(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ（Ｎは１より大きい整数）本以上の第１のアンテナ群を備えた第１の無線局と、Ｍ（Ｍは１より大きい整数）本の第２のアンテナ群を備えた第２の無線局により構成され、前記第１の無線局が、入力されたユーザデータをＮ系統に分割する手段と、前記のＮ系統に分割されたデータに個別の既知のパターンの信号を付与してＮ系統の第１の信号系列を生成する手段と、Ｎ本の前記第１のアンテナ群を用いて同一周波数にて同時に前記第１の信号系列を重畳して送信する手段とを備える無線通信システムにおける無線通信装置であって、
Ｍ本の前記第２のアンテナ群を用いて個別に無線信号を受信する手段と、
受信信号に付与された前記既知のパターンの信号を参照信号として、前記第１のアンテナ群の内の第ｉアンテナと前記第２のアンテナ群の内の第ｊアンテナとの間の伝達関数ｈｊ,ｉを取得する手段と、
前記伝達関数ｈｊ,ｉを第(ｊ,ｉ)要素とするＭ行Ｎ列の伝達関数行列Ｈをもとに、送信信号の推定値の第１近似列ベクトルＴｘを求める手段と、
前記列ベクトルＴｘの各要素で与えられる送信信号点に対してそれぞれ硬判定処理を行った列ベクトルＴｘ’を求める手段と、
前記列ベクトルＴｘ’の各成分の値及びその近傍の送信信号として取り得る信号点の中から、所定数の信号点を選びこれらを組み合わせ、第１のアンテナ群より送信された送信信号の候補となる信号を複数種類生成する手段と、
前記生成された送信信号の候補となる信号及び前記伝達関数行列Ｈに基づき、該候補となる信号の中から１つを選択し、この選択した信号に基づいて前記第１の無線局から送信されたユーザデータを再生し出力する手段と
を備え、
前記送信信号の候補数（Ｎｔ１, Ｎｔ２, Ｎｔ３・・・, ＮｔＮ）の値を各アンテナ毎の信号対雑音比の推定値に応じて決定する、
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
Ｎ（Ｎは１より大きい整数）本以上の第１のアンテナ群を備えた第１の無線局と、Ｍ（Ｍは１より大きい整数）本の第２のアンテナ群を備えた第２の無線局により構成され、前記第１の無線局が、入力されたユーザデータをＮ系統に分割する手段と、前記のＮ系統に分割されたデータに個別の既知のパターンの信号を付与してＮ系統の第１の信号系列を生成する手段と、Ｎ本の前記第１のアンテナ群を用いて同一周波数にて同時に前記第１の信号系列を重畳して送信する手段とを備える無線通信システムにおける無線通信装置であって、
Ｍ本の前記第２のアンテナ群を用いて個別に無線信号を受信する手段と、
受信信号に付与された前記既知のパターンの信号を参照信号として、前記第１のアンテナ群の内の第ｉアンテナと前記第２のアンテナ群の内の第ｊアンテナとの間の伝達関数ｈｊ,ｉを取得する手段と、
前記伝達関数ｈｊ,ｉを第(ｊ,ｉ)要素とするＭ行Ｎ列の伝達関数行列Ｈをもとに、送信信号の推定値の第１近似列ベクトルＴｘを求める手段と、
前記列ベクトルＴｘの各要素で与えられる送信信号点に対してそれぞれ硬判定処理を行った列ベクトルＴｘ’を求める手段と、
前記列ベクトルＴｘ’の各成分の値及びその近傍の送信信号として取り得る信号点の中から、所定数の信号点を選びこれらを組み合わせ、第１のアンテナ群より送信された送信信号の候補となる信号を複数種類生成する手段と、
前記生成された送信信号の候補となる信号及び前記伝達関数行列Ｈに基づき、該候補となる信号の中から１つを選択し、この選択した信号に基づいて前記第１の無線局から送信されたユーザデータを再生し出力する手段と
を備え、
前記送信信号の候補数（Ｎｔ１, Ｎｔ２, Ｎｔ３・・・, ＮｔＮ）の値を行列ＨＨ・Ｈの各アンテナ毎の固有値に応じて決定する、
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の無線通信装置において、
前記第１近似列ベクトルＴｘを求める手段は、
前記伝達関数行列Ｈのエルミート共役となるＮ行Ｍ列行列ＨＨを生成する手段と、
これらの行列の積即ちＮ行Ｎ列の行列ＨＨ×Ｈを算出し、該行列の逆行列のＮ行Ｎ列の行列（ＨＨ×Ｈ）−１を算出する手段と、
前記逆行列と行列ＨＨの積即ちＮ行Ｍ列の行列（ＨＨ×Ｈ）−１×ＨＨを算出する手段と、
前記第２のアンテナ群の第ｍアンテナで実際に受信された受信信号をｒｍとし、各成分が（ ｒ１, ｒ２, ｒ３,・・・ｒＭ）で与えられるＭ行の列ベクトルをＲｘとした場合、（ＨＨ×Ｈ）−１×ＨＨ×Ｒｘで与えられるＮ行の列ベクトルＴｘを算出する手段と
を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の無線通信装置において、
前記第１近似列ベクトルＴｘを求める手段は、Ｎ＝Ｍの場合において、
前記伝達関数行列Ｈの逆行列即ちＮ行Ｎ列の行列Ｈ−１を算出する手段と、
前記第２のアンテナ群の第ｍアンテナで実際に受信された受信信号をｒｍとし、各成分が（ ｒ１, ｒ２, ｒ３,・・・ｒＭ）で与えられるＮ行の列ベクトルをＲｘとした場合、Ｈ−１×Ｒｘで与えられるＮ行の列ベクトルＴｘを算出する手段と、
を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の無線通信装置において、
前記第１近似列ベクトルＴｘを求める手段は、
前記伝達関数行列Ｈのエルミート共役となるＮ行Ｍ列行列ＨＨを生成する手段と、
前記第１の無線局が送信するプリアンブル信号を前記第２のアンテナ群で受信した際の各信号を成分としてもつ列ベクトルｙを取得する手段と、
該列ベクトルのエルミート共役な行ベクトルｙＨを生成する手段と、
これらのベクトルの積としてＭ行Ｍ列の行列すなわちＹ=ｙ×ｙＨを算出する手段と、
前記プリアンブル信号が複数シンボルにわたる場合には、前記行列Ｙの各成分の値を複数シンボルに渡って平均化しこれに置き換える手段と、
前記行列Ｙの逆行列すなわちＹ−１を算出する手段と、
前記行列ＨＨおよびＹ−１の行列積すなわちＮ行Ｍ列の行列ＨＨ×Ｙ−１を生成する手段と、
前記第２のアンテナ群の第ｍアンテナで実際に受信された受信信号をｒｍとし、各成分が（ ｒ１, ｒ２, ｒ３,・・・ｒＭ）で与えられるＭ行の列ベクトルをＲｘとした場合、ＨＨ×Ｙ−１×Ｒｘで与えられるＮ行の列ベクトルＴｘを算出する手段と、
を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項６】
前記請求項１または請求項２に記載の無線通信装置において、
前記第１のアンテナ群より送信された送信信号の候補となる信号を複数種類生成する手段は、
前記列ベクトルＴｘ’の各成分を（ ｔ１, ｔ２, ｔ３,・・・ｔＮ）とした場合、各成分において送信信号点として取り得るＮｍａｘ個（Ｎｍａｘは１より大きい整数）の信号点の中から、第１成分の信号点としてはｔ１を含むＮｔ１（Ｎｔ１はＮｍａｘ以下の整数）個の信号点、第２成分の信号点としてはｔ２を含むＮｔ２（Ｎｔ２はＮｍａｘ以下の整数）個の信号点、・・・第Ｎ成分の信号点としてはｔＮを含むＮｔＮ（ＮｔＮはＮｍａｘ以下の整数）個の信号点を選びこれらを組み合わせ、前記送信信号の候補となる信号を複数種類生成する手段
を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項７】
前記請求項６に記載の無線通信装置において、
前記第１の無線局から送信されたユーザデータを再生し出力する手段は、
前記送信信号の候補であるＮｍｌｄ種類（Ｎｍｌｄ=Ｎｔ１×Ｎｔ２×・・・×ＮｔＮ：Ｎｍｌｄは整数）の列ベクトルの中の第ｋ（１≦ｋ≦Ｎｍｌｄ：ｋは整数）番目の列ベクトルをＳ[ｋ］とした場合に、伝達関数行列Ｈと該列ベクトルの積すなわちＨ×Ｓ[ｋ］で与えられる列ベクトルを算出する手段と、
各列ベクトルＳ[ｋ］に対する前記列ベクトルＨ×Ｓ[ｋ］と実際の受信信号ベクトルＲｘとの信号点間距離を算出する手段と、
全てのｋの中から前記信号点間距離を最小にする送信信号点S[ｋｂｅｓｔ]を選択する手段と、
該選択された列ベクトルの各要素を合成して前記第１の無線局から送信されたユーザデータを再生する手段と
を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項８】
前記請求項１または請求項２に記載の無線通信装置において、
前記無線局間で複数のサブキャリアを用いた直交周波数分割多重（OFDM）変調方式を用いること
を特徴とする無線通信装置。
【請求項９】
Ｎ（Ｎは１より大きい整数）本以上の第１のアンテナ群を備えた第１の無線局と、Ｍ（Ｍは１より大きい整数）本の第２のアンテナ群を備えた第２の無線局とにより構成された無線通信システムにおける無線通信方法であって、
前記第１の無線局により、
入力されたユーザデータをＮ系統に分割するステップと、
前記のＮ系統に分割されたデータに個別の既知のパターンの信号を付与してＮ系統の第１の信号系列を生成するステップと、
