JP4429945B2

JP4429945B2 - Ｍｉｍｏ多重通信装置および信号分離方法

Info

Publication number: JP4429945B2
Application number: JP2005084697A
Authority: JP
Inventors: 規行前田; 裕之川合; 健一樋口; 衛佐和橋
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2005-03-23
Filing date: 2005-03-23
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2025-03-23
Also published as: EP1863208A1; KR20070112399A; CN101147350A; TW200703967A; TWI331459B; RU2419976C2; RU2007134903A; BRPI0609152A2; WO2006101093A1; EP1863208A4; CN101147350B; KR101153941B1; US20090213965A1; JP2006270430A; US7864897B2

Description

本発明は、適応生き残りシンボルレプリカ候補選択を適用するＬＳＤ(List Sphere Decoding)法に基づくＭＩＭＯ多重通信装置および信号分離方法に関する。

大容量高速情報通信を実現するための技術の一つとしてＭＩＭＯ(Multi Input Multi Output)多重がある。図１はＭＩＭＯ多重の一般的な構成を示す図であり、送信機１００の複数の異なるアンテナ１０１、１０２、・・・から異なる情報を同一の周波数を用いて同時に送信し、受信機２００では複数の異なるアンテナ２０１、２０２、・・・にて受信した信号を分離して情報を取得するものである。このＭＩＭＯ多重では異なる情報を同時に送受信できることから、情報ビットレートを大幅に増大させることができる。

ＭＩＭＯ多重における信号分離法としてはいくつかの方式が存在するが、中でも最尤推定法(ＭＬＤ：Maximum Likelihood Detection)は非常に良好な信号分離特性を持ち、所要受信Ｅ_ｂ／Ｎ_ｏ（情報１ビット当りの信号エネルギー対雑音電力密度比）の低減、高スループットを実現する上で好ましい。しかしながら、ＭＬＤ法では全ての送信ブランチについて、送信された可能性のある全てのシンボルレプリカ候補のブランチメトリック（２乗ユークリッド距離）を計算する必要があることから、演算処理量が膨大となり、実用化に向けた演算処理量の低減が課題となっている。

ＭＬＤ法の演算処理量を低減するアプローチの一つとしてＬＳＤ法が存在する。これは、ＱＲ分解を使って送信信号の直交化（ある受信信号に特定の送信信号の成分以外が含まれない状態）を行うとともに、予め適当なスレッショルドを設定しておき、受信ＳＩＮＲ(Signal to Interference plus Noise power Ratio)の大きな上位にランキングされた送信信号から順次にブランチメトリックとスレッショルドを比較し、比較結果に応じて下位にランキングされた送信信号のシンボルレプリカ候補を削除していくものである（例えば、非特許文献１を参照。）。

以下、ＱＲ分解についてより詳しく説明する。送信信号をｘ（アンテナが４個の場合はｘ_１、ｘ_２、ｘ_３、ｘ_４）、受信信号をｙ（アンテナが４個の場合はｙ_１、ｙ_２、ｙ_３、ｙ_４）とすると、送信信号に重畳された既知のパイロット信号から受信側でチャネル推定をすることで得たチャネル行列Ｈを用いて、
ｙ＝Ｈｘ（１）
と表すことができる。ここで、
Ｈ＝ＱＲ（２）
となるユニタリ行列Ｑと上三角行列Ｒを決定すると、式（１）は、
ｙ＝Ｈｘ＝ＱＲｘ（３）
と表せる。ここで、Ｑのエルミート転置行列Ｑ^Ｈを式（３）に左側からかけることで、
Ｑ^Ｈｙ＝Ｑ^ＨＱＲｘ＝Ｒｘ（４）
と表すことができる。図２は送信側および受信側のアンテナがそれぞれ４個の場合の直交化後の成分を示したものであり、Ｑ^Ｈｙをｚ_１〜ｚ_４で示してある。

