信号分離装置及び信号分離方法
【課題】信号分離装置において、信号点数を削減して演算量を削減できることを目的とする。
【解決手段】伝搬路特性を推定して得られるチャネル行列の列ベクトルを各送信アンテナの送信信号成分が左端になるよう入れ替えて出力する列入れ替え手段と、列入れ替え手段の出力するチャネル行列をＱＲ分解した出力と複数の受信アンテナの受信信号を乗算し、各送信信号が最上段に存在するように受信信号を階層化した受信信号ベクトルを出力するＱＲ分解階層化手段と、ＱＲ分解階層化手段の出力する階層化した受信信号ベクトルにおける最上段の信号から最上段以外の信号を用いて干渉成分を除去する干渉信号除去手段と、干渉信号除去手段の出力する干渉成分を除去した信号から各送信信号の信号候補点を所定数選択する信号候補点選択手段と、信号候補点選択手段で選択した各送信信号の信号候補点を用いて、ＱＲ分解階層化手段の出力する階層化した受信信号ベクトルから各送信信号の信号分離を行う信号分離手段と、を有する。
【解決手段】伝搬路特性を推定して得られるチャネル行列の列ベクトルを各送信アンテナの送信信号成分が左端になるよう入れ替えて出力する列入れ替え手段と、列入れ替え手段の出力するチャネル行列をＱＲ分解した出力と複数の受信アンテナの受信信号を乗算し、各送信信号が最上段に存在するように受信信号を階層化した受信信号ベクトルを出力するＱＲ分解階層化手段と、ＱＲ分解階層化手段の出力する階層化した受信信号ベクトルにおける最上段の信号から最上段以外の信号を用いて干渉成分を除去する干渉信号除去手段と、干渉信号除去手段の出力する干渉成分を除去した信号から各送信信号の信号候補点を所定数選択する信号候補点選択手段と、信号候補点選択手段で選択した各送信信号の信号候補点を用いて、ＱＲ分解階層化手段の出力する階層化した受信信号ベクトルから各送信信号の信号分離を行う信号分離手段と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の送信アンテナから送信された信号を複数の受信アンテナで受信する無線通信システムの信号分離装置及び信号分離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信においては、限られた周波数資源を用いて通信の大容量化を図るための周波数利用効率の向上が必須となっている。周波数利用効率を向上させる技術として、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナを用いて、同一時刻において同一周波数帯域上に空間多重チャネルを構成し、情報伝送レートを向上させるＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）システムが提案されている。
【０００３】
受信機側で送信機からの各送信信号を分離する方法として、ＱＲ分解とＭアルゴリズムを用いる演算量削減型最尤推定法（ＱＲＭ−ＭＬＤ）がある。ＱＲＭ−ＭＬＤでは、送受信機間のチャネル行列をＱＲ分解し、その結果を用いて受信信号を階層化し、干渉信号成分が存在しない信号、つまり階層化後の最下段の信号から順に用いて信号候補点を削減して行くことで演算量を削減する。
【０００４】
送信アンテナが３本、受信アンテナが３本であれば、チャネル行列Ｈは（１）式のように表される。ここで、要素ｈ１，１，ｈ２，１，ｈ３，１それぞれは第１送信アンテナからの送信信号を第１，第２，第３受信アンテナで受信する特性を表している。
【０００５】
【数１】
【０００６】
このチャネル行列ＨのＱＲ分解は（２）式のように表すことができる。
【０００７】
【数２】
【０００８】
上記ＱＲ分解で生成されるユニタリ行列の複素共役転置をそれぞれの受信信号に乗算し、各送信信号成分が最上段にのみ存在するように受信信号を階層化すると、階層化後受信信号ベクトルｙｎは（３）式のように表すことができる。ｘ１，ｘ２，ｘ３は第１，第２，第３送信アンテナの送信信号である。
【０００９】
【数３】
【００１０】
例えば送信信号ｘ１，ｘ２，ｘ３が６４ＱＡＭ信号であるとすると、ＱＲＭ−ＭＬＤでは、初めに干渉成分が存在しない最下段の信号ｒ３，３×ｘ３と、信号ｘ３の６４個のレプリカを比較して尤度の高いＭ個を選択することで信号候補点を削減する。次に、中間段の信号ｒ２，２×ｘ２及び信号ｒ２，３×ｘ３と、信号ｘ２の６４個のレプリカ及び信号ｘ３のＭ個の信号候補点のレプリカを比較して尤度の高いＭ個を選択することで信号候補点を削減する。同様にして、最上段の信号ｒ１，１×ｘ１及び信号ｒ１，２×ｘ２及び信号ｒ１，３×ｘ３と、信号ｘ１の６４個のレプリカ及び信号ｘ２，ｘ１それぞれのＭ個の信号候補点のレプリカを比較して尤度の高い信号候補点を選択する。
【００１１】
なお、サブキャリアの各グループに属する各サブキャリアに対して、チャネル行列をＱＲ分解し、対応する受信系列を線形フィルタリングして、変換受信系列を生成し、各グループに属する各サブキャリアに対して、空間順番が並び替えられた送信系列の候補の絞り込みを行った結果、その候補の中の最も尤度メトリックが小さい候補を暫定推定結果とし、本来送信された空間順番に並び直して最終推定結果を出力する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【００１２】
また、空間順番が並び替えられた送信系列の候補の絞り込みを行い、送信系列の候補の絞り込みを行った結果、その候補の中の最も尤度メトリックが小さい候補を暫定推定結果とし、候補信号点選定の実施順番に基づいて、本来送信された空間順番に並び直して、最終推定結果を出力する技術が提案されている（例えば特許文献２参照）。
【００１３】
また、信号点の組み合わせに対する尤度値の順位に基づいて最小尤度値の次順位となる新たな尤度値を更に算出し、新たな尤度値を含む尤度値の中から最小尤度値を除いて最小となる最小尤度値を決定し、各最小尤度値に対応する信号点の組み合わせを各段階の送信シンボル候補として選択する技術が提案されている（例えば特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００９−５５２１６号公報
【特許文献２】特開２００９−５５２１７号公報
【特許文献３】特開２００９−１４１７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ＱＲＭ−ＭＬＤでは、前述のように、初めに干渉成分が存在しない最下段の信号を用いて信号候補点を削減するが、干渉成分が存在しない最下段は受信ダイバーシチ効果を得ることができない。つまり、送信信号ｘ３の成分は、最下段の信号ｒ３，３×ｘ３と、中間段の信号ｒ２，３×ｘ３と、最上段の信号ｒ１，３×ｘ３に分かれている。この受信ダイバーシチ効果を得ることができないために、初期段階（最下段の信号信号候補点を削減する段階）において、信号点を大きく削減することができず、演算量の削減が期待できないという問題があった。
【００１６】
開示の信号分離装置は、信号点数を削減して演算量を削減できることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
開示の一実施形態による信号分離装置は、
複数の送信アンテナから送信された信号を複数の受信アンテナで受信する無線通信システムの信号分離装置において、
伝搬路特性を推定して得られるチャネル行列の列ベクトルを各送信アンテナの送信信号成分が左端になるよう入れ替えて出力する列入れ替え手段と、
前記列入れ替え手段の出力するチャネル行列をＱＲ分解した出力と前記複数の受信アンテナの受信信号を乗算し、各送信信号が最上段に存在するように前記受信信号を階層化した受信信号ベクトルを出力するＱＲ分解階層化手段と、
前記ＱＲ分解階層化手段の出力する階層化した受信信号ベクトルにおける最上段の信号から前記最上段以外の信号を用いて干渉成分を除去する干渉信号除去手段と、
前記干渉信号除去手段の出力する干渉成分を除去した信号から前記各送信信号の信号候補点を所定数選択する信号候補点選択手段と、
前記信号候補点選択手段で選択した前記各送信信号の信号候補点を用いて、前記ＱＲ分解階層化手段の出力する階層化した受信信号ベクトルから前記各送信信号の信号分離を行う信号分離手段と、を有する。
【発明の効果】
【００１８】
本実施形態によれば、信号点数を削減して演算量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ＭＩＭＯ信号分離装置の第１実施形態の構成図である。
【図２】ＭＩＭＯ信号分離装置の第２実施形態の構成図である。
【図３】干渉除去の様子を示す図である。
【図４】ＭＩＭＯ信号分離装置の第３実施形態の構成図である。
【図５】ＭＩＭＯ信号分離装置の第３実施形態の変形例の構成図である。
【図６】ＭＩＭＯ信号分離装置の第４実施形態の構成図である。
【図７】ＭＩＭＯ信号分離装置の第４実施形態の変形例の構成図である。
【図８】ＭＩＭＯ信号分離装置の第５実施形態の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面に基づいて実施形態を説明する。
【００２１】
＜第１実施形態＞
図１はＭＩＭＯ信号分離装置の第１実施形態の構成図を示す。図１において、列入れ替え部２は伝搬路特性を推定して得られるチャネル行列の列ベクトルを端子１から供給され、チャネル行列の各送信アンテナの送信信号成分が左端になるよう入れ替えて出力する。
【００２２】
ＱＲ分解階層化部３は列入れ替え部２の出力する複数のチャネル行列をＱＲ分解し、ＱＲ分解出力と端子４から供給される複数の受信アンテナの受信信号を乗算し、各送信信号が最上段に存在するように受信信号を階層化した複数の受信信号ベクトルを出力する。
【００２３】
干渉信号除去部５はＱＲ分解階層化部３の出力する複数の階層化した受信信号ベクトルにおける最上段の信号から最上段以外の信号を用いて干渉成分を除去する。
【００２４】
信号候補点選択部６は干渉信号除去部５の出力する干渉成分を除去した信号から各送信信号の信号候補点を所定数選択する。
【００２５】
信号分離部７は信号候補点選択部６で選択した各送信信号の信号候補点を用いて、ＱＲ分解階層化部３の出力する階層化した受信信号ベクトルから各送信信号の信号分離を行って、分離した送信信号を端子８から出力する。
【００２６】
＜第２実施形態＞
図２はＭＩＭＯ信号分離装置の第２実施形態の構成図を示す。このＭＩＭＯ信号分離装置は受信機におけるベースバンドの処理を示しており、信号分離にはＱＲＭ−ＭＬＤを用いることを想定している。
【００２７】
図２において、端子１１−１〜１１−ｎにｎ本のアンテナで受信した受信信号が入力され、伝搬路推定部１２及び行列乗算部１３に供給される。伝搬路推定部１２はｎ系統の受信信号から例えば送信信号に重畳された既知のパイロット信号を検出することで伝搬路特性を推定してチャネル行列生成部１４に供給する。チャネル行列生成部１４は上記の伝搬路特性の推定結果からチャネル行列Ｈを生成し、列ベクトル入れ替え部１５及びノルム２乗値算出部１６に供給する。チャネル行列Ｈは（４）式のように表すことができる。
【００２８】
【数４】
【００２９】
ここで、ｈｎは第ｎ番目の送信信号に対するチャネルベクトル、Ｎｔは送信アンテナ本数、Ｎｒは受信アンテナ本数を表している。
【００３０】
列ベクトル入れ替え部１５は図１の列入れ替え部２に対応し、チャネル行列Ｈの各送信信号成分（列ベクトル）が行列の左端になるようにそれぞれ入れ替える。第ｎ番目の信号成分が左端になるように入れ替えた後のチャネル行列をＨｎ（ただし、ｎ＝１〜Ｎｔ）とすると、Ｈｎは（５）式のように表すことができる。
【００３１】
【数５】
【００３２】
なお、送信アンテナが３本、受信アンテナが３本である場合のチャネル行列Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を（６ａ），（６ｂ），（６ｃ）式に示す。
【００３３】
【数６】
【００３４】
列ベクトル入れ替え部１５の出力するチャネル行列ＨｎはＱＲ分解部１７に供給されてユニタリ行列Ｑと上三角行列ＲにＱＲ分解される。このチャネル行列ＨｎのＱＲ分解は（７）式のように表すことができる。
【００３５】
【数７】
【００３６】
行列乗算部１３は、ＱＲ分解で生成されたユニタリ行列Ｑの複素共役転置（エルミート転置）を端子１１−１〜１１−ｎから供給される受信信号に乗算し、各送信アンテナの送信信号成分が最上段にのみ存在するように受信信号を階層化する。ＱＲ分解部１７及び行列乗算部１３は図１のＱＲ分解階層化部３に対応する。階層化後受信信号ベクトルｙｎは（８）式のように表すことができる。
【００３７】
【数８】
【００３８】
ここで、ｘｎは第ｎ番目の送信アンテナから送信された送信信号、Πｎはユニタリ行列乗算後の雑音ベクトルを表している。
【００３９】
干渉除去部１８は図１の干渉信号除去部５に対応し、階層化後受信信号ベクトルｙｎを用いて、最上段の信号から各送信信号成分以外の干渉成分を最上段以外の信号を用いて除去する。説明を簡単にするため、Ｎｔ＝Ｎｒ＝２の場合を想定する。この場合、階層化後受信信号ベクトルｙ１及びｙ２は（９ａ），（９ｂ）式のように表すことができる。
【００４０】
【数９】
【００４１】