Ｎ本の前記第１のアンテナ群を用いて同一周波数にて同時に前記第１の信号系列を重畳して送信するステップと
が実施され、
前記第２の無線局により、
Ｍ本の前記第２のアンテナ群を用いて個別に無線信号を受信するステップと、
受信信号に付与された既知のパターンの信号を参照信号として、前記第１のアンテナ群の内の第ｉアンテナと前記第２のアンテナ群の内の第ｊアンテナとの間の伝達関数ｈｊ,ｉを取得するステップと、
前記伝達関数ｈｊ,ｉを第(ｊ,ｉ)要素とするＭ行Ｎ列の伝達関数行列Ｈをもとに、送信信号の推定値の第１近似列ベクトルＴｘを求めるステップと、
前記列ベクトルＴｘの各要素で与えられる送信信号点に対してそれぞれ硬判定処理を行った列ベクトルＴｘ’を求めるステップと、
前記列ベクトルＴｘ’の各成分の値及びその近傍の送信信号として取り得る信号点の中から、所定数の信号点を選びこれらを組み合わせ、第１のアンテナ群より送信された送信信号の候補となる信号を複数種類生成するステップと、
前記生成された送信信号の候補となる信号及び前記伝達関数行列Ｈに基づき、該候補となる信号の中から１つを選択し、この選択した信号に基づいて前記第１の無線局から送信されたユーザデータを再生し出力するステップと
が実施され、
前記送信信号の候補数（Ｎｔ１, Ｎｔ２, Ｎｔ３・・・, ＮｔＮ）の値を各アンテナ毎の信号対雑音比の推定値に応じて決定する、
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項１０】
Ｎ（Ｎは１より大きい整数）本以上の第１のアンテナ群を備えた第１の無線局と、Ｍ（Ｍは１より大きい整数）本の第２のアンテナ群を備えた第２の無線局とにより構成された無線通信システムにおける無線通信方法であって、
前記第１の無線局により、
入力されたユーザデータをＮ系統に分割するステップと、
前記のＮ系統に分割されたデータに個別の既知のパターンの信号を付与してＮ系統の第１の信号系列を生成するステップと、
Ｎ本の前記第１のアンテナ群を用いて同一周波数にて同時に前記第１の信号系列を重畳して送信するステップと
が実施され、
前記第２の無線局により、
Ｍ本の前記第２のアンテナ群を用いて個別に無線信号を受信するステップと、
受信信号に付与された既知のパターンの信号を参照信号として、前記第１のアンテナ群の内の第ｉアンテナと前記第２のアンテナ群の内の第ｊアンテナとの間の伝達関数ｈｊ,ｉを取得するステップと、
前記伝達関数ｈｊ,ｉを第(ｊ,ｉ)要素とするＭ行Ｎ列の伝達関数行列Ｈをもとに、送信信号の推定値の第１近似列ベクトルＴｘを求めるステップと、
前記列ベクトルＴｘの各要素で与えられる送信信号点に対してそれぞれ硬判定処理を行った列ベクトルＴｘ’を求めるステップと、
前記列ベクトルＴｘ’の各成分の値及びその近傍の送信信号として取り得る信号点の中から、所定数の信号点を選びこれらを組み合わせ、第１のアンテナ群より送信された送信信号の候補となる信号を複数種類生成するステップと、
前記生成された送信信号の候補となる信号及び前記伝達関数行列Ｈに基づき、該候補となる信号の中から１つを選択し、この選択した信号に基づいて前記第１の無線局から送信されたユーザデータを再生し出力するステップと
が実施され、
前記送信信号の候補数（Ｎｔ１, Ｎｔ２, Ｎｔ３・・・, ＮｔＮ）の値を行列ＨＨ・Ｈの各アンテナ毎の固有値に応じて決定する、
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載の無線通信方法において、
前記第１近似列ベクトルＴｘを求めるステップは、
前記伝達関数行列Ｈのエルミート共役となるＮ行Ｍ列行列ＨＨを生成するステップと、
これらの行列の積即ちＮ行Ｎ列の行列ＨＨ×Ｈを算出するステップと、
該行列の逆行列即ちＮ行Ｎ列の行列（ＨＨ×Ｈ）−１を算出するステップと、
該逆行列と行列ＨＨの積即ちＮ行Ｍ列の行列（ＨＨ×Ｈ）−１×ＨＨを算出するステップと、
前記第２のアンテナ群の第ｍアンテナで実際に受信された受信信号をｒｍとし、各成分が（ｒ１, ｒ２, ｒ３,・・・ｒＭ）で与えられるＭ行の列ベクトルをＲｘとした場合、（ＨＨ×Ｈ）−１×ＨＨ×Ｒｘで与えられるＮ行の列ベクトルＴｘを算出するステップと、
を含むことを特徴とする無線通信方法。
【請求項１２】
請求項９または請求項１０に記載の無線通信方法において、
前記第１近似列ベクトルＴｘを求めるステップは、Ｎ＝Ｍの場合において、
前記伝達関数行列Ｈの逆行列即ちＮ行Ｎ列の行列Ｈ−１を算出するステップと、
前記第２のアンテナ群の第ｍアンテナで実際に受信された受信信号をｒｍとし、各成分が（ｒ１, ｒ２, ｒ３,・・・ｒＭ）で与えられるＮ行の列ベクトルをＲｘとした場合、Ｈ−１×Ｒｘで与えられるＮ行の列ベクトルＴｘを算出するステップと、
を含むことを特徴とする無線通信方法。
【請求項１３】
請求項９または請求項１０に記載の無線通信方法において、
前記第１近似列ベクトルＴｘを求めるステップは、
前記伝達関数行列Ｈのエルミート共役となるＮ行Ｍ列行列ＨＨを生成するステップと、
前記第１の無線局が送信するプリアンブル信号を前記第２のアンテナ群で受信した際の各信号を成分としてもつ列ベクトルｙを取得するステップと、
該列ベクトルのエルミート共役な行ベクトルｙＨを生成するステップと、
これらのベクトルの積としてＭ行Ｍ列の行列すなわちＹ=ｙ×ｙＨを算出するステップと、
前記プリアンブル信号が複数シンボルにわたる場合には、前記行列Ｙの各成分の値を複数シンボルに渡って平均化しこれに置き換えるステップと、
前記行列Ｙの逆行列すなわちＹ−１を算出するステップと、
前記行列ＨＨおよびＹ−１の行列積すなわちＮ行Ｍ列の行列ＨＨ×Ｙ−１を生成するステップと、
前記第２のアンテナ群の第ｍアンテナで実際に受信された受信信号をｒｍとし、各成分が（ｒ１, ｒ２, ｒ３,・・・ｒＭ）で与えられるＭ行の列ベクトルをＲｘとした場合、ＨＨ×Ｙ−１×Ｒｘで与えられるＮ行の列ベクトルＴｘを算出するステップと、
を含むことを特徴とする無線通信方法。
【請求項１４】
前記請求項９または請求項１０に記載の無線通信方法において、
前記第１のアンテナ群より送信された送信信号の候補となる信号を複数種類生成するステップは、
前記列ベクトルＴｘ’の各成分を（ｔ１, ｔ２, ｔ３,・・・ｔＮ）とした場合、各成分において送信信号点として取り得るＮｍａｘ個（Ｎｍａｘは１より大きい整数）の信号点の中から、第１成分の信号点としてはｔ１を含むＮｔ１（Ｎｔ１はＮｍａｘ以下の整数）個の信号点、第２成分の信号点としてはｔ２を含むＮｔ２（Ｎｔ２はＮｍａｘ以下の整数）個の信号点、・・・第Ｎ成分の信号点としてはｔＮを含むＮｔＮ（ＮｔＮはＮｍａｘ以下の整数）個の信号点を選びこれらを組み合わせ、前記送信信号の候補となる信号を複数種類生成するステップ
を含むことを特徴とする無線通信方法。
【請求項１５】
前記請求項１４に記載の無線通信方法において、
前記第１の無線局から送信されたユーザデータを再生し出力するステップは、
前記送信信号の候補であるＮｍｌｄ種類（Ｎｍｌｄ=Ｎｔ１×Ｎｔ２×・・・×ＮｔＮ：Ｎｍｌｄは整数）の列ベクトルの中の第ｋ（１≦ｋ≦Ｎｍｌｄ：ｋは整数）番目の列ベクトルをＳ[ｋ］とした場合に、伝達関数行列Ｈと該列ベクトルの積すなわちＨ×Ｓ[ｋ］で与えられる列ベクトルを算出するステップと、
各列ベクトルＳ[ｋ］に対する前記列ベクトルＨ×Ｓ[ｋ］と実際の受信信号ベクトルＲｘとの信号点間距離を算出するステップと、
全てのｋの中から前記信号点間距離を最小にする送信信号点Ｓ[ｋｂｅｓｔ]を選択するステップと、
該選択された列ベクトルの各要素を合成して前記第１の無線局から送信されたユーザデータを再生するステップと
を有することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１６】
前記請求項９または請求項１０に記載の無線通信方法において、
前記無線局間で複数のサブキャリアを用いた直交周波数分割多重（OFDM）変調方式を用いること
を特徴とする無線通信方法。
【請求項１７】
請求項１または請求項２に記載の無線通信装置を受信側に有して無線送受信を行う無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一の周波数チャネルを用い、異なる複数の送信アンテナより独立なデータを送信し、複数の受信アンテナを用いて信号を受信し、各送受信アンテナ間の伝達関数行列をもとに受信局側でデータの復調を行うことにより無線通信を実現する高速無線アクセスシステムにおける無線通信装置、及び無線通信方法に関し、特に、２．４ＧＨｚ帯または５ＧＨｚ帯等を用いた高速無線アクセスシステム（または無線ＬＡＮシステム）の伝送速度の高速化を行うために利用され、回路規模を抑制しながら良好な伝送特性を実現する、無線通信装置、及び無線通信方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、２．４ＧＨｚ帯または５ＧＨｚ帯を用いた高速無線アクセスシステムとして、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ規格、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格などの普及が目覚しい。これらのシステムでは、最大で５４Ｍbpsの伝送速度を実現しているが、無線ＬＡＮの普及に伴い更なる伝送速度の高速化が求められている。【０００３】
