专利名称：Mimo接收装置和接收方法
技术领域：
本发明涉及使用无线电技术来进行多输入多输出(MIMO)无线电通 信的MIMO接收装置和接收方法，更具体地涉及一种将单载波MIMO信 号转换为频域中的信号并通过频域中的处理来分离MIMO信号的MIMO
接收装置和接收方法。
背景技术：
下一代移动通信的无线电系统要求高速数据传输。作为用于实现这种 高速数据传输的技术，MIMO (多输入多输出)复用已经引起了注意，在 MIMO复用技术中，使用相同频率从多个发送天线发送数据信号，并且使 用多个接收天线来解调数据信号。
图1是示出采用MIMO复用的传统MIMO发送/接收系统的示例性配 置的图。
图1中所示的MIMO发送/接收系统包括发送侧的发送装置201和发 送天线202-l—202-M、以及接收侧的接收天线203-1 _203-N和接收装置 204，其中，M是发送天线的数目(M是等于或大于2的整数)，N是接 收天线的数目(N是等于或大于2的整数)。不同的数据信号被使用相同 频率从多个发送天线202-1—202-M发送，并且这些数据信号被使用多个 接收天线203-1—203-N接收，从而与发送天线的数目成比例地实现高速数 据传输，而没有增加传输带宽。在接收装置204中，从多个发送天线202-l一202-M发送的各数据信号必须被从在多个接收天线203-1 _203-N接收 的信号解调(分离)出来。
尽管提出了多种用于MIMO的信号分离的方案，但是最简单的方案例 如也涉及到使用基于最小均方差(MMSE)的线性滤波器来抑制来自除经 受解调的发送天线以外的发送天线的干扰。然而，当使用这种方案时，不能说接收特性是好的。为了改善使用这种方案的接收特性，己经提出了一
种用于将MMSE滤波器与发送天线干扰去除结合在一起的方案。
另外，已经设计出了最大似然性检测(MLD)，用于生成所有发送天 线信号的副本以及选择最可能的发送天线信号。尽管表现出了好的接收特 性，但是由于发送天线数目的增长和调制多值(modulation multiple-value) 所以这种检测方法使得处理量呈指数增长。
另一方面，在下一代移动通信的上行链路无线电方案中，终端必须实 现高传输功率效率以扩大通信领域，并且具有低的峰值平均功率比
(PAPR)的单载波(single-carrier, SC)方案被认为是卓越的。另外，当 在SC方案中执行MIMO复用时，多路径干扰构成了一个问题。另外，当 MMSE滤波器被用于分离MIMO的信号时，MMSE滤波器(二维MMSE 滤波器)被要求同时分离多个MIMO信号并且被要求抑制多路径干扰
(即，在空间方向和时间方向上)。然后，将二维MMSE滤波器与发送天 线干扰去除结合在一起的方案在特性方面优于其他方案，并被认为是卓越 的。
图2是示出传统MIMO接收装置的示例性配置的图。 在图2中所示的MIMO接收装置中，通过均衡二维MMSE并通过经 由频域中的信号处理去除发送天线干扰来限制处理量的增长。另外，已经 设计出了改善特性的方法，该方法通过重复二维频域均衡和天线干扰去除 的接收处理来改善特性(例如，参见2005年10月，RCS2005-88的IEICE 技术报告中第19-24页的由Akinori Nakajima、 Humiyuki Adachi所著的文 章 "Throughput Characteristic of SC-MIMO Multiplexing using Two-Dimensional MMSE weighting in Frequency Domain Repeating PIC")。
图2中所示的MIMO接收装置是这样的MIMO接收装置在N个接 收天线(N是等于或大于2的整数)处接收从M个发送天线(M是等于或 大于2的整数)发送的单载波MIMO信号，并且通过频域中的处理来分离 MIMO信号。这种MIMO接收装置包括接收天线101-1 —IOI-N、循环前 缀(CP)去除部102-1— 102-N、离散傅立叶变换(DFT)部103-1 — 103-N、接收滤波器104-1— 104-N、减法部105、信道估计器106、权重计算部107、 二维频域均衡器108、逆离散傅立叶变换(IDFT)部109-1 —109-M、比特似然性计算部110-l — 110-M、符号副本生成器lll-l一lll-M、 DFT部112-l — U2-M、以及天线干扰副本生成器113-l — 113-M。
图3是示出当使用频域均衡时的示例性无线电帧格式的图。 图3中所示的帧示出了从某个发送天线发送的无线电帧信号。该无线 电帧信号包括多个导频信号或数据信号块，并且在图3中所示的示例中， 在顶部存在导频信号块以及在顺序上位于其后的多个数据块。CP被加到 每个块的顶部，以避免在DFT处理的情况下来自前一个块的多路径干扰。 CP是通过将每个块中的最后数据复制到最前部而生成的信号。在MIMO 中，有必要估计发送天线和接收天线之间的信道增益，从而优选地使得各 发送天线的导频信号彼此正交。作为复用各发送天线的导频信号的方法， 设计出了使用IFDM (交织频分复用)的频率复用、使用循环移位CAZAC (恒定振幅零自相关)码的代码复用。
另外，图2中所示的接收天线101-l — 101-N接收单载波MIMO信 号。CP去除部102-l — 102-N接收每个接收天线信号，并在公用定时 (common timing)处去除对应于CP的信号部分。DFT部103-l — 103-N 接收己经从其去除了CP的每个接收天线信号，并在下点
