JP5452174B2

JP5452174B2 - Ｍｉｍｏ受信装置

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Publication number: JP5452174B2
Application number: JP2009251009A
Authority: JP
Inventors: 薫塚本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2029-10-30
Also published as: JP2011097459A

Description

本発明は、無線通信システムにおけるＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）受信装置に関する。

無線通信システムでは、送受信機における発振器の周波数偏差により、時間方向での位相変動が生じる。また、受信機側でフーリエ変換を行うＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing），ＳＣ−ＦＤＭＡ（Single Carrier Frequency Division Multiple Access）などのシステムでは、フーリエ変換のタイミングがずれると、周波数方向で位相回転が生じる。

また、送受信アンテナに複数のアンテナを使用するＭＩＭＯ通信システムでは、各受信アンテナにおける受信信号について、送信信号ごとに、上述した位相変動の補正を行う必要がある。たとえば特許文献１には、ＭＩＭＯ通信システムにおける従来の位相変動の補正処理を適用したＭＩＭＯ通信装置が記載されている。このＭＩＭＯ通信装置における補正処理では、各受信アンテナにおいて送信信号ごとに位相回転量を推定し、推定結果を用いて送信信号ごとの補正を行っている。

特開２００９−１３０７０２号公報

しかしながら、上記従来のＭＩＭＯ通信装置では、各受信アンテナの受信信号（各送信アンテナから送信された信号が混在した状態の信号）に対して位相補正を行っているため、受信アンテナ本数が増大するにつれ、位相補正に要する処理量が増大するという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、仮に受信アンテナが増大した場合においても処理量の増加を従来よりも低く抑え、かつ従来と同等の復調性能を実現するＭＩＭＯ受信装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ＭＩＭＯ受信装置であって、各受信アンテナで受信したそれぞれの受信信号から、データ信号と既知信号を抽出するデータ／既知信号分離手段と、前記抽出された既知信号に基づいて、各送信アンテナから送信されたそれぞれの信号の位相変動量を推定する位相変動量推定手段と、前記位相変動量の推定結果に基づいて、前記既知信号に基づき算出された伝搬路情報の位相を補正する既知信号位相補正手段と、前記位相が補正された後の伝搬路情報に基づいて、前記抽出されたデータ信号である、各送信アンテナからの送信データ信号が混在した信号、を送信アンテナごとのデータ信号に分離するデータ信号分離手段と、前記位相変動量の推定結果に基づいて、前記送信アンテナごとのデータ信号それぞれの位相を補正するデータ位相補正手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、従来と同等の復調性能を維持しつつ位相変動補正にかかる処理量を削減することができる、という効果を奏する。

図１は、本発明にかかるＭＩＭＯ受信装置の実施の形態１の構成例を示す図である。図２は、本発明にかかるＭＩＭＯ受信装置が受信する信号の構成例を示す図である。図３は、本発明にかかるＭＩＭＯ受信装置の実施の形態２の構成例を示す図である。

以下に、本発明にかかるＭＩＭＯ受信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。下記の各実施の形態においては、ＭＩＭＯ受信装置がＬＴＥ（Long Term Evolution）の基地局を構成する場合を例にとって説明する。また、各実施の形態では、送信ユーザ数をＮ（Ｎは正整数）とし、各ユーザは１アンテナでの送信を行い、基地局のＭＩＭＯ受信装置においては、Ｍ（Ｍは正整数）本の受信アンテナで受信するものとする。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかるＭＩＭＯ受信装置の実施の形態１の構成例を示す図である。図１に示したように、本実施の形態のＭＩＭＯ受信装置は、複数の受信アンテナ１−１〜１−Ｍ、ＦＦＴ部３、データ／既知信号分離部４、既知信号レプリカ生成部７、既知信号レプリカ乗算部９、位相変動量推定部１１、既知信号位相補正部１３、チャネル推定部１５、重み係数作成部１７、ユーザ分離部１９および複数のデータ位相補正部２１−１〜２１−Ｎを備える。なお、チャネル推定部１５、重み係数作成部１７およびユーザ分離部１９がデータ信号分離手段を構成する。

