JP4313804B2 - 干渉除去装置及び干渉除去方法 - Google Patents

Description

本発明は、干渉除去装置及び干渉除去方法に関し、特に無線受信装置に用いて好適な干渉除去装置及び干渉除去方法に関する。

従来、マルチパスフェージングによる干渉、シンボル間干渉及び多元接続干渉等の様々な干渉を除去して復調信号を取り出す方法として、ジョイントディテクション復調を用いる方法がある。

ジョイントディテクション復調は、行列演算を用いた復調方法の一例である。すなわち、ジョイントディテクション復調は、各通信端末（ユーザ）毎のチャネル推定値と、各通信端末（ユーザ）に割り当てられた拡散コードと、の畳み込み演算結果を行列配置したシステムマトリクスを用いて所定の行列演算を行い、その行列演算結果を受信信号のデータ部分に乗算することにより、干渉を除去して復調信号を取り出す。上記ジョイントディテクション復調によれば、干渉を除去した復調データが得られる。ジョイントディテクション復調は、ＲＡＫＥ合成と比較して干渉除去能力が高く、復調データの信頼度が高いという特徴を有する。

しかしながら、従来の装置においては、受信レベルの大きい信号（コード、フレーム）の復調結果と受信レベルの小さい信号（コード、フレーム）の復調結果とをジョイントディテクション復調した結果は、信号のレベルの大きさが同程度になるので、信号レベルから信号の尤度を決定することができず、復調結果の大きさを尤度情報に用いる誤り訂正復号方式に適用した場合、誤り訂正の精度が上がらないという問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ジョイントディテクション復調の結果を誤り訂正復号方式に適用した場合に、誤り訂正の精度を向上することのできる干渉除去装置及び干渉除去方法を提供することを目的とする。

本発明の干渉除去装置は、チャネル推定値の大きさを正規化するレベル調整手段と、前記大きさを正規化したチャネル推定値を用いてジョイントディテクション演算を行うジョイントディテクション演算手段と、を具備する構成を採る。

本発明の干渉除去方法は、チャネル推定値の大きさを正規化する工程と、前記大きさを正規化したチャネル推定値を用いてジョイントディテクション演算を行う工程と、を具備する方法を採る。

本発明の干渉除去装置及び干渉除去方法によれば、受信信号をジョイントディテクション復調した結果に受信信号の受信レベルを反映させることにより、ジョイントディテクション復調の結果を誤り訂正復号方式に適用した場合に、誤り訂正の精度を向上することができる。また、本発明の干渉除去装置及び干渉除去方法によれば、受信レベルを正規化した受信信号にジョイントディテクション復調を行うことにより、ジョイントディテクション復調の結果を誤り訂正復号方式に適用した場合に、誤り訂正の精度を向上することができる。

本発明者は、ジョイントディテクション演算の結果は、演算結果は、信号レベルが同程度になり、信号レベルから信号の尤度を決定することができず、信号レベルを尤度情報に用いる誤り訂正復号を適用した場合、誤り訂正の精度が悪くなる点に注目し本発明をするに至った。

すなわち、本発明の骨子は、受信信号に対してジョイントディテクション復調を行う干渉除去装置において、受信信号のレベルを尤度として用い、誤り訂正を行うことにより受信性能を向上することである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
実施の形態１では、受信信号にジョイントディテクション演算を行い、演算結果に対して受信レベルに基づいた重み付けを行い、受信レベルを尤度情報として扱う誤り訂正復号を行い、受信性能を向上させる場合について説明する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る干渉除去装置の構成を示すブロック図である。図１の干渉除去装置１００は、無線部１０１と、Ａ／Ｄ変換部１０２と、遅延器１０３と、ＭＦ部１０４ａ〜１０４ｎと、パス選択部１０５ａ〜１０５ｎと、ＪＤ復調部１０６と、振分け部１０７と、乗算器１０８ａ〜１０８ｎと、誤り訂正復号部１０９ａ〜１０９ｎと、から主に構成される。

図１において、無線部１０１は、無線信号を受信して、ベースバンドに周波数変換する等の無線処理を行い、Ａ／Ｄ変換部１０２に受信信号を出力する。Ａ／Ｄ変換部１０２は、受信信号をアナログデジタル変換して遅延器１０３及びＭＦ部１０４ａ〜１０４ｎに出力する。遅延器１０３は、受信信号を後述するＪＤ復調部１０６の処理タイミングまで遅延する。ＭＦ部１０４ａ〜１０４ｎは、受信信号に各チャネルの拡散符号を乗算して遅延プロファイルを作成し、パス選択部１０５ａ〜１０５ｎに出力する。

