(57)【要約】  復号特性の劣化を抑え、かつ演算量の少ないＢＩＣＭ-ＩＤ技術を提供する。  符号化されインターリーブ処理された受信信号と事前情報とを用いて第１の外部情報を出力する復調器と、第１の外部情報をデインターリーブ処理して第２の外部情報を出力するデインターリーバと、第２の外部情報を用いて第３の外部情報を出力する復号器と、第３の外部情報をインターリーブ処理して第４の外部情報を出力するインターリーバとを有し、第４の外部情報を復調器の事前情報とすることで繰り返し復号処理を行う受信装置において、復調器は、受信信号点候補を複数生成する生成部と、事前情報の大きさと、複数の受信信号点候補と受信信号との間の距離とに基づき、第１の外部情報作成に用いる受信信号点候補を絞り込む絞込み部と、絞込まれた受信信号点候補と事前情報と受信信号とに基づき、第１の外部情報を作成する尤度演算部と、を有する。
2015156058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信側で符号化されインターリーブ処理された信号を受信し、該受信した受信信号と事前情報とを用いて第１の外部情報を作成して出力する復調器と、
前記第１の外部情報を、前記インターリーブ処理の逆処理となるデインターリーブ処理して第２の外部情報を出力するデインターリーバと、
前記第２の外部情報を用いて第３の外部情報を作成して出力する復号器と、
前記第３の外部情報を、前記デインターリーブ処理の逆処理となるインターリーブ処理して第４の外部情報を出力するインターリーバとを有し、
前記第４の外部情報を前記事前情報として前記復調器へ入力することにより、繰り返し復号処理を行う受信装置であって、
前記復調器は、
受信信号点候補を複数生成する受信信号点候補生成部と、
前記事前情報の大きさと、前記受信信号点候補生成部で生成した複数の受信信号点候補と前記復調器で受信した受信信号との間の距離とに基づき、前記生成した複数の受信信号点候補の中から、前記第１の外部情報作成に用いる受信信号点候補を絞り込む受信信号点候補絞込み部と、
前記絞込まれた受信信号点候補と前記事前情報と前記受信信号とに基づき、前記第１の外部情報を作成する尤度演算部と、
を有することを特徴とする受信装置。
【請求項２】
請求項１に記載された受信装置であって、
前記受信信号点候補絞込み部は、前記事前情報の大きさに基づき、前記第１の外部情報作成に用いる受信信号点候補の数を決定し、前記受信信号点候補生成部で生成した複数の受信信号点候補と前記復調器で受信した受信信号との間の距離に基づき、前記第１の外部情報作成に用いる受信信号点候補を決定することを特徴とする受信装置。
【請求項３】
請求項１に記載された受信装置であって、
前記復調器は、前記受信信号点候補生成部で生成された受信信号点候補と前記受信信号とに基づきメトリック演算値を算出するメトリック演算部を含み、
前記受信信号点候補絞込み部は、前記受信信号点候補生成部で生成した複数の受信信号点候補と前記復調器で受信した受信信号との間の距離として、前記メトリック演算値を用いることを特徴とする受信装置。
【請求項４】
請求項１に記載された受信装置であって、
前記受信信号点候補絞込み部は、前記受信信号点候補生成部が生成した複数の受信信号点候補の中から、前記復調器で受信した受信信号との間の距離が任意の値ｒ１以下となる受信信号点候補を、前記第１の外部情報作成に用いる受信信号点候補として絞り込むものであり、前記事前情報が大きくなるに従い前記ｒ１の値を小さくすることにより、前記第１の外部情報作成に用いる受信信号点候補を少なくすることを特徴とする受信装置。
【請求項５】
請求項１に記載された受信装置であって、
前記復調器は、前記受信信号点候補生成部で生成された受信信号点候補と前記受信信号とに基づきメトリック演算値を算出するメトリック演算部を含み、
前記受信信号点候補絞込み部は、前記算出されたメトリック演算値が任意の値ｒ２以下となる受信信号点候補を、前記第１の外部情報作成に用いる受信信号点候補として絞り込むものであり、前記事前情報が大きくなるに従い前記ｒ２の値を小さくすることにより、前記第１の外部情報作成に用いる受信信号点候補を少なくすることを特徴とする受信装置。
【請求項６】
請求項１に記載された受信装置であって、
前記受信信号点候補絞込み部は、前記事前情報の大きさを、前記事前情報の相互情報量により判定、又は、前記事前情報の統計量である分散又は標準偏差又は最大値又は最頻値又は絶対値の平均値により判定することを特徴とする受信装置。
【請求項７】
送信側で符号化されインターリーブ処理された信号を受信し、該受信した受信信号と事前情報とを用いて第１の外部情報を作成して出力する復調器と、
前記第１の外部情報を、前記インターリーブ処理の逆処理となるデインターリーブ処理して第２の外部情報を出力するデインターリーバと、
前記第２の外部情報を事前情報として用いて第３の外部情報を作成して出力する復号器と、
前記第３の外部情報を、前記デインターリーブ処理の逆処理となるインターリーブ処理して第４の外部情報を出力するインターリーバとを有し、
前記第４の外部情報を前記事前情報として前記復調器へ入力することにより、繰り返し復号処理を行う受信装置であって、
前記復調器は、
受信信号点候補を複数生成する受信信号点候補生成部と、
前記繰り返し復号処理の処理回数と、前記受信信号点候補生成部で生成した複数の受信信号点候補と前記復調器で受信した受信信号との間の距離とに基づき、前記生成した複数の受信信号点候補の中から、前記第１の外部情報作成に用いる受信信号点候補を絞り込む受信信号点候補絞込み部と、
前記絞り込まれた受信信号点候補と前記事前情報と前記受信信号とに基づき、前記第１の外部情報を作成する尤度演算部と、
を有することを特徴とする受信装置。
【請求項８】
請求項７に記載された受信装置であって、
前記受信信号点候補絞込み部は、前記繰り返し復号処理の処理回数に基づき、前記第１の外部情報作成に用いる受信信号点候補の数を決定し、前記受信信号点候補生成部で生成した複数の受信信号点候補と前記復調器で受信した受信信号との間の距離に基づき、前記第１の外部情報作成に用いる受信信号点候補を決定することを特徴とする受信装置。
【請求項９】
請求項７に記載された受信装置であって、
前記復調器は、前記受信信号点候補生成部で生成された受信信号点候補と前記受信信号とに基づきメトリック演算値を算出するメトリック演算部を含み、
前記受信信号点候補絞込み部は、前記受信信号点候補生成部で生成した複数の受信信号点候補と前記復調器で受信した受信信号との間の距離として、前記算出されたメトリック演算値を用いることを特徴とする受信装置。
【請求項１０】
請求項７に記載された受信装置であって、
前記受信信号点候補絞込み部は、前記受信信号点候補生成部が生成した複数の受信信号点候補の中から、前記復調器で受信した受信信号との間の距離が任意の値ｒ１以下となる受信信号点候補を、前記第１の外部情報作成に用いる受信信号点候補として絞り込むものであり、前記繰り返し復号処理の処理回数が大きくなるに従い前記ｒ１の値を小さくすることにより、前記第１の外部情報作成に用いる受信信号点候補を少なくすることを特徴とする受信装置。
【請求項１１】
請求項７に記載された受信装置であって、
前記復調器は、前記受信信号点候補生成部で生成された受信信号点候補と前記受信信号とに基づきメトリック演算値を算出するメトリック演算部を含み、
前記受信信号点候補絞込み部は、前記算出されたメトリック演算値が任意の値ｒ２以下となる受信信号点候補を、前記第１の外部情報作成に用いる受信信号点候補として絞り込むものであり、前記繰り返し復号処理の処理回数が大きくなるに従い前記ｒ２の値を小さくすることにより、前記第１の外部情報作成に用いる受信信号点候補を少なくすることを特徴とする受信装置。
【請求項１２】
送信側で符号化されインターリーブ処理された信号を受信し、該受信した受信信号と事前情報とを用いて第１の外部情報を作成して出力する復調器と、