このようにして送信信号の直交化を行った受信信号ｚに対し、ｘ_１から順次にシンボルレプリカ候補のブランチメトリックとスレッショルドを比較し、比較結果に応じて下位にランキングされた送信信号のシンボルレプリカ候補を削除していくことで、演算処理量を低減するものである。

図３は上述した従来のＬＳＤ法によるブランチメトリックの計算および比較の手順を示す図であり、ＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying)、２×２ＭＩＭＯ多重の場合の例である。図中で白丸はスレッショルドとの比較により削除されたシンボルレプリカ候補を示しており、黒丸は生き残ったシンボルレプリカ候補を示している。この例では、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ７→Ｓ８→Ｓ９→Ｓ１０→Ｓ１１→Ｓ１２と探索を行っていくことで終了する場合を示している。
B. M. Hochwald et al., "Achieving near-capacity on multiple-antenna channel," IEEE Trans. Commun., vol. 51, no. 3, pp. 389-399, March. 2003.

従来のＬＳＤ法は上述したようにして処理を行うものであり、ＭＬＤ法に比べると演算処理量の低減が可能となるものではあったが、それでもなお演算処理量が多いという問題があった。すなわち、次のステージで新たに追加される送信信号のシンボルレプリカ候補の全てについてブランチメトリックの計算が必要であり、これがために演算処理量の低減に限界があった。図４は従来のＬＳＤ法によるステージｍ＋１におけるブランチメトリックの計算および比較の手順を示す図であり、１６ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation)の場合を例にしたものであるが、ステージｍ＋１において全１６個のシンボルレプリカ候補についてブランチメトリックの計算が必要であり、その中にはスレッショルドとの比較によって削除されるシンボルレプリカ候補（白丸で示す）があるにもかかわらず、それらについてもブランチメトリックの計算を行わなければならなかったため、演算処理量の低減が行えなかった。

本発明は上記の従来の問題点に鑑み提案されたものであり、その目的とするところは、ＬＳＤ法をベースとしつつ、演算処理量を更に低減することのできるＭＩＭＯ多重通信装置および信号分離方法を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明にあっては、請求項１に記載されるように、複数の異なるアンテナから異なる情報を同一の周波数を用いて同時に送信し、複数の異なるアンテナにて受信した信号を分離して上記情報を取得するＭＩＭＯ多重通信装置であって、ＱＲ分解により送信信号の直交化を行った受信信号から生き残りシンボルレプリカ候補の信号成分を差し引いた残留受信信号に対し、ブランチメトリックが小さいと予想される順番にランキングを行うシンボルレプリカ候補ランキング部と、最上位にランキングされたシンボルレプリカ候補から順にシンボルレプリカ候補を選択するシンボルレプリカ候補選択部と、選択されたシンボルレプリカ候補のブランチメトリックを計算するブランチメトリック計算部と、計算されたブランチメトリックを所定のスレッショルドと比較するスレッショルド比較部とを備え、上記スレッショルド比較部における比較の結果、ブランチメトリックが所定のスレッショルドより大きくなった場合、シンボルレプリカ候補の探索を即座に停止せずに所定の候補数余分に探索を行い、その後に当該ステージの以後のシンボルレプリカ候補については探索を行わずにシンボルレプリカ候補から削除するようにしている。

また、請求項２に記載されるように、上記シンボルレプリカ候補ランキング部は、上記残留受信信号が信号点配置図上において判定範囲内に原点をおいた直交座標のいずれの象限に存在するか判定し、判定された象限を含む範囲に上記判定範囲を狭めていく処理を複数回繰り返すことで、上記信号点配置図上における各信号点の位置を特定し、その位置関係からシンボルレプリカ候補のブランチメトリックの大小関係を判定するようにすることができる。

また、請求項３に記載されるように、最終ステージにおけるブランチメトリックが所定のスレッショルドより小さいシンボルレプリカ候補を複数保持するリストが全て埋まっている場合、新たに追加しようとするシンボルレプリカ候補のブランチメトリックをリスト内のシンボルレプリカ候補の最大ブランチメトリックと比較して小さければ入れ替えを行うとともに、上記スレッショルドを入れ替え後のリスト内のシンボルレプリカ候補の最大ブランチメトリックに更新するようにすることができる。

