ｔと無線受信装置２００の受信アンテナ２０１−１〜２０１−Ｒとの間の伝搬路応答を伝搬路推定部２０６（伝搬路応答推定部とも称する）が推定し、伝搬路推定部２０６が推定した伝搬路応答と信号検出部２０７が算出したビットの尤度とに基づいて受信レプリカ信号をレプリカ生成部２０８（受信レプリカ信号生成部とも称する）が生成し、レプリカ生成部２０８が生成した受信レプリカ信号を用いて受信アンテナ２０１−１〜２０１−Ｒのうち少なくとも１本における受信信号を複数のブロックにブロック分割部２０５−１−１〜２０５−１−Ｎ１、・・・、２０５−Ｒ−１〜２０５−Ｒ−ＮＲが分割し、ブロック分割部２０５−１−１〜２０５−１−Ｎ１、・・・、２０５−Ｒ−１〜２０５−Ｒ−ＮＲが複数のブロックに分割した受信信号と伝搬路推定部２０６が推定した伝搬路応答とに基づいて無線送信装置１００が送信した送信信号を信号検出部２０７（送信信号検出部とも称する）が検出する。
【００８２】
本発明の第１の実施形態によれば、無線受信装置２００の受信アンテナ数を増やすことなく、独立した受信信号を複数生成することが可能であり、スループットを増やすために無線送信装置１００の送信アンテナ数を増やした場合でも、マルチパスを分割することで仮想的に受信信号を増やせるため、無線受信装置２００の受信アンテナ数を増やすことなく良好な受信性能が得られる。そのため、小型無線受信装置等でも、受信アンテナ数に依存せずにＭＩＭＯ等による高速伝送が可能となる。
【００８３】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態による通信システムについて説明する。この通信システムは、無線送信装置と無線受信装置６００とを備える。第２の実施形態では、本発明をＭＩＭＯ−ＰＩＣ（Ｐａｒａｌｌｅｌ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｃａｎｃｅｌ：並列干渉除去）に対して適用する場合について説明する。
第２の実施形態による無線送信装置は第１の実施形態の図１で説明したものと同様であるので、その説明を省略する。
【００８４】
図６は、本発明の第２の実施形態による無線受信装置６００の構成を示す概略ブロック図である。無線受信装置６００は、受信アンテナ６０１−１〜６０１−Ｒ、無線部６０２−１〜６０２−Ｒ、受信フィルタ部６０３−１〜６０３−Ｒ、Ａ／Ｄ変換部６０４−１〜６０４−Ｒ、ブロック分割部６０５−１〜６０５−Ｒ、伝搬路推定部６０６、信号検出部６０７、レプリカ生成部６０８を備えている。
【００８５】
無線受信装置６００では、受信アンテナ６０１−１で受信された信号を無線部６０２−１で、無線周波数からベースバンド信号に変換する。無線部６０２−１が出力する受信ベースバンド信号は、受信フィルタ部６０３−１で波形整形され、Ａ／Ｄ変換部６０４−１でアナログ信号からデジタル信号に変換される。
Ａ／Ｄ変換部６０４−１の出力はブロック分割部６０５−１でレプリカ生成部６０８で生成されたブロック分割のためのレプリカ信号およびＭＩＭＯの他アンテナからの干渉レプリカ信号を用いて、ブロック分割処理および干渉キャンセル処理が行われる。
なお、ブロック分割部６０５−１の構成は、第１の実施形態で説明したブロック分割部２０５−１−１と同様であるため、その説明を省略する。
【００８６】
他アンテナからの干渉レプリカを生成する方法としては、ブロック分割のためのレプリカ信号と同時に生成する方法や、ブロック分割処理の後に他アンテナからの干渉レプリカを生成する方法などを用いることができる。
ブロック分割のためのレプリカ信号と同時に生成する場合は時間領域の（ＦＦＴ処理前の）干渉レプリカが生成され、ブロック分割処理後に生成する場合は周波数領域の（ＦＦＴ処理後の）干渉レプリカが生成される。
【００８７】