NDFT1 (NDFT1是等于或大于2的整数) 执行DFT，以将接收信号转换到频域。接收滤波器104-1 _ 104-N对频域 中的接收信号进行滤波，并执行波形整形、噪声抑制、用户分离等。一 般，升余弦滚降(roll-off)滤波器被用于接收滤波器104-1 —104-N。在图 2中所示的配置中，接收滤波器104-1 —104-N执行频域中的信号处理，但 是可选地，也可以在DFT部103-1 —103-N之前执行时域中的信号处理。 减法部105在剩下一个发送天线信号经受解调的同时减去其他发送天线干 扰副本。
图4是示出用于接收天线n的DFT信号的减法部105的示例性配置的图。
图4中所示的减法部105包括副本组合部121-1— 121-M以及减法器122-l — 122-M。副本组合部121-1 —121-M将除了经受解调的发送天线信 号以外的发送天线干扰副本进行组合。减法器122-1— 122-M从接收天线n 的DFT信号中减去副本组合部121-l — 121-M的输出。
假设，DFT后的子载波 [表达式2]
<formula>formula see original document page 9</formula>)
处的接收信号由下式给出
R(k) (R(k)是N行的列向量)， 并且发送天线m的第i个重复干扰副本由下式给出 [表达式4]
(i^u)是N行的列向量)，
去除第i个重复干扰之后的用于发送天线的均衡信号
<formula>formula see original document page 9</formula>(/^U:)是N行的列向量)
由下式给出
<formula>formula see original document page 9</formula>…(式d
m = 1 m'峄m
这里，在第一接收处理(第0个重复)中不执行干扰去除，并且接收 信号被原样使用。
具体地，建立下式
<formula>formula see original document page 9</formula> …(式2)
信道估计部106使用被插入到每个发送天线中的导频信号在频域中估 计发送天线和接收天线之间的信道增益。
图5是示出用于在接收天线n中找出用于发送天线m的信道增益的信 道估计部106的示例性配置的示图。
图5中所示的信道估计部106包括DFT部131、发送/接收滤波器 132、参考信号生成器133、相关处理部134以及噪声抑制部135。 DFT部131对发送天线m的导频码执行离散傅立叶变换，以将其转换成频域信 号。发送/接收滤波器132使导频码的频域信号通过发送/接收滤波器132。 参考信号生成器133使用发送/接收滤波器132的输出来计算导频参考信 号，以用于与接收导频信号的相关处理。相关处理部134通过导频参考信 号和频域中的导频接收信号的相关处理来估计信道增益。噪声抑制部135 对由相关处理部134估计出的信道增益的噪声进行抑制，以改善信道估计 值(其是估计出的信道增益)的信号功率与噪声功率之比(S/N比)。己 经预见了用于噪声抑制部135的对相邻子载波进行平均的方法、通过 IDFT —次将信道估计值转换到时域并在去除噪声路径后将其再次返回到 频域的方法等。具有图5中所示配置的信道估计部106在频域中执行信号 处理，并且也可以在DFT部103-1 —103-N之前预先在时域中执行信号处 理。
权重计算部107使用发送天线和接收天线之间的信道估计值来计算用
于二维频域均衡的权重。 一般，MMSE算法被用于权重计算部107。用于
发送天线m的第i个重复MMSE权重
W^:'Cfr)(沐'U:)是N列的行向量)
是使用以下信道估计值矩阵计算出来的 [表达式9]
Au) (/^ao是N行、M列的矩阵)，
并且噪声功率 2
由下式给出 [表达式11]
<formula>formula see original document page 10</formula>…(式3)， 其中，
<formula>formula see original document page 10</formula> ...(式4)。另外，
^TffiUr) (A^Ur)是N行的列向量)
是发送天线m和接收天线之间的信道估计值。 [表达式14]
是发送天线m的第i个重复干扰去除考虑(consideration)矩阵，并且由下
式给出
G^)"/跟[d,…，m'，…，C m] …(式5)
这里， g m j m ，
是使用发送天线m的时域中的第i个重复软判决符号副本的平均功率 [表达式17]
通过下式计算出来的
7V"
2 I ( w
(迈'f 7Z2)
,. (式6)
这里，
是数据块中的符号的数目。
二维频域均衡部108接收在权重计算部107中计算出的二维均衡权重 和减法部105的输出，并以逐子载波为基础将它们相乘以同时分离MIMO 信号并抑制频域中的多路径干扰。假设，在权重计算部107中计算出的权 重由下式给出[表达式20]
=『X(A) …(式7)。
:维频域均衡部108的输出的每个发送天线的均衡信号的
109-M在下点执行IDFT:
并且减法部105的输出由下式给出 [表达式21]
在二维频域均衡部108中经过二维均衡的发送天线m的均衡信号 [表达式22]
由下式给出
接收作为.