また、請求項４に記載されるように、最終ステージにおけるブランチメトリックが所定のスレッショルドより小さいシンボルレプリカ候補を複数保持するリストが全て埋まっている場合、新たに追加しようとするシンボルレプリカ候補のブランチメトリックをリスト内のシンボルレプリカ候補の最大ブランチメトリックと比較して小さければ入れ替えを行うとともに、入れ替えられたシンボルレプリカ候補についても破棄せずに一定数だけリスト内に保持するようにすることができる。

また、請求項５に記載されるように、所定の演算処理量に達した場合、シンボルレプリカ候補の探索を終了するようにすることができる。

また、請求項６に記載されるように、受信信号に含まれる直交パイロット信号に基づいてチャネル推定を行うチャネル推定部と、チャネル推定の結果から受信ＳＩＮＲの大きい順に送信信号のランキングを行う送信信号ランキング部とを備えるようにすることができる。

また、請求項７に記載されるように、上記直交パイロット信号は、時間多重、周波数多重、コード多重もしくはこれらの組み合わせのいずれかで送信信号に多重されるようにすることができる。

また、請求項８に記載されるように、複数の異なるアンテナから異なる情報を同一の周波数を用いて同時に送信し、複数の異なるアンテナにて受信した信号を分離して上記情報を取得するＭＩＭＯ多重通信における信号分離方法であって、ＱＲ分解により送信信号の直交化を行った受信信号から生き残りシンボルレプリカ候補の信号成分を差し引いた残留受信信号に対し、ブランチメトリックが小さいと予想される順番にランキングを行う工程と、最上位にランキングされたシンボルレプリカ候補から順にシンボルレプリカ候補を選択する工程と、選択されたシンボルレプリカ候補のブランチメトリックを計算する工程と、計算されたブランチメトリックを所定のスレッショルドと比較する工程と、上記比較の結果、ブランチメトリックが所定のスレッショルドより大きくなった場合、シンボルレプリカ候補の探索を即座に停止せずに所定の候補数余分に探索を行い、その後に当該ステージの以後のシンボルレプリカ候補については探索を行わずにシンボルレプリカ候補から削除する工程とを備える信号分離方法として構成することができる。

本発明のＭＩＭＯ多重通信装置および信号分離方法にあっては、ブランチメトリックの計算およびスレッショルドとの比較に入る前に、シンボルレプリカ候補をブランチメトリックが小さいと予想される順番にランキングを行い、最上位にランキングされたシンボルレプリカ候補から順にブランチメトリックの計算およびスレッショルドとの比較を行い、ブランチメトリックが所定のスレッショルドより大きくなった場合に当該ステージの以後のシンボルレプリカ候補については探索を行わずにシンボルレプリカ候補から削除するようにしているため、ＬＳＤ法をベースとしつつ、演算処理量を更に低減することができる。

以下、本発明の好適な実施形態につき説明する。

図５は本発明の一実施形態にかかるＭＩＭＯ多重通信装置の構成図である。ここでは送信側および受信側のアンテナがそれぞれ４個の場合について説明するが、アンテナの個数はこれに限られない。

図５において、送信機１００には、送信すべきデータ＃１〜４と直交パイロット信号とを多重化する直交パイロット信号多重部１１１〜１１４と、直交パイロット信号多重部１１１〜１１４に接続されたアンテナ１０１〜１０４とが設けられている。また、受信機２００には、アンテナ２０１〜２０４で受信した信号に含まれる直交パイロット信号からチャネル推定（チャネル行列の生成）を行うチャネル推定部２１０と、チャネル推定の結果から受信ＳＩＮＲの大きな順に送信信号のランキングを行う送信信号ランキング部２２０と、送信信号を直交化するためのＱＲ分解を行うＱＲ分解部２３０と、アンテナ２０１〜２０４で受信した信号にＱ行列のエルミート転置行列Ｑ^Ｈを乗算するＱ^Ｈ乗算部２４０と、Ｑ^Ｈが乗算された受信信号からＬＳＤ法をベースに信号分離を行うＬＳＤ処理部２５０とが設けられている。なお、送信信号ランキング部２２０における送信信号ランキングは、各アンテナの受信ＳＩＮＲを比較し、受信ＳＩＮＲの小さい順にチャネル行列の列成分の並べ替えを行うことで行われる。このようにランキングされた送信信号を用いてシンボルレプリカ候補を探索することにより，スレッショルドよりも大きいブランチメトリックを有するシンボルレプリカ候補を探索する確率が減少するため，演算処理量が低減するという効果が得られる。

