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JP4722785B2 - Wireless signal separation method, wireless receiver, program, and recording medium - Google Patents

Wireless signal separation method, wireless receiver, program, and recording medium Download PDF

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JP4722785B2 JP2006185880A JP2006185880A JP4722785B2 JP 4722785 B2 JP4722785 B2 JP 4722785B2 JP 2006185880 A JP2006185880 A JP 2006185880A JP 2006185880 A JP2006185880 A JP 2006185880A JP 4722785 B2 JP4722785 B2 JP 4722785B2
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wireless signal separation method whereby a wireless communication apparatus for executing wireless communication by a MIMO system can be downsized, weight-reduced, and a processing delay and a consumed electric energy can be reduced. <P>SOLUTION: The wireless signal separation method determines the order of detection of respective signals of T sets of elements in a transmission signal vector s of a signal transmitted from a wireless transmission apparatus, and rearranges row vectors and column vectors of a matrix G calculated by an equation of G=H<SP>H</SP>H+&alpha;<SP>2</SP>using column vectors of a propagation path matrix H, the propagation path matrix H, a coefficient &alpha;, and a unit matrix I according to a sequence list S. The method derives a triangle matrix R from a matrix resulting from rearranging the matrix G, and generates a matrix Q by applying orthogonal processing to a matrix resulting from rearranging the column vectors of the propagation path matrix H by using the triangle matrix. Moreover, the method filters a received vector x by using a complex conjugate transposition of the matrix Q, sequentially detects the T sets of transmission signals by using the triangle matrix R, rearranges T sets of the detected transmission signals into signals with the originally transmitted spacial sequence, and outputs the resulting transmission signals. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&amp;INPIT

Description

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、無線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信号分離方法、無線受信装置およびプログラム並びに記録媒体に関する。   The present invention wirelessly transmits a plurality of signal sequences on the same frequency using a MIMO (Multiple Input Multiple Output) channel and performs signal detection (or signal separation) on a spatially multiplexed signal in a wireless receiver. In particular, a radio signal separation method, a radio reception apparatus, and a program using a MIMO-OFDN communication system, which is a combination of an OFDM (Orthogonal frequency division multiplex) modulation system that is a multicarrier modulation system and a MIMO communication system, and a communication system The present invention relates to a recording medium.

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無線送信装置側で複数の送信アンテナを備え、無線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。   In wireless communication systems, it is essential to improve frequency utilization efficiency in order to increase the amount of communication transmission using limited frequency resources. As a technique for improving the frequency utilization efficiency, a plurality of transmission antennas are provided on the wireless transmission device side of the wireless communication system, a plurality of reception antennas are provided on the wireless reception device side, and spatial multiplexing channels are provided on the same frequency band at the same time. There has been proposed a MIMO system configured to improve the information transmission rate.

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。   In addition, there is an OFDM multicarrier modulation scheme (hereinafter referred to as an OFDM scheme) in which an information signal is transmitted on a plurality of subcarriers orthogonal to each other. The OFDM scheme is a modulation scheme capable of flattening frequency selective fading by narrowing the band of each subcarrier, and further by multipath fading by adding a guard interval. The influence of intersymbol interference can be reduced. Accordingly, the OFDM system is widely used in wireless communication and broadcasting systems such as wireless LAN (Local Area Network) and digital television broadcasting.

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。
A comparison of detection algorithms including BLAST for wireless communication using multiple antennas”、Hassell, C.Z.W.; Thompson, J.S.; Mulgrew, B.; Grant, P.M.; 、Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, 2000. PIMRC 2000. The 11th IEEE International Symposium on Volume 1, 18-21 Sept. 2000 Page(s):698-703 vol.1
A combination of the above MIMO system and the OFDM scheme is called a MIMO-OFDM system. In contrast, when a single carrier modulation scheme is simply used, it is called a MIMO-Single system. Both are unified and called a MIMO system.
A comparison of detection algorithms including BLAST for wireless communication using multiple antennas ”, Hassell, CZW; Thompson, JS; Mulgrew, B .; Grant, PM;, Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, 2000. PIMRC 2000. The 11th IEEE International Symposium on Volume 1, 18-21 Sept. 2000 Page (s): 698-703 vol.1

ところで、従来の無線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sを検出する処理が特徴である。ここで、SIC方式は大きく分けてZF基準とMMSE基準の二種類がある。ZF−SIC(ZF基準のSIC方式)方式における代表例としてはV−BLAST(Vertical Bell Laboratories Layered Space-Time) 方式がある。またMMSE−SIC(MMSE基準のSIC方式)方式も提案されており、この方式はZF−SIC方式と同じ所要演算量を有しながら、より優れた誤り率特性(つまり、受信品質)を持っていることが特徴である。以下、従来のMMSE−SIC方式について説明する。 By the way, in the signal detector (Signal Detector) with which the conventional radio | wireless receiver was equipped, as a signal detection method, ZF (Zero-Forcing) system, MMSE (Minimum Mean Square Error) system, SIC (Successive Interference Cancellation) system, MLD A combination of the (Maximum Likelihood Detection) method and those basic methods is used. Among these, the SIC method is excellent from the viewpoint of achieving both the reception error rate characteristics and the amount of computation required for signal detection processing. Therefore, the SIC method is considered to be a very practical approach for realizing MIMO transmission. The SIC scheme is compared with other signal detection process, rather than simultaneously, it is a process characterized to sequentially detect the T transmitted signals s t. Here, there are two types of SIC methods: ZF standards and MMSE standards. A representative example of the ZF-SIC (ZF-based SIC method) method is a V-BLAST (Vertical Bell Laboratories Layered Space-Time) method. An MMSE-SIC (MMSE standard SIC method) has also been proposed. This method has the same required calculation amount as the ZF-SIC method, but has better error rate characteristics (that is, reception quality). It is a feature. Hereinafter, a conventional MMSE-SIC method will be described.

信号検出装置への入力が伝搬路行列Hとa、受信信号ベクトルxであるとし、またMMSE−SIC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=[s,s,・・・,s]に対して、最大の検出後SNR(Signal to Interference plus noise ratio)を持つ送信系統における送信信号を次に信号検出対象と決定する。
<b>aで決めた検出信号に対して、それを検出するためのMMSE(minimum mean square error)基準の抽出ベクトルを算出する。
<c>bで生成した抽出ベクトルを用いてs=[s,s,・・・,s]の中にaで決定した順番にある要素信号を検出する。
<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の全ての処理についてT回の反復実行を行う。
If the input to the signal detection device is the propagation path matrix H and a and the received signal vector x, and the signal output through the signal detection processing by the MMSE-SIC method is the detection signal ^ s, the signal detection device
<a> For the T elements s = [s 1 , s 2 ,..., S T ] in the transmission signal vector s, it has the maximum post-detection SNR (Signal to Interference plus noise ratio). Next, a transmission signal in the transmission system is determined as a signal detection target.
<B> An extraction vector based on a minimum mean square error (MMSE) for detecting the detection signal determined in a is calculated.
Element signals in the order determined in a are detected in s = [s 1 , s 2 ,..., S T ] using the extraction vector generated in <c> b.
<D> Update the reception vector x and the propagation path matrix H.
Then, the signal detection apparatus repeatedly executes T times for all processes a to d.

ここで従来のSIC方式であるMMSE−SIC方式を適用してMIMOシステムにおける空間多重信号を無線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(T)と大きくなる。特に送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。また伝搬路行列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MMSE−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があるが、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MMSE−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MMSE−SIC方式による無線受信装置への実装は極めて困難である。つまり従来のMMSE−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)
Here, when the MMSE-SIC method, which is a conventional SIC method, is applied to process a spatially multiplexed signal in a MIMO system in a signal detection device of a wireless reception device, the following problems exist.
<Problem 1> The processing computation amount is enormous and the required computation circuit scale becomes large (T pseudo-inverse matrix computation is required, and the computation requirement amount becomes large as O (T 4 ). (In a MIMO system, the required amount of computation is enormous.)
<Problem 2> Increased required storage device capacity (Pseudo inverse matrix calculation requires a large storage capacity. Also, a storage device is required for updating the propagation path matrix H and storing the extracted vector)
<Problem 3> It is difficult to reduce the size and weight (in a wireless transmission device, particularly a wireless portable terminal, it is desirable to reduce the size and weight, but in the conventional MMSE-SIC method, the required arithmetic circuit scale and memory are required. (Since the device is large, it becomes difficult to reduce the size and weight of the wireless transmitter)
<Problem 4> Processing delay increases (the processing delay is large because T times of pseudo inverse matrix operations cannot be parallelized. In particular, when the number of transmission antennas is large, the number of pseudo inverse matrix operations is large. In order to solve this problem, there is a way to increase the operating clock frequency in the arithmetic circuit, which leads to a dramatic increase in power consumption)
<Problem 5> Large required power consumption (Since the required power is proportional to the required arithmetic circuit scale and its operation clock frequency, it is considered that the conventional MMSE-SIC system consumes a large amount of power. It is difficult to secure sufficient operating time for the MIMO system)
<Problem 6> Not suitable for mass production of products (Based on the above-mentioned problems 1 to 5, it is extremely difficult to mount the conventional MMSE-SIC method on a wireless receiver. That is, the conventional MMSE-SIC method is mounted. The manufacturing cost of the wireless device equipped with the MIMO system is high and is not suitable for mass production)

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、無線信号分離方法、無線受信装置およびプログラム並びに記録媒体を提供することを目的としている。   Accordingly, the present invention reduces the amount of processing computation and the required computation circuit scale, thereby reducing the size and weight of a wireless communication device that performs wireless communication using a MIMO system, and reducing the processing delay and power consumption of the wireless communication device. It is an object of the present invention to provide a radio signal separation method, a radio reception device, a program, and a recording medium that can provide a radio communication device suitable for mass production.

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、所定の係数α、受信信号ベクトルxを用いて受信信号の信号検出を行う無線受信装置における無線信号分離方法であって、無線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の複素共役転置および当該伝搬路行列Hと前記係数αと単位行列Iとを用いてG=HH+αIより算出した行列Gの行ベクトルと列ベクトルとを前記順番リストSに従い並び替え、前記行列Gを並び替えた行列から三角行列Rを導き、前記伝搬路行列Hの列ベクトルが並び替えられた行列を前記三角行列を用いて直交化することで行列Qを生成し、前記行列Qの複素共役転置を使って受信ベクトルxをフィルタリングし、前記三角行列Rを用いてフィルタリングされた受信ベクトルに後退代入処理または前進代入処理施して、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すことにより、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。 In order to achieve the above object, the present invention provides a wireless reception apparatus for detecting a received signal using a propagation path matrix H, a predetermined coefficient α, and a received signal vector x in a MIMO (Multiple Input Multiple Output) system. A signal separation method for receiving power calculated from the propagation path matrix H for each of the T elements in the transmission signal vector s of the signal transmitted by the wireless transmission device. And is recorded in the order list, and G = H H H + α 2 I using the complex conjugate transpose of the channel matrix H and the channel matrix H, the coefficient α, and the unit matrix I. The row vector and the column vector of the matrix G calculated from the above are rearranged according to the order list S, the triangular matrix R is derived from the matrix obtained by rearranging the matrix G, and the column vector of the channel matrix H is rearranged. The obtained matrix to generate a matrix Q by orthogonal by using the triangular matrix, and filtering the received vector x by using the complex conjugate transpose of the matrix Q, which is filtered using the triangular matrix R received Performs backward substitution processing or forward substitution processing on the vector, and repeats the processing of performing a hard decision on the received signal one by one in the order of signal detection and the processing of removing the interference component to other received signals by the hard-decision received signal Thus, the T transmission signals are sequentially detected, and the detected T transmission signals are rearranged in the original transmitted spatial order according to the order list and output. It is.

