特許 6442197 受信装置及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6442197

(24)【登録日】2018年11月30日

(45)【発行日】2018年12月19日

(54)【発明の名称】受信装置及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H04B 7/0413 20170101AFI20181210BHJP

   H04L 27/26 20060101ALI20181210BHJP

【ＦＩ】

   H04B7/0413 200

   H04L27/26 114

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-178251(P2014-178251)

(22)【出願日】2014年9月2日

(65)【公開番号】特開2016-52108(P2016-52108A)

(43)【公開日】2016年4月11日

【審査請求日】2017年7月31日

【権利譲渡・実施許諾】特許権者において、実施許諾の用意がある。

(73)【特許権者】

【識別番号】000004352

【氏名又は名称】日本放送協会

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】100161148

【弁理士】

【氏名又は名称】福尾 誠

(72)【発明者】

【氏名】本田 円香

(72)【発明者】

【氏名】成清 善一

(72)【発明者】

【氏名】宮坂 宏明

(72)【発明者】

【氏名】実井 仁

(72)【発明者】

【氏名】高田 政幸

(72)【発明者】

【氏名】中村 直義

【審査官】 吉江 一明

(56)【参考文献】

【文献】 中村 円香 他，基底展開モデルによる伝搬路推定を用いたＯＦＤＭキャリア間干渉補償に関する検討 ，映像情報メディア学会技術報告 Ｖｏｌ．３８ Ｎｏ．５ ，日本，（一社）映像情報メディア学会 ，２０１４年 ４月３０日，第38巻，pp.109-112

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ ７／０４１３

Ｈ０４Ｌ ２７／２６

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

送信アンテナ数を２本、受信アンテナ数を２本とする２×２ＭＩＭＯシステムにおいてＯＦＤＭ信号を受信する受信装置であって、
ＳＰ信号の両側に隣接する複数のキャリアシンボルをヌル信号としたクラスターパイロットを含むＯＦＤＭ信号を複数の受信アンテナを介して受信し、該ＯＦＤＭ信号をフーリエ変換して複素ベースバンド信号を生成するフーリエ変換部と、
前記複素ベースバンド信号に含まれるクラスターパイロットを抽出するパイロット信号抽出部と、
前記パイロット信号抽出部により抽出されたクラスターパイロットをもとに時間領域の伝搬路行列を算出した後、周波数領域の伝搬路行列を算出する伝送路応答推定部と、
前記周波数領域の伝搬路行列を用いて、前記複素ベースバンド信号のＭＩＭＯ分離を行うＭＩＭＯ検出部と、
前記ＭＩＭＯ検出部によりＭＩＭＯ分離されたデータを用いて、送信された各ビットの尤度比を算出する尤度比算出部と、
前記尤度比を用いて、送信されたビットの推定値を復号する誤り訂正復号部と、
を備え、
第１の送信アンテナから送信されるＯＦＤＭ信号は、中央にＳＰ信号を有する第１のクラスターパイロットと、ヌル信号のみからなる第２のクラスターパイロットが所定の間隔に交互に配置されており、
第２の送信アンテナから送信されるＯＦＤＭ信号は、中央にＳＰ信号を有する第３のクラスターパイロットが前記第２のクラスターパイロットと同位置に配置され、ヌル信号のみからなる第４のクラスターパイロットが前記第１のクラスターパイロットと同位置に配置されていることを特徴とする受信装置。

【請求項2】

前記伝送路応答推定部は、前記時間領域の伝搬路行列を基底関数行列と係数の積で表現できると仮定して算出することを特徴とする、請求項１に記載の受信装置。

【請求項3】

コンピュータを、請求項１又は２に記載の受信装置として機能させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）信号を伝送するＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）システムにおける受信装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＯＦＤＭ信号の伝送システムにおいて、送信装置又は受信装置が移動する場合、ドップラー効果により各キャリアの中心周波数がそれぞれシフトする。キャリア間の周波数間隔が狭い場合（ＦＦＴサイズが大きい場合）、隣接のサブキャリアの信号と干渉するキャリア間干渉（ＩＣＩ：Inter Carrier Interference）が生じる。ドップラー効果によるサブキャリアの周波数のシフト量は移動速度に応じて大きくなるため、サブキャリア間の周波数間隔が狭く、移動速度が大きい場合にＩＣＩの影響を受けやすい。ＩＣＩを除去するためには、移動送信又は移動受信時のＩＣＩ成分を推定する必要がある。

