(57)【要約】【課題】高精度に信号検出することが可能なＭＩＭＯ信号検出システムを提供すること。【解決手段】複数の送信アンテナを有する送信装置から略同時に送信された複数の送信信号を受信する受信装置が提供される。この受信装置は、主に、無線伝送路の伝送特性を表すチャネル行列に基づいて前記各送信アンテナに対応する最小ユークリッド距離を算出する最小ユークリッド距離推定部２２６と、前記各送信アンテナに対応する最小ユークリッド距離の大小関係に基づく前記各送信アンテナの順序付けを示すランキング情報を生成するランキング情報生成部２２８と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１０
2008118472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信信号をそれぞれ対応する送信アンテナを介して送信する送信装置と、複数の前記送信信号を受信する受信装置とにより構成される通信システムであって、
前記受信装置は、
無線伝送路の伝送特性を表すチャネル行列に基づいて前記送信アンテナ毎に最小ユークリッド距離を算出する最小ユークリッド距離推定部と、
前記最小ユークリッド距離の大小関係に基づいて前記送信アンテナを順序付けし、当該送信アンテナの順序を示すランキング情報を生成するランキング情報生成部と、
各前記送信信号を前記チャネル行列を利用して推定する信号検出部と、
正しく復号された前記送信信号に基づいて受信レプリカ信号を生成する受信レプリカ生成部と、
前記受信信号から前記受信レプリカ信号を減算して残差信号を生成する干渉キャンセラ部と、
を備え、
前記送信装置は、
前記受信装置により生成された前記ランキング情報を受信する受信部と、
前記ランキング情報に基づいて、前記最小ユークリッド距離が最大となる各前記送信アンテナに対して所定の前記送信信号を割り当てるプリコーディング部と、
前記プリコーディング部により割り当てられた各前記送信アンテナを介して、前記所定の送信信号を送信する送信部と、
を備えることを特徴とする、通信システム。
【請求項２】
前記受信装置は、
前記チャネル行列を構成する列ベクトルの中から、前記最小ユークリッド距離の最大値に対応する前記列ベクトルを除外して次元縮小チャネル行列を生成する次元縮小チャネル行列生成部をさらに備え、
前記最小ユークリッド距離推定部は、
前記次元縮小チャネル行列に基づいて前記各送信アンテナに対応する最小ユークリッド距離を算出することを特徴とする、請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記受信装置は、
前記各送信信号に対応する受信電力を算出する受信電力計算部をさらに備え、
前記ランキング情報計算部は、
複数の前記最小ユークリッド距離が略同値になる複数の前記送信アンテナについて、前記受信電力の大きい送信アンテナを上位に順序付けすることを特徴とする、請求項１又は２に記載の通信システム。
【請求項４】
複数の送信信号をそれぞれ対応する送信アンテナを介して送信し、複数の前記送信信号を受信する通信方法であって、
前記受信側では、
無線伝送路の伝送特性を表すチャネル行列に基づいて前記送信アンテナ毎に最小ユークリッド距離を算出する最小ユークリッド距離推定ステップと、
前記最小ユークリッド距離の大小関係に基づいて前記送信アンテナを順序付けし、当該送信アンテナの順序を示すランキング情報を生成するランキング情報生成ステップと、
各前記送信信号を前記チャネル行列を利用して推定する信号検出ステップと、
正しく復号された前記送信信号に基づいて受信レプリカ信号を生成する受信レプリカ生成ステップと、
前記受信信号から前記受信レプリカ信号を減算して残差信号を生成する干渉キャンセラステップと、
を含み、
前記送信側では、
前記受信装置により生成された前記ランキング情報を受信する受信ステップと、
前記ランキング情報に基づいて、前記最小ユークリッド距離が最大となる各前記送信アンテナに対して所定の前記送信信号を割り当てるプリコーディングステップと、
前記プリコーディング部により割り当てられた各前記送信アンテナを介して、前記所定の送信信号を送信する送信ステップと、
を含むことを特徴とする、通信方法。
【請求項５】
前記受信側では、
前記チャネル行列を構成する列ベクトルの中から、前記最小ユークリッド距離の最大値に対応する前記列ベクトルを除外して次元縮小チャネル行列を生成する次元縮小チャネル行列生成ステップをさらに含み、
前記最小ユークリッド距離推定ステップでは、
前記次元縮小チャネル行列に基づいて前記各送信アンテナに対応する最小ユークリッド距離を算出することを特徴とする、請求項４に記載の通信方法。
【請求項６】
前記受信側では、
前記各送信信号に対応する受信電力を算出する受信電力計算ステップをさらに含み、
前記ランキング情報計算ステップでは、
複数の前記最小ユークリッド距離が略同値になる複数の前記送信アンテナについて、前記受信電力の大きい送信アンテナを上位に順序付けすることを特徴とする、請求項４又は５に記載の通信方法。
【請求項７】
複数の送信アンテナから送信された複数の送信信号を受信する受信装置であって、
無線伝送路の伝送特性を表すチャネル行列に基づいて前記送信アンテナ毎に最小ユークリッド距離を算出する最小ユークリッド距離推定部と、
前記最小ユークリッド距離の大小関係に基づいて前記送信アンテナを順序付けするランキング情報生成部と、
各前記送信信号を前記チャネル行列を利用して推定する信号検出部と、
正しく復号された前記送信信号に基づいて受信レプリカ信号を生成する受信レプリカ生成部と、
前記受信信号から前記受信レプリカ信号を減算して残差信号を生成する干渉キャンセラ部と、
を備えることを特徴とする、受信装置。
【請求項８】
前記チャネル行列を構成する列ベクトルの中から、前記最小ユークリッド距離の最大値に対応する前記列ベクトルを除外して次元縮小チャネル行列を生成する次元縮小チャネル行列生成部をさらに備え、
前記最小ユークリッド距離推定部は、
前記次元縮小チャネル行列に基づいて前記各送信アンテナに対応する最小ユークリッド距離を算出することを特徴とする、請求項７に記載の受信装置。
【請求項９】
前記次元縮小チャネル行列生成部は、
前記次元縮小チャネル行列を構成する列ベクトルの中から、前記次元縮小チャネル行列に対して算出された前記各最小ユークリッド距離の最大値に対応する前記列ベクトルを除外して更に次元縮小し、新たに次元縮小チャネル行列を生成することを特徴とする、請求項８に記載の受信装置。
【請求項１０】
前記各送信信号に対応する受信電力を算出する受信電力計算部をさらに備え、
前記ランキング情報計算部は、
複数の前記最小ユークリッド距離が略同値になる複数の前記送信アンテナについて、前記受信電力の大きい送信アンテナを上位に順序付けすることを特徴とする、請求項７〜９のいずれかに記載の受信装置。
【請求項１１】
前記最小ユークリッド距離推定部は、
サブキャリア毎に推定された複数の前記チャネル行列を用いて、各々、前記送信アンテナ毎の最小ユークリッド距離を算出し、
前記ランキング情報計算部は、
前記最小ユークリッド距離の大小関係に基づいて、サブキャリア毎の前記ランキング情報を生成することを特徴とする、請求項７〜１０のいずれかに記載の受信装置。
【請求項１２】
複数の送信信号を送信する複数の送信アンテナを有し、前記複数の送信信号を受信する受信装置において最小ユークリッド距離が最大となるように所定の前記送信信号を所定の前記送信アンテナに割り当てることが可能な送信装置であって、
前記送信アンテナ毎に推定された前記最小ユークリッド距離の大小関係に基づいて生成された前記送信アンテナのランキング情報を受信する受信部と、
前記ランキング情報に基づいて、前記最小ユークリッド距離が最大となる前記各送信アンテナに対して所定の前記送信信号を割り当てるプリコーディング部と、
前記プリコーディング部により割り当てられた前記各送信アンテナを介して、前記所定の送信信号を送信する送信部と、
を備えることを特徴とする、送信装置。
【請求項１３】
送信パケットを直並列変換して、複数のサブキャリアに対応する複数の送信信号を生成する直並列変換部をさらに備え、
前記受信部は、
前記サブキャリア毎に前記最小ユークリッド距離の大小関係に基づいて算出された前記送信アンテナのランキング情報を受信し、
前記プリコーディング部は、
前記サブキャリア毎のランキング情報に基づいて、前記送信パケットに対応する全ての前記送信信号を前記最小ユークリッド距離が最大となる前記各送信アンテナに割り当てることを特徴とする、請求項１２に記載の送信装置。
【請求項１４】
前記プリコーディング部は、
前記サブキャリア毎のランキング情報に基づいて、第ｎ番目（ｎ＝１〜ＮＴ、ＮＴは送信アンテナ数）の前記送信パケットに対応する全ての前記送信信号を前記サブキャリア毎の最小ユークリッド距離が上位第ｎ番目となる前記各送信アンテナに割り当てることを特徴とする、請求項１３に記載の送信装置。
【請求項１５】
前記受信部は、
前記最小ユークリッド距離が大きい上位Ｎ番目（Ｎ＜ＮＴ、ＮＴは送信アンテナ数）までの前記各送信アンテナに対する前記サブキャリア毎のランキング情報を受信し、
前記プリコーディング部は、
前記ランキング情報に基づいて、第ｎ番目（ｎ＝１〜Ｎ）の前記送信パケットに対応する全ての前記送信信号を前記最小ユークリッド距離が上位第ｎ番目となる前記各送信アンテナに割り当てることを特徴とする、請求項１３に記載の送信装置。
【請求項１６】
前記受信部は、
隣接する複数のサブキャリアにより構成されるサブキャリアグループ毎に前記最小ユークリッド距離に基づいて生成された前記ランキング情報を受信し、
前記プリコーディング部は、
前記サブキャリアグループ毎のランキング情報に基づいて、前記サブキャリアグループに対応する全ての送信信号を前記最小ユークリッド距離が最大となる前記各送信アンテナに割り当てることを特徴とする、請求項１４又は１５に記載の送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システム、通信方法、受信装置、及び送信装置に関する。
【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、異なる複数のアンテナを利用して、同じタイミング、かつ、同じ周波数で複数の送信データを一度に送信することが可能な点にある。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、通信速度が向上しても、使用する周波数帯域が増大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信号検出の精度を向上させるべく様々な研究がなされ、その成果が公表されている。その一例として、干渉キャンセリングを利用したＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  ａｎｄ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ  Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式の信号検出手段が知られている。これは、ＭＩＭＯ信号検出手段により推定されたパケットデータの中から、正しく推定されたパケットデータを選択し、このパケットデータを用いて生成された受信信号のレプリカ信号（以下、受信レプリカ信号）を受信信号から減算して残差信号を計算し、この残差信号を用いて、再度、信号分離アルゴリズムを適用することにより、精度良くパケットデータを推定する方式である。しかし、この方式は、全てのパケットデータが正しく復号されない場合には適用出来ないという問題があった。
