(57)【要約】【課題】適切にＭＩＭＯ分離できること【解決手段】チャネル推定部は、送信信号ベクトルと受信信号ベクトルとの間のチャネル行列を生成する。基準メトリック生成部は、送信信号ベクトルの候補の１つとチャネル行列に基づいて受信信号レプリカを算出し、算出した受信信号レプリカと受信装置が受信した受信信号ベクトルとの差を示す基準メトリックを算出する。信号探索部は、送信信号ベクトルの候補の一部の成分に基づいて、一部の成分を含む送信信号ベクトルの受信信号レプリカと受信信号ベクトルとの差を示すメトリックが基準メトリックよりも大きくなるか否かを判定し、判定の結果に基づいて、一部の成分を含む送信信号ベクトルに関する演算を行うか否かを切り替える。【選択図】図４
2014039122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＩＭＯ伝送方式の通信を行う受信装置であって、
送信信号ベクトルと受信信号ベクトルとの間のチャネル行列を生成するチャネル推定部と、
前記送信信号ベクトルの候補の１つと前記チャネル行列に基づいて受信信号レプリカを算出し、算出した受信信号レプリカと前記受信装置が受信した受信信号ベクトルとの差を示す基準メトリックを算出する基準メトリック生成部と、
前記送信信号ベクトルの候補の一部の成分に基づいて、前記一部の成分を含む送信信号ベクトルの受信信号レプリカと前記受信信号ベクトルとの差を示すメトリックが前記基準メトリックよりも大きくなるか否かを判定し、前記判定の結果に基づいて、前記一部の成分を含む送信信号ベクトルに関する演算を行うか否かを切り替える信号探索部と、
を備える受信装置。
【請求項２】
前記送信信号ベクトルの候補の一部の成分、前記チャネル行列、及び前記受信信号ベクトルに基づいて、前記一部の成分に関する累積メトリックを算出するメトリック算出部を備え、
前記信号探索部は、前記累積メトリックが前記基準メトリックより大きい場合に、前記一部の成分を含む送信信号ベクトルの受信信号レプリカと前記受信信号ベクトルとの差を示すメトリックが前記基準メトリックよりも大きくなると判定する請求項１に記載の受信装置。
【請求項３】
前記送信信号ベクトルの候補の一部の成分、前記チャネル行列、及び前記受信信号ベクトルに基づいて、累積メトリックを算出するメトリック算出部を備え、
前記信号探索部は、前記累積メトリックが前記基準メトリックより小さい場合に、前記一部の成分を含む送信信号ベクトルの受信信号レプリカと前記受信信号ベクトルとの差を示すメトリックが前記基準メトリックよりも小さくなると判定する請求項１又は請求項２に記載の受信装置。
【請求項４】
前記信号探索部は、前記一部の成分を含む送信信号ベクトルの受信信号レプリカと前記受信信号ベクトルとの差を示すメトリックが前記基準メトリックよりも小さくなる場合に、前記一部の成分を含む送信信号ベクトルに関する演算を行う請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の受信装置。
【請求項５】
前記信号探索部は、前記一部の成分を含む送信信号ベクトルの受信信号レプリカと前記受信信号ベクトルとの差を示すメトリックが前記基準メトリックよりも大きくなる場合に、前記一部の成分を含む送信信号ベクトルに関する演算を行わない請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の受信装置。
【請求項６】
前記信号探索部は、前記判定の結果に基づいて、前記一部の成分を含む送信信号ベクトルの受信信号レプリカと前記受信信号ベクトルとの差を示すメトリックの計算を行うか否かを切り替える請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の受信装置。
【請求項７】
前記チャネル行列にＱＲ分解を行なって、ユニタリ行列と上三角行列を生成する分解部と、
前記ユニタリ行列に基づいて三角化受信信号を算出する信号変換部と、
を備え、
信号探索部は、前記三角化受信信号と前記上三角行列に基づいて、前記一部の成分に関する累積メトリックを算出し、算出した累積メトリックが前記基準メトリックより小さい場合に、前記一部の成分を含む送信信号ベクトルに対応する最尤系列を求める請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の受信装置。
【請求項８】
前記信号探索部は、前記送信信号ベクトルの候補の受信信号レプリカと前記受信信号ベクトルとの差を示すメトリックが前記基準メトリックよりも小さくなると判定した場合、前記基準メトリックを、当該送信信号ベクトルの候補に関するメトリックに変更する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の受信装置。
【請求項９】
前記基準メトリック生成部は、準最適最尤検出に基づいて前記基準メトリックを算出する請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の受信装置。
【請求項１０】
前記基準メトリック生成部は、線形検出に基づいて前記基準メトリックを算出する請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の受信装置。
【請求項１１】
前記基準メトリック生成部は、前記送信信号ベクトルの候補の１つを任意に選択する請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の受信装置。
【請求項１２】
前記信号探索部は、前記一部の成分を含む送信信号ベクトルに対応する最尤系列を求め、
前記最尤系列から情報ビットを求める請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の受信装置。
【請求項１３】
前記信号探索部は、前記一部の成分を含む送信信号ベクトルに対応する最尤系列を求め、
前記最尤系列に基づいて対数尤度比系列を求める対数尤度比算出部を備える請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の受信装置。
【請求項１４】
前記送信信号ベクトルの成分であって対数尤度比を算出対象の成分を示す算出成分情報に基づいて、前記チャネル行列の列ベクトルの順序を変更した行列に、ＱＲ分解を行って、ユニタリ行列と上三角行列を生成する分解部と、
前記ユニタリ行列に基づいて三角化受信信号を算出する信号変換部と、
対数尤度比算出部と、
復号部と、
を備え、
前記基準メトリック生成部は、算出成分情報が示す成分の候補である算出対象候補のそれぞれに対して、前記基準メトリックを生成し、
前記信号探索部は、前記算出対象候補のそれぞれに対して、当該算出対象候補を含む送信ベクトルのうち前記メトリックが最小となる最小メトリックを算出し、
前記対数尤度比算出部は、前記最小メトリックに基づいて前記対数尤度比を算出し、
前記復号部は、前記対数尤度比に基づいて復号し、前記復号した情報ビットを出力する請求項７に記載の受信装置。
【請求項１５】
前記復号部は、符号化ビット対数尤度比を出力する請求項１４に記載の受信装置。
【請求項１６】
前記信号探索部は、
複数の前記最小メトリックの中から最尤メトリックを求め、
前記算出対象候補のうち前記最尤系列以外の算出対象候補に関する前記最小メトリックを求め、
前記最尤メトリックおよび前記最小メトリックに基づいて対数尤度比を計算する請求項１４又は１５に記載の受信装置。
【請求項１７】
前記チャネル行列にＱＲ分解を行なって、ユニタリ行列と上三角行列を生成する分解部と、
前記ユニタリ行列に基づいて三角化受信信号を算出する信号変換部と、
を備え、
前記分解部は、信頼性の高い成分から先に累積メトリックを算出するように前記チャネル行列の列ベクトルを並び替えてからＱＲ分解を行う請求項１から請求項１６のいずれか一項に記載の受信装置。
【請求項１８】
前記信号探索部は、前記判定の結果に基づいて、前記一部の成分を含む送信信号ベクトルの受信信号レプリカと前記受信信号ベクトルとの差を示すメトリックの計算を行うか否かを切り替え、
計算結果のメトリックが所定のメトリック閾値を下回った場合、計算結果のメトリックを最小メトリックとして出力する請求項１から請求項１６のいずれか一項に記載の受信装置。
【請求項１９】
前記メトリック閾値は、前記基準メトリックに基づいて生成される請求項１８に記載の受信装置。
【請求項２０】
前記信号探索部は、探索ノード数が所定の探索閾値を超えた場合、その時点までに得られている最小メトリックを出力する請求項１４又は請求項１５に記載の受信装置。
【請求項２１】
ＭＩＭＯ伝送方式の通信を行う受信装置における受信方法であって、
送信信号ベクトルと受信信号ベクトルとの間のチャネル行列を生成するチャネル推定過程と、
前記送信信号ベクトルの候補の１つと前記チャネル行列に基づいて受信信号レプリカを算出し、算出した受信信号レプリカと前記受信装置が受信した受信信号ベクトルとの差を示す基準メトリックを算出する基準メトリック生成過程と、
前記送信信号ベクトルの候補の一部の成分に基づいて、前記一部の成分を含む送信信号ベクトルの受信信号レプリカと前記受信信号ベクトルとの差を示すメトリックが前記基準メトリックよりも大きくなるか否かを判定し、前記判定の結果に基づいて、前記一部の成分を含む送信信号ベクトルに関する演算を行うか否かを切り替える信号探索過程と、
を有する受信方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の受信方法をコンピュータに実行させることを特徴とする受信プログラム。
【請求項２３】
送信信号ベクトルの候補の１つ、及び送信信号ベクトルと受信信号ベクトルとの間のチャネル行列に基づいて算出された受信信号レプリカと、受信装置が受信した受信信号ベクトルと、の差を示す基準メトリックを取得し、
前記送信信号ベクトルの候補の一部の成分に基づいて、前記一部の成分を含む送信信号ベクトルと受信信号ベクトルとの差を示すメトリックが前記基準メトリックよりも大きくなるか否かを判定し、
前記判定の結果に基づいて、前記一部の成分を含む送信信号ベクトルに関する演算を行うか否かを切り替えるプロセッサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信装置、受信方法、受信プログラムおよびプロセッサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大容量高速情報通信を実現するための技術として、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output；多入力多出力）通信が注目されている。このＭＩＭＯ通信では、異なる情報を同一時刻、同一周波数に送受信する。
ＭＩＭＯ通信において、最尤検出（ＭＬＤ：Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）が、良好な伝送特性を実現するＭＩＭＯ分離手法として知られている。しかしながら、ＭＬＤでは、受信装置は、送信される可能性のある全てのシンボルレプリカ候補のメトリック（２乗ユークリッド距離）を計算する必要がある。そのため、受信装置の演算量は、多重するストリーム数に対して指数で増加する。従って、ストリーム数が増加した場合、受信装置は、現実的な処理時間でＭＩＭＯ分離を行うことができない。
【０００３】
特許文献１には、ＱＲＭ−ＭＬＤ（MLD with QR decomposition and M-algorithm）を用いる方法が記載されている。具体的に、特許文献１では、ＱＲ分解により送信信号の直交化を行った受信信号から生き残りシンボルレプリカ候補の信号成分を差し引いた残留受信信号に対し、ブランチメトリックが小さいと予想される順番にランキングを行うシンボルレプリカ候補ランキング部と、最上位にランキングされたシンボルレプリカ候補から順にシンボルレプリカ候補を選択するシンボルレプリカ候補選択部と、選択されたシンボルレプリカ候補のブランチメトリックを計算するブランチメトリック計算部と、計算されたブランチメトリックを所定のスレッショルドと比較するスレッショルド比較部とを備え、上記スレッショルド比較部における比較の結果、ブランチメトリックが所定のスレッショルドより大きくなった場合に当該ステージの以後のシンボルレプリカ候補については探索を行わずに候補から削除する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２７０４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載の発明は、同一ステージのブランチメトリックを基にして、以後のステージの探索を行うか否かを判断する。したがって、特許文献１記載の発明は、例えば、ＭＬＤと同等の結果にたどり着くことが保証されない。また、特許文献１記載の発明では、例えば、ＭＩＭＯ分離の処理に時間がかかる等、効率良くＭＩＭＯ分離できない。
このように、特許文献１記載の発明では、適切にＭＩＭＯ分離できない場合があるという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、適切にＭＩＭＯ分離できる受信装置、受信方法、受信プログラムおよびプロセッサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、ＭＩＭＯ伝送方式の通信を行う受信装置であって、送信信号ベクトルと受信信号ベクトルとの間のチャネル行列を生成するチャネル推定部と、前記送信信号ベクトルの候補の１つと前記チャネル行列に基づいて受信信号レプリカを算出し、算出した受信信号レプリカと前記受信装置が受信した受信信号ベクトルとの差を示す基準メトリックを算出する基準メトリック生成部と、前記送信信号ベクトルの候補の一部の成分に基づいて、前記一部の成分を含む送信信号ベクトルの受信信号レプリカと前記受信信号ベクトルとの差を示すメトリックが前記基準メトリックよりも大きくなるか否かを判定し、前記判定の結果に基づいて、前記一部の成分を含む送信信号ベクトルに関する演算を行うか否かを切り替える信号探索部と、を備える受信装置である。
【０００８】
（２）また、本発明の一態様は、上記の受信装置において、前記送信信号ベクトルの候補の一部の成分、前記チャネル行列、及び前記受信信号ベクトルに基づいて、前記一部の成分に関する累積メトリックを算出するメトリック算出部を備え、前記信号探索部は、前記累積メトリックが前記基準メトリックより大きい場合に、前記一部の成分を含む送信信号ベクトルの受信信号レプリカと前記受信信号ベクトルとの差を示すメトリックが前記基準メトリックよりも大きくなると判定する。
【０００９】
（３）また、本発明の一態様は、上記の受信装置において、前記送信信号ベクトルの候補の一部の成分、前記チャネル行列、及び前記受信信号ベクトルに基づいて、累積メトリックを算出するメトリック算出部を備え、前記信号探索部は、前記累積メトリックが前記基準メトリックより小さい場合に、前記一部の成分を含む送信信号ベクトルの受信信号レプリカと前記受信信号ベクトルとの差を示すメトリックが前記基準メトリックよりも小さくなると判定する。
【００１０】
（４）また、本発明の一態様は、上記の受信装置において、前記信号探索部は、前記一部の成分を含む送信信号ベクトルの受信信号レプリカと前記受信信号ベクトルとの差を示すメトリックが前記基準メトリックよりも小さくなる場合に、前記一部の成分を含む送信信号ベクトルに関する演算を行う。
【００１１】
（５）また、本発明の一態様は、上記の受信装置において、前記信号探索部は、前記一部の成分を含む送信信号ベクトルの受信信号レプリカと前記受信信号ベクトルとの差を示すメトリックが前記基準メトリックよりも大きくなる場合に、前記一部の成分を含む送信信号ベクトルに関する演算を行わない。
【００１２】
（６）また、本発明の一態様は、上記の受信装置において、前記信号探索部は、前記判定の結果に基づいて、前記一部の成分を含む送信信号ベクトルの受信信号レプリカと前記受信信号ベクトルとの差を示すメトリックの計算を行うか否かを切り替える。
【００１３】
（７）また、本発明の一態様は、上記の受信装置において、前記チャネル行列にＱＲ分解を行なって、ユニタリ行列と上三角行列を生成する分解部と、前記ユニタリ行列に基づいて三角化受信信号を算出する信号変換部と、前記送信信号ベクトルの候補の一部の成分、前記三角化受信信号と前記上三角行列に基づいて、前記一部の成分に関する累積メトリックを算出するメトリック算出部を備え、信号探索部は、前記三角化受信信号と前記上三角行列に基づいて、前記一部の成分に関する累積メトリックを算出し、算出した累積メトリックが前記基準メトリックより小さい場合に、前記一部の成分を含む送信信号ベクトルに対応する最尤系列を求める。
