(57)【要約】【課題】ＭＩＭＯ電気通信システムにおける送信シンボルの効率的復号方法を提供する。【解決手段】少なくとも１つのアンテナによって送信され、少なくとも１つのアンテナによって受信される少なくとも１つの信号Ｓｇ１、Ｓｇ２、・・・、ＳｇＮの復号方法に関し、受信信号によって搬送される少なくとも１つの送信シンボルを表す少なくとも１つの推定されたシンボルを生成するシンボル復号ステップを含む。シンボル復号ステップは、送信シンボルが、その推定に関して、最小平均２乗誤差を特徴とする少なくとも１つのシンボルの推定値を生成するためのシンボルデコーダＭＭＳＥＳＤを含む時空間デコーダＳＰＴＤＥＣにより実行される。最小平均２乗誤差シンボルデコーダＭＭＳＥＳＤの演算に必要な計算能力は、現在、入来するシンボルの復号に使用されるリスト球内デコーダのような他のデコーダよりも少ない。【選択図】図２
2004343702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのアンテナによって送信され、少なくとも１つのアンテナによって受信される少なくとも１つの信号の復号方法であり、前記受信される信号によって搬送される少なくとも１つの送信シンボルを表す少なくとも１つの推定されたシンボルを生成するシンボル復号ステップを含む復号方法であって、
前記シンボル復号ステップは、前記送信シンボルが、その推定に関して、最小平均２乗誤差を特徴とする少なくとも１つのシンボルの推定値を生成することにより実行されることを特徴とする送信シンボルの復号方法。
【請求項２】
前記シンボル復号ステップは、さらに、ビット復号ステップの実行の過程で使用するための尤度出力値を提供するためのものであり、該ビット復号ステップは、前記シンボル復号ステップの実行の過程で事前尤度入力値として使用するためのビット尤度値を提供するためのものである請求項１に記載の送信シンボルの復号方法。
【請求項３】
所与の送信シンボルに関係した事前尤度入力値は、前記所与の送信シンボルの推定値を生成することには使用されない請求項２に記載の送信シンボルの復号方法。
【請求項４】
所与の送信シンボルの所与のビット形成部に関係した事前尤度入力値は、前記所与の送信シンボルの推定値を生成することには使用されない請求項２に記載の送信シンボルの復号方法。
【請求項５】
少なくとも１つのアンテナによって送信され、少なくとも１つのアンテナによって受信される少なくとも１つの信号の復号装置であり、前記受信される信号によって搬送される少なくとも１つの送信シンボルを表す少なくとも１つの推定されたシンボルを生成するためのものであるシンボルデコーダを含む復号装置であって、
前記シンボルデコーダは、前記送信シンボルが、最小平均２乗誤差を特徴とする少なくとも１つのシンボルの推定値を生成するためのものであることを特徴とする送信シンボルの復号装置。
【請求項６】
前記シンボルデコーダは、さらに、ビットデコーダに使用するための尤度出力値を提供するためのものであり、該ビットデコーダは、前記シンボルデコーダにより事前尤度入力値として使用されるためのビット尤度値を提供するためのものである請求項５に記載の送信シンボルの復号装置。
【請求項７】
前記シンボルデコーダは、所与の送信シンボルの推定値を生成する際に、該所与の送信シンボルに関係した事前尤度入力値を選択的に廃棄するためのフィルタリング手段を備える請求項６に記載の送信シンボルの復号装置。
【請求項８】
前記シンボルデコーダは、所与の送信シンボルの推定値を生成する際に、前記所与の送信シンボルの所与のビット形成部に関係した任意の事前尤度入力値を選択的に廃棄するためのフィルタリング手段を備える請求項６に記載の送信シンボルの復号装置。
【請求項９】
少なくとも１つのアンテナによって送信される少なくとも１つの信号を出力するための少なくとも１つの送信機と、少なくとも１つのアンテナによって前記信号を受信するための少なくとも１つの受信機とを備える電気通信システムであって、前記受信機は、請求項６ないし８のいずれか１項に記載の装置である電気通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は少なくとも１つのアンテナによって送信され、少なくとも１つのアンテナによって受信される少なくとも１つの信号の復号方法であり、受信される信号によって搬送される少なくとも１つの送信シンボルを表す少なくとも１つの推定されたシンボルを生成するシンボル復号ステップを含む効率的復号方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような信号は、多入力多出力タイプの電気通信システムで交換される。