そのための技術としては、ＭＩＭＯ（Ｍultple-Ｉnput Ｍultiple-Ｏutput）技術が有力である。このＭＩＭＯ技術とは、送信局側において複数の送信アンテナから同一チャネル上で異なる独立な信号を送信し、受信局側において同じく複数のアンテナを用いて信号を受信し、各送信アンテナ／受信アンテナ間の伝達関数行列を求め、この行列を用いて送信局側で各アンテナから送信した独立な信号を推定し、データを再生するものである。【０００４】
ここで、Ｎ本の送信アンテナを用いてＮ系統の信号を送信し、Ｍ本のアンテナを用いて信号を受信する場合を考える。まず、送受信局の各アンテナ間にはＮ×Ｍ個の伝送のパスが存在し、第ｉ送信アンテナから送信され第ｊ受信アンテナで受信される場合の伝達関数をｈｊ、iとし、これを第（ｊ,ｉ）成分とするＮ行Ｍ列の行列をＨと表記する。【０００５】
さらに、第ｉ送信アンテナからの送信信号をｔｉとし（ｔ１, ｔ２, ｔ３,・・・ｔＮ）を成分とする列ベクトルをＴｘ、第ｊ受信アンテナでの受信信号をｒｊとし（ｒ１,ｒ２,ｒ３,・・・ｒＭ）を成分とする列ベクトルをＲｘ、第ｊ受信アンテナの熱雑音をｎｊとし（ｎ１,ｎ２,ｎ３,・・・ｎＭ)を成分とする列ベクトルをnと表記する。【０００６】
この場合、以下の関係式が成り立つ。【０００７】
Ｒｘ＝Ｈ×Ｔｘ＋ｎ          ・・・（式１）
ここで、Ｒｘは受信信号のベクトル、Ｈは伝達関数行列、Ｔｘは送信信号の列ベクトル、ｎは熱雑音の列ベクトルを示している。【０００８】
したがって、受信局側で受信した信号Ｒｘをもとに、送信信号Ｔｘを推定する技術が求められている。このＭＩＭＯ技術の最も基本的なものとしては、一般にＺＦ（Ｚeｒo Ｆoｒcｉｎｇ）法と呼ばれる方法があげられる（例えば、非特許文献１参照）。【０００９】
ここでは、上記の（式１）に対し、伝達関数行列の逆行列Ｈ−１を求め、これを式の両辺の左から掛け合わせる処理を行う。この結果、以下の式が得られる。【００１０】
Ｈ−１×Ｒｘ＝Ｔｘ＋Ｈ−１×ｎ  ・・・（式２）
ここで、Ｈ−１は伝達関数行列の逆行列、Ｒｘは受信信号のベクトル、Ｈは伝達関数行列、Ｔｘは送信信号の列ベクトル、ｎは熱雑音の列ベクトルを示している。【００１１】
つまり、各受信アンテナで受信した信号を合成し、所望の送信アンテナから以外の信号による干渉を除去する処理を行うと、実際の送信信号ベクトルＴｘに微小な熱雑音項Ｈ−１×ｎが加わった信号点が得られることになる。ここで、送信信号として、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等の多値変調を施した信号を用いる場合は、送信信号として取りえる信号点は不連続である。したがって、Ｈ−１×Ｒｘとユークリッド距離が最も近い点を送信コンスタレーション上で検索する硬判定処理を行い、真の送信信号を推定する。【００１２】
以上のＺＦ法においては、熱雑音項Ｈ−１×ｎが十分に小さく、且つ各送信アンテナ毎の成分が均等であると仮定できる場合には良好な特性が期待できる。しかし、一般にはこの仮定は成り立たず、ある伝達関数行列に対して送信アンテナ毎の熱雑音Ｈ−１×ｎの絶対値の期待値は異なる。さらには、もし伝達関数行列Ｈが逆行列をもたない行列（ないしはその行列式が非常に小さい）の場合には、送信信号の推定が非常に不安定になる。この様な状況においては、受信特性が大幅に劣化する可能性がある。この様な問題点を解決するための方法として、最も特性的に優れた方法がＭＬＤ（Ｍaximum Ｌikelihood Ｄetection）法と呼ばれる方式である（例えば、非特許文献２参照）。【００１３】
まず、各アンテナからの送信信号の変調方式が決まると、ひとつのアンテナから送信される信号が取り得る信号点の数（以降、Ｎｍａｘと呼ぶ）が決まる。Ｎ本のアンテナ全体で送信される信号ベクトルのバリエーションはＮｍａｘＮ種類となる。ＭＬＤ法では、送信信号としてＴｘの取りえる全ての候補（全部でＮｍａｘＮ種）に対して、その信号が送信された場合の受信信号の予測を行い、それらの中で最も実際の受信信号に近いものを推定精度の最も高い信号点として選択する。つまり、第ｋ番目の送信信号候補をＴｘ［ｋ］で表したとすると、次の式で定義されるユークリッド距離Ｅを最小にするｋの値を選択する。【００１４】
Ｅ=（Ｒｘ−Ｈ×Ｔｘ［ｋ］）Ｈ×（Ｒｘ−Ｈ×Ｔｘ［ｋ］）      ・・・（式３）【００１５】
なお、行列Ｍ（ベクトルＭとしても可）に対してＭＨは、行列Ｍのエルミート共役である行列をさす。以上の処理により、如何なる行列Ｈに対しても、安定した受信処理が可能であり、ＺＦ法に対して特性が大幅に改善する。【００１６】
ここで、図７に従来技術における第１の無線局（送信側の無線通信装置）の送信部の構成を示す。図７において、１００はデータ分割回路、１０１−１〜１０１−４はプリアンブル付与回路、１０２−１〜１０２−４は変調回路、１０３−１〜１０３−４は無線部、１０４−１〜１０４−４は送信アンテナを示す。なお、ひとつの例として、送信局が４つの送信アンテナを用いて４系統のデータを送信する場合を例にとって説明する。【００１７】
データが入力されると、データ分割回路１００はデータを４系統に分離する。例えば、第１系統のデータはプリアンブル付与回路１０１−１に入力され、プリアンブル信号が付与された状態で変調回路（Ｃｈ１）１０２−１に入力される。変調回路では所定の変調を実施し、変調された信号は無線部１０３−１にて無線周波数に変換され、送信アンテナ１０４−１より送信される。同様に、第２系統のデータは１０１−２〜１０４−２、第３系統のデータは１０１−３〜１０４−３、第４系統のデータは１０１−４〜１０４−４を経由して、それぞれ個別に送信される。【００１８】
図８に従来技術におけるＭＬＤ法を用いた無線通信装置の受信部の構成を示す。図において、１１１−１〜１１１−４は受信アンテナ、１１２−１〜１１２−４は無線部、１１３はチャネル推定回路、１１４は受信信号管理部、１１５は伝達関数行列管理回路、１１６はレプリカ信号生成回路、１１７は送信信号生成回路、１１８はユークリッド距離演算回路、１１９は選択回路、１２０はデータ合成回路を示す。【００１９】
第１の受信アンテナ１１１−１から第４の受信アンテナ１１１−４は、それぞれ個別に受信信号を受信する。無線部１１２−１〜１１２−４を経由して、受信した信号はチャネル推定回路１１３に入力される。送信側で付与した所定のプリアンブル信号の受信状況から、チャネル推定回路１１３にて各送信アンテナと受信アンテナ間の伝達関数をここで取得する。取得された各伝達関数の情報ｈｊ，ｉは伝達関数行列管理回路１１５にて伝達関数行列Ｈとして管理される。【００２０】
プリアンブル信号に後続するデータ信号は、１シンボル分づつ受信信号管理回路１１４に入力される。受信信号管理回路１１４では、各アンテナの受信信号（ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４）を成分とした受信信号ベクトルＲｘとして一旦管理される。【００２１】
一方、送信信号生成回路１１７では、送信アンテナから出力され得る全ての信号パターンとして、ＮｍａｘＮ種類の送信信号の候補｛Ｓ［ｋ］}（１≦ｋ≦ＮｍａｘＮ）を生成する。レプリカ信号生成回路１１６では、送信信号生成回路１１7から入力される信号Ｓ［ｋ］と伝達関数行列管理回路１１５で管理された伝達関数行列Ｈの積、Ｈ×Ｓ［ｋ］を求め、ユークリッド距離演算回路１１８にて、この結果と受信信号管理回路１１４で管理された受信信号ベクトルＲｘとのユークリッド距離を算出する。以上のユークリッド距離演算処理は全てのｋの値に対して実施（合計ＮｍａｘＮ回）される。選択回路１１９では、これらの中でユークリッド距離が最短のものを選択し、最も推定精度の高い送信信号と判断する。これらのデータは複数シンボルに渡り連続的に処理されるが、一連のデータを受信後、データ合成回路１２０にてデータとして再構成し、出力される。【００２２】
図９に、従来技術における第１の無線局（送信側の無線通信装置）の送信フローを示す。データが入力されると（ステップＳ１００）、送信局ではＮ系統のデータ系列に分割され（ステップＳ１０１）、これらの信号にはそれぞれプリアンブル信号が付与され（ステップＳ１０２）、これに各系列毎に個別に変調処理を行う（ステップＳ１０３）。変調された信号は、無線部にて無線周波数に変換され信号が送信される（ステップＳ１０４）。【００２３】