階層化後受信信号ベクトルｙ１、ｙ２の最下段の信号に重みｗｎを乗算して最上段の式から減算することで干渉成分を除去する。重みｗｎは第ｎ番目の送信信号成分を取り出す場合の干渉除去重みを表している。雑音項Π１，Π２を無視して、干渉除去後の信号ｘ＾１，ｘ＾２は（１０ａ），（１０ｂ）式の通りとなる。
【００４２】
【数１０】
【００４３】
これにより、干渉除去後の信号はｘ＾１≒ｒ１，１，１ｘ１となり、ｘ＾２≒ｒ２，１，１ｘ２となる。
【００４４】
なお、（１０ａ），（１０ｂ）式の重みｗ１，ｗ２は、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）規範により以下のように表される。σ２は雑音電力を表す。
【００４５】
ｗ１＝（ｒ１，１，２×ｒ１，２，２）／［｜ｒ１，２，２｜２＋σ２］
ｗ２＝（ｒ２，１，２×ｒ２，２，２）／［｜ｒ２，２，２｜２＋σ２］
【００４６】
図３に受信信号数Ｎｒ，送信信号数Ｎｔでｔ番目の送信信号候補点を選択する場合の干渉除去の様子を示す。最下段の信号ｒｔ，Ｎｒ，Ｎｔｘｔ，Ｎｔにそれぞれ重み付けを行って上段の信号ｒｔ，Ｎｒ−１，Ｎｔｘｔ，Ｎｔ、信号ｒｔ，Ｎｒ−２，Ｎｔｘｔ，Ｎｔ、信号ｒｔ，Ｎｒ−２，Ｎｔｘｔ，Ｎｔ…信号ｒｔ，１，Ｎｔｘｔ，Ｎｔそれぞれから減算し干渉成分として除去する。また、下から２段目の信号ｒｔ，Ｎｒ−１，Ｎｔ−１ｘｔ，Ｎｔ−１にそれぞれ重み付けを行って上段の信号ｒｔ，Ｎｒ−２，Ｎｔ−１ｘｔ，Ｎｔ−１…信号ｒｔ，１，Ｎｔ−１ｘｔ，Ｎｔ−１それぞれから減算し干渉成分として除去する。また、下から３段目の信号ｒｔ，Ｎｒ−２，Ｎｔ−２ｘｔ，Ｎｔ−２にそれぞれ重み付けを行って上段の信号…ｒｔ，Ｎ１，Ｎｔ−２ｘｔ，Ｎｔ−２それぞれから減算し干渉成分として除去する。これによって、最上段の左端にダイバーシチ効果の大なる信号ｒｔ，１，１ｘｔ，１を得ることができる。つまり、送信信号ｘｔ，１の成分は最上段で左端だけにあり、ダイバーシチ効果の大なる信号である。
【００４７】
信号候補点選択部１９は図１の信号候補点選択部６に対応する。Ｎｔ＝Ｎｒ＝２の場合を想定した場合、信号候補点選択部１９は干渉除去された後のダイバーシチ効果の大なる信号ｘ＾１と信号ｘ１のレプリカ（６４ＱＡＭの場合は６４個のレプリカ）を比較して尤度の高い予め定められた所定数ｍ（ｍは６４より小さく、Ｍアルゴリズムにおける信号点数Ｍより小さい値）のレプリカを信号候補点として選択し、同様に、ダイバーシチ効果の大なる信号ｘ＾２と信号ｘ２のレプリカ（６４個のレプリカ）を比較して尤度の高い所定数ｍのレプリカを信号候補点として選択する。これにより、各送信信号ｘ＾ｎの信号候補点数を所定数ｍに減少することができ、選択された各送信信号ｘ＾ｎの信号候補点それぞれは信号分離部２１に供給される。
【００４８】
このように、最上段の信号ｘ１，ｘ２は干渉成分が存在するものの、受信ダイバーシチ効果を得ることができる。例えば（３）式において、送信信号ｘ１の成分は、最下段と中間段に分離せず、最上段の信号ｒ１，１×ｘ３だけに集中している。この受信ダイバーシチ効果の大なる信号ｘ１，ｘ２について干渉成分を除去することにより、信号点数を大きく削減することができる。
【００４９】
一方、ノルム２乗値算出部１６では、チャネル行列生成部１４で生成されたチャネル行列Ｈの各列ベクトルのノルムの２乗値を計算し、ノルムの２乗値が最も小さな列ベクトルが左端となりノルムの２乗値が最も大きな列ベクトルが右端となるチャネル行列Ｈの階層化後受信信号ベクトルｙｎを選択するための選択信号を生成する。この選択は、階層化後受信信号ベクトルｙｎの右端に受信ダイバーシチ効果が最も大きい信号が位置するため、後述する信号分離部２１でＱＲＭ−ＭＬＤを用いて信号分離を行う場合に最も高い信号分離精度が得られるからである。
【００５０】
スイッチ２０はノルム２乗値算出部１６から供給される選択信号によって、行列乗算部１３の出力する複数の階層化後受信信号ベクトルｙｎのうちノルムの２乗値が最も小さな列ベクトルが左端となりノルムの２乗値が最も大きな列ベクトルが右端となるチャネル行列Ｈの階層化後受信信号ベクトルｙｎを選択して信号分離部２１に供給する。
【００５１】
信号分離部２１は図１の信号分離部７に対応し、例えばＱＲＭ−ＭＬＤを用いて信号分離を行う。すなわち、例えば階層化後受信信号ベクトルｙｎが（３）式で表され、送信信号ｘ１，ｘ２，ｘ３が６４ＱＡＭの信号であるとすると、初めに干渉成分が存在しない最下段の信号ｒ３，３×ｘ３と、信号ｘ３について信号候補点選択部１９で選択されたｍ個の信号候補点のレプリカを比較して尤度の高いＭ（ｍ＞Ｍ）個を選択することで信号候補点を削減する。次に、中間段の信号ｒ２，２×ｘ２及び信号ｒ２，３×ｘ３と、信号ｘ２について信号候補点選択部１９で選択されたｍ個の信号候補点のレプリカ及び信号ｘ３のＭ個の信号候補点のレプリカを比較して尤度の高いＭ個を選択することで信号候補点を削減する。同様にして、最上段の信号ｒ１，１×ｘ１及び信号ｒ１，２×ｘ２及び信号ｒ１，３×ｘ３と、信号ｘ１について信号候補点選択部１９で選択されたｍ個の信号候補点のレプリカ及び信号ｘ２，ｘ１のＭ個の信号候補点のレプリカを比較して尤度の高い信号候補点を選択する。信号分離部２１にて分離されて出力される各送信信号は復号部２２に供給されて復号（例えば６４ＱＡＭ復号）されて出力される。
【００５２】
このように、本実施形態では信号分離部２１の前段の信号候補点選択部１９において各信号候補点数がｍ個に削減されているため、信号分離部２１での演算を軽減することができる。
【００５３】
＜第３実施形態＞
図４はＭＩＭＯ信号分離装置の第３実施形態の構成図を示す。図４において、図２と同一部分には同一符号を付す。端子１１−１〜１１−ｎにｎ本のアンテナで受信した受信信号が入力され、伝搬路推定部１２及び行列乗算部１３に供給される。伝搬路推定部１２はｎ系統の受信信号から既存の方法で伝搬路特性を推定してチャネル行列生成部１４に供給する。チャネル行列生成部１４は上記の伝搬路特性の推定結果からチャネル行列Ｈを生成し、列ベクトル入れ替え部１５及びノルム２乗値算出部１６に供給する。チャネル行列Ｈは（４）式のように表すことができる。
【００５４】
ここで、ｈｎは第ｎ番目の送信信号に対するチャネルベクトル、Ｎｔは送信アンテナ本数、Ｎｒは受信アンテナ本数を表している。
【００５５】
列ベクトル入れ替え部１５でチャネル行列の各送信信号成分（列ベクトル）が行列の左端になるようにそれぞれ入れ替える。第ｎ番目の信号成分が左端になるように入れ替えた後のチャネル行列をＨｎ（ただし、ｎ＝１〜Ｎｔ）とすると、Ｈｎは（５）式のように表すことができる。
【００５６】
なお、送信アンテナが３本、受信アンテナが３本である場合のチャネル行列Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を（６ａ），（６ｂ），（６ｃ）式に示す。
【００５７】
列ベクトル入れ替え部１５の出力するチャネル行列ＨｎはＱＲ分解部１７に供給されてＱＲ分解される。このチャネル行列ＨｎのＱＲ分解は（７）式のように表すことができる。
【００５８】
行列乗算部１３は、ＱＲ分解で生成されたユニタリ行列Ｑの複素共役転置を端子１１−１〜１１−ｎから供給される受信信号に乗算し、各送信信号成分が最上段にのみ存在するように受信信号を階層化する。階層化後受信信号ベクトルｙｎは（８）式のように表すことができる。
【００５９】
ここで、ｘｎは第ｎ番目の送信アンテナから送信された送信信号、Πｎはユニタリ行列乗算後の雑音ベクトルを表している。
【００６０】
干渉除去部１８は階層化後受信信号ベクトルｙｎを用いて、最上段の信号から各送信信号成分以外の干渉成分を最上段以外の信号を用いて除去する。説明を簡単にするため、Ｎｔ＝Ｎｒ＝２の場合を想定する。この場合、階層化後受信信号ベクトルｙ１及びｙ２は（９ａ），（９ｂ）式のように表すことができる。
【００６１】
階層化後受信信号ベクトルｙ１、ｙ２の最下段の信号に重みｗｎを乗算して最上段の式から減算することで干渉成分を除去する。重みｗｎは第ｎ番目の送信信号成分を取り出す場合の干渉除去重みを表している。雑音項Π１，Π２を無視して、干渉除去後の信号ｘ＾１，ｘ＾２は（１０ａ），（１０ｂ）式の通りとなる。
【００６２】
これにより、干渉除去後の信号ｘ＾１≒ｒ１，１，１ｘ１となり、信号ｘ＾２≒ｒ２，１，１ｘ２となる。信号候補点選択部１９は干渉除去された後の信号ｘ＾１と信号ｘ１のレプリカ（６４ＱＡＭの場合は６４個のレプリカ）を比較して尤度の高い所定数ｍｉ（ｉは１，２，３，…）のレプリカを信号候補点として選択し、同様に、信号ｘ＾２と信号ｘ２のレプリカ（６４個のレプリカ）を比較して尤度の高い所定数ｍｉのレプリカを信号候補点として選択する。これにより、各送信信号ｘ＾ｎの信号候補点数を所定数ｍに減少することができ、選択された各送信信号ｘ＾ｎの信号候補点それぞれは信号分離部２１に供給される。なお、所定数ｍｉは後述の信号候補点数決定部３２から供給される。
【００６３】
ここで、最上段の信号ｘ１，ｘ２は干渉成分が存在するものの、受信ダイバーシチ効果を得ることができる。例えば（３）式において、送信信号ｘ１の成分は、最下段と中間段に分離せず、最上段の信号ｒ１，１×ｘ３だけに集中している。この受信ダイバーシチ効果を持つ信号ｘ１，ｘ２は、干渉成分を除去することにより、信号点を大きく削減することができる。
【００６４】
一方、ノルム２乗値算出部１６では、チャネル行列生成部１４で生成されたチャネル行列Ｈの各列ベクトルのノルムの２乗値を計算し、ノルムの２乗値が最も小さな列ベクトルが左端となりノルムの２乗値が最も大きな列ベクトルが右端となるチャネル行列Ｈの階層化後受信信号ベクトルｙｎを選択するための選択信号を生成する。この選択は、階層化後受信信号ベクトルｙｎの右端に受信ダイバーシチ効果が最も大きい信号が位置するため、後述する信号分離部２１でＱＲＭ−ＭＬＤを用いて信号分離を行う場合に最も高い信号分離精度が得られるからである。
【００６５】
スイッチ２０はノルム２乗値算出部１６から供給される選択信号によって、行列乗算部１３の出力する複数の階層化後受信信号ベクトルｙｎのうちノルムの２乗値が最も小さな列ベクトルが左端となりノルムの２乗値が最も大きな列ベクトルが右端となるチャネル行列Ｈの階層化後受信信号ベクトルｙｎを選択して信号分離部２１に供給する。
【００６６】
また、送信信号ランキング部３１には、ノルム２乗値算出部１６からチャネル行列Ｈの各列ベクトルのノルム２乗値を供給されている。送信信号ランキング部３１はノルム２乗値が大きな列ベクトルに対応する送信信号をランキング上位とし、ノルム２乗値の小さな列ベクトルに対応する送信信号をランキング下位になるように送信信号のランキング付けを行う。
【００６７】
信号候補点数決定部３２にはランキングに応じて選択候補点数が予め設定されており、いる。例えばランキング１位に対しては選択候補点数ｍ１（例えばｍ１＝１０）、ランキング２位に対しては選択候補点数ｍ２（例えばｍ２＝２０）、ランキング３位に対しては選択候補点数ｍ３（例えばｍ３＝３０）、ランキング４位に対しては選択候補点数ｍ４（例えばｍ４＝４０）のように、ランキング上位ほど小さく、ランキング下位ほど大きい選択候補点数を選択して設定する。信号候補点数決定部３２で選択された各信号の選択候補点数ｍｉは信号候補点選択部１９に供給される。
【００６８】
信号分離部２１は、例えばＱＲＭ−ＭＬＤを用いて信号分離を行う。すなわち、例えば階層化後受信信号ベクトルｙｎが（３）式で表され、送信信号ｘ１，ｘ２，ｘ３が６４ＱＡＭの信号であるとすると、初めに干渉成分が存在しない最下段の信号ｒ３，３×ｘ３と、信号ｘ３について信号候補点選択部１９で選択されたｍ１，ｍ２，…個の信号候補点のレプリカを比較して尤度の高いＭ（ｍ１＞Ｍ）個を選択することで信号候補点を削減する。次に、中間段の信号ｒ２，２×ｘ２及び信号ｒ２，３×ｘ３と、信号ｘ２について信号候補点選択部１９で選択されたｍ個の信号候補点のレプリカ及び信号ｘ３のＭ個の信号候補点のレプリカを比較して尤度の高いＭ個を選択することで信号候補点を削減する。同様にして、最上段の信号ｒ１，１×ｘ１及び信号ｒ１，２×ｘ２及び信号ｒ１，３×ｘ３と、信号ｘ１について信号候補点選択部１９で選択されたｍ個の信号候補点のレプリカ及び信号ｘ２，ｘ１のＭ個の信号候補点のレプリカを比較して尤度の高い信号候補点を選択する。信号分離部２１にて分離されて出力される各送信信号は復号部２２に供給されて復号（例えば６４ＱＡＭ復号）されて出力される。
【００６９】
このように、本実施形態では信号分離部２１の前段の信号候補点選択部１９において各信号候補点数がｍｉ個に削減されているため、信号分離部２１での演算を軽減することができる。また、ランキングに応じ適正な選択候補点数ｍｉを設定することができる。
【００７０】
＜変形例＞
図５はＭＩＭＯ信号分離装置の第３実施形態の変形例の構成図を示す。図５において、図４と同一部分には同一符号を付す。図５においては、送信信号ランキング部３１と信号候補点数決定部３２の代りに、信号候補点数決定部３３が設けられている。
【００７１】
信号候補点数決定部３３は、ノルム２乗値算出部１６からチャネル行列Ｈの各列ベクトルのノルム２乗値を供給されている。信号候補点数決定部３３はノルム２乗値を所定の関数に代入して選択候補点数（整数）を算出する。上記関数は例えばノルム２乗値が大きいほど選択候補点数が小さく、ノルム２乗値が小さいほど選択候補点数が大きくなるような関数である。信号候補点数決定部３３で算出された選択候補点数は信号候補点選択部１９に供給される。
