(57)【要約】  移動通信システムの送信装置は、送信するシンボルを拡散符号と共にコード多重し、逆フーリエ変換し、複数の送信アンテナから送信する。移動通信システムの受信装置は、複数の受信アンテナで受信した信号をフーリエ変換し、各サブキャリアの信号成分を抽出し、QR分解アルゴリズムでシンボルを推定する。拡散符号を要素に含む拡散行列と、無線チャネル状態を表すチャネル行列と、あるユニタリ行列との積が三角行列になるようにユニタリ行列が導出される。受信ベクトル、ユニタリ行列及び三角行列を用いて、各送信アンテナから送信されたシンボルの候補が推定される。
2009122842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
MC-CDMA方式及びMIMO伝送方式を使用する移動通信システムで使用される受信装置であって、前記移動通信システムでは、
送信されるシンボル系列中の一群のシンボルは、コード多重用の拡散符号と共にコード多重信号に変換された後に逆フーリエ変換され、複数の送信アンテナから送信され、当該受信装置は、
複数の受信アンテナで受信した信号をフーリエ変換し、各サブキャリアの信号成分を抽出する手段と、
抽出された信号成分にQR分解アルゴリズムを適用し、伝送されたシンボルを推定する信号検出手段と、
を有し、前記信号検出手段は、
前記コード多重用の拡散符号を行列要素として有する拡散行列と、前記送信及び受信アンテナ間の無線チャネル状態を表すチャネル行列と、あるユニタリ行列との積が三角行列になるように該ユニタリ行列を求める分解手段と、
各受信アンテナで受信した信号成分を含む受信ベクトルに前記ユニタリ行列を乗算したベクトルと、前記三角行列とを用いて、各送信アンテナから送信されたシンボルの候補を推定する推定手段と、
を有する受信装置。
【請求項２】
前記推定手段が、メトリックを前記シンボルの候補毎に用意し、前記メトリックに応じて候補を絞り込む手段を更に有し、前記メトリックは、シンボルコンステレーションにおける受信シンボル及びシンボルの候補間の二乗ユークリッド距離を表す
ようにした請求項1記載の受信装置。
【請求項３】
前記チャネル行列及び前記拡散行列の行列積の行又は列を並べ替えるための指示信号を、前記分解手段に与える並替制御手段が、当該受信装置に設けられ、
前記分解手段は、前記指示信号に従って、行又は列の並べ替えられた前記行列積が、三角行列及びユニタリ行列の積に等しくなるように、該三角行列及び該ユニタリ行列を求める
ようにした請求項２記載の受信装置。
【請求項４】
前記推定手段が、Mアルゴリズムに従ってシンボルを推定する際、より強い受信電力に対応する送信アンテナのシンボルが、より弱い受信電力に対応する送信アンテナのシンボルよりも先に推定されるように、前記並替制御手段は前記指示信号を用意する
ようにした請求項３記載の受信装置。
【請求項５】
第1の送信アンテナから送信されたシンボルの第1のサブキャリアのサブキャリア成分が、前記推定手段で推定された後に、
該第1のサブキャリアで第２の送信アンテナから送信されたシンボルのサブキャリア成分が、前記推定手段で推定されるように、
前記並替制御手段は前記指示信号を用意する
ようにした請求項３記載の受信装置。
【請求項６】
前記推定手段が、前記三角行列の列数又は行数に等しいステージ数を利用するMアルゴリズムを使用してシンボルの候補を絞り込む際、
ステージ毎の生き残りシンボルの候補数は、無線伝搬状況に応じて可変に制御される、請求項２記載の受信装置。
【請求項７】
前記推定手段が、前記三角行列の列数又は行数に等しいステージ数のMアルゴリズムを使用してシンボルの候補を絞り込み、
あるステージに至るまで生き残っているシンボル候補の組み合わせ各々について、メトリックの累計値が算出され、該ステージの累計メトリックとして記憶され、
前記推定手段は、次のステージで追加されるシンボルの候補のメトリックと、シンボル候補のある組み合わせについての前記累計メトリックとの合計値を、シンボル候補の別の組み合わせについての累計メトリックと比較することで、次のステージで生き残るシンボルの候補の組み合わせを決定する、請求項２記載の受信装置。
【請求項８】
前記推定手段は、各送信アンテナから送信されたシンボルの或る組み合わせについて、前記メトリックの総和を算出し、該総和よりも大きな総和をもたらすシンボルの組み合わせを、生き残りの候補から除外する、請求項２記載の受信装置。
【請求項９】
MC-CDMA方式及びMIMO伝送方式を使用し、送信装置及び受信装置を含む移動通信システムであって、前記送信装置は、
送信するシンボル系列中の一群のシンボルを、コード多重用の拡散符号と共にコード多重信号に変換する手段と、
符号拡散後の一群のシンボルを逆フーリエ変換する手段と、
逆フーリエ変換後のシンボルを含む信号を複数の送信アンテナから送信する手段と、
を有し、前記受信装置は、
複数の受信アンテナで受信した信号をフーリエ変換し、各サブキャリアの信号成分を抽出する手段と、
抽出された信号成分にQR分解アルゴリズムを適用し、伝送されたシンボルを推定する信号検出手段と、
を有し、前記信号検出手段は、
前記コード多重用の拡散符号を行列要素に有する拡散行列と、前記送信及び受信アンテナ間の無線チャネル状態を表すチャネル行列と、あるユニタリ行列との積が三角行列になるように該ユニタリ行列を導出する分解手段と、
各受信アンテナで受信した信号成分を含む受信ベクトルに前記ユニタリ行列を乗算したベクトルと、前記三角行列とを用いて、各送信アンテナから送信されたシンボルの候補を推定する推定手段と、
を有する移動通信システム。
【請求項１０】
前記送信装置がユーザ装置に備わり、前記受信装置が基地局装置に備わるようにした請求項９記載の移動通信システム。
【請求項１１】
MC-CDMA方式及びMIMO伝送方式が使用され、送信装置及び受信装置を含む移動通信システムで使用される方法であって、
送信するシンボル系列中の一群のシンボルを、コード多重用の拡散符号と共にコード多重信号に変換するステップと、
符号拡散後の一群のシンボルを逆フーリエ変換するステップと、
逆フーリエ変換後のシンボルを含む信号を複数の送信アンテナから送信する手段と、
が前記送信装置で行われ、
複数の受信アンテナで受信した信号をフーリエ変換し、各サブキャリアの信号成分を抽出するステップと、
抽出された信号成分にQR分解アルゴリズムを適用し、伝送されたシンボルを推定する信号検出ステップと、
が前記受信装置で行われ、前記信号検出ステップでは、
前記コード多重用の拡散符号を行列要素に有する拡散行列と、前記送信及び受信アンテナ間の無線チャネル状態を表すチャネル行列と、あるユニタリ行列との積が三角行列になるように該ユニタリ行列が導出され、
各受信アンテナで受信した信号成分を含む受信ベクトルに前記ユニタリ行列を乗算したベクトルと、前記三角行列とを用いて、各送信アンテナから送信されたシンボルの候補が推定されるようにした方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動通信の技術分野に関連し、特にマルチキャリア符号分割多重接続(MC-CDMA)方式及びマルチインプットマルチアウトプットMIMO(Multiple  Input  Multiple  Output)方式を使用する移動通信システム、受信装置及び方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
マルチキャリア伝送方式は、周波数帯域を複数の狭い帯域(サブキャリア)に分割し、各サブキャリアで独立に信号を伝送する方式である。特に、直交周波数分割多重接続(OFDMA:  Orthogonal  Frequency  Division  Multiple  Access)方式は、各サブキャリアが互いに直交するようにサブキャリアを配置することで周波数利用効率を高め、高速大容量化を図る。OFDMA方式では、サブキャリア間干渉を効果的に抑制できるので、各サブキャリアを用いて信号を並列に送信することができるため、１シンボルの長さを長くできる。また、ガードインターバルを或る程度長く確保することで、マルチパス干渉を効果的に抑制することもできる。【０００３】
MC-CDMA方式では、伝送される信号は全てのサブキャリアに符号拡散される。これにより、単なるOFDM方式の場合よりも周波数ダイバーシチ効果が高まり、信号伝送の更なる高品質化を図ることができる。【０００４】
