受信装置、及び信号選択方法
【課題】演算量の低い最尤検出が可能な受信装置を提供すること。
【解決手段】ＱＲ分解又はＱＬ分解に基づく最尤検出により信号分離する受信装置が提供される。当該受信装置は、信号点の組み合わせに対する尤度値を算出する尤度値算出部と、値の小さい順に前記尤度値を順位付けする順位決定部と、前記尤度値の中から最小尤度値を選択する最小尤度値選択部とを備え、前記尤度値算出部は、前記尤度値の順位に基づいて前記最小尤度値の次順位となる新たな尤度値を更に算出し、前記最小尤度値選択部は、前記新たな尤度値を含む前記尤度値の中から前記最小尤度値を除いて最小となる最小尤度値を決定し、各前記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。
【解決手段】ＱＲ分解又はＱＬ分解に基づく最尤検出により信号分離する受信装置が提供される。当該受信装置は、信号点の組み合わせに対する尤度値を算出する尤度値算出部と、値の小さい順に前記尤度値を順位付けする順位決定部と、前記尤度値の中から最小尤度値を選択する最小尤度値選択部とを備え、前記尤度値算出部は、前記尤度値の順位に基づいて前記最小尤度値の次順位となる新たな尤度値を更に算出し、前記最小尤度値選択部は、前記新たな尤度値を含む前記尤度値の中から前記最小尤度値を除いて最小となる最小尤度値を決定し、各前記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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信装置、及び信号検出方法に関する。特に、移動体通信システムにおけるＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ ａｎｄ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）伝送方式の受信装置、及び信号選択方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線装置間の通信速度を高速化する技術の一つとして、多入力・多出力伝送方式が知られている。この方式は、文字通り、複数のアンテナを用いた信号の入出力を基本としている。この方式の特徴は、異なる複数のアンテナを利用して、同じタイミング、かつ、同じ周波数で複数の送信データを一度に送信することが可能な点にある。そのため、同時に送信可能なチャネルの数が増加するにつれ、増加したチャネルの分だけ単位時間当たりに送信可能な情報量を増加させることが可能になる。また、この方式は、通信速度を向上させるに当たって、占有される周波数帯域が増加しないという利点も有する。
【０００３】
しかし、同一周波数の搬送波成分を有する複数の変調信号が同時に送信されるため、受信側において混信した変調信号（多重信号）を分離する手段が必要になる。そこで、受信側において、無線伝送路の伝送特性を表すチャネル行列が推定され、そのチャネル行列に基づいて受信信号から各サブストリームに対応する送信信号が分離される。尚、チャネル行列は、パイロットシンボル等を用いて推定される。
【０００４】
しかしながら、伝送路内で付加されるノイズやサブストリーム間に生じる干渉等の影響を十分に除去してサブストリーム毎の送信信号を精度良く再現するには更に特別な工夫が必要である。これに関し、近年、ＭＩＭＯ信号検出に関する様々な技術が開発されてきている。例えば、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅｄ Ｅｒｒｏｒ）検波方式や、このＭＭＳＥ検波方式よりも伝送特性を向上させることが可能なＭＬＤ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）検波方式が知られている。また、ＭＬＤ検波方式よりもサブストリーム毎の信号検出に要する演算量を低減することが可能なＱＲ分解ＭＬＤ検波方式（以下、ＱＲＤ−ＭＬＤ方式）と呼ばれる改良方式も知られている（下記の特許文献１を参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３５４６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＱＲＤ−ＭＬＤ方式は、最尤検出に用いるユークリッド距離の演算回数が依然として多く、信号検出に要する演算量が大きいという問題がある。この問題に関し、上記の特許文献１には、信号点配置図上の信号点を象限毎に区画し、最尤検出の際に参照する送信シンボル候補の数を削減する技術が開示されている。ところが、当該技術は、送信シンボル候補の選択範囲を制限するため、原始的なＱＲＤ−ＭＬＤ方式に比べて送信シンボルの推定精度が低下するという問題がある。また、当該技術を適用しても、ユークリッド距離の演算回数が依然として多く、実施の態様に鑑みると、より演算量を低減させるための工夫が求められる。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、最尤検出に要する演算負荷を更に低減することが可能な、新規かつ改良された受信装置、及び信号選択方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、ＱＲ分解又はＱＬ分解に基づく最尤検出により信号分離する受信装置が提供される。当該受信装置は、信号点の組み合わせに対する尤度値を算出する尤度値算出部と、値の小さい順に前記尤度値を順位付けする順位決定部と、前記尤度値の中から最小尤度値を選択する最小尤度値選択部とを備え、前記尤度値算出部は、前記尤度値の順位に基づいて前記最小尤度値の次順位となる新たな尤度値を更に算出し、前記最小尤度値選択部は、前記新たな尤度値を含む前記尤度値の中から前記最小尤度値を除いて最小となる最小尤度値を決定し、各前記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ことを特徴とする。
【０００９】
また、前記受信装置は、信号点配置図上に設定された所定のグリッドの各々に対し、各前記信号点までのユークリッド距離の情報が記録された記憶部と、受信シンボルを前記所定のグリッドに対応付けて量子化する量子化部とをさらに備えていてもよい。さらに、前記尤度値算出部は、前記受信シンボルに対応するグリッドの情報に基づいて前記記憶部から前記ユークリッド距離の情報を読み出し、当該ユークリッド距離の情報に基づいて前記信号点の組み合わせに対する尤度値を算出してもよい。
【００１０】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、ＱＲ分解又はＱＬ分解に基づく最尤検出に用いる信号選択方法が提供される。当該信号選択方法は、送信シンボル候補の組み合わせに対する尤度値が算出される尤度値算出ステップと、値の小さい順に前記尤度値が順位付けされる順位決定ステップと、前記尤度値の中から最小尤度値が選択される最小尤度値選択ステップと、前記尤度値の順位に基づいて前記最小尤度値の次順位となる新たな尤度値が算出される次順位尤度値算出ステップと、前記新たな尤度値を含む前記尤度値の中から前記最小尤度値を除いて最小となる最小尤度値が決定される次順位最小尤度値選択ステップとを含み、前記最小尤度値選択ステップと、繰り返し実行される前記次順位尤度値算出ステップ及び前記次順位尤度値選択ステップとにより得られる前記最小尤度値が送信シンボル候補の組み合わせに対応する尤度値として選択されることを特徴とする。
【００１１】