時間領域の干渉レプリカを生成する場合は、ブロック分割のためのレプリカ信号は全アンテナからのレプリカ信号を生成していたのに対し、所望のアンテナ以外のアンテナからのレプリカ信号を生成すれば良い。
生成したレプリカを受信信号から減算した信号は、他アンテナからの干渉除去、ブロック分割処理の両方が行われた信号になる。
次に、周波数領域で干渉レプリカを生成して干渉除去を行う方法を説明する。
【００８８】
図７は、本発明の第２の実施形態による信号検出部６０７の構成を示す概略ブロック図である。信号検出部６０７は、干渉キャンセル部７０１、信号分離部７０２、並直列変換部７０３−１〜７０３−Ｔ、復調部７０４−１〜７０４−Ｔ、復号部７０５−１〜７０５−Ｔを備えている。
【００８９】
第１の実施形態による信号検出部２０７（図５）はブロック分割処理後に信号分離部５０１で処理を行っていたが、干渉キャンセラを用いる場合は干渉キャンセル部７０１で干渉除去を行ってから信号分離部７０２で処理を行う。
干渉キャンセル部７０１は、復号部７０５−１〜７０５−Ｔでの誤り訂正復号処理によって得られる符号化ビットＬＬＲに基づいて他アンテナからの干渉レプリカを生成し、干渉除去を行う。
【００９０】
ここでは、ブロック分割後の第ｋサブキャリアにおける信号が、式（１２）〜式（１６）で表される場合について説明する。第ｑ送信アンテナが所望であるとすると、他アンテナからの干渉レプリカは、所望アンテナ以外から送信された信号のレプリカとして次のように生成される。
【００９１】
【数２７】
2009272725.tif 000029
【００９２】
【数２８】
2009272725.tif 000030
【００９３】
なお、Ｓ〜ｑ（ｋ）は第ｑ送信アンテナの第ｋサブキャリアにおけるシンボルレプリカを表す。干渉除去は次のように行われる。
【００９４】
【数２９】
2009272725.tif 000031
【００９５】
干渉キャンセル部７０１は、全てのｑ、ｋについてＲ＾ｑ（ｋ）を求め、出力する。信号分離部７０２は、干渉キャンセル部７０１から得られた各Ｒ＾ｑ（ｋ）について、例えば、以下の式（３０）で表わされるＭＭＳＥ重みを用いてＭＩＭＯ信号分離を行う。
【００９６】
【数３０】
2009272725.tif 000032
【００９７】
なお、Λ（ｋ）は、以下の式（３１）で表わされる。
【００９８】
【数３１】
2009272725.tif 000033
【００９９】
ただし、ｄｉａｇ（）は括弧内の要素を対角要素に持つ対角行列である。
信号分離部７０２の出力は、並直列変換部７０３−１〜７０３−Ｔで並列直列変換し、復調部７０４−１〜７０４−Ｔで復調処理し、復号部７０５−１〜７０５−Ｔで誤り訂正復号処理を行う。
【０１００】
本発明の第２の実施形態による通信システムでは、無線送信装置１００（送信装置とも称する）は、複数本の送信アンテナ１１１−１〜１１１−Ｔを備え、複数本の送信アンテナ１１１−１〜１１１−Ｔから無線受信装置６００（受信装置とも称する）に無線部１１０−１〜１１０−Ｔ（送信部とも称する）が送信信号を送信する。
また、無線受信装置６００は、無線送信装置１００の無線部１１０−１〜１１０−Ｔが送信した送信信号を受信する少なくとも１本の受信アンテナ６０１−１〜６０１−Ｒを備え、受信アンテナ６０１−１〜６０１−Ｒが受信した受信信号からビットの尤度を信号検出部６０７（尤度算出部とも称する）が算出し、無線送信装置１００の複数本の送信アンテナ１１１−１〜１１１−Ｔと無線受信装置６００の受信アンテナ６０１−１〜６０１−Ｒとの間の伝搬路応答を伝搬路推定部６０６（伝搬路応答推定部とも称する）が推定し、伝搬路推定部６０６が推定した伝搬路応答と信号検出部６０７が算出したビットの尤度とに基づいて受信レプリカ信号をレプリカ生成部６０８（受信レプリカ信号生成部とも称する）が生成し、レプリカ生成部６０８が生成した受信レプリカ信号を用いて受信アンテナ６０１−１〜６０１−Ｒのうち少なくとも１本における受信信号を複数のブロックにブロック分割部６０５−１〜６０５−Ｒが分割し、ブロック分割部６０５−１〜６０５−Ｒが複数のブロックに分割した受信信号と伝搬路推定部６０６が推定した伝搬路応答とに基づいて無線送信装置１００が送信した送信信号を信号検出部６０７（送信信号検出部とも称する）が検出する。
