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【発明の名称】 適応干渉キャンセル受信機
【発明者】 【氏名】吉野 仁

【氏名】鈴木 博
【目的】 等レベル干渉信号、未知干渉信号を除去する。
【構成】 アンテナ１−１〜１−ＮB の受信信号をトランスバーサルフィルタＦＦＦ1 〜ＦＦＦNBでそれぞれ重み付けした後合成手段３で合成し、その合成信号から、推定希望信号、推定干渉信号を誤差推定手段４で差し引き、その推定誤差から尤度を求め、状態推定手段６で状態遷移を考慮して希望信号系列、干渉信号系列を推定し、更に希望信号推定手段８、干渉信号推定手段７−１〜７−Ｎで推定希望信号、推定干渉信号を作り、パラメータ制御手段９で前記推定誤差と、推定信号系列とから推定手段８、７−１〜７−Ｎ、フィルタＦＦＦ1 〜ＦＦＦNBの各タップ係数を更新する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 希望信号推定手段と１つ以上の干渉信号推定手段を有し、これら希望信号および干渉信号推定手段で生成された希望信号および１つ以上の干渉信号の受信推定信号（レプリカ）を、誤差推定手段において受信信号から減算して誤差信号を算出し、前記誤差信号より計算される尤度信号により希望信号および１つ以上の干渉信号の状態遷移を考慮した状態推定手段により受信された希望信号および干渉信号の信号系列を推定し、推定された信号系列に基づいて送信された信号を復号して出力する適応干渉キャンセル受信機において、複数の受信アンテナと、これら受信アンテナと対応してそれぞれ設けられ、その受信信号に対して重み付けを行う受信信号重み付け手段と、前記各受信信号重み付け手段の各出力を合成して前記誤差推定手段へ受信信号として供給する合成手段とを具備することを特徴とする適応干渉キャンセル受信機。
【請求項２】 前記受信信号重み付け手段のそれぞれは、対応する入力受信信号をＴ（ただし、Ｔは前記入力受信信号のシンボル時間）単位で遅延して互いに異なる遅延時間の複数の遅延信号を出力する遅延手段と、前記受信入力信号と、各遅延信号に対し、それぞれに対応するタップ係数を乗ずる乗算手段と、これらタップ係数を乗算された前記受信入力信号および各遅延信号を合成して出力する合成手段とから構成される請求項１記載の適応干渉キャンセル受信機。
【請求項３】 前記受信信号重み付け手段のそれぞれは、対応する入力受信信号をＴ／ｎ（ただし、Ｔは前記入力受信信号のシンボル時間、ｎは２以上の整数値）単位で遅延して互いに異なる遅延時間の複数の遅延信号を出力する遅延手段と、前記受信入力信号と、各遅延信号に対し、それぞれに対応するタップ係数を乗ずる乗算手段と、これらタップ係数を乗算された前記受信入力信号および各遅延信号を合成して出力する合成手段とから構成される請求項１記載の適応干渉キャンセル受信機。
【請求項４】 前記受信信号重み付け手段のそれぞれは、前記受信入力信号に対し、それぞれに対応するタップ係数を乗じて出力する乗算手段から構成される請求項１記載の適応干渉キャンセル受信機。
【請求項５】 前記誤差推定手段からの誤差信号と、前記状態推定手段からの希望信号および干渉信号の各信号系列候補とを用いて、前記希望信号推定手段および前記干渉信号推定手段で用いられるタップ係数とともに、前記受信信号重み付け手段のタップ係数を推定更新する変換パラメータ制御手段を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の適応干渉キャンセル受信機。
【請求項６】 合成された受信信号から希望信号の推定値（レプリカ）および干渉信号の推定値（レプリカ）を減算する前記誤差推定手段に、前記各推定値を減算する加算器の出力誤差信号を選択する誤差信号選択スイッチが設けられ、前記変換パラメータ制御手段は、前記誤差信号選択スイッチの出力誤差信号と、その出力誤差信号が取出された加算器よりも前記状態推定手段側にある加算器に対応する（干渉信号）推定手段を除く干渉信号推定手段のタップ係数と前記受信信号重み付け手段のタップ係数および前記選択スイッチが接続された希望信号推定手段のタップ係数とを推定更新し、つぎに、推定更新した前記受信信号重み付け手段のタップ係数を固定した状態で、前記希望信号推定手段およびすべての干渉信号推定手段のタップ係数を、前記状態推定手段からの希望信号および干渉信号の信号系列候補と、希望信号推定手段からの希望信号の推定値と、すべての干渉信号推定手段からの各干渉信号の推定値を合成された受信信号から減算して得られる誤差信号とを用いて、推定更新する手段であることを特徴とする請求項５記載の適応干渉キャンセル受信機。
【請求項７】 前記誤差推定手段に、その誤差推定手段の各加算器と希望信号推定手段、干渉信号推定手段との接続を入れ替えることができる推定信号切り替え手段が設けられ、この推定信号切り替え手段の切り替えで前記誤差信号選択スイッチの出力する誤差信号に含まれる干渉信号成分の構成を変化させ、その結果得られる前記受信信号重み付け手段のタップ係数の更新値を変化させて最適な受信信号重み付け手段のタップ係数を比較選択することを特徴とする請求項６記載の適応干渉キャンセル受信機。
