JP5178713B2 - 無線受信装置、無線通信システム及び無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線受信装置、無線通信システム及び無線通信方法に関する。
本願は、２００７年５月２９日に、日本に出願された特願２００７−１４１６９６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

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）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。

図１９は、従来から知られているＭＩＭＯシステムについて説明するための図である。
無線送信装置５１は、Ｍ本（Ｍは、２又は２よりも大きな整数）の送信アンテナＡ_s1〜Ａ_sMを備えており、各送信アンテナＡ_s1〜Ａ_sMから異なる送信信号ｓ₁〜ｓ_M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Ａ_s1〜Ａ_sMから送信された送信信号ｓ₁〜ｓ_Mは、無線受信装置５２が備えるＮ本（Ｎは、２又は２よりも大きな整数）の受信アンテナＡ_r1〜Ａ_rN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。

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Ａ_r1〜Ａ_rNで受信される受信信号を要素にもつＮ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Ａ_s1〜Ａ_sMと、無線受信装置５２の受信アンテナＡ_r1〜Ａ_rNとの間の伝搬路応答（ｈ₁₁、・・・、ｈ_N1、・・・、ｈ_1M、・・・ｈ_NM）を要素に持つＮ行×Ｍ列の伝搬路行列である。ここで、ｈ₁₁は送信アンテナＡ_s1と受信アンテナＡ_r1との間の伝搬路応答であり、ｈ_N1は、送信アンテナＡ_s1と受信アンテナＡ_rNとの間の伝搬路応答である。また、ｈ_1Mは送信アンテナＡ_sMと受信アンテナＡ_r1との間の伝搬路応答であり、ｈ_NMは、送信アンテナＡ_sMと受信アンテナＡ_rN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。

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Ａ_s1〜Ａ_sMで送信される送信信号を要素にもつＭ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Ａ_r1〜Ａ_rNで加わる雑音を要素にもつＮ行×１列の雑音ベクトルである。

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）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。
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

しかしながら、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必要がある。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よいが、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。

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、無線受信装置の受信アンテナ数を増やすことなく、無線送信装置と無線受信装置との間で良好な伝送特性を得ることができる無線受信装置、無線通信システム及び無線通信方法を提供することにある。

（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無線受信装置は、複数本の送信アンテナを備える無線送信装置と通信する無線受信装置であって、前記無線送信装置の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マルチパス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マルチパス伝搬路応答を複数のブロックに分割し、前記分割した複数のブロックのマルチパス伝搬路応答の各々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複数のブロックの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、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、当該受信信号から前記受信レプリカ信号生成部が生成した前記複数のブロックの受信レプリカ信号の各々を減算することで複数のブロックの受信信号に分割するブロック分割部と、前記ブロック分割部が分割した複数のブロックの受信信号と前記伝搬路応答推定部が推定したマルチパス伝搬路応答とに基づいて前記無線送信装置が送信した複数の送信信号を検出する送信信号検出部を備える。

（２） また、本発明の一態様による無線受信装置の前記ブロック分割部は、前記受信アンテナにおいて分割するブロック数の総数を、前記複数の送信アンテナの数と同じかそれより多くする。

（３） また、本発明の一態様による無線受信装置の前記送信信号検出部は、推定された前記マルチパス伝搬路応答を、前記ブロック分割部が分割した受信信号と対応するように変換し、該変換したマルチパス伝搬路応答に基づいて、ゼロフォーシング基準を用いて複数の送信信号が多重された信号を分離する。

（４） また、本発明の一態様による無線受信装置の前記送信信号検出部は、推定された前記マルチパス伝搬路応答を、前記ブロック分割部が分割した受信信号と対応するように変換し、該変換したマルチパス伝搬路応答に基づいて、ＭＭＳＥ基準を用いて複数の送信信号が多重された信号を分離する。

（５） また、本発明の一態様による無線受信装置は、前記ブロック分割部が分割した複数のブロックの受信信号を周波数領域信号に変換するフーリエ変換部を備え、前記送信信号検出部は、前記フーリエ変換部が変換した周波数領域信号から前記複数本の送信アンテナから送信された信号を算出する信号分離部とを備え、前記信号分離部が算出した信号からビットの尤度を求める復調部と、前記復調部が求めたビットの尤度に対し誤り訂正復号処理を行なう復号部とを備える。

（６） また、本発明の一態様による無線受信装置は、前記ブロック分割部が分割した複数のブロックの受信信号を周波数領域信号に変換するフーリエ変換部を備え、前記送信信号検出部は、前記フーリエ変換部が変換した周波数領域信号から前記複数本の送信アンテナから送信された信号を算出する信号分離部とを備え、前記信号分離部が算出した信号を時間領域信号に変換する逆フーリエ変換部と、前記逆フーリエ変換部が変換した時間領域信号からビットの尤度を求める復調部と、前記復調部が求めたビットの尤度に対し誤り訂正復号処理を行なう復号部とを備える。

（７） また、本発明の一態様による無線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、前記ブロック分割部が分割した複数のブロックの受信信号を周波数領域信号に変換するフーリエ変換部を備え、前記送信信号検出部は、前記フーリエ変換部が変換した周波数領域信号から前記複数本の送信アンテナから送信された信号を算出する信号分離部とを備え、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、前記逆換算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、前記復調部が求めたビットの尤度に対し誤り訂正復号処理を行う復号部とを備える。

（８） また、本発明の一態様による無線受信装置の前記送信信号検出部は、推定された前記マルチパス伝搬路応答を、前記ブロック分割部が分割した複数のブロックの受信信号と対応するように変換し、前記信号分離部は、前記変換したマルチパス伝搬路応答及びコード多重数を考慮して、前記複数本の送信アンテナから送信された信号を算出する。

（９） また、本発明の一態様による無線受信装置の前記信号分離部は、前記変換したマルチパス伝搬路応答及びコード多重数を考慮して、ゼロフォーシング基準を用いて、前記複数本の送信アンテナから送信された信号を算出する。

（１０） また、本発明の一態様による無線受信装置の前記信号分離部は、前記変換したマルチパス伝搬路応答及びコード多重数を考慮して、ＭＭＳＥ基準を用いて、前記複数本の送信アンテナから送信された信号を算出する。

（１１） また、本発明の一態様による無線通信システムは、無線送信装置と無線受信装置とを備える無線通信システムであって、前記無線送信装置は、前記無線送信装置の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マルチパス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マルチパス伝搬路応答を複数のブロックに分割し、前記分割した複数のブロックのマルチパス伝搬路応答の各々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複数のブロックの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、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、当該受信信号から前記受信レプリカ信号生成部が生成した前記複数のブロックの受信レプリカ信号の各々を減算することで複数のブロックの受信信号に分割するブロック分割部と、前記ブロック分割部が分割した複数のブロックの受信信号と前記伝搬路応答推定部が推定したマルチパス伝搬路応答とに基づいて前記無線送信装置が送信した複数の送信信号を検出する送信信号検出部とを備える。

（１２） また、本発明の一態様による無線通信方法は、複数本の送信アンテナを備える無線送信装置と通信する少なくとも１本の受信アンテナを備える無線受信装置を利用した無線通信方法であって、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マルチパス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過程と、前記伝搬路応答推定過程で推定したマルチパス伝搬路応答を複数のブロックに分割し、前記分割した複数のブロックのマルチパス伝搬路応答の各々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複数のブロックの受信レプリカ信号を生成する受信レプリカ信号生成過程と、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、当該受信信号から前記受信レプリカ信号生成部が生成した前記複数のブロックの受信レプリカ信号の各々を減算することで複数のブロックの受信信号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分割した複数のブロックの受信信号と前記伝搬路応答推定部が推定したマルチパス伝搬路応答とに基づいて前記無線送信装置が送信した複数の送信信号を検出する送信信号検出過程とを実行する。

（１４） また、本発明の一態様による無線通信方法は、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。

本発明では、ＭＩＭＯにおいて、無線受信装置の受信アンテナ数を増やすことなく、無線送信装置と無線受信装置との間で良好な伝送特性を得ることができる。

本発明の第１の実施形態による無線送信装置１００ａの構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第１の実施形態による無線受信装置２００ａの構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第１の実施形態による無線受信装置２００ａ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ための図である。 本発明の第１の実施形態による無線受信装置（図２）のレプリカ生成部２３ａの構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第１の実施形態による無線受信装置２００ａの信号検出部２２ａ（図２）の構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第１の実施形態による無線受信装置２００ａの処理を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態による無線送信装置１００ｂの構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第２の実施形態による無線受信装置２００ｂの構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第２の実施形態による無線受信装置２００ｂの信号検出部１２２ｂの構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第２の実施形態による無線受信装置２００ｂのレプリカ生成部１２３ｂの構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第２の実施形態による無線受信装置２００ｂの処理を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態による無線送信装置１００ｃの構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第３の実施形態による無線受信装置２００ｃの構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第３の実施形態による無線受信装置２００ｃの信号検出部２２２ｃの構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第３の実施形態による無線受信装置２００ｃのレプリカ生成部２２３ｃ（図１３）の構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第３の実施形態による無線受信装置２００ｃの処理を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施形態による無線受信装置２００ｄの構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第４の実施形態による無線受信装置２００ｄの処理を示すフローチャートである。 従来から知られているＭＩＭＯシステムについて説明するための図である。