【００１４】
（８）また、本発明の一態様は、上記の受信装置において、前記信号探索部は、前記送信信号ベクトルの候補の受信信号レプリカと前記受信信号ベクトルとの差を示すメトリックが前記基準メトリックよりも小さくなると判定した場合、前記基準メトリックを、当該送信信号ベクトルの候補に関するメトリックに変更する。
【００１５】
（９）また、本発明の一態様は、上記の受信装置において、前記基準メトリック生成部は、準最適最尤検出に基づいて前記基準メトリックを算出する。
【００１６】
（１０）また、本発明の一態様は、上記の受信装置において、前記基準メトリック生成部は、線形検出に基づいて前記基準メトリックを算出する。
【００１７】
（１１）また、本発明の一態様は、上記の受信装置において、前記基準メトリック生成部は、前記送信信号ベクトルの候補の１つを任意に選択する。
【００１８】
（１２）また、本発明の一態様は、上記の受信装置において、前記信号探索部は、前記一部の成分を含む送信信号ベクトルに対応する最尤系列を求め、前記最尤系列から情報ビットを求める。
【００１９】
（１３）また、本発明の一態様は、上記の受信装置において、前記信号探索部は、前記一部の成分を含む送信信号ベクトルに対応する最尤系列を求め、前記最尤系列から情報ビットを求める。
【００２０】
（１４）また、本発明の一態様は、上記の受信装置において、前記送信信号ベクトルの成分であって対数尤度比を算出対象の成分を示す算出成分情報に基づいて、前記チャネル行列の列ベクトルの順序を変更した行列に、ＱＲ分解を行って、ユニタリ行列と上三角行列を生成する分解部と、前記ユニタリ行列に基づいて三角化受信信号を算出する信号変換部と、対数尤度比算出部と、復号部と、を備え、前記基準メトリック生成部は、算出成分情報が示す成分の候補である算出対象候補のそれぞれに対して、前記基準メトリックを生成し、前記信号探索部は、前記算出対象候補のそれぞれに対して、当該算出対象候補を含む送信ベクトルのうち前記メトリックが最小となる最小メトリックを算出し、前記対数尤度比算出部は、前記最小メトリックに基づいて前記対数尤度比を算出し、前記復号部は、前記対数尤度比に基づいて復号し、前記復号した情報ビットを出力する。
【００２１】
（１５）また、本発明の一態様は、上記の受信装置において、前記復号部は、符号化ビット対数尤度比を出力する。
【００２２】
（１６）また、本発明の一態様は、上記の受信装置において、前記信号探索部は、複数の前記最小メトリックの中から最尤メトリックを求め、前記算出対象候補のうち前記最尤系列以外の算出対象候補に関する前記最小メトリックを求め、前記最尤メトリックおよび前記最小メトリックに基づいて対数尤度比を計算する。
【００２３】
（１７）また、本発明の一態様は、上記の受信装置において、前記チャネル行列にＱＲ分解を行なって、ユニタリ行列と上三角行列を生成する分解部と、前記ユニタリ行列に基づいて三角化受信信号を算出する信号変換部と、前記送信信号ベクトルの候補の一部の成分、前記三角化受信信号と前記上三角行列に基づいて、前記一部の成分に関する累積メトリックを算出するメトリック算出部を備え、前記分解部は、信頼性の高い成分から先に累積メトリックを算出するように前記チャネル行列の列ベクトルを並び替えてからＱＲ分解を行う。
【００２４】
（１８）また、本発明の一態様は、上記の受信装置において、前記信号探索部は、前記判定の結果に基づいて、前記一部の成分を含む送信信号ベクトルの受信信号レプリカと前記受信信号ベクトルとの差を示すメトリックの計算を行うか否かを切り替え、計算結果のメトリックが所定のメトリック閾値を下回った場合、計算結果のメトリックを最小メトリックとして出力する。
【００２５】
（１９）また、本発明の一態様は、上記の受信装置において、前記メトリック閾値は、前記基準メトリックに基づいて生成される。
【００２６】
（２０）また、本発明の一態様は、上記の受信装置において、前記信号探索部は、探索ノード数が所定の探索閾値を超えた場合、その時点までに得られている最小メトリックを出力する。
【００２７】
（２１）また、本発明の一態様は、ＭＩＭＯ伝送方式の通信を行う受信装置における受信方法であって、送信信号ベクトルと受信信号ベクトルとの間のチャネル行列を生成するチャネル推定過程と、前記送信信号ベクトルの候補の１つと前記チャネル行列に基づいて受信信号レプリカを算出し、算出した受信信号レプリカと前記受信装置が受信した受信信号ベクトルとの差を示す基準メトリックを算出する基準メトリック生成過程と、前記送信信号ベクトルの候補の一部の成分に基づいて、前記一部の成分を含む送信信号ベクトルの受信信号レプリカと前記受信信号ベクトルとの差を示すメトリックが前記基準メトリックよりも大きくなるか否かを判定し、前記判定の結果に基づいて、前記一部の成分を含む送信信号ベクトルに関する演算を行うか否かを切り替える信号探索過程と、を有する受信方法である。
【００２８】
（２２）また、本発明の一態様は、上記受信方法をコンピュータに実行させることを特徴とする受信プログラムである。
【００２９】
（２３）また、本発明の一態様は、上記の受信装置において、送信信号ベクトルの候補の１つ、及び送信信号ベクトルと受信信号ベクトルとの間のチャネル行列に基づいて算出された受信信号レプリカと、受信装置が受信した受信信号ベクトルと、の差を示す基準メトリックを取得し、前記送信信号ベクトルの候補の一部の成分に基づいて、前記一部の成分を含む送信信号ベクトルと受信信号ベクトルとの差を示すメトリックが前記基準メトリックよりも大きくなるか否かを判定し、前記判定の結果に基づいて、前記一部の成分を含む送信信号ベクトルに関する演算を行うか否かを切り替えるプロセッサである。
【発明の効果】
【００３０】
この発明によれば、適切にＭＩＭＯ分離できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の各実施形態に係る通信システムの概念図である。
【図２】本発明の第１の本実施形態に係る送信装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図３】本実施形態に係るマッピング部の出力例である。
【図４】本実施形態に係る受信装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図５】本実施形態に係る信号探索部の構成を示す概略ブロック図である。
【図６】本実施形態に係る信号探索部の詳細構成を示す概略ブロック図である。
【図７】本実施形態に係る信号探索部の詳細構成を示す別の概略ブロック図である。
【図８】本実施形態に係る信号探索部の詳細構成を示す別の概略ブロック図である。
【図９】変調シンボルの候補の探索の一例を説明する概略図である。
【図１０】本実施形態に係る変調シンボルの候補の探索の一例を説明する概略図である。
【図１１】本実施形態に係る変調シンボルの候補の探索の一例を説明する別の概略図である。
【図１２】本実施形態に係る変調シンボルの候補の探索の一例を説明する別の概略図である。
【図１３】本実施形態に係る変調シンボルの候補の探索の一例を説明する別の概略図である。
【図１４】本実施形態に係る受信装置の動作を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係る受信装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図１６】本実施形態に係る信号探索部の構成を示す概略ブロック図である。
【図１７】本実施形態に係る信号探索部の詳細構成を示す概略ブロック図である。
【図１８】本実施形態に係る信号探索部の詳細構成を示す別の概略ブロック図である。
【図１９】本実施形態に係る信号探索部の詳細構成を示す別の概略ブロック図である。
【図２０】本実施形態に係る変調シンボルの候補の探索の一例を説明する別の概略図である。
【図２１】本実施形態に係る変調シンボルの候補の探索の一例を説明する別の概略図である。
【図２２】本実施形態に係る変調シンボルの候補の探索の一例を説明する別の概略図である。
【図２３】本実施形態に係る受信装置の動作を示すフローチャートである。
【図２４】本発明の第３の実施形態に係る送信装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図２５】本実施形態に係る受信装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図２６】本実施形態に係る信号探索部の構成を示す概略ブロック図である。
【図２７】本実施形態に係る信号探索部の詳細構成を示す概略ブロック図である。
【図２８】本実施形態に係る信号探索部の詳細構成を示す別の概略ブロック図である。
【図２９】本実施形態に係る変調シンボルの候補の探索の一例を説明する概略図である。
【図３０】本実施形態に係るＩＱ平面の一例を表す概略図である。
【図３１】本実施形態に係る受信装置の動作を示すフローチャートである。
【図３２】本実施形態に係るＭＩＭＯ通信のシミュレーション条件の一例を示す概略図である。
【図３３】本実施形態に係るＭＩＭＯ通信（８ｘ８）のシミュレーション結果の一例を示す概略図である。
【図３４】本実施形態に係る平均探索ノード数の一例を示す概略図である。
【図３５】本実施形態に係るＭＩＭＯ通信（１６ｘ１６）のシミュレーション結果の一例を示す概略図である。
【図３６】本実施形態に係る平均探索ノード数の別の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の各実施形態に係る通信システムの概念図である。この図において、通信システムは、送信装置ａ１及び受信装置ｂ１を具備する。例えば、送信装置ａ１は基地局装置（ｅＮｏｄｅＢ、Ｈｏｍｅ  ｅＮｏｄｅＢ、Ｅ−ＵＴＲＡＮ、無線ＬＡＮのアクセスポイント、放送の送信塔であってもよい）であり、受信装置ｂ１は移動局装置（ＵＥ）である。ただし、送信装置ａ１が移動局装置であり、受信装置ｂ１が基地局装置であってもよい。
送信装置ａ１は、送信アンテナａ１−１〜ａ１−Ｔを備えている。受信装置ｂ１は、受信アンテナｂ１−１〜ｂ１−Ｒを備えている。ここで、Ｔは送信アンテナ数であり、Ｒは受信アンテナ数である。送信装置ａ１及び受信装置ｂ１は、ＭＩＭＯ（多入力多出力）通信を行う。このＭＩＭＯ通信では、送信装置ａ１及び受信装置ｂ１は、異なる情報を同一時刻、同一周波数に送受信する。これにより、通信システムは、情報ビットレートを大幅に増大させることができる。
【００３３】
ここで、受信装置ｂ１は、送信信号ベクトルと受信信号ベクトルとの間のチャネル行列を例えばチャネル推定によって生成する。送信信号ベクトルとは、例えば、各送信アンテナａ１−ｔ（ｔ＝１、２、・・・、Ｔ）から送信される送信信号を成分とするベクトルである。受信信号ベクトルとは、例えば、各受信アンテナｂ１−ｒ（ｒ＝１、２、・・・、Ｒ）で受信される受信信号を成分とするベクトルである。受信装置ｂ１は、送信信号ベクトルの候補の１つとチャネル行列に基づいて受信信号レプリカを算出し、算出した受信信号レプリカと受信装置ｂ１が受信した信号の受信信号ベクトルとの差を示す基準メトリック（２乗ユークリッド距離）を算出する。受信装置ｂ１は、送信信号ベクトルの候補の一部の成分に基づいて、その一部の成分を含む送信信号ベクトルと受信信号ベクトルとの差を示すメトリックが基準メトリックよりも大きくなるか否かを判定する。受信装置ｂ１は、この判定結果に基づいて、その一部の成分を含む送信信号ベクトルに関する演算を行うか否かを切り替える。
【００３４】
図２は、本発明の第１の本実施形態に係る送信装置ａ１の構成を示す概略ブロック図である。この図において、送信装置ａ１は、ビット割り当て部ａ１０１、変調部ａ１０２−ｔ、パイロット生成部ａ１０３、マッピング部ａ１０４−ｔ、及び送信部ａ１０５−ｔを含んで構成される。ここで、ｔ＝１、２、・・・、Ｔである。また、図２では送信アンテナａ１−ｔを併せて示す。
【００３５】
ビット割り当て部ａ１０１は、受信装置ｂ１に送信する情報ビットを、各送信アンテナａ１−ｔに割り振る。なお、この情報ビットの送信アンテナへの割り振りに関する割振情報（例えば、割り当てるアンテナと順序を示す情報）は、例えば、スケジューリング情報（又はマッピング情報）として、送信部ａ１０５−ｔのいずれかから受信装置ｂ１へ通知される。
変調部ａ１０２−ｔは、ビット割り当て部ａ１０１から入力されるビットを、ＰＳＫ（Phase Shift Keying：位相変調）やＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation：直交振幅変調）などの変調方式を用いて変調し、変調シンボルを生成する。変調部ａ１０２−ｔは、生成した変調シンボルをマッピング部ａ１０４−ｔに出力する。
なお、受信装置ｂ１との通信に用いる変調方式を示す情報は、例えば、ＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｄｉｎｇ  Ｓｃｈｅｍｅ）情報として、送信部ａ１０５−ｔのいずれかから受信装置ｂ１へ通知される。なお、変調方式は、変調部ａ１０２−ｔ毎、つまり、送信アンテナａ１−ｔ毎に異なっていてもよいし、周波数帯域（例えば、コンポーネントキャリア）毎に異なっていてもよい。
【００３６】
パイロット生成部ａ１０３は、受信装置ｂ１がチャネル推定を行うための参照信号としてパイロットシンボルを生成し、マッピング部ａ１０４−ｔに出力する。
マッピング部ａ１０４−ｔは、変調部ａ１０２−ｔから入力される変調シンボルと、パイロット生成部ａ１０３から入力されるパイロットシンボルを、予め定められたマッピング情報に基づいて当該時刻にマッピングし、送信部ａ１０５−ｔに出力する。
図３は、本実施形態に係るマッピング部ａ１０４−ｔの出力例である。この図は、Ｔ＝４のときの出力例である。この図において、横軸は時間軸を表す。この図の出力例により、送信装置ａ１は、ある送信アンテナａ１−ｔのパイロットシンボルを送るタイミングでは、他の送信アンテナａ１−ｋ（ｋ≠ｔ）からは何も出力しないこととなる。これにより、受信装置ｂ１は、送信アンテナａ１−ｔ各々から送信されるパイロットシンボルが干渉することを抑制でき、受信装置ｂ１でのチャネル推定を実現させることができる。
【００３７】
送信部ａ１０５−ｔは、マッピング部ａ１０４−ｔから入力される信号をデジタル・アナログ変換し、変換したアナログ信号を波形整形する。送信部ａ１０５−ｔは、波形整形した信号をベースバンド帯から無線周波数帯にアップコンバートし、送信アンテナａ１−ｔから受信装置ｂ１へ送信する。
【００３８】
図４は、本実施形態に係る受信装置ｂ１の構成を示す概略ブロック図である。この図において、受信装置ｂ１は、受信部ｂ１０１−ｒ、チャネル推定部ｂ１０２、ＱＲ分解部ｂ１０３、信号変換部ｂ１０４、基準メトリック生成部ｂ１０５、基準メトリック保存部ｂ１０６、候補系列保存部ｂ１０７、及び信号探索部ｂ１０８を含んで構成される。ここで、ｒ＝１、２、・・・、Ｒである。また、図４には受信アンテナｂ１−ｒを併せて示す。
【００３９】
受信部ｂ１０１−ｒは、送信装置ａ１が送信した送信信号を、受信アンテナｂ１−ｒを介して受信する。受信部ｂ１０１−ｒは、受信した信号に対して、周波数変換及びアナログ−デジタル変換を行う。受信部ｂ１０１−ｒは、変換した受信信号をチャネル推定部ｂ１０２及び信号変換部ｂ１０４に出力する。
【００４０】
チャネル推定部ｂ１０２は、受信部ｂ１０１−ｒから入力されるパイロットシンボルが送信された時刻の受信信号を用いてチャネル推定を行い、チャネル値を算出する。チャネル推定部ｂ１０２は、算出したチャネル値をＱＲ分解部ｂ１０３に出力する。
ＱＲ分解部ｂ１０３は、チャネル推定部ｂ１０２から入力されるチャネル値を用いて、このチャネル値を成分とするチャネル行列のＱＲ分解を行う。ＱＲ分解部ｂ１０３は、ＱＲ分解により算出したユニタリ行列Ｑを信号変換部ｂ１０４に出力し、算出した三角行列Ｒを基準メトリック生成部ｂ１０５及び信号探索部ｂ１０８に出力する。
信号変換部ｂ１０４は、ＱＲ分解部ｂ１０３から入力されるユニタリ行列Ｑに基づいて、受信部ｂ１０１−ｒから入力される受信信号に対して信号変換を行う。以後、この信号変換を行った受信信号を、三角化受信信号と呼ぶことにする。信号変換部ｂ１０４は、三角化受信信号を基準メトリック生成部ｂ１０５および信号探索部ｂ１０８に出力する。
【００４１】