図１０に、従来技術におけるＭＬＤ法を用いた無線通信装置の受信フローを示す。受信局では無線パケットを受信すると（ステップＳ１１０）、プリアンブルを検出し（ステップＳ１１１）、チャネル推定を実施する（ステップＳ１１２）。ここでは、各送信アンテナおよび受信アンテナ間の伝達関数を全て取得する。【００２４】
プリアンブル信号に後続して受信される信号は、１シンボル毎に各受信アンテナでの受信信号ｒｊを成分としてもつ受信信号ベクトルＲｘとして管理される（ステップＳ１１３）。これに対し、送信アンテナから出力され得る全ての信号パターンとして、ＮｍａｘＮ種類の送信信号の候補｛Ｓ［ｋ］｝（１≦ｋ≦ＮｍａｘＮ）を生成し、これと伝達関数行列Ｈとの積Ｈ×Ｓ［ｋ］を計算し（ステップＳ１１５、受信信号Ｒｘとのユークリッド距離を計算する（ステップＳ１１６）。この処理Ｓ１１４〜Ｓ１１６には、実際には全体でＮｍａｘＮ回の処理を行う。つまり、処理Ｓ１１４〜Ｓ１１６をＮｍａｘＮ個並列的に処理をしたり、ないしはＳ１１４→Ｓ１１５→Ｓ１１６→Ｓ１１４→Ｓ１１５→Ｓ１１６→Ｓ１１４→Ｓ１１５→Ｓ１１６→・・・とＮｍａｘＮ回直列的に処理しても、ないしはその組み合わせであっても構わない。【００２５】
いずれにせよ、算出されたＮｍａｘＮ個の送信信号ベクトル毎のユークリッド距離が得られたら、全体を比較して最小ユークリッド距離を与える送信信号ベクトルＳ［ｋｂｅｓｔ］を検索する（ステップＳ１１７）。このＳ［ｋｂｅｓｔ］をもって、該当するシンボルの各送信アンテナから送信された信号推定を確定させる（ステップＳ１１８）。更に受信データが継続する場合には処理ステップＳ１１３に戻り、処理ステップＳ１１３〜Ｓ１１９を繰り返す。受信データが終わった場合（ステップＳ１１９）、一連の各系統の受信データを再構成し、送信側でのデータを再現してデータを出力する（ステップＳ１２０）。【００２６】
このＭＬＤ法の最大の問題点は、ユークリッド距離を求める演算処理をＮｍａｘＮ回に渡って実施しなければならない点である。例えば、変調方式として６４ＱＡＭを用いる場合、Ｎｍａｘ＝６４となる。この例を用いると、Ｎ＝２の場合でユークリッド距離演算回数は６４２（=４０９６）回、Ｎ＝３の場合で６４３（=２６２１４４）回、Ｎ＝４の場合で６４４（＝１６７７７２１６）回と指数関数的に発散する。【００２７】
これを回路として実現する際には、図１０における処理ステップＳ１１４〜Ｓ１１６を順次直列的に実施する方法と、並列的、つまり同時に処理する方法がある。しかし、直列的に行う場合には１シンボルの送信データを確定するのにＮｍａｘＮ回のループ処理を行う必要があり、膨大な処理遅延がかかってしまう。一方、並列的に実施する場合でも、同様の回路をＮｍａｘＮ個も実装しなければならず、Ｎが３以上になると回路規模が爆発的に増大するため、ＬＳＩへの実装は全く不可能となる。その中間的な組み合わせの場合も考えられるが、回路規模と演算時間を両立することは困難である。【００２８】
全ての問題点は、演算の処理量がＮｍａｘＮに比例した値となることに起因し、この演算量を抑えることが課題となっている。
【非特許文献１】S.Kurosaki et. al.,“A SDM-COFDM Scheｍe Eｍploying a Simple Feed-Forward Inter-Channel Interference Canceller for MIMO Based Broadband Wireless LANs”, IEICE TRANS. COMMUN.,Vol.E86B.No.1,January, 2003
【非特許文献２】A.van Zelst et. al.,“Space Division Multiplexing (SDM) forOFDM Systems”, Proc. VTC2000 Spring,Vol.2, pp.1070−1074
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
従って、本発明の目的は、ＭＩＭＯ技術を用いた無線通信を行う際に、良好な特性を実現しながらも、現実的な回路規模及び演算量にて実現可能な、無線通信装置、及び無線通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
上記課題を解決するために、本発明の無線通信装置は、Ｎ（Ｎは１より大きい整数）本以上の第１のアンテナ群を備えた第１の無線局と、Ｍ（Ｍは１より大きい整数）本の第２のアンテナ群を備えた第２の無線局により構成され、前記第１の無線局が、入力されたユーザデータをＮ系統に分割する手段と、前記のＮ系統に分割されたデータに個別の既知のパターンの信号を付与してＮ系統の第１の信号系列を生成する手段と、Ｎ本の前記第１のアンテナ群を用いて同一周波数にて同時に前記第１の信号系列を重畳して送信する手段とを備える無線通信システムにおける無線通信装置であって、
Ｍ本の前記第２のアンテナ群を用いて個別に無線信号を受信する手段と、
受信信号に付与された前記既知のパターンの信号を参照信号として、前記第１のアンテナ群の内の第ｉアンテナと前記第２のアンテナ群の内の第ｊアンテナとの間の伝達関数ｈｊ,ｉを取得する手段と、
前記伝達関数ｈｊ,ｉを第(ｊ,ｉ)要素とするＭ行Ｎ列の伝達関数行列Ｈをもとに、送信信号の推定値の第１近似列ベクトルＴｘを求める手段と、
前記列ベクトルＴｘの各要素で与えられる送信信号点に対してそれぞれ硬判定処理を行った列ベクトルＴｘ’を求める手段と、
前記列ベクトルＴｘ’の各成分の値及びその近傍の送信信号として取り得る信号点の中から、所定数の信号点を選びこれらを組み合わせ、第１のアンテナ群より送信された送信信号の候補となる信号を複数種類生成する手段と、
前記生成された送信信号の候補となる信号及び前記伝達関数行列Ｈに基づき、該候補となる信号の中から１つを選択し、この選択した信号に基づいて前記第１の無線局から送信されたユーザデータを再生し出力する手段と
を備え、
前記送信信号の候補数（Ｎｔ１, Ｎｔ２, Ｎｔ３・・・, ＮｔＮ）の値を各アンテナ毎の信号対雑音比の推定値に応じて決定する、
ことを特徴とする。
また、本発明の無線通信装置は、Ｎ（Ｎは１より大きい整数）本以上の第１のアンテナ群を備えた第１の無線局と、Ｍ（Ｍは１より大きい整数）本の第２のアンテナ群を備えた第２の無線局により構成され、前記第１の無線局が、入力されたユーザデータをＮ系統に分割する手段と、前記のＮ系統に分割されたデータに個別の既知のパターンの信号を付与してＮ系統の第１の信号系列を生成する手段と、Ｎ本の前記第１のアンテナ群を用いて同一周波数にて同時に前記第１の信号系列を重畳して送信する手段とを備える無線通信システムにおける無線通信装置であって、
Ｍ本の前記第２のアンテナ群を用いて個別に無線信号を受信する手段と、
受信信号に付与された前記既知のパターンの信号を参照信号として、前記第１のアンテナ群の内の第ｉアンテナと前記第２のアンテナ群の内の第ｊアンテナとの間の伝達関数ｈｊ,ｉを取得する手段と、
前記伝達関数ｈｊ,ｉを第(ｊ,ｉ)要素とするＭ行Ｎ列の伝達関数行列Ｈをもとに、送信信号の推定値の第１近似列ベクトルＴｘを求める手段と、
前記列ベクトルＴｘの各要素で与えられる送信信号点に対してそれぞれ硬判定処理を行った列ベクトルＴｘ’を求める手段と、
前記列ベクトルＴｘ’の各成分の値及びその近傍の送信信号として取り得る信号点の中から、所定数の信号点を選びこれらを組み合わせ、第１のアンテナ群より送信された送信信号の候補となる信号を複数種類生成する手段と、
前記生成された送信信号の候補となる信号及び前記伝達関数行列Ｈに基づき、該候補となる信号の中から１つを選択し、この選択した信号に基づいて前記第１の無線局から送信されたユーザデータを再生し出力する手段と
を備え、
前記送信信号の候補数（Ｎｔ１, Ｎｔ２, Ｎｔ３・・・, ＮｔＮ）の値を行列ＨＨ・Ｈの各アンテナ毎の固有値に応じて決定する、
ことを特徴とする。
【００３１】
具体例として、前記第１のアンテナ群より送信された送信信号の候補となる信号を複数種類生成する手段は、
前記列ベクトルＴｘ’の各成分を（ ｔ１, ｔ２, ｔ３,・・・ｔＮ）とした場合、各成分において送信信号点として取り得るＮｍａｘ個（Ｎｍａｘは１より大きい整数）の信号点の中から、第１成分の信号点としてはｔ１を含むＮｔ１（Ｎｔ１はＮｍａｘ以下の整数）個の信号点、第２成分の信号点としてはｔ２を含むＮｔ２（Ｎｔ２はＮｍａｘ以下の整数）個の信号点、・・・第Ｎ成分の信号点としてはｔＮを含むＮｔＮ（ＮｔＮはＮｍａｘ以下の整数）個の信号点を選びこれらを組み合わせ、前記送信信号の候補となる信号を複数種類生成する手段
を有する。【００３２】
この場合、前記第１の無線局から送信されたユーザデータを再生し出力する手段は、