符号の説明

１ａ−１〜Ｍ・・・符号部、２ａ−１〜２ｂ−Ｍ・・・変調部、３ａ−１〜３ａ−Ｍ・・・直並列変換部、４ａ−１〜４ｃ−Ｍ・・・ＩＦＦＴ部、５ａ−１〜５ｃ−Ｍ・・・並直列変換部、６ａ−１〜６ｃ−Ｍ・・・パイロット多重部、７ａ−１〜７ｃ−Ｍ・・・ＧＩ挿入部、８ａ−１〜８ｃ−Ｍ・・・Ｄ／Ａ変換部、９ａ−１〜９ｃ−Ｍ・・・送信フィルタ部、１０ａ−１〜１０ｃ−Ｍ・・・無線部、１１ａ−１〜１１ｃ−Ｍ・・・送信アンテナ、１２ａ、１２ｂ・・・パイロット信号生成部、１３ａ−１〜１３ｄ−Ｎ・・・受信アンテナ、１４ａ−１〜１４ｄ−Ｎ・・・無線部、１５ａ−１〜１５ｄ−Ｎ・・・受信フィルタ部、１６ａ−１〜１６ｄ−Ｎ・・・Ａ／Ｄ変換部、２１ａ−１−１〜２１ｄ−Ｎ−Ｎ_NR・・・ブロック分割部、２２ａ、２２ｄ・・・信号検出部、２３ａ、２３ｄ・・・レプリカ生成部、２４ａ〜２４ｄ・・・伝搬路推定部、３２ｃ−１−１〜３２ｃ−Ｍ−Ｃｎ・・・コードチャネル信号生成部、３４ｃ−１〜３４ｃ−Ｍ・・・コード多重部、１００ａ〜１００ｃ・・・無線送信装置、１２２ｂ・・・信号検出部、１２３ｂ・・・レプリカ生成部、２００ａ〜２００ｄ・・・無線受信装置、２２２ｃ・・・信号検出部、２２３ｃ・・・レプリカ生成部、２４１ｃ−１〜２４１ｃ−Ｍ・・・パイロット信号生成部

（第１の実施形態）
はじめに、本発明の第１の実施形態について説明する。第１の実施形態は、本発明をＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）に適用した例である。

図１は、本発明の第１の実施形態による無線送信装置１００ａの構成を示す概略ブロック図である。無線送信装置１００ａは、符号部１ａ−１〜１ａ−Ｍ、変調部２ａ−１〜２ａ−Ｍ、直並列変換部３ａ−１〜３ａ−Ｍ、ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換：Inverse Fast Fourier Transform）部４ａ−１〜４ａ−Ｍ（逆フーリエ変換部とも称する）、並直列変換部５ａ−１〜５ａ−Ｍ、パイロット多重部６ａ−１〜６ａ−Ｍ、ＧＩ（ガードインターバル：Guard Interval）挿入部７ａ−１〜７ａ−Ｍ、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ：Digital to Analogue）変換部８ａ−１〜８ａ−Ｍ、送信フィルタ部９ａ−１〜９ａ−Ｍ、無線部１０ａ−１〜１０ａ−Ｍ、送信アンテナ１１ａ−１〜１１ａ−Ｍ、パイロット信号生成部１２ａを備えている。

無線送信装置１００ａは、無線送信装置１００ａの上位レイヤから出力される情報ビットを、符号部１ａ−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１ａ−１で誤り訂正符号化された符号化ビットは、変調部２ａ−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２ａ−１から出力される変調シンボルは、直並列変換部３ａ−１で直列並列変換され、ＩＦＦＴ部４ａ−１で時間周波数変換され、並直列変換部５ａ−１で並列直列変換される。

並直列変換部５ａ−１から出力される信号には、パイロット信号生成部１２ａで生成されるパイロット信号がパイロット多重部６ａ−１によって多重され、ＧＩ挿入部７ａ−１でガードインターバルが付加され、Ｄ／Ａ変換部８ａ−１でＤ／Ａ変換される。
Ｄ／Ａ変換部８ａ−１でＤ／Ａ変換されたアナログ信号は、送信フィルタ部９ａ−１で波形整形され、無線部１０ａ−１で無線周波数に変換される。送信アンテナ１１ａ−１は、無線部１０ａ−１で無線周波数に変換された信号を無線受信装置２００ａ（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（Ｍ個）生成し、複数の送信アンテナ１１ａ−１〜１１ａ−Ｍを用いて、同じ周波数、同一タイミングで無線受信装置２００ａ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２００ａで受信される。

なお、符号部１ａ−２（図示省略）〜１ａ−Ｍ、変調部２ａ−２（図示省略）〜２ａ−Ｍ、直並列変換部３ａ−２（図示省略）〜３ａ−Ｍ、ＩＦＦＴ部４ａ−２（図示省略）〜４ａ−Ｍ、並直列変換部５ａ−２（図示省略）〜５ａ−Ｍ、パイロット多重部６ａ−２（図示省略）〜６ａ−Ｍ、ＧＩ挿入部７ａ−２（図示省略）〜７ａ−Ｍ、Ｄ／Ａ変換部８ａ−２（図示省略）〜８ａ−Ｍ、送信フィルタ部９ａ−２（図示省略）〜９ａ−Ｍ、無線部１０ａ−２（図示省略）〜１０ａ−Ｍ、送信アンテナ１１ａ−２（図示省略）〜１１ａ−Ｍの構成は、符号部１ａ−１、変調部２ａ−１、直並列変換部３ａ−１、ＩＦＦＴ部４ａ−１、並直列変換部５ａ−１、パイロット多重部６ａ−１、ＧＩ挿入部７ａ−１、Ｄ／Ａ変換部８ａ−１、送信フィルタ部９ａ−１、無線部１０ａ−１、送信アンテナ１１ａ−１の構成と同じであるので、それらの説明を省略する。

図２は、本発明の第１の実施形態による無線受信装置２００ａの構成を示す概略ブロック図である。無線受信装置２００ａは、受信アンテナ１３ａ−１〜１３ａ−Ｎ、無線部１４ａ−１〜１４ａ−Ｎ、受信フィルタ部１５ａ−１〜１５ａ−Ｎ、Ａ／Ｄ変換部１６ａ−１〜１６ａ−Ｎ、ブロック分割部２１ａ−１−１〜２１−１−Ｎ_B（Ｎ_Bは、２又は２よりも大きな整数）、・・・、２１ａ−Ｎ−１〜２１ａ−Ｎ−Ｎ_B、信号検出部２２ａ（尤度算出部、送信信号検出部とも称する）、レプリカ生成部２３ａ（受信レプリカ信号生成部とも称する）、伝搬路推定部２４ａ（伝搬路応答推定部とも称する）を備えている。

ブロック分割部２１ａ−１−１は、加算部１７ａ−１−１、ＧＩ除去部１８ａ−１−１、直並列変換部１９ａ−１−１、ＦＦＴ部２０ａ−１−１（フーリエ変換部とも称する）を備えており、レプリカ信号生成部２３ａが生成した受信レプリカ信号を用いて、受信アンテナ１３ａ−１〜１３ａ−Ｎ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２１ａ−１−１は、受信アンテナ１３ａ−１〜１３ａ−Ｎにおける受信信号を、無線送信装置１００ａの複数の送信アンテナ１１ａ−１〜１１ａ−Ｍ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。

なお、ブロック分割部２１ａ−１−２〜２１ａ−１−Ｎ_Bや、ブロック分割部２１ａ−Ｎ−１〜２１ａ−Ｎ−Ｎ_Bは、ブロック分割部２１−１−１（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２００ａでは、受信アンテナ１３ａ−１で受信された信号を無線部１４ａ−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１４ａ−１が出力する受信ベースバンド信号は、受信フィルタ部１５ａ−１で波形整形され、Ａ／Ｄ変換部１６ａ−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１６ａ−１がデジタル信号に変換した信号は、ブロック分割部２１ａ−１−１〜２１ａ−１−Ｎ_Bで遅延波（無線送信装置１００ａから無線受信装置２００ａに１番最初に到来する波を含む）の到達時間や電力、パス数に基づいて分割される。
ブロック分割部２１ａ−１−１において、Ａ／Ｄ変換部１６ａ−１がＡ／Ｄ変換した信号から、レプリカ生成部２３ａで生成された遅延波成分のレプリカが加算部１７ａ−１−１によって減算され、ＧＩ除去部１８ａ−１−１でガードインターバルが除去され、直並列変換部１９ａ−１−１で直列並列変換され、ＦＦＴ部２０ａ−１−１で時間周波数変換され、周波数信号が信号検出部２２ａに出力される。

信号検出部２２ａは、受信アンテナ１３ａ−１〜１３ａ−Ｎが受信した受信信号の尤度を算出し、レプリカ生成部２３ａに出力する。また、信号検出部２２ａは、ブロック分割部２１ａ−１−１〜２１−１−Ｎ_B、・・・、２１ａ−Ｎ−１〜２１ａ−Ｎ−Ｎ_Bが複数のブロックに分割した受信信号と伝搬路推定部２４ａが推定した伝搬路応答とに基づいて、無線送信装置１００ａが送信した送信信号を検出する。伝搬路推定部２４ａは、パイロット信号を用いて、例えば、ＲＬＳ（Recursive Least Square）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２３ａは、伝搬路推定部２４ａが推定した伝搬路応答と、信号検出部２２ａ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２１ａ−１−１〜２１−１−Ｎ_Bに出力する。
伝搬路推定部２４ａは、無線送信装置１００ａの複数本の送信アンテナ１１ａ−１〜１１ａ−Ｍと、無線受信装置２００ａの受信アンテナ１３ａ−１〜１３ａ−Ｎ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２２ａとレプリカ生成部２３ａに出力する。