上記構成のＭＩＭＯ受信装置において、受信アンテナ１−１〜１−Ｍは、ユーザから送信された信号を受信し、各受信信号に基づいて生成された受信ベースバンド信号２−１〜２−Ｍは、ＦＦＴ部３へ入力される。

ＦＦＴ部３は、入力信号を周波数領域の信号に変換し、データ／既知信号分離部４へ出力する。

データ／既知信号分離部４は、入力信号を既知信号５−１〜５−Ｍとデータ信号６−１〜６−Ｍとに分離し、既知信号は既知信号レプリカ乗算部９へ、またデータ信号はユーザ分離部１９へ、それぞれ出力する。

既知信号レプリカ生成部７は、ユーザ毎の既知信号レプリカ８−１〜８−Ｎを生成し、既知信号レプリカ乗算部９へ出力する。

既知信号レプリカ乗算部９は、既知信号５−１〜５−Ｍに対して既知信号レプリカ８−１〜８−Ｎを乗算し、各ユーザに対する受信アンテナ毎の（各送信アンテナから各受信アンテナまでの伝搬路それぞれについての）伝搬路情報（伝搬路情報１０−１−１〜１０−１−Ｍ，…，１０−Ｎ−１〜１０−Ｎ−Ｍ）を生成し、生成した各伝搬路情報を位相変動量推定部１１へ出力する。

位相変動量推定部１１は、入力された各伝搬路情報に基づいて、各ユーザの送信信号の位相変動量１２−１〜１２−Ｎを推定し、既知信号位相補正部１３およびデータ位相補正部２１−１〜２１−Ｎへ出力する。なお、各位相変動量は、対応するデータ位相補正部へ出力する。また、位相変動量推定部１１は、入力された各伝搬路情報を既知信号位相補正部１３に対して出力する。

既知信号位相補正部１３は、位相変動量１２−１〜１２−Ｎに基づいて、各伝搬路情報の位相を補正し、補正後の各伝搬路情報（伝搬路情報１４−１−１，…，１４−１−Ｍ，…，１４−Ｎ−１，…，１４−Ｎ−Ｍ）をチャネル推定部１５へ出力する。

チャネル推定部１５は、入力された補正後の伝搬路情報に基づいて、各ユーザに対する受信アンテナ毎のチャネル推定値（チャネル推定値１６−１−１，…，１６−１−Ｍ，…，１６−Ｎ−１，…，１６−Ｎ−Ｍ）を生成し、重み係数作成部１７へ出力する。

重み係数作成部１７は、入力されたチャネル推定値に基づいて、ユーザ分離に用いる重み係数（重み係数１８−１−１，…，１８−１−Ｍ，…，１８−Ｎ−１，…，１８−Ｎ−Ｍ）を生成し、ユーザ分離部１９へ出力する。

ユーザ分離部１９は、データ／既知信号分離部４から入力されたデータ信号６−１〜６−Ｍに対して重み係数を乗算してユーザ毎の信号２０−１〜２０−Ｎに分離する。信号２０−１〜２０−Ｎは対応するデータ位相補正部２１−１〜２１−Ｎへ出力される。

データ位相補正部２１−１〜２１−Ｎは、位相変動量推定部１１から入力された位相変動量推定値１２−１〜１２−Ｎに基づいて、入力信号２０−１〜２０−Ｎの位相を補正し、補正後の信号を復調信号２２−１〜２２−Ｎとして出力する。

