WO2006043369A1

WO2006043369A1 - 信号分離装置及び信号分離方法

Info

Publication number: WO2006043369A1
Application number: PCT/JP2005/016276
Authority: WO
Inventors: Noriyuki Maeda; Kenichi Higuchi; Hiroyuki Kawai; Mamoru Sawahashi
Original assignee: Ntt Docomo, Inc.
Priority date: 2004-10-20
Filing date: 2005-09-05
Publication date: 2006-04-27
Also published as: US7844003B2; JP2006121348A; US20080095257A1; JP4387282B2

Abstract

　ＭＩＭＯ方式の通信システム用の受信機における信号分離精度を向上させる信号分離装置が提供される。信号分離装置は、複数の受信アンテナで受信された複数の受信信号を、複数の送信アンテナから送信された複数の送信信号に分離する。本装置は、第１の順序に並べられた複数の受信信号を用いて、ＱＲＭ－ＭＬＤ法により複数の送信信号のシンボル候補を順に判定する第１の判定手段５１４－１と、前記第１の順序とは異なる第２の順序に並べられた複数の受信信号を用いて、ＱＲＭ－ＭＬＤ法により複数の送信信号のシンボル候補を順に判定する第２の判定手段５１４－２と、少なくとも第１及び第２の判定手段による判定結果に基づいて、複数の送信信号のシンボル候補及び尤度を出力する出力手段５１６，５１８とを備える。

Description

明細書

信号分離装置及び信号分離方法

技術分野

[0001] 本発明は、一般に多入力多出力（MIM〇：Multi Input Multi Output)方式の無線通信の技術分野に関連し、特に MIMO方式用の受信機に使用される信号分離装置及び信号分離方法に関連する。

背景技術

[0002] この種の技術分野では、現在及び次世代以降の大容量高速情報通信を実現するための研究開発が進められている。例えば、単入力単出力（SISO : Single Input Single Output)方式に加えて、通信容量を増やす観点から、単入力多出力（SIM O： Single Input Multi Output)方式、多入力単出力（MISO : Multi Input Single Output)方式、更には多入力多出力（MIMO : Multi Input Multi Ou tput)方式等に関する研究がなされてレ、る。

[0003] 図 1は、送信機 102及び受信機 104を含む MIMO方式の通信システムの概要を示す。 MIMO方式では、複数の送信アンテナ 106— 1〜Nから別々の信号力同時に同一の周波数で送信される。これらの送信信号は複数の受信アンテナ 108 _ 1〜N にて受信される。簡単のため、送信アンテナ数及び受信アンテナ数は共に N個とされているが、異なるアンテナ数であってもよい。受信機 104内では、各受信アンテナで受信された受信信号に基づいて、送信機からの複数の信号を個々の信号に分離する処理が行なわれる。分離後の信号は、更なる復調処理を行なうために後段の処理要素に与えられる。

[0004] 受信機 104で行なわれる信号分離法にはいくつかの手法が存在する。 1つは、最尤判定（MLD : Maximum Likelihood Detection)法と呼ばれる方法である。これは、複数の送信アンテナから送信された複数の送信信号と受信信号との全ての可能な組合せについてユークリッド距離又はその二乗を算出し、最小の距離を与える送信信号の組合せを選択するものである。この手法によれば、複数の送信信号を個々の信号に確実に分離できるが、二乗ユークリッド距離を多数回計算することに起因して、信号分離に要する演算負担が大きくなつてしまう問題点がある。例えば、 4つの送信信号が、 16QAMの変調方式で 4本の送信アンテナからそれぞれ送信されたとする。この場合に、 1つの送信信号は、 16個の信号点の何れかにマッピングされるので、受信信号に含まれる送信信号内容の組合せの総数は、（1つの送信信号に対する信号点数） ⁽ アンテナ = 16⁴ = 65536通りにもなつてしまう。これら全ての組合せについて二乗ユークリッド距離を計算し、最も確からしい組合せを選択することは、非常に大きな演算能力を要し、特に移動端末の小型化を妨げてしまう。更に、演算負担が大きいと、電力消費量も大きくなり、小型の移動端末には特に不利になる。

[0005] MLD法を改善した信号分離法に、 QRM— MLD法がある。これは、 MLD法に Q R分解と Mアルゴリズムを組み合わせることで、二乗ユークリッド距離の計算回数を減らそうとするものである。この方法によれば、二乗ユークリッド距離の計算回数を、上記の想定例の場合に、（初段の信号点候補数） + (新たに追加される信号点候補数) X (前段階で生き残った信号点候補数） X (送信アンテナ数） = 16 + 16 X 16 X 3 = 784回に減らすことができる。このような QRM— MLD法は、例えば非特許文献 1に説明されている。

