(57)【要約】  混合信号をブラインド分離する方法は、少なくとも１つの信号源に関し、信号源ごとに当該信号源に対して一意に定まるフィルタが定められており、フィルタの逆に対応する逆フィルタを、対応する信号源の特性を復元するように、受信信号の複数出力のうちの１または複数に適用する段階と、逆フィルタによってフィルタ処理された出力に対し、同じ周波数帯域または送信時間間隔を占める他の信号源または干渉信号を除去するために、重み付けされた多重フィルタリング出力信号の和が対応する信号源の元の信号と同じ特性を有するという制約条件の下で、それぞれの利得を調整する段階と、を有する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の信号源からの信号が、各信号源が最終的に異なる周波数帯域またはタイムスロットで送信されることになるように、スペクトルまたは時間を細分化することなく、同一のチャネルと、同一の周波数帯域、タイムスロットまたは拡散符号とを用いてデータを送信する方法であって、
少なくとも１つの信号源に関し、信号源ごとに当該信号源に対して一意に定まる特性を有するフィルタを用いて、当該信号源からの信号をフィルタ処理してタグ付けする段階と、
前記タグ付けされたデータを、複数の送信機またはオーバーラップする周波数帯域を用いて送信する段階と、
を有する方法。
【請求項２】
前記各フィルタは、複数の送信機を用いて同一のチャネルを介して同時に送信されるべき前記信号源のそれぞれに一意の線形フィルタである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記線形フィルタは、前記信号源すべてが複数の送信機を用いて同一のチャネルを介して同時に送信されるように、平坦な周波数応答を有する全通過フィルタである、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
複数出力システムとして表わされる受信信号から各信号源からの信号をブラインド分離する方法であって、
少なくとも１つの信号源に関し、信号源ごとに当該信号源に対して一意に定まるフィルタが定められており、
前記フィルタの逆に対応する逆フィルタを、対応する信号源の特性を復元するように、前記受信信号の複数出力のうちの１または複数に適用する段階と、
前記逆フィルタによってフィルタ処理された出力に対し、同じ周波数帯域または送信時間間隔を占める他の信号源または干渉信号を除去するために、重み付けされた多重フィルタリング出力信号の和が対応する信号源の元の信号と同じ特性を有するという制約条件の下で、それぞれの利得を調整する段階と、
を有する方法。
【請求項５】
各信号源からの信号をブラインド分離する方法であって、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法によって送信された信号を受信し、受信信号を複数出力システムとして表わす段階と、
信号を送信する際に適用したフィルタの逆に対応する逆フィルタを、対応する信号源の特性を復元するように、前記受信信号の複数出力のうちの１または複数に適用する段階と、
前記逆フィルタによってフィルタ処理された出力に対し、同じ周波数帯域または送信時間間隔を占める他の信号源または干渉信号を除去するために、重み付けされた多重フィルタリング出力信号の和が対応する信号源の元の信号と同じ特性を有するという制約条件の下で、それぞれの利得を調整する段階と、
を有する方法。
【請求項６】
複数の信号源からの信号が、各信号源が最終的に異なる周波数帯域またはタイムスロットで送信されることになるように、スペクトルまたは時間を細分化することなく、同一のチャネルと、同一の周波数帯域、タイムスロットまたは拡散符号とを用いてデータを送信する送信装置であって、
少なくとも１つの信号源に関し、当該信号源からの信号をフィルタ処理してタグ付けする、信号源ごとに当該信号源に対して一意に定まる特性を有するフィルタと、
前記タグ付けされたデータを、複数の送信機またはオーバーラップする周波数帯域を用いて送信する手段と、
を有する送信装置。
【請求項７】
前記各フィルタは、複数の送信機を用いて同一のチャネルを介して同時に送信されるべき前記信号源のそれぞれに一意の線形フィルタである、請求項６に記載の送信装置。
【請求項８】
前記線形フィルタは、前記信号源すべてが複数の送信機を用いて同一のチャネルを介して同時に送信されるように、平坦な周波数応答を有する全通過フィルタである、請求項７に記載の送信装置。
【請求項９】
複数出力システムとして表わされる受信信号から各信号源からの信号をブラインド分離する装置であって、
少なくとも１つの信号源に関し、信号源ごとに当該信号源に対して一意に定まるフィルタが定められており、
前記受信信号の複数出力のうちの１または複数に適用され、対応する信号源の特性を復元する、前記フィルタの逆に対応する逆フィルタと、
前記逆フィルタによってフィルタ処理された出力に対し、同じ周波数帯域または送信時間間隔を占める他の信号源または干渉信号を除去するために、重み付けされた多重フィルタリング出力信号の和が対応する信号源の元の信号と同じ特性を有するという制約条件の下で、それぞれの利得を調整する調整手段と、
を有する装置。
【請求項１０】
請求項６乃至８のいずれか１項に記載の送信装置によって送信された信号を受信して各信号源の信号を復元する受信装置であって、
複数出力システムとして表わされる受信信号の複数出力のうちの１または複数に適用され、対応する信号源の特性を復元する、信号を送信する際に適用したフィルタの逆に対応する逆フィルタと、
前記逆フィルタによってフィルタ処理された出力に対し、同じ周波数帯域または送信時間間隔を占める他の信号源または干渉信号を除去するために、重み付けされた多重フィルタリング出力信号の和が対応する信号源の元の信号と同じ特性を有するという制約条件の下で、それぞれの利得を調整する調整手段と、
を有する受信装置。
【請求項１１】
請求項６乃至８のいずれか１項に記載の送信装置と、請求項１０に記載の受信装置と、前記送信装置と前記受信装置とを接続する電波、音波または光に基づくリンクと、を有する通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
２点間で複数の信号を送信するための、複数入力(multiple input)および複数出力(multiple output)チャネルを備える通信システムに関し、特に、混合された複数の信号をブラインド分離するための方法及び装置と、そのようにブラインド分離するために適した混合信号の送信方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の送信機および複数の受信機（複数入力複数出力：ＭＩＭＯ(Multiple Input Multiple Output)）を備えるシステムが、ダイバーシチおよび／または高速データ伝送速度を実現するために、通信システムにおいて用いられている。そのようなＭＩＭＯシステムでは、複数のソース信号が１つの混合信号(mixed signal)に多重化されて伝送されており、媒体から取り出された信号は、注目する信号の混合からなっている。ＭＩＭＯシステムは、通信システムのみならず、高密度記録媒体への信号や情報の記録に用いられている。【０００３】
受信側では、あるいは記録媒体からの信号の読み出し側では、混合信号から個々のソース信号を分離し、ソース信号が媒体上に送信されまたは媒体に記憶されたのと同じ順序で取り出す必要がある。従来は、このようなシステムでは、トレーニングデータを用いてチャネル状態情報（ＣＳＩ；Channel State information）または逆方向チャネル状態情報（ＩＣＳＩ；Inverse Channel State information）が推定され、受信機側で、概算のＣＳＩまたは逆方向チャネル状態情報（ＩＣＳＩ）を用いて、混合信号が分離され、あるいは、その係数を適応的に調整するブラインド適応アルゴリズムの係数が初期設定される。概算のＣＳＩまたは逆方向チャネル状態情報（ＩＣＳＩ）は、出力が常に分離された信号からなることを保証する。しかしながら後述するように、トレーニング信号の使用は、通信システムのスループットの低下や、高密度記録媒体の記憶容量の低減がもたらされる。【０００４】
