(57)【要約】【課題】誤り訂正性能が改善された通信システム、通信装置、尤度計算方法、及びプログラムを提供すること。【解決手段】複数のアンテナを介して変調信号を受信することが可能な通信装置１１８が提供される。この通信装置１１８は、無線伝送路の伝送特性を表すチャネル行列の列ベクトルを、互いに近似的な直交関係を成すように変換するための基底変換行列を算出する格子基底縮小部１０６と、チャネル行列を用いて送信シンボルを推定する送信シンボル推定部と、基底変換行列を用いて、推定された送信シンボルが含むビット毎の尤度を計算するビット毎尤度計算部１１４と、を備えることを特徴とする。【選択図】図３
2008048219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信シンボルの情報が含まれた変調信号を受信する通信装置であって、
無線伝送路の伝送特性を表すチャネル行列を、そのチャネル行列を構成する列ベクトルが互いに近似的な直交関係を成すように基底変換行列を用いて変換する格子基底縮小部と；
前記変換されたチャネル行列を用いて前記送信シンボルを推定する送信シンボル推定部と；
前記基底変換行列を用いて、前記推定された送信シンボルに含まれるビット毎の尤度を計算するビット毎尤度計算部と；
を備えることを特徴とする、通信装置。
【請求項２】
前記ビット毎尤度計算部は、
前記推定された送信シンボルと、前記尤度計算用に選択され、前記基底変換行列の逆行列により変換された候補シンボルとに基づいて、前記ビット毎の尤度を計算することを特徴とする、請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記ビット毎尤度計算部は、
前記推定された送信シンボルに含まれる各ビットについて、前記各ビットの論理否定ビットを含む信号点を前記各ビットに対応する候補シンボルとして選択することを特徴とする、請求項２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記ビット毎尤度計算部は、
前記候補シンボルについて算出された二乗誤差の中から、前記各ビットに対応する最小の二乗誤差を選択し、前記各最小の二乗誤差と前記推定送信シンボルの二乗誤差とを比較することにより、前記送信シンボルの各ビットに対する尤度を算出することを特徴とする、請求項３に記載の通信装置。
【請求項５】
前記送信シンボル推定部は、
受信した変調信号に対し、前記変換されたチャネル行列を作用させて得られた複素シンボルに最も近い信号点を前記送信シンボルと推定することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の通信装置。
【請求項６】
前記格子基底縮小部は、
前記チャネル行列をＱＲ分解して得られたユニタリ行列と上三角行列とを前記基底変換行列を用いて変換し、
前記送信シンボル推定部は、
前記変換されたユニタリ行列と前記変換された上三角行列とを用いて、前記送信シンボルを推定し、
前記ビット毎尤度計算部は、
変換基底における前記候補シンボルと前記上三角行列とを用いて、前記推定された送信ベクトルが含むビット毎の尤度を計算することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の通信装置。
【請求項７】
さらに、前記計算された尤度を用いて、誤り訂正の復号を行う誤り訂正復号部を備えることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の通信装置。
【請求項８】
無線伝送路の伝送特性を表すチャネル行列を、そのチャネル行列を構成する列ベクトルが互いに近似的な直交関係を成すように基底変換行列を用いて変換する格子基底縮小工程と；
前記変換されたチャネル行列を用いて送信シンボルを推定する送信シンボル推定工程と；
前記基底変換行列を用いて、前記推定された送信シンボルに含まれるビット毎の尤度を計算するビット毎尤度計算工程と；
を含むことを特徴とする、尤度計算方法。
【請求項９】
無線伝送路の伝送特性を表すチャネル行列を、そのチャネル行列を構成する列ベクトルが互いに近似的な直交関係を成すように基底変換行列を用いて変換する格子基底縮小機能と；
前記変換されたチャネル行列を用いて送信シンボルを推定する送信シンボル推定機能と；
前記基底変換行列を用いて、前記推定された送信シンボルに含まれるビット毎の尤度を計算するビット毎尤度計算機能と；
をコンピュータに実現させるためのプログラム。
【請求項１０】
格子状の信号点配置を有する多値変調方式に基づいて変調された変調信号を生成し、複数の送信アンテナを利用して複数の前記変調信号を送信することが可能な送信装置と、無線伝搬路において前記複数の変調信号が合成された合成信号を、複数の受信用アンテナを用いて受信し、前記合成信号に基づいて前記各変調信号に含まれる各送信シンボルを推定すると共に、前記推定された変調信号の尤度を算出することが可能な受信装置と、を含む多入力・多出力伝送が可能な通信システムであって、
前記送信装置は、
複数の送信データの各々に対し、誤り訂正の符号化を行う誤り訂正符号化部と；
前記誤り訂正符号が付加された各送信データに基づいて、前記複数の変調信号を生成する変調信号生成部と；
前記複数の送信アンテナを利用して、前記複数の変調信号を送信する送信部と；
を備え、
前記受信装置は、
前記合成信号を、前記複数の受信用アンテナを介して受信する受信部と；
無線伝送路の伝送特性を表すチャネル行列を、そのチャネル行列を構成する列ベクトルが互いに近似的な直交関係を成すように基底変換行列を用いて変換する格子基底縮小部と；
前記変換されたチャネル行列を用いて前記送信シンボルを推定する送信シンボル推定部と；
前記基底変換行列を用いて、前記推定された送信シンボルに含まれるビット毎の尤度を計算するビット毎尤度計算部と；
前記算出された尤度に基づいて、前記誤り訂正の復号を行う誤り訂正復号部と；
を備えることを特徴とする、通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システム、通信装置、尤度計算方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、無線通信の高速化技術の一つとして、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）方式の信号伝送技術が知られている。この方式は、文字通り、複数のアンテナを用いた信号の入出力を基本としている。この方式の特徴は、複数の送信データを、異なる複数のアンテナを利用して、同じタイミング、同じ周波数で一度に送信することが可能な点である。同時に送信可能なチャネルが増加すれば、増加したチャネルの分だけ、単位時間当たりの通信量を増加することができるため、実質的に通信速度を向上することが可能になる。また、この方式は、通信速度が向上したとしても、使用する周波数帯域が増加しないという利点を有する。
【０００３】
しかし、上記のように、同一周波数の搬送波成分を有する複数の変調信号が同時に送信されるため、受信側では、混信した変調信号を分離する装置が必要になる。ＭＩＭＯ方式の場合、無線伝送路の伝送特性を表すチャネル行列を用いて、変調信号の分離が行われる。このチャネル行列は、例えば、パイロットシンボルを用いたチャネル推定方式などにより検出することが可能である。
【０００４】
