(57)【要約】演算量を削減でき、且つ、通信品質を向上させることができる信号分離装置。この装置は、チャネル行列入替部（１１０）では、最終のステージに係るシンボル候補に掛け合わされるチャネル推定行列の要素を入れ替えた行列を複数生成する。ＱＲ分解／ＱＨ乗算部（１２１，１２２）では、生成された複数の行列のそれぞれを用いて、ＱＲ分解を行い、生成された行列毎に当該行列に基づくＱ行列の転置行列と受信信号との乗算を行う。最尤判定部（１３１，１３２）では、最終ステージにおいて、ＱＲ分解／ＱＨ乗算部（１２１，１２２）の算出結果を用いて、最終ステージ前までのシンボル候補の組み合わせを固定した時の信号点と、当該信号点に最も近い最終ステージに係る候補点との２乗ユークリッド距離を示す量のみを算出して、ビット尤度の不存在を防止しつつ、演算量を削減する。
2008038626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用される、ＭＬＤ方式の２つのステージによって信号分離を行う信号分離装置であって、
第１のチャネル推定行列の列を入れ替えた第２のチャネル推定行列を生成するチャネル行列入れ替え部と、
前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれを用いて、ＱＲ分解を行い、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれに対応するユニタリ行列と三角行列とを算出する分解部と、
前記第１及び第２のチャネル推定行列毎に、前記ユニタリ行列の共役転置行列と受信信号との乗算を行う乗算部と、
ステージ２において、前記分解部と前記乗算部の算出結果とステージ１の各送信信号候補を用いて算出した信号点に、距離が最も近いステージ２の送信信号候補を検出する送信信号候補検出部と、
前記信号点と前記送信信号候補検出部で算出した送信信号候補との距離を算出する距離計算部と、
を具備する信号分離装置。
【請求項２】
前記第１及び第２のチャネル推定行列毎に、前記算出された距離からステージ１の送信信号の尤度を算出する尤度計算部を更に具備する請求項１記載の信号分離装置。
【請求項３】
前記尤度計算部において、送信信号のビット毎に尤度を算出する請求項２記載の信号分離装置。
【請求項４】
ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用される、ＭＬＤ方式の２つのステージによって信号分離を行う信号分離方法であって、
第１のチャネル推定行列の列を入れ替えた第２のチャネル推定行列を生成するチャネル入れ替えステップと、
前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれを用いて、ＱＲ分解を行い、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれに対応するユニタリ行列と三角行列とを算出する分解ステップと、
前記第１及び第２のチャネル推定行列毎に、前記ユニタリ行列の共役転置行列と受信信号との乗算を行う乗算ステップと、
ステージ２において、前記分解ステップと前記乗算ステップの算出結果とステージ１の各送信信号候補を用いて算出した信号点に、距離が最も近いステージ２の送信信号候補を検出する送信信号候補検出ステップと、
前記信号点と前記送信信号候補検出ステップで算出した送信信号候補との距離を算出する距離計算ステップと、
を具備する信号分離方法。
【請求項５】
ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用される、ＭＬＤ方式の３以上のステージによって信号分離を行う信号分離装置であって、
第１のチャネル推定行列の少なくとも第１列を異なる任意の列と入れ替えた第２のチャネル推定行列を生成するチャネル行列入れ替え部と、
前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれを用いて、ＱＲ分解を行い、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれに対応するユニタリ行列と三角行列とを算出する分解部と、
前記第１及び第２のチャネル推定行列毎に、前記ユニタリ行列の共役転置行列と受信信号との乗算を行う乗算部と、
最終ステージにおいて、前記分解部と前記乗算部の算出結果と最終ステージ前までの各送信信号候補の組み合わせを用いて算出した信号点に、距離が最も近い最終ステージの送信信号候補を検出する送信信号候補検出部と、
前記信号点と前記送信信号候補検出部で算出した送信信号候補との距離を算出する距離計算部と、
を具備する信号分離装置。
【請求項６】
前記第１及び第２のチャネル推定行列毎に、前記算出された距離から最終ステージ以外の任意の送信信号の尤度を算出する尤度計算部を更に具備する請求項５記載の信号分離装置。
【請求項７】
前記尤度計算部において、送信信号のビット毎に尤度を算出する請求項６記載の信号分離装置。
【請求項８】
ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用される、ＭＬＤ方式の３以上のステージによって信号分離を行う信号分離方法であって、
第１のチャネル推定行列の少なくとも第１列を異なる任意の列と入れ替えた第２のチャネル推定行列を生成するチャネル行列入れ替えステップと、
前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれを用いて、ＱＲ分解を行い、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれに対応するユニタリ行列と三角行列とを算出する分解ステップと、
前記第１及び第２のチャネル推定行列毎に、前記ユニタリ行列の共役転置行列と受信信号との乗算を行う乗算部と、
最終ステージにおいて、前記分解ステップと前記乗算ステップの算出結果と最終ステージ前までの各送信信号候補の組み合わせを用いて算出した信号点に、距離が最も近い最終ステージの送信信号候補を検出する送信信号候補検出ステップと、
前記信号点と前記送信信号候補検出ステップで算出した送信信号候補との距離を算出する距離計算ステップと、を具備する信号分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号分離装置および信号分離方法に関し、特に、ＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）方式の無線受信装置で使用される信号分離装置および信号分離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＱＲＭ−ＭＬＤ法（ＱＲ分解とＭアルゴリズムを用いた最尤判定法（ＭＬＤ：Maximum Likelihood Detection））による信号分離を行なう受信機として、特許文献１に開示されているものがある。同文献に示される受信機は、図１に示されるように、複数の受信アンテナ１０−１，１０−２，１０−３，１０−４と、チャネル推定部２０と、ランク付け部３０と、並べ換え部４０と、ＱＲ分解部５０と、信号変換部６０と、最尤判定部７０と、尤度出力部８０とを有する。最尤判定部７０は、４つの判定部７２−１，７２−２，７２−３，７２−４を有する。判定部の数は、送信信号数に合わせて設けられる。【０００３】
各判定部は同様な処理ブロックを有するので、第４の判定部７２−４がそれらを代表して説明される。判定部は、シンボルレプリカ生成部７４−４と、二乗ユークリッド距離算出部７６−４と、生き残りシンボル候補選択部７８−４とを有する。ここで、信号ｘ＝（ｘ１．．．ｘ４）Ｔが、１６ＱＡＭの変調方式で４本の送信アンテナからそれぞれ送信されるものとする（上付文字の記号Ｔは、転置を表す。）。信号ｘは送信信号ベクトルとも呼ばれ、１つのシンボルを構成するものとする。ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４は送信信号又はベクトル成分とも呼ばれる。【０００４】
チャネル推定部２０は、送信及び受信の双方の側で既知のパイロット信号を含む受信信号に基づいて、チャネルインパルス応答値（ＣＩＲ：ｃｈａｎｎｅｌ ｉｍｐｌｕｓｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）又はチャネル推定値を求める。チャネル推定値ｈｎｍを行列要素とする行列Ｈは、チャネル行列と呼ばれる。但し、ｈｎｍはｍ番目の送信アンテナとｎ番目の受信アンテナ間のチャネル推定値を表す。【０００５】
ランク付け部３０は、受信された複数の受信信号ｙ１，．．．，ｙ４を電力の大きさの順に格付け又はランキングする。【０００６】
並べ換え部４０は、複数の受信信号の並ぶ順序をＱＲ分解部５０及び信号変換部６０に通知する。【０００７】
ＱＲ分解部５０は、チャネル推定部２０で求められたチャネル行列Ｈが、ユニタリ行列Ｑ及び上三角行列Ｒの積で表現されるように、行列Ｑ，Ｒを求める（Ｈ＝ＱＲ）。この場合におけるユニタリ行列Ｑは、ＱＨＱ＝ＱＱＨ＝Ｉを満たし、正方行列であってもよいし、行数及び列数が異なっていてもよい。上付き文字のＨは共役転置を表し、Ｉは単位行列を表す。【０００８】
信号変換部６０は、受信信号ベクトルｙ＝（ｙ１．．．ｙ４）Ｔに、ユニタリ行列Ｑの共役転置行列ＱＨを乗算することで、信号変換を行なう。送信信号及び受信信号の間には、ｙ＝Ｈｘ＝ＱＲｘ が成立する。この式に左からＱＨを乗算すると、左辺は、ＱＨｙ＝ｚとなり、右辺は、ＱＨＱＲｘ＝Ｒｘとなるので、送信及び受信信号の関係は、ｚ＝Ｒｘのように表現できる。但し、ｚ＝（ｚ１．．．ｚ４）Ｔ＝ＱＨｙである。ｚはユニタリ変換後の受信信号ベクトルと呼ばれる。【０００９】
受信ベクトルｚの各要素は、  
ｚ１＝ｒ１１ｘ１＋ｒ１２ｘ２＋ｒ１３ｘ３＋ｒ１４ｘ４ 
ｚ２＝ｒ２２ｘ２＋ｒ２３ｘ３＋ｒ２４ｘ４ 
ｚ３＝ｒ３３ｘ３＋ｒ３４ｘ４ 
ｚ４＝ｒ４４ｘ４ 
と書ける。【００１０】
最尤判定部７０は、最尤判定法（ＭＬＤ法）により、送信信号の候補（シンボル候補とも言及される。）を絞り込む、即ち候補数を減らす。判定部７２−４のシンボルレプリカ生成部７４−４は、上三角行列Ｒの行列要素を用いて、受信信号ｙ４に対応する送信信号の候補を生成する。候補数は例えばＣ個で固定的に設定されている。【００１１】
二乗ユークリッド距離算出部７６−４は、変換後の受信信号ｚ４と、Ｃ個の信号点の候補との二乗ユークリッド距離を算出する。二乗ユークリッド距離は、尤度を計算する際の基礎となるメトリックを表す。二乗ユークリッド距離の小さい候補が、送信されたシンボルに近いものとして判断される。【００１２】
生き残りシンボル候補選択部７８−４は、各候補に対する二乗ユークリッド距離に基づいて、Ｓ１（≦Ｃ）個の候補を、生き残り候補として出力する。【００１３】
尤度出力部８０は、最終段の生き残りシンボル候補選択部から出力された候補の尤度又は確からしさを算出する。より具体的には、この尤度は、対数尤度比（ＬＬＲ：Log Likelihood Ratio）で表現される。尤度出力部８０からの出力は、信号分離結果を表し、後段の復調部（例えば、ターボデコーダ）へ伝送される。【００１４】
動作が次に説明される。受信機は、送信信号を４本の受信アンテナで受信信号ｙ１〜ｙ４として受信する。それらはチャネル推定部２０及び信号変換部６０に与えられる。チャネル推定部２０、ランク付け部３０及び並べ換え部４０により、複数の受信信号の並ぶ順序が決定される。ここでは、受信電力の大きさの順に受信信号が並べられ、簡単のため、ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４の順に受信電力が大きくなっているものとする。受信信号は、信号変換部６０により、ｚ＝（ｚ１．．．ｚ４）Ｔ＝ＱＨｙ のようにユニタリ変換され、変換後の信号が最尤判定部７０に入力される。【００１５】
最尤判定部７０における第１段階（第１ステージ）では、初期設定に相当する処理が判定部７２−４にて行なわれる。この段階では、上記のｚ４に関する式に着目する。行列要素ｒ４４は既知であり、ｚ４は他の信号と干渉しておらず、１つの送信信号ｘ４にのみ依存していることが分かる。従って、送信信号ｘ４については、高々１６通りの信号点の候補しかない。シンボルレプリカ生成部７４−４は、ｘ４に関する１６個（Ｃ＝１６）の信号点の候補を生成する。言い換えれば、信号のコンスタレーション（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）上の１６個の信号点が選択される。これらの候補と第４の変換後の受信信号ｚ４との二乗ユークリッド距離が、二乗ユークリッド距離算出部７６−４で算出され、距離の小さい順にＳ１個の候補が選択され、それらは生き残り候補となる。【００１６】
第２段階（第２ステージ）は、判定部７２−３にて行なわれる。ここでは、ｚ３に関する式に着目する。行列要素ｒ３３，ｒ３４は既知であり、ｘ４には１６通りの候補があり、ｘ３についても１６通りの信号点の候補が存在する。ｘ３に関する新たな信号点として１６個の信号点が、シンボルレプリカ生成部７４−３により導入される。従って、１６×１６＝２５６通りの信号点の組合せがあり得る（２５６個の候補がある。）。これらの候補と第３の受信信号z３との２５６通りの二乗ユークリッド距離が算出され、その値の小さい順に１６個（Ｓ２＝１６）の組合せを選択することで、候補が絞り込まれる。【００１７】
第３段階（第３ステージ）は、判定部７２−２にて、同様な処理が行なわれる。この段階では、ｚ２に関する式に着目する。行列要素ｒ２２，ｒ２３，ｒ２4は既知であり、送信信号ｘ３，ｘ４の組合せは前段で１６通りの候補に絞られており、ｘ２については１６通りの信号点の候補が存在する。このため、シンボルレプリカ生成部７４−２は、ｘ２に関する１６個の候補を生成する。この場合も、２５６通りの信号点の組合せの中から、二乗ユークリッド距離の小さい１６通り（Ｓ３＝１６）の候補を選択することで、候補が絞り込まれる。【００１８】
第４段階（第４ステージ、ここでは、最終ステージ）は、判定部７２−１にて、同様な処理が行なわれる。この段階では、ｚ１に関する式に着目する。行列要素ｒ１１，ｒ１２，ｒ１３，ｒ１４は既知であり、送信信号ｘ２，ｘ３，ｘ４の組合せは前段で１６通りの候補に絞られており、ｘ１については１６通りの信号点の候補が存在する。このため、シンボルレプリカ生成部７４−１は、ｘ１に関する１６個の候補を生成する。この場合も、２５６通りの信号点の組合せの中から、二乗ユークリッド距離の小さい１６通り（Ｓ４＝１６）の候補を選択することで、候補が絞り込まれる。【００１９】
このようにして、各段階で候補数を一定数（Ｓ１≦Ｃ等）以下に制限することで、総ての可能な信号点の組合せについて二乗ユークリッド距離を算出せずに、送信信号の信号点の候補を絞り込むことができる。  
【特許文献１】特開２００６−１５７３９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、上記従来の信号分離方法においても演算量は多く更なる演算量の削減が望まれる。ところが、ただ単にシンボル候補を減らすだけでは、演算量は削減されるもののビット尤度が存在しない可能性があり、この場合には後段の復調の正確性が低下して、通信品質が劣化する可能性がある。また、特に、送信アンテナ数が少なく変調多値数が大きい場合には、最終ステージの演算量の大きさが問題となる。例えば、２×２ＭＩＭＯ、６４ＱＡＭ、ＱＲＭ−ＭＬＤの場合には、ステージ１のシンボル候補選択数をＮとすると、ステージ１およびステージ２における二乗ユークリッド距離計算回数は、それぞれ６４回、Ｎ×６４回となる。【００２１】
本発明の目的は、演算量を削減しつつビット尤度の存在しない確率を下げることにより、演算量を削減でき、且つ、通信品質を向上させることができる信号分離装置および信号分離方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の信号分離装置は、ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用される、ＭＬＤ方式の２つのステージによって信号分離を行う信号分離装置であって、第１のチャネル推定行列の列を入れ替えた第２のチャネル推定行列を生成するチャネル行列入れ替え部と、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれを用いて、ＱＲ分解を行い、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれに対応するユニタリ行列と三角行列とを算出する分解部と、前記第１及び第２のチャネル推定行列毎に、前記ユニタリ行列の共役転置行列と受信信号との乗算を行う乗算部と、ステージ２において、前記分解部と前記乗算部の算出結果とステージ１の各送信信号候補を用いて算出した信号点に、距離が最も近いステージ２の送信信号候補を検出する送信信号候補検出部と、前記信号点と前記送信信号候補検出部で算出した送信信号候補との距離を算出する距離計算部とを具備する構成を採る。【００２３】
また、本発明の信号分離装置は、ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用される、ＭＬＤ方式の３以上のステージによって信号分離を行う信号分離装置であって、第１のチャネル推定行列の少なくとも第１列を異なる任意の列と入れ替えた第２のチャネル推定行列を生成するチャネル行列入れ替え部と、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれを用いて、ＱＲ分解を行い、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれに対応するユニタリ行列と三角行列とを算出する分解部と、前記第１及び第２のチャネル推定行列毎に、前記ユニタリ行列の共役転置行列と受信信号との乗算を行う乗算部と、最終ステージにおいて、前記分解部と前記乗算部の算出結果と最終ステージ前までの各送信信号候補の組み合わせを用いて算出した信号点に、距離が最も近い最終ステージの送信信号候補を検出する送信信号候補検出部と、前記信号点と前記送信信号候補検出部で算出した送信信号候補との距離を算出する距離計算部とを具備する構成を採る。【００２４】
本発明の信号分離方法は、ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用される、ＭＬＤ方式の２つのステージによって信号分離を行う信号分離方法であって、第１のチャネル推定行列の列を入れ替えた第２のチャネル推定行列を生成するチャネル入れ替えステップと、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれを用いて、ＱＲ分解を行い、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれに対応するユニタリ行列と三角行列とを算出する分解ステップと、前記第１及び第２のチャネル推定行列毎に、前記ユニタリ行列の共役転置行列と受信信号との乗算を行う乗算ステップと、ステージ２において、前記分解ステップと前記乗算ステップの算出結果とステージ１の各送信信号候補を用いて算出した信号点に、距離が最も近いステージ２の送信信号候補を検出する送信信号候補検出ステップと、前記信号点と前記送信信号候補検出ステップで算出した送信信号候補との距離を算出する距離計算ステップとを具備するようにした。【００２５】
また、本発明の信号分離方法は、ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用される、ＭＬＤ方式の３以上のステージによって信号分離を行う信号分離方法であって、第１のチャネル推定行列の少なくとも第１列を異なる任意の列と入れ替えた第２のチャネル推定行列を生成するチャネル行列入れ替えステップと、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれを用いて、ＱＲ分解を行い、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれに対応するユニタリ行列と三角行列とを算出する分解ステップと、前記第１及び第２のチャネル推定行列毎に、前記ユニタリ行列の共役転置行列と受信信号との乗算を行う乗算部と、最終ステージにおいて、前記分解ステップと前記乗算ステップの算出結果と最終ステージ前までの各送信信号候補の組み合わせを用いて算出した信号点に、距離が最も近い最終ステージの送信信号候補を検出する送信信号候補検出ステップと、前記信号点と前記送信信号候補検出ステップで算出した送信信号候補との距離を算出する距離計算ステップとを具備するようにした。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、演算量を削減でき、且つ、通信品質の向上化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来のＱＲＭ−ＭＬＤ法による信号分離を行う受信機の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１に係る信号分離装置の構成を示すブロック図