本発明に直接的に関連する手法は、ＭＩＭＯ  ＣＳＩまたはＭＩＭＯ  ＩＣＳＩの完全なブラインド識別である[1]〜[5]。これらの方法では、受信信号だけが使用され、送信信号の先験的（アプリオリ）な知識は仮定されない。この仮定に基づき、ＭＩＭＯチャネルのＣＳＩまたはＩＣＳＩを推定するために使用されているいくつかの手法がある。基本的に、これらの推定方法は、直交性、コンスタントモジュラス（constant modulus；定包絡線）、周期定常性などの元の信号特性と、信号源が独立であるという仮定と、部分空間ベースの手法であるということとに基づくものと分類できる[1]〜[12]。これらの方法すべてにおいて、混合信号の分離が可能である。しかしながら、ＣＳＩの完全なブラインド識別は複数の解を持ち、そのそれぞれが別の解の置換配列であるため、分離されたソース信号を送信機側の特定の信号源に割り当てることは不可能である[8]〜[12]。置換配列とは、解が配列として与えるときに、そのような解の要素の順番を入れ替えた配列のことである。ソース信号の統計がコスト関数として用いられる場合には、ブラインドアルゴリズムは、所与の信号源の同相(in-phase)または直交(quadrature)成分が別の信号源の同相または直交位相の成分で置換された解を生じる可能性もある。【０００５】
たたみ込み混合信号源のブラインド信号源分離（ＢＳＳ；Blind Source Separation）では、周波数ドメインを利用することによって、時間ドメインＢＳＳに関連する計算量が最小限に抑えられている[13]〜[15]。一例では、受信センサのそれぞれによって受信された信号は、まず、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）を用いて周波数ドメインに変換される。ひとたびこれが行なわれると、たたみ込み混合問題(convolutive mixture problem)が、信号源のそれぞれのビン(bin)の瞬時混合問題(instantaneous mixture problem)に変換される[13], [15]。さらに、参考文献[16]に記載される方法を利用すれば、各周波数ビンで発生する置換をすべての周波数ビンに対して均一にすることが可能である。一例として、図１に、受信信号が周波数ドメインで処理されるＢＳＳのシステムを示す。【０００６】
図１に示すシステムは、信号ｘ1，ｘ2を入力とし信号ｙ1，ｙ2を出力とするＭＩＭＯ媒体１０１と、信号ｙ1に対してＮ点のＦＦＴを実行するＦＦＦ演算部１０２と、信号ｙ2に対してＮ点のＦＦＴを実行するＦＦ演算部１０３と、これらＦＦＴ演算部１０２，１０３の出力に対してブラインド信号分離アルゴリズムを適用するブラインド分離演算部１０４と、ブラインド分離演算部１０４の出力に対してＮ点のＩＦＦＴ（高速フーリエ逆変換）を実行してそれぞれ信号ｚ1，ｚ2を出力するＩＦＦＴ演算部１０５，１０６とを備えている。そしてこのシステムでは、
（ａ）ｘ1およびｘ2は、それぞれ、フーリエ変換｛Ｘ1,1  …  Ｘ1,NF｝および｛Ｘ2,1  …  Ｘ2,NF｝を用いた元のソース信号である；
（ｂ）ｙ1およびｙ2は、ＭＩＭＯ伝送媒体１０１を通過した後の受信信号である。｛Ｙ1,1  …  Ｙ1,N｝は、ＦＦＴ演算部１０２から出力される、受信信号ｙ1のフーリエ変換の周波数ビンであり、同様に、｛Ｙ2,1  …，  Ｙ2,N｝は、ＦＦＴ演算部１０３から出力される、受信信号ｙ2のフーリエ変換のＮ個の周波数ビンに対応する；
（ｃ）受信信号の周波数ビンについて対を生成してｓ1からｓNまでの対にした後で、ブラインド分離演算部１０４によりブラインド分離アルゴリズムを用いて、元の信号ｘ1およびｘ2にそれぞれ対応するビンが分離され、その後、ＩＦＦＴ演算部１０５，１０６によってフーリエ逆変換を適用することにより、信号ｚ1，ｚ2を得る。参考文献[16]で指定されるようなビンの置換配列がない場合には、周波数ビンＺ1,1からＺ1,Nはｘ1またはｘ2のいずれか一方だけに対応し、したがって信号ｚ1もｘ1またはｘ2のいずれか一方だけに対応することになる。他方、置換配列がある場合には、最初のビンＺ1,1がＸ1,1に対応し、次のビンＺ1,2がＸ2,2に対応する可能性がある。したがって、周波数成分が置換されることなく信号源を分離することは可能であるが、信号源の置換の問題は依然として残る。【０００７】
以下、本明細書中で引用する参考文献を列挙する。
【非特許文献１】[1] Chong-Yung Chi; Chii-Horng Chen, "Cumulant-based inverse filter criteria for MIMO blind deconvolution: properties, algorithms, and application to DS/CDMA systems in multipath," IEEE Transactions on Signal Processing, Volume: 49 , Issue: 7 , Pages: 1282-1299, July 2001
【非特許文献２】[2] Chor Tin Ma; Zhi Ding; Sze Fong Yau, "A two-stage algorithm for MIMO blind deconvolution of nonstationary colored signals," IEEE Transactions on Signal Processing, Volume: 48, Issue: 4 , Pages: 1187-1192, April 2000
【非特許文献３】[3] Ka Lok Yeung; Sze Fong Yau, "A super-exponential algorithm for blind deconvolution of MIMO system," Circuits and Systems, 1997. ISCAS '97., Volume: 4 , Pages: 2517-2520, 9-12 June 1997
【非特許文献４】[4] Comon, P.; Moreau, E., "Blind MIMO equalization and joint-diagonalization criteria," Acoustics, Speech, and Signal Processing, 2001. Proceedings. (ICASSP '01), Volume: 5 , Pages: 2749-2752, 7-11 May 2001
【非特許文献５】[5] Kung, S. Y.; Xinying Zhang, "An associative memory approach to blind signal recovery for SIMO/MIMO systems," Neural Networks for Signal Processing XI, 2001. Proceedings of the 2001 IEEE Signal Processing Society Workshop, Pages: 343-362, 10-12 Sept. 2001
【非特許文献６】[6] T. L. Marzetta, "BLAST Training: Estimating Channel Characteristics for High Capacity Space-Time Wireless," Proc. 37th Annual Allerton Conference on Communication, Control, and Computing, pp. 958-966, September 1999
【非特許文献７】[7] Li Yuanjie and L. Yang, "Semi-blind mimo channel identification based on error adjustment," 2003. Proceedings of the 2003 International Conference on Neural Networks and Signal Processing, Vol. 2 , pp. 1429-1432, Dec. 14-17, 2003
【非特許文献８】[8] Y. Li, K.J.R. Liu, "Adaptive Blind Source Separation for Multiple-Input/Multiple-Output Systems," IEEE Trans., Inform., Theory, vol. 44, No. 7, pp. 2864-2876, Nov. 1998
【非特許文献９】[9] B. G. Agee, "Blind separation and capture of communication signals using a multitarget constant modulus beamformer," MILCOM '89. Conference Record. vol. 2, pp. 340-346, Oct. 1989