一方、MC-CDMA方式及びMIMO方式が併用される場合、信号は周波数帯域全域に符号拡散されるので、１つの受信アンテナで受信される受信信号は、全体域に拡散された送信信号が送信アンテナ数分多重された和信号になっている。単なるOFDM方式とMIMO方式が併用される場合であったならば、その和信号の内特定のサブキャリアの信号を抽出し、抽出後の信号成分について信号検出を行うことで、各送信アンテナから送信された送信信号を復元できる。しかしながら、MC-CDMA方式及びMIMO方式が併用される場合、和信号の内特定のサブキャリアの信号を抽出することは有意義でない。信号は全体域に拡散されているからである。信号を逆拡散できれば、和信号の内特定の信号成分を抽出できるかもしれないが、それは困難である。なぜなら、受信信号は一般に周波数選択性フェージングの影響を受けているので、拡散符号の直交性が崩れている虞があるからである。従って、全体域に拡散され且つ様々な信号の多重された信号を一度に信号検出する必要がある。【０００５】
一例として、送信アンテナ数がNであり、データ変調多値数がＢ(例えば、16QAMならB=4)であり、想定される符号多重数がＰであり、受信側で最尤判定法(MLD:  Maximum  Likelihood  Detection)による信号検出が行われるとする（従来のQRM-MLD法については、例えば非特許文献１参照。）。上述したように、OFDM方式が使用される場合、サブキャリア間干渉は効果的に抑制され、ガードインターバルの範囲内に収まるマルチパス干渉は十分に抑制される。この場合、受信側で考察しなければならないシンボル候補総数は、
2N×B
になる。これに対して、MC-CDMA方式の場合、符号多重数Pを考慮しなければならないシンボル候補総数は、
2N×B×P
にも及ぶ。コード多重数に応じて候補数は指数関数的に増えるので、信号検出の演算量はかなり大きくなってしまう。MC-CDMA方式のMIMO伝送を行う際に、信号検出が高精度ではあるが演算量の大きいMLD法の適用を困難にしてしまう。一方、ゼロフォーシング(ZF)法や最小二乗誤差(MMSE)法のような演算量が小さい信号検出法では、信号検出精度の劣化が懸念される。受信側での信号検出精度が良くないということは、所要信号品質(所要SINR)を維持するために、より強い電力で信号を送信しなければならなくなることを意味する。
【非特許文献１】K.J.Kim,et  al.,"Joint  channel  estimation  and  data  detection  algorithm  for  MIMO-OFDM  systems",  Proc.  36th  Asilomar  Conference  on  Signals,  Systems  and  Computers,  Nov.  2002
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、MIMO方式の移動通信システムでMC-CDMA方式が使用される場合に、受信側での信号検出精度の向上を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一形態では、MC-CDMA方式及びMIMO伝送方式を使用する移動通信システムで使用される受信装置が使用される。前記移動通信システムでは、送信されるシンボル系列中の一群のシンボルは、コード多重用の拡散符号と共にコード多重信号に変換された後に逆フーリエ変換され、複数の送信アンテナから送信される。【０００８】
当該受信装置は、
複数の受信アンテナで受信した信号をフーリエ変換し、各サブキャリアの信号成分を抽出する手段と、
抽出された信号成分にQR分解アルゴリズムを適用し、伝送されたシンボルを推定する信号検出手段とを有する。【０００９】
前記信号検出手段は、
前記コード多重用の拡散符号を行列要素に有する拡散行列と、前記送信及び受信アンテナ間の無線チャネル状態を表すチャネル行列と、あるユニタリ行列との積が三角行列になるように該ユニタリ行列を求める手段と、
各受信アンテナで受信した信号成分を含む受信ベクトルに前記ユニタリ行列を乗算したベクトルと、前記三角行列とを用いて、各送信アンテナから送信されたシンボルの候補を推定する手段とを有する。【００１０】
前記信号検出手段は、メトリックを前記シンボルの候補毎に用意し、前記メトリックに応じて候補を絞り込む手段を更に備え、前記メトリックは、シンボルコンステレーションにおける受信シンボル及びシンボルの候補間の二乗ユークリッド距離を表してもよい。【００１１】
前記チャネル行列及び前記拡散行列の行列積の行又は列を並べ替えるための指示信号を、前記分解手段に与える並替制御手段が、当該受信装置に設けられてもよい。前記分解手段は、前記指示信号に従って、行又は列の並べ替えられた前記行列積が、三角行列及びユニタリ行列の積に等しくなるように、該三角行列及び該ユニタリ行列を求めてもよい。【００１２】
前記推定手段が、Mアルゴリズムに従ってシンボルを推定する際、より強い受信電力に対応する送信アンテナのシンボルが、より弱い受信電力に対応する送信アンテナのシンボルよりも先に推定されるように、前記並替制御手段は前記指示信号を用意するしてもよい。【００１３】
第1の送信アンテナから送信されたシンボルの第1のサブキャリアのサブキャリア成分が前記推定手段で推定された後に、該第1のサブキャリアで第２の送信アンテナから送信されたシンボルのサブキャリア成分が前記推定手段で推定されるように、前記並替制御手段は前記指示信号を用意してもよい。【００１４】
前記推定手段が、前記三角行列の列数又は行数に等しいステージ数を利用するMアルゴリズムを使用してシンボルの候補を絞り込む際、ステージ毎の生き残りシンボルの候補数は、無線伝搬状況に応じて可変に制御されてもよい。【００１５】
あるステージに至るまで生き残っているシンボル候補の組み合わせ各々について、メトリックの累計値が算出され、該ステージの累計メトリックとして記憶されてもよい。前記推定手段は、次のステージで追加されるシンボルの候補のメトリックと、シンボル候補のある組み合わせについての前記累計メトリックとの合計値を、シンボル候補の別の組み合わせについての累計メトリックと比較することで、次のステージで生き残るシンボルの候補の組み合わせを決定してもよい。【００１６】
前記推定手段は、各送信アンテナから送信されたシンボルの或る組み合わせについて、前記メトリックの総和を算出し、該総和よりも大きな総和をもたらすシンボルの組み合わせを、生き残りの候補から除外してもよい。【００１７】
本発明の一形態では、MC-CDMA方式及びMIMO伝送方式を使用し、送信装置及び受信装置を含む移動通信システムが使用される。【００１８】
前記送信装置は、
送信するシンボル系列中の一群のシンボルを、コード多重用の拡散符号と共にコード多重信号に変換する手段と、
符号拡散後の一群のシンボルを逆フーリエ変換する手段と、
逆フーリエ変換後のシンボルを含む信号を複数の送信アンテナから送信する手段とを有する。【００１９】
前記受信装置は、
複数の受信アンテナで受信した信号をフーリエ変換し、各サブキャリアの信号成分を抽出する手段と、
抽出された信号成分にQR分解アルゴリズムを適用し、伝送されたシンボルを推定する信号検出手段とを有する。【００２０】
前記信号検出手段は、
前記コード多重用の拡散符号を行列要素に有する拡散行列と、前記送信及び受信アンテナ間の無線チャネル状態を表すチャネル行列と、あるユニタリ行列との積が三角行列になるように該ユニタリ行列を導出する手段と、
各受信アンテナで受信した信号成分を含む受信ベクトルに前記ユニタリ行列を乗算したベクトルと、前記三角行列とを用いて、各送信アンテナから送信されたシンボルの候補を推定する手段とを有する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、MIMO方式の移動通信システムでMC-CDMA方式が使用される場合に、受信側での信号検出精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施例で使用される移動通信システムを示す図である。
【図２】送信装置の部分的な機能ブロック図を示す。
【図３】符号拡散部及びコード多重部で行われる演算内容を表す概念図である。
【図４】受信装置の部分的な機能ブロック図を示す。
【図５】信号検出部の一例を示す図である。
【図６】より詳細な受信装置の機能ブロック図を示す。
【図７】シンボルの組合せを判定する難易度が、フェージング相関の大小に応じて異なる様子を示す図である。
【図８】変形例３の動作を説明するためのフローチャートを示す。
【図９】変形例４で使用されるMLD部の機能ブロック図を示す。
【図１０】変形例４の動作を説明するための図を示す。
【図１１】受信信号点に対してランキングされた信号点候補を示す図である。
【図１２】変形例４の動作を説明するためのフローチャートを示す。
【図１３】変形例４の動作を説明するための図。
【図１４】変形例５の動作を説明するための図を示す。
【符号の説明】
【００２３】
50  セル
100  ユーザ装置(UE)
200  基地局(eNB)
300  アクセスゲートウエー
400  コアネットワーク
21  符号拡散部
22  コード多重部
23  逆高速フーリエ変換部(IFFT)
24  ガードインターバル付与部