基準メトリック生成部ｂ１０５は、信号変換部ｂ１０４から入力される信号とＱＲ分解部ｂ１０３から入力される三角行列Ｒに基づいて、ＭＩＭＯ分離を行う。ＭＩＭＯ分離には、ＺＦ（Ｚｅｒｏ  Ｆｏｒｃｉｎｇ）基準、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ）基準等の線形処理を行なってもよいし、ＱＲＭ−ＭＬＤ（MLD with QR decomposition and M-algorithm）のような非線形処理を行なってもよい。また、基準メトリック生成部ｂ１０５は、受信部ｂ１０１−ｒの出力である受信信号と、チャネル推定部ｂ１０２の出力であるチャネル値に基づいてＭＩＭＯ分離を行なってもよい。基準メトリック生成部ｂ１０５は、これらに限らず、任意のＭＩＭＯ分離を用いてよい。
基準メトリック生成部ｂ１０５は、得られるＭＩＭＯ分離結果から、候補系列の仮判定値（候補系列の初期値）を算出し、候補系列保存部ｂ１０７に保存する。また、基準メトリック生成部ｂ１０５は、その候補系列を用いてメトリックを算出し、基準メトリック保存部ｂ１０６に保存する。なお、候補系列とは、下記のベクトルｘ、つまり、各送信アンテナａ１−ｔから送信される変調シンボルのシンボルレプリカの組み合わせ（送信信号ベクトル）を復調したビット系列である。換言すれば、候補系列は、シンボルレプリカを生成する元となる（シンボルレプリカの変調前の）ビット系列である。候補系列は、情報ビット候補を成分とする。
【００４２】
基準メトリック保存部ｂ１０６は、保存されている基準メトリックを信号探索部ｂ１０８に出力する。また、基準メトリック保存部ｂ１０６は、信号探索部ｂ１０８からメトリックを受け取った場合、その受け取ったメトリックを新しい基準メトリックとして保存する。
候補系列保存部ｂ１０７は、信号探索部ｂ１０８から処理終了の信号を受け取った場合、保存している候補系列を最尤系列として出力する。また、候補系列保存部ｂ１０７は、信号探索部ｂ１０８から候補系列を受け取った場合、その受け取った候補系列を新しい候補系列として保存する。
信号探索部ｂ１０８は、後述する処理を行うことで、候補系列を決定し、決定した候補系列を候補系列保存部ｂ１０７に保存する。信号探索部ｂ１０８は、処理が終了した場合、処理終了の信号を候補系列保存部ｂ１０７へ出力する。
なお、候補系列保存部ｂ１０７又は信号探索部ｂ１０８は、スケジューリング情報の割振情報に基づいて、最尤系列の情報ビットを、送信装置ａ１のビット割り当て部ａ１０１に入力される順序に整列してもよい。
【００４３】
以下、信号探索部ｂ１０８が行う処理について説明する。
図５は、本実施形態に係る信号探索部ｂ１０８の構成を示す概略ブロック図である。この図において、信号探索部ｂ１０８は、ステージｔ探索部ｂ１０８−ｔ（ｔ＝１、２、・・・、Ｔ）を含んで構成される。なお、ステージｔ探索部ｂ１０８−ｔが行う処理を、ステージｔの処理とも称する。
【００４４】
図６〜図８は、本実施形態に係る信号探索部ｂ１０８の詳細構成を示す概略ブロック図である。これらの図において、ステージｔ探索部ｂ１０８−ｔ（ｔ＝１、２、・・・、Ｔ−１、Ｔ）は、シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−ｔ−１、累積メトリック算出部ｂ１０８−ｔ−２、メトリック比較部ｂ１０８−ｔ−３、及びシンボルレプリカ減算部ｂ１０８−ｔ−４を含んで構成される。以下では、まず、図６を用いてステージＴの処理について説明する。次に、図７を用いてステージＴ−１以降の、ステージｔの処理について説明を行い、最後に図８を用いてステージ１の処理について説明する。
【００４５】
図６は、本実施形態に係る信号探索部ｂ１０８の詳細構成を示す概略ブロック図である。この図は、ステージＴ探索部ｂ１０８−Ｔとステージ（Ｔ−１）探索部ｂ１０８−（Ｔ−１）との関係を示す。なお、丸括弧の内部の「−」は、マイナスを表す（以下同じ）。
信号変換部ｂ１０４から出力される三角化受信信号は、シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−Ｔ−１、累積メトリック算出部ｂ１０８−Ｔ−２、及びシンボルレプリカ減算部ｂ１０８−Ｔ−４に入力される。
【００４６】
シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−Ｔ−１は、三角化受信信号の入力を検知した場合、ＭＬＤ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ：最尤検出）のプロセスを開始する。具体的には、まず、シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−Ｔ−１は、送信アンテナａ１−Ｔから送信され得る情報ビットの候補（情報ビット候補）を１つ選択し、選択した情報ビット候補に基づいてシンボルレプリカを１つ（変調シンボルの候補；送信ベクトルのＴ成分の候補）生成する。ここで、シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−Ｔ−１は、送信装置ａ１から通知されたＭＣＳ情報に基づいて、情報ビット候補を１つずつ決定し、決定した情報ビット候補を変調することでシンボルレプリカを１つずつ生成する。シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−Ｔ−１は、生成したシンボルレプリカを、累積メトリック算出部ｂ１０８−Ｔ−２及びシンボルレプリカ減算部ｂ１０８−Ｔ−４に出力する。
この出力された１つのシンボルレプリカについての処理は、メトリック比較部ｂ１０８−Ｔ−３で候補から外されるか、又は、ステージ（Ｔ−１）のシンボルレプリカ生成部ｂ１０８−（Ｔ−１）−１から処理終了の信号を受け取った場合、終了となる。１つのシンボルレプリカについての処理が終了した場合、シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−Ｔ−１は、情報ビット候補の中から、前に選択した情報ビット候補とは別の情報ビット候補を選択し、選択した情報ビット候補を変調する。つまり、シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−Ｔ−１は、前に生成したシンボルレプリカとは別のシンボルレプリカを生成し、同様の処理を行う。全ての情報ビット候補に対して、これらの処理が行われた場合、ステージＴは処理を終了し、候補系列保存部ｂ１０７に処理終了の信号を出力する。
【００４７】
累積メトリック算出部ｂ１０８−Ｔ−２は、シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−Ｔ−１から入力されるシンボルレプリカと、ＱＲ分解部ｂ１０３から入力される三角行列Ｒの第Ｔ行Ｔ列の成分と、を乗算する。累積メトリック算出部ｂ１０８−Ｔ−２は、その乗算結果を、信号変換部ｂ１０４から入力される三角化受信信号の送信アンテナａ１−Ｔの成分に対応する値から減算する。累積メトリック算出部ｂ１０８−Ｔ−２は、その減算結果の２乗ユークリッドノルムを算出する（式（２３）参照）。累積メトリック算出部ｂ１０８−Ｔ−２は、算出した２乗ユークリッドノルムを、ステージＴにおける累積メトリックとして、メトリック比較部ｂ１０８−Ｔ−３及びステージ（Ｔ−１）の累積メトリック算出部ｂ１０８−（Ｔ−１）−２に出力する。
【００４８】
メトリック比較部ｂ１０８−Ｔ−３は、累積メトリック算出部ｂ１０８−Ｔ−２から入力される累積メトリックが基準メトリック保存部ｂ１０６から入力される基準メトリックより大きい場合、シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−Ｔ−１が出力したシンボルレプリカを候補から外し、シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−Ｔ−１に通知する。つまり、メトリック比較部ｂ１０８−Ｔ−３は、このシンボルレプリカに対応する情報ビット候補が含まれる候補系列（情報ビット候補をＴ成分とする候補系列）を候補から外す。この条件に当てはまらない場合は、シンボルレプリカ減算部ｂ１０８−Ｔ−４に処理継続の信号を出力する。具体的には、メトリック比較部ｂ１０８−Ｔ−３は、例えば、累積メトリック算出部ｂ１０８−Ｔ−２から入力される累積メトリックが基準メトリック保存部ｂ１０６から入力される基準メトリックより小さい場合、シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−Ｔ−１が出力したシンボルレプリカに対応する情報ビット候補が含まれる候補系列を、維持する。
【００４９】
シンボルレプリカ減算部ｂ１０８−Ｔ−４は、処理継続の信号が入力されると、シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−Ｔ−１から入力されるシンボルレプリカと、ＱＲ分解部ｂ１０３から入力される三角行列Ｒのうち、第Ｔ列ベクトルの第１成分から第（Ｔ−１）成分までを乗算する。シンボルレプリカ減算部ｂ１０８−Ｔ−４は、その乗算結果を、信号変換部ｂ１０４から入力される三角化受信信号の第１成分から第（Ｔ−１）成分までを取り出したベクトルから減算する。シンボルレプリカ減算部ｂ１０８−Ｔ−４は、このＴ−１個のレプリカ減算信号のＴ−１個目を、ステージ（Ｔ−１）の累積メトリック算出部ｂ１０８−（Ｔ−１）−２に出力する。
シンボルレプリカ減算部ｂ１０８−Ｔ−４は、このＴ−１個のレプリカ減算信号の１〜Ｔ−２個目を、ステージ（Ｔ−１）のシンボルレプリカ減算部ｂ１０８−（Ｔ−１）−４に出力する。また、シンボルレプリカ減算部ｂ１０８−Ｔ−４は、処理開始の信号をステージ（Ｔ−１）のシンボルレプリカ生成部ｂ１０８−（Ｔ−１）−１に出力する。
なお、シンボルレプリカ減算部ｂ１０８−Ｔ−４は、処理継続の信号が入力されない場合には、上記処理を行わない。
【００５０】
次に、ｔがＴ−１以降、つまり、ｔ≦Ｔ−１のステージｔについて説明する。
図７は、本実施形態に係る信号探索部ｂ１０８の詳細構成を示す別の概略ブロック図である。この図は、ステージ（ｔ＋１）探索部ｂ１０８−（ｔ＋１）、ステージｔ探索部ｂ１０８−ｔ、及びステージ（ｔ−１）探索部ｂ１０８−（ｔ−１）との関係を示す。ただし、ｔ＝１の場合は処理が異なるため、ステージ１探索部ｂ１０８−１の処理については、後述する。
【００５１】
シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−ｔ−１は、シンボルレプリカ減算部ｂ１０８−（ｔ＋１）−４から処理開始の信号が入力された場合、プロセスを開始する。具体的には、シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−ｔ−１は、送信アンテナａ１−ｔから送信され得る情報ビットの候補（情報ビット候補）を１つ選択し、選択した情報ビット候補に基づいてシンボルレプリカを１つ（変調シンボルの候補；送信ベクトルのｔ成分の候補）生成する。ここで、シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−ｔ−１は、送信装置ａ１から通知されたＭＣＳ情報に基づいて、情報ビット候補を１つずつ決定し、決定した情報ビット候補を変調することでシンボルレプリカを１つずつ生成する。シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−ｔ−１は、生成したシンボルレプリカを、累積メトリック算出部ｂ１０８−ｔ−２及びシンボルレプリカ減算部ｂ１０８−ｔ−４に出力する。
この出力された１つのシンボルレプリカについての処理は、メトリック比較部ｂ１０８−ｔ−３で候補から外されるか、又は、ステージ（ｔ−１）のシンボルレプリカ生成部ｂ１０８−（ｔ−１）−１から処理終了の信号を受け取った場合、終了となる。１つのシンボルレプリカについての処理が終了した場合、シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−ｔ−１は、情報ビット候補の中から、前に選択した情報ビット候補とは別の情報ビット候補を選択し、選択した情報ビット候補を変調する。つまり、シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−ｔ−１は、前に生成した候補系列とは別の変調シンボルのシンボルレプリカを生成し、同様の処理を行う。全ての変調シンボルに対して、これらの処理が行われた場合、ステージｔは処理を終了し、ステージ（ｔ＋１）のシンボルレプリカ生成部ｂ１０８−（ｔ＋１）−１に処理終了の信号を出力する。
【００５２】
累積メトリック算出部ｂ１０８−ｔ−２は、シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−ｔ−１から入力されるシンボルレプリカと、ＱＲ分解部ｂ１０３から入力される三角行列Ｒの第ｔ行ｔ列の成分と、を乗算する。累積メトリック算出部ｂ１０８−ｔ−２は、その乗算結果を、シンボルレプリカ減算部ｂ１０８−（ｔ＋１）−４から入力されるレプリカ減算信号から減算する。累積メトリック算出部ｂ１０８−ｔ−２は、その減算結果の２乗ユークリッドノルムを算出する。累積メトリック算出部ｂ１０８−ｔ−２は、算出した２乗ユークリッドノルムと累積メトリック算出部ｂ１０８−（ｔ＋１）−２から入力される累積メトリックとを加算し、ステージｔにおける累積メトリックを算出する。この累積メトリックをメトリック比較部ｂ１０８−ｔ−３及びステージ（ｔ−１）の累積メトリック算出部ｂ１０８−（ｔ−１）−２に出力する。
【００５３】
メトリック比較部ｂ１０８−ｔ−３は、累積メトリック算出部ｂ１０８−ｔ−２から入力される累積メトリック値が基準メトリック保存部ｂ１０６から入力される基準メトリックより大きい場合、シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−ｔ−１が出力したシンボルレプリカを候補から外し、シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−ｔ−１に通知する。つまり、メトリック比較部ｂ１０８−ｔ−３は、このシンボルレプリカに対応する情報ビット候補が含まれる候補系列（情報ビット候補をＴ成分とする候補系列）を候補から外す。この条件に当てはまらない場合は、シンボルレプリカ減算部ｂ１０８−ｔ−４に処理継続の信号を出力する。具体的には、メトリック比較部ｂ１０８−ｔ−３は、例えば、累積メトリック算出部ｂ１０８−ｔ−２から入力される累積メトリックが基準メトリック保存部ｂ１０６から入力される基準メトリックより小さい場合、シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−ｔ−１が出力したシンボルレプリカに対応する情報ビット候補が含まれる候補系列を、維持する。
【００５４】
シンボルレプリカ減算部ｂ１０８−ｔ−４は、処理継続の信号が入力されると、シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−ｔ−１から入力されるシンボルレプリカと、ＱＲ分解部ｂ１０３から入力される三角行列Ｒのうち、第ｔ列ベクトルの第１成分から第（ｔ−１）成分までを乗算する。シンボルレプリカ減算部ｂ１０８−ｔ−４は、その乗算結果を、シンボルレプリカ減算部ｂ１０８−（ｔ＋１）−４から入力されるレプリカ減算信号から減算する。シンボルレプリカ減算部ｂ１０８−ｔ−４は、このｔ−１個のレプリカ減算信号のｔ−１個目を、ステージ（ｔ−１）の累積メトリック算出部ｂ１０８−（ｔ−１）−２に出力する。シンボルレプリカ減算部ｂ１０８−ｔ−４は、ｔが２でない場合、このｔ−１個のレプリカ減算信号の１〜ｔ−２個目を、ステージ（ｔ−１）のシンボルレプリカ減算部ｂ１０８−（ｔ−１）−４に出力する。また、シンボルレプリカ減算部ｂ１０８−ｔ−４は、処理開始の信号をステージ（ｔ−１）のシンボルレプリカ生成部ｂ１０８−（ｔ−１）−１に出力する。
なお、シンボルレプリカ減算部ｂ１０８−ｔ−４は、処理継続の信号が入力されない場合には、上記処理を行わない。
【００５５】
最後に、ステージ１を説明する。
図８は、本実施形態に係る信号探索部ｂ１０８の詳細構成を示す別の概略ブロック図である。この図は、ステージ２探索部ｂ１０８−２とステージ１探索部ｂ１０８−１との関係を示す。なお、ステージ１探索部ｂ１０８−１は、シンボルレプリカ減算部を備えていない点で、ｔ≧２のステージｔ探索部ｂ１０８−ｔとは異なる。
【００５６】
シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−１−１は、シンボルレプリカ減算部ｂ１０８−２−４から処理開始の信号が入力された場合、プロセスを開始する。具体的には、シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−１−１は、送信アンテナａ１−１から送信され得る情報ビットの候補（情報ビット候補）を１つ選択し、選択した情報ビット候補に基づいてシンボルレプリカを１つ（変調シンボルの候補；送信ベクトルの１成分の候補）生成する。ここで、シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−１−１は、送信装置ａ１から通知されたＭＣＳ情報に基づいて、情報ビット候補を１つずつ決定し、決定した情報ビット候補を変調することでシンボルレプリカを１つずつ生成する。シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−１−１は、生成したシンボルレプリカを、累積メトリック算出部ｂ１０８−１−２に出力する。
この出力された１つのシンボルレプリカについての処理は、メトリック比較部ｂ１０８−１−３での処理が終了した場合、終了となる。１つのシンボルレプリカについての処理が終了した場合、シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−１−１は、情報ビット候補の中から、前に選択した情報ビット候補とは別の情報ビット候補を選択し、選択した情報ビット候補を変調する。つまり、シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−１−１は、前に生成したシンボルレプリカとは別の変調シンボルのシンボルレプリカを生成し、同様の処理を行う。全ての情報ビット候補に対して、これらの処理が行われた場合、ステージ１は処理を終了し、ステージ２のシンボルレプリカ生成部ｂ１０８−２−１に処理終了の信号を出力する。
【００５７】
累積メトリック算出部ｂ１０８−１−２は、シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−１−１から入力されるシンボルレプリカと、ＱＲ分解部ｂ１０３から入力される三角行列Ｒの第１行１列の成分と、を乗算する。累積メトリック算出部ｂ１０８−１−２は、その乗算結果を、シンボルレプリカ減算部ｂ１０８−２−４から入力されるレプリカ減算信号から減算する。累積メトリック算出部ｂ１０８−１−２は、その減算結果の２乗ユークリッド距離を算出する。累積メトリック算出部ｂ１０８−１−２は、算出した２乗ユークリッド距離と累積メトリック算出部ｂ１０８−２−２から入力される累積メトリックとを加算し、ステージ１における累積メトリックを算出する。この累積メトリックをメトリック比較部ｂ１０８−１−３に出力する。
【００５８】
メトリック比較部ｂ１０８−１−３は、累積メトリック算出部ｂ１０８−１−２から入力される累積メトリック値が基準メトリック保存部ｂ１０６から入力される基準メトリックより大きい場合、シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−１−１に処理終了を示す信号を出力する。つまり、メトリック比較部ｂ１０８−１−３は、このシンボルレプリカに対応する情報ビット候補が含まれる候補系列（情報ビット候補をＴ成分とする候補系列）を候補から外す。この条件に当てはまらない場合、メトリック比較部ｂ１０８−１−３は、この累積メトリック値を基準メトリック保存部ｂ１０６に出力する。具体的には、メトリック比較部ｂ１０８−１−３は、例えば、累積メトリック算出部ｂ１０８−１−２から入力される累積メトリックが基準メトリック保存部ｂ１０６から入力される基準メトリックより小さい場合、シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−１−１が出力したシンボルレプリカに対応する情報ビット候補が含まれる候補系列を、候補系列として採用する。
また、メトリック比較部ｂ１０８−１−３は、このときまでに各ステージで用いたシンボルレプリカに対応する情報ビット候補が含まれる候補系列を、候補系列保存部ｂ１０７に出力する。また、メトリック比較部ｂ１０８−１−３は、処理終了を示す信号をシンボルレプリカ生成部ｂ１０８−１−１に出力する。つまり、メトリック比較部ｂ１０８−１−３は、基準メトリックに対応する候補系列を、候補系列保存部ｂ１０７に出力する。
【００５９】
＜動作原理について＞
以下、受信装置ｂ１の動作原理について、図４〜図８を参照しながら説明する。
受信部ｂ１０１が受信し、チャネル推定部ｂ１０２に送られた受信信号のうち、図３のパイロットシンボルが送信された時刻に対応する受信信号は、次式（１）で表される。
【００６０】
【数１】
2014039122.tif 000003
【００６１】
ここで、ｙｒは受信部ｂ１０１−ｒが出力する受信信号、ｈｒｔは送信アンテナａ１−ｔと受信アンテナｂ１−ｒ間のチャネル値、ｓｔ（ｐ）は送信アンテナａ１−ｔから送信されるパイロットシンボル、ｎｒは受信部ｂ１０１−ｒで加算される雑音である。パイロットシンボルは既知なので、チャネル推定部ｂ１０２は、例えば次式（２）のようにしてチャネル値の推定値を求めることができる。
【００６２】
【数２】
2014039122.tif 000004
【００６３】
ただし、＾（ハット）を付した変数は、推定値を表す。以後の説明では、推定されたチャネル値が理想値ｈｒｔに等しいものとして説明を行う。
データが送られる時刻の受信信号は、Ｒ次元の受信信号ベクトルｙを用いて次式（３）〜（８）のように表される。
【００６４】
【数３】
2014039122.tif 000005
【００６５】
ここで、Ｔは転置を表し、ｓｔは送信アンテナａ１−ｔから送信される変調シンボルを表す。ただし、式（１）および（２）と同じ文字を用いているが、異なる時刻の信号を表しているため、式（１）および（２）の文字と、式（３）〜（７）の文字は異なるものを表す。
【００６６】
次に、ＭＬＤを説明する。ＭＬＤでは、次式（９）で示されるメトリック（２乗ユークリッド距離）ｆを最小にする信号系列ｘの判定値を求める。
【００６７】
【数４】
2014039122.tif 000006
【００６８】
ただし、ｘは、ｓのレプリカ（シンボルレプリカ）であり、Ｔ次元ベクトルである。ｘの第ｔ要素をｘｔとすると、ｘｔの取りうる値は、送信アンテナａ１−ｔで用いる変調シンボルの数Ｍだけ存在する。例えば、変調部ａ１０２−ｔでの変調方式がＱＰＳＫの場合はＭ＝４、１６ＱＡＭの場合はＭ＝１６、６４ＱＡＭの場合はＭ＝６４である。
【００６９】
ｘの取りうる値の探索は、高さＴ＋１の木構造で説明することができる。
図９〜図１３は、本実施形態に係る変調シンボルの候補の探索を説明する概略図である。この図は、Ｔ＝３で、全ての送信アンテナで、Ｍ＝４個の変調シンボルを取り得る変調方式（例えばＱＰＳＫ）を用いて、信号を送信している場合の例である。
図９〜図１３において、縦軸は高さを表し、この高さはｔに相当する。また、白抜きの丸印（ノード）は、変調シンボルの候補を表す（シンボルレプリカ又は情報ビット候補を表す）。つまり、高さｔのノードは、変調部ａ１０２−ｔで変調され、送信アンテナａ１−ｔから送信された変調シンボルの候補である。直線で表されている枝（ブランチ）に沿って辿った、白抜きの丸印の組み合わせが、ｘの候補（又は候補系列）となる。図９の例は、受信装置ｂ１（信号探索部ｂ１０８）が、探索をｔ＝Ｔからｔ＝１の順番に行う場合のものである。高さｔの変調シンボルの候補に対応する処理は、図６〜図８で説明したステージｔ探索部ｂ１０８−ｔでの処理に相当するため、以後、高さｔをステージｔと呼ぶ。
【００７０】
（ＱＲ分解を用いない場合）
まず、ＱＲ分解を用いない場合について説明する。なお、本実施形態では、受信装置ｂ１は、後述するＱＲ分解を用いた構成である。以下では、ステージｔ探索部ｂ１０８−ｔに相当する処理部を、ステージｔ処理部とも称する。
【００７１】
ステージｔ＋１のノードからステージｔの子ノードへのブランチは、ｘｔを変調シンボルｂ（ｍ）に固定すること、つまり、ステージ（ｔ＋１）処理部が変調シンボルｂ（ｍ）（ノード）を選択することを表す。ここで、ｍ＝１、２、・・・、Ｍである。例えば、図９のブランチ７１は、ｘ３をｂ（１）に固定する場合を示す。また、ブランチ７２は、ｘ３をｂ（２）に固定する場合を示す。なお、ブランチと変調シンボルとの関係はこれに限らず、上記以外のブランチと変調シンボル番号ｍの組合せを用いてもよい。
【００７２】
次に、ステージｔのノードが選択された場合、ステージｔ処理部は、次式（１０）で示すＴ次元ベクトルｙ（ｔ）を算出し、算出したｙ（ｔ）をステージ（ｔ−１）処理部へ出力する。
【００７３】
【数５】
2014039122.tif 000007
【００７４】
ただし、ｙ（Ｔ＋１）はｙとする。従って、図９のノード７３が選択された場合、ステージ３処理部は、次式（１１）を用いてｙ（３）を算出し、算出したｙ（３）をステージ２処理部へ出力する。
【００７５】
【数６】
2014039122.tif 000008
【００７６】
また、図９のノード７４が選択された場合、ステージ３処理部は、次式（１２）を用いてｙ（３）を算出し、算出したｙ（３）をステージ２処理部へ出力する。
【００７７】
【数７】
2014039122.tif 000009
【００７８】
同様に、ブランチ７５はｘ２をｂ（１）に固定する場合を表す。図９のノード７６が選択された場合、ステージ２処理部は、次式（１３）を用いてｙ（２）を算出し、算出したｙ（２）をステージ１処理部へ出力する。
【００７９】
【数８】
2014039122.tif 000010
【００８０】
ステージ１のノードである葉ノードが選択された場合、ステージ１処理部は、ｙ（１）だけでなく、ｙ（１）の２乗ユークリッドノルムを算出する。これは、ステージ１処理部が、式（９）のｆを算出したことを意味する。
図９において、破線７７で囲んだ通り、ＭＴ（ＭのＴ乗）個の葉ノードにおいてｆを算出し、最も小さい葉ノードへの経路が、ＭＬＤの解となる。なお、前順走査で探索していくことで、メモリの増加を抑えることができる。
具体的には、ステージ１処理部は、根ノード以外のノードにおけるＴ次元ベクトルの減算と、葉ノードにおけるＴ次元ベクトルの２乗ユークリッドノルム算出とを行う。ＱＲ分解を用いない場合、ステージｔのノード数はＭ（Ｔ−ｔ＋１）なので、スカラー減算の数は次式（１４）で表される。
【００８１】
【数９】
2014039122.tif 000011
【００８２】
また、葉ノードの数はＭＴなので、ＱＲ分解を用いない場合、スカラーの２乗ユークリッドノルム算出数は次式（１５）で表される。
【００８３】
【数１０】
2014039122.tif 000012
【００８４】
このように、ＱＲ分解を用いない場合には、ＭＬＤでは演算回数がＴに対して指数で増大する。
【００８５】
（ＱＲ分解を用いた場合）
次に、ＱＲ分解を用いた場合について説明する。ＱＲ分解を用いた場合、ＱＲ分解を用いない場合と比較して、演算回数を削減できる。
図４のＱＲ分解部ｂ１０３は、Ｒ×Ｔのチャネル行列ＨにＱＲ分解を行うことで、チャネル行列ＨをＲ×Ｔのユニタリ行列Ｑと、Ｔ×Ｔの上三角行列Ｒに分解する。これらは、次式（１６）〜（１８）で表される。
【００８６】
【数１１】
2014039122.tif 000013
【００８７】
具体的には、ＱＲ分解部ｂ１０３は、グラム−シュミット直交化、修正グラム−シュミット直交化、ハウスホルダー変換やギブンス回転等を行うことで、チャネル行列Ｈを行列Ｑと行列Ｒに分解する。
信号変換部ｂ１０４は、ＱＲ分解部ｂ１０３が生成した行列Ｑと、受信部ｂ１０１−１〜ｂ１０１−Ｒからの入力である受信信号ベクトルｙを用いて、次式（１９）及び（２０）のように三角化受信信号ｙ’を生成する。
【００８８】
【数１２】
2014039122.tif 000014
【００８９】
ここで、Ｈは複素共役転置を表し、ＱＨはＱの共役転置行列である。ＱＨＱがＴ×Ｔの単位行列であることを利用すると、式（９）を最小化する系列ｘを発見することは、次式（２１）を最小化するｘを発見することに一致する。
【００９０】
【数１３】
2014039122.tif 000015
【００９１】
行列Ｒは上三角行列であるので、ｆは次式（２２）〜（２４）のように変形できる。
【００９２】
【数１４】
2014039122.tif 000016
【００９３】
式（２３）は、ステージＴの累積メトリックｆ（Ｔ）を表す。なお、ｆ（ｔ）は、ステージｔまでの累積メトリックを表す。
図６のシンボルレプリカ生成部ｂ１０８−Ｔ−１は、送信アンテナａ１−Ｔから送信された変調シンボルの候補の中から変調シンボルを１つずつ選択して、そのシンボルレプリカｘＴを、累積メトリック算出部ｂ１０８−Ｔ−２へ出力する。累積メトリック算出部ｂ１０８−Ｔ−２は、このシンボルレプリカｘＴと行列Ｒの第Ｔ行Ｔ列の成分と三角化受信信号ｙ’のＴ成分に基づいて、式（２３）を用いてｆ（Ｔ）を計算する。
【００９４】
なお、ｙ’（Ｔ）は、ステージ（Ｔ−１）で累積メトリックを計算するためのベクトルを表す。なお、ｙ’（ｔ）は、ステージ（ｔ−１）で累積メトリックを計算するためのベクトルを表し、次元ｔ−１のベクトルを表す。ｙ’（ｔ）をレプリカ減算信号とも称する。ｙ’（ｔ）の第ｋ成分を、ｙ’ｋ（ｔ）で表す。
シンボルレプリカ減算部ｂ１０８−Ｔ−４は、式（２４）を用いてｙ’（Ｔ）を算出する。シンボルレプリカ減算部ｂ１０８−Ｔ−４は、ｙ’Ｔ−１（Ｔ）を累積メトリック算出部ｂ１０８−（Ｔ−１）−２に出力する。ｙ’Ｔ−１（Ｔ）は、ｆ（Ｔ−１）の算出に用いられる（式（２６）参照）。また、シンボルレプリカ減算部ｂ１０８−Ｔ−４は、ｙ’１（Ｔ）〜ｙ’Ｔ−２（Ｔ）を、シンボルレプリカ算出部ｂ１０８−（Ｔ−１）−４に出力する。ｙ’１（Ｔ）〜ｙ’Ｔ−２（Ｔ）は、ｙ’（Ｔ−１）の算出に用いられる（式（２７）参照）。
【００９５】
次に、ｔ＝Ｔ−１以降の処理を説明する。
式（２２）はさらに変形できて、次式（２５）〜（２７）のようになる。
【００９６】
【数１５】
2014039122.tif 000017
【００９７】
図７のシンボルレプリカ生成部ｂ１０８−ｔ−１は、送信アンテナａ１−ｔから送信された変調シンボルの候補の中から変調シンボルを１つずつ選択して、そのシンボルレプリカをｘｔとして、累積メトリック算出部ｂ１０８−ｔ−２へ出力する。累積メトリック算出部ｂ１０８−ｔ−２は、このｘｔと行列Ｒの第ｔ行ｔ列の成分とシンボルレプリカ減算部ｂ１０８−（ｔ＋１）−４から入力されるｙ’ｔ（ｔ＋１）に基づいて、式（２６）を用いて、累積メトリックｆ（ｔ）を算出する。
【００９８】
また、シンボルレプリカ減算部ｂ１０８−ｔ−４は、ｘｔと行列Ｒの第１行ｔ列〜第ｔ−１行ｔ列の成分とシンボルレプリカ減算部ｂ１０８−（ｔ＋１）−４から入力されるｙ’１（ｔ＋１）〜ｙ’ｔ−１（ｔ＋１）に基づいて、式（２７）を用いてｙ’（ｔ）を算出する。
以上の処理をｔ＝Ｔからｔ＝１まで行うことで、累積メトリック算出部ｂ１０８−１−２は、式（２１）のメトリックを、次式（２８）のように求めることができる。
【００９９】
【数１６】
2014039122.tif 000018
【０１００】
このように、ＱＲ分解を用いて、メトリック算出をステージＴからステージ１への累積メトリック算出という形に変更した場合、各ステージの処理が変化する。
再び図９を参照すると、ステージｔでは、ステージｔ探索部ｂ１０８−ｔが累積メトリックｆ（ｔ）とｔ−１次元ベクトルｙ’（ｔ）を算出して、ステージｔ−１のステージ（ｔ−１）探索部ｂ１０８−（ｔ−１）へ出力する。なお、葉ノードではｙ’（ｔ）の算出は行わない。ｙ’（ｔ）の算出は、ｔ−１次元ベクトルの減算であり、根ノードと葉ノード以外のノードで行われるため、スカラー減算の数は次式（２９）のようになる。
【０１０１】
【数１７】
2014039122.tif 000019
【０１０２】
これは、式（１４）よりも小さい値となり、スカラー減算の数を削減できている。また、根ノード以外のノードで累積メトリックが算出されるため、スカラーの２乗ユークリッドノルム算出数は次式（３０）で表される。
【０１０３】
【数１８】
2014039122.tif 000020
【０１０４】
これは、式（１５）よりも小さい値となり、２乗ユークリッドノルムの算出数も削減できている。しかしながら、Ｔに対して指数で増大することに変わりはない。
【０１０５】