なお、この多入力多出力タイプの電気通信システムを、以下では、ＭＩＭＯシステムと呼ぶ。ＭＩＭＯシステムの主な特徴は、無線リンクの送信機端および受信機端の双方で複数のアンテナを使用できることにある。ＭＩＭＯシステムは、単一アンテナのシステムが提供する伝送容量と比較して、大きな伝送容量を提供することが示されてきた。特に、ＭＩＭＯの容量は、所与の信号対雑音比(ＳＮＲ)で、かつ、好都合な相関しないチャネル状況下では、送信アンテナ数または受信アンテナ数のどちらか最小のものと比例して増加する。特定の符号化方式が、このような増加した利用可能な伝送容量を利用するために設計されてきた。これらの方式は、時空間符号と呼ばれ、主に、空間および時間で冗長な信号を送信することを目的とする。このことは、複数のアンテナが提供する空間ダイバーシティからの利益を得るために、同じ情報が、いくつかのアンテナを介して、数回にわたって送信されることを意味する。さまざまな基準に従って設計された数タイプの時空間符号をその文献に見ることができる。
【０００３】
上述した利点のため、ＭＩＭＯ技術は、大きなスペクトル効率を提供することを目的とするか、あるいは、現在の電気通信システムで得られるものと同等のスペクトル効率を得るのに必要な送信電力を削減することを目的とする今後の無線システムで使用される可能性がある。このようなＭＩＭＯ技術は、ＯＦＤＭ(直交周波数分割多重(Orthogonal Frequency Division Multiplex)を意味する)およびＭＣ−ＣＤＭＡ(マルチキャリア符号分割多重接続(MultiCarrier-Code Division Multiple Access)を意味する)のようなマルチキャリア変調技術と組み合わされる可能性が非常に高い。ＯＦＤＭおよびＭＣ−ＣＤＭＡも、今後の無線システムで使用される可能性がある。ＭＩＭＯシステムの特定の実施の形態では、受信機端で１つのアンテナのみを使用できるようにする方法で、送信される情報を空間および時間に関して符号化することができる(公知技術であるが対応文献については不知である)。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在の技術状態では、時空間符号化ＭＩＭＯシステムのいくつかの態様が、まだ、未解決の問題のままである。例えば、送信機が複数のアンテナを使用することによって送信した信号の受信機端で使用されるシンボル検出方式は、未解決の問題のままである。実際に、このような信号は、受信機が、複雑度をできるだけ少なくする時空間復号器によって復号しなければならない。既存の時空間符号化方式の中で、時空間直交ブロック符号(ＳＴＯＢＣ(Space-Time Orthogonal Block Code))だけが、複雑度を低減して最適なシンボルの復号を可能にする。しかしながら、ＳＴＯＢＣは、チャネルランクの相互情報量が、２つ以上の受信アンテナが存在する場合によくあるチャネルランクの相互情報量よりも大きくなる点で、準最適なものである。しかしながら、上述したＭＩＭＯシステムの利点は、２つ以上の受信アンテナを使用することにより、基本的に得られる。
【０００５】
スペクトル効率のより高い方式として、例えば、ベルラボ階層化時空間(ＢＬＡＳＴ(Bell Labs lAyered Space Time))符号、または、より一般的には線分散符号(ＬＤＣ(Linear Dispersion Code))といったものがある。これらの方式は、最尤復号法の場合には、スペクトル効率に対して指数関数的に増大し得るシンボル復号複雑度を伴い、また、スペクトル効率が高い場合には、真正な最尤復号法または最大事後確率(ＡＰＰ(a posteriori probability))復号法を実行することは、現実的ではないと思われる。これは、ＭＩＭＯ技術を使用して、大きなスペクトル効率に対応する場合に問題となってくる。
【０００６】
リスト球内復号法(ＬＳＤ(List Sphere Decoding)は、ほぼ最適なＡＰＰ復号法を提供するが、非常に多くの計算能力を必要とするので、バッテリによって電力供給を受ける端末でこの復号法を実際に実施することは、多くの場合、まだ現実的でないようである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的の１つは、時空間符号化された情報の復号を可能にすることである。この復号は、上述した既知の技術よりも複雑度が低いことを特徴とし、かつ、必要な計算能力が少ない。
【０００８】