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２００ａ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ための図である。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の一例である。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。
レプリカ生成部２３ａ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２３ａ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２１ａ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。

図４は、本発明の第１の実施形態による無線受信装置（図２）のレプリカ生成部２３ａの構成を示す概略ブロック図である。レプリカ生成部２３ａは、シンボルレプリカ生成部２８１ａ−１〜２８１ａ−Ｎ、直並列変換部２８２ａ−１〜２８２ａ−Ｎ、ＩＦＦＴ部２８３ａ−１〜２８３ａ−Ｎ、並直列変換部２８４ａ−１〜２８４ａ−Ｎ、パイロット多重部２８５ａ−１〜２８５ａ−Ｎ、ＧＩ挿入部２８６ａ−１〜２８６ａ−Ｎ、伝搬路乗算部２８７ａを備えている。

シンボルレプリカ生成部２８１ａ−１は、信号検出部２２ａ（図２）から出力されたビットＬＬＲ（対数尤度比：Log Likelihood Ratio）を、変調シンボルレプリカに変換し、ブロック分割部２１ａ−１−１〜２１ａ−１−Ｎ_B、・・・、２１ａ−Ｎ−１〜２１ａ−Ｎ−Ｎ_Bの加算部に出力する。本実施形態では、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変調を用いている。
ＱＰＳＫ変調シンボルを構成するビットの対数尤度比をλ（ｂ₀）、λ（ｂ₁）とすると、ＱＰＳＫの変調シンボルのレプリカＺは以下の式（６）で表すことができる。

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２８１ａ−１の出力は、直並列変換部２８２ａ−１で直列並列変換され、ＩＦＦＴ部２８３ａ−１で周波数時間変換され、並直列変換部２８４ａ−１で並列直列変換され、パイロット多重部２８５ａ−１でパイロット信号が多重され、ＧＩ挿入部２８６ａ−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２８２ａ−１〜２８２ａ−Ｎ、ＩＦＦＴ部２８３ａ−１〜２８３ａ−Ｎ、並直列変換部２８４ａ−１〜２８４ａ−Ｎ、パイロット多重部２８５ａ−１〜２８５ａ−Ｎ、ＧＩ挿入部２８６ａ−１〜２８６ａ−Ｎで並列に実行する。
ＧＩ挿入部２８６ａ−１〜２８６ａ−Ｎが出力する信号に対して、伝搬路乗算部２８７ａにおいて、伝搬路推定部２４ａ（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２３ａ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２１ａ−１−１〜２１ａ−１−Ｎ_B、・・・、２１ａ−Ｎ−１〜２１ａ−Ｎ−Ｎ_Bのそれぞれの加算部に出力する。

一例として、伝搬路推定部２４ａで推定した伝搬路応答をｈとし、ＧＩ挿入部２８６ａ−１〜２８６ａ−Ｎ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２８７ａの処理を説明する。なお、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。

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２８７ａ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。

式（８）におけるｒ¹ ₁、ｒ¹ ₂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、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、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、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２８７ａの出力は、以下の式（９）、式（１０）で表される。

レプリカ生成部２３ａが出力するｒ¹、ｒ²、ｒ³は、ブロック分割部２１ａ−１−１〜２１ａ−１−Ｎ_B、・・・、２１ａ−Ｎ−１〜２１ａ−Ｎ−Ｎ_Bに入力され、そのｒ¹、ｒ²、ｒ³を受信信号から加算部１７ａ−１−１〜１７ａ−１−Ｎ_B、・・・、１７ａ−Ｎ−１〜１７ａ−Ｎ−Ｎ_B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。

図５は、本発明の第１の実施形態による無線受信装置２００ａの信号検出部２２ａ（図２）の構成を示す概略ブロック図である。信号検出部２２ａは、信号分離部２２１ａ、並直列変換部２２２ａ−１〜２２２ａ−Ｎ、復調部２２３ａ−１〜２２３ａ−Ｎ、復号部２２４ａ−１〜２２４ａ−Ｎを備えている。
信号分離部２２１ａは、ブロック分割部２１ａ−１−１〜２１ａ−１−Ｎ_B、・・・、２１ａ−Ｎ−１〜２１ａ−Ｎ−Ｎ_Bが出力する信号から、無線送信装置１００ａの各送信アンテナ１１ａ−１〜１１ａ−Ｍで送信された信号を推定する。

次に、信号分離部２２１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Ｎ_T、Ｎ_Rとする。ブロック分割数は受信アンテナ毎に異なってもよいが、ここでは、受信アンテナ毎に同じブロック分割数Ｎ_Bとする場合について説明する。
ブロック分割する前はＮ_T行×Ｎ_R列の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、Ｎ_T行×（Ｎ_RＮ_B）列のＭＩＭＯシステムとなっている。信号分離部２２１ａは、各サブキャリアでＮ_RＮ_B本の受信信号から、Ｎ_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（１１）〜式（１５）のように表すことができる。

ただし、式（１１）の左辺と式（１２）の左辺のベクトルＲ（ｋ）は、無線受信装置２００ａのブロック分割部の出力を要素に持つＮ_RＮ_B行×１列のベクトルである。また、式（１３）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（Ｎ_RＮ_B）行×Ｎ_T列の行列である。また、式（１４）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Ｎ_T行×１列のベクトルである。また、式（１５）の左辺のベクトルＮ（ｋ）は、各ブロック分割部２１ａ−１−１〜２１ａ−１−Ｎ_B、・・・、２１ａ−Ｎ−１〜２１ａ−Ｎ−Ｎ_Bの出力の雑音を要素に持つ（Ｎ_RＮ_B）行×１列のベクトルである。

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（１６）、式（１７）、式（１８）で表すことができる。

このとき、ベクトルＨ（ｋ）は、以下の式（１９）で表すことができる。

従って、元々２行×２列の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行×６列のＭＩＭＯシステムにすることができる。

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）基準やＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error）基準の重み係数を用いる。
ＺＦ基準の重みベクトルＭ_ZF（ｋ）は、例えば次の式（２０−１）又は式（２０−２）のようになる。
また、ＭＭＳＥ基準の重みベクトルＭ_MMSE（ｋ）は、例えば次の式（２１−１）又は式（２１−２）のようになる。

ただし、式（２０−１）、式（２０−２）、式（２１−１）、式（２１−２）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Ｉ_N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Ｍ_ZF（ｋ）、ベクトルＭ_MMSE（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）基準のような非線形処理を用いても良い。

ただし、レプリカ生成部２３ａ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（２１−１）、式（２１−２）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（２０−１）、式（２０−２）、式（２１−１）、式（２１−２）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よい。

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（２０−１）、式（２０−２）、式（２１−１）、式（２１−２）のように重みM_ZF（ｋ）、M_MMSE（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。

信号分離部２２１ａの出力は、並直列変換部２２２−１ａで並列直列変換され、復調部２２３ａ−１でビットＬＬＲに変換される。なお、ここでは、無線受信装置２００ａ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１００ａ側で送信されたＱＰＳＫシンボルをＸとし、無線受信装置２００ａ側における逆拡散後のシンボルをＸ_c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（２２）で表すことができる。

Ｘの無線受信装置２００ａ側における推定値Ｘ_cからビットｂ₀、ｂ₁のＬＬＲであるλ（ｂ₀）、λ（ｂ₁）を次の式（２３）ように求める。

ただし、式（２３）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（２１−１）、式（２１−２）を例に説明すると、Ｍ_MMSEＨ（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ればよい。
復調部２２３ａ−１の出力である符号化ビットＬＬＲは、復号部２２４ａ−１に入力される。復号部２２４ａ−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。

なお、並直列変換部２２２ａ−２（図示省略）〜２２２ａ−Ｎ、復調部２２３ａ−２（図示省略）〜２２２ａ−Ｎ、復号部２２４ａ−２（図示省略）〜２２４ａ−Ｎの構成は、並直列変換部２２２ａ−１、復調部２２３ａ−１、復号部２２４ａ−１と同様であるため、それらの説明を省略する。

図６は、本発明の第１の実施形態による無線受信装置２００ａの処理を示すフローチャートである。始めに、無線受信装置２００ａは、初回処理か否かについて判定する（ステップＳ１）。無線受信装置２００ａが初回処理と判定した場合（ステップＳ１で「ＹＥＳ」）は、ＧＩ除去部（例えば、ＧＩ除去部１８ａ−１−１）は、受信信号からガードインターバルを除去する（ステップＳ２）。そして、ガードインターバルを除去した信号を、ＦＦＴ部（例えば、ＦＦＴ部２０ａ−１−１）は、高速フーリエ変換の処理によって周波数信号に変換する（ステップＳ３）。

そして、信号分離部２２１ａは、サブキャリアごとに、ＭＩＭＯシステムにより空間的に多重された信号の分離を行う（ステップＳ４）。次に、復調部（例えば、復調部２２３ａ−１）は、ステップＳ４で得られた信号から、復調処理によりビットＬＬＲを算出する（ステップＳ５）。そして、復号部（例えば、復号部２２４ａ−１）は、ステップＳ５で得られたビットＬＬＲを誤り訂正復号処理により信頼性を高める（ステップＳ６）。
そして、無線受信装置２００ａは、ステップＳ２〜Ｓ６の処理が、規定の回数（例えば、３回）行われたか否かについて判定する（ステップＳ７）。規定の回数の処理が行われていないと無線受信装置２００ａが判定した場合（ステップＳ７で「ＮＯ」）は、ステップＳ８に進む。