上記の装置、又は方法を用いることで、最尤検出の際に用いるユークリッド距離の計算回数が低減される。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように本発明によれば、最尤検出に要する演算負荷を更に低減することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１４】
＜第１実施形態＞
まず、図１を参照しながら、本発明の第１実施形態に係るＭＩＭＯシステムのシステム構成について説明する。図１は、本実施形態に係るＭＩＭＯシステムのシステム構成を示す説明図である。本実施形態は、受信側に設けられた信号検出手段に特徴がある。
【００１５】
図１に示すように、ＭＩＭＯシステムは、複数のアンテナを有する送信装置１００と、複数のアンテナを有する受信装置２００とにより構成される。送信装置１００は、主に、誤り訂正符号化部１０２と、変調部１０４とを有する。送信データは、誤り訂正符号化部１０２により誤り訂正符号化され、変調部１０４により所定の変調方式で変調マッピングされて送信される。
【００１６】
受信装置２００は、主に、ＭＩＭＯ信号検出部２０２と、チャネル推定部２０４と、誤り訂正復号部２０６とを有する。受信装置２００は、伝送路内で空間多重された信号を複数のアンテナで受信する。この受信信号は、ＭＩＭＯ信号検出部２０２、及びチャネル推定部２０４に入力される。チャネル推定部２０４は、受信されたパイロットシンボル等に基づいて伝送路の状態を表すチャネル行列Ｈを推定する。このチャネル行列Ｈは、ＭＩＭＯ信号検出部２０２に入力される。
【００１７】
ＭＩＭＯ信号検出部２０２は、複数のアンテナを介して受信した多重信号を分離する手段である。特に、ＭＩＭＯ信号検出部２０２は、チャネル推定部２０４により推定されたチャネル行列Ｈに基づき、最尤検出により多重信号を各サブストリームに分離する。ＭＩＭＯ信号検出部２０２により分離された信号は、誤り訂正復号部２０６に入力されて誤り訂正復号され、サブストリーム毎の再生データとして出力される。
【００１８】
以上、本実施形態に係るＭＩＭＯシステムのシステム構成について簡単に説明した。本実施形態は、受信装置２００が有するＭＩＭＯ信号検出部２０２の機能構成に特徴がある。特に、最尤検出の際に送信シンボル候補を選択する手段と、各送信シンボル候補と受信シンボルとの間のユークリッド距離を取得する手段とに特徴を有する。そこで、これらの手段について、さらに詳細な説明を加える。
【００１９】
（送信シンボル候補の選択制御）
次に、図２を参照しながら、本実施形態に係るＭＩＭＯ信号検出部２０２の機能構成について説明する。特に、最尤検出の際に送信シンボル候補を選択する選択制御手段について、より詳細に説明する。図２は、本実施形態に係るＭＩＭＯ信号検出部２０２の機能構成を示す説明図である。
【００２０】
図２に示すように、ＭＩＭＯ信号検出部２０２は、主に、ユークリッド距離計算部２３２と、累積尤度値算出部２３４と、尤度順位決定部２３６と、最小尤度値算出部２３８と、信号点候補設定部２４０と、次順位尤度算出部２４２と、次順位尤度位置検出部２４４とにより構成される。
【００２１】
（ユークリッド距離計算部２３２）
ユークリッド距離計算部２３２は、チャネル行列Ｈを用いて受信信号から推定される推定送信シンボルと、所定の変調方式の信号点配置図（コンスタレーション）上の信号点に対応する送信シンボル候補との間のユークリッド距離を取得する手段である。
【００２２】
ユークリッド距離計算部２３２は、コンスタレーション上の位置が与えられると、例えば、その位置からのユークリッド距離が近い順に送信シンボル候補を順位付け、所定順位の送信シンボル候補に対応するユークリッド距離を算出することができる。また、受信シンボルに対応する位置と順位とが与えられると、ユークリッド距離計算部２３２は、その位置と順位とに対応するユークリッド距離を出力することができる。
【００２３】
尚、ユークリッド距離計算部２３２は、以下で説明するように、コンスタレーション上の位置（グリッド点）と各送信シンボル候補との間のユークリッド距離、及び、各グリッド点に対する送信シンボル候補の順位が記録されたデータベースを参照し、上記の算出処理を得ずに同等の情報を取得するように構成されていてもよい。
【００２４】
ここで、図３を参照しながら、ユークリッド距離計算部２３２の機能構成について、より詳細に説明する。図３は、本実施形態に係るユークリッド距離計算部２３２の機能構成を示す説明図である。
【００２５】
図３に示すように、ユークリッド距離計算部２３２は、ＱＲ分解部２５２と、信号再生部２５４と、量子化部２５６と、信号点候補選択部２５８と、距離情報記憶部２６０とにより構成される。
【００２６】
ＱＲ分解部２５２は、チャネル推定部２０４から入力されたチャネル行列Ｈをユニタリ行列Ｑと上三角行列Ｒとの積に分解する手段である。信号再生部２５４は、複数のアンテナを介して受信した受信信号ベクトルｙに対し、ＱＲ分解部２５２で算出されたユニタリ行列Ｑのエルミート共役ＱＨを作用させる。また、信号再生部２５４は、上三角行列Ｒの各要素を用いて受信信号に対応するコンスタレーション上の位置ｘを算出する。
【００２７】
尚、信号再生部２５４の処理は、上三角行列Ｒの最下行から順に行単位で順次実行される。チャネル行列Ｈが下記の式（１）で示される４×４ＭＩＭＯの場合を例に挙げると、信号再生部２５４は、上三角行列Ｒの最下行に対し、位置ｘ＝｛ＱＨｙ｝（３）／Ｒ３３の処理を実行する。但し、｛ＱＨｙ｝（ｋ）（ｋ＝０〜３）は、ＱＨｙの第ｋ番目の要素を表す。他の行についても同様に、信号再生部２５４は、位置ｘを算出することができる。位置ｘの情報は、量子化部２５６に入力される。
【００２８】
【数１】
【００２９】
次いで、量子化部２５６は、信号再生部２５４により算出された位置ｘを量子化する。その様子を示したのが図４である。図４は、コンステレーション上に設定されたグリッドに対し、信号再生部２５４により出力された位置ｘ（黒丸）をプロットしたものである。図４の中で、点線はグリッドを規定するための補助線であり、点線の交点がグリッドである。図４の例では、Ｉ（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ）軸とＱ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ−ｐｈａｓｅ）軸とが各々５ビットの離散値に区切られている。また、白丸は信号点（送信シンボル候補）の位置Ｘを表す。量子化部２５６は、信号再生部２５４から位置ｘが与えられると、その位置ｘに最も近いグリッドｘ’を選択する。選択されたグリッドｘ’は、信号点候補選択部２５８に入力される。
【００３０】
再び図３を参照する。信号点候補選択部２５８は、距離情報記憶部２６０に格納されたデータベースを参照し、量子化部２５６から入力されたグリッドｘ’に対応する所定順位の送信シンボル候補を選択する。また、信号点候補選択部２５８は、その送信シンボル候補に対するユークリッド距離を出力する。但し、距離情報記憶部２６０には、例えば、コンスタレーション上の各グリッドと各送信シンボル候補との間のユークリッド距離、及び、各グリッドに対する送信シンボル候補の順位が相互に関連付けて記録されたデータベースが格納されている。従って、信号点候補選択部２５８は、グリッドの情報と順位の情報とが与えられると、計算処理を経ずにに送信シンボル候補、及び、これに対応したユークリッド距離を出力することができる。
【００３１】
（累積尤度値算出部２３４）
再び図２を参照する。累積尤度値算出部２３４は、ユークリッド距離計算部２３２により出力されたユークリッド距離の値ｅに基づいて累積尤度値Ｆを計算する手段である。累積尤度値算出部２３４により算出された累積尤度値Ｆは、尤度順位決定部２３６に入力される。尚、累積尤度値Ｆとは、下記の式（２）で定義される値である。ここで、以下の説明に用いる表現を纏めて定義しておくことにする。