確かに、導入段落による方法は、一実施例として本発明の一態様により、シンボル復号ステップは、送信シンボルが、その推定に関して、最小平均２乗誤差を特徴とする少なくとも１つのシンボルの推定値を生成することにより実行されることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、送信シンボルを推定する最小平均２乗誤差デコーダを利用する。このデコーダの演算に必要な計算能力は、現在、この目的で使用されるリスト球内デコーダのような他のデコーダよりも少ない。
【００１０】
本発明の特定の実施の形態によると、シンボル復号ステップは、さらに、ビット復号ステップの実行の過程で使用するための尤度出力値を提供するためのものであり、該ビット復号ステップは、シンボル復号ステップの実行の過程で事前尤度入力値として使用するためのビット尤度値を提供するためのものである。
【００１１】
本発明のこの特定の実施の形態による方法は、反復的に実行される。このように、連続的な反復により、送信情報のより信頼性の高い推定値に向かって近似値を収束させることができるので、この方法は、例えばリスト球内復号(ＬＳＤ)方法のようなはるかに複雑な既知の方法と同様の精度を有する結果を出力することになる。
【００１２】
本発明の有利な実施の形態によると、所与の送信シンボルに関係した事前尤度入力値は、上記所与の送信シンボルの推定値を生成することには使用されない。
【００１３】
本発明のこの有利な実施の形態により、所与のシンボルに関係した外部データの、この同じシンボルに関係した事前データによる悪影響を防止することができる。しかしながら、これは、当該所与のシンボルに関係した尤度値によって運ばれるすべてのデータを同時に廃棄することによって達成される。この廃棄は、ビット復号ステップの実行に使用される推定値の関係に影響を与える。
【００１４】
所与のシンボルに関係した外部データの、この同じシンボルに関係した事前データによる悪影響を防止する、より正確な方法が、本発明の別の実施の形態によって提供される。この別の実施の形態によると、所与の送信シンボルの一部を形成する所与のビットに関係した事前尤度入力値は、当該所与の送信シンボルの推定値を生成することには使用されない。
【００１５】
本発明のこの別の実施の形態によると、所与のシンボルの所与のビットに関係した１つの尤度値のみが、当該所与のビットを推定している間に廃棄される。同じシンボルの他のビットに関係した他の尤度値は考慮される。これにより、先の実施の形態に対して、より高い精度を得ることができる。
【００１６】
本発明のハードウェア主体の１つの形態により、本発明は、少なくとも１つのアンテナによって送信され、少なくとも１つのアンテナによって受信される少なくとも１つの信号の復号装置であり、受信される信号によって搬送される少なくとも１つの送信シンボルを表す少なくとも１つの推定されたシンボルを生成するためであるシンボルデコーダを含む復号装置であって、
シンボルデコーダは、送信シンボルが、その推定に関して、最小平均２乗誤差を特徴とする少なくとも１つのシンボルの推定値を生成するためのものである、ことを特徴とする復号装置に関する。
【００１７】
かかる装置の特定の実施の形態によると、シンボルデコーダは、さらに、ビットデコーダに入力値として使用するための尤度出力値を提供するためのものであり、該ビットデコーダは、シンボルデコーダに事前尤度入力値として使用するためのビット尤度値を提供するためのものである。
【００１８】
本発明のハードウェア主体の態様の有利な実施の形態によると、シンボルデコーダは、所与の送信シンボルの推定値を生成する際に、該所与の送信シンボルに関係した任意の事前尤度入力値を選択的に廃棄するためのフィルタリング手段を備える。
【００１９】
本発明のこのハードウェア主体の態様の有利な別の実施の形態によると、シンボルデコーダは、所与の送信シンボルの推定値を生成する際に、該所与の送信シンボルの所与のビット形成部に関係した事前尤度入力値を選択的に廃棄するためのフィルタリング手段を備える。
【００２０】
本発明のハードウェア主体のさらに別の形態によると、本発明は、上記少なくとも１つのアンテナによって送信される少なくとも１つの信号を出力するための少なくとも１つの送信機と、少なくとも１つのアンテナによって上記信号を受信するための少なくとも１つの受信機とを備える電気通信システムであって、上記受信機は上記のものと同様の装置である、電気通信システムに関する。
【００２１】
上述した本発明の特徴、さらには他の特徴は、添付図面について与えられる以下の説明を読むことにより、より一層明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、少なくとも１つの送信機ＴＲおよび少なくとも１つの受信機ＲＥＣを含む電気通信システムを図示している。送信機ＴＲおよび受信機ＲＥＣは、この例では、それぞれ複数の送信アンテナおよび複数の受信アンテナによって、複数の信号Ｓｇ１、Ｓｇ２、・・・、ＳｇＮを交換するためのものである。