図６はパイロット信号の多重方法の例を示す図であり、（ａ）は時間多重によりパイロット信号Ｐ１〜Ｐ４を多重する例、（ｂ）は周波数多重によりパイロット信号Ｐ１〜Ｐ４を多重する例、（ｃ）はコード多重によりパイロット信号Ｐ１〜Ｐ４を多重する例である。また、これらの多重方式を組み合わせたハイブリッド構成としてもよい。

図７は図５における受信機２００内のＬＳＤ処理部２５０の構成例を示す図であり、一つのステージの構成を示している。なお、ステージ毎に図示のような機能部を固定的に設ける場合と、変数を変えて同じ機能部を使いまわす場合のいずれであってもよい。

図７において、ＬＳＤ処理部２５０は、ＱＲ分解により送信信号の直交化を行った受信信号（Ｑ^Ｈ乗算後の受信信号）から生き残りシンボルレプリカ候補の信号成分を差し引いた残留受信信号に対し、ブランチメトリックが小さいと予想される順番にランキングを行うシンボルレプリカ候補ランキング部２５１と、最上位にランキングされたシンボルレプリカ候補から順にシンボルレプリカ候補を選択するシンボルレプリカ候補選択部２５２と、選択されたシンボルレプリカ候補のブランチメトリックを計算するブランチメトリック計算部２５３と、計算されたブランチメトリックを所定のスレッショルドと比較するスレッショルド比較部２５４とを備えている。そして、スレッショルド比較部２５４における比較の結果、ブランチメトリックが所定のスレッショルドより小さい場合には、次のステージに移行し、一方、ブランチメトリックが所定のスレッショルドより大きくなった場合には、このステージの以後のシンボルレプリカ候補については探索を打ち切り、シンボルレプリカ候補から削除して前のステージに戻るものである。

図８はＬＳＤ処理部２５０における処理例を示すフローチャートであり、以下、図８に沿って動作を説明する。

ステージｍ−１から移行してきたステージｍにおいて、先ず、シンボルレプリカ候補のランキングを行う（ステップＳ１０１）。次いで、第１ランキングからシンボルレプリカ候補の選択を行い（ステップＳ１０２）、そのシンボルレプリカ候補につきブランチメトリックの計算を行う（ステップＳ１０３）。

そして、計算したブランチメトリックをスレッショルドと比較してスレッショルドよりも小さいか否か判断し（ステップＳ１０４）、大きい場合にはステージｍ−１に戻る。また、計算したブランチメトリックがスレッショルドよりも小さい場合、最終ステージであるか否かを判断し（ステップＳ１０５）、最終ステージでない場合には次のステージｍ＋１へ移行する。

最終ステージである場合には、後の軟判定ターボ復号を行うためにいくつかのシンボルレプリカ候補を保持しておくためのリストに、そのシンボルレプリカ候補を入力する（ステップＳ１０６）。次いで、全てのシンボルレプリカ候補を探索したか否か判断し（ステップＳ１０７）、まだであればシンボルレプリカ候補の選択（ステップＳ１０２）に戻り、全てのシンボルレプリカ候補を探索した場合はステージｍ−１に戻る。

