(57)【要約】  ＳＴＢＣＭ  ＭＩＭＯ受信機は、ＳＴＢＩＣＭ  ＭＩＭＯ送信機により送信された複数の複素記号をデマップする複数のデマッパを含む。各デマッパは、それに関連付けられる１つまたは複数の複素記号を有するよう構成され、その関連複素記号のデマッピングを担う。
2008533912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時空間ビットインタリーブ符号化変調（ＳＴＢＩＣＭ）送信機により送信された複数の複素記号を含む受信信号からビットデータ列を再生する方法であって、前記方法は、
各複素記号を複数のグループのそれぞれの１つに割当てるステップであって、前記グループの少なくとも１つは複数の複素記号を含むことを特徴とするステップと、
各グループに対して、前記受信信号から前記グループのメンバでない１つまたは複数の複素記号の寄与を除去して、雑音除去信号を生成するステップと、
各グループに対して、前記雑音除去信号を用いて前記グループのメンバである１つまたは複数の複素記号をデマップし、符号化されたビット列の一部を表す複数の軟情報値を形成するステップと、
各グループからの少なくとも軟情報値を復号化して、前記ビットデータ列を表す軟情報の第１の列を生成するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記軟情報の第１の列を使用して前記ビットデータ列を決定するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記復号化するステップが、前記符号化ビット列を表す軟情報の第２の列も生成することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記軟情報の前記第２の列を使用して前記複素記号を表す軟記号を形成するステップをさらに備え、前記除去するステップ、使用するステップ、および復号化するステップが繰り返されて、各グループに対して、後続の除去するステップが前記グループのメンバでない１つまたは複数の複素記号に対応する前記軟記号を使用して、前記受信信号に対するこれらの１つまたは複数の複素記号の寄与を決定することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記軟情報値の第２の列は、前記符号化ビット列に関する新旧の情報を含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記除去するステップ、使用するステップ、および復号化するステップが繰り返されて、各グループに対して、雑音除去信号を使用して前記１つまたは複数の複素記号をデマップする後続のステップが、前記軟情報値の第２の列の一部を使用して前記１つまたは複数の複素記号をデマップするステップを含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１つのグループに対して、前記の除去するステップは、前記雑音除去信号を空間的にフィルタするステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
複数の複素記号を有する少なくとも１つのグループに対して、前記雑音除去信号を用いて前記１つまたは複数の複素記号をデマップする前記ステップは、抑制探索技術を用いるステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記の割当てステップは、前記複素記号間の相関に基づいて複素記号を前記グループに割当てるステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記の割当てるステップは、前記形成グループの前記複素記号が閾値以下の平均相関を有するときに、形成したグループの前記複素記号を、それぞれの単一メンバのグループに対して、再割当てするステップを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記グループの任意の１つに割当てた複素記号の最大数は、受信機の処理能力に基づくことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
１つまたは複数の受信要素により前記複素記号を受信するステップをさらに備え、複素記号より少ない受信要素があることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
ＳＴＢＩＣＭ送信機により送信された複数の複素記号を含む受信信号からビットデータ列を再生するシステムであって、前記システムは、
デマッパと関連付けられた１つまたは複数の複素記号を有するようにそれぞれ構成した複数のデマッパであって、前記デマッパの少なくとも１つは、そのデマッパと関連付けられた複数の複素記号を有し、各デマッパは、
前記受信信号から、前記デマッパと関連付けられていない１つまたは複数の複素記号の寄与を除去して雑音除去信号を生成する干渉除去モジュールと、
前記干渉除去モジュールからの前記雑音除去信号を用いて前記デマッパと関連する１つまたは複数の複素記号をデマップし、符号化ビット列の一部を表す複数の軟情報値を形成する軟情報計算器と
を備える複数のデマッパと、
前記デマッパと通信し、前記デマッパからの少なくとも前記軟情報値を復号化して、前記ビットデータ列を表す軟情報値の第１の列を生成する復号器と
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項１４】
前記復号器と通信し、前記軟情報の第１の列を用いて前記ビットデータ列を決定する硬判定モジュールをさらに備える請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記復号器が、前記符号化ビット列を表す軟情報値の第２の列も生成することを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記復号器と通信し、前記軟情報の第２の列を用いて前記複素記号を表す軟記号を形成する軟記号マッパをさらに備え、
前記軟記号マッパが、前記システムが繰り返しループシステムとなるように前記デマッパの前記干渉除去モジュールとも通信することと、
所与のデマッパの前記干渉除去モジュールが、前記デマッパに関連付けられていない１つまたは複数の複素記号に対応する前回の繰り返しからの前記軟記号を用いて、前記受信信号に対するこれら１つまたは複数の複素記号の寄与を決定することと
を特徴とする請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
少なくとも１つのデマッパに対して、前記軟情報計算器が、抑制探索軟情報計算器であることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１８】
少なくとも１つのデマッパが、前記干渉除去モジュールからの前記雑音除去信号を空間的にフィルタして前記の空間フィルタした雑音除去信号を前記軟情報計算器に転送する空間フィルタモジュールをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１９】
各複素記号をそれぞれのデマッパに関連付けるグループ構築モジュールをさらに備える請求項１３に記載のシステム。
【請求項２０】
前記グループ構築モジュールが、前記複素記号間の相関に基づいて複素記号を前記デマッパに関連付けることを特徴とする請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記デマッパの任意の１つに関連付けられる複素記号の最大数は、受信機の処理能力に基づくことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項２２】
前記複素記号を受信する１つまたは複数の受信要素をさらに備え、複素記号より少ない受信要素があることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に繰り返し多入力多出力（ＭＩＭＯ）受信機に関し、より詳細には、グループ単位のデマッピングを用いるＭＩＭＯ受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
（米国政府のライセンス権）
本発明は、米陸軍研究所により与えられた契約番号ＤＡＡＤ１９−０１−０２−００１１の下での政府支援により発明された。政府は本発明に対して一定の権利を有する。
【０００３】
（関連する出願）
本出願は、Ｊｏｓｅｐｈ  Ｌｉｂｅｒｔｉ、Ｊｏｈｎ  Ｋｏｓｈｙ、およびＴｉｍｏｔｈｙ  Ｈｏｅｒｎｉｎｇによる２００５年３月１４日出願の“Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ  （ＭＩＭＯ）  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｕｓｉｎｇ  Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  Ｓｏｆｔ  Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ”というタイトルの米国仮特許出願番号６０／６６１，５５１に基づき、その優先度を主張する。優先度の主張はこれにより行われ、その開示は参照により援用される。
【０００４】
本出願は、Ｊｏｈｎ  ＫｏｓｈｙおよびＪｏｓｅｐｈ  Ｌｉｂｅｒｔｉによる２００５年９月１３日出願の“Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ  （ＭＩＭＯ）  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｕｓｉｎｇ  Ｇｒｏｕｐ−Ｗｉｓｅ  Ｄｅｍａｐｐｅｒ  ｗｉｔｈ  Ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ”というタイトルの米国仮特許出願番号６０／７１６，４６８に基づき、その優先度を主張する。優先度の主張はこれにより行われ、その開示は参照により援用される。
【０００５】
多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムに対し、時空間ビットインタリーブ符号化変調（ＳＴＢＩＣＭ：space-time bit-interleaved coded modulation）は、ほぼ最大の容量性能を有する高速無線通信の実現方法として認識されてきた。図１Ａに、先行技術のＳＴＢＩＣＭ  ＭＩＭＯシステムの機能アーキテクチャを示す。システムは送信機１１０を含む。送信機１１０は、２値情報源１１１からの情報／データビット列ｕを符号化し、複数（２個以上）の送信要素Ｎtからのビット列を無線チャネル１２０を介して受信機１３０に送信する。受信機１３０は、送信機１１０からの送信情報を受信する複数の受信要素Ｎr（ＮrはＮtと等しくても、異なっていてもよい）を含む。その後、受信機１３０はビット列ｕを再生／復号化し、ビット列を２値シンク１４２に転送する。
【０００６】
図１Ｂに、先行技術の送信機１１０の機能アーキテクチャを示す。送信機１１０は、外部符号器１１２、ビットインタリーバ１１４、デマルチプレクサ１１６、およびマッパ（内部符号器）１１８を含む。動作において、まず、長さＬを有する情報ビット列ｕが外部符号器１１２に転送され、そこで符号化率Ｒの誤り訂正符号を用いてビットが符号化され、長さＬ／Ｒの符号化ビット列ｃ2が生成される。符号器１１２は、例えばＴｕｒｂｏ符号器とすることができる。
【０００７】
符号化ビット列ｃ2は、次に、ビットインタリーバ１１４に転送され、ビットインタリーバ１１４はｃ2をビットインタリーブしてインタリーブビット列ｃ1を生成する。その後、インタリーブ符号化ビット列はデマルチプレクサ１１６に転送される。デマルチプレクサは、ビット列ｃ1を、例えばＮt個の並行かつ独立したビットストリーム（ｄ1．．．ｄNtに分割する。各ビットストリームは、Ｎt個の送信要素のうちの１つの送信要素に割当てられて送信される。当業者は、各ビットストリームを１つの送信要素に割当てる必要はなく、この単純化が、説明を容易するためのみに仮定されていることを理解するであろう。例えば、時空間符号を使用する場合に当てはまるように、各送信要素は複数ストリームの何らかの線形結合を送信することができる。