図２は、本発明にかかるＭＩＭＯ受信装置が受信する信号の構成例を示す図であり、本実施の形態ではＭＩＭＯ受信装置がＬＴＥの基地局の場合を想定しているので、ＬＴＥ上りリンクで規定されているスロットフォーマットを示している。図２では、１サブフレームの信号構成を示しており、このサブフレームは、１２個のデータ信号スロット（データ＃１〜データ＃１２）と２個の既知信号スロット（既知信号＃１，＃２）からなる合計１４個のスロットを含んでいる。また、先頭から４番目と１１番目に既知信号スロットを配置した構成となっている。

つづいて、図１および図２を参照しながら、本実施の形態のＭＩＭＯ受信装置の動作について詳細に説明する。

基地局（ＭＩＭＯ受信装置）に対しては、送信局である各ユーザ（図示せず）から、図２に示した構成のサブフレーム単位で信号が送信される。このサブフレームにおいては、各データ信号スロットにデータ信号（データシンボル）が、また各既知信号スロットには受信側で送信信号系列が既知である既知信号（既知信号シンボル）が配置されている。ここでは、すべてのユーザからの送信信号を、受信局である基地局が受信するタイミングが同じになるように、すべてのユーザの送信タイミングが制御されているものとする。また、すべてのユーザの使用周波数帯域は同じとし、使用周波数帯域の全てのサブキャリアにデータまたは既知信号が割り当てられているものとする。

基地局を構成しているＭＩＭＯ受信装置において、受信アンテナ１−１〜１−Ｍは、図示を省略したＮ個の移動端末（ユーザ）からの送信信号を受信する。各受信アンテナ１−１〜１−Ｍで受信された信号は、それぞれ、図示しない周波数変換部により、ベースバンド信号２−１〜２−Ｍに変換される。ベースバンド信号２−１〜２−Ｍは、ＦＦＴ部３に渡され、ＦＦＴ部３は、ベースバンド信号２−１〜２−Ｍに対してフーリエ変換（Fast Fourier Transform）を実行して周波数領域の信号に変換する。

周波数領域の信号に変換されたベースバンド信号２−１〜２−Ｍは、データ／既知信号分離部４に渡され、データ／既知信号分離部４は、受け取った信号を既知信号５−１〜５−Ｍとデータ信号６−１〜６−Ｍに分離する。分離処理で得られた既知信号５−１〜５−Ｍは既知信号レプリカ乗算部９に渡され、データ信号６−１〜６−Ｍはユーザ分離部１９に渡される。

既知信号レプリカ乗算部９は、データ／既知信号分離部４から受け取った既知信号５−１〜５−Ｍに対して、既知信号レプリカ生成部７で生成されるユーザ毎の既知信号レプリカ８−１〜８−Ｎを複素共役乗算し、既知信号５−１〜５−Ｍのユーザ分離、および伝搬路情報の抽出を行う。抽出された伝搬路情報は各受信アンテナにおけるユーザ毎の伝搬路情報（各ユーザから各アンテナまでのそれぞれの伝搬路情報）であり、伝搬路情報１０−１−１〜１０−１−Ｍ，…，１０−Ｎ−１〜１０−Ｎ−Ｍは、位相変動量推定部１１に対して出力される。なお、伝搬路情報１０−ｎ−ｍ（n=1,2,…,N、m=1,2,…,M）は、ユーザｎ（ユーザｎの送信装置）から送信されアンテナｍで受信された信号に対応する伝搬路情報である。

位相変動量推定部１１は、既知信号レプリカ乗算部９から伝搬路情報を受け取ると、各受信アンテナにおけるユーザ毎の伝搬路情報１０−１−１〜１０−Ｎ−Ｍに基づいて、各ユーザの送信信号の位相変動量１２−１〜１２−Ｎを推定する。なお、位相変動量１２−１〜１２−Ｎとして、周波数方向の位相変動量と時間方向の位相変動量をそれぞれ求める。

ここで、位相変動量１２−１〜１２−Ｎの推定方法について詳しく説明する。

ＦＦＴタイミングが理想的なタイミングからずれると、周波数方向に位相変動が生じる。周波数方向の位相変動量は、次式（１）のように、周波数方向で隣接するサブキャリア間の複素乗算により求めることができる。

