(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）システムにおいて伝搬路行列Ｈ、受信信号ベクトルｘの入力を受付ける受信装置における無線信号分離方法であって、
送信装置の送信した信号の該送信信号ベクトルｓの中にあるＴ個の要素に対して、それぞれの信号検出の順番を前記伝搬路行列Ｈから算出される受信電力と伝搬路間の相関により決定し、順番リストに記録し、
前記伝搬路行列Ｈの列ベクトルを前記順番リストＳに従い並び替え、
前記並び替えられた伝搬路行列をＱＲ分解し、
前記ＱＲ分解によって得られた行列Ｑの複素共役転置を使って受信信号ベクトルｘをフィルタリングし、
前記ＱＲ分解によって得られた行列Ｒを用いて、前記フィルタリングされた受信信号ベクトルに対して後退代入演算処理を施すことにより、前記信号検出の順番で一個ずつ受信信号の硬判定を行う処理と、硬判定された受信信号による他の受信信号への干渉成分を取り除く処理とを繰り返し行い、前記Ｔ個の送信信号を順次検出し、
前記検出したＴ個の送信信号を前記順番リストに従って、元の送信された空間順番に並びなおして出力する
ことを特徴とする無線信号分離方法。
【請求項２】
ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）システムにおいて伝搬路行列Ｈ、受信信号ベクトルｘの入力を受付ける受信装置における無線信号分離方法であって、
送信装置の送信した信号の該送信信号ベクトルｓの中にあるＴ個の要素に対して、それぞれの信号検出の順番を前記伝搬路行列Ｈから算出される受信電力と伝搬路間の相関により同時に決定し、順番リストに記録する検出順番決定処理と、
前記伝搬路行列Ｈの列ベクトルを前記順番リストに従い並び替える伝搬行列ベクトル並び替え処理と、
前記並び替えられた伝搬路行列をＱＲ分解して行列Ｑと上三角行列Ｒを算出するＱＲ分解処理と、
前記行列Ｑの複素共役転置を使って前記受信信号ベクトルｘをフィルタリングするフィルタリング処理と、
前記上三角行列Ｒの上三角構造を利用して、前記フィルタリングされた受信信号ベクトルに対して後退代入演算処理を施すことにより、前記信号検出の順番で一個ずつ受信信号の硬判定を行う処理と、硬判定された受信信号による他の受信信号への干渉成分を取り除く処理とを繰り返し行い、前記Ｔ個の送信信号を順次検出する後退代入処理と、
前記検出したＴ個の送信信号を前記順番リストに従って、元の送信された空間順番に並びなおして出力する順番並び替え処理と、
を有することを特徴とする無線信号分離方法。
【請求項３】
前記検出順番決定処理は、前記伝搬路行列Ｈを読み取り、演算処理によって行列Ｇ＝ＨＨＨを算出した後、順番リスト生成式に従って、前記順番リストを生成し、
前記伝搬路行列ベクトル並び替え処理は、前記順番リストと前記伝搬路行列Ｈを読み取り、該順番リストに従って前記伝搬路行列Ｈを並び替えた後で、その結果の行列Ｈ’を記憶部へ書込み、
前記ＱＲ分解処理は、前記記憶部から前記行列Ｈ’あるいは前記行列Ｈ’と前記行列Ｇの両方を読み取り、ＱＲ分解式に従ったＱＲ分解処理によって行列Ｑと前記上三角行列Ｒを算出し、
前記フィルタリング処理は、前記行列Ｑと前記受信信号ベクトルｘを読み取り、前記行列Ｑの複素共役転置と前記受信信号ベクトルｘとを乗算することによりベクトルｙを算出し、
前記後退代入処理は、前記列ベクトルｙと前記上三角行列Ｒを読み取り、後退代入演算処理によって、検出送信信号ベクトルを算出し、その検出送信信号ベクトルのＴ個の要素を順番に検出し、干渉成分算出式に従って干渉成分を算出し、前記列ベクトルｙのｋ番目の要素ｙｋから前記干渉成分を減算することにより軟判定検出信号を算出し、当該軟判定検出信号に対して、送信側で変調時に適用したコンスタレションに基づいて硬判定を行い硬判定検出信号を算出し、
前記順番並び替え処理は、検出送信信号ベクトルと前記順番リストとを読み取り、当該リストに従って前記検出送信信号ベクトルを並び替えた後で、その並び替え結果を出力する
ことを特徴とする請求項２に記載の無線信号分離方法。
【請求項４】
ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）システムにおいて伝搬路行列Ｈ、受信信号ベクトルｘの入力を受付ける受信装置における無線信号分離方法であって、
送信装置の送信した信号の該送信信号ベクトルｓの中にあるＴ個の要素に対して、それぞれの信号検出の順番を前記伝搬路行列Ｈから算出される受信電力と伝搬路間の相関により同時に決定し、順番リストに記録する検出順番決定処理と、
前記伝搬路行列Ｈの列ベクトルを前記順番リストに従い並び替える伝搬行列ベクトル並び替え処理と、
前記並び替えられた伝搬路行列をＱＲ分解して行列Ｑと下三角行列Ｒを算出するＱＲ分解処理と、
前記行列Ｑの複素共役転置を使って前記受信信号ベクトルｘをフィルタリングするフィルタリング処理と、
前記下三角行列Ｒの下三角構造を利用して、前記フィルタリングされた受信信号ベクトルに対して前進代入演算処理を施すことにより、前記信号検出の順番で一個ずつ受信信号の硬判定を行う処理と、硬判定された受信信号による他の受信信号への干渉成分を取り除く処理とを繰り返し行い、前記Ｔ個の送信信号を順次検出する前進代入処理と、
前記検出したＴ個の送信信号を前記順番リストに従って、元の送信された空間順番に並びなおして出力する順番並び替え処理と、
を有することを特徴とする無線信号分離方法。
【請求項５】
前記検出順番決定処理は、前記伝搬路行列Ｈを読み取り、演算処理によって行列Ｇ＝ＨＨＨを算出した後、順番リスト生成式に従って、前記順番リストを生成し、
前記伝搬路行列ベクトル並び替え処理は、前記順番リストと前記伝搬路行列Ｈを読み取り、該順番リストに従って前記伝搬路行列Ｈを並び替えた後で、その結果の行列Ｈ’を記憶部へ書込み、
前記ＱＲ分解処理は、前記記憶部から前記行列Ｈ’あるいは前記行列Ｈ’と前記行列Ｇの両方を読み取り、ＱＲ分解式に従ったＱＲ分解処理によって前記行列Ｑと前記下三角行列Ｒを算出し、
前記フィルタリング処理は、前記行列Ｑと前記受信信号ベクトルｘを読み取り、前記行列Ｑの複素共役転置と前記受信信号ベクトルｘとを乗算することによりベクトルｙを算出し、
前記前進代入処理は、前記列ベクトルｙと前記下三角行列Ｒを読み取り、前進代入演算処理によって、検出送信信号ベクトルを算出し、その検出送信信号ベクトルのＴ個の要素を順番に検出し、干渉成分算出式に従って干渉成分を算出し、前記列ベクトルｙのｋ番目の要素ｙｋから前記干渉成分を減算することにより軟判定検出信号を算出し、当該軟判定検出信号に対して、送信側で変調時に適用したコンスタレションに基づいて硬判定を行い硬判定検出信号を算出し、
前記順番並び替え処理は、検出送信信号ベクトルと前記順番リストとを読み取り、当該リストに従って前記検出送信信号ベクトルを並び替えた後で、その並び替え結果を出力する
ことを特徴とする請求項４に記載の無線信号分離方法。
【請求項６】
ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）システムにおいて伝搬路行列Ｈ、受信信号ベクトルｘの入力を受付ける受信装置であって、
送信装置の送信した信号の該送信信号ベクトルｓの中にあるＴ個の要素に対して、それぞれの信号検出の順番を前記伝搬路行列Ｈから算出される受信電力と伝搬路間の相関により決定し、順番リストに記録する手段と、
前記伝搬路行列Ｈの列ベクトルを前記順番リストＳに従い並び替える手段と、
前記並び替えられた伝搬路行列をＱＲ分解する手段と、
前記ＱＲ分解によって得られた行列Ｑの複素共役転置を使って受信信号ベクトルｘをフィルタリングする手段と、
前記ＱＲ分解によって得られた行列Ｒを用いて、前記フィルタリングされた受信信号ベクトルに対して後退代入演算処理を施すことにより、前記信号検出の順番で一個ずつ受信信号の硬判定を行う処理と、硬判定された受信信号による他の受信信号への干渉成分を取り除く処理とを繰り返し行い、前記Ｔ個の送信信号を順次検出する手段と、
前記検出したＴ個の送信信号を前記順番リストに従って、元の送信された空間順番に並びなおして出力する手段と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項７】
ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）システムにおいて伝搬路行列Ｈ、受信信号ベクトルｘの入力を受付ける受信装置であって、
送信装置の送信した信号の該送信信号ベクトルｓの中にあるＴ個の要素に対して、それぞれの信号検出の順番を前記伝搬路行列Ｈから算出される受信電力と伝搬路間の相関により同時に決定し、順番リストに記録する検出順番決定手段と、
前記伝搬路行列Ｈの列ベクトルを前記順番リストに従い並び替える伝搬行列ベクトル並び替え手段と、
前記並び替えられた伝搬路行列をＱＲ分解して行列Ｑと上三角行列Ｒを算出するＱＲ分解手段と、
前記行列Ｑの複素共役転置を使って前記受信信号ベクトルｘをフィルタリングするフィルタリング手段と、
前記上三角行列Ｒの上三角構造を利用して、前記フィルタリングされた受信信号ベクトルに対して後退代入演算処理を施すことにより、前記信号検出の順番で一個ずつ受信信号の硬判定を行う処理と、硬判定された受信信号による他の受信信号への干渉成分を取り除く処理とを繰り返し行い、前記Ｔ個の送信信号を順次検出する後退代入手段と、
前記検出したＴ個の送信信号を前記順番リストに従って、元の送信された空間順番に並びなおして出力する順番並び替え手段と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項８】
前記検出順番決定手段は、前記伝搬路行列Ｈを読み取り、演算処理によって行列Ｇ＝ＨＨＨを算出した後、順番リスト生成式に従って、前記順番リストを生成し、
前記伝搬路行列ベクトル並び替え手段は、前記順番リストと前記伝搬路行列Ｈを読み取り、該順番リストに従って前記伝搬路行列Ｈを並び替えた後で、その結果の行列Ｈ’を記憶部へ書込み、
前記ＱＲ分解手段は、前記記憶部から前記行列Ｈ’あるいは前記行列Ｈ’と前記行列Ｇの両方を読み取り、ＱＲ分解式に従ったＱＲ分解処理によって行列Ｑと前記上三角行列Ｒを算出し、
前記フィルタリング手段は、前記行列Ｑと前記受信信号ベクトルｘを読み取り、前記行列Ｑの複素共役転置と前記受信信号ベクトルｘとを乗算することによりベクトルｙを算出し、
前記後退代入手段は前記列ベクトルｙと前記上三角行列Ｒを読み取り、後退代入演算処理によって、検出送信信号ベクトルを算出し、その検出送信信号ベクトルのＴ個の要素を順番に検出し、干渉成分算出式に従って干渉成分を算出し、前記列ベクトルｙのｋ番目の要素ｙｋから前記干渉成分を減算することにより軟判定検出信号を算出し、当該軟判定検出信号に対して、送信側で変調時に適用したコンスタレションに基づいて硬判定を行い硬判定検出信号を算出し、
