(57)【要約】【課題】受信アンテナよりも送信アンテナの数が多い場合に、ＭＬＤ復号法よりも演算量（復号時間）を低減する。【解決手段】  受信信号ベクトルに基づいて、複数の候補ベクトルを生成する生成部３０と、複数の候補ベクトルの中から、最尤検出によって、復号信号ベクトルを決定する決定部４０と、を備えている。生成部３０は、１個の送信信号の値を、その送信信号がとり得る値のいずれかで仮定することで、他の送信信号を、復号する。復号された送信信号と、値が仮定された１個の送信信号と、の組み合わせを一つの候補ベクトルとし、値が仮定される送信信号がとり得る値のすべての組み合わせについての複数の候補ベクトルを生成する。【選択図】図１
2013126211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ（Ｎは２以上の整数）個の送信アンテナから送信された独立の送信信号をＭ（ＭはＮより小さい整数）個の受信アンテナで受信した受信信号ベクトルに基づいて、Ｎ個の復号信号からなる復号信号ベクトルを生成する復号器であって、
前記受信信号ベクトルに基づいて、複数の候補ベクトルを生成する生成部と、
前記複数の候補ベクトルの中から、最尤検出によって、前記復号信号ベクトルを決定する決定部と、
を備え、
前記生成部は、
Ｎ個の送信アンテナから送信されたＮ個の送信信号のうち、Ｌ（Ｌは、(Ｎ−Ｍ)以上かつ（Ｎ−１）以下の整数）個の送信アンテナより送信されたＬ個の送信信号の値を、各送信信号がとり得る値のいずれかで仮定することで、前記Ｌ個の送信アンテナ以外の（Ｎ−Ｌ）個のアンテナより送信された（Ｎ−Ｌ）個の送信信号を、復号し、
復号された（Ｎ−Ｌ）個の送信信号と、値が仮定された前記Ｌ個の送信信号と、の組み合わせを一つの候補ベクトルとし、Ｌ個の送信信号がとり得る値のすべての組み合わせについての複数の候補ベクトルを生成する
復号器。
【請求項２】
Ｎ個の送信信号のうち、値が仮定されるＬ個の送信信号を選択する選択部を備え、
前記選択部は、Ｎ個の送信信号のうち、受信信号ベクトルにおける信頼性の低い順に、Ｌ個の送信信号を選択する
請求項１記載の復号器。
【請求項３】
前記Ｌは、Ｎ−Ｍである
請求項１又は２記載の復号器。
【請求項４】
前記Ｌの値を、（Ｎ-Ｍ）以上かつ（Ｎ−１）以下の範囲で変更する変更部を備えている
請求項１又は２記載の復号器。
【請求項５】
Ｎ（Ｎは２以上の整数）個の送信アンテナから送信された独立の送信信号をＭ（ＭはＮより小さい整数）個の受信アンテナで受信した受信信号ベクトルに基づいて、Ｎ個の復号信号からなる復号信号ベクトルを生成する信号復号方法であって、
前記受信信号ベクトルに基づいて、候補ベクトルを生成し、
複数の前記候補ベクトルの中から、最尤検出によって、前記復号信号ベクトルを決定する、
ステップを含み、
前記候補ベクトルを生成する際には、
Ｎ個の送信アンテナから送信されたＮ個の送信信号のうち、Ｌ（Ｌは、(Ｎ−Ｍ)以上かつ（Ｎ−１）以下の整数）個の送信アンテナより送信されたＬ個の送信信号の値を、各送信信号がとり得る値のいずれかで仮定することで、前記Ｌ個の送信アンテナ以外の（Ｎ−Ｌ）個のアンテナより送信された（Ｎ−Ｌ）個の送信信号を、復号し、
復号された（Ｎ−Ｌ）個の送信信号と、値が仮定された前記Ｌ個の送信信号と、の組み合わせを一つの候補ベクトルとし、Ｌ個の送信信号がとり得る値のすべての組み合わせについての複数の候補ベクトルを生成する
信号復号方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、復号器及び信号復号方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数のアンテナから送信される独立な信号を無線伝搬路で空間多重し、複数のアンテナで受信するＭＩＭＯ伝送方式が知られている。