しかし、チャネル行列の構成によっては、ノイズ等の影響により、送信時の各変調信号を精度良く再現できない場合がある。そのため、ＭＩＭＯ信号検出に関する様々な技術的改良がなされ、種々の信号分離方式が開示されている。例えば、非特許文献１を参照すると、格子基底縮小（Ｌａｔｔｉｃｅ  ｂａｓｉｓ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）されたチャネル行列を用いて変調信号の分離を行う方式が開示されている。
【０００５】
【非特許文献１】Ｘ．Ｗａｎｇ，Ｐ．Ｇｏｎｇ，Ｋ．Ｎｉｕ，Ｗ．Ｗｕ，Ｊ．Ｚｈａｎｇ，Ｍ．Ｗｅｃｋｅｒｌｅ，“Ｄｅｃｉｓｉｏｎ  ｆｅｅｄｂａｃｋ  ａｉｄｅｄ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ｌａｔｔｉｃｅ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｉｎ  ＭＩＭＯ  ｓｙｓｔｅｍｓ”，ＶＴＣ２００６−Ｓｐｒｉｎｇ，Ｍｅｌｂｏｕｒｎｅ，Ｍａｙ  ２００６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記の非特許文献１等において開示されているＭＩＭＯ信号検出技術を用いると、推定された変調信号の尤度を、この推定された変調信号が示すビット毎に算出することが困難であった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、格子基底縮小されたチャネル行列を利用して検出された変調信号のビット毎に、尤度を計算することが可能な、新規かつ改良された通信システム、通信装置、尤度計算方法、及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、送信シンボルの情報が含まれた変調信号を受信する通信装置が提供される。上記の通信装置は、無線伝送路の伝送特性を表すチャネル行列を、そのチャネル行列を構成する列ベクトルが互いに近似的な直交関係を成すように基底変換行列を用いて変換する格子基底縮小部と、変換されたチャネル行列を用いて送信シンボルを推定する送信シンボル推定部と、基底変換行列を用いて、推定された送信シンボルに含まれるビット毎の尤度を計算するビット毎尤度計算部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
かかる構成により、推定送信シンボルに基づいて選定される尤度計算用の候補シンボルを変換基底（縮小基底）における候補シンボルに変換することが可能になり、候補シンボルの誤差と推定送信シンボルの誤差とを縮小基底において直接比較することができる。その結果、推定送信シンボルの各ビットに対して直接的に尤度を算出することが可能になる。
【００１０】
ビット毎尤度計算部は、
推定された送信シンボルと、尤度計算用に選択され、基底変換行列の逆行列により変換された候補シンボルとに基づいて、ビット毎の尤度を計算してもよい。かかる構成により、推定送信シンボルの誤差と尤度計算用の候補シンボルの誤差とを縮小基底において直接比較することが可能になり、推定送信シンボルの各ビットに対する尤度を算出することができる。
【００１１】
ビット毎尤度計算部は、
推定された送信シンボルに含まれる各ビットについて、各ビットの論理否定ビットを含む信号点を各ビットに対応する候補シンボルとして選択してもよい。かかる構成により、推定送信シンボルのビット毎に候補シンボルを選択することが可能になり、各候補シンボルに基づいて、ビット毎に尤度を算出することができる。
【００１２】
ビット毎尤度計算部は、候補シンボルについて算出された二乗誤差の中から、各ビットに対応する最小の二乗誤差を選択し、各最小の二乗誤差と推定送信シンボルの二乗誤差とを比較することにより、送信シンボルの各ビットに対する尤度を算出してもよい。かかる構成により、推定送信シンボルの各ビットについて、二乗誤差を基準とする推定送信シンボルの尤度を計算することができる。
【００１３】
送信シンボル推定部は、受信した変調信号に対し、変換されたチャネル行列を作用させて得られた複素シンボルに最も近い信号点を送信シンボルと推定してもよい。かかる構成により、縮小基底における送信シンボルを直接的に算出することが可能になる。
【００１４】
格子基底縮小部は、チャネル行列をＱＲ分解して得られたユニタリ行列と上三角行列とを基底変換行列を用いて変換してもよい。また、送信シンボル推定部は、変換されたユニタリ行列と変換された上三角行列とを用いて、送信シンボルを推定てもよい。さらに、ビット毎尤度計算部は、変換基底における候補シンボルと上三角行列とを用いて、推定された送信ベクトルが含むビット毎の尤度を計算してもよい。かかる構成により、ビット毎の尤度計算に必要な送信シンボルを推定するために必要となる演算量を減少させることが可能になり、より効率的に尤度を計算することができる。
【００１５】
さらに、計算された尤度を用いて、誤り訂正の復号を行う誤り訂正復号部を備えていてもよい。かかる構成により、推定送信シンボルのビット毎に算出された尤度を用いることが可能になり、より精度の高い誤り訂正ができる。
【００１６】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、無線伝送路の伝送特性を表すチャネル行列を、そのチャネル行列を構成する列ベクトルが互いに近似的な直交関係を成すように基底変換行列を用いて変換する格子基底縮小工程と、変換されたチャネル行列を用いて送信シンボルを推定する送信シンボル推定工程と、基底変換行列を用いて、推定された送信シンボルに含まれるビット毎の尤度を計算するビット毎尤度計算工程と、を含むことを特徴とする、尤度計算方法が提供される。
【００１７】
かかる構成により、推定送信シンボルに基づいて選定される尤度計算用の候補シンボルを変換基底（縮小基底）における候補シンボルに変換することが可能になり、候補シンボルの誤差と推定送信シンボルの誤差とを縮小基底において直接比較することができる。その結果、推定送信シンボルの各ビットに対して直接的に尤度を算出することが可能になる。
【００１８】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、無線伝送路の伝送特性を表すチャネル行列を、そのチャネル行列を構成する列ベクトルが互いに近似的な直交関係を成すように基底変換行列を用いて変換する格子基底縮小機能と、変換されたチャネル行列を用いて送信シンボルを推定する送信シンボル推定機能と、基底変換行列を用いて、推定された送信シンボルに含まれるビット毎の尤度を計算するビット毎尤度計算機能と、をコンピュータに実現させるためのプログラムが提供される。
【００１９】
かかる構成により、推定送信シンボルに基づいて選定される尤度計算用の候補シンボルを変換基底（縮小基底）における候補シンボルに変換することが可能になり、候補シンボルの誤差と推定送信シンボルの誤差とを縮小基底において直接比較することができる。その結果、推定送信シンボルの各ビットに対して直接的に尤度を算出することが可能になる。
【００２０】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、格子状の信号点配置を有する多値変調方式に基づいて変調された変調信号を生成し、複数の送信アンテナを利用して複数の変調信号を送信することが可能な送信装置と、無線伝搬路において複数の変調信号が合成された合成信号を、複数の受信用アンテナを用いて受信し、合成信号に基づいて各変調信号に含まれる各送信シンボルを推定すると共に、推定された変調信号の尤度を算出することが可能な受信装置と、を含む多入力・多出力伝送が可能な通信システムが提供される。
【００２１】