【０１０１】
また、本実施形態の信号検出部６０７は、干渉キャンセル部７０１と信号分離部７０２を備えており、信号検出部６０７が算出するビットの尤度から干渉レプリカを生成して干渉キャンセル部７０１が除去し、干渉キャンセル部７０１の出力から送信信号が多重された信号を信号分離部７０２が分離する。
【０１０２】
第２の実施形態では、ブロックへの分割処理とＭＩＭＯの干渉キャンセル処理を行う方法について説明した。ＭＩＭＯ干渉キャンセルは、ＭＭＳＥ等のＭＩＭＯ分離方式を基本としているため、ブロック分割処理によりＭＩＭＯ分離性能が向上することで、ＭＩＭＯ干渉キャンセル性能も向上させることができる。
なお、必ずしもブロック分割処理とＭＩＭＯの干渉キャンセルを同時に行う必要は無く、例えば、繰り返し回数が少ない場合はブロック分割処理のみを行い、その後、ＭＩＭＯの干渉キャンセルとブロック分割処理を行うようにしても良い。
【０１０３】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態による通信システムについて説明する。この通信システムは、無線送信装置８００と無線受信装置９００とを備えている。第３の実施形態では、本発明をＭＩＭＯ−ＭＣ−ＣＤＭＡ（Ｍｕｌｔｉ  Ｃａｒｒｉｅｒ  −  Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：マルチキャリア符号分割多重）に適用した場合について説明する。
【０１０４】
周波数領域に拡散するＭＣ−ＣＤＭＡでは、周波数選択性フェージングのため、コード間干渉（ＭＣＩ：Ｍｕｌｔｉ−Ｃｏｄｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）が生じる。ＭＣＩは受信性能を劣化させるため、ブロック分割処理の性能も劣化する。第３の実施形態では、ブロック分割処理とＭＣＩを除去するＭＣＩキャンセラとを組み合わせた場合について説明する。
【０１０５】
図８は、本発明の第３の実施形態による無線送信装置８００の構成を示す概略ブロック図である。無線送信装置８００は、コードチャネル信号生成部８０１−１−１〜８０１−Ｃｎ−１、・・・、８０１−１−Ｔ〜８０１−Ｃｎ−Ｔ、コード多重部８０２−１〜８０２−Ｔ、ＩＦＦＴ部８０３−１〜８０３−Ｔ、並直列変換部８０４−１〜８０４−Ｔ、パイロット多重部８０５−１〜８０５−Ｔ、ＧＩ挿入部８０６−１〜８０６−Ｔ、Ｄ／Ａ変換部８０７−１〜８０７−Ｔ、送信フィルタ部８０８−１〜８０８−Ｔ、無線部８０９−１〜８０９−Ｔ、送信アンテナ８１０−１〜８１０−Ｔを備えている。
【０１０６】
コードチャネル信号生成部８０１−１−１〜８０１−Ｃｎ−１、・・・、８０１−１−Ｔ〜８０１−Ｃｎ−Ｔはそれぞれ、符号部８１２−１〜８１２−Ｃｎ、変調部８１３−１〜８１３−Ｃｎ、直並列変換部８１４−１〜８１４−Ｃｎ、拡散部８１５−１−１〜８１５−Ｃｎ−１、・・・、８１５−１−Ｔ〜８１５−Ｃｎ−Ｔを備えている。
【０１０７】
コードチャネル信号生成部８０１−１−１〜８０１−Ｃｎ−１は、符号部８１２−１〜８１２−Ｃｎで情報ビットを誤り訂正符号化を行い、変調部８１３−１〜８１３−Ｃｎで符号化ビットを変調シンボルにマッピングし、直並列変換部８１４−１〜８１４−Ｃｎで直列並列変換し、拡散部８１５−１−１〜８１５−Ｃｎ−１で対応する拡散コードを用いて拡散する。