前記順番並び替え手段は、検出送信信号ベクトルと前記順番リストとを読み取り、当該リストに従って前記検出送信信号ベクトルを並び替えた後で、その並び替え結果を出力する
ことを特徴とする請求項７に記載の受信装置。
【請求項９】
ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）システムにおいて伝搬路行列Ｈ、受信信号ベクトルｘの入力を受付ける受信装置であって、
送信装置の送信した信号の該送信信号ベクトルｓの中にあるＴ個の要素に対して、それぞれの信号検出の順番を前記伝搬路行列Ｈから算出される受信電力と伝搬路間の相関により同時に決定し、順番リストに記録する検出順番決定手段と、
前記伝搬路行列Ｈの列ベクトルを前記順番リストに従い並び替える伝搬行列ベクトル並び替え手段と、
前記並び替えられた伝搬路行列をＱＲ分解して行列Ｑと下三角行列Ｒを算出するＱＲ分解手段と、
前記行列Ｑの複素共役転置を使って前記受信信号ベクトルｘをフィルタリングするフィルタリング手段と、
前記下三角行列Ｒの下三角構造を利用して、前記フィルタリングされた受信信号ベクトルに対して前進代入演算処理を施すことにより、前記信号検出の順番で一個ずつ受信信号の硬判定を行う処理と、硬判定された受信信号による他の受信信号への干渉成分を取り除く処理とを繰り返し行い、前記Ｔ個の送信信号を順次検出する前進代入手段と、
前記検出したＴ個の送信信号を前記順番リストに従って、元の送信された空間順番に並びなおして出力する順番並び替え手段と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項１０】
前記検出順番決定手段は、前記伝搬路行列Ｈを読み取り、演算処理によって行列Ｇ＝ＨＨＨを算出した後、順番リスト生成式に従って、前記順番リストを生成し、
前記伝搬路行列ベクトル並び替え手段は、前記順番リストと前記伝搬路行列Ｈを読み取り、該順番リストに従って前記伝搬路行列Ｈを並び替えた後で、その結果の行列Ｈ’を記憶部へ書込み、
前記ＱＲ分解手段は、前記記憶部から前記行列Ｈ’あるいは前記行列Ｈ’と前記行列Ｇの両方を読み取り、ＱＲ分解式に従ったＱＲ分解処理によって前記行列Ｑと前記下三角行列Ｒを算出し、
前記フィルタリング手段は、前記行列Ｑと前記受信信号ベクトルｘを読み取り、前記行列Ｑの複素共役転置と前記受信信号ベクトルｘとを乗算することによりベクトルｙを算出し、
前記前進代入手段は、前記列ベクトルｙと前記下三角行列Ｒを読み取り、前進代入演算処理によって、検出送信信号ベクトルを算出し、その検出送信信号ベクトルのＴ個の要素を順番に検出し、干渉成分算出式に従って干渉成分を算出し、前記列ベクトルｙのｋ番目の要素ｙｋから前記干渉成分を減算することにより軟判定検出信号を算出し、当該軟判定検出信号に対して、送信側で変調時に適用したコンスタレションに基づいて硬判定を行い硬判定検出信号を算出し、
前記順番並び替え手段は、検出送信信号ベクトルと前記順番リストとを読み取り、当該リストに従って前記検出送信信号ベクトルを並び替えた後で、その並び替え結果を出力する
ことを特徴とする請求項９に記載の受信装置。
【請求項１１】
ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）システムにおいて伝搬路行列Ｈ、受信信号ベクトルｘの入力を受付ける受信装置のコンピュータに実行させるプログラムであって、
送信装置の送信した信号の該送信信号ベクトルｓの中にあるＴ個の要素に対して、それぞれの信号検出の順番を前記伝搬路行列Ｈから算出される受信電力と伝搬路間の相関により決定し、順番リストに記録する処理と、
前記伝搬路行列Ｈの列ベクトルを前記順番リストＳに従い並び替える処理と、
前記並び替えられた伝搬路行列をＱＲ分解する処理と、
前記ＱＲ分解によって得られた行列Ｑの複素共役転置を使って受信信号ベクトルｘをフィルタリングする処理と、
前記ＱＲ分解によって得られた行列Ｒを用いて、前記フィルタリングされた受信信号ベクトルに対して後退代入演算処理を施すことにより、前記信号検出の順番で一個ずつ受信信号の硬判定を行う処理と、硬判定された受信信号による他の受信信号への干渉成分を取り除く処理とを繰り返し行い、前記Ｔ個の送信信号を順次検出する処理と、
前記検出したＴ個の送信信号を前記順番リストに従って、元の送信された空間順番に並びなおして出力する処理と、
をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１２】
ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）システムにおいて伝搬路行列Ｈ、受信信号ベクトルｘの入力を受付ける受信装置のコンピュータに実行させるプログラムであって、
送信装置の送信した信号の該送信信号ベクトルｓの中にあるＴ個の要素に対して、それぞれの信号検出の順番を前記伝搬路行列Ｈから算出される受信電力と伝搬路間の相関により同時に決定し、順番リストに記録する検出順番決定処理と、
前記伝搬路行列Ｈの列ベクトルを前記順番リストに従い並び替える伝搬行列ベクトル並び替え処理と、
前記並び替えられた伝搬路行列をＱＲ分解して行列Ｑと上三角行列Ｒを算出するＱＲ分解処理と、
前記行列Ｑの複素共役転置を使って前記受信信号ベクトルｘをフィルタリングするフィルタリング処理と、
前記上三角行列Ｒの上三角構造を利用して、前記フィルタリングされた受信信号ベクトルに対して後退代入演算処理を施すことにより、前記信号検出の順番で一個ずつ受信信号の硬判定を行う処理と、硬判定された受信信号による他の受信信号への干渉成分を取り除く処理とを繰り返し行い、前記Ｔ個の送信信号を順次検出する後退代入処理と、
前記検出したＴ個の送信信号を前記順番リストに従って、元の送信された空間順番に並びなおして出力する順番並び替え処理と、
をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１３】
前記検出順番決定処理において、前記伝搬路行列Ｈを読み取り、演算処理によって行列Ｇ＝ＨＨＨを算出した後、順番リスト生成式に従って、前記順番リストを生成し、
前記伝搬路行列ベクトル並び替え処理は、前記順番リストと前記伝搬路行列Ｈを読み取り、該順番リストに従って前記伝搬路行列Ｈを並び替えた後で、その結果の行列Ｈ’を記憶部へ書込み、
前記ＱＲ分解処理において、前記記憶部から前記行列Ｈ’あるいは前記行列Ｈ’と前記行列Ｇの両方を読み取り、ＱＲ分解式に従ったＱＲ分解処理によって行列Ｑと前記上三角行列Ｒを算出し、
前記フィルタリング処理において、前記行列Ｑと前記受信信号ベクトルｘを読み取り、前記行列Ｑの複素共役転置と前記受信信号ベクトルｘとを乗算することによりベクトルｙを算出し、
前記後退代入処理において、前記列ベクトルｙと前記上三角行列Ｒを読み取り、後退代入演算処理によって、検出送信信号ベクトルを算出し、その検出送信信号ベクトルのＴ個の要素を順番に検出し、干渉成分算出式に従って干渉成分を算出し、前記列ベクトルｙのｋ番目の要素ｙｋから前記干渉成分を減算することにより軟判定検出信号を算出し、当該軟判定検出信号に対して、送信側で変調時に適用したコンスタレションに基づいて硬判定を行い硬判定検出信号を算出し、
前記順番並び替え処理において、検出送信信号ベクトルと前記順番リストとを読み取り、当該リストに従って前記検出送信信号ベクトルを並び替えた後で、その並び替え結果を出力する
処理をコンピュータに実行させる請求項１２に記載のプログラム。
【請求項１４】
ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）システムにおいて伝搬路行列Ｈ、受信信号ベクトルｘの入力を受付ける受信装置のコンピュータに実行させるプログラムであって、
送信装置の送信した信号の該送信信号ベクトルｓの中にあるＴ個の要素に対して、それぞれの信号検出の順番を前記伝搬路行列Ｈから算出される受信電力と伝搬路間の相関により同時に決定し、順番リストに記録する検出順番決定処理と、
前記伝搬路行列Ｈの列ベクトルを前記順番リストに従い並び替える伝搬行列ベクトル並び替え処理と、
前記並び替えられた伝搬路行列をＱＲ分解して行列Ｑと下三角行列Ｒを算出するＱＲ分解処理と、
前記行列Ｑの複素共役転置を使って前記受信信号ベクトルｘをフィルタリングするフィルタリング処理と、
前記下三角行列Ｒの下三角構造を利用して、前記フィルタリングされた受信信号ベクトルに対して前進代入演算処理を施すことにより、前記信号検出の順番で一個ずつ受信信号の硬判定を行う処理と、硬判定された受信信号による他の受信信号への干渉成分を取り除く処理とを繰り返し行い、前記Ｔ個の送信信号を順次検出する前進代入処理と、
前記検出したＴ個の送信信号を前記順番リストに従って、元の送信された空間順番に並びなおして出力する順番並び替え処理と、
をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１５】
前記検出順番決定処理において、前記伝搬路行列Ｈを読み取り、演算処理によって行列Ｇ＝ＨＨＨを算出した後、順番リスト生成式に従って、前記順番リストを生成し、
前記伝搬路行列ベクトル並び替え処理は、前記順番リストと前記伝搬路行列Ｈを読み取り、該順番リストに従って前記伝搬路行列Ｈを並び替えた後で、その結果の行列Ｈ’を記憶部へ書込み、
前記ＱＲ分解処理において、前記記憶部から前記行列Ｈ’あるいは前記行列Ｈ’と前記行列Ｇの両方を読み取り、ＱＲ分解式に従ったＱＲ分解処理によって前記行列Ｑと前記下三角行列Ｒを算出し、
前記フィルタリング処理において、前記行列Ｑと前記受信信号ベクトルｘを読み取り、前記行列Ｑの複素共役転置と前記受信信号ベクトルｘとを乗算することによりベクトルｙを算出し、
前記前進代入処理において、前記列ベクトルｙと前記下三角行列Ｒを読み取り、前進代入演算処理によって、検出送信信号ベクトルを算出し、その検出送信信号ベクトルのＴ個の要素を順番に検出し、干渉成分算出式に従って干渉成分を算出し、前記列ベクトルｙのｋ番目の要素ｙｋから前記干渉成分を減算することにより軟判定検出信号を算出し、当該軟判定検出信号に対して、送信側で変調時に適用したコンスタレションに基づいて硬判定を行い硬判定検出信号を算出し、
前記順番並び替え処理において、検出送信信号ベクトルと前記順番リストとを読み取り、当該リストに従って前記検出送信信号ベクトルを並び替えた後で、その並び替え結果を出力する
処理をコンピュータに実行させる請求項１４に記載のプログラム。
【請求項１６】
ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）システムにおいて伝搬路行列Ｈ、受信信号ベクトルｘの入力を受付ける受信装置のコンピュータに実行させるプログラムを記憶する記録媒体であって、