図９はステージｍ＋１におけるブランチメトリックの計算および比較の手順を示す図であり、１６ＱＡＭの場合を例にしたものであるが、ステージｍ＋１において全１６個のシンボルレプリカ候補について、ステップＳ１、Ｓ２とブランチメトリックの計算およびスレッショルドとの比較を進めていき、例えばステップＳ３でスレッショルドよりも大きいと判断された場合、それ以降のステップＳ４〜Ｓ１６を省略することができるため、演算処理量の大幅な低減が図れるものである。

次に、図１０は、図７のシンボルレプリカ候補ランキング部２５１において行われる、象限検出に基づくシンボルレプリカ候補のランキングの例を示す図である。なお、図中の×印はシンボルレプリカ候補に対応する信号点（コンスタレーション）であり、ここでは１６ＱＡＭを例としてシンボルレプリカ候補が１６個ある場合について示している。

図１０において、先ず、（ａ）に示すように、複素平面からなる信号点配置図３０の全体を判定範囲とし、中央部に原点３２をもつ直交座標を置き、残留受信信号３１がいずれの象限に存在するか判定する。ここでは第１象限３３に存在すると判定される。

続いて、判定された第１象限３３を判定範囲とし、（ｂ）に示すように、その中央部に原点３４をもつ直交座標を置き、残留受信信号３１がいずれの象限に存在するか判定する。ここでは第３象限３５に存在すると判定される。

同様に、判定された第３象限３５を判定範囲とし、（ｃ）に示すように、その中央部に原点３６をもつ直交座標を置き、残留受信信号３１がいずれの象限に存在するか判定する。ここでは第３象限３７に存在すると判定される。

そして、最終的に（ｄ）に示すように、残留受信信号３１の存在する位置範囲３８を特定し、これとの位置関係から各信号点すなわちシンボルレプリカ候補にランキングを行う。

なお、判定範囲の中央部に直交座標の原点を置き、残留受信信号が存在すると判定された象限に判定範囲を切り替えていく場合について説明したが、判定範囲および直交座標の置き方は種々の変形が可能である。

このように、残留受信信号がどの象限に存在するかという、複素信号の極性の判定のみの簡単な処理によってランキングが行えるものである。

次に、図１１〜図１３は同率ランキングに対応するための改良に関するものである。すなわち、図１１において、信号点配置図３０上の破線で囲った２つのシンボルレプリカ候補３９は、「２」「３」とランキングされているが、残留受信信号３１との位置関係が対等であるため実質的に同率ランキングとなっている。この場合、図８および図９に示した処理では、ランキングが「２」のシンボルレプリカ候補のブランチメトリックを計算してスレッショルドとの比較を行った結果、スレッショルドより大きくなった場合には、続くランキングが「３」のシンボルレプリカ候補が削除されてしまうことになる。もしランキングが「３」のシンボルレプリカ候補についてもブランチメトリックの計算およびスレッショルドとの比較を行っていたならば、実質的に同率ランキングであるため、スレッショルドより小さくなり有効なシンボルレプリカ候補として残されるべきものである可能性があり、このようなシンボルレプリカ候補を誤って削除してしまうことによりその後の復号過程における特性が劣化してしまうおそれがある。そこで、図８および図９に示した処理の改良として、図１２および図１３に示す方式を提示している。

図１２はＬＳＤ処理部２５０における処理例を示すフローチャートであり、スレッショルドとの比較（ステップＳ１０４）の結果、スレッショルドより大きい場合にステージｍ−１に戻る前に、ブランチメトリックがスレッショルドよりも大きくなってからα候補目であるか否かを判断する処理（ステップＳ１０８）を新たに設け、α候補目に達した場合にステージｍ−１に戻り、そうでない場合はシンボルレプリカ候補の選択（ステップＳ１０２）に戻るようにした点が図８と異なる。