【請求項８】 希望信号推定手段で生成された希望信号を、誤差推定手段において受信信号から減算して誤差信号を算出し、前記誤差信号より計算される尤度信号により希望信号の状態遷移を考慮した状態推定手段により受信された希望信号の信号系列を推定し、推定された信号系列に基づいて送信された信号を復号して出力する適応干渉キャンセル受信機において、複数の受信アンテナと、これら受信アンテナとそれぞれ対応して設けられ、その受信信号に対して重み付けを行う受信信号重み付け手段と、前記各受信信号重み付け手段の各出力を合成して前記誤差推定手段へ受信信号として供給する合成手段とを具備することを特徴とする適応干渉キャンセル受信機。
【請求項９】 前記変換パラメータ制御手段は、前記誤差推定手段の出力する誤差信号と、前記状態推定手段の出力する希望信号および干渉信号の信号系列候補とを用いて、ＲＬＳ適応アルゴリズムを用いてタップ係数を更新する手段であることを特徴とする請求項５乃至８の何れかに記載の適応干渉キャンセル受信機。
【請求項１０】 前記変換パラメータ制御手段は、前記誤差推定手段の出力する誤差信号と、前記状態推定手段の出力する希望信号および干渉信号の信号系列候補を用いて、ＬＭＳ適応アルゴリズムを用いてタップ係数の更新をすることを特徴とする請求項５乃至８の何れかに記載の適応干渉キャンセル受信機。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えばディジタル移動通信において近接するゾーンからの同一チャネル干渉、符号間干渉などの干渉信号による伝送特性の劣化を補償することを可能とする干渉波除去機能を有する受信機に適する。
【０００２】
【従来の技術】ディジタル移動通信などの無線通信においては、同一チャネル干渉を避け、かつ周波数を有効に利用するため、地理的に離れた場所で同じ周波数を繰り返して使用することが行われている。今日の自動車・携帯電話では、複数のセル（ゾーン）で構成される小セル構成のセルラー方式が採用されている。セルラー方式では、セル構成法を工夫して、サービスエリア内で互いに干渉妨害を受けない間隔を保ったセル間で、同じ周波数を別々の通信に使用し、周波数の有効利用を図っている。しかし、実際にはセルの小型化、３次元化に伴い、セル構成を工夫することのみでは、同一チャネル干渉を回避することが困難になりつつある。
【０００３】『移動無線において変動する伝送路における等化方法及び適応等化器』〔特願平４−８５７６５〕には、移動通信におけるマルチパスフェージングにより伝送される信号がマルチパス歪みを受けた場合に、この歪みを補償するため適応等化機能を有する最尤系列推定器を用いた補償技術が開示されている。この文献では、高速に変動する無線伝搬路に高速かつ正確に追従する最尤系列推定に適した伝送路パラメータ推定法が提案され、等化器では符号間干渉を除去しているが、同一チャネル干渉は、除去していないので信号レベルの高い同一チャネル干渉条件では、動作しないという欠点があった。まず、従来技術として上記適応等化機能を有する最尤系列推定を用いた受信機について説明する。図１１に従来の適応等化機能を有する最尤系列推定を用いた受信機の構成の例を示す。この受信機は受信される希望信号を推定して出力する希望信号推定手段１よりの希望受信波推定信号を、端子１００に入力されるサンプリングされた受信信号から減算して推定誤差信号を誤差推定手段３で出力し、この受信信号から希望受信波推定信号が減算された推定誤差信号の尤度を、状態推定手段４により最尤系列推定を行って求め、この状態推定手段４の出力および推定誤差信号にもとづき変換パラメータ制御手段５により希望信号推定手段１の変換パラメータを制御する。
【０００４】状態推定手段４は図１１に示すように、推定誤差信号が供給される尤度計算回路４０１と、その尤度計算回路４０１の出力から受信信号の最尤系列推定を行う最尤系列推定器４１３と、その最尤系列推定により推定希望信号系列を発生する信号系列発生回路４１５とを備える。また、希望信号推定手段１はトランスバーサルフィルタ１０１で構成されている。変換パラメータを制御する変換パラメータ制御手段５は、タップ係数制御部５１で構成され、トランスバーサルフィルタ１０１のタップ係数を推定誤差信号および推定希望信号系列に基づいて設定する。タップ係数制御部５１の構成については後述する。この図１１に示す受信機の動作を信号の流れを中心にして説明する。
【０００５】最尤系列推定器４１３の内部で信号の遷移する状態を発生させる。この遷移する状態をもとに信号系列発生回路４１５で変調された送信信号系列を生成し、状態推定手段４の端子４ａに出力する。この送信信号系列は、希望信号推定手段１及びタップ係数制御部５１で用いられる。希望信号推定手段１は前述のようにトランスバーサルフィルタ１０１で構成されており、このトランスバーサルフィルタ１０１のタップ係数は、タップ係数制御部５１により、変動する伝送路のインパルスレスポンスに応じて適応的に変化させることができる。このトランスバーサルフィルタ１０１は、状態推定手段４で生成された送信信号系列を入力として受信推定信号を出力する。
【０００６】誤差推定手段３は、加算回路３１で構成されており、入力端子１００よりの受信信号から希望信号推定手段１の出力である希望受信波推定信号を減算して推定誤差信号を出力する。受信信号に干渉波成分が含まれていない場合には、この推定誤差信号は、雑音成分のみとなる。推定誤差信号は状態推定手段４の尤度計算回路４０１に入力され尤度信号に変換される。