また、上記の送信装置は、複数の送信データの各々に対し、誤り訂正の符号化を行う誤り訂正符号化部と、誤り訂正符号が付加された各送信データに基づいて、複数の変調信号を生成する変調信号生成部と、複数の送信アンテナを利用して、複数の変調信号を送信する送信部と、を備えていてもよい。
【００２２】
さらに、上記の受信装置は、合成信号を、複数の受信用アンテナを介して受信する受信部と、無線伝送路の伝送特性を表すチャネル行列を、そのチャネル行列を構成する列ベクトルが互いに近似的な直交関係を成すように基底変換行列を用いて変換する格子基底縮小部と、変換されたチャネル行列を用いて送信シンボルを推定する送信シンボル推定部と、基底変換行列を用いて、推定された送信シンボルに含まれるビット毎の尤度を計算するビット毎尤度計算部と、算出された尤度に基づいて、誤り訂正の復号を行う誤り訂正復号部と、を備えていてもよい。
【００２３】
かかる構成により、推定送信シンボルに基づいて選定される尤度計算用の候補シンボルを変換基底（縮小基底）における候補シンボルに変換することが可能になり、候補シンボルの誤差と推定送信シンボルの誤差とを縮小基底において直接比較することができる。その結果、推定送信シンボルの各ビットに対して直接的に尤度を算出することが可能になる。さらに、上記の算出された尤度に基づいて、誤り訂正の復号を実行することが可能になり、より精度の高い誤り訂正ができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように本発明によれば、格子基底縮小を用いたＭＩＭＯ信号検出方法により得られた推定送信シンボルをもとに、選択される候補シンボルを縮小基底に変換して、誤り訂正の復号に必要なビット毎の尤度を計算することが可能になり、誤り訂正復号の訂正性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２６】
まず、本発明の好適な実施形態について説明するのに先立ち、本実施形態の構成と一般的な構成との相違点を明確にするため、格子基底縮小されたチャネル行列を用いて信号検出を行うＭＩＭＯ信号検出装置の一般的な構成について、図１を参照しながら簡単に説明する。図１は、ＭＩＭＯ信号検出装置の構成例を示すブロック図である。
【００２７】
図１を参照すると、一般的なＭＩＭＯ信号検出装置は、主に、格子基底縮小部４２と、信号検出部４４と、量子化部４６と、基底変換部４８と、を備える。
【００２８】
まず、格子基底縮小部４２は、推定されたチャネル行列Ｈを格子基底縮小するための基底変換行列Ｔを算出し、この基底変換行列を用いてチャネル行列Ｈの格子基底縮小を行う。また、信号検出部４４は、受信した変調信号から複素シンボル成分を抽出し、各アンテナ毎の複素シンボル成分を要素とする受信シンボルベクトルに対して、格子基底縮小されたチャネル行列Ｈ’を作用させ、推定送信シンボルベクトルを得る。その後、量子化部４６は、推定送信シンボルベクトルの各成分が示す複素平面上の位置に最も近い信号点を検出し、新たな推定送信シンボルベクトルの各成分とする。そして、基底変換部４８は、新たな推定送信シンボルベクトルに、基底変換行列Ｔを作用させて、元の基底における推定送信シンボルベクトルを得る。その結果、送信された各変調信号に含まれる送信シンボルの情報が推定され、送信データが再生される。
【００２９】
以上、一般的なＭＩＭＯ信号検出装置について簡単に説明した。以下で説明する本発明の実施形態においても、上記の構成と実質的に同等な構成が含まれる。これらについても詳細な説明を付するが、本発明の実施形態に係る技術的特徴は、推定された送信シンボルベクトルに基づいて、基底変換行列を用いたビット毎の尤度計算を実行可能な構成にある。そこで、上記の技術的特徴に関する説明に重点を置きながら、以下、本発明の好適な実施形態について述べる。
【００３０】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態に係る通信システム、及び通信装置について詳細に説明する。なお、通信システムの説明においては、本発明を適用することが可能な好適なシステム構成の一例を示す。この中では、既に述べた一般的なＭＩＭＯ信号検出装置と実質的に同等の機能を有する構成要素についても説明する。一方、通信装置の説明においては、通信システムの説明において詳述した事項については重複した説明を避け、第１実施形態の技術的な特徴であるビット毎尤度計算部について詳細に説明する。
【００３１】
［通信システムの構成］
まず、図２を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る通信システムの構成について説明する。図２は、本発明の第１実施形態に係る通信システムの構成例を示すブロック図である。
【００３２】
図２を参照すると、第１実施形態に係る通信システムは、送信装置１００と、受信装置１１８と、を含む。なお、図２には、送信装置１００と、受信装置１１８とが、それぞれ三のアンテナを有する構成例を示したが、第１実施形態に係る通信システムは、これに限定されるものではない。例えば、送信装置１００がＮｔ（≧２）本のアンテナを備え、受信装置１１８がＮｒ（≧２）本のアンテナを備えていてもよい（Ｎｔ≦Ｎｒ）。なお、Ｎｔ≠Ｎｒであってもよい。
【００３３】
まず、送信装置１００について説明する。
送信装置１００は、主に、誤り訂正符号化部１０２と、変調信号生成部１０４と、を備える。また、図中には明示しないが、送信装置１００は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、メモリ、磁気記憶デバイス、及び光記憶デバイス等を備えていてもよい。また、誤り訂正符号化部１０２、及び変調信号生成部１０４の機能は、メモリ又は他の記憶デバイスに記録されたプログラムに基づいてＣＰＵにより実現されてもよい。
【００３４】
誤り訂正符号化部１０２は、複数の送信データ（データ＃ｎ；ｎ＝１〜３）の各々に対し、誤り訂正の符号化を行う。また、変調信号生成部１０４は、誤り訂正符号が付加された各送信データを各信号点にマッピングし、送信データ毎に搬送波を変調して複数の変調信号を生成する。さらに、複数の変調信号は、送信データ毎に、異なる送信アンテナから送信される。なお、各送信データ毎にマッピングされた信号点を送信シンボルと呼ぶことにする。
【００３５】
次に、受信装置１１８について説明する。
受信装置１１８は、主に、格子基底縮小部１０６と、信号検出部１０８と、量子化部１１０と、基底変換部１１２と、ビット毎尤度計算部１１４と、誤り訂正復号部１１６と、を備える。また、図中には明示しないが、受信装置１１８は、例えば、ＣＰＵ、メモリ、磁気記憶デバイス、及び光記憶デバイス等を備えていてもよい。また、格子基底縮小部１０６、信号検出部１０８、量子化部１１０、基底変換部１１２、ビット毎尤度計算部１１４、及び誤り訂正復号部１１６の機能は、メモリ又は他の記憶デバイスに記録されたプログラムに基づいてＣＰＵにより実現されてもよい。
【００３６】
まず、格子基底縮小部１０６について説明する。