【０００５】
この問題に対する一つの解決策の具体例として、下記の特許文献１には、受信装置においてサブストリーム毎に受信電力を検出し、この受信電力に基づいた送信アンテナのランキングを実行して、このランキング情報を送信装置に帰還する構成が開示されている。上記の構成を採用すると、送信装置は、例えば、受信装置から帰還されたサブキャリア毎のランキング情報に基づいて、特定パケットの全てのサブキャリア信号をランキングの高い送信アンテナに割り当てることが可能になり、特定のサブキャリアの伝送特性を向上させることができる。その結果、干渉キャンセリングを効果的に利用することが可能になり、より高い精度のＭＩＭＯ信号検出を実現することができるものと推定される。
【０００６】
【特許文献１】特開平２００６−１３６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、ＭＩＭＯ信号検出手段にＭＬＤ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）法に基づく信号分離アルゴリズムを用いる場合には、受信レプリカ信号点間の平均ユークリッド距離が伝送特性の指標となるため、実際には、受信電力に基づく送信アンテナのランキング情報を用いてサブキャリア毎に送信アンテナの割り当てを実行したとしても、適切な送信アンテナ割り当てがなされるとは限らない。そこで、ＭＬＤ法に対してより適した送信アンテナのランキング情報を生成し、これを利用して更なる伝送特性の向上を図ることが求められている。
【０００８】
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、最小ユークリッド距離に基づいて推定された送信アンテナのランキング情報を用いてプリコーディングすることによりＭＩＭＯ信号検出精度を向上させることが可能な、新規かつ改良された通信システム、通信方法、受信装置及び送信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によれば、複数の送信信号をそれぞれ対応する送信アンテナを介して送信する送信装置と、複数の送信信号を受信する受信装置とにより構成される通信システムが提供される。
また、上記の通信システムに含まれる受信装置は、無線伝送路の伝送特性を表すチャネル行列に基づいて送信アンテナ毎に最小ユークリッド距離を算出する最小ユークリッド距離推定部と、最小ユークリッド距離の大小関係に基づいて送信アンテナを順序付けし、当該送信アンテナの順序を示すランキング情報を生成するランキング情報生成部と、各送信信号をチャネル行列を利用して推定する信号検出部と、正しく復号された送信信号に基づいて受信レプリカ信号を生成する受信レプリカ生成部と、受信信号から受信レプリカ信号を減算して残差信号を生成する干渉キャンセラ部と、を備える。
さらに、上記の通信システムに含まれる送信装置は、受信装置により生成されたランキング情報を受信する受信部と、ランキング情報に基づいて、最小ユークリッド距離が最大となる各送信アンテナに対して所定の送信信号を割り当てるプリコーディング部と、プリコーディング部により割り当てられた各送信アンテナを介して、所定の送信信号を送信する送信部と、を備える。
【００１０】
また、上記の受信装置は、チャネル行列を構成する列ベクトルの中から、最小ユークリッド距離の最大値に対応する列ベクトルを除外して次元縮小チャネル行列を生成する次元縮小チャネル行列生成部をさらに備えていてもよい。さらに、上記の最小ユークリッド距離推定部は、次元縮小チャネル行列に基づいて各送信アンテナに対応する最小ユークリッド距離を算出するように構成されていてもよい。
【００１１】
また、上記の受信装置は、各送信信号に対応する受信電力を算出する受信電力計算部をさらに備えていてもよい。さらに、上記のランキング情報計算部は、複数の最小ユークリッド距離が略同値になる複数の送信アンテナについて、受信電力の大きい送信アンテナを上位に順序付けするように構成されていてもよい。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、本発明の第２の観点によれば、複数の送信信号をそれぞれ対応する送信アンテナを介して送信し、複数の送信信号を受信する通信方法が提供される。
上記の通信方法によると、受信側では、無線伝送路の伝送特性を表すチャネル行列に基づいて送信アンテナ毎に最小ユークリッド距離を算出する最小ユークリッド距離推定ステップと、最小ユークリッド距離の大小関係に基づいて送信アンテナを順序付けし、当該送信アンテナの順序を示すランキング情報を生成するランキング情報生成ステップと、各送信信号をチャネル行列を利用して推定する信号検出ステップと、正しく復号された送信信号に基づいて受信レプリカ信号を生成する受信レプリカ生成ステップと、受信信号から受信レプリカ信号を減算して残差信号を生成する干渉キャンセラステップと、を含んでいる。そして、送信側では、受信装置により生成されたランキング情報を受信する受信ステップと、ランキング情報に基づいて、最小ユークリッド距離が最大となる各送信アンテナに対して所定の送信信号を割り当てるプリコーディングステップと、プリコーディング部により割り当てられた各送信アンテナを介して、所定の送信信号を送信する送信ステップと、を含んでいる。
【００１３】
また、受信側では、チャネル行列を構成する列ベクトルの中から、最小ユークリッド距離の最大値に対応する列ベクトルを除外して次元縮小チャネル行列を生成する次元縮小チャネル行列生成ステップをさらに含んでいてもよい。そして、上記の最小ユークリッド距離推定ステップは、次元縮小チャネル行列に基づいて各送信アンテナに対応する最小ユークリッド距離を算出するように構成されていてもよい。
【００１４】
また、受信側では、各送信信号に対応する受信電力を算出する受信電力計算ステップをさらに含んでいてもよい。そして、上記のランキング情報計算ステップは、複数の最小ユークリッド距離が略同値になる複数の送信アンテナについて、受信電力の大きい送信アンテナを上位に順序付けするように構成されていてもよい。
【００１５】
また、上記課題を解決するために、本発明の第３の観点によれば、複数の送信アンテナから送信された複数の送信信号を受信する受信装置が提供される。
上記の受信装置は、無線伝送路の伝送特性を表すチャネル行列に基づいて送信アンテナ毎に最小ユークリッド距離を算出する最小ユークリッド距離推定部と、最小ユークリッド距離の大小関係に基づいて送信アンテナを順序付けするランキング情報生成部と、各送信信号をチャネル行列を利用して推定する信号検出部と、正しく復号された送信信号に基づいて受信レプリカ信号を生成する受信レプリカ生成部と、受信信号から受信レプリカ信号を減算して残差信号を生成する干渉キャンセラ部と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
また、上記の受信装置は、チャネル行列を構成する列ベクトルの中から、最小ユークリッド距離の最大値に対応する列ベクトルを除外して次元縮小チャネル行列を生成する次元縮小チャネル行列生成部をさらに備えていてもよい。そして、上記の最小ユークリッド距離推定部は、次元縮小チャネル行列に基づいて各送信アンテナに対応する最小ユークリッド距離を算出するように構成されていてもよい。
【００１７】
また、上記の次元縮小チャネル行列生成部は、次元縮小チャネル行列を構成する列ベクトルの中から、次元縮小チャネル行列に対して算出された各最小ユークリッド距離の最大値に対応する列ベクトルを除外して更に次元縮小し、新たに次元縮小チャネル行列を生成するように構成されていてもよい。
【００１８】
また、上記の受信装置は、各送信信号に対応する受信電力を算出する受信電力計算部をさらに備えていてもよい。そして、上記のランキング情報計算部は、複数の最小ユークリッド距離が略同値になる複数の送信アンテナについて、受信電力の大きい送信アンテナを上位に順序付けするように構成されていてもよい。
【００１９】
また、上記の最小ユークリッド距離推定部は、サブキャリア毎に推定された複数のチャネル行列を用いて、各々、送信アンテナ毎の最小ユークリッド距離を算出するように構成されていてもよい。さらに、上記のランキング情報計算部は、最小ユークリッド距離の大小関係に基づいて、サブキャリア毎のランキング情報を生成するように構成されていてもよい。
【００２０】
また、上記課題を解決するために、本発明の第４の観点によれば、複数の送信信号を送信する複数の送信アンテナを有し、複数の送信信号を受信する受信装置において最小ユークリッド距離が最大となるように所定の送信信号を所定の送信アンテナに割り当てることが可能な送信装置が提供される。
上記の送信装置は、送信アンテナ毎に推定された最小ユークリッド距離の大小関係に基づいて生成された送信アンテナのランキング情報を受信する受信部と、ランキング情報に基づいて、最小ユークリッド距離が最大となる各送信アンテナに対して所定の送信信号を割り当てるプリコーディング部と、プリコーディング部により割り当てられた各送信アンテナを介して、所定の送信信号を送信する送信部と、を備えることを特徴とする。
【００２１】
また、上記の送信装置は、送信パケットを直並列変換して、複数のサブキャリアに対応する複数の送信信号を生成する直並列変換部をさらに備えていてもよい。そして、上記の受信部は、サブキャリア毎に最小ユークリッド距離の大小関係に基づいて算出された送信アンテナのランキング情報を受信するように構成されていてもよい。さらに、上記のプリコーディング部は、サブキャリア毎のランキング情報に基づいて、送信パケットに対応する全ての送信信号を最小ユークリッド距離が最大となる各送信アンテナに割り当てるように構成されていてもよい。
【００２２】
また、上記のプリコーディング部は、サブキャリア毎のランキング情報に基づいて、第ｎ番目（ｎ＝１〜ＮＴ、ＮＴは送信アンテナ数）の送信パケットに対応する全ての送信信号をサブキャリア毎の最小ユークリッド距離が上位第ｎ番目となる各送信アンテナに割り当てるように構成されていてもよい。
【００２３】
また、上記の受信部は、最小ユークリッド距離が大きい上位Ｎ番目（Ｎ＜ＮＴ、ＮＴは送信アンテナ数）までの各送信アンテナに対するサブキャリア毎のランキング情報を受信するように構成されていてもよい。さらに、上記のプリコーディング部は、ランキング情報に基づいて、第ｎ番目（ｎ＝１〜Ｎ）の送信パケットに対応する全ての送信信号を最小ユークリッド距離が上位第ｎ番目となる各送信アンテナに割り当てるように構成されていてもよい。
【００２４】
また、上記の受信部は、隣接する複数のサブキャリアにより構成されるサブキャリアグループ毎に最小ユークリッド距離に基づいて生成されたランキング情報を受信するように構成されていてもよい。さらに、上記のプリコーディング部は、サブキャリアグループ毎のランキング情報に基づいて、サブキャリアグループに対応する全ての送信信号を最小ユークリッド距離が最大となる各送信アンテナに割り当てるように構成されていてもよい。
【００２５】
また、上記の受信装置は、ランキング情報を送信側に帰還する送信部をさらに備えていてもよい。さらに、上記の送信部は、ランキング情報のうち上位にランキングされた所定数の送信アンテナに関する情報のみを送信装置に送信するように構成されていてもよい。