【図３】図２に示す第１信号処理部の最尤判定部の構成を示すブロック図
【図４】閾値判定部の動作の説明に供する図
【図５】図２に示す第２信号処理部の最尤判定部の構成を示すブロック図
【図６】本発明の実施の形態１に係る信号分離装置における２乗ユークリッド距離計算回数の説明に供する図
【図７】本発明の実施の形態２に係る信号分離装置の構成を示すブロック図
【図８】図７に示す第１信号処理部の最尤判定部の構成を示すブロック図
【図９】図７に示す第２信号処理部の最尤判定部の構成を示すブロック図
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態における信号分離装置は、ＭＩＭＯ方式の無線受信機に用いられるものとする。【００２９】
（実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１に係る信号分離装置１００の構成を示すブロック図である。【００３０】
図２に示す信号分離装置１００は、チャネル行列入替部１１０と、ＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２１，１２２と、最尤判定（ＭＬＤ）部１３１，１３２と、ＬＬＲ算出部１４１，１４２とを有する。なお、この信号分離装置１００では、ＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２１、最尤判定部１３１及びＬＬＲ算出部１４１によって第１信号処理部１５１が構成され、ＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２２、最尤判定部１３２及びＬＬＲ算出部１４２によって第１信号処理部１５１とは別系統の第２信号処理部１５２が構成されている。これら第１信号処理部１５１及び第２信号処理部１５２は、同様の回路構成であり入出力信号のみが異なるものとなっている。なお、第１信号処理部１５１及び第２信号処理部１５２は、ここでは、並行処理で行う様にしたがこれに限らず、ひとつの処理部で、第１信号処理部１５１及び第２信号処理部１５２の各処理を時系列的に行うようにしてもよい。【００３１】
チャネル行列入替部１１０は、最終のステージに係るシンボル候補に掛け合わされる受信信号のチャネル推定行列の要素を入れ替えた行列を複数生成する。【００３２】
チャネル行列入替部１１０では、チャネル推定行列の要素を入れ替えた行列は、チャネル推定行列における最初（最も左側）の列ベクトルが異なるように配置した複数の行列を生成する。例えば、４つの受信信号を受信する場合、チャネル推定行列の最初の列ベクトルに、４つの送信ストリームのうち、異なる送信ストリームに対応する列ベクトルが入る２つ以上の行列を生成する。この場合、最初の列ベクトル以外の列ベクトルについては、残った送信ストリームに対応する列ベクトルをどのように配置してもよい。【００３３】
ここでは、第１信号処理部１５１に対して、チャネル行列Ｈを出力し、第２信号処理部１５２に対して、下記式（１）で示すチャネル行列Ｈの送信ストリーム成分である列ベクトルを入れ替えた下記式（１）で示すチャネル行列Ｈ’を出力する。【００３４】
【数１】
2008038626.tif 000003
【００３５】
第１信号処理部１５１のＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２１には、チャネル行列入替部１１０からチャネル行列Ｈと、受信信号Ｙ（ｙ１，ｙ２）とが入力される。ＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２１は、入力されるチャネル行列Ｈに対してＱＲ分解を行い、入力されるチャネル推定値Ｈをユニタリ行列Ｑと上三角行列Ｒとに分解するとともに、受信信号Ｙと生成したＱ行列を用いて、直交化後の受信信号Ｚ＝ＱＨＹを生成する。これにより、ＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２１は、受信信号ＺとＲ行列を最尤判定部１３１に出力する。【００３６】
第２信号処理部１５２のＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２２には、チャネル行列入替部１１０から、第１信号処理部１５１のＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２１に入力されたチャネル行列Ｈの送信ストリーム成分を入れ替えたチャネル行列Ｈ’と、受信信号Ｙ（ｙ１，ｙ２）とが入力される。【００３７】
このＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２２は、入力されるチャネル行列Ｈ’に対して、ＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２１と同様にＱＲ分解を行い、入力されるチャネル推定値Ｈ’をユニタリ行列Ｑ’と上三角行列Ｒ’とに分解するとともに、受信信号Ｙと生成したＱ’行列を用いて、直交化後の受信信号Ｚ’＝Ｑ’ＨＹを生成する。これにより、ＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２２は、受信信号Ｚ’とＲ’行列を最尤判定部１３２に出力する。【００３８】
最尤判定部１３１は、ＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２１から入力される受信信号ＺとＲ行列とを用いて、受信する送信ストリームの数分のステージここでは、２ステージで２乗ユークリッド距離を示す量を算出する。【００３９】
最尤判定部１３１では、特に、最終ステージ（ここでは２ステージ目）において、最終ステージ前（ここではステージ１）までのシンボル候補の組み合わせを固定した時の信号点と、当該信号点に最も近い最終ステージに係る候補点との２乗ユークリッド距離を示す量のみを算出して、ＬＬＲ算出部１４１に出力する。【００４０】
最尤判定部１３２は、ＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２２から入力される受信信号Ｚ’とＲ’行列とを用いて、受信する送信ストリームの数分のステージここでは、２ステージで２乗ユークリッド距離を示す量を算出する。【００４１】
最尤判定部１３２では、特に、最終ステージ（ここでは２ステージ目）において、最終ステージ前（ここではステージ１）までのシンボル候補の組み合わせを固定した時の信号点と、当該信号点に最も近い最終ステージに係る候補点との２乗ユークリッド距離を示す量のみを算出して、ＬＬＲ算出部１４２に出力する。【００４２】
なお、これら最尤判定部１３１，１３２の詳細な説明については後述する。【００４３】
ＬＬＲ算出部１４１は、最尤判定部１３１から入力されるステージ１の２乗ユークリッド距離ｅ１とステージ２の２乗ユークリッド距離ｅ２とを用いて、ステージ１のシンボル候補ｄ２の各ビットの尤度を算出、つまりステージ１のシンボル候補ｄ２の全ビットの対数尤度値を含む対数尤度値を算出する。【００４４】
ＬＬＲ算出部１４２は、最尤判定部１３２から入力されるステージ１の２乗ユークリッド距離ｅ１’と、ステージ２の２乗ユークリッド距離ｅ２’とを用いて、ステージ２のシンボル候補ｄ１の各ビットの尤度を算出、つまりシンボル候補ｄ１の全ビットの対数尤度値を含む対数尤度値を算出する。【００４５】
ここで、各信号処理部１５１，１５２における最尤判定部１３１，１３２について詳細に説明する。【００４６】
図３は、図２に示す最尤判定部１３１の構成を示すブロック図である。【００４７】
最尤判定部１３１は、大きく分けてステージ１とステージ２で用いられる各構成要素を有し、ステージ１で用いられる構成要素としてはシンボルレプリカ生成部１６１と２乗ユークリッド距離計算部１６２とを有する。【００４８】
シンボルレプリカ生成部１６１には、Ｒ行列の要素であるｒ２，２が入力される。このシンボルレプリカ生成部１６１は、これら入力された信号を用いて、ｄ２の全通り（６４ＱＡＭである場合、６４個）に対してシンボルレプリカｒ２，２ｄ２を生成して２乗ユークリッド距離計算部１６２に出力する。【００４９】
２乗ユークリッド距離計算部１６２には、受信信号ｚ２と、シンボルレプリカ生成部１６１からシンボルレプリカｒ２，２ｄ２とが入力される。なお、ｚ２はステージ１の「信号点」であり、ｄ２はステージ１のシンボル候補であり、ｒ２，２ｄ２はステージ１の候補点である。【００５０】
２乗ユークリッド距離計算部１６２は、入力される信号を用いて、ｄ２の全通り（６４ＱＡＭである場合、６４個）に対して、受信信号ｚ２とシンボルレプリカｒ２，２ｄ２の間の２乗ユークリッド距離ｅ１（ｅ１＝｜ｚ２−ｒ２，２ｄ２｜２）を計算する。算出した２乗ユークリッド距離ｅ１は、２乗ユークリッド距離加算部１６７に出力される。なお、このステージ１の２乗ユークリッド距離計算回数は６４回となる。【００５１】
ステージ２で用いられる構成要素として、信号点生成部１６３と、閾値判定部１６４と、シンボルレプリカ生成・選択部１６５と、２乗ユークリッド距離計算部１６６と、２乗ユークリッド距離加算部１６７とを有する。【００５２】
信号点生成部１６３には、受信信号ｚ１とＲ行列の要素であるｒ１，２が入力される。信号点生成部１６３は、これら入力された信号を用いて、ｄ２の全通り（６４ＱＡＭである場合、６４個）に対して信号点ｚ１−ｒ１，２ｄ２を生成し、閾値判定部１６４に出力する。なお、ｚ１−ｒ１，２ｄ２はステージ２の「シンボル候補固定時の信号点」である。【００５３】
閾値判定部１６４は、最終ステージに係る判定部１３１ｂにおいて、最終ステージ前までのシンボル候補の組み合わせを固定した時の信号点に最も近い最終ステージに係る候補点を検出する。【００５４】
ここでは、閾値判定部１６４は、信号点生成部１６３から入力される全ての信号点ｚ１−ｒ１，２ｄ２（６４個）に対して、ＩＱ軸それぞれにおける閾値判定を行い、コンスタレーション上で最も近い最近傍信号点となるシンボル候補（候補点）ｄ１を検出して、シンボルレプリカ生成・選択部１６５に出力する。【００５５】
ここで、閾値判定部１６４における閾値判定を具体的に説明する。【００５６】
図４は、閾値判定部１６４の動作の説明に供する図である。【００５７】
図４の●で示す信号点ｚ１−ｒ１，２ｄ２に対して閾値判定を行う場合、コンスタレーション上のどの区画内に含まれるかを決定する。【００５８】
図４では、例えば、符号の正負の判定、±４ｒ１，１に対する大小判定、±２，６ｒ１，１に対する大小判定等の判定を行い、信号点に最も近い最終ステージに係る候補点としてのシンボル候補（ｄ１＝０００００１）を決定する。【００５９】
この決定によって、閾値判定部１６４は、各信号点ｚ１−ｒ１，２ｄ２（６４個）に対応するｄ１を決定して、シンボルレプリカ生成・選択部１６５に出力する。【００６０】
なお、このステージ２におけるシンボル候補ｄ１は、ステージ１でのシンボル候補ｄ２を任意のある値に固定した場合、２乗ユークリッド距離ｅ２＝｜ｚ１−ｒ１，２ｄ２−ｒ１，１ｄ１｜２の関係が成り立つことから、最小の２乗ユークリッド距離ｅ２を取ることになる。【００６１】
シンボルレプリカ生成・選択部１６５には、Ｒ行列の要素であるｒ１，１と、閾値判定部１６４からのシンボル候補ｄ１（ここでは６４個の候補）が入力される。シンボルレプリカ生成・選択部１６５は、入力される信号を用いて、シンボル候補ｄ１の全通り（６４ＱＡＭなので６４個）に対応するシンボルレプリカｒ１，１ｄ１を生成し、閾値判定部１６４から入力されるシンボル候補ｄ１（シンボル候補ｄ２を固定した時に２乗ユークリッド距離が最小となる候補）に応じてｒ１，１ｄ１（６４個）を選択する。【００６２】
なお、シンボル候補ｄ１はステージ２のシンボル候補であり、ｒ１，１ｄ１はステージ２の候補点である。シンボル候補ｄ２は、６４ＱＡＭの場合、異なるものが６４個存在するため、そのシンボル候補ｄ２に対応するシンボル候補ｄ１も６４個存在する。但し、異なるシンボル候補ｄ２で対応するシンボル候補ｄ１が共通することがある。【００６３】
２乗ユークリッド距離計算部１６６は、最終ステージ前まで（ここではステージ１に係る判定部１３１ａ）のシンボル候補ｄ２の組み合わせを固定した時の信号点（ｚ１−ｒ１，２ｄ２）に最も近い最終ステージに係る候補点ｄ１と、固定した時の信号点（ｚ１−ｒ１，２ｄ２）との２乗ユークリッド距離を示す量のみを算出する。【００６４】
つまり、２乗ユークリッド距離計算部１６６では、各信号点ｚ１−ｒ１，２ｄ２（６４個）とその信号点に対応するシンボルレプリカｒ１，１ｄ１（６４個）から２乗ユークリッド距離ｅ２を計算する。【００６５】
２乗ユークリッド距離計算部１６６は、各シンボル候補ｄ２に応じて最小の２乗ユークリッド距離を取るｅ２しか計算しない。このため、本実施の形態では、ステージ２の２乗ユークリッド距離計算回数は６４回となる。【００６６】
この２乗ユークリッド距離計算部１６６は、算出した２乗ユークリッド距離ｅ２を、２乗ユークリッド距離加算部１６７に出力する。【００６７】
２乗ユークリッド距離加算部１６７は、シンボル候補ｄ２の各々に応じたステージ１の２乗ユークリッド距離ｅ１と、各ｄ２，ｄ１の組に応じたステージ２の２乗ユークリッド距離ｅ２を加算し、最終的な２乗ユークリッド距離ｅ（＝ｅ１＋ｅ２）を算出する。算出された最終的な２乗ユークリッド距離ｅ（＝ｅ１＋ｅ２）は、ＬＬＲ算出部１４１（図２参照）に出力される。【００６８】
続いて、第２信号処理部１５２における最尤判定部１３２について説明する。なお、この第２信号処理部１５２は、第１信号処理部１５１と比較して、入力される値がＺ、ＲからＺ’、Ｒ’に変更される点のみ異なり、その他の基本的な構成及び動作は、第１信号処理部と同様である。【００６９】
図５は、図２に示す最尤判定部１３２の構成を示すブロック図である。【００７０】
最尤判定部１３２は、大きく分けてステージ１とステージ２で用いられる各構成要素を有し、ステージ１で用いられる構成要素としてはシンボルレプリカ生成部１７１と２乗ユークリッド距離計算部１７２とを有する。【００７１】
シンボルレプリカ生成部１７１には、入力されるチャネル行列の送信ストリーム成分が入れ替えられた信号、つまり、第１信号処理部１５１のシンボルレプリカ生成部１６１に入力される信号と異なるＲ’行列の要素であるｒ２，２’が入力される。このシンボルレプリカ生成部１７１は、入力された信号を用いて、ｄ１の全通り（６４ＱＡＭである場合、６４個）に対してシンボルレプリカｒ２，２’ｄ１を生成して２乗ユークリッド距離計算部１７２に出力する。【００７２】
２乗ユークリッド距離計算部１７２には、受信信号ｚ２’と、シンボルレプリカ生成部１７１からシンボルレプリカｒ２，２’ｄ１とが入力される。２乗ユークリッド距離計算部１７２は、入力される信号を用いて、ｄ１の全通り（６４ＱＡＭである場合、６４個）に対して、受信信号ｚ２’とシンボルレプリカｒ２，２’ｄ１の間の２乗ユークリッド距離ｅ１’（ｅ１’＝｜ｚ２’−ｒ２，２’ｄ１｜２）を計算する。算出した２乗ユークリッド距離ｅ１は、２乗ユークリッド距離加算部１７７に出力される。このステージ１の２乗ユークリッド距離計算回数は６４回となる。【００７３】
ステージ２で用いられる構成要素も第１信号処理部１５１のものと同様に、信号点生成部１７３と、閾値判定部１７４と、シンボルレプリカ生成・選択部１７５と、２乗ユークリッド距離計算部１７６と、２乗ユークリッド距離加算部１７７とを有する。【００７４】
信号点生成部１７３には、受信信号ｚ１’とＲ行列の要素であるｒ１，２’が入力される。信号点生成部１７３は、これら入力された信号を用いて、ｄ１の全通り（６４ＱＡＭである場合、６４個）に対して信号点ｚ１’−ｒ１，２’ｄ１を生成し、閾値判定部１７４に出力する。【００７５】
閾値判定部１７４は、最終ステージに係る判定部１３２ｂにおいて、最終ステージ前までのシンボル候補の組み合わせを固定した時の信号点に最も近い最終ステージに係る候補点を検出する。【００７６】
ここでは、閾値判定部１７４では、信号点生成部１７３から入力される全ての信号点ｚ１’−ｒ１，２’ｄ１（６４個）に対して、ＩＱ軸それぞれにおける閾値判定を行い、コンスタレーション上で最も近い最近傍点となるシンボル候補（候補点）ｄ２を検出して、シンボルレプリカ生成・選択部１７５に出力する。【００７７】
閾値判定部１７４における、入力される全ての信号点ｚ１’−ｒ１，２’ｄ１に対する閾値判定は、閾値判定部１６４における閾値判定と同様に行われる。つまり、図５を参照すると、図５のコンスタレーション上において、信号点信号点ｚ１’−ｒ１，２’ｄ１に対する符号の正負の判定、±４ｒ１，１に対する大小判定、±２，６ｒ１，１に対する大小判定等の判定を行い、第１信号処理部１５１と同様に、コンスタレーション上のどの区画中に含まれるかを決定する。【００７８】
この判定によって、閾値判定部１７４は、各信号点信号点ｚ１’−ｒ１，２’ｄ１（６４個）に対応するｄ２、つまり、信号点に最も近い最終ステージに係る候補点としてのシンボル候補ｄ２を決定して、シンボルレプリカ生成・選択部１７５に出力する。【００７９】
なお、このステージ２におけるシンボル候補ｄ２は、ステージ１でのシンボル候補ｄ１を任意のある値に固定した場合、２乗ユークリッド距離ｅ２’＝｜ｚ１’−ｒ１，２’ｄ１−ｒ１，１’ｄ２｜２の関係が成り立つことから、最小の２乗ユークリッド距離ｅ２’を取ることになる。【００８０】
シンボルレプリカ生成・選択部１７５では、Ｒ行列の要素であるｒ１，１’と、閾値判定部１７４からのシンボル候補ｄ２（ここでは６４個の候補）が入力される。シンボルレプリカ生成・選択部１７５は、入力される信号を用いて、シンボル候補ｄ２の全通り（６４ＱＡＭなので６４個）に対してシンボルレプリカｒ１，１’ｄ２を生成し、閾値判定部１７４から入力されるｄ２（シンボル候補ｄ１を固定した時に２乗ユークリッド距離が最小となる候補）に応じてｒ１，１’ｄ２（６４個）を選択する。【００８１】
なお、シンボル候補ｄ１は、６４ＱＡＭの場合、異なるものが６４個存在し、そのシンボル候補ｄ１に対応するシンボル候補ｄ２も６４個存在する。但し、異なるシンボル候補ｄ１で対応するシンボル候補ｄ２が共通することがある。【００８２】
２乗ユークリッド距離計算部１７６は、最終ステージ前まで（ここではステージ１に係る判定部１３２ａ）のシンボル候補ｄ２の組み合わせを固定した時の信号点（ｚ１’−ｒ１，２’ｄ２）に最も近い最終ステージに係る候補点ｄ２と、固定した時の信号点（ｚ１’−ｒ１，２’ｄ２）との２乗ユークリッド距離を示す量のみを算出する。【００８３】
つまり、２乗ユークリッド距離計算部１７６では、各信号点ｚ１’−ｒ１，２’ｄ１（６４個）とその信号点に対応するシンボルレプリカｒ１，１’ｄ２（６４個）から２乗ユークリッド距離ｅ２’を計算する。【００８４】
２乗ユークリッド距離計算部１７６は、各シンボル候補ｄ１に応じて最小の２乗ユークリッド距離を取るｅ２’しか計算しない。このため、本実施の形態では、ステージ２の２乗ユークリッド距離計算回数は６４回となる。【００８５】
２乗ユークリッド距離計算部１７６は、算出した２乗ユークリッド距離ｅ２’を、２乗ユークリッド距離加算部１７７に出力する。【００８６】
２乗ユークリッド距離加算部１７７は、シンボル候補ｄ１の各々に応じたステージ１の２乗ユークリッド距離ｅ１’と、各ｄ２，ｄ１の組に応じたステージ２の２乗ユークリッド距離ｅ２’を加算し、最終的な２乗ユークリッド距離ｅ’（＝ｅ１’＋ｅ２’）を算出する。算出された最終的な２乗ユークリッド距離ｅ（＝ｅ１＋ｅ２）は、ＬＬＲ算出部１４２（図２参照）に出力される。【００８７】
次に動作を説明する。第１信号処理のＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２１ではチャネル行列Ｈが入力され、ＱＲ分解を行うことにより、Ｑ行列とＲ行列を生成するとともに、受信信号Ｙと生成したＱ行列を用いることにより、受信信号Ｚ＝ＱＨＹを生成する。これにより、第１信号処理のＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２１から、最尤判定部１３１に受信信号ＺとＲ行列が出力される。【００８８】
