专利名称：接收机、发送机和无线通信系统及信道估计方法
技术领域：
本发明涉及在收发机中的具有多个天线的、多输入多输出(MultipleInput Multiple OutputMIMO)方式的接收机、发送机和无线通信系统及信道估计方法。
背景技术：
以往，在移动通信系统中采用的方法一般使用导频信号来进行信道的估计，并采用信道补偿和均衡来检测码元。为了提高信道的估计精度，可以使用更多的导频信号，但在使用大量的导频信号的情况下，由于增加了帧内的导频信号的比例，可实际传送的信息减少。作为针对该问题的对策，判定反馈型信道估计法将暂时检测出的信息比特用作上述信道估计的导频信号。
参照图1来说明进行判定反馈型信道估计的接收机。
进行判定反馈型信道估计的接收机10例如具有M根天线1；分别与各天线1连接的信道估计部2(2-1～2-M)和信道更新部4(4-1～4-M)；与天线1连接的信息信号检测部3；发送码元^s生成部9，其与各信道更新部4(4-1～4-M)连接，输入信息信号检测部3的输出信号；以及控制部5，与各信道估计部2(2-1～2-M)、各信道更新部4(4-1～4-M)、信息信号检测部3和^s生成部9相连接。信息信号检测部3利用开关6可切换地与各信道估计部2(2-1～2-M)或各信道更新部4(4-1～4-M)连接。另外，向各信道估计部2(2-1～2-M)输入导频信号。
首先，当通过天线1接收信号时，各信道估计部2(2-1～2-M)使用导频信号与接收信号对信道进行估计，将信道估计值输入到信息信号检测部3。
信息信号检测部3使用输入的信道估计值和接收信号来检测信息信号。输出检测到的信息信号(例如信息比特)，并将其输入到^s生成部9。^s生成部9使用输入的信息比特，进行与发送机同样的处理，生成发送码元的估计值。
将该发送码元估计值输入到各信道更新部4(4-1～4-M)。各信道更新部4(4-1～4-M)使用输入的发送码元估计值代替导频信号，进行信道估计。这里，由控制部5控制信道估计部2(2-1～2-M)、信息信号检测部3、信道更新部4(4-1～4-M)和^s生成部9。
由此，因为可使用多个接收信号进行信道估计，所以可提高信道估计的精度。另外，因为可使用该信道估计值在信息信号检测部3中再次进行信息检测，所以可得到可靠性更高的检测结果。
另一方面，作为高效地利用高频的方法，有MIMO信道信号传送方式。所谓MIMO信道信号传送方式，是指如下方式通过在收发机中分别使用多个天线，利用收发机之间可能的多个信道进行传送，以并行传送，并获得分集效应。该MIMO信道信号传送方式的问题之一是(例如)由于需要估计的信道估计值增多，所以必需的导频信号也增多。
另外，还考虑同时使用MIMO信道信号传送方式与判定反馈型信道估计的方法(例如参照专利文献1)。对于该MIMO信道信号传送方式，参照图2对使用判定反馈型信道估计时的接收机的结构进行说明。这里，对发送机以同一频率同时发送N个不同的信息数据的情况进行说明。
接收机10具备例如M根天线1；与对应的天线1连接的信道估计部2(2-1～2-M)和与天线1连接的接收部7；与对应的信道估计部2(2-1～2-M)连接的^s1生成部8-1～^sN生成部8-N。
该接收机10的结构对收发天线1为1根的情况进行了扩展，具有接收天线数量个的信道估计部，要得到发送码元估计值，必须获得N个数据流的估计值，因此在各接收天线的信道估计部中求出数据流数量个的信道估计值。
信道估计部2(2-1～2-M)使用输入到各信道估计部2-1～2-M的导频信号与接收信号，进行信道的估计，将信道估计值输入到接收部7。
接收部7使用输入的信道估计值和接收信号，进行信息信号的检测，输出检测到的信息信号，例如信息比特(st1、…、stN)。另外，接收部7还将信息比特(st1、…、stN)输入到对应的^s1生成部8-1、…、^sN生成部8-N。
各^s1生成部8-1、…、^sN生成部8-N根据输入的信息比特，分别生成发送码元估计值^s1、…、^sN，将生成的发送码元估计值^s1、…、^sN输入到信道估计部2-1、…、2-M。
各信道估计部2-1、…、2-M使用输入的发送码元估计值代替导频信号进行同样的处理。这里，信道估计部2-1～2-M、接收部7和^s1生成部8-1～^sN生成部8-N由控制部(图中未示出)控制。
参照图3对上述接收机10的信道估计部2-1的结构进行说明。由于信道估计部2-2～2-M的结构与信道估计部2-1的结构相同，所以省略对其的说明。
该信道估计部2-1具备信道估计部2-11，其输入接收信号r1(t)和导频信号；与信道估计部2-11连接、输入接收信号r1(t)和发送码元估计值(^s1、…、^sN)的信道更新部2-12；通过开关2-13可切换地与信道估计部2-11或信道更新部2-12进行连接的复用部2-15；和与信道估计部2-11、信道更新部2-12和开关2-13相连接的控制部2-14。