【0003】

これまでに、送受信アンテナがそれぞれ１本のＳＩＳＯ（Single Input Single Output）システムにおいて、ＩＣＩ成分を推定する手法が提案されている（例えば、非特許文献１）。これは、ＯＦＤＭ信号のパイロット信号の両側に隣接する複数のキャリアシンボルをヌル信号としたクラスターパイロットを含んだ送信信号を伝送し、基底展開モデル（ＢＥＭ：Basis Expansion Model）を用いてクラスターパイロットで生じるキャリア間干渉成分を推定することで、キャリア自身の伝搬路応答と隣接キャリアへの干渉成分を推定する手法である。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】Z. Tang, R. C. Cannizzaro, G. Leus and P. Banelli : “Pilot-Assisted Time-Varying Channel Estimation for OFDM Systems”, IEEE Trans. Signal Proccesing, vol. 51, No.5, pp.2226-2238(May 2007)

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

非特許文献１に開示された手法は、ＳＩＳＯシステムにおけるＩＣＩ補償に有効であるが、ＭＩＭＯシステムについては言及されておらず、そのままＭＩＭＯ伝送に適用することはできない。

【0006】

かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、ＭＩＭＯシステムにおいてＩＣＩ成分を推定することが可能な受信装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するため、本発明に係る受信装置は、送信アンテナ数を２本、受信アンテナ数を２本とする２×２ＭＩＭＯシステムにおいてＯＦＤＭ信号を受信する受信装置であって、ＳＰ信号の両隣のキャリアシンボルをヌル信号としたクラスターパイロットを含むＯＦＤＭ信号を複数の受信アンテナを介して受信し、該ＯＦＤＭ信号をフーリエ変換して複素ベースバンド信号を生成するフーリエ変換部と、前記複素ベースバンド信号に含まれるクラスターパイロットを抽出するパイロット信号抽出部と、前記パイロット信号抽出部により抽出されたクラスターパイロットをもとに時間領域の伝搬路行列を算出した後、周波数領域の伝搬路行列を算出する伝送路応答推定部と、前記周波数領域の伝搬路行列を用いて、前記複素ベースバンド信号のＭＩＭＯ分離を行うＭＩＭＯ検出部と、前記ＭＩＭＯ検出部によりＭＩＭＯ分離されたデータを用いて、送信された各ビットの尤度比を算出する尤度比算出部と、前記尤度比を用いて、送信されたビットの推定値を復号する誤り訂正復号部と、を備え、第１の送信アンテナから送信されるＯＦＤＭ信号は、中央にＳＰ信号を有する第１のクラスターパイロットと、ヌル信号のみからなる第２のクラスターパイロットが所定の間隔に交互に配置されており、第２の送信アンテナから送信されるＯＦＤＭ信号は、中央にＳＰ信号を有する第３のクラスターパイロットが前記第２のクラスターパイロットと同位置に配置され、ヌル信号のみからなる第４のクラスターパイロットが前記第１のクラスターパイロットと同位置に配置されていることを特徴とする。

【0008】

さらに、本発明に係る受信装置において、前記伝送路応答推定部は、前記時間領域の伝搬路行列を基底関数行列と係数の積で表現できると仮定して算出することを特徴とする。

【0010】

また、上記課題を解決するため、本発明に係るプログラムは、コンピュータを、上記受信装置として機能させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、ＭＩＭＯシステムにおいて、ＯＦＤＭ信号を移動受信したときに生じるＩＣＩ成分を推定できるようになる。これにより、ＩＣＩ補償を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態に係る受信装置の構成例を示すブロック図である。

【図2】ＯＦＤＭ信号におけるクラスターパイロットの第１の配置例を示す図である。

【図3】ＯＦＤＭ信号におけるクラスターパイロットの第２の配置例を示す図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る受信装置に対してＯＦＤＭ信号を伝送する送信装置の構成例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。本実施形態では、送信アンテナ数を２本、受信アンテナ数を２本とする２×２ＭＩＭＯシステムについて説明するが、本発明は２×２ＭＩＭＯシステムに限定されるものではない。

