(57)【要約】この発明は特に球内復号によって信号を復号するための方法、装置及びプロセッサ制御コードに一般に関係する。球内復号は候補列の順に各シンボルに関する値を推定し、且つ推定値が満足される探索範囲によって決まる距離メトリックになっているかどうかを判定することにより、候補列の順に各シンボルに関する値を確定することによって、入力信号から探索範囲より小さい一以上の列を探索するように構成され、その値が推定される前記候補列の各シンボルは探索のレベルを定義する。球内復号器は、探索の各レベルについて、推定値が選択されるシンボル値の集合を定義するように構成されたデータ構造を含み、シンボル値の集合は探索のレベル毎に異なる。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
候補列の順に各シンボルに関する値を推定し、且つ前記推定シンボル値が満足される探索範囲によって決まる距離メトリックかどうかを判定することにより、前記候補列の順に前記各シンボルに関する値を確定することによって、探索範囲より小さい一以上のシンボル列を探索するように構成された球内復号器（sphere decoder）であって、その値が推定される前記候補列の前記各シンボルは前記探索のレベルを定義し、前記探索の各レベルについて、前記推定値が選択されるシンボル値の集合を定義するように構成されたデータ構造を含み、シンボル値の前記集合は前記探索のレベル毎に異なる球内復号器。
【請求項２】
前記入力信号は複数の異なる変調方式を用いて符号化された信号を含み、且つシンボル値の前記集合は異なる各変調方式について提供される、請求項１記載の球内復号器。
【請求項３】
前記入力信号は複数の異なる変調方式を用いて複数の異なる通信チャネル上で送信された信号を含む、請求項２記載の球内復号器。
【請求項４】
前記入力信号は複数の変調方式を用いて複数のユーザーから受信された信号を含み、且つ前記一以上のシンボル列は前記複数のユーザーによって伝送されたシンボルを含む、マルチユーザーシステムにおいて信号を復号するための請求項２または３記載の球内復号器。
【請求項５】
前記データ構造は前記探索の少なくとも一つのレベルについてシンボル値の複数の集合を含む、請求項１乃至４のいずれか１項記載の球内復号器。
【請求項６】
あるレベルの前記探索における前記複数のシンボル値の組み合わせのうちの一つを選択する際に，前のレベルにおける前記シンボル値または前記候補列のシンボルの列に依存して選択するようにさらに構成された、請求項５記載の球内復号器。
【請求項７】
データが複数の通信チャネル上へ符号化されるシステムにおいて信号を復号するための球内復号器であって、前記入力信号は前記複数のチャネル上で受信された信号を含む、請求項６記載の球内復号器。
【請求項８】
前記各シンボルは一以上のデータ・ビットから得られ、且つシンボル値の前記集合の一つは選択された二元値を持つ前記データ・ビットの一つに対応するシンボルのみを含む、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の球内復号器。
【請求項９】
前記データ構造は複数の表を含み、該各表はシンボル値の異なる各集合のための表である、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のsphe
re decoder。
【請求項１０】
前記表のシンボル値は前記シンボル列の最初の推定値からの距離に従って順序付けされる、請求項９記載の球内復号器。
【請求項１１】
少なくとも一つの前記表は異なる順序で並べ替えられた一つのシンボルシンボル集合の繰り返しであり、且つ前記最初の推定値によって索引可能である、請求項１０記載の球内復号器。
【請求項１２】
複数の送信アンテナから複数の受信アンテナへ送信する信号を復号するための球内復号器であって、前記シンボル列は前記複数の送信アンテナによって伝送され、且つ入力信号は前記複数の受信アンテナによって受信された信号から得られる、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の球内復号器。
【請求項１３】
複数の通信チャネル上で複数の信号送信器から受信された信号を含む入力信号を復号する方法であって、前記複数の信号送信器は複数のシンボルを伝送し、復号の前記方法は前記伝送シンボルの推定値を表す一以上のシンボル列を探索し、前記復号は前記候補列の順に前記各シンボルに関する値を推定し、且つ前記推定シンボル値が満足される探索範囲によって決まる距離メトリックメトリックになっているかどうかを判定することにより、前記候補列の順に前記各シンボルについて値を確定することを含み、前記探索範囲は前記入力信号によって決まる探索領域を定義し、値が推定される前記候補列の前記各シンボルは前記探索のレベルを定義し、前記復号はさらに前記探索の各レベルについて前記推定値が選択されるシンボル値の集合を定義し、シンボル値の前記集合は前記探索の異なるレベルにおいて異なることを含む復号方法。
【請求項１４】
作動しているとき、請求項１３記載の方法を実施するプロセッサ制御コード。
【請求項１５】
請求項１４記載のプロセッサ制御コードを持つ担体。
【請求項１６】
請求項１５記載の担体を含む受信器。
【請求項１７】
ＭＩＭＯチャネル上で伝送されるシンボルの列を含む受信信号を復号するための復号器であって、
前記受信信号の半径内の伝送候補シンボル列を探索し、且つ復号データ出力を提供する球内復号器と、
前記探索についてシンボル値の複数の異なる集合を定義するように構成された球内復号器データ構造を具備し、前記シンボル列の候補シンボルは前記列におけるそれらの位置に従ってシンボル値の前記異なる集合から選択可能である復号器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は一般に信号を復号するための方法、装置及びプロセッサ制御コードに関係し、特に球内復号（sphere decoding）によるプロセッサ制御コードに関係する。
【背景技術】
【０００２】
データ伝送速度の増加及び、同等に、現存するデータ伝送速度において利用可能な帯域幅のさらに効率的な使用に対して継続的な必要性がある。現在、（ヨーロッパでは）Ｈｉｐｅｒｌａｎ／２及び（米国では）ＩＥＥＥ８０２．１１ａといったＷＬＡＮ（無線ローカル・エリア・ネットワーク）が最高５４Ｍビット／秒のデータ伝送率を提供している。複数の送受信アンテナを使用するとこれらのデータ伝送速度を非常に増加させる可能性があるが、一つの受信アンテナで全ての送信アンテナから送信される信号を受信するのでＭＩＭＯ（多入力多出力）チャネル上で受信された信号を復号することは困難である。異なるチャネル上で伝送されるシンボルは相関していないが、同様の問題は多ユーザー・システムにおいても起こる。従って、ＭＩＭＯシステムについて復号技術の改良の必要性がある。これらの技術は無線ＬＡＮにおいて、可能性として第四世代移動電話網において、または他の多くの通信システム形式において適用性がある。
【０００３】
信号処理の分野における一般的な問題をチャネルを介して送信器から受信器に信号を伝送する際に受信信号から送信信号を判定する問題に関連付けることができる．受信信号は連続して伝送されるシンボル間で干渉の原因となり得るチャネル・インパルス応答、またはチャネルの「遅延」による影響を受ける。受信器における復号器または検波器は送信器において符号化された元の伝送データ及び／または元のデータを復号、もしくは検知する問題を有する。最適な復号器は全ての可能な伝送シンボル（または、伝送シンボルの列）の徹底的な探索を行う事後確率（a posteriori probability：ＡＰＰ）復号器であり、全ての可能な受信信号の集合を決定するためにそれぞれをチャネル応答によって修正し、その後で最尤伝送及び／または符号化信号として実際に受信された信号に対する最も近いユークリッド距離によってこれらの一以上を選択する。しかしながら、そのような手段の計算量は符号器のメモリ容量、チャネル・インパルス応答長、シンボル当たりのビットの数と共に、及び考慮すべき伝送シンボルの数（列の長さ）と共に指数的に増大する。上で述べたように、これらの問題はＭＩＭＯシステムにおいて事態が悪化する。従って次善の手段が技術的、且つ営利的関心事である。
【０００４】
球内復号はＡＰＰ復号器の計算負荷を削減し，かつそれに近づく性能を提供できる技術である。しかしながら、その技術はいくつかの問題があり、それは下記で述べられ、そして本発明の実施例が扱うことを目指すものである。
【０００５】
球内復号は信号処理の分野において一連の応用を有する。ここで特定の引用がＭＩＭＯチャネル上で受信される信号、及び多ユーザー・システムへの技術の適用に対して行われるであろう。しかしながら、ここに述べられる発明の実施例はまた関連のシステムにおいて、及び他の復号形式について使用することが可能である。
【０００６】
ＡＰＰ解に対する別の複雑さ低減近似は所謂最大-ログ（max-log）近似である。広い意味では、この手段に従ってビット尤度値を決定することは二つの項について最大値を決定することを含み、その一つは第一の論理値、例えば＋１を有するビットに対応し、他の一つは第二の論理値、例えば−１に対応する。これらの項の各々を最大にすることは、好しくはその処理手順に対してソフト入力として働く或る事前知識（a priori knowledge）を考慮して、伝送シンボルの候補列について関連の距離メトリックメトリックを最小限にすることに対応すること、及び従ってこの技術は球内復号を使用して実施できることが認められてきた。本発明の態様を具体化する球内復号がそのような最小距離メトリックを探索するために如何に使用されるかについて述べるであろう。
【０００７】
図１は典型的なＭＩＭＯデータ通信システム１００を示す。データ源１０２は（情報ビットまたはシンボルを含む）データをチャネル符号器１０４に提供する。チャネル符号器は一般的に再帰的組織畳込み（recursive systematic convolutional：ＲＳＣ）符号器のような畳込み符号器、またはさらに強力な所謂ターボ符号器（インタリ−ブ器を含む）を具備する。入力したビットよりも多くのビットが出力されるため、一般的に符号化率は二分の一または三分の一である。チャネル符号器１０４にはチャネル・インタリーブ器１０６、そしてこの例では空間-時間符号器１０８が続く。空間-時間符号器１０８は複数の各送信アンテナ１１０から同時伝送のために複数の符号シンボルとして入来シンボル（または複数のシンボル）を符号化する。
【０００８】
空間-時間符号化は符号器として記述され、空間及び時間伝送ダイバシティを提供するためデータに作用する符号化行列（coding matrix）によって記述されても構わない；これは伝送のための符号化シンボルを提供するために変調器に続く。空間-周波数符号化（或いは、他の型式の符号化）が追加して（または代わりに）使用される。このように 、広い意味では、入来シンボルはダイバシティ増加のための空間及び時間及び／または周波数座標を有する格子（grid）の中に分配される。空間-周波数符号化が使われる所で、個別の周波数チャネルはＯＦＤＭ（直交周波数分割多重化）搬送波上に変調され、巡回遅延信号（cyclic prefix）がチャネル分散の影響を緩和するために各伝送シンボルに付加される。