第２信号処理のＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２２では第１信号処理のＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２１に入力されたチャネル行列Ｈの送信ストリーム成分を入れ替えたチャネル行列Ｈ’（式５）が入力され、第１信号処理と同様にＱＲ分解を行うことにより、Ｑ’行列とＲ’行列を生成する。また、同様に、受信信号Ｙと生成したＱ’行列を用いることにより、ＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２２は、受信信号Ｚ’＝Ｑ’ＨＹを生成し、受信信号Ｚ’とＲ’行列とを最尤判定部１３２に出力する。【００８９】
次に、第１信号処理における最尤判定部１３１の動作について説明する。【００９０】
ステージ１、つまり最終ステージ前の判定部１３１ａにおけるシンボルレプリカ生成部１６１において、Ｒ行列の要素であるｒ２，２が入力され、ｄ２の全通り（６４ＱＡＭなので６４個）に対してシンボルレプリカｒ２，２ｄ２を生成する。２乗ユークリッド距離計算部１６２では、ｄ２の全通り（６４ＱＡＭなので６４個）に対して受信信号ｚ２とシンボルレプリカｒ２，２ｄ２の間の２乗ユークリッド距離（ｅ１＝｜ｚ２−ｒ２，２ｄ２｜２）を計算する。よって、最終ステージ前の判定部１３１ａにおける２乗ユークリッド距離計算回数は６４回となる。【００９１】
ステージ２、つまり最終ステージの判定部１３１ｂにおける信号点生成部１６３では、受信信号ｚ１とＲ行列の要素であるｒ１，２が入力され、ｄ２の全通り（６４ＱＡＭなので６４個）に対して信号点ｚ１−ｒ１，２ｄ２を生成する。閾値判定部１６４では、全ての信号点ｚ１−ｒ１，２ｄ２（６４個）に対して、ＩＱ軸それぞれにおける閾値判定（１、信号点の符号が正負のどちらか？２、±４ｒ１，１より大きいか小さいか？３、±２，６ｒ１，１より大きいか小さいか？）を行い、コンスタレーション（図４参照）上のどの区画に含まれるかを決定して、各信号点ｚ１−ｒ１，２ｄ２（６４個）に対応するｄ１を決定する。【００９２】
このｄ１は、ｄ２が任意のある値に固定された場合、２乗ユークリッド距離ｅ２＝｜ｚ１−ｒ１，２ｄ２−ｒ１，１ｄ１｜２の関係式が成り立つため、最小の２乗ユークリッド距離ｅ２を取ることになる。【００９３】
シンボルレプリカ生成・選択部１６５では、Ｒ行列の要素であるｒ１，１が入力され、ｄ１の全通り（６４ＱＡＭなので６４個）に対してシンボルレプリカｒ１，１ｄ１を生成し、閾値判定部１６４からの、ｄ２を固定した時に２乗ユークリッド距離が最小となるｄ１に応じてｒ１，１ｄ１（６４個）を選択する。【００９４】
２乗ユークリッド距離計算部１６６では、各信号点ｚ１−ｒ１，２ｄ２（６４個）とその信号点に対応するシンボルレプリカｒ１，１ｄ１（６４個）から２乗ユークリッド距離ｅ２を計算する。このとき、図６の右上に示されるように各ｄ２に応じて最小の２乗ユークリッド距離を取るｅ２しか計算しない。このため、ステージ２の２乗ユークリッド距離計算回数は６４回となっている。【００９５】
最後に、２乗ユークリッド距離加算部１６７において、各ｄ２に応じたステージ１の２乗ユークリッド距離と、各ｄ２，ｄ１の組に応じたステージ２の２乗ユークリッド距離を加算し、最終的な２乗ユークリッド距離ｅ（＝ｅ１＋ｅ２）を算出する。これまでの処理により、ｄ２の各ビットの対数尤度比計算に必要な２乗ユークリッド距離は全て出揃ったこととなる。なお、対数尤度比（ＬＬＲ）計算では、各ビットが０または１となる場合の最小の２乗ユークリッド距離しか用いられない。このため、ｄ２の対数尤度値を算出する場合には、ｄ２のビット値が共通であれば最小の２乗ユークリッド距離を取るものしか選択されないことになる。【００９６】
続いて、第２信号処理における最尤判定部１３２の動作について説明する。【００９７】
この第２処理の基本的な動作は第１信号処理部と同様であり、入力される値がＺ、ＲからＺ’、Ｒ’に変更される点のみが異なる。【００９８】
ステージ１、つまり最終ステージ前の判定部１３２ａにおけるシンボルレプリカ生成部１７１では、Ｒ’行列の要素であるｒ２，２’が入力され、ｄ１（チャネル行列の送信ストリーム成分が入れ替えられたため、第２信号処理のステージ１ではｄ１となる。）の全通り（６４ＱＡＭなので６４個）に対してシンボルレプリカｒ２，２’ｄ１を生成する。２乗ユークリッド距離計算部１７２では、ｄ１の全通り（６４ＱＡＭなので６４個）に対して受信信号ｚ２’とシンボルレプリカｒ２，２’ｄ１の間の２乗ユークリッド距離（ｅ１’＝｜ｚ２’−ｒ２，２’ｄ１｜２）を計算する。【００９９】
よって、最終ステージ前の判定部１３２ｂにおける２乗ユークリッド距離計算回数は６４回となる。【０１００】
ステージ２も同様に、信号点生成部１７３では、受信信号ｚ１’とＲ行列の要素であるｒ１，２’が入力され、ｄ１の全通り（６４ＱＡＭなので６４個）に対して信号点ｚ１’−ｒ１，２’ｄ１を生成する。閾値判定部１７４では、全ての信号点ｚ１’−ｒ１，２’ｄ１（６４個）に対して、ＩＱ軸それぞれにおける閾値判定を行い、第１信号処理と同様にコンスタレーション上のどの区画に含まれるかを決定して、各信号点ｚ１’−ｒ１，２’ｄ１（６４個）に対応するｄ２を決定する。【０１０１】
このｄ２は、ｄ１が任意のある値に固定された場合、２乗ユークリッド距離ｅ２’＝｜ｚ１’−ｒ１，２’ｄ１−ｒ１，１’ｄ２｜２の関係式が成り立つため、最小の２乗ユークリッド距離ｅ２’を取ることになる。【０１０２】
シンボルレプリカ生成・選択部１７５では、Ｒ行列の要素であるｒ１，１’が入力され、ｄ２の全通り（６４ＱＡＭなので６４個）に対してシンボルレプリカｒ１，１’ｄ２を生成し、閾値判定部１７４から入力される、ｄ１を固定した時に２乗ユークリッド距離が最小となるｄ２に応じてｒ１，１’ｄ２（６４個）を選択する。【０１０３】
２乗ユークリッド距離計算部１７６では、各信号点ｚ１’−ｒ１，２’ｄ１（６４個）とその信号点に対応するシンボルレプリカｒ１，１’ｄ２（６４個）から２乗ユークリッド距離ｅ２’を計算する。このとき、図６の右下に示されるように各ｄ１に応じて最小の２乗ユークリッド距離を取るｅ２’しか計算しない。このため、ステージ２の２乗ユークリッド距離計算回数は６４回である。【０１０４】
最後に、２乗ユークリッド距離加算部１７７において、各ｄ１に応じたステージ１の２乗ユークリッド距離と、各ｄ１，ｄ２の組に応じたステージ２の２乗ユークリッド距離を加算し、最終的な２乗ユークリッド距離ｅ’（＝ｅ１’＋ｅ２’）を算出する。以上の処理により、ｄ１の各ビットの対数尤度比計算に必要な２乗ユークリッド距離は全て出揃ったこととなる。（対数尤度比（ＬＬＲ）計算では、各ビットが０または１となる場合の最小の２乗ユークリッド距離しか用いられない。このため、ｄ１の対数尤度値を算出する場合には、ｄ１のビット値が共通であれば最小の２乗ユークリッド距離を取るものしか選択されない。【０１０５】
続いて、最尤判定部１３１，１３２から出力される２乗ユークリッド距離を用いたＬＬＲ算出部１４１，１４２の動作について説明する。【０１０６】
第１信号処理部１５１のＬＬＲ算出部１４１では、入力される２乗ユークリッド距離ｅ（ｄ２）からｄ２の各ビットの０と１の場合の最小となる２乗ユークリッド距離を選択し、その最小２乗ユークリッド距離の差からｄ２の各ビットの対数尤度比（ＬＬＲ）を算出する。【０１０７】
例えば、ｄ２の最上位ビットを対象とした場合、ＬＬＲ算出部１４１は、ｄ２＝００００００〜０１１１１１の２乗ユークリッド距離ｅから０の中の最小２乗ユークリッド距離を選択し、ｄ２＝１０００００〜１１１１１１の２乗ユークリッド距離ｅから１の中の最小２乗ユークリッド距離を選択する。【０１０８】
同様に第２信号処理部１５２のＬＬＲ算出部１４２では、入力される２乗ユークリッド距離ｅ（ｄ１）からｄ１の各ビットの０と１の場合の最小となる２乗ユークリッド距離を選択し、その最小２乗ユークリッド距離の差からｄ１の各ビットの対数尤度比（ＬＬＲ）を算出する。【０１０９】
例えば、ｄ１の最上位ビットを対象とした場合、ＬＬＲ算出部１４２では、ｄ１＝００００００〜０１１１１１の２乗ユークリッド距離ｅ’から０の中の最小２乗ユークリッド距離を選択し、ｄ１＝１０００００〜１１１１１１の２乗ユークリッド距離ｅ’から１の中の最小２乗ユークリッド距離を選択する。【０１１０】
このように本実施の形態では、チャネル行列Ｈの要素を、最後のステージのシンボル候補が異なる２つ以上のＲ行列が存在するように送信ストリーム単位で入れ替えた複数のチャネル行列のそれぞれにおいてＱＲ分解を行う。次いで、それぞれの最初のステージにおいては全シンボル候補の２乗ユークリッド距離計算を行い、最終ステージにおいては、最終ステージ前までのシンボル候補の組み合わせを固定した時の信号点と、当該信号点に最も近い最終ステージに係る候補点との２乗ユークリッド距離を示す量のみを算出、つまり、最初のステージのシンボル候補ごとに２乗ユークリッド距離の和が最小となるシンボル候補点の組み合わせのみの２乗ユークリッド距離を計算する。次いで、算出した２乗ユークリッド距離を用いて、最初のステージのシンボル候補点のみの対数尤度比をそれぞれ算出して、全ビットの対数尤度比を算出する。【０１１１】
また、最終ステージの２乗ユークリッド距離の和が最小となるシンボル候補点の組み合わせを算出する場合に、シンボル候補点に関しては、ＩＱ軸上の閾値判定を行うことにより、最近傍となるシンボル候補点を決定している。【０１１２】
この構成によれば、各信号処理系統（信号処理部１５１，１５２）からは、ステージ１のシンボル候補ｄ２、ステージ２のシンボル候補ｄ１のそれぞれの各ビット値毎の尤度が出力され、全ビットの対数尤度比が漏れなく出力され、２ｘ２ＭＩＭＯの信号分離において、ＱＲ−ＭＬＤと一致する尤度が算出されるとともに、２乗ユークリッド距離（ｅ１，ｅ２）計算回数を、従来のＱＲ−ＭＬＤの｛（２ｍ）＋（２ｍ）２｝から、（２ｍ）×４に削減できる。【０１１３】
この信号分離装置１００による２乗ユークリッド距離計算回数を、従来例との比較で説明する。なお、ここでも説明を簡単化するために２×２ＭＩＭＯ通信および６４ＱＡＭが適用される場合について説明を行うが、これに限定されるものではない。【０１１４】
ここで、再度、ＱＲ分解を伴う従来のＭＬＤについて説明をする。【０１１５】
ＱＲ−ＭＬＤでは、チャネル行列ＨをＱＲ分解してユニタリ行列Ｑと上三角行列Ｒに分解する。ＱＨを受信信号ベクトルＹに掛けて、直交化後の受信信号ベクトルＺを計算する。ただし、Ｘは送信信号ベクトル、Ｎは雑音成分ベクトルである。この関係を示す式が下記数式（２）である。【０１１６】
【数２】
2008038626.tif 000004
【０１１７】
ＱＲ−ＭＬＤにおいては、ステージ１でｚ２とｒ２,２ｄ２の２乗ユークリッド距離ｅ１を求める（数式（３））。ステージ２でｚ１とｒ１,１ｄ１＋ｒ１,２ｄ２の２乗ユークリッド距離ｅ２を求める（数式（４））。そして、ステージ１およびステージ２での２乗ユークリッド距離の和ｅＳＵＭを求める（数式（５））。【０１１８】
【数３】
2008038626.tif 000005
【数４】
2008038626.tif 000006
【数５】
2008038626.tif 000007
【０１１９】
これに対し、本実施の形態の信号分離装置１００では、まず、チャネル行列入替部１１０により、最終のステージに係るシンボル候補に掛け合わされる受信信号のチャネル推定行列の要素を入れ替えた行列を複数生成する。【０１２０】
具体的には、上記式（１）に示すチャネル行列Ｈを用いて、チャネル推定行列における最初（最も左側）の列ベクトルが異なるように配置した複数の行列を生成する。ここでは、上記式（１）に示す行列Ｈと、チャネル推定行列Ｈの要素を入れ替えた行列として、上記式（１）に示す行列Ｈ’を生成し、行列Ｈを第１信号処理部１５１に、行列Ｈ’を第２信号処理部１５２に出力する。【０１２１】
第１信号処理部１５１にて、チャネル行列ＨをＱＲ分解（下記式（６）参照）し、ＱＲ分解後のステージ１の信号点（ｚ２）と候補点（ｒ２，２ｄ２）とから、ステージ１の全２乗ユークリッド距離（下記式（７））を算出する。次いで、ステージ１の各シンボル候補（ｄ２）に対応するステージ２の信号点（ｚ１−ｒ１，２ｄ２）からそれぞれ最も近いステージ２の候補点（ｒ１，１ｄ１）を決定し、ステージ２の２乗ユークリッド距離を算出すると共に最終的な２乗ユークリッド距離を算出（下記式（８））し、それらの２乗ユークリッド距離からｄ２のみの各ビットの対数尤度比を算出する。【０１２２】
更に、第２信号処理部１５２にて、チャネル行列Ｈの送信ストリームの成分を入れ替えたチャネル行列Ｈ’（上記式（１）参照）において第１信号処理部１５１と同様の処理を行う。つまり、ＱＲ分解後のステージ１の信号点（ｚ２’）と候補点（ｒ２，２’ｄ２）とから、ステージ１の全２乗ユークリッド距離（下記式（７））を算出する。次いで、ステージ１の各シンボル候補（ｄ２）に対応するステージ２の信号点（ｚ１’−ｒ１，２’ｄ２）からそれぞれ最も近いステージ２の候補点（ｒ１，１’ｄ１）を決定し、ステージ２の２乗ユークリッド距離を算出する共に最終的な２乗ユークリッド距離を算出（下記式（８））し、ｄ１のみ（ステージ１から存在するシンボル候補はｄ１となる。）の各ビットの対数尤度比を算出する。【０１２３】
【数６】
2008038626.tif 000008
【０１２４】
【数７】
2008038626.tif 000009
【０１２５】
【数８】
2008038626.tif 000010
【０１２６】
図６は、本発明による２乗ユークリッド距離計算回数の説明に供する図である。なお、図６では、変調回数ｍ＝６（６４ＱＡＭ）の場合の、ＱＲ−ＭＬＤと本発明の２乗ユークリッド距離計算回数とを比較しており、図６Ａが本発明による２乗ユークリッド距離計算回数を示す図であり、図６Ｂは、従来のＱＲ−ＭＬＤによる２乗ユークリッド距離計算回数を示す図である。【０１２７】
従来のＱＲ−ＭＬＤを用いた２乗ユークリッド距離計算回数は、図６Ｂに示すように、ステージ１において、変調多値数分（６４：ｄ２に対応）の２乗ユークリッド距離を計算し、ステージ２においてステージ１のシンボル候補ｄ２ごとに変調多値数分（６４：ｄ１に対応）の２乗ユークリッド距離を計算する必要がある。このため、６４（ステージ１）＋６４×６４（ステージ２）＝４１６０回の２乗ユークリッド距離計算が必要となっている。【０１２８】
これに対し、本発明の信号分離装置１００における２乗ユークリッド距離計算回数は、第１信号処理においてｄ２のみの対数尤度比を算出することを目的としている。このため、図６Ａに示すように、第１信号処理のステージ２においてステージ１のシンボル候補ｄ２ごとに１つ（あるｄ２から伸びるブランチｅ２の中から最小となるブランチｍｉｎ（ｅ２））の２乗ユークリッド距離を計算している。これは、ｄ２の対数尤度比計算を行う場合、ｄ２が共通の２乗ユークリッド距離であれば、最小のもの（ｅ１（ｄ２＝ｘｘｘｘｘｘ）＋ｍｉｎ（ｅ２（ｄ２＝ｘｘｘｘｘｘ）））以外は用いられないことに起因する。【０１２９】
続いて、第２信号処理においては、チャネル行列の成分を入れ替えたことによってステージ１から登場するシンボル候補がｄ１となり、ｄ１のみの対数尤度比を算出するならば、第１信号処理と同様に、ステージ２においてステージ１のシンボル候補ｄ１ごとに１つの２乗ユークリッド距離を計算すれば良い。【０１３０】
以上の結果から６４（第１信号処理のステージ１）＋６４（第１信号処理のステージ２）＋６４（第２信号処理のステージ１）＋６４（第２信号処理のステージ２）＝２５６回に、２乗ユークリッド距離計算回数を削減できる。【０１３１】
したがって、本実施の形態によれば、ＱＲ−ＭＬＤ回路における回路規模、消費電流の大部分を２乗ユークリッド距離計算回路が占めているため、２乗ユークリッド距離計算回数の削減により、大幅に回路規模、消費電流を削減できる。【０１３２】
なお、上記実施の形態１の信号分離装置１００では、チャネル行列入替部１１０において、送信ストリーム数分のチャネル行列を生成するものとしたが、最低、最終ステージに係るシンボル候補が異なる２つのチャネル行列があれば良いため、この数に限らない。【０１３３】
（実施の形態２）
図７〜図９を用いて、本発明に係る実施の形態２の信号分離装置について説明する。図７は、本発明の実施の形態２に係る信号分離装置２００の構成を示すブロック図、図８は、図７に示す第１信号処理部の最尤判定部の構成を示すブロック図、図９は、図７に示す第２信号処理部の最尤判定部の構成を示すブロック図である。【０１３４】
この実施の形態２の信号分離装置２００は、図２から図５に示す実施の形態１に対応する信号分離装置１００と比較して、入力される信号数が４つであり、且つ、各信号処理部１５１Ａ，１５２Ａにおける最尤判定部２３１，２３２の判定部数が異なる点を除き、略同様の基本的構成を有している。【０１３５】
よって、異なる最尤判定部の構成の点について詳細に説明し、その他、同一の構成要素には同一の名称、さらには同一の符号を付して、その説明を省略する。【０１３６】
実施の形態２の信号分離装置は、４ｘ４ＭＩＭＯ、６４ＱＡＭを適用したものとし、チャネル行列入替部１１０と同様の構成のチャネル行列入替部１１０Ａと、ＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２１Ａ，１２２Ａ、最尤判定（ＭＬＤ）部２３１，２３２及びＬＬＲ算出部１４１Ａ，１４２Ａをそれぞれ有する２系統の信号処理部１５１Ａ，１５２Ａを具備してなる。なお、この２系統の信号処理部（ここでは実施の形態１での説明と同様の基本的構成を有する第１信号処理部１５１Ａと第２信号処理部１５２Ａ）は、実施の形態１と同様に、同一の処理部にて、時系列的に２系統の処理を行うようにしてもよい。また、複数の信号処理部は、送信ストリームの数分の信号処理部を有する構成としてもよい。ここでは、４つの送信ストリームに対し、２つの第１信号処理部１５１Ａ、第２信号処理部１５２Ａを用いて、送信ストリーム１，２に対する処理を第１信号処理部１５１Ａで行い、送信ストリーム３，４に対する処理を第２信号処理部１５２Ａで行うように構成している。【０１３７】
この実施の形態２の信号分離装置２００におけるチャネル行列入替部１１０Ａは、実施の形態１のチャネル行列入替部１１０と同様に、最終のステージに係るシンボル候補に掛け合わされる受信信号のチャネル推定行列の要素を入れ替えた行列を複数生成する。【０１３８】
ここでは、第１信号処理部１５１Ａに対して、チャネル行列Ｈを出力し、第２信号処理部１５２Ａに対して、チャネル行列Ｈの送信ストリーム成分である列ベクトル（ｈ１，１ｈ２，１ｈ３，１ｈ４，１）を他の列ベクトルと入れ替えたチャネル行列Ｈ’といった２つの行列を生成して出力している。【０１３９】
詳細には、本実施の形態２の信号分離装置２００におけるチャネル行列入替部１１０Ａでは、チャネル推定行列の要素を入れ替えた行列は、チャネル推定行列における最初（最も左側）の列ベクトルが異なるように配置した２つの行列を生成する。ここでは、４つの送信信号を受信する場合であるため、チャネル推定行列の最初の列ベクトルに、４つの送信ストリームのうち、異なる送信ストリームに対応する列ベクトルが入る２つの行列を生成する。この場合、最初の列ベクトル以外の列ベクトルについては、残った送信ストリームに対応する列ベクトルをどのように配置してもよい。【０１４０】
このように生成された２つの行列をそれぞれの信号処理部１５１Ａ，１５２Ａに入力し、各信号処理部１５１Ａ，１５２Ａでは、それぞれ、ＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２１，１２２と同様のＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２１Ａ，１２２Ａから処理される信号を用いて、それぞれの最尤判定部２３１，２３２において２乗ユークリッド距離を算出し、ＬＬＲ算出部１４１，１４２と同様のＬＬＲ算出部１４１Ａ，１４２Ａにて、各ステージのシンボル候補の各ビットの対数尤度比を算出する。ここでは、第１信号処理部１５１ＡのＬＬＲ算出部１４１Ａからは、ステージ１，２のシンボル候補ｄ４，ｄ３の各ビットの対数尤度比（ＬＬＲ）が算出され、第２信号処理部１５２ＡのＬＬＲ算出部１４２Ａからは、ステージ１，２のシンボル候補ｄ１，ｄ２の各ビットの対数尤度比（ＬＬＲ）が算出される。【０１４１】
また、最尤判定部２３１、２３２は、特に、最終ステージ（ここでは４ステージ目）において、最終ステージ前（ここではステージ１〜３）までのシンボル候補の組み合わせを固定した時の信号点と、当該信号点に最も近い最終ステージに係る候補点との２乗ユークリッド距離を示す量のみを算出して、ＬＬＲ算出部１４１Ａ，１４２Ａにそれぞれ出力する。【０１４２】
ここで最尤判定部２３１について説明する。【０１４３】
最尤判定部２３１は、ＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２１Ａから入力される受信信号ＺとＲ行列とを用いて、受信する送信ストリームの数分のステージ（ここでは、４ステージ）で２乗ユークリッド距離を示す量を算出する。【０１４４】