【００２３】
ここで説明する例に示す送信機ＴＲは、チャネルエンコーダＣＨＥＮＣ１０１を含む。このチャネルエンコーダＣＨＥＮＣは、例えば畳み込み符号またはターボ符号により、符号化されていないデータビットＵｎｃｂに符号化を適用して、送信されるバイナリストリームＴｂを供給するためのものである。送信機ＴＲは、並べ替えられたビットＰｂを生成するためのインターリーバＩＮＴＬ１０３を含む。このようなインターリーブは、それを行うことによって相関しないデータを得ることができるので、受信機側における後の処理に役立つ。並べ替えられたビットＰｂは、次に、Ｍｃビットからなる列にそれぞれ分割される。このビット列は、次に、マッピングされる。すなわち、このビット列は、マッピング／変調モジュールＭＡＰＭＤ１０５によって一連のＱ個の符号化されたシンボルＴｓｙｍに変換される。したがって、各シンボルは、連続したＭｃビットに対応する。
【００２４】
Ｑ個の連続したシンボルは、時空間エンコーダＳＰＴＥＮＣ１０７に供給されるためのものである。この時空間エンコーダＳＰＴＥＮＣは、上記Ｑ個のシンボルの実数成分と虚数成分とを線形結合することにより得られる信号を生成する。この信号は、この例では、いくつかの時間間隔の間に複数のアンテナを介して送信される。各時間間隔は、各シンボルの時間間隔に対応する。したがって、時空間エンコーダＳＰＴＥＮＣは、時空間エンコーダという名称である。
【００２５】
ここで説明する例に示す受信機ＲＥＣは、時空間デコーダＳＰＴＤＥＣ２０５を含む。この時空間デコーダＳＰＴＤＥＣは、送信機ＴＲから受信した複数の信号Ｓｇ１、Ｓｇ２、・・・、ＳｇＮによって搬送される情報に基づいて、送信シンボルの推定値を生成するためのものである。この推定値は、並べ替えられた送信ビットＰｂの推定値に関係した尤度値Ｒｉｂを生成するために使用されることになる。この尤度値は、デインターリーバ(de-interleaver)ＤＩＮＴＬ２０３によってインターリーブ解除されることになる。このデインターリーブＤＩＮＴＬは、バイナリストリームＴｂに含まれるビットの推定値に関係した軟尤度(soft likelihood)値Ｒｂを出力するものである。以下でさらにチャネルデコーダＣＨＤＥＣ２０１と呼ぶ、受信機ＲＥＣに含まれるビットデコーダは、上記尤度値Ｒｂに基づいて、復号されたデータビットＤｅｃｂを生成するためのものである。このデータビットＤｅｃｂは、結局、符号化されていない元のデータビットＵｎｃｂに対応すべきである。
【００２６】
上記検討の内容は、当業者に既知であるので、本明細書ではこれ以上説明しないが、この上記検討は、受信信号Ｓｇ１、Ｓｇ２、・・・、ＳｇＮを、以下の式で記述できるベクトル「ｙ」を生成するように処理できることを示している。
【００２７】
【数１】
2004343702.tif 000003
【００２８】
上記方程式において、「Ａ」は、Ｒ2Q*2Qに属する正方行列であり、複数の信号Ｓｇ１、Ｓｇ２、・・・、ＳｇＮが送信機ＴＲから受信機ＲＥＣによって受信される通信チャネルの特性を表し、かつ、時空間符号の構造を表す。「ｓ」は、Ｒ2Q送信シンボルベクトルである。その成分は、Ｑ個の送信シンボルＴｓｙｍの連続的な実部および虚部である。「ｎ」は、上記通信チャネルに悪影響を与える雑音を表すＲ2Qベクトルである。この雑音は、例えば加法的白色ガウス雑音(ＡＷＧＮ)によってモデル化することができる。当該チャネルが当業者に既知の技術によってパイロット信号に生成した変更の上記検討の結果、この段階では、チャネル行列Ａの内容は、完全に既知であるはずであるか、または、少なくとも予測されるはずである。
【００２９】
受信機ＲＥＣに割り当てられた第１のタスクは、ベクトルｙ∈Ｒ2Qからシンボルベクトルｓのアフィン変換推定ベクトルｓ(ハット)∈Ｒ2Qを抽出することにある。シンボルベクトルｓに含まれるＱ個のシンボル中の各シンボル「ｓq」は、実部αqおよび虚部βqを特徴とする。シンボルベクトルｓは、次のように表すことができる。
【００３０】
【数２】
2004343702.tif 000004
【００３１】
図２は、本発明によるシンボルデコーダＭＭＳＥＳＤ２０５１を含む受信機ＲＥＣを図示している。このシンボルデコーダＭＭＳＥＳＤは、シンボル復号ステップを実行するためのものである。このシンボル復号ステップは、送信シンボルｓqがシンボルに対する最小平均２乗誤差であることを特徴とすることを用いて、シンボルｓq(ハット)の推定値を生成することにより行われる。