[0006] 図 2は、従来の QRM— MLD法による信号分離を行なう受信機の部分ブロック図を示す。簡単のため、 4つの送信信号 x = (X . ..X ) ^τが、 16 QAMの変調方式で 4本の

1 4

送信アンテナからそれぞれ送信されるものとする（上付文字の記号 Τは、転置を表す。 ) ο受信機は、複数の受信アンテナ 202— 1， 202 - 2 , 202— 3 , 202— 4と、チヤ才ヽノレ推定咅 Β204と、ランク付け咅 Β206と、並べ換免咅 Β208と、 QI分角军咅と、信号変換部 212と、最尤判定部 214と、尤度出力部 215とを有する。最尤判定部 214は、 4つの半 IJ定部 216— 1 , 216 - 2, 216— 3 , 216— 4を有する。半 IJ定部の数は、送信信号数に合わせて設けられる。各判定部は同様な処理ブロックを有するので、第 4の判定部 216— 4がそれらを代表して説明される。判定部は、シンボルレプリカ生成部 218— 4と、二乗ユークリッド距離算出部 220— 4と、生き残りシンボル候補選択部 22 2— 4とを有する。

[0007] チャネル推定部 204は、送信及び受信の双方の側で既知のパイロット信号を含む受信信号に基づいて、チャネルインパルス応答値（CIR : channel impluse respo nse)又はチャネル推定値を求める。チャネル推定値 h を行列要素とする行列 Hは nm

、チャネル行列と呼ばれる。但し、 h は m番目の送信アンテナと n番目の受信アンテ nm

ナ間のチャネル推定値を表し、目下の例では、 l≤n， m≤4 である。

[0008] ランク付け部 206は、受信された複数の受信信号 y，…， yを電力の大きさの順に

1 4

格付け又はランキングする。

[0009] 並べ換え部 208は、複数の受信信号の並ぶ順序を QR分解部 210及び信号変換部 212に通知する。

[0010] QR分解部 210は、チャネル推定部 204で求められたチャネル行列 H力ュニタリ行列 Q及び上三角行列 Rの積で表現されるように、行列 Q, Rを求める（H = QR)。

[0011] 信号変換部 212は、複数の受信信号を成分とするベクトル y= (y ...y )^τに、ュニタ

1 4

リ行列 Qの共役転置行歹 |JQ^Hを乗算することで、信号変換を行なう。上付き文字の H は、共役転置を表す。送信信号 X及び受信信号 yの間には、 y=Hx=QRx が成立する。この式に左から Q^Hを乗算すると、左辺は、 Q^Hy=z となり、右辺は、 Q^HQRx = Q^{_ 1}QRx = Rx

となるので、送信及び受信信号の関係は、 z = Rx のように表現できる。但し、 z= (z

1

...z )^T=Q^Hy である。

4

[0012] [数 1]

Q^Hy 上三角行列 R 送信 1§

Z 1 :, 11

Z 2 ό· -.

2 3 0

Z 4 0

上記の関係式は、

z =r x +r x +r x

1 11 1 12 2 13

z =r x +r x +r x

2 22 2 23 3 24 z =r x +r x

3 33 3 34 4

z =r X

4 44 4

とも書ける。

[0013] 最尤判定部 214は、最尤判定法 (MLD法）により、送信信号のシンボル候補を絞り込む。半 IJ定部 216 _4のシンボノレレプリカ生成部 218_4は、上三角行列 Rの行列要素を用いて、受信信号 Xに対応する送信信号のシンボル候補を生成する。シンボル

4

候補数は例えば C個である。

[0014] 二乗ユークリッド距離算出部 220— 4は、変換後の受信信号 zと、 C個のシンボル候補との二乗ユークリッド距離を算出する。二乗ユークリッド距離は、尤度を計算する際の基礎となるメトリックを表す。二乗ユークリッド距離の小さいシンボル候補が、送信されたシンボルに近レ、ものとして判断される。

[0015] 生き残りシンボル候補選択部 222— 4は、各候補に対する二乗ユークリッド距離に基づいて、 S (≤C)個のシンボル候補を、生き残りシンボル候補として出力する。

1

[0016] 尤度出力部 215は、最終段の生き残りシンボル候補選択部から出力されたシンポル候補の尤度又は確からしさを算出する。より具体的には、この尤度は、対数尤度比 (LLR: Log Likelihood Ratio)で表現される。尤度出力部 215からの出力は、信号分離結果を表し、後段の復調部（例えば、ターボデコーダ)へ伝送される。

[0017] 動作が次に説明される。受信機は、送信信号を 4本の受信アンテナで受信信号 y

1

〜yとして受信する。それらはチャネル推定部 204及び信号変換部 212に与えられ

4

る。チャネル推定部 204、ランク付け部 206及び並べ換え部 208により、複数の受信信号の並ぶ順序が決定される。ここでは、受信電力の大きさの順に受信信号が並べられ、簡単のため、 X , X , X , Xの順に受信電力が大きくなつているものとする。受