本実施形態では、受信装置ｂ１は、探索するノード数を減少させることで演算量を削減する。以後、演算量の評価は探索ノード数で行う。図６〜図８のメトリック比較部ｂ１０８−ｔ−３は、探索ノード数を削減するために備えられている。式（２６）によると、累積メトリックｆ（ｔ）は、ｆ（ｔ＋１）よりも大きな値となる。つまり、ステージｔ＋１での累積メトリックｆ（ｔ＋１）が基準メトリックよりも大きいということは、その次のステージｔの累積メトリックｆ（ｔ）も、基準メトリックよりも大きくなる。すなわち、メトリック比較部ｂ１０８−（ｔ＋１）−３は、信号系列ｘの第（ｔ＋１）成分から第Ｔ成分に基づいて、この第（ｔ＋１）成分から第Ｔ成分を含む信号系列ｘの受信信号レプリカＨｘと受信信号ベクトルｙとの差を示すメトリックｆが基準メトリックよりも大きくなるか否かを判定できる。
【０１０６】
まず、図４の基準メトリック生成部ｂ１０５が、基準メトリックの初期値とそのときの候補系列を生成する。具体的には、基準メトリック生成部ｂ１０５は、ＭＩＭＯ分離を行なって候補系列を得る。また、基準メトリック生成部ｂ１０５は、その候補系列を用いて算出されるメトリックを基準メトリックとする。なお、送信アンテナａ１−１〜ａ１−Ｔの各々について、その送信アンテナａ１−ｔから送信された変調シンボルの候補の中から、ランダムに、変調シンボルを１つずつ選択してもよい。なお、基準メトリック生成部ｂ１０５は、予め定めた規則に基づいて、変調シンボルを選択してもよい。
図１０は、本実施形態に係る基準メトリックに関する候補系列の選択の一例を表す。基準メトリック生成部ｂ１０５は、例えば、図１０の太線で表される候補系列、つまり、太線に沿って辿った変調シンボルの候補の組み合わせを選択する。
【０１０７】
メトリック比較部ｂ１０８−ｔ−３は、ｘｔに基づいて算出された累積メトリックが、この基準メトリックを上回った時点（値が大きくなったと判断した場合）で、処理終了を示す信号を出力する。つまり、メトリック比較部ｂ１０８−ｔ−３は、このｘｔを含む候補系列について、以後の探索をスキップする（中止する；破棄する）。これにより、信号探索部ｂ１０８は、探索ノード数を削減できる。
【０１０８】
図１１は、信号探索部ｂ１０８の処理の一例を表す。この図において、太線で繋がれた変調シンボルの候補は、そのシンボルレプリカに基づいて累積メトリックが算出されたことを表す。この図は、ノード９１〜９４のいずれかが選択された場合に、そのノードまでの累積メトリックが基準メトリックを上回る場合の例である。この場合、信号探索部ｂ１０８は、ノード９１〜９４を含む候補系列について、以後の探索を破棄する。この破棄処理により、探索しなかったノードには×マークが付与されている。従って、３２個のノードが探索から外されたことになる。
また、図１１では、葉ノード９５を含む候補系列の累積メトリックが、基準メトリックを下回っている（値が小さいと判断されている）。このため、この累積メトリックが新しい基準メトリックとして基準メトリック保存部ｂ１０６に保存され、ノード９５までの候補系列が候補系列保存部ｂ１０７に保存される。このように、信号探索部ｂ１０８は、葉ノードを含む候補系列の累積メトリックが、基準メトリックより小さい場合には、その累積メトリックを新しい基準メトリックとする。
【０１０９】
図１２は、図１１が表す処理の続きの処理を表す。図１２では、ノード１０１までの累積メトリックが基準メトリックを上回ったとしている。このため、信号探索部ｂ１０８は、ノード１０１を含む候補系列について、以後の探索処理を破棄している。これにより、信号探索部ｂ１０８は、４個分の探索ノード数を削減できる。また、図１２では、葉ノード１０２を含む候補系列の累積メトリックが、基準メトリック（図１１のノード９５を含む候補系列に基づいた基準メトリック）を下回っている。このため、葉ノード１０２を含む候補系列の累積メトリックが、新しい基準メトリックとして基準メトリック保存部ｂ１０６に保存され、ノード１０２までの候補系列が候補系列保存部ｂ１０７に保存される。
【０１１０】
図１３は、図１２が表す処理の続きの処理を表す。図１３では、ノード１１１〜１１３までの累積メトリックが基準メトリックを上回る場合の例である。この場合、信号探索部ｂ１０８は、ノード１１１〜１１３を含む候補系列について、以後の探索を破棄する。これにより、信号探索部ｂ１０８は、１２個分の探索ノード数を削減できる。また、図１３では、基準メトリックを下回る葉ノードは見つからなかったものとしている。この場合、図１２の葉ノード１０２を含む候補系列が、最終的な結果となる。つまり、信号探索部ｂ１０８（メトリック比較部ｂ１０８−１−３）は、葉ノード１０２を含む候補系列を保存し、この候補系列が最尤系列となる。
なお、図９〜図１３の例では、根ノードを除く全ノード数は８４であるが、４８個のノードの探索をしなかったため、信号探索部ｂ１０８が実際に探索したノード数は３６である。このように、信号探索部ｂ１０８は、探索ノード数を削減でき、演算回数を削減できる。
【０１１１】
＜受信装置ｂ１の動作について＞
図１４は、本実施形態に係る受信装置ｂ１の動作を示すフローチャートである。なお、この図が示す動作は、図４の受信部ｂ１０１−ｒが受信信号をチャネル推定部ｂ１０２及び信号変換部ｂ１０４に出力した後の処理である。なお、図１４では、変数として、ステージ番号ｔ、ステージｔにおける変調シンボル番号ｍｔ、及びステージｔで用いている変調シンボル数Ｍｔを用いる場合について説明する。
【０１１２】
（ステップＳ１０１）チャネル推定部ｂ１０２は、受信信号とパイロットシンボルに基づいてチャネル推定を行うことで、チャネル行列を得る。その後、ステップＳ１０２へ進む。
（ステップＳ１０２）ＱＲ分解部ｂ１０３は、ステップＳ１０２で得られたチャネル値を用いて構成されるチャネル行列ＨのＱＲ分解を行うことで、ユニタリ行列Ｑと上三角行列Ｒを得る。その後、ステップＳ１０３へ進む。
（ステップＳ１０３）信号変換部ｂ１０４は、ステップＳ１０２で得られたユニタリ行列Ｑを受信信号ベクトルに乗算し、三角化受信信号を算出する。その後、ステップＳ１０４へ進む。
【０１１３】
（ステップＳ１０４）基準メトリック生成部ｂ１０５は、ステップＳ１０２で得られる上三角行列ＲとステップＳ１０３で得られる三角化受信信号を用いてＭＩＭＯ分離を行う。基準メトリック生成部ｂ１０５は、ＭＩＭＯ分離結果を用いて基準メトリックを算出し、基準メトリック保存部ｂ１０６に保存する。また、そのときの候補系列（候補系列の初期値）を、候補系列保存部ｂ１０７に保存する。その後、ステップＳ１０５へ進む。
（ステップＳ１０５）信号探索部ｂ１０８は、ｍＴ＝１、ｔ＝Ｔとする。その後、ステップＳ１０６へ進む。
（ステップＳ１０６）シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−ｔ−１は、ｘｔとして、シンボルレプリカｂ（ｍｔ）を生成する。その後、ステップＳ１０７へ進む。
（ステップＳ１０７）累積メトリック算出部ｂ１０８−ｔ−２は、ステップＳ１０６で生成されたｘｔを用いて、ステージｔの累積メトリックを算出する。その後、ステップＳ１０８へ進む。
【０１１４】
（ステップＳ１０８）メトリック比較部ｂ１０８−ｔ−３が、ステップＳ１０７で算出された累積メトリックが基準メトリックを上回ることを検出した場合、ステップＳ１０９へ進む。そうではない場合、ステップＳ１１３へ進む。
（ステップＳ１０９）信号探索部ｂ１０８がｍｔがＭｔに達していると判定した場合、ステップＳ１１０へ進む。そうではない場合、ステップＳ１１２へ進む。
（ステップＳ１１０）信号探索部ｂ１０８がｔがＴであると判定した場合、候補系列保存部ｂ１０７に保存されている候補系列を最終的な最尤系列として出力する。その後、受信装置ｂ１は、動作を終了する。そうではない場合、ステップＳ１１１へ進む。
（ステップＳ１１１）信号探索部ｂ１０８は、ｔにｔ＋１を代入する。その後、ステップＳ１０９へ戻る。
【０１１５】
（ステップＳ１１２）信号探索部ｂ１０８は、ｍｔにｍｔ＋１を代入する。その後、ステップＳ１０６へ戻る。
（ステップＳ１１３）ｔが１である場合、ステップＳ１１４へ進む。そうではない場合、ステップＳ１１５へ進む。
（ステップＳ１１４）メトリック比較部ｂ１０８−１−３は、ステップＳ１０７で得られる累積メトリックを、新しい基準メトリックメトリックとして、基準メトリック保存部ｂ１０６に保存する。また、その時の候補系列を候補系列保存部ｂ１０７に保存する。その後、ステップＳ１０９へ進む。
（ステップＳ１１５）シンボルレプリカ減算部ｂ１０８−ｔ−４は、ステップＳ１０６で得られるシンボルレプリカを用いて、レプリカ減算信号を算出する。その後、ステップＳ１１６へ進む。
（ステップＳ１１６）信号探索部ｂ１０８は、ｍｔ−１に１を代入し、次にｔにｔ−１を代入する。その後、ステップＳ１０６へ戻る。
【０１１６】
このように、本実施形態によれば、受信装置ｂ１は、ＭＩＭＯ伝送方式の通信を行う。チャネル推定部ｂ１０２は、送信信号ベクトルと受信信号ベクトルとの間のチャネル行列を生成する。基準メトリック生成部ｂ１０５は、信号系列ｘ（送信信号ベクトルの候補；候補系列であってもよい）の１つとチャネル行列に基づいて受信信号レプリカＨｘを算出し、算出した受信信号レプリカＨｘと受信装置が受信した信号の受信信号ベクトルｙとの差を示す基準メトリックｆを算出する。メトリック比較部ｂ１０８−ｔ−３（比較部）は、信号系列ｘの一部の成分（情報ビット候補）に基づいて、この一部の成分を含む信号系列ｘの受信信号レプリカＨｘと受信信号ベクトルｙとの差を示すメトリックｆが基準メトリックよりも大きくなるか否かを判定する。具体的には、メトリック比較部ｂ１０８−ｔ−３は、累積メトリックと基準メトリックを比較する。信号探索部ｂ１０８は、メトリック比較部ｂ１０８−ｔ−３の判定結果に基づいて、上記の一部の成分を含む信号系列ｘに関する演算を行うか否かを切り替える。
これにより、受信装置ｂ１は、例えば、信号系列ｘの一部の成分に基づいて、メトリックが基準メトリックを上回るか否かを判定でき、判定結果に基づいて、その一部の成分を含む信号系列ｘのメトリックを算出するか否かを切り替えることができる。
【０１１７】
具体的には、受信装置ｂ１は、任意のＭＩＭＯ分離で得られる信号系列ｘのメトリックを基準メトリックｆとし、算出した累積メトリックｆ（ｔ）が基準メトリックｆを上回った場合、その累積メトリックに対応する信号系列ｘについては以後の処理（ステージ（ｔ−１）、（ｔ−２）、・・・、１の探索）を破棄する。すなわち、累積メトリックｆ（ｔ）が基準メトリックｆより大きい場合に、一部の成分を含む送信信号ベクトルの受信信号レプリカＨｘと受信信号ベクトルｙとの差を示すメトリックが基準メトリックｆよりも大きくなると判定する。この場合に、受信装置ｂ１は、その一部の成分を含む送信信号ベクトルに関する演算、つまり、累積メトリックやメトリックの演算を行わない。換言すれば、累積メトリックｆ（ｔ）が基準メトリックｆより小さい場合に、一部の成分を含む送信信号ベクトルの受信信号レプリカＨｘと受信信号ベクトルｙとの差を示すメトリックが基準メトリックｆよりも小さくなると判定する。この場合に、受信装置ｂ１は、その一部の成分を含む送信信号ベクトルに関する演算、つまり、累積メトリックやメトリックの演算を行う。
これにより、受信装置ｂ１は、通常のＭＬＤに比べて大幅に演算量を削減することができる。また、受信装置ｂ１は、葉ノードの累積メトリックを基準メトリックとするため、必ず最尤系列にたどり着くことができる。つまり、受信装置ｂ１は、ＭＬＤと比べて性能が劣化しない。また、受信装置ｂ１は、例えば、ＭＩＭＯ分離の処理にかかる時間を削減でき、効率良くＭＩＭＯ分離できる。このように、受信装置ｂ１は、適切にＭＩＭＯ分離できる。
【０１１８】
より具体的な一例としては、上述のように、ＱＲ分解部ｂ１０３は、チャネル行列ＨにＱＲ分解を行なって、ユニタリ行列Ｑと上三角行列Ｒを生成する。信号変換部ｂ１０４は、ユニタリ行列Ｑに基づいて三角化受信信号ｙ’を算出する。累積メトリック算出部ｂ１０８−ｔ−２は、信号系列ｘの候補の一部の成分、三角化受信信号号ｙ’と上三角行列Ｒに基づいて、一部の成分に関する累積メトリックｆ（ｔ）を算出し、算出した累積メトリックｆ（ｔ）が基準メトリックｆより小さい場合に、一部の成分を含む信号系列ｘに対応する最尤系列を求める。
これにより、ステージｔ＋１での累積メトリックｆ（ｔ＋１）が基準メトリックよりも大きいということは、その次のステージｔの累積メトリックｆ（ｔ）も、基準メトリックよりも大きくなる。つまり、受信装置ｂ１は、例えば、信号系列ｘの第（ｔ＋１）成分から第Ｔ成分に基づいて、この第（ｔ＋１）成分から第Ｔ成分を含む信号系列ｘの受信信号レプリカＨｘと受信信号ベクトルｙとの差を示すメトリックｆが基準メトリックよりも大きくなるか否かを判定できる。
【０１１９】
また、本実施形態によれば、受信装置ｂ１は、信号系列ｘの候補の受信信号レプリカＨｘと受信信号ベクトルｙとの差を示すメトリックが基準メトリックｆよりも小さくなると判定した場合、メトリック比較部ｂ１０８−１−３は、基準メトリックｆを、累積メトリック値ｆ（１）、つまり、当該信号系列ｘの候補に関するメトリックｆ（ｔ）に変更する。
【０１２０】
なお、上記第１の実施形態において、送信アンテナ数Ｔと多重する信号数（ストリーム数と呼ぶ）が同じものとして説明したが、異なっていてもよい。例えば、ストリーム数∪がＴより小さい場合、受信装置ｂ１は、式（５）で示すチャネル行列がＲ×∪の行列に変更された処理を行う。
【０１２１】
なお、上記第１の実施形態において、受信装置ｂ１は、破棄されないノードを全て探索する場合について説明したが、探索ノード数が事前に定めた閾値（以後、探索閾値と呼ぶ）を上回った場合、処理を中断して、その時点で候補系列保存部ｂ１０７に保存されている系列を出力するようにしてもよい。このようにすると、受信装置ｂ１は、演算量を安定させることができる。探索閾値は、受信装置ｂ１を設計した時点で固定してもよいし、受信装置ｂ１のフェームウェアやソフトウェアをアップデートする際に更新する等でもよい。
また、受信装置ｂ１は、葉ノードで得られた累積メトリックが所定の閾値（以後、メトリック閾値と呼ぶ）を下回った時点で処理を中断して、その時点で候補系列保存部ｂ１０７に保存されている系列を出力するようにしてもよい。その閾値は、例えば、基準メトリックの初期値に係数β（０＜β＜１）を乗算した値とすればよい。このようにすると、受信装置ｂ１は、早い段階で演算を打ち切ることができる。また、βは受信装置ｂ１を設計した時点で固定してもよいし、受信装置ｂ１のフェームウェアやソフトウェアをアップデートする際に更新する等でもよい。
【０１２２】
なお、上記第１の実施形態において、式（１６）〜（１８）のようにＱＲ分解ができるものとして説明したが、式（１６）〜（１８）はＴ＞Ｒのような場合には実行できない。そのような場合は、受信装置ｂ１は、式（１６）のユニタリ行列Ｑ及び（１７）の上三角行列Ｒに変えて、次式（３１）及び（３２）のような行列Ｑ及び行列Ｒを用いても良い。
【０１２３】
【数１９】
2014039122.tif 000021
【０１２４】
この場合、受信装置ｂ１は、ステージｔをｔ＝Ｔ、・・・、１ではなくｔ＝Ｒ、・・・、１とする。また、受信装置ｂ１は、式（２３）に対応するステージＲの累積メトリックと、式（２４）に対応するステージＲのレプリカ減算信号ｙ’（ｔ）に変えて、次式（３３）及び（３４）のものを用いる。
【０１２５】
【数２０】
2014039122.tif 000022
【０１２６】
図９の木構造を考えると、式（３３）および（３４）は、根ノードにつながるブランチ数がＭＲＭＲ＋１・・・ＭＴとなることを意味する。Ｔ＝Ｒ＋１で、送信アンテナａ１−（Ｔ−１）及びａ１−ＴがＱＰＳＫを用いる場合（すなわち、ＭＴ−１＝ＭＴ＝４）、根ノードにつながるブランチ数は１６となる。
【０１２７】
なお、上記の第１の実施形態において、受信装置ｂ１は、全てのステージにおいてメトリック比較を行う場合について説明したが、全部でなくともよく、少なくとも１つのステージで行うようにしてもよい。
なお、上記第１の実施形態において、受信装置ｂ１は、式（１６）〜（１８）で示すＱＲ分解を、式（５）で示すチャネル行列の順番を変更してから行なってもよい。具体的には、受信装置ｂ１は、チャネル行列を次式（３５）のようにしてからＱＲ分解を行う。
【０１２８】
【数２１】
2014039122.tif 000023
【０１２９】
ここで、ｒａｎｋ（ｔ）は、次式（３６）が大きい順の送信アンテナ番号である。
【０１３０】
【数２２】
2014039122.tif 000024
【０１３１】