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、所定の係数α、受信信号ベクトルxを用いて受信信号の信号検出を行う無線受信装置における無線信号分離方法であって、無線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の複素共役転置および当該伝搬路行列Hと前記係数αと単位行列Iとを用いてG=HH+αIより算出した行列Gの行ベクトルと列ベクトルとを前記順番リストSに従い並び替える並び替え処理と、前記行列Gを並び替えた行列から上三角行列Rを導き、前記伝搬路行列Hの列ベクトルが並び替えられた行列を前記上三角行列Rを用いて直交化することで行列Qを生成する行列R・行列Q生成処理と、前記行列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フィルタリング処理と、前記フィルタリングの結果と前記上三角行列Rの上三角構造を利用して、フィルタリングされた受信ベクトルに後退代入処理施して、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すことにより、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。 The present invention also provides a radio signal separation method in a radio reception apparatus that performs signal detection of a received signal using a propagation path matrix H, a predetermined coefficient α, and a received signal vector x in a MIMO (Multiple Input Multiple Output) system, For T elements in the transmission signal vector s of the signal transmitted by the wireless transmission device, the order of signal detection is determined by the correlation between the received power calculated from the propagation path matrix H and the propagation path. G = H H H + α 2 I using the detection order determination process for determining simultaneously and recording in the order list, the complex conjugate transposition of the propagation path matrix H, the propagation path matrix H, the coefficient α, and the unit matrix I A rearrangement process for rearranging the calculated row vector and column vector of the matrix G according to the order list S; an upper triangular matrix R is derived from the rearranged matrix G; A matrix R / matrix Q generation process for generating a matrix Q by orthogonalizing a matrix in which column vectors of H are rearranged using the upper triangular matrix R, and a reception vector using a complex conjugate transpose of the matrix Q The filtering process for filtering x, the filtering result and the upper triangular structure of the upper triangular matrix R are used to perform a backward substitution process on the filtered received vector, and the received signals one by one in the order of the signal detection. A reverse substitution process for sequentially detecting the T transmission signals by repeating a process for performing a hard decision and a process for removing an interference component from another received signal by the received signal subjected to the hard decision, and the detected T pieces A rearrangement process for rearranging the transmission signals in the original order according to the order list and outputting the rearranged signals in the original spatial order. It is away method.

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、前記行列Gと順番リスト生成式に従って、前記順番リストを生成し、前記並び替え処理は、前記伝搬路行列Hを並び替えた結果の行列H’と、前記行列Gを並び替えた結果の行列G’とを出力し、前記行列R・行列Q生成処理は、前記行列G’から三角行列算出式を用いて上三角行列Rを導き、前記行列H’を前記上三角行列Rを用いて直交化して行列Qを生成して出力し、前記フィルタリング処理は、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を用いて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y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、前記後退代入処理によって得られた検出送信信号ベクトルを前記順番リストに従って並び替えた後で、その並び替え結果を出力することを特徴とする。 Further, the present invention is the above-described wireless signal separation method, wherein the detection order determination process generates the order list according to the matrix G and an order list generation formula, and the rearrangement process arranges the propagation path matrix H. A matrix H ′ as a result of replacement and a matrix G ′ as a result of rearranging the matrix G are output, and the matrix R / matrix Q generation processing uses the triangular matrix calculation formula from the matrix G ′ as an upper triangle. A matrix R is derived, the matrix H ′ is orthogonalized using the upper triangular matrix R to generate and output a matrix Q, and the filtering processing includes the complex conjugate transpose of the matrix Q and the received signal vector x. The vector y is calculated by multiplication, and the backward substitution process calculates the detected transmission signal vector by the backward substitution calculation process using the column vector y and the upper triangular matrix R, and the detected transmission signal vector T Pieces The elements are detected in order, the interference component is calculated according to the interference component calculation formula, the soft decision detection signal is calculated by subtracting the interference component from the kth element y k of the column vector y, and the soft decision detection A hard decision is performed on the signal based on the constellation applied at the time of modulation on the transmission side, a hard decision detection signal is calculated, and the order rearrangement process is performed by using the detected transmission signal vector obtained by the backward substitution process. After rearranging according to the order list, the rearrangement result is output.

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、前記行列Gを分解して上三角行列を導き、当該上三角行列の逆行列Uのp行目におけるl次ノルムをd乗してβを算出し、前記上三角行列の逆行列Uについて算出した前記βの値を昇順に並び替え、当該並び替えで得た各数値を順番リストとして生成し、前記並び替え処理は、前記伝搬路行列Hを並び替えた結果の行列H’と、前記行列Gを並び替えた結果の行列G’とを出力し、前記行列R・行列Q生成処理は、前記行列G’から三角行列算出式を用いて上三角行列Rを導き、前記行列H’を前記上三角行列Rを用いて直交化して行列Qを生成して出力し、前記フィルタリング処理は、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を用いて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y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、前記後退代入処理によって得られた検出送信信号ベクトルを前記順番リストに従って並び替えた後で、その並び替え結果を出力することを特徴とする。 Also, in the radio signal separation method according to the present invention, the detection order determination processing decomposes the matrix G to derive an upper triangular matrix, and calculates an l-order norm in the p-th row of the inverse matrix U of the upper triangular matrix. and multiply d l calculates beta p, rearranges the values of the beta p calculated for an inverse matrix U of the upper triangular matrix in ascending order, to generate the numerical values obtained in the rearrangement as ordered list, said arrangement The replacement process outputs a matrix H ′ as a result of rearranging the propagation path matrix H and a matrix G ′ as a result of the rearrangement of the matrix G, and the matrix R / matrix Q generation process includes the matrix G ′ An upper triangular matrix R is derived from 'using a triangular matrix calculation formula, and the matrix H' is orthogonalized using the upper triangular matrix R to generate and output a matrix Q. The filtering process Multiplying the complex conjugate transpose and the received signal vector x The backward substitution process calculates a detected transmission signal vector by backward substitution arithmetic processing using the column vector y and the upper triangular matrix R, and T elements of the detected transmission signal vector are calculated. Are sequentially detected, an interference component is calculated according to an interference component calculation formula, a soft decision detection signal is calculated by subtracting the interference component from the k th element y k of the column vector y, and the soft decision detection signal On the other hand, a hard decision is performed based on the constellation applied at the time of modulation on the transmission side to calculate a hard decision detection signal, and the order rearrangement process uses the detected transmission signal vector obtained by the backward substitution process as the After sorting according to the order list, the sorting result is output.

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、所定の係数α、受信信号ベクトルxを用いて受信信号の信号検出を行う無線受信装置における無線信号分離方法であって、無線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の複素共役転置および当該伝搬路行列Hと前記係数αと単位行列Iとを用いてG=HH+αIより算出した行列Gの行ベクトルと列ベクトルとを前記順番リストSに従い並び替える並び替え処理と、前記行列Gを並び替えた行列から下三角行列Rを導き、前記伝搬路行列Hの列ベクトルが並び替えられた行列を前記下三角行列Rを用いて直交化することで行列Qを生成する行列R・行列Q生成処理と、前記行列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フィルタリング処理と、前記フィルタリングの結果と前記下三角行列Rの下三角構造を利用して、フィルタリングされた受信ベクトルに前進代入処理施して、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すことにより、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。 The present invention also provides a radio signal separation method in a radio reception apparatus that performs signal detection of a received signal using a propagation path matrix H, a predetermined coefficient α, and a received signal vector x in a MIMO (Multiple Input Multiple Output) system, For T elements in the transmission signal vector s of the signal transmitted by the wireless transmission device, the order of signal detection is determined by the correlation between the received power calculated from the propagation path matrix H and the propagation path. G = H H H + α 2 I using the detection order determination process for determining simultaneously and recording in the order list, the complex conjugate transposition of the propagation path matrix H, the propagation path matrix H, the coefficient α, and the unit matrix I A rearrangement process for rearranging the calculated row vector and column vector of the matrix G according to the order list S; a lower triangular matrix R is derived from the rearranged matrix G; A matrix R / matrix Q generation process for generating a matrix Q by orthogonalizing a matrix in which column vectors of H are rearranged using the lower triangular matrix R, and a reception vector using a complex conjugate transpose of the matrix Q Using the filtering process for filtering x, the filtering result, and the lower triangular structure of the lower triangular matrix R , a forward substitution process is performed on the filtered received vector, and the received signal is received one by one in the order of the signal detection. A forward substitution process for sequentially detecting the T transmission signals by repeating a process for performing a hard decision and a process for removing an interference component from another received signal by a hard-decision received signal, and the detected T pieces A rearrangement process for rearranging the transmission signals in the original order according to the order list and outputting the rearranged signals in the original spatial order. It is away method.

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、前記行列Gと順番リスト生成式に従って、前記順番リストを生成し、前記並び替え処理は、前記伝搬路行列Hを並び替えた結果の行列H’と、前記行列Gを並び替えた結果の行列G’とを出力し、前記行列R・行列Q生成処理は、前記行列G’から三角行列算出式を用いて下三角行列Rを導き、前記行列H’を前記下三角行列Rを用いて直交化して行列Qを生成して出力し、前記フィルタリング処理は、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を用いて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y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、前記前進代入処理によって得られた検出送信信号ベクトルを前記順番リストに従って並び替えた後で、その並び替え結果を出力することを特徴とする。 Further, the present invention is the above-described wireless signal separation method, wherein the detection order determination process generates the order list according to the matrix G and an order list generation formula, and the rearrangement process arranges the propagation path matrix H. A matrix H ′ as a result of replacement and a matrix G ′ as a result of rearranging the matrix G are output, and the matrix R / matrix Q generation processing uses the triangular matrix calculation formula from the matrix G ′ as a lower triangle. A matrix R is derived, and the matrix H ′ is orthogonalized by using the lower triangular matrix R to generate and output a matrix Q. The filtering processing includes a complex conjugate transpose of the matrix Q and the received signal vector x. A vector y is calculated by multiplication, and the forward substitution process calculates a detected transmission signal vector by a forward substitution calculation process using the column vector y and the lower triangular matrix R, and the detected transmission signal vector T Pieces The elements are detected in order, the interference component is calculated according to the interference component calculation formula, the soft decision detection signal is calculated by subtracting the interference component from the kth element y k of the column vector y, and the soft decision detection A hard decision is performed on the signal based on the constellation applied at the time of modulation on the transmission side to calculate a hard decision detection signal, and the order rearrangement process uses the detected transmission signal vector obtained by the forward substitution process. After rearranging according to the order list, the rearrangement result is output.

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、前記行列Gを分解して下三角行列を導き、当該下三角行列の逆行列Uのp行目におけるl次ノルムをd乗してβを算出し、前記下三角行列の逆行列Uについて算出した前記βの値を昇順に並び替え、当該並び替えで得た各数値を順番リストとして生成し、前記並び替え処理は、前記伝搬路行列Hを並び替えた結果の行列H’と、前記行列Gを並び替えた結果の行列G’とを出力し、前記行列R・行列Q生成処理は、前記行列G’から三角行列算出式を用いて下三角行列Rを導き、前記行列H’を前記下三角行列Rを用いて直交化して行列Qを生成して出力し、前記フィルタリング処理は、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を用いて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y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、前記前進代入処理によって得られた検出送信信号ベクトルを前記順番リストに従って並び替えた後で、その並び替え結果を出力することを特徴とする。 Also, in the radio signal separation method according to the present invention, the detection order determination process decomposes the matrix G to derive a lower triangular matrix, and calculates an l-order norm in the p-th row of the inverse matrix U of the lower triangular matrix. and multiply d l calculates beta p, rearranges the values of the beta p calculated for an inverse matrix U of the lower triangular matrix in ascending order, to generate the numerical values obtained in the rearrangement as ordered list, said arrangement The replacement process outputs a matrix H ′ as a result of rearranging the propagation path matrix H and a matrix G ′ as a result of the rearrangement of the matrix G, and the matrix R / matrix Q generation process includes the matrix G ′ A lower triangular matrix R is derived from 'using a triangular matrix calculation formula, and the matrix H' is orthogonalized using the lower triangular matrix R to generate and output a matrix Q. The filtering process Multiplying the complex conjugate transpose and the received signal vector x The forward substitution process calculates a detected transmission signal vector by a forward substitution calculation process using the column vector y and the lower triangular matrix R, and T elements of the detected transmission signal vector are calculated. Are sequentially detected, an interference component is calculated according to an interference component calculation formula, a soft decision detection signal is calculated by subtracting the interference component from the k th element y k of the column vector y, and the soft decision detection signal On the other hand, a hard decision is performed based on the constellation applied at the time of modulation on the transmission side, a hard decision detection signal is calculated, and the order rearrangement process uses the detected transmission signal vector obtained by the forward substitution process as described above. After sorting according to the order list, the sorting result is output.