【０００８】
次に、ビットストリームｄ1．．．ｄNtはマッパ１１８に転送される。所与のチャネルの使用のために、マッパ１１８は、各ビットストリームをＭビットのブロックに分割し、各ブロックを複素記号（complex symbol）にマップして、各記号をチャネル１２０を介して同時に送信する。より詳細には、それぞれのチャネルを使用する毎に、ビットストリームｄ1．．．ｄNtを、ｉ＝１〜Ｎtに対してｘi＝[ｘi,1，． ．．，ｘi,M]とすると、ＮtＭx１の大きさのビットベクトルｘ＝[ｘ1，．．．，ｘNt]Tで表すことができる。各ストリームに対するＭビットの各ブロックはｉ＝１〜Ｎtに対して記号
【０００９】
【数１】
2008533912.tif 000003
【００１０】
にマップされる。ここで、記号ｓiは大きさ２Mの複素コンステレーションおよびアルファベット
【００１１】
【数２】
2008533912.tif 000004
【００１２】
から選択される。その後、各送信要素は対応する信号をチャネル１２０上で受信機１３０に向けて同時に送信する。Ｎt個の同時送信信号の全集合はベクトル
【００１３】
【数３】
2008533912.tif 000005
【００１４】
で表すことができる。
【００１５】
受信機１３０で、Ｎr個の受信要素の各々は、Ｎt個の送信要素の各々が放射した記号ストリームを受信する。それぞれのチャネルの使用中に、受信要素で受信された記号ストリームは、大きさＮr×１の信号ベクトルｙで表すことができる。当技術分野でよく知られているように、チャネル１２０をＮr×Ｎtのチャネル行列Ｈで表すことができる。ここで、行列のｉｊ番目の要素はｊ番目の送信要素とｉ番目の受信要素との間のチャネル利得を表す。説明の簡単さのため、チャネル１２０は、ライスフェージングと各チャネル係数に対する単一の利得とを有するフラット（周波数非選択性）であると仮定する。それでもなお当業者は、チャネル１２０が周波数選択性チャネルであるとき、直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ）変調器および復調器をそれぞれ送信機１１０と受信機１３０とに組み込むことで実効フラットチャネルを実現できることを理解するであろう。当業者は、受信機１３０は標準的なチャネル推定方法を使用してチャネル行列Ｈを決定できることも理解するであろう。説明を簡単にするため、チャネル行列Ｈは、受信機１３０により完全に知られていると仮定する。
【００１６】
従って、受信機１３０側のベクトルｙを次式で与えることができる。
ｙ＝Ｈｓ＋ｎ                  （１）  
ここでｎは加法性白色雑音を表す。加法性白色雑音の要素は、ゼロ平均と実次元毎の分散  
【００１７】
【数４】
2008533912.tif 000006
【００１８】
とを有する複素ガウスである。ストリーム毎の平均信号エネルギー
【００１９】
【数５】
2008533912.tif 000007
【００２０】
をＥsで表すことができる。従って、受信要素毎の信号対雑音比の平均は、
【００２１】
【数６】
2008533912.tif 000008
【００２２】
となる。
【００２３】
図１Ｃに、先行技術の受信機１３０の機能アーキテクチャを示す。受信機１３０はデマッパ（内部復号器）１３２、外部軟入力軟出力(ＳＩＳＯ）復号器１３６、デインタリーバ１３４、およびインタリーバ１３８を含む。図示したように、デマッパ１３２および復号器１３６は、ループに相互接続され、繰り返し方式で機能して、信号ベクトルｙから送信機１１０が送信した情報ビット列ｕを再構築する。詳細には、受信機１３０を介する第１のパスにおいて、デマッパ１３２はｙを観測してチャネルＨを知り、各符号化ビットに対する軟情報を決定することで、Ｎt個の受信複素記号ストリームを、それらが構成するＮtＭ個の符号化ビットにデマップする。特に、デマッパ１３２は符号化ビットに対して事後確率（ＡＰＰ：a posteriori probability）の対数尤度比（ＬＬＲ：log-likelihood ratio）値を計算する。符号化ビットに対するこれらのＬＬＲ値の集合を、図１ＣにおけるＬD1で表す。
【００２４】
次に、軟情報ＬD1はデインタリーバ１３４に転送され、デインタリーバ１３４はＬＬＲ値をデインタリーブして、それにより符号化ビット列ｃ2に対応するＬＬＲ値の列を生成する（ここで、十分な記号が受信かつデマップされて、Ｌ／Ｒ個のＬＬＲ値の列を生成したと仮定する）。これらのデインタリーブＬＬＲ値は、ＳＩＳＯ復号器１３６に対する事前入力ＬA2になる。
【００２５】
ＳＩＳＯ復号器１３６はさらに、ビットの一時結合を知るとＬＬＲ値を洗練し、情報ビットの事後情報（図１ＣにおいてＬ’D2で表す）と符号化ビット（図１ＣにおいてＬD2で表す）とを計算することで、情報ビット列ｕおよび符号化ビット列ｃ2に対する軟情報を生成する。例として、ＢＣＪＲまたは、Ｐ．Ｒｏｂｅｒｔｓｏｎらによる“Ａ  ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  ｏｐｔｉｍａｌ  ａｎｄ  ｓｕｂ−ｏｐｔｉｍａｌ  ＭＡＰ  ｄｅｃｏｄｉｎｇ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ  ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｌｏｇ  ｄｏｍａｉｎ”、Ｐｒｏｃ，Ｉｎｔ．Ｃｏｎｆ．Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、１９９５年６月、１００９−１０１３頁で説明されている対数ＭＡＰアルゴリズムを使用して、ＳＩＳＯ復号器１３６を実装することができる。
【００２６】
ＳＩＳＯ復号器１３６からの事後情報Ｌ’D2は、硬判定モジュール１４０に転送され、硬判定モジュール１４０が、ＬＬＲ値を使用して情報ビット列ｕを決定する。次に、事前情報ＬA2が事後情報ＬD2から（モジュール１４１を通して）除去され、新規（従って外部）情報ＬE2を生成する。事前部ＬA2を除去することで、以前の計算値との相関が最小化されることに注意する。
【００２７】
外部情報ＬE2は、次にインタリーバ１３８に転送され、インタリーバ１３８が、ＬＬＲ値をインタリーブして、それにより符号化ビット列ｃ1に対応するＬＬＲ値の列を生成する。これらのインタリーブＬＬＲ値は、デマッパ１３２に対する事前情報ＬA1になる（デマッパは、ＮtＭ個のＬＬＲ値に対して動作する）。検知、復号化、およびフィードバックのこのサイクルは、受信機１３０を介して、第１の繰り返しを構成する。後続の繰り返しにおいて、事前情報ＬA1は、（モジュール１４２を介して）デマッパ１３２からの事後情報ＬD1から除去されて、新規／外部情報ＬE2を生成し、新規／外部情報ＬE2が引き続いてデインタリーバ１３４／ＳＩＳＯ復号器１３６に転送されることに注意する。
【００２８】
一般に、受信機１３０を介したそれぞれの繰り返しは、デマッパ１３２およびＳＩＳＯ復号器１３６により生成された軟情報の信頼性を向上させる。これらのモジュール間で軟情報を交換することは、所望のビットエラー率（ＢＥＲ）が達成されるまで続く。この時点で、硬判定モジュール１４０により最終決定がなされ、硬判定モジュール１４０が事後情報Ｌ’D2を使用して情報ビット列ｕを決定する。モジュールは、ＬＬＲ値がＬ’D2≧０の場合は“１”と決定し、そうでなければ“０”と決定する。
【００２９】
デマッパ１３２をより詳細に参照する。先行技術のシステムは、このデマッパを結合ストリームデマッパとして実装している。結合ストリームデマッパは、Ｎt個すべての送信記号を介して、所与のチャネル使用において送信したＮtＭ個の符号化ビットに対し、ＬＬＲ値を計算する。詳細には、観測ｙが与えられると、先行技術では、ｎ番目のストリーム（ｎ＝１，．．．，Ｎt）のｍ番目のビット（ｍ＝１，．．．，Ｍ）であるｘn,mのＬＬＲ値を次式のように定義している。
【００３０】
【数７】
2008533912.tif 000009
【００３１】
標準ＬＬＲ操作および最大対数近似を用いて、これらのシステムでは、
【００３２】
【数８】
2008533912.tif 000010
【００３３】
の外部ＬＬＲ値を次式のように計算している。
【００３４】
【数９】
2008533912.tif 000011
【００３５】
ここで、
【００３６】
【数１０】
2008533912.tif 000012
【００３７】
は、ｎ番目のストリームのｍ番目のビット値がｂ（即ち、＋１または−１）に等しいビットベクトルｘの集合を表す。ｘ[n,m]は、ｎ番目のストリームのｍ番目のビットに対応する要素を省略したｘのサブベクトルであり、ＬA1,[n,m]は、ｘ内のエントリに対応する事前情報を含むベクトルである。式（３）において、ｓ(ｘ)はＮtＭ×１のビットベクトルｘからＮt×１の記号ベクトルへのマッピングを表す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３８】
重要なことは、式（３）から分かるように、ビット毎のＬＬＲ値が、Ｎt個の同時送信記号の可能な実現値すべてを考慮して計算されているということである。その結果、計算量（complexity of the computation）は、同時送信ストリーム数Ｎtと記号毎ビット数Ｍとの積の指数関数である。言い換えると、各ビット位置に対して、ＬＬＲの計算には、
【００３９】
【数１１】
2008533912.tif 000013
【００４０】
を超えるビットベクトルを仮定することが必要である。この指数関数的計算量により、デマッパ１３２を高スペクトル効率ＭＩＭＯシステムに対して実用的に実装することができない。例えば、１６ＱＡＭコンステレーションを用いて８個の並列記号ストリームを送信するＭＩＭＯシステムにおいて、ビット毎ＬＬＲ値の計算には、２32（≒４×１０9）個の可能な記号ベクトルを評価する必要があり、これにより現在のシリコン技術を用いた実用的な実装は不可能である。
【００４１】
この計算量を克服するため、デマッパ１３２を、球面検出を用いた近似的な結合ストリームデマッパとして実装することが提案されている（例えば、Ｈｏｃｈｗａｌｄらによる“Ａｃｈｉｅｖｉｎｇ  ｎｅａｒ−ｃａｐａｃｉｔｙ  ｏｎ  ａ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｅｌｅｍｅｎｔ  ｃｈａｎｎｅｌ”、２００３年３月  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ，Ｃｏｍｍｕｎ，Ｖｏｌ．５１，ｎｏ．３，３８９−３９９頁を参照）。球面検出は、仮説検定を受信信号に関する或る特定の半径の超球面内部にある候補に限定することで、計算量を削減する。詳細には、考慮されるＮtＭ×１ビットベクトルの数は、最尤の意味で受信信号ベクトルｙの一定半径Ｒ内に存在する特定数の点に限定される。言い換えると、半径Ｒ内の点のみが式（３）の評価で考慮される。従って、超球面の半径Ｒが、球面検出の計算量と性能を制御する。
【００４２】
しかしながら、前述の全探索デマッパに関する計算量の削減にも関わらず、球面検出の計算量は、依然として指数関数的である。さらに、Ｎrが送信ストリーム数Ｎt未満のとき、球面検出の計算量は、信号対雑音比および受信要素数Ｎtの影響を受ける。詳細には、これらの量のいずれかが減少すると、計算量が増加する。計算量の増加は、Ｎtが送信ストリーム数未満のレジームに対して特に深刻である。
【００４３】
デマッパ１３２の計算量をさらに削減して高速かつほぼ最大容量で実行するＭＩＭＯシステムを扱うため、Ｎt個の単一ストリームデマッパの集合としてデマッパを実装することが提案されている。Ｎt個の単一ストリームデマッパの各々はＮt個の記号ストリームの１つをデマップする。一般に、それぞれの単一ストリームデマッパは軟情報を利用して干渉除去と空間フィルタリングを実施して、着目するストリーム以外のストリームすべての寄与を受信信号ベクトルｙから除去し、次にこのストリームをデマップする。結果として、デマッパ１３２の計算は大きさがストリーム数Ｎtの多項式となる。