【００３２】
その結果、対応する推定されたシンボルベクトル「「ｓ(ハット)」」は、以下のように記述することができる。
【００３３】
【数３】
2004343702.tif 000005
【００３４】
各シンボル推定値は、上記推定されたシンボルを構成するビットに関係した尤度値を表す、事後インターリーブデータＩａｐｓｔｄを供給するためにさらに使用される。「Ｍ」は、Ｒ2Q*2Qに属する行列であり、「ｄ」は、Ｒ2Qに属するベクトルである。これらの行列およびベクトルは、ｓ(ハット)とｓとの平均２乗誤差(ＭＳＥ)を最小とするものであり、以下のように記述することができる。
【００３５】
【数４】
2004343702.tif 000006
【００３６】
この２乗誤差は、次のように表すことができる。
【００３７】
【数５】
2004343702.tif 000007
【００３８】
行列Ｍおよびｄの成分は、以下の方程式で表すように、Ｍおよびｄに関するＭＳＥの傾きを０にすることにより得ることができる。
【００３９】
【数６】
2004343702.tif 000008
【００４０】
上記方程式において、Ｅs,nは、送信シンボルの統計値および雑音に関する期待値を表す。
【００４１】
上記方程式体系から、次の式が得られる。
【００４２】
【数７】
2004343702.tif 000009
【００４３】
上記方程式において、ＡTは、Ａの転置行列である。σ2は、実次元(real dimension)ごとの雑音分散を表す。Ｉ2Qは、次元２Ｑの単位行列である。ｃｏｖ(ｓ，ｓ)∈Ｒ2Q*2Qは、入力信号ｓの共分散行列であり、以下の方程式によって与えられる。
【００４４】
【数８】
2004343702.tif 000010
【００４５】
したがって、推定値ｓ(ハット)は、以下の方程式によって与えられる。
【００４６】
【数９】
2004343702.tif 000011
【００４７】
ここで説明する好都合な実施の形態によると、シンボルデコーダＭＭＳＥＳＤは、事後ビット尤度(a posteriori bit likelihood)出力値Ｉａｐｓｔｄを提供するためのものである。このビット尤度出力値Ｉａｐｓｔｄは、チャネルデコーダＣＨＤＥＣによるビット復号ステップの実行の過程で使用するための事前データＡｐｒｃｄを生成するのに使用できる。このビット復号ステップは、符号化されたビットの推定値に関係した事後ビット尤度値Ａｐｓｔｃｄを供給するためのものであると共に、復号されたデータビットＤｅｃｂの軟推定値(soft estimate)を生成するためのものである。この事後ビット尤度値Ａｐｓｔｃｄは、シンボル復号ステップの実行の過程で使用するための事前尤度(a priori likelihood)入力値Ｐｒａを生成するのに使用できる。
【００４８】
このため、ｃｏｖ(ｓ，ｓ)およびＥs(ｓ)は、ｓのシンボルを形成するビットに関係した事前インターリーブデータＰｒａを使用して推定される。このデータＰｒａは、この例では、事後ビット尤度値Ａｐｓｔｃｄに基づくインターリーバＩＮＴＲ２０５３の出力で利用できるようなる。
【００４９】
時空間デコーダＳＰＴＤＥＣの目的は、入力シンボルｓq＝αq＋ｊβq、ｑ∈［１，Ｑ］の各ビットに関係した外部データＩｅｘｉｄを供給することである。現在説明しているプロセスと同様の繰り返しプロセスが効率的に動作するには、所与のビットまたはシンボルに関係した事前データを、この同じビットまたはシンボルに関係した外部データを生成するために使用すべきではない。したがって、所与のｑについてのシンボルｓqに属するビットに関連した事前データを、これらのビットに関連した外部データを生成するために使用すべきではない。これらの外部データは、シンボルｓqの軟推定値から生成されるので、シンボルｓqの軟推定値を生成するために、これらのビットに関係した事前データを使用すべきではない。これを考慮して、それぞれの実次元に関係した推定値が、関連するシンボルに関係した事前データを使用しない場合には、上記方程式は、実次元ごとに１つの２Ｑ個の方程式の組に分割されるべきである。したがって、本発明の好ましい実施の形態により、受信機ＲＥＣに含まれる最小平均２乗誤差シンボルデコーダＭＭＳＥＳＤは、以下の方程式体系に従って、軟推定値αq(ハット)およびβq(ハット)を計算するタスクを実行することになる。
【００５０】
【数１０】
2004343702.tif 000012
【００５１】
この方程式体系に必要な計算能力は、リスト球内デコーダ(list sphere decoder)の演算に必要な計算能力に対して比較的少ない量ですむ。