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、所定の係数α、受信信号ベクトルxを用いて受信信号の信号検出を行う無線受信装置であって、無線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の複素共役転置および当該伝搬路行列Hと前記係数αと単位行列Iとを用いてG=HH+αIより算出した行列Gの行ベクトルと列ベクトルとを前記順番リストSに従い並び替える手段と、前記行列Gを並び替えた行列から三角行列Rを導き、前記伝搬路行列Hの列ベクトルが並び替えられた行列を前記三角行列を用いて直交化することで行列Qを生成する手段と、前記行列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手段と、前記三角行列Rを用いてフィルタリングされた受信ベクトルに後退代入処理または前進代入処理施して、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すことにより、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無線受信装置である。 The present invention also relates to a radio reception apparatus that performs signal detection of a received signal using a propagation path matrix H, a predetermined coefficient α, and a received signal vector x in a MIMO (Multiple Input Multiple Output) system, and the transmission of the radio transmission apparatus For the T elements in the transmission signal vector s of the transmitted signal, the order of signal detection is determined by the correlation between the received power calculated from the propagation path matrix H and the propagation path , and the order list A row vector and column of the matrix G calculated from G = H H H + α 2 I using the complex conjugate transpose of the channel matrix H, the channel matrix H, the coefficient α, and the unit matrix I Means for rearranging vectors in accordance with the order list S; and a triangular matrix R is derived from the matrix obtained by rearranging the matrix G, and a matrix in which the column vectors of the propagation path matrix H are rearranged is used as the triangular matrix. Means for generating the matrix Q by orthogonalizing, means for filtering the received vector x using the complex conjugate transpose of the matrix Q, and backward substitution processing for the received vector filtered using the triangular matrix R, or By performing forward substitution processing and repeating the processing of performing a hard decision on the received signal one by one in the order of the signal detection and the processing of removing the interference component to other received signals by the hard-decision received signal, the T pieces And a means for rearranging the detected T transmission signals in the order of the original transmitted spatial order according to the order list and outputting them. It is.

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、所定の係数α、受信信号ベクトルxを用いて受信信号の信号検出を行う無線受信装置であって、無線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の複素共役転置および当該伝搬路行列Hと前記係数αと単位行列Iとを用いてG=HH+αIより算出した行列Gの行ベクトルと列ベクトルとを前記順番リストSに従い並び替える並び替え手段と、前記行列Gを並び替えた行列から上三角行列Rを導き、前記伝搬路行列Hの列ベクトルが並び替えられた行列を前記上三角行列Rを用いて直交化することで行列Qを生成する行列R・行列Q生成手段と、前記行列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フィルタリング手段と、前記フィルタリングの結果と前記上三角行列Rの上三角構造を利用して、フィルタリングされた受信ベクトルに後退代入処理施して、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すことにより、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無線受信装置である。 The present invention also relates to a radio reception apparatus that performs signal detection of a received signal using a propagation path matrix H, a predetermined coefficient α, and a received signal vector x in a MIMO (Multiple Input Multiple Output) system, and the transmission of the radio transmission apparatus For the T elements in the transmitted signal vector s of the transmitted signal, the order of signal detection is simultaneously determined by the received power calculated from the propagation path matrix H and the correlation between the propagation paths. The matrix G calculated from G = H H H + α 2 I using the detection order determining means to be recorded in the list, the complex conjugate transpose of the channel matrix H, the channel matrix H, the coefficient α, and the unit matrix I Rearrangement means for rearranging row vectors and column vectors according to the order list S; an upper triangular matrix R is derived from the matrix obtained by rearranging the matrix G, and the column vector of the propagation path matrix H is rearranged. Matrix R / matrix Q generating means for generating a matrix Q by orthogonalizing the obtained matrix using the upper triangular matrix R, and filtering means for filtering a received vector x using a complex conjugate transpose of the matrix Q; Using the filtering result and the upper triangular structure of the upper triangular matrix R , a backward substitution process is performed on the filtered received vector to perform a hard decision on the received signal one by one in the order of the signal detection. By repeating the process of removing the interference component to the other received signals by the determined received signal, backward substitution means for sequentially detecting the T transmission signals, and the detected T transmission signals in the order list And a rearrangement means for rearranging and outputting in the original transmitted spatial order.

また本発明は、上述の無線受信装置において、前記検出順番決定手段は、前記行列Gと順番リスト生成式に従って、前記順番リストを生成し、前記並び替え手段は、前記伝搬路行列Hを並び替えた結果の行列H’と、前記行列Gを並び替えた結果の行列G’とを出力し、前記行列R・行列Q生成手段は、前記行列G’から三角行列算出式を用いて上三角行列Rを導き、前記行列H’を前記上三角行列Rを用いて直交化して行列Qを生成して出力し、前記フィルタリング手段は、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を用いて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y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、前記後退代入処理によって得られた検出送信信号ベクトルを前記順番リストに従って並び替えた後で、その並び替え結果を出力することを特徴とする。 In the wireless reception device according to the present invention, the detection order determination unit generates the order list according to the matrix G and an order list generation formula, and the rearrangement unit rearranges the propagation path matrix H. Matrix H ′ obtained as a result of rearranging the matrix G and the matrix G ′ obtained by rearranging the matrix G, and the matrix R / matrix Q generator generates an upper triangular matrix from the matrix G ′ using a triangular matrix calculation formula. R is derived, and the matrix H ′ is orthogonalized using the upper triangular matrix R to generate and output a matrix Q. The filtering means multiplies the complex conjugate transpose of the matrix Q and the received signal vector x. The backward substitution means calculates a detected transmission signal vector by backward substitution calculation processing using the column vector y and the upper triangular matrix R, and T of the detected transmission signal vectors is calculated. Elements of Are sequentially detected, an interference component is calculated according to an interference component calculation formula, a soft decision detection signal is calculated by subtracting the interference component from the k th element y k of the column vector y, and the soft decision detection signal On the other hand, a hard decision is made based on the constellation applied at the time of modulation on the transmission side, a hard decision detection signal is calculated, and the order rearranging means uses the detected transmission signal vector obtained by the backward substitution process as the After sorting according to the order list, the sorting result is output.

また本発明は、上述の無線受信装置において、前記検出順番決定手段は、前記行列Gを分解して上三角行列を導き、当該上三角行列の逆行列Uのp行目におけるl次ノルムをd乗してβを算出し、前記上三角行列の逆行列Uについて算出した前記βの値を昇順に並び替え、当該並び替えで得た各数値を順番リストとして生成し、前記並び替え手段は、前記伝搬路行列Hを並び替えた結果の行列H’と、前記行列Gを並び替えた結果の行列G’とを出力し、前記行列R・行列Q生成手段は、前記行列G’から三角行列算出式を用いて上三角行列Rを導き、前記行列H’を前記上三角行列Rを用いて直交化して行列Qを生成して出力し、前記フィルタリング手段は、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を用いて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y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、前記後退代入処理によって得られた検出送信信号ベクトルを前記順番リストに従って並び替えた後で、その並び替え結果を出力することを特徴とする。 According to the present invention, in the above-described wireless reception device, the detection order determination unit decomposes the matrix G to derive an upper triangular matrix, and calculates an l-order norm in the p-th row of the inverse matrix U of the upper triangular matrix d and l th power calculating the beta p, it rearranges the values of the beta p calculated for an inverse matrix U of the upper triangular matrix in ascending order, to generate the numerical values obtained in the rearrangement as ordered list, the rearrangement The means outputs a matrix H ′ resulting from rearranging the propagation path matrix H and a matrix G ′ resulting from rearranging the matrix G, and the matrix R / matrix Q generating means outputs the matrix G ′. The upper triangular matrix R is derived from the upper triangular matrix R using the upper triangular matrix R, the matrix H is orthogonalized using the upper triangular matrix R, and the matrix Q is generated and output. By multiplying the conjugate transpose and the received signal vector x The counter substitution means calculates a detection transmission signal vector by a backward substitution calculation process using the column vector y and the upper triangular matrix R, and calculates T elements of the detection transmission signal vector. Detecting in order, calculating an interference component according to an interference component calculation formula, subtracting the interference component from the k-th element y k of the column vector y, calculating a soft decision detection signal, On the other hand, a hard decision is performed based on the constellation applied at the time of modulation on the transmission side to calculate a hard decision detection signal, and the order rearranging means converts the detected transmission signal vector obtained by the backward substitution process into the order. After sorting according to the list, the sorting result is output.

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、所定の係数α、受信信号ベクトルxを用いて受信信号の信号検出を行う無線受信装置であって、無線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の複素共役転置および当該伝搬路行列Hと前記係数αと単位行列Iとを用いてG=HH+αIより算出した行列Gの行ベクトルと列ベクトルとを前記順番リストSに従い並び替える並び替え手段と、前記行列Gを並び替えた行列から下三角行列Rを導き、前記伝搬路行列Hの列ベクトルが並び替えられた行列を前記下三角行列Rを用いて直交化することで行列Qを生成する行列R・行列Q生成手段と、前記行列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フィルタリング手段と、前記フィルタリングの結果と前記下三角行列Rの下三角構造を利用して、フィルタリングされた受信ベクトルに前進代入処理施して、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すことにより、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無線受信装置である。 The present invention also relates to a radio reception apparatus that performs signal detection of a received signal using a propagation path matrix H, a predetermined coefficient α, and a received signal vector x in a MIMO (Multiple Input Multiple Output) system, and the transmission of the radio transmission apparatus For the T elements in the transmitted signal vector s of the transmitted signal, the order of signal detection is simultaneously determined by the received power calculated from the propagation path matrix H and the correlation between the propagation paths. The matrix G calculated from G = H H H + α 2 I using the detection order determining means to be recorded in the list, the complex conjugate transpose of the channel matrix H, the channel matrix H, the coefficient α, and the unit matrix I Rearrangement means for rearranging row vectors and column vectors according to the order list S, a lower triangular matrix R is derived from the matrix obtained by rearranging the matrix G, and the column vector of the propagation path matrix H is rearranged. Matrix R / matrix Q generating means for generating a matrix Q by orthogonalizing the obtained matrix using the lower triangular matrix R, and filtering means for filtering a received vector x using a complex conjugate transpose of the matrix Q. Then, using the filtering result and the lower triangular structure of the lower triangular matrix R , a forward substitution process is performed on the filtered received vector to perform a hard decision on the received signal one by one in the order of the signal detection. Forward substitution means for sequentially detecting the T transmission signals by repeating the process of removing the interference component to the other reception signals by the determined reception signal, and the detected T transmission signals in the order list And a rearrangement means for rearranging and outputting in the original transmitted spatial order.

また本発明は、上述の無線受信装置において、前記検出順番決定手段は、前記行列Gと順番リスト生成式に従って、前記順番リストを生成し、前記並び替え手段は、前記伝搬路行列Hを並び替えた結果の行列H’と、前記行列Gを並び替えた結果の行列G’とを出力し、前記行列R・行列Q生成手段は、前記行列G’から三角行列算出式を用いて下三角行列Rを導き、前記行列H’を前記下三角行列Rを用いて直交化して行列Qを生成して出力し、前記フィルタリング手段は、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を用いて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y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、前記前進代入処理によって得られた検出送信信号ベクトルを前記順番リストに従って並び替えた後で、その並び替え結果を出力するを備えることを特徴とする。 In the wireless reception device according to the present invention, the detection order determination unit generates the order list according to the matrix G and an order list generation formula, and the rearrangement unit rearranges the propagation path matrix H. The matrix H ′ obtained as a result of rearrangement and the matrix G ′ obtained as a result of rearranging the matrix G are output, and the matrix R / matrix Q generator generates a lower triangular matrix using a triangular matrix calculation formula from the matrix G ′. R is derived, and the matrix H ′ is orthogonalized using the lower triangular matrix R to generate and output a matrix Q. The filtering means multiplies the complex conjugate transpose of the matrix Q and the received signal vector x. The forward substitution means calculates a detected transmission signal vector by forward substitution calculation processing using the column vector y and the lower triangular matrix R, and T of the detected transmission signal vectors is calculated. Elements of Are sequentially detected, an interference component is calculated according to an interference component calculation formula, a soft decision detection signal is calculated by subtracting the interference component from the k th element y k of the column vector y, and the soft decision detection signal On the other hand, a hard decision is performed based on the constellation applied at the time of modulation on the transmission side, a hard decision detection signal is calculated, and the order rearranging means calculates the detected transmission signal vector obtained by the forward substitution process as described above. After rearranging according to the order list, the rearrangement result is output.

