(57)【要約】【課題】４×４ＭＩＭＯのＱＲＭ−ＭＬＤにおけるＭＬＤ処理に要する演算器の数を削減する。【解決手段】第３ステージの部分対数尤度Ｌ３を演算する回路２１ｘｂにおいて、実部が共通する送信信号成分候補ｘ３に共通する演算の一部を実行する第１の演算回路５１と、虚部が共通する送信信号成分候補ｘ３に共通する演算の一部を実行する第２の演算回路５２と、原点からの距離が共通する送信信号成分候補ｘ３に共通する演算を実行する第３の演算回路５３とを設ける。【選択図】図１２
2008199167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＱＡＭ変調により送信された送信信号を識別するための信号識別回路を有する装置であって、
前記信号識別回路は、前記送信信号を受信した受信信号を受信結果とし、送信され得る複数の送信コンスタレーションまたは前記複数の送信コンスタレーションにそれぞれ対応する複数のレプリカを複数の送信信号成分候補とし、前記受信結果と前記複数の送信信号成分候補との間のユークリッド距離またはその二乗を評価値として演算する距離演算回路を含み、
この距離演算回路は、前記複数の送信信号成分候補の中で、実部が共通する送信コンスタレーションに対応する送信信号成分候補に共通する演算の少なくとも一部を共通に実行する第１の演算回路と、
前記複数の送信信号成分候補の中で、虚部が共通する送信コンスタレーションに対応する送信信号成分候補に共通する演算の少なくとも一部を共通に実行する第２の演算回路とを含む、装置。
【請求項２】
請求項１において、前記距離演算回路は、さらに、前記複数の送信信号成分候補の中で、原点からの距離が共通する送信コンスタレーションに対応する送信信号成分候補に共通する演算の少なくとも一部を共通に実行する第３の演算回路を含む、装置。
【請求項３】
請求項１において、前記信号識別回路は、ＱＲＭ−ＭＬＤ方式により、複数の受信アンテナにより受信された複数の受信信号を、複数の送信アンテナから送信された複数の送信信号に分離するための回路であり、
前記複数の送信アンテナから送信され得る複数の信号はそれぞれ複数の送信信号成分を含み、
当該信号識別回路は、
前記複数の送信信号成分候補の一部の第１段階の送信信号成分候補に関する前記評価値を取得することと、生き残りの前記第１段階の送信信号成分候補に、前記複数の送信信号成分候補の他の一部の第２段階の送信信号成分候補を追加して前記評価値を取得することとを含む、多段階の最尤判定を行なう最尤判定回路を含み、
前記最尤判定回路は、各段階における評価値を演算するための各段階の距離演算回路を含み、前記各段階の距離演算回路は、各段階において追加された送信信号成分候補を対象とする前記第１の演算回路および前記第２の演算回路を含む、装置。
【請求項４】
請求項３において、前記各段階の距離演算回路は、さらに、前記各段階において追加された送信信号成分候補の中で、原点からの距離が共通する送信コンスタレーションに対応する送信信号成分候補に共通する演算の少なくとも一部を共通に実行する第３の演算回路を含む、装置。
【請求項５】
請求項３において、
前記第１の演算回路は、Ｒ行列の対角成分およびそれに対応する送信信号成分候補の共通する実部の積と、距離演算に要する他の成分の実部との差の二乗を計算する回路を含み、
前記第２の演算回路は、前記Ｒ行列の対角成分およびそれに対応する送信信号成分候補の共通する虚部の積と、前記他の成分の虚部との差の二乗を計算する回路を含む、装置。
【請求項６】
請求項４において、
前記第３の演算回路は、前記Ｒ行列の対角成分に対応する送信信号成分候補について、原点からの共通の距離を定数で置き換えて演算する回路と、距離演算に要する他の成分の原点からの距離を演算する回路とを含み、
前記第１の演算回路は、前記対角成分と前記他の成分の実部とを乗算する回路を含み、
前記第２の演算回路は、前記対角成分と前記他の成分の虚部とを乗算する回路を含む、装置。
【請求項７】
請求項１において、回路を再構成可能な再構成可能デバイスを有し、
前記距離演算回路は、前記再構成可能デバイスに実装される、装置。
【請求項８】
請求項７において、前記再構成可能デバイスは、乗算エレメントを含む複数のエレメントの接続を変えることにより回路を再構成可能である、装置。
【請求項９】
請求項１において、前記信号識別回路により識別された送信信号により得られるデータを含む情報を出力するためのアプリケーションをさらに有する、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直交振幅変調（ＱＡＭ；Quadrature Amplitude Modulation）により変調された送信信号を受信するための回路を有する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムにおいて、複数の送受信アンテナを利用して通信効率を上げるＭＩＭＯ技術が注目されている。ＭＩＭＯ通信受信装置において理論上最良の復調品質を達成できる手法がＭＬＤ（Maximum Likelihood Detection）である。しかしながら、ＭＬＤは演算量が膨大なため、さまざまな演算量低減方法が提案されている。
【０００３】
特許文献１は、ＭＬＤ処理において必要となる「ｎ次元空間における２点間のユークリッド距離」を近似演算ですませることにより、演算量を低減する手法を提案している。
【０００４】
非特許文献１は、チャネル行列をＱＲ分解することによってＭＬＤ処理を段階的に行えるようにし、かつ、ＭＬＤ処理の各段階で生き残り候補を絞り込むことにより、演算量を低減する手法（ＱＲＭ−ＭＬＤ）を提案している。
【０００５】
一方、特許文献２では、ＱＲＭ−ＭＬＤ法において、１つの送信信号に着目すると、４段階のＱＲＭ−ＭＬＤでは、第１段階から順に第４段階へ進むにつれて、シンボル候補数が徐々に減っていき、第１段階において絞り込まれた候補が過剰に絞り込まれることにより推定精度の劣化が指摘されている。このため、複数の受信信号の順番を並び替えて、ＱＲＭ−ＭＬＤ法により判定することが記載されている。
【特許文献１】特開２００５−２１７５０６
【特許文献２】特開２００６−１２１３４８
【非特許文献１】Ｋ．Ｊ．Ｋｉｍ  ａｎｄ  Ｊ．Ｙｕｅ，″Ｊｏｉｎｔ  ｃｈａｎｎｅｌ  ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｄａｔａ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ  ｆｏｒ  ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ  ｓｙｓｔｅｍｓ，″  ｉｎ  Ｐｒｏｃ．Ｔｈｉｒｔｙ−Ｓｉｘｔｈ  Ａｓｉｌｏｍａｒ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｉｎ  Ｓｉｇｎａｌｓ，  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ，  ｐｐ．１８５７−１８６１，  Ｎｏｖ．  ２００２．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１や非特許文献１のような努力にも関わらず、４×４ＭＩＭＯ、１６ＱＡＭ変調などの高速通信モードにおけるＭＬＤ処理の演算負荷は依然として膨大であり、ＬＳＩ実用化の障害になっている。さらに、演算負荷を低減することによる送信信号の識別あるいは判定精度の劣化を抑制するために、再び、演算負荷を増加することも提唱されており、ＭＩＭＯ通信受信装置用のＬＳＩの開発において、どのように演算負荷を低減するかは重要な課題となっている。
【０００７】
膨大な演算量を必要とする処理を、少ないハードウエア資源で実現する方法の１つは、回路を再構成可能なデバイスを用いることである。ダイナミックに回路を再構成することにより、膨大な演算を時分割で実行可能とし、演算に要するハードウエア資源を縮小できる。しかしながら、リアルタイム性を強く要求される通信分野において、すべての処理を時分割で処理することは不可能であり、演算リソースが限られた再構成可能デバイスに通信受信装置用の回路を実装するためには、並列に演算する量を削減することは重要である。
【０００８】