IDFT部109-1 [表达式24]
NIDFT (NropT是等于或大于2的整数)， 以将均衡信号转换到时域。IDFT部109-l — 109-M的第i个重复(i^1) 的输出构成了最终的解调出的信号。
比特似然性计算部101-1— 101-M计算从每个发送天线的均衡信号发 送的每个比特的似然性。比特似然性计算部101-l — 101-M还包括比特的 硬判决。
符号副本生成部lll-l一lll-M根据从每个发送天线发送的比特的似 然性来生成发送天线m的符号副本。用在符号副本生成部111-1 —11 l-M 中的是生成硬判决符号副本的方法、生成硬判决符号副本并将其与预定的 副本加权系数(等于或小于1的恒量)相乘的方法、生成软判决符号副本 的方法等。具体地，生成软判决符号副本的方法表现出了好的特性。
DFT部112-l — 112-M接收在符号副本生成部111-1一111-M中生成的 每个发送天线的符号副本，并在下点执行DFT: [表达式25]
NDFT2 (Ndft2是等于或大于2的整数)，
以将符号副本转换到频域。天线干扰副本生成部113-l — 113-M使用信道估计值和每个发送天线 的频域中的符号副本信号来生成发送天线干扰副本。假设，发送天线m的
频域中的符号副本信号由下式给出
并且信道估计值由下式给出
<formula>formula see original document page 13</formula>
发送天线m的第i个重复干扰副本 [表达式28]
<formula>formula see original document page 13</formula>
由下式给出
<formula>formula see original document page 13</formula> (式8)
如上所述，传统MIMO接收装置的特征在于，相对于时域中的信号处 理，处理量被大大减少了，并且当二维频域均衡和频域中的天线干扰去除 (包括信道估计)被执行时不会受到定时误差的影响。
然而，传统MIMO接收装置在以下方面存在问题用于二维频域均衡 和天线干扰去除的重复接收处理仍然在时间方向上继续线性处理，二维频 域均衡收敛后的权重是用于经受解调的发送天线信号的MMSE权重，并且 即使在进行重复的情况下也残留由均衡导致的噪声强调(noise emphasis)。因此，传统MIMO接收装置劣于具有卓越特性的MLD的接 收特性。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的一个目的在于提供一种MIMO接收装置 和接收方法，该装置和方法由于具有减少用于在去除天线干扰和均衡二维 频域的过程中计算权重的处理量的能力、以及不仅能够消除其他天线干扰 而且能够消除经受解调的发送天线的多路径干扰的能力，所以能够实现卓越的MIMO接收特性，这是通过在用于将单载波MIMO信号转换为频域 信号并通过频域中的处理来分离MIMO信号的MIMO接收装置中采用以 下配置来提供的该配置在二维频域均衡之前去除所有的天线干扰副本， 并且在二维频域均衡之后将无失真信号副本加到每个发送天线。
为了达到以上目的，本发明提供了一种MIMO接收装置，该装置用于 在多个接收天线处接收从设置在发送装置上的多个发送天线发送的单载波 信号，并且用于通过频域来分离信号。该MIMO接收装置包括
DFT部，用于在第一点处对在接收天线处接收的信号执行离散傅立叶 变换；
信道估计部，用于使用被插入到从发送天线发送的信号中的导频信号 来估计发送天线和接收天线之间的信道增益；
副本再生部，用于基于使用信道增益所计算出的权重来执行二维频域 均衡，并生成每个发送天线的无失真信号副本和干扰副本；
减法部，用于从在DFT部中经过离散傅立叶变换的信号中去除所有发 送天线的干扰副本；以及
解调部，用于通过利用信道增益基于由减法部执行的干扰去除所计算 出的权重对消除了干扰副本的信号执行二维频域均衡，并用于将无失真信 号副本加到经过均衡的信号以解调从发送天线发送的信号。
另外，该MIMO接收装置的特征在于，还包括在所述副本再生部之 后的多个减法部和多个副本再生部，用于重复执行天线干扰去除和副本再 生处理。
该MIMO接收装置的特征还在于，同时解调多个发送信号信号，以并 行消除天线干扰。
该MIMO接收装置的特征还在于，基于接收质量对发送天线信号进行 排序，解调具有较高质量的发送天线信号，以及顺序去除天线干扰。
该MIMO接收装置的特征还在于，副本再生部包括
权重计算部，用于使用发送天线和接收天线之间的信道估计值来计算 用于二维频域均衡的权重；
二维频域均衡部，其被施加从减法部输出的信号和所述权重，并以逐子载波为基础将它们相乘以在频域中执行并输出多路径干扰抑制和MIMO
信号分离；
IDFT部，用于在第二点处对每个发送天线的经过解调的信号执行离 散逆傅立叶变换，其中，每个发送天线的经过解调的信号是从二维频域均 衡部输出的信号；