【０００９】
符号化伝送信号はＭＩＭＯチャネル１１２を経由して受信アンテナ１１４に伝播し、アンテナは複数の入力を空間-時間（及び／または周波数）復号器１１６へ提供する。復号器は符号器１０８及びＭＩＭＯチャネル１１２の影響を取除くという役目（task）を持ち、球内復号によって実施される。復号器１１６の出力は複数の信号ストリームを各送信アンテナについて一つ含み、各々は特定の値を有する伝送シンボルの確率に基づき所謂ソフト、または尤度データを搬送する。このデータはチャネル・インタリーブ器１０６の結果を反転するチャネルデインタリーブ器１１８に提供され、そして畳込み符号を復号するビタビ（Viterbi）復号器のようなチャネル復号器１２０に提供される。一般的に、チャネル復号器１２０はＳＩSＯ（soft-in soft-out）復号器であり、それはシンボル（または、ビット）尤度データを受信しており、例えば硬判定が行われたデータ（いくつかの応用では、硬判定で十分であるが）ではなく出力として同様な尤度データを提供する。チャネル復号器１２０の出力はある所望の方法においてデータをさらに処理するためにデータ・シンク１２２に提供される。
【００１０】
いくつかの通信システムにおいて所謂ターボ復号がチャネル復号器１２０からの軟出力をチャネル・インタリーブ器１０６と同じ構成のチャネル・インタリーブ器１２４に提供されることによって構成され、反復空間-時間（及び／または周波数）及びチャネル復号のために復号器１１６にソフト（尤度）データを順に提供する。（そのような配置ではチャネル復号器１２０は完全な伝送シンボルを復号器１１６に提供し、それは例えば誤り検査ビットを含むことは理解されるであろう）。
【００１１】
前述の通信システムにおいてチャネル符号化及び空間-時間符号化の双方は時間ダイバシティを提供し、斯くしてこのダイバシティは達成できる追加の信号対雑音比利得の項における戻送逓減の法則に従うことが理解されるであろう。このようにある特定の空間-時間／周波数復号器によって提供される便宜性を考慮するとき、これらはチャネル符号化を含むシステムの状況において最もよく考慮される。
【００１２】
通信システム１００において最も困難な作業（tasks）の一つは復号器１１６によって行われる空間-時間（或いは、周波数）符号の復号であり、これは受信器において相互に干渉している伝送シンボルを分離することが含まれるためである。前に述べたように最適な復号器は事後確率（ＡＰＰ）復号器 で、それは全ての可能な伝送シンボルの徹底的な探索を行う。しかしながら、考えられる組合せの数は少数のアンテナ、１６ＱＡＭ（直交振幅変調）のような変調方式、及び、比較的短い時間分散を持つチャネルに関してさえも莫大であり、その手段の複雑さはデータ伝送速度と共に指数的に増大する。
【００１３】
復号化（この例の空間-時間ブロックにおける）のためのいくつかの一般的な選択はゼロ強制（zero-forcing）、及び最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）推定器といった線型推定器を含む。ゼロ強制方式は伝送シンボルの列（string）の推定値を直接計算するために適用され、もしくは推定シンボルは前に計算されたシンボルの影響を次が決定される前に減算する「nulling and cancelling」方法で一つずつ決定される。この方式では、例えば、最大信頼度があるシンボルは最初に計算することができる。
【００１４】
球内復号または復調は、広い意味で探索空間を（行列チャネル応答及び／または符号器に依存して）格子（lattice）として表現し、そして受信信号を中心とする所定の半径の超球内に位置する格子点を生成する可能なシンボル列上だけで伝送シンボル列に関する最良の推定値を探索することによって、ＡＰＰ復号器の性能に近づけることができる非常に改良された性能を提供する。最尤解はチャネルによって変更された伝送信号のうち受信信号に最も近い伝送信号である。実際、行列チャネル応答及び／または空間-時間符号器は矩形格子から入力点（伝送信号）空間を歪ませる傾向があり、都合のよい表現では、入力点空間における探索領域は球ではなくむしろ最初の推定値（ゼロ強制解）を中心とする楕円体になる。
【００１５】
探索空間は全体の格子から単に小部分の格子まで減少するので、探索に必要な計算の数はＡＰＰ復号器に必要とされるそれより非常に少ないが、同様の結果が達成できる。そのような処理手順を適用するために、どの格子点が受信信号の必要距離内にあるかを確認しなければならない。この比較的簡単な処理手順は下で概説される。第二に、どのような半径を使用するかを決定しなければならない。これは探索の速度にとって重要であり、いくつかの、しかし多過ぎない格子点が半径内で見付かり易いように選択されなければならない。その半径は雑音レベルに従って、及び随意的にチャネルに従って調整される。しかしながら、既知の探索半径をもってしても、実用的システムにおいて、球内復号の計算に必要な時間（従って、利用可能なデータ伝送速度）が完全に決定できないことを意味する；この問題に対処するめの技術は２００３年１０月３日出願された、出願人の係属中英国（ＵＫ）特許出願第０３２３２０８．９号に記述され、それに対して引用がなされている。
【００１６】
球内復号に関する背景の従来技術は下記において見ることができる：
E．Agrell、T．Eriksson、A．Vardy and K．Zeger、「Closest Point Search in Lattices」、IEEE Trans. on Information Theory、vol.４８、no.８、Aug ２０００； E．Viterbo and J．Boutros、「A universal lattice code decoder for fading channels」、IEEE Trans.Inform．Theory,vol．４５、no.５、pp．１６３９〜１６４２、Jul １９９９； O．Damen、A．Chkeif and J．C．Belfiore、「Lattice code decoder for space-time codes」、IEEE Comms. Letter、vol.４、no.５、pp.１６１〜１６３、May ２０００； B．M．Hochwald and S．T．Brink、「Achieving  near  capacity on a multiple-antenna channel」、http://mars.bell-labs.com/cm/ms/what/papers/listsphere/ 、December ２００２；「On the expected complexity of sphere decoding」、in Conference Record of the Thirty-Fifth Asimolar Conference on Signala,Systems and Computers, ２００１、vol.２、pp.１０５１〜１０５５；B．Hassibi and H．Vikalo、「Maximum-Likelihood Decoding and Integer Least-Squares : The Expected Complexity」、in Multiantenna Channels: Capacity, Coding and Signal Processing,（Editors J．Foschini and S．Verdu）、http://www.its.caltech.edu/~hvika1o/dimacs.ps； A．M．Chan、「A New Reduced-Complexity Sphere Decoder For Multiple Antenna System）」、IEEE International Conference on Communications、２００２、vol.１、April-May ２００２； L．Brunel、J．J．Boutros、「Lattice decoding for joint detection in direct-sequence CDMA systems」、IEEE Transactions on Information Theory、Volume:４９、Issue:４、Aptil ２００３、pp.１０３０〜１０３７；A．Wiesel、X．Mestre、A．Pages  and J．R．Fonollosa、「Efficient Implementation of Sphere Demodulation」,Proceedings of IV IEEE Signal Processing Advances in Wireless Communications、pp.５３５、Rome、June １５-１８,２００３；US Patent  Application  Number ＵＳ２００３／００７６８９０ B．M．Hochwald and S．Ten  Brink、filed July ２６,２００２,「Method and apparatus for detection and decoding of signals received from a linear propagation channel」、to Lucent Technologies, Inc；US  Patent  Application  Patent Number ＵＳ２００２／０１１４４１０ L．Brunel、filed August 22, 2002「Multiuser detection method and device in DS-CDMA mode」、to Mitsubishi； H．Vikalo、「Sphere Decoding Algorithms for Digital Communications」、PhD Thesis、Standford University、２００３； B．Hassibi and H. Vikalo、「Maximum-Likelihood Decoding and Integer Least-Squares: The Expected Complexity」、in Multiantenna Channels: Capacity，Coding  and  Signal  Processing．（editors J．Foschini and S．Verdu）。
【００１７】
例えば、Agrell等の論文は入力が任意のｍ次元整数、即ちｘ∈Ｚｍである無限格子についての最近接点（closest-point）探索を述べており、格子復号化及び探索方法の基本的な概念を概説している（しかし、単に硬判定出力を提供する方法を述べているに過ぎない）。しかしながら、その格子が有限であり、及び入力集合が整数値ではないシンボル集団（constellation）または符号語の集合である場合には、この論文は検知及び符号化問題に関する解を与えない（後を参照）。