【0014】

［送信装置］
本発明の一実施形態に係る受信装置については後述し、まず該受信装置に対してＯＦＤＭ信号を送信する送信装置について説明する。図４は、送信装置の構成例を示すブロック図である。図４に示す例では、送信装置１は、エネルギー拡散部１１１と、誤り訂正符号化部１１２と、ビットインターリーブ部１１３と、マッピング部１１４と、時間・周波数インターリーブ部１１５と、空間／時空間符号化部１１６と、パイロット信号生成部１１７と、ＯＦＤＭフレーム構成部１１８（１１８−１及び１１８−２）と、逆フーリエ変換部１１９（１１９−１及び１１９−２）と、ＧＩ（Guard interval）付加部１２０（１２０−１及び１２０−２）と、送信アンテナ１２１（１２１−１及び１２１−２）と、を備える。

【0015】

エネルギー拡散部１１１は、伝送信号のエネルギー集中を防止するために、入力データに対して擬似ランダム符号系列を用いてエネルギー拡散を行う。

【0016】

誤り訂正符号化部１１２は、受信側で伝送誤りを訂正可能とするために、エネルギー拡散部１１１から入力されるデータをＬＤＰＣ符号化方式などにより符号化して誤り訂正符号を生成し、ビットインターリーブ部１１３に出力する。

【0017】

ビットインターリーブ部１１３は、誤り訂正符号の性能を高めるために、誤り訂正符号化部１１２により生成された誤り訂正符号をビット単位で並べ替えるインターリーブ処理を行い、マッピング部１１４に出力する。

【0018】

マッピング部１１４は、ビットインターリーブ部１１３により並べ替えられたデータを、ｍビット／シンボルとしてＩＱ平面へのマッピングを行い、多値変調方式に応じてキャリア変調を施したキャリアシンボルを生成し、時間・周波数インターリーブ部１１５に出力する。

【0019】

時間・周波数インターリーブ部１１５は、マッピング部１１４により生成されたキャリアシンボルの順序を、時間方向及び周波数方向に並べ替えるインターリーブ処理を行い、空間／時空間符号化部１１６に出力する。

【0020】

空間／時空間符号化部１１６は、時間・周波数インターリーブ部１１５から入力されるデータを空間符号化又は時空間符号化して２系統のデータストリームを生成し、ＯＦＤＭフレーム構成部１１８に出力する。時空間符号化としては、例えばAlamoutiのＳＴＢＣ（Space-Time Block Coding）を適用することができる。

【0021】

パイロット信号生成部１１７は、スキャッタードパイロット（ＳＰ：Scattered Pilot）信号、無信号のパイロット信号であるヌル信号、制御情報を示すＴＭＣＣ信号、及び付加情報を示すＡＣ信号などのパイロット信号を生成する。本発明では、ＩＣＩ成分を推定するため、クラスターパイロットを用いる。クラスターパイロットは、ＳＰ信号の両側に隣接する複数のキャリアシンボルをヌル信号としたパイロットである。

【0022】

図２は、ＯＦＤＭ信号におけるクラスターパイロットの第１の配置例を示す図であり、図２（ａ）は第１の送信アンテナ１２１−１から送信されるＯＦＤＭ信号におけるクラスターパイロットの配置を示しており、図２（ｂ）は第２の送信アンテナ１２１−２から送信されるＯＦＤＭ信号におけるクラスターパイロットの配置を示している。

【0023】

図２で丸印はキャリアシンボルを表しており、丸印に＋又は−が表記されたキャリアシンボルはＳＰ信号であり、−が表記されたＳＰ信号は、＋が表記されたＳＰ信号を反転させた信号であることを意味する。図２ではＳＰ信号は周波数方向に２４キャリアごと、時間方向に４シンボルごとに挿入されるが、ＳＰ信号の間隔（周波数方向、時間方向）はこれに限られるものではない。また、網掛け表記されたキャリアシンボルはヌル信号である。なお、ヌル信号の数を増やしてＳＰ信号の両隣の各２キャリアシンボル以上をヌル信号としてもよい。残りのキャリアシンボルはデータキャリアである。

【0024】

つまり、図２（ａ）は、第１の送信アンテナから送信されるＯＦＤＭ信号として、中央に第１のＳＰ信号を有する第１のクラスターパイロットを所定の間隔に配置する例を示している。また、図２（ｂ）は、第２の送信アンテナから送信されるＯＦＤＭ信号として、中央に第２のＳＰ信号を有する第２のクラスターパイロットを第１のクラスターパイロットと同位置に配置し、第２のＳＰ信号を交互に、第１のＳＰ信号と同一の信号、又は第１のＳＰ信号を反転させた信号とする例を示している。