【００３２】
・ｅ（ｎ，ｋ）：ｋ番目の順位に対応し、ｎ番目に小さいユークリッド距離
・Ｅ（ｍ，ｋ）：ｍ段目の処理段階、ｋ番目の順位に対応する候補尤度値
・Ｆ（ｍ，ｎ，ｋ）＝Ｅ（ｍ−１，ｋ）＋ｅ（ｎ，ｋ）…（２）
但し、ｍ≧２である。
【００３３】
尚、ｋ番目の順位とは、累積尤度値Ｆ（ｍ，ｎ，ｋ）を計算するｍ段目の処理段階において、（ｍ−１）段目の処理段階でｋ番目に小さい累積尤度値に対応する順位である。従って、累積尤度値Ｆ（ｍ，ｎ，ｋ）の引数に含まれる順位の値ｋは、（ｍ−１）段目の処理段階で選択された送信シンボル候補の組み合わせに対応する。また、ｍ段目の処理とは、上三角行列Ｒの最下行から順に実行される送信シンボル候補の選択処理の中で、ｍ行目に対応する処理を意味する。従って、累積尤度値Ｆ（ｍ，ｎ，ｋ）を計算するｍ段目の処理段階では、（ｍ−１）個のサブストリームに対する送信シンボル候補の組み合わせが順位付けされている点に注意されたい。
【００３４】
（尤度順位決定部２３６）
尤度順位決定部２３６は、累積尤度値算出部２３４により算出された累積尤度値Ｆに基づいて送信シンボル候補の組み合わせに順位付けする手段である。まず、尤度順位決定部２３６は、例えば、ｋ番目の順位に対し、ｍ段目の処理段階で算出された累積尤度値Ｆ（ｍ，ｎ，ｋ）（ｎ＝１〜Ｎ；Ｎは信号点の数）を小さい順に順位付けして並べる。そして、尤度順位決定部２３６は、ユークリッド距離ｅ（ｎ，ｋ）に対応するサブストリームも含め、順位付けされた累積尤度値Ｆ（ｍ，ｎ，ｋ）に対応する送信シンボル候補の組み合わせに対する順位を決定する。尚、以下の説明の中で、「順位」のことを「ランキング」と呼ぶ場合がある。
【００３５】
（最小尤度値算出部２３８）
最小尤度値算出部２３８は、尤度順位決定部２３６により順位付けされた累積尤度値Ｆを参照し、最も小さい累積尤度値Ｆを選択する手段である。尚、累積尤度値Ｆは、既に、尤度順位決定部２３６により小さい順に並べられている。そのため、最小尤度値算出部２３８は、その最初の順位に対応する累積尤度値Ｆを抽出することで最小尤度値を得ることができる。最小尤度値算出部２３８により選択された最小尤度値は、信号点候補設定部２４０、及び次順位尤度算出部２４２に入力される。
【００３６】
（信号点候補設定部２４０）
信号点候補設定部２４０は、最小尤度値算出部２３８により選択された最小尤度値Ｆを候補尤度値Ｅに設定する。また、信号点候補設定部２４０は、その最小尤度値Ｆに対応する送信シンボル候補の組み合わせを候補尤度値Ｅに対応する送信シンボル候補の組み合わせ｛ｘ’｝に設定する。例えば、信号点候補設定部２４０は、ｋ番目の順位に対し、ｍ段目の処理段階で算出された累積尤度値Ｆ（ｍ，ｎ，ｋ）の最小値Ｆ（ｍ，ｎ１，ｋ）を候補尤度値Ｅ（ｍ，ｉ）＝Ｆ（ｍ，ｎ１，ｋ）に設定する。候補尤度値Ｅ（ｍ，ｉ）は、ｍ段目の処理段階におけるｉ番目の順位の候補尤度値である。このｉ，ｋ等の決定方法については後段において具体例を挙げて説明する。
【００３７】
（次順位尤度算出部２４２）
次順位尤度算出部２４２は、信号点候補設定部２４０により候補尤度値Ｅに設定された累積尤度値Ｆの次に小さい累積尤度値の候補となる累積尤度値を算出する手段である。まず、次順位尤度算出部２４２は、候補尤度値Ｅに設定された累積尤度値Ｆの順位（上記例におけるｋ番目の順位）をユークリッド距離計算部２３２に通知し、候補尤度値Ｅに設定された累積尤度値Ｆが含むユークリッド距離ｅの次に大きなユークリッド距離を取得する。例えば、次順位尤度算出部２４２は、候補尤度値Ｅ（ｍ，１）＝Ｆ（ｍ，ｎ１，ｋ）の次に小さい累積尤度値を算出するに際し、順位ｋの情報をユークリッド距離計算部２３２に通知し、ユークリッド距離ｅ（ｎ１，ｋ）の次に小さいユークリッド距離ｅ（ｎ２，ｋ）（以下、次順位のユークリッド距離）を取得する。
【００３８】
次いで、次順位尤度算出部２４２は、次順位のユークリッド距離ｅを用いて累積尤度値Ｆを計算する。上記例の場合、次順位尤度算出部２４２は、（ｍ−１）段目の候補尤度値Ｅ（ｍ，ｋ）を用いて、累積尤度値Ｆ（ｍ，ｎ２，ｋ）＝Ｅ（ｍ，ｋ）＋ｅ（ｎ２，ｋ）を算出する。次順位尤度算出部２４２により算出された累積尤度値Ｆは、次順位尤度位置検出部２４４に入力される。
【００３９】
（次順位尤度位置検出部２４４）
次順位尤度位置検出部２４４は、次順位尤度算出部２４２により算出された新たな累積尤度値Ｆが、尤度順位決定部２３６により順位付けされた累積尤度値Ｆの中で、何番目の順位に位置するかを検出する手段である。もちろん、次順位尤度位置検出部２４４は、累積尤度値算出部２３４により算出された全ての累積尤度値Ｆに新たな累積尤度値Ｆを加え、新たに順位付けをしてもよい。しかし、尤度順位決定部２３６により既に、値が小さい順に累積尤度値Ｆが順位付けされているため、新たな累積尤度値の位置を検出するだけでよいのである。この方法により、順位付けに要する演算量が削減される。
【００４０】
次順位尤度位置検出部２４４により検出された新たな累積尤度値Ｆの位置情報は、最小尤度値算出部２３８に入力される。そして、新たな累積尤度値Ｆを加え、既に候補尤度値Ｅとして選出された累積尤度値Ｆを除いた累積尤度値Ｆの集合の中から、最小尤度値算出部２３８により、新たな候補尤度値Ｅが算出される。上記の処理は、その都度、信号点候補設定部２４０により候補尤度値Ｅが設定されながら、所定数の候補尤度値Ｅが決定されるまで繰り返される。
【００４１】
（送信シンボル候補の選択方法）
ここで、図５を参照しながら、本実施形態に係る送信シンボル候補の選択方法の流れについて簡単に説明する。図５は、本実施形態に係る送信シンボル候補の選択方法を示す説明図である。
【００４２】
図５に示すように、ＭＩＭＯ信号検出部２０２は、最初に初期設定を行う（Ｓ１００）。まず、ランキング１について累積尤度値Ｆ（ｍ，１，１）〜Ｆ（ｍ，Ｎ，１）（Ｎは信号点の数）が算出される（Ｓ１０２）。次いで、累積尤度値Ｆ（ｍ，１，１）〜Ｆ（ｍ，Ｎ，１）が小さい順に並べられて順位付けされる（Ｓ１０４）。次いで、値が最小の累積尤度値Ｆ（ｍ，ｎ，１）が選択され、候補尤度値Ｅ（ｍ，１）に設定される（Ｓ１０６）。以上の処理により、初期設定が完了する。
【００４３】
次に、ｊ番目のランキングｉｎに対する処理について述べる。まず、累積尤度値Ｆ（ｍ，１，ｉｎ）〜Ｆ（ｍ，Ｎ，ｉｎ）が算出される（Ｓ１０８）。次いで、累積尤度値Ｆ（ｍ，１，１）〜Ｆ（ｍ，Ｎ，１）が小さい順に並べられて順位付けされる（Ｓ１１０）。次いで、値が最小の累積尤度値Ｆ（ｍ，ｎ，ｉｎ）が選択され、候補尤度値Ｅ（ｍ，ｊ）に設定される（Ｓ１１２）。次いで、ランキングｉｎに１が加算され、ｊに１が加算されることで、次の候補尤度値の選択処理に移行する（Ｓ１１４）。このとき、ｊ＜Ｎか否かが判定され（Ｓ１１６）、ｊ＜Ｎの場合にステップＳ１０８の処理に進行し、ｊ≧Ｎの場合に処理を終了する。
【００４４】
（具体例：２段目の信号点候補選択について）
次に、図６を参照しながら、本実施形態に係る送信シンボル候補の選択方法に関し、より具体的な例を挙げて説明する。図６は、本実施形態に係る送信シンボル候補の選択方法の一例を示す説明図である。但し、図６の例は、２段目の信号点候補を選択する処理に関するものである。
【００４５】