1 2 3 4

信信号は、信号変換部 212により、 z= (z ...z )^T=Q^Hy のように変換され、変換後

1 4

の信号が最尤判定部 214に入力される。

[0018] 最尤判定部 214における第 1段階では、初期設定に相当する処理が判定部 216— 4にて行なわれる。この段階では、上記の zに関する式に着目する。行列要素 r は

4 44 既知であるので、 Z力つの送信信号 Xにのみ依存していることが分かる。従って、

4 4

送信信号 Xは、高々 16通りの信号点の候補しかない。シンボル候補生成部 218— 4 は、 xに関する 16個（C = 16)のシンボル候補を生成する。これらのシンボル候補と

4

第 4の受信信号 zとの二乗ユークリッド距離が、二乗ユークリッド距離算出部 220— 4

4

で算出され、距離の小さい順に s個のシンボル候補が、生き残ったシンボル候補として選択される。

[0019] 第 2段階は、判定部 216— 3にて行なわれる。ここでは、 zに関する式に着目する。

3

行列要素 r ， r は既知であり、 Xには 16通りの候補があり、 Xについても 16通りの

33 34 4 3 信号点の候補が存在する。 Xに関する新たな信号点として 16個の信号点が、シンポ

3

ル生成部 218— 3により導入される。従って、 16 X 16 = 256通りの信号点の組合せがあり得る。これらのシンボル候補と第 3の受信信号 Xとの 256通りの二乗ユークリツ

3

ド距離が算出され、その値の小さい順に 16個（S = 16)の組合せを選択することで、

2

シンボル候補が絞り込まれる。

[0020] 第 3段階は、判定部 216— 2にて、同様な処理が行なわれる。この段階では、 zに

2 関する式に着目する。行列要素 r , r , r は既知であり、送信信号 χ , xの組合せ

22 23 24 3 4 は前段で 16通りの候補に絞られており、 Xについては 16通りの信号点の候補が存

2

在する。このため、シンボル候補生成部 218— 2は、 Xに関する 16個のシンボル候

2

補を生成する。この場合も、 256通りの信号点の組合せの中から、二乗ユークリッド距離の小さい 16通り（S = 16)の候補を選択することで、シンボル候補が絞り込まれる

3

[0021] 第 4段階は、判定部 216— 1にて、同様な処理が行なわれる。この段階では、 zに関する式に着目する。行列要素 r , r , r , r は既知であり、送信信号 χ , χ , xの

11 12 13 14 2 3 4 組合せは前段で 16通りの候補に絞られており、 Xについては 16通りの信号点の候

1

補が存在する。このため、シンボル候補生成部 218— 1は、 Xに関する 16個のシン

1

ボル候補を生成する。この場合も、 256通りの信号点の組合せの中から、二乗ユークリツド距離の小さい 16通り（S = 16)の候補を選択することで、シンボル候補が絞り込

4

まれる。

[0022] このようにして、各段階でシンボル候補数を一定数（S ≤C等）以下に制限することで、総ての可能な信号点の組合せについて二乗ユークリッド距離を算出せずに、送信信号のシンボル候補を絞り込むことができる。非特許文献 1 : K. J. Kim, et al.，〃Joint channel estimation and data de tection algorithms for MIMO― OFDM systems", Proc. 36th Asilom ar Conference on signals, Systems and Computers, Nov. 2002 発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0023] ところで、上記の手法では、 1つの送信信号に着目すると、第 1段階から順に第 4段階へ進むにつれて、シンボル候補数が徐々に減ってゆく。例えば、第 1段階で導入された第 4の送信信号 Xについての候補数は、第 2段階、第 3段階そして第 4段階へ進

4

むにつれて少なくなる（絞り込まれてゆく）。同様に、第 2段階で導入された第 3の送信信号 Xについての候補数も、第 3段階、第 4段階へ進むにつれて少なくなる。第 3