コード多重部８０２−１でコードチャネル信号生成部８０１−１−１〜８０１−Ｃｎ−１が生成した信号をコード多重する。そしてＩＦＦＴ部８０３−１で周波数時間変換し、並直列変換部８０４−１で並列直列変換し、パイロット多重部８０５−１でパイロット信号生成部８１１−１で生成されたパイロット信号を多重する。
【０１０８】
ＧＩ挿入部８０６−１ではガードインターバルが挿入され、Ｄ／Ａ変換部８０７−１ではデジタル・アナログ変換が行われ、送信フィルタ部８０８−１で波形整形され、無線部８０９−１で無線周波数に変換され、送信アンテナ８１０−１から送信される。
このようにして生成される送信信号を並列に複数（Ｔ個）生成し、複数の送信アンテナ８１０−１〜８１０−Ｔから送信される。
【０１０９】
なお、符号部８１２−２（図示省略）〜８１２−Ｔ、変調部８１３−２（図示省略）〜８１３−Ｔ、直並列変換部８１４−２（図示省略）〜８１４−Ｔ、８１５−１−２（図示省略）〜８１５−Ｃｎ−２（図示省略）、・・・、８１５−１−Ｔ〜８１５−Ｃｎ−Ｔ（図示省略）、コード多重部８０２−２（図示省略）〜８０２−Ｔ、ＩＦＦＴ部８０３−２（図示省略）〜８０３−Ｔ、並直列変換部８０４−２（図示省略）〜８０４−Ｔ、パイロット多重部８０５−２（図示省略）〜８０５−Ｔ、ＧＩ挿入部８０６−２〜８０６−Ｔ、Ｄ／Ａ変換部８０７−２（図示省略）〜８０７−Ｔ、送信フィルタ部８０８−２（図示省略）〜８０８−Ｔ、無線部８０９−２（図示省略）〜８０９−Ｔ、送信アンテナ８１０−２（図示省略）〜８１０−Ｔは符号部８１２−１、変調部８１３−１、直並列変換部８１４−１、拡散部８１５−１−１〜８１５−Ｃｎ−１、コード多重部８０２−１、ＩＦＦＴ部８０３−１、並直列変換部８０４−１、パイロット多重部８０５−１、ＧＩ挿入部８０６−１、Ｄ／Ａ変換部８０７−１、送信フィルタ部８０８−１、無線部８０９−１、送信アンテナ８１０−１と同様であるので、それらの説明を省略する。
【０１１０】
図９は、本発明の第３の実施形態による無線受信装置９００の構成を示す概略ブロック図である。無線受信装置９００は、受信アンテナ９０１−１〜９０１−Ｒ、無線部９０２−１〜９０２−Ｒ、受信フィルタ部９０３−１〜９０３−Ｒ、Ａ／Ｄ変換部９０４−１〜９０４−Ｒ、ブロック分割部９０５−１〜９０５−Ｒ、伝搬路推定部９０６、信号検出部９０７、レプリカ生成部９０８を備えている。
【０１１１】
受信アンテナ９０１−１で受信された信号を無線部９０２−１で無線周波数からベースバンド信号に変換し、受信フィルタ部９０３−１で波形整形され、Ａ／Ｄ変換部９０４−１でアナログ信号からデジタル信号に変換される。
Ａ／Ｄ変換部９０４−１の出力はブロック分割９０５−１でレプリカ生成部９０８で生成されたブロック分割のためのレプリカ信号およびＭＣＩのレプリカ信号を用いて、ブロック分割処理および干渉キャンセル処理が行われる。ブロック分割部９０５−１の構成は、第１の実施形態で説明したブロック分割部２０５−１−１と同様であるため説明は省略する。
【０１１２】
図１０は、本発明の第３の実施形態による無線受信装置９００の信号検出部９０７の構成を示す概略ブロック図である。信号検出部９０７は、干渉キャンセル部１０００、信号分離部１００１、コードチャネル信号検出部１００２−１−１〜１００２−Ｃｎ−１、・・・、１００２−１−Ｔ〜１００２−Ｃｎ−Ｔを備えている。
コードチャネル信号検出部１００２−１−１〜１００２−Ｃｎ−１、・・・、１００２−１−Ｔ〜１００２−Ｃｎ−Ｔは、逆拡散部１００３−１−１〜１００３−Ｃｎ−１、・・・、１００３−１−Ｔ〜１００３−Ｃｎ−Ｔ、並直列変換部１００４−１〜１００４−Ｔ、復調部１００５−１〜１００５−Ｔ、復号部１００６−１〜１００６−Ｔを備えている。
【０１１３】
干渉キャンセル部１０００は、復号部１００６−１〜１００６−Ｔから得られる符号化ビットＬＬＲに基づき、コード間干渉レプリカを生成し、ブロック分割部９０５−１〜９０５−Ｒからの入力信号から除去する。