パス選択部１０５ａ〜１０５ｎは、遅延プロファイルから雑音等の有効なパス以外の信号をカットして、有効なパスのみを選択して得られるチャネル推定値をＪＤ復調部１０６に出力する。また、パス選択部１０５ａ〜１０５ｎは、有効なパスの受信レベルを乗算器１０８ａ〜１０８ｎに出力する。

ＪＤ復調部１０６は、各通信端末（ユーザー）毎のチャネル推定値と、各通信端末（ユーザー）に割り当てられた拡散コードとの畳み込み演算結果を行列配置したシステムマトリクスを用いて所定の行列演算を行い、行列演算結果と遅延器１０３から出力された受信信号を乗算し、干渉を除去した各ユーザーの軟判定データを振分け部１０７に出力する。

振分け部１０７は、各ユーザーの軟判定データをユーザー毎に振り分けて、ユーザー毎に乗算器１０８ａ〜１０８ｎに出力する。乗算器１０８ａ〜１０８ｎは、各ユーザーの軟判定データにパス選択部１０５ａ〜１０５ｎから出力された受信レベルの値を乗算して重み付けし、誤り訂正復号部１０９ａ〜１０９ｎに出力する。

誤り訂正復号部１０９ａ〜１０９ｎは、軟判定データを硬判定して各ユーザーの復調データ＃１〜復調データ＃ｎを得る。例えば、誤り訂正復号部１０９ａ〜１０９ｎは、ビタビ復号等の復調結果の大きさを尤度情報として用いる誤り訂正復号を行う。

次に、本実施の形態に係る干渉除去装置の信号処理について説明する。最初に、受信信号は、ＭＦ部１０４ａ〜１０４ｎにおいて各チャネルの拡散符号を乗算され、遅延プロファイルが作成される。図２は、遅延プロファイルの一例を示す図である。図２において、縦軸は受信レベルを示し、横軸は、時刻を示す。

図２Ａの遅延プロファイルは、受信信号にユーザー１に対応する拡散符号を乗算して得られる遅延プロファイルの例である。また、図２Ｂの遅延プロファイルは、受信信号にユーザー２に対応する拡散符号を乗算して得られる遅延プロファイルの例である。図２Ａの遅延プロファイルでは、有効なパスＰ２１０が時刻ｔ２１１に、パスＰ２２０が時刻ｔ２２１に、パスＰ２３０が時刻ｔ２３１にあり、残りは干渉成分または雑音成分である。

同様に、図２Ｂの遅延プロファイルでは、有効なパスＰ２４０が時刻ｔ２４１に、パスＰ２５０が時刻ｔ２５１にある。パス選択部１０５ａ〜１０５ｎは、上記有効なパスの図２Ａ及び図２Ｂの遅延プロファイルから有効なパスが選択する。図３は、本実施の形態に係る干渉除去装置が選択するパスの一例を示す図である。図３において、縦軸は受信レベルを示し、横軸は、時刻を示す。

図３Ａは、ユーザー１のチャネルの受信信号から有効なパスを選択した例を示す。図３Ａでは、受信レベルがＬ２１２であるパスＰ２１０と、受信レベルがＬ２２２であるパスＰ２２０と、受信レベルがＬ２３２であるパスＰ２３０が選択したパスとして示されている。同様に、図３Ｂは、ユーザー２のチャネルの受信信号から有効なパスを選択した例を示す。図３Ｂでは、受信レベルがＬ２４２であるパスＰ２４０と、Ｌ２５２であるパスＰ２５０が選択されている。

パス選択部１０５ａ〜１０５ｎにおいて、上記有効なパスのチャネル推定値が算出される。そして、ＪＤ復調部１０６において、チャネル推定値にシステムマトリクスを用いて所定の行列演算を行い、行列演算結果に受信信号を乗算して、復調結果を得る。

復調結果は、振分け部１０７において、チャネル毎の復調信号に振り分けられる。この復調信号には、図３に示す有効なパスに含まれる受信レベルの情報が含まれていない。そこで、乗算器１０８ａ〜１０８ｎにおいて、復調信号に受信レベルの値を乗算して重み付けし、復調結果に受信レベルを反映させる。

例えば、復調信号に対して、フレーム毎に選択した有効パスの和のパワーの合計を乗算する。または、復調信号に対して、フレーム毎に選択した有効パスのパワーの和の合計の二乗根を乗算する。