前記第１の外部情報を、前記インターリーブ処理の逆処理となるデインターリーブ処理して第２の外部情報を出力するデインターリーバと、
前記第２の外部情報を用いて第３の外部情報を作成して出力する復号器と、
前記第３の外部情報を、前記デインターリーブ処理の逆処理となるインターリーブ処理して第４の外部情報を出力するインターリーバと、
を有し、前記第４の外部情報を前記事前情報として前記復調器へ入力することにより繰り返し復号処理を行う繰り返し復号処理部を、Ｎ（Ｎ：２以上の整数）個備える受信装置であって、
前記Ｎ個の繰り返し復号処理部は、それぞれ、前記受信装置で行われるｎ（ｎ：２以上の整数）回の繰り返し復号処理を分担して行うように、それぞれの繰り返し復号処理部における繰り返し復号処理の順番と回数とが設定され、第１の繰り返し復号処理部に設定された回数の繰り返し復号処理を終了すると、前記第１の繰り返し復号処理部から出力された前記事前情報を、前記第１の繰り返し復号処理部の次に繰り返し復号処理を行う第２の繰り返し復号処理部へ出力し、前記第２の繰り返し復号処理部は、前記第１の繰り返し復号処理部から出力された前記事前情報を、前記第２の繰り返し復号処理部の前記復調器へ入力することにより繰り返し復号処理を行うことを特徴とする受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信側において符号化されインターリーブ（ビット順序入れ替え）された情報ビットを、受信側において、復調器、デインターリーバ、復号器、インターリーバを用いて繰り返し復号処理を行う無線通信技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線通信において、複数のアンテナを用いて通信速度や信頼性を向上させる技術である、ＭＩＭＯ(Multiple Input Multiple Output)が、セルラシステムや無線ＬＡＮ（Local Area Network）システム等、多くのシステムで採用されている。ＭＩＭＯにおいて、複数アンテナから出力され、無線伝搬路で混ざり合った信号から元の送信信号を推定するＭＩＭＯ復調処理として、最尤推定(ＭＬ: Maximum likelihood estimation)法がある。最尤推定法は、受信信号に対する事前知識がない状態では、最適な復調方式として知られている。【０００３】
最尤推定法では、起こり得る全ての受信信号点候補と受信信号とを比較する事で元の信号を推定するため、アンテナ数が大きい場合や送信信号の変調多値数が大きい場合には、受信信号点候補が指数関数的に増加し、演算量が膨大となる。【０００４】
このような場合において、処理量を削減しつつ復調特性劣化を抑える手法として、ＱＲ分解とＭアルゴリズムを用いた手法（非特許文献１参照）や、ＳＤ(Sphere Decoding)といった手法（非特許文献２参照）が提案されている。これらの演算量を削減する手法では、最尤推定法による処理に用いる受信信号点候補を絞り込む事により、演算量を削減している。【０００５】
一方で、ＢＩＤＭ-ＩＤ(繰り返し復号処理： Bit Interleaved Coded Modulation with Iterative Decoding)という技術（非特許文献３参照）が提唱され、注目を浴びている。ＢＩＣＭ-ＩＤでは、変調に対する復調処理と符号化に対する復号処理とを繰り返して実行し、優れた復号特性を実現する。ＢＩＣＭ-ＩＤの特性は、復調器と復号器の個々の特性ではなく、それらの整合（マッチング）により決定される。ＢＩＣＭ-ＩＤでは、非特許文献４で提唱されたＥＸＩＴ(Extrinsic Information Transfer)解析を用いて収束特性を解析し、優れた復号特性を実現する復調器と復号器を設計する事ができる。【０００６】
非特許文献５では、最も単純な符号とされる反復符号を基本とした符号により符号化を行い、非Ｇｒａｙマッピングと拡張マッピングを用いた多値変調を行う事により、伝送レート損失が小さく、復号器の処理量が小さいＢＩＣＭ-ＩＤを提供する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】“Reduced Complexity Space Division Multiplexing Receives”, “VTC200, Lucent Technologies Bell Labs”, “2000”, “Geert Awater, Allert van Zelst, Richard van Nee 著”
【非特許文献２】“A Universal Lattice Code Decoder for Fading Channels”, “IEEE Trans. on Inform. Theory, Vol. 45, No. 5, pp.1639-1642”, “July, 1999”, “E. Viterbo, and J. Boutros 著”
【非特許文献３】X. Li and J. A. Ritcey, “Bit-Interleaved Coded Modulation with Iterative Decoding,” IEEE Communications Letters, vol. 1, pp. 169171, 1997
【非特許文献４】S. ten Brink, “Convergence Behavior of Iteratively Decoded Parallel Concatenated Codes,” IEEE Transactions on Communications, vol. 49, No. 10, pp. 1727-1737, October 2001
【非特許文献５】T. Yano  and T. Matsumoto, “Arithmetic extended-mapping for BICM-ID with repetition codes,”International ITG Workshop on Smart Antennas, WSA 2009, Berlin, Germany, February 2009.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＢＩＣＭ-ＩＤに例えばＭＩＭＯを適用した場合、ＭＩＭＯ復調器の入力には、復号器からの事前情報のフィードバックがある。ＭＩＭＯ復調器において、受信信号に加えて事前情報を用いる事により、復号器出力の最大事後確率(ＭＡＰ：Maximum a posteriori probability estimation)を求める事が可能となる。しかしながら、送信信号の変調多値数が大きい場合には、受信信号点候補が指数関数的に増加し、ＭＩＭＯ復調器の演算量が膨大となる。また、ＢＩＣＭ-ＩＤでは復調処理を複数回繰り返すため、１回あたりのＭＩＭＯ復調器の演算量の削減が、繰り返し復号処理を行わないシステムに比べてより重要となる。【０００９】
本発明の目的は、ＢＩＣＭ-ＩＤ（繰り返し復号処理）を用いる無線通信システムや受信装置において、復号特性の劣化を抑えることができ、かつ演算量の少ない繰り返し復号処理技術を提供する事にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、本発明の代表的な構成は、次のとおりである。すなわち、
送信側で符号化されインターリーブ処理された信号を受信し、該受信した受信信号と事前情報とを用いて第１の外部情報を作成して出力する復調器と、
前記第１の外部情報を、前記インターリーブ処理の逆処理となるデインターリーブ処理して第２の外部情報を出力するデインターリーバと、
前記第２の外部情報を用いて第３の外部情報を作成して出力する復号器と、
前記第３の外部情報を、前記デインターリーブ処理の逆処理となるインターリーブ処理して第４の外部情報を出力するインターリーバとを有し、