また本発明は、上述の無線受信装置において、前記検出順番決定手段は、前記行列Gを分解して下三角行列を導き、当該下三角行列の逆行列Uのp行目におけるl次ノルムをd乗してβを算出し、前記下三角行列の逆行列Uについて算出した前記βの値を昇順に並び替え、当該並び替えで得た各数値を順番リストとして生成し、前記並び替え手段は、前記伝搬路行列Hを並び替えた結果の行列H’と、前記行列Gを並び替えた結果の行列G’とを出力し、前記行列R・行列Q生成手段は、前記行列G’から三角行列算出式を用いて下三角行列Rを導き、前記行列H’を前記下三角行列Rを用いて直交化して行列Qを生成して出力し、前記フィルタリング手段は、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を用いて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y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、前記前進代入処理によって得られた検出送信信号ベクトルを前記順番リストに従って並び替えた後で、その並び替え結果を出力するを備えることを特徴とする。 According to the present invention, in the above-described wireless reception device, the detection order determination unit decomposes the matrix G to derive a lower triangular matrix, and calculates an l-order norm in the p-th row of the inverse matrix U of the lower triangular matrix d and l th power calculating the beta p, it rearranges the values of the beta p calculated for an inverse matrix U of the lower triangular matrix in ascending order, to generate the numerical values obtained in the rearrangement as ordered list, the rearrangement The means outputs a matrix H ′ resulting from rearranging the propagation path matrix H and a matrix G ′ resulting from rearranging the matrix G, and the matrix R / matrix Q generating means outputs the matrix G ′. The lower triangular matrix R is derived from the lower triangular matrix R using the triangular matrix calculation formula, the matrix H ′ is orthogonalized using the lower triangular matrix R to generate and output the matrix Q, and the filtering means includes the complex of the matrix Q By multiplying the conjugate transpose and the received signal vector x The forward substitution means computes a detection transmission signal vector by forward substitution calculation processing using the column vector y and the lower triangular matrix R, and calculates T elements of the detection transmission signal vector. Detecting in order, calculating an interference component according to an interference component calculation formula, subtracting the interference component from the k-th element y k of the column vector y, calculating a soft decision detection signal, On the other hand, a hard decision is performed based on the constellation applied at the time of modulation on the transmission side to calculate a hard decision detection signal, and the order rearranging means converts the detected transmission signal vector obtained by the forward substitution process into the order. After sorting according to the list, the sorting result is output.

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、所定の係数α、受信信号ベクトルxを用いて受信信号の信号検出を行う無線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、無線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の複素共役転置および当該伝搬路行列Hと前記係数αと単位行列Iとを用いてG=HH+αIより算出した行列Gの行ベクトルと列ベクトルとを前記順番リストSに従い並び替える処理と、前記行列Gを並び替えた行列から三角行列Rを導き、前記伝搬路行列Hの列ベクトルが並び替えられた行列を前記三角行列を用いて直交化することで行列Qを生成する処理と、前記行列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処理と、前記三角行列Rを用いてフィルタリングされた受信ベクトルに後退代入処理または前進代入処理施して、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すことにより、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。 Further, the present invention is a program executed by a computer of a radio reception apparatus that performs signal detection of a received signal using a propagation path matrix H, a predetermined coefficient α, and a received signal vector x in a MIMO (Multiple Input Multiple Output) system. The correlation between the received power calculated from the propagation path matrix H and the propagation path for the T elements in the transmission signal vector s of the signal transmitted by the wireless transmission apparatus. And a matrix calculated from G = H H H + α 2 I using the processing of recording in the order list, the complex conjugate transposition of the channel matrix H, the channel matrix H, the coefficient α, and the unit matrix I A process of rearranging the row vector and the column vector of G according to the order list S, a triangular matrix R is derived from the matrix obtained by rearranging the matrix G, and the column vector of the propagation path matrix H is A process of generating a matrix Q by orthogonalizing the rearranged matrix using the triangular matrix, a process of filtering a received vector x using a complex conjugate transpose of the matrix Q, and using the triangular matrix R The received vector filtered and subjected to backward substitution processing or forward substitution processing to perform a hard decision on the received signal one by one in the order of the signal detection and interference components to other received signals due to the hard judged received signal A process of sequentially detecting the T transmission signals by repeating the removal process, and a process of outputting the detected T transmission signals by rearranging them in the original transmitted spatial order according to the order list. Is a program that causes a computer to execute.

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、所定の係数α、受信信号ベクトルxを用いて受信信号の信号検出を行う無線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、無線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の複素共役転置および当該伝搬路行列Hと前記係数αと単位行列Iとを用いてG=HH+αIより算出した行列Gの行ベクトルと列ベクトルとを前記順番リストSに従い並び替える並び替え処理と、前記行列Gを並び替えた行列から上三角行列Rを導き、前記伝搬路行列Hの列ベクトルが並び替えられた行列を前記上三角行列Rを用いて直交化することで行列Qを生成する行列R・行列Q生成処理と、前記行列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フィルタリング処理と、前記フィルタリングの結果と前記上三角行列Rの上三角構造を利用して、フィルタリングされた受信ベクトルに後退代入処理施して、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すことにより、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。 Further, the present invention is a program executed by a computer of a radio reception apparatus that performs signal detection of a received signal using a propagation path matrix H, a predetermined coefficient α, and a received signal vector x in a MIMO (Multiple Input Multiple Output) system. The correlation between the received power calculated from the propagation path matrix H and the propagation path for the T elements in the transmission signal vector s of the signal transmitted by the wireless transmission apparatus. determined simultaneously by using a detection order determination process of recording the ordered list, the complex conjugate transpose and the channel matrix H of the channel matrix H and the coefficient alpha and matrix I G = H H H + α 2 I A rearrangement process for rearranging the row vector and the column vector of the matrix G calculated according to the order list S, and deriving an upper triangular matrix R from the rearranged matrix G, A matrix R / matrix Q generation process for generating a matrix Q by orthogonalizing a matrix in which column vectors of the propagation path matrix H are rearranged using the upper triangular matrix R, and complex conjugate transposition of the matrix Q are performed. A filtering process for filtering the received vector x using the filtering result and an upper triangular structure of the upper triangular matrix R, and performing a backward substitution process on the filtered received vector, so that one signal is detected in the order of the signal detection. The reverse substitution process for sequentially detecting the T transmission signals by repeating the process of performing a hard decision of the received signal and the process of removing the interference component to the other received signal by the hard-decided received signal, An order rearrangement process in which the detected T transmission signals are rearranged in the original transmitted spatial order according to the order list and output to the computer. To a program.

また本発明は、前記検出順番決定処理においては、前記行列Gと順番リスト生成式に従って、前記順番リストを生成し、前記並び替え処理においては、前記伝搬路行列Hを並び替えた結果の行列H’と、前記行列Gを並び替えた結果の行列G’とを出力し、前記行列R・行列Q生成処理においては、前記行列G’から三角行列算出式を用いて上三角行列Rを導き、前記行列H’を前記上三角行列Rを用いて直交化して行列Qを生成して出力し、前記フィルタリング処理においては、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は、前記列ベクトルyと前記上三角行列Rを用いて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y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は、前記後退代入処理によって得られた検出送信信号ベクトルを前記順番リストに従って並び替えた後で、その並び替え結果を出力する各処理をコンピュータに実行させるプログラムである。 In the detection order determination process, the order list is generated in accordance with the matrix G and the order list generation formula. In the rearrangement process, the propagation path matrix H is rearranged. And the matrix G as a result of rearranging the matrix G, and in the matrix R / matrix Q generation process, an upper triangular matrix R is derived from the matrix G ′ using a triangular matrix calculation formula, The matrix H ′ is orthogonalized using the upper triangular matrix R to generate and output a matrix Q. In the filtering process, the complex conjugate transpose of the matrix Q and the received signal vector x are multiplied. A vector y is calculated, and in the backward substitution process, a detected transmission signal vector is calculated by a backward substitution calculation process using the column vector y and the upper triangular matrix R, and the detected transmission signal vector is calculated. Are sequentially detected, an interference component is calculated according to an interference component calculation formula, and a soft decision detection signal is calculated by subtracting the interference component from the k-th element y k of the column vector y, The soft decision detection signal is subjected to a hard decision based on the constellation applied at the time of modulation on the transmission side to calculate a hard decision detection signal. In the order rearrangement process, the soft decision detection signal is obtained by the backward substitution process. This is a program for causing a computer to execute each process of rearranging the detected transmission signal vectors according to the order list and outputting the rearrangement result.

また本発明は、前記検出順番決定処理においては、前記行列Gを分解して上三角行列を導き、当該上三角行列の逆行列Uのp行目におけるl次ノルムをd乗してβを算出し、前記上三角行列の逆行列Uについて算出した前記βの値を昇順に並び替え、当該並び替えで得た各数値を順番リストとして生成し、前記並び替え処理においては、前記伝搬路行列Hを並び替えた結果の行列H’と、前記行列Gを並び替えた結果の行列G’とを出力し、前記行列R・行列Q生成処理においては、前記行列G’から三角行列算出式を用いて上三角行列Rを導き、前記行列H’を前記上三角行列Rを用いて直交化して行列Qを生成して出力し、前記フィルタリング処理においては、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は、前記列ベクトルyと前記上三角行列Rを用いて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y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は、前記後退代入処理によって得られた検出送信信号ベクトルを前記順番リストに従って並び替えた後で、その並び替え結果を出力する各処理をコンピュータに実行させるプログラムである。 Further, according to the present invention, in the detection order determination process, the matrix G is decomposed to derive an upper triangular matrix, and the l- th norm in the p-th row of the inverse matrix U of the upper triangular matrix is raised to the d 1 power to β p The β p values calculated for the inverse matrix U of the upper triangular matrix are rearranged in ascending order, and the numerical values obtained by the rearrangement are generated as an ordered list. In the rearrangement process, the propagation A matrix H ′ as a result of rearranging the path matrix H and a matrix G ′ as a result of rearranging the matrix G are output. In the matrix R / matrix Q generation processing, a triangular matrix is calculated from the matrix G ′. An upper triangular matrix R is derived using an equation, and the matrix H ′ is orthogonalized using the upper triangular matrix R to generate and output a matrix Q. In the filtering process, a complex conjugate transpose of the matrix Q Multiplying the received signal vector x In the backward substitution process, the detected transmission signal vector is calculated by the backward substitution calculation process using the column vector y and the upper triangular matrix R, and T detected transmission signal vectors are calculated. The elements are detected in order, the interference component is calculated according to the interference component calculation formula, the soft decision detection signal is calculated by subtracting the interference component from the kth element y k of the column vector y, and the soft decision detection The signal is subjected to a hard decision based on the constellation applied at the time of modulation on the transmission side to calculate a hard decision detection signal. In the order rearrangement process, the detected transmission signal vector obtained by the backward substitution process Are rearranged according to the order list, and then each process of outputting the rearrangement result is executed by a computer.

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、所定の係数α、受信信号ベクトルxを用いて受信信号の信号検出を行う無線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、無線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の複素共役転置および当該伝搬路行列Hと前記係数αと単位行列Iとを用いてG=HH+αIより算出した行列Gの行ベクトルと列ベクトルとを前記順番リストSに従い並び替える並び替え処理と、前記行列Gを並び替えた行列から下三角行列Rを導き、前記伝搬路行列Hの列ベクトルが並び替えられた行列を前記下三角行列Rを用いて直交化することで行列Qを生成する行列R・行列Q生成処理と、前記行列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フィルタリング処理と、前記フィルタリングの結果と前記下三角行列Rの下三角構造を利用して、フィルタリングされた受信ベクトルに前進代入処理施して、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すことにより、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。 Further, the present invention is a program executed by a computer of a radio reception apparatus that performs signal detection of a received signal using a propagation path matrix H, a predetermined coefficient α, and a received signal vector x in a MIMO (Multiple Input Multiple Output) system. The correlation between the received power calculated from the propagation path matrix H and the propagation path for the T elements in the transmission signal vector s of the signal transmitted by the wireless transmission apparatus. determined simultaneously by using a detection order determination process of recording the ordered list, the complex conjugate transpose and the channel matrix H of the channel matrix H and the coefficient alpha and matrix I G = H H H + α 2 I A rearrangement process for rearranging the row vector and the column vector of the matrix G calculated according to the order list S, and deriving a lower triangular matrix R from the rearranged matrix G, A matrix R / matrix Q generation process for generating a matrix Q by orthogonalizing a matrix in which column vectors of the propagation path matrix H are rearranged using the lower triangular matrix R, and complex conjugate transposition of the matrix Q are performed. Using the filtering process for filtering the received vector x using the filtering result and the lower triangular structure of the lower triangular matrix R, applying the forward substitution process to the filtered received vector, one in the order of the signal detection A forward substitution process for sequentially detecting the T transmission signals by repeating a process of performing a hard decision on the received signal and a process of removing an interference component to the other received signal by the hard-decided received signal, An order rearrangement process in which the detected T transmission signals are rearranged in the original transmitted spatial order according to the order list and output to the computer. To a program.