信号分離部１００１は、干渉除去後の信号を、例えばＺＦ、ＭＭＳＥなどの重みを用いてＴ個の系列に分離する。信号分離部１００１の出力は、逆拡散部１００３−１−１〜１００３−Ｃｎ−１、・・・、１００３−１−Ｔ〜１００３−Ｃｎ−Ｔで対応する拡散コードを用いて逆拡散処理を行い、並直列変換部１００４−１〜１００４−Ｔで並列直列変換を行い、復調部１００５−１〜１００５−Ｔで復調処理を行い、復号部１００６−１〜１００６−Ｔで誤り訂正復号処理を行う。レプリカ生成部９０８には、誤り訂正復号処理後の符号化ビットＬＬＲを出力する。
【０１１４】
図１１は、本発明の第３の実施形態による無線受信装置９００のレプリカ生成部９０８の構成を示す概略ブロック図である。レプリカ生成部９０８は、コードチャネルレプリカ生成部１１０１−１−１〜１１０１−Ｃｎ−１、・・・、１１０１−１−Ｔ〜１１０１−Ｃｎ−Ｔ、コード多重部１１０２−１〜１１０２−Ｔ、ＩＦＦＴ部１１０３−１〜１１０３−Ｔ、並直列変換部１１０４−１〜１１０４−Ｔ、パイロット多重部１１０５−１〜１１０５−Ｔ、ＧＩ挿入部１１０６−１〜１１０６−Ｔ、伝搬路乗算部１１０７を備えている。
【０１１５】
コードチャネルレプリカ生成部１１０１−１−１〜１１０１−Ｃｎ−１、・・・、１１０１−１−Ｔ〜１１０１−Ｃｎ−Ｔは、シンボルレプリカ生成部１１０８−１〜１１０８−Ｔ、直並列変換部１１０９−１〜１１０９−Ｔ、拡散部１１１０−１−１〜１１１０−Ｃｎ−１、・・・、１１１０−１−Ｔ〜１１１０−Ｃｎ−Ｔを備えている。
【０１１６】
コードチャネルレプリカ生成部１１０１−１−１〜１１０１−Ｃｎ−１、・・・、１１０１−１−Ｔ〜１１０１−Ｃｎ−Ｔは、シンボルレプリカ生成部１１０８−１〜１１０８−Ｔで変調シンボルのレプリカを生成し、直並列変換部１１０９−１〜１１０９−Ｔで直列並列変換され、拡散部１１１０−１−１〜１１１０−Ｃｎ−１、・・・、１１１０−１−Ｔ〜１１１０−Ｃｎ−Ｔで対応する拡散コードを用いて拡散処理が行われる。
【０１１７】
コード多重部１１０２−１〜１１０２−Ｔはそれぞれ、コードチャネルレプリカ生成部１１０１−１−１〜１１０１−Ｃｎ−１、・・・、１１０１−１−Ｔ〜１１０１−Ｃｎ−Ｔで生成された信号をコード多重され、ＩＦＦＴ部１１０３−１〜１１０３−Ｔで周波数時間変換され、並直列変換部１１０４−１〜１１０４−Ｔで並列直列変換され、パイロット多重部１１０５−１〜１１０５−Ｔでパイロット信号を多重され、ＧＩ挿入部１１０６−１〜１１０６−Ｔでガードインターバルが挿入される。
【０１１８】
本発明の第３の実施形態による通信システムでは、無線送信装置８００（送信装置とも称する）は、複数本の送信アンテナ８１０−１〜８１０−Ｔを備え、複数本の送信アンテナ８１０−１〜８１０−Ｔから無線受信装置９００（受信装置とも称する）に無線部８０９−１〜８０９−Ｔ（送信部とも称する）が送信信号を送信する。
また、無線受信装置９００は、無線送信装置８００の無線部８０９−１〜８０９−Ｔが送信した送信信号を受信する少なくとも１本の受信アンテナ９０１−１〜９０１−Ｒを備え、受信アンテナ９０１−１〜９０１−Ｒが受信した受信信号からビットの尤度を信号検出部９０７（尤度算出部とも称する）が算出し、無線送信装置８００の複数本の送信アンテナ８１０−１〜８１０−Ｔと無線受信装置９００の受信アンテナ９０１−１〜９０１−Ｒとの間の伝搬路応答を伝搬路推定部９０６（伝搬路応答推定部とも称する）が推定し、伝搬路推定部９０６が推定した伝搬路応答と信号検出部９０７が算出したビットの尤度とに基づいて受信レプリカ信号をレプリカ生成部９０８（受信レプリカ信号生成部とも称する）が生成し、レプリカ生成部９０８が生成した受信レプリカ信号を用いて受信アンテナ９０１−１〜９０１−Ｒのうち少なくとも１本における受信信号を複数のブロックにブロック分割部９０５−１〜９０５−Ｒが分割し、ブロック分割部９０５−１〜９０５−Ｒが複数のブロックに分割した受信信号と伝搬路推定部９０６が推定した伝搬路応答とに基づいて無線送信装置８００が送信した送信信号を信号検出部９０７（送信信号検出部とも称する）が検出する。