【００７２】
＜第４実施形態＞
図６はＭＩＭＯ信号分離装置の第４実施形態の構成図を示す。図６において、図２と同一部分には同一符号を付す。端子１１−１〜１１−ｎにｎ本のアンテナで受信した受信信号が入力され、伝搬路推定部１２及び行列乗算部１３に供給される。伝搬路推定部１２はｎ系統の受信信号から既存の方法で伝搬路特性を推定してチャネル行列生成部１４に供給する。チャネル行列生成部１４は上記の伝搬路特性の推定結果からチャネル行列Ｈを生成し、列ベクトル入れ替え部１５及びノルム２乗値算出部１６に供給する。チャネル行列Ｈは（４）式のように表すことができる。
【００７３】
ここで、ｈｎは第ｎ番目の送信信号に対するチャネルベクトル、Ｎｔは送信アンテナ本数、Ｎｒは受信アンテナ本数を表している。
【００７４】
列ベクトル入れ替え部１５でチャネル行列の各送信信号成分（列ベクトル）が行列の左端になるようにそれぞれ入れ替える。第ｎ番目の信号成分が左端になるように入れ替えた後のチャネル行列をＨｎ（ただし、ｎ＝１〜Ｎｔ）とすると、Ｈｎは（５）式のように表すことができる。
【００７５】
なお、送信アンテナが３本、受信アンテナが３本である場合のチャネル行列Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を（６ａ），（６ｂ），（６ｃ）式に示す。
【００７６】
列ベクトル入れ替え部１５の出力するチャネル行列ＨｎはＱＲ分解部１７に供給されてＱＲ分解される。このチャネル行列ＨｎのＱＲ分解は（７）式のように表すことができる。
【００７７】
行列乗算部１３は、ＱＲ分解で生成されたユニタリ行列Ｑの複素共役転置を端子１１−１〜１１−ｎから供給される受信信号に乗算し、各送信信号成分が最上段にのみ存在するように受信信号を階層化する。階層化後受信信号ベクトルｙｎは（８）式のように表すことができる。
【００７８】
ここで、ｘｎは第ｎ番目の送信アンテナから送信された送信信号、Πｎはユニタリ行列乗算後の雑音ベクトルを表している。
【００７９】
干渉除去部１８は階層化後受信信号ベクトルｙｎを用いて、最上段の信号から各送信信号成分以外の干渉成分を最上段以外の信号を用いて除去する。説明を簡単にするため、Ｎｔ＝Ｎｒ＝２の場合を想定する。この場合、階層化後受信信号ベクトルｙ１及びｙ２は（９ａ），（９ｂ）式のように表すことができる。
【００８０】
階層化後受信信号ベクトルｙ１、ｙ２の最下段の信号に重みｗｎを乗算して最上段の式から減算することで干渉成分を除去する。重みｗｎは第ｎ番目の送信信号成分を取り出す場合の干渉除去重みを表している。雑音項Π１，Π２を無視して、干渉除去後の信号ｘ＾１，ｘ＾２は（１０ａ），（１０ｂ）式の通りとなる。
【００８１】
これにより、干渉除去後の信号ｘ＾１≒ｒ１，１，１ｘ１となり、信号ｘ＾２≒ｒ２，１，１ｘ２となる。信号候補点選択部１９は干渉除去された後の信号ｘ＾１と信号ｘ１のレプリカ（６４ＱＡＭの場合は６４個のレプリカ）を比較して尤度の高い所定数ｍのレプリカを信号候補点として選択し、同様に、信号ｘ＾２と信号ｘ２のレプリカ（６４個のレプリカ）を比較して尤度の高い所定数ｍのレプリカを信号候補点として選択する。これにより、各送信信号ｘ＾ｎの信号候補点数を所定数ｍに減少することができ、選択された各送信信号ｘ＾ｎの信号候補点それぞれは信号分離部２１に供給される。
【００８２】
ここで、最上段の信号ｘ１，ｘ２は干渉成分が存在するものの、受信ダイバーシチ効果を得ることができる。例えば（３）式において、送信信号ｘ１の成分は、最下段と中間段に分離せず、最上段の信号ｒ１，１×ｘ３だけに集中している。この受信ダイバーシチ効果を持つ信号ｘ１，ｘ２は、干渉成分を除去することにより、信号点を大きく削減することができる。
【００８３】
一方、ノルム２乗値算出部１６では、チャネル行列生成部１４で生成されたチャネル行列Ｈの各列ベクトルのノルムの２乗値を計算し、ノルムの２乗値が最も小さな列ベクトルが左端となりノルムの２乗値が最も大きな列ベクトルが右端となるチャネル行列Ｈの階層化後受信信号ベクトルｙｎを選択するための選択信号を生成する。この選択は、階層化後受信信号ベクトルｙｎの左端に受信ダイバーシチ効果が最も大きい信号が位置するため、後述する信号分離部２１でＱＲＭ−ＭＬＤを用いて信号分離を行う場合に最も高い信号分離精度が得られるからである。
【００８４】
スイッチ２０はノルム２乗値算出部１６から供給される選択信号によって、行列乗算部１３の出力する複数の階層化後受信信号ベクトルｙｎのうちノルムの２乗値が最も小さな列ベクトルが左端となりノルムの２乗値が最も大きな列ベクトルが右端となるチャネル行列Ｈの階層化後受信信号ベクトルｙｎを選択して信号分離部２１に供給する。
【００８５】
また、送信信号ランキング部４１には、ノルム２乗値算出部１６からチャネル行列Ｈの各列ベクトルのノルム２乗値を供給されている。送信信号ランキング部４１はノルム２乗値が大きな列ベクトルに対応する送信信号をランキング上位とし、ノルム２乗値の小さな列ベクトルに対応する送信信号をランキング下位になるように送信信号のランキング付けを行う。
【００８６】
チャネル行列選択部４２は送信信号ランキング部４１から供給されるランキングが予め定められた値以下（例えばランキング３位，４位）となる列ベクトルが左端に位置するチャネル行列Ｈｎを削除して、ランキングが予め定められた値以上（例えばランキング１位，２位）の列ベクトルが左端に位置するチャネル行列Ｈｎだけを選択する選択指示信号を生成して列ベクトル入れ替え部１５に供給する。
【００８７】
これにより、列ベクトル入れ替え部１５はランキングが予め定められた値以上（例えばランキング１位，２位）の列ベクトルが左端に位置するチャネル行列ＨｎだけをＱＲ分解部１７に供給し、ＱＲ分解部１７のＱＲ分解を行う受信信号ベクトル数、つまり演算量が軽減される。
【００８８】
信号分離部２１は、例えばＱＲＭ−ＭＬＤを用いて信号分離を行う。すなわち、例えば階層化後受信信号ベクトルｙｎが（３）式で表され、送信信号ｘ１，ｘ２，ｘ３が６４ＱＡＭの信号であるとすると、初めに干渉成分が存在しない最下段の信号ｒ３，３×ｘ３と、信号ｘ３について信号候補点選択部１９で選択されたｍ個の信号候補点のレプリカを比較して尤度の高いＭ（ｍ＞Ｍ）個を選択することで信号候補点を削減する。次に、中間段の信号ｒ２，２×ｘ２及び信号ｒ２，３×ｘ３と、信号ｘ２について信号候補点選択部１９で選択されたｍ個の信号候補点のレプリカ及び信号ｘ３のＭ個の信号候補点のレプリカを比較して尤度の高いＭ個を選択することで信号候補点を削減する。同様にして、最上段の信号ｒ１，１×ｘ１及び信号ｒ１，２×ｘ２及び信号ｒ１，３×ｘ３と、信号ｘ１について信号候補点選択部１９で選択されたｍ個の信号候補点のレプリカ及び信号ｘ２，ｘ１のＭ個の信号候補点のレプリカを比較して尤度の高い信号候補点を選択する。信号分離部２１にて分離されて出力される各送信信号は復号部２２に供給されて復号（例えば６４ＱＡＭ復号）されて出力される。
【００８９】
＜変形例＞
図７はＭＩＭＯ信号分離装置の第４実施形態の変形例の構成図を示す。図７において、図６と同一部分には同一符号を付す。図７においては、送信信号ランキング部４１とチャネル行列選択部４２の代りに、チャネル行列選択部４３が設けられている。
【００９０】
チャネル行列選択部４３にはノルム２乗値算出部１６からチャネル行列Ｈの各列ベクトルのノルム２乗値を供給される。チャネル行列選択部４３はノルム２乗値が閾値（例えば１）以下となる列ベクトルが左端に位置するチャネル行列Ｈｎを削除して、ノルム２乗値が閾値以上なる列ベクトルが左端に位置するチャネル行列Ｈｎだけを選択する選択指示信号を生成して列ベクトル入れ替え部１５に供給する。
【００９１】
これにより、列ベクトル入れ替え部１５はノルム２乗値が閾値未満の列ベクトルが左端に位置するチャネル行列ＨｎだけをＱＲ分解部１７に供給し、ＱＲ分解部１７のＱＲ分解を行う受信信号ベクトル数、つまり演算量が軽減される。
【００９２】
＜第５実施形態＞
図８はＭＩＭＯ信号分離装置の第５実施形態の構成図を示す。図８において、図６と同一部分には同一符号を付す。端子１１−１〜１１−ｎにｎ本のアンテナで受信した受信信号が入力され、伝搬路推定部１２及び行列乗算部１３に供給される。伝搬路推定部１２はｎ系統の受信信号から既存の方法で伝搬路特性を推定してチャネル行列生成部１４に供給する。チャネル行列生成部１４は上記の伝搬路特性の推定結果からチャネル行列Ｈを生成し、列ベクトル入れ替え部１５及びノルム２乗値算出部１６に供給する。チャネル行列Ｈは（４）式のように表すことができる。
【００９３】
ここで、ｈｎは第ｎ番目の送信信号に対するチャネルベクトル、Ｎｔは送信アンテナ本数、Ｎｒは受信アンテナ本数を表している。
【００９４】
列ベクトル入れ替え部１５でチャネル行列の各送信信号成分（列ベクトル）が行列の左端になるようにそれぞれ入れ替える。第ｎ番目の信号成分が左端になるように入れ替えた後のチャネル行列をＨｎ（ただし、ｎ＝１〜Ｎｔ）とすると、Ｈｎは（５）式のように表すことができる。
【００９５】
なお、送信アンテナが３本、受信アンテナが３本である場合のチャネル行列Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を（６ａ），（６ｂ），（６ｃ）式に示す。
【００９６】
列ベクトル入れ替え部１５の出力するチャネル行列ＨｎはＱＲ分解部１７に供給されてＱＲ分解される。このチャネル行列ＨｎのＱＲ分解は（７）式のように表すことができる。
【００９７】
行列乗算部１３は、ＱＲ分解で生成されたユニタリ行列Ｑの複素共役転置を端子１１−１〜１１−ｎから供給される受信信号に乗算し、各送信信号成分が最上段にのみ存在するように受信信号を階層化する。階層化後受信信号ベクトルｙｎは（８）式のように表すことができる。
【００９８】
ここで、ｘｎは第ｎ番目の送信アンテナから送信された送信信号、Πｎはユニタリ行列乗算後の雑音ベクトルを表している。
【００９９】
干渉除去部１８は階層化後受信信号ベクトルｙｎを用いて、最上段の信号から各送信信号成分以外の干渉成分を最上段以外の信号を用いて除去する。説明を簡単にするため、Ｎｔ＝Ｎｒ＝２の場合を想定する。この場合、階層化後受信信号ベクトルｙ１及びｙ２は（９ａ），（９ｂ）式のように表すことができる。
【０１００】
階層化後受信信号ベクトルｙ１、ｙ２の最下段の信号に重みｗｎを乗算して最上段の式から減算することで干渉成分を除去する。重みｗｎは第ｎ番目の送信信号成分を取り出す場合の干渉除去重みを表している。雑音項Π１，Π２を無視して、干渉除去後の信号ｘ＾１，ｘ＾２は（１０ａ），（１０ｂ）式の通りとなる。
【０１０１】
これにより、干渉除去後の信号ｘ＾１≒ｒ１，１，１ｘ１となり、信号ｘ＾２≒ｒ２，１，１ｘ２となる。信号候補点選択部１９は干渉除去された後の信号ｘ＾１と信号ｘ１のレプリカ（６４ＱＡＭの場合は６４個のレプリカ）を比較して尤度の高い所定数ｍｉ（ｉは１，２，３，…）のレプリカを信号候補点として選択し、同様に、信号ｘ＾２と信号ｘ２のレプリカ（６４個のレプリカ）を比較して尤度の高い所定数ｍｉのレプリカを信号候補点として選択する。これにより、各送信信号ｘ＾ｎの信号候補点数を所定数ｍに減少することができ、選択された各送信信号ｘ＾ｎの信号候補点それぞれは信号分離部２１に供給される。なお、所定数ｍｉは後述の信号候補点数選択部５４から供給される。
【０１０２】
ここで、最上段の信号ｘ１，ｘ２は干渉成分が存在するものの、受信ダイバーシチ効果を得ることができる。例えば（３）式において、送信信号ｘ１の成分は、最下段と中間段に分離せず、最上段の信号ｒ１，１×ｘ３だけに集中している。この受信ダイバーシチ効果を持つ信号ｘ１，ｘ２は、干渉成分を除去することにより、信号点を大きく削減することができる。
【０１０３】
一方、ノルム２乗値算出部１６では、チャネル行列生成部１４で生成されたチャネル行列Ｈの各列ベクトルのノルムの２乗値を計算し、ノルムの２乗値が最も小さな列ベクトルが左端となりノルムの２乗値が最も大きな列ベクトルが右端となるチャネル行列Ｈの階層化後受信信号ベクトルｙｎを選択するための選択信号を生成する。この選択は、階層化後受信信号ベクトルｙｎの左端に受信ダイバーシチ効果が最も大きい信号が位置するため、後述する信号分離部２１でＱＲＭ−ＭＬＤを用いて信号分離を行う場合に最も高い信号分離精度が得られるからである。
【０１０４】
スイッチ２０はノルム２乗値算出部１６から供給される選択信号によって、行列乗算部１３の出力する複数の階層化後受信信号ベクトルｙｎのうちノルムの２乗値が最も小さな列ベクトルが左端となりノルムの２乗値が最も大きな列ベクトルが右端となるチャネル行列Ｈの階層化後受信信号ベクトルｙｎを選択して信号分離部２１に供給する。
【０１０５】
また、送信信号ランキング部４１には、ノルム２乗値算出部１６からチャネル行列Ｈの各列ベクトルのノルム２乗値を供給されている。送信信号ランキング部４１はノルム２乗値が大きな列ベクトルに対応する送信信号をランキング上位とし、ノルム２乗値の小さな列ベクトルに対応する送信信号をランキング下位になるように送信信号のランキング付けを行う。
【０１０６】