【００２６】
また、上記の送信部は、隣接する複数のサブキャリアにより構成されるサブキャリアグループの中から所定のサブキャリアを選択し、当該所定のサブキャリアに対するランキング情報を当該サブキャリアグループのランキング情報として送信装置に送信するように構成されていてもよい。
【００２７】
上記の各観点に基づくと、本発明に係る受信装置は、チャネル行列に基づいて、送信アンテナ（又はサブストリーム）毎の最小ユークリッド距離を推定し、当該最小ユークリッド距離に基づいて、送信アンテナをランキングすることができる。また、本発明に係る送信装置は、このランキングに関するランキング情報に基づいて、所定の送信信号を最小ユークリッド距離が最大となる送信アンテナから送信するようにプリコーディング（又は送信アンテナの割り当て）を行うことができる。さらに、上記の受信装置は、干渉キャンセリングと最尤検出とを組み合わせて各送信信号の検出を精度良く行うことができる。なお、最小ユークリッド距離とは、伝送路で混信した複数の送信信号を分離する際に、各送信信号を判別する精度に対応する。ユークリッド距離とは、例えば、異なる２つの送信シンボルベクトルに対応する２つの受信シンボルベクトルを差分計算し、算出された差分受信シンボルベクトルの２乗ノルムを計算することにより得られる。つまり、変調方式に応じて可能な全ての差分受信シンボルベクトルに対し、得られる全てのユークリッド距離の中から抽出された最小値が最小ユークリッド距離である。従って、この最小ユークリッド距離が大きい程、送信シンボルベクトルの違いが検出し易くなるため、分離信号の判別精度に関する指標として用いることができるのである。
【００２８】
なお、上記課題を解決するために、本発明のある別の観点によれば、上記の通信システム、送信装置、及び受信装置の各機能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うる。また、さらに別の観点によれば、上記のプログラムが記録された記録媒体が提供される。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように本発明によれば、最小ユークリッド距離に基づいて推定された送信アンテナのランキング情報を用いてプリコーディングすることによりＭＩＭＯ信号検出精度を向上させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
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。
【００３１】
＜一般的なＭＩＭＯ信号検出システムの構成例＞
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、ＭＩＭＯ信号検出システムの一般的な構成について、図１〜図６を参照しながら簡単に説明する。図１は、ＭＩＭＯ信号検出システムを構成する送信装置１０の一般的な構成例を示す説明図である。図２は、ＭＩＭＯ信号検出システムを構成する受信装置３０の一般的な構成例を示す説明図である。図３は、ＭＩＭＯ信号検出システムを構成する受信装置５０の他の一般的な構成例を示す説明図である。図４は、受信装置５０が内包する課題を示す説明図である。図５は、干渉キャンセリングを利用したＭＩＭＯ信号検出システムの一般的な構成例を示す説明図である。図６は、受信電力を用いたプリコーディングの効果を示す説明図である。なお、以下では、各送信アンテナブランチから送信される信号系列をサブストリームと呼び、１つの誤り訂正符号で符号化されて変調マッピングされるデータ系列をパケットと呼ぶことにする。
【００３２】
［送信装置１０の構成例］
まず、図１を参照しながら、送信装置１０の構成例について説明する。
送信装置１０は、主に、誤り訂正符号化部１２と、変調マッピング部１４と、直並列変換部１６と、パイロットチャネル多重部１８と、ＩＦＦＴ＆ＧＩ付加部２０と、アンテナ２２と、により構成される。また、図中には明示しないが、送信装置１０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、メモリ、又は記憶デバイス等を構成要素として含んでもよい。なお、記憶デバイスとしては、例えば、ハードディスク、半導体メモリ、光記録媒体、又は磁気記録媒体等であってもよい。また、メモリとしては、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、又はその他の記憶デバイス等であってもよい。また、誤り訂正符号化部１２、変調マッピング部１４、直並列変換部１６、パイロットチャネル多重部１８、及びＩＦＦＴ＆ＧＩ付加部２０の一部又は全部の機能は、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し、専用のハードウェアにより実現されてもよい。
【００３３】
誤り訂正符号化部１２は、各送信アンテナブランチにおいて、複数のパケットデータ＃ｎ（ｎ＝１〜ＮＴ）の各々に対して誤り訂正の符号化を行う。また、変調マッピング部１４は、誤り訂正符号化された各パケットデータを変調信号点にマッピングし、パケット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、直並列変換部１６は、マッピングされた複数の変調信号を蓄積し、直並列（Ｓ／Ｐ；Ｓｅｒｉａｌ／Ｐａｒａｌｌｅｌ）変換を施して、互いに直交する複数のサブキャリアに対応したサブキャリア信号に変換する。そして、パイロットチャネル多重部１８は、受信装置においてサブキャリア毎のチャネル行列を推定するためのパイロット信号を多重する。また、ＩＦＦＴ＆ＧＩ付加部２０は、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ；Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を用いてパイロット信号が多重されたサブキャリア信号を時間領域信号に変換する。さらに、ＩＦＦＴ＆ＧＩ付加部２０は、シンボル間の干渉を避けるため、時間領域信号にガードインターバル（ＧＩ；Ｇｕａｒｄ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ）を挿入する。その後、ガードインターバルが付加された各時間領域信号は、アンテナ２２を介して同一周波数で同時に送信される。
【００３４】
［受信装置３０の構成例］
次に、図２を参照しながら、受信装置３０の構成例について説明する。受信装置３０は、一般的なＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式の通信システムを構成する受信装置の一例である。
【００３５】
受信装置３０は、主に、アンテナ３２と、ＧＩ除去＆ＦＦＴ部３４と、チャネル推定部３６と、ＭＩＭＯ信号検出部３８と、誤り訂正復号部４０と、により構成される。なお、図中には明示しないが、受信装置３０は、例えば、ＣＰＵ、メモリ、又は記憶デバイス等を含んでいてもよい。また、ＧＩ除去＆ＦＦＴ部３４、チャネル推定部３６、ＭＩＭＯ信号検出部３８、及び誤り訂正復号部４０の一部又は全部の機能は、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し、専用のハードウェアにより実現されてもよい。
【００３６】
ＧＩ除去＆ＦＦＴ部３４は、アンテナ３２を介して受信した時間領域信号からガードインターバルを除去した後、高速フーリエ変換（ＦＦＴ；Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を用いて時間領域信号をサブキャリア信号に変換する。ＭＩＭＯ信号検出部３８は、チャネル推定部３６により推定されたチャネル行列を利用し、伝送路中において干渉した複数のサブキャリア信号をサブストリーム毎に分離する。このとき、ＭＩＭＯ信号検出部３８は、信号分離アルゴリズムとして、例えば、空間フィルタや最尤検出等の方法を用いることが可能である。また、チャネル推定部３６は、例えば、受信した変調信号に付加されたパイロットシンボル等を用いて無線伝送路の伝送特性を表すチャネル行列を推定することができる。さらに、ＭＩＭＯ信号検出部３８は、分離されたサブキャリア信号を並直列（Ｐ／Ｓ；Ｐａｒａｌｌｅｌ／Ｓｅｒｉａｌ）変換してパケットを復元し、このパケットをビット系列にデマッピングする。その後、誤り訂正復号部４０は、誤り訂正の復号を行うことによりパケットデータを再生することができる。
【００３７】
［受信装置５０の構成例］
次に、図３を参照しながら、受信装置５０の構成例について説明する。受信装置５０は、受信装置３０と同様にＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式の移動通信システムを構成する受信装置の一例であるが、並列干渉キャンセラ（ＰＩＣ；Ｐａｒａｌｌｅｌ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｃａｎｃｅｌｌｅｒ）を用いた信号推定手段を備える構成において、受信装置３０と相違する。以下、上記の受信装置３０と実質的に同一の構成については同一の符号を付することにより詳細な説明を省略する。
【００３８】
受信装置５０は、主に、アンテナ３２と、ＧＩ除去＆ＦＦＴ部３４と、チャネル推定部３６と、ＭＩＭＯ信号検出部３８と、誤り訂正復号部４０と、並列干渉キャンセラ部５２と、正パケット選択部５４と、誤り訂正符号化部５６と、変調マッピング部５８と、レプリカ生成部６０と、により構成される。なお、上記の各構成要素の機能は、前述の受信装置３０と同様に、ソフトウェアを用いてＣＰＵ等により実現されてもよいし、専用のハードウェアにより実現されてもよい。
【００３９】
受信装置５０は、上記の受信装置３０と同様に、アンテナ３２を介して受信した時間領域信号からガードインターバルを除去した後、ＦＦＴを用いてサブキャリア信号に変換する。そして、ＭＩＭＯ信号検出部３８により、信号分離アルゴリズムを用いてサブキャリア信号がサブストリーム毎に分離され、さらに、並直列変換されて得られたパケットがビット系列にデマッピングされる。そして、誤り訂正復号部４０により、デマッピングされたパケットに対して誤り訂正の復号がされ、再生パケットデータが推定される。
【００４０】
正パケット選択部５４は、推定された再生パケットデータが正しく復号されたか否かを判定する誤り検出を行う。もし、全てのパケットが正しく復号されている場合には復号処理を終了する。一方、正パケット選択部５４により、推定された再生パケットデータの一部に誤りを含んでいると判定された場合、誤り訂正符号化部５６は、正しく復号されたパケットを用いて誤り訂正の符号化を実行する。さらに、変調マッピング部５８は、誤り訂正符号化部５６により再符号化されたパケットデータを各変調信号点にマッピングする。その後、レプリカ生成部６０は、各送信アンテナと各受信アンテナとの間の無線伝送路特性を表すチャネル推定値を用いて、受信信号のレプリカである受信レプリカ信号を生成する。
【００４１】