まず、前提として、１段目で各送信シンボル候補に対するユークリッド距離ｅ（１，１）〜ｅ（１，Ｎ）が算出されており、その値が小さい順に候補尤度値Ｅ（１，１）〜Ｅ（１，Ｎ）に設定されているものとする。図６に示すように、２段目では、１段目で算出された候補尤度値Ｅ（１，１）〜Ｅ（１，Ｎ）に基づいてユークリッド距離ｅ（２，１）〜ｅ（２，Ｎ）が算出され、合算されて累積尤度値Ｆ（２，１，ｋ）＝Ｅ（１，ｋ）＋ｅ（ｋ，１）（ｋ＝１〜Ｎ）が算出される（Ｓ１３２）。さらに、累積尤度値Ｆ（２，１，ｋ）（ｋ＝１〜Ｎ）が小さい順に並べられて、値が最小の累積尤度値Ｆ（２，１，ｋ１）が候補尤度値Ｅ（２，ｋ１）に設定される（Ｓ１３４）。但し、図６には、ｋ１＝２の場合を例に示した。
【００４６】
次いで、候補尤度値Ｅ（２，２）に対応する累積尤度値Ｆの順位ｋ１について、次順位のユークリッド距離ｅ（２，２）が取得され、順位ｋ１に対応する前段の候補尤度値Ｅ（１，２）と合算されて新たな累積尤度値Ｆ（２，２，２）＝Ｅ（１，２）＋ｅ（２，２）が算出される（Ｓ１３６）。次いで、この新たな累積尤度値Ｆ（２，２，２）が上記の累積尤度値Ｆ（２，１，ｋ’）（ｋ’＝１，３〜Ｎ）の中に挿入され、どの順位に位置するかが検出される（Ｓ１３８）。そして、新たな累積尤度値Ｆ（２，２，２）を含めた累積尤度値｛Ｆ（２，１，ｋ’）（ｋ’＝１，３〜Ｎ），Ｆ（２，２，２）｝の中で、その値が最小になる累積尤度値Ｆが次順位の候補尤度値Ｅ（２，２）に選択される。但し、図６には、Ｅ（２，２）＝Ｆ（２，１，３）の場合を例に示した。
【００４７】
上記の処理を各段階で繰り返し実行することにより、最小尤度に対応する送信シンボル候補の組み合わせが決定される。但し、最終段における信号点候補の選択方法は次のようになる。これについて、図７に示す。図７は、本実施形態に係る送信シンボル候補の選択方法の一例を示す説明図である。特に、最終段の処理に関する。
【００４８】
図７に示すように、最終段の処理においては、次段で用いる候補尤度値Ｅを算出する必要がないため、前段で算出された候補尤度値Ｅの各々に対し、各々算出されたユークリッド距離ｅを加算して累積尤度値Ｆを算出し、その値が最小のものを選択すればよい。その結果、最小尤度に対応する送信シンボル候補の組み合わせが決定される。
【００４９】
以上、本実施形態に係る装置、及び方法について説明した。上記のように、送信シンボル候補の組み合わせをランキング情報に基づいて選別することで、最尤検出に要するユークリッド距離の算出回数を削減できる。その結果、最尤検出に必要な演算量を大きく低減させることが可能になる。また、本実施形態に係る方法は、送信シンボル候補として選択される信号点の数を限定しておらず、上記の特許文献１に記載された技術のような精度低下を招かない。従って、原始的なＱＲＤ−ＭＬＤ方式の最尤検出方法に比べても、信号の推定精度を低下させることなく、演算負荷を大幅に低減させることに成功している。
【００５０】
より具体的に述べると、次の通りである。例えば、４種類の送信信号が４本の送信アンテナから送信される場合を想定する。また、変調方式が１６ＱＡＭの場合を考える。この場合、完全なＭＬＤ方式を採用すると、ユークリッド距離の計算回数は、１６＾４＝６５５３５回になる。また、ＱＲＤ−ＭＬＤ方式にＭアルゴリズムを組み合わせたＱＲＭ−ＭＬＤ方式では、段階が移行する際に引き継がれる信号点候補数Ｓｍ＝１６とすると、１６＋１６×１６×３＝７８４回になる。本実施形態では、これと同等の精度で演算する場合、１６＋（１６＋１６）×２＋１６＝９６回の演算回数で済む。つまり、演算量を約１／８程度にまで低減している。
【００５１】
また、上記の特許文献１に記載の方式では、本実施形態と同等の演算精度を得るために、より多くの信号点候補の情報を各段階で保持しなければならない。そのため、本実施形態に比べてメモリ量を多く消費する。こうした点に鑑みると、本実施形態に係る技術を適用することで、演算量の削減、メモリ量の抑制、また、これらの結果として回路規模を小さくできるという効果も得られる。
【００５２】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５３】
例えば、上記の実施形態の説明を通じて、ＱＲ分解を前提としていたが、チャネル行列Ｈをユニタリ行列Ｑと下三角行列Ｌとの積に分解するＱＬ分解を用いてもよい。これらの処理は、実質的に同一であり、当然に、本発明の技術的範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】ＭＩＭＯ伝送方式に係る通信システムの構成を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る信号分離手段の構成を示す説明図である。
【図３】同実施形態に係るユークリッド距離取得手段の構成を示す説明図である。
【図４】受信シンボルの量子化方法、及びランキング方法を示す説明図である。
【図５】同実施形態に係る信号検出処理の流れを示す説明図である。
【図６】同実施形態に係る信号点候補の選択方法を示す説明図である。
【図７】同実施形態に係る信号点候補の選択方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５５】
１００ 送信装置
１０２ 誤り訂正符号化部
１０４ 変調部
２００ 受信装置
２０２ ＭＩＭＯ信号検出部
２０４ チャネル推定部
２０６ 誤り訂正復号部
２３２ ユークリッド距離計算部
２３４ 累積尤度値算出部
２３６ 尤度順位決定部
２３８ 最小尤度値算出部
２４０ 信号点候補設定部
２４２ 次順位尤度算出部
２４４ 次順位尤度位置検出部
２５２ ＱＲ分解部
２５４ 信号再生部
２５６ 量子化部
２５８ 信号点候補選択部
２６０ 距離情報記憶部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信装置、及び信号検出方法に関する。特に、移動体通信システムにおけるＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ ａｎｄ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）伝送方式の受信装置、及び信号選択方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線装置間の通信速度を高速化する技術の一つとして、多入力・多出力伝送方式が知られている。この方式は、文字通り、複数のアンテナを用いた信号の入出力を基本としている。この方式の特徴は、異なる複数のアンテナを利用して、同じタイミング、かつ、同じ周波数で複数の送信データを一度に送信することが可能な点にある。そのため、同時に送信可能なチャネルの数が増加するにつれ、増加したチャネルの分だけ単位時間当たりに送信可能な情報量を増加させることが可能になる。また、この方式は、通信速度を向上させるに当たって、占有される周波数帯域が増加しないという利点も有する。
【０００３】
しかし、同一周波数の搬送波成分を有する複数の変調信号が同時に送信されるため、受信側において混信した変調信号（多重信号）を分離する手段が必要になる。そこで、受信側において、無線伝送路の伝送特性を表すチャネル行列が推定され、そのチャネル行列に基づいて受信信号から各サブストリームに対応する送信信号が分離される。尚、チャネル行列は、パイロットシンボル等を用いて推定される。
【０００４】