そして、シンボルレプリカ生成部（例えば、シンボルレプリカ生成部２８１ａ−１）は、ビットＬＬＲから変調シンボルのレプリカを生成する（ステップＳ８）。次に、ＩＦＦＴ部（例えば、ＩＦＦＴ部２８３ａ−１）は、ステップＳ８で得られた信号を、逆高速フーリエ変換の処理によって時間信号に変換する（ステップＳ９）。そして、パイロット多重部（例えば、パイロット多重部２８５ａ−１）は、ステップＳ９で得られた信号に対して、パイロット信号を多重する（ステップＳ１０）。
次に、ＧＩ挿入部（例えば、ＧＩ挿入部２８６ａ−１）は、ステップＳ１０で得られた信号に、ガードインターバルを挿入する（ステップＳ１１）。ステップＳ８〜Ｓ１１の処理では、送信信号のレプリカを生成している。ステップＳ１１の後、無線受信装置２００ａは、ステップＳ１で初回処理か否かについて判定する。

ここでは、ステップＳ２〜Ｓ６の処理を既に実行しているので、無線受信装置２００ａは、ステップＳ１で「ＮＯ」と判定し、ステップＳ１２の処理を行う。つまり、ステップＳ８〜Ｓ１１で生成した送信信号のレプリカから、所望の遅延波成分の受信信号レプリカを生成し、加算部（例えば、加算部１７ａ−１−１）はその受信信号レプリカを受信信号から除去することにより、ブロックに分割された信号を生成する（ステップＳ１２）。そして、ブロックに分割されたそれぞれの信号に対し、ＧＩ除去部（例えば、ＧＩ除去部１８ａ−１−１）がガードインターバルを除去し（ステップＳ２）、ＦＦＴ部（例えば、ＦＦＴ部２０ａ−１−１）が高速フーリエ変換の処理によって周波数信号へ変換する（ステップＳ３）。ステップＳ４では、初回処理の場合は遅延波レプリカによるブロック分割が行われていないため受信アンテナで受信した受信信号に基づいて空間的に多重された信号の分離が行われたが、ブロック分割が行われた場合は、ブロック分割後の信号をそれぞれ受信アンテナで受信された信号とみなして信号の分離を行う。

その後、ステップＳ５、Ｓ６においてそれぞれ復調部（例えば、復調部２２３ａ−１）による復調処理、復号部（例えば、復号部２２４ａ−１）による復号処理が行われ、ステップＳ７に進む。ステップＳ７で、規定の回数の処理が行われていないと無線受信装置２００ａによって判定されるとステップＳ８に進み、再びステップＳ８〜Ｓ１１などの処理を行う。
規定の回数の処理が行われたと無線受信装置２００ａにより判定された場合には（ステップＳ７で「ＹＥＳ」）、信号検出部２２ａから情報ビットを無線受信装置２００ａの上位レイヤに出力して受信処理を終了する。

本発明の第１の実施形態によれば、無線受信装置２００ａ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１００ａ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２００ａ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。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、本発明を、周波数領域等化を行うＭＩＭＯ−ＳＣ（Single Carrier）に適用したものである。なお、第２の実施形態が、第１の実施形態と同じ部分については、その説明を省略する。

図７は、本発明の第２の実施形態による無線送信装置１００ｂの構成を示す概略ブロック図である。無線送信装置１００ｂは、符号部１ｂ−１〜１ｂ−Ｍ、変調部２ｂ−１〜２ｂ−Ｍ、パイロット多重部６ｂ−１〜６ｂ−Ｍ、ＧＩ挿入部７ｂ−１〜７ｂ−Ｍ、Ｄ／Ａ変換部８ｂ−１〜８ｂ−Ｍ、送信フィルタ部９ｂ−１〜９ｂ−Ｍ、無線部１０ｂ−１〜１０ｂ−Ｍ、送信アンテナ１１ｂ−１〜１１ｂ−Ｍ、パイロット信号生成部１２ｂを備えている。

無線送信装置１００ｂの上位レイヤから出力される情報ビットは、符号部１ｂ−１で畳み込み符号やターボ符号等の誤り訂正符号を用いて誤り訂正符号化され、変調部２ｂ−１でＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ等の変調シンボルにマッピングされる。パイロット信号生成部１２ｂで生成されたパイロット信号を、変調部２ｂ−１が出力する信号にパイロット多重部６ｂ−１で多重し、ＧＩ挿入部７ｂ−１でガードインターバルを挿入する。そして、Ｄ／Ａ変換部８ｂ−１でデジタル信号からアナログ信号に変換され、送信フィルタ部９ｂ−１で波形整形され、無線部１０ｂ−１で無線周波数に変換され、送信アンテナ１１ｂ−１から無線受信装置２００ｂ（図８）に送信される。
このようにして生成される送信信号を並列に複数生成し、複数の送信アンテナ１１ｂ−１〜１１ｂ−Ｍを用いて、同じ周波数、同一タイミングで無線受信装置２００ｂに送信する。

なお、符号部１ｂ−２（図示省略）〜１ｂ−Ｍ、変調部２ｂ−２（図示省略）〜２ｂ−Ｍ、パイロット多重部６ｂ−２（図示省略）〜６ｂ−Ｍ、ＧＩ挿入部７ｂ−２（図示省略）〜７ｂ−Ｍ、Ｄ／Ａ変換部８ｂ−２（図示省略）〜８ｂ−Ｍ、送信フィルタ部９ｂ−２（図示省略）〜９ｂ−Ｍ、無線部１０ｂ−２（図示省略）〜１０ｂ−Ｍ、送信アンテナ１１ｂ−２（図示省略）〜１１ｂ−Ｍの構成は、符号部１ｂ−１、変調部２ｂ−１、パイロット多重部６ｂ−１、ＧＩ挿入部７ｂ−１、Ｄ／Ａ変換部８ｂ−１、送信フィルタ部９ｂ−１、無線部１０ｂ−１、送信アンテナ１１ｂ−１の構成と同様であるため、それらの説明を省略する。

図８は、本発明の第２の実施形態による無線受信装置２００ｂの構成を示す概略ブロック図である。無線受信装置２００ｂは、受信アンテナ１３ｂ−１〜１３ｂ−Ｎ、無線部１４ｂ−１〜１４ｂ−Ｎ、受信フィルタ部１５ｂ−１〜１５ｂ−Ｎ、Ａ／Ｄ変換部１６ｂ−１〜１６ｂ−Ｎ、ブロック分割部２１ｂ−１−１〜２１ｂ−１−Ｎ_B、・・・、２１ｂ−Ｎ−１〜２１ｂ−Ｎ−Ｎ_B、信号検出部１２２ｂ、レプリカ生成部１２３ｂ、伝搬路推定部２４ｂを備えている。
ブロック分割部２１ｂ−１−１は、加算部１７ｂ−１−１、ＧＩ除去部１８ｂ−１−１、直並列変換部１９ｂ−１−１、ＦＦＴ部２０ｂ−１−１を備えている。また、ブロック分割部２１ｂ−Ｎ−１は、加算部１７ｂ−Ｎ−１、ＧＩ除去部１８ｂ−Ｎ−１、直並列変換部１９ｂ−Ｎ−１、ＦＦＴ部２０ｂ−Ｎ−１を備えている。その他のブロック分割部もそれぞれ、加算部、ＧＩ除去部、直並列変換部、ＦＦＴ部２０を備えている。

図９は、本発明の第２の実施形態による無線受信装置２００ｂの信号検出部１２２ｂの構成を示す概略ブロック図である。信号検出部１２２ｂは、信号分離部１２２１ｂ、ＩＦＦＴ部１２２２ｂ−１〜１２２２ｂ−Ｎ、並直列変換部１２２３ｂ−１〜１２２３ｂ−Ｎ、復調部１２２４ｂ−１〜１２２４ｂ−Ｎ、復号部１２２５ｂ−１〜１２２５ｂ−Ｎを備えている。

信号分離部１２２１ｂは、ブロック分割部２１ｂ−１−１〜２１ｂ−１−Ｎ_B、・・・、２１ｂ−Ｎ−１〜２１ｂ−Ｎ−Ｎ_Bから出力されるブロック分割された信号から、式（２０−１）、式（２０−２）、式（２１−１）、式（２１−２）やブロック分割の誤差を考慮した重みを用いて送信シンボルを検出する。そして、ＩＦＦＴ部１２２２ｂ−１で周波数時間変換し、並直列変換部１２２３ｂ−１で並列直列変換し、復調部１２２４ｂ−１でシンボルからビットＬＬＲを求め、復号部１２２５ｂ−１で誤り訂正復号処理を行い、ビットＬＬＲもしくは情報ビットを出力する。
なお、ＩＦＦＴ部１２２２ｂ−２（図示省略）〜１２２２ｂ−Ｎ、並直列変換部１２２３ｂ−２（図示省略）〜１２２３ｂ−Ｎ、復調部１２２４ｂ−２（図示省略）〜１２２４ｂ−Ｎ、復号部１２２５ｂ−２（図示省略）〜１２２５ｂ−Ｎの構成は、ＩＦＦＴ部１２２２ｂ−１、並直列変換部１２２３ｂ−１、復調部１２２４ｂ−１、復号部１２２５ｂ−１の構成と同様であるため、それらの説明を省略する。