並列干渉キャンセラ部５２は、受信信号からレプリカ信号を減算して残差信号を生成する。さらに、ＭＩＭＯ信号検出部３８は、残差信号に対して信号分離アルゴリズムを適用して再び信号の分離処理を実行する。このとき、正しく推定されたパケットの分だけ等価的に送信サブストリーム数が減少していることから、ＭＩＭＯ信号検出部３８による信号分離精度が向上する。さらに、誤り訂正復号部４０による誤り訂正の効果も向上し、誤りの無いパケットを推定することができる。もちろん、誤りを含むパケットデータが残存している場合には、新たに推定された誤りの無いパケットデータから再び受信レプリカ信号を生成して残差信号を算出し、この残差信号に対して、信号分離処理、デマッピング、及び誤り訂正復号の処理を実行することにより正しいパケットデータの推定が可能になる。受信装置５０は、全てのパケットデータが正しく推定されるまで、上記の干渉キャンセリングを繰り返すことにより、全てのパケットデータを正しく推定することができる。
【００４２】
しかし、図４に示すように、全ての再生パケットデータに誤りを含む場合には、受信レプリカ信号を生成できないため、受信レプリカ信号を利用して干渉キャンセリングが実行できないという問題があった。もし仮に、誤りを含んだビット系列から再符号化を実行した場合には、符号化ビット系列へと誤りが拡大し、誤った変調マッピング信号が生成されてしまうため、結果として、パケットデータの推定精度は著しく劣化してしまう。
【００４３】
さらに、正しく復号されたパケットから受信レプリカ信号が生成され、干渉キャンセリングが実行できたとしても、推定されたパケットデータの中に新たに正しく復号されたパケットデータが含まれない場合には、新たな受信レプリカ信号を生成することができず、干渉キャンセリングを繰り返し実行して伝送特性を向上させることができないという問題もある。
【００４４】
［ＭＩＭＯ信号検出システム７０の構成例］
以上説明した干渉キャンセリングに係る深刻な問題に鑑み、これまで様々な試行錯誤がなされてきたが、その一つの対策として、サブストリーム毎の受信電力に応じたサブキャリア信号のプリコーディングを用いるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式の信号検出システムが知られている。図５は、この信号検出システムのアイデアに基づくＭＩＭＯ信号検出システム７０の構成例を示す説明図である。ＭＩＭＯ信号検出システム７０の基本コンセプトは、受信側で推定されたサブストリーム毎の受信電力に基づいて送信アンテナを順序付けしたオーダリング情報を送信側に帰還することにより、当該オーダリング情報に基づいて特定のパケットに対応するサブキャリア信号を特定の送信アンテナから送信することである。つまり、ある特定のパケットのサブキャリア信号を全て、受信電力の高い送信アンテナに振り分けることにより、受信側で、この特定のパケットを正しく推定できる確率が高めることができる。その結果、特定のパケットに対する受信レプリカ信号を生成できるため、干渉キャンセリングを実行することが可能になる。
【００４５】
そこで、図５を参照すると、ＭＩＭＯ信号検出システム７０は、送信装置７２と、受信装置７４と、を含んで構成されている。
【００４６】
（受信装置７４の構成例）
まず、受信装置７４の構成例について説明する。
受信装置７４は、主に、アンテナ３２と、ＧＩ除去＆ＦＦＴ部３４と、チャネル推定部３６と、Ｃａｎｃｅｌｌｉｎｇ＆Ｎｕｌｌｉｎｇ部７８と、誤り訂正復号部４０と、正パケット選択部５４と、誤り訂正符号化部５６と、変調マッピング部５８と、レプリカ生成部６０と、サブストリーム受信電力推定部８０と、オーダリング情報生成部８２と、により構成される。なお、上記の受信装置３０、又は受信装置５０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詳細な説明を省略する。
【００４７】
受信装置７４は、上記の受信装置５０と同様に、推定された再生パケットデータが正しく復号されたか否かを判定する誤り検出を行った上で、正しく復号されたパケットを用いて受信サブストリームに対するレプリカ信号を生成し、受信信号と受信レプリカ信号とを用いて干渉キャンセリングを実行する。その際、Ｃａｎｃｅｌｌｉｎｇ＆Ｎｕｌｌｉｎｇ部７８は、ＢＬＡＳＴ（Ｂｅｌｌ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ  Ｌａｙｅｒｅｄ  Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ）アルゴリズムに基づき、サブストリーム毎の受信信号と受信レプリカ信号とを用いて、フェージングの影響を除去するヌリング（Ｎｕｌｌｉｎｇ）を実行すると共に、伝送路における干渉の影響を除去するキャンセリング（Ｃａｎｃｅｌｉｎｇ）を実行する。
【００４８】
さらに、サブストリーム受信電力推定部８０は、チャネル推定部３６により推定されたチャネル推定値を用いてサブストリーム毎の受信電力を推定する。また、オーダリング情報生成部８２は、推定されたサブストリーム毎の受信電力に基づいて、上記のＢＬＡＳＴアルゴリズムに使用されるサブストリームの検出順序をサブキャリア毎に決定したオーダリング情報を生成して送信装置７２に伝送する。
【００４９】
（送信装置７２の構成例）
送信装置７２は、主に、誤り訂正符号化部１２と、変調マッピング部１４と、直並列変換部１６と、送信アンテナ割当部７６と、パイロットチャネル多重部１８と、ＩＦＦＴ＆ＧＩ付加部２０と、アンテナ２２と、により構成される。なお、上記の送信装置１０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詳細な説明を省略する。
【００５０】
送信装置７２は、上記の送信装置１０と同様に、各送信アンテナブランチにおいて、複数のパケットデータ＃ｎ（ｎ＝１〜ＮＴ）の各々に対して誤り訂正の符号化を行い、誤り訂正符号化された各パケットデータを変調信号点にマッピングし、パケット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、マッピングされた複数の変調信号を直並列（Ｓ／Ｐ）変換してサブキャリア信号に変換した後、チャネルを推定するためのパイロット信号を多重する。その際、送信アンテナ割当部７６は、受信装置７４から受信したオーダリング情報に基づいて特定のパケットの各サブキャリア信号を特定の送信アンテナに割り当てる。より詳細に述べると、送信アンテナ割当部７６は、サブキャリア毎に受信電力が大きくなる各送信アンテナに対し、特定のパケットに対応する全てのサブキャリア信号を各々割り当てる。そして、ＩＦＦＴ＆ＧＩ付加部２０は、ＩＦＦＴを用いてパイロット信号を時間領域信号に変換してガードインターバルを挿入する。その後、ガードインターバルが付加された時間領域信号は、前述の送信アンテナ割り当てに対応したアンテナ２２を介して同一周波数で同時に送信される。
【００５１】
ここで、図６を参照しながら、受信電力に基づく送信アンテナ割り当ての効果について簡単に説明する。図６（Ａ）を参照すると、典型的な受信電力特性が示されている。この受信電力特性は、複数の滑らかなピーク構造を組み合わせた形状をしており、ピーク構造の間に形成された深いディップが特徴的である。例えば、図６（Ａ）に示した送信アンテナ（Ｔｘ  ａｎｔｅｎｎａ）＃１に対する受信電力特性（実線）に注目すると、４個のピークが描かれており、それぞれのピークの間にはディップが形成されていることが分かる。従って、ディップの位置に対応するサブキャリア信号の受信電力は非常に小さくなる。その結果、受信装置におけるパケットの推定精度が低下する原因となる。
【００５２】
しかし、図６（Ｂ）に示すように、特定のパケットに対応するサブキャリア信号をそれぞれ受信電力が大きくなる送信アンテナに振り分けることによって受信電力特性を改善することができる。図６（Ｂ）は、パケット（Ｐａｃｋｅｔ）＃１をサブキャリア毎に受信電力が最大になる特定の送信アンテナに振り分けて、パケット＃１に対応する全てのサブキャリア信号について、高い受信電力を得られるようにした例である。図６（Ｂ）から明らかなように、パケット＃１に対応するサブキャリア信号には、そのサブキャリアの位置に対応する受信電力が最大になる送信アンテナが割り当てられており、パケット＃２に対応するサブキャリア信号には、次に受信電力が大きくなる送信アンテナが割り当てられている。パケット＃３、及びパケット＃４に対応するサブキャリア信号にも、順番に所定の送信アンテナが割り当てられる。その結果、パケット＃１に対応するサブキャリア信号は、全て高い受信電力が検出されることになり、パケット＃１が正しく復号される確率が大きくなる。このようなプリコーディングを実行することにより、全てのパケットが正しく復号されないことに起因して干渉キャンセリングが実行不能になる確率を低減できる。
【００５３】
以上説明したように、受信電力に基づくオーダリング情報を用いて、特定パケットの各サブキャリア信号を特定の送信アンテナに割り当てることにより伝送特性を向上させることが可能である。しかし、ＭＩＭＯ信号検出手段にＭＬＤ法を用いる場合には、伝送特性を決める指標が受信レプリカ信号点間の平均ユークリッド距離に依存するため、受信電力によるオーダリング情報を基準とした送信アンテナの割り当てによって必ずしも伝送特性が向上するとは言えない。そこで、以下では、本発明の好適な実施形態として、サブストリーム毎に推定された最小ユークリッド距離を用いてプリコーディングすることが可能なＭＩＭＯ信号検出システムを開示する。そして、当該ＭＩＭＯ信号検出システムを構成する送信装置の構成例、受信装置の構成例、及びプリコーディング方法について詳細に説明する。
【００５４】
＜本発明の第１実施形態＞
まず、図７〜図１４を参照しながら、本発明の第１実施形態に係るＭＩＭＯ信号検出システムを構成する送信装置１００及び受信装置２００の構成例について詳細に説明する。なお、図７は、本実施形態に係るＭＩＭＯ信号検出システムに含まれる送信装置１００の構成例を示す説明図である。また、図８は、送信装置１００におけるプリコーディング行列の生成方法を示す説明図である。図９は、送信装置１００におけるプリコーディング行列の他の生成方法を示す説明図である。図１０は、本実施形態に係るＭＩＭＯ信号検出システムに含まれる受信装置２００の構成例を示す説明図である。図１１は、受信装置２００における送信アンテナのランキング方法を示す説明図である。図１２は、送信アンテナランキング法の構成を示す説明図である。図１３は、他の送信アンテナランキング法の構成を示す説明図である。図１４は、サブキャリアのグループ化を示す説明図である。
【００５５】
なお、本実施形態の基本コンセプトは、サブストリーム毎の最小ユークリッド距離に基づいて送信アンテナのランキング情報を生成し、このランキング情報に基づいて特定のパケットに対応する各サブキャリア信号を特定の送信アンテナに配分することである。より詳細に述べると、サブキャリア毎の最小ユークリッド距離が大きくなる送信アンテナに、特定のパケットに対応する全てのサブキャリア信号を配分することにより、受信装置２００が備えるＭＩＭＯ信号検出手段にＭＬＤ法を用いた場合においても適確なプリコーディングが可能になり、良好な伝送特性を得ることができる。
【００５６】
［送信装置１００の構成例］
まず、図７を参照しながら、送信装置１００の構成例について説明する。