【０１１９】
また、本実施形態の信号検出部９０７は、干渉キャンセル部１０００と信号分離部１００１を備えており、信号検出部９０７が算出するビットの尤度から干渉レプリカを生成して干渉キャンセル部１０００が除去し、干渉キャンセル部１０００の出力から送信信号が多重された信号を信号分離部１００１が分離する。
また、信号検出部９０７は、逆拡散部１００３−１−１〜１００３−Ｃｎ−Ｔと復調部１００５−１〜１００５−Ｔを備えており、信号分離部１００１が算出した信号を逆拡散部１００３−１−１〜１００３−Ｃｎ−Ｔが逆拡散処理し、逆拡散部１００３−１−１〜１００３−Ｃｎ−Ｔが逆拡散処理した信号からビットの尤度を復調部１００５−１〜１００５−Ｔが求める。
【０１２０】
第３の実施形態ではＭＣＩキャンセラを適用することで、ブロック分割処理の性能が向上し、受信性能が向上する。
なお、上述した第２又は第３の実施形態では干渉キャンセラにＰＩＣを用いる場合について説明したが、逐次型干渉キャンセラ（ＳＩＣ：Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｃａｎｃｅｌｌｅｒ）を用いても良い。
また、上述した第２又は第３の実施形態でそれぞれ説明したＭＩＭＯ干渉キャンセラとＭＣＩキャンセラを同時に用いても良い。
【０１２１】
なお、以上説明した実施形態において、第１〜第３の実施形態による無線送信装置の各部や無線受信装置の各部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより無線送信装置や無線受信装置の制御を行っても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【０１２２】
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時刻の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時刻プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【０１２３】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も特許請求の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の第１の実施形態による無線送信装置１００の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による無線受信装置２００の構成を示す概略ブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による無線受信装置２００のブロック分割部で行われる遅延波成分のレプリカの減算の処理について説明する図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による無線受信装置２００（図２）のレプリカ生成部２０８の構成を示す概略ブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施形態による無線受信装置２００の信号検出部２０７（図２）の構成を示す概略ブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施形態による無線受信装置６００の構成を示す概略ブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施形態による信号検出部６０７の構成を示す概略ブロック図である。