【００１８】
【数１】
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ここで、Ｋは軟出力を推定するために必要なシンボルの所定の数、例えば５０、である。初期探索半径はＫシンボルが見出されるまで無限大に設定される。そのリストが一杯になるとき、即ちＫシンボルが見出されたとき、探索半径はリストにおける最大距離メトリックに設定される。候補のリストが可能な限りのＫ最短距離メトリックを持つように、多数の並べ替え（sort）が候補リストを並べ替える効率的な方法として提案される。これは効果的に設定処理手順の役割を果たす。
【００１９】
他の復号器または検波器（ここで両者は元来伝送されたデータを検出している同様の問題を解こうとすることを意味しているので、それらの用語は実質的に同じ意味で使用される）はビタビ復号器（指数計算の複雑さがある）のようなトレリス復号器、及びV-ＢＬＡＳＴ（Vertical Bell labs Layered Space Time）復号器及びブロック判定帰還等化器といった、次善の性能を提供する複雑さ低減検波器を含む。
【００２０】
この点で、球内復号の処理手順の動作の概観を提供することは助けになる。Ｎ伝送シンボルの列について、Ｎ次元格子が探索され、（列の第一のシンボルに対応する）Ｎ番目次元層から探索が始まる。生成される格子点と受信信号の距離が検査され，この階層の一つのシンボルが選択される。その格子点がこの距離の中にあれば、その処理手順はシンボル列における次のシンボルに関する値を選択し、Ｎ−１次元における受信信号から生成格子点の距離を検査する。その処理手順は順に連続する各シンボルを検査し続け、全てが範囲の中にあれば、それは一つの次元における格子点に最終的に収斂する。シンボルが選ばれた半径の外にあれば、その処理手順は上の階層（次元）に戻り、距離を検査するためその層（次元）における次の可能なシンボルを選択する。このように、その処理手順は最も低い節点（nodes）がシンボルの完全な列に対応するツリーを作り、且つツリーのｎ番目のレベルの節点の数が関連のｎ番目次元の球の内部の格子点の数に対応する。
【００２１】
シンボルの完全な候補列が見出されるとき、受信信号からのシンボルの列から生成された格子点の距離が見出され、ツリーが最尤解により近いシンボル列のみ構築するように初期半径はこの距離まで減少する。ツリーが完成されたとき、受信信号に最も近い格子点を選択することによって、復号器は硬出力、即ち、最尤解を提供するために使用することができる。代りに、軟出力は受信信号に最も近い複数の選択された格子点を用いて、例えば関連する尤度値として受信信号からこれらの各々の距離を使用して提供することができる。多くの並べ替えが受信信号に最短の距離メトリックを持つ格子点を有するシンボル列の部分集合を選択するために提案されてきた（Wiesel等、同書）；提案された別の方法は探索を通して固定の探索半径を設定し、固定探索半径より小さい距離メトリックを提供するシンボル列が選択される（Hochwald及びBrink、同書）。
【００２２】
従来の球内復号技術に関する一つの問題は、後でさらに述べるように、探索処理手順はその入力が実整数である格子点を見付けることに基づいているので、それらが実整数シンボル集団のみ，または、（実数と虚数成分を分離することによって）複素平面上のシンボル集団のみに作用することである．。言換えれば、広い意味では、現行の球内復号技術は実数と虚数成分を分離することによって複素信号集団（即ち、実数と虚数成分を持つ値を有する集団）を取扱うので、そのような分離が有効に実行できなければこれらの技術は旨くいかない。例えば、一つの送信アンテナから伝送された信号が別のアンテナから伝送された信号に依存するとき（即ち、信号が空間的に多数のアンテナに亘って符号化される）、またはある時に伝送された信号が早い時間において伝送された信号に依存するとき、または両方の場合、これは発生し得る。ここでは、主として前者（空間符号化）に関係するが、本発明の実施例はまた後者の場合においても使用される。我々が扱う第三の場合もまたあり、そこでは一つのアンテナから伝送されたシンボルが他の送信アンテナから伝送された他のシンボルに無関係であるとき、一つのアンテナまたは送信器から伝送された信号は多次元または複素値である。この場合には、球内復号における処理手順の一以上の探索階層が一つの伝送シンボルに対応する。
【００２３】
理解されるであろうが、これらの問題に取組むために開発され、ここに述べられた技術は、例えば、多ユーザー・システム及びビットローディング通信システム（送信アンテナ毎にシンボル当たりのビット数が異なるＭＩＭＯシステム）など他の応用を持っている。
【００２４】
Damen等（同書）は複素平面の四角上の集団を持つ信号に適した球内復号器を述べているが、これは８ＰＳＫ（位相シフト・キーイング）または星状（star）ＱＡＭ（直交振幅変調）といった非矩形集団には適用できない。Hochwald及びBrinkの引用文献（同書）はＰＳＫにおけるような複素円を形成するシンボル集団に関する複素球内復号器を提供する。これは探索ディスクを使用し、探索ディスクと集団円の重複を解くことによって集団点の範囲を見付ける。しかしながら、この複素球内復号器は角座標系での球内復号を必要とし、そこでは三角関数が処理手順において必要とされ、計算負荷が高くなる。前に述べたように、Wiesel等は探索されるシンボルのリストがゼロ強制解から距離増大の方に順序付けされるように（索引表に基づいて）再順序付けまたは並べ替えアルゴリズムを提供している。しかしながら、探索されるこのシンボルのリスト及び再順序付けまたは並べ替えアルゴリズムは両方とも整数値シンボル集団に基づいている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
大まかに言うと、本発明の実施例はシンボル集団または符号語に写像(mapping)を行い、且つ整数の無限集合ｓ∈Ｚｍの代わりにシンボル集団または符号語値の有限集合に探索を行うことによって、従来技術のこれらの欠点を扱うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
このように、本発明の第一の態様によれば、候補列の順に各シンボルの一以上の列の値を推定し、且つ推定した値が満足される探索範囲に依存する距離メトリック内に生ずるかどうかを判定することにより候補列（candidate string）の順に各シンボルの一以上の列を確定することによって入力信号から探索範囲より小さいシンボルの一以上の列について探索するよう構成された球内復号器が提供され、値が推定される候補列の各シンボルは探索のレベルを定義し、球内復号器は探索の各レベルについて、推定された値が選択されるシンボル値の集合を定義するように構成されるデータ構造を含み、シンボル値の集合は探索の異なるレベルにおいて異なる。
【００２７】
実施例では、シンボルの列はＭＩＭＯシステムにおいて（伝送シンボル・ベクトルである）一組の送信アンテナから伝送されるシンボルの集合、及び／または多ユーザー・システムにおいて異なるユーザーから伝送されるシンボルの集合またはベクトル、及び／または一定期間に一以上の送信アンテナによって送信されるシンボルを表す。そのようなシンボルの列について候補シンボルを選択または推定するとき異なるシンボルの集合から選択することによって、球内復号器は異なる送信アンテナ、多ユーザー・システムにおける異なるユーザーのいずれか、または異なる送信アンテナについて異なる変調方式を使用する異なる送信アンテナまたはビット装荷ＭＩＭＯシステムによって使用される異なる変調方式に適応させることができる。球内復号器が識別しようとする一以上のシンボル列（硬出力については一つ、軟出力については一以上）において、各送信アンテナは列中の一つの（または、恐らくは多くの）シンボル位置に対応する。
【００２８】
可能なシンボルの非正方複素集団の場合は、いくつかのシンボル値が既に確定された列中の位置において探索されるシンボルの集合は既に確定されたシンボルに依存する。原システムの二倍の次元をもつ実数表現として表されるように通信システムの複素表現が分離されると仮定すると、一つのアンテナから送られる一つの複素シンボルを表す二つの実数シンボルの間に従属関係がある。例えば、シンボルはＭＩＭＯシステムにおいて複数の送信アンテナに亘って符号化され、斯くしてアンテナから送信されたシンボル値とＭＩＭＯシステムの別のアンテナから送信された値との間に従属関係を課す。前述の球内復号器は列中の一以上の他のシンボルについて以前に確定された値に依存するシンボルの列の特定位置から選択すべきシンボルの集合を選択することによってそのような従属関係を考慮することができる（シンボルの候補列の構築において必ずしも初期に伝送されたシンボルではなくいくらか早い点を前以てここでは参照する）。多次元シンボル集団に関して、例えば、一つのシンボルは一以上の実数値で表すことができ、従って探索は前に見出されたシンボルに依存する。
【００２９】
本発明の実施例はＭＩＭＯシステムにおける複数のアンテナに亘る符号化に関して述べられているが、同様な技術はシンボルが時間及び／または周波数に亘って付加的または代替的に符号化されるところで使用できることは理解されるであろう。
球内復号器の後の実施例のさらに詳細な議論から、実施例では候補伝送シンボルは受信信号の半径内にある（受信信号空間における）格子点を提供するためシンボル値の集合の一つから選択されることが理解されるであろう。さらに異なるレベルの探索においていくつかのシンボルの集合を再使用することは可能であるので、各レベルの探索階層毎に特有のシンボル値集合である必要はない（且つ一般にあることはない）ことが認識されるであろう。この例は後で示される。しかしながら、選択されたシンボルにおけるシンボル値の集合は探索階層のレベルと前に見出されたシンボルの両方に依存する。これは、前に見出されたシンボルがあるシンボル列の残りの全てのシンボルに影響を与えるわけではないからである - 例えば、シンボル列の最初のシンボルは可能なシンボルの集合全体から選択され、それ以降のいくつかのシンボルは最初のシンボルの選択によって影響を受け、さらに先の独立な選択が全ての可能なシンボルから選択して行われる。この配列は複数の表（tables）を含むデータ構造によって旨く実施され、各表は可能なシンボル値の組み合わせを定義する。このように、表の数は、異なる探索レベル（階層）で要求される異なるシンボルの組み合わせの数に一致し，随意に要求される組み合わせの中から先に見つけられたシンボルの影響を考慮する。各表の中で、シンボル値は望ましくはシンボルの列の最初の推定値、例えば線形またはゼロ強制推定値、例えばリストされて、一番近いシンボル、からの距離に従って順序付けされる。集合中のシンボルの数に応じて、及びそれらが表を占める値の範囲に応じて、表は複数のシンボル順序付けリストを含み、順序付けリストの一つはシンボルの列中のシンボルの最初の推定値に対応して選択される。このように、最初の推定値に最も近いシンボルは球内復号器の探索の出発点を提供し、距離メトリックが満たされていなければ、最初の推定値からの距離が増大するシンボルが検査される。