【００４４】
特に、性能の観点から、低相関チャネルで動作するほぼ満載の（即ち、送信ストリーム数が受信ストリーム数と等しい）ＭＩＭＯに対して、単一ストリームデマッパは、結合ストリームデマッパに匹敵することが分かった。しかしながら、チャネルがより相関すると、および／またはストリーム分離に使用される受信要素数が送信ストリーム数未満になると、単一ストリームデマッパの性能は、結合ストリームデマッパの性能から乖離し始める。それにも関わらず、これらの条件下の高速システムに対して、結合ストリームデマッパは、上述のように、実用的に実現可能ではない。
【課題を解決するための手段】
【００４５】
従って、結合ストリームデマッパのような性能を有するが実用的に実装可能な削減計算量を有するＳＴＢＩＣＭ  ＭＩＭＯ受信機を提供し、それにより上記および他の不都合を解決することが望ましい。本発明の実施態様によると、ＳＴＢＩＣＭ  ＭＩＭＯ受信機は、１つまたは複数の受信要素と接するデマッパと、デマッパの出力と接する軟入力軟出力（ＳＩＳＯ：soft-input-soft output）復号器と、ＳＩＳＯ復号器の出力およびデマッパの入力と接する軟記号マッパとを含む。デマッパ、ＳＩＳＯ復号器、および軟記号マッパは、複数の複素記号としてＳＢＩＣＭ  ＭＩＭＯにより送信された情報ビット列ｕを再生する繰り返しループ受信機として機能する。
【００４６】
詳細には、本発明の実施態様によると、デマッパは複素記号ストリームｙを観測してグループ単位で複素記号ストリームを、符号化ビットの各々に対するＬＬＲ値の形で軟情報を決定することにより、それぞれのストリームを構成する符号化ビットにデマップする。特に、本発明の実施態様によると、デマッパは単一ストリームデマッパおよび／またはグループストリームデマッパを含む。観測したｙをデマップおよび復号化する前に、グループ構築モジュールが、各記号ストリームを１つのグループに割当て、各ストリームは１つのみのグループに割当てられる。ある特定の実施例において、グループ構築モジュールは、１つのストリームをグループの唯一の要素となるように割当てることができる。本発明の実施態様によると、グループ構築モジュールは、より相関するストリームを同一グループに割当てるようにストリームをグループに割当て、それにより性能を最大限まで高めることができる。その後、単一要素のみを有するそれぞれのグループに対して、グループ構築モジュールは、各ストリームをそれぞれの単一ストリームデマッパに割当てる。同様に、複数のストリーム要素を有するストリームの各グループに対して、グループ構築モジュールは、各グループをそれぞれのグループストリームデマッパに割当てる。
【００４７】
グループ構築モジュールが各ストリームをグループに割当てると、受信機のそれぞれの繰り返し毎に、それぞれの単一ストリームデマッパは、その関連付けられたストリームを他のすべてのストリームと独立してデマップする。同様に、各グループストリームデマッパは、グループ以外の他のすべてのストリームと独立して、その関連付けられたストリームを結合的にデマップする。詳細には、本発明の実施態様によると、それぞれの単一ストリームデマッパおよびそれぞれのグループストリームデマッパは、最初にｙを観測してこの信号から他のすべての干渉ストリーム（即ち、グループのメンバでないストリーム）の寄与を干渉除去することでデマッピングを実施する。この干渉除去を実施するため、軟記号マッパは、まず、各信号の軟表現をＳＩＳＯ復号器からの軟情報を用いて再構築する。各デマッパにおいて、干渉ストリーム（即ち、グループのメンバでないストリーム）に対応する軟記号は、干渉ストリームのチャネル応答を介してフィルタされ、次に、得られた干渉信号が信号ｙから除去される。従って、各デマッパは、受信信号ｙの「雑音除去」版を、そのグループに割当てたストリームの視点から取得する。軟判定干渉除去に加えて、それぞれの単一ストリームデマッパは、受信信号ｙの「雑音除去」版を軟空間フィルタに通し、干渉除去プロセスから残留したすべての残留干渉の寄与を最小化し、かつ／または所望のストリームを強調する。
【００４８】
干渉ストリームの寄与を信号ｙから除去すると、それぞれの単一ストリームデマッパは、その「雑音除去された」信号の変化（variation）を使用して、その対応する複素記号ストリームを、その記号の構成ビットの各々に対するＬＬＲ値の形で軟情報を計算することで、デマップする。同様に、各グループストリームデマッパは、その「雑音除去された」信号の変化を使用して、その対応する複素記号ストリームのグループを、そのグループ内の各記号の構成ビット各々に対するＬＬＲ値の形で軟情報を計算することで、デマップする。本発明の実施態様によると、それぞれの単一ストリームデマッパは、記号（symbol）毎のビット数の指数関数であるビット毎計算量を有し、それぞれのグループストリームデマッパは、グループ内の記号数により記号毎ビット数の指数関数であるビット毎計算量を有する。従って、本発明の単一ストリームおよびグループストリームデマッパは、全記号にわたって結合的にデマップする先行技術の結合ストリームデマッパに比べて、削減された計算量を有する。本発明の別の実施態様によると、抑制探索技術を使用することで、各ストリームデマッパの計算量をさらに削減することができる。
【００４９】
それぞれの単一ストリームデマッパおよびグループストリームデマッパが、その対応記号集合をデマップすると、得られたＬＬＲ値は単一のＬＬＲ値の列に結合され、次にデインタリーブされて、送信機側の符号化ビット列ｃ2を表現／対応するＬＬＲ値の列を生成する。これらのデインタリーブＬＬＲ値は、ＳＩＳＯ復号器に対する事前入力となる。
【００５０】
事前入力が与えられると、ＳＩＳＯ復号器はさらにＬＬＲ値を洗練させ、情報ビット列ｕおよび符号化ビット列ｃ2に対する軟情報を、情報ビット列および符号化ビット列の事後情報を計算することで生成する。情報ビット列ｕの事後情報は硬判定モジュールに転送され、最終的に、硬判定モジュールでＬＬＲ値を使用して情報ビット列ｕを決定する。次に、符号化ビット列の事後情報およびこの事後情報の外部形が、それぞれインタリーブされ、次に記号ストリームの各々を構成するＬＬＲ値のストリームに逆多重化される。外部ＬＬＲ値は、記号ストリームをデマップする後続の繰り返しにおいて単一ストリームデマッパおよびグループストリームデマッパが用いる事前情報として、デマッパにフィードバックされる。次に、事後ＬＬＲ値は軟記号マッパに転送され、軟記号マッパはＬＬＲ値を使用して受信記号ストリームの各々に対応する軟記号を再構築する。その後、軟記号マッパは、再構築した軟記号を適切な単一ストリームデマッパおよびグループストリームデマッパに転送する。各デマッパは、軟記号を使用して、上述のように、受信記号ｙから干渉ストリームの寄与を干渉除去する。従って、その後、繰り返し検出プロセスが、繰り返される。
【００５１】
本発明により、ストリームをグループに割当て、グループ単位でデマップし、それにより受信機の処理能力と所望の受信機性能との間のバランスをとることを都合よく行うことができる。詳細には、ストリームが結合的に検出されるように、より多くのストリームが同一グループに追加されると、本発明のデマッパの性能は一般に向上する（即ち、デマッパが１つのグループストリームデマッパに集約されると、デマッパの性能は一般に向上する）。しかしながら、任意のグループの大きさを増加させると、デマッパ全体の計算量も増加する。本発明の実施態様によると、グループ数（即ち、単一ストリームデマッパおよびグループストリームデマッパの数）と各グループの大きさを調整することで、デマッパ全体の計算量を調整して受信機の処理能力と対応させ、所与の受信機の計算量に対して可能な最大性能を得ることができる。言い換えると、本発明は、受信機の処理能力を完全に利用する受信機性能を与えることができる。
【００５２】
本発明の他の特徴および利点は、添付図面を参照して、以下の説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
図２に、本発明の実施態様による受信機２００の機能アーキテクチャを示す。受信機２００は、Ｎr個の受信要素（Ｎr≧１）を有するＳＴＢＩＣＭ  ＭＩＭＯであり、Ｎt個の送信要素を有する送信機１１０のようなＳＴＢＩＣＭ送信機が無線チャネル１２０を介して送信した情報ビット列ｕを、繰り返し検出を使用して再生する。受信要素数Ｎrは、送信要素数Ｎtと等しくてもよいし、等しくなくてもよい。説明を簡単にするため、それぞれのチャネル使用中に、Ｎr＝Ｎt個の送信される記号ストリームがあり、各ストリームは固有の送信要素Ｎtにより送信されるという仮定の下で、本発明を説明する。従って、以下の議論および開示した式は、この仮定に基づく。それでもなお、当業者は、本発明がこの簡略化に限定されないことを認識するであろう。
【００５４】
例えば、各送信要素は時空間符号を用いるときのように、複数ストリームの何らかの線形結合を送信することができる。Ｎt×ｌの次元を有する時空間符号行列Φを考える。ここで、ｌは符号の時間次元を表す。符号化インタリーブビットｃ1を特定のコンステレーションから選択した複素記号にマップした後、この複素記号は長さｌのブロックに集められ、ｌ×１の次元の記号ベクトルｓとして表すことができる。ｓは次に時空間符号Φを通してマップされ、Ｎt×ｌの次元の新規送信ベクトルΦｓを生成する。Φｓのそれぞれの要素は、ｌ個の記号の何らかの結合を含み、この段階で固有のアンテナを介して送信される。これは、式（１）が示唆するように、各記号が固有のアンテナを介して送信される上記の仮定とは異なる。従って、本明細書で開示する式を時空間符号システムに適用するために、チャネル行列ＨをＨeq＝ＨΦで置換し、記号のデマッピングは、Ｎt個ではなく、ｌ個の記号にわたって行われるべきである。
【００５５】
受信機２００を再度参照する。各ストリームは上述のように、固有の送信要素Ｎtにより送信され、それぞれのチャネル使用中に受信機２００のＮr個の受信要素の各々はＮt個の送信要素の各々から発せられる記号ストリームを受信すると仮定する。受信要素が受信する記号ストリームを、記号ベクトルｙで表すことができる。チャネル１２０をＮr×Ｎtのチャネル行列Ｈで表現することができる。説明を簡単にするため、チャネル１２０は、ライスフェージングと各チャネル係数に対する単一利得とを有するフラット（周波数非選択性）であると仮定する。それでもなお、当業者は、周波数選択性チャネルに対して、受信機２００はＯＦＤＭ変調器を含んで（および同様に、対応する送信機はＯＦＤＭ変調器を含んで）効果的なフラットチャネルを実現できることを理解するであろう。受信機２００は、当業界で公知の標準的なチャネル推定方法を使用して、チャネル行列Ｈを決定することができる。説明を簡単にするため、受信機２００は、チャネル行列Ｈを完全に知っていると仮定する。
【００５６】
図２にさらに示すように、受信機２００は、Ｎr個の受信要素と接するデマッパ（内部復号器）２１０と、マルチプレクサ２２０およびデインタリーバ２２２を介してデマッパ２１０により生成される軟情報を受信する外部軟入力軟出力（ＳＩＳＯ）復号器２２４とを含む。図のように、受信機２００は繰り返し受信機（iterative receiver）で、ＳＩＳＯ復号器２２４が生成する軟情報は、インタリーバ２３８ａ／２３８ｂ、マルチプレクサ２４０ａ／２４０ｂ、および軟記号マッパ２４２の組合せを介して、デマッパ２１０にフィードバックされる。デマッパ２１０およびＳＩＳＯ復号器２２４は、この繰り返しループを介して軟情報を交換し、それぞれの繰り返しは、所望のＢＥＲ性能が達成されるまで軟情報を改善する。この時点で、硬判定モジュール２２６は、軟情報を使用して、情報ビット列ｕを決定する。
【００５７】
受信機２００の機能アーキテクチャを、１つまたは複数のマイクロプロセッサにわたるソフトウェアおよび／またはファームウェアに実装することができる。当業者は、受信機２００の各機能要素を単一プロセスとして、あるいは１つまたは複数のマイクロプロセッサにわたって実行する複数プロセスとして、実装することができることも認識するであろう。
【００５８】