前記送信信号の候補であるＮｍｌｄ種類（Ｎｍｌｄ=Ｎｔ１×Ｎｔ２×・・・×ＮｔＮ：Ｎｍｌｄは整数）の列ベクトルの中の第ｋ（１≦ｋ≦Ｎｍｌｄ：ｋは整数）番目の列ベクトルをＳ[ｋ］とした場合に、伝達関数行列Ｈと該列ベクトルの積すなわちＨ×Ｓ[ｋ］で与えられる列ベクトルを算出する手段と、
各列ベクトルＳ[ｋ］に対する前記列ベクトルＨ×Ｓ[ｋ］と実際の受信信号ベクトルＲｘとの信号点間距離を算出する手段と、
全てのｋの中から前記信号点間距離を最小にする送信信号点S[ｋｂｅｓｔ]を選択する手段と、
該選択された列ベクトルの各要素を合成して前記第１の無線局から送信されたユーザデータを再生する手段と
を有するように構成しても良い。【００３３】
前記第１近似列ベクトルＴｘを求める手段は、
前記伝達関数行列Ｈのエルミート共役となるＮ行Ｍ列行列ＨＨを生成する手段と、
これらの行列の積即ちＮ行Ｎ列の行列ＨＨ×Ｈを算出し、該行列の逆行列のＮ行Ｎ列の行列（ＨＨ×Ｈ）−１を算出する手段と、
前記逆行列と行列ＨＨの積即ちＮ行Ｍ列の行列（ＨＨ×Ｈ）−１×ＨＨを算出する手段と、
前記第２のアンテナ群の第ｍアンテナで実際に受信された受信信号をｒｍとし、各成分が（ ｒ１, ｒ２, ｒ３,・・・ｒＭ）で与えられるＭ行の列ベクトルをＲｘとした場合、（ＨＨ×Ｈ）−１×ＨＨ×Ｒｘで与えられるＮ行の列ベクトルＴｘを算出する手段と
を有しても良い。
これにより、従来のＭＬＤ法では、送信信号の重畳数Ｎに対し、信号の種類ＮｍａｘＮに比例してユークリッド距離を演算するための回路規模が指数関数的に発散するが、本発明ではこれを大幅に抑制し、回路規模を抑制しながらＭＬＤ法と等価な特性を実現するための簡易な方法を提供することが可能となる。【００３４】
また、前記第１近似列ベクトルＴｘを求める手段は、Ｎ＝Ｍの場合において、
前記伝達関数行列Ｈの逆行列即ちＮ行Ｎ列の行列Ｈ−１を算出する手段と、
前記第２のアンテナ群の第ｍアンテナで実際に受信された受信信号をｒｍとし、各成分が（ ｒ１, ｒ２, ｒ３,・・・ｒＭ）で与えられるＮ行の列ベクトルをＲｘとした場合、Ｈ−１×Ｒｘで与えられるＮ行の列ベクトルＴｘを算出する手段と、
を有するようにしても良い。
これにより、送受信側のアンテナ数が同じ（Ｎ＝Ｍ）場合は、より演算処理を簡略化することができる。【００３５】
また、前記第１近似列ベクトルＴｘを求める手段は、
前記伝達関数行列Ｈのエルミート共役となるＮ行Ｍ列行列ＨＨを生成する手段と、
前記第１の無線局が送信するプリアンブル信号を前記第２のアンテナ群で受信した際の各信号を成分としてもつ列ベクトルｙを取得する手段と、
該列ベクトルのエルミート共役な行ベクトルｙＨを生成する手段と、
これらのベクトルの積としてＭ行Ｍ列の行列すなわちＹ=ｙ× ｙ Ｈを算出する手段と、
前記プリアンブル信号が複数シンボルにわたる場合には、前記行列Ｙの各成分の値を複数シンボルに渡って平均化しこれに置き換える手段と、
前記行列Ｙの逆行列すなわちＹ−１を算出する手段と、
前記行列ＨＨおよびＹ−１の行列積すなわちＮ行Ｍ列の行列ＨＨ×Ｙ−１を生成する手段と、
前記第２のアンテナ群の第ｍアンテナで実際に受信された受信信号をｒｍとし、各成分が（ ｒ１, ｒ２, ｒ３,・・・ｒＭ）で与えられるＭ行の列ベクトルをＲｘとした場合、ＨＨ×Ｙ−１×Ｒｘで与えられるＮ行の列ベクトルＴｘを算出する手段と、
を有するようにしても良い。
これにより、送信信号点検索の初期情報を与える際に、ＺＦ法よりも特性の優れたＭＭＳＥ法を適用することができ、特性をより改善するための簡易な実現方法を提供できる。【００３６】
本無線通信装置において、前記無線局間で複数のサブキャリアを用いた直交周波数分割多重（OFDM）変調方式を用いても良い。
これにより、ＭＩＭＯ技術の適用領域として、現在、５ＧＨｚ帯及び２.４ＧＨｚ帯を用いた高速無線ＬＡＮシステムの拡張が注目されており、これらの無線ＬＡＮシステムに本発明を適用できる。【００３７】
本発明はまた、
Ｎ（Ｎは１より大きい整数）本以上の第１のアンテナ群を備えた第１の無線局と、Ｍ（Ｍは１より大きい整数）本の第２のアンテナ群を備えた第２の無線局とにより構成された無線通信システムにおける無線通信方法であって、
前記第１の無線局により、
入力されたユーザデータをＮ系統に分割するステップと、
前記のＮ系統に分割されたデータに個別の既知のパターンの信号を付与してＮ系統の第１の信号系列を生成するステップと、
Ｎ本の前記第１のアンテナ群を用いて同一周波数にて同時に前記第１の信号系列を重畳して送信するステップと
が実施され、
前記第２の無線局により、
Ｍ本の前記第２のアンテナ群を用いて個別に無線信号を受信するステップと、
受信信号に付与された既知のパターンの信号を参照信号として、前記第１のアンテナ群の内の第ｉアンテナと前記第２のアンテナ群の内の第ｊアンテナとの間の伝達関数ｈｊ,ｉを取得するステップと、
前記伝達関数ｈｊ,ｉを第(ｊ,ｉ)要素とするＭ行Ｎ列の伝達関数行列Ｈをもとに、送信信号の推定値の第１近似列ベクトルＴｘを求めるステップと、
前記列ベクトルＴｘの各要素で与えられる送信信号点に対してそれぞれ硬判定処理を行った列ベクトルＴｘ’を求めるステップと、
前記列ベクトルＴｘ’の各成分の値及びその近傍の送信信号として取り得る信号点の中から、所定数の信号点を選びこれらを組み合わせ、第１のアンテナ群より送信された送信信号の候補となる信号を複数種類生成するステップと、
前記生成された送信信号の候補となる信号及び前記伝達関数行列Ｈに基づき、該候補となる信号の中から１つを選択し、この選択した信号に基づいて前記第１の無線局から送信されたユーザデータを再生し出力するステップと
が実施され、
前記送信信号の候補数（Ｎｔ１, Ｎｔ２, Ｎｔ３・・・, ＮｔＮ）の値を各アンテナ毎の信号対雑音比の推定値に応じて決定する、
ことを特徴とする無線通信方法を提供する。
本発明はまた、
Ｎ（Ｎは１より大きい整数）本以上の第１のアンテナ群を備えた第１の無線局と、Ｍ（Ｍは１より大きい整数）本の第２のアンテナ群を備えた第２の無線局とにより構成された無線通信システムにおける無線通信方法であって、
前記第１の無線局により、
入力されたユーザデータをＮ系統に分割するステップと、
前記のＮ系統に分割されたデータに個別の既知のパターンの信号を付与してＮ系統の第１の信号系列を生成するステップと、
Ｎ本の前記第１のアンテナ群を用いて同一周波数にて同時に前記第１の信号系列を重畳して送信するステップと
が実施され、
前記第２の無線局により、
Ｍ本の前記第２のアンテナ群を用いて個別に無線信号を受信するステップと、
受信信号に付与された既知のパターンの信号を参照信号として、前記第１のアンテナ群の内の第ｉアンテナと前記第２のアンテナ群の内の第ｊアンテナとの間の伝達関数ｈｊ,ｉを取得するステップと、
前記伝達関数ｈｊ,ｉを第(ｊ,ｉ)要素とするＭ行Ｎ列の伝達関数行列Ｈをもとに、送信信号の推定値の第１近似列ベクトルＴｘを求めるステップと、
前記列ベクトルＴｘの各要素で与えられる送信信号点に対してそれぞれ硬判定処理を行った列ベクトルＴｘ’を求めるステップと、
前記列ベクトルＴｘ’の各成分の値及びその近傍の送信信号として取り得る信号点の中から、所定数の信号点を選びこれらを組み合わせ、第１のアンテナ群より送信された送信信号の候補となる信号を複数種類生成するステップと、
前記生成された送信信号の候補となる信号及び前記伝達関数行列Ｈに基づき、該候補となる信号の中から１つを選択し、この選択した信号に基づいて前記第１の無線局から送信されたユーザデータを再生し出力するステップと
が実施され、
前記送信信号の候補数（Ｎｔ１, Ｎｔ２, Ｎｔ３・・・, ＮｔＮ）の値を行列ＨＨ・Ｈの各アンテナ毎の固有値に応じて決定する、
ことを特徴とする無線通信方法を提供する。
【００３８】
具体例として、前記第１のアンテナ群より送信された送信信号の候補となる信号を複数種類生成するステップは、
前記列ベクトルＴｘ’の各成分を（ｔ１, ｔ２, ｔ３,・・・ｔＮ）とした場合、各成分において送信信号点として取り得るＮｍａｘ個（Ｎｍａｘは１より大きい整数）の信号点の中から、第１成分の信号点としてはｔ１を含むＮｔ１（Ｎｔ１はＮｍａｘ以下の整数）個の信号点、第２成分の信号点としてはｔ２を含むＮｔ２（Ｎｔ２はＮｍａｘ以下の整数）個の信号点、・・・第Ｎ成分の信号点としてはｔＮを含むＮｔＮ（ＮｔＮはＮｍａｘ以下の整数）個の信号点を選びこれらを組み合わせ、前記送信信号の候補となる信号を複数種類生成するステップ
を含む。【００３９】
この場合、前記第１の無線局から送信されたユーザデータを再生し出力するステップは、
前記送信信号の候補であるＮｍｌｄ種類（Ｎｍｌｄ=Ｎｔ１×Ｎｔ２×・・・×ＮｔＮ：Ｎｍｌｄは整数）の列ベクトルの中の第ｋ（１≦ｋ≦Ｎｍｌｄ：ｋは整数）番目の列ベクトルをＳ[ｋ］とした場合に、伝達関数行列Ｈと該列ベクトルの積すなわちＨ×Ｓ[ｋ］で与えられる列ベクトルを算出するステップと、
各列ベクトルＳ[ｋ］に対する前記列ベクトルＨ×Ｓ[ｋ］と実際の受信信号ベクトルＲｘとの信号点間距離を算出するステップと、