【0025】

図３は、ＯＦＤＭ信号におけるクラスターパイロットの第２の配置例を示す図であり、図３（ａ）は一方の送信アンテナ１２１−１から送信されるＯＦＤＭ信号におけるクラスターパイロットの配置を示しており、図３（ｂ）は他方の送信アンテナ１２１−２から送信されるＯＦＤＭ信号におけるクラスターパイロットの配置を示している。

【0026】

図２と同様に、丸印に＋が表記されたキャリアシンボルはＳＰ信号である。図３ではＳＰ信号は周波数方向に２４キャリアごと、時間方向に４シンボルごとに挿入されるが、ＳＰ信号の間隔（周波数方向、時間方向）はこれに限られるものではない。また、網掛け表記されたキャリアシンボルはヌル信号である。なお、ヌル信号の数を増やしてもよい。残りのキャリアシンボルはデータキャリアである。

【0027】

つまり、図３（ａ）は、第１の送信アンテナから送信されるＯＦＤＭ信号として、中央にＳＰ信号を有する第１のクラスターパイロットと、ヌル信号のみからなる第２のクラスターパイロットを所定の間隔に交互に配置する例を示している。また、図３（ｂ）は、第２の送信アンテナから送信されるＯＦＤＭ信号として、中央にＳＰ信号を有する第３のクラスターパイロットを第２のクラスターパイロットと同位置に配置し、ヌル信号のみからなる第４のクラスターパイロットを第１のクラスターパイロットと同位置に配置する例を示している。

【0028】

ＯＦＤＭフレーム構成部１１８は、空間／時空間符号化部１１６により生成された信号に、パイロット信号生成部１１７により生成されたパイロット信号（ＳＰ信号、ＴＭＣＣ信号、及びＡＣ信号）を挿入し、全キャリアを１ ＯＦＤＭシンボルとして、所定数のＯＦＤＭシンボルのブロックでＯＦＤＭフレームを構成し、逆フーリエ変換部１１９に出力する。

【0029】

逆フーリエ変換部１１９は、ＯＦＤＭフレーム構成部１１８により生成されたＯＦＤＭシンボルに対して、逆フーリエ変換処理を施して時間領域の有効シンボル信号を生成し、ＧＩ付加部１２０に出力する。

【0030】

ＧＩ付加部１２０は、逆フーリエ変換部１１９により生成された有効シンボル信号の先頭に、有効シンボル信号の後半部分をコピーしたガードインターバルを挿入し、直交変調処理及びＤ／Ａ変換を施したアナログ信号を、送信アンテナ１２１を介して外部に送信する。

【0031】

送信アンテナ１２１は、例えば偏波間の直交性を利用した偏波ＭＩＭＯの場合には、水平偏波用アンテナ及び垂直偏波用アンテナ、又は右旋円偏波用アンテナ及び左旋円偏波用アンテナである。

【0032】

［受信装置］
次に、本発明に係る受信装置について説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る受信装置の構成例を示すブロック図である。図２に示す例では、受信装置２は、受信アンテナ２００と、ＧＩ除去部２０１と、フーリエ変換部２０２と、パイロット信号抽出部２０３と、伝送路応答推定部２０４と、ＭＩＭＯ検出部２０５と、時間・周波数デインターリーブ部２０６と、尤度比算出部２０７と、ビットデインターリーブ部２０８と、誤り訂正符号復号部２０９と、エネルギー逆拡散部２１０と、を備える。受信装置２は、送信装置１から、ＳＰ信号の両側に隣接する複数のキャリアシンボルをヌル信号としたクラスターパイロットを含むＯＦＤＭ信号を受信する。

【0033】

ＧＩ除去部２０１は、受信アンテナ２００を介して受信したＯＦＤＭ信号を直交復調処理してベースバンド信号を生成し、Ａ／Ｄ変換によりアナログ信号を生成する。そして、ＧＩ除去部２０１は、ガードインターバルを除去して有効シンボル信号を抽出する。

【0034】

フーリエ変換部２０２は、ＧＩ除去部２０１から入力される有効シンボル信号に対して、フーリエ変換処理を施して複素ベースバンド信号を生成し、パイロット信号抽出部２０３及びＭＩＭＯ検出部２０５に出力する。