しかしながら、伝送路内で付加されるノイズやサブストリーム間に生じる干渉等の影響を十分に除去してサブストリーム毎の送信信号を精度良く再現するには更に特別な工夫が必要である。これに関し、近年、ＭＩＭＯ信号検出に関する様々な技術が開発されてきている。例えば、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅｄ Ｅｒｒｏｒ）検波方式や、このＭＭＳＥ検波方式よりも伝送特性を向上させることが可能なＭＬＤ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）検波方式が知られている。また、ＭＬＤ検波方式よりもサブストリーム毎の信号検出に要する演算量を低減することが可能なＱＲ分解ＭＬＤ検波方式（以下、ＱＲＤ−ＭＬＤ方式）と呼ばれる改良方式も知られている（下記の特許文献１を参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３５４６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＱＲＤ−ＭＬＤ方式は、最尤検出に用いるユークリッド距離の演算回数が依然として多く、信号検出に要する演算量が大きいという問題がある。この問題に関し、上記の特許文献１には、信号点配置図上の信号点を象限毎に区画し、最尤検出の際に参照する送信シンボル候補の数を削減する技術が開示されている。ところが、当該技術は、送信シンボル候補の選択範囲を制限するため、原始的なＱＲＤ−ＭＬＤ方式に比べて送信シンボルの推定精度が低下するという問題がある。また、当該技術を適用しても、ユークリッド距離の演算回数が依然として多く、実施の態様に鑑みると、より演算量を低減させるための工夫が求められる。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、最尤検出に要する演算負荷を更に低減することが可能な、新規かつ改良された受信装置、及び信号選択方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、ＱＲ分解又はＱＬ分解に基づく最尤検出により信号分離する受信装置が提供される。当該受信装置は、信号点の組み合わせに対する尤度値を算出する尤度値算出部と、値の小さい順に前記尤度値を順位付けする順位決定部と、前記尤度値の中から最小尤度値を選択する最小尤度値選択部とを備え、前記尤度値算出部は、前記尤度値の順位に基づいて前記最小尤度値の次順位となる新たな尤度値を更に算出し、前記最小尤度値選択部は、前記新たな尤度値を含む前記尤度値の中から前記最小尤度値を除いて最小となる最小尤度値を決定し、各前記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ことを特徴とする。
【０００９】
また、前記受信装置は、信号点配置図上に設定された所定のグリッドの各々に対し、各前記信号点までのユークリッド距離の情報が記録された記憶部と、受信シンボルを前記所定のグリッドに対応付けて量子化する量子化部とをさらに備えていてもよい。さらに、前記尤度値算出部は、前記受信シンボルに対応するグリッドの情報に基づいて前記記憶部から前記ユークリッド距離の情報を読み出し、当該ユークリッド距離の情報に基づいて前記信号点の組み合わせに対する尤度値を算出してもよい。
【００１０】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、ＱＲ分解又はＱＬ分解に基づく最尤検出に用いる信号選択方法が提供される。当該信号選択方法は、送信シンボル候補の組み合わせに対する尤度値が算出される尤度値算出ステップと、値の小さい順に前記尤度値が順位付けされる順位決定ステップと、前記尤度値の中から最小尤度値が選択される最小尤度値選択ステップと、前記尤度値の順位に基づいて前記最小尤度値の次順位となる新たな尤度値が算出される次順位尤度値算出ステップと、前記新たな尤度値を含む前記尤度値の中から前記最小尤度値を除いて最小となる最小尤度値が決定される次順位最小尤度値選択ステップとを含み、前記最小尤度値選択ステップと、繰り返し実行される前記次順位尤度値算出ステップ及び前記次順位尤度値選択ステップとにより得られる前記最小尤度値が送信シンボル候補の組み合わせに対応する尤度値として選択されることを特徴とする。
【００１１】
上記の装置、又は方法を用いることで、最尤検出の際に用いるユークリッド距離の計算回数が低減される。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように本発明によれば、最尤検出に要する演算負荷を更に低減することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１４】
＜第１実施形態＞
まず、図１を参照しながら、本発明の第１実施形態に係るＭＩＭＯシステムのシステム構成について説明する。図１は、本実施形態に係るＭＩＭＯシステムのシステム構成を示す説明図である。本実施形態は、受信側に設けられた信号検出手段に特徴がある。
【００１５】
図１に示すように、ＭＩＭＯシステムは、複数のアンテナを有する送信装置１００と、複数のアンテナを有する受信装置２００とにより構成される。送信装置１００は、主に、誤り訂正符号化部１０２と、変調部１０４とを有する。送信データは、誤り訂正符号化部１０２により誤り訂正符号化され、変調部１０４により所定の変調方式で変調マッピングされて送信される。
【００１６】
受信装置２００は、主に、ＭＩＭＯ信号検出部２０２と、チャネル推定部２０４と、誤り訂正復号部２０６とを有する。受信装置２００は、伝送路内で空間多重された信号を複数のアンテナで受信する。この受信信号は、ＭＩＭＯ信号検出部２０２、及びチャネル推定部２０４に入力される。チャネル推定部２０４は、受信されたパイロットシンボル等に基づいて伝送路の状態を表すチャネル行列Ｈを推定する。このチャネル行列Ｈは、ＭＩＭＯ信号検出部２０２に入力される。
【００１７】
ＭＩＭＯ信号検出部２０２は、複数のアンテナを介して受信した多重信号を分離する手段である。特に、ＭＩＭＯ信号検出部２０２は、チャネル推定部２０４により推定されたチャネル行列Ｈに基づき、最尤検出により多重信号を各サブストリームに分離する。ＭＩＭＯ信号検出部２０２により分離された信号は、誤り訂正復号部２０６に入力されて誤り訂正復号され、サブストリーム毎の再生データとして出力される。
【００１８】
以上、本実施形態に係るＭＩＭＯシステムのシステム構成について簡単に説明した。本実施形態は、受信装置２００が有するＭＩＭＯ信号検出部２０２の機能構成に特徴がある。特に、最尤検出の際に送信シンボル候補を選択する手段と、各送信シンボル候補と受信シンボルとの間のユークリッド距離を取得する手段とに特徴を有する。そこで、これらの手段について、さらに詳細な説明を加える。
【００１９】
（送信シンボル候補の選択制御）
次に、図２を参照しながら、本実施形態に係るＭＩＭＯ信号検出部２０２の機能構成について説明する。特に、最尤検出の際に送信シンボル候補を選択する選択制御手段について、より詳細に説明する。図２は、本実施形態に係るＭＩＭＯ信号検出部２０２の機能構成を示す説明図である。
【００２０】
図２に示すように、ＭＩＭＯ信号検出部２０２は、主に、ユークリッド距離計算部２３２と、累積尤度値算出部２３４と、尤度順位決定部２３６と、最小尤度値算出部２３８と、信号点候補設定部２４０と、次順位尤度算出部２４２と、次順位尤度位置検出部２４４とにより構成される。
【００２１】
（ユークリッド距離計算部２３２）
ユークリッド距離計算部２３２は、チャネル行列Ｈを用いて受信信号から推定される推定送信シンボルと、所定の変調方式の信号点配置図（コンスタレーション）上の信号点に対応する送信シンボル候補との間のユークリッド距離を取得する手段である。
【００２２】
ユークリッド距離計算部２３２は、コンスタレーション上の位置が与えられると、例えば、その位置からのユークリッド距離が近い順に送信シンボル候補を順位付け、所定順位の送信シンボル候補に対応するユークリッド距離を算出することができる。また、受信シンボルに対応する位置と順位とが与えられると、ユークリッド距離計算部２３２は、その位置と順位とに対応するユークリッド距離を出力することができる。