その一方で、ユークリッド距離による評価を、近似した評価関数を用いた評価に変更すると、多くの場合、計算量が削減されるとともに送信信号の識別精度も劣化する。したがって、ユークリッド距離演算の精度を低下させずに、演算量を減らすことが要求されている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、ＱＡＭ変調により送信された送信信号を識別するための信号識別回路を有する装置である。信号識別回路は、送信信号を受信した受信信号を受信結果とし、送信され得る複数の送信コンスタレーションまたは複数の送信コンスタレーションにそれぞれ対応する複数のレプリカを複数の送信信号成分候補とし、受信結果と複数の送信信号成分候補との間のユークリッド距離またはその二乗を評価値として演算する距離演算回路を含む。この距離演算回路は、さらに、複数の送信信号成分候補の中で、実部（実数部）が共通する送信コンスタレーションに対応する送信信号成分候補に共通する演算の少なくとも一部を共通に実行する第１の演算回路と、複数の送信信号成分候補の中で、虚部（虚数部）が共通する送信コンスタレーションに対応する送信信号成分候補に共通する演算の少なくとも一部を共通に実行する第２の演算回路とを含む。受信信号には、送信信号を受信した信号（縦ベクトルｙ）にユニタリ行列Ｑの共役転置行列ＱＨを乗算することで、信号変換を行った受信信号（受信信号ベクトル（回転済み受信信号ベクトル）ｚ）を含む。
【００１０】
距離演算回路は、さらに、複数の送信信号成分候補の中で、原点からの距離が共通する送信コンスタレーションに対応する送信候補に共通する演算の少なくとも一部を共通に実行する第３の演算回路を含むことが望ましい。
【００１１】
信号識別回路の一形態は、ＱＲＭ−ＭＬＤ方式により、複数の受信アンテナにより受信された複数の受信信号を、複数の送信アンテナから送信された複数の送信信号に分離するための回路である。複数の送信アンテナから送信され得る複数の信号（信号候補）は、それぞれ複数の送信信号成分を含む。
【００１２】
信号識別回路は、複数の送信信号成分候補の一部の第１段階の送信信号成分候補に関する前記評価値を取得することと、生き残りの第１段階の送信信号成分候補に、複数の送信信号成分候補の他の一部の第２段階の送信信号成分候補を追加して評価値を取得することとを含む、多段階の最尤判定を行なう最尤判定回路を含む。そして、最尤判定回路は、各段階における評価値を演算するための各段階の距離演算回路を含み、各段階の距離演算回路は、各段階において追加された送信信号成分候補を対象とする第１の演算回路および第２の演算回路を含む。
【００１３】
この装置は、１６ＱＡＭ以上のＱＲＭ−ＭＬＤの各段階のユークリッド距離演算を包括的に等値変形することにより、ＱＲＭ−ＭＬＤと比べて復調品質を全く落とさずに、演算量を大幅に低減できる。したがって、信号識別回路を実装するためのＬＳＩの製造コストや消費電力を改善することが可能である。
【００１４】
ＱＲＭ−ＭＬＤ方式のＲ行列は、上三角行列であり、対角成分は実部のみにより構成される。多段階の最尤判定を行なう最尤判定回路の各段階において追加される送信信号成分候補は、Ｒ行列の対角成分に対応し、Ｒ行列の対角成分と追加された送信信号成分候補とが乗算される。
【００１５】
第１の演算回路の一形態は、Ｒ行列の対角成分およびそれに対応する送信信号成分候補の共通する実部の積と、距離演算に要する他の成分の実部との差の二乗を計算する回路を含むものであり、第２の演算回路の一形態は、Ｒ行列の対角成分およびそれに対応する送信信号成分候補の共通する虚部の積と、他の成分の虚部との差の二乗を計算する回路を含むものである。
【００１６】
すなわち、第１の演算回路は、第１段階を除き、各段階における受信信号の実部から、Ｒ行列の各段階における対角成分およびそれに対応する送信信号成分候補の共通する実部の積と、前段階で選択された送信信号候補と非対角成分の積の実部と、を引いた値の二乗を計算する回路を含む。第１段階を除き、他の成分の実部は、各段階における受信信号の実部から、前段階で選択された送信信号候補と非対角成分の積の実部を引いた値に対応する。第１段階では、他の成分の実部は、受信信号の実部に対応する。
【００１７】
また、第２の演算回路は、第１段階を除き、各段階における受信信号の虚部から、Ｒ行列の各段階における対角成分およびそれに対応する送信信号成分候補の共通する虚部の積と、前段階で選択された送信信号候補と非対角成分の積の虚部と、を引いた値の二乗を計算する回路を含む。第１段階を除き、他の成分の虚部は、各段階における受信信号の虚部から、前段階で選択された送信信号候補と非対角成分の積の虚部を引いた値に対応する。第１段階では、他の成分の虚部は、受信信号の虚部に対応する。
【００１８】
各段階の距離演算回路は、さらに、各段階において追加された送信信号成分候補の中で、原点からの距離が共通する送信コンスタレーションに対応する送信信号成分候補に共通する演算の少なくとも一部を共通に実行する第３の演算回路を含むことが望ましい。
【００１９】
第３の演算回路の一形態は、Ｒ行列の対角成分に対応する送信信号成分候補について、原点からの共通の距離を定数で置き換えて演算する回路と、距離演算に要する他の成分の原点からの距離を演算する回路とを含むものである。また、第１の演算回路の一形態は、対角成分と他の成分の実部とを乗算する回路を含むものであり、第２の演算回路は、対角成分と他の成分の虚部とを乗算する回路を含むものである。
【００２０】
すなわち、第３の演算回路は、Ｒ行列の対角成分に対応する送信信号成分候補について、原点からの共通の距離を定数で置き換えて演算する回路と、各段階における受信信号の実部から、前段階で選択された送信信号候補と非対角成分の積の実部を引いた値の二乗を計算する回路と、各段階における受信信号の虚部から、前段階で選択された送信信号候補と非対角成分の積の虚部を引いた値の差の二乗を計算する回路を含む。第１の演算回路は、対角成分と、その他の成分、すなわち、各段階における受信信号の実部から前段階で選択された送信信号候補と非対角成分の積の実部との差、とを乗算する回路を含む。第２の演算回路は、対角成分と、その他の成分、すなわち、各段階における受信信号の虚部から、前段階で選択された送信信号候補と非対角成分の積の虚部との差、とを乗算する回路を含む。
【００２１】
第３の演算回路を加えることにより、第１の演算回路および第２の演算回路においては、二乗計算は不用となり、二乗計算を削減できる。一方、第１の演算回路および第２の演算回路は、乗算計算が増加する。したがって、乗算エレメントが予め用意されたデバイスに実装することが好ましい。そのようなデバイスの一例は、乗算エレメントを含む複数のエレメントの接続を変えることにより回路を再構成可能である、再構成可能デバイスである。
【００２２】
再構成可能デバイスには、多種多様なアプリケーションを実行するための回路を同時に、あるいは時分割で実装することが可能である。したがって、信号識別回路により識別された送信信号により得られるデータを含む情報を出力するためのアプリケーションをさらに有する装置に適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、１６ＱＡＭ変調された信号を、４×４ＭＩＭＯかつ１２００サブキャリアの２０４８ポイントＯＦＤＭ変調およびＱＲＭ−ＭＬＤ方式で受信および分離し、全ステージにおいて１６候補ずつ生き残らせるケースを想定して、本発明の一実施形態の構成を示す。
【００２４】
図１に、受信システムの一例を示している。この受信システム９は、図２に示す実施形態の受信システム１と比較するためのシステムであり、送信信号成分の候補を生成するためのレプリカ発生ユニットが二乗ユークリッド距離を計算するための距離演算ユニットと独立した状態で示されている。この受信システム９は、４本の受信アンテナ２と、それぞれのアンテナ２により得られたアナログ信号をデジタル化する４つのＡ／Ｄユニット３とを備えている。受信する信号は、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）化され、１２００のサブキャリアを備えている。受信システム９は、それぞれのＡ／Ｄユニット３から出力されるデジタル信号をフーリエ変換し１２００のサブキャリアに分割するための４つのＦＦＴユニット４を備えており、それぞれのサブキャリア毎に、１６ＱＡＭ変調された信号を４×４ＭＩＭＯで受信し、ＱＲＭ−ＭＬＤ方式で分離する。受信システム９は、さらに、各サブキャリアの信号を識別するための信号識別回路１９を有する。信号識別回路１９は、ＱＲ分解するＱＲＭセクション１０と、ＭＬＤ法により受信信号から送信信号を推定するＭＬＤセクション２０とを備えている。ＭＬＤセクション２０は、１−１２００のサブキャリアのそれぞれについて送信信号を推定する。このようにして得られた信号はデコーダ６によりデコードされてデータ化され、アプリケーション７に渡されて画像、音声、文字データなどの適当な形態で、ディスプレイ、スピーカ、プリンタなどの適当な媒体を介して出力される。