また本発明は、前記検出順番決定処理においては、前記行列Gと順番リスト生成式に従って、前記順番リストを生成し、前記並び替え処理においては、前記伝搬路行列Hを並び替えた結果の行列H’と、前記行列Gを並び替えた結果の行列G’とを出力し、前記行列R・行列Q生成処理においては、前記行列G’から三角行列算出式を用いて下三角行列Rを導き、前記行列H’を前記下三角行列Rを用いて直交化して行列Qを生成して出力し、前記フィルタリング処理においては、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は、前記列ベクトルyと前記下三角行列Rを用いて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y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は、前記前進代入処理によって得られた検出送信信号ベクトルを前記順番リストに従って並び替えた後で、その並び替え結果を出力する各処理をコンピュータに実行させるプログラムである。 In the detection order determination process, the order list is generated in accordance with the matrix G and the order list generation formula. In the rearrangement process, the propagation path matrix H is rearranged. And the matrix G resulting from the rearrangement of the matrix G, and in the matrix R / matrix Q generation process, a lower triangular matrix R is derived from the matrix G ′ using a triangular matrix calculation formula, The matrix H ′ is orthogonalized using the lower triangular matrix R to generate and output a matrix Q. In the filtering process, the complex conjugate transpose of the matrix Q and the received signal vector x are multiplied. A vector y is calculated, and in the forward substitution process, a detected transmission signal vector is calculated by forward substitution calculation processing using the column vector y and the lower triangular matrix R, and the detected transmission signal vector Are sequentially detected, an interference component is calculated according to an interference component calculation formula, and a soft decision detection signal is calculated by subtracting the interference component from the k-th element y k of the column vector y, The soft decision detection signal is subjected to a hard decision based on the constellation applied at the time of modulation on the transmission side to calculate a hard decision detection signal. In the order rearrangement process, the soft decision detection signal is obtained by the forward substitution process. This is a program for causing a computer to execute each process of rearranging the detected transmission signal vectors according to the order list and outputting the rearrangement result.

また本発明は、前記検出順番決定処理においては、前記行列Gを分解して下三角行列を導き、当該下三角行列の逆行列Uのp行目におけるl次ノルムをd乗してβを算出し、前記下三角行列の逆行列Uについて算出した前記βの値を昇順に並び替え、当該並び替えで得た各数値を順番リストとして生成し、前記並び替え処理においては、前記伝搬路行列Hを並び替えた結果の行列H’と、前記行列Gを並び替えた結果の行列G’とを出力し、前記行列R・行列Q生成処理においては、前記行列G’から三角行列算出式を用いて下三角行列Rを導き、前記行列H’を前記下三角行列Rを用いて直交化して行列Qを生成して出力し、前記フィルタリング処理においては、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は、前記列ベクトルyと前記下三角行列Rを用いて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y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は、前記前進代入処理によって得られた検出送信信号ベクトルを前記順番リストに従って並び替えた後で、その並び替え結果を出力する各処理をコンピュータに実行させるプログラムである。 Further, according to the present invention, in the detection order determination process, the matrix G is decomposed to derive a lower triangular matrix, and the l- th norm in the p-th row of the inverse matrix U of the lower triangular matrix is raised to the d 1 power to β p The β p values calculated for the inverse matrix U of the lower triangular matrix are rearranged in ascending order, and the numerical values obtained by the rearrangement are generated as an ordered list. In the rearrangement process, the propagation A matrix H ′ as a result of rearranging the path matrix H and a matrix G ′ as a result of rearranging the matrix G are output. In the matrix R / matrix Q generation processing, a triangular matrix is calculated from the matrix G ′. A lower triangular matrix R is derived using an equation, and the matrix H ′ is orthogonalized using the lower triangular matrix R to generate and output a matrix Q. In the filtering process, a complex conjugate transpose of the matrix Q Multiplying the received signal vector x In the forward substitution process, a detected transmission signal vector is calculated by forward substitution calculation processing using the column vector y and the lower triangular matrix R, and T detected transmission signal vectors are calculated. The elements are detected in order, the interference component is calculated according to the interference component calculation formula, the soft decision detection signal is calculated by subtracting the interference component from the kth element y k of the column vector y, and the soft decision detection The signal is subjected to a hard decision based on the constellation applied at the time of modulation on the transmission side to calculate a hard decision detection signal, and in the order rearrangement process, the detected transmission signal vector obtained by the forward substitution process Are rearranged according to the order list, and then each process of outputting the rearrangement result is executed by a computer.

また本発明は、上記プログラムのうち何れかを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体である。   The present invention is also a computer-readable recording medium on which any one of the above programs is recorded.

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、次に三角分解演算により列ベクトルが並び替えられたシステム伝達係数行列の三角化を図り、更にその三角行列を用いてシステム伝達係数行列の直交化を行う。そして最後に伝達係数行列の三角構造を利用して後退代入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無線受信装置の信号検出装置を提供することができる。
In the prior art, signal detection order determination and signal extraction vector generation for T transmission signals are performed by T pseudo inverse matrix operations, and transmission signals are detected in order using the extraction vectors. However, in the present invention, without first calculating the pseudo inverse matrix, first, the detection order is determined by a novel method, and then the system transfer coefficient matrix in which the column vectors are rearranged by triangulation is attempted. Further, the system transfer coefficient matrix is orthogonalized using the triangular matrix. Finally, using the triangular structure of the transfer coefficient matrix, T transmission signals are detected by backward substitution or forward substitution, and are rearranged in the original transmitted spatial order and output.
Thus, according to the above-described embodiment, it is not necessary to perform the pseudo inverse matrix calculation, and main calculation amounts are the detection order determination calculation, the QR decomposition calculation, and the backward or forward substitution calculation. Accordingly, the required calculation amount is extremely small as compared with the conventional SIC method. Therefore, it is possible to provide a signal detection device for a wireless reception device that has a smaller amount of processing operation and a smaller required operation circuit scale than conventional ones.

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、無線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。   Further, according to the present invention, since there is no calculation of the pseudo inverse matrix, the required storage capacity is small. Thereby, the required storage device capacity of the signal detection device of the wireless reception device can be reduced.

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無線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。   Further, according to the present invention, since the required arithmetic circuit scale and the storage device are small, it is possible to easily reduce the size and weight of the signal detection device of the wireless reception device.

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、新規な方法により検出順番を決定し、次に三角分解演算により列ベクトルが並び替えられたシステム伝達係数行列の三角化を図り、更にその三角行列を用いてシステム伝達係数行列の直交化を行う。そして最後に伝達係数行列の三角構造を利用して後退代入あるいは前進代入でT個の送信信号を検出する。このため、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。つまり無線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。   According to the present invention, instead of T pseudo-inverse matrix operations, the detection order is determined by a novel method, and then the system transfer coefficient matrix in which the column vectors are rearranged by triangulation is triangulated. Further, the system transfer coefficient matrix is orthogonalized using the triangular matrix. Finally, T transmission signals are detected by backward substitution or forward substitution using the triangular structure of the transfer coefficient matrix. For this reason, the processing delay is greatly reduced. As a result, even when the number of transmission antennas is large, real-time processing is possible without increasing the clock frequency in the arithmetic circuit. That is, the processing delay of the signal detection device of the wireless reception device can be reduced.

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MMSE−SIC方式による電力消費量よりも本発明の無線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。   Further, according to the present invention, since the required power consumption is proportional to the required arithmetic circuit scale, the operation clock frequency, and the like, the signal detection device of the wireless reception device of the present invention has more power than the power consumption by the conventional MMSE-SIC method. Consumption is reduced. Therefore, it is possible to realize a long operating time of the MIMO system operated by the battery.

また本発明によれば、無線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。   In addition, according to the present invention, in the economical implementation of the signal detection device of the wireless reception device in hardware and software, the above-described effects can reduce the manufacturing cost and make it suitable for mass production.

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。
Hereinafter, a wireless communication system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a first diagram showing a configuration of a MIMO-OFDM system.
FIG. 2 is a second diagram showing the configuration of the MIMO-OFDM system.
FIG. 3 is a first diagram illustrating a configuration of the MIMO-Single system.
FIG. 4 is a second diagram showing the configuration of the MIMO-Single system.
In these MIMO systems, the system configuration shown in FIGS. 1 and 3 processes channel coding and symbol mapping in one series. Further, the system shown in FIGS. 2 and 4 is newly provided with a configuration for processing T signal sequences in parallel according to the number T of transmission antennas.

MIMOシステムの無線送信装置(Transmitter)においては、T個の送信信号s(t=1,2,・・・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システムの無線受信装置(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x(r=1,2,・・・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^s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が本質は空間多重化された信号から、無線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。 In a radio transmission apparatus (Transmitter) of a MIMO system, after T baseband modulation and passband processing are performed on T transmission signals s t (t = 1, 2,... T), space is transmitted from T transmission antennas. Is sent to. In addition, in the MIMO system radio receiver (Receiver), T transmission signals multiplexed in space are received using R reception antennas, and after R band processing and baseband demodulation, R R signals are received. A received signal x r (r = 1, 2,... R) is input to the signal detection device. The signal detection apparatus (Signal Detector) has a function of detecting a signal spatially multiplexed, and outputs the T number of detection signals ^ s t detected by this processing. Here, the signal detection may be referred to as signal separation or interference canceller, but the essence is to detect a signal for each transmission system transmitted by the wireless transmission device from a spatially multiplexed signal.

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sと、R個の受信信号xとの関係を式(1)で表現できる。 In MIMO-OFDM system and MIMO-Single system can be expressed with its T transmit signal s t, the relationship between the R received signals x r in equation (1).

Figure 0004722785
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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R×T(R行T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sは無線送信装置における4番目の送信アンテナにより送信された送信信号、xは無線受信装置における2番目の受信アンテナにより受信された受信信号、wは無線受信装置における1番目の受信アンテナで加わった雑音成分、h3,2は無線送信装置における2番目の送信アンテナと無線受信装置における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。 In this equation (1), “s” represents a transmission signal vector of T × 1 (T rows and 1 column). “X” represents a received signal vector of R × 1 (R rows and 1 column). “W” represents an R × 1 noise component vector. “H” represents a system transfer coefficient matrix of R × T (R rows and T columns). All subscript numbers represent spatial indexes. For example, s 4 is a transmission signal transmitted by the fourth transmission antenna in the wireless transmission device, x 2 is a reception signal received by the second reception antenna in the wireless reception device, and w 1 is the first reception in the wireless reception device. Noise components added by the antenna, h 3 and 2 , represent transmission coefficients in the radio link connecting the second transmission antenna in the radio transmission apparatus and the third reception antenna in the radio reception apparatus. Furthermore, in the MIMO-OFDM system, the above equation (1) can be expressed as the following equation (2).

Figure 0004722785
Figure 0004722785

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。 In this equation (2), n represents a time index. K represents a frequency index. Further, Expression (2) limits Expression (1) to a mathematical relationship between T transmission signals and R reception signals in the kth subcarrier of the nth OFDM signal at the time. Further, in the MIMO-Single system, Expression (1) can be expressed as Expression (3).

Figure 0004722785
Figure 0004722785

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伝搬路行列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無線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システムにおける無線受信装置の信号検出方法について説明する。 In this formula (3), n represents a time index. Further, Expression (3) limits Expression (1) to a mathematical relationship between T transmission signals and R reception signals in the n-th single carrier modulation signal. However, since the signal detection method of the present invention can be implemented in the same manner for all time indexes and frequency indexes in the MIMO system, n and k are omitted in the following description. If it is necessary to re-estimate the value of the propagation path matrix H as time and frequency change, the estimation process is performed. Further, it is assumed that the frequency and time are normally synchronized between the transmitting and receiving apparatuses in the MIMO system. Hereinafter, a signal detection method of the radio reception apparatus in the MIMO system shown in FIGS. 1 to 4 will be described.