【０００７】尤度計算回路４０１には推定誤差を２乗する２乗回路を用いることができる。尤度信号は最尤系列推定器４１３に入力される。ここで尤度計算回路４０１として２乗回路を用いると、尤度信号すなわち２乗回路の出力の大きさが最小になると尤度が最大になることになる。これにより尤度信号は最尤系列推定器４１３に入力されて送信信号系列の推定が行われる。
【０００８】次に図１１の各構成ブロックごとにその機能を説明する。まず、状態推定手段４について説明する。最尤系列推定器４１３は、受信信号の遷移する状態に対応した状態系列候補を順次発生させ出力する。次に信号系列発生回路４１５で、この候補により変調された送信信号系列を生成し、希望信号推定手段１へ出力する。この候補に対応する推定誤差信号を状態推定手段４の入力端子４ｉより入力し、尤度計算回路４０１で尤度信号に変換する。ここで得られた尤度信号を用いて尤度が高くなる系列を選択し、これを受信信号系列（すなわち希望信号系列）として信号判定を行う。受信信号系列の候補を順次出力する機能は、カウンタ機能を有する集積回路で容易に実現できる。最尤系列推定器４１３は入力端子１００から入力される受信信号サンプル値が保持されている間に、すべての受信信号系列の候補について尤度が高くなる系列の探索を行う。しかし、信号系列が長くなると可能性のある信号系列候補の数は指数関数的に増大するので、実際には、ビタビアルゴリズムを用いて探索する信号系列候補の数を適宜減らし演算量を少なくする。
【０００９】図１１の例では希望信号推定手段１としては、トランスバーサルフィルタ１０１をもちいる。状態推定手段４の出力はこのトンラスバーサルフィルタ１０１に入力され、受信波の推定信号となる。トランスバーサルフィルタ１０１のタップ係数は、タップ係数制御部５１によって制御される。タップ係数制御部５１は、図１２に示すように構成されており、タップ係数記憶回路５１１、タップ係数切り替えスイッチ５１２、タップ係数更新回路５１３から構成される。
【００１０】タップ係数記憶回路５１１は、各状態に対応するタップ係数の組（タップ係数ベクトル）を記憶する回路である。タップ係数切り替えスイッチ５１２は、各状態に対応したタップ係数ベクトルをタップ係数記憶回路５１１から選択し、トランスバーサルフィルタ１０１へ出力する。タップ係数更新回路５１３は、最尤系列推定器４１３での各状態ごとの最尤系列推定が終了した時点で、タップ係数記憶回路５１１に記憶されている各状態に対応する複数の組のタップ係数ベクトルをそれぞれ更新する。このタップ係数の更新は、状態推定手段４から出力された信号系列と誤差推定手段３の出力である推定誤差信号を用いて行われる。この更新はＲＬＳアルゴリズムやＬＭＳ（最小自乗平均法）アルゴリズムなどの適応アルゴリズムを用いて推定誤差信号が小さくなるように各状態に対応するタップ係数ベクトルごとに行われる。したがって、更新されたタップ係数ベクトルは、現時点での伝送路インパルスレスポンスを反映させたものとなるので、移動無線通信のようにフェージングにより伝送路が高速に変動するような場合に伝送路への追従性が向上するので良好な受信特性を得ることが出来る。
【００１１】また、前記文献では、受信信号のサンプリングクロックのタイミングオフセットによる受信特性劣化を克服するための技術として図１３に示すように希望信号推定手段で用いられるトランスバーサルフィルタ（３４−４1 と３４−４2 ）に分数間隔形トランスバーサルフィルタを用いた最尤系列推定形適応等化器も提案している。
【００１２】つまり図１１においては入力端子１００の入力は、受信信号がそのシンボル周期Ｔごとにサンプリングされたディジタル信号であったが、図１３では２ブランチのダイバーシチィ受信であり、かつ、サンプリング回路３４−２1 ，３４−２2 でそれぞれシンボル周期Ｔの整数分の１の周期サンプリングされてディジタル信号とされる。相関器３４−３1 ，３４−３2 にて、送信信号に含まれる既知信号によりブランチごとの伝送路のインパルスレスポンスを推定して、これに応じてトランスバーサルフィルタ３４−４1 ，３４−４2 の各フィルタ係数を設定する。このサンプリング回路３４−２1 ，３４−２2 の出力からトランスバーサルフィルタ３４−４1 ，３４−４2 よりの推定受信信号との差をとり、その推定誤差信号を２乗し、その２乗値に応じたメトリック値をメトリック回路３４−７1，３４−７2 でそれぞれ演算し、その各メトリック値を加算して、ビタビアルゴリズム回路３４−１２へ供給する。ビタビアルゴリズム回路３４−１２からの可能な状態遷移に符号系列を信号発生回路３４−１４に入力し、これら信号系列により受信信号と対応し変調波を変調波再生回路３４−１５で再生してトランスバーサルフィルタ３４−４1 ，３４−４2 へ供給する。このようにいわゆるオーバーサンプリングによりサンプリングクロックのタイミングオフセットによる受信特性の劣化を克服できる。
【００１３】希望波と干渉波の送信シンボル候補と、これら２つの信号に対応する伝送路パラメータからレプリカを生成し、これらのレプリカを受信信号から減算した誤差信号の２乗に−１を乗積した値を対数尤度（Ｌｏｇ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）として用い、符号間干渉が発生する条件で、希望波およびチャネル間干渉波の信号を最尤系列推定器により判定する受信機が、すでにいくつか提案されている。