3

段階で導入された第 2の送信信号 Xについての候補数は、第 4段階へ進む際に少な

2

くなる。そして、第 4段階で導入された第 1の送信信号 Xについての候補は、最尤判定部からの出力に、そのまま反映されることになる。

[0024] 図 3は、各段階を経るにつれて、シンボル候補数が徐々に少なくなる様子を示す。

送信信号 X , X , X , Xの上に描かれた円の大きさは、各段階における候補数に対

1 2 3 4

応し、第 4段階では、第 4の送信信号 Xに関するシンボル候補数が最も少なぐ第 1，

4

第 2及び第 3の送信信号 X， X， Xの順にシンボル候補数が少なくなつていることが

1 2 3

分かる。従って、第 4の送信信号 Xの候補が過剰に絞り込まれ、第 4段階に至ったと

4

きに、送信信号 Xの真のシンボル候補を見逃してしまっていることが懸念される。第 3

4

の送信信号 Xの候補についても、送信信号 Xほどではないが、過剰に絞り込まれ、

3 4

第 4段階に至ったときに、送信信号 Xの真のシンボル候補を見逃してしまっているこ

3

とも懸念される。図示の例では、破線枠で囲まれた送信信号 X , Xに関するシンボル

4 3

候補数が、非常に少なくなつている様子が描かれている。真のシンボル候補を見逃してしまうと、その送信信号についての推定精度、即ち伝送特性は劣化することになる。電力値の高い信号を第 1段階で判別される送信信号として取り扱うことで、そのような過剰な絞り込みをある程度緩和できる力もしれないが、それで充分であるとは言えなレ、。各段階における生き残りシンボル候補数を増やせば、シンボル候補の過剰な絞り込みを避けることができる力もしれなレ、。しかし、それと引き替えに、二乗ユータリッド距離を計算する演算負担が飛躍的に増大してしまう。

[0025] 図 4は、第 1乃至第 4の送信信号 X， X， X， Xを、上記の想定例の下に信号分離

1 2 3 4

を行なった場合のシミュレーション結果を示す。シミュレーションで使用された主な条件は次のとおりである。

[0026] 送信及び受信アンテナ数 N : 4本

変調方式： 16QAM

ターボ符号化率 R: 8/9

想定されるマルチパス数 L : 6

遅延スプレッド _σ： 0, 26 μ sec

図中、横軸は、受信アンテナ当たりの、情報 1ビット当たりの信号電力対雑音電力密度比 (Eb/N )の平均を表す。縦軸は、平均パケットエラーレート（PER)を表す。▲

0

印、♦印、國印及びき印は、送信信号 X , X , X , Xの推定結果をそれぞれ示す。

4 3 2 1

図示されているように、シンボル候補数が最も少なくなる送信信号 X (▲印）の推定精

4

度が最も悪ぐシンボル候補数が最も多く確保される送信信号 X (秦印）の推定精度が最も良いことが分かる。送信信号 X， Xについても同様な傾向が見受けられる。こ

2 3

のように、従来の QRM— MLD法による信号分離法では、一部の送信信号（ひいては送信信号全体)の推定精度が劣化することが懸念される。また、従来の信号分離法は、複数の送信信号の中で、信号推定精度の良否がばらついてしまう点でも不都合である。

[0027] 本発明は、上記問題点の少なくとも 1つに対処するためになされたものであり、その課題は、 MIMO方式の通信システム用の受信機における信号分離精度を向上させる信号分離装置及び信号分離方法を提供することである。

課題を解決するための手段

[0028] 本発明では、複数の受信アンテナで受信された複数の受信信号を、複数の送信ァンテナから送信された複数の送信信号に分離する信号分離装置が使用される。本装置は、

第 1の順序に並べられた複数の受信信号を用いて、 QRM— MLD法により複数の送信信号のシンボル候補を順に判定する第 1の判定手段と、前記第 1の順序とは異なる第 2の順序に並べられた複数の受信信号を用いて、 QR M— MLD法により複数の送信信号のシンボル候補を順に判定する第 2の判定手段と、

少なくとも第 1及び第 2の判定手段による判定結果に基づいて、複数の送信信号のシンボル候補及び尤度を出力する出力手段と

を備える。

発明の効果

[0029] 本発明によれば、 MIMO方式の通信システム用の受信機における信号分離精度を向上させることができる。

図面の簡単な説明

[0030] [図 1]MIM〇方式の通信システムの概要を示す図である。

[図 2]従来の信号分離を行なう受信機の部分ブロック図である。

[図 3]シンボル候補を絞り込んでゆく様子を示す説明図である。

[図 4]従来の信号分離法によるシミュレーション結果を示す図である。

[図 5]本発明の一実施例による信号分離を行なう受信機の部分ブロック図である。

[図 6]本発明の一実施例による信号分離法を示すフローチャートである。

[図 7]各最尤判定部が独立してシンボル候補を絞り込んでゆく様子を示す説明図である。

[図 8]最尤判定部の一方が他方に連動してシンボル候補を絞り込んでゆく様子を示す説明図である。

符号の説明

[0031] 102 送信機； 104 受信機； 106— 1〜N 送信アンテナ； 108 _ 1〜N 受信アンテナ；

202_ 1〜4 受信アンテナ； 204 チャネル推定部； 206 ランク付け部； 208 並べ換え部； 210 QR分解部； 212 信号変換部； 214 最尤判定部； 215 尤度出力部； 216—：！〜 4 判定部； 218—：！〜 4 シンボルレプリカ生成部； 220 一:!〜 4 二乗ユークリッド距離算出部； 222—：!〜 4 生き残りシンボル候補選択部 502_ 1〜4 受信アンテナ； 504 チャネル推定部； 506 ランク付け部； 508 - 1, 2 並べ換え部； 510— 1 , 2 QR分解部； 512— 1 , 2 信号変換部； 514 _ 1， 2 最尤判定部； 516 シンボル候補選択部； 518 尤度出力部； 520 信号線