受信機２００の動作をより詳細に参照する。本発明の実施態様によると、デマッパ２１０は、まず、ｙを観測してチャネル行列Ｈを知り、符号化ビットの各々に対する軟情報を決定することでＮt個の受信複素記号ストリームをデマップして、母体のＮtＭ個の符号化ビットにする。特に、デマッパ２１０はＮtＭ個の符号化ビットの各々に対するＬＬＲ値を計算する。しかしながら、重要なことは、本発明の実施態様によると、デマッパ２１０が、この記号ストリームのデマッピングをグループ単位で実施することである。
【００５９】
詳細には、図２に示すように、受信機２００は、デマッパ２１０に関連付けられるグループ構築モジュール２４４をさらに含む。本発明の実施態様によると、グループ構築モジュール２４４は、Ｎt個のストリームの各々をグループに割当て、各ストリームが一つのグループに割当てられる。或る特定の実施例において、グループ構築モジュール２４４はストリームをグループのメンバのみに割当てることができる。例として、グループ構築モジュール２４４は、高度の相関を示すストリームを同一のグループに割当てることができる。図２にさらに示すように、デマッパ２１０は、１つまたは複数の単一ストリームデマッパ３００および１つまたは複数のグループストリームデマッパ４００を含む。単一メンバのみを有するそれぞれのグループに対して、グループ構築モジュール２４４は、各ストリームをそれぞれの単一ストリームデマッパ３００に割当てる。同様に、複数のストリームメンバを有する各ストリームグループに対して、グループ構築モジュール２４４は、各グループをそれぞれのグループストリームデマッパ４００に割当てる。
【００６０】
一般に、受信機２００の任意のインスタンスに対して、グループ構築モジュール２４４は、同一数のストリームをそれぞれのマルチストリームグループに割当ててもよいし、異なる数のストリームをそれぞれのマルチストリームグループに割当ててもよい（１つより多くのマルチストリームグループがあると仮定）。さらに、受信機２００の任意のインスタンスに対して、グループ構築モジュール２４４は、マルチストリームグループのみを形成してもよいし、単一ストリームグループのみを形成してもよいし、またはマルチストリームグループと単一ストリームグループの両方の組合せを形成してもよい。極端な場合、グループ構築モジュール２４４は、Ｎt個のストリームすべてをメンバとして有する１つのグループのみを形成してもよいし、Ｎt個の単一ストリームグループを形成してもよい。従って、受信機２００の任意のインスタンスに対して、単一ストリームデマッパ３００およびグループストリームデマッパ４００の数を柔軟に構成することができる。重要なことは、本発明の実施態様によると、グループ構築モジュール２４４は、得られたデマッパ２１０の計算量（即ち、各デマッパ３００／４００の数およびメンバの大きさ）を受信機の処理能力に合わせるように、各グループの数と大きさを構成して、指定した受信機の計算量に対して可能な最大性能を提供することができる。
【００６１】
グループ構築モジュール２４４が、デマッパ２１０を構成し、各ストリームをグループに割当てたと仮定すると、それぞれの（以下で説明するように、最初の繰り返し以外の）繰り返しに対して、それぞれの単一ストリームデマッパ３００とそれぞれのグループストリームデマッパ４００は、その関連付けられたストリームを個別に、かつ他のデマッパと独立してデマップする。従って、それぞれの単一ストリームデマッパ３００は、その関連付けられたストリームを単体で、かつ他のすべてのストリームと独立してデマップする。同様に、各グループストリームデマッパ４００は、その関連ストリームを、グループ外の他のすべてのストリームと独立して結合的にデマップする。
【００６２】
詳細には、本発明の実施態様によると、それぞれの単一ストリームデマッパ３００およびそれぞれのグループストリームデマッパ４００は、まず、ｙを観測し、この記号ベクトルから他のすべての干渉ストリーム（即ち、グループのメンバでないストリーム）の寄与を除去／干渉除去することでデマッピングを実施する。デマッパは、この干渉除去動作を軟判定干渉除去のプロセスを介して実施する。この軟判定干渉除去を実施するため、軟記号マッパ２４２は、まず、ＳＩＳＯ復号器２２４からの軟情報を使用して各記号の軟表現を再構築する。得られた軟記号は、次にデマッパ２１０に転送され、必要に応じてそれぞれの単一ストリームデマッパおよびそれぞれのグループストリームデマッパに向けられる。各デマッパで、干渉ストリーム（即ち、グループのメンバでないストリーム）に対応する軟記号が、干渉ストリームのチャネル応答を介してフィルタされ、得られた干渉信号は、次にベクトルｙから除去される。従って、各デマッパは、受信信号ｙの「雑音除去」版（即ち、干渉を除去した版）を、グループに割当てたストリームの視点から取得する。「雑音除去」という用語に関して、すべての干渉が信号ベクトルｙから除去されなくともよいことに注意する。詳細には、干渉が信号ベクトルｙから除去される程度は、干渉信号が確実に再構築された程度に依存する。より再構築が正確になれば、干渉除去がより良くなる。逆に、再構築がより不正確になれば、より残留干渉が多くなる。
【００６３】
軟判定干渉除去に加えて、それぞれの単一ストリームデマッパ３００は、受信信号ベクトルｙから「雑音除去された」ものを空間フィルタに通し、干渉除去プロセスから残留したすべての残留干渉の寄与を最小化し、かつ／または所望のストリームを強調することもできる。一般に、受信機２００は繰り返しフィルタであるので、各デマッパにおける干渉除去の品質は、それぞれの繰り返しによって向上する。
【００６４】
干渉ストリームの寄与を信号ベクトルｙから除去すると、それぞれの単一ストリームデマッパは、その「雑音除去された」信号の変化（variation）を使用して、その対応する複素記号をデマップし、そのストリームを構成するＭ個の符号化ビットに戻す。同様に、各グループストリームデマッパは、信号ベクトルｙから「雑音除去された」ものの変化を使用して、その対応する受信複素記号のグループをデマップし、そのグループ内の各記号を構成するＭ個の符号化ビットに戻す。本発明の実施態様によると、それぞれの単一ストリームデマッパおよびそれぞれのグループストリームデマッパは、対応するデマップ記号ストリームを構成するＭ個のビットの各々に対する外部ＬＬＲ値の形で軟情報を計算することで、このデマッピングを実施する。従って、それぞれの単一ストリームデマッパ３００は、Ｍ個の外部ＬＬＲ値の列を、対応するデマップストリームに対して生成する。同様に、各グループストリームデマッパ４００は、Ｍ個の外部ＬＬＲ値の列を、そのグループ内のデマップ記号ストリームの各々に対して生成する。従って、デマッパ２１０は、複数の個々のＬＬＲ値列を異なる単一ストリームデマッパおよびグループストリームデマッパから生成し、ＬＬＲ値の総数はＮtＭとなる。
【００６５】
受信機２００の動作を続ける。様々なストリームに対するデマッパ２１０により生成された個々の外部ＬＬＲ値列は、次にマルチプレクサ２２０に転送され、マルチプレクサ２２０はＬＬＲ値を、図２のＬE1で表したＬＬＲ値の単一インタリーブ列に多重化し戻す。このＬＬＲ値の単一列は、次にデインタリーバ２２２に転送され、デインタリーバ２２２がＬＬＲ値をデインタリーブして、送信機側の符号化ビット列ｃ2を表現／対応するＬＬＲ値の列を生成する。ここで、符号化ビット列ｃ2を構成するＬ／Ｒ個のＬＬＲ値の列をデインタリーバ２２２が生成するよう、十分な記号が受信され、デマップされていることを仮定していることに注意する。これらのデインタリーブ化ＬＬＲ値が、ＳＩＳＯ復号器２２４に対する事前情報ＬA2になる。
【００６６】
事前情報ＬA2が与えられると、ＳＩＳＯ復号器はさらに、ビットの一時結合を知ればＬＬＲ値を洗練させ、情報ビット列（図２においてＬ’D2で表す）と符号化ビット列（図２においてＬD2で表す）との事後情報を計算することで、情報ビット列ｕおよび符号化ビット列ｃ2に対する軟情報を生成する。例として、ＢＣＪＲまたは、Ｐ．Ｒｏｂｅｒｔｓｏｎらによる“Ａ  ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  ｏｐｔｉｍａｌ  ａｎｄ  ｓｕｂ−ｏｐｔｉｍａｌ  ＭＡＰ  ｄｅｃｏｄｉｎｇ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ  ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｌｏｇ  ｄｏｍａｉｎ”、Ｐｒｏｃ，Ｉｎｔ．Ｃｏｎｆ．Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、１９９５年６月、１００９−１０１３頁で説明されている対数ＭＡＰアルゴリズムを使用して、ＳＩＳＯ復号器１３６を実装することができる。上記の文献を、あたかもその全体を完全に説明したかのように、参照により本明細書に援用する。それでもなお、当業者は、ＳＩＳＯ復号器２２４を本発明から逸脱することなく、他の方法で実装できることを認識するであろう。
【００６７】
事後情報Ｌ’D2が硬判定モジュール２２６に転送され、硬判定モジュール２２６がＬＬＲ値を使用して情報ビット列ｕを決定する。次に、符号化ビット列の事後情報が、全情報（即ち、ＬD2）および外部情報ＬE2の両方としてデマッパ２１０にフィードバックされる。外部情報ＬE2は、（モジュール２３７を介して）事前情報ＬA2を事後情報ＬD2から除去することで得られる。事前情報ＬA2の除去により、以前の計算値からの相関が最小化される。
【００６８】
外部情報ＬE2はインタリーバ２３８ａに転送され、インタリーバ２３８ａはＬＬＲ値をインタリーブしてデマッパ２１０に対する事前情報ＬA1とする。特に、事前情報ＬA1はデマルチプレクサ２４０ａに転送され、デマルチプレクサ２４０ａはＬＬＲ値を、Ｎt個の記号ストリームの各々を構成するＭ個のＬＬＲ値から成るＮt個のストリームに逆多重化する。これらＮt個のＬＬＲ値ストリームは図２において｛ＬA1（ｘ1），．．．，ＬA1（ｘNt）｝で表され、デマッパ２１０の適切な単一ストリームデマッパ３００とグループストリームデマッパ４００とに転送され、後続の記号ストリームのデマッピングに使用される。
【００６９】
同様に、全情報ＬD2はインタリーバ２３８ｂに転送され、インタリーバ２３８ｂはＬＬＲ値をインタリーブして、デマッパ２１０および軟記号マッパ２４２の両方に対する全事前情報ＬA1,Dにする。特に、全事前情報ＬA1,Dは、デマルチプレクサ２４０ｂに転送され、デマルチプレクサ２４０ｂはＬＬＲ値を、Ｎt個の記号ストリームの各々を構成するＭ個のＬＬＲ値から成るＮt個のストリームに逆多重化する。これらのＮt個のＬＬＲ値ストリームは、図２において｛ＬA1,D（ｘ1），．．．，ＬA1,D（ｘNt）｝で表され、（以下でさらに説明する）残留干渉モジュール２４６を介してデマッパ２１０に転送され、後続の記号ストリームのデマッピングに使用される。さらに、ＬＬＲ値ストリーム｛ＬA1,D（ｘ1），．．．，ＬA1,D（ｘNt）｝は、軟記号マッパ２４２にも転送される。
【００７０】
軟記号マッパ２４２の説明を続ける。このモジュールは、ＬＬＲ値ストリームをデマルチプレクサ２４０ｂから受信し、受信記号ストリームの各々に対応する軟記号を再構築する。図２に示すように、軟記号を、外部情報から導出したＬＬＲ値｛ＬA1（ｘ1），．．．，ＬA1（ｘNt）｝と比較して、復号器２２４からの全事後情報から導出したＬＬＲ値｛ＬA1,D（ｘ1），．．．，ＬA1,D（ｘNt）｝から再構築することが望ましい。この構成は、ＬＬＲ値｛ＬA1,D（ｘ1），．．．，ＬA1,D（ｘNt）｝が実際の送信記号に関するより多くの情報を含み、従って、そこから導出した軟記号と残留干渉とをより正確に再構築できるという点で望ましい。上述のように、軟記号マッパ２４２が生成した再構築記号は、デマッパ２１０の適切な単一ストリームデマッパ３００とグループストリームデマッパ４００とに転送され、その各々は軟記号を使用して受信信号ベクトルｙから干渉ストリームの寄与を干渉除去する。従って、その後、上述のように、繰り返し検出プロセスが繰り返される。
【００７１】
全体として、デマッパ２１０、ＳＩＳＯ復号器２２４、および軟記号マッパ２４２間の軟情報の交換は、所望のビットエラー率（ＢＥＲ）が達成されるまで継続する。この時点で、硬判定モジュール２２６により最終決定がなされる。硬判定モジュール２２６は、ＳＩＳＯ復号器２２４からの事後情報Ｌ’D2を使用して情報ビット列ｕを決定する。このモジュールが、ＬＬＲ値がＬ’D2≧０ならば“１”、そうでなければ“０”と決定する。