チャネル行列選択部４２は送信信号ランキング部４１から供給されるランキングが予め定められた値以下（例えばランキング３位，４位）となる列ベクトルが左端に位置するチャネル行列Ｈｎを削除して、ランキングが予め定められた値以上（例えばランキング１位，２位）の列ベクトルが左端に位置するチャネル行列Ｈｎだけを選択する選択指示信号を生成して列ベクトル入れ替え部１５に供給する。
【０１０７】
これにより、列ベクトル入れ替え部１５はランキングが予め定められた値以上（例えばランキング１位，２位）の列ベクトルが左端に位置するチャネル行列ＨｎだけをＱＲ分解部１７に供給し、ＱＲ分解部１７のＱＲ分解を行う受信信号ベクトル数、つまり演算量が軽減される。
【０１０８】
ＳＩＮＲ計算部４４はＱＲ分解部１７の出力するＱＲ分解結果と干渉除去部１８の出力する干渉除去後の信号を用い、各信号のＳＩＮＲ（信号電力対干渉及び雑音電力比）を計算する。信号ｘ＾１，ｘ＾２それぞれのＳＩＮＲ１，ＳＩＮＲ２は（１１ａ），（１１ｂ）式により計算される。
【０１０９】
【数１１】
【０１１０】
信号候補点数選択部４５は各信号のＳＩＮＲ値に対して、予め定められた閾値を用いて各送信信号の信号候補点数を決定する。例えばＳＩＮＲが０〜１０ｄＢの範囲にあれば選択候補点数＝６４とする。（６４ＱＡＭの信号候補点数は６４であるため、候補点選択は行わないことを意味する）ＳＩＮＲが１０〜２０ｄＢの範囲にあれば選択候補点数＝３２とする。ＳＩＮＲが２０〜３０ｄＢの範囲にあれば選択候補点数＝１６とする。ＳＩＮＲが３０を超えれば選択候補点数＝８とする。ここで選択された各受信信号の選択候補点数ｍｉは信号候補点選択部１９に供給される。
【０１１１】
信号分離部２１は、例えばＱＲＭ−ＭＬＤを用いて信号分離を行う。すなわち、例えば階層化後受信信号ベクトルｙｎが（３）式で表され、送信信号ｘ１，ｘ２，ｘ３が６４ＱＡＭの信号であるとすると、初めに干渉成分が存在しない最下段の信号ｒ３，３×ｘ３と、信号ｘ３について信号候補点選択部１９で選択されたｍｉ個の信号候補点のレプリカを比較して尤度の高いＭ（ｍｉ≧Ｍ）個を選択することで信号候補点を削減する。次に、中間段の信号ｒ２，２×ｘ２及び信号ｒ２，３×ｘ３と、信号ｘ２について信号候補点選択部１９で選択されたｍ個の信号候補点のレプリカ及び信号ｘ３のＭ個の信号候補点のレプリカを比較して尤度の高いＭ個を選択することで信号候補点を削減する。同様にして、最上段の信号ｒ１，１×ｘ１及び信号ｒ１，２×ｘ２及び信号ｒ１，３×ｘ３と、信号ｘ１について信号候補点選択部１９で選択されたｍ個の信号候補点のレプリカ及び信号ｘ２，ｘ１のＭ個の信号候補点のレプリカを比較して尤度の高い信号候補点を選択する。信号分離部２１にて分離されて出力される各送信信号は復号部２２に供給されて復号（例えば６４ＱＡＭ復号）されて出力される。
【０１１２】
本実施形態では予めＳＩＮＲの高い信号を用いて信号候補点を削減することで、信号分離部２１での演算を軽減することができる。なお、この実施形態では送信信号ランキング部４１とチャネル行列選択部４２を削除した構成としても良い。
（付記１）
複数の送信アンテナから送信された信号を複数の受信アンテナで受信する無線通信システムの信号分離装置において、
伝搬路特性を推定して得られるチャネル行列の列ベクトルを各送信アンテナの送信信号成分が左端になるよう入れ替えて出力する列入れ替え手段と、
前記列入れ替え手段の出力するチャネル行列をＱＲ分解した出力と前記複数の受信アンテナの受信信号を乗算し、各送信信号が最上段に存在するように前記受信信号を階層化した受信信号ベクトルを出力するＱＲ分解階層化手段と、
前記ＱＲ分解階層化手段の出力する階層化した受信信号ベクトルにおける最上段の信号から前記最上段以外の信号を用いて干渉成分を除去する干渉信号除去手段と、
前記干渉信号除去手段の出力する干渉成分を除去した信号から前記各送信信号の信号候補点を所定数選択する信号候補点選択手段と、
前記信号候補点選択手段で選択した前記各送信信号の信号候補点を用いて、前記ＱＲ分解階層化手段の出力する階層化した受信信号ベクトルから前記各送信信号の信号分離を行う信号分離手段と、
を有することを特徴とする信号分離装置。
（付記２）
付記１記載の信号分離装置において、
前記チャネル行列の各列ベクトルのノルムの２乗を計算するノルム２乗計算手段と、
前記ＱＲ分解階層化手段の出力する階層化した受信信号ベクトルのうち前記ノルム２乗計算手段の出力するノルムの２乗値が最小となる列ベクトルがチャネル行列の左端に位置する受信信号ベクトルを選択して前記信号分離手段に供給する受信信号ベクトル選択手段を
有することを特徴とする信号分離装置。
（付記３）
付記２記載の信号分離装置において、
前記ノルム２乗計算手段の出力するノルムの２乗値に基づいて各送信信号の信号候補点数を決定する候補点数決定手段を有し、
前記信号候補点選択手段は、前記各送信信号の信号候補点を、前記候補点数決定手段で決定された前記各送信信号の信号候補点数だけ選択することを特徴とする信号分離装置。
（付記４）
付記２記載の信号分離装置において、
前記ノルム２乗計算手段の出力するノルムの２乗値に基づいて前記列入れ替え手段から出力するチャネル行列を選択する選択指示信号を生成するチャネル行列選択手段を
有し、
前記選択指示信号にしたがって前記列入れ替え手段から出力されるチャネル行列を前記ＱＲ分解階層化手段に供給することを特徴とする信号分離装置。
（付記５）
付記１又は２又は４のいずれか１項記載の信号分離装置において、
前記ＱＲ分解階層化手段の出力するチャネル行列をＱＲ分解した出力と前記干渉信号除去手段の出力する干渉成分を除去した信号から前記各送信信号の信号候補点数を選択する候補点数選択手段を有し、
前記信号候補点選択手段は、前記各送信信号の信号候補点を、前記候補点数選択手段で選択した前記各送信信号の信号候補点数だけ選択することを特徴とする信号分離装置。
（付記６）
複数の送信アンテナから送信された信号を複数の受信アンテナで受信する無線通信システムの信号分離方法において、
伝搬路特性を推定して得られるチャネル行列の列ベクトルを各送信アンテナの送信信号成分が左端になるよう入れ替えて出力し、
前記列ベクトルを入れ替えて出力されるチャネル行列をＱＲ分解した出力と前記複数の受信アンテナの受信信号を乗算し、各送信信号が最上段に存在するように前記受信信号を階層化した受信信号ベクトルを出力し、
前記階層化した受信信号ベクトルにおける最上段の信号から前記最上段以外の信号を用いて干渉成分を除去し、
前記干渉成分を除去した信号から前記各送信信号の信号候補点を所定数だけ選択し、
前記信号候補点を所定数選択した前記各送信信号の信号候補点を用いて、前記階層化した受信信号ベクトルから前記各送信信号の信号分離を行う
ことを特徴とする信号分離方法。
（付記７）
付記６記載の信号分離方法において、
前記チャネル行列の各列ベクトルのノルムの２乗を計算し、
前記階層化した受信信号ベクトルのうち前記ノルムの２乗値が最小となる列ベクトルがチャネル行列の左端に位置する受信信号ベクトルを選択して前記各送信信号の信号分離を行う
ことを特徴とする信号分離方法。
（付記８）
付記７記載の信号分離方法において、
前記ノルムの２乗値に基づいて各送信信号の信号候補点数を決定し、
前記各送信信号の信号候補点を、決定された前記各送信信号の信号候補点数だけ選択することを特徴とする信号分離方法。
（付記９）
付記７記載の信号分離方法において、
前記ノルムの２乗値に基づいて前記列ベクトルを入れ替えて出力するチャネル行列を選択する選択指示信号を生成し、前記選択指示信号にしたがって出力されるチャネル行列をＱＲ分解することを特徴とする信号分離方法。
（付記１０）
付記６又は７又は９のいずれか１項記載の信号分離方法において、
前記チャネル行列をＱＲ分解した出力と前記干渉成分を除去した信号から前記各送信信号の信号候補点数を選択し、
前記各送信信号の信号候補点を、前記選択した信号候補点数だけ選択することを特徴とする信号分離方法。
（付記１１）
付記３記載の信号分離装置において、
前記候補点数決定手段は、
前記ノルム２乗計算手段の出力するノルムの２乗値に基づいて前記各送信信号のランキングを行うランキング手段と、
前記ランキング手段が出力するランキング値に応じて前記各送信信号の信号候補点数を選択する候補点数選択手段を
有することを特徴とする信号分離装置。
（付記１２）
付記４記載の信号分離装置において、
前記チャネル行列選択手段は、
前記ノルム２乗計算手段の出力するノルムの２乗値に基づいて前記各送信信号のランキングを行うランキング手段と、
前記ランキング手段が出力するランキング値が所定値以上の列ベクトルが左端に位置するチャネル行列を選択する選択指示信号を生成する選択指示手段を
有することを特徴とする信号分離装置。
（付記１３）
付記５記載の信号分離装置において、
前記候補点数選択手段は、
前記ＱＲ分解階層化手段の出力するチャネル行列をＱＲ分解した出力と前記干渉信号除去手段の出力する干渉成分を除去した信号から前記各送信信号の信号電力対干渉及び雑音電力比を計算する計算手段と、
前記各送信信号の信号電力対干渉及び雑音電力比に応じて前記各送信信号の信号候補点数を選択する候補点数選択手段を
有することを特徴とする信号分離装置。
【符号の説明】
【０１１３】
２ 列入れ替え部
３ ＱＲ分解階層化部
５ 干渉信号除去部
６ 信号候補点選択部
７ 信号分離部
１１−１〜１１−ｎ 端子
１２ 伝搬路推定部
１３ 行列乗算部
１４ チャネル行列生成部
１５ 列ベクトル入れ替え部
１６ ノルム２乗値算出部
１７ ＱＲ分解部
１８ 干渉除去部
１９ 信号候補点選択部
２０ スイッチ
２１ 信号分離部
２２ 復号部
３１，４１ 送信信号ランキング部
３２，３３ 信号候補点数決定部
４２，４３ チャネル行列選択部
４４ ＳＩＮＲ計算部
４５ 信号候補点数選択部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の送信アンテナから送信された信号を複数の受信アンテナで受信する無線通信システムの信号分離装置及び信号分離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信においては、限られた周波数資源を用いて通信の大容量化を図るための周波数利用効率の向上が必須となっている。周波数利用効率を向上させる技術として、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナを用いて、同一時刻において同一周波数帯域上に空間多重チャネルを構成し、情報伝送レートを向上させるＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）システムが提案されている。
【０００３】
受信機側で送信機からの各送信信号を分離する方法として、ＱＲ分解とＭアルゴリズムを用いる演算量削減型最尤推定法（ＱＲＭ−ＭＬＤ）がある。ＱＲＭ−ＭＬＤでは、送受信機間のチャネル行列をＱＲ分解し、その結果を用いて受信信号を階層化し、干渉信号成分が存在しない信号、つまり階層化後の最下段の信号から順に用いて信号候補点を削減して行くことで演算量を削減する。
【０００４】
送信アンテナが３本、受信アンテナが３本であれば、チャネル行列Ｈは（１）式のように表される。ここで、要素ｈ１，１，ｈ２，１，ｈ３，１それぞれは第１送信アンテナからの送信信号を第１，第２，第３受信アンテナで受信する特性を表している。
【０００５】
【数１】
【０００６】
このチャネル行列ＨのＱＲ分解は（２）式のように表すことができる。
【０００７】
【数２】
【０００８】
上記ＱＲ分解で生成されるユニタリ行列の複素共役転置をそれぞれの受信信号に乗算し、各送信信号成分が最上段にのみ存在するように受信信号を階層化すると、階層化後受信信号ベクトルｙｎは（３）式のように表すことができる。ｘ１，ｘ２，ｘ３は第１，第２，第３送信アンテナの送信信号である。
【０００９】
【数３】
【００１０】
例えば送信信号ｘ１，ｘ２，ｘ３が６４ＱＡＭ信号であるとすると、ＱＲＭ−ＭＬＤでは、初めに干渉成分が存在しない最下段の信号ｒ３，３×ｘ３と、信号ｘ３の６４個のレプリカを比較して尤度の高いＭ個を選択することで信号候補点を削減する。次に、中間段の信号ｒ２，２×ｘ２及び信号ｒ２，３×ｘ３と、信号ｘ２の６４個のレプリカ及び信号ｘ３のＭ個の信号候補点のレプリカを比較して尤度の高いＭ個を選択することで信号候補点を削減する。同様にして、最上段の信号ｒ１，１×ｘ１及び信号ｒ１，２×ｘ２及び信号ｒ１，３×ｘ３と、信号ｘ１の６４個のレプリカ及び信号ｘ２，ｘ１それぞれのＭ個の信号候補点のレプリカを比較して尤度の高い信号候補点を選択する。
【００１１】
なお、サブキャリアの各グループに属する各サブキャリアに対して、チャネル行列をＱＲ分解し、対応する受信系列を線形フィルタリングして、変換受信系列を生成し、各グループに属する各サブキャリアに対して、空間順番が並び替えられた送信系列の候補の絞り込みを行った結果、その候補の中の最も尤度メトリックが小さい候補を暫定推定結果とし、本来送信された空間順番に並び直して最終推定結果を出力する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【００１２】
また、空間順番が並び替えられた送信系列の候補の絞り込みを行い、送信系列の候補の絞り込みを行った結果、その候補の中の最も尤度メトリックが小さい候補を暫定推定結果とし、候補信号点選定の実施順番に基づいて、本来送信された空間順番に並び直して、最終推定結果を出力する技術が提案されている（例えば特許文献２参照）。