【００２３】
尚、ユークリッド距離計算部２３２は、以下で説明するように、コンスタレーション上の位置（グリッド点）と各送信シンボル候補との間のユークリッド距離、及び、各グリッド点に対する送信シンボル候補の順位が記録されたデータベースを参照し、上記の算出処理を得ずに同等の情報を取得するように構成されていてもよい。
【００２４】
ここで、図３を参照しながら、ユークリッド距離計算部２３２の機能構成について、より詳細に説明する。図３は、本実施形態に係るユークリッド距離計算部２３２の機能構成を示す説明図である。
【００２５】
図３に示すように、ユークリッド距離計算部２３２は、ＱＲ分解部２５２と、信号再生部２５４と、量子化部２５６と、信号点候補選択部２５８と、距離情報記憶部２６０とにより構成される。
【００２６】
ＱＲ分解部２５２は、チャネル推定部２０４から入力されたチャネル行列Ｈをユニタリ行列Ｑと上三角行列Ｒとの積に分解する手段である。信号再生部２５４は、複数のアンテナを介して受信した受信信号ベクトルｙに対し、ＱＲ分解部２５２で算出されたユニタリ行列Ｑのエルミート共役ＱＨを作用させる。また、信号再生部２５４は、上三角行列Ｒの各要素を用いて受信信号に対応するコンスタレーション上の位置ｘを算出する。
【００２７】
尚、信号再生部２５４の処理は、上三角行列Ｒの最下行から順に行単位で順次実行される。チャネル行列Ｈが下記の式（１）で示される４×４ＭＩＭＯの場合を例に挙げると、信号再生部２５４は、上三角行列Ｒの最下行に対し、位置ｘ＝｛ＱＨｙ｝（３）／Ｒ３３の処理を実行する。但し、｛ＱＨｙ｝（ｋ）（ｋ＝０〜３）は、ＱＨｙの第ｋ番目の要素を表す。他の行についても同様に、信号再生部２５４は、位置ｘを算出することができる。位置ｘの情報は、量子化部２５６に入力される。
【００２８】
【数１】
【００２９】
次いで、量子化部２５６は、信号再生部２５４により算出された位置ｘを量子化する。その様子を示したのが図４である。図４は、コンステレーション上に設定されたグリッドに対し、信号再生部２５４により出力された位置ｘ（黒丸）をプロットしたものである。図４の中で、点線はグリッドを規定するための補助線であり、点線の交点がグリッドである。図４の例では、Ｉ（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ）軸とＱ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ−ｐｈａｓｅ）軸とが各々５ビットの離散値に区切られている。また、白丸は信号点（送信シンボル候補）の位置Ｘを表す。量子化部２５６は、信号再生部２５４から位置ｘが与えられると、その位置ｘに最も近いグリッドｘ’を選択する。選択されたグリッドｘ’は、信号点候補選択部２５８に入力される。
【００３０】
再び図３を参照する。信号点候補選択部２５８は、距離情報記憶部２６０に格納されたデータベースを参照し、量子化部２５６から入力されたグリッドｘ’に対応する所定順位の送信シンボル候補を選択する。また、信号点候補選択部２５８は、その送信シンボル候補に対するユークリッド距離を出力する。但し、距離情報記憶部２６０には、例えば、コンスタレーション上の各グリッドと各送信シンボル候補との間のユークリッド距離、及び、各グリッドに対する送信シンボル候補の順位が相互に関連付けて記録されたデータベースが格納されている。従って、信号点候補選択部２５８は、グリッドの情報と順位の情報とが与えられると、計算処理を経ずにに送信シンボル候補、及び、これに対応したユークリッド距離を出力することができる。
【００３１】
（累積尤度値算出部２３４）
再び図２を参照する。累積尤度値算出部２３４は、ユークリッド距離計算部２３２により出力されたユークリッド距離の値ｅに基づいて累積尤度値Ｆを計算する手段である。累積尤度値算出部２３４により算出された累積尤度値Ｆは、尤度順位決定部２３６に入力される。尚、累積尤度値Ｆとは、下記の式（２）で定義される値である。ここで、以下の説明に用いる表現を纏めて定義しておくことにする。
【００３２】
・ｅ（ｎ，ｋ）：ｋ番目の順位に対応し、ｎ番目に小さいユークリッド距離
・Ｅ（ｍ，ｋ）：ｍ段目の処理段階、ｋ番目の順位に対応する候補尤度値
・Ｆ（ｍ，ｎ，ｋ）＝Ｅ（ｍ−１，ｋ）＋ｅ（ｎ，ｋ）…（２）
但し、ｍ≧２である。
【００３３】
尚、ｋ番目の順位とは、累積尤度値Ｆ（ｍ，ｎ，ｋ）を計算するｍ段目の処理段階において、（ｍ−１）段目の処理段階でｋ番目に小さい累積尤度値に対応する順位である。従って、累積尤度値Ｆ（ｍ，ｎ，ｋ）の引数に含まれる順位の値ｋは、（ｍ−１）段目の処理段階で選択された送信シンボル候補の組み合わせに対応する。また、ｍ段目の処理とは、上三角行列Ｒの最下行から順に実行される送信シンボル候補の選択処理の中で、ｍ行目に対応する処理を意味する。従って、累積尤度値Ｆ（ｍ，ｎ，ｋ）を計算するｍ段目の処理段階では、（ｍ−１）個のサブストリームに対する送信シンボル候補の組み合わせが順位付けされている点に注意されたい。
【００３４】
（尤度順位決定部２３６）
尤度順位決定部２３６は、累積尤度値算出部２３４により算出された累積尤度値Ｆに基づいて送信シンボル候補の組み合わせに順位付けする手段である。まず、尤度順位決定部２３６は、例えば、ｋ番目の順位に対し、ｍ段目の処理段階で算出された累積尤度値Ｆ（ｍ，ｎ，ｋ）（ｎ＝１〜Ｎ；Ｎは信号点の数）を小さい順に順位付けして並べる。そして、尤度順位決定部２３６は、ユークリッド距離ｅ（ｎ，ｋ）に対応するサブストリームも含め、順位付けされた累積尤度値Ｆ（ｍ，ｎ，ｋ）に対応する送信シンボル候補の組み合わせに対する順位を決定する。尚、以下の説明の中で、「順位」のことを「ランキング」と呼ぶ場合がある。
【００３５】
（最小尤度値算出部２３８）
最小尤度値算出部２３８は、尤度順位決定部２３６により順位付けされた累積尤度値Ｆを参照し、最も小さい累積尤度値Ｆを選択する手段である。尚、累積尤度値Ｆは、既に、尤度順位決定部２３６により小さい順に並べられている。そのため、最小尤度値算出部２３８は、その最初の順位に対応する累積尤度値Ｆを抽出することで最小尤度値を得ることができる。最小尤度値算出部２３８により選択された最小尤度値は、信号点候補設定部２４０、及び次順位尤度算出部２４２に入力される。
【００３６】
（信号点候補設定部２４０）
信号点候補設定部２４０は、最小尤度値算出部２３８により選択された最小尤度値Ｆを候補尤度値Ｅに設定する。また、信号点候補設定部２４０は、その最小尤度値Ｆに対応する送信シンボル候補の組み合わせを候補尤度値Ｅに対応する送信シンボル候補の組み合わせ｛ｘ’｝に設定する。例えば、信号点候補設定部２４０は、ｋ番目の順位に対し、ｍ段目の処理段階で算出された累積尤度値Ｆ（ｍ，ｎ，ｋ）の最小値Ｆ（ｍ，ｎ１，ｋ）を候補尤度値Ｅ（ｍ，ｉ）＝Ｆ（ｍ，ｎ１，ｋ）に設定する。候補尤度値Ｅ（ｍ，ｉ）は、ｍ段目の処理段階におけるｉ番目の順位の候補尤度値である。このｉ，ｋ等の決定方法については後段において具体例を挙げて説明する。
【００３７】
（次順位尤度算出部２４２）
次順位尤度算出部２４２は、信号点候補設定部２４０により候補尤度値Ｅに設定された累積尤度値Ｆの次に小さい累積尤度値の候補となる累積尤度値を算出する手段である。まず、次順位尤度算出部２４２は、候補尤度値Ｅに設定された累積尤度値Ｆの順位（上記例におけるｋ番目の順位）をユークリッド距離計算部２３２に通知し、候補尤度値Ｅに設定された累積尤度値Ｆが含むユークリッド距離ｅの次に大きなユークリッド距離を取得する。例えば、次順位尤度算出部２４２は、候補尤度値Ｅ（ｍ，１）＝Ｆ（ｍ，ｎ１，ｋ）の次に小さい累積尤度値を算出するに際し、順位ｋの情報をユークリッド距離計算部２３２に通知し、ユークリッド距離ｅ（ｎ１，ｋ）の次に小さいユークリッド距離ｅ（ｎ２，ｋ）（以下、次順位のユークリッド距離）を取得する。