【非特許文献１０】[10] P. Sansrimahachai, D. B. Ward, A. G. Constantinides, "Multiple-input multiple-output least-squares constant modulus algorithms," GLOBECOM '03. IEEE , vol. 4, pp. 2084-2088, Dec. 2003
【非特許文献１１】[11] J. J. Shynk, R. P. Gooch, "Performance analysis of the multistage CMA adaptive beamformer," MILCOM '94. vol. 2, pp. 316-320, 2-5 Oct. 1994
【非特許文献１２】[12] M. Hajian, J. Fernandes, P. Cunha, L. P. Ligthart, "Adaptive equalization for mobile communication systems based on constant modulus algorithm," Vehicular Technology Conference, 2001. IEEE VTS 53rd , vol. 3, pp. 1609-1613, May 2001
【非特許文献１３】[13] Belouchrani, A.; Amin, M. G, "Blind source separation based on time-frequency signal representations," Signal Processing, IEEE Transactions on, Volume: 46 , Issue: 11 , Pages: 2888-2897, Nov. 1998
【非特許文献１４】[14] M. Z. Ikram and D. R. Morgan, "A beamforming approach to permutation alignment for multichannel frequency-domain blind speech separation," Proc. ICASSP, pp. 881-884, May 2002
【非特許文献１５】[15] T. W. Lee, A. J. Bell, and R. Orglmeister, "Blind source separation of real world signals," Proc. ICNN, pp. 2129-2135, June 1997
【非特許文献１６】[16] H. Sawada, R. Mukai, S. Araki and S. Makino, "A Robust and Precise Method for Solving the Permutation Problem of Frequency-Domain Blind Source Separation," IEEE Trans., Speech Audio Processing, vol. 12, no. 5, Sept. 2004
【非特許文献１７】[17] D. Godard, "Self-Recovering Equalization and Carrier Tracking in Two-Dimensional Data Communication Systems," IEEE Transactions on Communications, vol. 28, issue: 11, pp. 1867-1875, Nov. 1980
【非特許文献１８】[18] K. Oh and Y. Chin, "Modified constant modulus algorithm: Blind equalization and carrier phase recovery algorithm," Proc. IEEE ICC, vol. 1, pp. 498-502, June 1995
【非特許文献１９】[19] Van der Veen, A.-J., "Statistical performance analysis of the algebraic constant modulus algorithm," Signal Processing, IEEE Transactions on, Volume: 50 , Issue: 12, Pages: 3083-3097, Dec. 2002
【非特許文献２０】[20] Regalia, P. A., "A finite-interval constant modulus algorithm," Acoustics, Speech, and Signal Processing, 2002. Proceedings. (ICASSP '02). IEEE International Conference on, Volume: 3 , Pages: III-2285 - III-2288, 13-17 May 2002
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＣＳＩのブラインド識別を使用するＭＩＭＯシステムには、それぞれが別の解の置換配列である多数の解が存在する。混合信号をブラインド分離することは可能であるが、信号源の位置や受信機から見た方向など、その他の情報を用いなければ、所与の分離されたソース信号を送信機の特定の信号源に割り当てることは不可能である。さらに、移動通信システムでは、信号源の位置や方向などの情報を利用することもできないし、たとえ、利用できたとしても、位置や方向は時々刻々と変化することがある。したがって、通信システムにおける信号の完全なＢＳＳを置換すなわち順番の置き換えなしで実現するためには、置換信号を生じる複数解の問題を解決する必要がある。【０００９】
また、移動通信システムでは、アップリンク（上り回線）に割当てられる帯域幅を縮小し、ユーザ間で共用させることができる。その場合、アップリンクの帯域幅の縮小分は、ダウンリンク（下り回線）の帯域幅の増大に利用することができる。この種の実装形態を用いる場合には、若干のモバイルユーザは、アップリンクチャネルを共用することが必要になる。これは、基地局にある複数の受信側アンテナを統合してＭＩＭＯシステムにすることにより、システムのスループットを犠牲にせずに実現され得る。そのようなシステムでは、ＭＩＭＯ  ＣＳＩまたはＭＩＭＯ  ＩＣＳＩは、同じアップリンクチャネルを共用するユーザの信号を分離するように、推定される必要がある。この場合、トレーニング信号の使用は、すべての移動（モバイル）端末をそれらの位置と関係なく同期させることが必要になるため、推奨することができない。他方、従来のブラインド信号源分離（ＢＳＳ）技術の利用は、移動端末によって送信された信号の置換をもたらすことになり、その場合、データのソートが必要になる。ソートを補助するための冗長ビットの送信は、システムのスループットを低下させるため、推奨されない。【００１０】
２点間での信号の無線伝送において、複数台の送信機と複数台の受信機を用いて信号を並列に送信するＭＩＭＯシステムを構成することにより、高い伝送速度を実現することができる。あるいは、単入力単出力（ＳＩＳＯ）システムでは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ；orthogonal frequency division multiplexing）を用いてデータ／信号を並列に送信することができる。しかしながら、両方の場合とも、受信信号が混合されてしまう可能性がある。【００１１】
そこで本発明の目的は、結果として生じる出力において置換すなわち順番の入れ替えが起こることなく、混合信号を適切に分離することができるブラインド分離方法及び装置を提供することにある。【００１２】
本発明の別の目的は、このようなブラインド分離のために適した信号の送信方法及び装置とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の様相によれば、複数の信号源からの信号が、各信号源が最終的に異なる周波数帯域またはタイムスロットで送信されることになるように、スペクトルまたは時間を細分化することなく、同一のチャネルと、同一の周波数帯域、タイムスロットまたは拡散符号とを用いてデータを送信する方法であって、少なくとも１つの信号源に関し、信号源ごとにその信号源に対して一意に定まる特性を有するフィルタを用いて、その信号源からの信号をフィルタ処理してタグ付けする段階と、タグ付けされたデータを、複数の送信機またはオーバーラップする周波数帯域を用いて送信する段階と、を有する方法が提供される。【００１４】