【００１４】例えば、Ｗ．Ｖａｎ Ｅｔｔｅｎは、最尤系列推定器としてビタビアルゴリズムを用いた受信機を提案し検討している（Ｗ．Ｖａｎ Ｅｔｔｅｎ，“Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｒｃｅｉｖｅｒ ｆｏｒ ＭｕｌｔｉｐｌｅＣｈａｎｎｅｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ”ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｆｅｂｒｕａｒｙ１９７６）。しかしながら、この受信機では、伝送路インパルスレスポンスの値が既知であるとしている。伝送路パラメータを推定し、かつ最尤系列推定器を用いた受信機の提案が、Ｈｏｗａｒｄ Ｅ．Ｎｉｃｈｏｌｓ，Ａｒｉｔｈｕｒ Ａ．ＧｉｏｒｄａｎｏおよびＪｈｏｎ Ｇ．Ｐｒｏａｋｉｓによって行われている。彼らの提案では、伝送路パラメータ推定において、一定時間固定遅延させた受信信号サンプルと同一時間遅延して出力される最尤系列推定器でのシンボル判定推定値を用いて、適応アルゴリズムにより伝送路パラメータの推定及び更新を行っている。これは、伝送路の時間変動が比較的緩やかである場合に良好に動作する。しかし、移動通信伝搬路においては、希望波と干渉波の振幅と位相が高速に変動するため、Ｈｏｗａｒｄ Ｅ．Ｎｉｃｈｏｌｓ，等が提案した一定時間遅延させた受信信号サンプルの推定値では現時点の推定値ではないので、伝送特性が大幅に劣化する。
【００１５】Ａ．Ｐ．Ｃｌａｒｋ，Ｊ．Ｄ．Ｈａｒｖｅｙ，Ｊ．Ｐ．Ｄｒｉｓｃｏｌｌは、最尤系列推定を用いた適応最尤受信器で問題となる固定遅延による伝送路パラメータの推定劣化を克服する方法としてＮｅａｒ−Ｍａｘｉｍｕｍ−Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎを提案し、最尤系列推定に基ずく適応等化器の特性を改善している（Ａ．Ｐ．Ｃｌａｒｋ，Ｊ．Ｄ．Ｈａｒｖｅｙ ａｎｄ Ｊ．Ｐ．Ｄｒｉｓｃｏｌｌ，“Ｎｅａｒ−ｍａｘｉｍｕｍ−ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｆｏｒ ｄｉｓｔｏｒｔｅｄ ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌｓ”，Ｒａｄｉｏ＆Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｖｏｌ．４８，Ｎｏ．６，ｐｐ．３０１−３０９）。また、さらにＡ．Ｐ．Ｃｌａｒｋは、Ｎｅａｒ−ｍａｘｉｍｕｍ−ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎを用いて、同一周波数チャネルを用いて２信号を伝送するＦＤＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式を提案している（Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ ４，８６２，４８３）。しかし、Ａ．Ｐ．Ｃｌａｒｋらの提案するＮｅａｒ−ｍａｘｉｍｕｍ−ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎは、メモリに保存する送信信号系列候補（Ｆｉｒｓｔ Ｖｅｃｔｏｒ）およびそれらに対応する伝送路パラメータの組（ベクトル）が多く、また、拡張された受信信号系列候補（Ｓｅｃｏｎｄ Ｖｅｃｔｏｒ）を尤度の大きい順に、順次選択し、新たな送信信号系列候補（Ｆｉｒｓｔ Ｖｅｃｔｏｒ）としている。このため、最も尤度の大きい送信信号系列候補（Ｆｉｒｓｔ Ｖｅｃｔｏｒ）の尤度が、他の送信信号系列候補（Ｆｉｒｓｔ Ｖｅｃｔｏｒ）の尤度より著しく大きい場合には、拡張された受信信号系列の候補（ＳｅｃｏｎｄＶｅｃｔｏｒ）の尤度の順位は、Ｆｉｒｓｔ Ｖｅｃｔｏｒの尤度で決まってしまうので、他のＦｉｒｓｔ Ｖｅｃｔｏｒが選ばれる可能性はほとんどなくなり、最尤検波とはならない。
【００１６】一方、『干渉波除去方法およびそれを使った受信機と通信システム』〔ＰＣＴ／ＪＰ９４／０００５９〕では、前記『移動無線において変動する伝送路における等化方法及び適応等化器〔特願平４−８５７６５〕』で開示された最尤系列推定に適した伝送路パラメータ推定法を最尤系列推定器を用いた干渉キャンセラに適用し、希望波と干渉波の振幅と位相が独立して高速に変動する移動伝搬路のフェージングの性質を利用し希望波と干渉波の分離を効率的に行うとともに、高速に変動する希望波と干渉波の伝送路パラメータの推定を正確に行えるようにした技術が開示されている。図１４を用いて簡単に説明する。受信すると推定される希望信号の状態遷移に対応した希望信号系列候補と、他局からの干渉信号の状態遷移に対応した干渉信号系列候補とを状態推定手段６にて生成する。次に、その希望信号系列候補から希望信号推定手段８により推定受信希望信号を、干渉信号系列候補から干渉信号推定手段７1 〜７k によりそれぞれ推定受信干渉信号を生成する。こうして得られた推定受信希望信号と推定受信干渉信号を誤差推定手段４により受信信号から減算して推定誤差信号を算出する。状態推定手段６はそれぞれの候補に対して得られた推定誤差信号に基づいて希望信号系列および干渉信号系列を推定する。変換パラメータ制御手段９は、推定された希望信号系列および干渉信号系列と推定誤差信号とに基づいて適応アルゴリズムにより希望信号推定手段８および干渉信号推定手段７1 〜７k の伝送路パラメータを制御する。