【００３８】
次いで、次順位尤度算出部２４２は、次順位のユークリッド距離ｅを用いて累積尤度値Ｆを計算する。上記例の場合、次順位尤度算出部２４２は、（ｍ−１）段目の候補尤度値Ｅ（ｍ，ｋ）を用いて、累積尤度値Ｆ（ｍ，ｎ２，ｋ）＝Ｅ（ｍ，ｋ）＋ｅ（ｎ２，ｋ）を算出する。次順位尤度算出部２４２により算出された累積尤度値Ｆは、次順位尤度位置検出部２４４に入力される。
【００３９】
（次順位尤度位置検出部２４４）
次順位尤度位置検出部２４４は、次順位尤度算出部２４２により算出された新たな累積尤度値Ｆが、尤度順位決定部２３６により順位付けされた累積尤度値Ｆの中で、何番目の順位に位置するかを検出する手段である。もちろん、次順位尤度位置検出部２４４は、累積尤度値算出部２３４により算出された全ての累積尤度値Ｆに新たな累積尤度値Ｆを加え、新たに順位付けをしてもよい。しかし、尤度順位決定部２３６により既に、値が小さい順に累積尤度値Ｆが順位付けされているため、新たな累積尤度値の位置を検出するだけでよいのである。この方法により、順位付けに要する演算量が削減される。
【００４０】
次順位尤度位置検出部２４４により検出された新たな累積尤度値Ｆの位置情報は、最小尤度値算出部２３８に入力される。そして、新たな累積尤度値Ｆを加え、既に候補尤度値Ｅとして選出された累積尤度値Ｆを除いた累積尤度値Ｆの集合の中から、最小尤度値算出部２３８により、新たな候補尤度値Ｅが算出される。上記の処理は、その都度、信号点候補設定部２４０により候補尤度値Ｅが設定されながら、所定数の候補尤度値Ｅが決定されるまで繰り返される。
【００４１】
（送信シンボル候補の選択方法）
ここで、図５を参照しながら、本実施形態に係る送信シンボル候補の選択方法の流れについて簡単に説明する。図５は、本実施形態に係る送信シンボル候補の選択方法を示す説明図である。
【００４２】
図５に示すように、ＭＩＭＯ信号検出部２０２は、最初に初期設定を行う（Ｓ１００）。まず、ランキング１について累積尤度値Ｆ（ｍ，１，１）〜Ｆ（ｍ，Ｎ，１）（Ｎは信号点の数）が算出される（Ｓ１０２）。次いで、累積尤度値Ｆ（ｍ，１，１）〜Ｆ（ｍ，Ｎ，１）が小さい順に並べられて順位付けされる（Ｓ１０４）。次いで、値が最小の累積尤度値Ｆ（ｍ，ｎ，１）が選択され、候補尤度値Ｅ（ｍ，１）に設定される（Ｓ１０６）。以上の処理により、初期設定が完了する。
【００４３】
次に、ｊ番目のランキングｉｎに対する処理について述べる。まず、累積尤度値Ｆ（ｍ，１，ｉｎ）〜Ｆ（ｍ，Ｎ，ｉｎ）が算出される（Ｓ１０８）。次いで、累積尤度値Ｆ（ｍ，１，１）〜Ｆ（ｍ，Ｎ，１）が小さい順に並べられて順位付けされる（Ｓ１１０）。次いで、値が最小の累積尤度値Ｆ（ｍ，ｎ，ｉｎ）が選択され、候補尤度値Ｅ（ｍ，ｊ）に設定される（Ｓ１１２）。次いで、ランキングｉｎに１が加算され、ｊに１が加算されることで、次の候補尤度値の選択処理に移行する（Ｓ１１４）。このとき、ｊ＜Ｎか否かが判定され（Ｓ１１６）、ｊ＜Ｎの場合にステップＳ１０８の処理に進行し、ｊ≧Ｎの場合に処理を終了する。
【００４４】
（具体例：２段目の信号点候補選択について）
次に、図６を参照しながら、本実施形態に係る送信シンボル候補の選択方法に関し、より具体的な例を挙げて説明する。図６は、本実施形態に係る送信シンボル候補の選択方法の一例を示す説明図である。但し、図６の例は、２段目の信号点候補を選択する処理に関するものである。
【００４５】
まず、前提として、１段目で各送信シンボル候補に対するユークリッド距離ｅ（１，１）〜ｅ（１，Ｎ）が算出されており、その値が小さい順に候補尤度値Ｅ（１，１）〜Ｅ（１，Ｎ）に設定されているものとする。図６に示すように、２段目では、１段目で算出された候補尤度値Ｅ（１，１）〜Ｅ（１，Ｎ）に基づいてユークリッド距離ｅ（２，１）〜ｅ（２，Ｎ）が算出され、合算されて累積尤度値Ｆ（２，１，ｋ）＝Ｅ（１，ｋ）＋ｅ（ｋ，１）（ｋ＝１〜Ｎ）が算出される（Ｓ１３２）。さらに、累積尤度値Ｆ（２，１，ｋ）（ｋ＝１〜Ｎ）が小さい順に並べられて、値が最小の累積尤度値Ｆ（２，１，ｋ１）が候補尤度値Ｅ（２，ｋ１）に設定される（Ｓ１３４）。但し、図６には、ｋ１＝２の場合を例に示した。
【００４６】
次いで、候補尤度値Ｅ（２，２）に対応する累積尤度値Ｆの順位ｋ１について、次順位のユークリッド距離ｅ（２，２）が取得され、順位ｋ１に対応する前段の候補尤度値Ｅ（１，２）と合算されて新たな累積尤度値Ｆ（２，２，２）＝Ｅ（１，２）＋ｅ（２，２）が算出される（Ｓ１３６）。次いで、この新たな累積尤度値Ｆ（２，２，２）が上記の累積尤度値Ｆ（２，１，ｋ’）（ｋ’＝１，３〜Ｎ）の中に挿入され、どの順位に位置するかが検出される（Ｓ１３８）。そして、新たな累積尤度値Ｆ（２，２，２）を含めた累積尤度値｛Ｆ（２，１，ｋ’）（ｋ’＝１，３〜Ｎ），Ｆ（２，２，２）｝の中で、その値が最小になる累積尤度値Ｆが次順位の候補尤度値Ｅ（２，２）に選択される。但し、図６には、Ｅ（２，２）＝Ｆ（２，１，３）の場合を例に示した。
【００４７】
上記の処理を各段階で繰り返し実行することにより、最小尤度に対応する送信シンボル候補の組み合わせが決定される。但し、最終段における信号点候補の選択方法は次のようになる。これについて、図７に示す。図７は、本実施形態に係る送信シンボル候補の選択方法の一例を示す説明図である。特に、最終段の処理に関する。
【００４８】
図７に示すように、最終段の処理においては、次段で用いる候補尤度値Ｅを算出する必要がないため、前段で算出された候補尤度値Ｅの各々に対し、各々算出されたユークリッド距離ｅを加算して累積尤度値Ｆを算出し、その値が最小のものを選択すればよい。その結果、最小尤度に対応する送信シンボル候補の組み合わせが決定される。
【００４９】
以上、本実施形態に係る装置、及び方法について説明した。上記のように、送信シンボル候補の組み合わせをランキング情報に基づいて選別することで、最尤検出に要するユークリッド距離の算出回数を削減できる。その結果、最尤検出に必要な演算量を大きく低減させることが可能になる。また、本実施形態に係る方法は、送信シンボル候補として選択される信号点の数を限定しておらず、上記の特許文献１に記載された技術のような精度低下を招かない。従って、原始的なＱＲＤ−ＭＬＤ方式の最尤検出方法に比べても、信号の推定精度を低下させることなく、演算負荷を大幅に低減させることに成功している。
【００５０】
より具体的に述べると、次の通りである。例えば、４種類の送信信号が４本の送信アンテナから送信される場合を想定する。また、変調方式が１６ＱＡＭの場合を考える。この場合、完全なＭＬＤ方式を採用すると、ユークリッド距離の計算回数は、１６＾４＝６５５３５回になる。また、ＱＲＤ−ＭＬＤ方式にＭアルゴリズムを組み合わせたＱＲＭ−ＭＬＤ方式では、段階が移行する際に引き継がれる信号点候補数Ｓｍ＝１６とすると、１６＋１６×１６×３＝７８４回になる。本実施形態では、これと同等の精度で演算する場合、１６＋（１６＋１６）×２＋１６＝９６回の演算回数で済む。つまり、演算量を約１／８程度にまで低減している。
【００５１】
また、上記の特許文献１に記載の方式では、本実施形態と同等の演算精度を得るために、より多くの信号点候補の情報を各段階で保持しなければならない。そのため、本実施形態に比べてメモリ量を多く消費する。こうした点に鑑みると、本実施形態に係る技術を適用することで、演算量の削減、メモリ量の抑制、また、これらの結果として回路規模を小さくできるという効果も得られる。