図１０は、本発明の第２の実施形態による無線受信装置２００ｂのレプリカ生成部１２３ｂ（図８）の構成を示す概略ブロック図である。シンボルレプリカ生成部１２３ｂは、シンボルレプリカ生成部１２３１ｂ−１〜１２３１ｂ−Ｎ、パイロット多重部１２３２ｂ−１〜１２３２ｂ−Ｎ、ＧＩ挿入部１２３３ｂ−１〜１２３３ｂ−Ｎ、伝搬路乗算部１２３４ｂを備えている。

シンボルレプリカ生成部１２３１ｂ−１に入力されるビットＬＬＲは、シンボルレプリカ生成部１２３１ｂ−１でビットＬＬＲから変調シンボルレプリカが生成され、パイロット多重部１２３２ｂ−１でパイロット信号が多重され、ＧＩ挿入部１２３３ｂ−１で、ガードインターバルが挿入される。伝搬路乗算部１２３４ｂにおいて、伝搬路応答をブロックに分けた伝搬路を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。

なお、シンボルレプリカ生成部１２３１ｂ−２（図示省略）〜１２３１ｂ−Ｎ、パイロット多重部１２３２ｂ−２（図示省略）〜１２３２ｂ−Ｎ、ＧＩ挿入部１２３３−２（図示省略）〜１２３３−Ｎの構成は、シンボルレプリカ生成部１２３１ｂ−１、パイロット多重部１２３２ｂ−１、ＧＩ挿入部１２３３−１の構成と同様であるので、それらの説明を省略する。

図１１は、本発明の第２の実施形態による無線受信装置２００ｂの処理を示すフローチャートである。始めに、無線受信装置２００ｂは、初回処理か否かについて判定する（ステップＳ１３）。無線受信装置２００ｂが初回処理と判定した場合（ステップＳ１３で「ＹＥＳ」）は、ＧＩ除去部（例えば、ＧＩ除去部１８ｂ−１−１）は、受信信号からガードインターバルを除去する（ステップＳ１４）。
そして、ＦＦＴ部（例えば、ＦＦＴ部２０ｂ−１−１）は、ステップＳ１４で得られた信号に対して高速フーリエ変換を行うことにより周波数信号に変換する（ステップＳ１５）。そして、信号分離部１２２１ｂは、ステップＳ１５で変換した信号から、サブキャリアごとに、ＭＩＭＯシステムにより空間的に多重された信号を分離する（ステップＳ１６）。そして、ＩＦＦＴ部（例えば、ＩＦＦＴ部１２２２ｂ−１）は、逆高速フーリエ変換の処理を行うことにより時間信号に変換する（ステップＳ１７）。そして、復調部（例えば、復調部１２２４ｂ−１）は、ステップＳ１７で変換した信号に対して復調処理を行うことによりビットＬＬＲを算出する（ステップＳ１８）。

次に、復号部（例えば、復号部１２２５ｂ−１）は、ステップＳ１８で算出した信号に対して、誤り訂正復号処理を行うことによりビットＬＬＲの信頼性を高める（ステップＳ１９）。そして、無線受信装置２００ｂは、ステップＳ１４〜Ｓ１９の処理を規定の回数（例えば、３回）行ったか否かについて判定する（ステップＳ２０）。
規定の回数の処理が行われていないと無線受信装置２００ｂが判定した場合（ステップＳ２０で「ＮＯ」）は、ステップＳ２１に進む。
ステップＳ２１では、シンボルレプリカ生成部（例えば、シンボルレプリカ生成部１２３１ｂ−１）は、ビットＬＬＲから変調シンボルのレプリカを生成する（ステップＳ２１）。そして、パイロット多重部（例えば、パイロット多重部１２３２ｂ−１）によってステップＳ２１で生成した信号に対してパイロット信号を多重する（ステップＳ２２）。そして、ＧＩ挿入部（例えば、ＧＩ挿入部１２３３ｂ−１）は、ステップＳ２２で生成する信号に、ガードインターバルを挿入する（ステップＳ２３）。

ステップＳ２１〜Ｓ２３では、送信信号のレプリカを生成している。ステップＳ２３の後、再びステップＳ１３で初回処理かどうかの判定を無線受信装置２００ｂが行う。初回処理ではないと無線受信装置２００ｂが判定した場合（ステップＳ１３で「ＮＯ」）は、送信信号のレプリカから、所望の遅延波成分の受信信号レプリカを生成し、加算部（例えば、加算部１７ｂ−１−１）はその受信信号レプリカを受信信号から除去し、ブロックに分割された信号を生成する（ステップＳ２４）。そして、ＧＩ除去部（例えば、ＧＩ除去部１８ｂ−１−１）がブロックに分割されたそれぞれの信号からガードインターバルを除去し（ステップＳ１４）、ＦＦＴ部２０ｂ−１−１が高速フーリエ変換の処理によって周波数信号へ変換する（ステップＳ１５）。そして、ブロック分割後の信号を、それぞれ受信アンテナで受信された信号とみなして、信号分離部１２２１ｂが空間的に多重された信号の分離を行う（ステップＳ１６）。

次に、ＩＦＦＴ部（例えば、ＩＦＦＴ部１２２２ｂ−１）が逆高速フーリエ変換によりステップＳ１６で生成した信号を時間信号に変換し（ステップＳ１７）、復調部（例えば、復調部１２２４ｂ−１）が復調処理を行い（ステップＳ１８）、復号部（例えば、復号部１２２５ｂ−１）が復号処理を行う（ステップＳ１９）。そして、ステップＳ２０で規定の回数の処理が行われたかの判定を無線受信装置２００ｂが行い、処理が規定の回数行われていない場合（ステップＳ２０で「ＮＯ」）は、再びステップＳ２１に進み、規定の回数の処理が行われたと無線受信装置２００ｂが判定した場合（ステップＳ２０で「ＹＥＳ」）は、情報ビットを無線受信装置２００ｂの上位レイヤに出力して受信処理を終了する。

本発明の第２の実施形態によれば、無線受信装置２００ｂ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１００ｂ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２００ｂ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。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、本発明をＭＩＭＯ−ＭＣ−ＣＤＭＡ（Multi Carrier-Code Division Multiplexing）に適用したものである。以下ではコード多重数をＣｎとして説明する。なお、第３の実施形態が、第１の実施形態と同じ部分については、その説明を省略する。

図１２は、本発明の第３の実施形態による無線送信装置１００ｃの構成を示す概略ブロック図である。無線送信装置１００ｃは、コードチャネル信号生成部３２ｃ−１−１〜３２ｃ−１−Ｃｎ、・・・３２ｃ−Ｍ−１〜３２ｃ−Ｍ−Ｃｎ、コード多重部３４ｃ−１〜３４ｃ−Ｍ、ＩＦＦＴ部４ｃ−１〜４ｃ−Ｍ、並直列変換部５ｃ−１〜５ｃ−Ｍ、パイロット多重部６ｃ−１〜６ｃ−Ｍ、ＧＩ挿入部７ｃ−１〜７ｃ−Ｍ、Ｄ／Ａ変換部８ｃ−１〜８ｃ−Ｍ、送信フィルタ部９ｃ−１〜９ｃ−Ｍ、無線部１０ｃ−１〜１０ｃ−Ｍ、送信アンテナ１１ｃ−１〜１１ｃ−Ｍ、パイロット信号生成部２４１ｃ−１〜２４１ｃ−Ｍを備えている。

コードチャネル信号生成部３２ｃ−１−１は、符号部１ｃ−１−１、変調部２ｃ−１−１、直並列変換部３ｃ−１−１、拡散部３３−１−１を備えている。また、コードチャネル信号生成部３２−Ｎ−１は、符号部１ｃ−Ｎ−１、変調部２ｃ−Ｎ−１、直並列変換部３ｃ−Ｎ−１、拡散部３３−Ｎ−１を備えている。その他のコードチャネル信号生成部も同様に、符号部、変調部、直並列変換部、拡散部を備えている。

無線送信装置１００ｃの上位レイヤから出力される情報ビットは、コードチャネル信号生成部３２ｃ−１−１〜３２ｃ−１−Ｃｎ、・・・、３２ｃ−Ｎ−１〜３２ｃ−Ｎ−Ｃｎで並列に処理される。情報ビットは符号部１ｃ−１−１で畳み込み符号やターボ符号等の誤り訂正符号を用いて符号化される。変調部２ｃ−１−１は、符号部１ｃ−１−１で符号化された符号化ビットを、ＱＰＳＫや１６ＱＡＭ等の変調シンボルにマッピングする。
変調部２ｃ−１−１で変調された変調シンボルは、直並列変換部３ｃ−１−１で直列並列変換され、拡散部３３ｃ−１−１で対応する拡散コードを用いて拡散される。拡散部３３ｃ−１−１で拡散された信号がコードチャネル信号生成部３２ｃ−１−１の出力となる。同様な処理を３２ｃ−１−２（図示省略）〜３２ｃ−１−Ｃｎ、・・・、３２ｃ−Ｍ−１〜３２ｃ−Ｍ−Ｃｎで並列に行う。