【００１７】送信された正しい希望信号系列と干渉信号系列の組と同じ信号系列候補の組に対しては、この推定誤差信号は干渉信号成分が除去されているので、雑音成分のみとなる。このようにして得られた推定誤差信号を用いて状態推定手段６で尤度を計算し希望信号および干渉信号を推定する。したがって、受信信号の最尤推定においては干渉信号の影響が除去されているため、受信信号に干渉信号が含まれている場合でも干渉信号による受信性能の劣化を防止することができ、良好な受信性能を得ることができる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、『移動無線において変動する伝送路における等化方法及び適応等化器』〔特願平４−８５７６５〕では、状態推定手段において他局からの干渉信号系列候補を考慮しておらず、他局からの干渉信号に対応する推定受信干渉信号（干渉信号レプリカ）を生成することができない。そのため、他局からの干渉に対して受信特性が大きく劣化する。また、『干渉波除去方法およびそれを使った受信機と通信システム』〔ＰＣＴ／ＪＰ９４／０００５９〕では、『移動無線において変動する伝送路における等化方法及び適応等化器』〔特願平４−８５７６５〕の欠点を解決するため、予想される他局からの干渉信号に対しても状態推定手段においてその干渉信号系列候補を考慮し、他局からの干渉信号に対応する推定受信干渉信号（干渉信号レプリカ）を生成しているので、あらかじめ予見される干渉信号に対しては、すぐれた干渉除去効果がある。しかし、予め予想できない干渉信号に対しては推定受信干渉信号を生成することが困難となり受信特性が劣化する欠点があった。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、希望信号推定手段と１つ以上の干渉信号推定手段を有し、これら希望信号推定手段および干渉信号推定手段でそれぞれ生成された希望信号および１つ以上の干渉信号の受信推定信号（レプリカ）を、誤差推定手段において受信信号から減算して誤差信号を算出し、前記誤差信号より計算される尤度信号により希望信号および１つ以上の干渉信号の状態遷移を考慮した状態推定手段により受信された希望信号および干渉信号の信号系列を推定し、推定された信号系列に基づいて送信された信号を復号し出力する干渉キャンセル受信機において、複数の受信アンテナ、これらのアンテナに対応する複数の受信信号重み付け手段および各受信信号重み付け手段の出力を合成する合成手段を設け、各受信アンテナで受信された受信信号を前記受信信号重み付け手段で重み付けを行い、合成手段において合成して得られる合成受信信号を前記誤差推定手段に入力される受信信号として用いる。
【００２０】請求項２の発明は請求項１の発明において、前記受信信号重み付け手段のそれぞれは、対応する入力受信信号をＴ（ただし、Ｔは入力受信信号のシンボル時間）単位で遅延して互いに異なる遅延時間の複数の遅延信号を出力する遅延手段と、前記受信入力信号と、各遅延信号に対し、それぞれに対応するタップ係数を乗ずる乗算手段と、タップ係数を乗算された前記受信入力信号および各遅延信号を合成する合成手段とから構成されることを特徴とする。
【００２１】請求項３の発明は請求項１の発明において前記受信信号重み付け手段のそれぞれは、対応する入力受信信号をＴ／ｎ（ただし、Ｔは入力受信信号のシンボル時間、ｎは２以上の整数値）単位で遅延して互いに異なる遅延時間の複数の遅延信号を出力する遅延手段と、前記受信入力信号と各遅延信号に対し、それぞれに対応するタップ係数を乗ずる乗算手段と、タップ係数を乗算された前記受信入力信号および各遅延信号を合成する合成手段から構成されることを特徴とする。
【００２２】請求項４の発明は請求項１の発明において前記受信信号重み付け手段のそれぞれは、前記受信入力信号に対し、それぞれに対応するタップ係数を乗ずる乗算手段から構成されることを特徴とする。請求項５の発明は請求項１乃至４の発明において、前記受信信号重み付け手段のタップ係数は、変換パラメータ制御手段により、誤差推定手段の出力する誤差信号と、状態推定手段の出力する希望信号および干渉信号の信号系列候補を用いて、希望信号推定手段および干渉信号推定手段で用いられるタップ係数とともに、推定更新されることを特徴とする。
【００２３】請求項６の発明は請求項５の発明において、合成された受信信号から希望信号の推定値（レプリカ）および干渉信号の推定値（レプリカ）を減算する前記誤差推定手段において、各推定値を減算する加算器の出力誤差信号を１つづつ順次選択する誤差信号選択スイッチを設け、当該誤差信号選択スイッチの出力誤差信号を用いて、変換パラメータ制御手段により受信信号重み付け手段のタップ係数および希望信号推定手段のタップ係数、誤差推定手段において誤差信号選択スイッチで選択されている加算器よりも状態推定手段側にある加算器に対応する干渉信号推定手段を除く干渉信号推定手段のタップ係数を推定更新し、つぎに、推定更新した受信信号重み付け手段のタップ係数を固定した状態で、希望信号推定手段およびすべての干渉信号推定手段のタップ係数を、状態推定手段の出力する希望信号および干渉信号の信号系列候補と、希望信号推定手段の出力する希望信号の推定値とすべての干渉信号推定手段の出力する各干渉信号の推定値を合成された受信信号から減算して得られる誤差信号を用いて、変換パラメータ制御手段により、推定更新することを特徴とする。