送信装置の送信した信号の該送信信号ベクトルｓの中にあるＴ個の要素に対して、それぞれの信号検出の順番を前記伝搬路行列Ｈから算出される受信電力と伝搬路間の相関により決定し、順番リストに記録する処理と、
前記伝搬路行列Ｈの列ベクトルを前記順番リストＳに従い並び替える処理と、
前記並び替えられた伝搬路行列をＱＲ分解する処理と、
前記ＱＲ分解によって得られた行列Ｑの複素共役転置を使って受信信号ベクトルｘをフィルタリングする処理と、
前記ＱＲ分解によって得られた行列Ｒを用いて、前記フィルタリングされた受信信号ベクトルに対して後退代入演算処理を施すことにより、前記信号検出の順番で一個ずつ受信信号の硬判定を行う処理と、硬判定された受信信号による他の受信信号への干渉成分を取り除く処理とを繰り返し行い、前記Ｔ個の送信信号を順次検出する処理と、
前記検出したＴ個の送信信号を前記順番リストに従って、元の送信された空間順番に並びなおして出力する処理と、
をコンピュータに実行させるプログラムを記憶する記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）チャネルを利用して複数の信号系列を同一の周波数上に送信し、受信装置において空間多重化された信号に対する信号検出（あるいは信号分離）を行う無線通信システムであって、特に、マルチキャリア変調方式であるＯＦＤＭ（Orthogonal frequency division multiplex）変調方式とＭＩＭＯ通信方式とを組み合わせたＭＩＭＯ−ＯＦＤＮ通信方式を用いた無線通信システムにおける無線信号分離方法および受信装置並びにそのプログラムと記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムにおいては、限られた周波数資源を用いて通信伝送量の大容量化を図るための周波数利用効率の向上が必須となっている。周波数利用効率を向上させる技術として、当該無線通信システムの送信装置側で複数の送信アンテナを備え、受信装置側で複数の受信アンテナを備え、同一時刻において同一周波数帯域上に空間多重チャネルを構成し、情報伝送レートを向上させるＭＩＭＯシステムが提案されている。
【０００３】
また情報信号を互いに直交する複数のサブキャリアに乗せて送信するＯＦＤＭマルチキャリア変調方式（以下、ＯＦＤＭ方式と呼ぶ）がある。ＯＦＤＭ方式は、各サブキャリアの帯域を狭くすることにより周波数選択性フェ−ジングをフラットフェ−ジング化することが可能な変調方式であり、更に、ガードインターバルを付加することによりマルチパスフェ−ジングによるシンボル間干渉の影響を軽減できる。従ってＯＦＤＭ方式は無線ＬＡＮ（Local Area Network）やデジタルテレビ放送などの無線通信や放送システムで広く用いられている。
【０００４】
上記のＭＩＭＯシステムとＯＦＤＭ方式が組み合わされたものをＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムと呼ぶ。対照的に、単純にシングルキャリア変調方式を用いた場合にはＭＩＭＯ−Ｓｉｎｇｌｅシステムと呼ぶ。また両者を統一してＭＩＭＯシステムと呼ぶ。
【非特許文献１】“V-BLAST An Architecture for Realizing Very High Data Rates Over the Rich-Scattering Wireless Channel”、R W. Wolniansky, G. J. Foschini, G. D. Golden, R. A. Valenzuela、Signal, Systems, and Electronics, 1998. ISSSE 98. 1998 URSI International Symposium on 29 Sept-2 Oct. 1998 Page(s):295-300
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の受信装置に備えられた信号検出装置（Signal Detector）では信号検出方法として、ＺＦ（Zero-Forcing）方式、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error）方式、ＳＩＣ（Successive Interference Cancellation）方式、ＭＬＤ（Maximum Likelihood Detection）方式とそれらの基本方式を組み合わせたものなどが用いられている。この中でＳＩＣ方式では、受信誤り率特性と信号検出処理所要演算量の両立という観点では優れている。従ってＭＩＭＯ伝送を実現するにはＳＩＣ方式は非常に実用性の高いアプローチと考えられる。またＳＩＣ方式は他の信号検出方法と比べて、同時ではなく、順次にＴ個の送信信号ｓｔを検出する処理が特徴である。以下、従来のＳＩＣ方式の代表的な技術であるＶ−ＢＬＡＳＴ（Vertical Bell Laboratories Layered Space-Time）方式について説明する。
【０００６】
信号検出装置への入力が伝搬路行列Ｈ、受信信号ベクトルｘであるとし、またＶ−ＢＬＡＳＴ方式による信号検出処理を経て出力する信号を検出信号ｓ’とすると、当該信号検出装置は、
（ａ）送信信号ベクトルｓの中にあるＴ個の要素ｓ＝［ｓ１，ｓ２，・・・，ｓＴ］に対して、それぞれの信号検出の順番を順次決定する。
（ｂ）Ｔ個の前記要素それぞれを検出するためのＴ個の抽出ベクトル（nulling vectorあるいはweight vectorという）を順次生成する。
（ｃ）上記（ｂ）生成した抽出ベクトルを用いてｓ＝［ｓ１，ｓ２，・・・，ｓＴ］のＴ個の送信信号の要素を順番に検出する。
（ｄ）受信ベクトルｘと伝搬路行列Ｈを更新する。
そして信号検出装置はａ〜ｄの全ての処理はＴ回の反復実行を行う。
【０００７】
ここで従来のＳＩＣ方式であるＶ−ＢＬＡＳＴ方式を適用してＭＩＭＯシステムにおける空間多重信号を受信装置の信号検出装置において処理しようとすると以下の課題が存在する。
＜課題１＞処理演算量が膨大で所要演算回路規模が大きくなる（Ｔ回の擬似逆行列の演算が必要であり、所要演算量がＯ（Ｔ４）と大きくなる。特に送信アンテナ数と受信アンテナ数の多いＭＩＭＯシステムにおいては所要演算量が膨大となる。）
＜課題２＞所要記憶デバイス容量が大きくなる（擬似逆行列の演算は大きな記憶容量が必要となる。またシステム伝達係数行列Ｈの更新や抽出ベクトルの保存などにも記憶デバイスが必要となる）
＜課題３＞小型化、軽量化が困難となる（無線送信装置、特に無線携帯端末においては小型化、軽量化を行うことが望ましいが、従来のＳＩＣの方式では所要演算回路規模と記憶デバイスが大きいため、それによって無線送信装置の小型化、軽量化が困難となる）
＜課題４＞処理遅延が大きくなる（Ｔ回の擬似逆行列の演算の並列化は不可能であるため、処理の遅延が大きい。特に送信アンテナ数が多い場合では、擬似逆行列演算の回数が増え、リアルタイムでの信号処理は極めて困難である。それを解決するためには演算回路における動作クロック周波数を上げる方法はあるが、それが所要消費電力の飛躍的増加に繋がる）
＜課題５＞所要消費電力が大きい（所要消費電力は所要演算回路規模やその動作クロック周波数などに比例するため、従来のＳＩＣ方式では電力消費量が大きいと考えられる。従ってバッテリによって動作するＭＩＭＯシステムの十分な動作時間の確保が困難となる）
＜課題６＞製品の大量生産に適さない（上記課題１〜課題５を踏まえて、従来のＳＩＣ方式による受信装置への実装は極めて困難である。つまり従来のＳＩＣ方式を実装したＭＩＭＯシステムを備えた無線装置における製造コストが高くなり、大量生産に適さない）
【０００８】
そこでこの発明は、処理演算量と所要演算回路規模とを軽減することで、ＭＩＭＯシステムによる無線通信を行う無線通信装置の小型化、軽量化や、無線通信装置の処理遅延や消費電力量の縮小を行い、大量生産に適した無線通信装置を提供することのできる、無線通信システムにおける無線信号分離方法および受信装置並びにそのプログラムと記録媒体を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）システムにおいて伝搬路行列Ｈ、受信信号ベクトルｘの入力を受付ける受信装置における無線信号分離方法であって、送信装置の送信した信号の該送信信号ベクトルｓの中にあるＴ個の要素に対して、それぞれの信号検出の順番を前記伝搬路行列Ｈから算出される受信電力と伝搬路間の相関により決定し、順番リストに記録し、前記伝搬路行列Ｈの列ベクトルを前記順番リストＳに従い並び替え、前記並び替えられた伝搬路行列をＱＲ分解し、前記ＱＲ分解によって得られた行列Ｑの複素共役転置を使って受信信号ベクトルｘをフィルタリングし、前記ＱＲ分解によって得られた行列Ｒを用いて、前記フィルタリングされた受信信号ベクトルに対して後退代入演算処理を施すことにより、前記信号検出の順番で一個ずつ受信信号の硬判定を行う処理と、硬判定された受信信号による他の受信信号への干渉成分を取り除く処理とを繰り返し行い、前記Ｔ個の送信信号を順次検出し、前記検出したＴ個の送信信号を前記順番リストに従って、元の送信された空間順番に並びなおして出力することを特徴とする無線信号分離方法である。
【００１０】
また本発明は、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）システムにおいて伝搬路行列Ｈ、受信信号ベクトルｘの入力を受付ける受信装置における無線信号分離方法であって、送信装置の送信した信号の該送信信号ベクトルｓの中にあるＴ個の要素に対して、それぞれの信号検出の順番を前記伝搬路行列Ｈから算出される受信電力と伝搬路間の相関により同時に決定し、順番リストに記録する検出順番決定処理と、前記伝搬路行列Ｈの列ベクトルを前記順番リストに従い並び替える伝搬行列ベクトル並び替え処理と、前記並び替えられた伝搬路行列をＱＲ分解して行列Ｑと上三角行列Ｒを算出するＱＲ分解処理と、前記行列Ｑの複素共役転置を使って前記受信信号ベクトルｘをフィルタリングするフィルタリング処理と、前記上三角行列Ｒの上三角構造を利用して、前記フィルタリングされた受信信号ベクトルに対して後退代入演算処理を施すことにより、前記信号検出の順番で一個ずつ受信信号の硬判定を行う処理と、硬判定された受信信号による他の受信信号への干渉成分を取り除く処理とを繰り返し行い、前記Ｔ個の送信信号を順次検出する後退代入処理と、前記検出したＴ個の送信信号を前記順番リストに従って、元の送信された空間順番に並びなおして出力する順番並び替え処理と、を有することを特徴とする無線信号分離方法である。
【００１１】