送信アンテナ数と受信アンテナ数が等しいＭＩＭＯ信号伝送システムにおける、比較的簡易な復号方法としては、ＺＦ法、ＭＭＳＥ法、ＱＲＤ法などが知られている。
また、送信アンテナ数Ｎが、受信アンテナ数Ｍより小さいＭＩＭＯ伝送システム(Ｎ＜Ｍ)では、Ｍ行Ｎ列の伝搬路行列の左擬似逆行列が構成できるため、従来のＺＦ法やＭＭＳＥ法で復号可能である。
【０００３】
しかし、送信アンテナ数Ｎが、受信アンテナ数Ｍより大きい場合（Ｎ＞Ｍ）、Ｍ行Ｎ列の伝搬路行列の階数（ランクｒ）が、ｒ≦Ｍであることから、左擬似逆行列は存在しない。このため、Ｎ＞Ｍの場合には、従来の簡易な復号法では復号できない。
【０００４】
モバイル通信やワイヤレスＬＡＮなどの下り回線では、受信側の機器（ユーザ端末）は、比較的小型であり、アンテナ数を増やすのが困難な場合がある。そのため、送信アンテナ数Ｎと受信アンテナ数Ｍの関係が、Ｎ＞Ｍとなるのが、一般的である。
【０００５】
従来、Ｎ＞Ｍの場合、（１）より多くのアンテナを有する送信側が、受信側（ユーザ側）のアンテナ数に等しい送信アンテナ数で情報伝送をするか、（２）演算量の大きくなるＭＬＤ（最尤検出；Maximum Likelihood Detection）復号法を採用する、他は無かった。
なお、ＭＬＤ復号法については、例えば、非特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】服部武、藤岡雅宣、”ＨＳＰＡ＋／ＬＴＥ／ＳＡＥ教科書”、株式会社インプレスＲ＆Ｄ，２００９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、前記（１）の方法では、送信側の多いアンテナ数を活用できず、高速化を達成できない。
また、前記（２）の方法では、高速化は可能であるものの、受信側の演算負荷が大きくなり、それに伴い消費電力も増加する。つまり、ＭＬＤ復号法は、送信信号のアルファベットサイズ（信号点数）をＡとすると、復号に要する演算規模は、ＡＮとなり、演算量が送信アンテナ数Ｎに応じて指数関数的に増大する欠点がある。
【０００８】
そこで、本発明は、従来のＭＬＤ復号法よりも演算量（復号時間）を低減することが可能な新たな復号器及び復号方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明は、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個の送信アンテナから送信された独立の送信信号をＭ（ＭはＮより小さい整数）個の受信アンテナで受信した受信信号ベクトルに基づいて、Ｎ個の復号信号からなる復号信号ベクトルを生成する復号器であって、前記受信信号ベクトルに基づいて、複数の候補ベクトルを生成する生成部と、前記複数の候補ベクトルの中から、最尤検出によって、前記復号信号ベクトルを決定する決定部と、を備え、前記生成部は、Ｎ個の送信アンテナから送信されたＮ個の送信信号のうち、Ｌ（Ｌは、(Ｎ−Ｍ)以上かつ（Ｎ−１）以下の整数）個の送信アンテナより送信されたＬ個の送信信号の値を、各送信信号がとり得る値のいずれかで仮定することで、前記Ｌ個の送信アンテナ以外の（Ｎ−Ｌ）個のアンテナより送信された（Ｎ−Ｌ）個の送信信号を、復号し、復号された（Ｎ−Ｌ）個の送信信号と、値が仮定された前記Ｌ個の送信信号と、の組み合わせを一つの候補ベクトルとし、Ｌ個の送信信号がとり得る値のすべての組み合わせについての複数の候補ベクトルを生成する復号器である。
【００１０】
（２）Ｎ個の送信信号のうち、値が仮定されるＬ個の送信信号を選択する選択部を備え、前記選択部は、Ｎ個の送信信号のうち、受信信号ベクトルにおける信頼性の低い順に、Ｌ個の送信信号を選択することができる。
【００１１】
（３）前記Ｌは、Ｎ−Ｍであるのが好ましい。
【００１２】
（４）前記Ｌの値を、（Ｎ-Ｍ）以上かつ（Ｎ−１）以下の範囲で変更する変更部を備えているものとすることができる。
【００１３】