【００１３】
また、信号点の組み合わせに対する尤度値の順位に基づいて最小尤度値の次順位となる新たな尤度値を更に算出し、新たな尤度値を含む尤度値の中から最小尤度値を除いて最小となる最小尤度値を決定し、各最小尤度値に対応する信号点の組み合わせを各段階の送信シンボル候補として選択する技術が提案されている（例えば特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００９−５５２１６号公報
【特許文献２】特開２００９−５５２１７号公報
【特許文献３】特開２００９−１４１７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ＱＲＭ−ＭＬＤでは、前述のように、初めに干渉成分が存在しない最下段の信号を用いて信号候補点を削減するが、干渉成分が存在しない最下段は受信ダイバーシチ効果を得ることができない。つまり、送信信号ｘ３の成分は、最下段の信号ｒ３，３×ｘ３と、中間段の信号ｒ２，３×ｘ３と、最上段の信号ｒ１，３×ｘ３に分かれている。この受信ダイバーシチ効果を得ることができないために、初期段階（最下段の信号信号候補点を削減する段階）において、信号点を大きく削減することができず、演算量の削減が期待できないという問題があった。
【００１６】
開示の信号分離装置は、信号点数を削減して演算量を削減できることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
開示の一実施形態による信号分離装置は、
複数の送信アンテナから送信された信号を複数の受信アンテナで受信する無線通信システムの信号分離装置において、
伝搬路特性を推定して得られるチャネル行列の列ベクトルを各送信アンテナの送信信号成分が左端になるよう入れ替えて出力する列入れ替え手段と、
前記列入れ替え手段の出力するチャネル行列をＱＲ分解した出力と前記複数の受信アンテナの受信信号を乗算し、各送信信号が最上段に存在するように前記受信信号を階層化した受信信号ベクトルを出力するＱＲ分解階層化手段と、
前記ＱＲ分解階層化手段の出力する階層化した受信信号ベクトルにおける最上段の信号から前記最上段以外の信号を用いて干渉成分を除去する干渉信号除去手段と、
前記干渉信号除去手段の出力する干渉成分を除去した信号から前記各送信信号の信号候補点を所定数選択する信号候補点選択手段と、
前記信号候補点選択手段で選択した前記各送信信号の信号候補点を用いて、前記ＱＲ分解階層化手段の出力する階層化した受信信号ベクトルから前記各送信信号の信号分離を行う信号分離手段と、を有する。
【発明の効果】
【００１８】
本実施形態によれば、信号点数を削減して演算量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ＭＩＭＯ信号分離装置の第１実施形態の構成図である。
【図２】ＭＩＭＯ信号分離装置の第２実施形態の構成図である。
【図３】干渉除去の様子を示す図である。
【図４】ＭＩＭＯ信号分離装置の第３実施形態の構成図である。
【図５】ＭＩＭＯ信号分離装置の第３実施形態の変形例の構成図である。
【図６】ＭＩＭＯ信号分離装置の第４実施形態の構成図である。
【図７】ＭＩＭＯ信号分離装置の第４実施形態の変形例の構成図である。
【図８】ＭＩＭＯ信号分離装置の第５実施形態の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面に基づいて実施形態を説明する。
【００２１】
＜第１実施形態＞
図１はＭＩＭＯ信号分離装置の第１実施形態の構成図を示す。図１において、列入れ替え部２は伝搬路特性を推定して得られるチャネル行列の列ベクトルを端子１から供給され、チャネル行列の各送信アンテナの送信信号成分が左端になるよう入れ替えて出力する。
【００２２】
ＱＲ分解階層化部３は列入れ替え部２の出力する複数のチャネル行列をＱＲ分解し、ＱＲ分解出力と端子４から供給される複数の受信アンテナの受信信号を乗算し、各送信信号が最上段に存在するように受信信号を階層化した複数の受信信号ベクトルを出力する。
【００２３】
干渉信号除去部５はＱＲ分解階層化部３の出力する複数の階層化した受信信号ベクトルにおける最上段の信号から最上段以外の信号を用いて干渉成分を除去する。
【００２４】
信号候補点選択部６は干渉信号除去部５の出力する干渉成分を除去した信号から各送信信号の信号候補点を所定数選択する。
【００２５】
信号分離部７は信号候補点選択部６で選択した各送信信号の信号候補点を用いて、ＱＲ分解階層化部３の出力する階層化した受信信号ベクトルから各送信信号の信号分離を行って、分離した送信信号を端子８から出力する。
【００２６】
＜第２実施形態＞
図２はＭＩＭＯ信号分離装置の第２実施形態の構成図を示す。このＭＩＭＯ信号分離装置は受信機におけるベースバンドの処理を示しており、信号分離にはＱＲＭ−ＭＬＤを用いることを想定している。
【００２７】
図２において、端子１１−１〜１１−ｎにｎ本のアンテナで受信した受信信号が入力され、伝搬路推定部１２及び行列乗算部１３に供給される。伝搬路推定部１２はｎ系統の受信信号から例えば送信信号に重畳された既知のパイロット信号を検出することで伝搬路特性を推定してチャネル行列生成部１４に供給する。チャネル行列生成部１４は上記の伝搬路特性の推定結果からチャネル行列Ｈを生成し、列ベクトル入れ替え部１５及びノルム２乗値算出部１６に供給する。チャネル行列Ｈは（４）式のように表すことができる。
【００２８】
【数４】
【００２９】
ここで、ｈｎは第ｎ番目の送信信号に対するチャネルベクトル、Ｎｔは送信アンテナ本数、Ｎｒは受信アンテナ本数を表している。
【００３０】
列ベクトル入れ替え部１５は図１の列入れ替え部２に対応し、チャネル行列Ｈの各送信信号成分（列ベクトル）が行列の左端になるようにそれぞれ入れ替える。第ｎ番目の信号成分が左端になるように入れ替えた後のチャネル行列をＨｎ（ただし、ｎ＝１〜Ｎｔ）とすると、Ｈｎは（５）式のように表すことができる。
【００３１】
【数５】
【００３２】
なお、送信アンテナが３本、受信アンテナが３本である場合のチャネル行列Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を（６ａ），（６ｂ），（６ｃ）式に示す。
【００３３】
【数６】
【００３４】
列ベクトル入れ替え部１５の出力するチャネル行列ＨｎはＱＲ分解部１７に供給されてユニタリ行列Ｑと上三角行列ＲにＱＲ分解される。このチャネル行列ＨｎのＱＲ分解は（７）式のように表すことができる。
【００３５】
【数７】
【００３６】
行列乗算部１３は、ＱＲ分解で生成されたユニタリ行列Ｑの複素共役転置（エルミート転置）を端子１１−１〜１１−ｎから供給される受信信号に乗算し、各送信アンテナの送信信号成分が最上段にのみ存在するように受信信号を階層化する。ＱＲ分解部１７及び行列乗算部１３は図１のＱＲ分解階層化部３に対応する。階層化後受信信号ベクトルｙｎは（８）式のように表すことができる。
【００３７】
【数８】
【００３８】
ここで、ｘｎは第ｎ番目の送信アンテナから送信された送信信号、Πｎはユニタリ行列乗算後の雑音ベクトルを表している。
【００３９】
干渉除去部１８は図１の干渉信号除去部５に対応し、階層化後受信信号ベクトルｙｎを用いて、最上段の信号から各送信信号成分以外の干渉成分を最上段以外の信号を用いて除去する。説明を簡単にするため、Ｎｔ＝Ｎｒ＝２の場合を想定する。この場合、階層化後受信信号ベクトルｙ１及びｙ２は（９ａ），（９ｂ）式のように表すことができる。
【００４０】
【数９】
【００４１】
階層化後受信信号ベクトルｙ１、ｙ２の最下段の信号に重みｗｎを乗算して最上段の式から減算することで干渉成分を除去する。重みｗｎは第ｎ番目の送信信号成分を取り出す場合の干渉除去重みを表している。雑音項Π１，Π２を無視して、干渉除去後の信号ｘ＾１，ｘ＾２は（１０ａ），（１０ｂ）式の通りとなる。
【００４２】
【数１０】
【００４３】
これにより、干渉除去後の信号はｘ＾１≒ｒ１，１，１ｘ１となり、ｘ＾２≒ｒ２，１，１ｘ２となる。
【００４４】
なお、（１０ａ），（１０ｂ）式の重みｗ１，ｗ２は、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）規範により以下のように表される。σ２は雑音電力を表す。
【００４５】
ｗ１＝（ｒ１，１，２×ｒ１，２，２）／［｜ｒ１，２，２｜２＋σ２］
ｗ２＝（ｒ２，１，２×ｒ２，２，２）／［｜ｒ２，２，２｜２＋σ２］
【００４６】
図３に受信信号数Ｎｒ，送信信号数Ｎｔでｔ番目の送信信号候補点を選択する場合の干渉除去の様子を示す。最下段の信号ｒｔ，Ｎｒ，Ｎｔｘｔ，Ｎｔにそれぞれ重み付けを行って上段の信号ｒｔ，Ｎｒ−１，Ｎｔｘｔ，Ｎｔ、信号ｒｔ，Ｎｒ−２，Ｎｔｘｔ，Ｎｔ、信号ｒｔ，Ｎｒ−２，Ｎｔｘｔ，Ｎｔ…信号ｒｔ，１，Ｎｔｘｔ，Ｎｔそれぞれから減算し干渉成分として除去する。また、下から２段目の信号ｒｔ，Ｎｒ−１，Ｎｔ−１ｘｔ，Ｎｔ−１にそれぞれ重み付けを行って上段の信号ｒｔ，Ｎｒ−２，Ｎｔ−１ｘｔ，Ｎｔ−１…信号ｒｔ，１，Ｎｔ−１ｘｔ，Ｎｔ−１それぞれから減算し干渉成分として除去する。また、下から３段目の信号ｒｔ，Ｎｒ−２，Ｎｔ−２ｘｔ，Ｎｔ−２にそれぞれ重み付けを行って上段の信号…ｒｔ，Ｎ１，Ｎｔ−２ｘｔ，Ｎｔ−２それぞれから減算し干渉成分として除去する。これによって、最上段の左端にダイバーシチ効果の大なる信号ｒｔ，１，１ｘｔ，１を得ることができる。つまり、送信信号ｘｔ，１の成分は最上段で左端だけにあり、ダイバーシチ効果の大なる信号である。
【００４７】
信号候補点選択部１９は図１の信号候補点選択部６に対応する。Ｎｔ＝Ｎｒ＝２の場合を想定した場合、信号候補点選択部１９は干渉除去された後のダイバーシチ効果の大なる信号ｘ＾１と信号ｘ１のレプリカ（６４ＱＡＭの場合は６４個のレプリカ）を比較して尤度の高い予め定められた所定数ｍ（ｍは６４より小さく、Ｍアルゴリズムにおける信号点数Ｍより小さい値）のレプリカを信号候補点として選択し、同様に、ダイバーシチ効果の大なる信号ｘ＾２と信号ｘ２のレプリカ（６４個のレプリカ）を比較して尤度の高い所定数ｍのレプリカを信号候補点として選択する。これにより、各送信信号ｘ＾ｎの信号候補点数を所定数ｍに減少することができ、選択された各送信信号ｘ＾ｎの信号候補点それぞれは信号分離部２１に供給される。
【００４８】
このように、最上段の信号ｘ１，ｘ２は干渉成分が存在するものの、受信ダイバーシチ効果を得ることができる。例えば（３）式において、送信信号ｘ１の成分は、最下段と中間段に分離せず、最上段の信号ｒ１，１×ｘ３だけに集中している。この受信ダイバーシチ効果の大なる信号ｘ１，ｘ２について干渉成分を除去することにより、信号点数を大きく削減することができる。
【００４９】
一方、ノルム２乗値算出部１６では、チャネル行列生成部１４で生成されたチャネル行列Ｈの各列ベクトルのノルムの２乗値を計算し、ノルムの２乗値が最も小さな列ベクトルが左端となりノルムの２乗値が最も大きな列ベクトルが右端となるチャネル行列Ｈの階層化後受信信号ベクトルｙｎを選択するための選択信号を生成する。この選択は、階層化後受信信号ベクトルｙｎの右端に受信ダイバーシチ効果が最も大きい信号が位置するため、後述する信号分離部２１でＱＲＭ−ＭＬＤを用いて信号分離を行う場合に最も高い信号分離精度が得られるからである。
【００５０】
スイッチ２０はノルム２乗値算出部１６から供給される選択信号によって、行列乗算部１３の出力する複数の階層化後受信信号ベクトルｙｎのうちノルムの２乗値が最も小さな列ベクトルが左端となりノルムの２乗値が最も大きな列ベクトルが右端となるチャネル行列Ｈの階層化後受信信号ベクトルｙｎを選択して信号分離部２１に供給する。
【００５１】
信号分離部２１は図１の信号分離部７に対応し、例えばＱＲＭ−ＭＬＤを用いて信号分離を行う。すなわち、例えば階層化後受信信号ベクトルｙｎが（３）式で表され、送信信号ｘ１，ｘ２，ｘ３が６４ＱＡＭの信号であるとすると、初めに干渉成分が存在しない最下段の信号ｒ３，３×ｘ３と、信号ｘ３について信号候補点選択部１９で選択されたｍ個の信号候補点のレプリカを比較して尤度の高いＭ（ｍ＞Ｍ）個を選択することで信号候補点を削減する。次に、中間段の信号ｒ２，２×ｘ２及び信号ｒ２，３×ｘ３と、信号ｘ２について信号候補点選択部１９で選択されたｍ個の信号候補点のレプリカ及び信号ｘ３のＭ個の信号候補点のレプリカを比較して尤度の高いＭ個を選択することで信号候補点を削減する。同様にして、最上段の信号ｒ１，１×ｘ１及び信号ｒ１，２×ｘ２及び信号ｒ１，３×ｘ３と、信号ｘ１について信号候補点選択部１９で選択されたｍ個の信号候補点のレプリカ及び信号ｘ２，ｘ１のＭ個の信号候補点のレプリカを比較して尤度の高い信号候補点を選択する。信号分離部２１にて分離されて出力される各送信信号は復号部２２に供給されて復号（例えば６４ＱＡＭ復号）されて出力される。
【００５２】
このように、本実施形態では信号分離部２１の前段の信号候補点選択部１９において各信号候補点数がｍ個に削減されているため、信号分離部２１での演算を軽減することができる。
【００５３】
＜第３実施形態＞