すなわち、Ｈ’の右端の列ベクトルの２乗ユークリッドノルムが最大になるように並び替える。このようにすることで、上三角行列Ｒの右下の要素を大きくし、浅いノードで誤ったシンボルレプリカを用いた場合の累積メトリックが大きくすることができ、浅いノードの段階で基準メトリックを上回らせることができ、探索ノード数を削減することができる。
【０１３２】
（第２の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第２の実施形態について詳しく説明する。第１の実施形態では、受信装置ｂ１が図９で示す木構造を前順走査してＭＬＤの解を探索する場合について説明した。本実施形態では、受信装置は、木構造をレベル順走査して探索する手法について説明する。なお、本実施形態では、図１の通信システムは、第１の実施形態に係る送信装置ａ１及び、受信装置ｂ１に代えて受信装置ｂ２を具備する。
【０１３３】
図１５は、本発明の第２の実施形態に係る受信装置ｂ２の構成を示す概略ブロック図である。本実施形態に係る受信装置ｂ２（図１５）と第１の実施形態に係る受信装置ｂ１（図４）とを比較すると、信号探索部ｂ２０８が異なる。しかし、その他の構成要素（受信部ｂ１０１−ｒ、チャネル推定部ｂ１０２、ＱＲ分解部ｂ１０３、信号変換部ｂ１０４、基準メトリック生成部ｂ１０５、基準メトリック保存部ｂ１０６、候補系列保存部ｂ１０７）が持つ機能は第１の実施形態と同じである。第１の実施形態と同じ機能の説明は省略する。
【０１３４】
以下、信号探索部ｂ２０８が行う処理について説明する。
図１６は、本実施形態に係る信号探索部ｂ２０８の構成を示す概略ブロック図である。この図において、信号探索部ｂ２０８は、ステージｔ探索部ｂ２０８−ｔ（ｔ＝１、２、・・・、Ｔ）を含んで構成されるなお、ステージｔ探索部ｂ２０８−ｔが行う処理を、ステージｔの処理とも称する。
【０１３５】
図１７〜図１９は、本実施形態に係る信号探索部ｂ２０８の詳細構成を示す概略ブロック図である。これらの図において、ステージｔ探索部ｂ２０８−ｔ（ｔ＝１、２、・・・、Ｔ−１、Ｔ）は、シンボルレプリカ生成部ｂ２０８−ｔ−１、累積メトリック算出部ｂ２０８−ｔ−２、メトリック比較部ｂ２０８−ｔ−３、シンボルレプリカ減算部ｂ２０８−ｔ−４を含んで構成される。以下では、まず、図１７を用いてステージＴの処理について説明する。次に、図１８を用いてステージＴ−１以降の、ステージｔの処理について説明を行い、最後に図１９を用いてステージ１の処理について説明する。
【０１３６】
図１７は、本実施形態に係る信号探索部ｂ２０８の詳細構成を示す概略ブロック図である。この図は、ステージＴ探索部ｂ２０８−Ｔとステージ（Ｔ−１）探索部ｂ２０８−（Ｔ−１）との関係を示す。
信号変換部ｂ１０４から出力される三角化受信信号は、シンボルレプリカ生成部ｂ２０８−Ｔ−１、累積メトリック算出部ｂ２０８−Ｔ−２、及びシンボルレプリカ減算部ｂ２０８−Ｔ−４に入力される。
【０１３７】
シンボルレプリカ生成部ｂ２０８−Ｔ−１は、三角化受信信号の入力を検知した場合、ＭＬＤのプロセスを開始する。シンボルレプリカ生成部ｂ２０８−Ｔ−１は、送信アンテナａ１−Ｔから送信され得る情報ビット候補を全通り抽出し、抽出した情報ビット候補に基づいてシンボルレプリカを全通り生成する。ここで、シンボルレプリカ生成部ｂ２０８−Ｔ−１は、送信装置ａ１から通知されたＭＣＳ情報に基づいて、情報ビット候補を全通り抽出し、抽出した情報ビット候補各々を変調することでシンボルレプリカを全通り生成する。シンボルレプリカ生成部ｂ２０８−Ｔ−１は、生成したシンボルレプリカを、累積メトリック算出部ｂ２０８−Ｔ−２に出力する。
【０１３８】
累積メトリック算出部ｂ２０８−Ｔ−２は、シンボルレプリカ生成部ｂ２０８−Ｔ−１から入力されるシンボルレプリカと、ＱＲ分解部ｂ１０３から入力される三角行列Ｒの第Ｔ行Ｔ列の成分と、を乗算する。累積メトリック算出部ｂ２０８−Ｔ−２は、その乗算結果を、信号変換部ｂ１０４から入力される三角化受信信号の送信アンテナａ１−Ｔの成分に対応する値から減算する。累積メトリック算出部ｂ２０８−Ｔ−２は、その減算結果の２乗ユークリッドノルムを算出する。累積メトリック算出部ｂ２０８−Ｔ−２は、算出した２乗ユークリッドノルムを、ステージＴにおける累積メトリックとして、メトリック比較部ｂ２０８−Ｔ−３に出力する。また、累積メトリック算出部ｂ２０８−Ｔ−２は、シンボルレプリカ生成部ｂ２０８−Ｔ−１から入力されるシンボルレプリカをそのままメトリック比較部ｂ２０８−Ｔ−２に出力する。
【０１３９】
メトリック比較部ｂ２０８−Ｔ−３は、累積メトリック算出部ｂ２０８−Ｔ−２から入力される累積メトリック値の中で、基準メトリック保存部ｂ１０６から入力される基準メトリックより大きいものを候補から外す。つまり、メトリック比較部ｂ２０８−Ｔ−３は、基準メトリックより大きい累積メトリック値に対応する情報ビット候補が含まれる候補系列（情報ビット候補をＴ成分とする候補系列）を候補から外す。メトリック比較部ｂ２０８−Ｔ−３は、候補から外されなかった累積メトリックを、累積メトリック算出部ｂ２０８−（Ｔ−１）−２に出力する。また、メトリック比較部ｂ２０８−Ｔ−３は、候補から外されなかったシンボルレプリカをシンボルレプリカ減算部ｂ２０８−Ｔ−４に出力する。
【０１４０】
シンボルレプリカ減算部ｂ２０８−Ｔ−４は、メトリック比較部ｂ２０８−Ｔ−３から入力されるシンボルレプリカと、ＱＲ分解部ｂ１０３から入力される三角行列Ｒのうち、第Ｔ列ベクトルの第１成分から第（Ｔ−１）成分までを乗算する。シンボルレプリカ減算部ｂ２０８−Ｔ−４は、その乗算結果を、信号変換部ｂ１０４から入力される三角化受信信号の第１成分から第（Ｔ−１）成分までを取り出したベクトルから減算する。シンボルレプリカ減算部ｂ２０８−Ｔ−４は、Ｔ−１個のレプリカ減算信号のＴ−１個目を、ステージＴ−１の累積メトリック算出部ｂ２０８−（Ｔ−１）−２に出力する。また、シンボルレプリカ減算部ｂ２０８−Ｔ−４は、このＴ−１個のレプリカ減算信号の１〜Ｔ−２個目を、ステージ（Ｔ−１）のシンボルレプリカ減算部ｂ２０８−（Ｔ−１）−４に出力する。これらの処理は、メトリック比較部ｂ２０８−Ｔ−３から入力されるシンボルレプリカの数だけ行われる。また、シンボルレプリカ減算部ｂ２０８−Ｔ−４は、処理開始の信号をステージ（Ｔ−１）のシンボルレプリカ生成部ｂ２０８−（Ｔ−１）−１に出力する。
【０１４１】
次に、ｔがＴ−１以降、つまり、ｔ≦Ｔ−１のステージｔについて説明する。
図１８は、本実施形態に係る信号探索部ｂ２０８の詳細構成を示す別の概略ブロック図である。この図は、ステージ（ｔ＋１）探索部ｂ２０８−（ｔ＋１）、ステージｔ探索部ｂ２０８−ｔ、及びステージ（ｔ−１）探索部ｂ２０８−（ｔ−１）との関係を示す。ただし、ｔ＝１の場合は処理が異なるため、ステージ１探索部ｂ２０８−１の処理については、後述する。
【０１４２】
シンボルレプリカ生成部ｂ２０８−ｔ−１は、シンボルレプリカ減算部ｂ２０８−（ｔ＋１）−４から処理開始の信号が入力された場合、プロセスを開始する。シンボルレプリカ生成部ｂ２０８−ｔ−１は、送信アンテナａ１−ｔから送信され得る情報ビット候補を全通り抽出し、抽出した情報ビット候補に基づいてシンボルレプリカを全通り生成する。ここで、シンボルレプリカ生成部ｂ２０８−ｔ−１は、送信装置ａ１から通知されたＭＣＳ情報に基づいて、情報ビット候補を全通り抽出し、抽出した情報ビット候補各々を変調することでシンボルレプリカを全通り生成する。シンボルレプリカ生成部ｂ２０８−ｔ−１は、生成したシンボルレプリカを、累積メトリック算出部ｂ２０８−ｔ−２に出力する。
【０１４３】
累積メトリック算出部ｂ２０８−ｔ−２は、シンボルレプリカ生成部ｂ２０８−ｔ−１から入力されるシンボルレプリカと、ＱＲ分解部ｂ１０３から入力される三角行列Ｒの第ｔ行ｔ列の成分と、を乗算する。累積メトリック算出部ｂ２０８−ｔ−２は、その乗算結果を、シンボルレプリカ減算部ｂ２０８−（ｔ＋１）−４から入力されるレプリカ減算信号から減算する。累積メトリック算出部ｂ２０８−ｔ−２は、その減算結果の２乗ユークリッドノルムを算出する。累積メトリック算出部ｂ２０８−ｔ−２は、算出した２乗ユークリッドノルムとメトリック比較部ｂ２０８−（ｔ＋１）−３から入力される生き残りの累積メトリックとを加算し、ステージｔにおける累積メトリックを算出する。この累積メトリックをメトリック比較部ｂ２０８−ｔ−３に出力する。また、累積メトリック算出部ｂ２０８−ｔ−２は、シンボルレプリカ生成部ｂ２０８−ｔ−１から入力されるシンボルレプリカをそのままメトリック比較部ｂ２０８−ｔ−２に出力する。
【０１４４】
メトリック比較部ｂ２０８−ｔ−３は、累積メトリック算出部ｂ２０８−ｔ−２から入力される累積メトリック値の中で、基準メトリック保存部ｂ１０６から入力される基準メトリックより大きいものを候補から外す。つまり、メトリック比較部ｂ２０８−ｔ−３は、基準メトリックより大きい累積メトリック値に対応する情報ビット候補が含まれる候補系列（情報ビット候補をＴ成分とする候補系列）を候補から外す。メトリック比較部ｂ２０８−ｔ−３は、候補から外されなかった累積メトリックを、累積メトリック算出部ｂ２０８−（ｔ−１）−２に出力する。また、メトリック比較部ｂ２０８−ｔ−３は、候補から外されなかったシンボルレプリカをシンボルレプリカ減算部ｂ２０８−ｔ−４に出力する。
【０１４５】
シンボルレプリカ減算部ｂ２０８−ｔ−４は、メトリック比較部ｂ２０８−ｔ−３から入力されるシンボルレプリカと、ＱＲ分解部ｂ１０３から入力される三角行列Ｒのうち、第ｔ列ベクトルの第１成分から第（ｔ−１）成分までを乗算する。シンボルレプリカ減算部ｂ２０８−ｔ−４は、その乗算結果を、信号変換部ｂ１０４から入力される三角化受信信号の第１成分から第（ｔ−１）成分までを取り出したベクトルから減算する。シンボルレプリカ減算部ｂ２０８−ｔ−４は、ｔ−１個のレプリカ減算信号のｔ−１個目を、ステージｔ−１の累積メトリック算出部ｂ２０８−（ｔ−１）−２に出力する。また、シンボルレプリカ減算部ｂ２０８−ｔ−４は、このｔ−１個のレプリカ減算信号の１〜ｔ−２個目を、ステージ（ｔ−１）のシンボルレプリカ減算部ｂ２０８−（ｔ−１）−４に出力する。これらの処理は、メトリック比較部ｂ２０８−ｔ−３から入力されるシンボルレプリカの数だけ行われる。また、シンボルレプリカ減算部ｂ２０８−ｔ−４は、処理開始の信号をステージ（ｔ−１）のシンボルレプリカ生成部ｂ２０８−（ｔ−１）−１に出力する。
【０１４６】
最後に、ステージ１を説明する。
図１９は、本実施形態に係る信号探索部ｂ２０８の詳細構成を示す別の概略ブロック図である。この図は、ステージ２探索部ｂ２０８−２とステージ１探索部ｂ２０８−１との関係を示す。なお、ステージ１探索部ｂ２０８−１は、シンボルレプリカ減算部を備えていない点で、ｔ≧２のステージｔ探索部ｂ２０８−ｔとは異なる。
【０１４７】
シンボルレプリカ生成部ｂ２０８−１−１は、シンボルレプリカ減算部ｂ２０８−２−４から処理開始の信号が入力された場合、プロセスを開始する。シンボルレプリカ生成部ｂ２０８−１−１は、送信アンテナａ１−１から送信され得る情報ビット候補を全通り抽出し、抽出した情報ビット候補に基づいてシンボルレプリカを全通り生成する。ここで、シンボルレプリカ生成部ｂ２０８−１−１は、送信装置ａ１から通知されたＭＣＳ情報に基づいて、情報ビット候補を全通り抽出し、抽出した情報ビット候補各々を変調することでシンボルレプリカを全通り生成する。シンボルレプリカ生成部ｂ２０８−１−１は、生成したシンボルレプリカを、累積メトリック算出部ｂ２０８−１−２に出力する。
【０１４８】
累積メトリック算出部ｂ２０８−１−２は、シンボルレプリカ生成部ｂ２０８−１−１から入力されるシンボルレプリカと、ＱＲ分解部ｂ１０３から入力される三角行列Ｒの第１行１列の成分と、を乗算する。累積メトリック算出部ｂ２０８−１−２は、その乗算結果を、シンボルレプリカ減算部ｂ２０８−２−４から入力されるレプリカ減算信号から減算する。累積メトリック算出部ｂ２０８−１−２は、その減算結果の２乗ユークリッドノルムを算出する。累積メトリック算出部ｂ２０８−１−２は、算出した２乗ユークリッドノルムとメトリック比較部ｂ２０８−２−３から入力される生き残りの累積メトリックとを加算し、ステージ１における累積メトリックを算出する。この累積メトリックをメトリック比較部ｂ２０８−１−３に出力する。
【０１４９】
メトリック比較部ｂ２０８−１−３は、累積メトリック算出部ｂ２０８−１−２から入力される累積メトリック値の中で、最小のものを選択する。メトリック比較部ｂ２０８−１−３は、選択された累積メトリックに対応する各ステージのシンボルレプリカに対応する候補系列を候補系列保存部ｂ１０７に出力する。
【０１５０】
＜動作原理について＞
以下、受信装置ｂ２の動作原理について説明する。
第１の実施形態では図９のような木構造を前順走査する場合について説明したが、第２の実施形態では木構造をレベル順走査する。これにより、探索ノードが削減される例を示す。なお、本実施形態に係る基準メトリックに関する候補系列の選択の一例を表す図は、図１０と同じである。
【０１５１】
図２０〜図２２は、本実施形態に係る変調シンボルの候補の探索の一例を説明する概略図である。
図２０は、本実施形態に係る信号探索部ｂ２０８の処理の一例を表す。この図において、太線で繋がれた変調シンボルの候補は、そのシンボルレプリカに基づいて累積メトリックが算出されたことを表す。図２０で示すように、本実施形態では、探索はまず同レベル（ステージＴ）のノードに対して行われる。この図は、ノード２２１〜２２４についての探索が行われた様子を示す。この図は、ノード２２２が選択された場合に、そのノードまでの累積メトリックが基準メトリックを上回る場合の例である。この場合、信号探索部ｂ１０８は、ノード２２２を含む候補系列について、以後の探索を破棄する。
【０１５２】
図２１は、図２０が表す処理の続きの処理を表す。この図は、図２０で候補から外されたノード（ノード２２２）以外のノード２２１、２２３、２２４について、その次のレベル（ステージＴ−１）のノード２３１−１〜２３１−４、２３２−１〜２３２−４、２３３−１〜２３３−４についての探索が行われた様子を示す。図２１では、この結果、ノード２３１−１、２３１−２、２３１−４、２３２−３、２３３−１、２３３−３の累積メトリックが基準メトリックを上回ったとしている。
【０１５３】
図２２は、図２１が表す処理の続きの処理を表す。この場合、信号探索部ｂ２０８は、ノード２３１−３、２３２−１、２３２−２、２３２−４、２３３−４を含む候補系列について探索を行う。それ以外のノードを含む候補系列については、信号探索部ｂ２０８は、探索を破棄する。これにより、信号探索部ｂ２０８は、２４個の葉ノードを探索することとなり、４０個分の探索ノード数を削減できる。そして、信号探索部ｂ２０８は、探索する２４個の葉ノードを含む候補系列のうち、メトリックが最小となるものを、候補系列保存部ｂ１０７に保存する。
【０１５４】
＜受信装置ｂ２の動作について＞
図２３は、本実施形態に係る受信装置ｂ２の動作を示すフローチャートである。なお、この図が示す動作は、図１５の受信部ｂ１０１−ｒが受信信号をチャネル推定部ｂ１０２及び信号変換部ｂ１０４に出力した後の処理である。
【０１５５】
（ステップＳ２０１）チャネル推定部ｂ１０２は、受信信号とパイロットシンボルに基づいてチャネル推定を行うことで、チャネル行列を得る。その後、ステップＳ２０２へ進む。
（ステップＳ２０２）ＱＲ分解部ｂ１０３は、ステップＳ２０２で得られたチャネル値を用いて構成されるチャネル行列ＨのＱＲ分解を行うことで、ユニタリ行列Ｑと上三角行列Ｒを得る。その後、ステップＳ２０３へ進む。
（ステップＳ２０３）信号変換部ｂ１０４は、ステップＳ２０２で得られたユニタリ行列Ｑを受信信号ベクトルに乗算し、三角化受信信号を算出する。その後、ステップＳ２０４へ進む。
【０１５６】
（ステップＳ２０４）基準メトリック生成部ｂ１０５は、ステップＳ２０２で得られる上三角行列ＲとステップＳ２０３で算出された三角化受信信号を用いてＭＩＭＯ分離を行う。基準メトリック生成部ｂ１０５は、ＭＩＭＯ分離結果を用いて基準メトリックを算出し、基準メトリック保存部ｂ１０６で保存する。また、そのときの候補系列を候補系列保存部ｂ１０７に保存する。その後、Ｓ２０５〜Ｓ２０８の処理が繰り返される。ここで、信号探索部ｂ１０８は、ｔ＝Ｔからｔ＝１まで、ｔを１ずつ減算して、Ｓ２０５〜Ｓ２０８の処理を繰り返す。
【０１５７】
（ステップＳ２０５）シンボルレプリカ生成部ｂ２０８−ｔ−１は、シンボルレプリカを全通り生成する。その後、ステップＳ２０６へ進む。
（ステップＳ２０６）累積メトリック算出部ｂ２０８−ｔ−２は、ステップＳ２０５で得られるシンボルレプリカを用いてステージｔの累積メトリックを算出する。その後、ステップＳ２０７へ進む。