また本発明は、上述の無線信号分離方法において、前記検出順番決定処理は、前記伝搬路行列Ｈを読み取り、演算処理によって行列Ｇ＝ＨＨＨを算出した後、順番リスト生成式に従って、前記順番リストを生成し、前記伝搬路行列ベクトル並び替え処理は、前記順番リストと前記伝搬路行列Ｈを読み取り、該順番リストに従って前記伝搬路行列Ｈを並び替えた後で、その結果の行列Ｈ’を記憶部へ書込み、前記ＱＲ分解処理は、前記記憶部から前記行列Ｈ’あるいは前記行列Ｈ’と前記行列Ｇの両方を読み取り、ＱＲ分解式に従ったＱＲ分解処理によって行列Ｑと前記上三角行列Ｒを算出し、前記フィルタリング処理は、前記行列Ｑと前記受信信号ベクトルｘを読み取り、前記行列Ｑの複素共役転置と前記受信信号ベクトルｘとを乗算することによりベクトルｙを算出し、前記後退代入処理は、前記列ベクトルｙと前記上三角行列Ｒを読み取り、後退代入演算処理によって、検出送信信号ベクトルを算出し、その検出送信信号ベクトルのＴ個の要素を順番に検出し、干渉成分算出式に従って干渉成分を算出し、前記列ベクトルｙのｋ番目の要素ｙｋから前記干渉成分を減算することにより軟判定検出信号を算出し、当該軟判定検出信号に対して、送信側で変調時に適用したコンスタレションに基づいて硬判定を行い硬判定検出信号を算出し、前記順番並び替え処理は、検出送信信号ベクトルと前記順番リストとを読み取り、当該リストに従って前記検出送信信号ベクトルを並び替えた後で、その並び替え結果を出力することを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）システムにおいて伝搬路行列Ｈ、受信信号ベクトルｘの入力を受付ける受信装置における無線信号分離方法であって、送信装置の送信した信号の該送信信号ベクトルｓの中にあるＴ個の要素に対して、それぞれの信号検出の順番を前記伝搬路行列Ｈから算出される受信電力と伝搬路間の相関により同時に決定し、順番リストに記録する検出順番決定処理と、前記伝搬路行列Ｈの列ベクトルを前記順番リストに従い並び替える伝搬行列ベクトル並び替え処理と、前記並び替えられた伝搬路行列をＱＲ分解して行列Ｑと下三角行列Ｒを算出するＱＲ分解処理と、前記行列Ｑの複素共役転置を使って前記受信信号ベクトルｘをフィルタリングするフィルタリング処理と、前記下三角行列Ｒの下三角構造を利用して、前記フィルタリングされた受信信号ベクトルに対して前進代入演算処理を施すことにより、前記信号検出の順番で一個ずつ受信信号の硬判定を行う処理と、硬判定された受信信号による他の受信信号への干渉成分を取り除く処理とを繰り返し行い、前記Ｔ個の送信信号を順次検出する前進代入処理と、前記検出したＴ個の送信信号を前記順番リストに従って、元の送信された空間順番に並びなおして出力する順番並び替え処理と、を有することを特徴とする無線信号分離方法である。
【００１３】
また本発明は、上述の無線信号分離方法において、前記検出順番決定処理は、前記伝搬路行列Ｈを読み取り、演算処理によって行列Ｇ＝ＨＨＨを算出した後、順番リスト生成式に従って、前記順番リストを生成し、前記伝搬路行列ベクトル並び替え処理は、前記順番リストと前記伝搬路行列Ｈを読み取り、該順番リストに従って前記伝搬路行列Ｈを並び替えた後で、その結果の行列Ｈ’を記憶部へ書込み、前記ＱＲ分解処理は、前記記憶部から前記行列Ｈ’あるいは前記行列Ｈ’と前記行列Ｇの両方を読み取り、ＱＲ分解式に従ったＱＲ分解処理によって前記行列Ｑと前記下三角行列Ｒを算出し、前記フィルタリング処理は、前記行列Ｑと前記受信信号ベクトルｘを読み取り、前記行列Ｑの複素共役転置と前記受信信号ベクトルｘとを乗算することによりベクトルｙを算出し、前記前進代入処理は、前記列ベクトルｙと前記下三角行列Ｒを読み取り、前進代入演算処理によって、検出送信信号ベクトルを算出し、その検出送信信号ベクトルのＴ個の要素を順番に検出し、干渉成分算出式に従って干渉成分を算出し、前記列ベクトルｙのｋ番目の要素ｙｋから前記干渉成分を減算することにより軟判定検出信号を算出し、当該軟判定検出信号に対して、送信側で変調時に適用したコンスタレションに基づいて硬判定を行い硬判定検出信号を算出し、前記順番並び替え処理は、検出送信信号ベクトルと前記順番リストとを読み取り、当該リストに従って前記検出送信信号ベクトルを並び替えた後で、その並び替え結果を出力することを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）システムにおいて伝搬路行列Ｈ、受信信号ベクトルｘの入力を受付ける受信装置であって、送信装置の送信した信号の該送信信号ベクトルｓの中にあるＴ個の要素に対して、それぞれの信号検出の順番を前記伝搬路行列Ｈから算出される受信電力と伝搬路間の相関により決定し、順番リストに記録する手段と、前記伝搬路行列Ｈの列ベクトルを前記順番リストＳに従い並び替える手段と、前記並び替えられた伝搬路行列をＱＲ分解する手段と、前記ＱＲ分解によって得られた行列Ｑの複素共役転置を使って受信信号ベクトルｘをフィルタリングする手段と、前記ＱＲ分解によって得られた行列Ｒを用いて、前記フィルタリングされた受信信号ベクトルに対して後退代入演算処理を施すことにより、前記信号検出の順番で一個ずつ受信信号の硬判定を行う処理と、硬判定された受信信号による他の受信信号への干渉成分を取り除く処理とを繰り返し行い、前記Ｔ個の送信信号を順次検出する手段と、前記検出したＴ個の送信信号を前記順番リストに従って、元の送信された空間順番に並びなおして出力する手段と、を備えることを特徴とする受信装置である。
【００１５】
また本発明は、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）システムにおいて伝搬路行列Ｈ、受信信号ベクトルｘの入力を受付ける受信装置であって、送信装置の送信した信号の該送信信号ベクトルｓの中にあるＴ個の要素に対して、それぞれの信号検出の順番を前記伝搬路行列Ｈから算出される受信電力と伝搬路間の相関により同時に決定し、順番リストに記録する検出順番決定手段と、前記伝搬路行列Ｈの列ベクトルを前記順番リストに従い並び替える伝搬行列ベクトル並び替え手段と、前記並び替えられた伝搬路行列をＱＲ分解して行列Ｑと上三角行列Ｒを算出するＱＲ分解手段と、前記行列Ｑの複素共役転置を使って前記受信信号ベクトルｘをフィルタリングするフィルタリング手段と、前記上三角行列Ｒの上三角構造を利用して、前記フィルタリングされた受信信号ベクトルに対して後退代入演算処理を施すことにより、前記信号検出の順番で一個ずつ受信信号の硬判定を行う処理と、硬判定された受信信号による他の受信信号への干渉成分を取り除く処理とを繰り返し行い、前記Ｔ個の送信信号を順次検出する後退代入手段と、前記検出したＴ個の送信信号を前記順番リストに従って、元の送信された空間順番に並びなおして出力する順番並び替え手段と、を備えることを特徴とする受信装置である。
【００１６】
また本発明は、上述の受信装置において、前記検出順番決定手段は、前記伝搬路行列Ｈを読み取り、演算処理によって行列Ｇ＝ＨＨＨを算出した後、順番リスト生成式に従って、前記順番リストを生成し、前記伝搬路行列ベクトル並び替え手段は、前記順番リストと前記伝搬路行列Ｈを読み取り、該順番リストに従って前記伝搬路行列Ｈを並び替えた後で、その結果の行列Ｈ’を記憶部へ書込み、前記ＱＲ分解手段は、前記記憶部から前記行列Ｈ’あるいは前記行列Ｈ’と前記行列Ｇの両方を読み取り、ＱＲ分解式に従ったＱＲ分解処理によって行列Ｑと前記上三角行列Ｒを算出し、前記フィルタリング手段は、前記行列Ｑと前記受信信号ベクトルｘを読み取り、前記行列Ｑの複素共役転置と前記受信信号ベクトルｘとを乗算することによりベクトルｙを算出し、前記後退代入手段は前記列ベクトルｙと前記上三角行列Ｒを読み取り、後退代入演算処理によって、検出送信信号ベクトルを算出し、その検出送信信号ベクトルのＴ個の要素を順番に検出し、干渉成分算出式に従って干渉成分を算出し、前記列ベクトルｙのｋ番目の要素ｙｋから前記干渉成分を減算することにより軟判定検出信号を算出し、当該軟判定検出信号に対して、送信側で変調時に適用したコンスタレションに基づいて硬判定を行い硬判定検出信号を算出し、前記順番並び替え手段は、検出送信信号ベクトルと前記順番リストとを読み取り、当該リストに従って前記検出送信信号ベクトルを並び替えた後で、その並び替え結果を出力することを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）システムにおいて伝搬路行列Ｈ、受信信号ベクトルｘの入力を受付ける受信装置であって、送信装置の送信した信号の該送信信号ベクトルｓの中にあるＴ個の要素に対して、それぞれの信号検出の順番を前記伝搬路行列Ｈから算出される受信電力と伝搬路間の相関により同時に決定し、順番リストに記録する検出順番決定手段と、前記伝搬路行列Ｈの列ベクトルを前記順番リストに従い並び替える伝搬行列ベクトル並び替え手段と、前記並び替えられた伝搬路行列をＱＲ分解して行列Ｑと下三角行列Ｒを算出するＱＲ分解手段と、前記行列Ｑの複素共役転置を使って前記受信信号ベクトルｘをフィルタリングするフィルタリング手段と、前記下三角行列Ｒの下三角構造を利用して、前記フィルタリングされた受信信号ベクトルに対して前進代入演算処理を施すことにより、前記信号検出の順番で一個ずつ受信信号の硬判定を行う処理と、硬判定された受信信号による他の受信信号への干渉成分を取り除く処理とを繰り返し行い、前記Ｔ個の送信信号を順次検出する前進代入手段と、前記検出したＴ個の送信信号を前記順番リストに従って、元の送信された空間順番に並びなおして出力する順番並び替え手段と、を備えることを特徴とする受信装置である。
【００１８】
また本発明は、上述の受信装置において、前記検出順番決定手段は、前記伝搬路行列Ｈを読み取り、演算処理によって行列Ｇ＝ＨＨＨを算出した後、順番リスト生成式に従って、前記順番リストを生成し、前記伝搬路行列ベクトル並び替え手段は、前記順番リストと前記伝搬路行列Ｈを読み取り、該順番リストに従って前記伝搬路行列Ｈを並び替えた後で、その結果の行列Ｈ’を記憶部へ書込み、前記ＱＲ分解手段は、前記記憶部から前記行列Ｈ’あるいは前記行列Ｈ’と前記行列Ｇの両方を読み取り、ＱＲ分解式に従ったＱＲ分解処理によって前記行列Ｑと前記下三角行列Ｒを算出し、前記フィルタリング手段は、前記行列Ｑと前記受信信号ベクトルｘを読み取り、前記行列Ｑの複素共役転置と前記受信信号ベクトルｘとを乗算することによりベクトルｙを算出し、前記前進代入手段は、前記列ベクトルｙと前記下三角行列Ｒを読み取り、前進代入演算処理によって、検出送信信号ベクトルを算出し、その検出送信信号ベクトルのＴ個の要素を順番に検出し、干渉成分算出式に従って干渉成分を算出し、前記列ベクトルｙのｋ番目の要素ｙｋから前記干渉成分を減算することにより軟判定検出信号を算出し、当該軟判定検出信号に対して、送信側で変調時に適用したコンスタレションに基づいて硬判定を行い硬判定検出信号を算出し、前記順番並び替え手段は、検出送信信号ベクトルと前記順番リストとを読み取り、当該リストに従って前記検出送信信号ベクトルを並び替えた後で、その並び替え結果を出力することを特徴とする。
【００１９】