図１３はこの場合のステージｍ＋１におけるブランチメトリックの計算および比較の手順を示す図であり、１６ＱＡＭの場合を例にし、αを２とした場合である。ステージｍ＋１において全１６個のシンボルレプリカ候補について、ステップＳ１、Ｓ２とブランチメトリックの計算およびスレッショルドとの比較を進めていき、例えばステップＳ３でスレッショルドよりも大きいと判断された場合でも探索を終了せず、続くステップＳ４で次のシンボルレプリカ候補についてブランチメトリックの計算およびスレッショルドとの比較を行う。そして、ステップＳ４でスレッショルドよりも大きいと判断された場合には、ブランチメトリックがスレッショルドよりも大きくなってから２候補目となるため、それ以降のステップを省略する。

このように、ランキングの結果を所定の余裕をもって扱うことにより、若干の演算処理量の増加はあるが、本来有効なシンボルレプリカ候補を削除してしまうことによる特性劣化を防止することができる。

次に、図１４および図１５は、後の軟判定ターボ復号を行うためにいくつかのシンボルレプリカ候補を保持しておくリストの管理メカニズムの改良に関するものである。すなわち、従来は最終ステージにおいて新たにシンボルレプリカ候補を追加しようとする場合、リストが全て埋まっていない場合にはシンボルレプリカ候補をリストに追加し、リストが全て埋まっている場合には、新たに追加しようとするシンボルレプリカ候補のブランチメトリックをリスト内のシンボルレプリカ候補の最大ブランチメトリックと比較して小さければ入れ替えを行うのみであった。従って、リストにブランチメトリックの小さいシンボルレプリカ候補が既に埋め尽くされている状態では、新たにブランチメトリックの計算およびスレッショルドとの比較を行ってもリストに入れられないシンボルレプリカ候補が相当数発生することとなり、そのような無駄なシンボルレプリカ候補に費やす演算処理量が問題となる。そこで、その改良として、スレッショルドを連動して更新する方式を提示している。

図１４は最終ステージで残ったシンボルレプリカ候補を保持するリスト２６０の例を示す図であり、図１５はＬＳＤ処理部２５０における処理例を示すフローチャートである。図１５において、シンボルレプリカ候補をリストへ入力する処理（ステップＳ１０６）の後に、リストが埋まった場合、スレッショルドをリスト内の最大ブランチメトリックに更新する処理（ステップＳ１０９）を設けた点が図８と異なる。

このように、シンボルレプリカ候補のリストへの入力に際してスレッショルドをリスト内の最大ブランチメトリックに更新することで、リストへ入力できないシンボルレプリカ候補についてブランチメトリックの計算およびスレッショルドとの比較を行う必要がなくなり、演算処理量の低減を図ることができる。

図１６および図１７は、リストの管理メカニズムの他の改良に関するものである。すなわち、従来は最終ステージにおいて新たにシンボルレプリカ候補を追加しようとする場合、リストが全て埋まっていない場合にはシンボルレプリカ候補をリストに追加し、リストが全て埋まっている場合には、新たに追加しようとするシンボルレプリカ候補のブランチメトリックをリスト内のシンボルレプリカ候補の最大ブランチメトリックと比較して小さければ入れ替えを行い、入れ替えられたシンボルレプリカ候補は単に破棄されていた。従って、破棄されたシンボルレプリカ候補は後の復号過程において用いられることはなく、もし使用していたならば信号分離性能の向上およびそれによる後続の処理における演算処理量の低下が期待できるものであっても、そのような効果を発揮させることができなかった。そこで、その改良として、入れ替えられたシンボルレプリカ候補についても単に破棄せず、一定数だけ保持する方式を提示している。

図１６は最終ステージで残ったシンボルレプリカ候補を保持するリスト２６０の例を示す図であり、通常のシンボルレプリカ候補のエントリ＃１〜＃Ｎ_candの他に、Ｎ_{cand_max}個の入れ替えられたシンボルレプリカ候補のためのエントリを設けてある。図１７はＬＳＤ処理部２５０における処理例を示すフローチャートであり、シンボルレプリカ候補をリストへ入力する処理（ステップＳ１０６）の後に、リストが埋まった場合、入れ替えられたシンボルレプリカ候補をＮ_{cand_max}個まで保持する処理（ステップＳ１１０）を設けた点が図８と異なる。