【００２５】
ＱＲＭセクション１０は、チャンネル推定部１１と、ランク付け部１２と、ソート部１３と、ＱＲ分解部１４と、信号交換部１５とを含む。チャンネル推定部１１は、送信および受信の双方の側で既知のパイロット信号を含む受信信号に基づいて、チャンネルインパルス応答値またはチャンネル推定値を求める。さらに、チャンネル推定値を行列要素とするチャンネル行列Ｈを求める。
【００２６】
ランク付け部１２は、受信された複数の受信信号を電力の大きさの順にランク付けする。ソート部１３は、受信信号を電力の大きさの順番で並び替えたり、並ぶ順番を下流のユニットに通知する。
【００２７】
ＱＲ分解部１４は、チャンネル推定部１１で得られたチャンネル行列Ｈが、ユニタリ行列Ｑおよび上三角行列Ｒの積（Ｈ＝ＱＲ）で表現されるように行列ＱおよびＲを求め、行列ＱおよびＲを出力する。信号変換部１５は、複数の受信信号ＳＣ０ｍ〜ＳＣ３ｍを成分とする縦ベクトルｙ（ｙ＝（ｙ０，ｙ１，ｙ２，ｙ３）Ｔ）にユニタリ行列Ｑの共役転置行列ＱＨを乗算することで、信号変換を行い、受信信号ベクトル（回転済み受信信号ベクトル）ｚ（ｚ＝（ｚ０，ｚ１，ｚ２，ｚ３）Ｔ）を出力する。
【００２８】
ＭＬＤセクション２０は、最尤判定法（ＭＬＤ法）により受信信号ベクトルｚから送信信号を識別（判別、推定）するための最尤判定回路である。ＭＬＤセクション２０においては、受信信号ベクトルｚと、複数の送信信号候補のレプリカ（レプリカシンボル）との間のユークリッド距離の二乗を評価値として演算し、ユークリッド距離の小さな送信信号候補を送信信号として出力する。１６ＱＡＭ変調の４×４ＭＩＭＯ方式の受信信号は、６５５３６（１６×１６×１６×１６）の送信信号候補ベクトル候補ｘ（ｘ＝（ｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３）Ｔ）（送信コンスタレーション）を持つ。ＭＬＤセクション２０は、送信信号候補ベクトルｘの各送信信号成分候補ｘ３、ｘ２、ｘ１、ｘ０の順番に、受信信号ベクトルｚと送信信号レプリカとのユークリッド距離を計算し、サバイバル方式で送信信号成分候補を絞る方法で送信信号を識別する。すなわち、ＭＬＤセクション２０は、多段階で最尤判定を行なう最尤判定回路である。
【００２９】
このため、ＭＬＤセクション２０は、受信信号ベクトルｚの成分ｚ３と、送信信号成分候補ｘ３とに着目してユークリッド距離を計算する第１段階の距離演算回路２１と、受信信号ベクトルｚの成分ｚ２と、送信信号成分候補ｘ３およびｘ２とに着目してユークリッド距離を計算する第２段階の距離演算回路２２と、受信信号ベクトルｚの成分ｚ１と、送信信号成分候補ｘ３、ｘ２およびｘ１とに着目してユークリッド距離を計算する第３段階の距離演算回路２３と、受信信号ベクトルｚの成分ｚ０と、送信信号成分候補ｘ３、ｘ２、ｘ１およびｘ０とに着目してユークリッド距離を計算する第４段階の距離演算回路２４とを含む。
【００３０】
さらに、ＭＬＤセクション２０は、最終段の生き残りの送信信号候補の尤度または確からしさを算出する尤度出力部２５を含む。尤度は、対数尤度比ＬＬＲ（Log Likelihood Ratio）により表現される。尤度出力部２５の出力が受信信号の分離または識別結果を示し、その出力がデコーダ、例えばターボデコーダ６に出力される。
【００３１】
第１段階の距離演算回路２１は、送信信号成分候補ｘ３についてのレプリカシンボルを生成するレプリカ発生部２１ａと、それらのレプリカシンボルと受信信号成分ｚ３との二乗ユークリッド距離を求める距離演算部２１ｂとを備えている。レプリカ発生部２１ａは、行列Ｒの成分ｒ３３と、１６通りの送信信号成分候補ｘ３とにより１６通りのレプリカシンボルを生成する。このＭＬＤセクション２０においては、第１段階の距離演算回路２１においては、すべての送信信号成分候補を生き残らせて、第２段階の距離演算回路２２に提供する。
【００３２】
第２段階の距離演算回路２２は、受信信号成分ｚ２に着目する。行列Ｒの成分ｒ２２、ｒ２３は既知であり、送信信号成分候補ｘ３は１６個、送信信号成分候補ｘ２は１６個なので、この段階のレプリカ発生部２２ａは２５６通りの信号候補のレプリカシンボルを生成する。この段階の距離演算部２２ｂは、これら２５６のレプリカシンボルと、受信信号成分ｚ２との二乗ユークリッド距離を算出する。さらに、距離演算回路２２は、選択回路２２ｅを備えており、この段階の送信信号成分候補の組み合わせのうち、二乗ユークリッド距離の小さい順に１６通りを選択し、次の段階に生き残させる。
【００３３】
第３段階の距離演算回路２３および第４段階の距離演算回路２４も同様の構成である。第３段階の距離演算回路２３は、受信信号成分ｚ１に着目する。行列Ｒの成分ｒ１１、ｒ１２、ｒ１３は既知であり、送信信号成分候補ｘ２およびｘ３の組み合わせは前段階で１６通りに絞られている。また、送信信号成分候補ｘ１は１６個であり、したがって、この段階のレプリカ発生部２３ａは２５６通りの信号候補のレプリカシンボルを生成し、距離演算部２３ｂは、これら２５６のレプリカシンボルと、受信信号成分ｚ１との二乗ユークリッド距離を算出する。選択回路２３ｅは、この段階の送信信号成分候補の組み合わせのうち、二乗ユークリッド距離の小さい順に１６通りの送信信号成分候補の組み合わせを選択し、次の段階に生き残させる。
【００３４】
第４段階の距離演算回路２４は、受信信号成分ｚ０に着目する。行列Ｒの成分ｒ００、ｒ０１、ｒ０２、ｒ０３は既知であり、送信信号成分候補ｘ１、ｘ２およびｘ３の組み合わせは前段階で１６通りに絞られている。また、送信信号成分候補ｘ０は１６個であり、したがって、この段階のレプリカ発生部２４ａは２５６通りの信号候補のレプリカシンボルを生成し、距離演算部２４ｂは、これら２５６のレプリカシンボルと、受信信号成分ｚ０との二乗ユークリッド距離を算出する。この段階で、信号候補に含まれる４つの信号成分候補が揃い、選択回路２４ｅは、送信信号候補のうち、二乗ユークリッド距離の小さい順に１６個の送信信号候補を選択して出力する。
【００３５】
図２に、本発明の１つの実施形態に係る受信システム１の概略構成を示している。この受信システム１は、比較例の受信システム９とほぼ同じ構成である。ただし、第１段階の距離演算回路２１においては、レプリカ発生部２１ａと、距離演算部２１ｂとを、それらの機能を一体にした複合型の距離演算部２１ｘに置き換えている。他の段階の距離演算回路２２、２３および２４においても同様であり、レプリカ発生部および距離演算部を、それぞれ複合型の距離演算部２２ｘ、２３ｘおよび２４ｘに置き換えている。複合型の距離演算部２１ｘ〜２４ｘにおいては、１６ＱＡＭ変調の送信コンスタレーション点の実部および虚部の数値が既知であることを利用し、レプリカを生成すること、特に、Ｒ行列の対角成分に関係するレプリカを生成することを定数演算に置き換えて、二乗ユークリッド距離の演算回路に取り込んでいる。
【００３６】
図３は、１６ＱＡＭ変調用の送信コンスタレーション点である。Ｉ座標（虚部（虚数部））、Ｑ座標（実部（実数部））ともに±１と±３との４種類の値をとることが既知である。これらの送信コンスタレーション点は、１アンテナ分の送信信号に対応する。４アンテナ分の送信信号は、送信コンスタレーション点の４つの組み合わせであり、６５５３６（＝１６の４乗）の可能性をとり得る。送信コンスタレーション点を複素数として表現すると、４アンテナ分の送信信号は４要素複素ベクトル（縦ベクトル）として表現される。
【００３７】