【0035】

パイロット信号抽出部２０３は、フーリエ変換部２０２から入力される複素ベースバンド信号からパイロット信号を抽出し、伝送路応答推定部２０４に出力する。

【0036】

伝送路応答推定部２０４は、複素ベースバンド信号に含まれるクラスターパイロットをもとに時間領域の伝搬路行列を算出した後、周波数領域の伝搬路行列を算出し、ＭＩＭＯ検出部２０５に出力する。具体的な演算については後述する。

【0037】

ＭＩＭＯ検出部２０５は、フーリエ変換部２０２から入力される複素ベースバンド信号を、伝送路応答推定部２０４で推定された伝送路応答を用いて波形等化及びＭＩＭＯ分離を行い、時間・周波数デインターリーブ部２０６に出力する。

【0038】

時間・周波数デインターリーブ部２０６は、ＭＩＭＯ検出部２０５によりＭＩＭＯ分離されたデータの順序を、時間方向及び周波数方向に、送信装置１の時間・周波数インターリーブ部１１５と逆方向に並べ替えるデインターリーブ処理を行い、尤度比算出部２０７に出力する。

【0039】

尤度比算出部２０７は、時間・周波数デインターリーブ部２０６から入力されるデータから、送信された各ビットのＬＬＲ（Log Likelihood Ratio：対数尤度比）を雑音分散を用いて算出し、ビットデインターリーブ部２０８に出力する。

【0040】

ビットデインターリーブ部２０８は、尤度比算出部２０７から入力されるＬＬＲの順序を、ビット単位で、送信装置１のビットインターリーブ部１１３と逆方向に並べ替えるデインターリーブ処理を行い、誤り訂正符号復号部２０９に出力する。

【0041】

誤り訂正符号復号部２０９は、ビットデインターリーブ部２０８から入力されるＬＬＲを用いて、既知の手法（例えば、sum-product復号法）により、送信されたビットの推定値を復号し、エネルギー逆拡散部２１０に出力する。

【0042】

エネルギー逆拡散部２１０は、誤り訂正符号復号部２０９から入力されるデータを、送信装置１のエネルギー拡散部１１１と逆方向に拡散させるエネルギー逆拡散処理を行い、最終的な受信データとして外部に出力する。

【0043】

伝送路応答推定部２０４によりＩＣＩ成分の推定が行われ、ＩＣＩの補償は、例えばＭＩＭＯ検出部２０５で行うことができる。あるいは、尤度比算出部２０７で確率伝搬法（ＢＰ：Belief Propagation）を適用して受信シンボルの尤度関数を算出し、最大事後確率（ＭＡＰ：Maximum a posteriori probability）復号によりＩＣＩを考慮したＬＬＲを算出することでＩＣＩを補償することができる。なお、確率伝搬法の詳細については、P.Ochandiano, H. Wymeersch, I. Sobr'on, L. Mart'inez, M. Mendicute : “Novel ICI Suppressing Receiver for High-Mobility DVB-T2 Reception with Large FFT Modes”, IEEE International Symposium on Broadband Multimedia Systems and Broadcasting (BMSB), mm11-66 (June 2011)を参照されたい。

【0044】

［伝送路応答推定］
次に、伝送路応答推定部２０４の具体的な推定方法について説明する。周波数領域での送信信号をｘ_j（ｊ＝１，２）、受信信号をｙ_i（ｉ＝１，２）とする。また、２×２ＭＩＭＯの周波数領域の伝搬路行列をＨ_ij、受信信号に加わる雑音をｚ_iとすると、受信信号ｙ_iは、式（１）で示される。

【0045】

【数1】

【0046】

Ｈ_ij^(t)は式（２）で示される時間領域の伝搬路行列、Ｆは式（３）で示される要素を持つフーリエ変換行列、Ｆ^Hは逆フーリエ変換行列を示す。時間領域の伝搬路行列Ｈ_ij^(t)の要素中のＬは、推定する伝搬路応答において考慮する、遅延波の直接波に対する最大遅延時間にＦＦＴサンプル速度をかけた数を示す。ＮはＦＦＴサイズを示し、時間領域の伝搬路行列Ｈ_ij^(t)はＮ×Ｎの行列となる。このようにして伝搬路行列を時間領域で表すことにより、隣接するサブキャリア間のＩＣＩ成分を算出することができる。