最尤判定部２３１において、ステージ１〜３に対応する第１判定部２３１ａ〜第３判定部２３１ｃは、通常のＱＲ−ＭＬＤの動作と同様である。詳細には、ステージ１には第１判定部２３１ａが対応し、ステージ２には第２判定部２３１ｂが対応し、ステージ３には第３判定部２３１ｃが対応し、最終ステージとしてのステージ４には第４判定部２３１ｄが対応している。なお、第１判定部２３１ａ〜第４判定部２３１ｄは以下ではそれぞれ単に判定部という場合もある。【０１４５】
すなわち、図８に示す判定部２３１ａのシンボルレプリカ生成部２６１は、図３に示すシンボルレプリカ生成部１６１と、２乗ユークリッド距離計算部２６２は、２乗ユークリッド距離計算部１６２と同様のものである。また、各判定部２３１ｂ、２３１ｃにおけるシンボルレプリカ生成部２７１，２８１も同様に、図３に示すシンボルレプリカ生成部１６１と同様の機能を有し、２乗ユークリッド距離計算部２７２，２８２も同様に、２乗ユークリッド距離計算部１６２と同様のものである。また、２乗ユークリッド距離加算部２７３，２８３は２乗ユークリッド距離加算部１６７と同様の機能を有する。【０１４６】
最終ステージであるステージ４に対応する判定部２３１ｄは、信号点生成部２９１、閾値判定部２９２、シンボルレプリカ生成・選択部２９３、２乗ユークリッド距離計算部２９４、２乗ユークリッド距離加算部２９５、最小２乗ユークリッド距離選択部２９６を有する。【０１４７】
この判定部２３１ｄは、図３の最尤判定部１３１の最終ステージに対応する判定部１３１ｂと比較して、最小２乗ユークリッド距離選択部２９６を備えている点が異なる。【０１４８】
この最小２乗ユークリッド距離選択部２９６は、ステージ１に対応する第１判定部２３１ａのシンボル候補ｄ４の値が共通である６４２個の２乗ユークリッド距離の中から最小値を選択し、２乗ユークリッド距離加算部２９５へ出力する。同様に、ステージ２に対応する第２判定部２３１ｂのシンボル候補ｄ3の値が共通である６４２個の２乗ユークリッド距離の中から最小値を選択し、２乗ユークリッド距離加算部２９５へ出力する。なお、本実施例では、２つの回路（信号処理部）で２つずつのＬＬＲを算出しているが、１つの回路で３つ、もう１つの回路で１つのＬＬＲを算出しても良い。また、最小２乗ユークリッド距離選択部２９６は、選択した最小値に対応するｄ４，ｄ３，ｄ２の組を信号点生成部２９１に出力する。なお、この最小２乗ユークリッド距離選択部２９６は、実施の形態１の信号分離装置１００には存在しない。これは、信号分離装置１００が２ｘ２ＭＩＭＯであり、ステージ１のシンボル候補ｄ２の値が共通である２乗ユークリッド距離は存在しないことに起因する。【０１４９】
信号点生成部２９１は、信号点生成部１６３と同様の基本的機能を有するものであり、入力される受信信号ｚ１と、Ｒ行列の要素であるｒ１，２，ｒ１，３，ｒ１，４と、最小２乗ユークリッド距離選択部２９６からのシンボル候補ｄ４，ｄ３，ｄ２の組（６４＋６４個）を用いて、シンボル候補ｄ４，ｄ３，ｄ２の組（６４＋６４個）に対応する信号点ｚ１−ｒ１，２ｄ２−ｒ１，３ｄ３−ｒ１，４ｄ４を生成する。以降の処理は、実施の形態１の処理である２×２ＭＩＭＯの場合と同様であるので説明は省略する。【０１５０】
つまり、閾値判定部２９２，シンボルレプリカ生成・選択部２９３，２乗ユークリッド距離計算部２９４及び２乗ユークリッド距離加算部２９５は、それぞれ、図３に示す閾値判定部１６４，シンボルレプリカ生成・選択部１６５，２乗ユークリッド距離計算部１６６及び２乗ユークリッド距離加算部１６７と同様の構成であり、同様の処理を行う。【０１５１】
最尤判定部２３２は、ＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２２Ａから入力される受信信号Ｚ’とＲ’行列とを用いて、受信する送信ストリームの数分のステージ（ここでは、４ステージ）で２乗ユークリッド距離を示す量を算出する。【０１５２】
最尤判定部２３２において、ステージ１〜３に対応する第１判定部２３２ａ〜第３判定部２３２ｃは、最尤判定部２３１の第１判定部２３１ａ〜第３判定部２３１ｃと同様に、通常のＱＲ−ＭＬＤの動作と同様である。詳細には、ステージ１には第１判定部２３２ａが対応し、ステージ２には第２判定部２３２ｂが対応し、ステージ３には第３判定部２３２ｃが対応し、最終ステージとしてのステージ４には第４判定部２３２ｄが対応している。なお、第１判定部２３２ａ〜第４判定部２３２ｄは以下ではそれぞれ単に判定部という場合もある。【０１５３】
この最尤判定部２３２は、基本的に、最尤判定部２３１と同様の構成を有しており、最尤判定部２３１と比較して、入力される行列のみが異なる。最尤判定部２３２は、最尤判定部２３１に入力される行列とは異なる行列を用いて最尤判定部２３１と同様の処理を行うものである。【０１５４】
すなわち、図９に示す判定部２３２ａのシンボルレプリカ生成部３１１は、図８に示すシンボルレプリカ生成部２６１と、２乗ユークリッド距離計算部３１２は、２乗ユークリッド距離計算部２６２と同様のものである。また、各判定部２３２ｂ、２３２ｃにおけるシンボルレプリカ生成部３２１，３３１も同様に、図８に示すシンボルレプリカ生成部２７１，２８１と同様の機能を有し、２乗ユークリッド距離計算部３２２，３３２も同様に、２乗ユークリッド距離計算部２７２，２８２と同様の機能を有するものである。また、２乗ユークリッド距離加算部３２３，３３３は２乗ユークリッド距離加算部２７３，２８３と同様の機能を有する。【０１５５】
最終ステージであるステージ４に対応する判定部２３２ｄは、判定部２３１ｄ（図８参照）と同様に構成され、信号点生成部３４１、閾値判定部３４２、シンボルレプリカ生成・選択部３４３、２乗ユークリッド距離計算部３４４、２乗ユークリッド距離加算部３４５、最小２乗ユークリッド距離選択部３４６を有する。【０１５６】
つまり、この判定部２３２ｄは、図５の最尤判定部１３２の最終ステージに対応する判定部１３２ｂと比較して、判定部２３１ｄと同様に、最小２乗ユークリッド距離選択部３４６を備えている点が異なる。【０１５７】
この最小２乗ユークリッド距離選択部３４６は、ステージ１に対応する第１判定部２３２ａのシンボル候補ｄ１の値が共通である６４２個の２乗ユークリッド距離の中から最小値を選択し、２乗ユークリッド距離加算部３４５へ出力する。同様に、ステージ２に対応する第２判定部２３２ｂのシンボル候補ｄ２の値が共通である６４２個の２乗ユークリッド距離の中から最小値を選択し、２乗ユークリッド距離加算部３４５へ出力する。【０１５８】
また、最小２乗ユークリッド距離選択部２９６は、選択した最小値に対応するｄ１，ｄ２，ｄ３の組（６４＋６４候補）を信号点生成部３４１に出力する。なお、この最小２乗ユークリッド距離選択部３４６は、実施の形態１の信号分離装置１００には存在しない。これは、信号分離装置１００が２ｘ２ＭＩＭＯであり、ステージ１のシンボル候補ｄ１の値が共通である２乗ユークリッド距離は存在しないことに起因する。【０１５９】
信号点生成部３４１は、信号点生成部１７３と同様の基本的機能を有するものであり、入力される受信信号ｚ１’と、Ｒ行列の要素であるｒ１，２’，ｒ１，３’，ｒ１，４’と、最小２乗ユークリッド距離選択部３４６からのシンボル候補ｄ１，ｄ２，ｄ３の組（６４＋６４個）を用いて、シンボル候補ｄ１，ｄ２，ｄ３の組（６４＋６４個）に対応する信号点ｚ１’−ｒ１，２’ｄ３−ｒ１，３’ｄ２−ｒ１，４’ｄ１を生成する。以降の処理は、実施の形態１の処理である２×２ＭＩＭＯの場合と同様であるので説明は省略する。【０１６０】
つまり、閾値判定部３４２，シンボルレプリカ生成・選択部３４３，２乗ユークリッド距離計算部３４４及び２乗ユークリッド距離加算部３４５は、それぞれ、図５に示す閾値判定部１７４，シンボルレプリカ生成・選択部１７５，２乗ユークリッド距離計算部１７６及び２乗ユークリッド距離加算部１７７と同様の構成であり、同様の処理を行う。【０１６１】
次に、最尤判定部２３１の動作の特徴的な点について説明する。【０１６２】
最終ステージであるステージ４に対応する判定部２３１は、最小２乗ユークリッド距離選択部２９６においては、ステージ１のシンボル点ｄ４（６４ＱＡＭなので６４個）の値が共通である６４２個（ｄ３のシンボル点数×ｄ２のシンボル点数）の２乗ユークリッド距離の中から最小値を選択し、２乗ユークリッド距離加算部２９５へ出力する。同様に、ステージ２のシンボル点ｄ3（６４ＱＡＭなので６４個）の値が共通である６４２個（ｄ４のシンボル点数×ｄ２のシンボル点数）の２乗ユークリッド距離の中から最小値を選択し、２乗ユークリッド距離加算部２９５へ出力する。【０１６３】
また、その最小値に対応するシンボル候補ｄ４，ｄ３，ｄ２の組（６４＋６４個）を信号点生成部２９１に出力する。【０１６４】
信号点生成部２９１では、受信信号ｚ１とＲ行列の要素であるｒ１，２，ｒ１，３，ｒ１，４が入力され、最小２乗ユークリッド距離選択部２９６から入力されるｄ４，ｄ３，ｄ２の組（６４＋６４個）に対して信号点ｚ１−ｒ１，２ｄ２−ｒ１，３ｄ３−ｒ１，４ｄ４を生成する。以降の処理は、２ｘ２ＭＩＭＯと同様である。【０１６５】
なお、最尤判定部２３２は、最尤判定部２３１と基本的には同様の動作を行うため説明は省略する。【０１６６】
このように本実施の形態２によれば、２乗ユークリッド距離計算回数は、６４＋６４２＋６４３＋６４４＝１７０４３５２０となる従来のＱＲ−ＭＬＤの方法と比較して、２乗ユークリッド距離計算回数を５３２８６４（＝（６４（ステージ１）＋６４２（ステージ２）＋６４３（ステージ３）＋２×６４（ステージ４））×２（第１、２信号処理））まで削減でき、それに伴ってＱＲ−ＭＬＤ回路の回路規模、消費電流を大幅に削減することができる。【０１６７】
言い換えれば、実施の形態２の信号分離装置によれば、演算量を、従来のＱＲ−ＭＬＤによる｛（２ｍ）＋（２ｍ）２＋（２ｍ）３＋…＋（２ｍ）Ｘ｝回から、｛（２ｍ）＋（２ｍ）２＋（２ｍ）３＋…＋（２ｍ）Ｘ−１＋（Ｘ／２）×（２ｍ）｝×２回（Ｘ：送信アンテナ数）に減少させることができる。したがって、演算量を削減しつつビット尤度の存在しない確率を下げることにより、演算量を削減でき、且つ、通信品質を向上させることができる。【０１６８】
なお、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されても良いし、一部又は全てを含むように１チップ化されても良い。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現しても良い。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用しても良い。さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行っても良い。例えば、バイオ技術の適用等が可能性としてあり得る。【０１６９】
なお、上述した本発明の態様は、ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用される、ＱＲ分解を伴うＭＬＤ方式の複数のステージによって信号分離を行う信号分離装置であって、最終のステージに係るシンボル候補に掛け合わされるチャネル推定行列の要素を入れ替えた行列を複数生成するチャネル行列生成手段と、生成された複数の行列のそれぞれを用いて、ＱＲ分解を行い、前記生成された行列のそれぞれに対応するユニタリ行列と上三角行列とを算出するＱＲ分解手段と、前記生成された行列毎に、当該行列に基づく前記ユニタリ行列の転置行列と受信信号との乗算を行う直交化手段と、最終ステージにおいて、前記ＱＲ分解手段と前記直交化手段の算出結果を用いて、最終ステージ前までのシンボル候補の組み合わせを固定した時の信号点と、当該信号点に最も近い最終ステージに係る候補点との２乗ユークリッド距離を示す量のみを算出する最尤判定手段とを具備するものであってもよい。また、前記算出された２乗ユークリッド距離を示す量を用いて、前記生成された行列毎に前記シンボル候補のみの対数尤度比を算出する尤度算出手段を更に具備するものであってもよい。【０１７０】
２００６年９月２５日出願の特願２００６−２５９７１０の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
【産業上の利用可能性】
【０１７１】
本発明に係る信号分離装置及び信号分離方法は、通信品質を維持した状態で、演算量を削減できる効果を有し、特にＭＩＭＯ通信を行う無線受信装置に用いられて好適なものとなる。
【図１】
2008038626.tif 000011
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年10月20日(2008.10.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用される、ＭＬＤ方式の２つのステージによって信号分離を行う信号分離装置であって、
第１のチャネル推定行列の列を入れ替えた第２のチャネル推定行列を生成するチャネル行列入れ替え部と、
前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれを用いて、ＱＲ分解を行い、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれに対応するユニタリ行列と三角行列とを算出する分解部と、
前記第１及び第２のチャネル推定行列毎に、前記ユニタリ行列の共役転置行列と受信信号とを乗算し、第１の直交化後受信信号と第２の直交化後受信信号とを算出する乗算部と、
ステージ１において、全ての第１の送信信号候補に対し、前記第１の送信信号候補と前記第１の直交化後受信信号とを用いて距離計算し、
ステージ２において、全ての前記第１の送信信号候補に対し閾値判定により第２の送信信号候補を決定し、さらに、全ての前記第１の送信信号候補に対し、前記第１の送信信号候補と前記第２の直交化後受信信号と前記第１の送信信号候補に対し決定された前記第２の送信信号候補とを用いて距離計算し、
全ての前記第１の送信信号候補に対し、前記ステージ１において算出された距離と、前記ステージ２において算出された距離とを加算し、全ての前記第１の送信信号候補に１対１で対応する加算結果を出力する最尤判定部と、
前記第１の送信信号候補の各ビットについて、０の場合の最小となる距離と１の場合の最小となる距離を、前記加算結果の中から選択し、選択された前記０の場合の最小となる距離と前記１の場合の最小となる距離とに基づいて対数尤度比を算出する対数尤度比算出部と、
を具備する信号分離装置。
【請求項２】
ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用される、ＭＬＤ方式の２つのステージによって信号分離を行う信号分離方法であって、
第１のチャネル推定行列の列を入れ替えた第２のチャネル推定行列を生成するチャネル入れ替えステップと、
前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれを用いて、ＱＲ分解を行い、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれに対応するユニタリ行列と三角行列とを算出する分解ステップと、
前記第１及び第２のチャネル推定行列毎に、前記ユニタリ行列の共役転置行列と受信信号とを乗算し、第１の直交化後受信信号と第２の直交化後受信信号とを算出する乗算ステップと、
ステージ１において、全ての第１の送信信号候補に対し、前記第１の送信信号候補と前記第１の直交化後受信信号とを用いて距離計算し、
ステージ２において、全ての前記第１の送信信号候補に対し閾値判定により第２の送信信号候補を決定し、さらに、全ての前記第１の送信信号候補に対し、前記第１の送信信号候補と前記第２の直交化後受信信号と前記第１の送信信号候補に対し決定された前記第２の送信信号候補とを用いて距離計算し、
全ての前記第１の送信信号候補に対し、前記ステージ１において算出された距離と、前記ステージ２において算出された距離とを加算し、全ての前記第１の送信信号候補に１対１で対応する加算結果を出力する最尤判定ステップと、
前記第１の送信信号候補の各ビットについて、０の場合の最小となる距離と１の場合の最小となる距離を、前記加算結果の中から選択し、選択された前記０の場合の最小となる距離と前記１の場合の最小となる距離とに基づいて対数尤度比を算出する対数尤度比算出ステップと、
を具備する信号分離方法。
【請求項３】
ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用される、ＭＬＤ方式のｍ個のステージ（ｍ≧３）によって信号分離を行う信号分離装置であって、
第１のチャネル推定行列の少なくとも第１列を異なる任意の列と入れ替えた第２のチャネル推定行列を生成するチャネル行列入れ替え部と、
前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれを用いて、ＱＲ分解を行い、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれに対応するユニタリ行列と三角行列とを算出する分解部と、
前記第１及び第２のチャネル推定行列毎に、前記ユニタリ行列の共役転置行列と受信信号とを乗算し、ｍ個の直交化後受信信号を算出する乗算部と、
最終ステージ前までの各ステージにおいて、（ｍ−１）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し、前記（ｍ−１）個の送信信号候補と前記（ｍ−１）個の直交化後受信信号とを用いて距離計算し、
最終ステージにおいて、前記（ｍ−１）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し閾値判定により第ｍの送信信号候補を決定し、さらに、前記（ｍ−１）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し、前記（ｍ−１）個の送信信号候補の全ての組み合わせと前記第ｍの直交化後受信信号と前記（ｍ−１）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し決定された前記第ｍの送信信号候補とを用いて距離計算し、
前記（ｍ−１）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し、前記最終ステージ前までの各ステージにおいて算出された距離と、前記最終ステージにおいて算出された距離とを加算し、
前記（ｍ−１）個の送信信号候補の全ての組み合わせに１対１で対応する加算結果を出力する最尤判定部と、
前記（ｍ−１）個の送信信号候補の各ビットについて、０の場合の最小となる距離と１の場合の最小となる距離を、前記加算結果の中から選択し、選択された前記０の場合の最小となる距離と前記１の場合の最小となる距離とに基づいて対数尤度比を算出する対数尤度比算出部と、
を具備する信号分離装置。
【請求項４】
ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用される、ＭＬＤ方式のｍ個のステージ（ｍ≧３）によって信号分離を行う信号分離方法であって、
第１のチャネル推定行列の少なくとも第１列を異なる任意の列と入れ替えた第２のチャネル推定行列を生成するチャネル行列入れ替えステップと、
前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれを用いて、ＱＲ分解を行い、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれに対応するユニタリ行列と三角行列とを算出する分解ステップと、
前記第１及び第２のチャネル推定行列毎に、前記ユニタリ行列の共役転置行列と
受信信号とを乗算し、ｍ個の直交化後受信信号を算出する乗算ステップと、
最終ステージ前までのステージにおいて、（ｍ−１）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し、前記（ｍ−１）個の送信信号候補と前記（ｍ−１）個の直交化後受信信号とを用いて距離計算し、
最終ステージにおいて、前記（ｍ−１）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し閾値判定により第ｍの送信信号候補を決定し、さらに、前記（ｍ−１）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し、前記（ｍ−１）個の送信信号候補の全ての組み合わせと前記第ｍの直交化後受信信号と前記（ｍ−１）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し決定された前記ｍの送信信号候補とを用いて距離計算し、