次に、図１８および図１９は、総合的な演算処理量についての改良に関するものである。すなわち、従来は図１８（ａ）に示すように、ブランチメトリックがスレッショルドよりも小さくなる全てのシンボルレプリカ候補について探索を行うというＬＳＤ法の性質により、平均の演算処理量と最大の演算処理量との間に大きな変動幅があり、探索終了までに必要となる演算処理量が受信状態に応じて大きく変動するという問題があった。そこで、その改良として、図１８（ｂ）に示すように、最大の演算処理量よりも低いレベルに演算処理量の最大値をあらかじめ設定し、変動幅を小さくするようにしている。

図１９はＬＳＤ処理部２５０における処理例を示すフローチャートであり、シンボルレプリカ候補の選択の処理（ステップＳ１０２）の後に、全ステージを通してのブランチメトリックの計算回数が設定値を上回ったかどうか判定する処理（ステップＳ１１１）を設け、設定値を上回った場合に探索を終了するようにした点が図８と異なる。

このように、所定の演算処理量に達した際に探索を終了するようにすることで、受信状態に応じて演算処理量が大きく変動することがなくなる。

以上、本発明の好適な実施の形態により本発明を説明した。ここでは特定の具体例を示して本発明を説明したが、特許請求の範囲に定義された本発明の広範な趣旨および範囲から逸脱することなく、これら具体例に様々な修正および変更を加えることができることは明らかである。すなわち、具体例の詳細および添付の図面により本発明が限定されるものと解釈してはならない。

ＭＩＭＯ多重の一般的な構成を示す図である。ＱＲ分解による送信信号の直交化の例を示す図である。従来のＬＳＤ法によるブランチメトリックの計算および比較の手順を示す図である。従来のＬＳＤ法によるステージｍ＋１におけるブランチメトリックの計算および比較の手順を示す図である。本発明の一実施形態にかかるＭＩＭＯ多重通信装置の構成図である。パイロット信号の多重方法の例を示す図である。ＬＳＤ処理部の構成例を示す図である。ＬＳＤ処理部における処理例を示すフローチャートである。本発明の一実施形態によるステージｍ＋１におけるブランチメトリックの計算および比較の手順を示す図である。象限検出に基づくシンボルレプリカ候補のランキングの例を示す図である。同率ランキングの例を示す図である。ＬＳＤ処理部における他の処理例を示すフローチャートである。同率ランキングを考慮したブランチメトリックの計算および比較の手順を示す図である。最終ステージで残ったシンボルレプリカ候補を保持するリストの例を示す図である。ＬＳＤ処理部における他の処理例を示すフローチャートである。最終ステージで残ったシンボルレプリカ候補を保持するリストの他の例を示す図である。ＬＳＤ処理部における他の処理例を示すフローチャートである。演算処理量の変動幅の例を示す図である。ＬＳＤ処理部における他の処理例を示すフローチャートである。

符号の説明

１００送信機
１０１〜１０４アンテナ
１１１〜１１４直交パイロット信号多重部
２００受信機
２０１〜２０４アンテナ
２１０チャネル推定部
２２０送信信号ランキング部
２３０ＱＲ分解部
２４０Ｑ^Ｈ乗算部
２５０ＬＳＤ処理部
２５１シンボルレプリカ候補ランキング部
２５２シンボルレプリカ候補選択部
２５３ブランチメトリック計算部
２５４スレッショルド比較部
２６０リスト
Ｐ１〜Ｐ４パイロット信号
３０信号点配置図
３１残留受信信号