本発明の第２の様相によれば、複数出力システムとして表わされる受信信号から各信号源からの信号をブラインド分離する方法であって、少なくとも１つの信号源に関し、信号源ごとにその信号源に対して一意に定まるフィルタが定められており、フィルタの逆に対応する逆フィルタを、対応する信号源の特性を復元するように、受信信号の複数出力のうちの１または複数に適用する段階と、逆フィルタによってフィルタ処理された出力に対し、同じ周波数帯域または送信時間間隔を占める他の信号源または干渉信号を除去するために、重み付けされた多重フィルタリング出力信号の和が対応する信号源の元の信号と同じ特性を有するという制約条件の下で、それぞれの利得を調整する段階と、を有する方法が提供される。【００１５】
本発明の第３の様相によれば、複数の信号源からの信号が、各信号源が最終的に異なる周波数帯域またはタイムスロットで送信されることになるように、スペクトルまたは時間を細分化することなく、同一のチャネルと、同一の周波数帯域、タイムスロットまたは拡散符号とを用いてデータを送信する送信装置であって、少なくとも１つの信号源に関し、その信号源からの信号をフィルタ処理してタグ付けする、信号源ごとにその信号源に対して一意に定まる特性を有するフィルタと、タグ付けされたデータを、複数の送信機またはオーバーラップする周波数帯域を用いて送信する手段と、を有する送信装置が提供される。【００１６】
本発明の第４の様相によれば、複数出力システムとして表わされる受信信号から各信号源からの信号をブラインド分離する装置であって、少なくとも１つの信号源に関し、信号源ごとにその信号源に対して一意に定まるフィルタが定められており、受信信号の複数出力のうちの１または複数に適用され、対応する信号源の特性を復元する、フィルタの逆に対応する逆フィルタと、逆フィルタによってフィルタ処理された出力に対し、同じ周波数帯域または送信時間間隔を占める他の信号源または干渉信号を除去するために、重み付けされた多重フィルタリング出力信号の和が対応する信号源の元の信号と同じ特性を有するという制約条件の下で、それぞれの利得を調整する調整手段と、を有する装置が提供される。【００１７】
本発明において、「送信」とは、電気的、音響的あるいは光学的に信号が伝搬する媒体を用いて信号を第１の位置から第２の位置に伝送することを指すだけのものではない。信号を、磁気記録媒体、光記録媒体などの記録媒体に記録することも、「送信」の範疇に含んでいる。したがって、「受信」には、そのような記録媒体から信号を読み出すことも含まれる。【００１８】
本発明によれば、結果として生じる出力が置換されることなく、混合信号を分離することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】周波数ドメインブラインド信号源分離を示すブロック図である。
【図２】送信前に一意のフィルタを用いてデータにタグ付けする、本発明に基づくＭＩＭＯシステムの基本構成を示すブロック図である。
【図３Ａ】送信機装置と受信機装置からなる従来のＯＦＤＭシステムで使用される送信機装置のベースバンドモデルを示すブロック図である。
【図３Ｂ】送信機装置と受信機装置からなる従来のＯＦＤＭシステムで使用される受信機装置のベースバンドモデルを示すブロック図である。
【図４Ａ】本発明に基づくＯＦＤＭシステムで使用される送信機装置のベースバンドモデルを示すブロック図である。
【図４Ｂ】本発明に基づくＯＦＤＭシステムで使用される受信機装置のベースバンドモデルを示すブロック図である。
【図５】単一の送信アンテナまたはチャネルを有するシステムでの、極およびゼロ点の位置を示すグラフである。
【図６】２つの送信アンテナまたはチャネルを有するシステムでの、極およびゼロ点の位置を示すグラフである。
【図７】４つの送信アンテナまたはチャネルを有するシステムでの、極およびゼロ点の位置を示すグラフである。
【図８】３つの受信アンテナＲ−１，Ｒ−２，Ｒ−３を有する共通の基地局端末ＢＴにリンクされている移動端末Ｔ−１，Ｔ−２，Ｔ−３を示す図である。
【図９】タグ付けフィルタの挿入位置の詳細を示す、図８に示す移動端末のベースバンドモデルの図である。
【図１０】タグ付けフィルタを用いてフィルタ処理され、同じ周波数帯域、タイムスロットまたは符号を用いて送信されている信号を搬送する、Ｎ空間ベースのチャネルを有する送信機のベースバンドモデルのブロック図である。
【符号の説明】
【００２０】
１０１，２０２，３０５    ＭＩＭＯ媒体
１０２，１０３    ＦＦＴ演算部
１０４    ブラインド分離演算部
１０５，１０６    ＩＦＦＴ演算部
２０１，２０３，３０８    信号処理部
２０４，３１１，４０２，５０３    タグ付けフィルタ
２０５，３１２    逆タグ付けフィルタ
３０１，４０１，５０１，５０２    シリアル／パラレル変換器
３０２，４０３，５０４    ＯＦＤＭ変調器
３０３，３０９，４０４，５０５    パラレル／シリアル変換器
３０４，３０６，４０５，５０６    帯域制限フィルタ
３０７    ＯＦＤＭ復調器
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。【００２２】
図２は、本発明によって提案されたＭＩＭＯシステムの基本モデルを示すブロック図である。このＭＩＭＯシステムは、信号ｘ1，…，ｘNが入力し、ＭＩＭＯシステム用の信号処理を行なう信号処理部２０１と、信号処理部２０１の出力側に設けられたＭＩＭＯ媒体２０２と、ＭＩＭＯ媒体２０２から出力された信号を処理して信号ｘ'1，…，ｘ'Nを生ずる信号処理部２０３とを備えている。そして、信号処理部２０１とＭＩＭＯ媒体２０２の間の位置「Ａ」には、タグ付け(tagging)フィルタ２０４が配置され、ＭＩＭＯ媒体２０２と信号処理部２０３との間の位置「Ｂ」には、逆タグ付け(inverse tagging)フィルタ２０５が設けられている。【００２３】
このシステムにおいて、送信機側と受信機側とは、ＭＩＭＯ媒体２０２によって接続されることになるが、ＭＩＭＯ媒体２０２は、例えば、送信機側と受信機側とを接続する電波、音波または光に基づくリンクを含んでいる。また、このシステムでは、データは、複数の信号源からの信号が、各信号源が最終的に異なる周波数帯域またはタイムスロットで送信されることになるように、スペクトルまたは時間を細分化することなく、同一のチャネルと、同一の周波数帯域、タイムスロットまたは拡散符号とを用いて、送信される。【００２４】
ここでは、説明のために、信号は長さＮのバッファ（信号処理部２０１）に一時的に蓄積されるものと仮定する。次に、バッファの内容が並列に読み出され、バッファの各出力（ｘ1またはｘ2，…，ｘN）にそれぞれ一意に割り当てられたユニークフィルタ（タグ付けフィルタ２０４）を用いてフィルタ処理される。ここで取り上げているユニークフィルタは、補間信号の帯域幅を制限するための帯域制限フィルタではないことに留意すべきである。ユニークフィルタでフィルタ処理して得られた出力信号ｚ1，…，ｚnは、ＭＩＭＯ媒体２０２に与えられ、ＭＩＭＯ媒体２０２からは信号ｙ1，…，ｙMが得られ、これらの信号ｙ1，…，ｙMは、逆タグ付けフィルタ２０５によってフィルタ処理され、その後、信号処理部２０３に供給されて、信号処理部２０３から信号ｘ'1，…，ｘ'Nが生ずることになる。【００２５】
本実施形態では、元の信号ｘ1，…，ｘNがコンスタントモジュラスである場合を考える。ただし、この仮定は、ユニークフィルタからの出力信号ｚ1，…，ｚNの前述の置換問題を解決するための必要条件ではない。【００２６】
ここで、本発明による方法を理解するために、図３Ａ及び図３Ｂに、複数の送信および受信アンテナを備える従来の直交周波数分割変調（ＯＦＤＭ；orthogonal frequency division modulation）システムを示す。図３Ａは送信機側の構成を示し、図３Ｂは受信機側の構成を示している。送信機側には、元の信号ｘ1，…，ｘNをそれぞれシリアルデータからパラレルデータに変換するシリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）変換器３０１と、パラレルデータに基づいて直交周波数分割変調を行なうＯＦＤＭ変調器３０２と、変調後の信号を再びシリアルデータに変換するパラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換器３０３と、パラレル／シリアル変換器３０３の出力の帯域を制限する帯域制限フィルタ３０４とが設けられており、帯域制限フィルタ３０４の出力がＭＩＭＯ媒体３０５に入力する。ＭＩＭＯ媒体３０５からは出力信号ｙ1，…，ｙMが得られる。受信機側には、ＭＩＭＯ媒体３０５からの信号ｙ1，…，ｙMの帯域を制限する帯域制限フィルタ３０６と、帯域制限後の受信フィルタを復調するＯＦＤＭ復調器３０７と、各ＯＦＤＭ復調器３０７からの信号を処理する信号処理部３０８と、信号処理部３０８からのパラレル信号をシリアル信号に変換するパラレル／シリアル変換器３０９とが設けられており、パラレル／シリアル変換器３０９から、信号ｘ'1，…，ｘ'Nが得られるようになっている。なお、ＯＦＤＭ復調器３０７は、シリアルデータとして与えられた入力信号を復調することによって、パラレルデータを生成する。【００２７】