前記（ｍ−１）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し、前記最終ステージ前までの各ステージにおいて算出された距離と、前記最終ステージにおいて算出された距離とを加算し、
前記（ｍ−１）個の送信信号候補の全ての組み合わせに１対１で対応する加算結果を出力する最尤判定ステップと、
前記（ｍ−１）個の送信信号候補の各ビットについて、０の場合の最小となる距離と１の場合の最小となる距離を、前記加算結果の中から選択し、選択された前記０の場合の最小となる距離と前記１の場合の最小となる距離とに基づいて対数尤度比を算出する対数尤度比算出ステップと、
を具備する信号分離方法。
【手続補正書】
【提出日】平成21年2月19日(2009.2.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用される、ＭＬＤ方式の２つのステージによって信号分離を行う信号分離装置であって、
第１のチャネル推定行列の列を入れ替えた第２のチャネル推定行列を生成するチャネル行列入れ替え部と、
前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれを用いて、ＱＲ分解を行い、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれに対応するユニタリ行列と三角行列とを算出する分解部と、
前記第１及び第２のチャネル推定行列毎に、前記ユニタリ行列の共役転置行列と受信信号とを乗算し、第１の直交化後受信信号と第２の直交化後受信信号とを算出する乗算部と、
ステージ１において、全ての第１の送信信号候補に対し、前記第１の送信信号候補と前記第１の直交化後受信信号とを用いて距離計算し、
ステージ２において、全ての前記第１の送信信号候補に対し閾値判定により第２の送信信号候補を決定し、さらに、全ての前記第１の送信信号候補に対し、前記第１の送信信号候補と前記第２の直交化後受信信号と前記第１の送信信号候補に対し決定された前記第２の送信信号候補とを用いて距離計算し、
全ての前記第１の送信信号候補に対し、前記ステージ１において算出された距離と、前記ステージ２において算出された距離とを加算し、全ての前記第１の送信信号候補に１対１で対応する加算結果を出力する最尤判定部と、
前記第１の送信信号候補の各ビットについて、０の場合の最小となる距離と１の場合の最小となる距離を、前記加算結果の中から選択し、選択された前記０の場合の最小となる距離と前記１の場合の最小となる距離とに基づいて対数尤度比を算出する対数尤度比算出部と、
を具備する信号分離装置。
【請求項２】
ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用される、ＭＬＤ方式の２つのステージによって信号分離を行う信号分離方法であって、
第１のチャネル推定行列の列を入れ替えた第２のチャネル推定行列を生成するチャネル入れ替えステップと、
前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれを用いて、ＱＲ分解を行い、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれに対応するユニタリ行列と三角行列とを算出する分解ステップと、
前記第１及び第２のチャネル推定行列毎に、前記ユニタリ行列の共役転置行列と受信信号とを乗算し、第１の直交化後受信信号と第２の直交化後受信信号とを算出する乗算ステップと、
ステージ１において、全ての第１の送信信号候補に対し、前記第１の送信信号候補と前記第１の直交化後受信信号とを用いて距離計算し、
ステージ２において、全ての前記第１の送信信号候補に対し閾値判定により第２の送信信号候補を決定し、さらに、全ての前記第１の送信信号候補に対し、前記第１の送信信号候補と前記第２の直交化後受信信号と前記第１の送信信号候補に対し決定された前記第２の送信信号候補とを用いて距離計算し、
全ての前記第１の送信信号候補に対し、前記ステージ１において算出された距離と、前記ステージ２において算出された距離とを加算し、全ての前記第１の送信信号候補に１対１で対応する加算結果を出力する最尤判定ステップと、
前記第１の送信信号候補の各ビットについて、０の場合の最小となる距離と１の場合の最小となる距離を、前記加算結果の中から選択し、選択された前記０の場合の最小となる距離と前記１の場合の最小となる距離とに基づいて対数尤度比を算出する対数尤度比算出ステップと、
を具備する信号分離方法。
【請求項３】
ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用される、ＭＬＤ方式のm個のステージ（m≧3）によって信号分離を行う信号分離装置であって、
第１のチャネル推定行列の少なくとも第１列を異なる任意の列と入れ替えた第２のチャネル推定行列を生成するチャネル行列入れ替え部と、
前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれを用いて、ＱＲ分解を行い、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれに対応するユニタリ行列と三角行列とを算出する分解部と、
前記第１及び第２のチャネル推定行列毎に、前記ユニタリ行列の共役転置行列と受信信号とを乗算し、m個の直交化後受信信号を算出する乗算部と、
最終ステージ前までの各ステージにおいて、（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し、前記（m-1）個の送信信号候補と前記（m-1）個の直交化後受信信号とを用いて距離計算し、
最終ステージにおいて、前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し閾値判定により第mの送信信号候補を決定し、さらに、前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し、前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせと前記第mの直交化後受信信号と前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し決定された前記第mの送信信号候補とを用いて距離計算し、
前記(m-1)個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し、前記最終ステージ前までの各ステージにおいて算出された距離と、前記最終ステージにおいて算出された距離とを加算し、
前記(m-1)個の送信信号候補の全ての組み合わせに１対１で対応する加算結果を出力する最尤判定部と、
前記（m-1）個の送信信号候補の各ビットについて、０の場合の最小となる距離と１の場合の最小となる距離を、前記加算結果の中から選択し、選択された前記０の場合の最小となる距離と前記１の場合の最小となる距離とに基づいて対数尤度比を算出する対数尤度比算出部と、
を具備する信号分離装置。
【請求項４】
ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用される、ＭＬＤ方式のm個のステージ（m≧３）によって信号分離を行う信号分離方法であって、
第１のチャネル推定行列の少なくとも第１列を異なる任意の列と入れ替えた第２のチャネル推定行列を生成するチャネル行列入れ替えステップと、
前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれを用いて、ＱＲ分解を行い、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれに対応するユニタリ行列と三角行列とを算出する分解ステップと、
前記第１及び第２のチャネル推定行列毎に、前記ユニタリ行列の共役転置行列と受信信号とを乗算し、m個の直交化後受信信号を算出する乗算ステップと、
最終ステージ前までのステージにおいて、（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し、前記（m-1）個の送信信号候補と前記（m-1）個の直交化後受信信号とを用いて距離計算し、
最終ステージにおいて、前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し閾値判定により第mの送信信号候補を決定し、さらに、前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し、前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせと前記第mの直交化後受信信号と前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し決定された前記mの送信信号候補とを用いて距離計算し、
前記(m-1)個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し、前記最終ステージ前までの各ステージにおいて算出された距離と、前記最終ステージにおいて算出された距離とを加算し、
前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに１対１で対応する加算結果を出力する最尤判定ステップと、
前記（m-1）個の送信信号候補の各ビットについて、０の場合の最小となる距離と１の場合の最小となる距離を、前記加算結果の中から選択し、選択された前記０の場合の最小となる距離と前記１の場合の最小となる距離とに基づいて対数尤度比を算出する対数尤度比算出ステップと、
を具備する信号分離方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号分離装置および信号分離方法に関し、特に、ＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）方式の無線受信装置で使用される信号分離装置および信号分離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＱＲＭ−ＭＬＤ法（ＱＲ分解とＭアルゴリズムを用いた最尤判定法（ＭＬＤ：Maximum Likelihood Detection））による信号分離を行なう受信機として、特許文献１に開示されているものがある。同文献に示される受信機は、図１に示されるように、複数の受信アンテナ１０−１，１０−２，１０−３，１０−４と、チャネル推定部２０と、ランク付け部３０と、並べ換え部４０と、ＱＲ分解部５０と、信号変換部６０と、最尤判定部７０と、尤度出力部８０とを有する。最尤判定部７０は、４つの判定部７２−１，７２−２，７２−３，７２−４を有する。判定部の数は、送信信号数に合わせて設けられる。
【０００３】
各判定部は同様な処理ブロックを有するので、第４の判定部７２−４がそれらを代表して説明される。判定部は、シンボルレプリカ生成部７４−４と、二乗ユークリッド距離算出部７６−４と、生き残りシンボル候補選択部７８−４とを有する。ここで、信号ｘ＝（ｘ１．．．ｘ４）Ｔが、１６ＱＡＭの変調方式で４本の送信アンテナからそれぞれ送信されるものとする（上付文字の記号Ｔは、転置を表す。）。信号ｘは送信信号ベクトルとも呼ばれ、１つのシンボルを構成するものとする。ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４は送信信号又はベクトル成分とも呼ばれる。
【０００４】
チャネル推定部２０は、送信及び受信の双方の側で既知のパイロット信号を含む受信信号に基づいて、チャネルインパルス応答値（ＣＩＲ：ｃｈａｎｎｅｌ ｉｍｐｌｕｓｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）又はチャネル推定値を求める。チャネル推定値ｈｎｍを行列要素とする行列Ｈは、チャネル行列と呼ばれる。但し、ｈｎｍはｍ番目の送信アンテナとｎ番目の受信アンテナ間のチャネル推定値を表す。
【０００５】
ランク付け部３０は、受信された複数の受信信号ｙ１，．．．，ｙ４を電力の大きさの順に格付け又はランキングする。
【０００６】
並べ換え部４０は、複数の受信信号の並ぶ順序をＱＲ分解部５０及び信号変換部６０に通知する。
【０００７】
ＱＲ分解部５０は、チャネル推定部２０で求められたチャネル行列Ｈが、ユニタリ行列Ｑ及び上三角行列Ｒの積で表現されるように、行列Ｑ，Ｒを求める（Ｈ＝ＱＲ）。この場合におけるユニタリ行列Ｑは、ＱＨＱ＝ＱＱＨ＝Ｉを満たし、正方行列であってもよいし、行数及び列数が異なっていてもよい。上付き文字のＨは共役転置を表し、Ｉは単位行列を表す。
【０００８】
信号変換部６０は、受信信号ベクトルｙ＝（ｙ１．．．ｙ４）Ｔに、ユニタリ行列Ｑの共役転置行列ＱＨを乗算することで、信号変換を行なう。送信信号及び受信信号の間には、ｙ＝Ｈｘ＝ＱＲｘ が成立する。この式に左からＱＨを乗算すると、左辺は、ＱＨｙ＝ｚとなり、右辺は、ＱＨＱＲｘ＝Ｒｘとなるので、送信及び受信信号の関係は、ｚ＝Ｒｘのように表現できる。但し、ｚ＝（ｚ１．．．ｚ４）Ｔ＝ＱＨｙである。ｚはユニタリ変換後の受信信号ベクトルと呼ばれる。
【０００９】
受信ベクトルｚの各要素は、  
ｚ１＝ｒ１１ｘ１＋ｒ１２ｘ２＋ｒ１３ｘ３＋ｒ１４ｘ４ 
ｚ２＝ｒ２２ｘ２＋ｒ２３ｘ３＋ｒ２４ｘ４ 
ｚ３＝ｒ３３ｘ３＋ｒ３４ｘ４ 
ｚ４＝ｒ４４ｘ４ 
と書ける。
【００１０】
最尤判定部７０は、最尤判定法（ＭＬＤ法）により、送信信号の候補（シンボル候補とも言及される。）を絞り込む、即ち候補数を減らす。判定部７２−４のシンボルレプリカ生成部７４−４は、上三角行列Ｒの行列要素を用いて、受信信号ｙ４に対応する送信信号の候補を生成する。候補数は例えばＣ個で固定的に設定されている。
【００１１】
二乗ユークリッド距離算出部７６−４は、変換後の受信信号ｚ４と、Ｃ個の信号点の候補との二乗ユークリッド距離を算出する。二乗ユークリッド距離は、尤度を計算する際の基礎となるメトリックを表す。二乗ユークリッド距離の小さい候補が、送信されたシンボルに近いものとして判断される。
【００１２】
生き残りシンボル候補選択部７８−４は、各候補に対する二乗ユークリッド距離に基づいて、Ｓ１（≦Ｃ）個の候補を、生き残り候補として出力する。
【００１３】
尤度出力部８０は、最終段の生き残りシンボル候補選択部から出力された候補の尤度又は確からしさを算出する。より具体的には、この尤度は、対数尤度比（ＬＬＲ：Log Likelihood Ratio）で表現される。尤度出力部８０からの出力は、信号分離結果を表し、後段の復調部（例えば、ターボデコーダ）へ伝送される。
【００１４】
動作が次に説明される。受信機は、送信信号を４本の受信アンテナで受信信号ｙ１〜ｙ４として受信する。それらはチャネル推定部２０及び信号変換部６０に与えられる。チャネル推定部２０、ランク付け部３０及び並べ換え部４０により、複数の受信信号の並ぶ順序が決定される。ここでは、受信電力の大きさの順に受信信号が並べられ、簡単のため、ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４の順に受信電力が大きくなっているものとする。受信信号は、信号変換部６０により、ｚ＝（ｚ１．．．ｚ４）Ｔ＝ＱＨｙ のようにユニタリ変換され、変換後の信号が最尤判定部７０に入力される。
【００１５】
最尤判定部７０における第１段階（第１ステージ）では、初期設定に相当する処理が判定部７２−４にて行なわれる。この段階では、上記のｚ４に関する式に着目する。行列要素ｒ４４は既知であり、ｚ４は他の信号と干渉しておらず、１つの送信信号ｘ４にのみ依存していることが分かる。従って、送信信号ｘ４については、高々１６通りの信号点の候補しかない。シンボルレプリカ生成部７４−４は、ｘ４に関する１６個（Ｃ＝１６）の信号点の候補を生成する。言い換えれば、信号のコンスタレーション（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）上の１６個の信号点が選択される。これらの候補と第４の変換後の受信信号ｚ４との二乗ユークリッド距離が、二乗ユークリッド距離算出部７６−４で算出され、距離の小さい順にＳ１個の候補が選択され、それらは生き残り候補となる。
【００１６】
第２段階（第２ステージ）は、判定部７２−３にて行なわれる。ここでは、ｚ３に関する式に着目する。行列要素ｒ３３，ｒ３４は既知であり、ｘ４には１６通りの候補があり、ｘ３についても１６通りの信号点の候補が存在する。ｘ３に関する新たな信号点として１６個の信号点が、シンボルレプリカ生成部７４−３により導入される。従って、１６×１６＝２５６通りの信号点の組合せがあり得る（２５６個の候補がある。）。これらの候補と第３の受信信号z３との２５６通りの二乗ユークリッド距離が算出され、その値の小さい順に１６個（Ｓ２＝１６）の組合せを選択することで、候補が絞り込まれる。
【００１７】
第３段階（第３ステージ）は、判定部７２−２にて、同様な処理が行なわれる。この段階では、ｚ２に関する式に着目する。行列要素ｒ２２，ｒ２３，ｒ２4は既知であり、送信信号ｘ３，ｘ４の組合せは前段で１６通りの候補に絞られており、ｘ２については１６通りの信号点の候補が存在する。このため、シンボルレプリカ生成部７４−２は、ｘ２に関する１６個の候補を生成する。この場合も、２５６通りの信号点の組合せの中から、二乗ユークリッド距離の小さい１６通り（Ｓ３＝１６）の候補を選択することで、候補が絞り込まれる。
【００１８】
第４段階（第４ステージ、ここでは、最終ステージ）は、判定部７２−１にて、同様な処理が行なわれる。この段階では、ｚ１に関する式に着目する。行列要素ｒ１１，ｒ１２，ｒ１３，ｒ１４は既知であり、送信信号ｘ２，ｘ３，ｘ４の組合せは前段で１６通りの候補に絞られており、ｘ１については１６通りの信号点の候補が存在する。このため、シンボルレプリカ生成部７４−１は、ｘ１に関する１６個の候補を生成する。この場合も、２５６通りの信号点の組合せの中から、二乗ユークリッド距離の小さい１６通り（Ｓ４＝１６）の候補を選択することで、候補が絞り込まれる。
【００１９】
このようにして、各段階で候補数を一定数（Ｓ１≦Ｃ等）以下に制限することで、総ての可能な信号点の組合せについて二乗ユークリッド距離を算出せずに、送信信号の信号点の候補を絞り込むことができる。  
【特許文献１】特開２００６−１５７３９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、上記従来の信号分離方法においても演算量は多く更なる演算量の削減が望まれる。ところが、ただ単にシンボル候補を減らすだけでは、演算量は削減されるもののビット尤度が存在しない可能性があり、この場合には後段の復調の正確性が低下して、通信品質が劣化する可能性がある。また、特に、送信アンテナ数が少なく変調多値数が大きい場合には、最終ステージの演算量の大きさが問題となる。例えば、２×２ＭＩＭＯ、６４ＱＡＭ、ＱＲＭ−ＭＬＤの場合には、ステージ１のシンボル候補選択数をＮとすると、ステージ１およびステージ２における二乗ユークリッド距離計算回数は、それぞれ６４回、Ｎ×６４回となる。
【００２１】
本発明の目的は、演算量を削減しつつビット尤度の存在しない確率を下げることにより、演算量を削減でき、且つ、通信品質を向上させることができる信号分離装置および信号分離方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の信号分離装置は、ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用される、ＭＬＤ方式の２つのステージによって信号分離を行う信号分離装置であって、第１のチャネル推定行列の列を入れ替えた第２のチャネル推定行列を生成するチャネル行列入れ替え部と、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれを用いて、ＱＲ分解を行い、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれに対応するユニタリ行列と三角行列とを算出する分解部と、前記第１及び第２のチャネル推定行列毎に、前記ユニタリ行列の共役転置行列と受信信号とを乗算し、第１の直交化後受信信号と第２の直交化後受信信号とを算出する乗算部と、ステージ１において、全ての第１の送信信号候補に対し、前記第１の送信信号候補と前記第１の直交化後受信信号とを用いて距離計算し、ステージ２において、全ての前記第１の送信信号候補に対し閾値判定により第２の送信信号候補を決定し、さらに、全ての前記第１の送信信号候補に対し、前記第１の送信信号候補と前記第２の直交化後受信信号と前記第１の送信信号候補に対し決定された前記第２の送信信号候補とを用いて距離計算し、全ての前記第１の送信信号候補に対し、前記ステージ１において算出された距離と、前記ステージ２において算出された距離とを加算し、全ての前記第１の送信信号候補に１対１で対応する加算結果を出力する最尤判定部と、前記第１の送信信号候補の各ビットについて、０の場合の最小となる距離と１の場合の最小となる距離を、前記加算結果の中から選択し、選択された前記０の場合の最小となる距離と前記１の場合の最小となる距離とに基づいて対数尤度比を算出する対数尤度比算出部とを具備する構成を採る、