格子基底縮小部１０６は、チャネル行列Ｈの列ベクトルが、より直交するように基底変換（格子基底縮小変換）するための基底変換行列Ｔを算出し、基底変換行列Ｔを用いて、チャネル行列Ｈを格子基底縮小されたチャネル行列Ｈ’＝ＨＴに変換する。なお、基底変換行列Ｔは、その行列式（ｄｅｔｅｒｍｉｎａｎｔ）が１であり、かつ、整数要素を持つ行列である。この基底変換行列Ｔは、一般にＬＬＬアルゴリズム（Ｌｅｎｓｔｒａ−Ｌｅｎｓｔｒａ−Ｌｏｖａｓｚ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を用いて算出することが可能である。したがって、格子基底縮小部１０６は、このＬＬＬアルゴリズムを用いて、チャネル行列Ｈから基底変換行列Ｔを算出し、基底変換行列Ｔをチャネル行列Ｈに作用させることにより、チャネル行列Ｈ’を算出することが可能である。つまり、格子基底縮小部１０６は、基底変換行列Ｔの算出部と、チャネル行列Ｈの格子基底縮小を行う変換部と、の機能を有する。なお、格子基底縮小部１０６が含む算出部と変換部との構成は、それぞれ、別の構成要素により実現されてもよい。また、基底変換行列Ｔが別体により算出された場合には、格子基底縮小部１０６は、算出された基底変換行列Ｔを取り込んで、チャネル行列Ｈの格子基底縮小変換を実行してもよい。
【００３７】
次に、信号検出部１０８について説明する。
信号検出部１０８は、受信した変調信号から複素シンボルを抽出し、各アンテナ毎の複素シンボル成分を要素とする受信シンボルベクトルに対して、格子基底縮小されたチャネル行列Ｈ’を作用させ、推定送信シンボルベクトルを得る。つまり、信号検出部１０８は、送信シンボル推定部の一部を成す具体的な構成例である。
【００３８】
ここで、図１２を参照しながら、上記の格子基底縮小を利用したＭＩＭＯ信号検出について簡単に説明する。図１２（Ａ）は、格子基底縮小を行わない場合のＭＩＭＯ信号検出を示す説明図である。一方、図１２（Ｂ）は、格子基底縮小を行う場合のＭＩＭＯ信号検出を示す説明図である。なお、図中のｓ、ｓ’、ｗ、ｙはベクトルを表し、Ｈ、Ｈ’、Ｔは行列を表す。また、Ｔ−１は、行列Ｔの逆行列を表す。
【００３９】
まず、図１２（Ａ）について説明する。
図１２（Ａ）のｓ＝［ｓ１，ｓ２，ｓ３］Ｔ（以下、右肩のＴは転置を表す）は、送信された各変調信号の複素シンボル成分（以下、送信シンボルと呼ぶ）を要素とする送信シンボルベクトルである。つまり、送信信号ベクトルｓの成分ｓｉ（ｉ＝１，２，３）は、ｉ番目の送信アンテナから送信された変調信号が示す送信シンボルを表す。
【００４０】
ＭＩＭＯ伝送方式の場合、複数の送信アンテナから同時に、同一周波数の搬送波成分を持つ変調信号が送信されるため、送信アンテナ毎に異なる変調信号を送信したとしても、変調信号は、無線伝搬路（ＭＩＭＯチャネル１０）を通過する間に、互いに干渉して混信状態となる。しかし、ＭＩＭＯ伝送方式の場合、検出される受信シンボルベクトルｙの各成分は、各送信シンボルの線形結合として表現されるため、チャネル行列Ｈを保持していれば、原理的には分離することが可能である。
【００４１】
なお、ＭＩＭＯチャネル１０における変調信号の混信は、送信信号ベクトルｓに対してチャネル行列Ｈを作用させる変換１２と等価なものとして表現される。また、符号１４に示すように、実際には、受信装置１１８により検出される受信シンボルベクトルｙに対し、さらにノイズ成分ｗが付加される。その結果、受信シンボルベクトルｙは、ｙ＝Ｈｓ＋ｗにより表現される。
【００４２】
上記の説明から推察されるように、受信装置１１８は、チャネル推定により得られたチャネル行列Ｈを用いて、送信シンボルベクトルｓを推定し、推定送信シンボルベクトルｓ’を得ることが可能である。推定送信シンボルベクトルｓ’を求めるためのＭＩＭＯ信号検出１６としては、例えば、ゼロ・フォーシング（Ｚｅｒｏ  Ｆｏｒｃｉｎｇ）法、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ；Ｍｉｎｕｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ）法、又はＱＲ分解と逐次干渉キャンセラ（ＳＩＣ；Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｃａｎｃｅｌｌｅｒ）法との組合せ等が用いられる。
【００４３】
次に、図１２（Ｂ）について説明する。
図１２（Ｂ）の送信シンボルベクトルｓ、チャネル行列Ｈ、ノイズ成分ｗ、信号ベクトルｙは、上記のｓ、Ｈ、ｗ、ｙと同様である。但し、推定送信シンボルベクトルｓ’については、上記のｓ’と異なる結果が得られる。これは、ＭＩＭＯ信号検出２８の際、格子基底縮小されたチャネル行列Ｈ’を用いて信号検出されるからである。また、Ｔは、チャネル行列Ｈを格子基底縮小するための基底変換行列である。
【００４４】
符号２０の枠内を参照すると、ＭＩＭＯチャネル２０は、基底変換行列Ｔの逆行列Ｔ−１による変換２２と、格子基底縮小されたチャネル行列Ｈ’＝ＨＴによる変換２４と、を含んでいる。しかし、（ＨＴ）（Ｔ−１ｓ）＝Ｈｓであることから、ＭＩＭＯチャネル２０は、図１２（Ａ）に示したＭＩＭＯチャネル１０と等価である。このことは、信号ベクトルｚ＝Ｔ−１ｓを定義すると、受信シンボルベクトルｙが、ｙ＝（ＨＴ）（Ｔ−１ｓ）＋ｗ＝Ｈ’ｚ＋ｗと表現できることを意味する。その結果、ＭＩＭＯ信号検出２８は、チャネル行列Ｈ’を用いて、縮小基底における推定送信シンボルベクトルｚ’を算出することになり、より精度の高い信号検出が可能になる。なお、この信号検出法としては、上記のＭＩＭＯ信号検出１６と同様の方法を用いることができる。さらに、基底変換行列Ｔを用いて変換３０を施し、縮小基底における推定送信シンボルベクトルｚ’から、元の基底における推定送信シンボルベクトルｓ’を得ることができる。
【００４５】
以上、格子基底縮小を利用したＭＩＭＯ信号検出方法について簡単に説明したが、本発明の第１実施形態は、図１２（Ｂ）に示すような格子基底縮小を利用したＭＩＭＯ信号検出方法を基礎としたものである。なお、上記の説明において、送信シンボルベクトルの成分数を３としたが、これは、図２に示す通信システムの構成例に対応させたものである。したがって、送信シンボルベクトルは、上記の例に限定されることなく、送信アンテナの数に応じて、適宜、設定されうる。
【００４６】
次に、量子化部１１０について説明する。
量子化部１１０は、信号検出部１０８により検出された推定送信シンボルベクトルの各成分を、格子状に配置された信号点と一致するように量子化し、新たな推定送信シンボルベクトルを決定する。このとき、量子化部１１０は、各成分が示す複素平面上の位置に最も近い信号点を選択して、新たな推定送信シンボルベクトルの各成分とする。通常、信号検出部１０８により検出された推定送信シンボルベクトルの各成分は、ノイズ等の影響により、同相成分も直交成分も非整数であることが想定され、そのため、量子化部１１０は、ノイズ等による影響を除去すべく、上記の量子化を行うのである。以下、上記の量子化された推定送信シンボルベクトルを格子点ベクトルと呼ぶことにする。
【００４７】
次に、基底変換部１１２について説明する。
基底変換部１１２は、格子基底縮小部１０６において算出された基底変換行列を用いて、上記の格子点ベクトルを元の基底に変換する。以下、当該元の基底に変換された推定送信シンボルベクトルを再生シンボルベクトルと呼ぶことにする。
【００４８】
次に、ビット毎尤度計算部１１４について説明する。
ビット毎尤度計算部１１４は、格子基底縮小部１０６により算出された基底変換行列を利用して、再生シンボルベクトルが示すビット毎に、所定の条件に基づいて尤度を計算する。より詳細には、ビット毎尤度計算部１１４は、再生シンボルベクトルに基づいて、尤度計算に用いる信号点の候補を候補シンボルとして選定し、この候補シンボルを用いて尤度計算を行う。このとき、ビット毎尤度計算部１１４は、候補シンボルを成分に持つ候補シンボルベクトルに対して、上記の基底変換行列を作用させ、縮小基底における候補シンボルベクトルを生成する。そして、ビット毎尤度計算部１１４は、縮小基底を基準とし、候補シンボルベクトルと、推定送信シンボルベクトルと、格子点ベクトルと、に基づいて、再生シンボルベクトルの各成分が含むビット毎に、尤度を算出することができる。具体的には、推定送信シンボルベクトルに対する、格子点ベクトル及び候補シンボルベクトルの二乗誤差を算出し、各二乗誤差の差分を尤度とする。したがって、ビット毎に選択された候補シンボルベクトルを用いることによって、ビット毎の尤度を計算することができる。