前記第４の外部情報を前記事前情報として前記復調器へ入力することにより、繰り返し復号処理を行う受信装置であって、
前記復調器は、
受信信号点候補を複数生成する受信信号点候補生成部と、
前記事前情報の大きさと、前記受信信号点候補生成部で生成した複数の受信信号点候補と前記復調器で受信した受信信号との間の距離とに基づき、前記生成した複数の受信信号点候補の中から、前記第１の外部情報作成に用いる受信信号点候補を絞り込む受信信号点候補絞込み部と、
前記絞込まれた受信信号点候補と前記事前情報と前記受信信号とに基づき、前記第１の外部情報を作成する尤度演算部と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
ＢＩＣＭ-ＩＤ（繰り返し復号処理）を用いる無線通信システムや受信装置において、復号特性の劣化を抑えることができ、かつ演算量を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態における無線通信システムの構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態におけるＭＩＭＯ復調器の構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態において、尤度演算で用いる受信信号点候補を、メトリックの大きさで絞り込む方法の一例を示す図である。
【図４】第１の実施形態において、尤度演算で用い信号点候補を、階層的なツリー構造を用いて絞り込む方法の一例を示す図である。
【図５】第１の実施形態におけるＢＩＣＭ-ＩＤ処理の一例のフローチャートを示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態におけるＭＩＭＯ復調器の構成を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施形態におけるＢＩＣＭ-ＩＤのハードウェア構成を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態における信号処理の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態を、図１〜図５を用いて説明する。
【００１４】
図１は、第１の実施形態における無線通信システムの構成、つまり、ＢＩＣＭ−ＩＤを用いた送信装置及び受信装置の基本構成を示す図である。この構成は、送信側の変調器としてＭＩＭＯ変調器１２を用い、受信側の復調器としてＭＩＭＯ復調器１５を用いること以外は、従来のＢＩＣＭ−ＩＤの基本構成と同じ構成である。
【００１５】
送信装置は、符号化器１０と、情報ビットの順序を乱数的に入れ替えるインターリーバ１１と、ＭＩＭＯ変調器１２と、複数のアンテナ１２ａとを含むように構成される。受信装置は、複数のアンテナ１５ａと、ＭＩＭＯ復調器１５と、情報ビットの順序を元の順序に戻すデインターリーバ１６と、復号器１７と、インターリーバ１８とを含むように構成される。
【００１６】
送信装置（ＭＩＭＯ変調器１２）の複数のアンテナ１２ａから無線送信された信号は、無線チャネル、つまり無線伝搬路１４を介して、受信装置（ＭＩＭＯ復調器１５）の複数のアンテナ１５ａで受信される。受信装置で受信された受信信号には、無線伝搬路１４の状態を示すチャネル情報１４ａやノイズが反映される。
【００１７】
送信装置において、符号化器１０は、入力される所定のひとまとまりの情報ビット１０ａ（例えばビット数ｇ）を符号化し、情報ビット１０ｂ（例えばビット数ｈ）として、インターリーバ１１に出力する。インターリーバ１１は、符号化された全符号語ビット（情報ビット１０ｂ）のビット順序を乱数的に入れ替えるインターリーブ処理を行って、情報ビット１１ａを生成し、ＭＩＭＯ変調器１２へ出力する。ＭＩＭＯ変調器１２では、無線伝搬路１４に応じた変調処理を行い、変調信号（送信シンボル）をアンテナ１２ａから出力する。
【００１８】
受信装置において、ＭＩＭＯ復調器１５は、アンテナ１５ａから入力された受信信号（受信シンボル）に対して復調処理を行い、情報ビット１５ｂ（第１の外部情報）をデインターリーバ１６に出力する。デインターリーバ１６は、送信側で符号化されインターリーブされた全符号語ビット（情報ビット１１ａ）に対応するビット尤度信号を一旦蓄えて、送信側のインターリーバ１１で入れ替えられたビット列の順序を元に戻すデインターリーブ処理を行い、情報ビット１６ａ（第２の外部情報）を復号器１７に出力する。復号器１７は、情報ビット１６ａを復号して、情報ビット１７ｂ（第３の外部情報）を出力する。インターリーバ１８は、情報ビット１７ｂに対しインターリーブ処理を施し、情報ビット１８ａ（第４の外部情報）をＭＩＭＯ復調器１５に供給する。ＭＩＭＯ復調器１５は、復号器１７からの情報に基づく情報ビット１８ａ（第４の外部情報）を、事前情報として用いて再度復調処理を行い、さらに精度の良い復調結果を出力する。
【００１９】
このように、ＭＩＭＯ復調器１５とデインターリーバ１６と復号器１７とインターリーバ１８とから、繰り返し復号処理部１９が構成される。ＢＩＣＭ−ＩＤでは、繰り返し復号処理部１９で、前記繰り返し復号処理を繰り返し行い、得られた信号の事後確率を最大化した後に、最終的な復号器出力１７ａ（送信側の入力情報ビット１０ａに対応）を得る。
【００２０】
例えば、図１の符号化器１０として、復号に要する演算量が小さい単純な符号である反復符号を発生させる反復符号器を用いることができる。この反復符号器の次数ｄｖは任意である。例えば、（ａ１，ａ２）の２ビットで構成されるひとまとまりの情報ビット（情報ビット１０ａ）を、２次（ｄｖ＝２）の符号語ビット（ａ１，ａ１，ａ２，ａ２）に符号化して、情報ビット１０ｂを生成することができる。インターリーバ１１では、全符号語ビット（ａ１，ａ１，ａ２，ａ２）のビット順序を乱数的に入れ替えて、情報ビット１１ａを生成する。
【００２１】
また、図１のＭＩＭＯ変調器１２に対応する変調器として、ＳＮＲ（signal to Noise Ratio）に応じて、ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）等の通常の変調を用いることができる。
【００２２】
例えば、符号化器１０は、２ビットの入力信号（情報ビット１０ａ）を符号化し、４ビットの信号（情報ビット１０ｂ）を出力する。該４ビットの信号に対し、インターリーバ１１は、インターリーブ処理を行って、４ビットの信号（情報ビット１１ａ）をＭＩＭＯ変調器１２へ出力する。ＭＩＭＯ変調器１２は、入力された４ビットの信号を、例えばＱＰＳＫを用いて２ビットずつ４値変調し、２つのアンテナ１２ａから、それぞれ、２ビットの送信信号Ｔ１（ビットｂ０，ｂ１）、Ｔ２（ビットｂ２，ｂ３）を同時に出力する。
【００２３】
送信信号Ｔ１、Ｔ２は、無線伝搬路（チャネル）１４を介して、受信装置の２つのアンテナで、Ｔ１とＴ２が混ざり合った受信信号Ｒ１、Ｒ２として受信される。すなわち、受信信号Ｒ１、Ｒ２は、次の（数１）で表すことができる。ここで、ｈ１１、ｈ１２、ｈ２１、ｈ２２は、チャネル情報１４ａである。チャネル情報は、既知の信号を送信し、受信信号と既知の信号とに基づき、求めることが可能である。
【００２４】
【数１】
2015156058.tif 000003
【００２５】
図２は、第１の実施形態におけるＭＩＭＯ復調器の構成を示す図である。
【００２６】
図２に示すように、ＭＩＭＯ復調器１５は、送信信号点候補生成部２０と、受信信号点候補生成部２１と、受信信号点候補絞込み部２２と、行列演算部２３と、尤度演算部２５とを含むように構成される。尤度演算部２５には、メトリック演算部２４が含まれる。
【００２７】
送信信号点候補生成部２０は、送信側のＭＩＭＯ変調器１２において発生させ得る全ての送信信号点候補（つまり送信シンボル）を生成する。送信信号点候補は、例えば、図３（ａ）の黒丸３１のように、ＩＱ平面上で表示することができる。なお、図３（ａ）の黒丸３１は、後述する受信信号点候補である。