【図８】本発明の第３の実施形態による無線送信装置８００の構成を示す概略ブロック図である。
【図９】本発明の第３の実施形態による無線受信装置９００の構成を示す概略ブロック図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態による無線受信装置９００の信号検出部９０７の構成を示す概略ブロック図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態による無線受信装置９００のレプリカ生成部９０８の構成を示す概略ブロック図である。
【図１２】従来から知られているＭＩＭＯシステムを示す概略図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１００・・・無線送信装置、１０１−１〜１０１−Ｔ・・・符号部、１０２−１〜１０２−Ｔ・・・変調部、１０３−１〜１０３−Ｔ・・・直並列変換部、１０４−１〜１０４−Ｔ・・・ＩＦＦＴ部、１０５−１〜１０５−Ｔ・・・並直列変換部、１０６−１〜１０６−Ｔ・・・パイロット多重部、１０７−１〜１０７−Ｔ・・・ＧＩ挿入部、１０８−１〜１０８−Ｔ・・・Ｄ／Ａ変換部、１０９−１〜１０９−Ｔ・・・送信フィルタ部、１１０−１〜１１０−Ｔ・・・無線部、１１１−１〜１１１−Ｔ・・・送信アンテナ、１１２・・・パイロット信号生成部、２００・・・無線受信装置、２０１−１〜２０１−Ｒ・・・受信アンテナ、２０２−１〜２０２−Ｒ・・・無線部、２０３−１〜２０３−Ｒ・・・受信フィルタ部、２０４−１〜２０４−Ｒ・・・Ａ／Ｄ変換部、２０５−１−１〜２０５−Ｒ−ＮＲ・・・ブロック分割部、２０６・・・伝搬路推定部、２０７・・・信号検出部、２０８・・・レプリカ生成部、２０９−１−１・・・加算部、２１０−１−１・・・ＧＩ除去部、２１１−１−１・・・直並列変換部、２１２−１−１・・・ＦＦＴ部、６００・・・無線受信装置、６０１−１〜６０１−Ｒ・・・受信アンテナ、６０２−１〜６０２−Ｒ・・・無線部、６０３−１〜６０３−Ｒ・・・受信フィルタ部、６０４−１〜６０４−Ｒ・・・Ａ／Ｄ変換部、６０５−１〜６０５−Ｒ・・・ブロック分割部、６０６・・・伝搬路推定部、６０７・・・信号検出部、６０８・・・レプリカ生成部、８００・・・無線送信装置、８０１−１−１〜８０１−Ｃｎ−Ｔ・・・コードチャネル信号生成部、８０２−１〜８０２−Ｔ・・・コード多重部、８０３−１〜８０３−Ｔ・・・ＩＦＦＴ部、８０４−１〜８０４−Ｔ・・・並直列変換部、８０５−１〜８０５−Ｔ・・・パイロット多重部、８０６−１〜８０６−Ｔ・・・ＧＩ挿入部、８０７−１〜８０７−Ｔ・・・Ｄ／Ａ変換部、８０８−１〜８０８−Ｔ・・・送信フィルタ部、８０９−１〜８０９−Ｔ・・・無線部、８１０−１〜８１０−Ｔ・・・送信アンテナ、８１２−１〜８１２−Ｃｎ・・・符号部、８１３−１〜８１３−Ｃｎ・・・変調部、８１４−１〜８１４−Ｃｎ・・・直並列変換部、８１５−１−１〜８１５−Ｃｎ−Ｔ・・・拡散部、９００・・・無線受信装置、９０１−１〜９０１−Ｒ・・・受信アンテナ、９０２−１〜９０２−Ｒ・・・無線部、９０３−１〜９０３−Ｒ・・・受信フィルタ部、９０４−１〜９０４−Ｒ・・・Ａ／Ｄ変換部、９０５−１〜９０５−Ｒ・・・ブロック分割部、９０６・・・伝搬路推定部、９０７・・・信号検出部、９０８・・・レプリカ生成部
【図１】
2009272725.tif 000034
【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】
2009272725.tif 000041
【図９】
2009272725.tif 000042
【図１０】
2009272725.tif 000043
【図１１】
2009272725.tif 000044
【図１２】
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