この従来のＯＦＤＭシステムでは、送信機側において、
（１）  元の信号｛ｘ1  …  ｘN｝は、まず、シリアル／パラレル変換器３０１によって、シリアルデータからパラレルデータに変換され；
（２）  次に、パラレルデータがＯＦＤＭ変調器３０２を用いて変調され、その結果生じた出力が、パラレル／シリアル変換器３０３によって、パラレルからシリアルに変換される；
（３）  次に、シリアルデータが、帯域制限フィルタ３０４を用いて帯域制限され；
（４）  最後に、帯域が制限された信号がＭＩＭＯ媒体３０５の複数入力チャネルを介して送信される。【００２８】
受信機では、
（５）  帯域フィルタ３０６によって、受信信号が帯域制限され；
（６）  帯域制限された信号がＯＦＤＭ復調器３０７に渡される。ＯＦＤＭ復調器３０７は、入力したシリアルデータから、（６）の周波数ビンに対応するパラレルデータを生成する；
（７）  その後、信号処理部３０８において、他にも方法はあるが、特にマルチターゲットＣＭＡなどのブラインド適応アルゴリズムを用いて、混合信号が分離される；
（８）  分離された信号は、最終的に、パラレル／シリアル変換器３０９によって、パラレルデータ形式からシリアル形式｛ｘ'1  …  ｘ'N｝に変換される。【００２９】
以上、従来のＯＦＤＭシステムについて説明したが、本実施形態のシステムでは、図３に示した従来のＯＦＤＭシステムとは異なり、各コンスタントモジュラスソース信号（すなわち、元の信号｛ｘ1  …  ｘN｝）は、送信前に、ユニークフィルタによってフィルタ処理される。このユニークフィルタは、各フィルタが所与の信号源に対してそれぞれ一意であるため、タグ(tag)（送信タグ付けフィルタ：ＴＴ(transmit tagging)フィルタ）と呼ばれる。すなわち、信号源ごとに異なるフィルタ特性を有するフィルタが用いられるようにしている。本実施形態のシステムでは、受信機側において、送信側で用いたユニークフィルタの逆フィルタ(inverse filter)を用いて非コンスタントモジュラス信号がコンスタントモジュラス信号に逆変換される。【００３０】
次に、送信側におけるタグ付けフィルタ（ユニークフィルタ）の挿入位置、及び受信側における対応するタグ付け逆フィルタ(inverse tagging filter)の挿入位置を説明する。図４Ａ及び図４Ｂは、送信機装置と受信機装置とを有する本発明に基づくＯＦＤＭシステムを示す図であって、図４Ａは送信機側の構成を示しており、図４Ｂは受信機側の構成を示している。これらの図において、図３Ａ及び図３Ｂにおけるものと同じ構成要素には、同一の参照符号が用いられている。【００３１】
本実施形態では、タグ付けフィルタ（ユニークフィルタ）３１１は、図示＜２＞の位置で示すように、シリアル／パラレル変換器３０１とＯＦＤＭ変調器３０２との間に設けられている。しかしながらタグ付けフィルタ３１１を設けることができる場所は、これに限られるものではなく、図４Ａにおける図示＜１＞の位置としてもよいし、図示＜３＞の位置としてもよい。実際には、位置＜１＞と位置＜２＞とでは、データ転送速度が異なるため、これら２つの位置で使用されるタグ付けフィルタもその特性を異ならせる必要がある。パラレル／シリアル変換を行なったために見かけ上のデータ転送速度が増大すると、タグ付けフィルタのインパルス応答は、ゼロを挿入することによってアップサンプリングされる必要がある。同様に、逆タグ付けフィルタ３１２は、図４Ｂの＜７＞の位置で示したように、ＯＦＤＭ復調器３０７と信号処理部３０８との間に設けられているが、この位置に限らず、例えば、図４Ｂにおける図示＜６＞の位置や図示＜８＞の位置としてもよい。【００３２】
本実施形態では、各信号源にそれぞれ一意に関連付けられた各フィルタは、それぞれ、極とゼロ点の位置とが異なっている。すなわち、信号源ごとに設けられるこのようなユニークフィルタを実装するときは、所与の信号源に対応するフィルタの極とゼロ点は、異なる信号源のタグ付けに使用されるフィルタの極とゼロ点とは離れているはずである。ここでは、説明のために、タグ付けフィルタとして、線形フィルタ、例えば、１次全通過(allpass)フィルタを用いるものとする。そのような１次全通過フィルタは、例えば、平坦な周波数応答を有している。ただし、多数の送信アンテナがあるときや、パラレル／シリアル変換のためにデータ転送速度が変化するとき、あるいはスクランブルコードによりデータが多重化されるときには、より高次のフィルタが用いられ得ることに留意すべきである。【００３３】
送信機「ｌ」に関連付けられた１次全通過フィルタの一般的事例では、線形タグ付けフィルタが式(1)によって与えられる。【００３４】
【数１】
2006059767.tif 000002
【００３５】
異なる数の送信アンテナでのフィルタの極／ゼロ点のグラフの一例を図５〜図７に示す。図５は、単一の送信アンテナまたはチャネルを有するシステムでの、極およびゼロ点の位置を示している。この場合は、１個のフィルタ（フィルタ１）が用いられる。図６は、２つの送信アンテナまたはチャネルを有するシステムでの、極およびゼロ点の位置を示している。この場合は２個のフィルタ（フィルタ１およびフィルタ２）が用いられる。図７は、４つの送信アンテナまたはチャネルを有するシステムでの、極およびゼロ点の位置を示している。この場合は４個のフィルタ（フィルタ１〜フィルタ４）が用いられる。【００３６】
受信機側では、受信フィルタは、所与の送信アンテナについてそのチャネルの全体としての伝達関数がｚ-Dになるように、実装される。Ｄは、送信機での非最小位相系(non-minimum phase system)の利用により生じる待ち時間(latency)である。【００３７】
送信フィルタ（タグ付けフィルタ）の割り当てのための別の方法は、１つの送信アンテナにはどのＴＴフィルタも割り当てられず、残りの送信アンテナには、式(1)にしたがってＴＴフィルタが割り当てられるようにするものである。この場合、Ｎは、送信アンテナの実際の数から１を引いたものである。【００３８】
信号に、それら信号が個々の送信アンテナと関連付けられるようにタグ付けすると、標準ＳＩＳＯ等化アルゴリズムを用いる分離適応アルゴリズムを実装することが可能である。一例としては、コンスタントモジュラスアルゴリズムおよびその派生のアルゴリズムを、他の制約条件を必要とせずに使用することができる。ここでは、組み合わせコンスタントモジュラスアルゴリズム（ＣＭＡ）[17]と変形コンスタントモジュラスアルゴリズム（ＭＣＭＡ；modified constant modulus algorithm）[18]を検討する。ＣＭＡは、ＭＣＭＡとの対比で大きな収束速度を有するために、組み込まれている。また、解析的コンスタントモジュラスアルゴリズム（ＡＣＭＡ；analytic constant modulus algorithm）[19]や有限間隔(Finite Interval)ＣＭＡ[20]など、他のアルゴリズムを用いることも可能である。【００３９】
以下の記号を定義する。【００４０】
【数２】
2006059767.tif 000003
【００４１】
ここで、ｋは時間インデックスであり、【００４２】
【数３】
2006059767.tif 000004
【００４３】
は、ＣＳＩを伴う行列である。【００４４】
【数４】
2006059767.tif 000005
【００４５】
は、それぞれ、ＭＩＭＯシステムの入力および出力でそれぞれ見られる信号ベクトルを表わす。【００４６】
【数５】
2006059767.tif 000006
【００４７】
は、付加的雑音であり、これは白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）であるものと想定される。【００４８】
【数６】
2006059767.tif 000007
【００４９】
【数７】
2006059767.tif 000008
【００５０】
は、複数の受信機によって受信されたすべての信号をフィルタ処理することにより得られるベクトルである。この場合に使用されるフィルタは、その伝達関数が、Ｈ1(ｚ)の逆数であるフィルタである。【００５１】
ＣＭＡベースの適応アルゴリズムは式(4)によって与えられる。【００５２】
【数８】
2006059767.tif 000009