【００２８】
受信信号点候補生成部２１は、送信信号点候補生成部２０で生成された送信信号点候補と、無線伝搬路１４の伝搬路情報であるチャネル情報とに基づき、受信信号点候補を生成する。チャネル情報は、前述したようにして予め求め、受信装置内に記憶しておく。受信信号点候補は、チャネル情報に基づき、送信信号点候補を修正したものであり、上記した送信信号点候補の数と同数である。受信信号点候補は、例えば、図３（ａ）の黒丸３１のように、ＩＱ平面上で表示することができる。生成された受信信号点候補は、後述するメトリック演算に用いられる。
【００２９】
受信信号点候補絞込み部２２は、受信信号点候補生成部２１で生成された複数の受信信号点候補の中から、尤度演算部２５における演算（詳しくは、後述のメトリック演算部２４における演算）に用いる受信信号点候補を絞り込む。このとき、受信信号点候補絞込み部２２は、復号器１７からの情報に基づく情報ビット１８ａ（第４の外部情報＝事前情報）の大きさと、受信信号点候補生成部２１で生成した複数の受信信号点候補と復調器１５で受信した受信信号との間の距離とに基づき、前記生成した複数の受信信号点候補の中から、尤度演算部２５での演算に用いる受信信号点候補を絞り込む。
【００３０】
例えば、受信信号点候補絞込み部２２は、情報ビット１８ａ（第４の外部情報＝事前情報）の大きさに基づき、尤度演算部２５での演算に用いる受信信号点候補の数を決定し、受信信号点候補生成部２１で生成した複数の受信信号点候補とＭＩＭＯ復調器１５で受信した受信信号との間の距離に基づき、尤度演算部２５での演算に用いる受信信号点候補を決定する。
【００３１】
このように受信信号点候補絞込み部２２を構成すると、尤度演算部２５での演算に用いる受信信号点候補の数が決まっているので、尤度演算部２５の演算量、延いては繰り返し復号処理部の演算量を所定値以下に抑えることが容易になる。
【００３２】
例えば、情報ビット１８ａ（第４の外部情報＝事前情報）の大きさが大きいほど、尤度演算部２５での演算に用いる受信信号点候補の数が少なくなるようにし、また、前記複数の受信信号点候補と受信信号との間の距離がより近い（距離がより小さい）受信信号点候補を、尤度演算部２５での演算に用いる受信信号点候補とする。
【００３３】
例えば、前記複数の受信信号点候補と受信信号との間の距離として、メトリック演算部２４におけるメトリック演算値を用いることができる。このように構成すると、尤度演算に用いる受信信号点候補として、より適した受信信号点候補を絞り込むことができる。その理由は、後述するように、メトリック演算値は、事前情報による受信信号点候補の確率を含むからである。
【００３４】
あるいは、受信信号点候補絞込み部２２は、受信信号点候補生成部２１が生成した複数の受信信号点候補の中から、ＭＩＭＯ復調器１５で受信した受信信号との間の距離が任意の値ｒ１以下となる受信信号点候補を、尤度演算部２５での演算に用いる受信信号点候補として絞り込み、事前情報が大きくなるに従い前記ｒ１の値を小さくするよう構成することもできる。
【００３５】
このように受信信号点候補絞込み部２２を構成すると、尤度演算部２５での演算に用いる受信信号点候補の数は、事前情報が大きいときの方が、事前情報が小さいときよりも少なくなる。また、尤度演算に用いる受信信号点候補の絞込みを、容易に行うことができる。
【００３６】
あるいは、受信信号点候補絞込み部２２は、受信信号点候補生成部２１が生成した複数の受信信号点候補の中から、メトリック演算部２４におけるメトリック演算値が任意の値ｒ２以下となる受信信号点候補を、尤度演算部２５での演算に用いる受信信号点候補として絞り込み、事前情報が大きくなるに従い前記ｒ２の値を小さくするよう構成することもできる。
【００３７】
このように受信信号点候補絞込み部２２を構成すると、尤度演算部２５での演算に用いる受信信号点候補の数は、事前情報が大きいときの方が、事前情報が小さいときよりも少なくなる。そして、尤度演算に用いる受信信号点候補の絞込みが容易になるとともに、尤度演算に用いる受信信号点候補として、より適したものを選択することができる。
【００３８】
このように、受信信号点候補絞込み部２２は、受信信号点候補生成部２１で生成された複数の受信信号点候補の中から、第１の外部情報１５ｂの作成に用いる受信信号点候補を絞り込み、繰り返し復号処理部１９が繰り返し復号処理を行うことにより第４外部情報１８ａ（事前情報）が大きくなるに従い、第１の外部情報１５ｂの作成に用いる受信信号点候補の数を少なくする。こうすることにより、情報ビット１８ａ（第４の外部情報＝事前情報）の大きさが大きくなるに従い、尤度演算部２５における演算処理量、延いてはＭＩＭＯ復調器１５の演算処理量を削減することができる。
【００３９】
尤度演算部２５は、受信信号点候補絞込み部２２で絞り込まれた受信信号点候補と、事前情報としての第４外部情報１８ａと、受信信号とに基づき、第１の外部情報１５ｂを演算し作成する。前述したように、尤度演算部２５には、メトリック演算部２４が含まれる。
【００４０】
メトリック演算部２４は、受信信号と事前情報１８ａ（第４の外部情報）とに基づき、後述する（数４）によるメトリック演算を行う。メトリック演算は、尤度演算部２５が行う尤度演算の一部であり、演算量削減方式によっては、メトリック演算結果を受信信号点候補絞込み部２２で参照する。
【００４１】
尤度演算部２５は、メトリック演算結果を用いて、後述する（数３）によりビット尤度を算出し、第１の外部情報１５ｂとして出力する。
【００４２】
行列演算部２３は、尤度演算部２５の処理量を削減するために用いられ、後述するツリー構造を用いない場合は、行列演算部２３を用いないことも可能である。なお、行列演算を行わない場合は、受信信号に単位行列を乗算する場合と等価である。
【００４３】
本実施形態のＭＩＭＯ復調器１５では、復号器１７からの事前情報（A priori Information）１８ａと受信信号とを用いて、事後情報(A posteriori Information)を算出し、算出した事後情報から事前情報を減算して得られる外部情報(Extrinsic Information)１５ｂを出力する。
【００４４】
外部情報１５ｂは、ビット単位の対数尤度比：ＬＬＲ(Log Likelihood Ratio)の形式で出力するのが一般的である。ＬＬＲは、当該ビットが０である確率と１である確率の比の対数表現であり、（数２）で表すことができる。（数２）において、Ｐ（ｂ=０）は、ビットｂが０である確率、Ｐ（ｂ=１）は、ビットｂが１である確率を意味する。
【００４５】
【数２】
2015156058.tif 000004
【００４６】
ＭＩＭＯ復調器１５における外部情報Ｌｅ（第１の外部情報１５ｂ）は、事前情報Ｌａ（第４の外部情報１８ａ）と、受信信号ｙとを用いて、（数３）で演算されることが知られている。（数３）において、ｃｋは、チャネル情報と送信信号点候補から求めた受信信号点候補、ｃｋ（ｂｊ）は、受信信号点候補ｃｋの第ｊ番目のビット（０または１）、σは受信装置の受信端（アンテナ１５ａ）における雑音の標準偏差である。ｉは求めたいビットを示す添字（インデックス）、ｊは求めたいビットｉ以外の関連するビットを示す添字である。（数３）の第１項は、当該ビットが０であるシンボルの確率の総和と、当該ビットが１であるシンボルの確率の総和の対数比である。
【００４７】
【数３】
2015156058.tif 000005
【００４８】
例えば、１シンボルが２ビット（つまり４値変復調）の場合、ビットｂ０の外部情報Ｌｅ（ｂ０）を算出するとき、（数３）の第１項の分子は、ビットｂ０＝０である受信信号点候補ｃｋ（ｂ０ｂ１＝００、０１）に関する総和を意味する。また、（数３）の第１項の分母は、ビットｂ０＝１である受信信号点候補ｃｋ（ｂ０ｂ１＝１０、１１）に関する総和を意味する。