【００７２】
上述のように、繰り返し検出プロセスは、検出ループを介する第２または後続パスに対するものと仮定した。現時点で容易に分かるように、デマッパ２１０を介する初期パス／繰り返し中に、軟記号を再構築するためにＳＩＳＯ復号器２２４から軟記号マッパ２４２へ利用可能な軟情報はない。従って、この初期パス中にデマッパ２１０の単一ストリームおよびグループストリームデマッパが、メンバでない干渉ストリームの寄与を再構築すること、および軟判定干渉除去を実施することは不可能である。従って、本発明の実施態様によると、デマッパ２１０を介する初期パスに対して、それぞれの記号ストリームは単一ストリームデマッパ３００に割当てられ、単一ストリームデマッピングのみが実施される。それぞれの単一ストリームデマッパ３００は、軟判定干渉除去が実施不可能ならば、空間フィルタリングを使用して干渉ストリームの寄与を最小化するのみであることに注意する。その後、デマッパ２１０を介する第２および後続の繰り返し中に、ＳＩＳＯ復号器２２４からの軟情報が、軟記号の再構築に利用可能であり、軟判定干渉除去をそれにより実施することができる。従って、デマッパ２１０を介する第１パスの後、グループ構築モジュール２４４は、デマッパ２１０とグループの組合せとを初期化し、かつ／または単一ストリームデマッピングが上述のように実施される。
【００７３】
軟記号マッパ２４２、単一ストリームデマッパ３００、グループストリームデマッパ４００、およびグループ構築モジュール２４４をより詳細に参照する。軟記号マッパ２４２から始めると、上述のように、本モジュールは、ＳＩＳＯ復号器２２４からの軟情報を使用して、Ｎt個のストリームの各々に対する軟情報を再構築する。図のように、各記号は、外部情報から導出した事前フィードバックと比較して、復号器２２４からの全事後情報より導出した事前フィードバック｛ＬA1,D（ｘ1），．．．，ＬA1,D（ｘNt）｝から再構築される。
【００７４】
本発明の実施態様によると、それぞれの軟記号を次式で計算したｎ番目の記号の期待値として計算することができる。
【００７５】
【数１２】
2008533912.tif 000014
【００７６】
ここで、ｂi,mは、アルファベット
【００７７】
【数１３】
2008533912.tif 000015
【００７８】
の記号
【００７９】
【数１４】
2008533912.tif 000016
【００８０】
のｍ番目のビット値である。式（４）の第２の式は、インタリーブ化のため、記号内のビットが独立であるという仮定に従う。ＬＬＲの定義により、ビット確率
【００８１】
【数１５】
2008533912.tif 000017
【００８２】
を次式のように表すことができる。
【００８３】
【数１６】
2008533912.tif 000018
【００８４】
ここで、ＬA1、D（ｘn,m）は、ｎ番目のストリームのｍ番目のビットに対応するＬＬＲ値である。図のように、軟記号マッパ２４２により計算した軟記号は、軟判定干渉除去に対する必要に応じて、デマッパ２１０ならびに適切な単一ストリームデマッパおよびグループストリームデマッパに転送される。
【００８５】
図３に、本発明の実施態様によう単一ストリームデマッパ３００の一実施例の機能アーキテクチャを示す。説明を簡単にするため、図３のデマッパは、着目するｋ番目のストリームをデマップすると仮定する。デマッパ２１０内の単一ストリームデマッパの各インスタンスは、図３に示した機能アーキテクチャと類似していてもよい。
【００８６】
図示したように、単一ストリームデマッパは、干渉再構築モジュール３０２、干渉キャンセラ３０４、空間フィルタモジュール３０６、およびＡＰＰ（即ち、軟情報）計算器３０８を含む。上述のように、本発明の実施態様によると、それぞれの単一ストリームデマッパ３００は、軟判定干渉除去の組合せを使用して受信信号ベクトルｙからのすべての干渉ストリームの寄与（即ち、干渉）を除去し、次に軟空間フィルタリングを得られた信号に使用して、干渉除去プロセスから残留するすべての残留干渉の寄与を最小化し、かつ／または所望のストリームを拡張する。結果として、ｋ番目の受信ストリームは、干渉除去された干渉の量に依存して隔離および拡張される。その後、単一ストリームデマッパは、隔離および拡張されたｋ番目の受信ストリームを使用して、このストリームを各ビットに対して軟情報を計算することで、ストリームを構成するＭ個の符号化ビットにデマップする。干渉再構築モジュール３０２および干渉キャンセラ３０４は、軟判定干渉除去を実施し、空間フィルタモジュール３０６は、軟空間フィルタリングを実施し、ＡＰＰ計算器３０８は、デマッピングを実施する。
【００８７】
まず、干渉再構築モジュール３０２は、軟記号マッパ２４２からｋ番目の記号以外の再構築記号の各々を受信し、これらの記号をそのチャネル応答を介してフィルタし、受信記号ベクトルｙに対するそれらの有効な寄与を生成する。その後、干渉キャンセラ３０４は、（多重アクセス干渉（ＭＡＩ）とも称することができる）干渉ストリームのこれらの寄与を受信信号ベクトルｙから除去する。この結合動作は、次式で表すことができる。
【００８８】
【数１７】
2008533912.tif 000019
【００８９】
ここで、
【００９０】
【数１８】
2008533912.tif 000020
【００９１】
は干渉ストリームに対するチャネル応答の集合であり、
【００９２】
【数１９】
2008533912.tif 000021
【００９３】
は干渉ストリームの期待記号値の対応集合であり、
【００９４】
【数２０】
2008533912.tif 000022
【００９５】
は干渉ストリームの寄与を除去した「雑音除去」記号ベクトルである。ここでもまた、「雑音除去」という用語に関して、再構築軟記号の信頼性に依存して、
【００９６】
【数２１】
2008533912.tif 000023
【００９７】
はいくらかの残留干渉を有する可能性があることに注意する。軟記号の信頼性が上がれば、干渉記号の再構築の忠実度が上がり、干渉をより良く干渉除去することができる。逆に、不完全な再構築を使用すると残留干渉が残る。
【００９８】
上述のように、デマッパ２１０を介した初期パス中に、全ストリームはそれぞれの単一ストリームデマッパ３００に割当てられ、軟判定干渉除去は存在しない。軟判定干渉除去が存在しないことは、この時点で式（６）からより容易に分かり、軟記号マッパ２４２が再構築記号を与えないならば、第２項は事実上ゼロであることが分かる。従って、デマッパ２１０を介した初期パス中に、完全な干渉抑圧が、効果的に空間フィルタモジュール３０６に移される。
【００９９】
空間フィルタモジュール３０６に着目する。このモジュールは、所望のｋ番目のストリームに対して空間フィルタｗkを計算する。空間フィルタｗkは、ダイバーシティ利得を介して所望のｋ番目のストリームを拡張し、さらに干渉ストリームからのすべての残留干渉からの寄与を最小限にするよう設計される。従って、空間フィルタｗkを計算すると、その後、空間フィルタモジュール３０６は「雑音除去」信号ベクトル
【０１００】
【数２２】
2008533912.tif 000024
【０１０１】
をフィルタし、そのフィルタを介して所望のｋ番目のストリームで送信された記号のスカラ記号推定値
【０１０２】
【数２３】
2008533912.tif 000025
【０１０３】
を生成する。
【０１０４】
本発明の実施態様によると、空間フィルタモジュール３０６は、空間フィルタｗkをＭＭＳＥ（最小平均二乗誤差）フィルタとして計算することができる。定義により、ＭＭＳＥフィルタｗkは、ＭＭＳＥ推定値
【０１０５】
【数２４】
2008533912.tif 000026
【０１０６】
と所望の記号
【０１０７】
【数２５】
2008533912.tif 000027
【０１０８】
との間の平均二乗誤差を最小化する。言い換えると、ｗkはコスト関数
【０１０９】
【数２６】
2008533912.tif 000028
【０１１０】
を最小化する。    
標準適応フィルタ分析から、Ｊ(ｗ)の勾配をゼロに設定することでｗkを決定することができ、それによりｗkが次式で与えられる。
【０１１１】
【数２７】
2008533912.tif 000029
【０１１２】
式（６）を展開すると、
【０１１３】
【数２８】
2008533912.tif 000030
【０１１４】
を次式のように書き換えることができる。
【０１１５】
【数２９】
2008533912.tif 000031
【０１１６】
式（９）で与えた
【０１１７】
【数３０】
2008533912.tif 000032
【０１１８】
の形を用い、すべての記号が独立であると仮定すると、
【０１１９】
【数３１】
2008533912.tif 000033
【０１２０】
は次のようになる。
【０１２１】
【数３２】
2008533912.tif 000034
【０１２２】
ここで、
【０１２３】
【数３３】
2008533912.tif 000035
【０１２４】
、言い換えると、干渉記号の分散を含む対角行列である。同様に、式（９）で与えた
【０１２５】
【数３４】
2008533912.tif 000036
【０１２６】
の形を使用し、
【０１２７】
【数３５】
2008533912.tif 000037
【０１２８】
は次のように与えることができる。
【０１２９】
【数３６】
2008533912.tif 000038
【０１３０】
式（１０）および（１１）で式（８）を置換し、ＭＭＳＥフィルタｗkを次のように与えることができる。
【０１３１】
【数３７】
2008533912.tif 000039
【０１３２】
式（１２）において、記号
【０１３３】
【数３８】
2008533912.tif 000040
【０１３４】
の第２のモーメント
【０１３５】
【数３９】
2008533912.tif 000041
【０１３６】
を次式のように計算することができる。
【０１３７】
【数４０】
2008533912.tif 000042
【０１３８】
ここで、
【０１３９】
【数４１】
2008533912.tif 000043
【０１４０】
は式（５）で与えられる。記号
【０１４１】
【数４２】
2008533912.tif 000044
【０１４２】
の分散は次式のように計算することができる。
【０１４３】
【数４３】
2008533912.tif 000045
【０１４４】
ここで、記号
【０１４５】
【数４４】
2008533912.tif 000046
【０１４６】
の第２のモーメントは式（１３）で与えられ、記号
【０１４７】
【数４５】
2008533912.tif 000047
【０１４８】
の第１のモーメント
【０１４９】
【数４６】
2008533912.tif 000048
【０１５０】
は、式（４）および式（５）で示すように計算される。
【０１５１】
従って、受信機２００のそれぞれの繰り返しで、空間フィルタモジュール３０６は、式（１２）で与えたように所望のｋ番目のストリームに対する空間フィルタｗkを計算することができ、その後、空間フィルタを介して「雑音除去」記号ベクトル
【０１５２】
【数４７】
2008533912.tif 000049
【０１５３】
をフィルタし、ｋ番目のストリームで送信した記号のスカラ推定値
【０１５４】
【数４８】
2008533912.tif 000050
【０１５５】
を得ることができる。このフィルタ操作を
【０１５６】
【数４９】
2008533912.tif 000051
【０１５７】
で表すことができる。
【０１５８】
式（１２）に示すように、空間フィルタｗkは、ＳＩＳＯ復号器２３４からの軟情報に基づいており、従って、受信機２００のそれぞれの繰り返しで再計算／更新される。図２および３に示すように、受信機２００は残留干渉モジュール２４６を含む。このモジュールは、式（１３）および（１４）に示す記号の各々の第２モーメントと分散とを計算し、この情報を必要に応じて単一ストリームデマッパ３００の各インスタンスの空間フィルタ３０６に与えて、空間フィルタｗkの再計算／更新を担う。
【０１５９】