41  ガードインターバル除去部(−CP)
42  高速フーリエ変換部(FFT)
44  信号検出部
62  チャネル推定部
64  並替制御部
210  ＱＲ分解部
212  信号変換部
214  最尤判定部
215  尤度出力部
216-1〜4  判定部
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
説明の便宜上、発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされるが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてもよい。【００２５】
本発明の実施例は、以下の観点から説明される。【００２６】
１．システム
２．送信装置
３．受信装置
４．動作
５．信号検出部の詳細
６．変形例１
７．変形例２
８．変形例２−方法１，方法２
９．変形例３
１０．変形例４
１１．変形例５
【実施例１】
【００２７】
＜１．システム＞
図１は本発明の実施例で使用される移動通信システムの概略を示す。図１には、セル50と、セル50内に在圏するユーザ装置1001,1002,1003と、基地局200と、アクセスゲートウエー300と、コアネットワーク400とが示されている。本発明の一実施例では、１つ以上のユーザ装置は、基地局とMIMO方式及びMC-CDMA方式双方を利用して無線通信を行う。ユーザ装置は典型的には移動局であるが、固定局でもよい。この移動通信システムでは、上下リンクにMIMO方式及びMC-CDMA方式が使用されているが、それらが上りリンク又は下りリンクの一方だけに使用されてもよい。【００２８】
＜２．送信装置＞
図２は、移動通信システムで使用される送信装置の一例を示す。本実施例では、この送信装置は基地局装置に備わっているが、別の実施例では基地局に備わっていてもよい。図２には、符号拡散部21と、コード多重部22と、逆高速フーリエ変換部(IFFT)23と、ガードインターバル付与部(＋CP)24とが示されている。【００２９】
符号拡散部21は、送信対象の一連のシンボル系列を受信し、各シンボルを所定数個(例えば、ND個)に複製し、その所定数個のシンボルに拡散符号を乗算し、符号拡散を行う。NDは離散フーリエ変換(及び逆変換)のウインドウサイズ又はブロックサイズを表す。このシンボル系列は、典型的には、誤り訂正符号化及びデータ変調後のシンボルの系列であるが、より一般的には適切な如何なるシンボル系列でもよい。【００３０】
コード多重部22は、異なる拡散符号が適用されたシンボルをサブキャリア毎に加算し、コード多重されたシンボル系列を用意する。【００３１】
図３は符号拡散部21及びコード多重部22で行われる処理を説明するための概念図である。図示の例は、演算内容を説明するためのものであり、図示の構成要素に対応するハードウエア要素や機能要素が個々に存在することは必須でない。図示の例では、P個の送信シンボルd1,...,dPが用意されている。１つの送信シンボルには１つの拡散コードが用意される。拡散コードの拡散率(拡散コード長)は、図示の例ではNDである。図２の送信装置が基地局装置に備わっていた場合、P個の送信シンボルdjの内の１つ１つが１ユーザのデータでもよいし、P個の内の２つ以上が１ユーザのデータでもよい。図２の送信装置がユーザ装置の場合、P個全てがそのユーザ装置のデータである。いずれにせよ、符号拡散後の送信シンボルは加算され(Σ)、コード多重される。コード多重後の送信シンボルは逆高速フーリエ変換部23に入力される。【００３２】
逆高速フーリエ変換部(IFFT)23は、各サブキャリアに対応付けられたシンボルを逆高速フーリエ変換し、周波数領域の信号を時間領域の信号(送信シンボル)に変換する。【００３３】
ガードインターバル付与部(＋CP)24は、送信シンボルにガードインターバルを付加し、後段の送信信号作成部(図示せず)に与える。ガードインターバルは、サイクリックプレフィックス(CP)法により用意されてもよい。  
＜３．受信装置＞
図４は移動通信システムで使用される受信装置の一例を示す。図４には、ガードインターバル除去部(−CP)41と、高速フーリエ変換部(FFT)42と、信号検出部44とが示されている。【００３４】
ガードインターバル除去部(−CP)41は、ベースバンドの受信信号からガードインターバルを除去する。【００３５】
高速フーリエ変換部(FFT)42は、受信信号を高速フーリエ変換し、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する。【００３６】
信号検出部44は、各サブキャリアの信号成分から、送信シンボルの候補を絞り込み、最終的にそれが何であるかを決定する。後述するようにこの信号検出部44は、受信信号を各送信アンテナからの信号に分離するだけでなく、逆拡散をも行うことができる。少なくともこの点は従来のMIMO方式と異なる。【００３７】
＜４．動作＞
動作を次に説明する。説明の便宜上、図２の送信装置でｎ番目の送信アンテナから送信される(符号拡散前の)送信シンボル系列をxnと書くことにする。従ってxnにはコード多重数分の信号が含まれている。更に送信シンボルxnはND個の信号成分又はサブキャリア成分を有する。NDは離散フーリエ変換及び逆変換のウインドウサイズ(ブロックサイズ)を表す。【００３８】
xn=[xn1   xn2  ...  xnND]T
ここで、Tは転置(transposition)を表し、ｎはNTX以下の自然数であり、NTXは送信アンテナ総数である。【００３９】
また、符号拡散部21でｉ番目(ｉはND以下の自然数)のサブキャリアに適用される重み係数wiは、次式のように表現される。【００４０】
wi=[wi1   wi2  ...  wiND]T
図４の受信装置でNRX個の受信アンテナを介して一度に受信された全ての信号Ｙを、
Ｙ＝[y1  y2  ...  yND]T 
のように表現する。yiはNRX個の受信アンテナでそれぞれ受信された、ｉ番目のサブキャリアに関する信号を表す。【００４１】
yi=[yi1   yi2  ...  yiNRX]T。
この場合、ｉ番目のサブキャリアに関する受信信号yiは、次式のように書ける。【００４２】
【数１】
2009122842.tif 000003
Hiは、ｉ番目のサブキャリアに関する無線チャネル状態を表すチャネル行列である。チャネル行列Hiは次式のように表現できる。【００４３】
【数２】
2009122842.tif 000004
チャネル行列Hiは、NRX行×NTX列の次元を有する行列であり、NRXは受信アンテナ総数であり、NTXは送信アンテナ総数である。チャネル行列の行列要素hi,pqは、ｐ番目の受信アンテナとｑ番目の送信アンテナとの間のチャネル状態(伝達関数)の内、ｉ番目のサブキャリア成分に関するものを表す。チャネル行列の行列要素は、一例として、パイロット信号の受信状態から導出されてもよい。【００４４】
wiは上記の拡散符号による重み係数を表現するベクトルであり、0NDは、ND個の要素を有する０ベクトルである。【００４５】
xnはｎ番目の送信アンテナから送信される信号を表す。【００４６】
Niはｉ番目のサブキャリアに関するノイズ成分を表す。【００４７】
NRX個の受信アンテナ各々で受信したND個のサブキャリア成分の全てをまとめて表現すると、次式のように書ける。【００４８】
【数３】
2009122842.tif 000005
Ｙ＝Ｈ×Ｗ×ｘ＋Ｎ    ・・・（１）
このような信号が図４の信号検出部44に入力される。【００４９】
先ず、チャネル行列Ｈとウエイト行列Ｗが、あるユニタリ行列Ｑと上三角行列Ｒの積で表現できるようにするようなユニタリ行列Ｑが求められる。【００５０】
Ｈ×Ｗ＝Ｑ×Ｒ  ・・・（２）
ここで、上三角行列Ｒは、Ｍ行Ｍ列の正方行列(M=ND×NTX)であって、行列要素rij(i>j)が全てゼロであるような行列である。【００５１】
【数４】
2009122842.tif 000006
本明細書において、ある行列Ａがユニタリ行列であるとは、ＡHＡ=ＡＡH=1(単位行列)を満たすことをいう。従って、行列Ａが正方行列であることは必須でないことに留意を要する。また、上付き文字でない「H」はチャネル行列を表すが、上付き文字の「H」は、共役転置(conjugate  transposition)を表す。【００５２】
（１）式の両辺に左からQHを乗算した場合、左辺は、
z=QHY
と書ける。右辺は、
QH×(H×W×x＋N)＝QH×(Q×R×x＋N)=R×x＋QHN  ・・・（３）
と書ける。従って、ユニタリ変換後の受信信号ｚは、ノイズを無視すると、Ｒ×ｘで表現できる。【００５３】
ｚ＝R×x  ・・・（４）
Ｒは上三角行列なので、Ｍ番目の信号成分に着目すると(M=ND×NTX)、
zM=rMM×xM  ・・・（５）