（５）他の観点からみた本発明は、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個の送信アンテナから送信された独立の送信信号をＭ（ＭはＮより小さい整数）個の受信アンテナで受信した受信信号ベクトルに基づいて、Ｎ個の復号信号からなる復号信号ベクトルを生成する信号復号方法であって、前記受信信号ベクトルに基づいて、候補ベクトルを生成し、複数の前記候補ベクトルの中から、最尤検出によって、前記復号信号ベクトルを決定する、ステップを含み、前記候補ベクトルを生成する際には、Ｎ個の送信アンテナから送信されたＮ個の送信信号のうち、Ｌ（Ｌは、(Ｎ−Ｍ)以上かつ（Ｎ−１）以下の整数）個の送信アンテナより送信されたＬ個の送信信号の値を、各送信信号がとり得る値のいずれかで仮定することで、前記Ｌ個の送信アンテナ以外の（Ｎ−Ｌ）個のアンテナより送信された（Ｎ−Ｌ）個の送信信号を、復号し、復号された（Ｎ−Ｌ）個の送信信号と、値が仮定された前記Ｌ個の送信信号と、の組み合わせを一つの候補ベクトルとし、Ｌ個の送信信号がとり得る値のすべての組み合わせについての複数の候補ベクトルを生成する信号復号方法である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る通信装置（復号器）の構成図である。
【図２】第２実施形態に係る通信装置（復号器）の構成図である。
【図３】ＱＲＤ復号部の構成図である。
【図４】第３実施形態に係る通信装置（復号器）の構成図である。
【図５】第４実施形態に係る通信装置（復号器）の構成図である。
【図６】ＢＥＲ特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
【００１６】
［１．第１実施形態（ＺＦ−ＭＬＤ復号方式）］
［１．１  全体構成］
図１は、第１実施形態に係る復号器を有する通信装置１を示している。通信装置１は、例えば、モバイル通信やワイヤレスＬＡＮなどの高速信号伝送システムにおける端末装置（ユーザ端末）として用いられる。通信装置(受信側)１は、基地局（送信側）の下り回線の信号を受信し、復号する。
【００１７】
この伝送システムでは、ＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）伝送技術が利用されている。基地局２は、複数（Ｎ個）の送信アンテナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃから、独立の多値ＱＡＭ信号（ＱＰＳＫ，１６ＱＡＭ，６４ＱＡＭなどのデジタル変調信号）を送信し、伝搬路（空間）で信号を多重化する。
【００１８】
本実施形態において、送信側である基地局２の送信アンテナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃの数Ｎは、３個であり、受信側である通信装置（端末装置）１の受信アンテナ１１ａ，１１ｂの数Ｍは、２個である。つまり、Ｎ＞Ｍとなっている。なお、送信アンテナ数は、２以上、受信アンテナ数は、１以上であれば、それらの数は、特に限定されるものではない。
【００１９】
また、本実施形態において送信側である基地局２は、送信アンテナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃからは、それぞれ独立のＱＰＳＫ信号が送信されるものとする。つまり、送信信号の変調アルファベットサイズＡ＝４である。ただし、変調方式も特に限定されるものではなく、１６ＱＡＭ（Ａ＝１６）、６４ＱＡＭ（Ａ＝６４）などであってもよい。
【００２０】
図１に示すように、通信装置１の復号器は、受信信号に基づいて、複数の候補ベクトルを生成する生成部３０と、複数の候補ベクトルの中から、最尤検出によって、復号信号ベクトルを決定する決定部４０とを備えている。以下、生成部３０と決定部４０における処理内容を説明する。
【００２１】