ただし、Δθは周波数方向における１サブキャリアあたりの位相変動推定量，rs_t,fは伝搬路情報１０−１−１〜１０−Ｎ−Ｍ，t（=0,1,…,N_rs-1）は時間方向の既知信号シンボルのインデックス，f（=0,1,…,N_SC-1）はサブキャリア番号，N_rsは時間方向に挿入された既知信号のシンボル数（図２の例であればN_rs＝２となる），N_SCはサブキャリア数である。

なお、本実施の形態では、周波数方向の全てのサブキャリアに既知信号が割り当てられていることを想定しているが、飛び飛びのサブキャリアに既知信号が割り当てられている場合には、既知信号が割り当てられている周波数方向で隣接するサブキャリア間の位相変動量を求めた後、求めた位相変動量を「１／（周波数方向既知信号割り当てサブキャリア間隔）」することで、周波数方向における１サブキャリアあたりの位相変動量を推定することができる。

また、送信側と受信側における発振器の周波数偏差により、時間方向に位相変動が生じる。時間方向の位相変動量は、次式（２）のように、各サブキャリアにおいて時間方向で隣接するサブキャリア間の複素乗算により求めることができる。

ただし、Δｆは時間方向の位相変動量である。式（２）で求められる位相変動量は既知信号割り当てシンボル間の位相変動量であり、本実施の形態で想定しているスロットフォーマット（図２参照）では、既知信号＃１を基準としたときの既知信号＃２の位相変動量である。各シンボル間の位相変動量は、式（２）を用いて求めた位相変動量を「１/（既知信号割り当てシンボル間隔）」することで求めることができる。図２の例では、既知信号割り当てシンボル間隔は７となるので、本実施の形態では、式（２）を用いて求めた位相変動量を１／７倍すればよい。

以上の位相変動量推定値は、各受信アンテナで推定した値をユーザ毎に平均する、または、受信品質値が最良の受信アンテナにおける推定値を選択する、または、受信品質値に基づいて、各受信アンテナにおける推定値を重み付け加算することで、時間方向および周波数方向それぞれについて、ユーザ毎に１つの位相変動量１２−１〜１２−Ｎを算出する。なお、上記受信品質値としては、各受信アンテナにおいて、信号電力対雑音電力比，受信信号電力などを測定することで求める。位相変動量推定部１１は、上記算出した位相変動量（位相変動量推定値）１２−１〜１２−Ｎを既知信号位相補正部１３およびユーザ分離部１９へ出力する。また、既知信号位相補正部１３に対しては、既知信号レプリカ乗算部９から受け取った伝搬路情報も併せて出力する。

既知信号位相補正部１３は、位相変動量推定部１１で推定されたユーザ毎の位相変動量１２−１〜１２−Ｎを受け取ると、位相変動量１２−１〜１２−Ｎに基づいて、各受信アンテナ，ユーザ単位で伝搬路情報１０−１−１〜１０−Ｎ−Ｍの全サブキャリアの位相が同相となるように、伝搬路情報１０−１−１〜１０−Ｎ−Ｍの位相を補正する。たとえば、図２の既知信号＃１のサブキャリア番号０のサブキャリアの位相を基準として、既知信号＃１の他のサブキャリアおよび既知信号＃２のすべてのサブキャリアの位相を補正する。

既知信号位相補正部１３における伝搬路情報１０−１−１〜１０−Ｎ−Ｍの位相補正が終了すると、位相補正後の伝搬路情報１４−１−１〜１４−Ｎ−Ｍはチャネル推定部１５に渡され、チャネル推定部１５は、各受信アンテナにおけるユーザ毎のチャネル推定値１６−１−１〜１６−Ｎ−Ｍを伝搬路情報１４−１−１〜１４−Ｎ−Ｍに基づいて生成する。チャネル推定部１５は、位相補正後の伝搬路情報１４−１−１〜１４−Ｎ−Ｍを時間方向および周波数方向のそれぞれで平均化、または移動平均化、または重み付け補間することでチャネル推定値１６−１−１〜１６−Ｎ−Ｍを生成する。受信アンテナｍ，ユ−ザｎのチャネル推定値をｈ_mn（ｍ＝１〜Ｍ，ｎ＝１〜Ｎ）とすると、チャネル行列Ｈは次式（３）のように表される。