また本発明は、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）システムにおいて伝搬路行列Ｈ、受信信号ベクトルｘの入力を受付ける受信装置のコンピュータに実行させるプログラムであって、送信装置の送信した信号の該送信信号ベクトルｓの中にあるＴ個の要素に対して、それぞれの信号検出の順番を前記伝搬路行列Ｈから算出される受信電力と伝搬路間の相関により決定し、順番リストに記録する処理と、前記伝搬路行列Ｈの列ベクトルを前記順番リストＳに従い並び替える処理と、前記並び替えられた伝搬路行列をＱＲ分解する処理と、前記ＱＲ分解によって得られた行列Ｑの複素共役転置を使って受信信号ベクトルｘをフィルタリングする処理と、前記ＱＲ分解によって得られた行列Ｒを用いて、前記フィルタリングされた受信信号ベクトルに対して後退代入演算処理を施すことにより、前記信号検出の順番で一個ずつ受信信号の硬判定を行う処理と、硬判定された受信信号による他の受信信号への干渉成分を取り除く処理とを繰り返し行い、前記Ｔ個の送信信号を順次検出する処理と、前記検出したＴ個の送信信号を前記順番リストに従って、元の送信された空間順番に並びなおして出力する処理と、をコンピュータに実行させるプログラムである。
【００２０】
また本発明は、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）システムにおいて伝搬路行列Ｈ、受信信号ベクトルｘの入力を受付ける受信装置のコンピュータに実行させるプログラムであって、送信装置の送信した信号の該送信信号ベクトルｓの中にあるＴ個の要素に対して、それぞれの信号検出の順番を前記伝搬路行列Ｈから算出される受信電力と伝搬路間の相関により同時に決定し、順番リストに記録する検出順番決定処理と、前記伝搬路行列Ｈの列ベクトルを前記順番リストに従い並び替える伝搬行列ベクトル並び替え処理と、前記並び替えられた伝搬路行列をＱＲ分解して行列Ｑと上三角行列Ｒを算出するＱＲ分解処理と、前記行列Ｑの複素共役転置を使って前記受信信号ベクトルｘをフィルタリングするフィルタリング処理と、前記上三角行列Ｒの上三角構造を利用して、前記フィルタリングされた受信信号ベクトルに対して後退代入演算処理を施すことにより、前記信号検出の順番で一個ずつ受信信号の硬判定を行う処理と、硬判定された受信信号による他の受信信号への干渉成分を取り除く処理とを繰り返し行い、前記Ｔ個の送信信号を順次検出する後退代入処理と、前記検出したＴ個の送信信号を前記順番リストに従って、元の送信された空間順番に並びなおして出力する順番並び替え処理と、をコンピュータに実行させるプログラムである。
【００２１】
また本発明は、上述のプログラムが、前記検出順番決定処理において、前記伝搬路行列Ｈを読み取り、演算処理によって行列Ｇ＝ＨＨＨを算出した後、順番リスト生成式に従って、前記順番リストを生成し、前記伝搬路行列ベクトル並び替え処理は、前記順番リストと前記伝搬路行列Ｈを読み取り、該順番リストに従って前記伝搬路行列Ｈを並び替えた後で、その結果の行列Ｈ’を記憶部へ書込み、前記ＱＲ分解処理において、前記記憶部から前記行列Ｈ’あるいは前記行列Ｈ’と前記行列Ｇの両方を読み取り、ＱＲ分解式に従ったＱＲ分解処理によって行列Ｑと前記上三角行列Ｒを算出し、前記フィルタリング処理において、前記行列Ｑと前記受信信号ベクトルｘを読み取り、前記行列Ｑの複素共役転置と前記受信信号ベクトルｘとを乗算することによりベクトルｙを算出し、前記後退代入処理において、前記列ベクトルｙと前記上三角行列Ｒを読み取り、後退代入演算処理によって、検出送信信号ベクトルを算出し、その検出送信信号ベクトルのＴ個の要素を順番に検出し、干渉成分算出式に従って干渉成分を算出し、前記列ベクトルｙのｋ番目の要素ｙｋから前記干渉成分を減算することにより軟判定検出信号を算出し、当該軟判定検出信号に対して、送信側で変調時に適用したコンスタレションに基づいて硬判定を行い硬判定検出信号を算出し、前記順番並び替え処理において、検出送信信号ベクトルと前記順番リストとを読み取り、当該リストに従って前記検出送信信号ベクトルを並び替えた後で、その並び替え結果を出力する処理をコンピュータに実行させるプログラムである。
【００２２】
また本発明は、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）システムにおいて伝搬路行列Ｈ、受信信号ベクトルｘの入力を受付ける受信装置のコンピュータに実行させるプログラムであって、送信装置の送信した信号の該送信信号ベクトルｓの中にあるＴ個の要素に対して、それぞれの信号検出の順番を前記伝搬路行列Ｈから算出される受信電力と伝搬路間の相関により同時に決定し、順番リストに記録する検出順番決定処理と、前記伝搬路行列Ｈの列ベクトルを前記順番リストに従い並び替える伝搬行列ベクトル並び替え処理と、前記並び替えられた伝搬路行列をＱＲ分解して行列Ｑと下三角行列Ｒを算出するＱＲ分解処理と、前記行列Ｑの複素共役転置を使って前記受信信号ベクトルｘをフィルタリングするフィルタリング処理と、前記下三角行列Ｒの下三角構造を利用して、前記フィルタリングされた受信信号ベクトルに対して前進代入演算処理を施すことにより、前記信号検出の順番で一個ずつ受信信号の硬判定を行う処理と、硬判定された受信信号による他の受信信号への干渉成分を取り除く処理とを繰り返し行い、前記Ｔ個の送信信号を順次検出する前進代入処理と、前記検出したＴ個の送信信号を前記順番リストに従って、元の送信された空間順番に並びなおして出力する順番並び替え処理と、をコンピュータに実行させるプログラムである。
【００２３】
また本発明は、上述のプログラムが、前記検出順番決定処理において、前記伝搬路行列Ｈを読み取り、演算処理によって行列Ｇ＝ＨＨＨを算出した後、順番リスト生成式に従って、前記順番リストを生成し、前記伝搬路行列ベクトル並び替え処理は、前記順番リストと前記伝搬路行列Ｈを読み取り、該順番リストに従って前記伝搬路行列Ｈを並び替えた後で、その結果の行列Ｈ’を記憶部へ書込み、前記ＱＲ分解処理において、前記記憶部から前記行列Ｈ’あるいは前記行列Ｈ’と前記行列Ｇの両方を読み取り、ＱＲ分解式に従ったＱＲ分解処理によって前記行列Ｑと前記下三角行列Ｒを算出し、前記フィルタリング処理において、前記行列Ｑと前記受信信号ベクトルｘを読み取り、前記行列Ｑの複素共役転置と前記受信信号ベクトルｘとを乗算することによりベクトルｙを算出し、前記前進代入処理において、前記列ベクトルｙと前記下三角行列Ｒを読み取り、前進代入演算処理によって、検出送信信号ベクトルを算出し、その検出送信信号ベクトルのＴ個の要素を順番に検出し、干渉成分算出式に従って干渉成分を算出し、前記列ベクトルｙのｋ番目の要素ｙｋから前記干渉成分を減算することにより軟判定検出信号を算出し、当該軟判定検出信号に対して、送信側で変調時に適用したコンスタレションに基づいて硬判定を行い硬判定検出信号を算出し、前記順番並び替え処理において、検出送信信号ベクトルと前記順番リストとを読み取り、当該リストに従って前記検出送信信号ベクトルを並び替えた後で、その並び替え結果を出力する処理をコンピュータに実行させるプログラムである。
【００２４】
また本発明は、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）システムにおいて伝搬路行列Ｈ、受信信号ベクトルｘの入力を受付ける受信装置のコンピュータに実行させるプログラムを記憶する記録媒体であって、送信装置の送信した信号の該送信信号ベクトルｓの中にあるＴ個の要素に対して、それぞれの信号検出の順番を前記伝搬路行列Ｈから算出される受信電力と伝搬路間の相関により決定し、順番リストに記録する処理と、前記伝搬路行列Ｈの列ベクトルを前記順番リストＳに従い並び替える処理と、前記並び替えられた伝搬路行列をＱＲ分解する処理と、前記ＱＲ分解によって得られた行列Ｑの複素共役転置を使って受信信号ベクトルｘをフィルタリングする処理と、前記ＱＲ分解によって得られた行列Ｒを用いて、前記フィルタリングされた受信信号ベクトルに対して後退代入演算処理を施すことにより、前記信号検出の順番で一個ずつ受信信号の硬判定を行う処理と、硬判定された受信信号による他の受信信号への干渉成分を取り除く処理とを繰り返し行い、前記Ｔ個の送信信号を順次検出する処理と、前記検出したＴ個の送信信号を前記順番リストに従って、元の送信された空間順番に並びなおして出力する処理と、をコンピュータに実行させるプログラムを記憶する記憶媒体である。
【発明の効果】
【００２５】
従来技術ではＴ回の擬似逆行列演算により、Ｔ個の送信信号における信号検出順番決定と信号抽出ベクトル生成を行い、更に、抽出ベクトルを用いて順番に送信信号を検出していた。しかしながら本発明によれば、擬似逆行列を一回も計算することなく、まず、新規な方法により検出順番を決定し、次にＱＲ分解演算によって列ベクトルが並び替えたシステム伝達係数行列Ｈの三角化を図り、最後に伝達係数行列の三角構造を利用して後退あるいは前進代入でＴ個の送信信号を検出し、元の送信された空間順番に並び直して出力する。これにより、上述の実施例によれば、擬似逆行列演算をする必要は無く、主な演算量は検出順番決定演算と、ＱＲ分解演算と、後退あるいは前進代入演算となる。従って，所要演算量は従来のＳＩＣ方式と比較して極めて少なくなる。従って，従来に比べて、処理演算量が少なく所要演算回路規模を小さい受信装置の信号検出装置を提供することができる。
【００２６】
また本発明によれば、擬似逆行列の演算がないため必要な記憶容量が小さい。これにより、受信装置の信号検出装置の所要記憶デバイス容量を小さくすることができる。
【００２７】
また本発明によれば、所要演算回路規模と記憶デバイスが小さいため受信装置の信号検出装置の小型化・軽量化は容易に行うことができる。
【００２８】
また本発明によれば、Ｔ回の擬似逆行列の演算の代わりにＱＲ分解と後退あるいは前進代入で信号検出を行うため、処理の遅延が大幅に削減することになる。これにより送信アンテナの数が多い場合においても、演算回路におけるクロック周波数を上げずにリアルタイム処理が可能である。つまり受信装置の信号検出装置の処理遅延を小さくすることができる。
【００２９】
また本発明によれば、所要消費電力は所要演算回路規模やその動作クロック周波数などに比例するため、従来のＳＩＣ方式による電力消費量よりも本発明の受信装置の信号検出装置では電力消費量が少なくなる。従って、バッテリによって動作するＭＩＭＯシステムの動作時間の長持ちが実現可能となる。
【００３０】
また本発明によれば、受信装置の信号検出装置のハードウェア並びにソフトウェアへの経済的な実装において、上述の効果により、製造コストが安くなり大量生産に適したものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の一実施形態による無線通信システムを図面を参照して説明する。