受信信号は、フェージングにより、受信レベルが変動する。例えば、受信した時刻等の条件によりフェージングの影響は異なるので、受信状態が良く受信レベルが高い受信信号と受信状態が悪く、受信レベルが低い受信信号では、信号の信頼性が異なる。受信レベルの値を乗算することにより、受信信号は、受信レベルの情報を反映することができ、ビタビ復号等の復調結果の大きさを尤度情報として用いる誤り訂正復号を適用することができる。

図４は、受信信号の変動の一例を示す図である。図４において、縦軸は受信レベルを示し、横軸は、時刻を示す。図４では、各チャネルの信号について、フェージングの影響により、時刻の変化と共に受信レベルが変化している。例えば、ＴＤＤ（Time Division Duplex）を適用した通信では、１フレームに複数のタイムスロットを設定し、複数のチャネルの信号を多重化する。特定のチャネルの信号に着目すると、特定のタイムスロットにのみ伝送される。

最初のフレームでは、時刻ｔ４１１から１タイムスロット分の受信信号、Ｓ４１２を、２番目のフレームでは、時刻ｔ４２１からタイムスロットＳ４２２を、以下同様にタイムスロットＳ４３２、Ｓ４４２、Ｓ４５２、及びＳ４６２を受信する。ここで、タイムスロットＳ４１２の信号は、フェージングの影響が少なく、受信レベルが高い。ところがタイムスロットＳ４２２は、フェージングの影響を受け受信レベルが低い。

このように、受信するタイミングにより信号の受信レベルが異なり、信号の確からしさも異なる。上記受信した信号にジョイントディテクション演算を行った結果を以下に示す。図５は、本実施の形態に係る干渉装置におけるジョイントディテクション演算の結果の一例を示す図である。図５において、縦軸は、信号レベルを示し、横軸は、受信したフレームを示す。図５に示すように、ジョイントディテクション演算の結果は、受信レベルの大きさにかかわらず同程度になっており、受信レベルを反映していない。

時刻ｔ４２１において受信した信号を復調した結果は、受信レベルが低いので復調した信号にノイズがのっている。

このジョイントディテクション演算の結果をフレーム単位で受信レベルの値を乗算する。図６は、本実施の形態に係る干渉除去装置の出力結果の一例を示す図である。図６では、縦軸は、信号レベルを示し、横軸は、受信したフレームを示す。

図６において、フレーム１の出力は、図４のｔ４１１のタイミングで受信したタイムスロット４１２の信号の受信レベルに比例している。またフレーム２の出力は、図４のｔ４２１のタイミングで受信したタイムスロット４２２の信号の受信レベルに比例している。

そして、誤り訂正復号部１０９ａ〜１０９ｎは、信号レベルを軟判定値として、受信データを硬判定して各ユーザーの復調データ＃１〜復調データ＃ｎを得る。

このように、本実施の形態の干渉除去装置によれば、受信信号をジョイントディテクション復調した結果に受信信号の受信レベルを反映させることにより、ジョイントディテクション復調の結果を誤り訂正復号方式に適用した場合に、誤り訂正の精度を向上することができる。

なお、上記説明では、誤り訂正復号部１０９ａ〜１０９ｎの前段階で復調の結果に重み付けを行っているが、これに限らず、ＪＤ復調部１０６内部において復調結果の大きさと比例する値を扱うブロックで重み付けを行っても同様の効果が得られる。

（実施の形態２）
実施の形態２では、受信信号の信号レベルをチャネル毎に正規化し、ジョイントディテクション演算を行い、受信レベルを尤度情報として扱う誤り訂正復号を行い、受信性能を向上させる場合について説明する。

図７は、本発明の実施の形態２に係る干渉除去装置の構成を示すブロック図である。但し、図１と同一の構成となるものについては、図１と同一番号を付し、詳しい説明を省略する。

図７の干渉除去装置は、レベル調整部７０１ａ〜７０１ｎと、ＪＤ復調部７０２と、誤り訂正復号部７０３とを具備し、ジョイントディテクション演算で入力する有効なパスの情報をチャネル毎に正規化する点が、図１の干渉除去装置と異なる。

図７において、遅延器１０３は、受信信号を後述するＪＤ復調部１０６の処理タイミングまで遅延する。パス選択部１０５ａ〜１０５ｎは、遅延プロファイルから雑音等の有効なパス以外の信号をカットして、有効なパスのみを選択して得られるチャネル推定値をレベル調整部７０１ａ〜７０１ｎに出力する。また、パス選択部１０５ａ〜１０５ｎは、有効なパスの受信レベルをレベル調整部７０１ａ〜７０１ｎに出力する。