［１．２  候補ベクトルの生成］
生成部３０は、次の処理を実行する。
まず、ここでは、第ｊ番目（ｊ＝１〜Ｎ）の送信アンテナで送信された送信信号をｘｊとし、第ｉ番目（ｉ＝１〜Ｍ）の受信アンテナで受信された受信信号をｙｉとする。また、第ｊ番目の送信アンテナと第ｉ番目の受信アンテナと間の伝搬路定数（伝搬路特性）を、ｈｉｊとする。この伝搬路定数は、プリアンブル又はパイロット信号などの既知トレーニング信号に基づき、復号に先立って、予め推定されている。
【００２２】
このとき、２個の受信アンテナ１１ａ，１１ｂで、受信される信号は、ベクトル形式により、次式で与えられる。
【数１】
2013126211.tif 000003
【００２３】
受信側である通信装置１において、伝搬路行列Ｈが既知であるとしても、その擬似左逆行列が存在しないため、ＭＬＤ法以外の従来法では、送信信号ベクトルを復号できない。これは、受信信号ベクトルにＮ−Ｍ＝３−２＝１の自由度が不足しているためである。
つまり、Ｍ個の受信アンテナで受信した通信装置１では、Ｍ個の方程式が得られるが、Ｎ＞Ｍの場合、Ｍ個の方程式には、Ｍよりも大きいＮ個の未知数（送信信号）が含まれるため、Ｍ個の方程式からは、Ｎ個の未知数（送信信号）を求めることができない。
【００２４】
そこで、本実施形態では、Ｎ＝３個の送信アンテナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃのうち、第３番目の送信アンテナ２１ｃから送信されたＱＰＳＫ信号（送信信号）ｘ３を、自由変数ｘ３＝ｓ３ｋ（ｋ＝１〜Ａ）と仮定する(ここでは、自由変数の数Ｌ＝Ｎ−Ｍ＝１)。
自由変数ｓ３ｋは、ＱＰＳＫ信号（送信信号）ｘ３がとり得る値（多値変調値）のうちのいずれかの値をとる。
例えば、送信信号が、１シンボルで２ｂｉｔの信号を送信できるＱＰＳＫ信号である場合、変調アルファベットサイズＡ＝４であるから、自由変数ｓ３ｋは、ｓ３０＝”００”，ｓ３１=”１０”，ｓ３２＝”１１”，ｓ３３＝”０１”のいずれかに対応する値（変調値）をとる。
【００２５】
送信信号ｘ３が、自由変数ｓ３ｋとして仮定されることで、送信信号ｘ３がとり得る値のうちのいずれかの値をとる仮の既知信号となる。この仮定の下では、Ｍ個の方程式における１個（Ｎ−Ｍ個）の未知数が、既知信号となる。
したがって、Ｍ個の方程式における未知数は、Ｍ以下となり、具体的には、Ｎ−（Ｎ−Ｍ）＝Ｍ個＝２個となる。自由変数として仮定された送信信号以外のＭ個の送信信号は、Ｍ個の方程式から求めることが可能である。
なお、自由変数として仮定する送信信号の数Ｌは、（Ｎ−Ｍ）に限定されるものではなく、（Ｎ−Ｍ）以上、かつ、（Ｎ−１）以下であれば、任意の数を採用できる。
【００２６】
本第１実施形態では、受信信号ベクトルに加えて、自由変数ｓ３ｋに基づくレプリカベクトル（後述）を用いることで、第１番目及び第２番目の送信アンテナ２１ａ，２１ｂが送信した送信信号ｘ１，ｘ２を、従来の比較的簡易な復号法（ＺＦ法）で、復号する。
【００２７】
本実施形態において、自由変数ｓ３ｋに基づくレプリカベクトルは、第３番目の送信アンテナ１１ｃが送信した送信信号ｘ３がとり得る値のうちのいずれかの値で仮定した送信信号（自由変数）ｓ３ｋが、Ｍ個（２個）の受信アンテナ１１ａ，１１ｂで受信された場合の受信信号ベクトルである。
なお、自由変数の数Ｌが２以上の場合においても、自由変数に基づくレプリカベクトルは、自由変数と仮定された送信信号が、Ｍ個の受信アンテナで受信された場合の受信信号ベクトルとなる。
【００２８】
受信信号ベクトルから、自由変数ｓ３ｋに基づくレプリカベクトルを減算すると、次式のベクトルが得られる。
【数２】
2013126211.tif 000004
【００２９】
式（２）及びＨ２の逆行列から、次式が得られる。
【数３】
2013126211.tif 000005
【００３０】