【００２４】請求項７の発明は請求項６の発明において、誤差推定手段に、加算器と推定手段との接続を切り替える推定信号切り替え手段を設け、当該誤差推定手段の切り替えにより加算器における推定値の減算順序を入れ替えて誤差信号選択スイッチの出力する誤差信号に含まれる干渉信号成分の構成を変化させ、その結果得られる受信信号重み付け手段のタップ係数の更新値を変化させて最適な受信信号重み付け手段のタップ係数を比較選択することを特徴とする。つまりこの場合は最初に希望信号の推定値の減算を行うことなく、干渉信号推定値の減算を行い、その後、希望信号推定値の減算を行ってもよい。この場合は、希望信号レベルが少し低下するが、干渉信号との間にレベル差が生じ、希望信号を干渉信号から分離することができる。
【００２５】請求項８の発明は請求項１の発明の受信機から、状態推定手段で希望信号の状態のみを考慮し、干渉信号推定手段をなくし、複数アンテナ、受信信号重み付け手段、合成手段により、アンテナ数より１つ少ない数の方向における指向特性をゼロ（ヌル）として、符号間干渉のみを除去する構成を特徴とする。請求項９の発明は請求項５乃至８の何れかの発明で変換パラメータ制御手段は、誤差推定手段の出力する誤差信号と、状態推定手段の出力する希望信号および干渉信号の信号系列候補を用いて、タップ係数を更新するＲＬＳ適応アルゴリズムを用いることを特徴とする。
【００２６】請求項１０の発明は請求項５乃至８の何れかの発明で、前記変換パラメータ制御手段は、誤差推定手段の出力する誤差信号と、状態推定手段の出力する希望信号および干渉信号の信号系列候補を用いて、タップ係数を更新するＬＭＳ適応アルゴリズムを用いることを特徴とする。
【００２７】
【作用】上記のように、この発明では、複数のアンテナからの受信信号を受信信号重み付け手段により重み付けを行い合成することで、干渉信号推定手段において予め予想できない干渉信号に対しても、その干渉信号の到来方向特性が向上する。また、演算量を削減するため干渉信号推定手段が少ない、もしくはない場合においても他局からの干渉信号を低減し受信特性の劣化を防ぐことが可能である。
【００２８】
【実施例】
実施例１以下、この発明の実施例の詳細を図面に基づいて説明する。図１はこの発明の第１の実施例を示す。この実施例の特徴とする点は、従来の構成に対し、複数の受信アンテナ１−１〜１−ＮB からの受信信号ｙ1 （ｉ）〜ｙNB（ｉ）に重み付けを行う受信信号重み付け手段２と、重み付けされた受信信号を合成する手段３、および重み付け手段２の重み付け複素タップ係数を推定更新する変換パラメータ制御手段９を有する点である。ＮB 本の受信アンテナ１−１〜１−ＮB で受信された受信信号ｙ1 （ｉ）〜ｙNB（ｉ）は、受信信号重み付け手段２においてそれぞれ重み付けされ合成される。
【００２９】受信信号重み付け手段２は受信信号ｙ1 （ｉ）〜ｙNB（ｉ）に対し、例えば各トランスバーサルフィルタＦＦＦ１〜ＦＦＦNBでそれぞれ構成される。このトランスバーサルフィルタの構成例を図２（ａ）に示す。同図に、第ｊアンテナ（ｊ＝１，２，…，ＮB ）に接続されているトランスバーサルフィルタＦＦＦj の構成を示している。図２（ａ）は、対応する入力受信信号をＴ（ただし、Ｔはこの入力受信信号のシンボル時間）単位で遅延して互いに異なる遅延時間の複数の遅延信号を出力する遅延手段２０１−１〜２０１−ｍと、前記入力受信信号と各遅延信号に対して、それぞれに対応する複素タップ係数ｈｆｊ０〜ｈｆｊｍを乗ずる乗算手段２０２−０〜２０２−ｍと、これら複素タップ係数を乗算された前記受信入力信号および各遅延信号を合成する合成手段２０３とで構成される。また、図２（ｂ）は、対応する入力受信信号を、Ｔ／ｎ（ただし、Ｔは前記入力受信信号のシンボル時間、ｎは２以上の整数値で例えばｎ＝２）単位で遅延して互いに異なる遅延時間の複数の遅延信号を出力する遅延手段２０１−ｌ〜２０１−ｍと、前記入力受信信号と各遅延信号に対して、それぞれに対応する複素タップ係数ｈｆｊ０〜ｈｆｊｍを乗ずる乗算手段２０２−０〜２０２−ｍと、これら複素タップ係数を乗算された前記受信入力信号および各遅延信号を合成する合成手段２０３とで構成された例である。
【００３０】各トランスバーサルフィルタＦＦＦ1 〜ＦＦＦNBの出力はさらに合成手段３により合成される。合成手段３の出力は、合成受信信号ｙc （ｉ）として誤差指定手段４に入力される。入力された合成受信信号ｙc （ｉ）は、誤差推定手段４において、希望信号推定手段８および干渉信号推定手段７−１〜７−ＮI よりそれぞれ出力される希望信号の推定値（希望信号レプリカ）と干渉信号の推定値（干渉信号レプリカ）が減算されて誤差信号として出力される。状態推定手段５は希望信号の遷移する複数の状態に対応して、送信したと推定される希望信号系列候補を発生させて希望信号推定手段８に出力するとともに、各干渉信号が遷移する複数の状態に対応して複数の干渉信号系列候補をそれぞれ発生させて干渉信号推定手段７−１〜７−ＮI にそれぞれ供給する。これらの希望信号系列候補および干渉信号系列候補に対応して得られる推定誤差信号εから、尤度計算手段５により尤度を計算し状態推定手段６は得られた尤度を用いて合成受信信号ｙc （ｉ）に含まれる希望信号系列と干渉信号系列の推定を行い系列判定結果を出力する。変換パラメータ推定部９は推定誤差信号および希望信号系列候補、干渉信号系列候補から、適応アルゴリズムにより、受信信号重み付け手段２の重み付け係数、希望信号推定手段８および干渉信号推定手段７−１〜７−ＮI の変換パラメータすなわち伝送路のインパルスレスポンス係数を制御する。