図１はＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの構成を示す第１の図である。
図２はＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの構成を示す第２の図である。
図３はＭＩＭＯ−Ｓｉｎｇｌｅシステムの構成を示す第１の図である。
図４はＭＩＭＯ−Ｓｉｎｇｌｅシステムの構成を示す第２の図である。
これらのＭＩＭＯシステムにおいて、図１と図３で示したシステムの構成はチャネル符号化及びシンボルマッピングを一系列で処理している。また図２と図４で示したシステムでは送信アンテナの本数Ｔに合わせて、Ｔ個の信号系列を並列に処理する構成を新たに備えている。
【００３２】
ＭＩＭＯシステムの送信装置（Transmitter）においては、Ｔ個の送信信号ｓｔ（１≦ｔ≦Ｔ）にベースバンド変調及びパスバンド処理を経た後、Ｔ本の送信アンテナより空間へ送出される。またＭＩＭＯシステムの受信装置（Receiver）においては、Ｒ本の受信アンテナを用いて空間で多重されているＴ個の送信信号を受信し、パスバンド処理とベースバンド復調を経た後、Ｒ個の受信信号ｘｒ（１≦ｒ≦Ｒ）として信号検出装置へ入力される。そして信号検出装置（Signal Detector）は空間多重化された信号を検出する機能を有しており、その処理によって検出したＴ個の検出信号ｓｔ’を出力する。ここで信号の検出とは、信号分離あるいは干渉キャンセラと呼ぶ場合もあるば本質は空間多重化された信号から、送信装置において送信した送信系統毎の信号を検出することである。
【００３３】
またＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステム並びにＭＩＭＯ−Ｓｉｎｇｌｅシステムにおいては、そのＴ個の送信信号ｓｔと、Ｒ個の受信信号ｘｒとの関係を式（１）で表現できる。
【００３４】
【数１】
0004708224.tif 000002
【００３５】
この式（１）において「ｓ」はＴ×１（Ｔ行１列）の送信信号ベクトルを表している。また「ｘ」はＲ×１（Ｒ行１列）の受信信号ベクトルを表している。また「ｗ」はＲ×１の雑音成分ベクトルを表している。また「Ｈ」はＴ×Ｒ（Ｔ行Ｒ列）のシステム伝達係数行列を表している。また、全ての下付数字は空間インデックスを表している。例えばｓ４は送信装置における４番目の送信アンテナにより送信された送信信号、ｘ２は受信装置における２番目の受信アンテナにより受信された受信信号、ｗ１は受信装置における１番目の受信アンテナで加わった雑音成分、ｈ３，２は送信装置における２番目の送信アンテナと受信装置における３番目の受信アンテナの結ぶ無線リンクにおける伝達係数を表している。更に、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムにおいては、上記式（１）を下記の式（２）として表すことができる。
【００３６】
【数２】
0004708224.tif 000003
【００３７】
この式（２）においてｎは時間インデックスを表している。またｋは周波数インデックスを表している。また式（２）は式（１）を時刻ｎ番目のＯＦＤＭ信号のｋ番目のサブキャリアにおけるＴ個の送信信号とＲ個の受信信号との数学的関係に限定している。またＭＩＭＯ−Ｓｉｎｇｌｅシステムにおいては式（１）を式（３）として表すことが出来る。
【００３８】
【数３】
0004708224.tif 000004
【００３９】
この式（３）においてｎは時間インデックスを表している。また式（３）は式（１）を、時刻ｎ番目のシングルキャリア変調信号におけるＴ個の送信信号とＲ個の受信信号との数学的関係に限定している。ただし、本発明の信号検出方法では、ＭＩＭＯシステムにおけるすべての時間インデックス及び周波数インデックスにおいて、同様に実施することが可能なため、以降の説明ではｎとｋを省略する。また時間と周波数が変化するにつれてシステム伝達係数行列Ｈの値を推定しなおす必要があれば、その推定処理を行うこととする。更にＭＩＭＯシステムにおける送受信装置間の周波数及び時間の同期が正常に取れていることとする。以下、図１〜図４で示したＭＩＭＯシステムにおける受信装置の信号検出方法について説明する。
【００４０】
＜実施例１＞
受信装置内の信号検出装置への入力が伝搬路行列Ｈ、受信信号ベクトルｘであるとし、また本実施形態による信号検出処理を経て出力する信号を検出信号＾ｓ（＾の記号はハットを示す）とすると、当該信号検出装置は、
（ステップＳ１ａ）送信信号ベクトルｓの中にあるＴ個の要素ｓ＝［ｓ１，ｓ２，・・・，ｓＴ］に対して、それぞれの信号検出の順番を同時に決定し、リストＳに記録する。
（ステップＳ１ｂ）次に信号検出装置は、伝搬路行列Ｈの列ベクトルを順番リストＳに従い並び替えを行う。
（ステップＳ１ｃ）並び替えられた伝搬路行列をＱＲ分解し、行列Ｑと上三角行列Ｒを算出する。
（ステップＳ１ｄ）行列Ｑの複素共役転置を使って受信ベクトルｘをフィルタリングする。
（ステップＳ１ｅ）上三角行列Ｒの上三角構造を利用して、後退代入によりＴ個の送信信号を順次検出する。
（ステップＳ１ｆ）検出されたＴ個の送信信号をリストＳに従って、元の送信された空間順番（アンテナ順番）に並びなおして出力する。
ここで、信号検出装置は１ｅの処理のみが反復計算を含むが、それ以外の１ａ〜１ｄ、１ｆの処理については１回のみ実行すればよい。
【００４１】
ここで上記行列のＱＲ分解とは、あるＲ行Ｔ列の行列Ａを、Ｒ行Ｔ列の列ユニタリー行列Ｑと、Ｔ行Ｔ列の上三角行列Ｒとに分解すること、あるいはＲ行Ｔ列の行列Ａを、ユニタリー行列Ｑと、上三角行列Ｒを含むＲ行Ｔ列の行列Ｕに分解することを意味する。つまりＱＲ分解については、下記の式（４）あるいは式（５）のＱＲ分解式で表すことができる。
【００４２】
【数４】
0004708224.tif 000005
【００４３】
【数５】
0004708224.tif 000006
【００４４】
ここで式（５）において、
【００４５】
【数６】
0004708224.tif 000007
【００４６】
【数７】
0004708224.tif 000008
【００４７】
となる。つまり、０ｎはｎ行Ｔ列のゼロ行列であり、０ｍはｍ行Ｔ列のゼロ行列である。更に（０≦ｎ,ｍ≦Ｒ−Ｔかつｎ＋ｍ＝Ｒ−Ｔ）の条件が成り立つ。またＲは式（８）のような上三角行列である。
【００４８】
【数８】
0004708224.tif 000009
【００４９】
次に、上述の（ステップＳ１ａ）〜（ステップＳ１ｆ）の処理の詳細について説明する。
＜ステップＳ１ａの処理について＞
送信信号ベクトルｓの中にあるＴ個の要素ｓ＝［ｓ１，ｓ２，・・・，ｓＴ］に対して、それぞれの信号検出順番を同時に決定し、リストＳに記録する処理は、まず、式（１）のように伝搬路行列Ｈを用いて行列Ｇを算出する。
【００５０】
【数９】
0004708224.tif 000010
【００５１】
次に行列Ｇの要素を用いて、式（１０）によりＶｐ’を算出する。ただしｖ（ｉ，ｊ）は式（１１）のように定義される。
【００５２】
【数１０】
0004708224.tif 000011
【００５３】
【数１１】
0004708224.tif 000012
【００５４】
式（１１）においてｄ１〜ｄ５は本実施形態によるＭＩＭＯシステムのシステム要求条件に合わせて決定する値である。次に式（１２）によりＶｐ’を用いてβｐを算出する。
【００５５】
【数１２】
0004708224.tif 000013
【００５６】
ここで伝搬路行列ＨはＴ個の列ベクトルがあるため、それに応じてβｐの値はβ１からβＴまでＴ個算出する。そして、算出したＴ個のβｐを式（１３）のように大小を比較して降順に並び替える。
【００５７】
【数１３】
0004708224.tif 000014
【００５８】
式（１３）においてＴ＝３である場合、ある伝搬路行列Ｈに対してβ１＝０．３，β２＝５．７、β３＝１．８と仮定する。すると式（１３）によりβ２≧β３≧β１→βｐ１≧βｐ２≧βｐ３，ｐ１＝２，ｐ２＝３，ｐ３＝１となる。
【００５９】
次に式（１３）の大小比較と並び替えで得られたｐ１からｐＴまでの数値を式（１４）のようにＴ個の送信信号の検出順番リストＳとして記録する。式（１０）〜（１４）を順番リスト生成式とする。
【００６０】
【数１４】
0004708224.tif 000015
【００６１】
上記の通り、Ｔ＝３、ある伝搬路行列Ｈに対してβ１＝０．３，β２＝５．７、β３＝１．８と仮定すると、Ｓ＝｛ｐ３，ｐ２，ｐ１｝＝｛１，３，２｝となる。つまり送信信号ｓ２は１番目に、ｓ３は２番目に、ｓ１は３番目に検出することを意味する。なおｐｋ（ｋ＝１，・・，Ｔ）とは、送信信号ｓｐｋをｋ番目に検出することを意味している。
【００６２】
＜ステップＳ１ｂの処理について＞
次に伝搬路行列Ｈの列ベクトルをステップＳ１ａで決めた順番リストＳに従い並び替えを行う。式（１５）はその並び替えを行うために用いる数式である。
【００６３】
【数１５】
0004708224.tif 000016
【００６４】
この式（１５）においてＰは並び替え行列に相当し、その列ベクトルはｅｐＴ，・・・，ｅｐ２，ｅｐ１により構成される。ここでｅｋはＴ行１列の列ベクトルであり、そのｋ番目の要素は１でそれ以外は０である。式（１５）のように並び替えを行った後、あるいはその並び替えに相当するような処理を施された後の伝搬行列をＨ’と表す。例えばＳ＝｛ｐ３，ｐ２，ｐ１｝＝｛１，３，２｝の場合ではＰ＝［ｅｐ３，ｅｐ２，ｅｐ１］＝［ｅ１，ｅ３，ｅ２］である。従って式（１６）で示すようにＨの列ベクトルがＰによって並べ替えられる。
【００６５】
【数１６】
0004708224.tif 000017
【００６６】
ここでの行列ＨとＰの乗算は実際には数学的演算をする必要がなく、行列Ｐは順番リストＳに従い、Ｈの列ベクトルを並び替えるようにすればよい。つまり実際にステップＳ１ｂを実装する場合でも、Ｈの列ベクトルをリストＳに従い並び替えるようにすればよい。
【００６７】
＜ステップＳ１ｃの処理について＞
次にステップＳ１ｂで並び替えられた伝搬路行列をＱＲ分解し、行列Ｑと上三角行列Ｒを算出する処理は、
【００６８】
【数１７】
0004708224.tif 000018
【００６９】
式（１７）で示すように行列Ｈ’をＱＲ分解するには幾つかの方法が考えられる。例えば、Classical Gram-Schmidt ＱＲ分解法や、Modified Gram-Schmidt ＱＲ分解法や、Householder ＱＲ分解法や、Given ＱＲ分解法などである。また、必要であれば、ステップＳ１ａで算出した行列ＧをＱＲ分解演算の入力として使用しても良い。具体的にどのＱＲ分解法を使用するかは実装上の考慮を踏まえた上で決定する。
【００７０】
＜ステップＳ１ｄの処理について＞
次に行列Ｑの複素共役転置を使って受信ベクトルｘをフィルタリングする。