図４は、ＱＲＭ−ＭＬＤにおけるＭＬＤセクション２０（ＭＬＤ処理）の入出力仕様である。入力信号は、回転済み受信信号ベクトルｚ（ｚ＝（ｚ０，ｚ１，ｚ２，ｚ３）［縦ベクトル］）と、上三角行列Ｒ（Ｒ＝（ｒ００，ｒ０１，…，ｒ３３））である。出力信号は、１６個の最有力送信信号ベクトル候補ｘ（ｘ＝（ｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３）［縦ベクトル］）および各候補の対数尤度である。対数尤度は、残差ベクトル（ｚ−Ｒ×ｘ）の二乗ユークリッドノルム（二乗ユークリッド距離）である。
【００３８】
図５は、第１ステージである距離演算回路２１の入出力仕様である。入力信号は受信信号成分ｚ３とＲ行列成分ｒ３３である。出力信号は、送信信号成分ｘ３（送信アンテナ３番の送信コンスタレーション点）の候補１６種類と、各候補に対応する部分対数尤度（各候補に対応する二乗ユークリッド距離）Ｌ３である。部分対数尤度Ｌ３は、送信アンテナ３番の分のみの対数尤度であり、式（ｚ３−ｒ３３×ｘ３）の複素数絶対値の二乗である。この式は、図５に示すように、Ｒ行列の対角成分ｒ３３と送信信号成分ｘ３の乗算結果と、その他の成分ｗ３との距離の演算と解釈できる。１６ＱＡＭ変調方式の送信信号成分ｘ３の候補は、図３に示す１６個である。複合型の距離演算部２１ｘでは、送信信号成分ｘ３を定数化して、距離演算回路に取り込んでいる。
【００３９】
図６は、第２ステージである距離演算回路２２の入出力仕様である。入力信号は、第１ステージの出力信号と、受信信号成分ｚ２と、Ｒ行列成分ｒ２２およびｒ２３である。出力信号は、送信信号成分｛ｘ２，ｘ３｝ペアの候補１６組と、各候補に対応する部分対数尤度Ｌ２（送信アンテナ２番と３番の分のみの対数尤度）である。部分対数尤度Ｌ２を求める式は、図６に示すように、Ｒ行列の対角成分ｒ２２および送信信号成分ｘ２の乗算結果と、その他の成分ｗ２との距離の演算に変形できる部分を含んでいる。１６ＱＡＭ変調方式の送信信号成分ｘ２の候補は、図３に示す１６個である。複合型の距離演算部２２ｘでは、送信信号成分ｘ２を定数化して、距離演算回路に取り込んでいる。送信信号成分｛ｘ２，ｘ３｝の候補は２５６（１６×１６）種類であり、選択回路２３ｅにより、それらの中の部分対数尤度の小さい１６種類だけを選び出して出力する。
【００４０】
図７は、第３ステージである距離演算回路２３の入出力仕様である。入力信号は、第２ステージの出力信号と、受信信号成分ｚ１と、Ｒ行列成分ｒ１１〜ｒ１３である。出力信号は、送信信号成分｛ｘ１，ｘ２，ｘ３｝三つの組み合わせの候補１６組と、各候補に対応する部分対数尤度Ｌ１（送信アンテナ１〜３番の分のみの対数尤度）である。部分対数尤度Ｌ１を求める式は、図７に示すように、Ｒ行列の対角成分ｒ１１および送信信号成分ｘ１の乗算結果と、その他の成分ｗ１との距離の演算に変形できる部分を含んでいる。１６ＱＡＭ変調方式の送信信号成分ｘ１の候補は、図３に示す１６個である。複合型の距離演算部２３ｘでは、送信信号成分ｘ１を定数化して、距離演算回路に取り込んでいる。
【００４１】
送信信号成分｛ｘ１，ｘ２，ｘ３｝の候補は、理論的には４０９６（１６×１６×１６）種類あるが、第２ステージですでに信号成分候補｛ｘ２，ｘ３｝が２５６種類中１６種類に絞り込まれている。したがって、第３ステージが処理する信号成分候補｛ｘ１，ｘ２，ｘ３｝の組み合わせは２５６（１６×１６）種類である。第３ステージは、２５６種類の送信信号候補の中から部分対数尤度Ｌ１の小さい１６種類だけを、選択回路２３ｅにより選び出して出力する。
【００４２】
図８は、第４ステージである距離演算回路２４の入出力仕様である。入力信号は、第３ステージの出力信号と、受信信号成分ｚ０と、Ｒ行列成分ｒ００〜ｒ０３である。出力信号は、送信信号ベクトルｘの候補１６組と、各候補に対応する対数尤度Ｌ０である。部分対数尤度Ｌ０を求める式は、図８に示すように、Ｒ行列の対角成分ｒ００および送信信号成分ｘ０の乗算結果と、その他の成分ｗ０との距離の演算に変形できる部分を含んでいる。１６ＱＡＭ変調方式の送信信号成分ｘ０の候補は、図３に示す１６個である。複合型の距離演算部２４ｘでは、送信信号成分ｘ０を定数化して、距離演算回路に取り込んでいる。
【００４３】
送信信号ベクトルｘは理論的には６５５３６（１６×１６×１６×１６）種類あるが、第３ステージですでに送信信号候補｛ｘ１，ｘ２，ｘ３｝が４０９６種類中１６種類に絞り込まれており、第４ステージが処理する送信信号ベクトルｘの候補は２５６（１６×１６）種類である。第４ステージは、２５６種類の送信信号ベクトルｘの候補の中から、選択回路２４ｅにより対数尤度の小さい１６種類だけを選び出して出力する。
【００４４】
図９は、比較例の受信システム９の第１ステージの距離演算回路２１のレプリカ発生部２１ａと距離演算部２１ｂの内部構成である。信号ｚ３ｒｅは受信信号成分ｚ３の実部、信号ｚ３ｉｍは受信信号成分ｚ３の虚部、信号ｒ３３ｒｅは、Ｒ行列の成分ｒ３３の実部である。ＱＲ分解の性質上、Ｒ行列の対角成分の虚部は０なので、成分ｒ３３の虚部ｒ３３ｉｍは存在しない。図中、箱（−）は減算器、箱（＋）は加算器、箱（＾２）は二乗器である。他の図面においても同様であり、さらに他の図面において箱（×）は乗算器である。また、箱（±）は同時加減算器（和と差の両方を同時に計算する演算器）である。
【００４５】
図９においては、距離演算回路２１ａにおいて、１６種類の部分対数尤度を定義式通りに計算するため、減算器を３２個、二乗器を３２個、加算器を１６個使用する。このため、演算器数が多く、ＬＳＩの実用化に不向きである。さらに、左側の大きい枠の中でも、加算器や符号反転器をいくつか使用する必要がある。
【００４６】
図１０に、複合型の距離演算回路２１ｘの一例を示している。この距離演算回路２１ｘａは、１６個の送信信号成分候補ｘ３の中で、実部ｘ３ｒｅが共通する送信コンスタレーション点に対応する送信信号成分候補に共通する演算を共通に実行する第１の演算回路３１と、１６個の送信信号成分候補ｘ３の中で、虚部ｘ３ｉｍが共通する送信コンスタレーション点に対応する送信信号成分候補に共通する演算を共通に実行する第２の演算回路３２と、第１の演算回路３１および第２の演算回路３２の演算結果を送信信号成分候補毎に演算する個別演算回路３３とを含む。
【００４７】
なお、図中、配線に沿って記載されている「×２」は、その配線の値を２倍することを意味する。他の図面においても同様であり、「×８」は８倍、「×１６」は１６倍を表す。これら２のベキ乗倍の計算は、信号配線のビット割り当てをずらすだけで実現でき、論理ゲートを必要としないので、演算器とはみなさない。
【００４８】
さらに具体的には、第１の演算回路３１は、Ｒ行列の対角成分ｒ３３およびそれに対応する送信信号成分候補ｘ３の共通する実部ｘ３ｒｅ、すなわち、−３、−１、１および３と、距離演算に要する他の成分、すなわち、成分ｗ３（すなわち、ｚ３）の実部ｗ３ｒｅ（すなわち、ｚ３ｒｅ）との差の二乗を計算する回路である。この段階の他の成分ｗ３は、受信信号ｚの成分ｚ３である。
【００４９】
また、第２の演算回路３２は、Ｒ行列の対角成分ｒ３３およびそれに対応する送信信号成分候補ｘ３の共通する虚部ｘ３ｉｍ、すなわち、−３、−１、１および３と、距離演算に要する他の成分、すなわち、成分ｗ３（すなわち、ｚ３）の虚部ｗ３ｉｍ（すなわち、ｚ３ｉｍ）との差の二乗を計算する回路である。
【００５０】
そして、個別演算回路３３においては、それぞれの送信信号成分候補ｘ３の実部の差の二乗と、虚部の差の二乗とを加算することにより、それぞれの送信信号成分候補ｘ３に関する部分対数尤度Ｌ３を演算する。このため、図１０に示した距離演算回路２１ｘａにおいては、同時加減算器を４個、加算器を１７個、二乗器を８個、を使用し、図９に示した回路と比較し、回路面積コストを大幅に削減できる。
【００５１】
図１０に示した距離演算回路２１ｘａを図９に示した距離演算回路２１と比較するためには、それぞれの回路を図１１のように変形すると分かり易い。図１１（ａ）は図９の距離演算部２１ｂと同じ回路で、演算器配置の見た目を変えたものである。減算器２個と二乗器２個と加算器１個をまとめてＳＥＤ（Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｕｃｌｉｄｅａｎ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ、二乗ユークリッド距離）計算モジュール３４とし、１６ＱＡＭコンスタレーション点に対応させて１６個のモジュールを配置した。図１１（ｂ）は、図１０の距離演算回路２１ｘａの中の演算回路３１〜３３に相当する回路３１ｂ〜３３ｂを、図１１（ａ）と比較しやすいように配置したものである。図１１（ｂ）の演算回路３１ｂ、３２ｂは図１０の演算回路３１、３２と少し異なっているが、「負の値を引く」のと「正の値を足す」のが同じであることから、図１１（ｂ）が図１０と実質的に同じ演算回路であることがわかる。そして、図１１（ａ）と図１１（ｂ）を比べれば、図１１（ｂ）が図１１（ａ）の実部虚部の共通演算を行ごと列ごとにまとめた等価回路であることがわかる。したがって、図１１（ａ）および図１１（ｂ）を介在すれば、図１０が図９と等価な回路でありながら演算器の量を大幅に削減でき、端末内の実装も容易になり、消費電力も低減できる、ということがわかる。