全てのｋの中から前記信号点間距離を最小にする送信信号点Ｓ[ｋｂｅｓｔ]を選択するステップと、
該選択された列ベクトルの各要素を合成して前記第１の無線局から送信されたユーザデータを再生するステップと
を有するようにしても良い。【００４０】
前記第１近似列ベクトルＴｘを求めるステップは、
前記伝達関数行列Ｈのエルミート共役となるＮ行Ｍ列行列ＨＨを生成するステップと、
これらの行列の積即ちＮ行Ｎ列の行列ＨＨ×Ｈを算出するステップと、
該行列の逆行列即ちＮ行Ｎ列の行列（ＨＨ×Ｈ）−１を算出するステップと、
該逆行列と行列ＨＨの積即ちＮ行Ｍ列の行列（ＨＨ×Ｈ）−１×ＨＨを算出するステップと、
前記第２のアンテナ群の第ｍアンテナで実際に受信された受信信号をｒｍとし、各成分が（ｒ１, ｒ２, ｒ３,・・・ｒＭ）で与えられるＭ行の列ベクトルをＲｘとした場合、（ＨＨ×Ｈ）−１×ＨＨ×Ｒｘで与えられるＮ行の列ベクトルＴｘを算出するステップと、
を含むようにしても良い。
これにより、従来のＭＬＤ法では、送信信号の重畳数Ｎに対し、信号の種類ＮｍａｘＮに比例してユークリッド距離を演算するための回路規模が指数関数的に発散するが、本発明ではこれを大幅に抑制し、回路規模を抑制しながらＭＬＤ法と等価な特性を実現するための簡易な方法を提供することが可能となる。【００４１】
また、前記第１近似列ベクトルＴｘを求めるステップは、Ｎ＝Ｍの場合において、
前記伝達関数行列Ｈの逆行列即ちＮ行Ｎ列の行列Ｈ−１を算出するステップと、
前記第２のアンテナ群の第ｍアンテナで実際に受信された受信信号をｒｍとし、各成分が（ｒ１, ｒ２, ｒ３,・・・ｒＭ）で与えられるＮ行の列ベクトルをＲｘとした場合、Ｈ−１×Ｒｘで与えられるＮ行の列ベクトルＴｘを算出するステップと、
を含むようにしても良い。
これにより、送受信側のアンテナ数が同じ（Ｎ＝Ｍ）場合は、より演算処理を簡略化することができる。【００４２】
また、前記第１近似列ベクトルＴｘを求めるステップは、
前記伝達関数行列Ｈのエルミート共役となるＮ行Ｍ列行列ＨＨを生成するステップと、
前記第１の無線局が送信するプリアンブル信号を前記第２のアンテナ群で受信した際の各信号を成分としてもつ列ベクトルｙを取得するステップと、
該列ベクトルのエルミート共役な行ベクトルｙＨを生成するステップと、
これらのベクトルの積としてＭ行Ｍ列の行列すなわちＹ=ｙ× ｙ Ｈを算出するステップと、
前記プリアンブル信号が複数シンボルにわたる場合には、前記行列Ｙの各成分の値を複数シンボルに渡って平均化しこれに置き換えるステップと、
前記行列Ｙの逆行列すなわちＹ−１を算出するステップと、
前記行列ＨＨおよびＹ−１の行列積すなわちＮ行Ｍ列の行列ＨＨ×Ｙ−１を生成するステップと、
前記第２のアンテナ群の第ｍアンテナで実際に受信された受信信号をｒｍとし、各成分が（ｒ１, ｒ２, ｒ３,・・・ｒＭ）で与えられるＭ行の列ベクトルをＲｘとした場合、ＨＨ×Ｙ−１×Ｒｘで与えられるＮ行の列ベクトルＴｘを算出するステップと、
を含むようにしても良い。
これにより、送信信号点検索の初期情報を与える際に、ＺＦ法よりも特性の優れたＭＭＳＥ法を適用することができ、特性をより改善するための簡易な実現方法を提供できる。【００４３】
上記無線通信装置または無線通信方法においては、前記送信信号の候補数（Ｎｔ１, Ｎｔ２, Ｎｔ３・・・, ＮｔＮ）の値を各アンテナ毎の信号対雑音比の推定値に応じて決定している。あるいは、前記送信信号の候補数（Ｎｔ１, Ｎｔ２, Ｎｔ３・・・, ＮｔＮ）の値を行列ＨＨ・Ｈの各アンテナ毎の固有値に応じて決定している。
これらにより、回路規模を抑えながら特性を改善するために最適な候補数（Ｎｔ１, Ｎｔ２, Ｎｔ３・・・, ＮｔＮ）を選ぶための簡易な実現方法を提供することができる。
また、本無線通信方法において、前記無線局間で複数のサブキャリアを用いた直交周波数分割多重（OFDM）変調方式を用いても良い。
【００４４】
本発明はまた、上述の無線通信装置を受信側に有して無線送受信を行う無線通信システムを提供する。
【発明の効果】
【００４５】
本発明の無線通信装置においては、従来方式では、生成する送信信号の候補群｛Ｓ[ｋ］｝は、送信信号として取り得る全ての信号であり、送信信号の推定値の第１近似Ｔｘ’とは無関係であったが、本発明では、チャネル推定処理後に伝達関数行列Ｈをもとに、送信信号の推定値の第１近似列ベクトルＴｘ’を求め、これをもとに候補群｛Ｓ[ｋ］｝の範囲を限定する。
これにより、ＭＩＭＯ技術を用いた無線通信を行う際に、良好な特性を実現しながらも、現実的な回路規模及び演算量にて実現可能な、無線通信装置、及び無線通信方法を提供することができる。
具体例としては、チャネル推定処理後に伝達関数行列Ｈをもとに、ＨＨ、ＨＨ×Ｈ、（ＨＨ×Ｈ）-１、（ＨＨ×Ｈ）-１×ＨＨと順次計算を行う。また、あるシンボルの受信信号がベクトルＲｘであるとき、（ＨＨ×Ｈ）-１×ＨＨ×Ｒｘの演算を行い、送信信号の推定値の第１近似Ｔｘを求め、さらに硬判定回路によりＴｘに最も接近したＴｘ’を求め、送信信号の候補は、このＴｘ’の近傍に限定して生成する。
これにより、従来のＭＬＤ法では、送信信号の重畳数Ｎに対し、信号の種類ＮｍａｘＮに比例してユークリッド距離を演算するための回路規模が指数関数的に発散するが、本発明ではこれを大幅に抑制し、回路規模を抑制しながらＭＬＤ法と等価な特性を実現するための簡易な方法を提供することが可能となる。
ここで、送受信側のアンテナ数が同じ（Ｎ＝Ｍ）場合は、伝達関数行列Ｈの逆行列Ｈ−１を算出し、受信信号ベクトルＲｘとした場合、Ｈ−１×Ｒｘにより、送信信号の推定値の第１近似Ｔｘを求める。
これにより、送受信側のアンテナ数が同じ（Ｎ＝Ｍ）場合は、より演算処理を簡略化することができる。【００４６】
また、各アンテナで受信したプリアンブル信号を信号成分としてもつ列ベクトルｙを取得し、該列ベクトルのエルミート共役な行ベクトルｙＨを生成し、Ｙ=ｙ× ｙ Ｈ、および逆行列Ｙ−１を算出し、さらに行列ＨＨ×Ｙ−１を生成し、受信信号ベクトルＲｘにより、ＨＨ×Ｙ−１×Ｒｘで与えられる送信信号の推定値の第１近似Ｔｘを求めることも可能である。さらに硬判定回路によりＴｘに最も接近したＴｘ’を求め、送信信号の候補は、このＴｘ’の近傍に限定して生成する。
これにより、送信信号点検索の初期情報を与える際に、ＺＦ法よりも特性の優れたＭＭＳＥ法を適用することができ、特性をより改善するための簡易な実現方法を提供できる。【００４７】
また、無線局間で複数のサブキャリアを用いた直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：ＯrthogonalＦrequency Ｄivision Ｍultiplexing）変調方式を用いる場合には、ＭＩＭＯ技術の適用領域として、現在、５ＧＨｚ帯及び２.４ＧＨｚ帯を用いた高速無線ＬＡＮシステムの拡張が注目されていおり、これらの無線ＬＡＮシステムに本発明を適用できる。【００４８】
また、送信信号の候補数のベクトル（Ｎｔ１, Ｎｔ２, Ｎｔ３・・・, ＮｔＮ）の値を各アンテナ毎の信号対雑音比の推定値に応じて、あるいは、各アンテナ毎の固有値に応じて決定することができる。これにより、回路規模を抑えながら特性を改善するために最適な候補数（Ｎｔ１, Ｎｔ２, Ｎｔ３・・・, ＮｔＮ）を選ぶための簡易な実現方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施の形態における無線通信装置の受信部の構成例を示す図。
【図２】本発明の第２の実施の形態における無線通信装置の受信部の構成例を示す図。
【図３】本発明の第３の実施の形態における無線通信装置の受信部の構成例を示す図。
【図４】本発明の第１の実施の形態における無線通信装置の受信フローを示す図。
【図５】本発明の第２の実施の形態における無線通信装置の受信フローを示す図。
【図６】本発明の第３の実施の形態における無線通信装置の受信フローを示す図。
【図７】従来技術における第１の無線局の送信部構成を示す図。
【図８】従来技術におけるＭＬＤ法を用いた無線通信装置の受信部の構成を示す図。
【図９】従来技術における第１の無線局の送信フローを示す図。
【図１０】従来技術におけるＭＬＤ法を用いた無線通信装置の受信フローを示す図。
【符号の説明】
【００５０】
１−１〜１−４  送信アンテナ  ２−１〜２−４  無線部  ３  チャネル推定回路  ４  受信信号管理回路  ５  伝達関数行列管理回路  ６  行列演算回路＃１  ７  行列演算回路＃２  ８  硬判定回路  ９  送信信号候補生成回路  １０  レプリカ生成回路  １１  ユークリッド距離演算回路  １２  選択回路  １３  データ合成回路  ２１  行列演算回路＃１  ２２  行列演算回路＃２  ３１  行列演算回路＃１  ３２  行列演算回路＃２  ３３  受信信号管理回路  １００  データ分割回路  １０１−１〜１０１−４  プリアンブル付与回路  １０２−１〜１０２−４  変調回路  １０３−１〜１０３−４  無線部  １０４−１〜１０４−４  送信アンテナ  １１１−１〜１１１−４  受信アンテナ  １１２−１〜１１２−４  無線部  １１３  チャネル推定回路  １１４  受信信号管理回路  １１５  伝達関数行列管理回路  １１６  レプリカ生成回路  １１７  送信信号生成回路  １１８  ユークリッド距離演算回路  １１９  選択回路  １２０  データ合成回路