図７を参照すると、送信装置１００は、主に、誤り訂正符号化部１０２と、変調マッピング部１０４と、直並列変換部１０６と、プリコーディング部１０８と、パイロットチャネル多重部１１０と、ＩＦＦＴ＆ＧＩ付加部１１２と、アンテナ１１４と、により構成される。なお、送信装置１００は、図中には明示しないが、例えば、受信装置２００により算出されたランキング情報を受信する受信部や送信信号を送信する送信部を別途備えていてもよい。その他にも、送信装置１００は、例えば、ＣＰＵ、メモリ、又は記憶デバイス等を含んでもよい。なお、誤り訂正符号化部１０２、変調マッピング部１０４、直並列変換部１０６、プリコーディング部１０８、パイロットチャネル多重部１１０、又はＩＦＦＴ＆ＧＩ付加部１１２の一部又は全部の機能は、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し、専用のハードウェアによりその機能が実現されてもよい。
【００５７】
誤り訂正符号化部１０２は、各送信アンテナブランチにおいて、複数のパケットデータ＃ｎ（ｎ＝１〜ＮＴ）の各々に対して誤り訂正の符号化を行う。また、変調マッピング部１０４は、誤り訂正符号化された各パケットデータを変調信号点にマッピングし、パケットデータ毎に搬送波を変調して変調信号を生成する。さらに、直並列変換部１０６は、マッピングされた変調信号を蓄積して直並列（Ｓ／Ｐ）変換して、各サブキャリアに対応するサブキャリア信号に変換する。
【００５８】
プリコーディング部１０８は、受信装置から帰還された送信アンテナのランキング情報に基づいてプリコーディング行列を生成し、このプリコーディング行列を用いて所定のパケットに対応する各サブキャリア信号を特定の送信アンテナに割り当てる。そして、パイロットチャネル多重部１１０は、受信装置においてチャネル行列を推定するためのパイロット信号を多重する。また、ＩＦＦＴ＆ＧＩ付加部１１２は、ＩＦＦＴを用いて多重されたパイロット信号を時間領域信号に変換する。さらに、ＩＦＦＴ＆ＧＩ付加部１１２は、シンボル間の干渉を避けるため、時間領域信号にガードインターバルを挿入する。その後、ガードインターバルが付加された時間領域信号は、アンテナ１１４を介して同一周波数で同時に送信される。
【００５９】
（プリコーディング行列生成方法）
ここで、図８を参照しながら、プリコーディング部１０８によるプリコーディング行列の生成方法、及び送信アンテナの割り当て方法について説明する。図８には、一例として、送信アンテナ数ＮＴ＝４、受信アンテナ数ＮＲ＝４により構成される４×４ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムによるプリコーディング行列生成方法を示した。なお、サブストリーム毎の最小ユークリッド距離に基づいて、第ｍ番目のサブキャリアに対する送信アンテナのランキング情報Ｏ（ｍ）が算出されているものと仮定する。もちろん、本実施形態に係るプリコーディング行列生成方法はこれに限定されるものではなく、例えば、ＮＴ≠４、ＮＲ≠４の場合についても同様に実施することができる。
【００６０】
まず、具体例として、受信装置２００により第ｍ番目のサブキャリアに対する送信アンテナのランキング情報Ｏ（ｍ）＝｛３，４，２，１｝が算出されたものと仮定する。但し、ランキング情報Ｏ（ｍ）の表記は、左から右に向かって最小ユークリッド距離が小さくなるように送信アンテナのインデックスが並べられるものとする。プリコーディング部１０８は、このランキング情報Ｏ（ｍ）に基づいてプリコーディング行列Ｆ（ｍ）を生成する。このプリコーディング行列生成に係る各ステップについて順を追って説明する。
【００６１】
（ステップ１）
まず、プリコーディング部１０８は、プリコーディング行列Ｆ（ｍ）の第１列目に配置される要素のうち、ランキング情報Ｏ（ｍ）の第１番目（最左）に位置する送信アンテナインデックス（３）が示す行（第３行目）に１を配置し、その他の行（第１,２,４行目）に０を配置する。
（ステップ２）
次いで、プリコーディング部１０８は、プリコーディング行列Ｆ（ｍ）の第２列目に配置される要素のうち、ランキング情報Ｏ（ｍ）の第２番目に位置する送信アンテナインデックス（４）が示す行（第４行目）に１を配置し、その他の行（第１,２,３行目）に０を配置する。
（ステップ３）
次いで、プリコーディング部１０８は、プリコーディング行列Ｆ（ｍ）の第３列目に配置される要素のうち、ランキング情報Ｏ（ｍ）の第３番目に位置する送信アンテナインデックス（２）が示す行（第２行目）に１を配置し、その他の行（第１,３,４行目）に０を配置する。
（ステップ４）
次いで、プリコーディング部１０８は、プリコーディング行列Ｆ（ｍ）の第４列目に配置される要素のうち、ランキング情報Ｏ（ｍ）の第４番目に位置する送信アンテナインデックス（１）が示す行（第１行目）に１を配置し、その他の行（第２,３,４行目）に０を配置する。
【００６２】
上記の（ステップ１）〜（ステップ４）によって図８に示すプリコーディング行列Ｆ（ｍ）が生成される。より一般的に表現すると、プリコーディング部１０８は、第ｍ番目のサブキャリアに関する送信アンテナのオーダリングを示すランキング情報Ｏ（ｍ）を取得し、ランキング情報Ｏ（ｍ）の第ｋ番目（ｋ＝１,・・・,ＮＴ）に位置する送信アンテナインデックスを参照して、この送信アンテナインデックスがｉであったならば、プリコーディング行列Ｆ（ｍ）の第ｉ行・第ｋ列に位置する要素を１に設定し、第ｋ列の他の要素を０に設定する。同様に、プリコーディング部１０８は、ランキング情報Ｏ（ｍ）の他の要素についても送信アンテナインデックスをそれぞれ参照して、プリコーディング行列Ｆ（ｍ）の各要素を設定する。
【００６３】
以上のように、プリコーディング行列Ｆ（ｍ）が決定されると、プリコーディング部１０８は、図８に示すように、第ｍ番目のサブキャリアによって送信される各パケットの送信信号ｓｉ（ｍ）（ｉ＝１，２，３，４）を要素にもつ送信信号ベクトルｓ（ｍ）＝［ｓ１（ｍ），ｓ２（ｍ），ｓ３（ｍ），ｓ４（ｍ）］Ｔをプリコーディング行列Ｆ（ｍ）に作用させる。但し、送信信号ベクトルの左から第ｎ番目（ｎ＝１〜４）の位置は、第ｎ番目の送信アンテナに対応する。その結果、プリコーディング部１０８は、第ｍ番目のサブキャリアを用いて送信される送信信号を、パケット毎に各送信アンテナに対して好適に割り当てることができる。つまり、プリコーディング行列Ｆ（ｍ）は、パケット毎の送信信号を成分とする送信信号ベクトルに対する置換行列である。これまで、第ｍ番目のサブキャリアにおけるプリコーディングの方法について述べたが、パケットに含まれる全てのｍに対して同様のプリコーディング処理を実行することにより、全てのサブキャリア信号について好適な送信アンテナが割り当てられる。
【００６４】
以上、本実施形態に係るプリコーディングの方法について説明した。このプリコーディングを実行することにより、例えば、パケット＃１は全てのサブキャリアにおいて最小ユークリッド距離が最大となる送信アンテナから送信され、パケット＃２は最小ユークリッド距離が２番目に大きくなる送信アンテナから送信され、同様に、パケット＃３及び＃４はそれぞれ最小ユークリッド距離が３番目及び４番目の送信アンテナから送信される。その結果、最尤検出されたパケットデータの中に、正しく誤り訂正の復号がなされるパケットデータを含む確率を高めることが可能になる。
【００６５】
（プリコーディング行列生成方法：変形例１）
なお、プリコーディング部１０８は、全ての送信アンテナに対するランキング情報を用いるのではなく、最小ユークリッド距離が大きくなる一部の送信アンテナに対するランキング情報を用いてプリコーディングすることも可能である。この場合、受信装置から帰還されるランキング情報は、ランキングの上位数個に対応する送信アンテナインデックスのみを含めばよく、受信装置から送信装置に帰還すべき情報量を削減することが可能になる。以下、図９を参照しながら、このようなプリコーディング行列の生成方法について具体例を挙げて簡単に説明する。
【００６６】
まず、具体例として、受信装置２００により第ｍ番目のサブキャリアに対する送信アンテナのランキング情報Ｏ（ｍ）＝｛３，４｝が算出されたものと仮定する。なお、ランキング情報Ｏ（ｍ）の左の要素は、最小ユークリッド距離が最大の送信アンテナを示すインデックスであり、右の要素は、最小ユークリッド距離が２番目に大きい送信アンテナを示すインデックスである。プリコーディング部１０８は、このランキング情報Ｏ（ｍ）に基づいてプリコーディング行列Ｆ（ｍ）を生成する。このプリコーディング行列生成に係る各ステップについて順を追って説明する。
【００６７】
（ステップ１）
まず、プリコーディング部１０８は、プリコーディング行列Ｆ（ｍ）の第１列目に配置される要素のうち、ランキング情報Ｏ（ｍ）の第１番目（最左）に位置する送信アンテナインデックス（３）が示す行（第３行目）に１を配置し、その他の行（第１,２,４行目）に０を配置する。
（ステップ２）
次いで、プリコーディング部１０８は、プリコーディング行列Ｆ（ｍ）の第２列目に配置される要素のうち、ランキング情報Ｏ（ｍ）の第２番目に位置する送信アンテナインデックス（４）が示す行（第４行目）に１を配置し、その他の行（第１,２,３行目）に０を配置する。
（ステップ３）
次いで、プリコーディング部１０８は、プリコーディング行列Ｆ（ｍ）の第３及び第４列目に配置される要素のうち、上記の（ステップ１）及び（ステップ２）において１が配置されていない行に１を配置し、その他の行に０を配置する。このとき、第３及び第４列目についても、同じ行に１が配置されないように設定される。例えば、図９に示したように、昇順に１を配置してもよい。
【００６８】
上記の（ステップ１）〜（ステップ３）によって図９に示したようなプリコーディング行列Ｆ（ｍ）が生成される。図８に示したプリコーディング方法と同様に、上記の各ステップを経てプリコーディング行列Ｆ（ｍ）が決定されると、プリコーディング部１０８は、図９に示すように、第ｍ番目のサブキャリアによって送信される各パケットの送信信号ｓｉ（ｍ）（ｉ＝１，２，３，４）を要素にもつ送信信号ベクトルｓ（ｍ）＝［ｓ１（ｍ），ｓ２（ｍ），ｓ３（ｍ），ｓ４（ｍ）］Ｔをプリコーディング行列Ｆ（ｍ）に作用させる。その結果、プリコーディング部１０８は、第ｍ番目のサブキャリアを用いて送信される送信信号を、パケット毎に各送信アンテナに対して好適に割り当てることができる。ここで示した変形例１によっても、特定のパケットについての信号推定確率を高めることが可能になるため、並列干渉キャンセリングにより伝送特性を向上させることができる。また、受信側で得られる送信アンテナランキング情報のうち、上位一部の情報のみを送信側に送り返すため、全てのランキング情報をフィードバックする場合に比べてフィードバックする情報量を減らすことができる。
【００６９】
以上、本実施形態に係る送信装置１００の構成例について説明した。送信装置１００は、後述の受信装置２００から帰還された送信アンテナのランキング情報に基づいてプリコーディングを実行するプリコーディング部１０８を備えることを特徴とする。このプリコーディング部１０８は、サブキャリア毎に最小ユークリッド距離が大きくなる送信アンテナに対し、特定のパケットに対応するサブキャリア信号を割り当てることによって、受信側で特定のパケットが正しく推定される確率を向上させることができる。以下では、上記のプリコーディングを実行するために利用されるランキング情報を生成することが可能な受信装置２００の構成例について詳細に説明する。
【００７０】
［受信装置２００の構成例］
まず、図１０を参照しながら、受信装置２００の構成例について説明する。なお、受信装置２００は、サブストリーム毎の最小ユークリッド距離を算出し、これに基づいて送信アンテナのランキング情報を生成することを特徴とする。さらに、受信装置２００は、送信装置１００によりプリコーディングされた送信信号を受信し、干渉キャンセリングとＭＬＤ法による信号分離アルゴリズムを利用して各パケットデータを高精度に推定することができる。