と書ける。これは、M番目の信号成分xMは、他のサブキャリア及び／又は他の送信アンテナからの信号の干渉を考慮せずに、かなり簡易に推定できることを意味する。【００５４】
送信シンボル推定の第1ステージでは、（５）式に基づいて、xMに関する送信シンボルの候補が絞り込まれる。xMは、シンボルコンステレーション上の何れかの信号点に対応するはずである。例えば、QPSKならば４通りの可能性(又は候補)があり、64QAMならば64通りの可能性がある。可能な全ての候補について、ユニタリ変換後の受信信号zMと、rMM×(xMの候補=sM(x))との二乗ユークリッド距離が計算され、それが生き残りメトリックとして使用される。【００５５】
e1(x)=|zM−rMM×sM (x)|2  ・・・（６）
この生き残りメトリックの内、小さい順にS1個(S1≦C)の候補が残され、他の候補は破棄される。Cはシンボルコンステレーションに含まれる信号点の総数(可能な候補総数)である。【００５６】
送信シンボル推定の第２ステージでは、（４）式に基づく次式が使用される。【００５７】
zM-1=rM-1M-1×xM-1＋rM-1M×xM・・・（７）
xMについては第1ステージで導出されたS1個の候補が使用される。xM-1についても全部でC通りの候補が存在する。従って、xMとｘM-1との可能な全ての組み合わせ(S1×C個)について、上記と同様な生き残りメットリックが計算される。【００５８】
e2(sM (x),sM-1 (x))=| zM-1−(rM-1M-1×sM-1(x)+rM-1M×sM(x))|2＋e1(x)  ・・・（８）
右辺第２項は、第1ステージで導出された生き残りメトリックの値である。この生き残りメトリックe2(sM (x),sM-1 (x))の小さい順にS2個(S2≦S1C)の候補が残され、他の候補は破棄される。【００５９】
以後同様な処理が反復的に行われ、生き残りメトリックは各ステージ毎に累積的に増やされ、最終ステージで最も小さなメトリックをもたらす送信シンボルの組み合わせが、実際に送信されたものとして推定される。【００６０】
上記の説明では、（１）式で表現される方程式が、QR分解及びMアルゴリズムを用いて計算されたが、（１）式を解く観点からは、QR分解等は必須でない。例えば、最小二乗誤差法(MMSE:  Minimum  Mean  Square  Error)に基づいて数値計算が行われてもよい。但し、演算効率等の観点からはQR分解等を行った方が好ましい。【００６１】
＜５．信号検出部の詳細＞
図５は、図４の信号検出部の詳細を示し、主に上記の動作説明の処理を実行する。信号検出部は、QR分解部210と、信号変換部212と、最尤判定部214と、尤度出力部215とを有する。最尤判定部214は、４つの判定部216-1,216-2,216-3,216-4を有する。図示の簡明化を図るため、判定部の数は４つしか描かれていないが、送信信号数に合わせていくつでも用意されてよい。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216-4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218-4と、二乗ユークリッド距離算出部220−4と、生き残りシンボル候補選択部222-4とを有する。【００６２】
なお、当業者に明らかなように、図５及び他のブロックの各処理要素は、ハードウエアで、ソフトウエアで又はそれらの組み合わせとして用意されてもよい。【００６３】
ＱＲ分解部210は、チャネル行列Ｈとウエイト行列Wとの積が、ユニタリ行列Ｑ及び上三角行列Ｒの積で表現できるように、行列Ｑ，Ｒを求める（ＨW＝ＱＲ）。【００６４】
信号変換部212は、複数の受信信号を成分とするベクトルY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。このようなユニタリ変換後の受信信号は、ノイズを無視すると、上三角行列Rと送信シンボルｘとの積で表現される。【００６５】
z=Rx
最尤判定部214は、最尤判定法(MLD法)により、送信信号のシンボル候補を絞り込む。判定部216-4のシンボルレプリカ生成部218-4は、上三角行列Ｒの行列要素を用いて、受信信号x4に対応する送信信号のシンボル候補を生成する。シンボル候補数は例えばＣ個である。【００６６】
二乗ユークリッド距離算出部220-4は、ユニタリ変換後の受信信号ｚｉと、Ｃ個のシンボル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生き残りメトリックを表す。【００６７】
生き残りシンボル候補選択部222-4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）個のシンボル候補を、生き残りシンボル候補として出力する。【００６８】
尤度出力部215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シンボル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２１５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。【００６９】
＜６．変形例１＞
上記実施例では、F=H×WがQR分解された。しかしながら本発明はこれに限定されない。例えば、次式のような行列GがQR分解されるようにしてもよい。【００７０】
【数５】
2009122842.tif 000007
ここで、N0は受信機で測定された平均雑音電力である。IはNTX行NTX列の単位行列である。この場合のユニタリ行列Qは、ND(NTX＋NRX)行(ND×NTX)列の次元を有する行列である。三角行列は、(ND×NTX)行(ND×NTX)列の正方行列であり、上記の実施例の場合と同じ次元を有する。上記の実施例では、受信信号Yは、(ND×NRX)行１列のベクトルであったが、目下の変形例では、(ND×(NTX＋NRX))行1列のベクトルである。但し、ND×NTX個の成分はゼロである。【００７１】
【数６】
2009122842.tif 000008
このように修正された受信信号ベクトルY'及び行列Gを用いることは、MMSE型のQR分解やZF型のQR分解を行う観点から有利である。【００７２】
また、上記実施例等ではQR分解で上三角行列が使用されていたが、下三角行列を使用することも等価的に可能である。【００７３】
＜７．変形例２＞
上記の動作説明で述べたように、NTX個の送信アンテナからND個のサブキャリアでシンボルが送信された場合、受信信号Ｙは、ノイズを省略すると次のように書ける。【００７４】
Ｙ＝Ｈ×Ｗ×ｘ＝Ｆ×ｘ  ・・・（９）
Ｈはチャネル行列である。Ｗは周波数方向に符号拡散する際の重み付けを表す拡散行列(拡散符号を行列要素として有する)である。Ｆはチャネル行列Ｈと拡散行列Ｗとの行列積を表す。ｘは送信されるシンボルを表す。上記の動作説明では、行列積ＦがＱＲ分解された。そして、Ｍアルゴリズムに従って、送信されたシンボルが順に推定された。Ｍアルゴリズムの総ステージ数は、NTX×ND個である。受信信号Yにユニタリ行列ＱHが乗算され、最下位のシンボルから順に推定が行われる。【００７５】
QHＹ＝QH×(H×W×x)＝QH×(Q×R×x)=R×x  ・・・（１０）
ＲはND×NTX行ND×NTX列の上三角行列である。【００７６】
ところで、ある行列Ａと列ベクトルｓの積は、その行列中の列を置換した行列Ａ'とそれに応じて列ベクトルｓの成分を置換したものｓ'との積に等しい。【００７７】
Ａ×ｓ＝Ａ'×ｓ'
例えば、行列Ａが２行２列の行列であり、列ベクトルｓが２行１列の列ベクトルｓ=(s1  s2)Tであったとすると、次式が成り立つ。【００７８】
【数７】
2009122842.tif 000009
より高次の行列の場合でも、このような関係は成立する。行列中の列の並べ替えは、どのように行われてもよい。列ベクトルの成分の並替がそれに対応していればよいからである。本発明の変形例２では、このような性質を活用して、上記のＱＲ分解が行われる。【００７９】
Ｙ＝Ｈ×Ｗ×ｘ＝Ｆ×ｘ＝Ｆ'×ｘ'  ・・・（９）
行列Ｆ'は、行列Ｆ(＝Ｈ×Ｗ)に含まれている列を何らかの方法で置換したものである。列ベクトルｘ'は、その置換方法に対応して、列ベクトルｘの成分が並べ替えられた列ベクトルである。【００８０】
Mアルゴリズムの場合、逐次的なシンボルレプリカ候補の絞り込みは、送信されたシンボルベクトルの下位のシンボルから順に、ステージ毎に行われる。従って、シンボルの推定をどのような順序で行うかは、生き残りシンボルレプリカ候補の選択精度に大きな影響を与える。本変形例２では、生き残りシンボルレプリカ候補の選択精度、ひいてはシンボルの推定精度が向上するように、行列Ｆの列が並べ替えられる。【００８１】