コードチャネル信号生成部３２ｃ−１−１〜３２ｃ−１−Ｃｎの出力は、コード多重部３４ｃ−１でコード多重される。その後、ＩＦＦＴ部４ｃ−１で周波数時間変換され、並直列変換部５ｃ−１で並列直列変換され、パイロット多重部６ｃ−１で、パイロット信号生成部２４１ｃ−１で生成されたパイロット信号が多重され、ＧＩ挿入部７ｃ−１でガードインターバルが挿入され、Ｄ／Ａ変換部８ｃ−１でＤ／Ａ変換され、送信フィルタ部９ｃ−１で波形整形され、無線部１０ｃ−１で無線周波数に変換され、送信アンテナ１１ｃ−１で送信される。送信信号は複数並列に生成し、複数の送信アンテナ１１ｃ−１〜１１ｃ−Ｍを用いて同じ周波数、同一タイミングで無線送信装置１００ｃから無線受信装置２００ｃに送信される。

なお、コード多重部３４ｃ−２（図示省略）〜３４ｃ−Ｍ、ＩＦＦＴ部４ｃ−２（図示省略）〜４ｃ−Ｍ、並直列変換部５ｃ−２（図示省略）〜５ｃ−Ｍ、パイロット多重部６ｃ−２（図示省略）〜６ｃ−Ｍ、ＧＩ挿入部７ｃ−２（図示省略）〜７ｃ−Ｍ、Ｄ／Ａ変換部８ｃ−２（図示省略）〜８ｃ−Ｍ、送信フィルタ部９ｃ−２（図示省略）〜９ｃ−Ｍ、無線部１０ｃ−２（図示省略）〜１０ｃ−Ｍ、送信アンテナ１１ｃ−２（図示省略）〜１１ｃ−Ｍ、パイロット信号生成部２４１ｃ−２（図示省略）〜２４１ｃ−Ｍの構成は、コード多重部３４ｃ−１、ＩＦＦＴ部４ｃ−１、並直列変換部５ｃ−１、パイロット多重部６ｃ−１、ＧＩ挿入部７ｃ−１、Ｄ／Ａ変換部８ｃ−１、送信フィルタ部９ｃ−１、無線部１０ｃ−１、送信アンテナ１１ｃ−１、パイロット信号生成部２４１ｃ−１の構成と同様であるので、それらの説明を省略する。

図１３は、本発明の第３の実施形態による無線受信装置２００ｃの構成を示す概略ブロック図である。無線受信装置２００ｃは、受信アンテナ１３ｃ−１〜１３ｃ−Ｎ、無線部１４ｃ−１〜１４ｃ−Ｎ、受信フィルタ部１５ｃ−１〜１５ｃ−Ｎ、Ａ／Ｄ変換部１６ｃ−１〜１６ｃ−Ｎ、ブロック分割部２１ｃ−１−１〜２１ｃ−１−Ｎ_B、・・・、２１ｃ−Ｎ−１〜２１ｃ−Ｎ−Ｎ_B、信号検出部２２２ｃ、レプリカ生成部２２３ｃ、伝搬路推定部２４ｃを備えている。

ブロック分割部２１ｃ−１−１は、加算部１７ｃ−１−１、ＧＩ除去部１８ｃ−１−１、直並列変換部１９ｃ−１−１、ＦＦＴ部２０ｃ−１−１を備えている。また、ブロック分割部２１ｃ−Ｎ−１は、加算部１７ｃ−Ｎ−１、ＧＩ除去部１８ｃ−Ｎ−１、直並列変換部１９ｃ−Ｎ−１、ＦＦＴ部２０ｃ−Ｎ−１を備えている。なお、その他のブロック分割部もそれぞれ加算部、ＧＩ除去部、直並列変換部、ＦＦＴ部を備えている。

図１４は、本発明の第３の実施形態による無線受信装置２００ｃ（図１３）の信号検出部２２２ｃの構成を示す概略ブロック図である。信号検出部２２２ｃは、信号分離部２５ｃ、コードチャネル分離部３８ｃ−１−１〜３８ｃ−１−Ｃｎ、・・・、３８ｃ−Ｎ−１〜３８ｃ−Ｎ−Ｃｎを備えている。コードチャネル分離部３８ｃ−１−１は、逆拡散部３９ｃ−１−１、並直列変換部５ｃ−１−１、復調部２６ｃ−１−１、復号部２７ｃ−１−１を備えている。また、コードチャネル分離部３８ｃ−Ｎ−１は、逆拡散部３９ｃ−Ｎ−１、並直列変換部５ｃ−Ｎ−１、復調部２６ｃ−Ｎ−１、復号部２７ｃ−Ｎ−１を備えている。なお、その他のコードチャネル分離部もそれぞれ逆拡散部、並直列変換部、復調部、復号部を備えている。

信号分離部２５ｃは、ブロック分割部２１ｃ−１−１〜２１ｃ−１−Ｎ_B、・・・、２１ｃ−Ｎ−１〜２１ｃ−Ｎ−Ｎ_Bから出力されるブロック分割された信号から、例えば第１の実施形態と同様、式（２０−１）、式（２０−２）、式（２１−１）、式（２１−２）を用いてＭＩＭＯ信号分離を行う。なお、コード多重されていることを考慮して、以下の式（２４−１）、式（２４−２）、式（２５−１）、式（２５−２）を用いても良い。

なお、式（２４−１）、式（２４−２）、式（２５−１）、式（２５−２）を用いる際に、第１の実施形態と同様に、ブロック分割の誤差を考慮した重みを用いるようにしても良い。
信号分離部２５ｃでＭＩＭＯ信号分離された信号は、コードチャネル分離部３８ｃ−１−１〜３８ｃ−１−Ｃｎ、・・・、３８ｃ−Ｎ−１〜３８ｃ−Ｎ−Ｃｎに入力される。コードチャネル分離部３８ｃ−１−１〜３８ｃ−１−Ｃｎ、・・・、３８ｃ−Ｎ−１〜３８ｃ−Ｎ−Ｃｎでは、入力信号に対し、逆拡散部３９ｃ−１−１〜３９ｃ−１−Ｃｎで対応する拡散コードを用いて逆拡散を行う。逆拡散後の信号は、並直列変換部５ｃ−１−１で、並列直列変換され、復調部２６ｃ−１−１で逆拡散後の信号からビットＬＬＲに変換され、復号部２７ｃ−１−１で誤り訂正復号処理が行われ、尤度が更新されたビットＬＬＲもしくは情報ビットが出力される。
なお、コードチャネル分離部３８ｃ−１−２（図示省略）〜３８ｃ−１−Ｃｎ、・・・、３８ｃ−Ｎ−１〜３８ｃ−Ｎ−Ｃｎの構成は、コードチャネル分離部３８ｃ−１−１の構成と同様であるため、それらの説明を省略する。

図１５は、本発明の第３の実施形態による無線受信装置２００ｃ（図１３）のレプリカ生成部２２３ｃ（図１３）の構成を示す概略ブロック図である。レプリカ生成部２２３ｃは、コードチャネルレプリカ生成部４１ｃ−１−１〜４１ｃ−１−Ｃｎ、・・・、４１ｃ−Ｎ−１〜４１ｃ−１−Ｃｎ、コード多重部３４ｃ−１〜３４ｃ−Ｎ、ＩＦＦＴ部４ｃ−１〜４ｃ−Ｎ、並直列変換部５ｃ−１〜５ｃ−Ｎ、パイロット多重部６ｃ−１〜６ｃ−Ｎ、ＧＩ挿入部７ｃ−１〜７ｃ−Ｎ、伝搬路乗算部２９ｃを備えている。

レプリカ生成部２２３ｃには、信号検出部２２２ｃからビットＬＬＲが入力される。レプリカ生成部２２３ｃから出力されたビットＬＬＲは、コードチャネルレプリカ生成部４１ｃ−１−１〜４１ｃ−１−Ｃｎ、・・・、４１ｃ−Ｎ−１〜４１ｃ−Ｎ−Ｃｎに入力され、シンボルレプリカ生成部２８ｃ−１−１で変調シンボルのレプリカが生成され、直並列変換部３ｃ−１−１で直列並列変換され、拡散部３３ｃ−１−１で対応する拡散コードを用いて拡散され、コードチャネルレプリカが生成される。生成されたコードチャネルレプリカは、コード多重部３４ｃ−１−１でコード多重され、ＩＦＦＴ部４ｃ−１−１で周波数時間変換され、並直列変換部５ｃ−１−１で並列直列変換され、パイロット多重部６ｃ−１−１でパイロット信号の多重が行われ、ＧＩ挿入部７ｃ−１−１でガードインターバルが挿入される。そして、ブロックに分けた伝搬路を伝搬路乗算部２９ｃが畳み込むことによって、ブロック分割のための信号を生成する。

図１６は、本発明の第３の実施形態による無線受信装置２００ｃの処理を示すフローチャートである。始めに、無線受信装置２００ｃは、初回処理か否かについて判定する（ステップＳ２５）。初回処理と無線受信装置２００ｃが判定した場合（ステップＳ２５で「ＹＥＳ」）は、ＧＩ除去部（例えば、ＧＩ除去部１８ｃ−１−１）は、受信信号からガードインターバルを除去する（ステップＳ２６）。そして、ＦＦＴ部（例えば、ＦＦＴ部２０ｃ−１−１）は、高速フーリエ変換の処理によってステップＳ２６で生成した信号を周波数信号に変換する（ステップＳ２７）。
信号分離部２５ｃは、ステップＳ２７で生成した信号から、サブキャリアごとに、ＭＩＭＯシステムにより空間的に多重された信号を分離する（ステップＳ２８）。そして、逆拡散部（例えば、逆拡散部３９ｃ−１−１）は、ステップＳ２８で生成した信号に対して逆拡散処理を行い、各コードチャネルの信号を求める（ステップＳ２９）。