したがって、第１番目及び第２番目の送信アンテナ２１ａ，２１ｂから送信されたＱＰＳＫ信号ｘ１，ｘ２の推定値は、式（３）の値の硬判定結果として、次式のように与えられる（＜ｚ＞はｚの硬判定出力を示す）。
【数４】
2013126211.tif 000006
【００３１】
前記候補ベクトルは、以上の演算により得られた送信信号ｘ１，ｘ２の推定値（仮の復号結果）と、送信信号ｘ３がとり得る値のうちのいずれかの値で仮定した送信信号ｓ３ｋと、の組み合わせとして生成される。候補ベクトルは、Ｌ（ここではＬ＝１）個の自由変数ｓ３ｋがとり得るすべての組み合わせについて生成される。つまり、送信信号がＱＰＳＫ信号の場合、ＡＬ＝４１＝４個の候補ベクトルが生成される。
【００３２】
［１．３  復号信号ベクトルの決定］
自由度を補うために使用したＬ個の自由変数それぞれは、必ずしも送信された信号とは限らないため、式（４）によって復号したＭ個の信号も正しい送信信号であるとは限らない。そこで、生成された複数（ＡＬ）の候補ベクトルの中から、復号信号ベクトルを決定するため、最尤検出（ＭＬＤ；Maximum Likelihood Detection）を用いる。
【００３３】
具体的には、復号信号ベクトルは、次式に基づいて決定される。
【数５】
2013126211.tif 000007
【００３４】
式（５）によって、複数の候補ベクトルの中から、受信信号ベクトルに照らして最尤（２乗ユークリッド距離ｄｋ２が最小）の候補ベクトルが、復号信号ベクトルとして、決定される。
【００３５】
本実施形態において、最尤検出の対象となる候補ベクトルの数は、ＡＬ＝４である。一方、従来のＭＬＤ復号法では、最尤検出の対象となる候補ベクトルの数は、ＡＮであり、本実施形態のようにＡ＝４，Ｎ＝３であれば、ＡＮ＝４３＝６４となる。したがって、本実施形態の復号方法によれば、従来のＭＬＤ復号法に比べて、演算量を削減できる。
【００３６】
［１．４  通信装置の構成］
前述の候補ベクトル生成に関する処理を行う生成部３０は、伝搬路行列生成部３１、逆行列生成部３２、候補信号テーブル３３、乗算部３４ａ，３４ｂ、加算部３５ａ，３５ｂ、及びＺＦ復号部３６を備えている。
また、復号信号ベクトルを決定に関する処理を行う決定部４０は、レプリカベクトル生成部４１、距離算出部４２、最小値判定部４３、及び出力部４４を備えている。
【００３７】
伝搬路行列生成部３１は、復号に先立ち、既知トレーニング信号により、伝搬路定数ｈ１１，ｈ１２，ｈ１３，ｈ２１，ｈ２２，ｈ２３を推定し、伝搬路行列Ｈを生成する。伝搬路行列生成部３１は、生成した伝搬路行列Ｈを記憶するデータベースでもある。伝搬路行列生成部３１に記憶された伝搬路行列（伝搬路定数）は、復号時に読み出されて使用される。
【００３８】
逆行列生成部３２は、伝搬路行列Ｈから、自由変数に対応する列ベクトル（ｈ３）を削除して、残りの行列から逆行列Ｈ２−１を生成する。
【００３９】
候補信号テーブル３３は、送信信号がとり得る値ｓｋ（ｋ＝１〜Ａ）のすべてが候補信号として格納されたテーブルである。
【００４０】
復号の際には、自由変数ｓ３ｋとして仮定される送信信号ｘ３がとる値（候補信号）を、候補信号テーブル３３から読み出し、その候補信号ｓ３ｋに、伝搬路行列生成部３１に記憶されている伝搬路行列の一部である第３列ベクトルｈ３＝［ｈ１３  ｈ２３］Ｔを、乗算器３４ａ，３４ｂにて乗算し、レプリカベクトルｓ３ｋｈ３を生成する。
【００４１】
レプリカベクトル（乗算器３４ａ，３４ｂの出力）は、加算器３５ａ，３５ｂに与えられる。加算器３５ａ，３５ｂは、受信信号ベクトルｙ＝［ｙ１  ｙ２］Ｔから、レプリカベクトルｓ３ｋｈ３を減算し、ベクトルｙ’＝ｙ−ｓ３ｋｈ３＝［ｙ１’  ｙ２’］を出力する。
ベクトルｙ’は、ＺＦ復号部３６に与えられる。
【００４２】
ＺＦ復号部３６は、ベクトルｙ’から、ＺＦ法によって、送信信号ｘ１，ｘ２の仮の復号結果を得る。