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
本発明と従来技術の異なる点は、無線通信装置の受信部の構成及び処理内容にあり、送信側の無線通信装置の送信部の構成及び処理内容、即ち図７および図９に示す従来例は本発明においても共通である。したがって、以下には受信側の無線通信装置の受信部に関する説明を行う。【００５２】
以下、本発明の種々の実施形態について、図を参照して説明する。なお、各図においては、行列の積を「・」で示している。【００５３】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の無線通信装置の第１の実施の形態例を示す図であり、無線通信装置の受信部の構成例を示す図である。ここではひとつの例として、受信アンテナ数Ｍ＝４の場合を例にとり説明する。図１において、１−１〜１−４は受信アンテナ、２−１〜２−４は無線部、３はチャネル推定回路、４は受信信号管理回路、５は伝達関数行列管理回路、６は行列演算回路＃１、７は行列演算回路＃２、８は硬判定回路、９は送信信号候補生成回路、１０はレプリカ生成回路、１１はユークリッド距離演算回路、１２は選択回路、１３はデータ合成回路を示している。【００５４】
第１の受信アンテナ１−１から第４の受信アンテナ１−４は、それぞれ個別に受信信号を受信する。無線部２−１〜２−４を経由して、受信した信号はチャネル推定回路３に入力される。送信側で付与した所定のプリアンブル信号の受信状況から、チャネル推定回路３にて各送信アンテナと受信アンテナ間の伝達関数をここで取得する。取得された各伝達関数の情報hｊ,ｉは伝達関数行列管理回路５にて伝達関数行列Ｈとして管理される。【００５５】
プリアンブル信号に後続するデータ信号は、１シンボル分づつ受信信号管理回路４に入力される。受信信号管理回路４では、各アンテナの受信信号（ｒ１, ｒ２, ｒ３, ｒ４）を成分とした受信信号ベクトルＲｘとして一旦管理される。行列演算回路＃１（６）では、取得した伝達関数行列ＨからＨＨ（Ｈのエルミート行列）、ＨＨ×Ｈ、（ＨＨ×Ｈ）−１、（ＨＨ×Ｈ）−１×ＨＨと順次計算を行う。【００５６】
ここで求められた（ＨＨ×Ｈ）−１×ＨＨと、受信信号管理回路４で管理する受信信号ベクトルＲｘは、行列演算回路＃２（７）にて積算処理を行う。ここで得られた信号点Ｔｘ＝（ＨＨ×Ｈ）−１×ＨＨ×Ｒｘは、送信信号の推定値の第１近似であるが、一般には熱雑音項により不連続な値をとる送信信号のコンスタレーション上の点とは一致しない。そこで、硬判定回路８にて、Ｔｘにもっとも近接した送信信号点Ｔｘ’を判定する。【００５７】
送信信号候補生成回路９では、先に求めた送信信号点Ｔｘ’を含め、Ｔｘ’に近接した送信信号の候補群｛Ｓ［ｋ］}を生成する。従来のＭＬＤ法では、この送信信号の候補群｛Ｓ［ｋ］｝は硬判定された送信信号点Ｔｘ’とは関係なく、ＮｍａｘＮ種類のとり得る全ての信号点を候補としていた。しかし、ここでは送信信号点Ｔｘ’を基準として、この信号点に近接した信号点に限定する。【００５８】
例えば、送信信号点の列ベクトルＴｘ’の各成分を（ ｔ１, ｔ２, ｔ３,・・・ｔＮ）とした場合、各成分において送信信号点として取り得るＮｍａｘ個（Ｎｍａｘは１より大きい整数）の信号点の中から、第１成分の信号点としてはｔ１を含むＮｔ１（Ｎｔ１はＮｍａｘ以下の整数）個の信号点、第２成分の信号点としてはｔ２を含むＮｔ２（Ｎｔ２はＮｍａｘ以下の整数）個の信号点、・・・第Ｎ成分の信号点としてはｔＮを含むＮｔＮ（ＮｔＮはＮｍａｘ以下の整数）個の信号点を選びこれらを組み合わせ、第１のアンテナ群より送信された送信信号の候補となる信号を複数種類生成し、送信信号の候補であるＮｍｌｄ種類（Ｎｍｌｄ=Ｎｔ１×Ｎｔ２×・・・×ＮｔＮ：Ｎｍｌｄは整数）の列ベクトルを生成し、この中の第ｋ（１≦ｋ≦Ｎｍｌｄ：ｋは整数）番目の列ベクトルをＳ[ｋ］とする。
なお、（Ｎｔ１, Ｎｔ２, …,ＮｔＮ）の中の一部の要素の値はＮｍａｘと一致していてもかまわないが、少なくとも１つ以上の要素はＮｍａｘより小さな値をとり、その結果としてＮｍｌｄ＜ＮｍａｘN となる様にする。【００５９】
また、送信信号候補生成回路９で生成した列ベクトルＳ[ｋ］は伝達関数行列管理回路５にて管理された伝達関数行列Ｈとの積算処理をレプリカ生成回路１０で実施し、送信信号がＳ[ｋ］であった場合の受信信号の推定値を求める。この値と、受信信号管理回路４で管理された実際の受信信号との距離、すなわちユークリッド距離をユークリッド距離演算回路１１で求める。全ての送信信号候補群｛Ｓ[ｋ］｝に対して同様の処理を実施した後、選択回路１２ではユークリッド距離が最短となる信号Ｓ[ｋｂｅｓｔ］を選択する。
この様にしてシンボル毎に確定した受信信号は、データ合成回路１３にてシンボル毎に合成すると共に、Ｎ系列の信号をまとめて１系列とし、最終的に、送信側でのデータを再生して出力する。【００６０】
なお、説明では複数の送信信号候補群｛Ｓ[ｋ］｝の全てに行うべき処理を、送信信号候補生成回路９、レプリカ生成回路１０、ユークリッド距離演算回路１１とそれぞれひとつの機能ブロックにまとめたが、それぞれの機能ブロック内には所定の回数の演算を実施する機能が必要となる。例えば、処理遅延を短縮するためには、同様の回路を演算回数分だけ並列的に実装することになる。また、回路規模を抑制するためには、送信信号候補生成回路９→レプリカ生成回路１０→ユークリッド距離演算回路１１→送信信号候補生成回路９→レプリカ生成回路１０→ユークリッド距離演算回路１１→送信信号候補生成回路９→・・・とループ上に処理を実施する構成とすることも可能である。【００６１】
以上の説明は、第１のアンテナ群（送信側）と第２のアンテナ群（受信側）のそれぞれのアンテナ数がＮとＭで一般に異なる場合を例にとって示した。これに対し、Ｎ＝Ｍに限定した場合には、処理が若干簡単になる。【００６２】
［第２の実施の形態］
図２は、本発明の無線通信装置の第２の実施の形態例を示す図であり、無線通信装置の受信部の構成例を示す図である。図２においては、２１で示す行列演算回路＃１、２２で示す行列演算回路＃２を除き、全て図１に記載のものと処理の内容が同じである。また、図１の行列演算回路＃１（６）と図２の行列演算回路＃１（２１）、図１の行列演算回路＃２（７）と図２の行列演算回路＃２（２２）は、それぞれ内部で行う処理内容が異なっているだけである。【００６３】
一般にはＮとＭの値は異なり、伝達関数行列Ｈは非正方行列である。このため、伝達関数行列Ｈのエルミート行列ＨＨとＨとの積を用いることにより、行列を正方行列に変換していた。しかし、もともとの行列が正方行列であれば、その様な処理は不要であり、行列演算回路＃１（２１）では伝達関数行列Ｈの逆行列Ｈ-１を求め、行列演算回路＃２（２２）ではこの逆行列と受信信号ベクトルＲｘの積を取れば良い。【００６４】
以上、図１および図２の説明では、送信信号の推定値の第１近似として従来のＺＦ法を用いていた。これに対して、送信信号の推定値の第１近似としてその他の方法を選択することも可能である。例えば、ＭＭＳＥ（Ｍinimum Ｍean Ｓquare Ｅrror）法などがその一例にあげられる。【００６５】
［第３の実施の形態］
図３は、本発明の第３の実施の形態例を示す図であり、無線通信装置の受信部の構成例を示す図である。図３においては、３１で示す行列演算回路＃１、３２で示す行列演算回路＃２、３３で示す受信信号管理回路を除き、全て図１に記載のものと処理内容が同じである。また、図１の行列演算回路＃１（６）と図３の行列演算回路＃１（３１）、図１の行列演算回路＃２（７）と図３の行列演算回路＃２（３１）、図１の受信信号管理回路４と図３の受信信号管理回路３３はそれぞれ内部で行う処理内容が異なっているだけである。【００６６】
受信信号管理回路３３では、従来通りの機能に加えて、受信した信号のうちのプリアンブル信号ｙを抜き出して行列演算回路＃１（３１）に入力する機能をもつ。行列演算回路＃１（３１）では、伝達関数行列管理回路５で取得した伝達関数行列ＨからＨＨを求めると共に、受信信号管理回路３３から入力されたプリアンブル信号ｙに対し、そのエルミート共役なベクトルｙＨを生成し、さらにｙ×ｙＨの演算を実施する。プリアンブル信号が複数シンボルである場合には、複数シンボルでの平均値として、または１シンボルの場合にはそのままの値として、行列Ｙをｙ×ｙＨの平均値として取得する。さらに、この逆行列Ｙ-１、および行列ＨＨ×Ｙ-１を順次計算する。以上が行列演算回路＃１（３１）の機能である。これに対し、行列演算回路＃２（３２）では、行列演算回路＃１（３１）から取得したＨＨ×Ｙ-１と受信信号管理回路３３から入力される受信信号Ｒｘとの行列積を演算する。このＨＨ×Ｙ-１×Ｒｘが、本実施例における送信信号の推定値の第１近似となる。【００６７】