【００７１】
図１０を参照すると、受信装置２００は、主に、アンテナ２０２と、ＧＩ除去＆ＦＦＴ部２０４と、並列干渉キャンセラ部２０６と、ＭＩＭＯ信号検出部２０８と、デコーディング部２１０と、誤り訂正復号部２１２と、正パケット選択部２１４と、誤り訂正符号化部２１６と、変調マッピング部２１８と、プリコーディング部２２０と、レプリカ生成部２２２と、チャネル推定部２２４と、サブストリーム毎最小ユークリッド距離推定部２２６と、ランキング情報計算部２２８と、により構成される。但し、正パケット選択部２１４、誤り訂正符号化部２１６、変調マッピング部２１８、プリコーディング部２２０、及びレプリカ生成部２２２は、受信レプリカ生成部の構成を示す一例である。なお、上記の各構成要素の機能は、ソフトウェアを用いてＣＰＵ等（図示せず）により実現されてもよいし、専用のハードウェアにより実現されてもよい。
【００７２】
ＧＩ除去＆ＦＦＴ部２０４は、アンテナ２０２を介して受信した時間領域信号からガードインターバルを除去した後、ＦＦＴを用いて時間領域信号をサブキャリア信号に変換する。ＭＩＭＯ信号検出部２０８は、チャネル推定部２２４により推定されたチャネル行列を利用し、各サブキャリアについて、伝送路中において干渉したサブストリームを分離する。このとき、ＭＩＭＯ信号検出部２０８は、ＭＬＤ法に基づいた信号分離アルゴリズムを用いることが望ましく、ＱＲ分解とＭＬＤ法とを組み合わせたＱＲＤ−ＭＬＤ法のような応用アルゴリズムを用いてもよい。さらに、ＭＩＭＯ信号検出部２０８は、分離されたサブキャリア信号を並直列（Ｐ／Ｓ）変換してパケットを再生し、ビット系列にデマッピングする。
【００７３】
デコーディング部２１０は、送信装置１００においてプリコーディングされた送信信号ベクトルをプリコーディング前の送信信号ベクトルと同じ順序に復元する。例えば、デコーディング部２１０は、送信装置１００が備えるプリコーディング部１０８と同様に、送信アンテナのランキング情報に基づいてプリコーディング行列の逆行列に相当するデコーディング行列を算出してもよい。また、デコーディング部２１０は、ＭＩＭＯ信号検出部２０８により検出された送信信号ベクトルをデコーディング行列に作用させることにより、プリコーディング前の送信信号ベクトルを推定することができる。つまり、デコーディング行列は、プリコーディングによる送信信号ベクトルの置換を元に戻す置換行列である。その後、誤り訂正復号部２１２は、誤り訂正の復号を行うことにより再生パケットデータを得ることができる。
【００７４】
正パケット選択部２１４は、推定された再生パケットデータが正しく復号されたか否かを判定する誤り検出を実行する。もし、全てのパケットデータが正しく復号されている場合には、復号処理を終了する。一方、推定された再生パケットデータの一部に誤りを含んでいると判定された場合、誤り訂正符号化部２１６は、正しく復号されたパケットデータを用いて誤り訂正の符号化を実行する。さらに、変調マッピング部２１８は、誤り訂正符号化部２１６により再符号化されたパケットを各変調信号点にマッピングする。その後、プリコーディング部２２０は、送信装置１００が備えるプリコーディング部１０８と同様に、送信アンテナのランキング情報に基づいて再符号化された送信信号をプリコーディングする。その後、レプリカ生成部２２２は、各送信アンテナと各受信アンテナとの間の無線伝送路の伝送特性を表すチャネル推定値を用いて、受信レプリカ信号を生成する。
【００７５】
並列干渉キャンセラ部２０６は、受信信号から受信レプリカ信号を減算して残差信号を生成する。さらに、ＭＩＭＯ信号検出部２０８は、残差信号に対して信号分離アルゴリズムを適用して再び信号の分離処理を実行する。このとき、正しく推定されたパケットデータの分だけ等価的に送信サブストリーム数が減少していることにより、ＭＩＭＯ信号検出部２０８による信号分離精度が向上する。さらに、誤り訂正復号部２１２による誤り訂正の効果も向上することから、誤りの無いパケットを推定することができる。もちろん、誤りを含むパケットデータが残存している場合には、新たに推定された誤りの無いパケットデータから再び受信レプリカ信号を生成して受信信号から減算し、信号分離処理、デマッピング、及び誤り訂正復号の処理を実行することにより正しいパケットの推定が可能になる。受信装置２００は、上記の干渉キャンセリングを繰り返すことにより、全てのパケットデータを正しく推定することができる。
【００７６】
サブストリーム毎最小ユークリッド距離推定部２２６は、チャネル推定部２２４により推定されたチャネル行列を用いて、サブストリーム毎の最小ユークリッド距離を推定する。一般に、サブストリーム毎の最小ユークリッド距離を推定するのは大変困難である。例えば、ある方式によると、所定の変調方式の信号点配置に含まれる全ての変調信号点について、異なる２つの変調シンボルの差分である差分変調シンボルを算出し、差分変調シンボルの組合せで構成される多数の差分変調シンボルベクトルの各々についてユークリッド距離を計算しなくてはならない。なお、ユークリッド距離は、差分変調シンボルベクトルをチャネル行列に作用させて得られる受信差分変調シンボルベクトルの２乗ノルムで与えられる。その後、各サブストリームに対応する差分変調シンボルが０とならない差分変調シンボルベクトルの中からユークリッド距離が最小となる差分変調シンボルベクトルを選択する。そして、この差分変調シンボルベクトルに対応するユークリッド距離を最小ユークリッド距離と決定する。この方式に基づくと、変調多値数をＭ、送信アンテナ数をＮＴとしたときに、差分変調シンボルベクトルの組合せ数はＭＮＴ通りと表現される。例えば、送信アンテナ数が４、変調方式が１６ＱＡＭの場合には、４９４＝５，７６４，８０１通りの組合せについてユークリッド距離を計算しなくてはならない。その結果、計算量が膨大になり、実施するのが極めて困難になる。
【００７７】
しかし、本件出願人は、上記の問題に対する極めて有効な解決手段を開発しており、既に日本国特許庁に出願している（特願２００６−２８２３７６）。この中で、本件出願人は、チャネル行列をユニタリ行列と上三角行列とにＱＲ分解し、この上三角行列の各行ベクトルに対応する各ユークリッド距離が小さくなるように、差分変調シンボルベクトルの候補を選別した上で、所定の条件の下、これに対応するユークリッド距離が最小となる差分変調シンボルベクトルを抽出するトレリス探索アルゴリズムを提案している。本実施形態に係るサブストリーム毎最小ユークリッド距離推定部２２６も、このアルゴリズムを用いてサブストリーム毎の最小ユークリッド距離を推定することができる。なお、サブストリーム毎ユークリッド距離推定部２２６は、サブキャリア毎に推定されたチャネル行列を用いて、各サブキャリアに対し、サブストリーム毎の最小ユークリッド距離を算出する。
【００７８】
ランキング情報計算部２２８は、サブストリーム毎最小ユークリッド距離推定部２２６により推定されたサブストリーム毎の最小ユークリッド距離に基づいて、送信アンテナのランキング情報を生成する。例えば、ランキング情報計算部２２８は、第ｍ番目のサブキャリアについて推定された、サブストリーム毎の最小ユークリッド距離を参照し、最小ユークリッド距離が大きい順に送信アンテナのインデックスを並べたランキング情報Ｏ（ｍ）を生成する。ここで、送信アンテナのランキング法について、図１１を参照しながら具体例を挙げて説明する。
【００７９】
（送信アンテナランキング法）
図１１は、４×４ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号検出システムにおける送信アンテナランキング法の構成を示した説明図である。まず、第ｍ番目のサブキャリアに対応するチャネル行列Ｈがサブストリーム毎最小ユークリッド距離推定部２２６に入力され、第ｍ番目のサブキャリアに対するサブストリーム毎の最小ユークリッド距離が推定される。図１１に示すように、例えば、第１番目から第４番目のサブストリームに対応する最小ユークリッド距離ｄｍｉｎ，１〜ｄｍｉｎ，４がそれぞれｄｍｉｎ，１＝０．６５、ｄｍｉｎ，２＝０．９８、ｄｍｉｎ，３＝２．０８、ｄｍｉｎ，４＝１．２６であったと仮定する。この場合、送信アンテナランキングは、最小ユークリッド距離が大きい順に３、４、２、１となる。この番号は、それぞれ、第ｋ番目（ｋ＝１〜４）の送信アンテナを表す送信アンテナのインデックスである。従って、送信アンテナのランキング情報Ｏ（ｍ）は、Ｏ（ｍ）＝｛３，４，２，１｝になる。
【００８０】
以上、送信アンテナランキング法について具体的に説明した。ランキング情報計算部２２８は、上記の送信アンテナランキング法に基づいて送信アンテナのランキング情報を生成することが可能になる。上記の構成によると、送信側において、サブキャリア毎に最小ユークリッド距離が大きくなる送信アンテナを用いて特定のパケットのサブキャリア信号を送信することにより、この特定のパケットが受信側の最尤推定において正しく推定されやすくなる。さらに、尤度も大きくなるため、誤り訂正の効果が向上して誤りにくくなる。もちろん、他のパケットは、最小ユークリッド距離が小さくなる送信アンテナから送信されるので誤りやすくなるが、最小ユークリッド距離の大きい送信アンテナから送信された特定のパケットが正しく復号される確率が高まるため、受信レプリカ信号を生成して干渉キャンセリングを実行することが可能になる。その結果、等価的に送信サブストリーム数が減少し、さらに、最小ユークリッド距離が増大するため、小さな最小ユークリッド距離を持つ送信アンテナから送信されたパケットに対する伝送特性の損失を補うことが可能になる。その結果、より高い信号検出精度が得られるため、より正しくパケットデータを復号することができる。
【００８１】
上記の方法により、送信アンテナのランキング情報を生成することが可能であるが、このランキング情報に基づいて、チャネル行列の次元を縮小することにより、より一層、正確な送信アンテナランキングを行うことが可能である。以下では、このようなチャネル行列の次元縮小を伴う送信アンテナランキング法について説明する。
【００８２】
（送信アンテナランキング法：変形例１）
図１２を参照しながら、チャネル行列の次元縮小を伴う送信アンテナランキング法について説明する。なお、当該送信アンテナランキング法を実現するために、受信装置２００は、次元縮小チャネル行列生成部２３０をさらに備える。このランキング法は、最小ユークリッド距離が大きなサブストリームが干渉キャンセリングにより等価的に除去されることと、次元縮小されたチャネル行列を用いることによって最小ユークリッド距離の推定精度が向上する効果と、を利用する点に特徴を有する。
【００８３】
まず、サブストリーム毎最小ユークリッド距離推定部２２６は、第ｍ番目のサブキャリアに対して推定されたチャネル行列Ｈを用いて、サブストリーム毎の最小ユークリッド距離を算出する。そして、ランキング情報計算部２２８は、算出されたサブストリーム毎の最小ユークリッド距離に基づいて、送信アンテナのランキング情報を計算する。このとき、ランキング情報計算部２２８は、図１１に示した送信アンテナランキング法と同様にして送信アンテナのランキング情報を計算することができる。例えば、図１２に示すように、第ｋ番目（ｋ＝１〜４）のサブストリームに対応する最小ユークリッド距離ｄｍｉｎ，ｋが、それぞれ、ｄｍｉｎ，１＝０．６５、ｄｍｉｎ，２＝０．９８、ｄｍｉｎ，３＝２．０８、ｄｍｉｎ，４＝１．２６であったと仮定すると、ランキング情報計算部２２８は、ランキング情報Ｏ（ｍ）＝｛３，４，２，１｝を生成することができる。ここで、ランキング情報計算部２２８は、最小ユークリッド距離が最大となる送信アンテナインデックス（３）のみを抽出し、ランキング情報Ｏ（ｍ）の第１番目に位置する成分を当該送信アンテナインデックス（３）に決定する。