<実施例1>
無線受信装置内の信号検出装置への入力が伝搬路行列Hと係数α、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=[s,s,・・・,s]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)伝搬路行列Hの列ベクトルおよび行列Gの行と列ベクトルをステップS1aで決めた順番リストSに従い並べ替えを行って、行列H’および行列G’を算出する。
(ステップS1c)行と列ベクトルが並べ替えられた行列G’を上三角行列Rに分解する。また上三角行列Rを用いて、列ベクトルが並べ替えられた行列H’を直交化し、行列Qを生成する。
(ステップS1d)行列Q複素共役転置を用いて受信ベクトルxをフィルタリングする。
(ステップS1e)Rの上三角構造を利用し、後退代入によりT個の送信信号を順次に検出する。
(ステップS1f)検出されたT個の送信信号をリストSに従い、元の送信された空間順番(アンテナ順番)に並べ直して出力する。
ここで、信号検出装置はステップS1eの処理のみが反復計算を含むが、それ以外のステップS1a〜1d、1fの処理については1回のみ実行すればよい。
<Example 1>
Assume that the input to the signal detection device in the wireless reception device is the propagation path matrix H, the coefficient α, and the reception signal vector x, and the signal output through the signal detection processing according to the present embodiment is the detection signal ^ s (symbol ^ Indicates a hat), the signal detection device
(Step S1a) With respect to T elements s = [s 1 , s 2 ,..., S T ] in the transmission signal vector s, the order of signal detection is simultaneously determined and the list S is obtained. Record.
(Step S1b) The matrix H ′ and the matrix G ′ are calculated by rearranging the column vector of the propagation path matrix H and the row and column vectors of the matrix G according to the order list S determined in Step S1a.
(Step S1c) The matrix G ′ in which the row and column vectors are rearranged is decomposed into an upper triangular matrix R. Also, using the upper triangular matrix R, the matrix H ′ in which the column vectors are rearranged is orthogonalized to generate a matrix Q.
(Step S1d) The received vector x is filtered using the matrix Q complex conjugate transpose.
(Step S1e) Using the upper triangular structure of R, T transmission signals are sequentially detected by backward substitution.
(Step S1f) According to the list S, the detected T transmission signals are rearranged in the original transmitted spatial order (antenna order) and output.
Here, in the signal detection apparatus, only the process of step S1e includes iterative calculation, but the processes of other steps S1a to 1d and 1f need only be executed once.

なお、上述のステップS1cの行列分解は、あるT行T列のエルミート行列A(つまりA=A)を分解して、T行T列の上三角行列Rを導く為に行う処理であり、式(4)で表すことができる。 The matrix decomposition in step S1c described above is a process performed to decompose a Hermitian matrix A (that is, A H = A) of a certain T row and T column and derive an upper triangular matrix R of T row and T column, It can be expressed by equation (4).

Figure 0004722785
Figure 0004722785

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=[s,s,・・・,s]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。そして、式(1)のように定義された伝搬路行列Hを用いて、式(5)により行列Gを算出する。
Next, the details of the above-described processes (step S1a) to (step S1f) will be described.
<About Step S1a>
For the T elements s = [s 1 , s 2 ,..., S T ] in the transmission signal vector s, the respective signal detection orders are simultaneously determined and recorded in the list S. Then, the matrix G is calculated by Expression (5) using the propagation path matrix H defined as Expression (1).

Figure 0004722785
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ここで係数α=σ/σでり、σとσはそれぞれ雑音成分の分散と送信信号の分散を表す。仮に、σとσの値が既知でなければ、それらを推定してその推定値を用いて係数αを求めることが可能である。また、係数αをMIMOシステムの要求条件に合わせて他の値に設定することも可能である。例えば、係数α=0と設定する。係数α=0の場合にはG=HHとなる。 Here, the coefficient α = σ w / σ s , where σ w and σ s represent the variance of the noise component and the variance of the transmission signal, respectively. If the values of σ w and σ s are not known, it is possible to estimate them and obtain the coefficient α using the estimated values. Also, the coefficient α can be set to other values according to the requirements of the MIMO system. For example, the coefficient α = 0 is set. When the coefficient α = 0, G = H H H.

次に行列Gの要素を用いて、式(6)によりVを算出する。ただしv(i,j)は式(7)のように定義される。 Next, using the elements of the matrix G, V p is calculated by Equation (6). However, v (i, j) is defined as in equation (7).

Figure 0004722785
Figure 0004722785

Figure 0004722785
Figure 0004722785

式(7)においてd〜d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(8)によりVを用いてβを算出する。 In Expression (7), d 1 to d 5 are values determined according to the system requirements of the MIMO system according to the present embodiment. Next, β p is calculated using V p according to equation (8).

Figure 0004722785
Figure 0004722785

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βの値はβからβまでT個算出する。そして、算出したT個のβを式(9)のように大小を比較して降順に並び替える。 Here, since the propagation path matrix H has T column vectors, T values of β p are calculated from β 1 to β T accordingly. Then, the calculated T β p are rearranged in descending order by comparing the magnitudes as shown in Equation (9).

Figure 0004722785
Figure 0004722785

式(9)においてT=3である場合、ある伝搬路行列Hに対してβ=0.3,β=5.7、β=1.8と仮定する。すると式(9)によりβ≧β≧β→βp1≧βp2≧βp3,p=2,p=3,p=1となる。 When T = 3 in Equation (9), it is assumed that β 1 = 0.3, β 2 = 5.7, and β 3 = 1.8 for a certain channel matrix H. Then, according to the equation (9), β 2 ≧ β 3 ≧ β 1 → β p1 ≧ β p2 ≧ β p3 , p 1 = 2, p 2 = 3, p 3 = 1.

次に式(9)の大小比較と並び替えで得られたpからpまでの数値を式(10)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(6)〜(10)を順番リスト生成式とする。 Next, the numerical values from p 1 to p T obtained by the magnitude comparison and rearrangement in Expression (9) are recorded as a detection order list S of T transmission signals as in Expression (10). Expressions (6) to (10) are taken as an order list generation expression.

Figure 0004722785
Figure 0004722785

上記の通り、T=3、ある伝搬路行列Hに対してβ=0.3,β=5.7、β=1.8と仮定すると、S={p,p,p}={1,3,2}となる。つまり送信信号sは1番目に、sは2番目に、sは3番目に検出することを意味する。なおp(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。 As described above, assuming T = 3, β 1 = 0.3, β 2 = 5.7, and β 3 = 1.8 for a certain channel matrix H, S = {p 3 , p 2 , p 1 } = { 1, 3, 2 }. That is, the transmission signal s 2 is detected first , s 3 is detected second, and s 1 is detected third. Note that p k (k = 1,..., T) means that the transmission signal s pk is detected k-th.

<ステップS1bの処理について>
次に伝搬路行列Hの列ベクトルおよび行列Gの行と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(11)と(12)はその並び替えを行うために用いる数式である。
<About Step S1b>
Next, the column vector of the propagation path matrix H and the row and column vectors of the matrix G are rearranged according to the order list S determined in step S1a. Expressions (11) and (12) are mathematical expressions used for the rearrangement.

Figure 0004722785
Figure 0004722785

Figure 0004722785
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この式(11)、式(12)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e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(11)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路行列をH’と表す。例えばS={p,p,p}={1,3,2}の場合ではP=[ep3,ep2,ep1]=[e,e,e]である。従って式(13)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。 In Expressions (11) and (12), P corresponds to a rearrangement matrix, and its column vector is composed of e pT ,..., E p2 , e p1 . Here, e k is a column vector of T rows and 1 column, the k th element is 1 and the others are 0. A propagation path matrix after rearrangement as shown in Expression (11) or after processing equivalent to the rearrangement is represented as H ′. For example in the case of S = {p 3, p 2 , p 1} = {1,3,2} is P = [e p3, e p2 , e p1] = [e 1, e 3, e 2]. Therefore, the column vector of H is rearranged by P as shown in Expression (13).

Figure 0004722785
Figure 0004722785

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。行列Gについては行と列の両方が式(12)に従って並べ替えられる。 In this case, the multiplication of the matrices H and P does not actually require a mathematical operation, and the matrix P may be rearranged according to the order list S and the column vectors of H are rearranged. That is, even when step S1b is actually implemented, the H column vectors may be rearranged according to the list S. For matrix G, both rows and columns are reordered according to equation (12).

<ステップS1cの処理について>
次にステップS1bで行列Gについて行と列が並べ替えられた行列G’を分解し上三角行列Rを導く。また上三角行列Rを用いて、列ベクトルが並べ替えられた行列H’を直交化し、行列Qを生成する。行列G’を分解して上三角行列Rを導く処理は式(14)で表される。
<Regarding Step S1c>
Next, in step S1b, the matrix G ′ in which rows and columns are rearranged for the matrix G is decomposed to derive an upper triangular matrix R. Also, using the upper triangular matrix R, the matrix H ′ in which the column vectors are rearranged is orthogonalized to generate a matrix Q. The process of decomposing the matrix G ′ to derive the upper triangular matrix R is expressed by Expression (14).

Figure 0004722785
Figure 0004722785

なお式(14)のように上三角行列Rを導く方法はいくつか考えられる。例えば、Gaxpy Cholesky分解法やOuter Product Cholesky分解法などである。どのような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される。また行列Qの生成は、列ベクトルにおける左からの順番をq(t=1,2,・・・T)とすると、式(15)によって直交化する。 There are several methods for deriving the upper triangular matrix R as shown in Equation (14). For example, Gaxpy Cholesky decomposition method or Outer Product Cholesky decomposition method. What kind of decomposition method to use is determined based on implementation considerations. Further, the generation of the matrix Q is orthogonalized by Expression (15), where q t (t = 1, 2,... T) is the order from the left in the column vector.

Figure 0004722785
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つまり、式(15)を用いて、行列H’の列ベクトルに対して、左から右へ順番に直交化し、得られた結果を行列Qとする。 That is, using the equation (15), the column vector of the matrix H ′ is orthogonalized in order from left to right, and the obtained result is defined as a matrix Q.

<ステップS1dの処理について>
次にステップS1cで算出した行列Qの複素共役転置を使って列ベクトルyを算出し、式16で示すように、受信ベクトルxをフィルタリングする。
<About Step S1d>
Next, the column vector y is calculated using the complex conjugate transpose of the matrix Q calculated in step S1c, and the received vector x is filtered as shown in Expression 16.

Figure 0004722785
Figure 0004722785

ここでs’は行列P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と干渉成分ベクトルの合成を表す。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と干渉成分とを合成した列ベクトルvとで構成されている。 Here, s ′ represents a matrix in which the order of the elements of the transmission signal vector s is rearranged by the matrix PT . V represents the synthesis of the noise component vector and the interference component vector after the linear filtering process. The column vector y includes a column vector v obtained by multiplying the matrix R and the column vector s ′ and synthesizing the noise component and the interference component.

<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(17)のように要素ごとに書き表すことができる。
<About Step S1e>
Next, using the upper triangular structure of R, T transmission signals are sequentially detected by backward substitution. The calculated column vector y can be written for each element as shown in equation (17).

Figure 0004722785
Figure 0004722785

式(17)においてrk,k、rk,i、v(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(18)、式(19)、式(20)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(18)では、送信信号s 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^m=0となる。また式(19)では列ベクトルのk番目要素yから干渉成分^mを減算し、送信信号の軟判定結果’(の記号はチルダを示す)を求める演算である。また式(20)は式(19)で得られた軟判定結果’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。 In Equation (17), r k, k , r k, i , v k (k = T,..., 1) represent elements in the matrix R and the vector v, respectively. In the backward substitution process, the following three expressions (18), (19), and (20) are calculated from k = T to k = 1 (that is, k = T, T−1,..., 1). Repeat. Expression (18) is an operation (interference component calculation expression) for calculating an interference component for the transmission signal s k . In this calculation, when K = T, the interference component is 0, that is, ^ m T = 0. The subtracting the interference component ^ m k from the k-th element y k of the column vector Equation (19), the soft decision result ~ s k 'of the transmission signal (~ symbol indicates the tilde) is a calculation for obtaining a. The equation (20) is a process of performing a hard decision based on the cons sauce Deployment applied during modulation at the transmission side with respect to formula (19) soft decision result ~ s k obtained in '.

Figure 0004722785
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Figure 0004722785
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Figure 0004722785
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そして上記式(18)〜(20)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’=[^s’,^s’,…,^s’]が得られる。 Then, the processing according to the above equations (18) to (20) is executed T times from k = T to k = 1, and the transmission signal vector ^ s' = [^ s 1 ', ^ s 2 ', ..., ^ s T '] T is obtained.

<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(21)のように行列Pの転置を用いて、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。
<Regarding Step S1f>
Next, the T transmission signals detected are rearranged in the original transmitted spatial order (antenna order) according to the order list S and output. Using the transpose of the matrix P as shown in Expression (21), the rearrangement processing of the order of the transmission signal ^ s ′ detected in Step S1e is performed. The matrix P is the same as the matrix P obtained according to the detection order list S in the process of step S1b.