首先，信道估计部2-11使用接收信号r1(t)与导频信号来进行信道估计。就导频信号而言，通过使导频信号在数据流之间正交，可以比较容易地进行信道估计。例如，采用MIMO信道传送用SC/Simplified-MMSE(SC/S-MMSE)型turbo接收机中的帧结构和信道估计法(例如参照非专利文献1)，该接收机使用了MMSE(Minimum Mean SquareError最小均方差)。
另一方面，就数据区间而言，接收信号中包含不具有完全正交关系的多个数据流的接收信号。因此，必须抑制该数据流之间的干扰，进行各信道的估计。
信道估计部2-11估计的初始信道估计值(^h11、…、^h1N)通过开关2-13输入到复用部2-15，并且输入到信道更新部2-12。
复用部2-15复用并输出所输入的初始信道估计值。
另一方面，信道更新部2-12根据输入的初始信道估计值和发送码元估计值(^s1、…、^sN)，进行信道估计，通过开关2-13将信道估计值输入到复用部2-15。复用部2-15复用并输出所输入的信道估计值。
下面，参照图4对信道更新部2-12的结构进行说明。
信道更新部2-12具有相关矢量算出部2-121，其输入接收信号r1(t)和发送码元估计值^s1(t)～^sN(t)；相关矩阵算出部2-122，其输入发送码元估计值^s1(t)～^sN(t)；以及与相关矢量算出部2-121及相关矩阵算出部2-122连接的乘法部2-123。
下面，对如下情况进行说明将从发送天线n到接收天线m的信道设为hmn、即将矢量Hm设为Hm＝[hm1hm2…hmN]T，将发送码元估计值设为^sn(t)，即将矢量S(t)设为S(t)＝[^s1(t)^s2(t)…^SN(t)]T，将接收信号设为rm(t)。
相关矢量算出部2-121利用Rxd＝∑(rm*(t)S(t))/Nsmp算出相关矢量Rxd。这里，Nsmp表示使用的接收信号的数量。
另外，相关矩阵算出部2-122利用Rxx＝∑(S(t)S(t)H)/Nsmp算出相关矩阵Rxx。这里，H表示共轭转置。
将由相关矢量算出部2-121算出的相关矢量Rxd和由相关矩阵算出部2-122算出的相关矩阵Rxx输入到乘法部2-123。乘法部2-123利用Hn＝Rxx-1Rxd求出信道Hn。
专利文献1特开2003-152603号公报非专利文献1”Turbo receiver with SC/Simplified-MMSE(S-MMSE)type equalizer for MIMO channel signal transmission”，H.Fujii et.al.，IEEE VTC2003-Fall但是，上述背景技术中存在以下问题。在使用了上述MMSE(MinimumMean Square Error)的信道估计方法中，因为必须使用滤波器的自由度(the degree of freedom of the filter)来抑制其它的数据流，所以在使用的接收信号的数量少的情况下，存在信道估计的精度恶化的问题。
另外，在使用MMSE的情况下，由于必须求出训练信号的相关矩阵的逆矩阵，所以存在计算量较大的问题。虽然也可使用RLS(Recursive LeastSquare)学习算法来约束信道估计值，但此时计算量也是较大的。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种在减少计算量的同时改善信道估计精度的接收机、发送机和无线通信系统及信道估计方法。
为了解决上述问题，本发明的接收机是一种进行MIMO信道信号传送的无线通信系统中的接收机，包括接收信号副本生成单元，其根据预先求出的暂定信道估计值与发送信号估计值，生成接收信号副本；去除单元，其生成从所述接收信号中去除了作为进行信道估计的对象的数据流之外的数据流中的至少部分数据流的接收信号副本的信号；和信道估计值生成单元，其根据所述去除单元的输出信号和所述发送信号估计值，对每个数据流设定滤波因数，并生成信道估计值。
由此，可减少与信道估计值相关的计算处理量。另外，可将滤波器的自由度用于加强作为进行信道估计对象的数据流，而非抑制其它数据流。
并且，也可以使所述信道估计值生成单元决定滤波因数，以减轻来自与去除单元未去除的接收信号副本对应的数据流的干扰。
由此，可不去除检测出错误的接收信号，通过由滤波器去除来提高信道估计精度。另外，可将滤波器的自由度用于加强作为进行信道估计对象的数据流，而非抑制其它数据流。并且，信道估计值生成单元可以将生成的信道估计值作为暂定信道估计值，输入到接收信号副本生成单元。
由此，因为可得到更准确的信道估计值，所以可改善信道估计的精度。