比特似然性计算部，用于基于每个发送天线的经过解调的信号来计算
每个所发送比特的比特似然性；
符号副本生成部，用于基于比特似然性来生成符号副本； DFT部，用于在第三点处对符号副本执行离散傅立叶变换； 天线干扰副本生成部，用于使用频域中的符号副本信号和信道估计值
来生成发送天线干扰副本；以及
无失真信号副本生成部，用于在二维频域均衡后使用频域中的符号副
本信号和信道增益的子载波平均值来生成无失真信号副本。 该MIMO接收装置的特征还在于，解调部包括
权重计算部，用于基于减法部执行的干扰去除，使用发送天线和接收 天线之间的信道估计值来计算用于二维频域均衡的权重；
二维频域均衡部，其被施加所述权重和从减法部输出的信号，以逐子 载波为基础将它们相乘，以执行和输出频域中的多路径干扰抑制和MIMO 信号分离；
加法部，用于将无失真信号副本加到从二维频域均衡部输出的信号中 并进行输出；
IDFT部，用于在第二点处对每个发送天线的经过解调的信号执行离 散逆傅立叶变换，其中，该经过解调的信号是从加法部输出的信号。
该MIMO接收装置的特征还在于，设置在所述副本再生部之后的多个 副本再生部包括
权重计算部，用于基于减法部执行的干扰去除，使用发送天线和接收 天线之间的信道估计值来计算用于二维频域均衡的权重；
二维频域均衡部，其被施加从减法部输出的信号和所述权重，以逐子 载波为基础将它们相乘，以执行和输出频域中的多路径干扰抑制和MIMO信号分离；
加法部，用于将无失真信号副本加到从二维频域均衡部输出的信号中
并进行输出；以及
IDFT部，用于在第二点处对每个发送天线的经过解调的信号执行离 散逆傅立叶变换，其中，该经过解调的信号是从加法部输出的信号；
比特似然性计算部，用于基于每个发送天线的经过解调的信号，计算 每个所发送比特的比特似然性；
符号副本生成部，用于基于比特似然性来生成符号副本；
DFT部，用于在第三点处对符号副本执行离散傅立叶变换；
天线干扰副本生成部，用于使用频域中的符号副本信号和信道估计值 来生成发送天线干扰副本；以及
无失真信号副本生成部，用于在二维频域均衡之后使用频域中的符号 副本信号和信道增益的子载波平均值来生成无失真信号副本。
该MIMO接收装置的特征还在于，副本再生部还包括比特似然性计算 部之后的解码部，并使用经过纠错解码的比特来生成符号副本。
该MIMO接收装置的特征还在于，设置在所述副本再生部之后的多个 副本再生部还包括比特似然性计算部之后的解码部，并且使用经过纠错解 码的比特来生成符号副本。
本发明还提供了一种MIMO接收方法，用于在多个接收天线处接收从 多个发送天线发送的单载波信号，并用于通过频域中的处理来分离信号。 该MIMO接收方法包括
用于在第一点处对在接收天线处接收的信号执行离散傅立叶变换的处
理；
用于使用被插入到从发送天线发送的信号中的导频信号来估计发送天 线和接收天线之间的信道增益的处理；
用于基于使用信道增益所计算出的权重来执行二维频域均衡并用于生 成每个发送天线的无失真信号副本和干扰副本的处理；
用于从经过离散傅立叶变换的信号中去除所有发送天线的干扰副本的 处理；用于通过利用信道增益基于减法部执行的干扰去除所计算出的权重对 消除了干扰副本的信号执行二维频域均衡的处理；以及
用于将无失真信号副本加到经过均衡的信号以解调从发送天线发送的 信号的处理。
在如以上所述配置的本发明中，在从多个发送天线发送的(已删除) 单载波信号被在多个接收天线处接收并且这些信号被通过频域而分离的
MIMO接收装置中，在二维频域均衡被执行以前，这些天线的干扰副本被
从所接收的信号中去除，并且在二维频域均衡被执行以后，无失真信号副 本被加到了消除了这些天线的干扰副本的信号中。
因此，可以减少用于计算用于天线干扰去除和二维频域均衡的权重的 处理量，并且不仅可以消除由其他天线引起的干扰而且可以消除经受解调 的发送天线的多路径干扰。
如上所述，在从多个发送天线发送的(已删除)单载波信号被在多个
接收天线处接收并且这些信号被通过频域而分离的MIMO接收装置中，本 发明被配置为在二维频域均衡被执行之前从所接收的信号中消除天线的干 扰副本，并在二维频域均衡被执行之后将无失真信号副本加到消除了天线 的干扰副本的信号中，以使得本发明可以实现卓越的MIMO接收特性。
图1是示出采用MIMO复用的传统MIMO发送/接收系统的示例性配 置的示图2是示出传统MIMO接收装置的示例性配置的示图3是示出当采用频域均衡时的无线电帧格式的示例的示图4是示出用于接收天线n的DFT信号的减法部的示例性配置的示
图5是示出用于计算接收天线n中的发送天线m的信道增益的信道估 计部的示例性配置的示图6是示出本发明的MIMO接收装置的第一实施例的示图； 图7是示出本发明的MIMO接收装置的第二实施例的示图；图8是示出作为图6中所示的第一实施例和图7中所示的第二实施例 的组合的模式的示图9是示出用于接收天线n的DFT信号的减法部的配置的示图。