【００５２】
上記方程式体系において、Ｅqs(ｓ)は、ｓqのビットに関係した事前データを除き、利用可能なすべての事前データを使用した、送信シンボルの統計値(および雑音)に関するｓの期待値を表している。同様に、ｃｏｖq(ｓ，ｓ)は、ｓqのビットに関係した事前データを除き、利用可能なすべての事前データを使用したｓの共分散である。
【００５３】
入力減算器ＳＵＢＩＮは、事後ビット尤度値Ａｐｓｔｃｄから事前データＡｐｒｃｄを減算するためのものであり、外部データ(extrinsic data)Ｅｘｄを生成する。この外部データＥｘｄは、次に、インターリーバＴＮＴＲによりインターリーブを受けた後、Ｅqs(ｓ)およびｃｏｖq(ｓ，ｓ)を取得するために、シンボルデコーダＭＭＳＥＳＤによって事前尤度入力値Ｐｒａとして使用される。
【００５４】
同様に、時空間デコーダＳＰＴＤＥＣは、出力減算器ＳＵＢＯＵＴを含む。この出力減算器ＳＵＢＯＵＴは、事後尤度値Ｉａｐｓｔｄから事前情報Ｐｒａを減算するためのものであり、これは、デインターリーバＤＩＮＴＬによるインターリーブ解除後に、チャネルデコーダＣＨＤＥＣにより事前入力データＡｐｒｃｄとして使用するための外部データＩｅｘｉｄを生成するために行われる。
【００５５】
上述したように、外部データを得るために、減算手段によって事後データから事前データを除去することは、対数尤度値が使用される場合に適している。それ以外の場合、このような除去は、別の方法で行うことができ、例えば、確率値が使用されるときは、事後データを事前データによって除算することにより行うことができる。
【００５６】
上述したように、所与のシンボルの推定値の計算から、当該所与のシンボルに関係した事前統計値を除去することは、次のように表すことができる。
【００５７】
【数１１】
2004343702.tif 000013
【００５８】
上記方程式体系を組み合わせると、次の式が得られる。
【００５９】
【数１２】
2004343702.tif 000014
【００６０】
ここで、所与のシンボルｓqに関係した尤度値によって運ばれるすべてのデータを同時に廃棄することは、実行される推定の精度に影響する。本発明の別の実施の形態では、そうする代わりに、所与の送信シンボルｓqに関係した外部データの悪影響をこの同じシンボルｓqに関係した事前データによって防止する、より正確な方法を、当該送信シンボルｓqの所与のビットに関係した事前ビット尤度値のみを廃棄する一方、同じ所与のビットに関係した外部データを計算により求めるものとすることができることに留意されたい。
【００６１】
このような実施の形態によると、式(３)を次のように分けるべきである。
【００６２】
【数１３】
2004343702.tif 000015
【００６３】
ｑ∈［１，Ｑ］およびｊ∈［１，Ｍｃ］であり、ｑＭｃ＋ｊは、検討の対象になっているビットのインデックスである。上述した所与のシンボルの所与のビットに関係した事前統計値を、同じ所与のビットに関係した外部データの計算から除外することは、以下の式によって表すことができる。
【００６４】
【数１４】
2004343702.tif 000016
【００６５】
この期待値および共分散は、シンボルデコーダＭＭＳＥＳＤの入力で利用可能な事前情報Ｐｒａを使用することによって計算される。
【００６６】
【数１５】
2004343702.tif 000017
【００６７】
上記方程式において、ｑ∈［１，Ｑ］であり、Ｐｒa(ｓq)は、送信シンボルのｑ番目のシンボルがｓqである事前確率である。
【００６８】
ここで、Ｓqをｑ番目のシンボルの統計変数とし、ｓqをＳqが取り得る１つの値とすると、正確な表記は、Ｐｒa(Ｓq＝ｓq)とすべきことに留意しなければならない。読みやすさのために、この表記をＰｒa(ｓq)に簡略化している。同じ目的で、確率に関する以下のすべての表記は、統計変数およびその取り得る値を混合した同じ不正確な簡略化を使用することにする。
【００６９】
受信シンボルの送信機が実行するマッピングは、１対１の関係で、Ｍｃビットからなる列を所与の送信シンボルと関連付ける。したがって、ｑ番目のシンボルｓqと関連付けられたＭｃビットは、ｂqMc+1、・・・、ｂqMc+Mcと表すことができる。Ｍｃビットからなる１つの列を構成するビットに関係した事前値が、送信機が実行するインターリーブの結果、独立なものになると仮定すると、事前確率Ｐｒa(ｓq)は、次のように計算される。
【００７０】
【数１６】
2004343702.tif 000018
【００７１】