并且，也可以具有分块单元，其将帧分成多个块；和将接收信号分入各数据流的均衡单元，信道估计值生成单元对每个块求出信道估计值，均衡单元根据对每个块求出的信道估计值，将接收信号分入各数据流。
并且，信道估计值生成单元可以根据信道的变动速度，决定分块尺寸。
由此，即使在信道变动的情况下，也可改善信道的估计精度。
并且，也可以是，接收信号副本生成单元根据至少一部分的发送信号估计值，生成接收信号副本，去除单元生成这样的信号从至少一部分接收信号中去除作为进行信道估计的对象的数据流之外的数据流中的至少一部分数据流的接收信号副本。
由此，可避免超出需要的信道估计处理。
另外，本发明的发送机是一种进行MIMO信道信号传送的无线通信系统中的发送机，包括导频信号插入控制单元，其至少向起始帧中插入信道估计用的导频信号；和信息码元数控制单元，其根据导频信号的有无，控制帧内的信息码元数。
由此，可增加可传送的信息。
另外，本发明的无线通信系统是一种具有发送机与接收机，进行MIMO信道信号传送的无线通信系统，所述发送机包括导频信号插入控制单元，其至少向起始帧中插入信道估计用的导频信号；和信息码元数控制单元，其根据导频信号的有无，控制帧内的信息码元数，接收机包括接收信号副本生成单元，其根据预先求出的暂定信道估计值与发送信号估计值，生成接收信号副本；去除单元，其生成从接收信号中去除了作为进行信道估计的对象的数据流之外的数据流中的至少一部分数据流的接收信号副本的信号；和信道估计值生成单元，其根据去除单元的输出信号和发送信号估计值，对每个数据流设定滤波因数，生成信道估计值。
由此，可减少与信道估计值相关的计算处理量，另外，可增加可传送的信息。
另外，本发明的信道估计方法是一种进行MIMO信道信号传送的无线通信系统中的接收机的信道估计方法，其具有如下步骤根据预先求出的暂定信道估计值与发送信号估计值，生成接收信号副本；生成从接收信号中去除了作为进行信道估计的对象的数据流之外的数据流中的至少一部分数据流的接收信号副本的信号；根据发送信号估计值，对每个数据流设定滤波因数；和根据去除了接收信号副本的信号，对每个数据流生成信道估计值。
由此，可减少涉及信道估计值的计算处理量。
根据本发明的实施例，可实现在减少计算量的同时改善信道估计精度的接收机、发送机和无线通信系统及信道估计方法。
图1是用于说明进行判定反馈型信道估计的接收机的框图。
图2是用于说明对MIMO信道信号传送方式使用判定反馈型信道估计时的接收机的结构框图。
图3是用于说明接收机的信道估计部的结构的框图。
图4是用于说明接收机的信道更新部的结构的框图。
图5是用于说明本发明实施例的无线通信系统的框图。
图6是用于说明本发明第1实施例的无线通信系统中的接收机的信道估计部的框图。
图7是用于说明本发明第2实施例的无线通信系统中的接收机的信道估计部的框图。
图8是用于说明本发明第3实施例的无线通信系统中的接收机的框图。
图9是用于说明本发明实施例的无线通信系统中使用的帧的说明图，(a)是现有的帧结构例，(b)是本发明实施例的帧结构例。
图10是用于说明本发明第4实施例的无线通信系统中的发送机的框图。
图11是用于说明本发明第6实施例的无线通信系统中的接收机的信道估计部的框图。
图12是用于说明本发明实施例的帧结构的说明图。
图13是用于说明本发明实施例的帧结构的说明图。
图14是用于说明本发明第7实施例的无线通信系统中的接收机的信道估计部的框图。
图15是用于说明本发明实施例的帧结构的说明图，(a)是信道变动低的情况，(b)是信道变动中等的情况，(c)是信道变动高的情况。
符号说明10、100、300接收机；50、90发送机；2-1、102信道估计部；2-12信道更新部。
具体实施例方式
下面，参照附图对本发明的实施例进行说明。
另外，在用于说明实施例的所有图中，具有相同功能的使用相同符号，省略重复的说明。
本发明实施例的无线通信系统是多输入多输出(Multiple InputMultiple OutputMIMO)系统。该无线通信系统如图5所示，具备发送机50和接收机100。发送机50以相同频率同时从多个发送天线#1～#N分别发送不同的信息数据。在本实施例中，对发送天线数量＝发送数据流数量的情况进行说明，但发送天线数量与发送数据流数量也可不相等。接收机100用多个接收天线#1～#M分别接收从发送机50发送的信息数据。另外，接收机100处理接收信号，估计发送机50的发送码元，作为信息比特st1～stN输出。
下面，对本实施例的发送机50进行说明。
本实施例的发送机50具备被输入信息比特的发送信号生成部51；分别与发送信号生成部51连接的多个导频复用部52-11～52-1N；分别与各导频复用部52-11～52-1N连接的导频信号生成部52-21～52-2N和多个天线53。