【００７１】
【数１８】
0004708224.tif 000019
【００７２】
式（１８）では、上記ステップＳ１ｃにおいて算出したＱ行列の複素共役転置を用いて、受信ベクトルｘに対して線形フィルタリング（つまり乗算）処理を行い、列ベクトルｙを算出する。ここでｓ’は行列ＰＴにより送信信号ベクトルｓの要素の順番が並び替えられた行列を表す。またｖは線形フィルタリング処理を施した後の雑音成分ベクトルを表す。また列ベクトルｙは、行列Ｒと列ベクトルｓ’との乗算及び雑音成分ｖとの合成で構成されている。
【００７３】
＜ステップＳ１ｅの処理について＞
次にＲの上三角構造を利用して、後退代入によりＴ個の送信信号を順次検出する。上記算出した列ベクトルｙは式（１９）のように要素ごとに書き表すことができる。
【００７４】
【数１９】
0004708224.tif 000020
【００７５】
式（１９）においてｒｋ，ｋ、ｒｋ，ｉ、ｖｋ（ｋ＝Ｔ，…，１）はそれぞれ行列Ｒとベクトルｖの中の要素を表す。後退代入処理は、下記の式（２０）、式（２１）、式（２２）の３つの演算を、ｋ＝Ｔからｋ＝１まで（つまり、ｋ＝Ｔ，Ｔ−１，…，１）繰り返して行う。式（２０）では、送信信号ｓｋ’に対する干渉成分を算出する演算（干渉成分算出式）である。この演算においてＫ＝Ｔの場合には、干渉成分は０、つまり＾ｍＴ＝０となる。また式（２１）では列ベクトルのｋ番目要素ｙｋから干渉成分＾ｍｋを減算し、送信信号の軟判定結果〜ｓｋ’（〜の記号はチルダを示す）を求める演算である。また式（２２）は式（２１）で得られた軟判定結果〜ｓｋ’に対して送信側で変調時に適用したコンスタレションに基づいて硬判定を行う処理である。
【００７６】
【数２０】
0004708224.tif 000021
【００７７】
【数２１】
0004708224.tif 000022
【００７８】
【数２２】
0004708224.tif 000023
【００７９】
そして上記式（２０）〜（２１）による処理をｋ＝Ｔからｋ＝１までＴ回実行して、送信信号ベクトル＾ｓ’＝［＾ｓ１’，＾ｓ２’，…，＾ｓＴ’］が得られる。
【００８０】
＜ステップＳ１ｆの処理について＞
次に検出されたＴ個の送信信号を順番リストＳに従い、元の送信された空間順番(アンテナ順番)に並びなおして出力する。式（２３）のように行列Ｐを用いて、上記ステップＳ１ｅで検出した送信信号＾ｓ’の順番の並び替え処理を行う。行列ＰはステップＳ１ｂの処理において検出順番リストＳに従って得られる行列Ｐと同一のものである。
【００８１】
【数２３】
0004708224.tif 000024
【００８２】
例えば、ステップＳ１ｂと同様に、Ｓ＝｛ｐ３，ｐ２，ｐ１｝＝｛１，３，２｝の場合ではＰ＝［ｅ１，ｅ３，ｅ２］Ｔである。従って式（２４）で示すようにｓ’’の各要素がＰによって並べ替えられる。
【００８３】
【数２４】
0004708224.tif 000025
【００８４】
ここで式（２４）で示した行列Ｐと＾ｓ’の乗算は、実際には数学的演算をする必要が無く、受信装置内部の信号検出装置は、行列Ｐが順番リストＳに従い＾ｓ’の要素を並び替える機能を有していれば良い。そして並び替え処理が終わった後は、検出された送信信号ベクトル＾ｓを信号検出装置から出力し、受信装置の次の処理部が処理を行う。
【００８５】
次に信号検出装置の構成について説明する。
図５は信号検出装置の機能処理部を示す第１の図である。
図６は信号検出装置の機能処理部を示す第２の図である。
図７は信号検出装置の機能処理部を示す第３の図である。
まず図５において、符号１１〜１６の機能処理部はそれぞれ上述のステップＳ１ａ〜ステップＳ１ｆに対応する処理を行う機能処理部に対応する。ここで機能処理部とは、信号検出装置における回路群または当該装置で実行されるプログラム群を意味する。また、符号１７は読み書き可能な記憶デバイスを表す。
【００８６】
そして符号１１は検出順番決定処理部（Ordering）である。検出順番決定処理部１１は記憶デバイス１７から伝搬路行列Ｈを読み取り、演算処理によって順番リストＳと行列Ｇを算出した後、それらを記憶デバイス１７へ書込む。図６に示すように検出順番決定処理部１１の構成は更に１１ａと１１ｂに分けられる。１１ａは行列Ｇ計算処理部（G Computation）である。また１１aは記憶デバイス１７から伝搬路行列Ｈを読み取り、式（９）に従って行列Ｇを算出し、それを記憶デバイス１７に記録する。また１１ｂは順番リスト決定処理部（S Determination）である。順番リスト決定処理部１１ｂは記憶デバイス１７から行列Ｇを読み取り、式（１０）〜式（１４）に従って、信号検出順番リストＳを生成し、それを記憶デバイス１７に書込む。
【００８７】
また符号１２は伝搬路行列ベクトル並び替え処理部（Column Exchange）である。伝搬路行列ベクトル並び替え処理部１２は記憶デバイス１７から信号検出順番リストＳと伝搬路行列Ｈを読み取り、信号検出順番リストＳに従って伝搬路行列Ｈを並び替えた後で、その結果Ｈ’を記憶デバイス１７へ書込む。
【００８８】
また符号１３はＱＲ分解処理部（QR Decomposition）である。ＱＲ分解処理部１３は記憶デバイス１７から行列Ｈ’あるいは行列Ｈ’と行列Ｇの両方を読み取り、式（４）あるいは式（５）に従ったＱＲ分解処理によって行列ＱとＲを算出し、それらを記憶デバイス１７に書込む。
【００８９】
また符号１４はフィルタリング処理部（QH Filtering）である。フィルタリング処理部１４は記憶デバイス１７から行列Ｑと受信信号ベクトルｘを読み取り、Ｑの複素共役転置とｘとを乗算することによりベクトルｙを算出し、それを記憶デバイス１７に書込む。
【００９０】
また符号１５は後退代入処理部（Back Substitution）である。後退代入処理部１５は記憶デバイス１７から列ベクトルｙと行列Ｒを読み取り、後退代入演算処理によって、検出送信信号ベクトル＾ｓ’を算出し、その検出送信信号ベクトル＾ｓ’を記憶デバイス１７へ書込む。図７に示すように、後退代入処理部１５は更に、干渉成分計算処理部（Interference Computation）１５ａ、減算処理部（subtractor）１５ｂ、量子化処理部（Quantiztion）１５ｃ、の機能処理部を備えている。そして、ｋ＝Ｔからｋ＝１の場合まで、図７の各機能処理部をＴ回用いて検出信号ベクトル＾ｓ’の要素を＾ｓＴ’から＾ｓ１’までの順番で検出する。そして干渉成分計算処理部１５ａは、記憶デバイス１７からｒｋ，ｉと＾ｓｉ’（ｉ＝ｋ＋１，ｋ＋２，…，Ｔ）を読み取り、式（２０）に従って干渉成分＾ｍｋを算出し、それを減算処理部１５ｂへ送出する。また減算処理部１５ｂは記憶デバイス１７から列ベクトルｙのｋ番目の要素ｙｋを読み取って、当該要素ｙｋから干渉成分を＾ｍｋ減算することにより軟判定検出信号〜ｓｋ’を算出し、量子化処理部１５ｃへ送出する。そして量子化処理部１５ｃは、入力を受付けた軟判定検出信号〜ｓｋ’に対して、送信側で変調時に適用したコンスタレションに基づいて硬判定を行い、硬判定検出信号＾ｓｋ’を算出し、それを記憶デバイス１７に書込む。
【００９１】
また符号１６は順番並び替え処理部（Row Exchange）である。順番並び替え処理部１６は記憶デバイス１７から＾ｓ’と順番リストＳとを読み取り、順番リストＳに従って＾ｓ’を並び替えた後で、その結果送信信号ベクトル＾ｓを信号検出装置から出力する。
【００９２】
＜実施例２＞
次に実施例２について説明する。
実施例１同様に、受信装置内の信号検出装置への入力が伝搬路行列Ｈ、受信信号ベクトルｘであるとし、また本実施形態による信号検出処理を経て出力する信号を検出信号＾ｓとすると、当該信号検出装置は、
（ステップＳ２ａ）送信信号ベクトルｓの中にあるＴ個の要素ｓ＝［ｓ１，ｓ２，・・・，ｓＴ］に対して、それぞれの信号検出の順番を同時に決定し、順番リストＳに記録する。
（ステップＳ２ｂ）次に信号検出装置は、伝搬路行列Ｈの列ベクトルを順番リストＳに従い並び替えを行う。
（ステップＳ２ｃ）並び替えられた伝搬路行列をＱＲ分解し、行列Ｑと下三角行列Ｒを算出する。
（ステップＳ２ｄ）行列Ｑの複素共役転置を使って受信ベクトルｘをフィルタリングする。
（ステップＳ２ｅ）下三角行列Ｒの下三角構造を利用して、前進代入によりＴ個の送信信号を順次検出する。
（ステップＳ２ｆ）検出されたＴ個の送信信号をリストＳに従って、元の送信された空間順番（アンテナ順番）に並びなおして出力する。
ここで、信号検出装置は２ｅの処理のみが反復計算を含むが、それ以外の２ａ〜２ｄ、２ｆの処理については１回のみ実行すればよい。
【００９３】
ここで実施例２における上記行列のＱＲ分解とは、あるＲ行Ｔ列の行列Ａを、Ｒ行Ｔ列の列ユニタリー行列Ｑと、Ｔ行Ｔ列の下三角行列Ｒとに分解すること、あるいはＲ行Ｔ列の行列Ａを、ユニタリー行列Ｑと、下三角行列Ｒを含むＲ行Ｔ列の行列Ｕに分解することを意味する。つまりＱＲ分解については、下記の式（２５）あるいは式（２６）のＱＲ分解式で表すことができる。
【００９４】
【数２５】
0004708224.tif 000026
【００９５】
【数２６】
0004708224.tif 000027
【００９６】
ここで式（２６）において、
【００９７】
【数２７】
0004708224.tif 000028
【００９８】
【数２８】
0004708224.tif 000029
【００９９】
となる。つまり、０ｎはｎ行Ｔ列のゼロ行列であり、０ｍはｍ行Ｔ列のゼロ行列である。更に（０≦ｎ,ｍ≦Ｒ−Ｔかつｎ＋ｍ＝Ｒ−Ｔ）の条件が成り立つ。またＲは式（２９）のような下三角行列である。
【０１００】
【数２９】
0004708224.tif 000030
【０１０１】
次に、上述の（ステップＳ２ａ）〜（ステップＳ２ｆ）の処理の詳細について説明する。
＜ステップＳ２ａの処理について＞
送信信号ベクトルｓの中にあるＴ個の要素ｓ＝［ｓ１，ｓ２，・・・，ｓＴ］に対して、それぞれの信号検出順番を同時に決定し、リストＳに記録する処理は、まず、式（１）のように伝搬路行列Ｈを用いて行列Ｇを算出する。
【０１０２】
【数３０】
0004708224.tif 000031
【０１０３】
次に行列Ｇの要素を用いて、式（３１）によりＶｐ’を算出する。ただしｖ（ｉ，ｊ）は式（３２）のように定義される。
【０１０４】
【数３１】
0004708224.tif 000032
【０１０５】
【数３２】
0004708224.tif 000033
【０１０６】
式（３２）においてｄ１〜ｄ５は本実施形態によるＭＩＭＯシステムのシステム要求条件に合わせて決定する値である。次に式（１２）によりＶｐ’を用いてβｐを算出する。
【０１０７】
【数３３】
0004708224.tif 000034
【０１０８】
ここで伝搬路行列ＨはＴ個の列ベクトルがあるため、それに応じてβｐの値はβ１からβＴまでＴ個算出する。そして、算出したＴ個のβｐを式（３４）のように大小を比較して降順に並び替える。