なお、行列の行及び列は相対的な概念である。従って本実施例の具体的説明とは異なり、送信シンボルが行ベクトルで定義される場合、行列Ｆに含まれる行が並べ替えられる。本実施例のように、送信シンボルが列ベクトルで定義されたとしても、本発明の一般性は失われない。【００８２】
図６は、図４に示される受信装置の詳細を示す。図６には、ガードインターバル除去部(−CP)41と、高速フーリエ変換部(FFT)42と、QR分解部210と、信号変換部212と、MLD部214と、尤度出力部215と、チャネル推定部62と、並替制御部64とが示されている。【００８３】
ガードインターバル除去部(−CP)41は、ベースバンドの受信信号からガードインターバルを除去する。【００８４】
高速フーリエ変換部(FFT)42は、受信信号を高速フーリエ変換することで、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する。【００８５】
チャネル推定部62は、サブキャリア毎の無線チャネル状態を推定し、チャネル行列Hを導出する。上述したように、チャネル行列は、サブキャリア毎に用意される。従って全体のチャネル行列Hは、NRX×ND行NTX×ND列の行列になる。チャネル行列の行列要素は、一例として、パイロット信号の受信状態から導出されてもよい。【００８６】
ＱＲ分解部210は、チャネル行列Ｈ、ウエイト行列W及び並替制御部64からの指示信号に基づいて、ユニタリ行列Ｑ及び上三角行列Ｒを導出する。より具体的には、チャネル行列H及びウエイト行列Wの行列積Fの列が、指示信号に従って並べ替えられることで、行列F'が導出される。この行列Ｆ'が、ユニタリ行列Ｑ及び上三角行列Ｒの積で表現できるように、行列Ｑ，Ｒが求められる(Ｆ'＝ＱＲ）。【００８７】
信号変換部212は、複数の受信信号を成分とするベクトルY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。このようなユニタリ変換後の受信信号は、ノイズを無視すると、上三角行列Rと送信シンボルｘとの積で表現される。【００８８】
z=QHY＝Rx。【００８９】
MLD部214は、最尤判定法(MLD法)により、送信信号のシンボル候補を絞り込む。ユニタリ行列QHが乗算された後の受信信号QHY(＝Rx)に対して、MLD部214は、下位のシンボルから順にブランチメトリックを計算する。ブランチメトリックは、受信信号とシンボル候補との二乗ユークリッド距離で算出される。累積的なブランチメトリックの小さい順に、所定数個(M個)のシンボル候補が、生き残り候補として選択され、処理は次のステージに移る。NTX×ND個の総ステージの各々について、ブランチメトリックの計算及び生き残り候補の選択が行われる。【００９０】
尤度出力部215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シンボル候補の尤度を算出する。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215からの出力は、信号分離結果を表し、後段の復号部へ伝送される。【００９１】
並替制御部64は指示信号をQR分解部210に与える。指示信号は、チャネル行列H及びウエイト行列Wの行列積Fの列が、どのように並べ替えられるべきかを示す。上述の数式(９)は、具体的な並べ替えの仕方に依存せず成立する。どのように並べ替えられるべきかは、一義的には決まらない。何らかの観点から、適切な並べ替えの方法が決められる。本変形例では後述するように、積行列Fの列の並べ替えは、(方法１)送信されたシンボルの受信電力(受信装置で受信された電力)の観点からなされてもよいし、及び／又は(方法２)符号拡散の単位(サブキャリア毎)でなされてもよい。【００９２】
＜８．変形例２−方法１＞
上記の方法１(送信アンテナ単位の順序制御法)を説明する。本方法では、積行列Fの列の並べ替えは、送信されたシンボルが、受信装置でどの程度強く受信されたかに応じて決定される。Mアルゴリズムで順にシンボルを推定する際、ｋ番目のステージ(1≦ｋ≦NTXNSF)では、1〜(ｋ−１)番目までのステージで推定されたシンボルと、三角行列Ｒのｋ番目の行が使用される。これは、生き残りシンボルレプリカ候補の絞り込みが、ｋ番目までに順序づけされた送信シンボルに対し、それぞれ行列Rの第(NTXNSF−k＋1)列の第(NTXNSF−k＋1)行からNTXNSF行までの要素の二乗和(信号電力)を用いて行われることを意味する。従って、初めの方のステージほど(特に、初段では)推定処理は簡易であるが、シンボルレプリカ候補の選択を誤ってしまう確率も高い。本方法では、各送信アンテナからの送信シンボルの受信信号電力を測定し、受信信号電力の大きい送信シンボルほど上位の優先順位で推定される。受信電力が高ければ、シンボルレプリカ候補の選択は誤りにくくなるからである。このような優先順位が実現されるように、積行列Ｆの列及び送信シンボルｘの成分の順序が制御される。【００９３】
本方法による周波数領域拡散と符号多重を適用したOFDM MIMO多重伝送では、符号多重後に送信された送信シンボルが、送信アンテナ数個存在する。各送信アンテナから送信された送信シンボルの各成分は、同一の受信信号電力を与える。従って本方法は、より強い受信電力をもたらす送信アンテナが特定され、その送信アンテナから送信されたシンボルが、他の送信アンテナのシンボルよりも優先的に(先に)推定される。各送信アンテナからのシンボルについて、受信電力の強弱を測定する方法は、当該技術分野で既知の適切な如何なる方法でもよい。例えば、チャネル行列の行列要素が利用されてもよい。上述したように、ｉ番目のサブキャリアに関するチャネル行列Hiは、NRX行×NTX列の次元を有する行列であり、NRXは受信アンテナ総数であり、NTXは送信アンテナ総数である。チャネル行列の行列要素hi,pqは、ｐ番目の受信アンテナとｑ番目の送信アンテナとの間のチャネル状態(伝達関数)の内、ｉ番目のサブキャリア成分に関するものを表す。従って、
|hi,pq|2
を全ての受信アンテナについて(p＝１〜NRX)合計したものは、ｑ番目の送信アンテナからのシンボルの受信電力推定に使用可能である。例えば、NTX＝NRX＝２，ND＝３であったとする。この場合、ｉ番目のサブキャリア(ｉ＝１，２，３)に関し、次式が成り立つ。【００９４】
ri1＝hi,11  x1＋hi,12  x2
ri2＝hi,21  x1＋hi,22  x2
第１の送信アンテナからのシンボルの受信電力は、
PTx1＝|hi,11|2＋|hi,21|2
により評価できる。同様に、第２の送信アンテナからのシンボルの受信電力は、
PTx2＝|hi,12|2＋|hi,22|2
により評価できる。第１の送信アンテナからのシンボルの受信電力が、第２の送信アンテナからのシンボルの受信電力より大きかったとする(PTx1＞PTx2)。本方法の場合、第１の送信アンテナからのシンボルx1＝(x11  x12  x13)Tは、第２の送信アンテナからのシンボルx2＝(x21  x22  x23)Tよりも優先的に推定されるべきである。これを実現するため、積行列Ｆ'の列の並べ替え及び送信シンボルｘの成分の並べ替えが行われる。具体的には、並べ替えられた後の送信シンボルｘ'は、次のように書ける。【００９５】
ｘ'＝(x21  x22  x23  x11  x12  x13)T
第１の送信アンテナのシンボルを優先する観点から、シンボルx1の要素が、列ベクトルの下位に来るように、並べ替えが行われる。更に、シンボルx1の中の各サブキャリア成分x11，x12，x13がどのような順序で推定されるべきかは、この段階では一義的には決まらない。一例として、サブキャリア番号の若番順を使用されてもよい。この場合、並べ替えられた後の送信シンボルｘ'は、次のように書ける。【００９６】
ｘ'＝(x23  x22  x21  x13  x12  x11)T
若番順だけでなく、他の順序が使用されてもよい。【００９７】
上記のアンテナ数やサブキャリア数の数値は単なる一例に過ぎず、より多くの値が使用されてもよい。【００９８】
＜８．変形例２−方法２＞
上記の方法２(拡散符号単位の順序制御法)を説明する。Mアルゴリズムで生き残りシンボルレプリカ候補が選択される場合、フェージング相関の大きいシンボルの組み合わせは、大きな誤差を導入する傾向がある。フェージング相関が大きいとは、シンボルが同様なフェージングを受けていることを意味する。逆に、フェージング相関が小さいとは、シンボルが異なるフェージングを受けていることを意味する。必須ではないが、フェージング相関の値は０以上１以下の値をとり、フェージング相関は、１に近いほど大きく、０に近いほど小さい。【００９９】