首先，发送信号生成部51根据输入的信息比特，生成发送信号。将生成的发送信号输入到各导频复用部52-11～52-1N。各导频信号生成部52-21～52-2N生成导频信号，将生成的导频信号输入到对应的导频复用部52-11～52-1N。各导频复用部52-11～52-1N复用并发送所输入的导频信号。
下面，对本实施例的接收机100进行说明。
本实施例的接收机100在重复信道估计时，仅去除可靠性高的一部分数据流的接收信号副本，针对后面的数据流，用线性滤波器(例如MMSE滤波器)进行抑制。
本实施例的接收机100具备多个天线101(#1～#M)；分别与各天线101连接的信道估计部102-1～102-M；与各信道估计部102-1～102-M和各天线101连接的接收部103；和与各信道估计部102-1～102-M连接的^s1生成部104-1～^sN生成部104-N。
首先，当用各天线101接收信号时，与各天线101连接的各信道估计部102-1～102-M使用输入到各信道估计部102-1～102-M的导频信号与接收信号，进行信道的估计，将信道估计值输入到接收部103。
接收部103使用输入的信道估计值和接收信号，检测信息信号，输出检测到的信息信号，例如信息比特(st1、…、stN)。另外，将信息比特(st1、…、stN)输入对应的^s1生成部104-1、…、^sN生成部104-N。
^s1生成部104-1、…、^sN生成部104-N根据输入的信息比特，分别生成发送码元估计值^s1、…、^sN，并输入到信道估计部102-1～102-M。
当各信道估计部102-1、…、102-M被输入了发送码元估计值^s1～^sN时，则使用输入的发送码元估计值来代替导频信号，进行信道的估计。这里，信道估计部102-1～102-M、接收部103和^s1生成部104-1～^sN生成部104-N由控制部(图中未示出)控制。
参照图6对上述接收机100的信道估计部102(102-1～102-M)的结构进行说明。
信道估计部102具备输入接收信号rm(t)的副本去除部111；输入选择控制信号、与副本去除部111相连接的选择部118；分别输入暂定信道估计值^hm1～^hmN和发送码元估计值^s1(t)～^SN(t)、并分别与选择部118连接的接收信号副本^rm1生成部112-1～^rmN生成部112-N；和分别与副本去除部111、各^rm1生成部112-1～^rmN生成部112-N连接的线性滤波器113-1～113-N。
以线性滤波器113-1为例对线性滤波器113(113-1～113-N)进行说明。线性滤波器113-1具备与副本去除部111连接的加法部113-11；选择部113-12，其输入选择控制信号，与^rm1生成部112-1和加法部113-11相连接；输入选择控制信号和^s1(t)～^SN(t)的第2选择部113-13；与加法部113-11和第2选择部113-13连接的相关矢量算出部113-14；与第2选择部113-13连接的相关矩阵算出部113-15；与相关矢量算出部113-14和相关矩阵算出部113-15连接的乘法部113-16；和与乘法部113-16连接的第3选择部113-17。
在本实施例的接收机100的信道估计部102中，在将接收信号rm(t)输入到线性滤波器113(113-1～113-N)之前，用副本去除部111去除与所接收的信号rm(t)的一部分对应的接收信号副本。。
在从接收信号rm(t)中去除接收信号副本时，仅减去与一部分数据流信号对应的接收信号副本，利用线性滤波器来抑制其它数据流的信号。在这种情况下，每个数据流都要输入到线性滤波器中。另外，在线性滤波器中，由于针对各数据流的滤波因数不同，所以设置由相关矢量算出部113-14、相关矩阵算出部113-15和乘法部113-16构成的信道更新部，设定每个数据流的滤波因数。
另外，在本实施例的接收机100的信道估计部102中，^rm1生成部112-1～^rmN生成部112-N分别生成接收信号副本^rm1～^rmN并将生成的接收信号副本^rm1～^rmN输入到选择部118，并且输入到对应的各线性滤波器113(113-1～113-N)的选择部113-12。另外，将发送码元估计值^s1(t)～^sN(t)输入到第2选择部113-13。
选择部118仅选择要去除的数据流。选择部113-12根据输入的接收信号副本^rm1，在要进行信道估计的数据流信号被去除了的情况下，向加法部113-11输入接收信号副本，在要进行信道估计的数据流信号未被去除的情况下，不向加法部113-11输入任何信号。另外，第2选择部113-13根据输入的发送码元估计值^s1(t)～^SN(t)，选择要进行信道估计的数据流信号与未去除的数据流。