Figure 0004722785
Figure 0004722785

例えば、ステップS1bと同様に、S={p,p,p}={1,3,2}の場合ではP=[e,e,e]=[e,e,eである。従って式(22)で示すように^sの各要素がPによって並べ替えられる。 For example, similarly to step S1b, in the case of S = {p 3 , p 2 , p 1 } = { 1 , 3 , 2 }, P = [e 1 , e 3 , e 2 ] = [e 1 , e 3 , E 2 ] T. Therefore, each element of ^ s ' is rearranged by P as shown in Expression (22).

Figure 0004722785
Figure 0004722785

ここで式(22)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、無線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、無線受信装置の次の処理部が処理を行う。   Here, the multiplication of the matrix P and ^ s' shown in the equation (22) does not actually require a mathematical operation, and the signal detection apparatus inside the wireless reception apparatus has the matrix P according to the order list S. It only needs to have a function to sort the elements of '. After the rearrangement processing is completed, the detected transmission signal vector ^ s is output from the signal detection device, and the next processing unit of the wireless reception device performs the processing.

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または情報のパイプライン(配線)を表す。
Next, the configuration of the signal detection device will be described.
FIG. 5 is a first diagram illustrating a function processing unit of the signal detection device.
FIG. 6 is a second diagram illustrating the function processing unit of the signal detection device.
FIG. 7 is a third diagram illustrating the function processing unit of the signal detection device.
First, in FIG. 5, function processing units denoted by reference numerals 11 to 16 correspond to function processing units that perform processes corresponding to the above-described steps S1a to S1f, respectively. Here, the function processing unit means a circuit group in the signal detection device or a program group executed by the device. Reference numeral 17 represents a readable / writable storage device or an information pipeline (wiring).

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(またはパイプライン)17から伝搬路行列Hと係数αを読み取るか或いは受け取り、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(またはパイプラインへ出力する)。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(またはパイプライン)17から伝搬路行列Hと係数αを読み取るか或いは受け取り、式(5)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(またはパイプラインへ出力する)。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(またはパイプライン)17から行列Gを読み取るか或いは受け取り、式(6)〜式(10)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(またはパイプラインへ出力する)。   Reference numeral 11 denotes a detection order determination processing unit (Ordering). The detection order determination processing unit 11 reads or receives the propagation path matrix H and the coefficient α from the storage device (or pipeline) 17, calculates the order list S and the matrix G by arithmetic processing, and writes them to the storage device 17. (Or output to the pipeline). As shown in FIG. 6, the configuration of the detection order determination processing unit 11 is further divided into 11a and 11b. Reference numeral 11a denotes a matrix G calculation processing unit (G Computation). 11a reads or receives the propagation path matrix H and the coefficient α from the storage device (or pipeline) 17, calculates the matrix G according to the equation (5), and records it in the storage device 17 (or outputs it to the pipeline). To do). Reference numeral 11b denotes an order list determination processing unit (S Determination). The order list determination processing unit 11b reads or receives the matrix G from the storage device (or pipeline) 17, generates a signal detection order list S according to the equations (6) to (10), and stores it in the storage device 17. Write (or output to pipeline).

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(またはパイプライン)17から信号検出順番リストSと伝搬路行列Hと行列Gとを読み取るか或いは受け取り、信号検出順番リストSに従って伝搬路行列Hと行列Gとを並び替えた後で、その結果H’とG’を記憶デバイス17へ書込む(またはパイプラインへ出力する)。   Reference numeral 12 denotes a channel matrix vector rearrangement processing unit (Column Exchange). The propagation path matrix vector rearrangement processing unit 12 reads or receives the signal detection order list S, the propagation path matrix H, and the matrix G from the storage device (or pipeline) 17 and receives the propagation path matrix H and the propagation path matrix H according to the signal detection order list S. After rearranging the matrix G, the results H ′ and G ′ are written into the storage device 17 (or output to the pipeline).

また符号13は行列R/行列Q生成部(R,Q Generation)である。行列R/行列Q生成部13は記憶デバイス(またはパイプライン)17から行列H’行列Gを読み取るか或いは受け取り、式(4)に従った処理によって行列Rを導き、さらに式(15)によって行列H’を直交化し行列Qを算出する。またそれらを記憶デバイス17に書込む(またはパイプラインへ出力する)。   Reference numeral 13 denotes a matrix R / matrix Q generator (R, Q Generation). The matrix R / matrix Q generator 13 reads or receives the matrix H ′ matrix G from the storage device (or pipeline) 17, derives the matrix R by the processing according to the equation (4), and further derives the matrix R by the equation (15). The matrix Q is calculated by orthogonalizing H ′. They are written to the storage device 17 (or output to the pipeline).

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(またはパイプライン)17から行列Qと受信信号ベクトルxを読み取るか或いは受け取り、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(またはパイプラインへ出力する)。 Reference numeral 14 denotes a filtering processing unit (Q H Filtering). The filtering processing unit 14 reads or receives the matrix Q and the received signal vector x from the storage device (or pipeline) 17, calculates the vector y by multiplying the complex conjugate transpose of Q and x, and stores it in the storage device. Write to 17 (or output to pipeline).

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(またはパイプライン)17から列ベクトルyと行列Rを読み取るか或いは受け取り、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(またはパイプラインへ出力する)。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^s’から^s’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(またはパイプライン)17からrk,iと^s’(i=k+1,k+2,…,T)を読み取るか或いは受け取り、式(18)に従って干渉成分^m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(またはパイプライン)17から列ベクトルyのk番目の要素yを読み取るか或いは受け取り、当該要素yから干渉成分^mを減算することにより軟判定検出信号’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’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^s’を算出し、それを記憶デバイス17に書込む(またはパイプラインへ出力する)。 Reference numeral 15 denotes a backward substitution processing unit (Back Substitution). The backward substitution processing unit 15 reads or receives the column vector y and the matrix R from the storage device (or pipeline) 17, calculates the detected transmission signal vector ^ s' by the backward substitution calculation process, and detects the detected transmission signal vector ^ Write s to the storage device 17 (or output to the pipeline). As shown in FIG. 7, the backward substitution processing unit 15 further includes functional processing units of an interference component calculation processing unit (Interference Computation) 15a, a subtraction processing unit (subtractor) 15b, and a quantization processing unit (Quantiztion) 15c. Yes. Until From k = T a k = 1, is detected in the order of 'the elements of ^ s T' detect signal vector ^ s each functional processing unit with T times in FIG. 7 to ^ s 1 '. Then, the interference component calculation processing unit 15a reads or receives r k, i and ^ s i ′ (i = k + 1, k + 2,..., T) from the storage device (or pipeline) 17, and performs interference according to the equation (18). The component ^ mk is calculated and sent to the subtraction processing unit 15b. The subtraction processing unit 15b or receive reading k-th element y k column vectors y from a storage device (or pipeline) 17, soft decision detection signal by subtracting the interference component ^ m k from the element y k calculating a ~ s k ', and sends it to the quantization processing unit 15c. Then, the quantization processing unit 15c makes a hard decision based on the constellation applied at the time of modulation to the soft decision detection signal ˜s k ′ that has received the input, and the hard decision detection signal s k ′. Is written into the storage device 17 (or output to the pipeline).

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(またはパイプライン)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。   Reference numeral 16 denotes an order rearrangement processing unit (Row Exchange). The order rearrangement processing unit 16 reads ^ s 'and the order list S from the storage device (or pipeline) 17, sorts ^ s' in accordance with the order list S, and then sends the transmission signal vector ^ s as a result. Output from the detection device.

<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、無線受信装置内の信号検出装置への入力が伝搬路行列Hと係数α、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=[s,s,・・・,s]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及びGの行ベクトルと列ベクトルを順番リストSに従い並べ替えを行って、行列H’および行列G’を算出する。
(ステップS2c)行ベクトルと列ベクトルが並べ替えられた行列G’から下三角行列Rを導き、その下三角行列Rを用いて、列ベクトルが並べ替えられた行列H’を直交化し、行列Qを生成する。
(ステップS2d)行列Qの複素共役転置を用いて受信ベクトル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の処理のみを反復計算するが、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。
<Example 2>
Next, Example 2 will be described.
As in the first embodiment, it is assumed that the input to the signal detection device in the wireless reception device is the propagation path matrix H, the coefficient α, and the reception signal vector x, and the signal output through the signal detection processing according to the present embodiment is the detection signal. When ^ s, the signal detection device is
(Step S2a) For the T elements s = [s 1 , s 2 ,..., S T ] in the transmission signal vector s, the order of signal detection is simultaneously determined, and the order list S To record.
(Step S2b) Next, the signal detection apparatus rearranges the row and column vectors of the propagation path matrices H and G according to the order list S, and calculates the matrix H ′ and the matrix G ′.
(Step S2c) The lower triangular matrix R is derived from the matrix G ′ in which the row vector and the column vector are rearranged, and the lower triangular matrix R is used to orthogonalize the matrix H ′ in which the column vector is rearranged. Is generated.
(Step S2d) The received vector x is filtered using the complex conjugate transpose of the matrix Q.
(Step S2e) Using the lower triangular structure of the lower triangular matrix R, T transmission signals are sequentially detected by forward substitution.
(Step S2f) The detected T transmission signals are rearranged in the original transmitted spatial order (antenna order) according to the list S and output.
Here, the signal detection apparatus repeatedly calculates only the process 2e, but the other processes 2a to 2d and 2f need only be executed once.

なお、上述のステップS2cの行列分解は、あるT行T列のエルミート行列A(つまりA=A)を分解して、T行T列の上三角行列Rを導く為に行う処理であり、式(23)で表すことができる。 The matrix decomposition in step S2c described above is a process performed to decompose a Hermitian matrix A of T rows and T columns (that is, A H = A) to derive an upper triangular matrix R of T rows and T columns, It can be represented by formula (23).

Figure 0004722785
Figure 0004722785

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=[s,s,・・・,s]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。そして、式(1)のように定義された伝搬路行列Hを用いて、式(24)により行列Gを算出する。
Next, details of the above-described processes of (Step S2a) to (Step S2f) will be described.
<About Step S2a>
For the T elements s = [s 1 , s 2 ,..., S T ] in the transmission signal vector s, the respective signal detection orders are simultaneously determined and recorded in the list S. Then, the matrix G is calculated by Expression (24) using the propagation path matrix H defined as Expression (1).

Figure 0004722785
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ここで係数α=σ/σでり、σとσはそれぞれ雑音成分の分散と送信信号の分散を表す。仮に、σとσの値が既知でなければ、それらを推定してその推定値を用いて係数αを求めることが可能である。また、係数αをMIMOシステムの要求条件に合わせて他の値に設定することも可能である。例えば、係数α=0と設定する。係数α=0の場合にはG=HHとなる。 Here, the coefficient α = σ w / σ s , where σ w and σ s represent the variance of the noise component and the variance of the transmission signal, respectively. If the values of σ w and σ s are not known, it is possible to estimate them and obtain the coefficient α using the estimated values. Also, the coefficient α can be set to other values according to the requirements of the MIMO system. For example, the coefficient α = 0 is set. When the coefficient α = 0, G = H H H.

次に行列Gの要素を用いて、式(25)によりVを算出する。ただしv(i,j)は式(26)のように定義される。 Next, using the elements of the matrix G, V p is calculated by Equation (25). However, v (i, j) is defined as in equation (26).

Figure 0004722785
Figure 0004722785

Figure 0004722785
Figure 0004722785

式(26)においてd〜d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(27)によりVを用いてβを算出する。 In Expression (26), d 1 to d 5 are values determined according to the system requirements of the MIMO system according to the present embodiment. Next, β p is calculated using V p according to equation (27).

Figure 0004722785
Figure 0004722785

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βの値はβからβまでT個算出する。そして、算出したT個のβを式(28)のように大小を比較して降順に並び替える。 Here, since the propagation path matrix H has T column vectors, T values of β p are calculated from β 1 to β T accordingly. Then, the calculated T β p are rearranged in descending order by comparing the magnitudes as shown in Equation (28).