【００３０】
上述の技術は事後確率（ＡＰＰ）を最大にする判定器の所謂max-log近似に基づくビット単位の復号を実施するために使用（または拡張）することもできる。これは後で与えられる式を参照して最もよく理解されるが、概して、発明者は球内復号器が２値（１または０）からなるある特定のビットを第一の論理レベルに拘束した際に最小になる距離メトリック値と，第二の論理レベルに拘束した際に最小となる距離メトリックを求めることによって当該ビットの尤度を求めることができることを認めてきた。このmax-log近似はこれら二つの距離を用い，さらに随意的に事前情報を用いて当該ビットの対数尤度値の推定値を求める方法を提供する。更に説明するために列の第一のビットを例に考えると、球内復号器は最小の距離メトリックを決定するために第一のビットが論理１に設定されたシンボルの列またはベクトルだけを探索するように制限され、それから（または同時に）球内復号器は二つ目の最小距離メトリックを見出すために第一のビットが論理値の別の値に設定されたシンボル列に限定してシンボル列を探索し、そしてこれらの二つの距離メトリックを比較することによってそのビットが第一の論理値である尤度値、もっと正確には、対数尤度値を求めることができる。そのような探索処理手順は球内復号器が探索するいくつかのシンボルを制約することを含む（二、または多くのビットについて、多重の探索が系列的に、または並行して、またはその二つのいくつかの組合せで行われることは理解されるであろう）。特に、与えられた例では、列の第一のシンボルは２度の探索において論理１（または、０）に等しい第一のビットを持つシンボルだけが選択されるということに制約され、列中の後のシンボルはこの制約なしで選択されるかもしれない。従って、異なるレベルの球内復号器の探索時に選択されたシンボル値を異なる値のシンボルの組み合わせを定義する際に適用する前述の手法は，前述のビット毎の球内復号の手順に適用されることは理解されるだろう。このように、上述の処理手順において、シンボル値の集合の一つは選択された二元値を持つデータ・ビットの一つに対応するシンボルのみを含む。球内復号を使用するそのようなmax-log復号技術の実施のさらなる詳細は２００３年１０月３日出願された本出願人の係属中英国特許出願第０３２３２１１．３号に記載され、その内容は引用文献としてここに組込まれている。
【００３１】
従って要約すると、本発明の実施例は実装の簡略化であり、異なるユーザまたは送信アンテナなどから同時に送信されたいかなる形式の複素信号集団からなる変調方式や異なる変調方式に対して対処可能な球内復号を提供することが理解できる。本発明の実施例はまた、１か０いずれかの選択されたビットに対応するシンボル集団のみが探索されるビット毎の球内復号のように、元のシンボルの集団の部分集合が探索されるより安定した球内復号を実現する方法も提供する。
【００３２】
このように、さらなる態様において、本発明は複数の信号送信器から送信され，複数の通信チャネルを介して受信された信号を入力信号として復号する方法を提供するもので、複数の信号送信器は複数のシンボルを送信し、復号の方法は伝送シンボルの推定値を表す一以上のシンボル列を探索し、復号は候補列の順に各シンボルについて値を推定し、且つ推定した値が満足される探索範囲に依存する距離メトリック内に生ずるかどうかを判定することにより候補列の順に各シンボルに関する値を確定することを含み、探索範囲は入力信号に依存する探索領域を定義し、値が仮定される候補列の各シンボルは探索のレベルを定義し、復号はさらに探索の各レベルについて、仮定された値が選択されるシンボル値の集合を定義することを含み、シンボル値の集合は探索の異なるレベルにおいて異なる。
【００３３】
本発明はさらにこの方法を実行するために構成された復号器、及びそのような復号器を含む受信器を提供する。
別の関連の態様では、本発明はＭＩＭＯチャネル上で伝送されるシンボルの列を含む受信信号を復号する復号器を提供し、復号器は受信信号の半径内の候補伝送シンボル列を探索し、且つ復号データ出力を提供する球内復号器；及び探索のためのシンボル値の複数の異なる集合を定義するために構成された球内復号器データ構造を含み、そしてここでは列のシンボルに関する候補シンボルは列におけるそれらの位置に従ってシンボル値の異なる集合から選択可能である。
【００３４】
上述の方法及び復号器はプロセッサ制御コードを使用して実施され、且つ／またはプロセッサ制御コードにおいて具体化されることを当業者は認識するであろう。このようにさらなる態様において、本発明は、例えば、ディスク、ＣＤ-ＲＯＭまたはＤＶＤ-ＲＯＭや、読取専用メモリのようなプログラムされたメモリ（ファームウェア）のような記録媒体または光学または電気信号担体のようなデータ担体上でそのようなコードを提供する。発明の実施例はＤＳＰ（ディジタル信号プロセッサ）、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）またはＦＰＧＡ（フィールド・プログラムマブル・ゲート・アレイ）上で実施されても構わない。このように、そのコードは従来のプログラム・コード、または、例えば、ＡＳＩＣまたはＦＰＧＡを構成し、または制御するコードを含む。いくつかの実施例において、そのコードはＶｅｒｉｌｏｇ（商標名）またはＶＨＤＬ（超高速集積回路ハードウェア記述言語）といったハードウェア記述言語に関するコードを含む。当業者は理解するであろうが、本発明の実施例に関するプロセッサ制御コードは相互に関係する複数の接続部品の間で分配されることもある。
【００３５】
これらの及び他の本発明の態様は付随の図面を参照して例についてのみここでさらに記述される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
広い意味では、球内復号器の好ましい一つの実施例は複数のシンボルから成るシンボル列として符号化され、且つ受信信号としてチャネルを介して受信された伝送信号を復号する復号器として記述され、各送信シンボルは複数の値の内の一つの値を持ち、復号器は：シンボルの一以上の候補列を探索する手段（シンボルの候補列は前記チャネル応答によって決定された多次元格子の領域内で前記列の候補シンボルを探索することによってシンボルの候補列を含み、前記格子は前記列の前記シンボルの各々に関連する一つの次元を有し、前記領域は前記受信信号からの距離によって定義される）； 及びシンボルの一以上の前記候補列を選択することによって前記受信信号に関する前記シンボル列を復号する手段を具備し、ここでは候補シンボルを探索する前記手段は前記伝送シンボルに関する候補値を選択し、且つ選択された前記候補によって定義された前記格子の一部が前記受信信号からの有界距離内にあるかどうかを検査するために構成される。多次元格子は送信器において使用される空間-時間または他の符号化により付加的に、または代って決定される。
【００３７】
その処理手順は列の各シンボルに関する候補値を検査しようとするが、チャネル及び受信信号に応じて、ツリーの終端節点における列について候補シンボルの少なくとも一つの完全な集合を持つ完全なツリーは構成することができない場合がある。好しくは、探索は限られた回数の候補シンボル検査の後で停止される。探索がシンボル列の候補を探し出すことができない場合、線形、好ましくはゼロ強制推定値が復号処理手順の出力として提供される。順次干渉除去法及びＭＭＳＥ解による線形推定のようにどのような線型推定が使用されても構わない。一般に、シンボル列がビット列を定義するように各シンボルは一以上のビットによって定義される。そして、復号はビット列の各ビットについて確率値を提供することを含む（またはさらに含む）。シンボル列の候補を探し出すことができなかった場合、ゼロ強制解のシンボルはそのようなソフト・ビット値を計算するために使用することができる。
【００３８】
復号は出力のシンボルの最小距離候補列を選択することによって硬出力を提供するか、または所謂軟出力は、例えば、受信信号からのシンボルの列から生成される格子点の距離に依存する関連確率をそれぞれ持つシンボルの複数の復号列を、事実上、含んで提供される。探索は列の候補シンボルを探索し、それは前記チャネル応答によって決定された多次元格子の領域内の格子点を形成する。軟出力は、事実上、並べ替えの必要性を回避するために、探索によって見出された全てのシンボル列の候補（に関する確率）を含む。各シンボルは一般に一以上の伝送ビットと関連しており、復号はさらに、例えば、探索によって見出されたシンボル列の全ての候補に基づいて決定されるこれらのビットの各々に関する確率値を提供することを含み、そこではシンボルの少なくとも一つの候補列が見出される。ビットの確率値は、そのビットがそれぞれの第一及び第二の論理値を持つ（確認された候補列の）シンボルの集合に基づいて、第一及び第二の論理レベルを持つビットについて尤度値の比を取ることによって決定される。ビットについて、候補列のシンボルが１（或いは、他のもの）またはこれらの値を持たず、且つそのような比が計算できないところでは、ビットに関する初期設定（default）確率値は、例えば他の論理値に関する最小距離に基づいて決定されたり、または初期設定最大値が提供されたりする。候補シンボルの探索は好ましくは、例えば前記伝送信号及び前記チャネルの応答から決定される、前記伝送信号のゼロ強制推定（または別の線形または簡単な推定計算）から距離の増加する順に進行する。
【００３９】
シンボル列は多ユーザー通信システムにおいて複数のユーザーから伝送されたシンボルによって構成される場合もあるし、またはＭＩＭＯ通信システムにおいて、複数の送信アンテナから送信され、複数の第二のアンテナによって受信されるシンボル列によって構成される場合もある（いづれの場合もチャネルは行列チャネルの形式で構成される）。ＭＩＭＯ通信システムにおいて、シンボル列は空間-時間ブロック符号（space-time block code：ＳＴＢＣ）のシンボル、または空間-時間トレリス符号（space-time trellis code：ＳＴＴＣ）のシンボル、または空間-周波数符号のシンボル、または空間-時間／周波数符号などのシンボルから構成される。空間-周波数符号化信号は、例えば、復号器は直並列変換器及び高速フーリエ変換器が前に置かれ、逆フーリエ変換器及び並直列変換器が後に続く場合の多搬送波ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重化）システムにおいて、複数の周波数チャネルに亘って符号化される。
【００４０】
球内復号による復号方法は、例えば、反復符号及びチャネル復号を行うターボ復号器に使用されることが理解されるであろう。
我々はまた受信信号を復号するためのビット単位の復号器を述べるであろうが、前記受信信号は送信されたシンボル列がチャネルを介して得られる受信信号であり，前記各シンボルは一以上のビットを含み、前記復号器は：あるビットが定められた値を持つシンボル列の中で最小の距離を決定するために各々構成された複数の球内復号器（前記距離メトリックは前記シンボル列及び前記チャネルの応答から決定される推定受信信号と前記受信信号の距離に依存する）、及び球内復号器の各々に接続され、最小距離メトリックに依存する前記列の各ビットに関するビット尤度値を決定するために構成されたビット尤度推定器を含む。