这里，要去除的数据流可被设置为通过例如循环冗余校验(CRC，Cyclic Redundancy Check)的判定等未检测出错误的数据流。另外，该选择也可使用在纠错解码过程中得到的与各码元的可靠性有关的信息，该选择可逐码元地进行。
另外，也可将CRC判定等的信息作为选择控制信息，输入到选择部118、选择部113-12和第2选择部113-13。
对信道估计部102的动作进行具体说明。
在选择部118中，在将被选为要去除的数据流的数据流设为x1、x2、…、xc的情况下，从副本去除部111输出的去除后的信号如式(1)所示。
式1r′m(t)=rm(t)-Σn′=x1x2...xcrmn′(t)----(1)]]>rmn’(t)＝^hmn’sn’(t)将副本去除部111的输出信号输入到加法部113-11。这里对如下情况进行说明在选择部113-12中，与被选为要去除的数据流的数据流相对应，将要进行信道估计的数据流设为x、将未被选为要去除数据流的数据流设为y1、y2、…、yc。
选择部113-12在要进行信道估计的数据流信号被去除的情况下，将被选为要进行信道估计的数据流的信号rmx(t)输入到加法部113-11。加法部113-11将其与去除后的信号相加。
r’mx(t)＝r’m(t)+rmx(t)即，加法部113-11的输出信号是从接收信号中去除了作为进行信道估计对象的数据流之外的数据流中的至少一部分数据流的接收信号副本的信号。
另外，假设S(t)＝[^sx(t)^sy1(t)…^syc(t)]T，相关矢量算出部113-14利用Rxd＝∑(r’*mx(t)S(t))/Nsmp算出相关矢量Rxd。另外，相关矩阵算出部113-15利用Rxx＝∑(S(t)S(t)H)/Nsmp算出相关矩阵Rxx、即滤波因数。将相关矢量算出部113-14的输出信号和相关矩阵算出部113-15的输出信号输入到乘法部113-16。乘法部113-16使用该相关矢量与相关矩阵，进行Rxx-1Rxd的乘法计算。结果，来自乘法部113-16的输出H变为Hm＝[hxhy1…hyc]，将该输出信号输入到第3选择部113-17。第3选择部113-17选择输出hx。
另外，对于未被选为要去除数据流的数据流，因为χ{y1、y2、…yc}，所以通过计算相关矢量、相关矩阵，假定S(t)＝[ ^sy1(t)^sy2(t)…^syc(t)]，可统一求出这些数据流的信道估计值和Hm＝[hy1hy2…hyc]。将该输出信号输入到第3选择部113-17。第3选择部113-17选择并输出期望数据流的信道估计值。
从上式可知，可统一计算未选择的数据流的信道估计值，从而可减少计算的处理量。另外，可将滤波器的自由度用于加强作为进行信道估计的对象的数据流，而非抑制其它数据流。另外，可以不去除检测出错误的接收信号，通过用滤波器去除来提高信道估计精度。另外，在本实施例中，使用了发送码元估计值，但也可利用构成纠错解码过程中得到的各码元的信息比特的可靠性来进行加权。此时，采用例如专利文献1和非专利文献1中记载的滤波生成法。
当使用信息比特更新信道时，使用导频码获得的信道估计值可以被平均或(使用最佳值(例如导频码数、信息比特数)、函数(如SNR)等)加权平均。
下面，对本发明第2实施例的无线通信系统进行说明。
由于本实施例的无线通信系统的结构与参照图5的说明相同，所以省略其说明。
参照图7对本实施例的接收机100的信道估计部102(102-1～102-M)的结构进行说明。
信道估计部102具备副本去除部111，其输入接收信号rm(t)；接收信号副本^rm1生成部112-1～^rmN生成部112-N，分别与副本去除部111相连接，其分别输入暂定信道估计值^hm1～^hmN和发送码元估计值^s1(t)～^SN(t)；以及线性滤波器114-1～114-N，其分别与副本去除部111、^rm1生成部112-1～^rmN生成部112-N相连接。
以线性滤波器114-1为例对线性滤波器114(114-1～114-N)进行说明。线性滤波器114-1具备与副本去除部111和^rm1生成部112-1连接的加法部114-11；除法部114-12，其输入^s1(t)，并与加法部114-11相连接；以及与除法部114-12连接的平均化部114-13。
在本实施例的信道估计部102中，接收信号副本^rm1生成部112-1～接收信号副本^rmN生成部112-N使用对应的(暂定)信道估计值^hm1～^hmN和发送信号(码元)估计值^s1(t)～^sN(t)，生成接收信号副本，并将生成的接收信号副本输入到副本去除部111。
接着，副本去除部111从接收信号rm(t)中减去输入的全部接收信号副本。另外，副本去除部111将减去了接收信号副本后的接收信号输到为每个数据流准备的单独的线性滤波器114-1～114-N。