本発明の別の実施態様によると、空間フィルタｗkは、Ｋｏｓｈｙらによる“Ａ  Ｎｅｗ  Ｌｏｗ−Ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ  Ｄｅｍａｐｐｅｒ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ−Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  ＭＩＭＯ：  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ−Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃ  ａｎｄ  ＢＥＲ  Ａｎａｌｙｓｉｓ”、Ｐｒｏｃ，ＩＥＥＥ  ＩＣＡＳＳＰ‘０５、２００５年３月、ｖｏｌ．３、１０２９−１０３２頁で説明されている信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）最大化空間フィルタであることができる。上記文献を、あたかもその全体を完全に説明したかのように、参照により本明細書に援用する。ＳＩＮＲ最大化空間フィルタは本質的に、所望のストリームの平均電力の、他ストリームおよび雑音からの干渉の平均電力総和に対する比を最大化する調和フィルタである。当業者は、空間フィルタｗkを本発明から逸脱せずに、他の方法で設計できることを認識するであろう。
【０１６０】
ＡＰＰ計算器３０８に戻る。本モジュールは空間フィルタモジュール３０６からフィルタ記号推定値
【０１６１】
【数５０】
2008533912.tif 000052
【０１６２】
を取り、その記号のＭ個の構成ビットの軟情報を生成し、その後、軟情報をマルチプレクサ２２０に転送し、それにより記号のデマッピングを完了する。本発明の実施態様によると、ＡＰＰ計算器３０８は、ビットに対する事後ＬＬＲ値を計算することで軟情報を生成する。詳細には、観測
【０１６３】
【数５１】
2008533912.tif 000053
【０１６４】
が与えられると、ｋ番目のストリームのｍ番目のビット値に対する事後ＬＬＲ値を次式で定義することができる。
【０１６５】
【数５２】
2008533912.tif 000054
【０１６６】
ベイズ則を適用し、事前部
【０１６７】
【数５３】
2008533912.tif 000055
【０１６８】
を
【０１６９】
【数５４】
2008533912.tif 000056
【０１７０】
から除去すると、外部ＬＬＲは次式のように表すことができる。
【０１７１】
【数５５】
2008533912.tif 000057
【０１７２】
ここで、
【０１７３】
【数５６】
2008533912.tif 000058
【０１７４】
は、ｍ番目のビット値が値ｂ（即ち、＋１または−１）であるｋ番目のストリームに対応するすべての可能なビットベクトルｘの集合である。
【０１７５】
ＡＰＰ計算器３０８の出力は、ｋ番目のストリームを構成するＭ個のビットに対する事後ＬＬＲ値の列であり、それぞれのＬＬＲ値は、式（１５）で与えられる。この事後ＬＬＲ値列は図３におけるＬD1（ｘk）で表される。その後、ＬD1（ｘk）は、モジュール３１０を介して転送される。モジュール３１０において、マルチプレクサ２４０ａ／ＳＩＳＯ復号器２２４から得られ、かつ図３におけるＬA1（ｘk）で表されるＭ個のビットの各々に対する事前情報が、事後ＬＬＲ値から除去され、Ｍ個のビットに対する外部ＬＬＲ値列が得られる。それぞれの外部ＬＬＲ値は式（１６）で与えられ、外部値の列は図３のＬE1（ｘk）で表される。デマッパ２１０を介する初期パス中では、各記号ストリームは、上述のように単一ストリームとしてのデマッパであり、デマルチプレクサ２４０ａ／ＳＩＳＯ復号器２２４からの事前情報ＬA1（ｘk）は利用することができない、従って、事後ＬＬＲ値ＬD1（ｘk）は、まず、マルチプレクサ２２０に転送される。その後、単一ストリームデマッパ３００の各インスタンスに対して、外部ＬＬＲ値ＬE1（ｘk）が、マルチプレクサに転送される。
【０１７６】
以下は式（１６）の簡略化の概要であり、事前情報を追加し戻すことで得られる式（１５）の簡略形である。式（１６）の確率分布関数
【０１７７】
【数５７】
2008533912.tif 000059
【０１７８】
に関して、ＭＭＳＥ推定値
【０１７９】
【数５８】
2008533912.tif 000060
【０１８０】
は正規分布に近いことが知られている。従って、確率分布関数を次式で与えることができる。
【０１８１】
【数５９】
2008533912.tif 000061
【０１８２】
ここで、平均
【０１８３】
【数６０】
2008533912.tif 000062
【０１８４】
であり、実次元毎の分散
【０１８５】
【数６１】
2008533912.tif 000063
【０１８６】
である。式（９）で定義した
【０１８７】
【数６２】
2008533912.tif 000064
【０１８８】
に関して
【０１８９】
【数６３】
2008533912.tif 000065
【０１９０】
であり、条件付ＭＭＳＥ推定値の平均は次式のようになる。
【０１９１】
【数６４】
2008533912.tif 000066
【０１９２】
再び、式（９）の
【０１９３】
【数６５】
2008533912.tif 000067
【０１９４】
の定義を使用すると、条件付ＭＭＳＥ推定値の実次元毎の分散を次式のように得ることができる。
【０１９５】
【数６６】
2008533912.tif 000068
【０１９６】
式（１６）の
【０１９７】
【数６７】
2008533912.tif 000069
【０１９８】
項に関して、インタリーブ化のため、記号の構成ビットが独立であると仮定すると、この項を次式のように構成ビット確率の積として表すことができる。
【０１９９】
【数６８】
2008533912.tif 000070
【０２００】
ビット確率
【０２０１】
【数６９】
2008533912.tif 000071
【０２０２】
を、デマルチプレクサ２４０ａ／ＳＩＳＯ復号器２２４からの事前ＬＬＲ値に関して次式のように表すことができる。
【０２０３】
【数７０】
2008533912.tif 000072
【０２０４】
式（１７）、（１８）、（１９）、（２０）、および（２１）で式（１６）を置換し、最大対数近似
【０２０５】
【数７１】
2008533912.tif 000073
【０２０６】
を用いると、ｋ番目のストリームのｍ番目のビットの外部ＬＬＲ値を次式のように得ることができる。
【０２０７】
【数７２】
2008533912.tif 000074
【０２０８】
ここで、
【０２０９】
【数７３】
2008533912.tif 000075
【０２１０】
は、ｍ番目のビット値がｂ（即ち、＋１または−１）であるＭ×１のビットベクトルｘの集合を表し、ｘ[m]はｍ番目の要素
【０２１１】
【数７４】
2008533912.tif 000076
【０２１２】
を省略したｘのサブベクトルであり、ＬA1,[m](ｘk)はｍ番目の要素
【０２１３】
【数７５】
2008533912.tif 000077
【０２１４】
を省略したｋ番目のストリームに対する事前情報を含む（Ｍ−１）×１のベクトルである。ここでもまた、ＡＰＰ計算器３０８が計算した事後ＬＬＲ値は、事前情報
【０２１５】
【数７６】
2008533912.tif 000078
【０２１６】
を追加し戻した式（２２）である。式（２２）が示すように、ＡＰＰ計算器３０８は、先行技術の結合ストリームデマッパの場合のＭＮtの指数関数である計算量とは対照的に、記号毎ビット数Ｍの指数関数であるビット毎計算量を有する。
【０２１７】
図４に、本発明の実施態様によるグループストリームデマッパ４００の１実施例の機能アーキテクチャを示す。説明を簡単にするため、図４のデマッパは、グループ内のストリーム数が１より大きくＮt未満であるようなｋ番目のストリームグループをデマップすると仮定する。ここでもまた、１つのストリームから成るグループのサイズは、単一ストリームデマッパ３００を使用してデマップされる。Ｎt個のストリームから成るグループのサイズは、全ストリーム間で一度に結合検出することに対応する。デマッパ２１０内のグループストリームデマッパ４００の各インスタンスは、図４に示す機能アーキテクチャに類似していてもよい。
【０２１８】
図示したように、グループストリームデマッパ４００は、干渉再構築モジュール４０２、干渉キャンセラ４０４、およびＡＰＰ（即ち、軟情報）計算器４０６を含む。上述のように、本発明の実施態様によると、グループストリームデマッパ４００は、軟判定干渉除去を使用して、まず、受信信号ベクトルｙからのグループｋ以外の全干渉ストリームの寄与（即ち、干渉）を除去し、次に各ビットに対する軟情報を計算することで、各ストリームを構成するＭ個の符号化ビットにグループのストリームをデマップする。干渉再構築モジュール４０２および干渉キャンセラ４０４は、軟判定干渉除去を実施し、ＡＰＰ計算器４０６はデマッピングを実施する。
【０２１９】
まず、干渉再構築モジュール４０２は、軟記号マッパ２４２から、ｋ番目のグループ以外の全干渉ストリームの軟記号を再構築し、これらの記号をそのチャネル応答を介してフィルタして、受信信号ベクトルｙに対するそれらの有効な寄与を生成する。その後、干渉キャンセラ４０４は、受信信号ベクトルｙから干渉ストリームの寄与を除去し、干渉ストリームの寄与を除去した「雑音除去」信号ベクトルを生成する。ここでもまた、この結合動作を式（６）で示すように表すことができ、
【０２２０】
【数７７】
2008533912.tif 000079
【０２２１】
はｋ番目のグループにおける各ストリームからの寄与を含む「雑音除去」信号ベクトルを表す。ここでもまた、「雑音除去」という用語に関して、
【０２２２】
【数７８】
2008533912.tif 000080
【０２２３】
は干渉記号の再構築の信頼性に依存して、いくらかの残留干渉を有する可能性があることに注意する。再構築がより正確になれば、干渉除去がより良くなる。逆に、再構築がより不正確になれば、残留干渉はより多くなる。
【０２２４】
ＡＰＰ計算器４０６に戻る。このモジュールは、「雑音除去」信号ベクトル
【０２２５】
【数７９】
2008533912.tif 000081
【０２２６】
を干渉キャンセラ４０４から取得し、ｋ番目のグループに属する全記号の構成ビットに対して軟情報を結合的に計算し、その後、この軟情報をマルチプレクサ２２０に転送し、それによりグループ内記号のデマッピングを完了する。本発明の実施態様によると、ＡＰＰ計算器４０６は、グループ内記号の構成ビットに対して事後ＬＬＲ値を結合的に計算することで軟情報を生成する。詳細には、観測された
【０２２７】
【数８０】
2008533912.tif 000082
【０２２８】
が与えられると、ｋ番目のグループのｎ番目のストリームのｍ番目のビットに対する事後ＬＬＲ値は、次式で定義される。
【０２２９】
【数８１】
2008533912.tif 000083
【０２３０】
ベイズ則を適用し、事前部
【０２３１】
【数８２】
2008533912.tif 000084
【０２３２】
を
【０２３３】
【数８３】
2008533912.tif 000085
【０２３４】
から除去すると、外部ＬＬＲを次式で表すことができる。
【０２３５】
【数８４】
2008533912.tif 000086
【０２３６】
ここで
【０２３７】
【数８５】
2008533912.tif 000087
【０２３８】
は、ｎ番目のストリームのｍ番目のビット値が値ｂ（即ち、＋１または−１）であるｋ番目のグループのすべての可能なベクトルｘ(k)の集合である。
【０２３９】
ＡＰＰ計算器４０６の出力は、グループの各ストリームのＭ個のビットに対する事後ＬＬＲ情報の列であり、それぞれのＬＬＲ値は式（２３）で与えられることに注意する。この事後ＬＬＲ値のストリームは、ｋ番目のグループのストリームが数字１−Ｎであると仮定すると、図４における
【０２４０】
【数８６】
2008533912.tif 000088
【０２４１】
で表される。その後、事後ＬＬＲ値
【０２４２】
【数８７】
2008533912.tif 000089
【０２４３】
は、モジュール４０８を介して転送される。そこで、デマルチプレクサ２４０ａ／ＳＩＳＯ復号器２２４から取得され、かつ図４の