【００５３】
ここで、μl,1およびμl,2は、適応のステップサイズであり、【００５４】
【数９】
2006059767.tif 000010
【００５５】
である。他の任意のＣＭＡベースのアルゴリズムと同様に、上記のアルゴリズムも、出力【００５６】
【数１０】
2006059767.tif 000011
【００５７】
が、コンスタントモジュラス信号になるように収束する。【００５８】
各ユーザ「ｌ」がコンスタントモジュラス信号ｕlを送信しようとする場合を考える。雑音レベルがあまり高くないときには、１６ＱＡＭ（直交振幅変調）やそれ以上のレベルの変調を考えることも可能である。【００５９】
説明を簡単にするために、種々のユーザからの電波が基地局に到達する直接伝搬経路だけが存在し、基地局の各受信アンテナは全てのアクティブユーザからの信号の重み付け和である信号を受信するような場合を考える。そのような場合には、Ｎu人のユーザがおり、「ｌ」はユーザインデックスを示す添字であるとすると、各ユーザからのフィルタ処理されたベースバンド信号がｘlである。第１のアンテナによって受信される信号は、式(7)で与えられる。【００６０】
ｙ1＝ｈ11＊ｘ1＋ｈ12＊ｘ2＋…＋ｈ1N＊ｘN        (7)
ここで、ｈ11，…，ｈ1Nは、それぞれ、ユーザ１，…，Ｎと、受信アンテナ１との間の利得である。【００６１】
同様に、第２のアンテナによって受信される信号は式(8)で与えられる。【００６２】
ｙ2＝ｈ21＊ｘ1＋ｈ22＊ｘ2＋…＋ｈ2N＊ｘN        (8)
ここで、ｈ21，…，ｈ2Nは、それぞれ、ユーザ１，…，Ｎと、受信アンテナ２との間の利得である。一般に、アンテナ「ｍ」により受信されるベースバンド信号は、式(9)で与えられる。【００６３】
ｙm＝ｈm1＊ｘ1＋ｈm2＊ｘ2＋…＋ｈmN＊ｘN        (9)
ここで、ｈm1，…，ｈmNは、それぞれ、ユーザ１，…，Ｎと、受信アンテナｍとの間の利得である。本実施形態によれば、各ユーザの信号ｕlは、ユニークフィルタＨl(ｚ)によってフィルタ処理され、コンスタントモジュラス信号ではない信号ｘlを生じる。受信機では、信号ｙ1，…，ｙMが、注目する信号源に関連付けられた逆フィルタによってフィルタ処理される。したがって、注目する信号源がｕ1である場合には、ｙ1，…，ｙMがそれぞれ１／Ｈ1(ｚ)によってフィルタ処理され、ｚ11，…，ｚ1Mを生じる。逆フィルタ１／Ｈ1(ｚ)を挿入することにより、信号ｘ1だけがコンスタントモジュラス信号ｕ1に逆変換され、その他のすべての信号ｘ2，…，ｘNは、非コンスタントモジュラス信号のままとなる。【００６４】
次に、生じた信号ｚ11，…，ｚ1Mが適応係数ｗ11，…，ｗ1Mによって重み付けされ、合計されて信号ｖ1が生成される。このように重み付けを行なって加算するのは、同じ周波数帯域または送信時間間隔を占める他の信号源または干渉信号を除去するためであり、この重み付けの結果、重み付けされた多重フィルタリング出力信号の和が対応する信号源の元の信号と同じ特性を有するという制約条件の下で、それぞれの利得が調整されることになる。【００６５】
コンスタントモジュラスアルゴリズムの適用により、誤差（｜ｖ1｜2−１）が確実に最小にされる。この誤差の最小化は、｜ｖ1｜が１であるときに起こり、それは、すべての非コンスタントモジュラス信号ｘ2，…，ｘNがアレイアンテナのゼロ点（ヌル）によって零化されていることを示す。【００６６】
前述の説明では、各移動端末と基地局との間に直接の伝搬経路だけが存在し、その結果、瞬時混合問題を生じる場合について検討した。実際には、これは、特に複数経路での伝搬（マルチパス伝搬）が存在するときには、当てはまらないことがある。そのような状況では、ユーザからの各信号は、シリアルからパラレルに変換される。次に、並列（パラレル）ライン内の各信号は、各移動端末にそれぞれ一意のフィルタを用いてフィルタ処理される。フィルタ処理されたパラレル信号は、次に、ＩＦＦＴ（高速フーリエ逆変換）などのフィルタバンクを用いてフィルタ処理され、パラレル信号が生成される。次いで、そのパラレル信号がシリアルに変換され、必要に応じてアップサンプリングされるとともに空間時間符号化によって処理され、さらに、送信の前に、帯域制限フィルタを用いたフィルタ処理および生じた信号の変調が行われる。【００６７】
受信機では、逆の信号処理動作が行われ、ＦＦＴを適用する前に、受信信号をパラレルに変換する。時間ドメインの場合と同様に、周波数ドメインの各ビンも、瞬時混合問題である。したがって、所望のユーザに関連付けられたタグ付けフィルタの逆フィルタを用いて各ビンをフィルタ処理し、すべてのビンに分離アルゴリズムを適用することにより、注目する信号だけが生成されることになる。【００６８】
要するに、送信機のタグ付けフィルタは、送信されるべき信号の特性にロックするキーとして動作する。受信機では、逆タグ付けフィルタが、注目する信号の特性だけを復元する。この信号特性としては、コンスタントモジュラス、あるいは、直交性、さらには周期定常性を用いることができる。この特性を用いて、次に、注目する信号だけが取り出されることになる。【００６９】
次に、本発明が適用される具体的な用途を説明する。図７は、本発明が適用可能な用途の一例を示している。図において、符号Ｔ−１、Ｔ−２およびＴ−３は、単一または複数のアンテナを有する移動端末を表している。符号Ｒ−１、Ｒ−２およびＲ−３は、基地局端末ＢＴのアンテナを表わしている。基地局端末は、移動端末Ｔ−１、Ｔ−２、Ｔ−３からの信号を分離するのために使用される複数の受信アンテナを有する。ここでは、説明のために、アンテナの数を３つだけに限定してあるが、一般的な場合には、Ｔ−１、Ｔ−２からＴ−ＮまでのＮ個の移動端末があり、基地局端末には、Ｒ−１、Ｒ−２からＲ−ＭまでのＭ個の受信アンテナ（Ｍ≧Ｎ）があるはずである。【００７０】
各移動端末には、移動端末ごとに一意のタグ付けフィルタが割り当てられる。さらに、マルチパス環境では、タグ付けフィルタを用いた信号のフィルタ処理後に、フィルタ処理された信号が、移動端末Ｔ−１の場合について図９に示すように、ＯＦＤＭを用いて変調される。図９は、移動端末の構成例を示しており、この移動端末は、チャネル符号化されたシリアルデータをパラレルデータに変換するシリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）変換器４０１と、変換後のパラレルデータに対してフィルタ処理を行なうタグ付け（ＴＴ）フィルタ４０２と、タグ付けフィルタ４０２の出力側に設けられたＯＦＤＭ変調器４０３と、ＯＤＦＭ変調器の出力をシリアルデータに変換するパラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換器４０４と、変換後のシリアルデータの帯域を制限する帯域制限フィルタ４０５と、を備えている。タグ付けフィルタ４０２は、シリアル／パラレル変換器４０１から出力されるパラレルデータの各ラインにそれぞれ設けられている。【００７１】
受信機すなわち基地局端末ＢＴでは、まず、複数のアンテナから受信した信号が、帯域通過フィルタ処理、増幅およびベースバンドへのダウンコンバージョンによって前処理される。また、前処理装置（不図示）内では、ＯＦＤＭフレーム同期およびサイクリックプレフィックスの除去が行われる。次に、上述の図４Ｂに示すように、各アンテナまたは受信機からのベースバンド信号が、ＯＦＤＭ復調器３０７によってシリアルからパラレルに変換され、パラレルで生成された信号すべてが、注目するユーザまたは端末に関連付けられた逆フィルタ３１２によってフィルタ処理される。端末Ｔ−１からの信号が取り出される場合には、端末Ｔ−１に対応するフィルタをフィルタＨ1として、シリアル／パラレル変換後のアンテナからの信号すべてが、フィルタＨ1の逆をモデル化するフィルタによってフィルタ処理される。【００７２】
各移動端末では、ユニークフィルタを用いて、パラレルに変換されているデータがフィルタ処理される。したがって、端末Ｔ−１に関連付けられたベースバンド信号がｕ1である場合には、シリアル／パラレル変換後の対応する信号は、Ｕ1,1，Ｕ1,2，…，Ｕ1,NFになる。次いで、これらの信号は、ＯＦＤＭを用いて変調され、サイクリックプレフィックスの取り込み、パルス整形およびアップコンバージョンによってさらに処理される。【００７３】
ＦＦＴ変換後の第１のアンテナの第１の周波数ビン中の信号は式(10)によって与えられる。【００７４】
Ｙ1,1＝Ｈ11,1＊Ｘ1,1＋Ｈ12,1＊Ｘ2,1＋…＋Ｈ1N,1＊ＸN,1        (10)