【００４９】
また、メトリック演算は、（数３）の演算の一部であり、メトリック演算結果であるメトリックＲは、（数４）で演算されることが知られている。
【００５０】
【数４】
2015156058.tif 000006
【００５１】
（数４）の第１項は、受信信号と受信信号点候補の距離を雑音の分散で重み付けした値であり、第２項は、事前情報による受信信号点候補の確率に相当する値である。尤度演算部２５における尤度演算としては、（数３）で表される厳密な式を用いる事が望ましいが、演算量削減のため、（数３）における総和算出処理を最大値検出処理に置き換えることができる。総和算出処理を最大値検出処理に置き換える手法としては、Ｍａｘ Ｌｏｇ Ｍａｐと呼ばれる手法が知られている。
【００５２】
また、（数４）のメトリック演算における第１項は、２次のノルム(｜ｙ - ｃｋ｜２)を用いているが、これを０次ノルム（ｍａｘ(｜ｙ｜， ｜ｃｋ｜)）や１次ノルム（｜ｙ｜＋｜ｃｋ｜）のような近似ノルムで代用しても良い。上記のような近似を用いた際には、最終的な尤度に定数を乗算し、尤度の大きさを調整する事で、復号特性劣化を抑制しても良い。
【００５３】
ＭＩＭＯ復調器１５の出力外部情報１５ｂ（第１の外部情報）は、デインタリーバ１６で順序を入れ替えられ、復号器１７へ入力される。ＭＩＭＯ復調器１５に入力される事前情報１８ａ（第４の外部情報）は、復号器１７から出力される第３の外部情報１７ｂを、インタリーバ１８で順序を入れ替えたものである。復号器１７の外部情報１７ｂの算出は、符号化方式に依存する。例えば、非特許文献５では、復号器として反復符号が用いられる。反復符号の外部情報１７ｂは、符号語のＬＬＲの総和から事前情報を減算した値であり、(数５)で表されることが知られている。
【００５４】
【数５】
2015156058.tif 000007
【００５５】
（数５）において、ｉは求めたいビットのインデックス、ｊは求めたいビットｉ以外の関連するビットのインデックスである。例えば、１シンボルが２ビット（つまり４値変復調）の場合、ビットｂ０の外部情報Ｌｅ（ｂ０）を算出するとき、（数５）の第１項は、ビットｂ０以外のビットｂ１に関する総和を意味する。また、（数５）の第２項は、ビットｂ０に関する事前情報を意味する。
【００５６】
本実施形態のＭＩＭＯ復調器１５では、演算量削減のため、事前情報Ｌａ（第４の外部情報１８ａ）に基づき、受信信号点候補生成部２１で生成した受信信号点候補ｃｋの絞り込みを行う。尤度演算部２５での尤度演算における最適な処理は、最大事後確率処理であり、全ての受信信号点候補ｃｋと事前情報Ｌａを元に、（数３）を用いて外部情報Ｌｅ（第１の外部情報１５ｂ）を算出するのが望ましい。しかし、本実施形態では、全ての受信信号点候補ｃｋを用いる代わりに、外部情報Ｌｅ（第１の外部情報１５ｂ）に大きな影響を与える受信信号点候補ｃｋのみを用いて(数３)を演算する。これにより、復号特性劣化を抑えつつ演算量を削減できる。
【００５７】
また、本実施形態のＭＩＭＯ復調器１５では、事前情報Ｌａが大きくなると共に受信信号点候補ｃｋの数を減らし、演算量を削減する。一般に、受信信号点候補ｃｋの数を減らす事で、最大事後確率処理の特性劣化は大きくなる。しかし、（数４）で表されるメトリックＲは、事前情報Ｌａの増加と共に、一部の受信信号点候補ｃｋについては小さくなり、その他の受信信号点候補ｃｋについては大きくなる。その結果、メトリックＲの小さい一部の受信信号点候補ｃｋが外部情報Ｌｅに大きな影響を及ぼし、メトリックＲの大きい残りの受信信号点候補ｃｋの外部情報Ｌｅへの寄与が小さくなる。従って、事前情報Ｌａを用いない場合や事前情報Ｌａが小さい場合に比べて、事前情報Ｌａが大きい場合には、メトリックＲの小さい受信信号点候補ｃｋを用いることにより、受信信号点候補数を減らす事に起因する特性劣化を小さく抑える事ができる。
【００５８】
図３は、第１の実施形態において、尤度演算で用いる受信信号点候補を絞り込む方法の一例を示す図である。図３（ａ）では、全ての受信信号点候補数が１６個の場合の、受信信号点３０と受信信号点候補３１をＩＱ平面上に示している。図３の例では、受信信号点３０と受信信号点候補３１との間の距離を、受信信号点候補を絞り込む基準とする。そして、その距離が一定以下の受信信号点候補３１を、尤度演算部２５の尤度演算に用いる。
【００５９】
そして、図３（ｂ）に示すように、事前情報Ｌａが小さい場合には、絞り込みに用いる受信信号点３０からの基準距離ｒ１を十分大きく設定し、１６個の全受信信号点候補を用いて（数３）の尤度演算を行う。事前情報Ｌａが大きい場合には、受信信号点３０からの基準距離ｒ１を小さい値へ変更し、（数３）の尤度演算に用いる受信信号点候補を、受信信号点３０近傍の受信信号点候補のみに絞り込む。図３の例では、図３（ｂ）に示すように、事前情報Ｌａが大きい場合に尤度演算に用いられる受信信号点候補は３点となり、事前情報Ｌａが小さい場合と比べて、尤度演算に用いられる受信信号点は１／５以下となる。
【００６０】
図３の例では、説明を解り易くするため、受信信号点からの距離ｒ１を基準にして受信信号点候補を絞り込む例を示したが、実際には、（数４）のメトリックＲを用い、任意の変数ｒ２を決定し、Ｒがｒ２以下の受信信号点候補のみを尤度算出に用いるように受信信号点候補の絞り込みを行うことが望ましい。（数４）より、事前情報Ｌａが０の場合には、メトリックＲは受信信号点３０と受信信号点候補３１との間の距離ｒ１に相当する。ＢＩＣＭ-ＩＤの繰り返し復号処理の初回では、ＭＩＭＯ復調器１５に入力される事前情報Ｌａは０であるため、初回のメトリックＲに対して、許容できる特性劣化となるｒ２を決定し、ＢＩＣＭ-ＩＤの繰り返し復号処理により事前情報が大きくなるにつれて、ｒ２を繰り返し復号処理の初回の値より小さく変更し、ＢＩＣＭ-ＩＤの繰り返し復号処理の後段での演算量を削減する。演算量を厳密に規定したい場合には、絞込み後に残す受信信号点候補数を先に決め、外部情報Ｌｅの算出に影響が多い順にそれらを選択するという手法を用いても良い。
【００６１】
このような手法は、受信信号を階層的なツリー構造に変換し、ツリーの上位階層で受信信号点候補を絞り込む際に有効である。図４は、第１の実施形態において、尤度演算で用い受信信号点候補を、階層的なツリー構造を用いて絞り込む方法の一例を示す図である。図４は、送信アンテナ２本からそれぞれ４値（２ビット）の信号（Ｔ１，Ｔ２）を送信した際の受信信号のツリー構造を示している。この場合、ＭＩＭＯ復調器１５で受信される受信信号（Ｒ１，Ｒ２）の受信信号点の全候補数は１６となる。
【００６２】
ＭＩＭＯ復調器１５では、ＱＲ分解を用いた行列演算により、受信信号点候補を１本のアンテナから送信された受信信号点候補４０を最上位層とし、それ以降を複数アンテナから送信された信号が混ざり合った場合の受信信号点候補４１とするツリー構造に変換することが可能となる。例えば、Ｒ２を、Ｔ２の信号のみで表す受信信号点候補４０とし、Ｒ１を、Ｔ１とＴ２の信号が混ざり合った受信信号点候補４１とすることが可能となる。
【００６３】
図４（ａ）に示す事前情報Ｌａが小さい場合には、ＭＩＭＯ復調器１５は、ツリー構造の最上位４０の４点の内、メトリックＲの小さい順に３点を残し、その下位の受信信号点候補４１の１２点を含めた計１５点を探索し、尤度演算に用いる。一方、図４（ｂ）に示す事前情報Ｌａが大きい場合には、ＭＩＭＯ復調器１５は、ツリー構造最上位４０の４点のうち、メトリックＲの最も小さい１点のみを残し、その下位の受信信号点４１の４点を含めた計５点を探索し、尤度演算に用いる。このように事前情報が大きい場合の尤度演算に用いる受信信号点候補の数を、事前情報が小さい場合よりも減らすことにより、ＭＩＭＯ復調処理の演算量を削減できる。
【００６４】