【００４９】
次に、誤り訂正復号部１１６について説明する。
誤り訂正復号部１１６は、ビット毎尤度計算部１１４により算出されたビット毎の尤度に基づいて誤り訂正の復号を行う。
【００５０】
以上のように、第１実施形態に係る通信システムは、格子基底縮小を施したチャネル行列を利用してＭＩＭＯ信号検出を行い、得られた推定送信シンボルベクトルを基にして、候補シンボルベクトルを選択する。さらに、当該通信システムは、選択された候補シンボルベクトルを縮小基底に変換して、誤り訂正の復号に必要なビット毎の尤度を計算することができるため、誤り訂正符号／復号の訂正性能を向上させることが可能になる。その結果、上記の第１実施形態を適用することによって通信品質の向上が期待できる。
【００５１】
［通信装置の構成］
次に、図３を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る通信装置の構成について説明する。図３は、本発明の第１実施形態に係る通信装置の構成例を示すブロック図である。なお、この通信装置１１８は、上記の通信システムに含まれる受信装置１１８に対応する。但し、以下で説明する構成要素に加えて、送信装置としての機能を実現するための他の構成要素を備えていてもよく、その場合には、送信装置であるとも言える。
【００５２】
図３を参照すると、第１実施形態に係る通信装置１１８は、主に、格子基底縮小部１０６と、信号検出部１０８と、量子化部１１０と、基底変換部１１２と、ビット毎尤度計算部１１４と、誤り訂正復号部１１６と、を備える。ビット毎尤度計算部１１４を除く、各構成要素については、上記の通信システムの説明において既に詳述した。そこで、これらの各構成要素については詳細な説明を省略し、第１実施形態の特徴点であるビット毎尤度計算部１１４についてのみ、詳細に説明する。
【００５３】
ここで、ビット毎尤度計算部１１４の詳細な説明をするに先立ち、ビット毎尤度計算部１１４の前段において生成される各信号ベクトルの種類について簡単に整理する。
【００５４】
（１）「送信シンボルベクトル」は、各送信アンテナから送信された変調信号の複素シンボル成分が示す送信シンボルを要素とする信号ベクトルである。つまり、送信シンボルベクトルのｉ番目の要素は、ｉ番目の送信アンテナから送信された変調信号の複素シンボル成分を表す。
（２）「受信シンボルベクトル」は、各受信アンテナにより受信された変調信号の複素シンボル成分が示す受信シンボルを要素とする信号ベクトルである。つまり、受信シンボルベクトルのｉ番目の要素は、ｉ番目の受信アンテナにより受信された変調信号の複素シンボル成分を表す。
（３）「推定送信シンボルベクトル」は、信号検出部１０８により、格子基底縮小されたチャネル行列を用いて推定された送信シンボルベクトルである。例えば、推定送信シンボルベクトルは、受信シンボルベクトルに対し、格子基底縮小されたチャネル行列の逆行列を作用させて得られた信号ベクトルであってもよい。なお、この推定送信シンボルベクトルは、縮小基底における信号ベクトルであると考えることができる。また、推定送信シンボルベクトルの各要素を、推定送信シンボルと呼ぶことにする。
（４）「格子点ベクトル」は、量子化部１１０により、推定送信シンボルベクトルの各成分が量子化された信号ベクトルである。つまり、格子点ベクトルの各要素は、各推定送信シンボルに最も近い位置にある信号点を示す格子点シンボルである。
（５）「再生シンボルベクトル」は、基底変換部１１２により、格子点ベクトルを元の基底に基底変換された信号ベクトルである。なお、再生シンボルベクトルの各成分を再生シンボルと呼ぶことにする。
【００５５】
なお、格子基底縮小部１０６により算出された基底変換行列を単に基底変換行列と呼び、この基底変換行列により規定される変換基底を「縮小基底」と表現した。また、基底変換前の基底のことを「元の基底」と表現した。以下、上記の表現を用いて、ビット毎尤度計算部１１４について説明する。
【００５６】
ビット毎尤度計算部１１４は、主に、候補シンボル選択部１２２と、基底逆変換部１２４と、二乗誤差計算部１２６と、最小値選択部１２８と、差分計算部１３０と、により構成される。
【００５７】
まず、候補シンボル選択部１２２について説明する。
候補シンボル選択部１２２は、再生シンボルベクトルに基づいて、所定の条件の下、尤度計算用の候補シンボルベクトルを選択する。
【００５８】
具体的には、まず、候補シンボル選択部１２２は、再生シンボルベクトルの各要素のうち、一の再生シンボルを選択する。次に、候補シンボル選択部１２２は、選択した一の再生シンボルが含むビットの中から、注目するビットを選択する。その後、候補シンボル選択部１２２は、選択された注目するビットの論理否定ビットが含まれる信号点を抽出し、抽出された信号点を、上記の一の再生シンボルに対応する候補シンボルとして選択する。さらに、候補シンボル選択部１２２は、再生シンボルベクトルの各要素のうち、他の再生シンボルを選択する。そして、候補シンボル選択部１２２は、他の再生シンボルの近傍にある信号点を、他の再生シンボルに対応する候補シンボルとして選択する。最後に、候補シンボル選択部１２２は、上記の一の再生シンボルに対応する候補シンボルと、上記の他の再生シンボルに対応する候補シンボルと、を成分とする候補シンボルベクトルを決定する。
【００５９】
ここで、上記の候補シンボルベクトルの選択過程について、図４〜８を参照しながら、具体例を挙げて説明する。なお、以下の説明においては、変調方式として、図４に示すような格子状の信号点配置を有する１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）を用いるケースを考える。もちろん、本発明を適用可能な形態はこれに限定されず、他の多値変調方式においても適用が可能である。
【００６０】
まず、図４を参照すると、一般的な１６ＱＡＭの信号点配置（コンステレーション）が示されている。なお、格子状に配置された信号点には、信号点毎に対応するビットが表示されている。この中で、（ｋ１，ｋ２，ｋ３，ｋ４）は、ｉ（＝１，２，３，４）番目のビットがｋｉ（＝０又は１）であることを表現している。また、横軸Ｉは同相（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ）成分、縦軸Ｑは直交（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ−ｐｈａｓｅ）成分を表す。以下、ここに示した各信号点とビットとの対応関係に基づいて説明する。
【００６１】
ここで、図５に示すような信号点配置となる再生シンボルベクトルが得られた場合を例に挙げて説明する。まず、図５を参照すると、各送信アンテナに対応する再生シンボルが黒丸（●）で示されている。この例では、送信アンテナ＃１に対応する再生シンボルはビット（１，１，１，１）を、送信アンテナ＃２に対応する再生シンボルはビット（０，１，０，１）を、送信アンテナ＃３に対応する再生シンボルはビット（０，１，１，１）を示す。なお、点線の丸印は、再生シンボルの位置関係を明確にするために記載した他の信号点の位置を示す指標である。