発明を実施するための最良の形態

[0032] 本発明の一態様によれば、複数の受信信号が第 1の順序に並べられ、 QRM-M LD法により複数の送信信号のシンボル候補が第 1の順序に従って判定され、前記第 1の順序とは異なる第 2の順序に複数の受信信号が並べられ、 QRM— MLD法により複数の送信信号のシンボル候補が第 2の順序に従って判定され、第 1及び第 2の順序に関して得られた判定結果に基づいて、複数の送信信号のシンボル候補及び尤度が出力される。これにより一方の最尤判定で見逃されたシンボル候補が、他方の最尤判定では見逃されずに済む可能性が生じ、双方の判定結果を考慮することで、信号推定精度を向上させることができる。従って、演算負担を過剰に増やさずに、推定精度を向上させることができる。また、送信シンボル間の推定精度のばらつきを /J、さくすることもできる。

[0033] 本発明の一態様によれば、前記第 2の順序が、前記第 1の順序を逆に並べたものである。これにより、一方の最尤判定で見逃されたシンボル候補が、他方の最尤判定にて高い確率で維持されるようにすることができる。

[0034] 本発明の一態様によれば、前記第 2の判定手段が、前記第 1の判定手段の判定結果に従って一部の送信信号のシンボル候補を決定し、残りの送信信号のシンボル候補を QRM— MLD法により前記第 2の順序で判定する。これにより、第 2の判定手段における演算負担を軽減することができる。

[0035] 本発明の一態様によれば、前記出力手段が、前記第 1及び前記第 2の判定手段の判定結果に共通に含まれるシンボル候補の尤度を更新する。一例では、更新された尤度が、前記第 1及び前記第 2の判定手段により求められたシンボル候補の個々の尤度の重み付け平均値である。一例では、更新された尤度が、前記第 1及び前記第 2の判定手段により求められたシンボル候補の個々の尤度の何れよりも小さい値である。一例では、更新された尤度が、前記第 1及び前記第 2の判定手段により求められたシンボル候補の個々の尤度の何れかに等しい。これにより、双方の判定結果に共通に含まれるシンボル候補の確からしさをより適切に評価することができる。

[0036] 以下、本発明による実施例が説明される。

実施例 1

[0037] 図 5は、本発明の一実施例による信号分離法を行なう受信機の部分ブロック図を示す。簡単のため、 4つの送信信号 x = (X . ..X ) ^τが、 16QAMの変調方式で 4本の送

1 4

信アンテナからそれぞれ送信されるものとする。但し、アンテナ数や変調方式等はそれらに限定されなレ、。受信機は、複数の受信アンテナ 502— 1, 502- 2, 502— 3, 502— 4と、チヤ才ヽノレ推定部 504と、ランク付け部 506と、並べ換; 部 508— 1 , 2と、 QR分解部 510— 1, 2と、信号変換部 512— 1 , 2と、最尤判定部 514—1 , 2と、シンボル候補選択部 516と、尤度出力部 518とを有する。最尤判定部 514—1 , 2は、図 2の最尤判定部 214と同様な構成及び機能を有するので、詳細な説明は省略される

[0038] チャネル推定部 504は、送信及び受信の双方の側で既知のパイロット信号を含む受信信号に基づレ、て、チャネルインパルス応答値（CIR)又はチャネル推定値を求める。チャネル推定値 h を行列要素とする行列 Hは、チャネル行列と呼ばれる。但し、 nm

h は m番目の送信アンテナと n番目の受信アンテナ間のチャネル推定値を表し、目 nm

下の例では、 l≤n, m≤4 であるが、アンテナ数は様々な値をとり得る。

[0039] ランク付け部 506は、受信された複数の送信信号 X , . . . , Xを信号品質の順に格付

1 4

けする。信号品質は、受信信号電力の大きさ、総受信電力に対する希望波電力又は非希望波電力の割合等によつて評価される。

[0040] 並べ換え部 508— 1は、ランク付け部 506により個々の受信信号に付されたランクに従って、複数の受信信号を第 1の順序に並べ、その順序を QR分解部 510— 1及び信号変換部 512— 1に通知する。本実施例では、第 1の順序は、個々の受信信号の受信信号電力が徐々に大きくなるような順序である。簡単のため、第 1の順序は、 y

1 , y2 , y 3 , y 4 であるものとする。

[0041] 並べ換え部 508— 2は、ランク付け部 506により個々の受信信号に付されたランクに従って、複数の受信信号を第 2の順序に並べ、その順序を QR分解部 510— 2及び信号変換部 512— 2に通知する。本実施例では、第 2の順序は、個々の受信信号の受信信号電力が徐々に小さくなるような順序、即ち第 1の順序とは逆の順序である。受信信号を第 2の順序に並べると、 y， y , y , y となる。