【００５２】
図１２に、複合型の距離演算回路２１ｘの他の一例を示している。この距離演算回路２１ｘｂは、１６個の送信信号成分候補ｘ３の中で、実部ｘ３ｒｅが共通する送信コンスタレーション点に対応する送信信号成分候補に共通する演算の一部を共通に実行する第１の演算回路５１と、１６個の送信信号成分候補ｘ３の中で、虚部ｘ３ｉｍが共通する送信コンスタレーション点に対応する送信信号成分候補に共通する演算の一部を共通に実行する第２の演算回路５２とを含む。さらに、距離演算回路２１ｘは、１６個の送信信号成分候補ｘ３の中で、原点からの距離が共通する送信コンスタレーション点に対応する送信信号成分候補に共通する演算を共通に実行する第３の演算回路５３を含む。
【００５３】
さらに具体的には、第３の演算回路５３は、Ｒ行列の対角成分ｒ３３に対応する送信信号成分候補ｘ３について、原点からの共通の距離を定数（後述するように、２、１０、１８）で置き換えて演算する回路５３ａと、距離演算距離に要する他の成分ｗ３の原点からの距離を演算する回路５３ｂとを含む。さらに、第３の演算回路５３は、回路５３ａおよび５３ｂの出力を加算する回路５３ｃを含む。
【００５４】
第１の演算回路５１は、対角成分ｒ３３ｒｅと他の成分の実部ｗ３ｒｅ（ｚ３ｒｅ）とを乗算する回路を含み、第２の演算回路５２は、対角成分ｒ３３ｒｅと他の成分の虚部ｗ３ｉｍ（ｚ３ｉｍ）とを乗算する回路を含む。
【００５５】
さらに、距離演算回路２１ｘｂは、第１の演算回路５１の出力および第２の演算回路５２の出力を、送信信号成分候補ｘ３の座標により定数倍および加減する回路５５と、この回路５５の出力と、第３の回路５３の出力とを加減して、それぞれの送信信号成分候補ｘ３に対応する部分対数尤度Ｌ３を計算する回路５６とを含む。
【００５６】
図１３では、距離演算回路２１ｘｂを説明するために、部分対数尤度Ｌ３の定義式を等値変形し、送信信号成分ｘ３の関連項だけをＰａｒｔＡ、ＰａｒｔＢおよびＰａｒｔＣとして抽出している。図１４に、１６種類の送信信号成分候補ｘ３の値それぞれに対して、図１４のＰａｒｔＡ、ＰａｒｔＢおよびＰａｒｔＣ項がどのような値になるかを、一覧表により示している。成分候補ｘ３自体は１６種類の値を取り得るが、ＰａｒｔＡ項は１８、１０、２の３種類の値しか取らない。ＰａｒｔＢ項およびＰａｒｔＣ項は、±２，±６の４種類の値しか取らない。このことは、部分対数尤度Ｌ３の定義式は、原点回りの対称性（ＰａｒｔＡ項）と、行および列の対称性（ＰａｒｔＢ項およびＰａｒｔＣ項）を含んでいることを示している。
【００５７】
図１５に、１６種類の１６ＱＡＭ変調の送信コンスタレーション点を、原点回りに対称な３つのグループに分けることが可能であることを示している。したがって、１６種類の１６ＱＡＭ変調の送信コンスタレーション点は、図１０および１１に示した行および列、または虚部および実部の対称性に加えて、原点回りの対称性を備えており、原点からの距離を第３軸（Ｒ軸）とすると、図１６（ａ）のように３次元表示することができる。
【００５８】
Ｒ行列の対角成分ｒ３３ｒｅをコンスタレーション点に対応させて（Ｈ０，Ｖ０）から（Ｈ３，Ｖ３）に回路配置した場合、点（Ｈ１，Ｖ１）、（Ｈ１，Ｖ２）、（Ｈ２，Ｖ１）および（Ｈ２，Ｖ２）は、ＰａｒｔＡ項について同じ値「２」をとる。このため、図１６（ｂ）に示すように、同じ演算器Ｒ１から出発して、各コンスタレーション点に配置された演算器に向けて配線を伸ばせば良い。同様に、点（Ｈ０，Ｖ１）、（Ｈ０，Ｖ２）、（Ｈ１，Ｖ３）、（Ｈ２，Ｖ３）、（Ｈ３，Ｖ２）、（Ｈ３，Ｖ１）、（Ｈ２，Ｖ０）および（Ｈ１，Ｖ０）は、ＰａｒｔＡ項について同じ値「１０」をとる。点（Ｈ０，Ｖ０）、（Ｈ０，Ｖ３）、（Ｈ３，Ｖ３）および（Ｈ３，Ｖ０）は、ＰａｒｔＡ項について同じ値「１８」をとる。
【００５９】
したがって、図１６（ｃ）に示すように、各コンスタレーション点においては、これらのＨ配線、Ｖ配線およびＲ配線からくるデータを足算することにより、各コンスレーション点に対応した部分対数尤度Ｌ３を演算することができる。
【００６０】
図１７は、Ｒ１〜Ｒ３を出力するＲ演算回路であり、原点からの距離が共通する送信コンスタレーションに対応する送信信号成分候補に共通する演算を共通に実行する第３の演算回路器５３の一例である。図１８は、Ｖ０〜Ｖ３を出力するＶ演算回路であり、実部が共通する送信コンスタレーション点に対応する送信信号成分候補に共通する演算の一部を共通に実行する第１の演算回路５１の一例である。さらに、図１９は、Ｈ０〜Ｈ３を出力するＨ演算回路であり、虚部が共通する送信コンスタレーション点に対応する送信信号成分候補に共通する演算の一部を共通に実行する第２の演算回路５２の一例である。なお、演算器（Ｎｅｇ）は、符号を反転することを示している。
【００６１】
図１６ないし図１９に示したレベルの回路であると、Ｒ演算回路に二乗器２個、加算器６個、Ｈ演算回路およびＶ演算回路に乗算器２個、加算器４個、全コンスタレーション点において加算器３２個を要するだけになる。したがって、図９に示した回路と比較し、演算器の量を大幅に削減できる。このため、端末内の実装も容易になり、消費電力も低減できる。
【００６２】
図２０は、図１７に示した第３の演算回路５３をさらに最適化した回路であり、図１２に示した第３の演算回路５３に相当するものである。この回路では、ＰａｒｔＡ項周辺の演算を少数の演算器で一括して行う回路としている。したがって、加算器４個と、二乗器２個を使って１６種類の信号成分候補ｘ３に対応するＰａｒｔＡ項周辺の演算を一挙に行うことができる。
【００６３】
図２１は、図１８および図１９に示した第１の演算回路５１および第２の演算回路５２をさらに最適化した回路であり、図１２に示した第１の演算回路５１および第２の演算回路５２および５５を含むものである。この回路構成は、ＰａｒｔＢ項およびＰａｒｔＣ項周辺の演算を少数の演算器で一括して行う回路構成である。同時加減算器３個と、加算器２個と、乗算器２個とを使って、８種類の値を一括計算している。図２１に示した回路で計算した値（８種類）と、それらを符号反転した値（８種類）を合わせれば、１６種類の送信信号成分候補ｘ３に対応する１６種類の値が求まる。
【００６４】
なお、Ｒ行列の対角成分ｒ３３ｒｅの二乗の値は、成分ｒ３３ｒｅを二乗器に入れて求めるのでなく、ＱＲ分解処理の途中で求まる値を流用することが可能であり、二乗器を使わずに処理することができる。その結果、図１２に示した距離演算回路１２ｘｂにおいては、乗算器２個、二乗器２個、加算器６個、同時加減算器１１個のみを使って、１６種類の部分対数尤度Ｌ３を一括計算することができる。図９に示した回路と比べると、演算器の数を大幅に減らすことができる。さらに、図１２に示した距離演算回路１２ｘｂでは、距離演算回路１２ｘａにおいても同様であるが、数学的な等値変形をしたにすぎず、近似演算したわけではない。したがって、これらの演算回路１２ｘａおよび１２ｘｂにより得られる部分対数尤度Ｌ３の品質は、図９に示した演算回路から得られるものと同等である。
【００６５】