【００６２】
まず、候補シンボル選択部１２２は、再生シンボルベクトルを取得すると、再生シンボルベクトルの要素から、注目する一の再生シンボルを選択する。ここでは、候補シンボル選択部１２２は、注目する一の再生シンボルとして、送信アンテナ＃１に対応する第１番目の再生シンボル（以下、再生シンボル１）を選択するものと仮定する。上記のように、再生シンボル１は、ビット（１，１，１，１）を示す。
【００６３】
次に、図６を参照しながら、再生シンボル１の第１番目のビットに対応する候補シンボルの選択方法について説明する。
【００６４】
まず、候補シンボル選択部１２２は、再生シンボル１の第１番目のビット（１）に注目し、第１番目のビットに対する論理否定ビット（０）を含む信号点を抽出する。図４を参照すると、第１番目のビットが０である信号点は、第２象限及び第３象限に含まれることが分かる。そこで、候補シンボル選択部１２２は、第２象限及び第３象限に含まれる信号点のうち、再生シンボル１の近傍に位置する信号点を再生シンボル１の第１ビットに対応する候補シンボルとして選択する。例えば、図６の信号点配置図１４２に示すように、候補シンボル選択部１２２は、丸（○）で示された６個の信号点を再生シンボル１に対応する候補シンボルとして選択してもよい。
【００６５】
次に、候補シンボル選択部１２２は、送信アンテナ＃２に対応する再生シンボル（以下、再生シンボル２）に注目し、再生シンボル２の近傍に位置する信号点を再生シンボル２に対応する候補シンボルとして選択する。例えば、候補シンボル選択部１２２は、図６の信号点配置図１４４に示すように、再生シンボル２と、再生シンボル２の周囲にある８個の信号点と、を再生シンボル２に対応する候補シンボルとして選択してもよい。
【００６６】
同様に、候補シンボル選択部１２２は、送信アンテナ＃３に対応する再生シンボル（以下、再生シンボル３）に注目し、再生シンボル３の近傍に位置する信号点を再生シンボル３に対応する候補シンボルとして選択する。例えば、候補シンボル選択部１２２は、図６の信号点配置図１４６に示すように、再生シンボル３と、再生シンボル３の周囲にある８個の信号点と、を再生シンボル３に対応する候補シンボルとして選択してもよい。
【００６７】
以上のように、候補シンボル選択部１２２は、再生シンボル１の第１番目のビットについて、各再生シンボルに対応する候補シンボルを選択する。上記の例では、候補シンボル選択部１２２は、再生シンボル１に対応する６個の候補シンボルと、再生シンボル２に対応する９個の候補シンボルと、再生シンボル３に対応する９個の候補シンボルと、を選択した。したがって、これらの候補シンボルを組み合わせて選択される候補シンボルベクトルの数は、６×９×９＝４８６となる。つまり、この例では、候補シンボル選択部１２２は、再生シンボル１の第１番目のビットに対して、４８６個の候補シンボルベクトルを選択することになる。
【００６８】
次に、図７を参照しながら、再生シンボル１の第２番目のビットに対応する候補シンボルの選択方法について説明する。
【００６９】
まず、候補シンボル選択部１２２は、再生シンボル１の第２番目のビット（１）に注目し、第２番目のビットに対する論理否定ビット（０）を含む信号点を抽出する。図４を参照すると、第２番目のビットが０である信号点は、左端の列と右端の列とに含まれることが分かる。そこで、候補シンボル選択部１２２は、左端の列と右端の列とに含まれる信号点のうち、再生シンボル１の近くに位置する信号点を再生シンボル１の第２ビットに対応する候補シンボルとして選択する。例えば、図７の信号点配置図１４２に示すように、候補シンボル選択部１２２は、丸○で示された６個の信号点を再生シンボル１に対応する候補シンボルとして選択してもよい。
【００７０】
次に、候補シンボル選択部１２２は、再生シンボル２に注目し、再生シンボル２の近傍に位置する信号点を再生シンボル２に対応する候補シンボルとして選択する。例えば、候補シンボル選択部１２２は、図７の信号点配置図１４４に示すように、再生シンボル２と、再生シンボル２の周囲にある８個の信号点と、を再生シンボル２に対応する候補シンボルとして選択してもよい。
【００７１】
同様に、候補シンボル選択部１２２は、再生シンボル３に注目し、再生シンボル３の近傍に位置する信号点を再生シンボル３に対応する候補シンボルとして選択する。例えば、候補シンボル選択部１２２は、図７の信号点配置図１４６に示すように、再生シンボル３と、再生シンボル３の周囲にある８個の信号点と、を再生シンボル３に対応する候補シンボルとして選択してもよい。
【００７２】
以上のように、候補シンボル選択部１２２は、再生シンボル１の第２番目のビットについて、各再生シンボルに対応する候補シンボルを選択する。
【００７３】
次に、図８を参照しながら、再生シンボル１の第３番目のビットに対応する候補シンボルの選択方法について説明する。
【００７４】
まず、候補シンボル選択部１２２は、再生シンボル１の第３番目のビット（１）に注目し、第３番目のビットに対する論理否定ビット（０）を含む信号点を抽出する。図８の信号点配置図１４２を参照すると、第３番目のビットが０である信号点は、第３象限と第４象限とに含まれることが分かる。そこで、候補シンボル選択部１２２は、第３象限と第４象限とに含まれる信号点のうち、再生シンボル１の近くに位置する信号点を再生シンボル１の第３ビットに対応する候補シンボルとして選択する。例えば、図８の信号点配置図１４２に示すように、候補シンボル選択部１２２は、丸○で示された６個の信号点を再生シンボル１に対応する候補シンボルとして選択してもよい。
【００７５】
次に、候補シンボル選択部１２２は、再生シンボル２に注目し、再生シンボル２の近傍に位置する信号点を再生シンボル２に対応する候補シンボルとして選択する。例えば、候補シンボル選択部１２２は、図８の信号点配置図１４４に示すように、再生シンボル２と、再生シンボル２の周囲にある８個の信号点と、を再生シンボル２に対応する候補シンボルとして選択してもよい。
【００７６】
同様に、候補シンボル選択部１２２は、再生シンボル３に注目し、再生シンボル３の近傍に位置する信号点を再生シンボル３に対応する候補シンボルとして選択する。例えば、候補シンボル選択部１２２は、図８の信号点配置図１４６に示すように、再生シンボル３と、再生シンボル３の周囲にある８個の信号点と、を再生シンボル３に対応する候補シンボルとして選択してもよい。
【００７７】
以上のように、候補シンボル選択部１２２は、再生シンボル１の第３番目のビットについて、各再生シンボルに対応する候補シンボルを選択する。
【００７８】
次に、図９を参照しながら、再生シンボル１の第４番目のビットに対応する候補シンボルの選択方法について説明する。
【００７９】
まず、候補シンボル選択部１２２は、再生シンボル１の第４番目のビット（１）に注目し、第４番目のビットに対する論理否定ビット（０）を含む信号点を抽出する。図９の信号点配置図１４２を参照すると、第４番目のビットが０である信号点は、上端の列と下端の列とに含まれることが分かる。そこで、候補シンボル選択部１２２は、上端の列と下端の列とに含まれる信号点のうち、再生シンボル１の近くに位置する信号点を再生シンボル１の第４ビットに対応する候補シンボルとして選択する。例えば、図９の信号点配置図１４２に示すように、候補シンボル選択部１２２は、丸○で示された６個の信号点を再生シンボル１に対応する候補シンボルとして選択してもよい。
【００８０】