図７は、シンボルの組合せを判定する難易度が、フェージング相関の大小に応じて異なる様子を示す。説明の便宜上、送信アンテナ数NTX及び受信アンテナ数NRXはともに２であるとする。第１の送信アンテナからはシンボル１(x1)が送信される。第２の送信アンテナからはシンボル２(x2)が送信される。送信アンテナから送信されるシンボルは、QPSK方式でデータ変調されるものとする。この場合、シンボルは、信号点配置図(コンステレーション)上の所定の４つの信号点の内の何れかである。シンボル１及びシンボル２それぞれに４通りの可能性があるので、組合せ総数は、１６通りになる。受信装置ではシンボル１，２が、合成された状態(ri1，ri2)で受信される。上述したように、送信信号及び受信信号は次式の関係を満たすからである。【０１００】
ri1＝hi,11  x1＋hi,12  x2
ri2＝hi,21  x1＋hi,22  x2。【０１０１】
フェージング相関が小さい場合、各シンボルは、かなり異なったフェージングを受ける。図７の右上に示されるように、合成後の受信信号は、１６個のシンボルの組合せを全て区別できる。従って、シンボルの組合せの選択精度は高い。これに対して、フェージング相関が大きい場合、各シンボルは、同様なフェージングを受ける。図示の例は、極端な例として、シンボル１，２が同じフェージング相関を受けた場合を、想定している。図７の右下に示されるように、合成後の受信信号は、１６個のシンボルの組合せを部分的にしか区別できない。シンボルの重複に起因して、９つの組合せしか区別できない。図中、「２シンボル重複」や「４シンボル重複」として示されている信号点の場合、二乗ユークリッド距離や位相を比較するだけでは、重複しているシンボルの何れが確からしいかを区別できないからである。【０１０２】
周波数領域拡散と符号多重を適用したOFDM−MIMO多重伝送では、同一アンテナから符号多重されて送信されたシンボルは、同様なフェージングを受けやすい(フェージング相関が大きくなりやすい。)。【０１０３】
本変形例では、このような事情に鑑み、同様なフェージングを受けているシンボルが連続して推定されないように、並べ替えが行われる。あるシンボルを推定した後に、そのシンボルとは異なるフェージングを受けているシンボルが推定されるように、シンボル検出の順序が制御される。より具体的には、ある送信アンテナから送信された送信シンボルを推定した後に、異なる送信アンテナから送信された送信シンボルが推定されるように、順序が制御される。【０１０４】
フェージング相関の類否判定は、適切な如何なる方法でなされてもよい。一例として、チャネル行列の行列要素hi,pqの振幅及び位相の類否により、フェージング相関の類否が判定されてもよい。例えば、ｉ番目のサブキャリアに関し、ａ番目及びｂ番目の送信アンテナから、大きさ１のパイロット信号がそれぞれ送信され、ｐ番目の受信アンテナで受信されたとする。この場合、２つの受信信号の相関は、hi,pa*hi,pbで評価されてもよい(＊は複素共役である)。フェージング相関の類否判定法は、これに限定されず、別の方法が使用されてもよい。【０１０５】
フェージング相関に基づいて並べ替えたシンボル検出順序は、サブキャリア成分毎に全送信アンテナのシンボルを推定するような順序になるかもしれない。上述したように、同じアンテナから送信された信号は、同様なフェージングを受けるので、それらは同様なフェージング相関を有する可能性が高い。逆に、異なるアンテナから送信された信号は、異なるフェージングを受けやすいので、それらは異なるフェージング相関を有する可能性が高い。従って、例えばｉ番目のサブキャリア成分に着目し、そのサブキャリアで送信されたNTX個の送信シンボルが、推定される。その後、例えばｉ＋１番目のサブキャリア成分に着目し、そのサブキャリアで送信されたNTX個の送信シンボルが、推定される。以下同様に、処理が行われる。このようにすることで、フェージング相関の異なる傾向の強いシンボルを順に推定することができる。本実施例の場合、１つのサブキャリアは符号拡散における１単位(１チップ)に相当する。従って本方法は、拡散符号を単位とした順序制御法であるとも言える。本方法では、一例として、推定するシンボルのサブキャリア成分は若番順であり、そのサブキャリア成分の各々において、全送信アンテナ分のシンボルが推定される。【０１０６】
例えば、上記と同様に、NTX＝NRX＝２，ND＝３であったとする。この場合、並べ替えられた後の送信シンボルｘ'は、次のように書ける。【０１０７】
ｘ'＝(x23  x13  x22  x12  x21  x11)T
この例では、サブキャリア成分に関する推定の順序は、若番順である。このことは必須ではない。若番順以外の順序が使用されてもよい。例えば、サブキャリア成分同士の受信電力が比較され、電力の高い順番が併用されてもよい。例えば、第２、第３及び第１のサブキャリア成分の順番で、受信電力が高かったとする。変形例２の方法１で説明したように、推定精度を向上させる観点からは、受信電力の高い順に、並べ替えを行うことが望ましい。従って、この場合に望ましい並べ替え後の送信シンボルｘ'は、次のように書ける。【０１０８】
ｘ'＝(x21  x11  x23  x13  x22  x12)T
上記のアンテナ数やサブキャリア数の数値は単なる一例に過ぎず、より多くの値が使用されてもよい。【０１０９】
＜９．変形例３＞
図４及び図５を参照しながら説明されたように、Mアルゴリズムでは、ステージ毎にシンボル候補の組み合わせが所定数個に絞り込まれる。上記の例では、第１ステージではＣ個に絞り込まれ、第２ステージではＳ２個(≦Ｓ１Ｃ)に絞り込まれ、第３ステージではＳ３個(≦Ｓ２Ｃ)に絞り込まれ、以下同様である。Ｃはシンボルコンステレーションに含まれる信号点の数であり、可能な候補総数である(64QAMの場合、C=64である。)。Ｓ１は第１ステージでの生き残り数であり、上記の例では１６であった。このような生き残り候補数は、全てのステージで一定に維持されてもよいし、可変に制御されてもよい。本変形例３では、生き残り候補数が無線伝搬チャネルの良否に応じて可変に制御される。【０１１０】
より具体的に考察する。送信装置からシンボルｓが送信され、受信装置でｚが受信される確率(尤度関数)は、ガウス雑音を想定すると、次式のように書ける。【０１１１】
P(z|s)＝exp[−‖z−x(s)‖2/(2N0)]/√(2πN0)＝exp[−Es/(2N0)]
この場合において、N0＝σ2はガウス雑音電力を表す。Esは二乗ユークリッド距離を表し、Es＝‖z−x(s)‖2  で定義される。従って、上記の数式は、二乗ユークリッド距離がEsであるシンボルの候補の確率(尤度)は、exp[−Es/(2N0)]  で表現されることを意味する。従って、第ｍステージにおける累計メトリックがEm,min＋XN0以下のシンボルの候補の確率は、
exp[−(Em,min＋XN0)/(2N0)] /√(2πN0)
＝exp[−Em,min/(2N0)] exp[−(XN0)/(2N0)] /√(2πN0)
＝Pm,max exp[−X/2]
となる。但し、Em,minは第ｍステージにおける二乗ユークリッド距離(受信信号点とシンボル候補点間の距離)の最小値を表す。なお、Pm,max＝exp[−Em,min/(2N0)] /√(2πN0)  である。このように、累計メトリックがEm,min＋XN0より小さいシンボルの候補が生き残るようにすることで、生き残り候補数を調整することができる。上記の数式から明らかなように、確率変数X＞０が大きいほど確率(尤度関数)は大きく、X＞０が小さいほど確率(尤度関数)は小さくなる。Xの値を適切に定めることによって、無線チャネル状態に応じて、生き残り候補数を適切に制御できる。例えば、無線チャネル状態が良い、すなわちN0が小さい場合、各ステージで選択すべき生き残り候補数は小さくて済むが、本変形例３ではEm,min＋XN0の値は小さくなり、選択される候補数も必要最小数に絞られる。一方、無線チャネル状態が良くない、すなわちN0が大きい場合、各ステージで選択する生き残り候補数は大きくする必要があるが、本変形例３ではEm,min＋XN0の値は大きくなり、選択される候補数も増大する。【０１１２】
図８は変形例３の動作を説明するためのフローチャートである。フローチャートは、第ｍ-1ステージの累計メトリックEm-1,n及びシンボル候補点数Cm-1,nから第ｍステージの累計メトリックEm,n及びシンボル候補点数Cm,nが導出される様子を示す。ステップ82では、第ｍ−１ステージにおける累計メトリックEm-1,n及びシンボル候補点を用いて、第ｍステージにおける累計ブランチメトリックEmが算出される。ステップS83では、算出された累計ブランチメトリックの内、最小値Em,minが検出される。ステップS84では、閾値Em,min＋XN0が計算される。無線チャネル状態に応じてＸの値は適切に調整されているものとする。ステップS85では、メトリックを比較し、生き残り候補が決定される。【０１１３】
＜１０．変形例４＞
QRM-MLD方式でシンボル候補を絞り込む際、前のステージの生き残り候補Sm-1と次のステージでの候補との全ての組み合わせ(Sm-1×Cm-1,n)を考察することは、演算負担がかなり大きくなってしまう。本変形例４では、絞り込みの際に考察する候補数を少なく制限する具体例が説明される。【０１１４】