上述したように本実施形態では、事前情報Ｌａの大きさに基づき、尤度算出に用いる受信信号点候補を決定する。事前情報量の大きさを見積もる指標として、上述したように事前情報量そのものを用いることもできるが、事前情報量の大きさを極力正確に見積もるためには、(数６)で表されるビットの相互情報量Ｉｍを用いることが望ましい。(数６)は公知である。相互情報量Ｉｍは、送信側と受信側との間における相互情報量である。
【００６５】
【数６】
2015156058.tif 000008
【００６６】
このように、事前情報量の大きさを見積もる指標として相互情報量Ｉｍを用いた場合は、相互情報量Ｉｍを算出するための計算量が大きくなるものの、事前情報量の大きさを正確に見積もることができ、したがって、ＢＩＣＭ-ＩＤ復号特性の劣化を小さくすることができる。
【００６７】
なお、上述したように事前情報量そのものを用いた場合は、相互情報量Ｉｍを用いた場合よりも、ＢＩＣＭ-ＩＤ復号特性の劣化が大きくなる可能性があるものの、電波伝搬環境の動的変化に対応することができ、送信装置や受信装置の設置場所の変更に容易に対応することができる。また、事前情報の相互情報量により判定するように構成した場合よりも、復調器の演算量を小さくすることができる。
【００６８】
(数６)の相互情報量Ｉｍは、ビットの相互情報量の符号語全体（例えば１０００シンボル分）における平均であり、０〜１の値で表され、１に近づくほど事前情報Ｌａが大きいことを示す。ＢＩＣＭ-ＩＤ処理においては、繰り返し復号処理に用いられる符号語全体の情報量の推移がＢＩＣＭ-ＩＤ復号特性を決定するため、事前情報Ｌａの大きさを表す指標には、ＭＩＭＯ復調器１５に入力される事前情報Ｌａの符号語全体における統計量を用いることが望ましい。なお、事前情報Ｌａの大きさを表す指標として、(数６)の相互情報量Ｉｍ以外の指標を用いる場合にも、例えば、事前情報Ｌａの分散や標準偏差や最大値や最頻値や絶対値の平均値等の統計量を用いることが望ましい。
【００６９】
図５は、第１の実施形態におけるＢＩＣＭ-ＩＤ処理の一例のフローチャートを示す図である。このＢＩＣＭ-ＩＤ処理では、まず、送信信号点候補とチャネル情報とに基づいて、受信信号点候補を生成する（図５のステップＳ５０）。ＭＩＭＯ復調器１５で用いられる事前情報Ｌａは、繰り返し復号処理毎に更新される（ステップＳ５１）。事前情報Ｌａの相互情報量Ｉｍの大きさを判定し（ステップＳ５２）、相互情報量Ｉｍの大きさに応じて、絞り込む受信信号点候補の数を決定する（ステップＳ５３）。
【００７０】
受信信号点候補の数の絞り込みは、事前情報Ｌａの相互情報量Ｉｍが大きくなるにつれて、尤度演算に用いられる受信信号点候補が少なくなるように行われる。図５の例では、相互情報量Ｉｍが０．２より小さい場合は、全ての受信信号点候補Ｍ個を、尤度演算部２５の尤度演算に用いる。また、相互情報量Ｉｍが０．２以上であって０．４より小さい場合は、受信信号点候補（Ｍ−１）個を、尤度演算部２５の尤度演算に用いる。また、相互情報量Ｉｍが０．９以上である場合は、受信信号点候補（Ｍ−Ｋ）個を、尤度演算部２５の尤度演算に用いる。ただし、Ｋ＜Ｍである。受信信号点候補数Ｋ、Ｍは、ＱＲ分解とＭアルゴリズムを用いた手法では明示的に決定される。また、ＳＤを用いた場合には絞り込みに用いるメトリックを変更することにより、間接的に受信信号点候補数を変更する。
【００７１】
また、尤度演算に用いられる受信信号点候補の特定には、前記のメトリックＲの大きさを用いた手法、つまり、決められた受信信号点候補数だけメトリックＲの小さい方から順に選択する手法を用いる。具体的には、ステップＳ５１で生成された受信信号点候補の全てに対しメトリック演算（ステップＳ５４）を行い、各受信信号点候補のメトリックＲを演算し、メトリックＲの小さい方から順に、尤度演算に用いる受信信号点候補として選択する。尤度計算には、それぞれのビットが０の場合の確率と１場合の確率が必要となるため、受信信号点候補の絞り込みの結果、対応するビットが０または１となる信号点候補が１つも存在しないことがないように、対応するビットが０または１となるような信号点候補を少なくとも一つは残す手法もよく用いられる。
【００７２】
なお、厳密には、メトリックの大きさを絞り込みの判定に用いるのが望ましいが、（数４）のメトリック中の受信信号点と受信信号点候補のノルムに相当する部分、つまり、受信信号点と受信信号点候補との間の距離に相当する部分を、絞り込みの判定に用いても良い。
【００７３】
次に、ステップＳ５４で絞り込まれた受信信号点候補を用いて、尤度演算（ステップＳ５５）を行い、ＭＩＭＯ復調器１５の外部情報を演算し、デインタリーバ１６を介して、復号器１７へ出力する。復号器１７では、ＭＩＭＯ復調器１５の処理結果を復号する（ステップＳ５６）。そして、繰り返し復号処理の終了でないと判定された場合は（ステップＳ５７でＮｏ）、復号結果の外部情報１７ｂを出力し、ステップＳ５１に戻る。繰り返し復号処理の終了であるか否かは、例えば、繰り返し復号処理の回数で判定される。外部情報１７ｂは、インタリーバ１８を介して、ＭＩＭＯ復調器１５の事前情報Ｌａとして入力される。繰り返し復号処理の終了と判定された場合は（ステップＳ５７でＹｅｓ）、繰り返し復号処理を終了する。
【００７４】
第１の実施形態によれば、少なくとも次の効果を得ることができる。
【００７５】
（Ａ１）繰り返し復号処理部の復調器が、受信信号点候補を複数生成し、事前情報の大きさと、前記生成した複数の受信信号点候補と受信信号との間の距離とに基づき、前記生成した複数の受信信号点候補の中から、尤度演算（第１の外部情報作成）に用いる受信信号点候補を絞り込むように構成したので、繰り返し復号処理部の演算量を削減することができる。
【００７６】
（Ａ２）繰り返し復号処理部の復調器が、事前情報の大きさに基づき、尤度演算に用いる受信信号点候補の数を決定し、前記生成した複数の受信信号点候補と受信信号との間の距離に基づき、尤度演算に用いる受信信号点候補を決定することもできる。このように構成した場合は、尤度演算に用いる受信信号点候補の数が決まっているので、繰り返し復号処理部の演算量を所定値以下に抑えることが容易になる。
【００７７】
（Ａ３）繰り返し復号処理部の復調器が、メトリック演算値を算出するメトリック演算部を含み、前記生成した複数の受信信号点候補と受信信号との間の距離として、メトリック演算値を用いることもできる。このように構成した場合は、メトリック演算値は、事前情報による受信信号点候補の確率を含むので、尤度演算に用いる受信信号点候補として、より適したものを選択することができる。
【００７８】
（Ａ４）復調器で受信した受信信号との間の距離が任意の値ｒ１以下となる受信信号点候補を、尤度演算に用いる受信信号点候補として絞り込み、事前情報が大きくなるに従いｒ１の値を小さくするようにすることもできる。このように構成した場合は、尤度演算に用いる受信信号点候補の絞込みが容易になる。
【００７９】
（Ａ５）尤度演算にはメトリック演算が含まれ、メトリック演算値が任意の値ｒ２以下となる受信信号点候補を、尤度演算に用いる受信信号点候補として絞り込み、事前情報が大きくなるに従いｒ２の値を小さくすることにより、尤度演算に用いる受信信号点候補を少なくするようにすることもできる。このように構成した場合は、尤度演算に用いる受信信号点候補の絞込みが容易になるとともに、尤度演算に用いる受信信号点候補として、より適したものを選択することができる。
【００８０】
（Ａ６）事前情報の大きさを、事前情報の相互情報量により判定することもできる。このように構成した場合は、相互情報量を算出するための計算量が大きくなるものの、事前情報量の大きさを正確に見積もることができ、したがって、ＢＩＣＭ-ＩＤ復号特性の劣化を小さくすることができる。
【００８１】