図４はＭＩＭＯ信号分離装置の第３実施形態の構成図を示す。図４において、図２と同一部分には同一符号を付す。端子１１−１〜１１−ｎにｎ本のアンテナで受信した受信信号が入力され、伝搬路推定部１２及び行列乗算部１３に供給される。伝搬路推定部１２はｎ系統の受信信号から既存の方法で伝搬路特性を推定してチャネル行列生成部１４に供給する。チャネル行列生成部１４は上記の伝搬路特性の推定結果からチャネル行列Ｈを生成し、列ベクトル入れ替え部１５及びノルム２乗値算出部１６に供給する。チャネル行列Ｈは（４）式のように表すことができる。
【００５４】
ここで、ｈｎは第ｎ番目の送信信号に対するチャネルベクトル、Ｎｔは送信アンテナ本数、Ｎｒは受信アンテナ本数を表している。
【００５５】
列ベクトル入れ替え部１５でチャネル行列の各送信信号成分（列ベクトル）が行列の左端になるようにそれぞれ入れ替える。第ｎ番目の信号成分が左端になるように入れ替えた後のチャネル行列をＨｎ（ただし、ｎ＝１〜Ｎｔ）とすると、Ｈｎは（５）式のように表すことができる。
【００５６】
なお、送信アンテナが３本、受信アンテナが３本である場合のチャネル行列Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を（６ａ），（６ｂ），（６ｃ）式に示す。
【００５７】
列ベクトル入れ替え部１５の出力するチャネル行列ＨｎはＱＲ分解部１７に供給されてＱＲ分解される。このチャネル行列ＨｎのＱＲ分解は（７）式のように表すことができる。
【００５８】
行列乗算部１３は、ＱＲ分解で生成されたユニタリ行列Ｑの複素共役転置を端子１１−１〜１１−ｎから供給される受信信号に乗算し、各送信信号成分が最上段にのみ存在するように受信信号を階層化する。階層化後受信信号ベクトルｙｎは（８）式のように表すことができる。
【００５９】
ここで、ｘｎは第ｎ番目の送信アンテナから送信された送信信号、Πｎはユニタリ行列乗算後の雑音ベクトルを表している。
【００６０】
干渉除去部１８は階層化後受信信号ベクトルｙｎを用いて、最上段の信号から各送信信号成分以外の干渉成分を最上段以外の信号を用いて除去する。説明を簡単にするため、Ｎｔ＝Ｎｒ＝２の場合を想定する。この場合、階層化後受信信号ベクトルｙ１及びｙ２は（９ａ），（９ｂ）式のように表すことができる。
【００６１】
階層化後受信信号ベクトルｙ１、ｙ２の最下段の信号に重みｗｎを乗算して最上段の式から減算することで干渉成分を除去する。重みｗｎは第ｎ番目の送信信号成分を取り出す場合の干渉除去重みを表している。雑音項Π１，Π２を無視して、干渉除去後の信号ｘ＾１，ｘ＾２は（１０ａ），（１０ｂ）式の通りとなる。
【００６２】
これにより、干渉除去後の信号ｘ＾１≒ｒ１，１，１ｘ１となり、信号ｘ＾２≒ｒ２，１，１ｘ２となる。信号候補点選択部１９は干渉除去された後の信号ｘ＾１と信号ｘ１のレプリカ（６４ＱＡＭの場合は６４個のレプリカ）を比較して尤度の高い所定数ｍｉ（ｉは１，２，３，…）のレプリカを信号候補点として選択し、同様に、信号ｘ＾２と信号ｘ２のレプリカ（６４個のレプリカ）を比較して尤度の高い所定数ｍｉのレプリカを信号候補点として選択する。これにより、各送信信号ｘ＾ｎの信号候補点数を所定数ｍに減少することができ、選択された各送信信号ｘ＾ｎの信号候補点それぞれは信号分離部２１に供給される。なお、所定数ｍｉは後述の信号候補点数決定部３２から供給される。
【００６３】
ここで、最上段の信号ｘ１，ｘ２は干渉成分が存在するものの、受信ダイバーシチ効果を得ることができる。例えば（３）式において、送信信号ｘ１の成分は、最下段と中間段に分離せず、最上段の信号ｒ１，１×ｘ３だけに集中している。この受信ダイバーシチ効果を持つ信号ｘ１，ｘ２は、干渉成分を除去することにより、信号点を大きく削減することができる。
【００６４】
一方、ノルム２乗値算出部１６では、チャネル行列生成部１４で生成されたチャネル行列Ｈの各列ベクトルのノルムの２乗値を計算し、ノルムの２乗値が最も小さな列ベクトルが左端となりノルムの２乗値が最も大きな列ベクトルが右端となるチャネル行列Ｈの階層化後受信信号ベクトルｙｎを選択するための選択信号を生成する。この選択は、階層化後受信信号ベクトルｙｎの右端に受信ダイバーシチ効果が最も大きい信号が位置するため、後述する信号分離部２１でＱＲＭ−ＭＬＤを用いて信号分離を行う場合に最も高い信号分離精度が得られるからである。
【００６５】
スイッチ２０はノルム２乗値算出部１６から供給される選択信号によって、行列乗算部１３の出力する複数の階層化後受信信号ベクトルｙｎのうちノルムの２乗値が最も小さな列ベクトルが左端となりノルムの２乗値が最も大きな列ベクトルが右端となるチャネル行列Ｈの階層化後受信信号ベクトルｙｎを選択して信号分離部２１に供給する。
【００６６】
また、送信信号ランキング部３１には、ノルム２乗値算出部１６からチャネル行列Ｈの各列ベクトルのノルム２乗値を供給されている。送信信号ランキング部３１はノルム２乗値が大きな列ベクトルに対応する送信信号をランキング上位とし、ノルム２乗値の小さな列ベクトルに対応する送信信号をランキング下位になるように送信信号のランキング付けを行う。
【００６７】
信号候補点数決定部３２にはランキングに応じて選択候補点数が予め設定されており、いる。例えばランキング１位に対しては選択候補点数ｍ１（例えばｍ１＝１０）、ランキング２位に対しては選択候補点数ｍ２（例えばｍ２＝２０）、ランキング３位に対しては選択候補点数ｍ３（例えばｍ３＝３０）、ランキング４位に対しては選択候補点数ｍ４（例えばｍ４＝４０）のように、ランキング上位ほど小さく、ランキング下位ほど大きい選択候補点数を選択して設定する。信号候補点数決定部３２で選択された各信号の選択候補点数ｍｉは信号候補点選択部１９に供給される。
【００６８】
信号分離部２１は、例えばＱＲＭ−ＭＬＤを用いて信号分離を行う。すなわち、例えば階層化後受信信号ベクトルｙｎが（３）式で表され、送信信号ｘ１，ｘ２，ｘ３が６４ＱＡＭの信号であるとすると、初めに干渉成分が存在しない最下段の信号ｒ３，３×ｘ３と、信号ｘ３について信号候補点選択部１９で選択されたｍ１，ｍ２，…個の信号候補点のレプリカを比較して尤度の高いＭ（ｍ１＞Ｍ）個を選択することで信号候補点を削減する。次に、中間段の信号ｒ２，２×ｘ２及び信号ｒ２，３×ｘ３と、信号ｘ２について信号候補点選択部１９で選択されたｍ個の信号候補点のレプリカ及び信号ｘ３のＭ個の信号候補点のレプリカを比較して尤度の高いＭ個を選択することで信号候補点を削減する。同様にして、最上段の信号ｒ１，１×ｘ１及び信号ｒ１，２×ｘ２及び信号ｒ１，３×ｘ３と、信号ｘ１について信号候補点選択部１９で選択されたｍ個の信号候補点のレプリカ及び信号ｘ２，ｘ１のＭ個の信号候補点のレプリカを比較して尤度の高い信号候補点を選択する。信号分離部２１にて分離されて出力される各送信信号は復号部２２に供給されて復号（例えば６４ＱＡＭ復号）されて出力される。
【００６９】
このように、本実施形態では信号分離部２１の前段の信号候補点選択部１９において各信号候補点数がｍｉ個に削減されているため、信号分離部２１での演算を軽減することができる。また、ランキングに応じ適正な選択候補点数ｍｉを設定することができる。
【００７０】
＜変形例＞
図５はＭＩＭＯ信号分離装置の第３実施形態の変形例の構成図を示す。図５において、図４と同一部分には同一符号を付す。図５においては、送信信号ランキング部３１と信号候補点数決定部３２の代りに、信号候補点数決定部３３が設けられている。
【００７１】
信号候補点数決定部３３は、ノルム２乗値算出部１６からチャネル行列Ｈの各列ベクトルのノルム２乗値を供給されている。信号候補点数決定部３３はノルム２乗値を所定の関数に代入して選択候補点数（整数）を算出する。上記関数は例えばノルム２乗値が大きいほど選択候補点数が小さく、ノルム２乗値が小さいほど選択候補点数が大きくなるような関数である。信号候補点数決定部３３で算出された選択候補点数は信号候補点選択部１９に供給される。
【００７２】
＜第４実施形態＞
図６はＭＩＭＯ信号分離装置の第４実施形態の構成図を示す。図６において、図２と同一部分には同一符号を付す。端子１１−１〜１１−ｎにｎ本のアンテナで受信した受信信号が入力され、伝搬路推定部１２及び行列乗算部１３に供給される。伝搬路推定部１２はｎ系統の受信信号から既存の方法で伝搬路特性を推定してチャネル行列生成部１４に供給する。チャネル行列生成部１４は上記の伝搬路特性の推定結果からチャネル行列Ｈを生成し、列ベクトル入れ替え部１５及びノルム２乗値算出部１６に供給する。チャネル行列Ｈは（４）式のように表すことができる。
【００７３】
ここで、ｈｎは第ｎ番目の送信信号に対するチャネルベクトル、Ｎｔは送信アンテナ本数、Ｎｒは受信アンテナ本数を表している。
【００７４】
列ベクトル入れ替え部１５でチャネル行列の各送信信号成分（列ベクトル）が行列の左端になるようにそれぞれ入れ替える。第ｎ番目の信号成分が左端になるように入れ替えた後のチャネル行列をＨｎ（ただし、ｎ＝１〜Ｎｔ）とすると、Ｈｎは（５）式のように表すことができる。
【００７５】
なお、送信アンテナが３本、受信アンテナが３本である場合のチャネル行列Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を（６ａ），（６ｂ），（６ｃ）式に示す。
【００７６】
列ベクトル入れ替え部１５の出力するチャネル行列ＨｎはＱＲ分解部１７に供給されてＱＲ分解される。このチャネル行列ＨｎのＱＲ分解は（７）式のように表すことができる。
【００７７】
行列乗算部１３は、ＱＲ分解で生成されたユニタリ行列Ｑの複素共役転置を端子１１−１〜１１−ｎから供給される受信信号に乗算し、各送信信号成分が最上段にのみ存在するように受信信号を階層化する。階層化後受信信号ベクトルｙｎは（８）式のように表すことができる。
【００７８】
ここで、ｘｎは第ｎ番目の送信アンテナから送信された送信信号、Πｎはユニタリ行列乗算後の雑音ベクトルを表している。
【００７９】
干渉除去部１８は階層化後受信信号ベクトルｙｎを用いて、最上段の信号から各送信信号成分以外の干渉成分を最上段以外の信号を用いて除去する。説明を簡単にするため、Ｎｔ＝Ｎｒ＝２の場合を想定する。この場合、階層化後受信信号ベクトルｙ１及びｙ２は（９ａ），（９ｂ）式のように表すことができる。
【００８０】
階層化後受信信号ベクトルｙ１、ｙ２の最下段の信号に重みｗｎを乗算して最上段の式から減算することで干渉成分を除去する。重みｗｎは第ｎ番目の送信信号成分を取り出す場合の干渉除去重みを表している。雑音項Π１，Π２を無視して、干渉除去後の信号ｘ＾１，ｘ＾２は（１０ａ），（１０ｂ）式の通りとなる。
【００８１】
これにより、干渉除去後の信号ｘ＾１≒ｒ１，１，１ｘ１となり、信号ｘ＾２≒ｒ２，１，１ｘ２となる。信号候補点選択部１９は干渉除去された後の信号ｘ＾１と信号ｘ１のレプリカ（６４ＱＡＭの場合は６４個のレプリカ）を比較して尤度の高い所定数ｍのレプリカを信号候補点として選択し、同様に、信号ｘ＾２と信号ｘ２のレプリカ（６４個のレプリカ）を比較して尤度の高い所定数ｍのレプリカを信号候補点として選択する。これにより、各送信信号ｘ＾ｎの信号候補点数を所定数ｍに減少することができ、選択された各送信信号ｘ＾ｎの信号候補点それぞれは信号分離部２１に供給される。
【００８２】
ここで、最上段の信号ｘ１，ｘ２は干渉成分が存在するものの、受信ダイバーシチ効果を得ることができる。例えば（３）式において、送信信号ｘ１の成分は、最下段と中間段に分離せず、最上段の信号ｒ１，１×ｘ３だけに集中している。この受信ダイバーシチ効果を持つ信号ｘ１，ｘ２は、干渉成分を除去することにより、信号点を大きく削減することができる。
【００８３】
一方、ノルム２乗値算出部１６では、チャネル行列生成部１４で生成されたチャネル行列Ｈの各列ベクトルのノルムの２乗値を計算し、ノルムの２乗値が最も小さな列ベクトルが左端となりノルムの２乗値が最も大きな列ベクトルが右端となるチャネル行列Ｈの階層化後受信信号ベクトルｙｎを選択するための選択信号を生成する。この選択は、階層化後受信信号ベクトルｙｎの左端に受信ダイバーシチ効果が最も大きい信号が位置するため、後述する信号分離部２１でＱＲＭ−ＭＬＤを用いて信号分離を行う場合に最も高い信号分離精度が得られるからである。
【００８４】
スイッチ２０はノルム２乗値算出部１６から供給される選択信号によって、行列乗算部１３の出力する複数の階層化後受信信号ベクトルｙｎのうちノルムの２乗値が最も小さな列ベクトルが左端となりノルムの２乗値が最も大きな列ベクトルが右端となるチャネル行列Ｈの階層化後受信信号ベクトルｙｎを選択して信号分離部２１に供給する。
【００８５】
また、送信信号ランキング部４１には、ノルム２乗値算出部１６からチャネル行列Ｈの各列ベクトルのノルム２乗値を供給されている。送信信号ランキング部４１はノルム２乗値が大きな列ベクトルに対応する送信信号をランキング上位とし、ノルム２乗値の小さな列ベクトルに対応する送信信号をランキング下位になるように送信信号のランキング付けを行う。
【００８６】
チャネル行列選択部４２は送信信号ランキング部４１から供給されるランキングが予め定められた値以下（例えばランキング３位，４位）となる列ベクトルが左端に位置するチャネル行列Ｈｎを削除して、ランキングが予め定められた値以上（例えばランキング１位，２位）の列ベクトルが左端に位置するチャネル行列Ｈｎだけを選択する選択指示信号を生成して列ベクトル入れ替え部１５に供給する。
【００８７】