仮に復号された送信信号（推定値）と、既知信号として仮定された自由変数ｓ３ｋと、は結合されて、仮の復号信号ベクトルとしての候補ベクトルｘｋとなる。
【００４３】
レプリカベクトル生成部４１は、伝搬路行列生成部３１に記憶された伝搬路行列Ｈと、候補ベクトルｘｋとを乗算して、Ｈｘｋを出力する。
【００４４】
そして、距離計算部４２は、レプリカベクトル生成部４１の出力（Ｈｘｋ）と、受信信号ベクトルｙとの間の、２乗ユークリッド距離を算出する。
距離計算部４２までの演算は、全ての候補ベクトルについて行われる。
【００４５】
最小値判定部４３は、Ｈｘｋと受信信号ベクトルｙとの間の２乗ユークリッド距離が最小となるｋを求める。
出力部は、複数の候補ベクトルのうち、２乗ユークリッド距離が最小となるｋについての候補ベクトルｘｋを、復号信号ベクトル（復号結果）として出力する。
【００４６】
［２．第２実施形態（ＱＲＤ−ＭＬＤ復号方式）］
第２実施形態では、仮の復号結果を得るための復号方法として、第１実施形態におけるＺＦ法に代えて、ＱＲＤ法を用いる。なお、第２実施形態において、特に説明しない点については、第１実施形態と同様である。
【００４７】
第２実施形態における通信装置１の復号器も、受信信号に基づいて、複数の候補ベクトルを生成する生成部３０と、複数の候補ベクトルの中から、最尤検出によって、復号信号ベクトルを決定する決定部４０とを備えている。第２実施形態において、決定部４０の処理は、第１実施形態と同様であるが、生成部３０の処理が、第１実施形態と異なる。
以下、第２実施形態における生成部３０の処理について説明する。
【００４８】
まず、２行３列の伝搬路行列Ｈは、次式に示すようにユニタリ行列Ｑと上三角行列Ｒに分解できる。
【数６】
2013126211.tif 000008
【００４９】
Ｑ−１＝ＱＨ（ＱＨはＱのエルミート転置を示す）であるから、式（１）に示す受信信号ベクトルｙにＱＨを乗算して次式を得る。
【数７】
2013126211.tif 000009
【００５０】
第１実施形態と同様に、第３番目の送信アンテナ１１ｃから送信されたＱＰＳＫ信号ｘ３を、自由変数ｓ３ｋに置き換え、上三角行列Ｒの第３列ベクトルｒ３＝［ｒ１３  ｒ２３］Ｔ
により、レプリカベクトルｓ３ｋｒ３を生成し、式（７）の両辺から減算し、下記式（８）を得る。
【数８】
2013126211.tif 000010
【００５１】
ｘ３＝ｓ３ｋとした場合、ｘ２の硬判定出力は、式（８）の第２式より、次式（９）で与えられる。
【数９】
2013126211.tif 000011
【００５２】
また、ｘ１の硬判定出力は、式（９）を式（８）の第１式に後退代入することで、次式（１０）により与えられる。
【数１０】
2013126211.tif 000012
【００５３】
以上により、第１実施形態と同様に、送信信号の候補ベクトルｘｋが求められる。決定部４０では、ＡＬ＝４個の候補ベクトルｘｋから、４個の受信信号レプリカベクトルを生成し、式（５）に示すように、受信信号ベクトルとの２乗ユークリッ距離が最小の候補ベクトルｘｉを、復号信号ベクトルとして決定する。
【００５４】
以上の処理を行う第２実施形態の生成部３０は、図２に示すように、伝搬路行列生成部３１、候補信号テーブル３３、ＱＨテーブル３７ａ、Ｒテーブル３７ｂ、乗算器３８、及びＱＲＤ復号部３９を備えている。
【００５５】
伝搬路行列生成部３１は、伝搬路行列Ｈを生成するとともに、伝搬路行列Ｈを、ＱＲ分解する。
ＱＨテーブル３７ａは、ＱＲ分解して得られた行列Ｑのエルミート転置ＱＨを生成し、ＱＨの成分を記憶する。
Ｒテーブル３７ｂは、ＱＲ分解して得られた行列Ｒの成分を記憶する。
【００５６】
乗算部３８は、受信信号ベクトルｙに、ＱＨテーブル３７ａに記憶されたＱＨを乗算する（式（７）参照）。受信信号ベクトルｙに、ＱＨを乗算することで、乗算部３８の出力ｙ２’に含まれる送信信号成分は、ｘ２とｘ３のみになる（式（８）参照）。