（Ａ７）事前情報の大きさを、事前情報の統計量である分散又は標準偏差又は最大値又は最頻値又は絶対値の平均値により判定することもできる。このように構成した場合は、事前情報の相互情報量により判定するように構成した場合よりも、ＢＩＣＭ-ＩＤ復号特性の劣化が大きくなるものの、電波伝搬環境の動的変化に対応することができ、送信装置や受信装置の設置場所の変更に容易に対応することができる。また、事前情報の相互情報量により判定するように構成した場合よりも、復調器の演算量を小さくすることができる。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。
【００８２】
上述した第１の実施形態では、事前情報の相互情報量や統計量を用いて尤度算出に用いる受信信号点候補数を変更する例を説明した。ところで、ＢＩＣＭ−ＩＤでは、繰り返し復号処理における繰り返し数が増加するにつれて、復調器と復号器間でやりとりする事前情報の相互情報量が徐々に大きくなるように、復調器と復号器が設計される。そのため、ＢＩＣＭ−ＩＤでは、繰り返し回数を用いて事前情報の大きさを見積もることが可能である。
【００８３】
第２の実施形態では、事前情報の代わりに、ＢＩＣＭ−ＩＤの繰り返し復号処理の回数を用い、この回数に基づいて、尤度算出に用いる受信信号点候補数を変更する。事前情報の代わりにＢＩＣＭ−ＩＤの繰り返し回数を用いる点以外は、第１の実施形態と同様である。
【００８４】
図６は、本発明の第２の実施形態におけるＭＩＭＯ復調器の構成を示す図である。第２の実施形態における無線通信システムの構成は、図１（第１の実施形態における無線通信システムの構成）において、ＭＩＭＯ復調器１５を、図６のＭＩＭＯ復調器６０に置き換えたものである。また、ＭＩＭＯ復調器６０は、図２（第１の実施形態におけるＭＩＭＯ復調器の構成）において、受信信号点候補絞込み部２２を、図６の受信信号点候補絞込み部６２に置き換えたものである。図６のＭＩＭＯ復調器６０の構成において、図２の構成と同じものには同符号を付し、説明を省略する。
【００８５】
第２の実施形態のＭＩＭＯ復調器６０では、受信信号点候補絞込み部６２は、受信信号点候補生成部２１で生成された複数の受信信号点候補の中から、尤度演算部２５での尤度演算に用いる受信信号点候補を絞り込む。このとき、受信信号点候補絞込み部２２は、ＢＩＣＭ−ＩＤの繰り返し回数と、受信信号点候補生成部２１で生成した複数の受信信号点候補と復調器１５で受信した受信信号との間の距離とに基づき、前記生成した複数の受信信号点候補の中から、尤度演算に用いる受信信号点候補を絞り込む。
【００８６】
例えば、受信信号点候補絞込み部６２は、ＢＩＣＭ−ＩＤの繰り返し回数に基づき、尤度演算部２５での演算に用いる受信信号点候補の数を決定し、受信信号点候補生成部２１で生成した複数の受信信号点候補とＭＩＭＯ復調器６０で受信した受信信号との間の距離に基づき、尤度演算部２５での演算に用いる受信信号点候補を決定する。
【００８７】
例えば、ＢＩＣＭ−ＩＤの繰り返し回数が大きいほど、尤度演算部２５での演算に用いる受信信号点候補の数が少なくなるようにし、また、前記複数の受信信号点候補と受信信号との間の距離がより近い（距離がより小さい）受信信号点候補を、尤度演算部２５での演算に用いる受信信号点候補とする。
【００８８】
このように受信信号点候補絞込み部６２を構成すると、尤度演算部２５での演算に用いる受信信号点候補の数が決まっているので、繰り返し復号処理部の演算量を所定値以下に抑えることが容易になる。
【００８９】
例えば、前記複数の受信信号点候補と受信信号との間の距離として、メトリック演算部２４におけるメトリック演算値を用いることができる。このように構成すると、尤度演算に用いる受信信号点候補として、より適した受信信号点候補を絞り込むことができる。その理由は、メトリック演算値は、事前情報による受信信号点候補の確率を含むからである。
【００９０】
あるいは、受信信号点候補絞込み部６２は、受信信号点候補生成部２１が生成した複数の受信信号点候補の中から、ＭＩＭＯ復調器６０で受信した受信信号との間の距離が任意の値ｒ１以下となる受信信号点候補を、尤度演算部２５での演算に用いる受信信号点候補として絞り込み、ＢＩＣＭ−ＩＤの繰り返し回数が大きくなるに従い前記ｒ１の値を小さくするよう構成することもできる。
【００９１】
このように受信信号点候補絞込み部６２を構成すると、尤度演算部２５での演算に用いる受信信号点候補の数は、ＢＩＣＭ−ＩＤの繰り返し回数が大きいときの方が、ＢＩＣＭ−ＩＤの繰り返し回数が小さいときよりも少なくなる。また、尤度演算に用いる受信信号点候補の絞込みを容易に行うことができる。
【００９２】
あるいは、受信信号点候補絞込み部６２は、受信信号点候補生成部２１が生成した複数の受信信号点候補の中から、メトリック演算部２４におけるメトリック演算値が任意の値ｒ２以下となる受信信号点候補を、尤度演算部２５での演算に用いる受信信号点候補として絞り込み、ＢＩＣＭ−ＩＤの繰り返し回数が大きくなるに従い前記ｒ２の値を小さくするよう構成することもできる。
【００９３】
このように受信信号点候補絞込み部６２を構成すると、尤度演算部２５での演算に用いる受信信号点候補の数は、ＢＩＣＭ−ＩＤの繰り返し回数が大きいときの方が、ＢＩＣＭ−ＩＤの繰り返し回数が小さいときよりも少なくなる。また、尤度演算に用いる受信信号点候補の絞込みが容易になるとともに、尤度演算に用いる受信信号点候補として、より適したものを選択することができる。
【００９４】
以上説明したように、第２の実施形態では、受信信号点候補の絞り込みは、繰り返し回数の増加に従って、尤度演算に用いられる受信信号点候補の数が減少するように行われる。そして、絞り込まれた受信信号点候補を用いて尤度演算が行われ、第１の外部情報６０ｂ（第１の実施形態の外部情報１５ｂに相当）が出力される。
【００９５】
第２の実施形態によれば、少なくとも次の効果を得ることができる。
【００９６】
（Ｂ１）繰り返し復号処理部の復調器が、受信信号点候補を複数生成し、繰り返し復号処理の処理回数と、前記生成した複数の受信信号点候補と受信信号との間の距離とに基づき、前記生成した複数の受信信号点候補の中から、尤度演算（第１の外部情報作成）に用いる受信信号点候補を絞り込むように構成したので、繰り返し復号処理部の演算量を削減することができる。また、事前情報を用いた場合（第１の実施形態）よりも、ＢＩＣＭ-ＩＤ復号特性の劣化が大きくなる可能性があるものの、簡単なハードウェア構成で復調器を実現することができ、また、復調器の演算量を小さくすることができる。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。
【００９７】
第３の実施形態では、第１の実施形態又は第２の実施形態の演算量削減方法を用いて、ＭＩＭＯ復調器のハードウェア規模を削減する手法を提供する。
【００９８】
図１に示すＢＩＣＭ−ＩＤの繰り返し復号処理部１９は、同一の処理を繰り返し行うため、単一のハードウェアで、任意の回数の繰り返し復号処理を実行できる。しかしながら、繰り返し復号処理を単一のハードウェアで行う場合は、繰り返し復号処理による遅延が、繰り返し復号処理の回数分発生する。この遅延を抑制するうえで、同一のハードウェアを並列に複数段実装し、ＢＩＣＭ−ＩＤ処理のスループットを向上させる構成が有効である。第３の実施形態では、複数の繰り返し復号処理部１９を用い、ＢＩＣＭ−ＩＤ処理を並列に行う構成において、ＭＩＭＯ復調器全体の回路規模を削減する方法を提供する。
【００９９】
図７は、本発明の第３の実施形態におけるＢＩＣＭ-ＩＤのハードウェア構成を示す図である。図７の繰り返し復号処理部１９は、Ｎ段の繰り返し復号処理部１９（１）〜１９（Ｎ）の入出力部を接続し、パイプライン化して並列に実装することにより構成されている。Ｎは２以上の整数である。図７の例では、各段の繰り返し復号処理部１９（１）〜１９（Ｎ）には、それぞれ、第２の実施形態のＭＩＭＯ復調器６０（１）〜６０（Ｎ）が実装されている。
【０１００】