【0047】

【数2】

【0048】

【数3】

【0049】

本実施形態では、４つの時間領域の伝搬路行列Ｈ₁₁^(t)，Ｈ₁₂^(t)，Ｈ₂₁^(t)，Ｈ₂₂^(t)それぞれに対して基底展開モデルを適用する。基底展開モデルは、時間領域の伝搬路行列を基底関数行列と係数の積で表現できると仮定し、その係数を求める推定法である。式（２）のＨ_ij^(t)のｌ行目のゼロではないＬ個の要素ｈ_ij,l^(t)を（ｈ_ij,l,0，・・・，ｈ_ij,l,L-1）と表すと、ｈ_ij,l^(t)は式（５）の要素を持つ基底関数行列Ｂ＝［ｂ₀，・・・，ｂ_q］を用いて、式（４）で表すことができる。ｂ_qは基底関数と呼ばれており、ｂ_q＝［ｂ_q,0，・・・，ｂ_q,N-1］^Tで示され、各要素ｂ_a,bは式（５）で表される。なお、Ｑは基底関数ｂ_qの数を設定するための正の整数であり、例えばＱ＝２とする。

【0050】

【数4】

【0051】

式（４）を拡張すると、単位行列Ｉを用いて、時間領域の伝搬路行列Ｈ_ij^(t)は式（６）で表すことができる。

【0052】

【数5】

【0053】

よって、基底展開モデルを用いることにより、伝搬路行列Ｈ_ij^(t)は行列ｈ_ij,rを求めることで算出でき、行列ｈ_ij,rのサイズはＬ×（Ｑ＋１）であるため、演算量を大幅に減らすことができる。

【0054】

次に、行列ｈ_ij,rを求める方法を示す。式（６）を式（１）に代入すると、式（１）は、基底関数ｂ_qの周波数応答である巡回行列Ｄ_qと、基底展開した周波数応答をフーリエ変換したΔ_ij,qとを用いて、式（７）で表すことができる。Ｆ_Lはフーリエ変換行列Ｆの最初のＬ列を示す。ここで、巡回行列Ｄ_qは式（８）で表され、Δ_ij,qは式（９）で表される。

【0055】

【数6】

【0056】

クラスターパイロットにデータキャリアからの干渉成分がないと仮定すると、クラスターパイロット部分の受信信号ｙ_i,m^(p)（ｍ＝０，…，Ｃ）は、データ信号と分離することができ、クラスターパイロットの送信信号ｘ_j,m^(p)と雑音ｚ_i,m^(p)からなる式（１０）で表すことができる。ここで、ＣはＯＦＤＭ １シンボルあたりのクラスターパイロット数を示し、上付きの（ｐ）はクラスターパイロット部分を示す。

【0057】

【数7】

【0058】

さらに式（１０）は、式（１２）を用いると式（１１）で表すことができる。

【0059】

【数8】

【0060】

［伝送路応答推定の第１の具体例］
第１の具体例として、図２で示したクラスターパイロットを有するＯＦＤＭ信号を伝送するＭＩＭＯシステムにおいて、ＩＣＩ成分の推定を含めた伝搬路特性を推定する例を示す。図２（ａ）に示す送信信号をｘ₁、図２（ｂ）に示す送信信号をｘ₂とすると、クラスターパイロットの中央にあるＳＰ信号は、半数が送信信号ｘ₁とｘ₂で同じ信号となり、残る半数が送信信号ｘ₂のＳＰ信号のみ反転した信号である。また、隣接するクラスターパイロット間は十分な周波数間隔があるため、分離して考えることができる。よって、式（１１）は式（１３）の２つの式に分離することができる。

【0061】

【数9】

【0062】

式（１３）の上付きの（ｐ１）は同じＳＰ信号を持つクラスターパイロットの集合を示し、上付きの（ｐ２）は送信信号ｘ₂のＳＰ信号が反転しているクラスターパイロットの集合を示す。同じＳＰ信号を持つクラスターパイロットの場合はＸ₂^(p1)＝Ｘ₁^(p1)となり、送信信号ｘ₂のＳＰ信号が反転している場合はＸ₂^(p2)＝−Ｘ₁^(p1)となる。これを式（１３）に代入すると式（１４）となる。

【0063】

【数10】

【0064】

式（１４）にＭＭＳＥ（Minimum Mean Squared Error）を適用すると、式（１５）によりｈ_i1,r＋ｈ_i2,rと、ｈ_i1,r−ｈ_i2,rを求められ、ｈ_i1,rとｈ_i2,rは式（１６）となる。