これにより、列ベクトル入れ替え部１５はランキングが予め定められた値以上（例えばランキング１位，２位）の列ベクトルが左端に位置するチャネル行列ＨｎだけをＱＲ分解部１７に供給し、ＱＲ分解部１７のＱＲ分解を行う受信信号ベクトル数、つまり演算量が軽減される。
【００８８】
信号分離部２１は、例えばＱＲＭ−ＭＬＤを用いて信号分離を行う。すなわち、例えば階層化後受信信号ベクトルｙｎが（３）式で表され、送信信号ｘ１，ｘ２，ｘ３が６４ＱＡＭの信号であるとすると、初めに干渉成分が存在しない最下段の信号ｒ３，３×ｘ３と、信号ｘ３について信号候補点選択部１９で選択されたｍ個の信号候補点のレプリカを比較して尤度の高いＭ（ｍ＞Ｍ）個を選択することで信号候補点を削減する。次に、中間段の信号ｒ２，２×ｘ２及び信号ｒ２，３×ｘ３と、信号ｘ２について信号候補点選択部１９で選択されたｍ個の信号候補点のレプリカ及び信号ｘ３のＭ個の信号候補点のレプリカを比較して尤度の高いＭ個を選択することで信号候補点を削減する。同様にして、最上段の信号ｒ１，１×ｘ１及び信号ｒ１，２×ｘ２及び信号ｒ１，３×ｘ３と、信号ｘ１について信号候補点選択部１９で選択されたｍ個の信号候補点のレプリカ及び信号ｘ２，ｘ１のＭ個の信号候補点のレプリカを比較して尤度の高い信号候補点を選択する。信号分離部２１にて分離されて出力される各送信信号は復号部２２に供給されて復号（例えば６４ＱＡＭ復号）されて出力される。
【００８９】
＜変形例＞
図７はＭＩＭＯ信号分離装置の第４実施形態の変形例の構成図を示す。図７において、図６と同一部分には同一符号を付す。図７においては、送信信号ランキング部４１とチャネル行列選択部４２の代りに、チャネル行列選択部４３が設けられている。
【００９０】
チャネル行列選択部４３にはノルム２乗値算出部１６からチャネル行列Ｈの各列ベクトルのノルム２乗値を供給される。チャネル行列選択部４３はノルム２乗値が閾値（例えば１）以下となる列ベクトルが左端に位置するチャネル行列Ｈｎを削除して、ノルム２乗値が閾値以上なる列ベクトルが左端に位置するチャネル行列Ｈｎだけを選択する選択指示信号を生成して列ベクトル入れ替え部１５に供給する。
【００９１】
これにより、列ベクトル入れ替え部１５はノルム２乗値が閾値未満の列ベクトルが左端に位置するチャネル行列ＨｎだけをＱＲ分解部１７に供給し、ＱＲ分解部１７のＱＲ分解を行う受信信号ベクトル数、つまり演算量が軽減される。
【００９２】
＜第５実施形態＞
図８はＭＩＭＯ信号分離装置の第５実施形態の構成図を示す。図８において、図６と同一部分には同一符号を付す。端子１１−１〜１１−ｎにｎ本のアンテナで受信した受信信号が入力され、伝搬路推定部１２及び行列乗算部１３に供給される。伝搬路推定部１２はｎ系統の受信信号から既存の方法で伝搬路特性を推定してチャネル行列生成部１４に供給する。チャネル行列生成部１４は上記の伝搬路特性の推定結果からチャネル行列Ｈを生成し、列ベクトル入れ替え部１５及びノルム２乗値算出部１６に供給する。チャネル行列Ｈは（４）式のように表すことができる。
【００９３】
ここで、ｈｎは第ｎ番目の送信信号に対するチャネルベクトル、Ｎｔは送信アンテナ本数、Ｎｒは受信アンテナ本数を表している。
【００９４】
列ベクトル入れ替え部１５でチャネル行列の各送信信号成分（列ベクトル）が行列の左端になるようにそれぞれ入れ替える。第ｎ番目の信号成分が左端になるように入れ替えた後のチャネル行列をＨｎ（ただし、ｎ＝１〜Ｎｔ）とすると、Ｈｎは（５）式のように表すことができる。
【００９５】
なお、送信アンテナが３本、受信アンテナが３本である場合のチャネル行列Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を（６ａ），（６ｂ），（６ｃ）式に示す。
【００９６】
列ベクトル入れ替え部１５の出力するチャネル行列ＨｎはＱＲ分解部１７に供給されてＱＲ分解される。このチャネル行列ＨｎのＱＲ分解は（７）式のように表すことができる。
【００９７】
行列乗算部１３は、ＱＲ分解で生成されたユニタリ行列Ｑの複素共役転置を端子１１−１〜１１−ｎから供給される受信信号に乗算し、各送信信号成分が最上段にのみ存在するように受信信号を階層化する。階層化後受信信号ベクトルｙｎは（８）式のように表すことができる。
【００９８】
ここで、ｘｎは第ｎ番目の送信アンテナから送信された送信信号、Πｎはユニタリ行列乗算後の雑音ベクトルを表している。
【００９９】
干渉除去部１８は階層化後受信信号ベクトルｙｎを用いて、最上段の信号から各送信信号成分以外の干渉成分を最上段以外の信号を用いて除去する。説明を簡単にするため、Ｎｔ＝Ｎｒ＝２の場合を想定する。この場合、階層化後受信信号ベクトルｙ１及びｙ２は（９ａ），（９ｂ）式のように表すことができる。
【０１００】
階層化後受信信号ベクトルｙ１、ｙ２の最下段の信号に重みｗｎを乗算して最上段の式から減算することで干渉成分を除去する。重みｗｎは第ｎ番目の送信信号成分を取り出す場合の干渉除去重みを表している。雑音項Π１，Π２を無視して、干渉除去後の信号ｘ＾１，ｘ＾２は（１０ａ），（１０ｂ）式の通りとなる。
【０１０１】
これにより、干渉除去後の信号ｘ＾１≒ｒ１，１，１ｘ１となり、信号ｘ＾２≒ｒ２，１，１ｘ２となる。信号候補点選択部１９は干渉除去された後の信号ｘ＾１と信号ｘ１のレプリカ（６４ＱＡＭの場合は６４個のレプリカ）を比較して尤度の高い所定数ｍｉ（ｉは１，２，３，…）のレプリカを信号候補点として選択し、同様に、信号ｘ＾２と信号ｘ２のレプリカ（６４個のレプリカ）を比較して尤度の高い所定数ｍｉのレプリカを信号候補点として選択する。これにより、各送信信号ｘ＾ｎの信号候補点数を所定数ｍに減少することができ、選択された各送信信号ｘ＾ｎの信号候補点それぞれは信号分離部２１に供給される。なお、所定数ｍｉは後述の信号候補点数選択部５４から供給される。
【０１０２】
ここで、最上段の信号ｘ１，ｘ２は干渉成分が存在するものの、受信ダイバーシチ効果を得ることができる。例えば（３）式において、送信信号ｘ１の成分は、最下段と中間段に分離せず、最上段の信号ｒ１，１×ｘ３だけに集中している。この受信ダイバーシチ効果を持つ信号ｘ１，ｘ２は、干渉成分を除去することにより、信号点を大きく削減することができる。
【０１０３】
一方、ノルム２乗値算出部１６では、チャネル行列生成部１４で生成されたチャネル行列Ｈの各列ベクトルのノルムの２乗値を計算し、ノルムの２乗値が最も小さな列ベクトルが左端となりノルムの２乗値が最も大きな列ベクトルが右端となるチャネル行列Ｈの階層化後受信信号ベクトルｙｎを選択するための選択信号を生成する。この選択は、階層化後受信信号ベクトルｙｎの左端に受信ダイバーシチ効果が最も大きい信号が位置するため、後述する信号分離部２１でＱＲＭ−ＭＬＤを用いて信号分離を行う場合に最も高い信号分離精度が得られるからである。
【０１０４】
スイッチ２０はノルム２乗値算出部１６から供給される選択信号によって、行列乗算部１３の出力する複数の階層化後受信信号ベクトルｙｎのうちノルムの２乗値が最も小さな列ベクトルが左端となりノルムの２乗値が最も大きな列ベクトルが右端となるチャネル行列Ｈの階層化後受信信号ベクトルｙｎを選択して信号分離部２１に供給する。
【０１０５】
また、送信信号ランキング部４１には、ノルム２乗値算出部１６からチャネル行列Ｈの各列ベクトルのノルム２乗値を供給されている。送信信号ランキング部４１はノルム２乗値が大きな列ベクトルに対応する送信信号をランキング上位とし、ノルム２乗値の小さな列ベクトルに対応する送信信号をランキング下位になるように送信信号のランキング付けを行う。
【０１０６】
チャネル行列選択部４２は送信信号ランキング部４１から供給されるランキングが予め定められた値以下（例えばランキング３位，４位）となる列ベクトルが左端に位置するチャネル行列Ｈｎを削除して、ランキングが予め定められた値以上（例えばランキング１位，２位）の列ベクトルが左端に位置するチャネル行列Ｈｎだけを選択する選択指示信号を生成して列ベクトル入れ替え部１５に供給する。
【０１０７】
これにより、列ベクトル入れ替え部１５はランキングが予め定められた値以上（例えばランキング１位，２位）の列ベクトルが左端に位置するチャネル行列ＨｎだけをＱＲ分解部１７に供給し、ＱＲ分解部１７のＱＲ分解を行う受信信号ベクトル数、つまり演算量が軽減される。
【０１０８】
ＳＩＮＲ計算部４４はＱＲ分解部１７の出力するＱＲ分解結果と干渉除去部１８の出力する干渉除去後の信号を用い、各信号のＳＩＮＲ（信号電力対干渉及び雑音電力比）を計算する。信号ｘ＾１，ｘ＾２それぞれのＳＩＮＲ１，ＳＩＮＲ２は（１１ａ），（１１ｂ）式により計算される。
【０１０９】
【数１１】
【０１１０】
信号候補点数選択部４５は各信号のＳＩＮＲ値に対して、予め定められた閾値を用いて各送信信号の信号候補点数を決定する。例えばＳＩＮＲが０〜１０ｄＢの範囲にあれば選択候補点数＝６４とする。（６４ＱＡＭの信号候補点数は６４であるため、候補点選択は行わないことを意味する）ＳＩＮＲが１０〜２０ｄＢの範囲にあれば選択候補点数＝３２とする。ＳＩＮＲが２０〜３０ｄＢの範囲にあれば選択候補点数＝１６とする。ＳＩＮＲが３０を超えれば選択候補点数＝８とする。ここで選択された各受信信号の選択候補点数ｍｉは信号候補点選択部１９に供給される。
【０１１１】
信号分離部２１は、例えばＱＲＭ−ＭＬＤを用いて信号分離を行う。すなわち、例えば階層化後受信信号ベクトルｙｎが（３）式で表され、送信信号ｘ１，ｘ２，ｘ３が６４ＱＡＭの信号であるとすると、初めに干渉成分が存在しない最下段の信号ｒ３，３×ｘ３と、信号ｘ３について信号候補点選択部１９で選択されたｍｉ個の信号候補点のレプリカを比較して尤度の高いＭ（ｍｉ≧Ｍ）個を選択することで信号候補点を削減する。次に、中間段の信号ｒ２，２×ｘ２及び信号ｒ２，３×ｘ３と、信号ｘ２について信号候補点選択部１９で選択されたｍ個の信号候補点のレプリカ及び信号ｘ３のＭ個の信号候補点のレプリカを比較して尤度の高いＭ個を選択することで信号候補点を削減する。同様にして、最上段の信号ｒ１，１×ｘ１及び信号ｒ１，２×ｘ２及び信号ｒ１，３×ｘ３と、信号ｘ１について信号候補点選択部１９で選択されたｍ個の信号候補点のレプリカ及び信号ｘ２，ｘ１のＭ個の信号候補点のレプリカを比較して尤度の高い信号候補点を選択する。信号分離部２１にて分離されて出力される各送信信号は復号部２２に供給されて復号（例えば６４ＱＡＭ復号）されて出力される。
【０１１２】
本実施形態では予めＳＩＮＲの高い信号を用いて信号候補点を削減することで、信号分離部２１での演算を軽減することができる。なお、この実施形態では送信信号ランキング部４１とチャネル行列選択部４２を削除した構成としても良い。
（付記１）
複数の送信アンテナから送信された信号を複数の受信アンテナで受信する無線通信システムの信号分離装置において、
伝搬路特性を推定して得られるチャネル行列の列ベクトルを各送信アンテナの送信信号成分が左端になるよう入れ替えて出力する列入れ替え手段と、
前記列入れ替え手段の出力するチャネル行列をＱＲ分解した出力と前記複数の受信アンテナの受信信号を乗算し、各送信信号が最上段に存在するように前記受信信号を階層化した受信信号ベクトルを出力するＱＲ分解階層化手段と、
前記ＱＲ分解階層化手段の出力する階層化した受信信号ベクトルにおける最上段の信号から前記最上段以外の信号を用いて干渉成分を除去する干渉信号除去手段と、
前記干渉信号除去手段の出力する干渉成分を除去した信号から前記各送信信号の信号候補点を所定数選択する信号候補点選択手段と、
前記信号候補点選択手段で選択した前記各送信信号の信号候補点を用いて、前記ＱＲ分解階層化手段の出力する階層化した受信信号ベクトルから前記各送信信号の信号分離を行う信号分離手段と、
を有することを特徴とする信号分離装置。
（付記２）
付記１記載の信号分離装置において、
前記チャネル行列の各列ベクトルのノルムの２乗を計算するノルム２乗計算手段と、
前記ＱＲ分解階層化手段の出力する階層化した受信信号ベクトルのうち前記ノルム２乗計算手段の出力するノルムの２乗値が最小となる列ベクトルがチャネル行列の左端に位置する受信信号ベクトルを選択して前記信号分離手段に供給する受信信号ベクトル選択手段を
有することを特徴とする信号分離装置。
（付記３）
付記２記載の信号分離装置において、
前記ノルム２乗計算手段の出力するノルムの２乗値に基づいて各送信信号の信号候補点数を決定する候補点数決定手段を有し、
前記信号候補点選択手段は、前記各送信信号の信号候補点を、前記候補点数決定手段で決定された前記各送信信号の信号候補点数だけ選択することを特徴とする信号分離装置。
（付記４）
付記２記載の信号分離装置において、
前記ノルム２乗計算手段の出力するノルムの２乗値に基づいて前記列入れ替え手段から出力するチャネル行列を選択する選択指示信号を生成するチャネル行列選択手段を
有し、
前記選択指示信号にしたがって前記列入れ替え手段から出力されるチャネル行列を前記ＱＲ分解階層化手段に供給することを特徴とする信号分離装置。
（付記５）
付記１又は２又は４のいずれか１項記載の信号分離装置において、
前記ＱＲ分解階層化手段の出力するチャネル行列をＱＲ分解した出力と前記干渉信号除去手段の出力する干渉成分を除去した信号から前記各送信信号の信号候補点数を選択する候補点数選択手段を有し、