このように、図１２に示した第１段階の距離演算回路２１に着目すると、本発明の一形態は、ＱＡＭ変調により送信された送信信号を識別するための信号識別回路を有する装置であって、信号識別回路はＱＲＭ−ＭＬＤ方式により、複数の受信アンテナにより受信された複数の受信信号を、複数の送信アンテナから送信された複数の送信信号に分離するための回路であり、複数の送信アンテナから送信されうる複数の信号はそれぞれ複数の送信信号成分を含み、当該信号識別回路は、複数の送信信号成分候補の一部の第一段階の送信信号成分候補に関する評価値を取得することと、生き残りの第一段階の送信信号成分候補に、複数の候補の他の一部の第二段階の送信信号成分候補を追加して評価値を取得することとを含む、多段階の最尤判定を行う最尤判定回路を含む。そして、この最尤判定回路は、各段階における評価値を演算するための各段階の距離演算回路を含む。第一段階における距離演算回路２１は、回路５３を含み、この回路５３は、受信信号の実部（ｚ３ｒｅ）の２乗を演算する回路と、受信信号の虚部（ｚ３ｉｍ）の２乗を演算する回路と、Ｒ行列の、第１段階での着目対象となる対角成分の実部の二乗（ｒ３３ｒｅ＾２）に、原点からのとりうる距離の値を掛けた値を出力する回路と、これらの回路の出力を和算する回路とを含む。さらに、第１段階における距離演算回路２１は、Ｒ行列の、第１段階での着目対象となる対角成分の実部（ｒ３３ｒｅ）と受信信号の実部（ｚ３ｒｅ）とを乗算する回路５１と、Ｒ行列の、第１段階での着目対象となる対角成分の実部（ｒ３３ｒｅ）と受信信号の虚部（ｚ３ｉｍ）とを乗算する回路５２とを含む。さらに、距離演算回路２１は、回路５１と回路５２の出力を和算減算ビットずらしによりそれぞれ送信候補におけるＨ（虚部）とＶ（実部）の和を演算する回路５５を含む。さらに、距離演算回路２１は、回路５３と、回路５５との出力を足し合わせる回路５６を含む。
【００６６】
図２２に、第２ステージの距離演算回路２２の内部構成を示している。第２ステージの距離演算回路２２は、１６個の候補数え上げブロック２２ｗと、それらから出力される２５６種類の送信信号候補ｘ２およびｘ３の組合せの部分対数尤度Ｌ２の中から最小の１６種類の送信信号候補を選択する選択部（有力候補絞り込みブロック）２２ｅとを備えている。
【００６７】
候補数え上げブロック２２ｗの入力は、第１ステージの距離演算回路２１が出力する１６種類の成分候補ｘ３と、それに対応する部分対数尤度Ｌ３と、第２ステージの距離演算回路２２の固有入力信号である受信信号成分ｚ２と、Ｒ行列の成分ｒ２２およびｒ２３とである。各候補数え上げブロック２２ｗは、与えられた成分候補ｘ３に１６種類の成分候補ｘ２（図３のコンスタレーション点）を追加して１６種類の成分候補のペア｛ｘ２，ｘ３｝を生成し、１６種類のペア候補に対応する１６種類の部分対数尤度Ｌ２を計算して、出力する。
【００６８】
図２２に示した、第２ステージの距離演算回路２２のブロック構成は、図１に示した比較例の受信システム９においても、図２に示した実施形態の受信システム１においても共通である。図１に示した比較例の受信システム９においては、各候補数え上げブロック２２ｗは、レプリカ発生部２２ａと、距離演算部２２ｂとを含む。図２に示した実施形態の受信システム１においては、各候補数え上げブロック２２ｗは、複合型の距離演算部２２ｘを含む。いずれの場合も、各候補数え上げブロック２２ｗの出力は同じであり、有力候補絞り込みブロック２２ｅは共通の内部構成を備えていて良い。
【００６９】
図２３は、比較例の受信システム９の数え上げブロック２２ｗの内部構成である。ここでは、１種類の成分候補ｘ３と、１６種類の成分候補ｘ２との組合せについて部分対数尤度Ｌ２を定義式通りに求める。数え上げブロック２２ｗは、１６種類の成分候補ｘ２のレプリカを生成するレプリカ発生部２２ａを備えている。数え上げブロック２２ｗは、さらに、部分対数尤度Ｌ２を演算する距離演算部２２ｂを含み、距離演算部２２ｂは、成分候補ｘ２に関する演算を行なう演算回路２２ｂ１と、成分候補ｘ２に関する以外の共通部分（その他の成分）ｗ２（ｗ２ｒｅおよびｗ２ｉｍ）を求める演算回路２２ｂ２とを含む。成分候補ｘ２に関する部分の演算回路２２ｂ１は、図９に示した第１ステージの距離演算回路２１の距離演算部２１ｂと共通の構成である。
【００７０】
図２４は、実施形態の受信システム１の数え上げブロック２２ｗの内部構成である。数え上げブロック２２ｗは、図１２に基づき説明した複合型の距離演算部２２ｘｂを備えている。この距離演算部２２ｘｂは、成分候補ｘ２に関する演算を行なう演算回路２２ｘｂ１と、成分候補ｘ２に関する以外の共通部分（その他の成分）ｗ２を求める演算回路２２ｘｂ２とを含む。この段階におけるその他の成分ｗ２の実部ｗ２ｒｅは、受信信号の実部ｚ２ｒｅから、前段階で選択された送信信号候補ｘ３と非対角成分ｒ２３の積の実部ｖ２ｒｅを引いた値である。また、他の成分ｗ２の虚部ｗ２ｉｍは、受信信号の虚部ｚ２ｉｍから、前段階で選択された送信信号候補ｘ３と非対角成分ｒ２３の積の虚部ｖ２ｉｍを引いた値である。第３段階以降においても同様である。
【００７１】
演算回路２２ｘｂ２の構成は、図２３に示した演算回路２２ｂ２と同じである。また、演算回路２２ｘｂ１の構成は、図１２に示した距離演算部２１ｘｂと同様であり、第３の演算回路５３、第１の演算回路５１、第２の演算回路５２などを含む。したがって、これらの回路の詳しい説明は省略する。
【００７２】
図２３に示した回路では、演算回路２２ｂ１を構成するために、減算器３２個、二乗器３２個、加算器３２個が必要であった。これに対し、図２４に示した回路では、演算回路２２ｘｂ１を構成するために、乗算器２個、二乗器２個、加算器７個、同時加減算器１１個ですむ。さらに、第２ステージの距離演算回路２２においては、２５６種類の成分候補の組合せを並列演算するために、数え上げブロック２２ｗを１６個含む。したがって、上記の演算器の差は、非常に大きく、実装面積低減および消費電力低減に大きく寄与する。
【００７３】
なお、図２４に示した演算回路２２ｘｂ１の代わりに、図１０に示した距離演算部２１ｘａと同じ構成の回路を適用できることは、当業者であれば理解できることである。
【００７４】
図２５に、第３ステージの距離演算回路２３の内部構成を示している。第３ステージの距離演算回路２３は、１６個の候補数え上げブロック２３ｗと、それらから出力される２５６種類の送信信号候補ｘ１、ｘ２およびｘ３の組合せの部分対数尤度Ｌ１の中から最小の１６種類の送信信号候補を選択する選択部（有力候補絞り込みブロック）２３ｅとを備えている。
【００７５】
候補数え上げブロック２３ｗの入力は、第２ステージの距離演算回路２２が出力する１６種類の成分候補ｘ２およびｘ３の組合せと、それに対応する部分対数尤度Ｌ２と、第３ステージの距離演算回路２３の固有入力信号である受信信号成分ｚ１と、Ｒ行列の成分ｒ１１、ｒ１２およびｒ１３とである。各候補数え上げブロック２３ｗは、与えられた成分候補の組合せに１６種類の成分候補ｘ１（図３のコンスタレーション点）を追加して１６種類の成分候補のペア｛ｘ１，ｘ２，ｘ３｝を生成し、１６種類のペア候補に対応する１６種類の部分対数尤度Ｌ１を計算して、出力する。
【００７６】
図２５に示した、第３ステージの距離演算回路２３の構成は、図２２〜図２４を参照して説明した第２ステージの距離演算回路２２と共通する。図２６は、比較例の受信システム９の数え上げブロック２３ｗの内部構成である。ここでは、１種類の成分候補ｘ２およびｘ３の組合せと、１６種類の成分候補ｘ１との組合せについて部分対数尤度Ｌ１を定義式通りに求める。数え上げブロック２３ｗは、１６種類の成分候補ｘ１のレプリカを生成するレプリカ発生部２３ａを備えている。数え上げブロック２３ｗは、さらに、部分対数尤度Ｌ１を演算する距離演算部２３ｂを含み、距離演算部２３ｂは、成分候補ｘ１に関する演算を行なう演算回路２３ｂ１と、成分候補ｘ１に関する以外の共通部分（その他の成分）ｗ１（ｗ１ｒｅおよびｗ１ｉｍ）を求める演算回路２３ｂ２とを含む。成分候補ｘ１に関する部分の演算回路２３ｂ１は、図９に示した第１ステージの距離演算回路２１の距離演算部２１ｂと共通の構成である。
【００７７】
図２７は、実施形態の受信システム１の数え上げブロック２３ｗの内部構成である。数え上げブロック２３ｗは、図１２に基づき説明した複合型の距離演算部２３ｘｂを備えている。この距離演算部２３ｘｂは、成分候補ｘ１に関する演算を行なう演算回路２１ｘｂ１と、成分候補ｘ２に関する以外の共通部分（その他の成分）ｗ２を求める演算回路２３ｘｂ２とを含む。演算回路２３ｘｂ２の構成は、図２６に示した演算回路２３ｂ２と同じである。また、演算回路２３ｘｂ１の構成は、図１２に示した距離演算部２１ｘｂと同様であり、第３の演算回路５３、第１の演算回路５１、第２の演算回路５２などを含む。これらの回路の構成および動作については、上述した第１ステージおよび第２ステージの回路を参照して説明した通りである。したがって、これらの回路の詳しい説明は省略する。図２７に示した演算回路２３ｘｂ１の代わりに、図１０に示した距離演算部２１ｘａと同じ構成の回路を適用できることは、当業者であれば理解できることである。また、第４ステージの距離演算回路２４の構成も、上記の第３ステージの距離演算回路２３と類似しており、詳細な説明は省略する。