この結果を利用して、図３に示すＱＲＤ復号部３９では、乗算器３９ａにて、ｘ３の受信レプリカｒ２３ｓ３ｉを生成し、加算器３９ｂにて、乗算部５１の出力ｙ２’から受信レプリカｒ２３ｓ３ｉ を減算して、ｙ２’’＝ｙ２’−ｒ２３ｓ３ｋを得る。
なお、ｓ３ｋは、候補信号テーブル３３から読み出された候補信号である。
また、ｒｉｊは、行列Ｒのｉ行ｊ列の成分であり、Ｒテーブル３７ｂに記憶されている。
【００５７】
次に、図３に示すＱＲＤ復号部３９では、乗算器３９ｃにて、加算器３９ｂの出力（減算結果；ｙ２’’）に、１／ｒ２２を乗算する（式（９）参照）。その乗算結果（乗算器３９ｃの出力）を、硬判定部３９ｄにて硬判定し、送信信号ｘ２の仮の復号結果を得る。
【００５８】
乗算部３８の出力ｙ１’には、送信信号成分ｘ１，ｘ２，及びｘ３が含まれる。
したがって、ＱＲＤ復号部３９では、乗算器３９ｅにて、ｒ１３とｓ３ｋとを乗算し、加算器３９ｆにて、ｙ１’から、その乗算結果ｒ１３ｓ３ｋを減算する。
また、ｒ１２と、送信信号ｘ２の仮の復号結果と、を乗算器３９ｇにて乗算し、加算器３９ｈにて、加算器３９ｆの出力から、乗算器３９ｇの乗算結果を減算する。そして、加算器３９ｈの出力に対し、乗算器３９ｉにて、１／ｒ１１を乗算し、その結果を、硬判定部３９ｊにて硬判定して、送信信号ｘ１の仮の復号結果を得る。
【００５９】
送信信号ｘ１，ｘ２の仮の復号結果と、自由変数ｓ３ｋと、を結合して、第１実施形態と同様に、候補ベクトルｘｋを生成することができる。
【００６０】
以上のような第１及び第２実施形態に係る復号器によれば、メモリ量及び復号時間を低減することができる。
すなわち、従来のＭＬＤ法では、受信信号ベクトルと全ての送信信号ベクトルとの２乗ユークリッド距離を計算する必要があり、その演算のためには、送信信号のアルファベットサイズＡに対しＡＮ個のＮ次元候補ベクトルを記憶するテーブルを必要とした。すなわち、復号に要する時間とメモリ量が大きくなる欠点を有していた。
これに対し、第１及び第２実施形態によれば、送受信アンテナ数の差Ｌに等しい数の送信信号を、自由変数とみなして、従来の簡易な復号法で復号し、仮の復号結果を用いて受信レプリカベクトルを生成し、その受信レプリカベクトルと受信信号ベクトルとの２乗ユークリッド距離が最小となる候補ベクトルを復号結果として出力する。
したがって、候補ベクトルとしてテーブルに格納するベクトルは、ＡＮ−Ｍ個の（Ｎ−Ｍ）次元ベクトルで済む。この結果、ＭＬＤ法に比べ、メモリ量を１／ＡＭに低減することができ、また、候補ベクトルの数が減少した分だけ復号に要する時間を１／ＡＭに短縮できる。
【００６１】
［３．第３実施形態（自由変数となる送信信号の選択）］
第１及び第２実施形態では、いずれの場合も第３番目の送信アンテナ２１ｃから送信される送信信号ｘ３を自由変数ｓ３ｋとして扱った。ただし、原理的には、複数の送信アンテナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃのうちの任意（ｐ番目）の送信アンテナから送信される送信信号を、自由変数として扱うことができる。つまり、送信信号ｘ１を自由変数ｓ１ｋとしてもよいし、送信信号ｘ２を自由変数ｓ２ｋとしてもよい。
【００６２】
ところで、第ｐ番目のアンテナから送信された信号ｘｐは、伝搬路行列Ｈの第ｐ番目の列ベクトルｈｐで受信信号空間に射影される。したがって、伝搬路行列Ｈに含まれるＮ個の列ベクトルｈｐ（ｐ＝１〜Ｎ）中、ノルム‖ｈｐ‖が最小となるｐについては、受信側におけるｘｐの信号電力は、他の信号ｘｑ（ｐ≠ｑ）の信号電力よりも小さいといえる。
つまり、受信信号ベクトルに含まれる受信信号の中で最も信頼性の低い送信信号ｘｐに、自由変数ｘｐｋを割り当てれば、他の送信信号の復号誤りを小さくできる。
【００６３】
そこで、第３実施形態の復号器は、図４に示すように、生成部３０、決定部４０のほか、自由変数として仮定する送信信号を選択する選択部５０を備えている。