【００２３】
本発明の信号分離方法は、ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用される、ＭＬＤ方式の２つのステージによって信号分離を行う信号分離方法であって、第１のチャネル推定行列の列を入れ替えた第２のチャネル推定行列を生成するチャネル入れ替えステップと、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれを用いて、ＱＲ分解を行い、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれに対応するユニタリ行列と三角行列とを算出する分解ステップと、前記第１及び第２のチャネル推定行列毎に、前記ユニタリ行列の共役転置行列と受信信号とを乗算し、第１の直交化後受信信号と第２の直交化後受信信号とを算出する乗算ステップと、ステージ１において、全ての第１の送信信号候補に対し、前記第１の送信信号候補と前記第１の直交化後受信信号とを用いて距離計算し、ステージ２において、全ての前記第１の送信信号候補に対し閾値判定により第２の送信信号候補を決定し、さらに、全ての前記第１の送信信号候補に対し、前記第１の送信信号候補と前記第２の直交化後受信信号と前記第１の送信信号候補に対し決定された前記第２の送信信号候補とを用いて距離計算し、全ての前記第１の送信信号候補に対し、前記ステージ１において算出された距離と、前記ステージ２において算出された距離とを加算し、全ての前記第１の送信信号候補に１対１で対応する加算結果を出力する最尤判定ステップと、前記第１の送信信号候補の各ビットについて、０の場合の最小となる距離と１の場合の最小となる距離を、前記加算結果の中から選択し、選択された前記０の場合の最小となる距離と前記１の場合の最小となる距離とに基づいて対数尤度比を算出する対数尤度比算出ステップとを具備するようにした。
【００２４】
本発明の信号分離装置は、ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用される、ＭＬＤ方式のm個のステージ（m≧3）によって信号分離を行う信号分離装置であって、第１のチャネル推定行列の少なくとも第１列を異なる任意の列と入れ替えた第２のチャネル推定行列を生成するチャネル行列入れ替え部と、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれを用いて、ＱＲ分解を行い、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれに対応するユニタリ行列と三角行列とを算出する分解部と、前記第１及び第２のチャネル推定行列毎に、前記ユニタリ行列の共役転置行列と受信信号とを乗算し、m個の直交化後受信信号を算出する乗算部と、最終ステージ前までの各ステージにおいて、（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し、前記（m-1）個の送信信号候補と前記（m-1）個の直交化後受信信号とを用いて距離計算し、最終ステージにおいて、前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し閾値判定により第mの送信信号候補を決定し、さらに、前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し、前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせと前記第mの直交化後受信信号と前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し決定された前記第mの送信信号候補とを用いて距離計算し、前記(m-1)個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し、前記最終ステージ前までの各ステージにおいて算出された距離と、前記最終ステージにおいて算出された距離とを加算し、前記(m-1)個の送信信号候補の全ての組み合わせに１対１で対応する加算結果を出力する最尤判定部と、前記（m-1）個の送信信号候補の各ビットについて、０の場合の最小となる距離と１の場合の最小となる距離を、前記加算結果の中から選択し、選択された前記０の場合の最小となる距離と前記１の場合の最小となる距離とに基づいて対数尤度比を算出する対数尤度比算出部とを具備するようにした。
【００２５】
また、本発明の信号分離方法は、ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用される、ＭＬＤ方式のm個のステージ（m≧３）によって信号分離を行う信号分離方法であって、第１のチャネル推定行列の少なくとも第１列を異なる任意の列と入れ替えた第２のチャネル推定行列を生成するチャネル行列入れ替えステップと、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれを用いて、ＱＲ分解を行い、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれに対応するユニタリ行列と三角行列とを算出する分解ステップと、前記第１及び第２のチャネル推定行列毎に、前記ユニタリ行列の共役転置行列と受信信号とを乗算し、m個の直交化後受信信号を算出する乗算ステップと、最終ステージ前までのステージにおいて、（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し、前記（m-1）個の送信信号候補と前記（m-1）個の直交化後受信信号とを用いて距離計算し、最終ステージにおいて、前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し閾値判定により第mの送信信号候補を決定し、さらに、前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し、前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせと前記第mの直交化後受信信号と前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し決定された前記mの送信信号候補とを用いて距離計算し、前記(m-1)個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し、前記最終ステージ前までの各ステージにおいて算出された距離と、前記最終ステージにおいて算出された距離とを加算し、  前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに１対１で対応する加算結果を出力する最尤判定ステップと、前記（m-1）個の送信信号候補の各ビットについて、０の場合の最小となる距離と１の場合の最小となる距離を、前記加算結果の中から選択し、選択された前記０の場合の最小となる距離と前記１の場合の最小となる距離とに基づいて対数尤度比を算出する対数尤度比算出ステップとを具備するようにした。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、演算量を削減でき、且つ、通信品質の向上化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態における信号分離装置は、ＭＩＭＯ方式の無線受信機に用いられるものとする。
【００２８】
（実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１に係る信号分離装置１００の構成を示すブロック図である。
【００２９】
図２に示す信号分離装置１００は、チャネル行列入替部１１０と、ＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２１，１２２と、最尤判定（ＭＬＤ）部１３１，１３２と、ＬＬＲ算出部１４１，１４２とを有する。なお、この信号分離装置１００では、ＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２１、最尤判定部１３１及びＬＬＲ算出部１４１によって第１信号処理部１５１が構成され、ＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２２、最尤判定部１３２及びＬＬＲ算出部１４２によって第１信号処理部１５１とは別系統の第２信号処理部１５２が構成されている。これら第１信号処理部１５１及び第２信号処理部１５２は、同様の回路構成であり入出力信号のみが異なるものとなっている。なお、第１信号処理部１５１及び第２信号処理部１５２は、ここでは、並行処理で行う様にしたがこれに限らず、ひとつの処理部で、第１信号処理部１５１及び第２信号処理部１５２の各処理を時系列的に行うようにしてもよい。
【００３０】
チャネル行列入替部１１０は、最終のステージに係るシンボル候補に掛け合わされる受信信号のチャネル推定行列の要素を入れ替えた行列を複数生成する。
【００３１】
チャネル行列入替部１１０では、チャネル推定行列の要素を入れ替えた行列は、チャネル推定行列における最初（最も左側）の列ベクトルが異なるように配置した複数の行列を生成する。例えば、４つの受信信号を受信する場合、チャネル推定行列の最初の列ベクトルに、４つの送信ストリームのうち、異なる送信ストリームに対応する列ベクトルが入る２つ以上の行列を生成する。この場合、最初の列ベクトル以外の列ベクトルについては、残った送信ストリームに対応する列ベクトルをどのように配置してもよい。
【００３２】
ここでは、第１信号処理部１５１に対して、チャネル行列Ｈを出力し、第２信号処理部１５２に対して、下記式（１）で示すチャネル行列Ｈの送信ストリーム成分である列ベクトルを入れ替えた下記式（１）で示すチャネル行列Ｈ’を出力する。
【００３３】
【数１】
2008038626.tif 000020
【００３４】
第１信号処理部１５１のＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２１には、チャネル行列入替部１１０からチャネル行列Ｈと、受信信号Ｙ（ｙ１，ｙ２）とが入力される。ＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２１は、入力されるチャネル行列Ｈに対してＱＲ分解を行い、入力されるチャネル推定値Ｈをユニタリ行列Ｑと上三角行列Ｒとに分解するとともに、受信信号Ｙと生成したＱ行列を用いて、直交化後の受信信号Ｚ＝ＱＨＹを生成する。これにより、ＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２１は、受信信号ＺとＲ行列を最尤判定部１３１に出力する。
【００３５】
第２信号処理部１５２のＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２２には、チャネル行列入替部１１０から、第１信号処理部１５１のＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２１に入力されたチャネル行列Ｈの送信ストリーム成分を入れ替えたチャネル行列Ｈ’と、受信信号Ｙ（ｙ１，ｙ２）とが入力される。
【００３６】
このＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２２は、入力されるチャネル行列Ｈ’に対して、ＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２１と同様にＱＲ分解を行い、入力されるチャネル推定値Ｈ’をユニタリ行列Ｑ’と上三角行列Ｒ’とに分解するとともに、受信信号Ｙと生成したＱ’行列を用いて、直交化後の受信信号Ｚ’＝Ｑ’ＨＹを生成する。これにより、ＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２２は、受信信号Ｚ’とＲ’行列を最尤判定部１３２に出力する。
【００３７】
最尤判定部１３１は、ＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２１から入力される受信信号ＺとＲ行列とを用いて、受信する送信ストリームの数分のステージここでは、２ステージで２乗ユークリッド距離を示す量を算出する。
【００３８】
最尤判定部１３１では、特に、最終ステージ（ここでは２ステージ目）において、最終ステージ前（ここではステージ１）までのシンボル候補の組み合わせを固定した時の信号点と、当該信号点に最も近い最終ステージに係る候補点との２乗ユークリッド距離を示す量のみを算出して、ＬＬＲ算出部１４１に出力する。
【００３９】
最尤判定部１３２は、ＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２２から入力される受信信号Ｚ’とＲ’行列とを用いて、受信する送信ストリームの数分のステージここでは、２ステージで２乗ユークリッド距離を示す量を算出する。
【００４０】
最尤判定部１３２では、特に、最終ステージ（ここでは２ステージ目）において、最終ステージ前（ここではステージ１）までのシンボル候補の組み合わせを固定した時の信号点と、当該信号点に最も近い最終ステージに係る候補点との２乗ユークリッド距離を示す量のみを算出して、ＬＬＲ算出部１４２に出力する。
【００４１】
なお、これら最尤判定部１３１，１３２の詳細な説明については後述する。
【００４２】
ＬＬＲ算出部１４１は、最尤判定部１３１から入力されるステージ１の２乗ユークリッド距離ｅ１とステージ２の２乗ユークリッド距離ｅ２とを用いて、ステージ１のシンボル候補ｄ２の各ビットの尤度を算出、つまりステージ１のシンボル候補ｄ２の全ビットの対数尤度値を含む対数尤度値を算出する。
【００４３】
ＬＬＲ算出部１４２は、最尤判定部１３２から入力されるステージ１の２乗ユークリッド距離ｅ１’と、ステージ２の２乗ユークリッド距離ｅ２’とを用いて、ステージ２のシンボル候補ｄ１の各ビットの尤度を算出、つまりシンボル候補ｄ１の全ビットの対数尤度値を含む対数尤度値を算出する。
【００４４】
ここで、各信号処理部１５１，１５２における最尤判定部１３１，１３２について詳細に説明する。
【００４５】
図３は、図２に示す最尤判定部１３１の構成を示すブロック図である。
【００４６】
最尤判定部１３１は、大きく分けてステージ１とステージ２で用いられる各構成要素を有し、ステージ１で用いられる構成要素としてはシンボルレプリカ生成部１６１と２乗ユークリッド距離計算部１６２とを有する。
【００４７】
シンボルレプリカ生成部１６１には、Ｒ行列の要素であるｒ２，２が入力される。このシンボルレプリカ生成部１６１は、これら入力された信号を用いて、ｄ２の全通り（６４ＱＡＭである場合、６４個）に対してシンボルレプリカｒ２，２ｄ２を生成して２乗ユークリッド距離計算部１６２に出力する。
【００４８】
２乗ユークリッド距離計算部１６２には、受信信号ｚ２と、シンボルレプリカ生成部１６１からシンボルレプリカｒ２，２ｄ２とが入力される。なお、ｚ２はステージ１の「信号点」であり、ｄ２はステージ１のシンボル候補であり、ｒ２，２ｄ２はステージ１の候補点である。
【００４９】
２乗ユークリッド距離計算部１６２は、入力される信号を用いて、ｄ２の全通り（６４ＱＡＭである場合、６４個）に対して、受信信号ｚ２とシンボルレプリカｒ２，２ｄ２の間の２乗ユークリッド距離ｅ１（ｅ１＝｜ｚ２−ｒ２，２ｄ２｜２）を計算する。算出した２乗ユークリッド距離ｅ１は、２乗ユークリッド距離加算部１６７に出力される。なお、このステージ１の２乗ユークリッド距離計算回数は６４回となる。
【００５０】
ステージ２で用いられる構成要素として、信号点生成部１６３と、閾値判定部１６４と、シンボルレプリカ生成・選択部１６５と、２乗ユークリッド距離計算部１６６と、２乗ユークリッド距離加算部１６７とを有する。
【００５１】
信号点生成部１６３には、受信信号ｚ１とＲ行列の要素であるｒ１，２が入力される。信号点生成部１６３は、これら入力された信号を用いて、ｄ２の全通り（６４ＱＡＭである場合、６４個）に対して信号点ｚ１−ｒ１，２ｄ２を生成し、閾値判定部１６４に出力する。なお、ｚ１−ｒ１，２ｄ２はステージ２の「シンボル候補固定時の信号点」である。
【００５２】
閾値判定部１６４は、最終ステージに係る判定部１３１ｂにおいて、最終ステージ前までのシンボル候補の組み合わせを固定した時の信号点に最も近い最終ステージに係る候補点を検出する。
【００５３】
ここでは、閾値判定部１６４は、信号点生成部１６３から入力される全ての信号点ｚ１−ｒ１，２ｄ２（６４個）に対して、ＩＱ軸それぞれにおける閾値判定を行い、コンスタレーション上で最も近い最近傍信号点となるシンボル候補（候補点）ｄ１を検出して、シンボルレプリカ生成・選択部１６５に出力する。
【００５４】
ここで、閾値判定部１６４における閾値判定を具体的に説明する。
【００５５】
図４は、閾値判定部１６４の動作の説明に供する図である。
【００５６】
図４の●で示す信号点ｚ１−ｒ１，２ｄ２に対して閾値判定を行う場合、コンスタレーション上のどの区画内に含まれるかを決定する。
【００５７】
図４では、例えば、符号の正負の判定、±４ｒ１，１に対する大小判定、±２，６ｒ１，１に対する大小判定等の判定を行い、信号点に最も近い最終ステージに係る候補点としてのシンボル候補（ｄ１＝０００００１）を決定する。
【００５８】
この決定によって、閾値判定部１６４は、各信号点ｚ１−ｒ１，２ｄ２（６４個）に対応するｄ１を決定して、シンボルレプリカ生成・選択部１６５に出力する。
【００５９】
なお、このステージ２におけるシンボル候補ｄ１は、ステージ１でのシンボル候補ｄ２を任意のある値に固定した場合、２乗ユークリッド距離ｅ２＝｜ｚ１−ｒ１，２ｄ２−ｒ１，１ｄ１｜２の関係が成り立つことから、最小の２乗ユークリッド距離ｅ２を取ることになる。
【００６０】
シンボルレプリカ生成・選択部１６５には、Ｒ行列の要素であるｒ１，１と、閾値判定部１６４からのシンボル候補ｄ１（ここでは６４個の候補）が入力される。シンボルレプリカ生成・選択部１６５は、入力される信号を用いて、シンボル候補ｄ１の全通り（６４ＱＡＭなので６４個）に対応するシンボルレプリカｒ１，１ｄ１を生成し、閾値判定部１６４から入力されるシンボル候補ｄ１（シンボル候補ｄ２を固定した時に２乗ユークリッド距離が最小となる候補）に応じてｒ１，１ｄ１（６４個）を選択する。
【００６１】
なお、シンボル候補ｄ１はステージ２のシンボル候補であり、ｒ１，１ｄ１はステージ２の候補点である。シンボル候補ｄ２は、６４ＱＡＭの場合、異なるものが６４個存在するため、そのシンボル候補ｄ２に対応するシンボル候補ｄ１も６４個存在する。但し、異なるシンボル候補ｄ２で対応するシンボル候補ｄ１が共通することがある。
【００６２】
２乗ユークリッド距離計算部１６６は、最終ステージ前まで（ここではステージ１に係る判定部１３１ａ）のシンボル候補ｄ２の組み合わせを固定した時の信号点（ｚ１−ｒ１，２ｄ２）に最も近い最終ステージに係る候補点ｄ１と、固定した時の信号点（ｚ１−ｒ１，２ｄ２）との２乗ユークリッド距離を示す量のみを算出する。
【００６３】
つまり、２乗ユークリッド距離計算部１６６では、各信号点ｚ１−ｒ１，２ｄ２（６４個）とその信号点に対応するシンボルレプリカｒ１，１ｄ１（６４個）から２乗ユークリッド距離ｅ２を計算する。
【００６４】
２乗ユークリッド距離計算部１６６は、各シンボル候補ｄ２に応じて最小の２乗ユークリッド距離を取るｅ２しか計算しない。このため、本実施の形態では、ステージ２の２乗ユークリッド距離計算回数は６４回となる。
【００６５】
この２乗ユークリッド距離計算部１６６は、算出した２乗ユークリッド距離ｅ２を、２乗ユークリッド距離加算部１６７に出力する。
【００６６】
２乗ユークリッド距離加算部１６７は、シンボル候補ｄ２の各々に応じたステージ１の２乗ユークリッド距離ｅ１と、各ｄ２，ｄ１の組に応じたステージ２の２乗ユークリッド距離ｅ２を加算し、最終的な２乗ユークリッド距離ｅ（＝ｅ１＋ｅ２）を算出する。算出された最終的な２乗ユークリッド距離ｅ（＝ｅ１＋ｅ２）は、ＬＬＲ算出部１４１（図２参照）に出力される。
【００６７】