【０１５８】
（ステップＳ２０７）メトリック比較部ｂ２０８−ｔ−３は、ステップＳ２０６で得られる累積メトリックの中で、基準メトリックを上回るものを候補から外す。なお、ｔ＝１の場合は、ステップＳ２０６で得られる累積メトリックの中から最小値を選択し、対応する候補系列を候補系列保存部ｂ１０７へ保存する。その後、ステップＳ２０８へ進む。
（ステップＳ２０８）シンボルレプリカ減算部ｂ２０８−ｔ−４は、ステップＳ２０５で得られるシンボルレプリカを用いて、レプリカ減算信号を算出する。ただし、ｔ＝１の場合には行わない。その後、ループを抜けたら候補系列保存部ｂ１０７に保存されている候補系列を最終的な最尤系列として出力する。その後、受信装置ｂ２は動作を終了する。
【０１５９】
このように、本実施形態によれば、木構造をレベル順走査することで、第１の実施形態と同等の効果を、簡略化された回路構成で実現することができる。
なお、上記第２の実施形態において、レベル順走査を行う場合について説明したが、第１の実施形態で説明した前順走査と組合せてもよい。
【０１６０】
（第３の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第３の実施形態について詳しく説明する。第１の実施形態及び第２の実施形態では、ＭＬＤの解となる候補系列と対応するメトリックを算出していた。本実施形態では、対数尤度比（ＬＬＲ：Ｌｏｇ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  Ｒａｔｉｏ）を算出する手法について説明する。なお、本実施形態では、図１の通信システムは、送信装置ａ１及び受信装置ｂ１に代えて、送信装置ａ３及び受信装置ｂ３を具備する。
【０１６１】
図２４は、本発明の第３の実施形態に係る送信装置ａ３の構成を示す概略ブロック図である。本実施形態に係る送信装置ａ３（図２４）と第１の実施形態に係る送信装置ａ１（図２）とを比較すると、送信装置ａ３は符号部ａ３０６を新たに備える。しかし、その他の構成要素（ビット割り当て部ａ１０１、変調部ａ１０２−ｔ、マッピング部ａ１０４−ｔ、送信部ａ１０５−ｔ）が持つ機能は第１の実施形態と同じである。第１の実施形態と同じ機能の説明は省略する。
【０１６２】
符号部ａ３０６は、受信装置ｂ３に送信する情報ビットに対して畳込み符号、ターボ符号、ＬＤＰＣ（Low Density Parity Check：低密度パリティ検査）符号などの誤り訂正符号を用いて符号化し、符号化ビットを生成する。符号部ａ３０６は、生成した符号化ビットをビット割り当て部ａ１０１に出力する。なお、この符号化に用いられる符号を示す情報は、例えば、ＭＣＳ情報として、送信部ａ１０５−ｔのいずれかから受信装置ｂ３へ通知される。なお、符号は、変調部ａ１０２−ｔ毎、つまり、送信アンテナａ１−ｔ毎に異なっていてもよいし、周波数帯域（例えば、コンポーネントキャリア）毎に異なっていてもよい。
【０１６３】
図２５は、本実施形態に係る受信装置ｂ３の構成を示す概略ブロック図である。本実施形態に係る受信装置ｂ３（図２５）と第１の実施形態に係る受信装置ｂ１（図４）とを比較すると、受信装置ｂ３はＱＲ分解部ｂ３０３、基準メトリックｂ３０５、基準メトリック保存部ｂ３０６、信号探索部ｂ３０８の動作が異なる。また、受信装置ｂ３は、候補系列保存部ｂ１０７を持たず、ＬＬＲ算出部ｂ３０９及び復号部ｂ３１０を新たに備える。しかし、その他の構成要素（受信部ｂ１０１−ｒ、チャネル推定部ｂ１０２、信号変換部ｂ１０４）が持つ機能は第１の実施形態と同じである。第１の実施形態と同じ機能の説明は省略する。
【０１６４】
ＱＲ分解部ｂ３０３は、送信アンテナａ１−ｐ（ｐを算出成分情報とも称する）から出力されるビットのＬＬＲを算出するため、チャネル推定部ｂ１０２から入力されるチャネル行列の列ベクトルを入れ替える。具体的には、ＱＲ分解部ｂ３０３は、式（６）で示したｈｐが一番右になるように式（５）のチャネル行列Ｈの列ベクトルｈｔを入れ替え、入れ替えた後の行列に対してＱＲ分解を行う。ただし、ｐ＝１、・・・、Ｔである。
ＱＲ分解部ｂ３０３は、ＱＲ分解により算出したユニタリ行列Ｑを信号変換部ｂ１０４に出力し、算出した上三角行列Ｒを基準メトリック生成部ｂ３０５及び信号変換部ｂ３０８に出力する。また、ＱＲ分解部ｂ３０３は、一番右にした送信アンテナ番号ｐをＬＬＲ算出部ｂ３０９に出力する。ＬＬＲ算出部ｂ３０９まで処理が終わると、ＬＬＲ算出部ｂ３０９からは、送信アンテナａ１−ｐから出力されるビットのＬＬＲが出力される。これを異なるアンテナに対してＴ回繰り返すことで、全ての送信アンテナから出力されるビットのＬＬＲを算出する。
以後、ＱＲ分解部ｂ３０３はｐ＝Ｔ、・・・、１の順番で並び替えを行なってユニタリ行列Ｑと上三角行列Ｒを出力するものとして説明する。なお、並び替えはこの順番でなくてもよい。また、以後の説明はｐ＝Ｔ、すなわち並び替えなしの場合について説明を行うが、ｐが異なる値であっても処理内容は変化しない。
【０１６５】
基準メトリック生成部ｂ３０５は、信号変換部ｂ１０４から入力される三角化受信信号とＱＲ分解部ｂ３０３から入力される上三角行列Ｒに基づいて、ＭＩＭＯ分離を行う。ただし、基準メトリック生成部ｂ３０５は、変調シンボルｓＴをｂ（ｍ）に固定するという仮定つきでＭＩＭＯ分離を行う。基準メトリック生成部ｂ３０５は、この処理をｍ＝１、・・・、ＭＴのＭＴ通り行い、それぞれのメトリックを基準メトリック保存部ｂ３０６に保存する。
基準メトリック保存部ｂ３０６は、保存しているＭＴ個の基準メトリックを信号探索部ｂ３０８に出力する。
【０１６６】
以下、信号探索部ｂ３０８が行う処理について説明する。
図２６は、本実施形態に係る信号探索部ｂ３０８の構成を示す概略ブロック図である。本実施形態に係る信号探索部ｂ３０８（図２６）と、第１の実施形態に係る信号探索部ｂ１０８（図５）とを比較すると、信号探索部ｂ３０８は、ステージＴ探索部ｂ３０８−Ｔ及びステージ１探索部ｂ３０８−１の動作が異なり、基準メトリック選択部Ｂ３０を新たに備える。しかし、その他の構成要素（ステージｔ探索部ｂ３０８−ｔ（ｔ＝２、３、・・・、Ｔ−１）が持つ機能は第１の実施形態と同じである。第１の実施形態と同じ機能の説明は省略する。
【０１６７】
図２７、図２８は、本実施形態に係る信号探索部ｂ３０８の詳細構成を示す概略ブロック図である。本実施形態に係る信号探索部ｂ３０８（図２７、図２８）と、第１の実施形態に係る信号探索部ｂ１０８（図６〜図８）とを比較すると、信号探索部ｂ３０８は、シンボルレプリカ生成部ｂ３０８−Ｔ−１、メトリック比較部ｂ３０８−１−３の動作が異なる。また、ステージＴ探索部ｂ３０８−Ｔは、メトリック比較部ｂ３０８−Ｔ−３を持たず、基準メトリック選択部Ｂ３０を新たに備える。しかし、その他の構成要素（シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−ｔ（ｔ＝１〜Ｔ−１）、累積メトリック算出部ｂ１０８−ｔ−２（ｔ＝１〜Ｔ）が持つ機能は第１の実施形態と同じである。第１の実施形態と同じ機能の説明は省略する。
【０１６８】
まず、図２７を参照しながらシンボルレプリカ生成部ｂ３０８−Ｔ−１及び基準メトリック選択部Ｂ３０について説明する。
シンボルレプリカ生成部ｂ３０８−Ｔ−１は、三角化受信信号の入力を検知した場合、プロセスを開始する。具体的には、まず、送信アンテナａ１−Ｔから送信され得る情報ビットの候補（情報ビット候補）を１つ選択し、選択した情報ビット候補に基づいてシンボルレプリカを１つ生成する。ここで、シンボルレプリカ生成部ｂ３０８−１−１は、送信装置ａ３から通知されたＭＣＳ情報に基づいて、情報ビット候補を１つずつ決定し、決定した情報ビット候補を変調することでシンボルレプリカを１つずつ生成する。シンボルレプリカ生成部ｂ３０８−Ｔ−１は、生成したシンボルレプリカを、累積メトリック算出部ｂ１０８−Ｔ−２、シンボルレプリカ減算部ｂ１０８−Ｔ−４、基準メトリック選択部Ｂ３０に出力する。
この出力された１つのシンボルレプリカについての処理は、ステージ（Ｔ−１）探索部ｂ３０８−（Ｔ−１）のシンボルレプリカ生成部ｂ１０８−（Ｔ−１）−１から処理終了の信号を受け取った場合、終了となる。１つのシンボルレプリカについての処理が終了した場合、シンボルレプリカ生成部ｂ３０８−Ｔ−１は、情報ビット候補の中から、前に選択した情報ビット候補とは別の情報ビット候補を選択し、選択した情報ビット候補を変調する。つまり、シンボルレプリカ生成部ｂ３０８−Ｔ−１は、前に生成したシンボルレプリカとは別の変調シンボルのシンボルレプリカを生成し、同様の処理を行う。全ての情報ビット候補に対して、これらの処理が行われた場合、ステージＴは処理を終了し、ＬＬＲ算出部ｂ３０９に処理終了の信号を出力する。
【０１６９】
基準メトリック選択部Ｂ３０は、基準メトリック保存部ｂ３０６から入力されるＭＴ個の基準メトリックの中から、シンボルレプリカ生成部ｂ３０８−Ｔ−１から入力されるシンボルレプリカに対応するものを１つ選択し、メトリック比較部ｂ３０８−１−３、メトリック比較部ｂ１０８−２−３〜ｂ１０８−（Ｔ−１）−３に出力する。
なお、メトリック比較部ｂ１０８−２−３〜ｂ１０８−（Ｔ−１）−３は、基準メトリック保存部ｂ１０６から入力される基準メトリックに代えて、基準メトリック選択部Ｂ３０から入力される基準メトリックを用いて、第１の実施形態と同様の処理を行う。
【０１７０】
次に、ステージ１を説明する。
図２８は、本実施形態に係る信号探索部ｂ３０８の詳細構成を示す別の概略ブロック図である。この図は、ステージ２探索部ｂ３０８−２とステージ１探索部ｂ３０８−１との関係を示す。
【０１７１】
メトリック比較部ｂ３０８−１−３は、累積メトリック算出部ｂ１０８−１−２から入力される累積メトリックが、基準メトリック選択部Ｂ３０から入力される基準メトリックを下回った場合、基準メトリック保存部ｂ３０６は、その累積メトリックを新たな基準メトリックとして保存する。ただし、基準メトリック保存部ｂ３０６が保存するのは、シンボルレプリカ生成部ｂ３０８−１−１が出力しているシンボル番号に対応する基準メトリックである。その後、メトリック比較部ｂ３０８−１−３は、処理終了を示す信号をシンボルレプリカ生成部ｂ３０８−１−１に出力する。
【０１７２】
図２５に戻って、残りの機能を説明する。
ＬＬＲ算出部ｂ３０９は、基準メトリック保存部ｂ３０６から入力される基準メトリックに基づいてＬＬＲを算出する。ＬＬＲ算出部ｂ３０９は、全部の送信アンテナについてのＬＬＲの算出が終了している場合、算出したＬＬＲを復号部ｂ３１０に出力する。そうではない場合、ＬＬＲ算出部ｂ３０９は、送信アンテナａ１−ｐに関する処理終了の信号をＱＲ分解部ｂ３０３に通知する。
【０１７３】
復号部ｂ３１０は、ＬＬＲ算出部ｂ３０９から入力されるＬＬＲを用いて、例えば、最尤復号法、最大事後確率（ＭＡＰ：Maximum A posteriori Probability）、ｌｏｇ−ＭＡＰ、Ｍａｘ−ｌｏｇ−ＭＡＰ、ＳＯＶＡ（Soft Output Viterbi Algorithm）、Ｓｕｍ−ｐｒｏｄｕｃｔ等を用いて復号処理を行う。
【０１７４】
＜動作原理について＞
以下、ＭＬＤを用いてＬＬＲを出力する手法について説明する。具体的には、受信装置ｂ３が送信アンテナａ１−Ｔから出力されるビットのＬＬＲを求める手法を説明する。
図２９は、本実施形態に係る変調シンボルの候補の探索の一例を説明する概略図である。送信アンテナａ１−ＴからのビットＬＬＲを求めるには、まず、図２５の基準メトリック生成部ｂ３０５は、図２９のように、ステージＴのノード各々を含む経路の最小メトリックを求める。ここで最小メトリックとは、候補系列のメトリックのうち値が最小となるものである。これは、Ｍ通り存在する。図２９において、例えば、葉ノード３２５を含む候補系列のメトリックは、ノード３２１を含む候補系列の最小メトリックを表す。これは、ｘＴをｂ（１）に固定した場合の最小メトリックである。他の葉ノードも同様である。
【０１７５】
このような最小メトリックを求めるには、基準メトリック生成部ｂ３０５は、ステージＴのノードを根ノードとする部分木に対して、第１の実施形態や第２の実施形態で説明した手法で最小メトリックを求めればよい。従って、本実施形態では、ｘＴをｂ（ｍ）に固定したメトリック算出をｍ＝１、・・・、Ｍに対して行うため、基準メトリック生成部ｂ３０５は、基準メトリックをＭ通り算出する。
【０１７６】
図２７において、ステージＴ探索部ｂ３０８−Ｔは、メトリック比較部を持たない。また、図２８において、ステージＴ探索部ｂ３０８−１のメトリック比較部ｂ３０８−１−３は、基準メトリック保存部ｂ３０６が保存しているＭ通りの基準メトリックのうち、ｘＴとして固定されているシンボルレプリカに対応する基準メトリックを更新する。
信号探索部ｂ３０８の処理終了後に、基準メトリック保存部ｂ３０６に保存されているメトリックをｆｍとする。ｆｍは、ｘＴがｂ（ｍ）に固定された場合のメトリックである。例えば、図２９では、葉ノード３２５を含む候補系列のメトリックがｆ１、葉ノード３２６を含む候補系列のメトリックがｆ２、葉ノード３２７を含む候補系列のメトリックがｆ３、葉ノード３２８を含む候補系列のメトリックがｆ４となる。
【０１７７】
次に、得られたメトリックｆｍを用いてＬＬＲを算出する手法を説明する。送信アンテナａ１−Ｔが変調シンボルにマッピングするｑ番目のビットをｂｑとする。例えば、送信アンテナａ１−ＴがＱＰＳＫを用いている場合、図３０のＩＱ平面に示すように、変調シンボル３１１〜３１４を考えることができる。変調シンボル３１１〜３１４の順番に、ｂ（１）、ｂ（２）、ｂ（３）、ｂ（４）であるとする。このとき、（ｂ１、ｂ２）＝（０、０）を変調シンボル３１１（ｂ（１））、（ｂ１、ｂ２）＝（０、１）を変調シンボル３１２（ｂ（２））、（ｂ１、ｂ２）＝（１、０）を変調シンボル３１３（ｂ（３））、（ｂ１、ｂ２）＝（１、１）を変調シンボル３１４（ｂ（４））のように割り当てるものとする。なお、これは一例であり、これ以外の組合せであってもよい。
【０１７８】
次に、ビットｂｑが０である場合に、取りうる変調シンボルの番号の集合をＢｑ，０とし、ビットｂｑが１である場合に、取りうる変調シンボルの番号の集合をＢｑ，１とする。例えば、図３０の例では、Ｂ１，０＝［１、２］、Ｂ１，１＝［３、４］、Ｂ２，０＝［１、３］、Ｂ２，１＝［２、４］となる。
ビットｂｑのＬＬＲをλ（ｂｑ）とすると、λ（ｂｑ）は次式（３７）で表される。
【０１７９】
【数２３】
2014039122.tif 000025
【０１８０】
ただし、σ２は雑音電力であり、例えばチャネル推定部ｂ１０２でチャネル推定と同時に推定すればよい。ＬＬＲ算出部ｂ３０９は、式（３７）に基づいてＬＬＲを算出する。なお、式（３７）はλ（ｂｑ）を次式（３８）で定義した場合の算出手法である。
【０１８１】
【数２４】
2014039122.tif 000026
【０１８２】
ただし、ｐ（Ａ｜Ｂ）は、Ｂを条件としたときのＡの条件付き確率である。λ（ｂｑ）の定義が次式（３９）となる場合は、次式（４０）のように算出する。
【０１８３】
【数２５】
2014039122.tif 000027
【０１８４】
復号部ｂ３１０は、上記の式（３８）又は（３９）のλ（ｂｑ）のどちらを用いても良く、どちらを用いるかは、復号部ｂ３１０の仕様に依存する。
以上、送信アンテナａ１−ＴのビットＬＬＲを算出する手法を説明した。
【０１８５】
次に、ｔ＝Ｔ以外の送信アンテナａ１−ｐ（ｐ≠Ｔ）のビットＬＬＲを算出する手法を説明する。まず、ＱＲ分解部ｂ３０３が、ＱＲ分解を行う前に式（５）で示したチャネル行列の列ベクトルを並び替え、式（６）で示したチャネル行列の列ベクトルｈｐが一番右に来るようにする。このようにすることで、図２９の木構造の高さＴのノードが、ｘｐに対応するように変形されるので、上述したＬＬＲ算出手法を適用することで、送信アンテナａ１−ｐのビットＬＬＲを算出することができる。これを、ｐ＝Ｔ−１、・・・、１に対して行えばよい。このために、図２５のＬＬＲ算出部ｂ３０９は、ＬＬＲ算出終了をＱＲ分解部ｂ３０３に伝え、ＱＲ分解部ｂ３０３がチャネル行列を並び替えて処理を繰り返すようにしている。
【０１８６】
＜受信装置ｂ３の動作について＞
図３１は、本実施形態に係る受信装置ｂ３の動作を示すフローチャートである。なお、この図が示す動作は、図２５の受信部ｂ１０１−ｒが受信信号をチャネル推定ｂ１０２及び信号変換部ｂ１０４に出力した後の処理である。なお、図３１では、変数として、ステージ番号ｔ、ステージｔにおける変調シンボルｍｔ、及びステージｔで用いている変調シンボル数Ｍｔを用いる場合について説明する。