【００３１】この発明では、従来の干渉信号推定手段７−１〜７−ＮI の出力（干渉信号レプリカ信号）を用いて除去することができない他の干渉信号が存在する場合において、複数のアンテナ１−１〜１−ＮB および受信信号重み付け手段２および合成手段３により、前記他干渉信号到来方向に対しアンテナ指向特性にヌル点を設けて、前記他干渉信号を抑圧除去することができ、受信特性が向上する。また、従来の干渉信号推定手段７−１〜７−ＮI の出力（干渉信号レプリカ信号）を用いて干渉信号を除去する場合には、干渉信号の信号系列候補を推定する必要があったが、この発明では、干渉信号の到来する方向に対して、アンテナの指向特性にヌルを向けて干渉を抑圧除去するので、信号系列候補の推定が不要である。したがって、干渉信号が希望信号と異なる変調方式である場合に対しても、その干渉信号に対応する干渉信号推定手段を特別に用意しなくても干渉除去することが可能である。また、図１の入力信号重み付け手段２に図２（ｂ）のＴ／ｎ間隔の遅延した複素タップを用いることにより、受信信号のタイミングクロックずれによる受信特性の劣化を抑えることができる。
【００３２】図３は、受信アンテナ数ＮＢが２、干渉信号推定手段７で考慮する他局からの干渉信号の数が１つある場合の構成を示し、図１と対応する部分に同一符号を付けて重複説明は省略する。
実施例２図４は、図１の構成と誤差推定手段の構成が異なり、また、入力信号重み付け手段２の重み付け係数を制御する方法が異なる場合の例であり、図１と対応する部分に同一符号を付けてある。図４では誤差推定手段４中の加算器４−１〜４−ＮI の出力信号を取り出し選択出力する誤差信号選択スイッチ１０をもつ。図４の誤差推定手段４では、出力端子４０１より出力され尤度計算回路５で用いられる誤差信号の他に、選択スイッチ１０の出力端子４０２より出力される誤差信号を生成する。出力端子４０２より出力される誤差信号は、変換パラメータ推定手段９に加えられる。この誤差信号は入力信号重み付け手段２の各トランスバーサルフィルタの複素タップ係数と、出力端子４０２の誤差信号生成に際して誤差推定手段４においてすでに減算除去されている干渉信号の推定値（干渉信号のレプリカ）を生成する干渉信号推定手段の複素タップ係数を更新するために用いられる。
【００３３】誤差選択スイッチ１０に入力される各誤差信号には、当該加算器以降の加算器で減算される干渉信号成分が減算されないままで残留している。変換パラメータ制御手段９は、誤差選択スイッチ１０で選択された誤差が最小になるように入力信号重み付け手段２の複素タップ係数および希望信号推定手段８の複素タップ係数、減算される干渉信号に対応する干渉信号推定手段の複素タップ係数を更新する。したがって、合成受信信号ｙc （ｎ）に含まれる誤差推定手段で除去されていない干渉信号成分の到来方向に対してはアンテナの指向特性でヌル点が向けられ、これらの干渉信号成分は抑圧される。したがって、等レベルの干渉信号が到来する場合においても、『干渉波除去方法およびそれを使った受信機と通信システム』〔ＰＣＴ／ＪＰ９４／０００５９〕で開示されている干渉キャンセラの欠点である等レベルの干渉信号が存在する場合の特性劣化を、入力信号重み付け手段２および合成手段３によるアンテナ指向性のヌル点制御により、回避することができる。
【００３４】図５は、図４の実施例で受信アンテナ数を２本とし、入力信号重み付け手段２の各トランスバーサルフィルタの複素タップ数を１とした場合の例である。また、同図では干渉信号推定手段７−１で考慮する干渉信号の数を１としている。つぎに、図５を用いて入力信号重み付け手段２の複素タップ係数、希望信号推定手段８のトランスバーサルフィルタＴＶＦＤの各複素タップ係数および干渉信号推定手段７−１のトランスバーサルフィルタＴＶＦＩ１の複素タップ係数の更新方法について具体的例を挙げて説明する。ここでは、希望信号と干渉信号の受信信号レベルが等レベルの場合を取り上げて説明する。ここで、希望信号と干渉信号の受信信号レベルが等レベルの場合は、従来の干渉キャンセル受信機例えば『干渉波除去方法およびそれを使った受信機と通信システム』〔ＰＣＴ／ＪＰ９４／０００５９〕で開示されている干渉キャンセル受信機では、著しい特性劣化を生じることが知られている。まず、誤差信号選択スイッチ１０を１０1 に切り替えて加算器４０１の出力をタップ係数制御のための誤差信号として選択する。希望信号推定手段８の生成する希望受信信号の推定値（希望信号のレプリカ）をすでに加算器４０１で減算しているので、この誤差信号には、希望信号成分は除去されており、干渉信号成分を主成分として伝送路の推定誤差、熱雑音成分などが含まれている。この誤差信号と状態推定手段６が出力する希望信号系列候補を用いて、入力信号重み付け手段２の複素タップ係数および希望信号推定手段８のトランスバーサルフィルタＴＶＦＤの複素タップ係数を更新する。このとき、トランスバーサルフィルタＴＶＦＤの現在の時刻に相当する位置の複素タップ係数または、入力信号重み付け手段２のいずれかの複素タップ係数（例えば図５でｈｆ１）を１．０（実部のみ）とすることができる。つぎに、更新された入力信号重み付け手段２の複素タップ係数を固定したまま、誤差信号選択スイッチ１０を１０2 側にし、加算器４０２の出力する誤差信号と状態推定手段６の出力する希望信号系列候補と干渉信号系列候補を用いて、トランスバーサルフィルタＴＶＦI1とＴＶＦＤの複素タップ係数の更新をする。このとき、すでに更新された入力信号重み付け手段２のタップ係数による重み付けにより、干渉信号成分の到来方向にヌル点が向けられ干渉信号成分がある程度抑圧されているので、状態推定手段６における希望信号と干渉信号の分離識別ができ干渉信号を除去することができる。