そして、復調部（例えば、復調部２６ｃ−１−１）は、ステップＳ２９で得られた信号に対し、復調処理を行うことによりビットＬＬＲを算出する（ステップＳ３０）、次に、復号部（例えば、復号部２７ｃ−１−１）は、ステップＳ３０で得られた信号に対して誤り訂正復号処理を行うことによりビットＬＬＲの信頼性を高める（ステップＳ３１）。
そして、無線受信装置２００ｃは、ステップＳ２６〜Ｓ３１の処理を規定の回数（例えば、３回）行ったか否かについての判定を行い（ステップＳ３２）、処理が規定の回数行われていない場合は、ステップＳ３３に進む。

そして、シンボルレプリカ生成部（例えば、シンボルレプリカ生成部４１ｃ−１−１）は、ビットＬＬＲから変調シンボルのレプリカを生成する（ステップＳ３３）。次に、拡散部（例えば、拡散部３３ｃ−１−１）は、ステップＳ３３で得られた信号に対して、拡散処理を行う（ステップＳ３４）。そして、コード多重部３４ｃ−１は、ステップＳ３４で得られた信号に対してコード多重を行う（ステップＳ３５）。次に、ＩＦＦＴ部（例えば、ＩＦＦＴ部４ｃ−１）は、ステップＳ３５で得られた信号に対して、逆高速フーリエ変換の処理を行うことにより時間信号に変換する（ステップＳ３６）。

そして、パイロット多重部（例えば、パイロット多重部６ｃ−１）は、ステップＳ３６で得られた信号に対してパイロット信号の多重を行う（ステップＳ３７）。そして、ＧＩ挿入部７ｃ−１は、ステップＳ３７で得られた信号に対してガードインターバルを挿入する（ステップＳ３８）。ステップＳ３３〜ステップＳ３８では、送信信号のレプリカを生成している。ステップＳ３８の後、無線受信装置２００ｃは、ステップＳ２５で初回処理か否かについて判定する（ステップＳ２５）。無線受信装置２００ｃが初回処理ではないと判定した場合（ステップＳ２５で「ＮＯ」）は、送信信号のレプリカから、所望の遅延波成分の受信信号レプリカを生成し、加算部（例えば、加算部１７ｃ−１−１）がその受信信号レプリカを受信信号から除去し、ブロックに分割された信号を生成する。
そして、ブロックに分割されたそれぞれの信号から、ＧＩ除去部１８ｃ−１−１がガードインターバルを除去し（ステップＳ２６）、ＦＦＴ部（例えば、ＦＦＴ部２０ｃ−１−１）が高速フーリエ変換の処理を行うことによって周波数信号に変換する（ステップＳ２７）。

そして、信号分離部２５ｃは、ブロック分割後の信号を、それぞれ受信アンテナで受信された信号とみなして、空間的に多重された信号の分離を行う（ステップＳ２８）。そして、逆拡散部（例えば、逆拡散部３９ｃ−１−１）が逆拡散処理を行い（ステップＳ２９）、復調部（例えば、復調部２６ｃ−１−１）が復調処理を行い（ステップＳ３０）、復号部（例えば、復号部２７ｃ−１−１）が復号処理を行う（ステップＳ３１）。そして再びステップ３２において、規定の回数の処理が行われたか否かについて無線受信装置２００ｃが判定を行う。処理が規定の回数行われていない場合は、再びステップＳ３３に進む。処理が規定の回数行われている場合（ステップＳ３２で「ＹＥＳ」）は、情報ビットを無線受信装置２００ｃの上位レイヤに出力して受信処理を終了する。

本発明の第３の実施形態によれば、無線受信装置２００ｃ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１００ｃ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２００ｃ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。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。第１〜第３の実施形態では、受信アンテナ毎にブロック分割の基準は同じであり、全ての受信アンテナで同じブロック分割数である場合について説明した。第４の実施形態ではＭＩＭＯ−ＯＦＤＭを用いる場合について説明するが、周波数領域等化を用いるＭＩＭＯ−ＳＣやＭＩＭＯ−ＭＣ−ＣＤＭにも適用可能である。
なお、第４の実施形態における無線送信装置は、第１の実施形態の無線送信装置１００ａ（図１）と同様であるため、その説明は省略する。また、第４の実施形態が、第１の実施形態と同じ部分については、その説明を省略する。

図１７は、本発明の第４の実施形態による無線受信装置２００ｄの構成を示す概略ブロック図である。無線受信装置２００ｄは、受信アンテナ１３ｄ−１〜１３ｄ−Ｎ、無線部１４ｄ−１〜１４ｄ−Ｎ、受信フィルタ部１５ｄ−１〜１５ｄ−Ｎ、Ａ／Ｄ変換部１６ｄ−１〜１６ｄ−Ｎ、ブロック分割部２１ｄ−１−１〜２１ｄ−１−Ｎ₁、・・・、２１ｄ−Ｎ−１〜２１ｄ−Ｎ−Ｎ_NR、信号検出部２２ｄ、レプリカ生成部２３ｄ、伝搬路推定部２４ｄを備えている。

ブロック分割部２１ｄ−１−１は、加算部１７ｄ−１−１、ＧＩ除去部１８ｄ−１−１、直並列変換部１９ｄ−１−１、ＦＦＴ部２０ｄ−１−１を備えている。また、ブロック分割部２１ｄ−Ｎ−１は、加算部１７ｄ−Ｎ−１、ＧＩ除去部１８ｄ−Ｎ−１、直並列変換部１９ｄ−Ｎ−１、ＦＦＴ部２０ｄ−Ｎ−１を備えている。その他のブロック分割部も加算部、ＧＩ除去部、直並列変換部、ＦＦＴ部を備えている。

第１の実施形態とは異なり、ブロック分割部２１ｄ−１−１〜２１ｄ−１−Ｎ₁、・・・、２１ｄ−Ｎ−１〜２１ｄ−Ｎ−Ｎ_NRによるブロック分割数は受信アンテナ毎に異なる。ここでは、受信アンテナ１３ｄ−１のブロック分割数をＮ₁、受信アンテナ１３−２（図示省略）のブロック分割数をＮ₂、・・・、受信アンテナ１３−Ｎのブロック分割数をＮ_NRとしている。このとき、ブロック分割後の信号は、受信アンテナ毎にＮ₁〜Ｎ_NRであるため、Ｎ_T行×Ｎ_R列のＭＩＭＯシステムが仮想的に以下の式（２６）で示すＭＩＭＯシステムとみなすことができる。

なお、Ｎ₁〜Ｎ_NRは、受信アンテナ毎に任意に決めても良く、一部の受信アンテナではブロック分行わないようにしても良い。ブロック分割数の基準は、例えば受信アンテナ毎の伝搬路に応じて決めても良い。

図１８は、本発明の第４の実施形態による無線受信装置２００ｄの処理を示すフローチャートである。始めに、無線受信装置２００ｄは、初回処理かどうかを判定する（ステップＳ４０）。無線受信装置２００ｄが初回処理と判定した場合（ステップＳ４０で「ＹＥＳ」）は、ＧＩ除去部（例えば、ＧＩ除去部１８ｄ−１−１）は、受信信号からガードインターバルを除去する（ステップＳ４１）。そして、ＦＦＴ部（例えば、ＦＦＴ部２０ｄ−１−１）は、ガードインターバルを除去した信号を高速フーリエ変換の処理により周波数信号に変換する（ステップＳ４２）。そして、信号検出部２２ｄは、サブキャリアごとに、ＭＩＭＯシステムにより空間的に多重された信号の分離を行う（ステップＳ４３）。
次に、信号検出部２２ｄは、復調処理によりビットＬＬＲを算出する（ステップＳ４４）。そして、信号検出部２２ｄは、誤り訂正復号処理によりビットＬＬＲ信頼性を高める（ステップＳ４５）。

そして、無線受信装置２００ｄは、規定の回数（例えば、３回）の処理を行ったか否かについて判定する。無線受信装置２００ｄが規定の回数の処理を行っていないと判定した場合（ステップＳ４６で「ＮＯ」）は、ステップＳ４７に進む。そして、レプリカ生成部２３ｄは、ステップＳ４５で得られたビットＬＬＲから、変調シンボルのレプリカを生成する（ステップＳ４７）。そして、レプリカ生成部２３ｄは、逆高速フーリエ変換の処理によりステップＳ４７で得られた信号を時間信号に変換する（ステップＳ４８）。そして、レプリカ生成部２３ｄは、ステップＳ４８で得られた信号にパイロット信号を多重する（ステップＳ４９）。そして、レプリカ生成部２３ｄは、ステップＳ４９で得られた信号にガードインターバルを挿入する（ステップＳ５０）。ステップＳ４７〜ステップＳ５０の処理では、送信信号のレプリカを生成している。