ここで、Ｈ11,1，…，Ｈ1N,1は、それぞれ、ユーザ１，…，Ｎと受信アンテナ１との間の、第１の周波数ビンにおける利得である。同様に、第１のアンテナによって受信された第２の周波数ビンに関連付けられた信号は式(11)によって与えられる。【００７５】
Ｙ1,2＝Ｈ11,2＊Ｘ1,2＋Ｈ12,2＊Ｘ2,2＋…＋Ｈ1N,2＊ＸN,2        (11)
ここで、Ｈ11,2，…，Ｈ1N,2は、それぞれ、ユーザ１，…，Ｎと受信アンテナ１との間の、第２の周波数ビンにおける利得である。【００７６】
同様にして、第２のアンテナによって受信されている第１の周波数ビン中の信号は式(12)によって与えられる。【００７７】
Ｙ2,1＝Ｈ21,1＊Ｘ1,1＋Ｈ22,1＊Ｘ2,1＋…＋Ｈ2N,1＊ＸN,1        (12)
ここで、Ｈ21,1，…，Ｈ2N,1は、それぞれ、ユーザ１，…，Ｎと受信アンテナ２との間の、第１の周波数ビンにおける利得である。一般に、番号ｍのアンテナ、番号ｂの周波数ビンによって受信されたベースバンド信号は、式(13)で与えられる。【００７８】
Ｙm,b＝Ｈm1,b＊Ｘ1,b＋Ｈm2,b＊Ｘ2,b＋…＋ＨmN,b＊ＸN,b        (13)
次に、すべての周波数ビンが、注目する端末に関連付けられたフィルタの逆フィルタを用いてフィルタ処理される。ＦＦＴのサイズをＮFとすると、端末Ｔ−１の信号を取り出すために、すべての周波数ビン｛Ｙm,b：ｍ＝１，…，Ｍ（受信アンテナ数）かつｂ＝１，…，ＮF｝が、フィルタＨ1の逆フィルタによってフィルタ処理され、Ｚm1,bを生じる（ｍ＝１，…，Ｍかつｂ＝１，…，ＮF）。６４ポイントＦＦＴの場合には、ＮFは６４になる。【００７９】
次に、周波数ビン内の信号がグループ化されて、それぞれのサイズがＭであるＮF個のベクトルが作成される。例をあげると、第ｂの周波数ビンに関連付けられている第ｂのベクトルは、｛Ｚ11,b，Ｚ21,b，…，ＺM1,b｝で与えられる。このベクトルの各要素に、次に、適応重み付け係数｛Ｗ11,b，Ｗ21,b，…，ＷM1,b｝を乗じて、ユーザ「１」に関連付けられたコンスタントモジュラス信号とその他すべてのユーザまたは端末に関連付けられた非コンスタントモジュラス信号の混合である信号Ｖ1,bを生じる。【００８０】
最後に、モジュラス誤差｛｜Ｖ1,b｜2−１｝2を最小にする任意の適応アルゴリズムを適用することにより、すべての干渉信号が消去されることが保証される。次いで、前述のプロセスを、第２の周波数ビン、第３の周波数ビンから第ＮFの周波数ビンまで反復することができる。他のユーザの信号も同様に生成することができる。【００８１】
本発明の他の実施形態では、送信機と受信機の両方が、データ伝送速度を増大させるという究極的な目的のために、複数のアンテナを備えている。送信されるデータ「ｓ」は、まず、複数のアンテナによって送信されるべきパラレルデータ｛ｕ1，…，ｕN｝に変換される。ひとたびこれがなされると、パラレルデータを、前述したように、複数の独立した端末から発信されるデータとみなすことができる。次いで、これらの信号は、ＯＦＤＭを用いて変調され、サイクリックプレフィックス取り込み、パルス整形およびアップコンバージョンによってさらに処理される。図１０に、そのようなシステムのベースバンドモデルを示す。このモデルでは、一般のシリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）変換を考えている。したがって、空間時間符号化（ＳＴＣ；space time coding）技術または単純なデータバッファリングを用いてこのＳ／Ｐを実装することが可能である。【００８２】
図１０に示すように、このシステムは、送信されるべきチャネル符号化データｓをパラレルデータ｛ｕ1，…，ｕN｝に変換するシリアル／パラレル変換器５０１を備えており、パラレルデータの各要素ｕ1，…，ｕNごとに、その要素をシリアルデータと見てさらにこれをパラレルデータに変換するシリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）変換器５０２と、変換後のパラレルデータに対してフィルタ処理を行なうタグ付け（ＴＴ）フィルタ５０３と、タグ付けフィルタ５０３の出力側に設けられたＯＦＤＭ変調器５０４と、ＯＤＦＭ変調器の出力をシリアルデータに変換するパラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換器５０５と、変換後のシリアルデータの帯域を制限する帯域制限フィルタ５０６と、を備えている。タグ付けフィルタ５０３は、シリアル／パラレル変換器５０２から出力されるパラレルデータの各ラインにそれぞれ設けられている。ここでパラレルデータの要素ｕ1に対応するタグ付けフィルタの伝達関数はＨ1(ｚ)であり、パラレルデータの要素ｕNに対応するタグ付けフィルタの伝達関数はＨN(ｚ)である。各帯域制限フィルタ５０６からの出力は、例えば、アップコンバージョンや増幅などのさらなる信号処理を経て、それぞれの送信アンテナに送られる。【００８３】
受信機では、まず、複数のアンテナから受信した信号が、帯域通過フィルタ処理、増幅およびベースバンドへのダウンコンバージョンによって前処理される。また、前処理装置（不図示）内では、ＯＦＤＭフレーム同期およびサイクリックプレフィックスの除去が行われる。次に、図４Ｂに示すように、各アンテナまたは受信機からのベースバンド信号がＯＦＤＭ復調器３０７によってシリアルからパラレルに変換され、パラレルに生成されたすべての信号が、注目するユーザまたは端末に関連付けられた逆フィルタ３１２によってフィルタ処理される。第１の送信機からの信号が取り出される場合には、第１の送信機に対応するタグ付けフィルタがＨ1で表わされるとして、シリアル／パラレル変換後のすべてのアンテナからのすべての信号は、フィルタＨ1の逆フィルタをモデル化するフィルタによってフィルタ処理される。【００８４】
次に、すべての周波数ビン｛Ｙm,b：ｍ＝１，…，Ｍ（受信アンテナ数）かつｂ＝１，…，ＮF（ＦＦＴのサイズ）｝が、フィルタＨ1の逆フィルタによってフィルタ処理され、Ｚm1,bを生じる（ｍ＝１，…，Ｍ、かつ、ｂ＝１，…，ＮFである）。６４ポイントＦＦＴの場合には、ＮFは６４になる。これに続いて、周波数ビンがグループ化される。例をあげると、第ｂの周波数ビンに関連付けられた第ｂのベクトルは、｛Ｚ11,b，Ｚ21,b，…，ＺM1,b｝で与えられる。次いで、このベクトルの各要素に、適応重み付け係数｛Ｗ11,b，Ｗ21,b，…，ＷM1,b｝を乗じて、ユーザ「１」に関連付けられたコンスタントモジュラス信号とその他すべてのユーザまたは端末に関連付けられた非コンスタントモジュラス信号の混合である信号Ｖ1,bを生じる。【００８５】
次いで、モジュラス誤差｛｜Ｖ1,b｜2−１｝2を最小にする任意の適応アルゴリズムを適用する。その後、前述のプロセスを第２の周波数ビン、第３の周波数ビンから第ＮFの周波数ビンまで反復することができる。他の送信アンテナの信号も同様に生成することができる。生じた信号｛Ｖ1,1  …  Ｖ1,NF｝はシリアルデータｖ1に変換される。同じ処理が｛Ｖ2,1  …  Ｖ2,NF｝にも適用され、ｖ2を生じる。一般に、｛Ｖm,1  …  Ｖm,NF｝はｖmを生じる。最終的に、信号｛ｖ1  ｖ2  …  ｖN｝はシリアルデータｓ'に変換される。【００８６】
図１０のモデルの動作原理は、基本的に、図８および図９に示したものと同じである。【００８７】
したがって、図９に示したモデルで説明したように、すべての混合周波数ビンを分離することが可能である。各分離時には、注目する送信アンテナに関連付けられた信号を取り出すことが可能である。最後に、結果として生じた信号は、いかなる置換配列も持たず、パラレルデータからシリアルデータに容易に変換され得る。【００８８】
この結果は、所与の送信アンテナに対して一意のフィルタを用いることによって実現される。受信機では、注目する送信アンテナに対応する逆フィルタを用いるため、注目する信号の特性だけが復元されることになる。次に、注目する信号の特性に応答し、またはそれに制約されるブラインド適応アルゴリズムを用いて、置換なしに、信号をそれらの注目する順序で取り出すことが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明の技術は、例えば周波数チャネル、時間チャネルまたは符号チャネルである同一のチャネルを何人かのユーザが共用する移動無線通信の分野に適用することが可能である。これは、他のＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）からの干渉がトレーニング信号を用いずに最小にされ、または除去され得る無線ＬＡＮに、特に、当てはまる。さらに、タグ付けフィルタを用いることによって、信号が送信前に変調されるために、セキュリティが強化される。【００９０】