【００３５】実施例３図６は、前記図４の構成と誤差推定手段４に、推定信号切り替え手段１１を更に設けた点で異なる。推定信号切り替え手段１１を設けることで、干渉信号推定手段７1 〜７N1よりの各推定干渉信号を、誤差推定手段４内の直列に接続された加算器４−１〜４−Ｎ1 の任意の何れにも切り替え供給することができるようにされる。これにより誤差信号選択スイッチ１０を切り替えて得られる誤差信号に含まれる干渉信号成分の成分を変化させることができる。推定信号切り替え手段１１により、変換パラメータ制御手段４でタップ係数更新に用いられる誤差信号に含まれる干渉信号成分の構成を変化させることができ、特定の干渉信号に対して、入力信号重み付け手段２により、ヌル点を向けて抑圧することができる。すなわち、『干渉波除去方法およびそれを使った受信機と通信システム』〔ＰＣＴ／ＪＰ９４／０００５９〕で開示されている干渉キャンセラの欠点である等レベルの干渉信号が存在する場合の特性劣化を回避する上で有効である。
【００３６】図７は、図６の構成において受信アンテナ数を２、干渉信号推定手段で考慮する干渉信号の数を２波とした場合の具体例である。同図において希望信号と干渉信号推定手段７−１に対応する干渉信号のレベルが等しい場合を取り上げる。推定信号切り替え手段１１においてスイッチの接続状態が点線で示すように端子Ａ−ａ，Ｂ−ｂ，Ｃ−ｃであるとすると、誤差スイッチ１０を１０1 にして前述の入力信号重み付け手段２および合成手段３による干渉信号推定手段７−１に対応する干渉信号希望信号へのアンテナ指向性のヌル点制御により前記干渉信号の信号レベルを下げる必要がある。このとき誤差信号の出力には干渉信号推定手段７−２に対応する干渉信号成分も含まれているので、この干渉信号に対しても干渉信号抑圧をするように動作してしまう。すなわち、ヌル点制御による干渉信号の抑圧を必要としない干渉信号に対してもヌル点を形成してしまい、受信特性の劣化が生じる。そこで、推定信号切り替え手段１１においてスイッチの接続状態が実線で示すように端子Ａ−ｂ，Ｂ−ａ，Ｃ−ｃと切り替え、誤差信号選択スイッチ１０を１０2 に切り替えることにより、この発明の入力信号重み付け手段２および合成手段３を用いて干渉信号を抑圧除去できる干渉信号を任意に選択することができる。
【００３７】図６において、推定信号切替手段１１は希望信号推定手段８も含めて切り替え可能としてもよい。つまり誤差推定手段４において、例えばある干渉信号推定値の減算をまず行い、その後に希望信号推定値の減算を行ってもよい。このようにすると、希望信号のレベルが若干低下するが、従来技術における等レベルの干渉信号が存在する場合の特性劣化を回避することができる。図６、図７において入力信号重み付け手段２は図５と同様に１タップのものとしてもよい。
【００３８】実施例４図８は入力信号重み付け手段２においてトランスバーサルフィルタの複素タップ数が１つの場合である。この場合、入力信号重み付け手段２においては遅延手段を持たない構成となっている。図９は、干渉信号推定手段を持たない構成である。この場合干渉信号の除去は、この発明の入力信号重み付け手段２および合成手段３を用いて動作するアンテナ指向性のヌル点制御による効果のみによる。図９において入力信号重み付け手段２は図１と同様にトランスバーサルフィルタで構成してもよい。その場合の単位遅延手段の遅延量はＴ又はＴ／ｎの何れでもよい。
【００３９】図１０は、受信アンテナが１本の場合である。また、入力信号重み付け手段２では、Ｔ／ｎ時間毎の遅延手段（ｎは２以上の整数、図１０ではｎ＝２の例を示す）を用いた２タップのトランスバーサルフィルタを用いた構成を示す。この構成では、アンテナ指向性のヌル点制御による干渉信号抑圧除去効果は得られないが、状態推定手段６中の最尤系列推定器（ＭＬＳＥ）で問題となるサンプリングクロックのタイミングずれによる受信特性の劣化を改善できる。
【００４０】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、従来からの干渉キャンセラの欠点であった他局からの等レベルの干渉信号による受信特性の劣化を回避することが可能となる。また、信号処理量も少なくてすみ低消費電力化がはかれる。また、干渉キャンセラ側で未知の干渉信号が到来した場合においても干渉抑圧除去効果があり、従来より優れた受信特性を得ることができる。
【出願人】 【識別番号】３９２０２６６９３
【氏名又は名称】エヌ・ティ・ティ移動通信網株式会社
【出願日】 平成７年（１９９５）６月５日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】草野 卓 （外１名）
【公開番号】 特開平８−３３１０２５
【公開日】 平成８年（１９９６）１２月１３日
【出願番号】 特願平７−１３８１０２