また、図７の例では、各段の繰り返し復号処理部１９（１）〜１９（Ｎ）は、それぞれ、繰り返し復号処理部１９全体のＢＩＣＭ−ＩＤ処理に必要とされる繰り返し処理のうち、一部の処理を担当するように構成されている。すなわち、繰り返し復号処理部１９全体で行われるＢＩＣＭ−ＩＤ処理の回数をＮitrとした場合、初段の繰り返し復号処理部１９（１）では、１〜Ｎitr１回の繰り返し復号処理、つまり、ＢＩＣＭ-ＩＤ全体の繰り返し復号処理のうち、初回からＮitr１回目までの繰り返し復号処理が行われる。２段目の繰り返し復号処理部１９（２）では、（Ｎitr１＋ １）回目からＮitr２回目までの繰り返し復号処理が行われる。Ｎ段目の繰り返し復号処理部１９（Ｎ）では、（（ＮitrＮ−１） ＋ １）回目からＮitr回目までの繰り返し復号処理が行われる。
【０１０１】
各段の繰り返し復号処理部１９は、自段が分担する繰り返し復号処理回数を自段の記憶部に記憶しておき、自段の繰り返し復号処理回数が記憶部に記憶した設定値に達すると、自段のインタリーバ１８の出力である第４の外部情報１８ａを、次段の繰り返し復号処理部１９のＭＩＭＯ復調器６０へ伝送する。
【０１０２】
例えば、初段の繰り返し復号処理部１９（１）は、４ビットの受信信号（ｂ０〜ｂ３）で構成される符号語Ｃ１に対して、１〜Ｎitr１回の繰り返し復号処理を行い、自段の繰り返し復号処理回数が記憶部に記憶した設定値（Ｎitr１）に達すると、インタリーバ１８（１）の出力である第４の外部情報１８ａ（１）を、次段（２段目）の繰り返し復号処理部１９（２）のＭＩＭＯ復調器６０（２）へ伝送する。
【０１０３】
２段目の繰り返し復号処理部１９（２）は、前段（初段）からの第４の外部情報１８ａ（１）を受信すると、第４の外部情報１８ａ（１）を事前情報として、符号語Ｃ１に関する（Ｎitr１＋ １）回目からＮitr２回目までの繰り返し復号処理を行い、自段の繰り返し復号処理回数が記憶部に記憶した設定値（Ｎitr２−Ｎitr１）に達すると、インタリーバ１８（２）の出力である第４の外部情報１８ａ（２）を、次段の繰り返し復号処理部１９のＭＩＭＯ復調器６０へ伝送する。
【０１０４】
このようにして、各段の繰り返し復号処理部１９（１）〜１９（Ｎ）において、順次、符号語Ｃ１に関する繰り返し復号処理が行われる。そして、最終段（Ｎ段目）の繰り返し復号処理部１９（Ｎ）では、（ＮitrＮ−１ ＋ １）回目からＮitr回目までの繰り返し復号処理が行われ、符号語Ｃ１を構成する受信信号（ｂ０〜ｂ３）に関する最終的な復号器出力１７ａ（Ｎ）が出力される。
【０１０５】
図８は、第３の実施形態において、繰り返し復号処理部をパイプライン化した際の信号処理の流れを示す図である。図８において、初段の繰り返し復号処理部１９（１）では、繰り返し復号処理の処理単位となる符号語Ｃ１に対し、１〜Ｎitr１回の繰り返し復号処理を行い、符号語Ｃ１の繰り返し復号処理が終了すると、次の符号語Ｃ２に対し、１〜Ｎitr１回の繰り返し復号処理を行う。このようにして、繰り返し復号処理部１９（１）では、符号語Ｃ１、Ｃ２・・・に対し、順次、１〜Ｎitr１回の繰り返し復号処理を行う。
【０１０６】
２段目の繰り返し復号処理部１９（２）では、繰り返し復号処理部１９（１）で符号語Ｃ１の繰り返し復号処理が終了すると、符号語Ｃ１に対し、（Ｎitr１＋ １）回目からＮitr２回目までの繰り返し復号処理を行う。
【０１０７】
このように、繰り返し復号処理部１９はパイプライン化されており、２段目の繰り返し復号処理部１９（２）が１番目の符号語Ｃ１に対し、（Ｎitr１＋ １）回目からＮitr２回目までの繰り返し復号処理を行っているとき、これと並行して、初段の繰り返し復号処理部１９（１）では、２番目の符号語Ｃ２に対し、１〜Ｎitr１回までの繰り返し復号処理を行う。同様に、２段目の繰り返し復号処理部１９（２）が２番目の符号語Ｃ２に対し、（Ｎitr１＋ １）回目からＮitr２回目までの繰り返し復号処理を行っているとき、これと並行して、初段の繰り返し復号処理部１９（１）では、３番目の符号語Ｃ３に対し、１〜Ｎitr１回までの繰り返し復号処理を行う。
【０１０８】
このようにして、各段の繰り返し復号処理部１９（１）〜１９（Ｎ）において、並行して、繰り返し復号処理が行われる。したがって、各段の繰り返し復号処理部１９（１）〜１９（Ｎ）において、少なくとも、各段の受信信号点候補絞込み部６２の処理量を削減、つまり、受信信号点候補絞込み部６２のハードウェア規模を削減することができる。
【０１０９】
以上説明したように、第３の実施形態では、Ｎ個の繰り返し復号処理部１９（１）〜１９（Ｎ）は、それぞれ、受信装置で行われるｎ（ｎ：２以上の整数）回の繰り返し復号処理を分担して行うように、それぞれの繰り返し復号処理部における繰り返し復号処理の順番と回数とが設定される。そして、第１の繰り返し復号処理部に設定された回数の繰り返し復号処理を終了すると、第１の繰り返し復号処理部から出力された事前情報を、第１の繰り返し復号処理部の次に繰り返し復号処理を行う第２の繰り返し復号処理部へ出力する。第２の繰り返し復号処理部は、第１の繰り返し復号処理部から出力された事前情報を、第２の繰り返し復号処理部の復調器へ入力することにより、繰り返し復号処理を行う。
【０１１０】
第３の実施形態によれば、少なくとも次の効果を得ることができる。
【０１１１】
（Ｃ１）事前情報量の大きさを繰り返し復号処理の回数で見積もることが可能であり、上記のＮ個の繰り返し復号処理部１９（１）〜１９（Ｎ）は、繰り返し復号処理部１９（Ｎ）に近くなるに従って、つまり、後段になるに従って、尤度演算に用いる受信信号点候補数を削減したハードウェアで実現可能である。したがって、パイプライン構成の繰り返し復号処理部１９のＭＩＭＯ復調器６０（１）〜６０（Ｎ）は、後段になるほどハードウェア規模を削減することができ、延いては、ＢＩＣＭ−ＩＤ処理全体のハードウェア規模を削減することが可能となる。
【０１１２】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【０１１３】
上述の第１〜第３実施形態では、送信側の変調器と受信側の復調器として、それぞれＭＩＭＯ変調器とＭＩＭＯ復調器を用いたが、本発明は、ＭＩＭＯ変調器以外の変調器やＭＩＭＯ復調器以外の復調器にも適用可能である。
【符号の説明】
【０１１４】
１０…符号化器、１１…インタリーバ、１２…ＭＩＭＯ変調器、１２ａ…アンテナ、１４…無線伝搬路（無線チャネル）、１４ａ…チャネル情報、１５…ＭＩＭＯ復調器、１５ａ…アンテナ、１５ｂ…第１の外部情報、１６…デインタリーバ、１６ａ…第２の外部情報、１７…復号器、１７ａ…最終的な復号器出力、１７ｂ…第３の外部情報、１８…インタリーバ、１８ａ…第４の外部情報、１９…繰り返し復号処理部、２０…送信信号点候補生成部、２１…受信信号点候補生成部、２２…受信信号点候補絞込み部、２３…行列演算部、２４…メトリック演算部、２５…尤度演算部、３０…受信信号点、３１…受信信号点候補、４０…最上位階層の受信信号点候補、４１…２段目の階層の受信信号点候補、６０…ＭＩＭＯ復調器、６２…受信信号点候補絞込み部。
【図１】
2015156058.tif 000009
【図２】
2015156058.tif 000010
【図３】
2015156058.tif 000011
【図４】
2015156058.tif 000012
【図５】
2015156058.tif 000013
【図６】
2015156058.tif 000014
【図７】
2015156058.tif 000015
【図８】
2015156058.tif 000016
【国際調査報告】
2015156058.tif 000017
2015156058.tif 000018
2015156058.tif 000019
2015156058.tif 000020
2015156058.tif 000021
2015156058.tif 000022
2015156058.tif 000023
2015156058.tif 000024
2015156058.tif 000025