選択部５０は、伝搬路行列生成部３１が生成した伝搬路行列Ｈに基づいて、伝搬路行列Ｈに含まれるＮ個の列ベクトルｈｐ（ｐ＝１〜Ｎ）それぞれのノルム‖ｈｐ‖を求める。
そして、自由変数の数Ｌが１の場合、ノルム‖ｈｐ‖が最小となるｐに対応する、送信信号ｘｐを自由変数ｘｐｋとして扱う。
また、自由変数の数Ｌが２以上の場合、ノルム‖ｈｐ‖が小さい（信頼性が低い）順に、Ｌ個の送信信号を自由変数として扱えばよい。
【００６４】
生成部３０では、選択部５０から、自由変数として扱う送信信号の番号ｐを取得する。生成部３０では、自由変数として扱う送信信号の番号ｐが、「３」に限定されるのではなく、選択部５０から取得した番号ｐになるほかは、第１及び第２実施形態と同様の処理が行われる。
【００６５】
［４．第４実施形態（Ｌの値の変更）］
第１〜３実施形態では、Ｌの値は、Ｎ−Ｍ＝１であったが、Ｌの値は、Ｎ−Ｍ以上かつＮ−１以下のいずれかの値をとることができる。
最尤検出の演算は、ＡＬとなるため、Ｌの値は、Ｎ−Ｍとした場合に、演算量削減効果が最も大きくなり、Ｎ−Ｍよりも大きくすると、演算量削減効果が小さくなる。しかし、Ｌの値をＭ−Ｍよりも大きくすることでダイバーシチ効果が得られるため、演算量がやや多くなっても、ダイバーシチ効果を得たい場合には、Ｌの値をＭ−Ｍよりも大きくすることができる。
【００６６】
そこで、第４実施形態の復号器は、図５に示すように、生成部３０、決定部４０のほか、Ｌの値を変更する変更部６０を備えている。演算量削減効果を最大限得たい場合には、Ｌを最も小さいＮ−Ｍとしたり、ダイバーシチ効果を得たい場合には、Ｌの値を最も大きいＮ−１としたりするなど、Ｌの値を変更することで、状況に応じた対応が可能となる。
【００６７】
なお、第４実施形態の復号器において、第３実施形態の選択部５０を具備させることもできる。つまり、変更部６０にて決定したＬの値に応じて、自由変数として扱う送信信号を選択部５０にて選択することができる。
また、第３及び第４実施形態において、説明を省略した点は、第１又は第２実施形態と同様である。
【００６８】
図６は、Ｌの値を１，２，３に変更した場合の、ＢＥＲ特性を示している。ここでは、Ｎ＝３，Ｍ＝２のＭＩＭＯ−ＱＰＳＫ信号のＢＥＲ特性を示した。また、生成部３０は、第２実施形態に示すように、ＱＲＤ法を用いる(ＱＲＤ-ＭＬＤ)。図６の実線で示す特性は、比較例であり、Ｎ＝Ｍ＝１のＱＰＳＫ信号のＢＥＲ特性である。
【００６９】
Ｎ＝３の場合、図６の実線で示す比較例（Ｎ＝１）に比べて、３倍の情報量を伝送することになる。しかし、Ｎ＝３であって、自由変数の数が１個（Ｌ＝１）の場合、比較例（Ｎ＝１）と同等のＢＥＲ特性が得られている。
【００７０】
また、自由変数の数が２個（Ｌ＝２）の場合、自由変数が３個（Ｌ＝３；従来のＭＬＤ法）と同様のＢＥＲ特性であるが、自由変数が１個の場合に比べて、自由変数の数が増えていることでダイバーシチ効果が得られる。
【００７１】
なお、Ｌ＝１の場合、従来のＭＬＤ法に比べて、復号時間とメモリ量を、約１／４２に低減でき、Ｌ＝２の場合、従来のＭＬＤ法に比べて、復号時間とメモリ量を、約１／４に低減できた。
【００７２】
［５．付記］
なお、本明細書の実施形態として開示した事項は、例示であって、本発明を限定するものではなく、様々な変形が可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１  通信装置（端末装置）
２  基地局
１１ａ  受信アンテナ
１１ｂ  受信アンテナ
２１ａ  送信アンテナ
２１ｂ  送信アンテナ
２１ｃ  送信アンテナ
３０  生成部
４０  決定部
５０  選択部
６０  変更部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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