【０２４４】
【数８８】
2008533912.tif 000090
【０２４５】
で表されるＭ個のビットの各々に対する事前情報が、事後ＬＬＲ値から除去され、Ｍ個のビットに対する外部ＬＬＲ値の列が得られる。それぞれの外部ＬＬＲ値は、式（２４）で与えられ、外部値の列は、図４の
【０２４６】
【数８９】
2008533912.tif 000091
【０２４７】
で表される。外部ＬＬＲ値は、引き続いてマルチプレクサ２２０に転送され、それによりグループ内の記号のデマッピングを完了する。
【０２４８】
以下は式（２４）の簡略化、および対応する事後ＬＬＲ値の式の概要である。まず、式（２４）の
【０２４９】
【数９０】
2008533912.tif 000092
【０２５０】
から始めると、「雑音除去」信号ベクトル
【０２５１】
【数９１】
2008533912.tif 000093
【０２５２】
を次式で表すことができる。
【０２５３】
【数９２】
2008533912.tif 000094
【０２５４】
当業者が認識するように、チャネル推定値および送信記号に条件を付けると、
【０２５５】
【数９３】
2008533912.tif 000095
【０２５６】
はその平均と共分散行列で完全に決定される多変量複素正規分布である。式（２５）から、
【０２５７】
【数９４】
2008533912.tif 000096
【０２５８】
の平均を次式のように容易に得ることができる。
【０２５９】
【数９５】
2008533912.tif 000097
【０２６０】
（２６）
【０２６１】
【数９６】
2008533912.tif 000098
【０２６２】
の共分散行列
【０２６３】
【数９７】
2008533912.tif 000099
【０２６４】
は、次式のように計算することができる。
【０２６５】
【数９８】
2008533912.tif 000100
【０２６６】
ここで、
【０２６７】
【数９９】
2008533912.tif 000101
【０２６８】
はｋ番目のグループ以外の干渉記号の分散を含む対角行列であり、上付き文字†は複素共役転置行列を表し、
【０２６９】
【数１００】
2008533912.tif 000102
【０２７０】
は大きさＮrの単位行列である。上述したことと同様に、干渉記号の分散は式（１３）および（１４）で与えられ、残留干渉モジュール２４６によりＡＰＰ計算器４０６に与えられる。平均および共分散行列が与えられると、
【０２７１】
【数１０１】
2008533912.tif 000103
【０２７２】
は、次式で表すことができる完全に公知な多変量複素正規分布である。
【０２７３】
【数１０２】
2008533912.tif 000104
【０２７４】
ここで、
【０２７５】
【数１０３】
2008533912.tif 000105
【０２７６】
および
【０２７７】
【数１０４】
2008533912.tif 000106
【０２７８】
は、共分散行列
【０２７９】
【数１０５】
2008533912.tif 000107
【０２８０】
の行列式および逆行列をそれぞれ表す。式（２８）において、
【０２８１】
【数１０６】
2008533912.tif 000108
【０２８２】
はビットベクトル
【０２８３】
【数１０７】
2008533912.tif 000109
【０２８４】
から記号空間へのマッピングを表す。
【０２８５】
式（２４）の
【０２８６】
【数１０８】
2008533912.tif 000110
【０２８７】
項に戻ると、ベクトル
【０２８８】
【数１０９】
2008533912.tif 000111
【０２８９】
におけるビットの独立性が与えられれば、
【０２９０】
【数１１０】
2008533912.tif 000112
【０２９１】
は、構成ビットの確率の積として、次式のように表すことができる。
【０２９２】
【数１１１】
2008533912.tif 000113
【０２９３】
ビット確率
【０２９４】
【数１１２】
2008533912.tif 000114
【０２９５】
を、デマルチプレクサ２４０ａ／ＳＩＳＯ復号器２２４からの事前ＬＬＲ値の点から次式のように表すことができる。
【０２９６】
【数１１３】
2008533912.tif 000115
【０２９７】
式（２８）、（２９）および（３０）で式（２４）を置換し、標準最大対数近似
【０２９８】
【数１１４】
2008533912.tif 000116
【０２９９】
を用いると、ＡＰＰ計算器４０６により計算されるｋ番目のグループのｎ番目のストリームのｍ番目のビットに対する事後ＬＬＲ値は次式で与えられる。
【０３００】
【数１１５】
2008533912.tif 000117
【０３０１】
ここで、
【０３０２】
【数１１６】
2008533912.tif 000118
【０３０３】
である。
次に、事前部
【０３０４】
【数１１７】
2008533912.tif 000119
【０３０５】
を
【０３０６】
【数１１８】
2008533912.tif 000120
【０３０７】
から除去することでｋ番目のグループのｎ番目のストリームのｍ番目のビットに対する外部ＬＬＲ値
【０３０８】
【数１１９】
2008533912.tif 000121
【０３０９】
を得ることができ、この操作は上述のモジュール４０８により実施される。式（３１）および（３２）により示したように、各ビットに対して、ＡＰＰ計算器４０６により計算される事後ＬＬＲは２MNを上回るビットベクトルを仮定すること（グループ内のストリーム数はＮ（Ｎ＜Ｎt）であると仮定）を要し、従って、Ｎt個すべてのストリームにわたる結合検出と比較して、計算量が削減されている。
【０３１０】
グループ構築モジュール２４４が、Ｎt個すべてのストリームを含む単一グループを形成する場合、デマッパ２１０が単一グループデマッパ４００に集約されることに注意する。ここで、軟判定干渉除去が存在せず、上記のビット毎事後ＬＬＲ計算が同時送信ストリーム数Ｎtと記号毎ビット数Ｍの積の計算量を有する全ストリーム間の結合検出になるという点で、
【０３１１】
【数１２０】
2008533912.tif 000122
【０３１２】
である。
【０３１３】
本発明の別の実施態様によると、ＡＰＰ計算器４０６は、抑制探索ＡＰＰ（即ち、軟情報）計算器であることができる。詳細には、式（３１）および（３２）に関して、上述のように事後情報ＬＬＲを計算することで、上記ＡＰＰ計算器はｋ番目のグループにおける記号の構成ビットの軟情報を計算することができる。しかしながら、２MNを超えるビットベクトルを仮定するのではなく、Ｈｏｃｈｗａｌｄらによる“Ａｃｈｉｅｖｉｎｇ  ｎｅａｒ−ｃａｐａｃｉｔｙ  ｏｎ  ａ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｅｌｅｍｅｎｔ  ｃｈａｎｎｅｌ”、２００３年３月  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ，Ｃｏｍｍｕｎ，Ｖｏｌ．５１，ｎｏ．３，３８９−３９９頁で説明されているリスト球面検出（ＬＳＤ）またはＳ．Ｂａｒｏらによる“Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ＭＩＭＯ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｕｓｉｎｇ  ａｌｉｓｔ−ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ（ＬＩＳＳ）  ｄｅｔｅｃｔｏｒ”、２００３年５月  Ｐｒｏｃ．Ｉｎｔ．Ｃｏｎｆ．Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，２６５３−２６５７頁で説明されているリスト逐次（ＬＩＳＳ）検出器のような抑制検出技術を用いて、これらのビットベクトルのサブセットのみを考慮することもできる。上記の文献を、あたかもその全体を完全に説明したかのように、参照により本明細書に援用する。当業者は、本発明から逸脱することなく、他の抑制検出技術を使用することができることを認識するであろう。
【０３１４】
特に、抑制検出技術を用いることで、上述のように全探索を用いる場合と比較して、より大規模なグループを開発することが可能となる。従って、抑制検出技術を用いない場合よりも多くのストリームを結合的に検出できるので、性能をさらに改善することができる。
【０３１５】
特に、例えばＨｏｃｈｗａｌｄおよびＢａｒｏが示した抑制検出技術は、Ｎt個すべてのストリームを有する単一グループに適用されるのみであり、Ｎt個未満のストリームを有するグループには適用されない。特に、ＨｏｃｈｗａｌｄおよびＢａｒｏが示した技術は、受信信号ベクトルｙの雑音ベクトルｎが空間的に白色であることを仮定する。しかしながら、Ｎt個未満のストリームを有するグループ（即ち、ｋ番目のグループ）を使用するとき、この条件は満たされない。なぜならば、干渉キャンセラ４０４からの「雑音除去」信号ベクトル
【０３１６】
【数１２１】
2008533912.tif 000123
【０３１７】
内の雑音ベクトルは、さらに他グループからの干渉を含み、それにより信号ベクトル
【０３１８】
【数１２２】
2008533912.tif 000124
【０３１９】
を空間的に色づけするからである。従って、抑制探索技術をＮt個未満のストリームを有するグループに適用するためには、信号ベクトル
【０３２０】
【数１２３】
2008533912.tif 000125
【０３２１】
に対してさらなる信号条件付けを実施して、空間的に色づけした雑音を有するこの信号を、空間的に白色の雑音を有するものに効率的に変換する必要がある。このプロセスは「白色化」と呼ばれ、以下のように実施することができる。
【０３２２】
信号ベクトル
【０３２３】
【数１２４】
2008533912.tif 000126
【０３２４】
の雑音の共分散行列は、式（２７）の
【０３２５】
【数１２５】
2008533912.tif 000127
【０３２６】
で与えられる。コレスキー分解のような標準的な行列分解を用いると、雑音（厳密に述べると、加法性白色ガウス雑音に他グループからの干渉を加えたもの）の共分散行列は、次式のように分解することができる。
【０３２７】
【数１２６】
2008533912.tif 000128
【０３２８】
行列Ｃは、白色フィルタと呼ばれる。
【０３２９】
【数１２７】
2008533912.tif 000129
【０３３０】
にＣを左から掛けることで、式（２５）の信号モデルは次式のようになる。
【０３３１】
【数１２８】
2008533912.tif 000130
【０３３２】
【数１２９】
2008533912.tif 000131
【０３３３】
の新しい条件付信号を
【０３３４】
【数１３０】
2008533912.tif 000132
【０３３５】
と定義し、所望のｋ番目のグループに対する新しいチャネル行列を
【０３３６】
【数１３１】
2008533912.tif 000133
【０３３７】
と定義し、新しい雑音ベクトルを
【０３３８】
【数１３２】
2008533912.tif 000134
【０３３９】
と定義すると、ｋ番目のグループに関するＡＰＰ計算器４０６への入力信号に対する新規信号モデルは、次式のように得られる。
【０３４０】
【数１３３】
2008533912.tif 000135
【０３４１】
【数１３４】
2008533912.tif 000136
【０３４２】
はこの時点で空間的に白色、即ち、その共分散行列は単位行列であることを示すことができる。受信要素毎の雑音電力は、単位行列の対角要素で与えられ、すべて同一値１である。
【０３４３】
干渉キャンセラ４０４からの信号ベクトル
【０３４４】
【数１３５】
2008533912.tif 000137
【０３４５】
を条件付けして信号ベクトル
【０３４６】
【数１３６】
2008533912.tif 000138
【０３４７】
にする際、信号ベクトル
【０３４８】
【数１３７】
2008533912.tif 000139
【０３４９】
を抑制探索ＡＰＰ計算器４０６に適用することができる。例えば、信号ベクトル
【０３５０】
【数１３８】