具体实施例方式
下面，将参考附图描述本发明的实施例。 图6是示出本发明的MIMO接收装置的第一实施例的示图。 如图6中所示，这个实施例中的MIMO接收装置是这样的一个MIMO 接收装置在N个接收天线(N是等于或大于2的整数)处接收从M个发 送天线(M是等于或大于2的整数)发送的单载波MIMO信号，并通过频 域中的处理来分离MIMO信号。这个MIMO接收装置包括接收天线l-l一 l-N、 DFT部51、信道估计部52、副本再生部53、减法部54以及解调部 55。
DFT部51在以下点(其是第一点)处对在接收天线l-l一l-N接收的 信号执行离散傅立叶变换 [表达式30]
NDFT1 (Ndft!是等于或大于2的整数)。 信道估计部52使用被插入到从每个发送天线发送的信号中的导频信号来 估计发送天线和接收天线之间的信道增益。副本再生部53基于使用信道 增益计算出的权重来执行二维频域均衡，并生成模仿每个发送天线的干扰 信号的干扰副本和模仿无失真信号的无失真信号副本。减法部54从输出 自DFT部51的信号中消除所有发送天线的干扰副本。解调部55通过利用 信道增益基于减法部54执行的干扰去除计算出的权重，对消除了干扰副 本的信号执行二维频域均衡，并将无失真信号副本加到经过均衡的信号以 解调每个发送天线信号。
这个实施例的MIMO接收装置被配置为使得减法部54消除所有发 送天线的干扰副本，并且无失真信号副本被加到由解调部55执行二维频 域均衡之后的每个发送天线信号，从而使得不仅可以消除其他天线干扰而 且可以消除经受解调的发送天线的多路径干扰。因此，可以在相对于以前不增加处理量的情况下，实现卓越的MIMO接收特性。
图7是示出本发明的MIMO接收装置的第二实施例的示图。 如图7中所示，这个实施例中的MIMO接收装置包括在图6中所示 第一实施例的副本再生部53之后的K级减法部56-l_56-K (K是等于或 大于l的整数)以及副本再生部57-l — 57-K。图7中所示的MIMO接收装 置是这样的MIMO接收装置在N个接收天线(N是等于或大于2的整 数)处接收从M个发送天线(M是等于或大于2的整数)发送的单载波 MIMO信号，并通过频域中的处理来分离MIMO信号。这个MIMO接收 装置包括接收天线l-l一l-N、 DFT部51、信道估计部52、副本再生部 53、减法部56-l — 56-K、副本再生部57-l — 57-K、减法部54以及解调部 55。
DFT部51在以下点(其是第一点)处对在接收天线l-l一l-N接收的 信号执行离散傅立叶变换 [表达式31]
NDFT1 (Ndph是等于或大于2的整数)。 信道估计部52使用被插入到从每个发送天线发送的信号中的导频信号来 估计发送天线和接收天线之间的信道增益。副本再生部53基于使用信道 增益计算出的权重来执行二维频域均衡，并生成每个发送天线的无失真信 号副本和干扰副本。减法部56-1—56-K分别从输出自DFT部51的信号中 消除所有发送天线的干扰副本。副本再生部57-l—57-K分别利用考虑减法 部56-1 — 56-K根据信道增益执行的干扰去除计算出的权重来执行二维频域 均衡。然后，副本再生部57-l — 57-K将无失真信号副本加到它们的输出以 解调每个发送天线信号，并生成每个发送天线的无失真信号副本和干扰副 本。减法部54从输出自DFT部51的信号中消除所有发送天线的干扰副 本。解调部55通过利用信道增益基于由减法部54执行的干扰去除计算出 的权重，对消除了干扰副本的信号执行二维频域均衡，并将无失真信号副 本加到经过均衡的信号以解调每个发送天线信号。
这个实施例的MIMO接收装置被配置为使得减法部56-l—56-K和 减法部54消除所有发送天线的干扰副本，并且在副本再生部57-1 —57-K和解调部55执行二维频域均衡之后，无失真信号副本被加到每个发送天
线信号。这样，由于MIMO接收装置不仅可以消除其他天线干扰而且可以
消除经受解调的发送天线的多路径干扰，所以可以相对于以前在不增加处
理量的情况下实现卓越的MIMO接收特性。另外，MIMO接收特性可以通 过以下方式被进一步改善通过副本再生处理和天线干扰去除的重复来生 成高度精确的副本。
接下来，将参考图8描述本发明的MIMO接收装置的详细操作。
图8是示出作为图6中所示的第一实施例和图7中所示的第二实施例 的组合的模式的示图。
如图8中所示，这个实施例的MIMO接收装置包括接收天线l-l一l-N、 CP去除部2-1—2-N、 DFT部3-1—3-N、接收滤波器4-1—4-N、减法 部5、信道估计部6、权重计算部7、 二维频域均衡部8、加法部9、 IDFT 部10-l — 10-M、比特似然性计算部ll-l一ll-M、符号副本生成部12-1 — 12-M、 DFT部13-l — 13-M、天线干扰副本再生部14-l一14-M以及无失真 信号副本生成部15-l — 15-M。