続いて、第２信号処理部１５２における最尤判定部１３２について説明する。なお、この第２信号処理部１５２は、第１信号処理部１５１と比較して、入力される値がＺ、ＲからＺ’、Ｒ’に変更される点のみ異なり、その他の基本的な構成及び動作は、第１信号処理部と同様である。
【００６８】
図５は、図２に示す最尤判定部１３２の構成を示すブロック図である。
【００６９】
最尤判定部１３２は、大きく分けてステージ１とステージ２で用いられる各構成要素を有し、ステージ１で用いられる構成要素としてはシンボルレプリカ生成部１７１と２乗ユークリッド距離計算部１７２とを有する。
【００７０】
シンボルレプリカ生成部１７１には、入力されるチャネル行列の送信ストリーム成分が入れ替えられた信号、つまり、第１信号処理部１５１のシンボルレプリカ生成部１６１に入力される信号と異なるＲ’行列の要素であるｒ２，２’が入力される。このシンボルレプリカ生成部１７１は、入力された信号を用いて、ｄ１の全通り（６４ＱＡＭである場合、６４個）に対してシンボルレプリカｒ２，２’ｄ１を生成して２乗ユークリッド距離計算部１７２に出力する。
【００７１】
２乗ユークリッド距離計算部１７２には、受信信号ｚ２’と、シンボルレプリカ生成部１７１からシンボルレプリカｒ２，２’ｄ１とが入力される。２乗ユークリッド距離計算部１７２は、入力される信号を用いて、ｄ１の全通り（６４ＱＡＭである場合、６４個）に対して、受信信号ｚ２’とシンボルレプリカｒ２，２’ｄ１の間の２乗ユークリッド距離ｅ１’（ｅ１’＝｜ｚ２’−ｒ２，２’ｄ１｜２）を計算する。算出した２乗ユークリッド距離ｅ１は、２乗ユークリッド距離加算部１７７に出力される。このステージ１の２乗ユークリッド距離計算回数は６４回となる。
【００７２】
ステージ２で用いられる構成要素も第１信号処理部１５１のものと同様に、信号点生成部１７３と、閾値判定部１７４と、シンボルレプリカ生成・選択部１７５と、２乗ユークリッド距離計算部１７６と、２乗ユークリッド距離加算部１７７とを有する。
【００７３】
信号点生成部１７３には、受信信号ｚ１’とＲ行列の要素であるｒ１，２’が入力される。信号点生成部１７３は、これら入力された信号を用いて、ｄ１の全通り（６４ＱＡＭである場合、６４個）に対して信号点ｚ１’−ｒ１，２’ｄ１を生成し、閾値判定部１７４に出力する。
【００７４】
閾値判定部１７４は、最終ステージに係る判定部１３２ｂにおいて、最終ステージ前までのシンボル候補の組み合わせを固定した時の信号点に最も近い最終ステージに係る候補点を検出する。
【００７５】
ここでは、閾値判定部１７４では、信号点生成部１７３から入力される全ての信号点ｚ１’−ｒ１，２’ｄ１（６４個）に対して、ＩＱ軸それぞれにおける閾値判定を行い、コンスタレーション上で最も近い最近傍点となるシンボル候補（候補点）ｄ２を検出して、シンボルレプリカ生成・選択部１７５に出力する。
【００７６】
閾値判定部１７４における、入力される全ての信号点ｚ１’−ｒ１，２’ｄ１に対する閾値判定は、閾値判定部１６４における閾値判定と同様に行われる。つまり、図５を参照すると、図５のコンスタレーション上において、信号点信号点ｚ１’−ｒ１，２’ｄ１に対する符号の正負の判定、±４ｒ１，１に対する大小判定、±２，６ｒ１，１に対する大小判定等の判定を行い、第１信号処理部１５１と同様に、コンスタレーション上のどの区画中に含まれるかを決定する。
【００７７】
この判定によって、閾値判定部１７４は、各信号点信号点ｚ１’−ｒ１，２’ｄ１（６４個）に対応するｄ２、つまり、信号点に最も近い最終ステージに係る候補点としてのシンボル候補ｄ２を決定して、シンボルレプリカ生成・選択部１７５に出力する。
【００７８】
なお、このステージ２におけるシンボル候補ｄ２は、ステージ１でのシンボル候補ｄ１を任意のある値に固定した場合、２乗ユークリッド距離ｅ２’＝｜ｚ１’−ｒ１，２’ｄ１−ｒ１，１’ｄ２｜２の関係が成り立つことから、最小の２乗ユークリッド距離ｅ２’を取ることになる。
【００７９】
シンボルレプリカ生成・選択部１７５では、Ｒ行列の要素であるｒ１，１’と、閾値判定部１７４からのシンボル候補ｄ２（ここでは６４個の候補）が入力される。シンボルレプリカ生成・選択部１７５は、入力される信号を用いて、シンボル候補ｄ２の全通り（６４ＱＡＭなので６４個）に対してシンボルレプリカｒ１，１’ｄ２を生成し、閾値判定部１７４から入力されるｄ２（シンボル候補ｄ１を固定した時に２乗ユークリッド距離が最小となる候補）に応じてｒ１，１’ｄ２（６４個）を選択する。
【００８０】
なお、シンボル候補ｄ１は、６４ＱＡＭの場合、異なるものが６４個存在し、そのシンボル候補ｄ１に対応するシンボル候補ｄ２も６４個存在する。但し、異なるシンボル候補ｄ１で対応するシンボル候補ｄ２が共通することがある。
【００８１】
２乗ユークリッド距離計算部１７６は、最終ステージ前まで（ここではステージ１に係る判定部１３２ａ）のシンボル候補ｄ２の組み合わせを固定した時の信号点（ｚ１’−ｒ１，２’ｄ２）に最も近い最終ステージに係る候補点ｄ２と、固定した時の信号点（ｚ１’−ｒ１，２’ｄ２）との２乗ユークリッド距離を示す量のみを算出する。
【００８２】
つまり、２乗ユークリッド距離計算部１７６では、各信号点ｚ１’−ｒ１，２’ｄ１（６４個）とその信号点に対応するシンボルレプリカｒ１，１’ｄ２（６４個）から２乗ユークリッド距離ｅ２’を計算する。
【００８３】
２乗ユークリッド距離計算部１７６は、各シンボル候補ｄ１に応じて最小の２乗ユークリッド距離を取るｅ２’しか計算しない。このため、本実施の形態では、ステージ２の２乗ユークリッド距離計算回数は６４回となる。
【００８４】
２乗ユークリッド距離計算部１７６は、算出した２乗ユークリッド距離ｅ２’を、２乗ユークリッド距離加算部１７７に出力する。
【００８５】
２乗ユークリッド距離加算部１７７は、シンボル候補ｄ１の各々に応じたステージ１の２乗ユークリッド距離ｅ１’と、各ｄ２，ｄ１の組に応じたステージ２の２乗ユークリッド距離ｅ２’を加算し、最終的な２乗ユークリッド距離ｅ’（＝ｅ１’＋ｅ２’）を算出する。算出された最終的な２乗ユークリッド距離ｅ（＝ｅ１＋ｅ２）は、ＬＬＲ算出部１４２（図２参照）に出力される。
【００８６】
次に動作を説明する。第１信号処理のＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２１ではチャネル行列Ｈが入力され、ＱＲ分解を行うことにより、Ｑ行列とＲ行列を生成するとともに、受信信号Ｙと生成したＱ行列を用いることにより、受信信号Ｚ＝ＱＨＹを生成する。これにより、第１信号処理のＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２１から、最尤判定部１３１に受信信号ＺとＲ行列が出力される。
【００８７】
第２信号処理のＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２２では第１信号処理のＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２１に入力されたチャネル行列Ｈの送信ストリーム成分を入れ替えたチャネル行列Ｈ’（式５）が入力され、第１信号処理と同様にＱＲ分解を行うことにより、Ｑ’行列とＲ’行列を生成する。また、同様に、受信信号Ｙと生成したＱ’行列を用いることにより、ＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２２は、受信信号Ｚ’＝Ｑ’ＨＹを生成し、受信信号Ｚ’とＲ’行列とを最尤判定部１３２に出力する。
【００８８】
次に、第１信号処理における最尤判定部１３１の動作について説明する。
【００８９】
ステージ１、つまり最終ステージ前の判定部１３１ａにおけるシンボルレプリカ生成部１６１において、Ｒ行列の要素であるｒ２，２が入力され、ｄ２の全通り（６４ＱＡＭなので６４個）に対してシンボルレプリカｒ２，２ｄ２を生成する。２乗ユークリッド距離計算部１６２では、ｄ２の全通り（６４ＱＡＭなので６４個）に対して受信信号ｚ２とシンボルレプリカｒ２，２ｄ２の間の２乗ユークリッド距離（ｅ１＝｜ｚ２−ｒ２，２ｄ２｜２）を計算する。よって、最終ステージ前の判定部１３１ａにおける２乗ユークリッド距離計算回数は６４回となる。
【００９０】
ステージ２、つまり最終ステージの判定部１３１ｂにおける信号点生成部１６３では、受信信号ｚ１とＲ行列の要素であるｒ１，２が入力され、ｄ２の全通り（６４ＱＡＭなので６４個）に対して信号点ｚ１−ｒ１，２ｄ２を生成する。閾値判定部１６４では、全ての信号点ｚ１−ｒ１，２ｄ２（６４個）に対して、ＩＱ軸それぞれにおける閾値判定（１、信号点の符号が正負のどちらか？２、±４ｒ１，１より大きいか小さいか？３、±２，６ｒ１，１より大きいか小さいか？）を行い、コンスタレーション（図４参照）上のどの区画に含まれるかを決定して、各信号点ｚ１−ｒ１，２ｄ２（６４個）に対応するｄ１を決定する。
【００９１】
このｄ１は、ｄ２が任意のある値に固定された場合、２乗ユークリッド距離ｅ２＝｜ｚ１−ｒ１，２ｄ２−ｒ１，１ｄ１｜２の関係式が成り立つため、最小の２乗ユークリッド距離ｅ２を取ることになる。
【００９２】
シンボルレプリカ生成・選択部１６５では、Ｒ行列の要素であるｒ１，１が入力され、ｄ１の全通り（６４ＱＡＭなので６４個）に対してシンボルレプリカｒ１，１ｄ１を生成し、閾値判定部１６４からの、ｄ２を固定した時に２乗ユークリッド距離が最小となるｄ１に応じてｒ１，１ｄ１（６４個）を選択する。
【００９３】
２乗ユークリッド距離計算部１６６では、各信号点ｚ１−ｒ１，２ｄ２（６４個）とその信号点に対応するシンボルレプリカｒ１，１ｄ１（６４個）から２乗ユークリッド距離ｅ２を計算する。このとき、図６の右上に示されるように各ｄ２に応じて最小の２乗ユークリッド距離を取るｅ２しか計算しない。このため、ステージ２の２乗ユークリッド距離計算回数は６４回となっている。
【００９４】
最後に、２乗ユークリッド距離加算部１６７において、各ｄ２に応じたステージ１の２乗ユークリッド距離と、各ｄ２，ｄ１の組に応じたステージ２の２乗ユークリッド距離を加算し、最終的な２乗ユークリッド距離ｅ（＝ｅ１＋ｅ２）を算出する。これまでの処理により、ｄ２の各ビットの対数尤度比計算に必要な２乗ユークリッド距離は全て出揃ったこととなる。なお、対数尤度比（ＬＬＲ）計算では、各ビットが０または１となる場合の最小の２乗ユークリッド距離しか用いられない。このため、ｄ２の対数尤度値を算出する場合には、ｄ２のビット値が共通であれば最小の２乗ユークリッド距離を取るものしか選択されないことになる。
【００９５】
続いて、第２信号処理における最尤判定部１３２の動作について説明する。
【００９６】
この第２処理の基本的な動作は第１信号処理部と同様であり、入力される値がＺ、ＲからＺ’、Ｒ’に変更される点のみが異なる。
【００９７】
ステージ１、つまり最終ステージ前の判定部１３２ａにおけるシンボルレプリカ生成部１７１では、Ｒ’行列の要素であるｒ２，２’が入力され、ｄ１（チャネル行列の送信ストリーム成分が入れ替えられたため、第２信号処理のステージ１ではｄ１となる。）の全通り（６４ＱＡＭなので６４個）に対してシンボルレプリカｒ２，２’ｄ１を生成する。２乗ユークリッド距離計算部１７２では、ｄ１の全通り（６４ＱＡＭなので６４個）に対して受信信号ｚ２’とシンボルレプリカｒ２，２’ｄ１の間の２乗ユークリッド距離（ｅ１’＝｜ｚ２’−ｒ２，２’ｄ１｜２）を計算する。
【００９８】
よって、最終ステージ前の判定部１３２ｂにおける２乗ユークリッド距離計算回数は６４回となる。
【００９９】
ステージ２も同様に、信号点生成部１７３では、受信信号ｚ１’とＲ行列の要素であるｒ１，２’が入力され、ｄ１の全通り（６４ＱＡＭなので６４個）に対して信号点ｚ１’−ｒ１，２’ｄ１を生成する。閾値判定部１７４では、全ての信号点ｚ１’−ｒ１，２’ｄ１（６４個）に対して、ＩＱ軸それぞれにおける閾値判定を行い、第１信号処理と同様にコンスタレーション上のどの区画に含まれるかを決定して、各信号点ｚ１’−ｒ１，２’ｄ１（６４個）に対応するｄ２を決定する。
【０１００】
このｄ２は、ｄ１が任意のある値に固定された場合、２乗ユークリッド距離ｅ２’＝｜ｚ１’−ｒ１，２’ｄ１−ｒ１，１’ｄ２｜２の関係式が成り立つため、最小の２乗ユークリッド距離ｅ２’を取ることになる。
【０１０１】
シンボルレプリカ生成・選択部１７５では、Ｒ行列の要素であるｒ１，１’が入力され、ｄ２の全通り（６４ＱＡＭなので６４個）に対してシンボルレプリカｒ１，１’ｄ２を生成し、閾値判定部１７４から入力される、ｄ１を固定した時に２乗ユークリッド距離が最小となるｄ２に応じてｒ１，１’ｄ２（６４個）を選択する。
【０１０２】
２乗ユークリッド距離計算部１７６では、各信号点ｚ１’−ｒ１，２’ｄ１（６４個）とその信号点に対応するシンボルレプリカｒ１，１’ｄ２（６４個）から２乗ユークリッド距離ｅ２’を計算する。このとき、図６の右下に示されるように各ｄ１に応じて最小の２乗ユークリッド距離を取るｅ２’しか計算しない。このため、ステージ２の２乗ユークリッド距離計算回数は６４回である。
【０１０３】
最後に、２乗ユークリッド距離加算部１７７において、各ｄ１に応じたステージ１の２乗ユークリッド距離と、各ｄ１，ｄ２の組に応じたステージ２の２乗ユークリッド距離を加算し、最終的な２乗ユークリッド距離ｅ’（＝ｅ１’＋ｅ２’）を算出する。以上の処理により、ｄ１の各ビットの対数尤度比計算に必要な２乗ユークリッド距離は全て出揃ったこととなる。（対数尤度比（ＬＬＲ）計算では、各ビットが０または１となる場合の最小の２乗ユークリッド距離しか用いられない。このため、ｄ１の対数尤度値を算出する場合には、ｄ１のビット値が共通であれば最小の２乗ユークリッド距離を取るものしか選択されない。
【０１０４】
続いて、最尤判定部１３１，１３２から出力される２乗ユークリッド距離を用いたＬＬＲ算出部１４１，１４２の動作について説明する。
【０１０５】
第１信号処理部１５１のＬＬＲ算出部１４１では、入力される２乗ユークリッド距離ｅ（ｄ２）からｄ２の各ビットの０と１の場合の最小となる２乗ユークリッド距離を選択し、その最小２乗ユークリッド距離の差からｄ２の各ビットの対数尤度比（ＬＬＲ）を算出する。
【０１０６】
例えば、ｄ２の最上位ビットを対象とした場合、ＬＬＲ算出部１４１は、ｄ２＝００００００〜０１１１１１の２乗ユークリッド距離ｅから０の中の最小２乗ユークリッド距離を選択し、ｄ２＝１０００００〜１１１１１１の２乗ユークリッド距離ｅから１の中の最小２乗ユークリッド距離を選択する。
【０１０７】
同様に第２信号処理部１５２のＬＬＲ算出部１４２では、入力される２乗ユークリッド距離ｅ（ｄ１）からｄ１の各ビットの０と１の場合の最小となる２乗ユークリッド距離を選択し、その最小２乗ユークリッド距離の差からｄ１の各ビットの対数尤度比（ＬＬＲ）を算出する。
【０１０８】
例えば、ｄ１の最上位ビットを対象とした場合、ＬＬＲ算出部１４２では、ｄ１＝００００００〜０１１１１１の２乗ユークリッド距離ｅ’から０の中の最小２乗ユークリッド距離を選択し、ｄ１＝１０００００〜１１１１１１の２乗ユークリッド距離ｅ’から１の中の最小２乗ユークリッド距離を選択する。
【０１０９】
このように本実施の形態では、チャネル行列Ｈの要素を、最後のステージのシンボル候補が異なる２つ以上のＲ行列が存在するように送信ストリーム単位で入れ替えた複数のチャネル行列のそれぞれにおいてＱＲ分解を行う。次いで、それぞれの最初のステージにおいては全シンボル候補の２乗ユークリッド距離計算を行い、最終ステージにおいては、最終ステージ前までのシンボル候補の組み合わせを固定した時の信号点と、当該信号点に最も近い最終ステージに係る候補点との２乗ユークリッド距離を示す量のみを算出、つまり、最初のステージのシンボル候補ごとに２乗ユークリッド距離の和が最小となるシンボル候補点の組み合わせのみの２乗ユークリッド距離を計算する。次いで、算出した２乗ユークリッド距離を用いて、最初のステージのシンボル候補点のみの対数尤度比をそれぞれ算出して、全ビットの対数尤度比を算出する。
【０１１０】
また、最終ステージの２乗ユークリッド距離の和が最小となるシンボル候補点の組み合わせを算出する場合に、シンボル候補点に関しては、ＩＱ軸上の閾値判定を行うことにより、最近傍となるシンボル候補点を決定している。
【０１１１】
この構成によれば、各信号処理系統（信号処理部１５１，１５２）からは、ステージ１のシンボル候補ｄ２、ステージ２のシンボル候補ｄ１のそれぞれの各ビット値毎の尤度が出力され、全ビットの対数尤度比が漏れなく出力され、２ｘ２ＭＩＭＯの信号分離において、ＱＲ−ＭＬＤと一致する尤度が算出されるとともに、２乗ユークリッド距離（ｅ１，ｅ２）計算回数を、従来のＱＲ−ＭＬＤの｛（２ｍ）＋（２ｍ）２｝から、（２ｍ）×４に削減できる。
【０１１２】
この信号分離装置１００による２乗ユークリッド距離計算回数を、従来例との比較で説明する。なお、ここでも説明を簡単化するために２×２ＭＩＭＯ通信および６４ＱＡＭが適用される場合について説明を行うが、これに限定されるものではない。
【０１１３】
ここで、再度、ＱＲ分解を伴う従来のＭＬＤについて説明をする。
【０１１４】
ＱＲ−ＭＬＤでは、チャネル行列ＨをＱＲ分解してユニタリ行列Ｑと上三角行列Ｒに分解する。ＱＨを受信信号ベクトルＹに掛けて、直交化後の受信信号ベクトルＺを計算する。ただし、Ｘは送信信号ベクトル、Ｎは雑音成分ベクトルである。この関係を示す式が下記数式（２）である。
【０１１５】
【数２】
2008038626.tif 000021
【０１１６】
ＱＲ−ＭＬＤにおいては、ステージ１でｚ２とｒ２,２ｄ２の２乗ユークリッド距離ｅ１を求める（数式（３））。ステージ２でｚ１とｒ１,１ｄ１＋ｒ１,２ｄ２の２乗ユークリッド距離ｅ２を求める（数式（４））。そして、ステージ１およびステージ２での２乗ユークリッド距離の和ｅＳＵＭを求める（数式（５））。
【０１１７】
【数３】
2008038626.tif 000022
【数４】
2008038626.tif 000023
【数５】
2008038626.tif 000024
【０１１８】
これに対し、本実施の形態の信号分離装置１００では、まず、チャネル行列入替部１１０により、最終のステージに係るシンボル候補に掛け合わされる受信信号のチャネル推定行列の要素を入れ替えた行列を複数生成する。
【０１１９】
具体的には、上記式（１）に示すチャネル行列Ｈを用いて、チャネル推定行列における最初（最も左側）の列ベクトルが異なるように配置した複数の行列を生成する。ここでは、上記式（１）に示す行列Ｈと、チャネル推定行列Ｈの要素を入れ替えた行列として、上記式（１）に示す行列Ｈ’を生成し、行列Ｈを第１信号処理部１５１に、行列Ｈ’を第２信号処理部１５２に出力する。
【０１２０】
第１信号処理部１５１にて、チャネル行列ＨをＱＲ分解（下記式（６）参照）し、ＱＲ分解後のステージ１の信号点（ｚ２）と候補点（ｒ２，２ｄ２）とから、ステージ１の全２乗ユークリッド距離（下記式（７））を算出する。次いで、ステージ１の各シンボル候補（ｄ２）に対応するステージ２の信号点（ｚ１−ｒ１，２ｄ２）からそれぞれ最も近いステージ２の候補点（ｒ１，１ｄ１）を決定し、ステージ２の２乗ユークリッド距離を算出すると共に最終的な２乗ユークリッド距離を算出（下記式（８））し、それらの２乗ユークリッド距離からｄ２のみの各ビットの対数尤度比を算出する。
【０１２１】
更に、第２信号処理部１５２にて、チャネル行列Ｈの送信ストリームの成分を入れ替えたチャネル行列Ｈ’（上記式（１）参照）において第１信号処理部１５１と同様の処理を行う。つまり、ＱＲ分解後のステージ１の信号点（ｚ２’）と候補点（ｒ２，２’ｄ２）とから、ステージ１の全２乗ユークリッド距離（下記式（７））を算出する。次いで、ステージ１の各シンボル候補（ｄ２）に対応するステージ２の信号点（ｚ１’−ｒ１，２’ｄ２）からそれぞれ最も近いステージ２の候補点（ｒ１，１’ｄ１）を決定し、ステージ２の２乗ユークリッド距離を算出する共に最終的な２乗ユークリッド距離を算出（下記式（８））し、ｄ１のみ（ステージ１から存在するシンボル候補はｄ１となる。）の各ビットの対数尤度比を算出する。
【０１２２】
【数６】
2008038626.tif 000025
【０１２３】
【数７】
2008038626.tif 000026
【０１２４】
【数８】
2008038626.tif 000027
【０１２５】
図６は、本発明による２乗ユークリッド距離計算回数の説明に供する図である。なお、図６では、変調回数ｍ＝６（６４ＱＡＭ）の場合の、ＱＲ−ＭＬＤと本発明の２乗ユークリッド距離計算回数とを比較しており、図６Ａが本発明による２乗ユークリッド距離計算回数を示す図であり、図６Ｂは、従来のＱＲ−ＭＬＤによる２乗ユークリッド距離計算回数を示す図である。
【０１２６】