【０１８７】
（ステップＳ３０１）チャネル推定部ｂ１０２は、受信信号とパイロットシンボルに基づいてチャネル推定を行うことで、チャネル行列を得る。その後、ステップＳ３０２へ進む。
（ステップＳ３０２）ＱＲ分解部ｂ３０３は、ステップＳ３０２で得られたチャネル値を用いて構成されるチャネル行列Ｈに対して、第ｐ列ベクトルｈｐが一番右になるように並び替えてからＱＲ分解を行うことで、ユニタリ行列Ｑと上三角行列Ｒを得る。その後、ステップＳ３０３へ進む。
（ステップＳ３０３）信号変換部ｂ１０４は、ステップＳ３０２で得られたユニタリ行列Ｑを受信信号ベクトルに乗算し、三角化受信信号を算出する。その後、ステップＳ３０４へ進む。
【０１８８】
（ステップＳ３０４）基準メトリック生成部ｂ３０５は、ステップＳ３０２で得られた上三角行列ＲとステップＳ３０３で算出された三角化受信信号を用い、ｘＴをｂ（ｍＴ）に固定してＭＩＭＯ分離を行う。これを、ｍＴ＝１、・・・、ＭＴに対して行う。基準メトリック生成部ｂ３０５は、ＭＴ通りのＭＩＭＯ分離結果を用いてＭＴ通りの基準メトリックを算出し、基準メトリック保存部ｂ３０６で保存する。その後、ステップＳ３０５へ進む。
（ステップＳ３０５）信号探索部ｂ３０８は、ｍＴ＝１、ｔ＝Ｔとする。その後、ステップＳ３０６へ進む。
（ステップＳ３０６）シンボルレプリカ生成部ｂ１０８−ｔ−１（ｔ＝１、・・・、（Ｔ−１））又はシンボルレプリカ生成部ｂ３０８−Ｔ−１は、ｘｔとして、シンボルレプリカｂ（ｍｔ）を生成する。その後、ステップＳ３０７へ進む。
【０１８９】
（ステップＳ３０７）累積メトリック算出部ｂ１０８−ｔ−２は、ステップＳ３０６で生成されたｘｔを用いて、ステージｔの累積メトリックを算出する。その後、ステップＳ３０８へ進む。
（ステップＳ３０８）ｔがＴである場合、ステップＳ３１４へ進む。そうではない場合、ステップＳ３０９へ進む。
（ステップＳ３０９）メトリック比較部ｂ１０８−ｔ−３が、ステップＳ３０７で得られる累積メトリックが基準メトリックを上回ることを検出した場合、ステップＳ３１０へ進む。そうではない場合、ステップＳ３１４へ進む。
（ステップＳ３１０）信号探索部ｂ３０８がｍｔがＭｔに達していると判定した場合、ステップＳ３１１へ進む。そうではない場合、ステップＳ３１３へ進む。
【０１９０】
（ステップＳ３１１）信号探索部ｂ３０８がｔがＴであると判定した場合、ループの終了端へ進む。その後、ループ終了の場合は、受信装置ｂ３は動作を終了する。そうではない場合、ステップＳ３１２へ進む。
（ステップＳ３１２）信号探索部ｂ３０８は、ｔにｔ＋１を代入する。その後、ステップＳ３１０へ戻る。
（ステップＳ３１３）信号探索部ｂ３０８は、ｍｔにｍｔ＋１を代入する。その後、ステップＳ３０６へ戻る。
（ステップＳ３１４）信号探索部ｂ３０８がｔが１であると判定した場合、ステップＳ３１５へ進む。そうではない場合、ステップＳ３１６へ進む。
【０１９１】
（ステップＳ３１５）メトリック比較部ｂ３０８−１−３は、ステップＳ３０７で得られる累積メトリックを、新しい基準メトリックメトリックとして、基準メトリック保存部ｂ３０６に保存する。ただし、そのときのｍＴに対応する基準メトリックを更新する。その後、ステップＳ３１０へ進む。
（ステップＳ３１６）シンボルレプリカ減算部ｂ１０８−ｔ−４は、ステップＳ３０６で得られるシンボルレプリカを用いて、レプリカ減算信号を算出する。その後、ステップＳ３１７へ進む。
（ステップＳ３１７）信号探索部ｂ３０８は、ｍｔ−１に１を代入し、次にｔにｔ−１を代入する。その後、ステップＳ３０６へ戻る。
【０１９２】
このように、本実施形態によれば、ＱＲ分解部ｂ３０３は、信号系列ｘの成分であって対数尤度比を算出対象の成分ｐを示す算出成分情報に基づいて、チャネル行列Ｈの列ベクトルの順序を変更した行列に、ＱＲ分解を行って、ユニタリ行列Ｑと上三角行列Ｒを生成する。信号変換部ｂ１０４は、ユニタリ行列Ｑに基づいて三角化受信信号ｙ’を算出する。基準メトリックｂ３０５は、算出成分情報が示す成分ｐの候補である算出対象候補（情報ビット候補）のそれぞれに対して、基準メトリックｆを生成する。信号探索部ｂ３０８は、算出対象候補のそれぞれに対して、当該算出対象候補を含む信号系列ｘのうちメトリックが最小となる最小メトリックを算出する。ＬＬＲ算出部ｂ３０９は、信号探索部ｂ３０８が算出した最小メトリックに基づいてＬＬＲを算出する。復号部ｂ３１０は、ＬＲ算出部ｂ３０９が算出したＬＬＲに基づいて復号し、復号した情報ビットを出力する。
これにより、受信装置ｂ３は、ＬＬＲを算出できる。
【０１９３】
なお、上記第３の実施形態においては、式（３５）で示した並び替えをそのまま適用することができない。本実施形態でこれを適用するには、送信アンテナａ１−ｔのビットＬＬＲを求める場合に、Ｈ’の一番右はｈｔに固定し、第１〜Ｔ−１列に関しては、電力の小さい順という形にすればよい。
【０１９４】
なお、上記第３の実施形態において、ＱＲ分解部ｂ３０３がＴ回の並び替えとＱＲ分解を行う場合について説明したが、Ｔ回でなくてもよい。図２９において、ステージＴのＬＬＲ算出のために、ステージＴのノードを含む経路の最小メトリックを求めたが、ｔ＝Ｔ以外のステージｔについても、ステージｔのノードを含む経路の最小メトリックを求めることで、ＬＬＲを算出できる。例えば、ステージＴだけでなく、ステージＴ−１についても同時にＬＬＲを算出する場合、１度のＱＲ分解で求まるＬＬＲが２送信アンテナ分になるため、ＱＲ分解の回数をＴ／２回に削減できる。
【０１９５】
なお、上記第３の実施形態において、ＱＲ分解部ｂ３０３がどのような並び替えをしても最尤メトリックとそのときの候補系列は同じなので、最初の信号探索のとき（ｐ＝Ｔのとき）にそれらを保存しておいてもよい。このようにすると、図２９のような部分木探索のうち、１つは最尤メトリックに到達するため、その１つの探索を省略することができる。
【０１９６】
なお、上記第３の実施形態において、第１の実施形態と同様に前順走査を行う場合について説明したが、第２の実施形態と同様にレベル順走査を行なってもよい。また、前順走査とレベル順を組合せてもよい。
なお、上記第３の実施形態において、復号部ｂ３１０が符号化ビットＬＬＲを出力するようにしてもよい。符号化ビットＬＬＲを出力するようにすると、ターボ等化や判定指向形チャネル推定を行う繰り返し受信装置に適用することができる。
【０１９７】
なお、上記第１〜３の実施形態において、シングルキャリア通信に適用した例を説明してきたが、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）やＳＣ−ＦＤＭＡ等にも適用可能である。特に、ＳＣ−ＦＤＭＡにおいては、ＭＩＭＯでなくてもシンボル間干渉があるために式（３）の関係式が作れるので、ＭＩＭＯでない場合に適用してもよい。なお、これに限らず、キャリア間干渉、セル間干渉、コード間干渉など、式（３）と同様の関係式が得られる場合全てにおいて適用できる。また、マルチユーザＭＩＭＯにも適用可能である。
なお、上記第１〜３の実施形態において、受信信号ベクトルと送信信号ベクトルを縦ベクトルとし、チャネル行列にＱＲ分解を行う場合について説明したが、受信信号ベクトルと送信信号ベクトルが横ベクトルであってもよい。そのときの受信信号ベクトルをｙｗ、送信信号ベクトルをｓｗ、チャネル行列をＨｗ、雑音ベクトルをｎｗとすると、次式（４１）のようになる。
【０１９８】
【数２６】
2014039122.tif 000028
【０１９９】
この場合は、Ｈｗに対してＬＱ分解を行う。
また、ＭＭＳＥ検出などのＭＩＭＯ分離結果に対して誤り検出を行い、誤りがあった場合に本発明を行なっても良い。なお、誤り訂正復号する場合は、復号結果を基準メトリックとしても良い。また、復号結果のＬＬＲから求めることができるビットの生起確率を用いて、ＭＡＰ（最大事後確率：Ｍａｘｉｍｕｍ  Ａ  ｐｏｓｔｅｒｉｏｒｉ  Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ）検出を行なっても良い。
【０２００】
＜実験結果＞
以下、本実施形態に係る通信システムの有効性を示すために行った計算機シミュレーションの結果について説明する。
【０２０１】
図３２は、本実施形態に係るＭＩＭＯ通信のシミュレーション条件の一例を示す概略図である。本例のシミュレーションでは、図３２の条件でシミュレーションを行った。第１の実施形態を用いており、式（３１）で示した並び替えを行なっている。
【０２０２】
図３３は、本実施形態に係るＭＩＭＯ通信（８ｘ８）のシミュレーション結果の一例を示す概略図である。この図において、横軸は平均Ｅｂ／Ｎ０（ビット当たりの平均受信エネルギー対雑音電力密度比）であり、縦軸は平均ビット誤り率（ＢＥＲ：Bit Error Rate）特性を示す。なお、この図は、図３２のシミュレーション条件で行った場合のシミュレーションの結果を示す。図３３において、特性１はＭＭＳＥによる線形処理を用いてＭＩＭＯ分離をした場合の特性であり、特性２は本発明の手法を用いたＭＬＤの特性である。ＭＭＳＥに比べて大幅に特性が改善できていることを確認できる。
【０２０３】
また、図３４は、本実施形態に係る平均探索ノード数の一例を示す概略図である。この図は、ステージ毎のノード数と、図３３において、平均Ｅｂ／Ｎ０が１５ｄＢのＢＥＲ特性を測定したときの、本発明の手法を用いた場合の平均探索ノード数の一例を示す。ステージ８は、初期の累積メトリックを算出するために必ずたどり着くため、削減はされず、１６個全てのノードが必ず探索される。ステージ８以外のノードは削減が行われており、特に葉ノードであるステージ１については、約４２億あるノードのうち、平均５８６しか探索しないで済んでいることが分かる。合計探索数においても、ノード探索率を７．８０×１０−７に圧縮できていることが分かる。
【０２０４】
図３５は、本実施形態に係るＭＩＭＯ通信（１６ｘ１６）のシミュレーション結果の一例を示す概略図である。この図において、横軸は平均Ｅｂ／Ｎ０であり、縦軸は平均ＢＥＲ特性を示す。なお、この図は、図３２のシミュレーション条件で行った場合のシミュレーションの結果を示す。図３５において、特性１はＭＭＳＥによる線形処理を用いてＭＩＭＯ分離をした場合の特性であり、特性２は本発明の手法を用いたＭＬＤの特性である。ＭＭＳＥに比べて大幅に特性が改善できていることを確認できる。
【０２０５】
また、図３６は、ステージ毎のノード数と、図３５において、平均Ｅｂ／Ｎ０が１４ｄＢのＢＥＲ特性を測定したときの、本実施形態に係る手法を用いた場合の平均探索ノード数の一例を示す概略図である。図３４の一例以上に探索ノード数が削減されており、合計探索数において、ノード探索率を２．４２×１０−１５に圧縮できていることが分かる。
【０２０６】
なお、上記各実施形態において、ｔは送信アンテナを識別する情報や候補系列の成分を識別する情報である一例について示したが、本発明はこれに限らず、ｔは送信アンテナポートやストリーム、レイヤを識別する情報であってもよい。また、Ｔは、送信アンテナポート数やストリーム数、レイヤ数であってもよい。
また、ｒは受信アンテナを識別する情報や受信ベクトルの成分を識別する情報である一例について示したが、本発明はこれに限らず、ｒは受信アンテナポートやストリーム、レイヤを識別する情報であってもよい。また、Ｒは、受信アンテナポート数やストリーム数、レイヤ数であってもよい。
【０２０７】
なお、上述した実施形態における送信装置ａ１、ａ３及び受信装置ｂ１〜ｂ３の一部、例えば、ＱＲ分解部ｂ１０３、信号探索部ｂ１０８をコンピュータで実現するようにしても良い。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。
なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、送信装置ａ１、ａ３又は受信装置ｂ１〜ｂ３に内蔵されたコンピュータシステムであって、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。さらに、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
また、上述した実施形態における送信装置ａ１、ａ３及び受信装置ｂ１〜ｂ３の一部、または全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現しても良い。送信装置ａ１、ａ３及び受信装置ｂ１〜ｂ３の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化しても良い。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いても良い。
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【符号の説明】
【０２０８】
ａ１、ａ３・・・送信装置、ｂ１、ｂ２、ｂ３・・・受信装置、ａ１−１〜ａ１−Ｔ・・・送信アンテナ、ｂ１−１〜ｂ１−Ｒ・・・受信アンテナ、ａ１０１・・・ビット割り当て部、ａ１０２−１〜ａ１０２−Ｔ・・・変調部、ａ１０３・・・パイロット生成部、ａ１０４−１〜ａ１０４−Ｔ・・・マッピング部、ａ１０５−１〜ａ１０５−Ｔ・・・送信部、ａ３０６・・・符号部、ｂ１０１−１〜ｂ１０１−Ｒ・・・受信部、ｂ１０２・・・チャネル推定部、ｂ１０３、ｂ３０３・・・ＱＲ分解部、ｂ１０４・・・信号変換部、ｂ１０５、ｂ３０５・・・基準メトリック生成部、ｂ１０６、ｂ３０６・・・基準メトリック保存部、ｂ１０７・・・候補系列保存部、ｂ１０８、ｂ２０８、ｂ３０８・・・信号探索部、ｂ１０８−ｔ、ｂ２０８−ｔ・・・ステージｔ探索部、ｂ３０８−Ｔ・・・ステージＴ探索部、ｂ３０８−１・・・ステージ１探索部、ｂ１０８−１−１〜ｂ１０８−Ｔ−１、ｂ２０８−１−１〜ｂ２０８−Ｔ−１、ｂ３０８−Ｔ−１・・・ステージｔ探索部、・・・シンボルレプリカ生成部、ｂ１０８−１−２〜ｂ１０８−Ｔ−２、ｂ２０８−１−２〜ｂ２０８−Ｔ−２・・・累積メトリック算出部、ｂ１０８−１−３〜ｂ１０８−Ｔ−３、ｂ２０８−１−３〜ｂ２０８−Ｔ−３、ｂ３０８−１−３・・・メトリック比較部、ｂ１０８−１−４〜ｂ１０８−Ｔ−４、ｂ２０８−１−４〜ｂ２０８−Ｔ−４・・・シンボルレプリカ減算部、ｂ３０９・・・ＬＬＲ算出部、ｂ３１０・・・復号部、Ｂ３０・・・基準メトリック選択部
【図１】
2014039122.tif 000029
【図２】
2014039122.tif 000030
【図３】
2014039122.tif 000031
【図４】
2014039122.tif 000032
【図５】
2014039122.tif 000033
【図６】
2014039122.tif 000034
【図７】
2014039122.tif 000035
【図８】
2014039122.tif 000036
【図９】
2014039122.tif 000037
【図１０】
2014039122.tif 000038
【図１１】
2014039122.tif 000039
【図１２】
2014039122.tif 000040
【図１３】
2014039122.tif 000041
【図１４】
2014039122.tif 000042
【図１５】
2014039122.tif 000043
【図１６】
2014039122.tif 000044
【図１７】
2014039122.tif 000045
【図１８】
2014039122.tif 000046
【図１９】
2014039122.tif 000047
【図２０】
2014039122.tif 000048
【図２１】
2014039122.tif 000049
【図２２】
2014039122.tif 000050
【図２３】
2014039122.tif 000051
【図２４】
2014039122.tif 000052
【図２５】
2014039122.tif 000053
【図２６】
2014039122.tif 000054
【図２７】
2014039122.tif 000055
【図２８】
2014039122.tif 000056
【図２９】
2014039122.tif 000057
【図３０】
2014039122.tif 000058
【図３１】
2014039122.tif 000059
【図３２】
2014039122.tif 000060
【図３３】
2014039122.tif 000061
【図３４】
2014039122.tif 000062
【図３５】
2014039122.tif 000063
【図３６】
2014039122.tif 000064