Claims

複数の異なるアンテナから異なる情報を同一の周波数を用いて同時に送信し、複数の異なるアンテナにて受信した信号を分離して上記情報を取得するＭＩＭＯ多重通信装置であって、
ＱＲ分解により送信信号の直交化を行った受信信号から生き残りシンボルレプリカ候補の信号成分を差し引いた残留受信信号に対し、ブランチメトリックが小さいと予想される順番にランキングを行うシンボルレプリカ候補ランキング部と、
最上位にランキングされたシンボルレプリカ候補から順にシンボルレプリカ候補を選択するシンボルレプリカ候補選択部と、
選択されたシンボルレプリカ候補のブランチメトリックを計算するブランチメトリック計算部と、
計算されたブランチメトリックを所定のスレッショルドと比較するスレッショルド比較部とを備え、
上記スレッショルド比較部における比較の結果、ブランチメトリックが所定のスレッショルドより大きくなった場合、シンボルレプリカ候補の探索を即座に停止せずに所定の候補数余分に探索を行い、その後に当該ステージの以後のシンボルレプリカ候補については探索を行わずにシンボルレプリカ候補から削除することを特徴とするＭＩＭＯ多重通信装置。
上記シンボルレプリカ候補ランキング部は、上記残留受信信号が信号点配置図上において判定範囲内に原点をおいた直交座標のいずれの象限に存在するか判定し、判定された象限を含む範囲に上記判定範囲を狭めていく処理を複数回繰り返すことで、上記信号点配置図上における各信号点の位置を特定し、その位置関係からシンボルレプリカ候補のブランチメトリックの大小関係を判定することを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭＯ多重通信装置。
最終ステージにおけるブランチメトリックが所定のスレッショルドより小さいシンボルレプリカ候補を複数保持するリストが全て埋まっている場合、新たに追加しようとするシンボルレプリカ候補のブランチメトリックをリスト内のシンボルレプリカ候補の最大ブランチメトリックと比較して小さければ入れ替えを行うとともに、上記スレッショルドを入れ替え後のリスト内のシンボルレプリカ候補の最大ブランチメトリックに更新することを特徴とする請求項１または２のいずれか一項に記載のＭＩＭＯ多重通信装置。
最終ステージにおけるブランチメトリックが所定のスレッショルドより小さいシンボルレプリカ候補を複数保持するリストが全て埋まっている場合、新たに追加しようとするシンボルレプリカ候補のブランチメトリックをリスト内のシンボルレプリカ候補の最大ブランチメトリックと比較して小さければ入れ替えを行うとともに、入れ替えられたシンボルレプリカ候補についても破棄せずに一定数だけリスト内に保持することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のＭＩＭＯ多重通信装置。
所定の演算処理量に達した場合、シンボルレプリカ候補の探索を終了することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＭＩＭＯ多重通信装置。
受信信号に含まれる直交パイロット信号に基づいてチャネル推定を行うチャネル推定部と、
チャネル推定の結果から受信ＳＩＮＲの大きい順に送信信号のランキングを行う送信信号ランキング部とを備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のＭＩＭＯ多重通信装置。
上記直交パイロット信号は、時間多重、周波数多重、コード多重もしくはこれらの組み合わせのいずれかで送信信号に多重されていることを特徴とする請求項６に記載のＭＩＭＯ多重通信装置。
複数の異なるアンテナから異なる情報を同一の周波数を用いて同時に送信し、複数の異なるアンテナにて受信した信号を分離して上記情報を取得するＭＩＭＯ多重通信における信号分離方法であって、
ＱＲ分解により送信信号の直交化を行った受信信号から生き残りシンボルレプリカ候補の信号成分を差し引いた残留受信信号に対し、ブランチメトリックが小さいと予想される順番にランキングを行う工程と、
最上位にランキングされたシンボルレプリカ候補から順にシンボルレプリカ候補を選択する工程と、
選択されたシンボルレプリカ候補のブランチメトリックを計算する工程と、
計算されたブランチメトリックを所定のスレッショルドと比較する工程と、
上記比較の結果、ブランチメトリックが所定のスレッショルドより大きくなった場合、シンボルレプリカ候補の探索を即座に停止せずに所定の候補数余分に探索を行い、その後に当該ステージの以後のシンボルレプリカ候補については探索を行わずにシンボルレプリカ候補から削除する工程とを備えたことを特徴とする信号分離方法。