4 3 2 1

[0042] QR分解部 510— 1は、チャネル推定部 504で求められたチャネル行列 H力ュニタリ行列 Q及び上三角行列 Rの積で表現されるように、行列 Q， Rを求める（H = QR) 。行列 Qに関する情報は信号変換部 512— 1に与えられ、行歹 IJRに関する情報は最尤判定部 514— 1に与えられる。

[0043] QR分解部 510— 2は、チャネル推定部 504で求められたチャネル行列 H力ュニタリ行列 Q'及び上三角行列 Rの積で表現されるように、行列 Q'， R'を求める（H' = Q' R')。行列 Q'に関する情報は信号変換部 512— 2に与えられ、行列 R'に関する情報は最尤判定部 514— 2に与えられる。並べ換え部 508— 1, 2により、複数の受信信号は、異なる順序で QR分解部 510— 1 , 2にそれぞれ入力される。チャネル行列は、その受信信号の並び方に依存して異なるので、 QR分解部 510— 1 , 2で算出されるュニタリ行列及び上三角行歹 IJも相違するのが一般的である。

[0044] 信号変換部 512— 1は、複数の受信信号を成分とするベクトル y= (y y y y ) ^τに

1 2 3 4

、ュニタリ行列 Qの共役転置行列 Q^Hを乗算することで、信号変換を行なう (z = Q^Hy) 。信号変換後の受信信号 zと送信信号 Xとの間には、 z = Rx が成立する。

[0045] ほ女 2]

上記の関係式は、

z =r X +r X +r x

1 11 1 12 2 13

z =r χ +r χ +r x

2 22 2 23 3 24

z =r x +r x

3 33 3 34 4 z =r x

4 44 4

と書ける。

[0046] 信号変換部 512— 2は、複数の受信信号を成分とするベクトル y' = (y y y y ) ^T

4 3 2 1 に、ュニタリ行列 Qの共役転置行歹 1JQ^Hを乗算することで、信号変換を行なう（z' = Q' V) o信号変換後の受信信号 zと送信信号 xとの間には、 z = Rx が成立する。

[0047] ほ女 3]

上記の関係式は、

z =r χ +r x +r x +r x

1 11 4 12 3 13 2 14 1

z，=r 'x +r ，x +r ，x

2 22 3 23 2 24 1

z ' =r 'x +r 'x

3 33 2 34 1

Z ' =r 'x

4 44 1

と書ける。

[0048] 最尤判定部 514— 1は、最尤判定法（MLD法）により、送信信号のシンボル候補を絞り込む。図 2の最尤判定部 214と同様に、最尤判定部 514—1は、送信信号 X， x

4 3

， X， Xの順にシンボル候補を判定し、判定結果を出力する。判定結果は、判定され

2 1

たシンボル候補 S 及びその候補に対するメトリック e により表現される。添え字の「

1， i 1， i

1」は第 1の順序に関連することを示す。添え字の「i」は、多数のシンボル候補の内のどれが選択されたかを示すインデックスである。メトリックは、例えば、二乗ユークリッド距離により表現できる。

[0049] 最尤判定部 514— 2も、最尤判定法 (MLD法）により、送信信号のシンボル候補を絞り込む。最尤判定部 514— 2は、最尤判定部 514— 1とは異なり、送信信号 X , x ， x， xの順にシンボル候補を判定し、判定結果を出力する。判定結果は、判定され

3 4

2, j 2, j

2」は第 2の順序に関連することを示す。添え字の「は、多数のシンボル候補の内のどれが選択されたかを示すインデックスである。

[0050] シンボル候補選択部 516は、各最尤判定部 514— 1 , 2からの出力に基づいて、 1 以上のシンボル候補 S' をメトリック e' と共に最尤判定結果として出力する。第 1及び m m

第 2の順序による判定結果から最終的な判定結果を導出するには、様々な手法があり得る。例えば、第 1及び第 2の判定結果に、 m番目のシンボル候補が共通に含まれており、それがシンボル候補 S , S 及びメトリック e , e として、最尤判定部 5

1, m 2, m 1， m 2， m

14— 1 , 2からそれぞれ出力されたとする。この場合に、シンボル候補選択部 516は、その m番目のシンボル候補を、そこから出力するシンボル候補 S' に決定する。シ m