この例では、事前確率Ｐｒa(ｂqMc+j)は、チャネルデコーダＣＨＤＥＣの出力で利用可能な事後ビット尤度値Ａｐｓｔｃｄの一部を形成する外部尤度値Ｅｘｄを使用して計算される。ここで、ｑ∈［１，Ｑ］であり、ｊ∈［１，Ｍｃ］である。ビットｂqMc+jの尤度比の対数をλaqMc+jと表すと、λaqMc+jは、次のようになる。
【００７２】
【数１７】
2004343702.tif 000019
【００７３】
次に、上記方程式から、事前確率Ｐｒa(ｂqMc+j＝ｂ)を導出することができる。この場合、ｂqMc+jは統計変数であり、ｂはその値(０または１)である。
【００７４】
シンボルデコーダＭＭＳＥＳＤに割り当てられた第２のタスクは、推定されたシンボルの軟デマッピング(soft demapping)を実行することである。
【００７５】
対応するビットに関する軟推定値を計算するために、αq(ハット)およびβq(ハット)は、それぞれ入力αqおよびβqを有する等価なＡＷＧＮチャネルの出力であると仮定することができる。
【００７６】
【数１８】
2004343702.tif 000020
【００７７】
上記方程式において、μ2q-1およびμ2qは、チャネルの利得であり、η2q-1およびη2qは、それぞれ分散ν22q-1およびν22qを有するゼロ平均実数ＡＷＧＮサンプルである。もちろん、雑音をモデル化するために、他の手段を使用することもでき、例えば、上述したＡＷＧＮ分布の仮定よりも正確な分布を定義できるシミュレーション手段のような手段を使用することもできる。
【００７８】
振幅μ2q-1およびμ2qは、次のように計算される。一方で、以下の方程式で記述することができる。
【００７９】
【数１９】
2004343702.tif 000021
【００８０】
また、他方で、(４)式に従って以下の方程式で記述することができる。
【００８１】
【数２０】
2004343702.tif 000022
【００８２】
(６)式および(７)式を等しいとすることにより、以下の方程式が得られる。
【００８３】
【数２１】
2004343702.tif 000023
【００８４】
また、(４)式を使用することにより、分散を以下のように表すこともできる。
【００８５】
【数２２】
2004343702.tif 000024
【００８６】
等価なＡＷＧＮチャネル特性が判明すると、ビット尤度比の事後対数の近似値を導出することができる。ｑ∈［１，Ｑ］およびｊ∈［１，Ｍｃ］として、この事後対数を、ビットｂqMc+jに関係したλposqMc+jと示すものとすると、λposqMc+jは、次のように表される。
【００８７】
【数２３】
2004343702.tif 000025
【００８８】
上記方程式において、等価なＡＷＧＮチャネルモデルにより、αq(ハット)およびβq(ハット)のみが、ｊ∈［１，Ｍｃ］のビットｂqMc+jに関係した情報を含む。上記方程式に含まれる総和の各項は、次のように計算することができる。
【００８９】
【数２４】
2004343702.tif 000026
【００９０】
上記方程式において、ｐ(．)は、確率密度関数を表す。等価なＡＷＧＮチャネル特性を使用すると、確率密度関数ｐ(αq(ハット)|αq)およびｐ(βq(ハット)| βq)は、次のように記述することができる。
【００９１】
【数２５】
2004343702.tif 000027
【００９２】
上記に説明したように、ｑ番目の送信シンボルｓqの事前確率は、次の方程式によって与えられる。
【００９３】
【数２６】
2004343702.tif 000028
【００９４】
したがって、上記方程式を上記体系および方程式と組み合わせることにより、以下の方程式が与えられる。
【００９５】
【数２７】
2004343702.tif 000029
【００９６】
事前確率、事後確率、および外部確率(それぞれｐa、ｐpos、およびｐextr)の関係は、ｐextr＝ｐpos／ｐaとなる。同様に、尤度比の事前対数、事後対数、および外部対数(それぞれλa、λpos、およびλextr)の関係は、λextr＝λpos−λaとなる。したがって、ビットｂqMc+jに関係した尤度比の外部対数の数式は、次のようになる。
【００９７】
【数２８】
2004343702.tif 000030
【００９８】
次に、この尤度比の外部対数は、チャネルデコーダＣＨＤＥＣが事前入力データＡｐｒｃｄとして使用する外部データＩｅｘｉｄの一部を形成する。
【００９９】
上述した最小平均２乗誤差(ＭＭＳＥ)シンボルデコーダＭＭＳＥＳＤを含む時空間デコーダＳＰＴＤＥＣの演算は、リスト球内復号(ＬＳＤ)ベースの時空間デコーダの演算ほど複雑でない。これは、ＭＭＳＥベースの時空間デコーダの演算における数回の繰り返しをＬＳＤベースの時空間デコーダの1回の繰り返しと比較した場合にも観察することができる。これは、数桁のオーダのシミュレーション速度の比が観察されていることから、シミュレーション速度を比較すると明らかである。