図９は、受信装置のMLD部の内、本変形例４に関連する部分の機能ブロック図を示す。これは、図５の判定部216の１つに対応させてもよい。或いは図６のMLD部に対応させてもよい。説明の便宜上、図９に示される要素は、図５の１つの判定部の処理を実行するためのものであるとする。動作の詳細は図１０に関連して説明される。図９には、信号点供給部1902と、複数の二乗ユークリッド距離計算部1904−１〜Ｎと、複数の加算部1906−１〜Ｎと、選択制御部1908とが示されている。信号点供給部1902は、第１〜第Ｎ供給部1901−１〜Ｎを含む。【０１１５】
信号点供給部1902は、前のステージ(前段階)で得られた信号点の候補に関する情報を受信し、今回のステージ(段階)で使用する信号点の候補を用意する。ステージと段階は同義的に使用されてよい。説明の便宜上、Ｎ＝１６とする。第１〜第Ｎ供給部1901−１〜Ｎの各々は同様な構成及び機能を有するので、第１供給部1901−１を例にとって説明する。第１供給部1901は、前段階で得られた信号点候補の１つを受信し、今回の段階で判定の対象になる１６個の信号点を用意する。１６個の信号点は、16QAMにおける信号点を表し、図１０の白点602で示されるような点である。送信機は１６個の信号点の内の何れかを送信し、受信機でそれが受信される。受信機で受信された信号点は、例えば図１０の黒点に相当する。【０１１６】
上記の＜４．動作＞の数式(4)において、M=4とすると、数式(4)は次式のように表現できる。【０１１７】
ｚ１＝ｒ１１ｘ１＋ｒ１２ｘ２＋ｒ１３ｘ３＋ｒ１４ｘ４
ｚ２＝ｒ２２ｘ２＋ｒ２３ｘ３＋ｒ２４ｘ４
ｚ３＝ｒ３３ｘ３＋ｒ３４ｘ４
ｚ４＝ｒ４４ｘ４
上述したように、先ず第４の数式に基づいて、x4が推定される。既知のr44と、受信信号z4に基づいて、x4の候補が決定される。次に、上記の第３の数式に基づいて、x3の候補が決定される。x3＝(r33)-1(ｚ３−ｒ３４ｘ４)なので、受信信号z3と、既知の値r34と、前段で推定済みの所定数個の候補のx4とに基づいて、x3の候補が推定される。ｚ３'＝ｚ３−ｒ３４ｘ４とおくと、これは図１０の黒点に対応する。第１供給部1901−１は、この段階で用意される１６個の信号点を、受信信号に基づいて格付け(ランキング)する。図１１は、１６個の信号点をランキングした後の様子を示す。図中の数字がランキングの順位に対応する。z3'に最も近い信号点602が最も近い(確からしい、尤度が大きい)ことを示し、ランキング番号として１が付与されている。ランキングの番号は如何なる判断基準で付与されてもよいが、一例として、受信信号と信号点間の二乗ユークリッド距離に基づいて付与される。距離が同じであった場合、どの信号点を優先するかは予め定めておくことが好ましい。或いは等距離の信号点について同じランキングの番号が与えられてもよい。【０１１８】
図９の二乗ユークリッド距離計算部1904−１〜Ｎは、選択制御部1908の制御の下に、第１〜第Ｎ供給部1901−１〜Ｎから出力される信号点間の二乗ユークリッド距離ｅｘ，ｉｘをそれぞれ計算する（ｘ＝１，...，Ｎ）。【０１１９】
加算部1906−１〜Ｎは、信号点候補の各々について、前段階で算出された二乗ユークリッド距離Ｅｍ−１，１〜Ｅｍ−１，Ｎを、今回の段階で算出される二乗ユークリッド距離ｅ１，ｉ１〜ｅＮ，ｉＮにそれぞれ加算し、二乗ユークリッド距離の累計値（累計メトリック）としてそれぞれ出力する。【０１２０】
選択制御部1908は、各要素の動作を制御し、本実施例に関する主な動作を制御する。概して、本変形例では、ランキングされた信号点候補（信号点供給部1902内全部で２５６個）の中から、確からしい順に信号点を１つ取り出して二乗ユークリッド距離を計算し、比較する量を更新し、次の信号点を１つ取り出して二乗ユークリッド距離を計算し、以下同様な手順を反復することで１６個の信号点の候補を得る。二乗ユークリッド距離の計算回数は１６回で済む点で、信号分離に要する演算負担が顕著に軽減される。【０１２１】
図１２は、本変形例による動作のフローチャートを示す。フローはステップ2002から始まり、ステップ2004に進む。ステップ2004では、計算に使用されるパラメータの初期化が行なわれる。パラメータｊは、今回の段階で出力する全１６個の信号点候補の内の１つを示すカウンタ値であり、ｊ＝１に設定される（１≦ｊ≦Ｎ＝１６）。Ｅｍ−１，１〜Ｅｍ−１，Ｎは、ｍ−１番目の段階（前段階）で算出された二乗ユークリッド距離の累積値又は累積メトリックであり、Ｅｍ−１，１のような個々の累積メトリックは累積ブランチメトリックとも呼ばれる。最大累積ブランチメトリックＭｍ，１〜Ｍｍ，Ｎは、後述の大小比較の基準になる量であり、前段階で得られた累積ブランチメトリックＥｍ−１，１〜Ｅｍ−１，Ｎにそれぞれ設定される（Ｍｍ，１＝Ｅｍ−１，１，...，Ｍｍ，Ｎ＝Ｅｍ−１，Ｎ）。目下の例では、Ｎ＝１６である。ランキング番号ｉ１〜ｉＮは、第１供給部1901−１における１６個の信号点候補に対する順序又は尤度を示し、それぞれ１に設定される。【０１２２】
ステップ2006では、１６個の最大ブランチメトリックＭｍ，１〜Ｍｍ，１６の大きさが比較され、最も小さいもの（Ｍｍ，ｘ）が選択される。このｘは、前段階の信号点候補のうち何番目の信号点候補に関連するかを示す。最大ブランチメトリックＭｍ，ｘに関連する信号点候補は、第ｘ供給部1901−ｘから得られる。【０１２３】
ステップ2008では、今回の段階のｊ番目の信号点候補として、最大ブランチメトリックＭｍ，ｘに関連する信号点候補のうち、ランキング番号ｉｘで指定される信号点候補が選択される。【０１２４】
ステップ2010では、選択された信号点候補に対する二乗ユークリッド距離（ｅｘ，ｉｘ）が計算される。累積ブランチメトリックＥｍ，ｊも、Ｅｍ，ｊ＝ｅｘ，ｉｘ＋Ｅｍ−１，ｘ  に従って計算される。【０１２５】
ステップ2012では、各種のパラメータが更新される。最大累積ブランチメトリックＭｍ，ｘはＥｍ，ｊに更新される。ランキング番号ｉｘは１つインクリメントされる。カウンタ値ｊも１つインクリメントされる。【０１２６】
ステップ2014では、カウンタ値ｊが最大値Ｎ以下であるか否かが判定され、Ｎ以下ならばステップ2006に戻って同様な手順が繰り返され、そうでなければステップ2016に進んでフローは終了する。【０１２７】
１つの段階における処理が終了すると、次の段階における処理が行なわれ、以下同様にして最後の段階まで続く。信号分離処理では、最終的に生き残った１６個の信号点候補それぞれに関する累積メトリックが比較され、最小の累積メトリック（二乗ユークリッド距離の累計値）に関する信号点が、受信信号点に対応するものとして決定される。【０１２８】
図１３は、図１２のフローチャートにおけるｊ＝１〜５に関する動作例を示す。即ち、図１３は、信号点供給部1902で用意される16×16＝256個の信号点候補から、５つの信号点候補を取り出すまでの様子を模式的に示している。【０１２９】
先ず、ｊ＝１の場合に、ｘ＝１であったとする。この場合には、第１供給部1901−１で用意される信号点候補のうち、ランキング番号ｉ１＝１（初期値）で指定される信号点候補が選択される。選択された信号点候補の二乗ユークリッド距離ｅ１，１が計算され、その距離は前段階で算出されている累積値Ｅ１（正確には、Ｅｍ−１，１であるが、簡単のためｍ−１の添え字は省略されて描かれている。）と加算される。最大累積ブランチメトリックＭｍ，１は、Ｅｍ−１，１から、ｅ１，１＋Ｅｍ−１，１  に更新される。ランキング番号ｉ１は１つインクリメントされる（ｉ１＝２）。【０１３０】
ｊ＝２の場合に、ステップ2006では、更新されたＭｍ，１，それ以外のＭｍ，２〜Ｍｍ，１６の大小比較が行なわれ、再びＭｍ，１が最小であったとする。即ち、ｘ＝１である。この場合は、第１供給部1901−１で用意される信号点候補のうち、ランキング番号ｉ１＝２で指定される信号点候補が選択される。選択された信号点候補の二乗ユークリッド距離ｅ１，２が計算され、その距離は前段階で算出されている累積値Ｅ１と加算される。最大累積ブランチメトリックＭｍ，１は、ｅ１，１＋Ｅｍ−１，１  から、ｅ１，２＋Ｅｍ−１，１  に更新される。ランキング番号ｉ１は１つインクリメントされる（ｉ１＝３）。【０１３１】
ｊ＝３の場合に、ステップ2006では、更新されたＭｍ，１，それ以外のＭｍ，２〜Ｍｍ，１６の大小比較が行なわれ、今回はＭｍ，２が最小であったとする。即ち、ｘ＝２である。この場合は、第２供給部1901−２で用意される信号点候補のうち、ランキング番号ｉ２＝１（初期値）で指定される信号点候補が選択される。選択された信号点候補の二乗ユークリッド距離ｅ２，１が計算され、その距離は前段階で算出されている累積値Ｅ２と加算される。最大累積ブランチメトリックＭｍ，２は、Ｅｍ−１，２  から、ｅ２，１＋Ｅｍ−１，２  に更新される。ランキング番号ｉ２は１つインクリメントされる（ｉ２＝２）。【０１３２】