【００４１】
好ましい構成として、球内復号器の一つは最尤距離メトリック、特に完全な最尤シンボル列の各ビットに関する（共通の）距離メトリックを決定するために構成される。そして、一つのさらなる最尤検波器がシンボル列の各ビットの関連するビットの最小距離メトリックを決定するためにシンボル列の各ビットについて提供され、これらの最尤復号器は最尤シンボル列のビット値と値の異なるビット値に関する距離メトリックを決定する。好ましくは、最尤シンボル列はシンボルの列に関して事前データ（a priori data）、特に列の各ビットの事前確率値を考慮して決定され、このようにして軟入力を容易にする。初期探索半径はアプリケーションによって必要とされる対数尤度比値の最大値に従って設定されるか、もしくは球内復号器の一つは別の球内復号器の初期半径を設定するために使用できるか、もしくはある特定のビットの距離を求めようとしている球内復号器に対して最尤シンボル列からそのビットのみを反転させた際の距離を初期半径に設定してもよい。
【００４２】
前述の説明に沿った球内復号器のさらなる詳細は２００３年１０月３日に出願された発明者の係属中英国特許出願第０３２３２０８．９号及び第０３２３２１１．３号に見出され、それは引用文献としてここに組込まれている。
［球内復号器―数学的背景］
ここでｎＴの送信信号及びｎＲの受信信号（または、等価的に、ｎＴ及びｎＲ成分をそれぞれ持つ送信及び受信信号）による空間-時間伝送方式を考察する。時間の各瞬間における１×ｎＲの信号は：
【００４３】
【数２】
2007513527.tif 000004
例えば、トレーニング系列は送信アンテナから受信アンテナへのチャネルを特化するため各時間毎に全ての受信アンテナ上で傾聴して、（干渉問題を回避するために）順に各送信アンテナから伝送することができる。これは大きな無駄な時間を必要とせず、データ伝送速度はトレーニングの間では高く、そして例えば、室内チャネルのようにゆっくりと変動する場合のトレーニングは例えば０．１秒毎に実行される。その他、干渉問題が起こるのでトレーニングの複雑さを増大させるけれども、直交系列を全ての送信アンテナから同時に伝送してもよい。
【００４４】
式１は一般的であり、例えば、全ての線型空間-時間ブロック符号化伝送方式はこの形式で書くことができる。例えば、ＢＬＡＳＴ（G．J．Foschini、「Layered space-time architecture for wireless communication in a fading environment when using multi-element antennas）」、Bell Labs. Tech. J.、vol.１、no.２、pp.４１-５９、１９９６年）は層化構造の信号を送信するために送信アンテナを使用し、従ってｎＴは送信アンテナの数を表し、ｎＲは受信アンテナの数を表し、
【００４５】
【数３】
2007513527.tif 000005
他の例は直交設計（S．M．Alamouti、「A simple transmitter diversity scheme for wireless communications）」 、ＩＥＥＥ  Ｊ．Ｓｅｌ．Ａｒｅａ  Ｃｏｍｍ．、pp.１４５１-１４５８、Oct．１９９８；and V．Tarokh、H．Jafarkhani and A．R．Calderbank、「Space-time block codes from orthogonal designs」、IEEE Trans.Info. Theory., vol.４５、pp.１４５６-１４６７、July １９９９), 及び線形分散符号（B．Hassibi and B．Hochwald、「High-rate codes that are linear in space and time、IEEE Trans.Info. Theory., vol.４８、pp.１８０４-１８２４、Jul ２００２）を含み、
【００４６】
【数４】
2007513527.tif 000006
【００４７】
【数５】
2007513527.tif 000007
ｘｎ＝［ｘ１ｎ  ・・・ｘｑｎ］                  式３
はｑビットの伝送データ・ビットで構成されるベクトルで、ｑは集団シンボル当たりのビットの数である。
【００４８】
【数６】
2007513527.tif 000008
従って、伝送されるビットの（ｑ・ｎＴ）-長のベクトルは
【００４９】
【数７】
2007513527.tif 000009
【００５０】
【数８】
2007513527.tif 000010
ｎ＝１，・・・，ｎＴ    ｊ＝１，・・・，ｑ
及びＬＥ（・）項は
【００５１】
【数９】
2007513527.tif 000011
によって近似することができる。ここでｘは可能な伝送ビットの系列であり、ｘ［ｎ，j］はその要素ｘｊｎを取り除くことによって得られたｘの部分ベクトルであり、そしてＬＡ，［ｎ，j］はまたｘｊｎビットに対応する要素を取り除いて得られる、全てのＬＡ-値のベクトルを示す；
【００５２】
【数１０】
2007513527.tif 000012
Ｘｎ，ｊ＋１＝｛ｘ｜ｘｊｎ＝＋１｝
及び
Ｘｎ，ｊ−１＝｛ｘ｜ｘｊｎ＝−１｝
である。
云換えれば、例えば式６の分子における和はビットｘｊｎ＝＋１を持つ全てのシンボルに亘るものである。
全体のシステム設計に応じて、雑音分散σ２は或る便利な方法で得られる。例えば、雑音分散はチャネル・インパルス応答が推定されるトレーニング期間の間に得られる。トレーニング期間の間に伝送されるシンボル系列は既知である。推定されたチャネル・インパルス応答を用いると、「雑音のない（noiseless）」受信信号が得られる。雑音分散は「雑音のない」受信信号の系列を知って、「トレーニング期間」の間の受信信号の系列の雑音統計値を評価することから推定される。
【００５３】
【数１１】
2007513527.tif 000013
関数ＬP（・）、ＬＡ（・）及びＬＥ（・）は事後、事前及び外部尤度をそれぞれ表す。事前尤度ＬＡ（・）は、例えば、チャネル符号器からの（例えば、反復ターボ復号のための）事前入力から導かれるか、或いはゼロに設定もしくは初期化される（０の対数尤度比は＋１及び−１が同確率であることを意味する）。式６はＭＡＰ解であり、そして式７はＭＡＰ解の最大対数近似を提供する（しばしばMax-Log-ＭＡＰ解と呼ばれる）。我々は式６と式７の両方の解の近似を提供する技術について述べるであろう。
【００５４】
【数１２】
2007513527.tif 000014
ＡＰＰ判定の計算量はシンボル当たりのビットの数ｑ及び空間-多重化伝送シンボルの数ｎＴと共に指数的に増加する。式６を近似する一つの方法は
【００５５】
【数１３】
2007513527.tif 000015
である集合Ｘ＋１及びＸ−１をみたす候補のみを含めることである。ここで式８ａは事前知識なしであり、式８ｂは事前知識によるものであり、ρは球内復号器の限界半径である。
この近似は式８ａ及び８ｂによって定義された範囲外の距離メトリックを提供する候補がＡＰＰ判定へ大きな寄与をしないことを仮定している（式６参照）。球内復号アルゴリズムは式８ａか８ｂのいずれかを満たす候補のリストを素早く見出す処理手順を提供する。
【００５６】
またlattice復号器（Viterbo及びBoutros、同書）として知られる元の球内復号器は最尤推定を提供し、それは実数の集団及びチャネルに関する伝送シンボルの硬出力であり、通信システムを格子として表す。しかしながら、ここで我々はまた、他の応用の中で、マルチアンテナ・システムに適した軟入力／軟出力（soft-in/soft-out）球内復号器を述べる。
【００５７】
［正方形集団のための球内復号器］
次の記述は出願人の初期の英国特許出願番号第０３２３２０８．９号における記述に基づいている。
球内復号処理手順を実施するためのマルチアンテナ・システムの格子表現を得るために、式１の複素行列表現は次のように基のシステムの次元の二倍を持つ実行列表現に変換することができる：
ｒ＝ｓＨ＋ｖ                    式９
ここで
【００５８】
【数１４】
2007513527.tif 000016
しかしながら、この分解式はＱＡＭ（直交振幅変調）のような正方形の集団について働くのみで、ここで複素集団の実数成分に対応する探索のための可能な実数値シンボルの集合は複素集団の虚数成分に対応する探索のための実数値シンボルの集合と事実上同じである。これは本発明の実施例が解決しようとする従来技術の限界の一つである。
【００５９】
格子理論において使用される専門用語法を使用すると、チャネルＨの実数表現は格子の生成行列であり、チャネル入力（伝送信号）ｓは格子の入力点であり、そして雑音のないチャネル出力項ｓＨは格子点を定義する。
ｎ-次元格子は（ｎ−１）-次の階層に分解することができる。ｎ-次元格子の探索アルゴリズムは有限個の（ｎ−１）-次元探索アルゴリズムとして再帰的に記述することができる。Viterbo及びBoutros（同書）は探索の三つの異なる状態、または場合に関して探索アルゴリズムを記述した：
【００６０】
【表１】
2007513527.tif 000017
後でさらに詳細に述べるように、ここで我々はｎ番目の探索階層において一緒に検出されるシンボル列からｎ番目のシンボルｓｎが球内復号器によって「探索される」この基本的処理手順の修正を考察する。
チャネル行列のＱＲ分解またはコレスキー分解（時折、行列の平方根を取ることを意味する）から導かれる下三角行列ＵＴが格子のための生成行列として使用されれば、探索処理手順は単純化される。例えば、ＱＲ分解が使用されれば（例えば、G．H．Golub and C．F．von・Loan、Matrix Computations、John Hopkins University  Press、１９８３）、参照）、下三角行列ＵＴ（及び上方のＵ）は次のように定義される：
ＵＴＵ＝ＨＴＨ                        式１４
【００６１】
【数１５】
2007513527.tif 000018
さらに探索アルゴリズムによって使用される距離メトリックを記述すると、我々は生成行列が下三角行列であることをここで仮定する。
【００６２】
【数１６】
2007513527.tif 000019
【００６３】
【数１７】
2007513527.tif 000020
ｎ＋１番目次元格子探索の間の距離メトリックは見出されたｎ＋１番目の伝送シンボルによって異なるので、ｎ-番目次元格子探索において使用される範囲は次のように更新される：
ρｎ２＝ρｎ＋１２−ｄｎ２                式１７
探索アルゴリズムで使用される距離メトリックを述べてきたので、探索される集団シンボルの順序付けが今説明されるであろう。距離メトリックは（今、実数値表現を使用して）次のように書くことができる：