チャネル推定部１５により生成されたチャネル推定値１６−１−１〜１６−Ｎ−Ｍは重み係数作成部１７に渡され、重み係数作成部１７は、後段のユーザ分離部１９で使用する重み係数１８−１−１〜１８−Ｎ−Ｍをチャネル推定値１６−１−１〜１６−Ｎ−Ｍを用いて算出する。受信アンテナｍ，ユーザｎの重み係数をｗ_mnとし、重み係数１８−１−１〜１８−Ｎ−ＭをＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error）規範で作成する場合、重み係数行列Ｗは次式（４）のように表される。

ただし、σ²は干渉電力値，[・]^*は複素共役行列，[・]^Tは転置行列，Ｉは単位行列である。また、重み係数１８−１−１〜１８−Ｎ−Ｍをゼロフォーシングで作成する場合、重み係数行列Ｗは上式（４）のσ²を０とすることで求められる。

ユーザ分離部１９は、重み係数作成部１７で算出された重み係数１８−１−１〜１８−Ｎ−Ｍを受け取ると、これをデータ／既知信号分離部４からの入力信号（各受信アンテナにおけるデータ信号６−１〜６−Ｍ）に複素乗算することで、ユーザ毎の信号２０−１〜２０−Ｎに分離する。各受信アンテナにおけるデータ信号６−ｍをｒ_m，ユーザ分離後の信号２０−ｎをｙ_nとすると、ユーザ分離部１９では、次式（５）のようにしてユーザ分離を行う。

ユーザ毎の信号（ユーザ分離後の信号）２０−１〜２０−Ｎは、それぞれ、対応するデータ位相補正部２１−１〜２１−Ｎに渡される。そして、データ位相補正部２１−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）は、ユーザ分離部１９から入力された信号２０−ｎに基づいて、位相変動量推定部１１から受け取ったユーザ毎の位相変動量１２−ｎの位相を補正する。位相補正は時間方向および周波数方向それぞれに対して行い、位相補正後の信号は、ユーザ毎の復調信号２２−ｎとして出力される。ユーザｎの位相補正量をφ_n，ユーザｎの復調信号をｙ’_nとすると、各データ位相補正部では次式（６）のようにして位相補正を行う。

このように、本実施の形態のＭＩＭＯ受信装置では、既知信号に基づいて位相変動量を推定し、この位相変動量の推定結果を用いて、受信信号をユーザ分離した後の信号に対するユーザ毎の位相補正を行うこととした。すなわち、ユーザ毎の位相変動補正を各受信アンテナにおける受信データ信号ではなく、受信信号をユーザ分離した後の信号に対して実行することとした。これにより、従来と同程度の復調性能を維持しつつ、位相変動補正にかかる処理量を削減することができる。具体的には、本実施の形態で示した方法を適用した場合、位相変動補正に要する処理がＮ回となるのに対して、各受信アンテナにおける受信データ信号に対して位相変動補正処理を行う場合（従来のＭＩＭＯ通信装置における位相変動補正処理に相当）にはＭ×Ｎ回の処理が必要になるので、位相変動補正に要する処理量を「１／（受信アンテナ本数）」に削減することができる。