【０１０９】
【数３４】
0004708224.tif 000035
【０１１０】
式（３４）においてＴ＝３である場合、ある伝搬路行列Ｈに対してβ１＝０．３，β２＝５．７、β３＝１．８と仮定する。すると式（１３）によりβ２≧β３≧β１→βｐ１≧βｐ２≧βｐ３，ｐ１＝２，ｐ２＝３，ｐ３＝１となる。
【０１１１】
次に式（３４）の大小比較と並び替えで得られたｐ１からｐＴまでの数値を式（３５）のようにＴ個の送信信号の検出順番リストＳとして記録する。式（３１）〜（３５）を順番リスト生成式とする。
【０１１２】
【数３５】
0004708224.tif 000036
【０１１３】
上記の通り、Ｔ＝３、ある伝搬路行列Ｈに対してβ１＝０．３，β２＝５．７、β３＝１．８と仮定すると、Ｓ＝｛ｐ１，ｐ２，ｐ３｝＝｛２，３，１｝となる。つまり送信信号ｓ２は１番目に、ｓ３は２番目に、ｓ１は３番目に検出することを意味する。なおｐｋ（ｋ＝１，・・，Ｔ）とは、送信信号ｓｐｋをｋ番目に検出することを意味している。
【０１１４】
＜ステップＳ２ｂの処理について＞
次に伝搬路行列Ｈの列ベクトルをステップＳ２ａで決めた順番リストＳに従い並び替えを行う。式（１５）はその並び替えを行うために用いる数式である。
【０１１５】
【数３６】
0004708224.tif 000037
【０１１６】
この式（３６）においてＰは並び替え行列に相当し、その列ベクトルはｅｐ１，ｅｐ２，・・・，ｅｐＴにより構成される。ここでｅｋはＴ行１列の列ベクトルであり、そのｋ番目の要素は１でそれ以外は０である。式（３６）のように並び替えを行った後、あるいはその並び替えに相当するような処理を施された後の伝搬行列をＨ’と表す。例えばＳ＝｛ｐ１，ｐ２，ｐ３｝＝｛２，３，１｝の場合ではＰ＝［ｅｐ１，ｅｐ２，ｅｐ３］＝［ｅ２，ｅ３，ｅ１］である。従って式（３７）で示すようにＨの列ベクトルがＰによって並べ替えられる。
【０１１７】
【数３７】
0004708224.tif 000038
【０１１８】
ここでの行列ＨとＰの乗算は実際には数学的演算をする必要がなく、行列Ｐは順番リストＳに従い、Ｈの列ベクトルを並び替えるようにすればよい。つまり実際にステップＳ２ｂを実装する場合でも、Ｈの列ベクトルをリストＳに従い並び替えるようにすればよい。
【０１１９】
＜ステップＳ２ｃの処理について＞
次にステップＳ２ｂで並び替えられた伝搬路行列をＱＲ分解し、行列Ｑと下三角行列Ｒを算出する処理は、
【０１２０】
【数３８】
0004708224.tif 000039
【０１２１】
の式で求められる。式（３８）で示すように行列Ｈ’をＱＲ分解するには幾つかの方法が考えられる。例えば、Classical Gram-Schmidt ＱＲ分解法や、Modified Gram-Schmidt ＱＲ分解法や、Householder ＱＲ分解法や、Given ＱＲ分解法などである。また、必要であれば、ステップＳ２ａで算出した行列ＧをＱＲ分解演算の入力として使用しても良い。具体的にどのＱＲ分解法を使用するかは実装上の考慮を踏まえた上で決定する。
【０１２２】
＜ステップＳ２ｄの処理について＞
次に行列Ｑの複素共役転置を使って受信ベクトルｘをフィルタリングする。
【０１２３】
【数３９】
0004708224.tif 000040
【０１２４】
式（３９）では、上記ステップＳ２ｃにおいて算出したＱ行列の複素共役転置を用いて、受信ベクトルｘに対して線形フィルタリング（つまり乗算）処理を行い、列ベクトルｙを算出する。ここでｓ’は行列ＰＴにより送信信号ベクトルｓの要素の順番が並び替えられた行列を表す。またｖは線形フィルタリング処理を施した後の雑音成分ベクトルを表す。また列ベクトルｙは、行列Ｒと列ベクトルｓ’との乗算及び雑音成分ｖとの合成で構成されている。
【０１２５】
＜ステップＳ２ｅの処理について＞
次にＲの下三角構造を利用して、前進代入によりＴ個の送信信号を順次検出する。上記算出した列ベクトルｙは式（４０）のように要素ごとに書き表すことができる。
【０１２６】
【数４０】
0004708224.tif 000041
【０１２７】
式（４０）においてｒｋ，ｋ、ｒｋ，ｉ、ｖｋ（ｋ＝Ｔ，…，１）はそれぞれ行列Ｒとベクトルｖの中の要素を表す。前進代入処理は、下記の式（４１）、式（４２）、式（４３）の３つの演算を、ｋ＝１からｋ＝Ｔまで（つまり、ｋ＝１，２，…，Ｔ）繰り返して行う。式（４１）では、送信信号ｓｋ’に対する干渉成分を算出する演算（干渉成分算出式）である。この演算においてＫ＝１の場合には、干渉成分は０、つまり＾ｍ１＝０となる。また式（４２）では列ベクトルのｋ番目要素ｙｋから干渉成分＾ｍｋを減算し、送信信号の軟判定結果〜ｓｋ’を求める演算である。また式（４３）は式（４２）で得られた軟判定結果〜ｓｋ’に対して送信側で変調時に適用したコンスタレションに基づいて硬判定を行う処理である。
【０１２８】
【数４１】
0004708224.tif 000042
【０１２９】
【数４２】
0004708224.tif 000043
【０１３０】
【数４３】
0004708224.tif 000044
【０１３１】
そして上記式（４１）〜（４３）による処理をｋ＝１からｋ＝ＴまでＴ回実行して、送信信号ベクトル＾ｓ’＝［＾ｓ１’，＾ｓ２’，…，＾ｓＴ’］Ｔが得られる。
【０１３２】
＜ステップＳ２ｆの処理について＞
次に検出されたＴ個の送信信号を順番リストＳに従い、元の送信された空間順番（アンテナ順番）に並びなおして出力する。式（４４）のように行列Ｐを用いて、上記ステップＳ２ｅで検出した送信信号＾ｓ’の順番の並び替え処理を行う。行列ＰはステップＳ２ｂの処理において順番リストＳに従って得られる行列Ｐと同一のものである。
【０１３３】
【数４４】
0004708224.tif 000045
【０１３４】
例えば、ステップＳ２ｂと同様に、Ｓ＝｛ｐ１，ｐ２，ｐ３｝＝｛２，３，１｝の場合ではＰ＝［ｅ３，ｅ１，ｅ２］Ｔである。従って式（４５）で示すように＾ｓ’の各要素がＰによって並べ替えられる。
【０１３５】
【数４５】
0004708224.tif 000046
【０１３６】
ここで式（４５）で示した行列Ｐと＾ｓ’の乗算は、実際には数学的演算をする必要が無く、受信装置内部の信号検出装置は、行列Ｐが順番リストＳに従い＾ｓ’の要素を並び替える機能を有していれば良い。そして並び替え処理が終わった後は、検出された送信信号ベクトル＾ｓを信号検出装置から出力し、受信装置の次の処理部が処理を行う。
【０１３７】
なお実施例２の信号検出装置の構成については後退代入処理部１５が前進代入処理部（Forword Substitution）と置き換えられた構成となる。そして各機能処理部において行なう処理は、上記ステップＳ２ａ〜ステップＳ２ｆに従い行われる。
【０１３８】
従来技術ではＴ回の擬似逆行列演算により、Ｔ個の送信信号における信号検出順番決定と信号抽出ベクトル生成を行い、更に、抽出ベクトルを用いて順番に送信信号を検出していた。しかしながら本発明では擬似逆行列を一回も計算することなく、まず、新規な方法により検出順番を決定し、次にＱＲ分解演算によって列ベクトルが並び替えたシステム伝達係数行列Ｈの三角化を図り、最後に伝達係数行列の三角構造を利用して後退あるいは前進代入でＴ個の送信信号を検出し、元の送信された空間順番に並び直して出力する。これにより、上述の実施例によれば、擬似逆行列演算をする必要は無く、主な演算量は検出順番決定演算と、ＱＲ分解演算と、後退あるいは前進代入演算となる。従って，所要演算量は従来のＳＩＣ方式と比較して極めて少なくなる。従って，従来に比べて、処理演算量が少なく所要演算回路規模を小さい受信装置の信号検出装置を提供することができる。
【０１３９】
また本発明によれば、擬似逆行列の演算がないため必要な記憶容量が小さい。これにより、受信装置の信号検出装置の所要記憶デバイス容量を小さくすることができる。
【０１４０】
また本発明によれば、所要演算回路規模と記憶デバイスが小さいため受信装置の信号検出装置の小型化・軽量化は容易に行うことができる。
【０１４１】
また本発明によれば、Ｔ回の擬似逆行列の演算の代わりにＱＲ分解と後退あるいは前進代入で信号検出を行うため、処理の遅延が大幅に削減することになる。これにより送信アンテナの数が多い場合においても、演算回路におけるクロック周波数を上げずにリアルタイム処理が可能である。つまり受信装置の信号検出装置の処理遅延を小さくすることができる。
【０１４２】
また本発明によれば、所要消費電力は所要演算回路規模やその動作クロック周波数などに比例するため、従来のＳＩＣ方式による電力消費量よりも本発明の受信装置の信号検出装置では電力消費量が少なくなる。従って、バッテリによって動作するＭＩＭＯシステムの動作時間の長持ちが実現可能となる。
【０１４３】
また本発明によれば、受信装置の信号検出装置のハードウェア並びにソフトウェアへの経済的な実装において、上述の効果により、製造コストが安くなり大量生産に適したものとなる。
【０１４４】
なお本発明の実施形態において最も重要な特徴は、１．新規な信号検出順番決定方法であること、２．システム伝達係数行列における三角化とその三角構造を利用した後退あるいは前進代入によって信号検出を行う方法であること、３．システム伝達係数行列の列ベクトルと後退あるいは前進代入によって検出された送信信号の要素を（１．）で決定した順番に従い並び替えること、４．（１．）と（２．）と（３．）とを組合わせる処理方法であることである。
【０１４５】
なお、上述の受信装置の信号検出装置は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【０１４６】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの構成を示す第１の図である。
【図２】ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの構成を示す第２の図である。
【図３】ＭＩＭＯ−Ｓｉｎｇｌｅシステムの構成を示す第１の図である。
【図４】ＭＩＭＯ−Ｓｉｎｇｌｅシステムの構成を示す第２の図である。
【図５】信号検出装置の機能処理部を示す第１の図である。
【図６】信号検出装置の機能処理部を示す第２の図である。
【図７】信号検出装置の機能処理部を示す第３の図である。
【符号の説明】
【０１４８】
１１・・・検出順番決定処理部
１２・・・伝搬路行列ベクトル並び替え処理部
１３・・・ＱＲ分解処理部
１４・・・フィルタリング処理部
１５・・・後退代入処理部
１６・・・順番並び替え処理部
１７・・・記憶デバイス
【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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