关于各线性滤波器114-1～114-N的动作，作为代表，对线性滤波器114-1进行说明。
加法部114-11将减去了接收信号副本后的接收信号与作为进行信道估计对象的数据流的接收信号副本相加。将通过该加法计算得到的接收信号设为从接收信号中减去作为进行信道估计的对象的数据流之外的其它全部数据流后的信号。
式2r′mn=rm-Σn≠nrmn----(2)]]>除法部114-12将该信号除以对应的训练码元。结果，求出信道估计值。将求出的信道估计值输入平均化部114-13。平均化部114-13对输入的多个信道估计值进行平均。由此，可得到精度更高的信道估计值。另外，可省略用于对接收信号中的要进行信道估计的对象的数据流之外的数据流进行抑制的滤波器。
下面，参照图8～图10来说明本发明第3实施例的无线通信系统。
本实施例的无线通信系统具备参照图5说明的发送机50和图8所示的接收机300。
对接收机300进行说明。本实施例的接收机300是将上述信道估计部应用于turbo均衡接收机中的接收机。
本实施例的接收机300具备多个天线301(#1～#M)；分别与各天线(#1～#M)301连接的信道估计部302-1～302-M；与各天线301连接的信号分离部303；与信号分离部303连接的信息比特检测部304；以及与各信道估计部302-1～302-M连接的^s1生成部305-1～^SN生成部305-N。另外，将^s1生成部305-1～^SN生成部305-N的输出信号输入到信号分离部303。
首先，信道估计部302(302-1～302-M)根据接收信号和输入到各信道估计部302-1～302-M的导频信号，进行信道估计，将信道估计值输入到信号分离部303。信号分离部(均衡部)303进行数据流的分离，将其输出信号输入到信息比特检测部304。信息比特检测部304对分离后的信号进行解变换(demap)、解码等处理。结果，可得到暂定的接收信号(信息比特st1、…、stN)。将得到的信息比特st1、…、stN分别输入到对应的^s1生成部305-1、…、^sN生成部305-N。各^s1生成部305-1、…、^sN生成部305-N根据输入的信息比特，分别生成发送码元估计值^s1、…、^SN，并输入到信道估计部302-1、…、302-M。另外，将生成的发送码元估计值^s1、…、^SN输入到信号分离部303。
接着，各信道估计部302-1、…、302-M使用输入的发送码元估计值来代替导频信号，进行信道估计，将信道估计值输入到信号分离部303。
在信号分离部303中，使用所输入的发送码元估计值或信道估计值，再次进行数据流的分离。另外，也可预先求出暂定的检测比特的可靠性，根据与该可靠性有关的信息，进行数据流的分离。
如上所述，本实施例的接收机300通过重复进行均衡、解码，根据检测到的信息比特进行信道的估计，使用该更新后的信道估计值，进行下次的均衡处理。由此，可提高信道估计的精度。
下面，对本发明第4实施例的无线通信系统进行说明。
本实施例的无线通信系统中的接收机的结构与参照图5所说明的接收机相同，所以省略其说明。
对本实施例的无线通信系统中的发送机进行说明。
在说明发送机的结构之前，对发送机发送的帧的结构进行说明。
图9中示出了现有的帧结构与本实施例的帧结构。
以往，如图9(a)所示，由于信道变动，所以即使在同一用户连续占用帧的情况下，也同样在每个帧中插入信道估计用的导频信号。
在本实施例中，如图9(b)所示，虽然在起始帧中也需要导频信号，但就第2帧以后的帧而言，由于可使用前一帧的数据信号来进行信道估计，所以即使不插入信道估计用的导频信号，也可进行通信。
下面，参照图10来说明发送机90。
本实施例的发送机90发送参照图9(b)所说明的帧。发送机90具有发送信号生成部91，其输入信息比特；分别与发送信号生成部91连接的多个导频复用部92-11～92-1N；与发送信号生成部91和各导频复用部92-11～92-1N连接的导频信号插入控制部93；以及分别与各导频复用部92-11～92-1N连接的导频信号生成部92-21～92-2N和多个天线(#1～#N)。
本实施例的发送机90发送的帧的帧结构为起始帧和后续于起始帧的帧中所包含的信息码元数不同。因此，在发送机90中，对导频信号有无复用进行控制并控制帧内信息码元数。
对发送机90的动作进行说明。
首先，发送信号生成部91根据输入的信息比特，生成发送信号，并将生成的发送信号输入到各导频复用部92-11～92-1N。导频信号插入控制部93判断有无导频信号的复用。根据导频信号插入控制部93的判断，在例如判断为必须复用导频信号的情况下，各导频信号生成部92-21～92-2N生成导频信号，并将生成的导频信号输入到各导频复用部92-11～92-1N。各导频复用部92-11～92-1N复用所输入的导频信号，控制发送起始帧与后续于该起始帧的帧内信息码元数。另外，导频信号插入控制部根据有无插入导频信号，对发送信号生成部91进行纠错编码中的块尺寸、交织尺寸的变更。