ｊ＝４の場合に、ステップ2006では、更新されたＭｍ，１、Ｍｍ，２，それ以外のＭｍ，３〜Ｍｍ，１６の大小比較が行なわれ、Ｍｍ，１が最小であったとする。即ち、ｘ＝１である。この場合は、第１供給部1901−１で用意される信号点候補のうち、ランキング番号ｉ１＝３で指定される信号点候補が選択される。選択された信号点候補の二乗ユークリッド距離ｅ１，３が計算され、その距離は前段階で算出されている累積値Ｅ１と加算される。最大累積ブランチメトリックＭｍ，１は、ｅ１，２＋Ｅｍ−１，１  から、ｅ１，３＋Ｅｍ−１，１  に更新される。ランキング番号ｉ１は１つインクリメントされる（ｉ１＝４）。【０１３３】
ｊ＝５の場合に、ステップ2006では、更新されたＭｍ，１，Ｍｍ，２，それ以外のＭｍ，３〜Ｍｍ，１６の大小比較が行なわれ、Ｍｍ，２が最小であったとする。即ち、ｘ＝２である。この場合は、第２供給部1901−２で用意される信号点候補のうち、ランキング番号ｉ２＝２で指定される信号点候補が選択される。選択された信号点候補の二乗ユークリッド距離ｅ２，２が計算され、その距離は前段階で算出されている累積値Ｅ２と加算される。最大累積ブランチメトリックＭｍ，２は、ｅ２，１＋Ｅｍ−１，２  から、ｅ２，２＋Ｅｍ−１，２  に更新される。ランキング番号ｉ２は１つインクリメントされる（ｉ２＝３）。【０１３４】
このようにして、５つの信号点及び累積ブランチメトリックが算出され、（１）〜（５）の候補が生き残る。実際には、１６個の信号点候補が選択されるまで、上記のような処理が行なわれる。【０１３５】
＜１１．変形例５＞
上述したように、QRM-MLD方式でシンボル候補を絞り込む際、前のステージの生き残り候補Sm-1と次のステージで可能性のある候補との全ての組み合わせ(Sm-1×Cm-1,n)を考察することは、演算負担がかなり大きくなってしまう。以下に説明される変形例５は、変形例４とは別の方法で候補数を少なく制限する。【０１３６】
説明の便宜上、上記の例と同様に、４つのシンボルx1,x2,x3,x4が送信され、それらが受信機で受信されるものとする。変形例４ではデータ変調方式に16QAMが仮定されていたが、本変形例５では説明の簡明化を更に図るためBPSK方式が仮定される。即ち、各シンボルxi(i=1,2,3,4)は、それぞれ「−１」又は「１」の信号点に対応する。送信信号と受信信号の関係は次式で表現され、これは、上記の＜４．動作＞の数式(4)において、M=4としたものに相当する。【０１３７】
ｚ１＝ｒ１１ｘ１＋ｒ１２ｘ２＋ｒ１３ｘ３＋ｒ１４ｘ４
ｚ２＝ｒ２２ｘ２＋ｒ２３ｘ３＋ｒ２４ｘ４
ｚ３＝ｒ３３ｘ３＋ｒ３４ｘ４
ｚ４＝ｒ４４ｘ４
図１４を参照しながら、本変形例５による方法を説明する。各シンボルxi(i=1,2,3,4)は、それぞれ「−１」又は「１」である。図中、x4が「−１」の場合のメトリックはe11で表現され、「１」の場合のメトリックはe12で表現されている。上述したように、メトリックは、コンステレーション上の所定の信号点と受信信号点との間の二乗ユークリッド距離で算出される量である。更に、x4が「−１」であってx3が「−１」である場合のメトリックはe21で表現されている。x4が「−１」であってx3が「１」である場合のメトリックはe22で表現されている。e21及びe22は、x4に関するメトリックとx3に関するメトリックの累計メトリックである。同様に、x4,x3,x2,x1各々のシンボル候補の組み合わせについて累計メトリックe31，e32，e33，e34，...，e41，e42，...が表現されている。但し、これらの累計メトリックの全てが計算されるわけではない。先ず、４つの送信シンボルx4,x3,x2,x1の或る候補点の組み合わせ１つに関し、累計メトリックが算出される。例えば、x4＝「−１」，x3＝「−１」，x2＝「−１」及びx1＝「−１」が選択されたとする。そして、累計メトリックe41が計算される。x4＝「−１」，x3＝「−１」，x2＝「−１」及びx1＝「１」の場合の累計メトリックe42が計算され、累計メトリックe41と比較される。累計メトリックの小さい方が確からしい(尤度が大きい)。従って、最下行のe41，e42，...の内、最小の累計メトリックをもたらすシンボル候補の組み合わせが最も確からしいことになる。従って最下行の累計メトリックe41，e42，...を全て算出し、それらの大小比較を行うことで累計メトリックの最小値を見出し、最適なシンボル候補の組み合わせを特定することが、理論上可能である。しかしながらそれは演算負担が大きい。【０１３８】
一方、累計メトリックは二乗ユークリッド距離を加算しながら計算されるので、必ず増加する性質を有する。例えば、図１４において、第１，第２，第３，第４ステージのメトリックe11,e21,e31,e41は、その順番で大きくなる。そこで、上記の第４ステージの累計メトリックe41と第２ステージの累計メトリックe22とを比較した結果、後者の累計メトリックe22の方が大きかったとする。この場合、累計メトリックe22に対応する第３ステージで算出されることになるe33,e34は、累計メトリックe22より大きくなる。同様に、e45,e46,e47,e48は更に大きくなる。従って、本変形例５では、第４ステージの累計メトリックe41と第２ステージの累計メトリックe22とを比較した結果、後者の累計メトリックe22の方が大きかった場合、e22以降のシンボルの組み合わせは考察対象外にする。即ち、e33,e34,e45,e46,e47,e48の累計メトリックの計算を行わないことにする。これらは累計メトリックe41より大きくなるからである。このように、本変形例５では、あるシンボル候補の組み合わせに対応する累計メトリックe41が算出され、その累計メトリックより大きい累計メトリックe22等をもたらす組み合わせについては、生き残り候補から除外する。これにより、累計メトリックを計算する回数を減らすことができる。さらに、あらかじめ定めた定数Rより大きい累計メトリックe22等をもたらす組み合わせについても、生き残り候補から除外するようにしても良い。Rを、最終的に探索される最小累積メトリックよりは大きいと期待される小さめの値に設定することにより累計メトリックを計算する回数をさらに減らすことができる。【０１３９】
以上本発明は特定の実施例を参照しながら説明されてきたが、実施例は単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてもよい。発明の理解を促すため具体的な数式を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数式は単なる一例に過ぎず適切な如何なる数式が使用されてもよい。実施例又は項目の区分けは本発明に本質的ではなく、２以上の実施例又は項目に記載された事項が必要に応じて組み合わせて使用されてよいし、或る実施例又は項目に記載された事項が、別の実施例又は項目に記載された事項に(矛盾しない限り)適用されてよい。説明の便宜上、本発明の実施例に係る装置は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウエアで、ソフトウエアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が本発明に包含される。【０１４０】
本国際出願は２００８年４月４日に出願した日本国特許出願第２００８−０９８６３３号に基づく優先権を主張するものであり、その全内容を本国際出願に援用する。【０１４１】
本国際出願は２００８年１２月１０日に出願した日本国特許出願第２００８−３１５０３４号に基づく優先権を主張するものであり、その全内容を本国際出願に援用する。
【図１】
2009122842.tif 000010
【図２】
2009122842.tif 000011
【図３】
2009122842.tif 000012
【図４】
2009122842.tif 000013
【図５】
2009122842.tif 000014
【図６】
2009122842.tif 000015
【図７】
2009122842.tif 000016
【図８】
2009122842.tif 000017
【図９】
2009122842.tif 000018
【図１０】
2009122842.tif 000019
【図１１】
2009122842.tif 000020
【図１２】
2009122842.tif 000021
【図１３】
2009122842.tif 000022
【図１４】
2009122842.tif 000023
【国際調査報告】
2009122842.tif 000024
2009122842.tif 000025
2009122842.tif 000026
2009122842.tif 000027