レベル調整部７０１ａ〜７０１ｎは、パス選択部１０５ａ〜１０５ｎにおいて選択された有効なパスのチャネル推定値をパスの受信レベルに基づいて正規化を行い、正規化した有効パスの情報をＪＤ復調部７０２に出力する。具体的には、レベル調整部７０１ａ〜７０１ｎは、有効なパスのチャネル推定値をフレーム単位で、有効なパスの受信レベルの和でそれぞれ除算する。例えば、図３Ａのパスの場合、Ｐ２１０、Ｐ２２０、及びＰ２３０は、以下の式（１）、式（２）、及び式（３）を用いて正規化される。
Ｌ２１２´＝Ｌ２１２／（Ｌ２１２＋Ｌ２２２＋Ｌ２３２） （１）
Ｌ２２２´＝Ｌ２２２／（Ｌ２１２＋Ｌ２２２＋Ｌ２３２） （２）
Ｌ２３２´＝Ｌ２３２／（Ｌ２１２＋Ｌ２２２＋Ｌ２３２） （３）
ここで、Ｌ２１２´、Ｌ２２２´、及びＬ２３２´は、それぞれ正規化されたＰ２１０、Ｐ２２０、及びＰ２３０の信号レベルを示す。

ＪＤ復調部７０２は、各通信端末（ユーザー）毎の正規化されたチャネル推定値と、各通信端末（ユーザー）に割り当てられた拡散コードとの畳み込み演算結果を行列配置したシステムマトリクスを用いて所定の行列演算を行い、行列演算結果と遅延器１０３から出力された受信信号を乗算し、干渉を除去した各ユーザーの軟判定データを誤り訂正復号部７０３に出力する。誤り訂正復号部７０３は、軟判定データを硬判定して各ユーザーの復調データ＃１〜復調データ＃ｎを得る。例えば、誤り訂正復号部７０３は、復調結果の大きさを尤度情報として用いるビタビ復号等の誤り訂正復号を行う。

次に、本実施の形態に係る干渉除去装置の信号処理について説明する。図８は、受信信号の変動の一例を示す図である。図８において、縦軸は受信レベルを示し、横軸は、時刻を示す。図８では、各チャネルの信号について、フェージングの影響により、時刻の変化と共に受信レベルが変化している。図８において、８０１は、ユーザー１のチャネルの受信レベルの変動を示し、８０２は、ユーザー２のチャネルの受信レベルの変動を示す。図４では、１つのチャネルの信号の変動について説明しているが、図８では、複数のチャネルに拡張して説明する。

例えば、ＴＤＤ（Time Division Duplex）を適用した通信では、１フレームに複数のタイムスロットを設定し、複数のチャネルの信号を多重化する。ユーザー１のチャネルの信号について、最初のフレームでは、時刻ｔ８１１から１タイムスロット分の受信信号、Ｓ８１２を、２番目のフレームでは、時刻ｔ８２１からタイムスロットＳ８２２を、以下同様にタイムスロットＳ８３２、Ｓ８４２、Ｓ８５２、及びＳ８６２を受信する。

また、ユーザー２のチャネルの信号について、最初のフレームでは、時刻ｔ８１１から１タイムスロット分の受信信号、Ｓ８１３を、２番目のフレームでは、時刻ｔ８２１からタイムスロットＳ８２３を、以下同様にタイムスロットＳ８３３、Ｓ８４３、Ｓ８５３、及びＳ８６３を受信する。

ここで、タイムスロットＳ８１２の信号は、フェージングの影響が少なく、受信レベルが高い。ところがタイムスロットＳ８２２は、フェージングの影響を受け受信レベルが低い。また、タイムスロット８１３の信号は、フェージングの影響を受け受信レベルが低い。ところが、タイムスロット８２３の信号は、フェージングの影響が少なく、受信レベルが高い。

このように、受信するタイミングにより信号の受信レベルが異なり、信号の確からしさも異なる。上記受信した信号にジョイントディテクション演算を行った結果を以下に示す。図９は、本実施の形態に係る干渉装置におけるジョイントディテクション演算の結果の一例を示す図である。図９において、縦軸は、信号レベルを示し、横軸は、受信したフレームを示す。図９Ａは、ユーザー１のチャネルの受信信号をジョイントディテクション演算した結果を示し、図９Ｂは、ユーザー２のチャネルの受信信号をジョイントディテクション演算した結果を示す。