【００７８】
ＭＬＤセクション２０において、図１０または図１２に示した本実施形態に係る距離演算部の構成を適用できる部分（ユニットまたは回路）は、第１ステージの距離演算回路２１に１つ、第２〜第４ステージの距離演算回路２２〜２４にそれぞれ１６個ある。したがって、本実施形態の回路を適用することにより、演算器を大幅に削減できる。このため、受信システム１を実装する面積を低減でき、さらに、消費電力を低減できる。また、図１２に示したように、距離演算部（距離演算ユニット、距離演算回路）２１ｘｂおよびそれと同じ構成を用いた距離演算部においては、乗算器を必要とする。したがって、乗算器が予め用意されたハードウエア、例えばＬＳＩに受信システム１を実装することが好ましい。そのようなハードウエアの一例は、本出願人が開発している再構成可能なデバイスである。
【００７９】
図２８（ａ）に、再構成可能なデバイスの一例を示している。このデバイス１は、本出願人が開発したＤＡＰＤＮＡと称する半導体集積回路装置である。このデバイス１００は、ＤＡＰと呼ばれるＲＩＳＣコアモジュール１０２と、ＤＮＡと呼ばれるダイナミックリコンフィグラブルデータフローアクセレレータ１０３とを含む。デバイス１００は、ＤＡＰ１０２およびＤＮＡ１０３に加え、ＤＮＡ１０３のダイレクト入出力用のインターフェイス１０４と、ＰＣＩインターフェイス１０５と、ＳＤＲＡＭインターフェイス１０６と、ＤＭＡコントローラ１０７と、その他の周辺デバイス１０８と、これらを接続するための高速スイッチングバス１０９とを含む。ＤＡＰ１０２は、デバッグインターフェイス１０２ａと、ＲＩＳＣコア１０２ｂと、命令キャッシュ１０２ｃと、データキャッシュ１０２ｄとを含む。ＤＮＡ１０３は、３７６個のＰＥ（ＰＥｓ、処理エレメント）が２次元に配置されたＰＥマトリクス１１０と、このＰＥマトリクス１１０に含まれるＰＥｓの機能および／または接続を変えてＰＥマトリクス１１０を再構成するためのコンフィグレーションデータ１１８が格納されるコンフィグレーションメモリ１１９とを含む。
【００８０】
コンフィグレーションメモリ１１９は、複数バンクの構成になっている。例えば、図２８（ｂ）に示すように、ＰＥマトリクス１１０には、フォアグラウンドバンクに格納されるコンフィグレーションデータ１１８により第１の機能（データフロー、回路デザイン）１１７ａが構成される。また、異なるバックグラウンドバンクにそれぞれ格納されるコンフィグレーションデータにより、第２の機能１１７ｂおよび第３の機能１１７ｃがそれぞれ構成される。メモリ１１９のバンクを切り替えることにより、ＰＥマトリクス１１０には、第１の機能１１７ａに変わって第２の機能１１７ｂまたは第３の機能１１７ｃが再構成される。ＰＥマトリクス１１０の再構成は、例えば、１サイクルでダイナミックに行なわれる。
【００８１】
再構成可能なデバイス（ダイナミックリコンフィグラブルデバイス）１００に、図２８（ｃ）に示すように、受信システム１を、デコーダ６およびアプリケーション７の機能を含めて時分割した複数の機能（サブファンクション）を実現するように、ＰＥマトリクス１１０を時分割で再構成できる。このような使用により、デバイス１００を用いて、多くのハードウエア資源を必要とするアプリケーションを、少ないハードウエア資源で実行できる。
【００８２】
また、図２８（ｄ）に示すように、受信方式が異なる受信システムあるいは複数種類のアプリケーションを実行するために、複数の機能をそれぞれ実現するようにＰＥマトリクス１１０を再構成できる。このような使用により、多くのアプリケーションを共通のハードウエア（デバイス）１００を用いて実行できる。このデバイス１００は、プログラムレベル（命令レベル）ではなく、データフローレベル（データパスレベル、ハードウエアレベル）で多数の機能を切り換えて実装できるので、受信システム１の機能を専用のハードウエアに匹敵する速度で処理を行うことができる。
【００８３】
図２９に、ＰＥマトリクス１１０に含まれるＰＥｓの具体的な配置例を示している。図２９に示したＰＥのうち、「ＥＸ」で始まるＰＥは、ＥＸＥエレメントと呼ばれる算術演算、論理演算および２入力の比較機能を含む。さらに、「ＥＸＣ」は、ＣＭＰＳＢ命令を搭載し、「ＥＸＦ」は、ＦＦ１命令を搭載し、「ＥＸＭ」は、乗算命令を搭載し、「ＥＸＲ」はＢＲＥＶ命令を搭載し、「ＥＸＳ」は、ＢＳＷＡＰ命令を搭載するというように、タイプ毎に固有の演算機能も含んでいる。
【００８４】
「ＤＬ」で始まるＰＥは、ディレイエレメントであり、１−８クロックの間の遅延をそれぞれ設定できる。「ＤＬＥ」は、セグメント内のデータ遅延用であり、「ＤＬＶ」は縦方向のセグメント間のデータ送受信用であり、「ＤＬＨ」は横方向のセグメント間のデータ送受信用であり、「ＤＬＸ」は縦横方向のセグメント間のデータ送受信用のエレメントである。
【００８５】
ＰＥマトリクス１１０には、さらに、ＤＮＡの内部メモリである「ＲＡＭ」、データ入力用のＤＮＡ内部バッファである「ＬＤＢ」、データ出力用のＤＮＡ内部バッファである「ＳＴＢ」、ＤＮＡ内部バッファに対するアドレス生成エレメントである「Ｃ１６Ｅ」、外部メモリ空間に対するアドレス生成エレメントである「Ｃ３２Ｅ」、ＤＮＡダイレクトＩ／Ｏからのデータ入力用エレメントである「ＬＤＸ」、ＤＮＡダイレクトＩ／Ｏへのデータ出力用エレメントである「ＳＴＸ」が配置されている。
【００８６】
図３０に、ＰＥの一例として、ＡＬＵ１１１ａと、ＭＵＬ（１６×１６）１１１ｂと、ＦＦ１１１ｃなどを含む、ＥＸＥエレメント（「ＥＸＭ」）の概略構成を示している。このＥＸＭは、ＤＮＡ１０３のコンフィグレーションメモリ１１９に格納されたコンフィグレーションデータ１１８により、算術演算、論理演算、２入力の比較機能、さらには、乗算のいずれか、または複合した命令を実行するように構成できる。また、複数のＦＦ１１１ｃを内蔵しているので、エレメントＰＥに対するデータの入力から出力までのレイテンシを制御することが可能である。
【００８７】
ＰＥマトリクス１１０は、これら複数のＰＥｓと、それらを接続するためのルーティングマトリクス（配線群）１２０を含む。ルーティングマトリクス１２０によるＰＥｓの接続はコンフィグレーションデータ１１８により制御できる。したがって、ＰＥマトリクス１１０には、コンフィグレーションデータ１１８により、複数のＰＥのそれぞれの機能を変更すること、および／または、ルーティングマトリクス１２０の少なくとも一部の接続を変更することにより、異なる回路（データパス、データフロー）を再構成できる。このため、ＰＥマトリクス１１０には、上記に説明した受信システム１を構成するための回路を実装することが可能であり、リソースが不足するような状態になれば、時分割で機能を実装し、リソースが余るような状態になれば、他の機能を実装し、リソースをシェアすることが可能である。
【００８８】
なお、本発明の距離演算に係る構成は、ＱＡＭ変調により送信された送信信号を識別するための信号識別回路に有効であり、６４ＱＡＭに対しても１６ＱＡＭと同様に適用できる。そして、１６ＱＡＭの送信信号を識別するための回路以上に演算器を削減でき、大きな効果を得られる。以下、６４ＱＡＭのケースについて説明する。
【００８９】
図３１は、６４ＱＡＭ変調用の送信コンスタレーション点であり、図３に相当する図である。Ｉ座標（虚部）、Ｑ座標（実部）ともに±１，±３，±５，±７の８種類の値をとることが既知である。したがって、これらのコンスタレーション点の座標の対称性および／または原点回りの対称性に着目することにより、上記と同様に対数尤度を演算する回路に必要な演算器を削減できる。
【００９０】
特に、６４ＱＡＭ変調に対して、図９に示した距離演算回路と同様に、部分対数尤度を定義式通りに計算すると、第１ステージの距離演算回路だけで、図９に示した回路と比べて４倍の演算器を必要とする。１６ＱＡＭ変調では、第１ステージの距離演算ではユークリッド距離計算を１６セット行えば良いのに対し、６４ＱＡＭ変調では、第１ステージの距離演算ではユークリッド距離計算を６４セット行う必要があるからである。第２〜第４ステージの距離演算回路においては、生き残らせる送信信号候補の組合せの数にも依存するが、数倍から数十倍のユークリッド距離演算を行なう必要がある。