另外，在接收机300中，进行与发送机90同样的处理。即，根据控制信号，变更信息比特检测部304检测的信息码元数。另外，也可将本实施例的信道估计部应用于turbo均衡接收机中。
由此，可增加可实际传送的信息。
下面，对本发明第5实施例的无线通信系统进行说明。
本实施例的无线通信系统的结构与参照图5说明的接收机相同，所以省略其说明。
本实施例的无线通信系统中的接收机100在上述信道估计部102(102-1～102-M)中，将通过进行信道估计而更新的信道估计值(^hm1、^hm2、…、^hmN)再次作为暂定信道估计值，用作输入到信道估计部102(102-1～102-M)的信道估计值。在信道估计部102中，再次进行信道估计。
由此，可得到更准确的信道估计值，所以可改善信道估计的精度。
另外，上述重复不仅是2次，也可重复多次，就重复次数而言，可预先将得到必需的信道估计精度所需的次数作为例如所使用的接收信号数、SNR(信噪功率比)的函数来求出。
下面，参照图11对本发明第6实施例的无线通信系统进行说明。
由于本实施例的无线通信系统的结构与参照图5所说明的无线通信系统相同，所以省略其说明。
在上述实施例中，对使用帧内全部的接收信号来进行信道估计的情况进行了说明，但在本实施例的接收机中，不根据全部接收信号来进行信道估计，而使用部分接收信号来进行信道估计。
本实施例的接收机100的信道估计部102具备输入接收信号rm(t)的选择部115和与选择部115连接的副本去除部111；分别输入发送码元估计值^s1(t)～^SN(t)的选择部116-1～116-N；分别输入暂定信道估计值^hm1～^hmN、分别与各选择部116-1～116-N连接、并分别与副本去除部111连接的发送信号副本^rm1生成部112-1～^rmN生成部112-N；以及分别与副本去除部111、^rm1生成部112-1～^rmN生成部112-N连接的线性滤波器114-1～114-N。
以线性滤波器114-1为例对线性滤波器114(114-1～114-N)进行说明。线性滤波器114-1具备与副本去除部111和^rm1生成部112-1连接的加法部114-11；与选择部116-1和加法部114-11连接的除法部114-12；和与除法部114-12连接的平均化部114-13。
即，本实施例的接收机100的信道估计部102的结构为在参照图7所说明的信道估计部的基础上，还附加了对接收信号与发送信号估计值进行选择的选择部115、116-1～116-N。
例如，如上述实施例所示，在进行连续发送、并且在下一帧中使用前一帧的信道估计值的情况下，当考虑信道的随时间变动时，如图12所示，最好根据帧后部的接收信号来进行信道估计。此时，选择部115、116-1～116-N选择帧后部的接收信号。
另一方面，在用于turbo均衡等的情况下，如图13所示，最好从帧整体中选择信道估计部使用的信息码元，对由此得到的信道估计值进行平均并加以使用。此时，选择部115、116-1～116-N从全部帧中选择一部分。
另外，在根据一部分接收信号估计信道的情况下，虽然必须决定所用的接收信号数，但这也可(例如)总是使用既定的固定值，或针对每个信噪功率比预先决定必需的接收信号数。
由此，可改善信道估计的精度。另外，可避免超出需要的信道估计处理。
下面，对本发明第7实施例的无线通信系统进行说明。
本实施例的无线通信系统的结构与参照图5所说明的无线通信系统相同，所以省略其说明。
如图14所示，本实施例的接收机100的信道估计部102具有分块控制部117，其与已参照图6说明了的信道估计部中的各线性滤波器113-1～113-N的相关矢量算出部113-14、相关矩阵算出部113-15和乘法部113-16连接。
在上述实施例中，示出对每个帧求出一个信道估计值的情况。在本实施例中，用分块控制部117将帧分割成几块，对每个块分别求出信道估计值，在进行各块的信号分离或各块的均衡时，对各块使用所得到的信道估计值。
就该块的尺寸决定而言，可使用已预先确定的大小，也可根据信道变动来适当变化块尺寸。此时，信道的变动越快，则块分得越细。例如图15所示，随着信道的变动增大，从图15(a)向图15(c)分块变得更细致。图15中，fD表示信道变动速度。另外，也可根据外围块的信道估计值，通过加权平均来求出各块的信道估计值。由此，即使在信道变动的情况下，也可改善信道的估计精度。