【0065】

【数11】

【0066】

式（１５）及び式（１６）のＷ_MMSEは式（１７）により表される。ここで、Ｅ｛｝は期待値を示す。

【0067】

【数12】

【0068】

式（１４）〜（１６）に受信信号ｙ₁，ｙ₂をそれぞれ代入すると、ｈ_11,r，ｈ_12,r，ｈ_21,r，ｈ_22,rを求められる。その後、式（６）から時間領域の伝搬路行列Ｈ_ij^(t)を算出し、最後に式（１）により周波数領域の伝搬路行列Ｈ_ij（＝Ｈ₁₁、Ｈ₁₂、Ｈ₂₁、Ｈ₂₂）を算出することができる。以上により、キャリア間干渉成分の推定を含めた伝搬路特性を推定できる。

【0069】

［伝送路応答推定の第２の具体例］
次に、第２の具体例として、図３で示したクラスターパイロットを有するＯＦＤＭ信号を伝送するＭＩＭＯシステムにおいて、ＩＣＩ成分の推定を含めた伝搬路特性を推定する例を示す。図３（ａ）に示す送信信号をｘ₁、図３（ｂ）に示す送信信号をｘ₂とすると、２つの送信信号ｘ₁とｘ₂のクラスターパイロットの中央にあるキャリアは、送信信号ｘ₁がＳＰ信号の場合は送信信号ｘ₂はヌル信号であり、送信信号ｘ₂がＳＰ信号の場合は送信信号ｘ₁はヌル信号である。

【0070】

第２の具体例についても、第１の具体例と同様にパイロット信号の集合を２つに分離して考える。（ｐ１）を送信信号ｘ₁がＳＰ信号の場合のクラスターパイロットの集合、（ｐ２）を送信信号ｘ₂がＳＰ信号の場合のクラスターパイロットの集合とすると、式（１１）は式（１８）の２つの式に分離することができる。

【0071】

【数13】

【0072】

式（１８）にＭＭＳＥを適用すると、式（１９）によりｈ_i1,rとｈ_i2,rを求めることができる。

【0073】

【数14】

【0074】

式（１９）のＷ_MMSEは式（２０）により表される。

【0075】

【数15】

【0076】

式（１９）に受信信号ｙ₁，ｙ₂をそれぞれ代入すると、ｈ_11,r，ｈ_12,r，ｈ_21,r，ｈ_22,rを求められる。その後、式（６）から時間領域の伝搬路行列Ｈ_ij^(t)を算出し、最後に式（１）により周波数領域の伝搬路行列Ｈ_ij（＝Ｈ₁₁、Ｈ₁₂、Ｈ₂₁、Ｈ₂₂）を算出することができる。以上により、キャリア間干渉成分の推定を含めた伝搬路特性を推定できる。

【0077】

上述したように、本発明に係る受信装置２は、クラスターパイロットを含むＯＦＤＭ信号を受信し、クラスターパイロットをもとに時間領域の伝搬路行列Ｈ_ij^(t)を算出した後、周波数領域の伝搬路行列Ｈ_ijを算出するため、ＩＣＩ成分を考慮した伝搬路特性を推定することができる。また、伝送路応答推定部２０４は、時間領域の伝搬路行列Ｈ_ij^(t)を基底関数行列Ｂと係数の積で表現できると仮定して算出することにより、演算量を大幅に減らすことができる。

【0078】

なお、上述した受信装置２として機能させるためにコンピュータを好適に用いることができ、そのようなコンピュータは、受信装置２の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを該コンピュータの記憶部に格納しておき、該コンピュータのＣＰＵによってこのプログラムを読み出して実行させることで実現することができる。なお、このプログラムは、コンピュータ読取り可能な記録媒体に記録可能である。

【0079】

上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、実施形態に記載の複数の構成ブロックを１つに組み合わせたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。

【0080】

また、上述した実施形態では２×２ＭＩＭＯシステムを例に説明したが、送信アンテナ数及び受信アンテナ数がさらに多いＭＩＭＯシステムについても同様に、本発明を適用することができる。

【符号の説明】

【0081】

２ 受信装置
２００ 受信アンテナ
２０１ ＧＩ除去部
２０２ フーリエ変換部
２０３ パイロット信号抽出部
２０４ 伝送路応答推定部
２０５ ＭＩＭＯ検出部
２０６ 時間・周波数デインターリーブ部
２０７ 尤度比算出部
２０８ ビットデインターリーブ部
２０９ 誤り訂正符号復号部
２１０ エネルギー逆拡散部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】