従来のＱＲ−ＭＬＤを用いた２乗ユークリッド距離計算回数は、図６Ｂに示すように、ステージ１において、変調多値数分（６４：ｄ２に対応）の２乗ユークリッド距離を計算し、ステージ２においてステージ１のシンボル候補ｄ２ごとに変調多値数分（６４：ｄ１に対応）の２乗ユークリッド距離を計算する必要がある。このため、６４（ステージ１）＋６４×６４（ステージ２）＝４１６０回の２乗ユークリッド距離計算が必要となっている。
【０１２７】
これに対し、本発明の信号分離装置１００における２乗ユークリッド距離計算回数は、第１信号処理においてｄ２のみの対数尤度比を算出することを目的としている。このため、図６Ａに示すように、第１信号処理のステージ２においてステージ１のシンボル候補ｄ２ごとに１つ（あるｄ２から伸びるブランチｅ２の中から最小となるブランチｍｉｎ（ｅ２））の２乗ユークリッド距離を計算している。これは、ｄ２の対数尤度比計算を行う場合、ｄ２が共通の２乗ユークリッド距離であれば、最小のもの（ｅ１（ｄ２＝ｘｘｘｘｘｘ）＋ｍｉｎ（ｅ２（ｄ２＝ｘｘｘｘｘｘ）））以外は用いられないことに起因する。
【０１２８】
続いて、第２信号処理においては、チャネル行列の成分を入れ替えたことによってステージ１から登場するシンボル候補がｄ１となり、ｄ１のみの対数尤度比を算出するならば、第１信号処理と同様に、ステージ２においてステージ１のシンボル候補ｄ１ごとに１つの２乗ユークリッド距離を計算すれば良い。
【０１２９】
以上の結果から６４（第１信号処理のステージ１）＋６４（第１信号処理のステージ２）＋６４（第２信号処理のステージ１）＋６４（第２信号処理のステージ２）＝２５６回に、２乗ユークリッド距離計算回数を削減できる。
【０１３０】
したがって、本実施の形態によれば、ＱＲ−ＭＬＤ回路における回路規模、消費電流の大部分を２乗ユークリッド距離計算回路が占めているため、２乗ユークリッド距離計算回数の削減により、大幅に回路規模、消費電流を削減できる。
【０１３１】
なお、上記実施の形態１の信号分離装置１００では、チャネル行列入替部１１０において、送信ストリーム数分のチャネル行列を生成するものとしたが、最低、最終ステージに係るシンボル候補が異なる２つのチャネル行列があれば良いため、この数に限らない。
【０１３２】
（実施の形態２）
図７〜図９を用いて、本発明に係る実施の形態２の信号分離装置について説明する。図７は、本発明の実施の形態２に係る信号分離装置２００の構成を示すブロック図、図８は、図７に示す第１信号処理部の最尤判定部の構成を示すブロック図、図９は、図７に示す第２信号処理部の最尤判定部の構成を示すブロック図である。
【０１３３】
この実施の形態２の信号分離装置２００は、図２から図５に示す実施の形態１に対応する信号分離装置１００と比較して、入力される信号数が４つであり、且つ、各信号処理部１５１Ａ，１５２Ａにおける最尤判定部２３１，２３２の判定部数が異なる点を除き、略同様の基本的構成を有している。
【０１３４】
よって、異なる最尤判定部の構成の点について詳細に説明し、その他、同一の構成要素には同一の名称、さらには同一の符号を付して、その説明を省略する。
【０１３５】
実施の形態２の信号分離装置は、４ｘ４ＭＩＭＯ、６４ＱＡＭを適用したものとし、チャネル行列入替部１１０と同様の構成のチャネル行列入替部１１０Ａと、ＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２１Ａ，１２２Ａ、最尤判定（ＭＬＤ）部２３１，２３２及びＬＬＲ算出部１４１Ａ，１４２Ａをそれぞれ有する２系統の信号処理部１５１Ａ，１５２Ａを具備してなる。なお、この２系統の信号処理部（ここでは実施の形態１での説明と同様の基本的構成を有する第１信号処理部１５１Ａと第２信号処理部１５２Ａ）は、実施の形態１と同様に、同一の処理部にて、時系列的に２系統の処理を行うようにしてもよい。また、複数の信号処理部は、送信ストリームの数分の信号処理部を有する構成としてもよい。ここでは、４つの送信ストリームに対し、２つの第１信号処理部１５１Ａ、第２信号処理部１５２Ａを用いて、送信ストリーム１，２に対する処理を第１信号処理部１５１Ａで行い、送信ストリーム３，４に対する処理を第２信号処理部１５２Ａで行うように構成している。
【０１３６】
この実施の形態２の信号分離装置２００におけるチャネル行列入替部１１０Ａは、実施の形態１のチャネル行列入替部１１０と同様に、最終のステージに係るシンボル候補に掛け合わされる受信信号のチャネル推定行列の要素を入れ替えた行列を複数生成する。
【０１３７】
ここでは、第１信号処理部１５１Ａに対して、チャネル行列Ｈを出力し、第２信号処理部１５２Ａに対して、チャネル行列Ｈの送信ストリーム成分である列ベクトル（ｈ１，１ｈ２，１ｈ３，１ｈ４，１）を他の列ベクトルと入れ替えたチャネル行列Ｈ’といった２つの行列を生成して出力している。
【０１３８】
詳細には、本実施の形態２の信号分離装置２００におけるチャネル行列入替部１１０Ａでは、チャネル推定行列の要素を入れ替えた行列は、チャネル推定行列における最初（最も左側）の列ベクトルが異なるように配置した２つの行列を生成する。ここでは、４つの送信信号を受信する場合であるため、チャネル推定行列の最初の列ベクトルに、４つの送信ストリームのうち、異なる送信ストリームに対応する列ベクトルが入る２つの行列を生成する。この場合、最初の列ベクトル以外の列ベクトルについては、残った送信ストリームに対応する列ベクトルをどのように配置してもよい。
【０１３９】
このように生成された２つの行列をそれぞれの信号処理部１５１Ａ，１５２Ａに入力し、各信号処理部１５１Ａ，１５２Ａでは、それぞれ、ＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２１，１２２と同様のＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２１Ａ，１２２Ａから処理される信号を用いて、それぞれの最尤判定部２３１，２３２において２乗ユークリッド距離を算出し、ＬＬＲ算出部１４１，１４２と同様のＬＬＲ算出部１４１Ａ，１４２Ａにて、各ステージのシンボル候補の各ビットの対数尤度比を算出する。ここでは、第１信号処理部１５１ＡのＬＬＲ算出部１４１Ａからは、ステージ１，２のシンボル候補ｄ４，ｄ３の各ビットの対数尤度比（ＬＬＲ）が算出され、第２信号処理部１５２ＡのＬＬＲ算出部１４２Ａからは、ステージ１，２のシンボル候補ｄ１，ｄ２の各ビットの対数尤度比（ＬＬＲ）が算出される。
【０１４０】
また、最尤判定部２３１、２３２は、特に、最終ステージ（ここでは４ステージ目）において、最終ステージ前（ここではステージ１〜３）までのシンボル候補の組み合わせを固定した時の信号点と、当該信号点に最も近い最終ステージに係る候補点との２乗ユークリッド距離を示す量のみを算出して、ＬＬＲ算出部１４１Ａ，１４２Ａにそれぞれ出力する。
【０１４１】
ここで最尤判定部２３１について説明する。
【０１４２】
最尤判定部２３１は、ＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２１Ａから入力される受信信号ＺとＲ行列とを用いて、受信する送信ストリームの数分のステージ（ここでは、４ステージ）で２乗ユークリッド距離を示す量を算出する。
【０１４３】
最尤判定部２３１において、ステージ１〜３に対応する第１判定部２３１ａ〜第３判定部２３１ｃは、通常のＱＲ−ＭＬＤの動作と同様である。詳細には、ステージ１には第１判定部２３１ａが対応し、ステージ２には第２判定部２３１ｂが対応し、ステージ３には第３判定部２３１ｃが対応し、最終ステージとしてのステージ４には第４判定部２３１ｄが対応している。なお、第１判定部２３１ａ〜第４判定部２３１ｄは以下ではそれぞれ単に判定部という場合もある。
【０１４４】
すなわち、図８に示す判定部２３１ａのシンボルレプリカ生成部２６１は、図３に示すシンボルレプリカ生成部１６１と、２乗ユークリッド距離計算部２６２は、２乗ユークリッド距離計算部１６２と同様のものである。また、各判定部２３１ｂ、２３１ｃにおけるシンボルレプリカ生成部２７１，２８１も同様に、図３に示すシンボルレプリカ生成部１６１と同様の機能を有し、２乗ユークリッド距離計算部２７２，２８２も同様に、２乗ユークリッド距離計算部１６２と同様のものである。また、２乗ユークリッド距離加算部２７３，２８３は２乗ユークリッド距離加算部１６７と同様の機能を有する。
【０１４５】
最終ステージであるステージ４に対応する判定部２３１ｄは、信号点生成部２９１、閾値判定部２９２、シンボルレプリカ生成・選択部２９３、２乗ユークリッド距離計算部２９４、２乗ユークリッド距離加算部２９５、最小２乗ユークリッド距離選択部２９６を有する。
【０１４６】
この判定部２３１ｄは、図３の最尤判定部１３１の最終ステージに対応する判定部１３１ｂと比較して、最小２乗ユークリッド距離選択部２９６を備えている点が異なる。
【０１４７】
この最小２乗ユークリッド距離選択部２９６は、ステージ１に対応する第１判定部２３１ａのシンボル候補ｄ４の値が共通である６４２個の２乗ユークリッド距離の中から最小値を選択し、２乗ユークリッド距離加算部２９５へ出力する。同様に、ステージ２に対応する第２判定部２３１ｂのシンボル候補ｄ3の値が共通である６４２個の２乗ユークリッド距離の中から最小値を選択し、２乗ユークリッド距離加算部２９５へ出力する。なお、本実施例では、２つの回路（信号処理部）で２つずつのＬＬＲを算出しているが、１つの回路で３つ、もう１つの回路で１つのＬＬＲを算出しても良い。また、最小２乗ユークリッド距離選択部２９６は、選択した最小値に対応するｄ４，ｄ３，ｄ２の組を信号点生成部２９１に出力する。なお、この最小２乗ユークリッド距離選択部２９６は、実施の形態１の信号分離装置１００には存在しない。これは、信号分離装置１００が２ｘ２ＭＩＭＯであり、ステージ１のシンボル候補ｄ２の値が共通である２乗ユークリッド距離は存在しないことに起因する。
【０１４８】
信号点生成部２９１は、信号点生成部１６３と同様の基本的機能を有するものであり、入力される受信信号ｚ１と、Ｒ行列の要素であるｒ１，２，ｒ１，３，ｒ１，４と、最小２乗ユークリッド距離選択部２９６からのシンボル候補ｄ４，ｄ３，ｄ２の組（６４＋６４個）を用いて、シンボル候補ｄ４，ｄ３，ｄ２の組（６４＋６４個）に対応する信号点ｚ１−ｒ１，２ｄ２−ｒ１，３ｄ３−ｒ１，４ｄ４を生成する。以降の処理は、実施の形態１の処理である２×２ＭＩＭＯの場合と同様であるので説明は省略する。
【０１４９】
つまり、閾値判定部２９２，シンボルレプリカ生成・選択部２９３，２乗ユークリッド距離計算部２９４及び２乗ユークリッド距離加算部２９５は、それぞれ、図３に示す閾値判定部１６４，シンボルレプリカ生成・選択部１６５，２乗ユークリッド距離計算部１６６及び２乗ユークリッド距離加算部１６７と同様の構成であり、同様の処理を行う。
【０１５０】
最尤判定部２３２は、ＱＲ分解／ＱＨ乗算部１２２Ａから入力される受信信号Ｚ’とＲ’行列とを用いて、受信する送信ストリームの数分のステージ（ここでは、４ステージ）で２乗ユークリッド距離を示す量を算出する。
【０１５１】
最尤判定部２３２において、ステージ１〜３に対応する第１判定部２３２ａ〜第３判定部２３２ｃは、最尤判定部２３１の第１判定部２３１ａ〜第３判定部２３１ｃと同様に、通常のＱＲ−ＭＬＤの動作と同様である。詳細には、ステージ１には第１判定部２３２ａが対応し、ステージ２には第２判定部２３２ｂが対応し、ステージ３には第３判定部２３２ｃが対応し、最終ステージとしてのステージ４には第４判定部２３２ｄが対応している。なお、第１判定部２３２ａ〜第４判定部２３２ｄは以下ではそれぞれ単に判定部という場合もある。
【０１５２】
この最尤判定部２３２は、基本的に、最尤判定部２３１と同様の構成を有しており、最尤判定部２３１と比較して、入力される行列のみが異なる。最尤判定部２３２は、最尤判定部２３１に入力される行列とは異なる行列を用いて最尤判定部２３１と同様の処理を行うものである。
【０１５３】
すなわち、図９に示す判定部２３２ａのシンボルレプリカ生成部３１１は、図８に示すシンボルレプリカ生成部２６１と、２乗ユークリッド距離計算部３１２は、２乗ユークリッド距離計算部２６２と同様のものである。また、各判定部２３２ｂ、２３２ｃにおけるシンボルレプリカ生成部３２１，３３１も同様に、図８に示すシンボルレプリカ生成部２７１，２８１と同様の機能を有し、２乗ユークリッド距離計算部３２２，３３２も同様に、２乗ユークリッド距離計算部２７２，２８２と同様の機能を有するものである。また、２乗ユークリッド距離加算部３２３，３３３は２乗ユークリッド距離加算部２７３，２８３と同様の機能を有する。
【０１５４】
最終ステージであるステージ４に対応する判定部２３２ｄは、判定部２３１ｄ（図８参照）と同様に構成され、信号点生成部３４１、閾値判定部３４２、シンボルレプリカ生成・選択部３４３、２乗ユークリッド距離計算部３４４、２乗ユークリッド距離加算部３４５、最小２乗ユークリッド距離選択部３４６を有する。
【０１５５】
つまり、この判定部２３２ｄは、図５の最尤判定部１３２の最終ステージに対応する判定部１３２ｂと比較して、判定部２３１ｄと同様に、最小２乗ユークリッド距離選択部３４６を備えている点が異なる。
【０１５６】
この最小２乗ユークリッド距離選択部３４６は、ステージ１に対応する第１判定部２３２ａのシンボル候補ｄ１の値が共通である６４２個の２乗ユークリッド距離の中から最小値を選択し、２乗ユークリッド距離加算部３４５へ出力する。同様に、ステージ２に対応する第２判定部２３２ｂのシンボル候補ｄ２の値が共通である６４２個の２乗ユークリッド距離の中から最小値を選択し、２乗ユークリッド距離加算部３４５へ出力する。
【０１５７】
また、最小２乗ユークリッド距離選択部２９６は、選択した最小値に対応するｄ１，ｄ２，ｄ３の組（６４＋６４候補）を信号点生成部３４１に出力する。なお、この最小２乗ユークリッド距離選択部３４６は、実施の形態１の信号分離装置１００には存在しない。これは、信号分離装置１００が２ｘ２ＭＩＭＯであり、ステージ１のシンボル候補ｄ１の値が共通である２乗ユークリッド距離は存在しないことに起因する。
【０１５８】
信号点生成部３４１は、信号点生成部１７３と同様の基本的機能を有するものであり、入力される受信信号ｚ１’と、Ｒ行列の要素であるｒ１，２’，ｒ１，３’，ｒ１，４’と、最小２乗ユークリッド距離選択部３４６からのシンボル候補ｄ１，ｄ２，ｄ３の組（６４＋６４個）を用いて、シンボル候補ｄ１，ｄ２，ｄ３の組（６４＋６４個）に対応する信号点ｚ１’−ｒ１，２’ｄ３−ｒ１，３’ｄ２−ｒ１，４’ｄ１を生成する。以降の処理は、実施の形態１の処理である２×２ＭＩＭＯの場合と同様であるので説明は省略する。
【０１５９】
つまり、閾値判定部３４２，シンボルレプリカ生成・選択部３４３，２乗ユークリッド距離計算部３４４及び２乗ユークリッド距離加算部３４５は、それぞれ、図５に示す閾値判定部１７４，シンボルレプリカ生成・選択部１７５，２乗ユークリッド距離計算部１７６及び２乗ユークリッド距離加算部１７７と同様の構成であり、同様の処理を行う。
【０１６０】
次に、最尤判定部２３１の動作の特徴的な点について説明する。
【０１６１】
最終ステージであるステージ４に対応する判定部２３１は、最小２乗ユークリッド距離選択部２９６においては、ステージ１のシンボル点ｄ４（６４ＱＡＭなので６４個）の値が共通である６４２個（ｄ３のシンボル点数×ｄ２のシンボル点数）の２乗ユークリッド距離の中から最小値を選択し、２乗ユークリッド距離加算部２９５へ出力する。同様に、ステージ２のシンボル点ｄ3（６４ＱＡＭなので６４個）の値が共通である６４２個（ｄ４のシンボル点数×ｄ２のシンボル点数）の２乗ユークリッド距離の中から最小値を選択し、２乗ユークリッド距離加算部２９５へ出力する。
【０１６２】
また、その最小値に対応するシンボル候補ｄ４，ｄ３，ｄ２の組（６４＋６４個）を信号点生成部２９１に出力する。
【０１６３】
信号点生成部２９１では、受信信号ｚ１とＲ行列の要素であるｒ１，２，ｒ１，３，ｒ１，４が入力され、最小２乗ユークリッド距離選択部２９６から入力されるｄ４，ｄ３，ｄ２の組（６４＋６４個）に対して信号点ｚ１−ｒ１，２ｄ２−ｒ１，３ｄ３−ｒ１，４ｄ４を生成する。以降の処理は、２ｘ２ＭＩＭＯと同様である。
【０１６４】
なお、最尤判定部２３２は、最尤判定部２３１と基本的には同様の動作を行うため説明は省略する。
【０１６５】
このように本実施の形態２によれば、２乗ユークリッド距離計算回数は、６４＋６４２＋６４３＋６４４＝１７０４３５２０となる従来のＱＲ−ＭＬＤの方法と比較して、２乗ユークリッド距離計算回数を５３２８６４（＝（６４（ステージ１）＋６４２（ステージ２）＋６４３（ステージ３）＋２×６４（ステージ４））×２（第１、２信号処理））まで削減でき、それに伴ってＱＲ−ＭＬＤ回路の回路規模、消費電流を大幅に削減することができる。
【０１６６】
言い換えれば、実施の形態２の信号分離装置によれば、演算量を、従来のＱＲ−ＭＬＤによる｛（２ｍ）＋（２ｍ）２＋（２ｍ）３＋…＋（２ｍ）Ｘ｝回から、｛（２ｍ）＋（２ｍ）２＋（２ｍ）３＋…＋（２ｍ）Ｘ−１＋（Ｘ／２）×（２ｍ）｝×２回（Ｘ：送信アンテナ数）に減少させることができる。したがって、演算量を削減しつつビット尤度の存在しない確率を下げることにより、演算量を削減でき、且つ、通信品質を向上させることができる。
【０１６７】
なお、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されても良いし、一部又は全てを含むように１チップ化されても良い。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現しても良い。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用しても良い。さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行っても良い。例えば、バイオ技術の適用等が可能性としてあり得る。
【０１６８】
なお、上述した本発明の態様は、ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用される、ＱＲ分解を伴うＭＬＤ方式の複数のステージによって信号分離を行う信号分離装置であって、最終のステージに係るシンボル候補に掛け合わされるチャネル推定行列の要素を入れ替えた行列を複数生成するチャネル行列生成手段と、生成された複数の行列のそれぞれを用いて、ＱＲ分解を行い、前記生成された行列のそれぞれに対応するユニタリ行列と上三角行列とを算出するＱＲ分解手段と、前記生成された行列毎に、当該行列に基づく前記ユニタリ行列の転置行列と受信信号との乗算を行う直交化手段と、最終ステージにおいて、前記ＱＲ分解手段と前記直交化手段の算出結果を用いて、最終ステージ前までのシンボル候補の組み合わせを固定した時の信号点と、当該信号点に最も近い最終ステージに係る候補点との２乗ユークリッド距離を示す量のみを算出する最尤判定手段とを具備するものであってもよい。また、前記算出された２乗ユークリッド距離を示す量を用いて、前記生成された行列毎に前記シンボル候補のみの対数尤度比を算出する尤度算出手段を更に具備するものであってもよい。
【０１６９】
２００６年９月２５日出願の特願２００６−２５９７１０の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
【産業上の利用可能性】
【０１７０】
本発明に係る信号分離装置及び信号分離方法は、通信品質を維持した状態で、演算量を削減できる効果を有し、特にＭＩＭＯ通信を行う無線受信装置に用いられて好適なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【０１７１】
【図１】従来のＱＲＭ−ＭＬＤ法による信号分離を行う受信機の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１に係る信号分離装置の構成を示すブロック図
【図３】図２に示す第１信号処理部の最尤判定部の構成を示すブロック図
【図４】閾値判定部の動作の説明に供する図
【図５】図２に示す第２信号処理部の最尤判定部の構成を示すブロック図
【図６】本発明の実施の形態１に係る信号分離装置における２乗ユークリッド距離計算回数の説明に供する図
【図７】本発明の実施の形態２に係る信号分離装置の構成を示すブロック図
【図８】図７に示す第１信号処理部の最尤判定部の構成を示すブロック図
【図９】図７に示す第２信号処理部の最尤判定部の構成を示すブロック図
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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