実施の形態２．
実施の形態２のＭＩＭＯ受信装置について説明する。図３は、実施の形態２のＭＩＭＯ受信装置の構成例を示す図である。ただし、実施の形態１のＭＩＭＯ受信装置（図１参照）と同一の部分（各受信アンテナ〜重み係数作成部１７までの部分）については省略している。本実施の形態では、図３を用いて、実施の形態１のＭＩＭＯ受信装置と異なる部分（ユーザ分離部１９以降の処理）について説明を行う。また、説明を簡略化するため、ユーザ数を２，受信アンテナ数を４とした場合の動作について示す。なお、以下の説明においては、必要に応じて、各ユーザをユーザ＃１，ユーザ＃２と呼んで区別する。

上述した実施の形態１においては、位相変動量１２−１〜１２−Ｎとして、複数の受信アンテナによる推定値から、ユーザ毎に１つの値を位相変動量として使用し、ユーザ毎に全受信アンテナにおける位相変動量を同じ値として扱ったが、受信アンテナ毎に位相変動量が大きく異なる場合には、位相変動補正による誤差が生じてしまう。そこで、本実施の形態では、位相変動量が同じ値として扱うことのできる受信アンテナの組が複数あるものとする（各アンテナの位相変動量を同じ値として扱うと問題が生じる場合の実施の形態について説明する）。

受信アンテナ間距離が小さいと、位相変動量は大きく変わらないため、受信アンテナ間距離が小さい受信アンテナ同士を１組として、同じ位相変動量を持つ受信アンテナとして扱うことができる。本実施の形態では、一例として、受信アンテナ１−１における位相変動量と受信アンテナ１−２における位相変動量を同じ値として扱うことができ、また、受信アンテナ１−３における位相変動量と受信アンテナ１−４における位相変動量を同じ値として扱うことができる場合について説明を行う。

位相変動量を全受信アンテナで異なる値として扱うと、ユーザ分離部１９以降の処理を示した上記の式（５）および（６）は次式（７）のようになる。ここでψ_mnは、受信アンテナｍにおけるユーザｎの位相変動量である。本実施の形態で想定しているような、ユーザ数が２，受信アンテナ数が４の場合には、Ｍ＝４，Ｎ＝２となる。

式（７）のように計算すると、位相変動量補正に要する演算が、Ｍ×Ｎ（＝４×２）回必要となる。そこで、上述したように、受信アンテナ１−１における位相変動量と受信アンテナ１−２における位相変動量を同じ値，受信アンテナ１−３における位相変動量と受信アンテナ１−４における位相変動量を同じ値として扱うと、式（７）は次式（８）のように変形できる。ただし、ユーザｎ（ｎ＝１，２）の受信アンテナ１−１，１−２における位相変動量をΨ_1n，受信アンテナ１−３，１−４における位相変動量をΨ_2nとする。

このようにすることで、位相変動補正に要する計算量をＭ／２×２（＝４／２×２）回に低減することができる。

以上の動作について、図３を用いて説明する。なお、実施の形態１と同様の処理については説明を省略する。

図３に示したように、本実施の形態のＭＩＭＯ受信装置において、ユーザ分離部１９は、ユーザ分離処理部１９−１および１９−２を備える。また、データ位相補正部２１−１は、位相補正部２１−１−１および２１−１−２と、加算部２１−１−３とを備え、データ位相補正部２１−２は、位相補正部２１−２−１および２１−２−２と、加算部２１−２−３とを備える。

図３においては図示を省略している位相変動量推定部１１では、受信アンテナ１−１および１−２における位相変動量１２−ｎ−１と、受信アンテナ１−３および１−４における位相変動量１２−ｎ−２（ｎ＝１，２）を求める。求めた位相変動量は、対応する位相補正部へ出力する。なお、求めた位相変動量は既知信号位相補正部１３（図１参照）に対しても出力する。