【００８４】
次に、次元縮小チャネル行列生成部２３０は、上記のランキング情報に基づき、第１番目の送信アンテナインデックスに対応するチャネル行列の列ベクトルを除いたチャネル行列Ｈ’を生成する。図１２に示した例では、第３番目の送信アンテナに対応する最小ユークリッド距離が最大となるため、チャネル行列の第３列目の列ベクトルを除いた行列が次元縮小されたチャネル行列Ｈ’として設定される。そこで、サブストリーム毎最小ユークリッド距離推定部２２６は、次元縮小チャネル行列生成部２３０により設定されたチャネル行列Ｈ’を用いて、再びサブストリーム毎の最小ユークリッド距離を推定する。例えば、チャネル行列Ｈ’に対して算出された第ｋ番目（ｋ＝１，２，４）のサブストリームに対応する最小ユークリッド距離ｄｍｉｎ，ｋは、それぞれ、ｄｍｉｎ，１＝０．９８、ｄｍｉｎ，２＝１．８５、ｄｍｉｎ，４＝１．４９であったと仮定する。この結果に基づいて、ランキング情報計算部２２８は、上記の最小ユークリッド距離に基づいて第２番目の送信アンテナインデックスを決定する。この例の場合、第２番目のサブストリームに対する最小ユークリッド距離が最大であるから、ランキング情報計算部２２８は、ランキング情報Ｏ（ｍ）の第２番目に位置する成分を当該送信アンテナインデックス（２）に決定する。同様に、次元縮小チャネル行列生成部２３０、サブストリーム毎最小ユークリッド距離推定部２２６、及びランキング情報計算部２２８により、ランキング情報Ｏ（ｍ）の第３及び第４番目の成分も決定される。
【００８５】
以上、送信アンテナランキング法の変形例１について具体的に説明した。ランキング情報計算部２２８は、上記の方法に基づいて、より正確な送信アンテナのランキング情報を生成することが可能になる。上記の構成によると、受信装置２００は、サブストリーム毎の最小ユークリッド距離を利用してランキングを実行し、最上位にランクされたサブストリームが除去された場合と等価なチャネル行列に対して送信アンテナのランキングを行なっており、よりランキングの精度を向上させることができる。そのため、受信装置２００は、干渉キャンセリングにより１つのパケットを除去し、残りのパケットに対して最尤検出を行なう際に、残りの全てのパケットが誤るのを防ぐという効果が得られる。
【００８６】
しかし、上記の送信アンテナランキング法は、複数のサブストリームに対する最小ユークリッド距離が一致した場合に、任意又は所定の条件に基づいてサブストリームを選択するように構成することが可能であるため、より効果的にサブストリームを選択するための条件が求められる。そこで、以下では、複数のサブストリームに対応する最小ユークリッド距離が一致した場合に受信電力の大小を比較してサブストリームを選択する構成について示す。
【００８７】
（送信アンテナランキング法：変形例２）
図１３を参照しながら、最小ユークリッド距離が一致する複数のサブストリームが検出された場合に、ランキング情報のより上位に位置すべき有効な送信アンテナインデックスを選択することが可能な送信アンテナランキング法について説明する。この送信アンテナランキング法の基本コンセプトは、最小ユークリッド距離が一致する複数のサブストリームが検出された場合に、当該複数のサブストリーム毎の受信電力を検出して比較し、より受信電力が大きいサブストリームに対応する送信アンテナインデックスをランキング情報の上位に配置することにある。そこで、上記の基本コンセプトを実現する受信装置２００の構成を以下に示す。
【００８８】
図１３を参照すると、受信装置２００は、サブストリーム毎受信電力計算部２３２をさらに備える。サブストリーム毎受信電力計算部２３２は、サブストリーム毎の受信電力を検出することができる。例えば、サブストリーム毎最小ユークリッド距離推定部２２６により、第ｍ番目のサブキャリアに対するチャネル行列を用いて、サブストリーム毎の最小ユークリッド距離ｄｍｉｎ，ｋ（ｋ＝１〜４）が、ｄｍｉｎ，１＝１．２６、ｄｍｉｎ，２＝０．９８、ｄｍｉｎ，３＝０．９８、ｄｍｉｎ，４＝１．２６と推定されたものと仮定する。また、サブストリーム毎受信電力計算部２３２により、サブストリーム毎の受信電力Ｐｋ（ｋ＝１〜４）がＰ１＝２．６５、Ｐ２＝２．１２、Ｐ３＝１．７４、Ｐ４＝３．１９と推定されたものと仮定する。このとき、ランキング情報計算部２２８は、最小ユークリッド距離が最大の第１及び第４番目のサブストリームを候補として選択する。このとき、第１及び第４番目のサブストリームの最小ユークリッド距離が一致しているため、ランキング情報計算部２２８は、第１及び第４番目のサブストリームに対する受信電力Ｐ１とＰ４とを比較する。この例では、Ｐ４の方がＰ１よりも大きいため、ランキング情報計算部２２８は、Ｐ４に対応する第４番目のサブストリームをランキング情報Ｏ（ｍ）の上位に配置する。同様に、第２及び第３番目のサブストリームに対する最小ユークリッド距離も同値であるから、ランキング情報計算部２２８は、受信電力Ｐ２とＰ３とを比較し、より大きな値Ｐ２に対応した第２番目のサブストリームをランキング情報Ｏ（ｍ）の上位に配置する。その結果、ランキング情報Ｏ（ｍ）は、Ｏ（ｍ）＝｛４，１，２，３｝と決定される。
【００８９】
以上、最小ユークリッド距離が一致する複数のサブストリームを含む際に、受信電力を参照して、ランキング情報の上位に位置すべき好適なサブストリームを選択することが可能な送信アンテナランキング法について説明した。上記の構成によると、サブストリーム毎の最小ユークリッド距離を推定してランキングを行う際、最小ユークリッド距離が同じサブストリームが存在する場合には、サブストリーム毎の受信電力を参照して、その受信電力が大きい送信アンテナを上位にランクすることにより、平均ユークリッド距離がより増大する可能性が高くなり、信号検出精度がより向上するという効果が得られる。なお、上記の構成は、前述した他の送信アンテナランキング法と組み合わせて用いることができる。その結果、より正確な送信アンテナのランキング情報を算出することが可能になる。
【００９０】
（サブキャリアのグループ化について）
以上説明したように、受信装置２００は、サブキャリア毎に推定されたチャネル行列を用いてサブストリーム毎の最小ユークリッド距離を算出し、これに基づいて送信アンテナのランキング情報を生成することが可能になる。しかし、近隣に位置するサブキャリアの間で伝送路特性が大きく乖離しているケースは少ないため、全てのサブキャリアに対してランキング情報を算出するよりも、近隣に位置する複数のサブキャリアをグループ化して、各グループの代表的なサブキャリアに対するランキング情報を用いてプリコーディングすることも可能である。
【００９１】
図１４に示すように、例えば、受信装置２００は、Ｂ個の連続するサブキャリアを１つのサブキャリアグループに纏め、サブキャリアグループ毎に送信アンテナのランキング情報を送信装置１００に帰還するように構成される。このとき、第ｎ番目のサブキャリアグループは、第（Ｂ（ｎ−１）＋１）番目のサブキャリアから第Ｂｎ番目のサブキャリアを含んでいる。一方、送信装置１００は、サブキャリアグループ内の各サブキャリアに対し、サブキャリアグループ毎のランキング情報に基づいたプリコーディングを実行する。このような構成によると、サブキャリア毎にランキング情報をフィードバックするのではなく、サブキャリアグループ毎にランキング情報をフェードバックするため、フィードバックする情報量を減らすことができる。
【００９２】
以上説明したように、本発明の第１実施形態によれば、ＭＩＭＯシステムで受信機にＭＬＤ法を用いる際に、受信側で全てのパケットデータに誤りが生ずる可能性を減らすことが可能なため、並列干渉キャンセラを効果的に活用することができる。さらに、干渉キャンセリングを実行した後に検出されるパケットデータの全てに誤りが生ずる割合が減少し、繰り返して干渉キャンセリングを実行することが可能になるため、通信品質の更なる向上が期待できる。
【００９３】
＜本発明の第２実施形態＞
次に、図１５〜図１７を参照しながら、本発明の第２実施形態に係るＭＩＭＯ信号検出システムを構成する送信装置３００及び受信装置４００の構成例について説明する。なお、上記の第１実施形態に係る送信装置１００及び受信装置２００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詳細な説明を省略する。図１５は、本実施形態に係る送信装置３００の構成例を示す説明図である。図１６は、本実施形態に係る受信装置４００の構成例を示す説明図である。図１７は、本実施形態に係る送信アンテナランキング法の変形例を示す説明図である。
【００９４】
［送信装置３００の構成例］
まず、図１５を参照しながら、送信装置３００の構成例について説明する。
図１５を参照すると、送信装置３００は、主に、ＬＤＰＣ符号化部３０２と、変調マッピング部１０４と、直並列変換部１０６と、プリコーディング部１０８と、パイロットチャネル多重部１１０と、ＩＦＦＴ＆ＧＩ付加部１１２と、アンテナ１１４と、プリコーディング行列設定部３０４と、により構成される。また、図中には明示しないが、送信装置３００は、例えば、ＣＰＵ、メモリ、又は記憶デバイス等を構成要素として含んでもよい。なお、ＬＤＰＣ符号化部３０２、変調マッピング部１０４、直並列変換部１０６、プリコーディング部１０８、パイロットチャネル多重部１１０、又はＩＦＦＴ＆ＧＩ付加部１１２の一部又は全部の機能は、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し、専用のハードウェアによりその機能が実現されてもよい。
【００９５】
ＬＤＰＣ符号化部３０２は、各送信アンテナブランチにおいて、ＬＤＰＣ（Ｌｏｗ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｐａｒｉｔｙ  Ｃｈｅｃｋ）符号により複数のパケットデータ＃ｎ（ｎ＝１〜ＮＴ）の各々に対して誤り訂正の符号化を行う。また、変調マッピング部１０４は、誤り訂正符号化された各パケットデータを各変調信号点にマッピングし、パケット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、直並列変換部１０６は、マッピングされた複数の変調信号をサブキャリア信号へと直並列（Ｓ／Ｐ）変換する。プリコーディング行列設定部３０４は、受信装置から帰還された送信アンテナのランキング情報に基づいてプリコーディング行列を生成するか、或いは、送信装置３００が備える記憶部（図示せず）内の所定のテーブルに保存されたプリコーディング行列を読み出す。プリコーディング部１０８は、上記のプリコーディング行列を用いて所定のパケットに対応する各サブキャリア信号を特定の送信アンテナに割り当てる。そして、パイロットチャネル多重部１１０は、受信装置においてチャネルを推定するためのパイロット信号を多重する。また、ＩＦＦＴ＆ＧＩ付加部１１２は、ＩＦＦＴを用いて多重されたパイロット信号を時間領域信号に変換する。さらに、ＩＦＦＴ＆ＧＩ付加部１１２は、シンボル間の干渉を避けるため、時間領域信号にガードインターバルを挿入する。その後、ガードインターバルが付加された時間領域信号は、アンテナ１１４を介して同一周波数で同時に送信される。