次に、候補シンボル選択部１２２は、再生シンボル２に注目し、再生シンボル２の近傍に位置する信号点を再生シンボル２に対応する候補シンボルとして選択する。例えば、候補シンボル選択部１２２は、図９の信号点配置図１４４に示すように、再生シンボル２と、再生シンボル２の周囲にある８個の信号点と、を再生シンボル２に対応する候補シンボルとして選択してもよい。
【００８１】
同様に、候補シンボル選択部１２２は、再生シンボル３に注目し、再生シンボル３の近傍に位置する信号点を再生シンボル３に対応する候補シンボルとして選択する。例えば、候補シンボル選択部１２２は、図９の信号点配置図１４６に示すように、再生シンボル３と、再生シンボル３の周囲にある８個の信号点と、を再生シンボル３に対応する候補シンボルとして選択してもよい。
【００８２】
以上のように、候補シンボル選択部１２２は、再生シンボル１の第４番目のビットについて、各再生シンボルに対応する候補シンボルを選択する。
【００８３】
このように、候補シンボル選択部１２２は、選択した一の再生シンボルが示すビット毎に、複数の候補シンボルを選択することができる。そして、候補シンボル選択部１２２は、再生シンボルベクトルに含まれる各再生シンボルについて、複数の候補シンボルを選択し、これらの候補シンボルを組み合わせて、候補シンボルベクトルを選択することができる。上記の例では、再生シンボル１に注目した候補シンボルベクトルの選択方法について説明したが、候補シンボル選択部１２２は、他の再生シンボルについても、ビット毎に論理否定ビットを含む信号点を抽出して、候補シンボルベクトルを選択することができる。
【００８４】
再び図３を参照しながら、基底逆変換部１２４について説明する。
基底逆変換部１２４は、格子基底縮小部１０６により算出された基底変換行列の逆行列を用いて、候補シンボル選択部１２２により選択された候補シンボルベクトルを基底変換する。つまり、基底逆変換部１２４は、元の基底において選択された候補シンボルベクトルを、縮小基底における候補シンボルベクトルに基底変換する。この基底変換を行うことにより、ビット毎尤度計算部１１４は、候補シンボルベクトルと、推定送信シンボルベクトルと、を縮小基底において直接比較することが可能になる。
【００８５】
次に、二乗誤差計算部１２６について説明する。
二乗誤差計算部１２６は、格子点ベクトルと推定送信シンボルベクトルとの間の距離の二乗を計算し、格子点ベクトルの二乗誤差を算出すると共に、各候補シンボルベクトルと推定送信シンボルベクトルとの間の距離の二乗を計算し、各候補シンボルベクトルの二乗誤差を算出する。
【００８６】
次に、最小値選択部１２８について説明する。
最小値選択部１２８は、二乗誤差計算部１２６により算出された各候補シンボルベクトルの二乗誤差のうち、最小となる候補シンボルベクトルの二乗誤差を選択し、候補シンボルベクトルの最小二乗誤差を決定する。このとき、最小値選択部１２８は、注目した再生シンボルのビットに対応する候補シンボルベクトルについて最小二乗誤差を選択する。
【００８７】
次に、差分計算部１３０について説明する。
差分計算部１３０は、格子点ベクトルの二乗誤差と、候補シンボルベクトルの最小二乗誤差との差分を計算し、注目した再生シンボルのビットに対する尤度を決定する。
【００８８】
ここで、各ベクトルを以下のように定義し、格子点ベクトルと、候補シンボルベクトルと、による尤度の算出方法について、より具体的に説明する。
【００８９】
【数１】
2008048219.tif 000003
【００９０】
但し、Ｔ−１は格子基底縮小部１０６により算出された基底変換行列の逆行列を表す。
【００９１】
既に述べたように、候補シンボルベクトルは、候補シンボル選択部１２２により、各再生シンボルが示すビット毎に選択される。例えば、図６に示すように、再生シンボル１の第１番目のビット（１）に注目した場合、候補シンボルベクトルは、第１番目のビットが０となる信号点の中から選択された候補シンボルと、再生シンボル２及び３の近傍にある信号点の中から選択された候補シンボルと、を要素として持つ信号ベクトルである。このような候補シンボルベクトルの組を、再生シンボル１の第１番目のビットに対する候補シンボルベクトルと定義することができる。
【００９２】
ここで、尤度計算方法の一例として、再生シンボル１の第１番目のビットに対する尤度の算出方法について考える。
【００９３】
まず、二乗誤差計算部１２６は、格子点ベクトルと推定送信シンボルベクトルとの差分をとり、下式（１）のように、格子点ベクトルの誤差を算出する。さらに、二乗誤差計算部１２６は、下式（２）により定義される、格子点ベクトルの二乗誤差を算出する。さらに、二乗誤差算出部１２６は、下式（３）のように、各候補シンボルベクトルの誤差を算出すると共に、下式（４）により定義される各候補シンボルベクトルの二乗誤差を算出する。
【００９４】
【数２】
2008048219.tif 000004
【００９５】
次に、最小値選択部１２８は、下式（５）のように、再生シンボル１の第１番目のビットに対する候補シンボルベクトルについて、候補シンボルベクトルの二乗誤差を比較し、最小となる候補シンボルベクトルの二乗誤差を算出する。そして、差分計算部１３０は、下式（６）又は下式（７）に基づいて、再生シンボル１の第１番目のビットに対する尤度を算出することができる。
【００９６】
【数３】
2008048219.tif 000005
【００９７】
以上説明したように、本発明の第１実施形態に係るビット毎尤度計算部１１４によると、ＭＩＭＯ信号検出等の処理により得られた再生シンボルベクトルに基づいて、ビット毎の尤度計算に用いる候補シンボルを、各再生シンボルのビット毎に選択することが可能になる。また、選択された候補シンボルの組合せにより得られる候補シンボルベクトルを、縮小基底における信号ベクトルに変換し、推定送信シンボルベクトルに対する最小二乗誤差を算出することができる。その結果、推定送信シンボルベクトルに対する格子点ベクトルの二乗誤差と、候補シンボルベクトルの最小二乗誤差とを比較することにより、各再生シンボルについて、ビット毎の尤度を算出することが可能になる。
【００９８】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る通信装置について説明する。なお、第１実施形態に係る通信装置と実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複する説明を省略し、相違する構成要素についてのみ詳述する。
【００９９】
まず、図１０を参照しながら、本発明の第２実施形態に係る通信装置の構成について説明する。図１０は、第２実施形態に係る通信装置の構成例を示すブロック図である。
【０１００】
図１０を参照すると、第２実施形態に係る通信装置は、主に、ＱＲ分解部１５２と、格子基底縮小部１５４と、上三角化部１５６と、逐次干渉キャンセラ部１５８と、量子化部１１０と、基底変換部１１２と、ビット毎尤度計算部１１４と、誤り訂正復号部１１６と、により構成される。なお、量子化部１１０と、基底変換部１１２と、ビット毎尤度計算部１１４と、誤り訂正復号部１１６と、については、第１実施形態と実質的に同一の構成であるため、詳細な説明は省略する。
【０１０１】
まず、ＱＲ分解部１５２について説明する。
ＱＲ分解部１５２は、下式（８）のように、チャネル行列ＨをＱＲ分解し、ユニタリ行列Ｑと、上三角行列Ｒとを算出する。なお、ＱＲ分解については、例えば、ギブンス回転、ハウスホルダー変換、又はグラム・シュミット分解等の一般的な手法を用いて計算することが可能である。
【０１０２】
次に、格子基底縮小部１５４について説明する。