【００６４】
【数１８】
2007513527.tif 000021
但し、
【００６５】
【数１９】
2007513527.tif 000022
は伝送シンボルｓの非制約最尤推定値で、またゼロ強制解として知られている。従って、式８で与えられた範囲を次のように再定義することができる：
【００６６】
【数２０】
2007513527.tif 000023
例えば、シンボル集団が４ＰＡＭ（パルス振幅変調）、即ち、Ｃｒｅａｌ＝｛−３，−１，＋１，＋３｝で、且つｎ番目のレベル探索におけるゼロ強制解がｓ”ｎ＝−１．１であれば、探索されるべきシンボルは｛−１，−３，＋１，＋３｝として順序付けされる。これは探索上限及び下限の明らかな計算を回避する。
【００６７】
【数２１】
2007513527.tif 000024
そして、探索は次の探索階層またはレベルに進む。順序付けは全ての可能な組合せを記憶する索引表（look up table）によって行うことができる。例えば、ｃ×Ｍ行列Φ（但し、ｃ＝２Ｍはシンボル探索組合せの数で、Ｍは可能な信号点の数である）が与えられと、ゼロ強制解ｓ"ｎに関する並べ替えベクトル slist はΦのｉ番目の行として次のように与えられる ：
【００６８】
【数２２】
2007513527.tif 000025
広い意味では、この技術はAgrell等（同書）で述べられたシュノル-オイヒネル（Schnorr-Euchner）戦略の修正版を含む。
索引表を用いて探索されるシンボルを順序付けする方法は、A．Wiesel、X．Mestre、A．Pages and J．R．Fonollosa、「Efficient Implementation of Sphere Demodulation」、ＩＶ  ＩＥＥＥ signal Processing  Advances  in  Wireless  Communications、pp.５３５、Rome、June  １５―１８，２００３、にさらに詳細に記述され、これによって引用文献として組込まれている。
【００６９】
【数２３】
2007513527.tif 000026
探索半径は雑音及び／またはチャネル状態に応じて設定することができる。軟出力が必要とされるところでは、下で述べられるように、特定数の最尤伝送シンボル列を得るための並べ替えアルゴリズムの複雑さが加わることを回避するために、見出された全てのシンボルは軟出力評価に利用される。
【００７０】
要するに、処理手順は三つの主な処理を含む：
ｉ）格子表現への多入力多出力（ＭＩＭＯ）チャネルの変換。
ｉｉ）硬判定の場合には受信信号に最も近い格子点を探索し、そして軟判定の場合には受信信号の周囲の複数の格子点を探索する探索処理手順。軟入力が利用可能なところでは、伝送信号または符号語の事前確率を提供すると、これは探索を補助するために利用することができる（また、例えば、H．Vikalo  and B．Hassibi、「Low-Complexity Iterative Detection and Decoding of Multi-Antenna Systems Employing Channel and Space-Time Codes」、Conference  Record  of  the  Thirty-Sixth  Asilomar  Conference  on  Signals，Systems  and  Computers、vol．１、Nov．３―６，２００２、pp．２９４−２９８、and  H．Vikalo  and  B．Hassibi、「Towards Closing the Capacity Gap on Multiple Antenna Channels」、ＩＣＡＳＳＰ‘０２、vol．３、pp.ＩＩＩ-２３８５―ＩＩＩ-２３８８、参照）。
ｉｉｉ）軟出力が必要とされるところでは、軟入力及び探索領域において見出された複数の格子点に基づいて軟出力を提供する（これは硬判定球内復号器については不必要である）。
【００７１】
［Max-Log ＭＡＰ復号器］
簡潔に球内復号器の概念を述べてきたので、我々は今これがいかにMax-Log ＭＡＰ（最大事後確率）準拠の復号器を提供するために適用できるかを述べるであろう。このようにここで我々は式７におけるｍａｘ｛・｝項を満足する二つの候補を探索することによってMax-Log-ＭＡＰ解を提供する。従って、探索処理手順は次の最適化を満足させる二つの候補を見付けるために全てのビットｘｊｎについて行われる：
ビットｘｊｎ＝＋１については
【００７２】
【数２４】
2007513527.tif 000027
及びビットｘｊｎ＝−１ついては
【００７３】
【数２５】
2007513527.tif 000028
対応する距離メトリックは二つの候補ｄ２ｎ,ｊ,＋及びｄ２ｎ,ｊ,−について得られる。但し、
【００７４】
【数２６】
2007513527.tif 000029
及び
【００７５】
【数２７】
2007513527.tif 000030
従って、事後外部ＬＬＲ（log likelihood ratio: 対数尤度比）のMax-Log-ＭＡＰ近似は：
【００７６】
【数２８】
2007513527.tif 000031
によって与えられる。
ＬＰとＬＥとの間の関係はＬＰ＝ＬＡ＋ＬＥによって与えられる。
図３を参照すると、これは式２５のMax-Log近似に従ってビット尤度値を決定するために構成されたMax-Log ＭＡＰ復号器２００のブロック図を示す。復号器は複数の判定器もしくは復号器２０２ａ〜ｃ、２０４ａ〜ｃを含み、各々はｒ、Ｈ、σに関する入力値及び、そこで利用可能な、ＬＡ(ｘ)に基づき、それぞれの式２３及び２４に従って、特定ビットの可能な値ｘｊｎについて距離メトリックｄ２ｎ,ｊ,＋、ｄ２ｎ,ｊ,−を判定器／復号器２０２については＋１、判定器／復号器２０４については−１に決定するために構成される。この実施例では、ｎは送信アンテナに亘っており、ｊは集団シンボルのビットに亘る。これらの判定器／復号器２０２、２０４の各々は式２５に従って伝送シンボルの列の各ビットに関するビット尤度値を決定する出力段２０６に距離メトリックｄ２ｎ,ｊ,＋、ｄ２ｎ,ｊ,−を提供する。尤度値は「外部値」及び／または事後値を含む。判定器／復号器２０２、２０４は、例えばソフトウェア処理の繰返しの例として連続して実施されるか、もしくは並行して、もしくは連続及び並行処理の組合せで実施されることを当業者は理解するであろう。
【００７７】
判定器／復号器２０２、２０４は硬出力を単に提供する必要があり、それは＋１または−１である特定のビット値ｘｊｎをもつ最尤候補を確認し、且つ／または最小距離メトリックｄ２ｎ,ｊ,＋、ｄ２ｎ,ｊ,−を提供する出力である。このように、図３の配置は適切な距離メトリックを提供することができるどのような最尤硬判定器／復号器を用いても実現できることを当業者は理解するであろう。しかしながら、好ましい実施例では、硬判定器／復号器２０２、２０４は一以上の球内復号器を使用して実施される。
【００７８】
【数２９】
2007513527.tif 000032
このように最尤球内復号は最初に実行することができ、そしてビット単位の球内復号は最尤シンボル推定結果とは異なる値のビットについて距離メトリックｄ２ｎ,ｊ,≠ＭＬを得るために行われる。
図４はこのようにビット尤度値を決定するために構成され、且つ硬判定器として球内復号器を用いるMax-Log復号器３００のブロック図を示す。
【００７９】
【数３０】
2007513527.tif 000033
硬判定球内復号器はまた（ｘＭＬの全てのビットに共通な）最尤慎ボルに対応するビット尤度値ｄ２ＭＬを提供する。
そのような復号器のさらなる詳細は２００３年１０月３日に出願された出願人の英国特許出願番号第０３２３２１１．３号、及びまたこの英国出願から優先権を要求するＰＣＴ／ＧＢ２００４／ＸＸＸＸＸに記載され、その内容は引用文献としてこれによって組込まれている。
【００８０】
図５は二段のMax-Log-ＭＡＰ 球内復号器３１０の第三の例のブロック図を示し、その中で図４のものと類似の要素は同様な参照数字によって示される。図５の復号器では、第一の段は第一のビットについて最小距離メトリックを決定するために構成された二つの最尤復号器を含み、これらの最尤復号器の各々は第一及び第二の論理レベルの一つを持つ第一のビットについて距離メトリックを決定する。ここで、短い距離メトリックに対応するシンボル列のが最尤伝送シンボルを提供する。第二の段は次に続く各ビットについて提供される最尤判定器をさらに含み、これらの最尤復号器は最尤シンボル列におけるその値と異なるビットの値について距離メトリックを決定する。最尤判定器のいずれか、または双方の段は並列処理を用いて実施される。
【００８１】
［多ユーザー・システム及び一般的なシンボル集団のための球内復号］
上の復号技術を一般的なシンボル集団に適用することの難しさは、一般的な場合において、伝送列の一つのシンボルが別のものに依存することである。例えば、ｓ１とｓ２は一つの複素シンボルを構成するので、云ってみれば、ｓ２はｓ１とは無関係ではない。
【００８２】
本発明の実施例は一般的な複素シンボル集団を処理するために元の球内復号を適応させる各探索階層について写像関数を導入する。異なる各探索階層は探索される可能な実数値シンボルの特定のリストを有する。（各探索階層は球内復号器によって一緒に判定されるシンボル列の一つを探索する）。従って、現在の探索階層と探索される実数値シンボルのリストの間に写像がある。
【００８３】
実数値システムについて、本発明の実施例は探索される各格子層をその特定の探索階層について探索される実数値集団シンボルまたは符号語に写像する。このように、格子探索は格子入力ｓ∈Ｚｍに対応する整数指数の層の無限集合に関する代わりに、シンボル集団または符号語に対応する格子層の有限集合に関して行われる。ここで、実数値シンボルまたは符号語の集合は異なる探索階層について異なるかもしれない。例えば、三人のユーザーによって伝送されたデータを判定する多ユーザー判定の場合は、第一及び第二のユーザーはＢＰＳＫ（二相位相シフト・キーイング）方式、即ち、ｓ１，ｓ２∈｛−１，＋１｝を使用し、第三のユーザーは４ＰＡＭ（パルス振幅変調）方式、即ち、ｓ３∈｛−１．８９７４，−０．６３２５，０．６３２５，１．８９７４｝を使用するとする。従って、第一及び第二の探索階層（第一及び第二のユーザーから伝送されるデータを判定する）は集合ｓ１，ｓ２∈｛−１，＋１｝について行われ、一方、第三の探索階層（第三のユーザーから伝送されるデータを判定する）は集合ｓ３∈｛−１．８９７４，−０．６３２５，０．６３２５，１．８９７４｝について行われる。
【００８４】
複素シンボル集団の場合について、通信システムの複素表現は原システムの次元の二倍でもって実数行列表現に分解され、且つ変換され、そして復号処理手順は探索される格子層をシンボル集団または符号語の実数または虚数成分に写像する。さらに、アプリケーションに応じて、異なる探索階層は探索される実数値シンボルの異なる集合を使用する。
【００８５】