接收天线l-l一l-N接收单载波MIMO信号。CP去除部2-1—2-N被施 加以在每个接收天线1-1 —l-N接收的信号，并在公用定时处去除对应于 CP的信号部分。DFT部3-l — 3-N接收去除了 CP的每个接收天线信号， 并在以下点(第一点)处执行DFT: [表达式32]
NDFT1 (NDm是等于或大于2的整数)， 以将接收信号转换到频域。接收滤波器4-1 _4-N对频域中的接收信号进行 滤波，并执行波形整形、噪声抑制、用户分离等。 一般，升余弦滚降滤波 器被用于接收滤波器4-1—4-N。在图8中所示的配置中，接收滤波器4-1 一4-N执行频域中的信号处理，但是可选地，也可以在DFT部3-l—3-N 之前执行时域中的信号处理。减法部5减去所有发送天线干扰副本，包括 经受解调的发送天线信号。
图9是示出用于接收天线n的DFT信号的减法部5的示例性配置的示图。图9中所示的减法部5包括副本组合部21和减法器22。副本组合部 21将所有发送信号干扰副本组合。减法器22从接收天线n的DFT信号中 减去副本组合部21的输出。假设，DFT后的子载波 [表达式33]
k (Kk《N翻) 处的接收信号由下式给出 [表达式34]
R(k) (R(k)是N行的列向量)， 并且发送天线m的第i个重复干扰副本由下式给出 [表达式35]
(&)0:)是N行的列向量)，
去除第i个重复干扰后的用于每个天线的均衡信号
(i ("U:)是N行的列向量)
是所有发送天线公用的，并由下式给出
<formula>formula see original document page 21</formula> …(式9)。
这里，在第一接收处理(第0个重复)中未执行干扰去除，并且接收 信号被原样使用。
具体地，建立下式
<formula>formula see original document page 21</formula> …(式10)。
由于式(9)中的天线干扰去除的计算是每个发送天线所公用的，所以相 比于传统处理，处理量可以被减少。
信道估计部6使用被插入到从每个发送天线发送的信号中的导频信 号，在频域中估计发送天线和接收天线之间的信道增益。这个实施例中的 信道估计部6执行频域中的信号处理，但也可以在DFT部3-l_3-N之前 执行时域中的信号处理。
权重计算部7使用信道估计部6中的信道估计值(其是发送天线和接收天线之间的信道增益)来计算用于二维频域均衡的权重。 一般，MMSE
算法被用于权重计算部7。用于发送天线m的第i个重复MMSE权重
『=U")(沐^ (i:)是N列的行向量)
是使用以下信道估计值矩阵计算出来的
(/^U:)是N行、M列的矩阵)，
并且噪声功率 2
是由下式给出的 一
W(A)4:(l)[")G"^a)+cr2/]-1…(式11)， g中，
^U:)二[i^Cfr),…，i^U)，…，^^(Jt)]...(式12)。
另外， [表达式44]
(A化a)是N行的列向量)
是发送天线m和接收天线之间的信道估计值。 [表达式45]
G ")是第i个重复干扰去除考虑矩阵，并且是所有发送天线所公用 的，由下式给出
W=rf^C，…，g(二)'，…，g^]…(式13)。 这里，
^m '例如是使用发送天线m的时域中的第i个重复软判决符号副本
的平均功率[表达式48] ;<formula>formula see original document page 23</formula>
而由下式给出:
<formula>formula see original document page 23</formula>…(式14)
这里，<formula>formula see original document page 23</formula>是数据块中的符号的数目。在由式(11)进行的权重计算中，逆矩阵的计
算[]—'对发送天线m是公用的并且必须仅执行一次，所以相比于传统的处 理，处理量可以被减少。
二维频域均衡部8接收在权重计算部7中计算出的二维均衡权重和减 法部5的输出，并以逐子载波为基础将它们相乘，以同时执行和输出频域 中的多路径干扰抑制和MIMO信号分离。假设，在权重计算部7中计算出 的权重由下式给出 [表达式51]
<formula>formula see original document page 23</formula>
并且减法部5的输出由下式给出
<formula>formula see original document page 23</formula>
在二维频域均衡部8中经过二维均衡的发送天线m的均衡信号 [表达式53]
由下式给出
<formula>formula see original document page 23</formula>…(式i5)。