2008533912.tif 000140
【０３５１】
が与えられると、リスト球面検出アプローチを用いる抑制探索ＡＰＰ計算器は、ｋ番目のグループのｎ番目のストリームのｍ番目のビットに対する事後ＬＬＲ値を次式のように計算することができる。
【０３５２】
【数１３９】
2008533912.tif 000141
【０３５３】
ここで、
【０３５４】
【数１４０】
2008533912.tif 000142
【０３５５】
であり、
【０３５６】
【数１４１】
2008533912.tif 000143
【０３５７】
は、ｎ番目のストリームのｍ番目のビットが値ｂを取り、
【０３５８】
【数１４２】
2008533912.tif 000144
【０３５９】
に関する或る特定の半径Ｒの内部にあるような候補ビットベクトルの集合（上記ビットベクトルが特定されていると仮定）を表す。式（３６）および（３７）は、上述の新規信号および雑音モデルで式（３１）および（３２）を置換することで得ることができる。当業者は、式（３６）および（３７）は同じとするが、異なる技術を使用して候補ビットベクトルを選択するような他の抑制探索技術も使用することができることを認識するであろう。
【０３６０】
特に、球面検出に基づくもののような先行技術の抑制探索技術は、或る特定の条件下でのみ妥当な計算量でＮt個すべてのストリーム間で結合ＡＰＰ計算を実施する。その条件の１つは、受信要素数Ｎrが送信ストリーム数Ｎt未満であってはならないということである。本発明によると、Ｎt＞ＮrであるＮt個のストリームの大規模グループのうち１つを結合マッピングする難問題を、Ｎr個を超えないより小規模な幾つかのグループに分割することができる。この小規模なグループでは、任意のグループにおいてストリームを結合的にデマップする必要がある。従って、本発明の「分割統治」アプローチを使用すると、それぞれのグループ内部には結合的に検知されているストリーム数と少なくとも等しい数の受信要素があり、それにより全グループ内部での抑制探索デマッパの使用が保証される。
【０３６１】
グループ構築モジュール２４４を参照する。上述のように、本モジュールは、Ｎt個のストリームの各々をそれぞれが１つまたは複数のメンバを有するグループに割当て、その後、各グループを単一ストリームデマッパ３００またはグループストリームデマッパ４００のいずれかに関連付ける。本発明の実施態様によると、グループ構築モジュール２４４は、ストリームをグループに割当て、受信機の処理能力と所望の受信機性能との間のバランスを取る。詳細には、デマッパ２１０の性能は、より多くのストリームが同一グループに追加されてストリームが結合的に検出されると、一般に向上する（即ち、デマッパ２１０の性能は、デマッパが１つのグループストリームデマッパに集中すると、一般に向上する）。しかしながら、任意のグループの大きさが増加すると、デマッパ２１０の全体計算量も増加する。例えば、それぞれのグループストリームデマッパが、グループ内ストリーム数と記号毎ビット数Ｍの指数関数であるビット単位の計算量を有する。本発明の実施態様によると、グループ構築モジュール２４４は、デマッパの全体計算量を調整して受信機の処理能力に対応させ、所与の受信機の計算量に対して可能な最大性能を得る。言い換えると、本発明は、受信機の処理能力を完全に利用する受信機の性能を与えることができる。
【０３６２】
詳細には、本発明の実施態様によると、受信機の処理能力および所望の性能に基づいて、グループ構築モジュール２４４に多数のグループと各グループが含むべきストリームメンバ数とを与えることができる。ここでもまた、各グループの数と大きさが、デマッパ２１０の全体計算量を決定する。各グループのサイズは同一であってもよいし、グループ間で可変であってもよい。本発明の実施態様によると、グループ構築モジュール２４４は、その後、より相関するストリームが同一グループに割当てられ、それにより性能を最大化するように、ストリームをグループに割当てることができる。
【０３６３】
例えば、受信機がＮg個のグループを処理でき、第１グループが第２グループより多くのメンバを含む、等（即ち、
【０３６４】
【数１４３】
2008533912.tif 000145
【０３６５】
）であるようにグループ毎のストリーム数が整列（即ち、変化）されると仮定する。本発明の実施態様によると、グループ構築モジュール２４４は、その後、ストリームを、ストリーム間の対単位の相関（pair-wise correlations）に基づいてＮg個のグループに割当てることができる。詳細には、グループ構築モジュール２４４にチャネル行列Ｈが与えられると仮定すると、このモジュールは、まず、
【０３６６】
【数１４４】
2008533912.tif 000146
【０３６７】
である全ストリームｐおよびｑ間の対単位の相関
【０３６８】
【数１４５】
2008533912.tif 000147
【０３６９】
を次式のように計算することができる。
【０３７０】
【数１４６】
2008533912.tif 000148
【０３７１】
その後、最大サイズ（即ち、
【０３７２】
【数１４７】
2008533912.tif 000149
【０３７３】
）のグループから始めて、グループ構築モジュール２４４は、Ｎs＝Ｎt個のストリームの利用可能プールが与えられると、サイズ
【０３７４】
【数１４８】
2008533912.tif 000150
【０３７５】
のすべての可能なストリーム分類を列挙する。一般に、
【０３７６】
【数１４９】
2008533912.tif 000151
【０３７７】
個のそのような仮想グループがある。これらのグループを
【０３７８】
【数１５０】
2008533912.tif 000152
【０３７９】
で表すことができる。例として、Ｎs＝Ｎt＝４かつ
【０３８０】
【数１５１】
2008533912.tif 000153
【０３８１】
の場合を考えると、可能な分類は
【０３８２】
【数１５２】
2008533912.tif 000154
【０３８３】
である。
【０３８４】
上記各グループ
【０３８５】
【数１５３】
2008533912.tif 000155
【０３８６】
に対して、グループ構築モジュール２４４が、グループ相関メトリック値を決定し、次に、最高メトリック値を有するグループを第１グループのメンバとして選択することができる。例えば、グループ構築モジュール２４４は、各グループのメンバ間のすべての対単位の相関値に対する平均相関を使用することができる。上記の例において、各グループに対して３個
【０３８７】
【数１５４】
2008533912.tif 000156
【０３８８】
の可能な対の分類がある。グループ相関メトリック値は、これらの
【０３８９】
【数１５５】
2008533912.tif 000157
【０３９０】
個の対の相関値の平均である。
【０３９１】
【数１５６】
2008533912.tif 000158
【０３９２】
がグループ相関メトリック値に対して最高値を有する（即ち、
【０３９３】
【数１５７】
2008533912.tif 000159
【０３９４】
）と仮定すると、グループ構築モジュール２４４は、
【０３９５】
【数１５８】
2008533912.tif 000160
【０３９６】
を最初のグループとして選択するであろう。
【０３９７】
次に、グループ構築モジュール２４４は、選択したグループのメンバをＮs個のストリームから除去し、それにより次グループの
【０３９８】
【数１５９】
2008533912.tif 000161
【０３９９】
個のストリームに対する利用可能プールを生成することができる。上述と同じプロセスを用いて、グループ構築モジュールは、次に残留ストリームを使用して指定サイズ
【０４００】
【数１６０】
2008533912.tif 000162
【０４０１】
の新規グループを構築し、これを第２選択グループとして指定することができる。グループ構築モジュール２４４は、次にこの第２グループ内のストリームを
【０４０２】
【数１６１】
2008533912.tif 000163
【０４０３】
個のストリームから除去して残りの未割当てのストリームを生成し、第３グループの構築を進めることができる。グループ構築モジュールは、このプロセスを、すべてのストリームが各種グループに割当てられるまで繰り返すことができる。
【０４０４】
特に、グループ構築モジュール２４４がＮg個のグループを形成するよう統計的に構成されると仮定すると、上述のグループ構築プロセスは、硬制御を計算量に対して強制する。なぜならば、上述のグループ構築プロセスは常に、ストリーム間の実際の相関に関わらず、同一数のグループを生成するからである。しかしながら、チャネルが変化するとストリーム間の相関も変化する。本発明の実施態様によると、チャネル相関と計算量との間のより強力な結合を可能とするため、グループ構築モジュール２４４に制御ノブ
【０４０５】
【数１６２】
2008533912.tif 000164
【０４０６】
を追加することができる。制御ノブ
【０４０７】
【数１６３】
2008533912.tif 000165
【０４０８】
は、グループ相関メトリック値に対する閾値である。本発明の本実施態様によると、グループ相関モジュールは、Ｎg個のグループを上述のように形成することができる。その後、グループ構築モジュールは、Ｎg個のグループからグループ相関メトリック値が
【０４０９】
【数１６４】
2008533912.tif 000166
【０４１０】
と等しいかまたは超過するグループのみを選択し、これらのグループをそれぞれのグループストリームデマッパ４００に割当てることができる。この基準を満たさないグループに関しては、グループ構築モジュールは、これらグループのストリームをそれぞれの単一ストリームデマッパ３００に割当てる。制御ノブ
【０４１１】
【数１６５】
2008533912.tif 000167
【０４１２】
をゼロ（０）および１の間の値を有するように定義して、グループ相関メトリック値に対応させることができる。特に、
【０４１３】
【数１６６】
2008533912.tif 000168
【０４１４】
のとき、グループ構築モジュールは、全ストリームをそれぞれの単一ストリームデマッパに割当てる。同様に、
【０４１５】
【数１６７】
2008533912.tif 000169
【０４１６】
のとき、グループ構築モジュールは元のグループを維持し、各グループをそれぞれのグループストリームデマッパまたは単一ストリームデマッパに、グループの大きさに基づいて割当てる。
【０４１７】
当業者は、本発明から逸脱せずに、上述以外のプロセスを用いて、グループ構築モジュール２４４はストリームをグループに割当てることができることを認識するであろう。
【０４１８】
本発明をその特定の実施態様に関連させて説明したが、多数の他の変形および修正および他の使用方法が、当業者に対して明らかであろう。従って、本発明は本明細書の特定の開示により限定されず、添付の請求項によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【０４１９】
【図１Ａ】先行技術のＳＴＢＩＣＭ  ＭＩＭＯシステムの機能アーキテクチャを示す図である。
【図１Ｂ】先行技術のＳＴＢＩＣＭ  ＭＩＭＯ送信機の機能アーキテクチャを示す図である。
【図１Ｃ】先行技術のＳＴＢＩＣＭ  ＭＩＭＯ受信機の機能アーキテクチャを示す図である。
【図２】本発明の実施態様によるＳＴＢＩＣＭ  ＭＩＭＯ受信機の機能アーキテクチャを示し、受信機は１つまたは複数のグループストリームデマッパおよび／あるいは１つまたは複数の単一ストリームデマッパを含む図である。
【図３】本発明の実施態様による単一ストリームデマッパの機能アーキテクチャを示す図である。
【図４】本発明の実施態様によるグループストリームデマッパの機能アーキテクチャを示す図である。
【図１Ａ】
2008533912.tif 000170
【図１Ｂ】
2008533912.tif 000171
【図１Ｃ】
2008533912.tif 000172
【図２】
2008533912.tif 000173
【図３】
2008533912.tif 000174
【図４】
2008533912.tif 000175
【国際調査報告】
2008533912.tif 000176