在本实施例中，对构成为将一个分块控制部117与各线性滤波器113-1～113-N的相关矢量算出部113-14、相关矩阵算出部113-15和乘法部113-17连接的情况进行了说明，但也可以构成为将分块控制部117配备于各线性滤波器中、与相关矢量算出部113-14、相关矩阵算出部113-15和乘法部113-17连接。
本实施例的无线通信系统预先降低了作为进行信道估计对象的数据流之外的其它数据流的干扰，与现有方式相比，可在削减计算量的同时改善信道的估计精度。
另外，通过去除全部其它数据流，可省略用于计算MMSE的滤波器，可削减计算量。
例如，就使用N(＝4)数据流以及Sym(＝10)数据码元来进行信道估计的情况而言，用1个接收天线的除法乘法次数来进行比较。
现有方法的计算量为2×N2×Sym+ N3+N2＝400。
而在本发明中，为2×N×Sym+N＝84。
根据该例，可知减少为约1/5。
本发明的无线通信系统可适用于在收发机中具有多个天线的多输入多输出(Multiple Input Multiple OutputMIMO)方式的接收机、发送机和无线通信系统及信道估计方法。
权利要求
1.一种进行MIMO信道信号传送的无线通信系统中的接收机，其特征在于，具备接收信号副本生成单元，其根据预先求出的暂定信道估计值与发送信号估计值，生成接收信号副本；去除单元，其生成从接收信号中去除了作为进行信道估计的对象的数据流之外的数据流中的至少一部分数据流的接收信号副本的信号；和信道估计值生成单元，其根据所述去除单元的输出信号和所述发送信号估计值，为每个数据流设定滤波因数，生成信道估计值。
2.根据权利要求1所述的接收机，其特征在于，所述信道估计值生成单元决定滤波因数，以减轻来自与所述去除单元未去除的接收信号副本对应的数据流的干扰。
3.根据权利要求1所述的接收机，其特征在于，所述信道估计值生成单元将生成的信道估计值作为暂定信道估计值，输入到所述接收信号副本生成单元。
4.根据权利要求1中的任一项所述的接收机，其特征在于，包括分块单元，其将帧分成多个块；和均衡单元，用于将接收信号分入各数据流，所述信道估计值生成单元为每个所述块求出信道估计值，所述均衡单元根据为每个所述块求出的信道估计值，将接收信号分入各数据流。
5.根据权利要求4所述的接收机，其特征在于，所述信道估计值生成单元根据信道的变动速度，决定分块尺寸。
6.根据权利要求1中的任一项所述的接收机，其特征在于所述接收信号副本生成单元根据至少一部分发送信号估计值，生成接收信号副本，所述去除单元生成从至少一部分接收信号中去除了作为进行信道估计的对象的数据流之外的数据流中的至少一部分数据流的接收信号副本的信号。
7.一种进行MIMO信道信号传送的无线通信系统中的发送机，其特征在于，具备导频信号插入控制单元，其至少向起始帧中插入信道估计用的导频信号；和信息码元数控制单元，其根据所述导频信号的有无，控制帧内的信息码元数。
8.一种具有发送机和接收机、进行MIMO信道信号传送的无线通信系统，其特征在于，所述发送机具备导频信号插入控制单元，其至少向起始帧中插入信道估计用的导频信号；和信息码元数控制单元，其根据所述导频信号的有无，控制帧内的信息码元数，所述接收机具备接收信号副本生成单元，其根据预先求出的暂定信道估计值与发送信号估计值，生成接收信号副本；去除单元，其生成从接收信号中去除了作为进行信道估计的对象的数据流之外的数据流中的至少一部分数据流的接收信号副本的信号；和信道估计值生成单元，其根据所述去除单元的输出信号和所述发送信号估计值，对每个数据流设定滤波因数，并生成信道估计值。
9.一种进行MIMO信道信号传送的无线通信系统中的接收机的信道估计方法，其特征在于，具有如下步骤根据预先求出的暂定信道估计值与发送信号估计值，生成接收信号副本；生成从接收信号中去除了作为进行信道估计的对象的数据流之外的数据流中至少部分数据流的接收信号副本的信号；根据所述发送信号估计值，对每个数据流设定滤波因数；和根据去除了所述接收信号副本的信号，为每个数据流生成信道估计值。
全文摘要
接收机、发送机和无线通信系统及信道估计方法。本发明目的在于提供一种在减少计算量的同时改善信道估计精度的接收机、发送机和无线通信系统及信道估计方法。该目的如下实现接收机具备接收信号副本生成单元，其根据预先求出的暂定信道估计值和发送信号估计值，生成接收信号副本；去除单元，其生成从接收信号去除了作为进行信道估计的对象的数据流之外的数据流中的至少一部分数据流的接收信号副本的信号；和信道估计值生成单元，其根据去除单元的输出信号，为每个数据流设定滤波因数，生成信道估计值。
文档编号H04L25/02GK1684450SQ20051006739
公开日2005年10月19日 申请日期2005年4月18日 优先权日2004年4月16日
发明者藤井启正, 沈纪恽, 浅井孝浩, 须田博人 申请人:株式会社Ntt都科摩