【００５２】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５３】
例えば、上記の実施形態の説明を通じて、ＱＲ分解を前提としていたが、チャネル行列Ｈをユニタリ行列Ｑと下三角行列Ｌとの積に分解するＱＬ分解を用いてもよい。これらの処理は、実質的に同一であり、当然に、本発明の技術的範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】ＭＩＭＯ伝送方式に係る通信システムの構成を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る信号分離手段の構成を示す説明図である。
【図３】同実施形態に係るユークリッド距離取得手段の構成を示す説明図である。
【図４】受信シンボルの量子化方法、及びランキング方法を示す説明図である。
【図５】同実施形態に係る信号検出処理の流れを示す説明図である。
【図６】同実施形態に係る信号点候補の選択方法を示す説明図である。
【図７】同実施形態に係る信号点候補の選択方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５５】
１００ 送信装置
１０２ 誤り訂正符号化部
１０４ 変調部
２００ 受信装置
２０２ ＭＩＭＯ信号検出部
２０４ チャネル推定部
２０６ 誤り訂正復号部
２３２ ユークリッド距離計算部
２３４ 累積尤度値算出部
２３６ 尤度順位決定部
２３８ 最小尤度値算出部
２４０ 信号点候補設定部
２４２ 次順位尤度算出部
２４４ 次順位尤度位置検出部
２５２ ＱＲ分解部
２５４ 信号再生部
２５６ 量子化部
２５８ 信号点候補選択部
２６０ 距離情報記憶部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＱＲ分解又はＱＬ分解に基づく最尤検出により信号分離する受信装置であって、
信号点の組み合わせに対する尤度値を算出する尤度値算出部と、
値の小さい順に前記尤度値を順位付けする順位決定部と、
前記尤度値の中から最小尤度値を選択する最小尤度値選択部と、
を備え、
前記尤度値算出部は、前記尤度値の順位に基づいて前記最小尤度値の次順位となる新たな尤度値を更に算出し、
前記最小尤度値選択部は、前記新たな尤度値を含む前記尤度値の中から前記最小尤度値を除いて最小となる最小尤度値を決定し、
各前記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ことを特徴とする、受信装置。
【請求項２】
信号点配置図上に設定された所定のグリッドの各々に対し、各前記信号点までのユークリッド距離の情報が記録された記憶部と、
受信シンボルを前記所定のグリッドに対応付けて量子化する量子化部と、
をさらに備え、
前記尤度値算出部は、前記受信シンボルに対応するグリッドの情報に基づいて前記記憶部から前記ユークリッド距離の情報を読み出し、当該ユークリッド距離の情報に基づいて前記信号点の組み合わせに対する尤度値を算出することを特徴とする、請求項１に記載の受信装置。
【請求項３】
ＱＲ分解又はＱＬ分解に基づく最尤検出に用いる信号選択方法であって、
送信シンボル候補の組み合わせに対する尤度値が算出される尤度値算出ステップと、
値の小さい順に前記尤度値が順位付けされる順位決定ステップと、
前記尤度値の中から最小尤度値が選択される最小尤度値選択ステップと、
前記尤度値の順位に基づいて前記最小尤度値の次順位となる新たな尤度値が算出される次順位尤度値算出ステップと、
前記新たな尤度値を含む前記尤度値の中から前記最小尤度値を除いて最小となる最小尤度値が決定される次順位最小尤度値選択ステップと、
を含み、
前記最小尤度値選択ステップと、繰り返し実行される前記次順位尤度値算出ステップ及び前記次順位尤度値選択ステップとにより得られる前記最小尤度値が送信シンボル候補の組み合わせに対応する尤度値として選択されることを特徴とする、信号選択方法。
【請求項１】
ＱＲ分解又はＱＬ分解に基づく最尤検出により信号分離する受信装置であって、
信号点の組み合わせに対する尤度値を算出する尤度値算出部と、
値の小さい順に前記尤度値を順位付けする順位決定部と、
前記尤度値の中から最小尤度値を選択する最小尤度値選択部と、
を備え、
前記尤度値算出部は、前記尤度値の順位に基づいて前記最小尤度値の次順位となる新たな尤度値を更に算出し、
前記最小尤度値選択部は、前記新たな尤度値を含む前記尤度値の中から前記最小尤度値を除いて最小となる最小尤度値を決定し、
各前記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ことを特徴とする、受信装置。
【請求項２】
信号点配置図上に設定された所定のグリッドの各々に対し、各前記信号点までのユークリッド距離の情報が記録された記憶部と、
受信シンボルを前記所定のグリッドに対応付けて量子化する量子化部と、
をさらに備え、
前記尤度値算出部は、前記受信シンボルに対応するグリッドの情報に基づいて前記記憶部から前記ユークリッド距離の情報を読み出し、当該ユークリッド距離の情報に基づいて前記信号点の組み合わせに対する尤度値を算出することを特徴とする、請求項１に記載の受信装置。
【請求項３】
ＱＲ分解又はＱＬ分解に基づく最尤検出に用いる信号選択方法であって、
送信シンボル候補の組み合わせに対する尤度値が算出される尤度値算出ステップと、
値の小さい順に前記尤度値が順位付けされる順位決定ステップと、
前記尤度値の中から最小尤度値が選択される最小尤度値選択ステップと、
前記尤度値の順位に基づいて前記最小尤度値の次順位となる新たな尤度値が算出される次順位尤度値算出ステップと、
前記新たな尤度値を含む前記尤度値の中から前記最小尤度値を除いて最小となる最小尤度値が決定される次順位最小尤度値選択ステップと、
を含み、
前記最小尤度値選択ステップと、繰り返し実行される前記次順位尤度値算出ステップ及び前記次順位尤度値選択ステップとにより得られる前記最小尤度値が送信シンボル候補の組み合わせに対応する尤度値として選択されることを特徴とする、信号選択方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−１４１７６８（Ｐ２００９−１４１７６８Ａ）
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１７２５５（Ｐ２００７−３１７２５５）
【出願日】平成１９年１２月７日（２００７．１２．７）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】ＳＡＭＳＵＮＧ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】４１６，Ｍａｅｔａｎ−ｄｏｎｇ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ ４４２−７４２（ＫＲ）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月７日（２００７．１２．７）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】ＳＡＭＳＵＮＧ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】４１６，Ｍａｅｔａｎ−ｄｏｎｇ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ ４４２−７４２（ＫＲ）
【Ｆターム（参考）】
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