【０１００】
これは、双方の時空間デコーダの極端な(すなわち最も複雑な)ステップを特定することによって説明することができる。
【０１０１】
このＭＭＳＥベースの時空間デコーダの極端なステップは、各次元ｑについて、(４)式の行列反転を行うこと、および、その次元の各ビットｂqMc+jについて、当該ビットｂqMc+jに関係した外部尤度比の数式における２Mc個のすべての可能なシンボル値について除外(marginalization)を実行することである。この場合、行列反転の複雑度をＯ(Ｑ2)の演算に削減することができる。この方式のある繰り返しから次の繰り返しへ、この複雑度をさらに削減することができる。除外の複雑度は、ビットあたりほぼＯ(２Mc)の演算の程度になる。したがって、すべてのビットに関する外部情報を提供するには、複雑度が、Ｏ(Ｑ3＋Ｑ２Mc)の演算となる。
【０１０２】
本明細書では説明しない本発明の他の実施の形態では、次元ｑ−１に関係した事前に計算された行列に基づいて、次元ｑに関係した反転行列(inverted matrix)を計算するために、再帰アルゴリズムを使用することができる。これにより、本発明によるＭＭＳＥベースの時空間デコーダの演算の複雑度がさらに削減されることになる。
【０１０３】
ＬＳＤベースのデコーダの極端なステップは、最初の繰り返しの間、
２Ｑ個のすべての次元について、最大尤度(ＭＬ)点を探索し、次に、平均サイズの所与の球内の格子点のリストＮlistを確立し、次に、各ビットについて、Ｎlistの格子点に関する除外を行う。ＭＬ点復号は、Ｏ(Ｑ6)の演算の複雑度を有する。球内の格子点のリストを確立することは、さらに大きな複雑度を有する。その理由は、ＭＬ点を検出する目的では可能であった球の半径を減少させることが、次元を列挙する時はできないからであり、さらに、半径は、ＭＬ点を探索する時よりも大きな値に設定されるからである。したがって、この複雑度は、少なくともＯ(Ｑ6)の演算である。除外の複雑度は、ビットあたりほぼＯ(Ｎlist)の演算程度である。すべてのビットに関する外部情報を提供するには、複雑度は、Ｏ(Ｑ6＋ＱＮlist)の演算となる。
【０１０４】
ＬＳＤベースのデコーダの極端なステップは、それ以後の繰り返しの間、
Ｎlistの格子点に関する除外、事前情報の考慮を行う。すべてのビットに関する外部情報を提供するには、複雑度は、Ｏ(ＱＮlist)となる。
【０１０５】
この比較は、ＭＭＳＥベースの時空間デコーダの演算の複雑度が、ＬＳＤベースの時空間デコーダの演算の複雑度よりもはるかに小さいことを示している。その理由は、ＭＭＳＥベースのデコーダが実行するＱ個の行列反転の複雑度のほうが、ＬＳＤベースのデコーダが実行するリストのＭＬ点の探索またはリストの列挙の複雑度よりもはるかに小さいからである。その上、ＭＭＳＥベースの時空間デコーダの除外ステップの複雑度も、ＬＳＤベースの時空間デコーダの除外ステップの複雑度よりもはるかに小さい。その理由は、２Mc＜＜Ｎlistであり、各除外ステップの複雑度は、ＬＳＤベースのデコーダよりもＭＭＳＥベースのデコーダのほうがはるかに小さいからである。さらに、ＬＳＤベースの時空間デコーダのメモリ必要量は、ある繰り返しから次の繰り返しまで記憶しなければならないリストのサイズに密接に関連し、かつ、反復して復号されるフレームのすべての時空間符号語用に記憶しなければならないリストのサイズに密接に関連する。リストのサイズが増加するにつれ、メモリの側面は重要になってくる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】非常に簡略化したＭＩＭＯ電気通信システムを示すブロック図である。
【図２】本発明によるこのような電気通信システムに含まれるＭＩＭＯ受信機を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１０１  チャネルエンコーダ(ＣＨＥＮＣ)、１０３  インターリーバ(ＩＮＴＬ)、１０５  マッピング／変調モジュール(ＭＡＰＭＤ)、１０７  時空間エンコーダ(ＳＰＴＥＮＣ)、２０１  チャネルデコーダ(ＣＨＤＥＣ)、２０３  デインターリーバ(ＤＩＮＴＬ)、２０５  時空間デコーダ(ＳＰＴＤＥＣ)、２０５１  シンボルデコーダ(ＭＭＳＥＳＤ)、２０５３  インターリーバ(ＩＮＴＲ)。
【図１】
2004343702.tif 000031
【図２】
2004343702.tif 000032