本発明が適用できる他の分野は、複数のセンサあるいはヘッドを用いた磁気記録媒体または光記録媒体への記録である。そのような用途では、すべての並列トラックのデータを、配列の置き換えなしに、ブラインド取得することが可能になる。【００９１】
また、本発明を単入力単出力（ＳＩＳＯ）システムに適用することも可能である。そのようなシステムは、単純なＱＰＳＫベースの送信機と、ブラインド適応等化器を備える受信機とすることができるであろう。この種の用途では、２ポート送信機および２ポート受信機を生じる、実数部および虚数部チャネルがチャネルとして考えることができる。本発明で提示する概念を適用すると、常に、実数成分信号は実数部チャネル上で取り出され、虚数成分信号は、常に、虚数部チャネル上で受信されることになる。
【図１】
2006059767.tif 000012
【図２】
2006059767.tif 000013
【図３Ａ】
2006059767.tif 000014
【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成19年2月26日(2007.2.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】請求の範囲
【請求項１】  複数の信号源からの信号を、前記複数の信号源に共通なスペクトルまたは時間または拡散符号を用いて、ＭＩＭＯチャネルで送信する方法であって、
少なくとも１つの信号源に関し、信号源ごとに当該信号源に対して一意に定まる特性を有するフィルタを用いて、当該信号源からの信号をフィルタ処理してタグ付けする処理を施す方法。
【請求項２】  前記各フィルタは、複数の送信機を用いて前記ＭＩＭＯチャネルを介して同時に送信されるべき前記信号源のそれぞれに一意の線形フィルタである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】  前記線形フィルタは、前記信号源すべてが複数の送信機を用いて前記ＭＩＭＯチャネルを介して同時に送信されるように、平坦な周波数応答を有する全通過フィルタである、請求項２に記載の方法。
【請求項４】  複数入力複数出力システムとして表わされる受信信号から、送信された各信号源からの信号をブラインド分離する方法であって、
少なくとも１つの送信信号源に関し、信号源ごとに当該信号源に対して一意に定まるフィルタが定められており、
前記フィルタの逆に対応する逆フィルタを、対応する信号源の特性を復元するように、前記受信信号の複数出力のうちの１または複数に適用する段階と、
前記逆フィルタによってフィルタ処理された信号に対し、同じ周波数帯域、送信時間間隔または拡散符号を占める他の信号源または干渉信号を除去するために、重み付けされた多重フィルタリング出力信号の和が対応する信号源の元の信号と同じ特性を有するという制約条件の下で、それぞれの重みを調整する段階と、
を有する方法。
【請求項５】  各信号源からの信号をブラインド分離する方法であって、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法によって送信された信号を受信し、受信信号を複数出力システムとして表わす段階と、
信号を送信する際に適用したフィルタの逆に対応する逆フィルタを、対応する信号源の特性を復元するように、前記受信信号の複数出力のうちの１または複数に適用する段階と、
前記逆フィルタによってフィルタ処理された信号に対し、同じ周波数帯域、送信時間間隔または拡散符号を占める他の信号源または干渉信号を除去するために、重み付けされた多重フィルタリング出力信号の和が対応する信号源の元の信号と同じ特性を有するという制約条件の下で、それぞれの重みを調整する段階と、
を有する方法。
【請求項６】  複数の信号源からの信号を、前記複数の信号源に共通なスペクトルまたは時間または拡散符号を用いて、ＭＩＭＯチャネルで送信する送信装置であって、
少なくとも１つの信号源に関し、当該信号源からの信号をフィルタ処理してタグ付けする、信号源ごとに当該信号源に対して一意に定まる特性を有するフィルタを有する送信装置。
【請求項７】  前記各フィルタは、複数の送信機を用いて前記ＭＩＭＯチャネルを介して同時に送信されるべき前記信号源のそれぞれに一意の線形フィルタである、請求項６に記載の送信装置。
【請求項８】  前記線形フィルタは、前記信号源すべてが複数の送信機を用いて前記ＭＩＭＯチャネルを介して同時に送信されるように、平坦な周波数応答を有する全通過フィルタである、請求項７に記載の送信装置。
【請求項９】  複数入力複数出力システムとして表わされる受信信号から、送信された各信号源からの信号をブラインド分離する装置であって、
少なくとも１つの送信信号源に関し、信号源ごとに当該信号源に対して一意に定まるフィルタが定められており、
前記受信信号の複数出力のうちの１または複数に適用され、対応する信号源の特性を復元する、前記フィルタの逆に対応する逆フィルタと、
前記逆フィルタによってフィルタ処理された信号に対し、同じ周波数帯域、送信時間間隔または拡散符号を占める他の信号源または干渉信号を除去するために、重み付けされた多重フィルタリング出力信号の和が対応する信号源の元の信号と同じ特性を有するという制約条件の下で、それぞれの重みを調整する調整手段と、
を有する装置。
【請求項１０】  請求項６乃至８のいずれか１項に記載の送信装置によって送信された信号を受信して各信号源の信号を復元する受信装置であって、
複数出力システムとして表わされる受信信号の複数出力のうちの１または複数に適用され、対応する信号源の特性を復元する、信号を送信する際に適用したフィルタの逆に対応する逆フィルタと、
前記逆フィルタによってフィルタ処理された信号に対し、同じ周波数帯域、送信時間間隔または拡散符号を占める他の信号源または干渉信号を除去するために、重み付けされた多重フィルタリング出力信号の和が対応する信号源の元の信号と同じ特性を有するという制約条件の下で、それぞれの重みを調整する調整手段と、
を有する受信装置。
【請求項１１】  請求項６乃至８のいずれか１項に記載の送信装置と、請求項１０に記載の受信装置と、前記送信装置と前記受信装置とを接続する電波、音波または光に基づくリンクと、を有する通信システム。
【請求項１２】  複数の信号源からの信号を、前記複数の信号源に共通なスペクトルまたは時間または拡散符号を用いて、ＭＩＭＯチャネルで送信する方法であって、
少なくとも１つの信号源に関し、信号源ごとに当該信号源に対して一意に定まる特性を有し、当該信号源の変調直後のサンプルレートと同じレートで動作するフィルタを用いて、当該信号源からの信号をフィルタ処理してタグ付けする処理を施す方法。
【請求項１３】  各信号源からの信号をブラインド分離する方法であって、
請求項１２に記載の方法によって送信された信号を受信し、受信信号を複数出力システムとして表わす段階と、
信号を送信する際に適用した前記フィルタの逆に対応する逆フィルタを、対応する信号源の特性を復元するように、前記受信信号の複数出力のうちの１または複数に適用する段階と、
前記逆フィルタによってフィルタ処理された出力に対し、同じ周波数帯域、送信時間間隔または拡散符号を占める他の信号源または干渉信号を除去するために、重み付けされた多重フィルタリング出力信号の和が対応する信号源の元の信号と同じ特性を有するという制約条件の下で、それぞれの利得を調整する段階と、
を有する方法。
【請求項１４】  複数の信号源からの信号を、前記複数の信号源に共通なスペクトルまたは時間または拡散符号を用いて、ＭＩＭＯチャネルで送信する送信装置であって、
少なくとも１つの信号源に関し、当該信号源からの信号をフィルタ処理してタグ付けする、信号源ごとに当該信号源に対して一意に定まる特性を有し、当該信号源からの信号の変調直後のサンプルレートと同じレートで動作するフィルタを有する送信装置。
【請求項１５】  請求項１４に記載の送信装置によって送信された信号を受信して各信号源の信号を復元する受信装置であって、
複数出力システムとして表わされる受信信号の複数出力のうちの１または複数に適用され、対応する信号源の特性を復元する、信号を送信する際に適用した前記フィルタの逆に対応する逆フィルタと、
前記逆フィルタによってフィルタ処理された出力に対し、同じ周波数帯域または送信時間間隔を占める他の信号源または干渉信号を除去するために、重み付けされた多重フィルタリング出力信号の和が対応する信号源の元の信号と同じ特性を有するという制約条件の下で、それぞれの利得を調整する調整手段と、
を有する受信装置。
【国際調査報告】
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