【００９１】
図３２は、６４ＱＡＭ変調の全てのコンスタレーション点に対して、図１３のように部分対数尤度の定義式を等値変形し、送信信号成分ｘ３の関連項を取り出し、それらＰａｒｔＡ項、ＰａｒｔＢ項およびＰａｒｔＣ項がどのような値になるかを示す一覧表である。コンスタレーション点は６４種類あるが、ＰａｒｔＡ項は９８、７４、５８、５０、３４、２６、１８、１０、および２の９種類の値しか取らず、ＰａｒｔＢ項およびＰａｒｔＣ項は±１４、±１０、±６、±２の８種類の値しか取らない。
【００９２】
図３３は、６４ＱＡＭ変調の場合の、ＰａｒｔＡ項の周辺の演算を行う回路構造の一例であり、１６ＱＡＭ変調について図２０に示した第３の演算回路５３に対応する回路である。６４ＱＡＭ変調の第３の演算回路５３においても、加算器６個と、同時加減算器２個と、二乗器２個とで、９種類のＰａｒｔＡ項周辺の演算を行うことができる。
【００９３】
図３４は、６４ＱＡＭ変調の場合の、ＰａｒｔＢ項およびＰａｒｔＣ項の周辺の演算を行う回路構造の一例であり、１６ＱＡＭ変調について図２１に示した第１の演算回路５１および第２の演算回路５２と、信号成分候補ｘ３の座標により定数倍および加減する回路５５とを含む。６４ＱＡＭ変調の場合であっても、同時加減算器１５個と、加算器１個と、減算器１個と、乗算器２個とで、３２種類の値を求めることができる。
【００９４】
図３５は、６４ＱＡＭ変調の場合の、ＭＬＤセクション２０の第１ステージの距離演算回路２１の回路構成であり、１６ＱＡＭ変調についての図１２に対応する図である。少数の演算器で、６４ＱＡＭの部分対数尤度Ｌ３の演算が可能となる。特に、乗算器と二乗器の数は、１６ＱＡＭ変調用のＭＬＤセクションでも６４ＱＡＭ変調用のＭＬＤセクション２０でも同じで良い。
【００９５】
以上、４×４ＭＩＭＯの１６ＱＡＭおよび６４ＱＡＭのケースについて、本発明の実施形態の幾つかの例を説明した。上記に示した回路構造は、本発明の実施形態の幾つかの例にすぎず、本発明はこれらの回路構造に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】比較例の受信システムの概略構成を示す図。
【図２】実施形態の受信システムの概略構成を示す図。
【図３】１６ＱＡＭ変調時の送信コンスタレーション点の一覧。
【図４】４×４ＭＩＭＯのＱＲＭ−ＭＬＤにおけるＭＬＤ処理の入出力仕様であり、ＭＬＤセクションの入出力を示す。
【図５】ＭＬＤセクションの第１ステージの距離演算回路の入出力仕様。
【図６】ＭＬＤセクションの第２ステージの距離演算回路の入出力仕様。
【図７】ＭＬＤセクションの第３ステージの距離演算回路の入出力仕様。
【図８】ＭＬＤセクションの第４ステージの距離演算回路の入出力仕様。
【図９】比較例の受信システムの第１ステージの概略構成。
【図１０】実施形態の受信システムの距離演算回路の一例の概略構成。
【図１１】図１１（ａ）および（ｂ）は、図１０に示す第１ステージの構成を説明するための図。
【図１２】実施形態の受信システムの距離演算回路の他の一例の概略構成。
【図１３】図１２に示した距離演算回路を説明するための図であり、対数尤度の計算式を等値変形する様子を示す図。
【図１４】図１３に示した式のＰａｒｔＡ〜Ｃ項が取り得る値の一覧表。
【図１５】１６ＱＡＭ変調時の送信コンスタレーション点の原点回りの対称性を示す図。
【図１６】図１２に示した距離演算回路を説明するための図であり、図１６（ａ）は、座標の対称性（共通性）と、原点回りの対称性（共通性）とを示す図であり、図１６（ｂ）は、原点回りの共通性を示す図であり、図１６（ｃ）は、コンスタレーション点における演算器の組合せを示す図である。
【図１７】原点回りの共通性に着目して演算する回路の一例を示す図。
【図１８】実部の共通性に着目して演算する回路の一例を示す図。
【図１９】虚部の共通性に着目して演算する回路の一例を示す図。
【図２０】図１４のＰａｒｔＡ項の周辺の演算、すなわち、原点回りの共通性に着目して演算を行う回路の一例を示す図。
【図２１】図１４のＰａｒｔＢおよびＣ項の周辺の演算、すなわち、実部および虚部の共通性に着目して演算を行なう回路の一例を示す図。
【図２２】ＭＬＤセクションの第２ステージの距離演算回路の構成を示す図。
【図２３】比較例の第２ステージの候補数え上げブロックの内部構成の一例を示す図。
【図２４】実施形態の第２ステージの候補数え上げブロックの内部構成の一例を示す図。
【図２５】ＭＬＤセクションの第３ステージの距離演算回路の構成を示す図。
【図２６】比較例の第３ステージの候補数え上げブロックの内部構成の一例を示す図。
【図２７】実施形態の第３ステージの候補数え上げブロックの内部構成の一例を示す図。
【図２８】図２８（ａ）は、再構成可能なデバイスの一例の概略構成を示し、図２８（ｂ）は、ＰＥマトリクスの概略を示し、図２８（ｃ）および図２８（ｄ）は、ＰＥマトリクスを動的に再構成する様子を示す。
【図２９】ＰＥマトリクスに配置されたＰＥｓのタイプを示す図。
【図３０】乗算器を含むＰＥの一例を示す図。
【図３１】６４ＱＡＭ変調時の送信コンスタレーション点の一覧。
【図３２】６４ＱＡＭ変調時の図１３のＰａｒｔＡ〜Ｃ項が取り得る値の一覧表。
【図３３】６４ＱＡＭ変調時のＰａｒｔＡ項の周辺の演算、すなわち、原点回りの共通性に着目して演算を行う回路の一例を示す図。
【図３４】６４ＱＡＭ変調時のＰａｒｔＢおよびＣ項の周辺の演算、すなわち、実部および虚部の共通性に着目して演算を行なう回路の一例を示す図。
【図３５】６４ＱＡＭ変調時のＭＬＤセクションの第１ステージの距離演算回路の内部構成の一例。
【符号の説明】
【００９７】
１、９  受信システム
１９  信号識別回路、  ２０  ＭＬＤセクション（最尤判定回路）
２１  第１ステージの距離演算回路
２２  第２ステージの距離演算回路
２３  第３ステージの距離演算回路
２４  第４ステージの距離演算回路
３１、５１  第１の演算回路
３２、５２  第２の演算回路
５３  第３の演算回路
【図１】
2008199167.tif 000003
【図２】
2008199167.tif 000004
【図３】
2008199167.tif 000005
【図４】
2008199167.tif 000006
【図５】
2008199167.tif 000007
【図６】
2008199167.tif 000008
【図７】
2008199167.tif 000009
【図８】
2008199167.tif 000010
【図９】
2008199167.tif 000011
【図１０】
2008199167.tif 000012
【図１１】
2008199167.tif 000013
【図１２】
2008199167.tif 000014
【図１３】
2008199167.tif 000015
【図１４】
2008199167.tif 000016
【図１５】
2008199167.tif 000017
【図１６】
2008199167.tif 000018
【図１７】
2008199167.tif 000019
【図１８】
2008199167.tif 000020
【図１９】
2008199167.tif 000021
【図２０】
2008199167.tif 000022
【図２１】
2008199167.tif 000023
【図２２】
2008199167.tif 000024
【図２３】
2008199167.tif 000025
【図２４】
2008199167.tif 000026
【図２５】
2008199167.tif 000027
【図２６】
2008199167.tif 000028
【図２７】
2008199167.tif 000029
【図２８】
2008199167.tif 000030
【図２９】
2008199167.tif 000031
【図３０】
2008199167.tif 000032
【図３１】
2008199167.tif 000033
【図３２】
2008199167.tif 000034
【図３３】
2008199167.tif 000035
【図３４】
2008199167.tif 000036
【図３５】
2008199167.tif 000037