加法部9将无失真信号副本加到每个发送天线的均衡信号，并输出作为结果的和。假设，发送天线m的无失真信号副本由下式给出
发送天线m的第i个重复解调信号 [表达式56]
安，
由下式给出
NIDFT (N服t是等于或大于2的整数)， 以将经过调制的信号转换到时域。IDFT部10-l — 10-M的第i个重复(i^ 1)的输出构成了最终的解调出的信号。
比特似然性计算部ll-l一ll-M基于每个发送天线的经过解调的信号 来计算每个所发送比特的似然性。比特似然性计算部ll-l一ll-M也可以 包括比特的硬判决。
符号副本生成部12-1_12-M基于从每个发送天线发送的比特的比特 似然性，生成发送天线m的符号副本。用在符号副本生成部12-l — 12-M 中的是生成硬判决符号副本的方法、生成硬判决符号副本并将其与预定的 副本加权系数(等于或小于1的恒量)相乘的方法、以及生成软判决副本 的方法等。另外，在图8所示的配置中，符号副本是从经过解调的比特生 成的，但是由于副本是以高精确度生成的，所以解调部可以被设置在比特 似然性计算部ll-l一ll-M之后以用于执行纠错解码，其中，可以预见使用在解码部中经过纠错解码的比特来生成符号副本的方法。
DFT部13-1 —13-M接收在符号副本生成部12-l — 12-M中生成的每个 发送天线的符号副本，并在以下点(第三点)处执行DFT: [表达式59]
NDFT2 (Ndft2是等于或大于2的整数)， 以将符号副本转换到频域。
天线干扰副本生成部14-l一14-M使用每个发送天线的频域中的符号 副本信号和信道估计值来生成发送天线干扰副本。假设，发送天线m的频 域中的符号副本信号由下式给出 [表达式60]
并且信道估计值由下式给出
发送天线m的第i个重复干扰副本 [表达式62]
由下式给出
i^'《l)二^m(i:)i^-"(ir) (式17)。 无失真信号副本生成部15-l — 15-M在二维频域均衡之后，使用每个 发送天线的频域中的符号副本信号和信道增益的子载波平均值来生成无失 真信号副本。假设，发送天线m的频域中的符号副本信号由下式给出 [表达式64]
并且均衡后的信道增益的子载波平均值由下式给出 [表达式65] &。)发送天线m的第i个重复无失真信号副本
由下式给出
5^0r)^^^iC"(i:) ...(式l8)，
其中，
《)=^~ 2『:)(淑j)…(式i9)。
在以上描述的第一实施例和第二实施例中，在用于天线干扰去除和副 本再生的每个重复处理操作中，每个发送天线信号被同时解调，并且天线 干扰副本被并行消除。还可以预见一种方法，该方法基于接收质量对每个 重复处理操作中的发送天线信号进行排序以解调具有较高质量的发送天线 信号并顺序消除天线干扰。具体地，在第一 (第0个重复)接收处理中， 具有较高接收质量的发送天线信号被顺序解调，并且干扰副本被从DFT信 号中消除。在第i个重复(i^1)中的接收处理中，在来自接收信号的具 有较高接收质量的发送天线信号的序列中(其中，所有在前重复中的发送 信号干扰都已经被从DFT信号中消除)，当前干扰副本和前一干扰副本之 间的差异被消除。在这种情况下，尽管多个重复的接收特性受发送天线信 号的顺序干扰消除的影响而被改善，但是由于对天线干扰去除和用于每个 发送天线的二维频域干扰的权重计算的需求，处理量增加了。
在这个实施例中，从时域信号到频域信号的转换是通过DFT执行的， 而从频域信号到时域信号的转换是通过IDFT执行的，但是也可以使用快 速傅立叶变换(FFT)、逆快速傅立叶变换(IFFT)或其他算法。
权利要求
1. 一种MIMO接收装置，用于在多个接收天线处接收从设置在发送装置上的多个发送天线发送的单载波信号并且用于通过频域对所述信号进行分离，所述MIMO接收装置包括DFT部，用于在第一点处对在所述接收天线处接收的信号执行离散傅立叶变换；信道估计部，用于使用被插入到从所述发送天线发送的信号中的导频信号来估计所述发送天线和所述接收天线之间的信道增益；副本再生部，用于基于使用所述信道增益计算出的权重来执行二维频域均衡，并用于生成每个发送天线的无失真信号副本和干扰副本；减法部，用于从在所述DFT部中经过离散傅立叶变换的信号中去除所有所述发送天线的干扰副本；以及解调部，用于通过利用所述信道增益基于由所述减法部执行的所述干扰去除所计算出的权重，对消除了所述干扰副本的信号执行二维频域均衡，并用于将所述无失真信号副本加到经过均衡的信号，以解调从所述发送天线发送的信号。
2. 根据权利要求l所述的MIMO接收装置，其特征在于还包括在所 述副本再生部之后的多个减法部和多个副本再生部，用于重复执行天线干 扰去除和副本再生处理。
3. 根据权利要求l或2所述的MIMO接收装置，其特征在于，同时解 调发送天线信号以并行消除天线干扰。