格子基底縮小部１５４は、チャネル行列Ｈを格子基底縮小するための基底変換行列Ｔを算出し、この基底変換行列Ｔを用いて、ＱＲ分解部１５２により算出されたユニタリ行列Ｑと、上三角行列Ｒとを格子基底縮小し、新たなユニタリ行列Ｑ’と上三角行列Ｒ’とを算出する。なお、格子基底縮小されたユニタリ行列Ｑ’と上三角行列Ｒ’とを用いると、格子基底縮小されたチャネル行列Ｈ’は、下式（９）のように表現される。
【０１０３】
【数４】
2008048219.tif 000006
ここで、
2008048219.tif 000007
であり、
2008048219.tif 000008
は上記の格子基底縮小変換を表現した変換行列である。また、右肩のＨはエルミート共役を表す。
【０１０４】
次に、上三角化部１５６について説明する。
上三角化部１５６は、格子基底縮小部１５４により算出されたユニタリ行列Ｑ’を、受信シンボルベクトルに作用させることにより、上三角化受信シンボルベクトルを算出する。
【０１０５】
次に、逐次干渉キャンセラ部１５８について説明する。
逐次干渉キャンセラ部１５８は、ＳＩＣ法に基づき、格子基底縮小部１５４により算出された上三角行列Ｒ’を用いて、上三角化受信シンボルベクトルから、推定送信シンボルベクトルを算出する。
【０１０６】
その後、量子化部１１０は、逐次干渉キャンセラ部１５８により算出された推定送信シンボルベクトルを量子化し、格子点ベクトルを検出する。さらに、基底変換部１１２は、基底変換行列を用いて格子点ベクトルを元の基底に基底変換し、再生シンボルベクトルを算出する。そして、候補シンボル選択部１２２は、再生シンボルに含まれるビット毎に、候補シンボルベクトルを選択する。また、基底逆変換部１２４は、基底変換行列を用いて候補シンボルベクトルを縮小基底に基底変換する。
【０１０７】
ここで、上三角化受信シンボルベクトルを下式（１０）のように定義すると、縮小基底における候補シンボルベクトルと、上三角化受信シンボルベクトルと、の間の二乗誤差が最小となる最小候補シンボルベクトルは、下式（１１）のように表現することができる。したがって、ビット毎尤度計算部１１４は、下式（１１）に基づいて、最小候補シンボルベクトルを算出する。
【０１０８】
【数５】
2008048219.tif 000009
【０１０９】
そして、二乗誤差計算部１２６は、下式（１２）に基づいて、格子点ベクトルの二乗誤差を算出すると共に、下式（１３）に基づいて、最小候補シンボルベクトルの二乗誤差を算出する。これらの算出結果を受けて、差分計算部１３０は、下式（１４）又は下式（１５）に基づいて、再生シンボルのビット毎に尤度を計算することができる。
【０１１０】
【数６】
2008048219.tif 000010
【０１１１】
上記の演算を各送信アンテナ、及び各変調信号ビットに対して実行し、算出された尤度を誤り訂正の復号に用いることができる。以上、本発明の第２実施形態に係る通信装置について説明した。上記の第２実施形態を適用することにより、ビット毎尤度計算部１１４の前段処理において、演算処理量を削減することが可能になる。
【０１１２】
最後に、図１１を参照しながら、本発明を実際に適用した場合に得られる効果について簡単に述べる。図１１は、本発明の第２実施形態に対応する構成により、実際に評価された平均ＰＥＲ（Ｐａｃｋｅｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ）特性を示すグラフである。図中の（ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４）は、それぞれ、論理否定ビットが含まれる候補シンボル数ｎ１、他の送信アンテナに対応する変調信号点における推定シンボルとその近傍の候補シンボル数ｎ２，ｎ３，ｎ４である。但し、アンテナ数が４本の構成を用いている。なお、ＭＭＳＥ＿ＱＲＤ＿ＬＲ＿ＳＩＣと標記が付されている中央の４本のグラフが本発明を適用した結果である。左端のグラフは、一般的な最尤検出（ＭＬＤ；Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）法を、右端のグラフは、一般的なＭＭＳＥ法を適用した場合の平均ＰＥＲ特性である。なお、横軸は、平均受信信号エネルギー対雑音電力密度比を表しており、縦軸は、平均パケット誤り率を表している。
【０１１３】
図１１を参照すると、本発明を適用した構成は、一般的なＭＭＳＥ法と比較して優れた平均ＰＥＲ特性を示している。また、候補シンボル数を増加させるとＭＬＤ法の平均ＰＥＲ特性に近づくことが分かる。一般に、ＭＬＤ法は、ＭＭＳＥ法やＳＩＣ法に比較して、１ビット当たりの平均受信信号エネルギー対雑音電力密度比を大幅に低減できるものの、送信アンテナ数、データ変調の変調多値数の増大に伴い、演算処理量が指数関数的に増大するという欠点があり、あまり実用的ではなかった。しかし、本発明を適用した構成は、こうした欠点を有することなく、ＭＬＤ法に近い平均ＰＥＲ特性を実現することが可能であるという大きな利点を有している。
【０１１４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】一般的な通信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る通信システムの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る通信装置の構成を示すブロック図である。
【図４】一般的な１６ＱＡＭにおける信号点配置を示す説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る再生シンボルの配置例を示す説明図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る候補シンボルの選択例を示す説明図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る候補シンボルの選択例を示す説明図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る候補シンボルの選択例を示す説明図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係る候補シンボルの選択例を示す説明図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る通信装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第２実施形態を適用した構成と従来の構成とについて平均ＰＥＲ特性を比較したグラフである。
【図１２】従来のＭＩＭＯ信号検出装置を説明する説明図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１０６、１５４    格子基底縮小部
１０８    信号検出部
１１０    量子化部
１１２    基底変換部
１１４    ビット毎尤度計算部
１１８    受信装置、通信装置
１１６    誤り訂正復号部
１２２    候補シンボル選択部
１２４    基底逆変換部
１２６    二乗誤差計算部
１２８    最小値選択部
１３０    差分計算部
１５２    ＱＲ分解部
１５６    上三角化部
１５８    逐次干渉キャンセラ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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