同様の方法において本発明の実施例はまた所謂ビットローディングを用いたＭＩＭＯシステムにおける復号のために用いられることを当業者は理解するであろう。そのような伝送システムは、例えば送受信アンテナ・チャネル回線が直面するチャネル品質によって、送信アンテナ毎にシンボル当たりのビット数が異なるシンボルを使用（「装荷」）する（一般的にＭＩＭＯシステムは比較的互いに相関のない異なる送受信アンテナ・チャネルをもつことを目指している）。例えば、３×３のＭＩＭＯシステムでは、第一のアンテナはＢＰＳＫを伝送し、第二のアンテナは１６ＱＡＭを伝送し、そして第三のアンテナはＱＰＳＫを伝送するであろう。そのようなビットローディング方式が使用されるならば、ここで述べた技術は球内復号の安定した実施を促進する。ビットローディングは、例えば、いくつかの将来のＷＬＡＮ（無線ローカル・エリア・ネットワーク）規格に関して提案されてきた。
【００８６】
いくつかの場合には、探索される格子層または実数値シンボルは前の探索において見出された層または実数値シンボル、即ちシンボルの候補列の一部を形成するとして前に確認されたシンボルに関して調整される。これは二つの探索階層が一つの複素シンボルを検知するのに必要とされる非正方複素シンボル集団の使用を許容する。ここで、実数成分について探索される実数値シンボルの写像は、例えば、前に見出された実数値シンボルに従って行われ、虚数成分に対応する。写像のパラメータは、現在の探索階層ｎ及び前に見出されたシンボルｓｎ＋１の指数（index）である。索引表は写像パラメータｎ及びｓｎ＋１に従って探索されるシンボルの可能な集合を提供する。
【００８７】
図６は可能な集合：
【００８８】
【数３１】
2007513527.tif 000034
を持つ８ＰＳＫに関する集団を示す。
この場合には、８ＰＳＫ集団の実行列表現は入力集合ｓreal＝｛−１．６００２，−０．６６２８，０．６６２８，１．６００２｝であろう。四つの可能な実数値シンボルに対応して探索されるべき四つの格子層があるであろう。その集団は非正方であるので、可能な実数値シンボルに対応する層の実際の集合は、前の探索階層において見出された層に依存する。
【００８９】
図７は８ＰＳＫを用いる２×２ＭＩＭＯシステムの場合にｎ番目の探索階層において探索される入力格子点または層の集合を示す；ここでは、各層は復号される実数値伝送シンボルを表す（それは、上のように、複素値から得られた実数値の対である）。以上のように、探索される変数の集合は前（ｎ−１番目）の階層におけるの探索の結果に依存する。例えば、シンボルｓ4real ＝−１．６００２がｎ＝４における探索領域にあることが見出されれば、入力シンボルｓ3real ∈｛−０．６６２８，０．６６２８｝の集合はｎ＝３における格子探索において考慮される。実数値シンボルｓ4real 及びｓ3real は一つの複素シンボルに対応する。次の探索階層は見出されれたシンボルｓ3real に依存しないであろう。従って、ｓ3real ＝０．６６２８が考慮されれば、ｎ＝２において探索される入力格子点の集合は完全集合ｓ2real ∈｛−１．６００２，−０．６６２８，０．６６２８，１．６００２｝である。
【００９０】
探索されるシンボルのリストを提供する索引表は下の表２で与えられ、それは２-送信アンテナ８ＰＳＫ  ＢＬＡＳＴシステムのための球内復号器のシンボル探索索引表を示す。
【００９１】
【表２】
2007513527.tif 000035
前に見出されたシンボルｓｎ＋１は、処理手順の実施に応じてシンボルそのものの代わりに指数によって表すことができることに注意せよ。
好しくは、探索されるシンボルの集合はゼロ強制解ｓＺＦ＝(ＨＴＨ)−１ＨＴｒから距離の増大に従って順序付けられ、その探索も同様に順序付けられる。
【００９２】
Ｊ×Ｋ行列Ｔで表される一般的な索引表はこの探索順序を提供するため一以上のシンボル・リストの集合を提供するために使用すると有利である。索引表の行ベクトルはシンボルがゼロ強制解ｓＺＦから距離の増大するように順序付けられるシンボルのリストを提供する。ｊ-番目の行ベクトル（但し、ｊ＝１，・・・，Ｊ）は次のように選択される：
【００９３】
【数３２】
2007513527.tif 000036
ここで、Ｋは探索階層において探索される集団シンボルの数、ｓｍｉｎは探索されるシンボルのリストにおける最小値シンボル、ｓｍａｘは探索されるシンボルのリストにおける最大値シンボル、そしてａ及びｂはそれぞれ比例係数及び定数であり、
【００９４】
【数３３】
2007513527.tif 000037
ここで、Ｊはゼロ強制解ｓＺＦから距離が増大する順に可能な順序系列を定義するに必要な集団シンボルの順序系列の数である（例えば、下のＴ１を参照せよ。そこでは第一行は次に来る丁度下のシンボル値０．６６２８に対応し、−０．６６２８が次に来て、そして第二行は丁度上の０．６６２８に対応する）。このことは、例えば、行列の第一行は最も小さなシンボル（ｓnＺＦ≦ｓｍｉｎについて最尤である）で始まること、及び最終行は最も大きなシンボル（ｓnＺＦ≧ｓｍｉｎについて最尤である）で始まることを意味する。
【００９５】
上で与えられた例を使用すると、８ＰＳＫシステムは次の順序付けまたは並べ替え表を持つ（シンボル集団は対称的であるので、索引表の極性は負値のｓnＺＦについて逆転する）：
【００９６】
【数３４】
2007513527.tif 000038
Ｔ２＝［０．６６２８  −０．６６２８］
Ｔ３＝［１．６００２  −１．６００２］
ここで、Ｔ１、Ｔ２及びＴ３は探索階層ｎ∈ ｛２，４｝及び前に見出されたシンボルｓn+l ＝｛−１．６００２，−０．６６２８，０．６６２８，１．６００２ ｝の時の順序付け表、探索階層ｎ∈ ｛１，３｝及び前に見出されたシンボルｓn+l ＝｛−１．６００２，１．６００２ ｝の時の順序付け表、及び探索階層ｎ∈ ｛１，３｝及び前に見出されたシンボルｓn+l ＝｛−０．６６２８，０．６６２８｝であるときの時の順序付け表にそれぞれ順対応する。
【００９７】
この例では、シンボルの順序付けリストを提供する行ベクトルを決定する式２６において使用されるパラメータは全ての索引表Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３に関して（正値のｓnＺＦについて）ａ＝１、ｂ＝０、ｓｍｉｎ＝０．６６２８、ｓｍａｘ＝１．６００２として与えられる。負値のゼロ強制解ｓnＺＦについては、ｓnＺＦの符号（sign）または極性は式２６における探索表の正しい行ベクトルを提供するために無視され（即ち、｜ｓnＺＦ｜が式２６においてｓnＺＦの代わりに使用される）、索引表Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３における要素の極性は反転される。
【００９８】
この処理手順の変形はまた上で述べられたようにMax-Log 球内復号に使用されることを当業者はさらに理解するであろう。
【００９９】
【数３５】
2007513527.tif 000039
これは、例えばｘ１１＝＋１の場合は，シンボル列の最初のシンボルを最初のビットが＋１に設定されたシンボルに拘束することと等価である。上述のシンボル写像はそのようなMax-Log ＭＡＰ 球内復号を容易にし、そこでは、１または０（或いは、＋１または−１）である伝送ビットに対応する可能なシンボル集団の部分集合のみが探索において考慮される。
【０１００】
広い意味では、従って、本発明の実施例は一般的なシンボル集団に対する信頼性の高い球内復号を容易にし、特に、信号点が複素数であるが、複素平面状で非正方状に配置される場合の球内復号を可能である。そのようなシンボル集団の例は星状（star）ＱＡＭ、８ＰＳＫ及び１６ＰＳＫを含む。本発明の実施例はまた空間-時間符号化システムとして空間多重信号が使用される場合、且つ／またはＣＤＭＡシステムにおいて異なるユーザーから伝送された信号が異なる変調方式を使用するところで球内復号を可能にする。そのようなシステムの例として異なるデータ伝送速度で通信を行う２-ユーザーＣＤＭＡシステムがあり、且つ／または、適応変調及び符号化（adaptive modulation and coding：ＡＭＯ）方式が適用され，その中では第一のユーザーは、例えば、ＱＰＳＫ変調方式を使用し、これに対し第二のユーザーは、例えば、１６ＱＡＭ変調方式を使用する。
【０１０１】
［球内復号実施の例］
図８は前述の処理手順による一般的なシンボル配置の信号に対して球内復号を適用するためのフローチャートを示す。図８のフローチャートは系列的な実施或いは並列的な実施の機能、または双方を実現するためハードウェア、またはソフトウェア、またはその二つの組合せにおいて実施されることを当業者は認識するであろう。図８の例は硬判定を行う球内復号器を示しているが、軟出力を求める球内復号器の処理手順も上で与えられた式に従って同様の方法で実施される。
【０１０２】
従来の球内復号を修正した処理手順に基づく図８において、格子の生成行列Ｈ（Ｆ＝Ｈ−１、ここでＦは三角行列であり、Ｈは、例えばＱＲ分解を使って三角行列になるように前処理される）は通信システムの格子表現であり、受信信号はｒである。ここで、ｒは生成行列と同じ方法で探索処理手順のために前処理される。
【０１０３】
【数３６】
2007513527.tif 000040
処理手順の出力はｓＭＬ及びｄＭＬである。出力ｓＭＬは受信信号ｒに最も近い格子点に対応する格子入力（伝送信号）であり、最尤解である。出力ｄＭＬは格子入力ｓＭＬに対応する距離メトリックである。
探索領域は探索半径ρ２によって定義される。ｓｎZF＝ａ、且つ前の探索階層において見出されたシンボルｂに従属する索引表行列に関する提供がなされる式２６において記述されたように、関数ＳｏｒｔｅｄＬｉｓｔ（ａ，ｂ）は一般的な信号配置に対応する索引表行列Ｔの行ベクトルを提供する。このように、ｓｌｉｓｔｎは長さＭのベクトルであり、ｓｔｅｐｎは１からＭまで計数する。但し、Ｍは探索階層ｎ（式２６のＫと等価である）において通して探索される可能なシンボルの数である。表記ｓｌｉｓｔｎ，ｉはベクトルｓｌｉｓｔｎのｉ-番目の要素である。ｎ番目の次元の探索におけるゼロ強制解はｅｎ：＝ｒＦによって与えられる。未知数（推定されるシンボル列の長さ）の数はＮである。ここでは、複素表現が原システムの二倍の次元を持つ実数表現に分解される複素シンボル集団を用いるシステムについてＮ＝２ｎＴである。
【０１０４】
上記のように三つのケース（Cases）Ａ、Ｂ及びＣがある；要約すると、処理手順はｎ＝Ｎで初期化し、ｓｌｉｓｔの順序でシンボル全てが調べ終わるまで調べ（ｓｌｉｓｔｎにおける全てのシンボルをｎ-番目の次元の探索で調べ終わったときｅｘａｍｉｎｅｄ_ａｌｌは真（true）である）、探索半径ρ２の外側にあるときは層の上に移動し（ケースＣ）、ツリーの上端に戻ったとき（ｎ＝Ｎ）終える。調べられるケース（Ａ、ＢまたはＣ）の総数は、望まれれば（さらに出願人の英国特許出願第０３２３２０８．９号に記載されているように）、計算した距離メトリックの数を計数し、且つこれが最大値または制限値を超えたとき停止させることによって制限される。