図９Ａ及び図９Ｂに示すように、ジョイントディテクション演算の結果は、受信レベルの大きさにかかわらず同程度になっており、受信レベルを反映していない。

図９Ａにおいて、チャネル１の信号では、時刻ｔ８２１において受信した信号を復調した結果は、フレーム２に示され、受信レベルが低いので復調した信号にノイズがのっている。同様に、図９Ｂにおいて、チャネル２の信号では、時刻ｔ８２４において受信した信号を復調した結果は、フレーム４に示され、受信レベルが低いので復調した信号にノイズがのっている。

図１０は、本実施の形態に係る干渉除去装置の出力結果の一例を示す図である。図１０では、縦軸は、信号レベルを示し、横軸は、受信したフレームを示す。図１０Ａは、ユーザー１のチャネルの信号をジョイントディテクション演算した結果を示す。同様に、図１０Ｂは、ユーザー２のチャネルの信号をジョイントディテクション演算した結果を示す。

図１０Ａにおいて、フレーム１の出力は、図８のｔ８１１のタイミングで受信したタイムスロット８１２の信号の受信レベルに比例している。またフレーム２の出力は、図８のｔ８２１のタイミングで受信したタイムスロット８２２の信号の受信レベルに比例している。同様に、図１０Ｂにおいて、フレーム１の出力は、図８のｔ８１１のタイミングで受信したタイムスロット８１３の信号の受信レベルに比例している。またフレーム２の出力は、図８のｔ８２１のタイミングで受信したタイムスロット８２３の信号の受信レベルに比例している。

そして、誤り訂正復号部１０９ａ〜１０９ｎは、信号レベルを軟判定値として、受信データを硬判定して各ユーザーの復調データ＃１〜復調データ＃ｎを得る。

このように、本実施の形態の干渉除去装置によれば、受信レベルを正規化した受信信号にジョイントディテクション復調を行うことにより、ジョイントディテクション復調の結果を誤り訂正復号方式に適用した場合に、誤り訂正の精度を向上することができる。

また、実施の形態１の干渉除去装置は、復調結果に受信レベルに比例した値を乗算する等、簡単な演算を行うが、シンボル単位で乗算を行うため計算量が多い。実施の形態１の干渉除去装置と比較して、実施の形態２の干渉除去装置は、正規化を行うため演算が複雑になるが、演算の対象がチャネル推定値であり、タイムスロット単位で演算を行うため計算量が少ない。

本発明の実施の形態１に係る干渉除去装置の構成を示すブロック図 遅延プロファイルの一例を示す図 上記実施の形態に係る干渉承知が選択するパスの一例を示す図 受信信号の変動の一例を示す図 上記実施の形態に係る干渉装置におけるジョイントディテクション演算の結果の一例を示す図 上記実施の形態に係る干渉除去装置の出力結果の一例を示す図 本発明の実施の形態２に係る干渉除去装置の構成を示すブロック図 受信信号の変動の一例を示す図 上記実施の形態に係る干渉装置におけるジョイントディテクション演算の結果の一例を示す図 本実施の形態に係る干渉除去装置の出力結果の一例を示す図

符号の説明

１０３ 遅延器
１０５ａ〜１０５ｎ パス選択部
１０６ ＪＤ復調部
１０７ 振分け部
１０８ａ〜１０８ｎ 乗算器
１０９ａ〜１０９ｎ 誤り訂正復号部
７０１ａー７０１ｎ レベル調整部
７０２ ＪＤ復調部
７０３ 誤り訂正復号部

Claims (6)

1. チャネル推定値の大きさを正規化するレベル調整手段と、前記大きさを正規化したチャネル推定値を用いてジョイントディテクション演算を行うジョイントディテクション演算手段と、を具備する干渉除去装置。
2. 遅延プロファイルからチャネルの有効なパスを選択する選択手段を具備し、前記レベル調整手段は、有効なパスのチャネル推定値の大きさをチャネル単位で正規化する請求項１記載の干渉除去装置。
3. 前記レベル調整手段は、タイムスロット単位で正規化する請求項１または請求項２に記載の干渉除去装置。
4. チャネル推定値の大きさを正規化する工程と、前記大きさを正規化したチャネル推定値を用いてジョイントディテクション演算を行う工程と、を具備する干渉除去方法。
5. 遅延プロファイルからチャネルの有効なパスを選択する工程を更に具備し、前記正規化する工程は、有効なパスのチャネル推定値の大きさをチャネル単位で正規化する請求項４記載の干渉除去方法。
6. 前記正規化する工程は、タイムスロット単位で正規化する請求項４または請求項５に記載の干渉除去方法。

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