ここで、位相変動量１２−ｎ−１，１２−ｎ−２の推定方法の一例について説明する。位相変動量１２−ｎ−１については、受信アンテナ１−１での受信信号（受信既知信号）から推定した位相変動量と受信アンテナ１−２での受信信号から推定した位相変動量を平均、または一方を選択、または重み付け加算することで、受信アンテナ１−１および１−２で共通の位相変動量１２−ｎ−１を求める。同様に、位相変動量１２−ｎ−２については、受信アンテナ１−３での受信信号から推定した位相変動量と受信アンテナ１−４での受信信号から推定した位相変動量を平均、または一方を選択、または重み付け加算することで、受信アンテナ１−３および１−４で共通の位相変動量１２−ｎ−２を求める。なお、本実施の形態では、受信アンテナ１−１と１−２の位相変動量を同じ値として扱うことができ、また受信アンテナ１−３と１−４の位相変動量を同じ値として扱うことができることが予め分かっているものとして説明を行うが、位相変動量推定部１１は、各受信アンテナの位相変動量推定結果を比較して、同じ値として扱うことができるものを特定するようにしてもよい。すなわち、値の近い推定結果は同じ値として扱うことができると判断する。

ユーザ分離部１９のユーザ分離処理部１９−１および１９−２では、データ／既知信号分離部４から入力される受信データ信号６−１〜６−４に対して重み係数作成部１７から入力される重み係数１８−１−１〜１８−２−４を複素乗算することにより、ユーザ分離を行う（上式（８）右辺のｗ_mnｒ_m＋ｗ_m’nｒ_m’の部分に相当）。具体的には、図示したように、ユーザ分離処理部１９−１が、受信データ信号６−１，６−２と重み係数１８−１−１，１８−１−２，１８−２−１，１８−２−２を複素乗算し、ユーザ分離処理部１９−２が、受信データ信号６−３，６−４と重み係数１８−１−３，１８−１−４，１８−２−３，１８−２−４を複素乗算する。

データ位相補正部２１−１，２１−２の位相補正部２１−１−１，２１−１−２，２１−２−１，２１−２−２では、ユーザ分離部１９でユーザ分離されたデータ信号２０−１−１，２０−１−２，２０−２−１，２０−２−２に対して、位相変動量推定部１１で推定された位相変動量１２−１−１，１２−１−２，１２−２−１，１２−２−２を複素乗算する（上式（８）右辺のｅ^-jΨ _kn(k=1,2)乗算部分に相当）。具体的には、位相補正部２１−１−１が信号２０−１−１と位相変動量１２−１−１を複素乗算し、その結果得られた信号（位相補正後のデータ信号）２６−１−１を加算部２１−１−３へ出力する。同様に、位相補正部２１−１−２が信号２０−１−２と位相変動量１２−１−２を複素乗算し、位相補正後のデータ信号２６−１−２を加算部２１−１−３へ出力する。位相補正部２１−２−１が信号２０−２−１と位相変動量１２−２−１を複素乗算し、位相補正後のデータ信号２６−２−１を加算部２１−２−３へ出力する。位相補正部２１−２−２が信号２０−２−２と位相変動量１２−２−２を複素乗算し、位相補正後のデータ信号２６−２−２を加算部２１−２−３へ出力する。

データ位相補正部２１−１，２１−２の加算部２１−１−３，２１−２−３では、入力された２系統のデータ信号を加算し、ユーザ毎の復調信号を得る。具体的には、加算部２１−１−３は、データ信号２６−１−１とデータ信号２６−１−２を加算して１番目のユーザ（ユーザ＃１）の復調信号２２−１を得る。また、加算部２１−２−３は、データ信号２６−２−１とデータ信号２６−２−２を加算して２番目のユーザ（ユーザ＃２）の復調信号２２−２を得る。