【００９６】
［受信装置４００の構成例］
次に、図１６を参照しながら、受信装置４００の構成例について説明する。
図１６を参照すると、受信装置４００は、主に、アンテナ２０２と、ＧＩ除去＆ＦＦＴ部２０４と、並列干渉キャンセラ部２０６と、ＭＩＭＯ信号検出部（ＱＲＤ−ＭＬＤ）４０２と、デコーディング部２１０と、ＬＬＲ計算部４０４と、ＬＤＰＣ復号部４０６と、正パケット選択部２１４と、誤り訂正符号化部２１６と、変調マッピング部２１８と、プリコーディング部２２０と、レプリカ生成部２２２と、チャネル推定部２２４と、サブストリーム毎最小ユークリッド距離推定部２２６と、ランキング情報計算部２２８と、により構成される。
【００９７】
ＧＩ除去＆ＦＦＴ部２０４は、ガードインターバルを除いた時間領域信号をＦＦＴによりサブキャリア信号に変換する。ＭＩＭＯ信号検出部（ＱＲＤ−ＭＬＤ）４０２は、所定の信号分離アルゴリズムに基づいて各サブストリームを分離する。ここで、ＭＩＭＯ信号検出部（ＱＲＤ−ＭＬＤ）４０２は、信号分離アルゴリズムとしてＱＲ分解（ＱＲ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）と最尤検出（ＭＬＤ）法とを組み合わせたＱＲＤ−ＭＬＤ法を用いるものとする。ＱＲＤ−ＭＬＤ法は、チャネル行列をＱＲ分解して得られるユニタリ行列Ｑの複素共役転置を受信信号ベクトルに乗算することによって、受信信号ベクトルのチャネル応答を上三角行列Ｒに変換する方法である。ＱＲＤ−ＭＬＤ法を用いると、より効率的な送信シンボルベクトルの探索を行うことができる。
【００９８】
なお、ＭＩＭＯ信号検出部（ＱＲＤ−ＭＬＤ）４０２は、ＱＲ分解をする前に各送信アンテナに対応するサブストリーム毎の受信電力を推定し、サブストリーム毎の受信電力の比較結果に基づいてチャネル行列の列ベクトルを入れ替える（オーダリング）。また、デコーディング部２１０は、ＭＩＭＯ信号検出部（ＱＲＤ−ＭＬＤ）４０２により検出された送信信号ベクトルについて、ランキング情報に基づくプリコーディングに対するデコーディング（復号）を行う。そして、ＬＬＲ計算部４０４は、デコーディングされた送信信号ベクトルを変調デマッピングし、ビット毎の対数尤度比（ＬＬＲ；Ｌｏｇ−Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ−Ｒａｔｉｏ）を算出する。さらに、ＬＤＰＣ復号部４０６は、ＬＤＰＣ符号の復号を行う。
【００９９】
ここで、正パケット選択部２１４は、ＬＤＰＣ符号の復号において所定の繰り返し数以内で復号を終えたパケットデータを正しく再生されたパケットデータであると判断する。逆に、正パケット選択部２１４は、所定の繰り返し数以内で復号を終えなかったパケットデータを誤りが生じているパケットデータであると判断する。その結果を受け、ＬＤＰＣ符号化部２１６は、正しく復号されたパケットデータをＬＤＰＣ符号化する。また、変調マッピング部２１８は、ＬＤＰＣ符号化されたパケットデータを変調信号点にマッピングする。そして、プリコーディング部２２０は、得られた変調信号にプリコーディングを施す。さらに、レプリカ生成部２２２は、プリコーディングされた変調信号に対し、チャネル推定値を用いて受信信号のレプリカ信号を生成する。その後、並列干渉キャンセラ部２０６は、得られたレプリカ信号を受信信号から減算して、残差信号を生成する。そして、ＭＩＭＯ信号検出部（ＱＲＤ−ＭＬＤ）４０２は、残差信号をＱＲＤ−ＭＬＤ法に基づく信号分離アルゴリズムによって再度、送信シンボルベクトルの推定を行う。
【０１００】
（送信アンテナランキング法：変形例３）
次に、図１７を参照しながら、送信アンテナランキング法について簡単に説明する。なお、図１７に示した送信アンテナランキング法は、上記の第１実施形態において説明した送信アンテナランキング法と基本的な構成は同一であるが、最小ユークリッド距離チェック部５０２、及びランキング補正部５０４の構成が異なる。
【０１０１】
まず、サブストリーム毎の最小ユークリッド距離推定部２２６は、第ｍ番目のサブキャリアに対応するチャネル行列を用いて送信アンテナ毎の最小ユークリッド距離を推定する。また、ランキング情報計算部２２８は、送信アンテナ毎の最小ユークリッド距離に基づいて送信アンテナのランキング情報を算出する。このとき、最小ユークリッド距離チェック部５０２は、最小ユークリッド距離が同じ送信アンテナが存在するか否かを検出する。もし、最小ユークリッド距離が同じ送信アンテナが存在する場合、ランキング補正部５０４は、サブストリーム毎受信電力計算部２３２により推定されたサブストリーム毎の受信電力を用いてランキングの補正を行なう。なお、サブストリーム毎受信電力計算部２３２は、オーダリングを決定する際に計算されたサブストリーム毎の受信電力計算を保持しているならば、新たに受信電力の計算をしなくてもよい。
【０１０２】
＜評価結果＞
図１８は、本発明の第２実施形態を適用した場合の平均ＰＥＲ（Ｐａｃｋｅｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ）特性を示すグラフである。図１８には、比較のため、（方式１）ＱＲＤ−ＭＬＤ法を利用した場合、（方式２）ＰＩＣとＱＲＤ−ＭＬＤ法の組合せを利用した場合、（方式３）受信電力に基づくオーダリング情報を用いたプリコーディングとＰＩＣとＱＲＤ−ＭＬＤ法の組合せを利用した場合、（方式４（本発明））最小ユークリッド距離に基づくランキング情報を用いたプリコーディングとＰＩＣとＱＲＤ−ＭＬＤ法の組合せを利用した場合の４通りの評価結果を示した。また、他の主な評価条件は、送信アンテナ数ＮＴ＝４、受信アンテナ数ＮＲ＝４、誤り訂正符号＝ＬＤＰＣ符号、変調方式＝１６ＱＡＭである。
【０１０３】
図１８に示すグラフから明らかなように、本発明の評価結果である（方式４）は、（方式１）及び（方式２）はもちろんのこと、サブストリーム毎の受信電力に基づいてプリコーディングを行った（方式３）の結果よりも平均ＰＥＲ特性が向上していることが分かる。つまり、ＭＩＭＯ信号検出手段にＭＬＤ法に基づく信号分離アルゴリズムを用いる場合、サブストリーム毎の最小ユークリッド距離に基づいたランキング情報によりプリコーディングする本発明の方式は送信パケットの推定精度を高めるのに特に有効であり、その結果、伝送特性を向上できるということが確認できた。
【０１０４】
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】
【０１０５】
【図１】ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号検出システムを構成する一般的な送信装置の構成例を示す説明図である。
【図２】ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号検出システムを構成する一般的な受信装置の構成例を示す説明図である。
【図３】ＰＩＣを組み合わせたＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号検出システムを構成する一般的な受信装置の構成例を示す説明図である。
【図４】ＰＩＣを組み合わせた一般的なＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号検出システムが抱える問題点を説明するための説明図である。
【図５】受信電力のオーダリング情報によるプリコーディングとＰＩＣとを組み合わせた一般的なＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号検出システムの構成例を示す説明図である。
【図６】受信電力に基づくプリコーディングの効果を示す説明図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る送信装置の構成例を示す説明図である。
【図８】同実施形態に係るプリコーディング行列の生成方法を示す説明図である。
【図９】同実施形態に係るプリコーディング行列の生成方法を示す説明図である。
【図１０】同実施形態に係る受信装置の構成例を示す説明図である。
【図１１】同実施形態に係る送信アンテナランキング法を示す説明図である。
【図１２】同実施形態に係る他の送信アンテナランキング法を示す説明図である。
【図１３】同実施形態に係る他の送信アンテナランキング法を示す説明図である。
【図１４】同実施形態に係るサブキャリアのグループ化を示す説明図である。
【図１５】本発明の第２実施形態に係る送信装置の構成例を示す説明図である。
【図１６】同実施形態に係る受信装置の構成例を示す説明図である。
【図１７】同実施形態に係る送信アンテナランキング法を示す説明図である。
【図１８】同実施形態を適用した場合の平均ＰＥＲ特性を示す評価結果である。
【符号の説明】
【０１０６】
１００    送信装置
１０２    誤り訂正符号化部
１０４    変調マッピング部
１０６    直並列変換部
１０８    プリコーディング部
１１０    パイロットチャネル多重部
１１２    ＩＦＦＴ＆ＧＩ付加部
１１４    アンテナ
２００    受信装置
２０２    アンテナ
２０４    ＧＩ除去＆ＦＦＴ部
２０６    並列干渉キャンセラ部
２０８    ＭＩＭＯ信号検出部
２１０    デコーディング部
２１２    誤り訂正復号部
２１４    正パケット選択部
２１６    誤り訂正符号化部
２１８    変調マッピング部
２２０    プリコーディング部
２２２    レプリカ生成部
２２４    チャネル推定部
２２６    サブストリーム毎最小ユークリッド距離推定部
２２８    ランキング情報計算部
２３０    次元縮小チャネル行列生成部
２３２    サブストリーム毎受信電力計算部
３００    送信装置
３０２    ＬＤＰＣ符号化部
３０４    プリコーディング行列設定部
４００    受信装置
４０２    ＭＩＭＯ信号検出部（ＱＲＤ−ＭＬＤ）
４０４    ＬＬＲ計算部
４０６    ＬＤＰＣ復号部
５０２    最小ユークリッド距離チェック部
５０４    ランキング補正部
【図１】
2008118472.tif 000003
【図２】
2008118472.tif 000004
【図３】
2008118472.tif 000005
【図４】
2008118472.tif 000006
【図５】
2008118472.tif 000007
【図６】
2008118472.tif 000008
【図７】
2008118472.tif 000009
【図８】
2008118472.tif 000010
【図９】
2008118472.tif 000011
【図１０】
2008118472.tif 000012
【図１１】
2008118472.tif 000013
【図１２】
2008118472.tif 000014
【図１３】
2008118472.tif 000015
【図１４】
2008118472.tif 000016
【図１５】
2008118472.tif 000017
【図１６】
2008118472.tif 000018
【図１７】
2008118472.tif 000019
【図１８】
2008118472.tif 000020