【０１０５】
図９は上述の処理手順の実施例を実施するために構成された復号器を組込んだ受信器５００を示す。図１０は図９の受信器と共に使用に適した送信器５５０の例を示す。
図９を参照すると、受信器５００は一以上の受信アンテナ５０２ａ、ｂ（例示の実施例にはその二つが示されている）を含み、各々はそれぞれのＲＦフロントエンド（高周波前置部）５０４ａ、ｂに接続され、そこからそれぞれのアナログ・ディジタル変換器５０６ａ、ｂ及びディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）に接続されている。ＤＳＰ５０８は一般的に一以上のプロセッサ５０８ａ及び作業用メモリ５０８ｂを含むであろう。ＤＳＰ５０８はデータ出力５１０、及びＤＳＰをフラッシュＲＡＭまたはＲＯＭといった永久的プログラム・メモリ５１４に接続するアドレス、データ及び制御バス５１２を持っている。永久的プログラム・メモリ５１４はＤＳＰ５０８のためにコード及び随意的にデータ構造或いはデータ構造定義を記憶する。
【０１０６】
例示されたように、プログラム・メモリ５１４は格子生成コード（行列／ＭＩＭＯチャネル推定値からの）、ゼロ強制推定コード、ツリー形成／探索コード、及びシンボル・リスト索引コードを含む球内復号器コード５１４ａを含む。軟出力復号器は尤度情報評価コードを含む；Max-Log復号器は複数の逐次的または並列に処理される項判定球内復号器を提供し、且つMax-Log ＭＡＰ機能を決定するMax-Log・コードを含む。記憶されているプログラム・コードは、ＤＳＰ５０８上で作動しているとき、上述のように対応する機能を実行する。プログラム・メモリ５１４はまた、例えば式２６を参照して前に述べたようにＭＩＭＯチャネル推定値Ｈを提供するＭＩＭＯチャネル推定コード５１４ｂ、及び、随意的に、デインタリーブ器コード５１４ｃ、インタリーブ器コード５１４ｄ、チャネル復号器コード５１４ｅ、及び一組のシンボル探索索引表５１４ｆを含む。デインタリーブ器コード、インタリーブ器コード、及びチャネル復号器コードの実装は当業者には周知である。随意的に、永久的プログラム・メモリ５１４内のコードは光学もしくは電気信号担体または、図５に例示されたように、フロッピ・ディスク５１６といった担体上で提供される。
【０１０７】
ＤＳＰ５０８からのデータ出力５１０は要望どおりさらに受信器５００（図５には示されてない）のデータ処理要素に提供される。これらは高レベルのプロトコルを実施するためのベースバンド・データ・プロセッサである。
受信器のアナログフロントエンドは一般にハードウェアに実装され、一方、一以上のＡＳＩＣ及び／またはＦＰＧＡもまた使用されるが、受信器処理は少なくとも部分的にソフトウェアに実装される。受信器の全ての機能はハードウェアにおいて行うことができること、及び信号がソフトウェア無線機においてディジタル化される厳密な採点基準は一般に費用／複雑さ／電力消費の取捨選択によって決まることを当業者は認識するであろう。
【０１０８】
他の実施例として、例えば軟入力／軟出力（または、硬判定）空間-時間復号器の実装は信号処理モジュールとして提供されてもよい。
図１１は連接チャネル符号器を持つ送信器のブロック図を示す；周波数選択性チャネルは「符号器」とみなすことができる。図１１において、符号器２は従来のチャネル符号器を含み、符号器１はチャネルと組合わされたＳＴＢＣ符号器である。
【０１０９】
図１２は図４の送信器と共に使用するのに適した、連接チャネル復号器または判定器を持つ受信器のブロック図を示す。図１２において、判定器または復号器１は上述の球内復号器を含み、復号器２は従来のチャネル復号器を含む。図１３は受信器の反復または「ターボ」復号を用いる連接復号器または判定器をもつ、図１２の受信器の変形のブロック図を示す。図１４は復号器１の二つの場合を含む受信器のブロック図を示し、それは、例えば、空間-時間復号器を含む。図１４において、一つの復号器の出力は他の復号器に関する事前知識を提供する。このように、復号器は構成要素間で反復して尤度情報を交換し、その効果として判定データの信頼性を自身で向上させることができる。受信信号は双方の復号器に提供され、随意的に（送信器のインタリーブ配置に応じて）一つの場合ではインタリーブされる。
【０１１０】
図１５は準静的な無相関レーリー（Rayleigh）フェージング・チャネル上で伝送する４×４  ８ＰＳＫ  ＭＩＭＯシステムの信号対雑音比（Ｅｂ／Ｎｏ）に対するビット誤り率（ＢＥＲ）のグラフを示す。曲線１０００及び１００２は本発明の実施例に従って上述のMax-Log 球内復号器の動作特性を示し、曲線１００４及び１００６はMax-Log 近似ＭＡＰ（事後確率）復号器の動作特性を示す - それらの動作特性は実質的に同じであると見ることができる。曲線１０００及び１００４は符号化されないシステムにおける特性を表し、曲線１００２及び１００６は符号化率1/2の（５，７）ｏｃｔ畳み込み符号を用いたシステムの特性を表している。
【０１１１】
ＭＩＭＯ及びマルチユーザー・システムを含めて、本発明の実施例は多くの型式の通信システムに適用を持っていることを当業者は認識するであろう。携帯電話受信器設計及び信号プロセッサにおける適用と同様に、適用は、例えば無線ＬＡＮのための移動端末、アクセス・ポイント、基地局を含む。本発明の実施例はまた非無線システム、例えば実際多送信器として働く多数の読取ヘッド及び多数のデータ記録層を持つディスク装置に潜在的に適用がある。本発明の実施例は特に非正方シンボル集団または適応変調が用いられるところで有用である。
【０１１２】
マルチユーザー・システムでは、生成行列（または、等価的にチャネル行列）はユーザーに関する拡散及びチャネル効果の組合せを表す（例えば、ここに組込まれているL．Brunel、「Optimum Multiuser Detection for MC-CDMA Systems Using Sphere Decoding」、12th IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications、Volume１、３０  Sept．−３  Oct．２００１，pages  Ａ−１６−Ａ−２０、vol．１，参照）。
【０１１３】
いくつかの応用において、球内復号器は周波数選択性フェージングのためのブロック等化器として用いられる。ここで、そのチャネル・モデルは下に示すようにチャネル・メモリを考慮するように修正される： 
【０１１４】
【数３７】
2007513527.tif 000041
但し、
【０１１５】
【数３８】
2007513527.tif 000042
及びＴは等化されるシンボル・ブロックの長さ、Ｈｉ，ｉ＝１，・・・，Ｌはｉ番目のチャネル・タップである。
【０１１６】
【数３９】
2007513527.tif 000043
本発明の実施例はチャネル符号器が線形生成行列Ｇによって表されるところでチャネル復号器として適用することができる。その例は、符号語ｘがｘ＝ｓＧを通して情報ビットｓから生成行列Ｇによって生成され、ベクトルｓが情報ビットを含むところのハミング符号（Hamming code）及び低密度パリティ検査（Low Density Parity Check：ＬＤＰＣ）符号化といったブロック符号である（「Digital Communications: Fundamentals and Applications」、Bernard  Sklar、Prentice  Hall  International  Editions、１９９９、０-１３-２１２７１３-Ｘ）、参照。ＬＤＰＣについて、例えば、生成行列Ｇは直交条件ＧＨＴ＝０を満たすパリティ検査行列Ｈから得られ、或る正当な符号語はｘＨＴ＝０を満足させるであろう。ここで、情報及び符号語ブロック、ｓ及びｘ、それぞれは二進数、即ち１及び０から成り、行列操作は二値領域にある。
【０１１７】
本発明の実施例は式７に基づいて最尤符号語または軟出力を提供する。実施例では、入力ｒを持ち、生成行列Ｇを使用する球内復号器は受信信号ｒとその探索における可能な伝送符号語の各々との間の距離を決定する。最小の距離を持つ符号語は最尤符号語である。これは二元領域｛０，１｝から符号のついた値｛−１，＋１｝への情報及び符号語の変換を用い、そして算術演算が使用される。
【０１１８】
勿論、他の多くの効果的な選択肢が当業者には頭に浮かぶであろう。本発明が記述された実施例に限定されず、これに関して付加された請求項の精神及び範囲内にある当業者に明白な修正を包含することは理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】球内復号器を用いたＭＩＭＯ空間-時間符号化通信システムの例を示す。
【図２】球内復号器のツリー探索の図解例示を示す。
【図３】Max-Log復号器の第一の例のブロック図を示す。
【図４】Max-Log復号器の第二のブロック図を示す。
【図５】Max-Log復号器の第三のブロック図を示す。
【図６】８ＰＳＫの集団を示す。
【図７】図６の集団に関して異なる探索階層における探索のための球内復号器の格子点／層を示す。
【図８】本発明の実施例による一般的なシンボル集団を復号するに適した球内復号器のフローチャートを示す。
【図９】一般的なシンボル集団球内復号器を組込んだ受信器を示す。
【図１０】図９の受信器との使用に適した送信器の例を示す。
【図１１】連接符号器を持つ送信器の一般的なブロック図を示す。
【図１２】図６の送信器とともに使用する連接復号器を持つ受信器のブロック図を示す。
【図１３】図６の送信器とともに使用する連接復号器を持ち、反復復号する受信器のブロック図を示す。
【図１４】二つの等価な復号器の間の反復フィードバックを使用する受信器のブロック図を示す。
【図１５】本発明に基づく球内復号器の実施例の信号対雑音比（Ｅｂ／Ｎｏ）に対するビット誤り率のグラフを示す。
【図１】
2007513527.tif 000044
【図２】
2007513527.tif 000045
【図３】
2007513527.tif 000046
【図４】
2007513527.tif 000047
【図５】
2007513527.tif 000048
【図６】
2007513527.tif 000049
【図７】
2007513527.tif 000050
【図８】
2007513527.tif 000051
【図９】
2007513527.tif 000052
【図１０】
2007513527.tif 000053
【図１１】
2007513527.tif 000054
【図１２】
2007513527.tif 000055
【図１３】
2007513527.tif 000056
【図１４】
2007513527.tif 000057
【図１５】
2007513527.tif 000058
【国際調査報告】
2007513527.tif 000059
2007513527.tif 000060
2007513527.tif 000061
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