前記信号候補点選択手段は、前記各送信信号の信号候補点を、前記候補点数選択手段で選択した前記各送信信号の信号候補点数だけ選択することを特徴とする信号分離装置。
（付記６）
複数の送信アンテナから送信された信号を複数の受信アンテナで受信する無線通信システムの信号分離方法において、
伝搬路特性を推定して得られるチャネル行列の列ベクトルを各送信アンテナの送信信号成分が左端になるよう入れ替えて出力し、
前記列ベクトルを入れ替えて出力されるチャネル行列をＱＲ分解した出力と前記複数の受信アンテナの受信信号を乗算し、各送信信号が最上段に存在するように前記受信信号を階層化した受信信号ベクトルを出力し、
前記階層化した受信信号ベクトルにおける最上段の信号から前記最上段以外の信号を用いて干渉成分を除去し、
前記干渉成分を除去した信号から前記各送信信号の信号候補点を所定数だけ選択し、
前記信号候補点を所定数選択した前記各送信信号の信号候補点を用いて、前記階層化した受信信号ベクトルから前記各送信信号の信号分離を行う
ことを特徴とする信号分離方法。
（付記７）
付記６記載の信号分離方法において、
前記チャネル行列の各列ベクトルのノルムの２乗を計算し、
前記階層化した受信信号ベクトルのうち前記ノルムの２乗値が最小となる列ベクトルがチャネル行列の左端に位置する受信信号ベクトルを選択して前記各送信信号の信号分離を行う
ことを特徴とする信号分離方法。
（付記８）
付記７記載の信号分離方法において、
前記ノルムの２乗値に基づいて各送信信号の信号候補点数を決定し、
前記各送信信号の信号候補点を、決定された前記各送信信号の信号候補点数だけ選択することを特徴とする信号分離方法。
（付記９）
付記７記載の信号分離方法において、
前記ノルムの２乗値に基づいて前記列ベクトルを入れ替えて出力するチャネル行列を選択する選択指示信号を生成し、前記選択指示信号にしたがって出力されるチャネル行列をＱＲ分解することを特徴とする信号分離方法。
（付記１０）
付記６又は７又は９のいずれか１項記載の信号分離方法において、
前記チャネル行列をＱＲ分解した出力と前記干渉成分を除去した信号から前記各送信信号の信号候補点数を選択し、
前記各送信信号の信号候補点を、前記選択した信号候補点数だけ選択することを特徴とする信号分離方法。
（付記１１）
付記３記載の信号分離装置において、
前記候補点数決定手段は、
前記ノルム２乗計算手段の出力するノルムの２乗値に基づいて前記各送信信号のランキングを行うランキング手段と、
前記ランキング手段が出力するランキング値に応じて前記各送信信号の信号候補点数を選択する候補点数選択手段を
有することを特徴とする信号分離装置。
（付記１２）
付記４記載の信号分離装置において、
前記チャネル行列選択手段は、
前記ノルム２乗計算手段の出力するノルムの２乗値に基づいて前記各送信信号のランキングを行うランキング手段と、
前記ランキング手段が出力するランキング値が所定値以上の列ベクトルが左端に位置するチャネル行列を選択する選択指示信号を生成する選択指示手段を
有することを特徴とする信号分離装置。
（付記１３）
付記５記載の信号分離装置において、
前記候補点数選択手段は、
前記ＱＲ分解階層化手段の出力するチャネル行列をＱＲ分解した出力と前記干渉信号除去手段の出力する干渉成分を除去した信号から前記各送信信号の信号電力対干渉及び雑音電力比を計算する計算手段と、
前記各送信信号の信号電力対干渉及び雑音電力比に応じて前記各送信信号の信号候補点数を選択する候補点数選択手段を
有することを特徴とする信号分離装置。
【符号の説明】
【０１１３】
２ 列入れ替え部
３ ＱＲ分解階層化部
５ 干渉信号除去部
６ 信号候補点選択部
７ 信号分離部
１１−１〜１１−ｎ 端子
１２ 伝搬路推定部
１３ 行列乗算部
１４ チャネル行列生成部
１５ 列ベクトル入れ替え部
１６ ノルム２乗値算出部
１７ ＱＲ分解部
１８ 干渉除去部
１９ 信号候補点選択部
２０ スイッチ
２１ 信号分離部
２２ 復号部
３１，４１ 送信信号ランキング部
３２，３３ 信号候補点数決定部
４２，４３ チャネル行列選択部
４４ ＳＩＮＲ計算部
４５ 信号候補点数選択部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信アンテナから送信された信号を複数の受信アンテナで受信する無線通信システムの信号分離装置において、
伝搬路特性を推定して得られるチャネル行列の列ベクトルを各送信アンテナの送信信号成分が左端になるよう入れ替えて出力する列入れ替え手段と、
前記列入れ替え手段の出力するチャネル行列をＱＲ分解した出力と前記複数の受信アンテナの受信信号を乗算し、各送信信号が最上段に存在するように前記受信信号を階層化した受信信号ベクトルを出力するＱＲ分解階層化手段と、
前記ＱＲ分解階層化手段の出力する階層化した受信信号ベクトルにおける最上段の信号から前記最上段以外の信号を用いて干渉成分を除去する干渉信号除去手段と、
前記干渉信号除去手段の出力する干渉成分を除去した信号から前記各送信信号の信号候補点を所定数選択する信号候補点選択手段と、
前記信号候補点選択手段で選択した前記各送信信号の信号候補点を用いて、前記ＱＲ分解階層化手段の出力する階層化した受信信号ベクトルから前記各送信信号の信号分離を行う信号分離手段と、
を有することを特徴とする信号分離装置。
【請求項２】
請求項１記載の信号分離装置において、
前記チャネル行列の各列ベクトルのノルムの２乗を計算するノルム２乗計算手段と、
前記ＱＲ分解階層化手段の出力する階層化した受信信号ベクトルのうち前記ノルム２乗計算手段の出力するノルムの２乗値が最小となる列ベクトルがチャネル行列の左端に位置する受信信号ベクトルを選択して前記信号分離手段に供給する受信信号ベクトル選択手段を
有することを特徴とする信号分離装置。
【請求項３】
請求項２記載の信号分離装置において、
前記ノルム２乗計算手段の出力するノルムの２乗値に基づいて各送信信号の信号候補点数を決定する候補点数決定手段を有し、
前記信号候補点選択手段は、前記各送信信号の信号候補点を、前記候補点数決定手段で決定された前記各送信信号の信号候補点数だけ選択することを特徴とする信号分離装置。
【請求項４】
請求項２記載の信号分離装置において、
前記ノルム２乗計算手段の出力するノルムの２乗値に基づいて前記列入れ替え手段から出力するチャネル行列を選択する選択指示信号を生成するチャネル行列選択手段を
有し、
前記選択指示信号にしたがって前記列入れ替え手段から出力されるチャネル行列を前記ＱＲ分解階層化手段に供給することを特徴とする信号分離装置。
【請求項５】
請求項１又は２又は４のいずれか１項記載の信号分離装置において、
前記ＱＲ分解階層化手段の出力するチャネル行列をＱＲ分解した出力と前記干渉信号除去手段の出力する干渉成分を除去した信号から前記各送信信号の信号候補点数を選択する候補点数選択手段を有し、
前記信号候補点選択手段は、前記各送信信号の信号候補点を、前記候補点数選択手段で選択した前記各送信信号の信号候補点数だけ選択することを特徴とする信号分離装置。
【請求項６】
複数の送信アンテナから送信された信号を複数の受信アンテナで受信する無線通信システムの信号分離方法において、
伝搬路特性を推定して得られるチャネル行列の列ベクトルを各送信アンテナの送信信号成分が左端になるよう入れ替えて出力し、
前記列ベクトルを入れ替えて出力されるチャネル行列をＱＲ分解した出力と前記複数の受信アンテナの受信信号を乗算し、各送信信号が最上段に存在するように前記受信信号を階層化した受信信号ベクトルを出力し、
前記階層化した受信信号ベクトルにおける最上段の信号から前記最上段以外の信号を用いて干渉成分を除去し、
前記干渉成分を除去した信号から前記各送信信号の信号候補点を所定数だけ選択し、
前記信号候補点を所定数選択した前記各送信信号の信号候補点を用いて、前記階層化した受信信号ベクトルから前記各送信信号の信号分離を行う
ことを特徴とする信号分離方法。
【請求項７】
請求項６記載の信号分離方法において、
前記チャネル行列の各列ベクトルのノルムの２乗を計算し、
前記階層化した受信信号ベクトルのうち前記ノルムの２乗値が最小となる列ベクトルがチャネル行列の左端に位置する受信信号ベクトルを選択して前記各送信信号の信号分離を行う
ことを特徴とする信号分離方法。
【請求項８】
請求項７記載の信号分離方法において、
前記ノルムの２乗値に基づいて各送信信号の信号候補点数を決定し、
前記各送信信号の信号候補点を、決定された前記各送信信号の信号候補点数だけ選択することを特徴とする信号分離方法。
【請求項１】
複数の送信アンテナから送信された信号を複数の受信アンテナで受信する無線通信システムの信号分離装置において、
伝搬路特性を推定して得られるチャネル行列の列ベクトルを各送信アンテナの送信信号成分が左端になるよう入れ替えて出力する列入れ替え手段と、
前記列入れ替え手段の出力するチャネル行列をＱＲ分解した出力と前記複数の受信アンテナの受信信号を乗算し、各送信信号が最上段に存在するように前記受信信号を階層化した受信信号ベクトルを出力するＱＲ分解階層化手段と、
前記ＱＲ分解階層化手段の出力する階層化した受信信号ベクトルにおける最上段の信号から前記最上段以外の信号を用いて干渉成分を除去する干渉信号除去手段と、
前記干渉信号除去手段の出力する干渉成分を除去した信号から前記各送信信号の信号候補点を所定数選択する信号候補点選択手段と、
前記信号候補点選択手段で選択した前記各送信信号の信号候補点を用いて、前記ＱＲ分解階層化手段の出力する階層化した受信信号ベクトルから前記各送信信号の信号分離を行う信号分離手段と、
を有することを特徴とする信号分離装置。
【請求項２】
請求項１記載の信号分離装置において、
前記チャネル行列の各列ベクトルのノルムの２乗を計算するノルム２乗計算手段と、
前記ＱＲ分解階層化手段の出力する階層化した受信信号ベクトルのうち前記ノルム２乗計算手段の出力するノルムの２乗値が最小となる列ベクトルがチャネル行列の左端に位置する受信信号ベクトルを選択して前記信号分離手段に供給する受信信号ベクトル選択手段を
有することを特徴とする信号分離装置。
【請求項３】
請求項２記載の信号分離装置において、
前記ノルム２乗計算手段の出力するノルムの２乗値に基づいて各送信信号の信号候補点数を決定する候補点数決定手段を有し、
前記信号候補点選択手段は、前記各送信信号の信号候補点を、前記候補点数決定手段で決定された前記各送信信号の信号候補点数だけ選択することを特徴とする信号分離装置。
【請求項４】
請求項２記載の信号分離装置において、
前記ノルム２乗計算手段の出力するノルムの２乗値に基づいて前記列入れ替え手段から出力するチャネル行列を選択する選択指示信号を生成するチャネル行列選択手段を
有し、
前記選択指示信号にしたがって前記列入れ替え手段から出力されるチャネル行列を前記ＱＲ分解階層化手段に供給することを特徴とする信号分離装置。
【請求項５】
請求項１又は２又は４のいずれか１項記載の信号分離装置において、
前記ＱＲ分解階層化手段の出力するチャネル行列をＱＲ分解した出力と前記干渉信号除去手段の出力する干渉成分を除去した信号から前記各送信信号の信号候補点数を選択する候補点数選択手段を有し、
前記信号候補点選択手段は、前記各送信信号の信号候補点を、前記候補点数選択手段で選択した前記各送信信号の信号候補点数だけ選択することを特徴とする信号分離装置。
【請求項６】
複数の送信アンテナから送信された信号を複数の受信アンテナで受信する無線通信システムの信号分離方法において、
伝搬路特性を推定して得られるチャネル行列の列ベクトルを各送信アンテナの送信信号成分が左端になるよう入れ替えて出力し、
前記列ベクトルを入れ替えて出力されるチャネル行列をＱＲ分解した出力と前記複数の受信アンテナの受信信号を乗算し、各送信信号が最上段に存在するように前記受信信号を階層化した受信信号ベクトルを出力し、
前記階層化した受信信号ベクトルにおける最上段の信号から前記最上段以外の信号を用いて干渉成分を除去し、
前記干渉成分を除去した信号から前記各送信信号の信号候補点を所定数だけ選択し、
前記信号候補点を所定数選択した前記各送信信号の信号候補点を用いて、前記階層化した受信信号ベクトルから前記各送信信号の信号分離を行う
ことを特徴とする信号分離方法。
【請求項７】
請求項６記載の信号分離方法において、
前記チャネル行列の各列ベクトルのノルムの２乗を計算し、
前記階層化した受信信号ベクトルのうち前記ノルムの２乗値が最小となる列ベクトルがチャネル行列の左端に位置する受信信号ベクトルを選択して前記各送信信号の信号分離を行う
ことを特徴とする信号分離方法。
【請求項８】
請求項７記載の信号分離方法において、
前記ノルムの２乗値に基づいて各送信信号の信号候補点数を決定し、
前記各送信信号の信号候補点を、決定された前記各送信信号の信号候補点数だけ選択することを特徴とする信号分離方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１６６６１８（Ｐ２０１１−１６６６１８Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９４４０（Ｐ２０１０−２９４４０）
【出願日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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