4. 根据权利要求l或2所述的MIMO接收装置，其特征在于，基于接 收质量对发送天线信号进行排序，解调具有较高质量的发送天线信号，以 及顺序去除所述天线干扰。
5. 根据权利要求l所述的MIMO接收装置，其特征在于，所述副本再 生部包括权重计算部，用于使用所述发送天线和所述接收天线之间的信道估计 值来计算用于二位频域均衡的权重；二维频域均衡部，其被施加所述权重和从所述减法部输出的信号，以逐子载波为基础将它们相乘，以执行和输出频域中的MIMO信号分离和多 路径干扰抑制；IDFT部，用于在第二点处对每个发送天线的经过解调的信号执行离 散逆傅立叶变换，其中，所述经过解调的信号是从所述二维频域均衡部输 出的信号；比特似然性计算部，用于基于每个发送天线的经过解调的信号来计算每个所发送比特的比特似然性；符号副本生成部，用于基于所述比特似然性来生成符号副本； DFT部，用于在第三点处对所述符号副本执行离散傅立叶变换； 天线干扰副本生成部，用于使用所述频域中的符号副本信号和信道估计值来生成发送天线干扰副本；以及无失真信号副本生成部，用于在二维频域均衡后使用所述信道增益的子载波平均值和所述频域中的所述符号副本信号来生成无失真信号副本。
6. 根据权利要求l所述的MIMO接收装置，其特征在于，所述解调部包括权重计算部，用于基于所述减法部执行的干扰去除，使用所述发送天 线和所述接收天线之间的信道估计值来计算用于所述二维频域均衡的权 重；二维频域均衡部，其被施加所述权重和从所述减法部输出的信号，以 逐子载波为基础将它们相乘，以执行和输出频域中的多路径干扰抑制和 MIMO信号分离；加法部，用于将无失真信号副本加到从所述二维频域均衡部输出的信 号中并进行输出；以及IDFT部，用于在第二点处对每个发送天线的经过解调的信号执行离 散逆傅立叶变换，其中，所述经过解调的信号是从所述加法部输出的信 号。
7. 根据权利要求2所述的MIMO接收装置，其特征在于，设置在所述 副本再生部之后的所述多个副本再生部包括权重计算部，用于基于所述减法部执行的干扰去除，使用所述发送天 线和所述接收天线之间的信道估计值来计算用于所述二维频域均衡的权重；二维频域均衡部，其被施加所述权重和从所述减法部输出的信号，以 逐子载波为基础将它们相乘，以执行和输出频域中的多路径干扰抑制和MIMO信号分离；加法部，用于将所述无失真信号副本加到从所述二维频域均衡部输出的信号中并进行输出；IDFT部，用于在第二点处对每个发送天线的经过解调的信号执行离 散逆傅立叶变换，其中，所述经过解调的信号是从所述加法部输出的信 号；比特似然性计算部，用于基于每个发送天线的所述经过解调的信号，计算每个所发送比特的比特似然性；符号副本生成部，用于基于所述比特似然性来生成符号副本； DFT部，用于在第三点处对所述符号副本执行离散傅立叶变换； 天线干扰副本生成部，用于使用所述频域中的符号副本信号和信道估计值来生成发送天线干扰副本；以及无失真信号副本生成部，用于在二维频域均衡后使用所述信道增益的子载波平均值和所述频域中的所述符号副本信号，生成无失真信号副本。
8. 根据权利要求5所述的MIMO接收装置，其特征在于，所述副本再生部还包括在所述比特似然性计算部之后的解码部，并使用经过纠错解码 的比特来生成符号副本。
9. 根据权利要求7所述的MIMO接收装置，其特征在于，设置在所述 副本再生部之后的所述多个副本再生部还包括在所述比特似然性计算部之 后的解码部，并使用经过纠错解码的比特来生成符号副本。
10. —种MIMO接收方法，用于在多个接收天线处接收从多个发送天 线发送的单载波信号并通过频域中的处理来分离所述信号，所述MIMO接 收方法包括用于在第一点处对在所述接收天线处接收的信号执行离散傅立叶变换的处理；用于使用被插入到从所述发送天线发送的信号中的导频信号来估计所 述发送天线和所述接收天线之间的信道增益的处理；用于基于使用所述信道增益所计算出的权重来执行二维频域均衡并用 于生成每个发送天线的无失真信号副本和干扰副本的处理；用于从经过离散傅立叶变换的信号中去除所有所述发送天线的干扰副 本的处理；用于通过利用所述信道增益基于所述减法部执行的干扰去除所计算出 的权重对消除了所述干扰副本的信号执行二维频域均衡的处理；以及用于将所述无失真信号副本加到经过均衡的信号中以解调从所述发送 天线发送的信号的处理。
全文摘要
在MIMO接收装置中，从多个发送天线发送的单载波信号被多个接收天线(1-1到1-N)接收，然后被根据频域来分离。在这种MIMO接收装置中，在二维频域均衡之前，天线的干扰副本被(减法器54)从所接收的信号中消除，并且在二维频域均衡之后，无失真信号副本被(解调部55)加到消除了天线的干扰副本的信号中。
文档编号H04J99/00GK101421943SQ20078001315
公开日2009年4月29日 申请日期2007年2月2日 优先权日2006年4月13日
发明者吉田尚正, 木全昌幸 申请人:日本电气株式会社