ステップＳ５０の後、再びステップＳ４０で初回処理か否かについて無線受信装置２００ｄが判定する。初回処理ではないと無線受信装置２００ｄが判定した場合（ステップＳ４０で「ＮＯ」）は、ステップＳ５１の処理が行われる。つまり、ステップＳ５０で生成された送信信号のレプリカから、所望の遅延波成分の受信信号レプリカを生成し、加算部（例えば、加算部１７ｄ−１−１）がその受信信号レプリカを受信信号から除去し、ブロックに分割された信号を生成する（ステップＳ５１）。ステップＳ５１において、ブロック分割数は受信アンテナ毎に決められており、少なくとも１つの受信アンテナでブロックに分割が行われる。その後、ブロックに分割されたそれぞれの信号に対し、ＧＩ除去部（例えば、ＧＩ除去部１８ｄ−１−１）によるガードインターバルの除去（ステップＳ４１）、ＦＦＴ部（例えば、ＦＦＴ部２０ｄ−１）の高速フーリエ変換による周波数信号への変換（ステップＳ４２）が行われる。

ステップＳ４３では、ブロック分割後の信号をそれぞれ受信アンテナで受信された信号とみなして、空間的に多重された信号の分離を行う。その後、ステップＳ４４、ステップＳ４５においてそれぞれ復調処理、復号処理が信号検出部２２ｄによって行われ、ステップＳ４６に進む。ステップＳ４６で、規定の回数の処理が行われていないと無線受信装置２００ｄが判定するとステップＳ４７に進む。規定の回数の処理が行われたと無線受信装置２００ｄが判定すると（ステップＳ４６で「ＹＥＳ」）、情報ビットを無線受信装置２００ｄの上位レイヤに出力して受信処理を終了する。

本発明の第４の実施形態によれば、無線受信装置２００ｄ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２００ｄ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。

また、本発明の第４の実施形態によれば、受信アンテナ毎にブロック分割の基準を変えることで、様々な状況に適したブロック分割を行う。例えば受信電力が低い受信アンテナと受信電力が高い受信アンテナがある場合、受信電力が低い受信アンテナではブロック分割数を少なくし、受信電力が高い受信アンテナでは多くする。従って、受信アンテナ毎に適したブロック分割数を選択することでき、信頼性の高い受信処理を行なうことが可能となる。

上述した実施形態では、ＭＩＭＯの信号分離にＺＦＤやＭＭＳＥＤ等の線形処理を用いる場合について説明したが、ＭＬＤ（Maximum Likelihood Detection）やＶ−ＢＬＡＳＴ（Vertical-Bell Laboratories lAyered Space-Time）等の非線形処理を用いてもよいし、ＭＩＭＯの信号分離が可能なその他の方法を用いても良い。
また、上述した実施形態では、受信側で生成した変調シンボルレプリカを用いて受信信号をブロック分割に用いたが、さらに複数の送信アンテナの一部から送信された信号の受信レプリカを生成し、受信信号から減算し、他アンテナからの干渉を除去した後で信号検出を行っても良い。
また、上述した実施形態では、無線送信装置の送信アンテナ毎に独立な信号を送信する場合について説明したが、複数の送信アンテナを用いて、送信アンテナ数以下の複数の独立な信号を送信するようにしても良い。例えば、４本の送信アンテナを用いて、２つの独立な信号を無線受信装置に送信するようにしても良い。

なお、以上説明した実施形態において、図１、図７、図１２の無線送信装置や、図２、図８、図１３、図１７の無線受信装置の機能又はこれらの機能の一部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通信システムの制御を行ってもよい。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。

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。

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。

本発明は、無線受信装置の受信アンテナ数を増やすことなく、無線送信装置と無線受信装置との間で良好な伝送特性を得ることができる無線受信装置、無線通信システム及び無線通信方法などに適用できる。

Claims (13)

1. 複数本の送信アンテナを備える無線送信装置と通信する無線受信装置であって、
   前記無線送信装置の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マルチパス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マルチパス伝搬路応答を複数のブロックに分割し、前記分割した複数のブロックのマルチパス伝搬路応答の各々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複数のブロックの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、
   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、当該受信信号から前記受信レプリカ信号生成部が生成した前記複数のブロックの受信レプリカ信号の各々を減算することで複数のブロックの受信信号に分割するブロック分割部と、
   前記ブロック分割部が分割した複数のブロックの受信信号と前記伝搬路応答推定部が推定したマルチパス伝搬路応答とに基づいて前記無線送信装置が送信した複数の送信信号を検出する送信信号検出部と、
   を備えることを特徴とする無線受信装置。
2. 前記ブロック分割部は、前記受信アンテナにおいて分割するブロック数の総数を、前記複数の送信アンテナの数と同じかそれより多くすることを特徴とする請求項１に記載の無線受信装置。
3. 前記送信信号検出部は、推定された前記マルチパス伝搬路応答を、前記ブロック分割部が分割した受信信号と対応するように変換し、該変換したマルチパス伝搬路応答に基づいて、ゼロフォーシング基準を用いて複数の送信信号が多重された信号を分離することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線受信装置。
4. 前記送信信号検出部は、推定された前記マルチパス伝搬路応答を、前記ブロック分割部が分割した受信信号と対応するように変換し、該変換したマルチパス伝搬路応答に基づいて、ＭＭＳＥ基準を用いて複数の送信信号が多重された信号を分離することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線受信装置。
5. 前記ブロック分割部が分割した複数のブロックの受信信号を周波数領域信号に変換するフーリエ変換部を備え、
   前記送信信号検出部は、
   前記フーリエ変換部が変換した周波数領域信号から前記複数本の送信アンテナから送信された信号を算出する信号分離部とを備え、
   前記信号分離部が算出した信号からビットの尤度を求める復調部と、
   前記復調部が求めたビットの尤度に対し誤り訂正復号処理を行なう復号部と、
   を備えることを特徴とする請求項１から４までのいずれかの項に記載の無線受信装置。
6. 前記ブロック分割部が分割した複数のブロックの受信信号を周波数領域信号に変換するフーリエ変換部を備え、
   前記送信信号検出部は、
   前記フーリエ変換部が変換した周波数領域信号から前記複数本の送信アンテナから送信された信号を算出する信号分離部とを備え、
   前記信号分離部が算出した信号を時間領域信号に変換する逆フーリエ変換部と、
   前記逆フーリエ変換部が変換した時間領域信号からビットの尤度を求める復調部と、
   前記復調部が求めたビットの尤度に対し誤り訂正復号処理を行なう復号部と、
   を備えることを特徴とする請求項１から４までのいずれかの項に記載の無線受信装置。
7. 前記送信信号は拡散及びコード多重されていて、
   前記ブロック分割部が分割した複数のブロックの受信信号を周波数領域信号に変換するフーリエ変換部を備え、
   前記送信信号検出部は、
   前記フーリエ変換部が変換した周波数領域信号から前記複数本の送信アンテナから送信された信号を算出する信号分離部とを備え、
   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、
   前記逆換算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、
   前記復調部が求めたビットの尤度に対し誤り訂正復号処理を行う復号部と、
   を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の無線受信装置。
8. 前記送信信号検出部は、推定された前記マルチパス伝搬路応答を、前記ブロック分割部が分割した複数のブロックの受信信号と対応するように変換し、
   前記信号分離部は、前記変換したマルチパス伝搬路応答及びコード多重数を考慮して、前記複数本の送信アンテナから送信された信号を算出することを特徴とする請求項６に記載の無線受信装置。
9. 前記信号分離部は、前記変換したマルチパス伝搬路応答及びコード多重数を考慮して、ゼロフォーシング基準を用いて、前記複数本の送信アンテナから送信された信号を算出することを特徴とする請求項８に記載の無線受信装置。
10. 前記信号分離部は、前記変換したマルチパス伝搬路応答及びコード多重数を考慮して、ＭＭＳＥ基準を用いて、前記複数本の送信アンテナから送信された信号を算出することを特徴とする請求項８に記載の無線受信装置。
11. 無線送信装置と無線受信装置とを備える無線通信システムであって、
    前記無線送信装置は、
    複数の送信アンテナと、
    前記複数の送信アンテナから送信信号を送信する送信部とを備え、
    前記無線受信装置は、
    前記無線送信装置の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マルチパス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マルチパス伝搬路応答を複数のブロックに分割し、前記分割した複数のブロックのマルチパス伝搬路応答の各々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複数のブロックの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、
    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、当該受信信号から前記受信レプリカ信号生成部が生成した前記複数のブロックの受信レプリカ信号の各々を減算することで複数のブロックの受信信号に分割するブロック分割部と、
    前記ブロック分割部が分割した複数のブロックの受信信号と前記伝搬路応答推定部が推定したマルチパス伝搬路応答とに基づいて前記無線送信装置が送信した複数の送信信号を検出する送信信号検出部と、
    を備えることを特徴とする無線通信システム。
12. 複数本の送信アンテナを備える無線送信装置と通信する少なくとも１本の受信アンテナを備える無線受信装置を利用した無線通信方法であって、
    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マルチパス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過程と、
    前記伝搬路応答推定過程で推定したマルチパス伝搬路応答を複数のブロックに分割し、前記分割した複数のブロックのマルチパス伝搬路応答の各々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複数のブロックの受信レプリカ信号を生成する受信レプリカ信号生成過程と、
    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、当該受信信号から前記受信レプリカ信号生成部が生成した前記複数のブロックの受信レプリカ信号の各々を減算することで複数のブロックの受信信号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分割した複数のブロックの受信信号と前記伝搬路応答推定部が推定したマルチパス伝搬路応答とに基づいて前記無線送信装置が送信した複数の送信信号を検出する送信信号検出過程と、
    を実行することを特徴とする無線通信方法。
13. 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１２に記載の無線通信方法。

Images