なお、本実施の形態では、ユーザ数が２（送信アンテナが２本），受信アンテナが４本の場合について説明したが、さらに多くの受信アンテナを備えた場合にも適用可能である。その場合、３本以上の受信アンテナについて位相変動量を同じとして扱ってもよい。また、たとえば受信アンテナが５本の場合に、距離が近い２本と３本のグループに分ける、２本，２本，１本の３つのグループに分けるなどして、同じグループのアンテナについては位相変動量を同じとして扱うようにすることも可能である。すなわち、位相変動量の差が小さいアンテナ同士（たとえば距離が近いアンテナ同士）が同じグループとなるのであれば、複数のアンテナをどのようにグループ分けするかについては問わない（たとえば、受信アンテナが４本の場合に１本と３本に分けることも可能である）。

このように、本実施の形態のＭＩＭＯ受信装置では、複数の受信アンテナのうち、位相変動量が同じ値として扱うことのできる受信アンテナの位相変動量を同じものとして扱って位相補正を行うこととした。これにより、複数の受信アンテナの中に位相変動量が大きく異なるものが含まれる場合であっても、位相変動補正の実行時に発生する誤差が増大するのを防止できるとともに、位相変動補正に要する処理量を従来よりも削減できる。

たとえば、位相変動量を同じ値として扱うことのできる受信アンテナの組をＫとすると、各受信アンテナ（受信アンテナの総数をＭとする）における受信データ信号に対して位相変動補正処理を行う場合（従来の場合に相当）と比較して、本実施の形態のＭＩＭＯ受信装置では位相変動補正に要する処理量を「Ｋ／Ｍ」とすることができ、復調性能を維持しつつ、処理量を削減することができる。

なお、実施の形態１，２ともにＬＴＥの上りリンクを例として説明を行ったが、これに限る必要はなく、どのようなＭＩＭＯ受信装置に対しても、本発明は適用可能である。

以上のように、本発明にかかるＭＩＭＯ受信装置は、無線通信システムに有用であり、特に、復調性能を維持しつつ位置変動補正にかかる処理量を従来よりも削減可能なＭＩＭＯ受信装置に適している。

１−１〜１−Ｍ受信アンテナ
３ＦＦＴ部
４データ／既知信号分離部
７既知信号レプリカ生成部
９既知信号レプリカ乗算部
１１位相変動量推定部
１３既知信号位相補正部
１５チャネル推定部
１７重み係数作成部
１９ユーザ分離部
１９−１，１９−２ユーザ分離処理部
２１−１〜２１−Ｎデータ位相補正部
２１−１−１，２１−１−２，２１−２−１，２１−２−２位相補正部
２１−１−３，２１−２−３加算部

Claims

ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）受信装置であって、
各受信アンテナで受信したそれぞれの受信信号から、データ信号と既知信号を抽出するデータ／既知信号分離手段と、
前記抽出された既知信号に基づいて、各送信アンテナから送信されたそれぞれの信号の位相変動量を推定する位相変動量推定手段と、
前記位相変動量の推定結果に基づいて、前記既知信号に基づき算出された伝搬路情報の位相を補正する既知信号位相補正手段と、
前記位相が補正された後の伝搬路情報に基づいて、前記抽出されたデータ信号である、各送信アンテナからの送信データ信号が混在した信号、を送信アンテナごとのデータ信号に分離するデータ信号分離手段と、
前記位相変動量の推定結果に基づいて、前記送信アンテナごとのデータ信号それぞれの位相を補正するデータ位相補正手段と、
を備え、
前記データ位相補正手段は、前記データ信号の位相補正が終了後、送信アンテナが同じもの同士の位相補正後のデータ信号を加算することを特徴とするＭＩＭＯ受信装置。
前記位相変動量推定手段は、各送信アンテナからの送信信号の位相変動量を受信アンテナごとに推定し、また、位相変動量が同じとみなせる受信アンテナが存在する場合には、同じとみなせる各受信アンテナで受信した信号のそれぞれの位相変動量に基づいて、同じとみなせる各受信アンテナで共通の位相変動量を算出し、
前記データ位相補正手段は、前記位相変動量が同じとみなせる受信アンテナに対応するそれぞれのデータ信号の位相補正をまとめて行う
ことを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭＯ受信装置。