ンボル候補選択部 516から出力するメトリック e' は、個々のメトリックの平均値（e m 1， m

+ e ) /2でもよいし、その平均値を縮小した値 (e + e ) / (2X) (X〉l)でもよ

2, m 1, m 2, m

いし、重み付け平均値（c X e + c X e ) (c , cは重み係数）でもよいし、何れか

1 1, m 2 2, m 1 2

小さい値 min{ e , e }でもよいし、その小さい値を縮小した値 min{ e , e }/

1, m 2, m 1 , m 2, m

X (X>1)でもよいし、小さな固定値等でもよレ、。或いは、シンボル候補選択部 516から出力されるがシンボル候補のうち、第 1及び第 2の判定結果に共通に含まれないところのシンボル候補のメトリックを、共通に含まれているものに比較して大きくしてもよレ、。

[0051] 尤度出力部 518は、シンボル候補選択部 516から出力されたシンボル候補の尤度を算出する。より具体的には、この尤度は、対数尤度比（LLR)で表現される。尤度出力部 518からの出力は、信号分離結果を表し、例えばターボデコーダのような後段の復調部へ伝送される。

[0052] 図 6は、本発明の一実施例による信号分離法を示すフローチャートである。フローはステップ 602から始まり、ステップ 604に進む。ステップ 604では、受信信号が第 1 の順序に並べ換えられる。第 1の順序は、例えば、受信信号電力の大きさの順序である。この並べ換えは、図 5のランク付け部 506及び並べ換え部 508— 1で行なわれる。 [0053] ステップ 606では、第 1の順序に並ぶ複数の受信信号を用いて、 QRM— MLD法により、送信信号のシンボル候補が求められる。

[0054] ステップ 608では、受信信号が第 2の順序に並べ換えられる。第 2の順序は、例えば、第 1の順序と逆の順序である。この並べ換えは、図 5のランク付け部 506及び並ベ換え部 508 - 2で行なわれる。

[0055] ステップ 610では、第 2の順序に並ぶ複数の受信信号を用いて、 QRM— MLD法により、送信信号のシンボル候補が求められる。

[0056] ステップ 612では、ステップ 606及び 610で得られたシンボル候補に基づいて、最尤判定結果としてのシンボル候補及びメトリックが出力される。

[0057] 以後、フローはステップ 614に進み、終了する。説明の便宜上、第 1の順序による最尤判定のステップ 606の後に、並べ換えのステップ 608及び第 2の順序による最尤判定のステップ 610が行なわれている力このことは本発明に必須ではなぐステツプの順序は逆でもよいし、ステップの全部又は一部が同時に行なわれてもよい。

[0058] 図 7は、シンボル候補を順に絞り込んでゆく様子を示す説明図である。図中上段に第 1の順序による最尤判定の様子が描かれ、下段に第 2の順序による最尤判定の様子が描かれている。送信信号 X に関連して描かれている円の大きさは、シンポ

1〜x

4

ル候補数に対応する。上段に示されているように、送信信号 X , X , X対するシンポ

4 3 2

ル候補が、段階を増す毎に減少してレ、る。最終段階である第 4段階で出力されるシンボル候補 S に含まれる送信信号の候補数は、 X , X , X , Xの順に少なくなつてい

1, i 1 2 3 4

る。従って、第 1段階や第 2段階のような早期の段階で判別された送信信号 X， Xに

4 3 関する確からしさが、過剰に小さくなつてしまう虞がある（送信信号 X

1， Xに対する確

2

力もしさは比較的大きい）。

[0059] し力ながら、本実施例では、下段に示されるように、第 1とは異なる第 2の順序に並んだ受信信号に基づく最尤判定も行なわれる。第 2の順序による最尤判定では、送信信号 X , X , X対するシンボル候補が、段階を増す毎に減少している。最終段

1 2 3

階である第 4段階で出力されるシンボル候補 S に含まれる送信信号の候補数は、 X

2， i

， X， X， Xの順に少なくなつている。

4 3 2 1

[0060] 従って、第 1段階や第 2段階のような早期の段階で判別された送信信号 X , Xに関する確からしさが、過剰に小さくなつてしまう虞はあるが、送信信号 X， Xに対する確

3 4

力もしさは大きく維持することができる。従って、第 1の順序による最尤判定で送信信号 X , Xに関するシンボル候補が過剰に少なくなつてしまったとしても、第 2の順序に

3 4

よる最尤判定結果を考慮することで、不適切な絞り込みを補償することができる。

[0061] 本実施例では、説明を簡単にするため、受信電力の大きさの順に互いに逆向きの第 1及び第 2の順序が使用されたが、別の基準で順序が決定されてもよい。例えば、総電力に対する希望波信号電力の割合 (SIR等）に従う順序が採用されてもよい。また、第 2の順序が第 1の順序と厳密に逆に並んでいなくてもよい。例えば、第 2の順序は、第 1の順序における一部の信号の順序を異ならせることで (例えば、 Xと Xの位