それから、図１に示す場合と同様に、第２のアンテナ群の第ｍアンテナで実際に受信された受信信号をｒｍとし、各成分が（ ｒ１, ｒ２, ｒ３,・・・ｒＭ）で与えられるＭ行の列ベクトルをＲｘとした場合、ＨＨ×Ｙ−１×Ｒｘで与えられるＮ行の列ベクトルＴｘを算出し、該列ベクトルＴｘの各要素で与えられる送信信号点に対してそれぞれ硬判定処理を行った列ベクトルＴｘ’を求める。【００６８】
該列ベクトルＴｘ’の各成分を（ ｔ１, ｔ２, ｔ３,・・・ｔＮ）とした場合、各成分において送信信号点として取り得るＮｍａｘ個（Ｎｍａｘは１より大きい整数）の信号点の中から、第１成分の信号点としてはｔ１を含むＮｔ１（Ｎｔ１はＮｍａｘ以下の整数）個の信号点、第２成分の信号点としてはｔ２を含むＮｔ２（Ｎｔ２はＮｍａｘ以下の整数）個の信号点、・・・第Ｎ成分の信号点としてはｔＮを含むＮｔＮ（ＮｔＮはＮｍａｘ以下の整数）個の信号点を選びこれらを組み合わせ、第１のアンテナ群より送信された送信信号の候補となる信号を複数種類生成する。【００６９】
それから、送信信号の候補であるＮｍｌｄ種類（Ｎｍｌｄ=Ｎｔ１×Ｎｔ２×・・・×ＮｔＮ：Ｎｍｌｄは整数）の列ベクトルの中の第ｋ（１≦ｋ≦Ｎｍｌｄ：ｋは整数）番目の列ベクトルをＳ[ｋ]とした場合に、伝達関数行列Ｈと該列ベクトルの積すなわちＨ×Ｓ[ｋ]で与えられる列ベクトルを算出する。また、各列ベクトルＳ[ｋ]に対する前記列ベクトルＨ×Ｓ[ｋ]と実際の受信信号ベクトルＲｘとの信号点間距離を算出し、全てのｋの中から前記信号点間距離を最小にする送信信号点Ｓ[ｋｂｅｓｔ]を選択し、この選択された列ベクトルの各要素を合成して前記第１の無線局から送信されたユーザデータを再生し出力する。
なお、以上の説明においては、送信信号の推定値（一次近似）として、行列（ＨＨ×Ｈ）-１×ＨＨまたはＨ−１を用いるものを示したが、（式１）または、この式の熱雑音の項を省略した式の解（または近似解）を求められるのであれば、他の手段を用いてもかまわない。【００７０】
なお、ＭＩＭＯ技術の適用領域として、現在、５ＧＨｚ帯及び２.４ＧＨｚ帯等を用いた高速無線ＬＡＮシステムの拡張が注目されている。これらの無線ＬＡＮシステムでは、複数のサブキャリアを用いた直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Ｏrthogonal Ｆrequency Ｄivision Ｍultiplexing）変調方式を用いており、これらのシステムに本発明に適用する場合には、各サブキャリア毎に前述の処理を実施することになる。【００７１】
［受信フローによる説明］
また、図４は、本発明の第１の実施の形態（図１参照）の無線通信装置における受信フローを示したものである。図１０に示した従来方式では、処理ステップＳ１１４にて生成する送信信号の候補群｛Ｓ[ｋ］｝は、送信信号として取り得る全ての信号であり、送信信号の推定値の第１近似Ｔｘ’とは無関係であったが、本発明では、チャネル推定処理（ステップＳ３）後に伝達関数行列Ｈをもとに、ＨＨ、ＨＨ×Ｈ、（ＨＨ×Ｈ）-１、（ＨＨ×Ｈ）-１×ＨＨと順次計算を行う（ステップＳ４）。【００７２】
あるシンボルの受信信号がＲｘであるとき（ステップＳ５）、（ＨＨ×Ｈ）-１×ＨＨ×Ｒｘの演算を行い（ステップＳ６）、硬判定処理により送信信号の推定値の第１近似Ｔｘ’を求める（ステップＳ７）。送信信号の候補の生成処理は、この送信信号の推定値の第１近似Ｔｘ’の近傍に限定して生成する（ステップＳ８）。以降の処理ステップＳ１０〜Ｓ１５については、図１０に示す従来方式の処理ステップＳ１１６〜Ｓ１２１の処理と同一である。【００７３】
また、図５は、本発明の第２の実施の形態（図２参照）の無線通信装置における受信フローを示す図である。図４に示す受信フローと異なる点は、図４で示す処理ステップＳ４及び処理ステップＳ６の行列演算処理の内容が、図５に処理ステップＳ２４及び処理ステップＳ２６に置き換わったのみである。【００７４】
また、図６は、本発明の第３の実施の形態（図３参照）における無線通信装置の受信フローを示す図である。図４に示す受信フローと異なる点は、図４における処理ステップＳ４が、図６の処理ステップＳ４５〜Ｓ４７に置き換わった点、及び処理ステップＳ６が処理Ｓ４９に置き換わった点である。また、各処理ステップにおけるそれぞれの内容は、図３で説明した処理に対応する。【００７５】
以上説明したように、送信信号の推定値の第１近似の取得方法は幾つか異なるが、求められた第１近似の送信信号点の近傍にユークリッド距離最小となる信号点を検索する範囲を限定することが本発明の特徴である。ひとつの例として、６４ＱＡＭを想定するとＮｍａｘ＝６４である。しかし、各送信アンテナ毎の候補をＴｘ’の各成分とその第１近接までの点の５点に限定すれば、演算量は５Ｎに抑えられる。また、第２近接まで含めた９点に限定した場合には、演算量は９Ｎに抑えられる。
また、必ずしもＴｘ’の各成分に等方的である必要もない。送信信号点が格子状に並んでいる場合、Ｔｘの各成分が含まれる格子の四隅の点として、Ｔｘ’の各成分を含む様に候補を選択しても良い。この場合は演算量は４Ｎとなる。
Ｎ＝４の場合を例に取れば、従来方式での演算量は１６,７７７,２１６回、９Ｎの場合は６,５６１回、５Ｎの場合は６２５回、４Ｎの場合は２５６回となる。この様に、演算量を画期的に抑制することが可能となる。【００７６】
なお、ここでは送信アンテナ毎の送信信号の候補数（Ｎｔ１, Ｎｔ２, Ｎｔ３・・・,ＮｔＮ）の値を同一としたが、アンテナ毎に異なる値としても構わない。例えば、Ｎ＝Ｍの場合に例をとれば、第ｉ送信アンテナに対応した信号の信号対雑音比の推定値は以下の式で求めることができる。
【数１】
0004188371.tif 000002
【００７７】
ここで、ｇｊ,ｉは伝達関数行列Ｈの逆行列の第ｊ,ｉ成分を表す。一般に、信号対雑音比の大きな良好な状態では熱雑音による誤差が小さいので、その様なアンテナに対してはＮｔｉを小さな値とし、信号対雑音比の小さな劣悪のアンテナに対してはＮｔｉを大きな値として設定する。
なお、ここで用いた式と異なる演算によっても、同様の信号対雑音比を求めることは可能であり、その様な類似の物理量を用いることも可能である。【００７８】
また、各送信アンテナに対応した信号の受信状況を示す指標として、伝達関数行列Ｈに対してＨＨ×Ｈの固有値も良く用いられる。一般には固有値の絶対値が大きい場合ほど特性が良く、固有値の絶対値が小さい場合には特性が悪い。したがって、固有値の絶対値が大きい場合にはＮｔｉを小さな値とし、固有値の絶対値が小さい場合にはＮｔｉを大きな値として設定する。【００７９】
さらに、実際の受信信号とレプリカ信号との信号点間距離として、ここではユークリッド距離を用いた例を示したが、その他の信号点間距離（例えば、ユークリッド距離に対する近似値等）を用いても構わない。【００８０】
以上説明した様に、本発明によれば、ＭＩＭＯ技術を用いた高能率な無線通信を行う際に、ＭＬＤ法のもつ良好な特性を実現しながらも、従来のＭＬＤ法に比べて大幅に回路規模及び演算量を削減可能という効果を得ることが可能である。この結果、受信回路を１チップのＬＳＩ内に実装することが可能となる。また、演算量の削減は、直接、消費電力を削減するという副次的な効果も期待できる。
また、以上の技術を実現する際に、処理遅延を短時間に抑える観点からはハードウエアとして実現することが好ましいが、回路規模削減の観点からは、等価な処理フローを備えたソフトウエア処理により実現することも好ましい。【００８１】
なお、以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することが出来る。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明においては、ＭＩＭＯ技術を用いた高能率な無線通信を行う際に、ＭＬＤ法のもつ良好な特性を実現しながらも、従来のＭＬＤ法に比べて大幅に回路規模及び演算量を削減可能という効果を奏するので、本発明は、無線通信装置、及び無線通信方法、無線通信システムなどに適用できる。
【図１】
0004188371.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0004188371.tif 000011
【図１０】
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