1 4 置を置換することで）、設定されてもよい。第 1及び第 2の順序が異なっていれば、一方の最尤判定部で見逃したシンボル候補を他方の最尤判定部で維持できる力もしれないからである。但し、本実施例のように、第 1と第 2の順序が逆になつていれば、送信信号 x4に関して最尤判定部 514— 1で見逃したシンボル候補を、最尤判定部 5 14— 2にて最も大きな確率で捕捉することができる。更に、本実施例では、第 1及び第 2の順序が使用されたが、 3以上の順序を設定し、それらの順序に関連する最尤判定を行なレ、、それらの判定結果から最終的なシンボル候補が選択されてもよい。受信信号を並べる順序の種類を多くすることで、シンボル候補の過剰な絞り込みを回避する可能性を高くすることができる。

実施例 2

[0062] 実施例 1では、第 1の順序に関する最尤判定と、第 2の順序に関する最尤判定とが全く独立して行なわれていたが、一方の判定結果の一部が他方の判定演算に援用されてもよい。例えば、図 5の第 1の順序に関する最尤判定結果のうち、第 1及び第 2 の送信信号 X， Xに関する判定結果が、第 2の順序に関する最尤判定に利用されて

1 2

もよい。最尤判定部 514— 1から最尤判定部 514— 2への情報提供は、信号線 520 を通じて行なわれる。

[0063] 図 8に示されるように、第 1の順序に関する判定結果 S に含まれる第 1及び第 2の送信信号 X , Xのシンボル候補 (破線枠で囲まれるもの）が、第 2の順序に関する最

1 2

尤判定に使用される。図示の例では、第 1乃至第 4段階総てではなぐ第 3及び第 4 段階のみを行なえばよい。第 2の順序に関する最尤判定における第 1段階及び第 2 段階の演算を省略できるので、その分だけ演算負担を軽減することができる。従って、最尤判定部 514— 1における（第 1及び第 2の送信信号 X , Xに関する)最尤判定

1 2

結果の信頼性が高い場合に、本実施例は特に有利である。

以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれに限定されるわけではなぐ本発明の要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 複数の受信アンテナで受信された複数の受信信号を、複数の送信アンテナから送信された複数の送信信号に分離する信号分離装置であって、

第 1の順序に並べられた複数の受信信号を用いて、 QRM— MLD法により複数の送信信号のシンボル候補を判定する第 1の判定手段と、

前記第 1の順序とは異なる第 2の順序に並べられた複数の受信信号を用いて、 QR M— MLD法により複数の送信信号のシンボル候補を判定する第 2の判定手段と、少なくとも第 1及び第 2の判定手段による判定結果に基づいて、複数の送信信号のシンボル候補及び尤度を出力する出力手段と

を備えることを特徴とする信号分離装置。

[2] 複数の受信信号の並ぶ順序を定める並べ替え手段と、

複数の受信信号及び複数の送信信号の間のチャネル行列を、ュニタリ行列及び三角行列に分解する手段と

を備えることを特徴とする請求項 1記載の信号分離装置。

[3] 前記第 2の順序が、前記第 1の順序を逆に並べたものである

ことを特徴とする請求項 1記載の信号分離装置。

[4] 前記第 1又は前記第 2の順序が、受信信号の信号品質の良い順序である

ことを特徴とする請求項 1記載の信号分離装置。

[5] 前記第 2の判定手段が、前記第 1の判定手段の判定結果に従って一部の送信信号のシンボル候補を決定し、残りの送信信号のシンボル候補を QRM— MLD法により前記第 2の順序で判定する

ことを特徴とする請求項 1記載の信号分離装置。

[6] 前記出力手段が、前記第 1及び前記第 2の判定手段の判定結果に共通に含まれるシンボル候補の尤度を更新する

ことを特徴とする請求項 1記載の信号分離装置。

[7] 更新された尤度が、前記第 1及び前記第 2の判定手段により求められたシンボル候補の個々の尤度の重み付け平均値である

ことを特徴とする請求項 6記載の信号分離装置。

[8] 更新された尤度が、前記第 1及び前記第 2の判定手段により求められたシンボル候補の個々の尤度の何れよりも小さい値である

ことを特徴とする請求項 6記載の信号分離装置。

[9] 更新された尤度が、前記第 1及び前記第 2の判定手段により求められたシンボル候補の個々の尤度の何れかに等しい

ことを特徴とする請求項 6記載の信号分離装置。

[10] 複数の受信アンテナで受信された複数の受信信号を、複数の送信アンテナから送信された複数の送信信号に分離する信号分離方法であって、

複数の受信信号を第 1の順序に並べ、

QRM— MLD法により複数の送信信号のシンボル候補を判定し、

前記第 1の順序とは異なる第 2の順序に複数の受信信号を並べ、

QRM— MLD法により複数の送信信号のシンボル候補を判定し、

少なくとも第 1及び第 2の順序に関して得られた判定結果に基づいて、複数の送信信号のシンボル候補及び尤度を出力する

ことを特徴とする信号分離方法。