Figure 0004722785
Figure 0004722785

式(28)においてT=3である場合、ある伝搬路行列Hに対してβ=0.3,β=5.7、β=1.8と仮定する。すると式(28)によりβ≧β≧β→βp1≧βp2≧βp3,p=2,p=3,p=1となる。 When T = 3 in equation (28), it is assumed that β 1 = 0.3, β 2 = 5.7, and β 3 = 1.8 for a certain channel matrix H. Then, according to the equation (28), β 2 ≧ β 3 ≧ β 1 → β p1 ≧ β p2 ≧ β p3 , p 1 = 2, p 2 = 3, and p 3 = 1.

次に式(28)の大小比較と並び替えで得られたpからpまでの数値を式(29)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(25)〜(29)を順番リスト生成式とする。 Next, the numerical values from p 1 to p T obtained by the magnitude comparison and rearrangement in Expression (28) are recorded as a detection order list S of T transmission signals as in Expression (29). Expressions (25) to (29) are taken as an order list generation expression.

Figure 0004722785
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上記の通り、T=3、ある伝搬路行列Hに対してβ=0.3,β=5.7、β=1.8と仮定すると、S={p,p,p}={2,3,1}となる。つまり送信信号sは1番目に、sは2番目に、sは3番目に検出することを意味する。なおp(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。 As described above, assuming T = 3, β 1 = 0.3, β 2 = 5.7, and β 3 = 1.8 for a certain channel matrix H, S = {p 1 , p 2 , p 3 } = {2, 3, 1 }. That is, the transmission signal s 2 is detected first , s 3 is detected second, and s 1 is detected third. Note that p k (k = 1,..., T) means that the transmission signal s pk is detected k-th.

<ステップS2bの処理について>
次に伝搬路行列Hの列ベクトルおよび行列Gの行ベクトルと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(30)と(31)はその並び替えを行うために用いる数式である。
<About Step S2b>
Next, the column vector of the propagation path matrix H and the row vector and column vector of the matrix G are rearranged according to the order list S determined in step S2a. Expressions (30) and (31) are mathematical expressions used for the rearrangement.

Figure 0004722785
Figure 0004722785

Figure 0004722785
Figure 0004722785

この式(30)、式(31)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e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(30)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路行列をH’と表す。例えばS={p,p,p}={2,3,1}の場合ではP=[ep1,ep2,ep3]=[e,e,e]である。従って式(32)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。 In Expressions (30) and (31), P corresponds to a rearrangement matrix, and its column vector is composed of e p1 , e p2 ,..., E pT . Here, e k is a column vector of T rows and 1 column, the k th element is 1 and the others are 0. A propagation path matrix after rearrangement as shown in Expression (30) or after processing equivalent to the rearrangement is represented as H ′. For example in the case of S = {p 1, p 2 , p 3} = {2,3,1} is P = [e p1, e p2 , e p3] = [e 2, e 3, e 1]. Therefore, the column vector of H is rearranged by P as shown in Expression (32).

Figure 0004722785
Figure 0004722785

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。行列Gについては行と列の両方が式(31)に従って並び替えられる。 In this case, the multiplication of the matrices H and P does not actually require a mathematical operation, and the matrix P may be rearranged according to the order list S and the column vectors of H are rearranged. That is, even when step S2b is actually implemented, the H column vectors may be rearranged according to the list S. For matrix G, both rows and columns are rearranged according to equation (31).

<ステップS2cの処理について>
次にステップS2bで行列Gについて行ベクトルと列ベクトルが並び替えられた行列G’を分解し下三角行列Rを導く。また下三角行列Rを用いて、列ベクトルが並び替えられた行列H’を直交化し、行列Qを生成する。行列G’を分解して下三角行列Rを導く処理は式(33)で表される。
<About Step S2c>
Next, in step S2b, the matrix G ′ in which the row vector and the column vector are rearranged for the matrix G is decomposed to derive a lower triangular matrix R. Also, using the lower triangular matrix R, the matrix H ′ in which the column vectors are rearranged is orthogonalized to generate a matrix Q. Processing for decomposing the matrix G ′ to derive the lower triangular matrix R is expressed by Expression (33).

Figure 0004722785
Figure 0004722785

なお、式(33)のように下三角行列Rを導く方法はいくつか考えられる。例えば、Gaxpy Cholesky分解法やOuter Product Cholesky分解法などである。どのような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される。また行列Qの生成の処理は、列ベクトルにおける左からの順番をq(t=1,2,・・・T)として、式(34)によって直交化する。 There are several possible methods for deriving the lower triangular matrix R as shown in Equation (33). For example, Gaxpy Cholesky decomposition method or Outer Product Cholesky decomposition method. What kind of decomposition method to use is determined based on implementation considerations. In addition, in the process of generating the matrix Q, the order from the left in the column vector is q t (t = 1, 2,... T), and is orthogonalized by Expression (34).

Figure 0004722785
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つまり、式(34)を用いて、行列H’の列ベクトルに対して、左から右へ順番に直交化し、得られた結果を行列Qとする。 That is, using the equation (34), the column vector of the matrix H ′ is orthogonalized in order from left to right, and the obtained result is defined as a matrix Q.

<ステップS2dの処理について>
次にステップS2cで算出した行列Qの複素共役転置を使って列ベクトルyを算出し、式35で示すように、受信ベクトルxをフィルタリングする。
<About Step S2d>
Next, a column vector y is calculated using the complex conjugate transpose of the matrix Q calculated in step S2c, and the received vector x is filtered as shown in Expression 35.

Figure 0004722785
Figure 0004722785

ここでs’は行列P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と干渉成分ベクトルの合成を表す。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と干渉成分とを合成した列ベクトルvとで構成されている。 Here, s ′ represents a matrix in which the order of the elements of the transmission signal vector s is rearranged by the matrix PT . V represents the synthesis of the noise component vector and the interference component vector after the linear filtering process. The column vector y includes a column vector v obtained by multiplying the matrix R and the column vector s ′ and synthesizing the noise component and the interference component.

<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(36)のように要素ごとに書き表すことができる。
<About Step S2e>
Next, using the lower triangular structure of R, T transmission signals are sequentially detected by forward substitution. The calculated column vector y can be written for each element as shown in Expression (36).

Figure 0004722785
Figure 0004722785

式(36)においてrk,k、rk,i、v(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(37)、式(38)、式(39)の3つの演算を、k=1からk=Tまで(つまり、k=1,2,…,T−1,T)繰り返して行う。式(37)では、送信信号s 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^m=0となる。また式(38)では列ベクトルのk番目要素yから干渉成分^mを減算し、送信信号の軟判定結果’(の記号はチルダを示す)を求める演算である。また式(39)は式(38)で得られた軟判定結果’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。 In Equation (36), r k, k , r k, i , v k (k = T,..., 1) represent elements in the matrix R and the vector v, respectively. In the forward substitution process, the following three expressions (37), (38), and (39) are calculated from k = 1 to k = T (that is, k = 1, 2,..., T−1, T) Repeat. Expression (37) is an operation (interference component calculation expression) for calculating an interference component for the transmission signal s k . In this calculation, when K = 1, the interference component is 0, that is, ^ m 1 = 0. The subtracting interference components ^ m k from the k-th element y k of the column vector Equation (38), the soft decision result ~ s k 'of the transmission signal (~ symbol indicates the tilde) is a calculation for obtaining a. The equation (39) is a process of performing a hard decision based on the cons sauce Deployment applied during modulation at the transmission side with respect to formula (38) soft decision result ~ s k obtained in '.

Figure 0004722785
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Figure 0004722785
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Figure 0004722785
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そして上記式(37)〜(39)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’=[^s’,^s’,…,^s’]が得られる。 Then, the processing by the above equations (37) to (39) is executed T times from k = 1 to k = T, and the transmission signal vector ^ s' = [^ s 1 ', ^ s 2 ', ..., ^ s T '] T is obtained.

<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(40)のように行列Pの転置を用いて、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S2b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。
<About Step S2f>
Next, the T transmission signals detected are rearranged in the original transmitted spatial order (antenna order) according to the order list S and output. Using the transpose of the matrix P as shown in Expression (40), the rearrangement process of the order of the transmission signal ^ s ′ detected in Step S1e is performed. The matrix P is the same as the matrix P obtained according to the detection order list S in the process of step S2b.

Figure 0004722785
Figure 0004722785

例えば、ステップS2bと同様に、S={p,p,p}={2,3,1}の場合ではP=[e,e,e]=[e,e,eである。従って式(41)で示すように^sの各要素がPによって並べ替えられる。 For example, similarly to step S2b, in the case of S = {p 1 , p 2 , p 3 } = { 2 , 3 , 1 }, P = [e 2 , e 3 , e 1 ] = [e 3 , e 1 , E 2 ] T. Therefore, each element of ^ s ' is rearranged by P as shown in Expression (41).

Figure 0004722785
Figure 0004722785

ここで式(41)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、無線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、無線受信装置の次の処理部が処理を行う。   Here, the multiplication of the matrix P and ^ s' shown in the equation (41) does not actually require a mathematical operation, and the signal detection apparatus inside the wireless reception apparatus has the matrix P according to the order list S. It only needs to have a function to sort the elements of '. After the rearrangement processing is completed, the detected transmission signal vector ^ s is output from the signal detection device, and the next processing unit of the wireless reception device performs the processing.

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。   In addition, about the structure of the signal detection apparatus of Example 2, it becomes the structure by which the backward substitution process part 15 was replaced with the forward substitution process part (Forword Substitution). And the process performed in each function process part is performed according to said step S2a-step S2f.

次に信号検出装置の構成について説明する。
図8は信号検出装置の機能処理部を示す第4の図である。
図9は信号検出装置の機能処理部を示す第5の図である。
図10は信号検出装置の機能処理部を示す第6の図である。
まず図5において、符号21〜26の機能処理部はそれぞれ上述のステップS2a〜ステップS2f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27は読み書き可能な記憶デバイスまたは情報のパイプライン(配線)を表す。
Next, the configuration of the signal detection device will be described.
FIG. 8 is a fourth diagram illustrating the function processing unit of the signal detection device.
FIG. 9 is a fifth diagram illustrating the function processing unit of the signal detection device.
FIG. 10 is a sixth diagram illustrating the function processing unit of the signal detection device.
First, in FIG. 5, function processing units denoted by reference numerals 21 to 26 correspond to function processing units that perform processes corresponding to the above-described steps S2a to S2f, respectively. Here, the function processing unit means a circuit group in the signal detection device or a program group executed by the device. Reference numeral 27 denotes a readable / writable storage device or an information pipeline (wiring).

そして符号21は検出順番決定処理部(Ordering)である。検出順番決定処理部21は記憶デバイス(またはパイプライン)27から伝搬路行列Hと係数αを読み取るか或いは受け取り、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27へ書込む(またはパイプラインへ出力する)。図9に示すように検出順番決定処理部21の構成は更に21aと21bに分けられる。21aは行列G計算処理部(G Computation)である。また21aは記憶デバイス(またはパイプライン)27から伝搬路行列Hと係数αを読み取るか或いは受け取り、式(24)に従って行列Gを算出し、それを記憶デバイス27に記録する(またはパイプラインへ出力する)。また21b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21bは記憶デバイス(またはパイプライン)27から行列Gを読み取るか或いは受け取り、式(25)〜式(29)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27に書込む(またはパイプラインへ出力する)。   Reference numeral 21 denotes a detection order determination processing unit (Ordering). The detection order determination processing unit 21 reads or receives the propagation path matrix H and the coefficient α from the storage device (or pipeline) 27, calculates the order list S and the matrix G by arithmetic processing, and writes them to the storage device 27. (Or output to the pipeline). As shown in FIG. 9, the configuration of the detection order determination processing unit 21 is further divided into 21a and 21b. Reference numeral 21a denotes a matrix G calculation processing unit (G Computation). 21a reads or receives the propagation path matrix H and the coefficient α from the storage device (or pipeline) 27, calculates the matrix G according to the equation (24), and records it in the storage device 27 (or outputs it to the pipeline). To do). Reference numeral 21b denotes an order list determination processing unit (S Determination). The order list determination processing unit 21b reads or receives the matrix G from the storage device (or pipeline) 27, generates a signal detection order list S according to the equations (25) to (29), and stores it in the storage device 27. Write (or output to pipeline).

また符号22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22は記憶デバイス(またはパイプライン)27から信号検出順番リストSと伝搬路行列Hと行列Gとを読み取るか或いは受け取り、信号検出順番リストSに従って伝搬路行列Hと行列Gとを並び替えた後で、その結果H’とG’を記憶デバイス27へ書込む(またはパイプラインへ出力する)。   Reference numeral 22 denotes a channel matrix vector rearrangement processing unit (Column Exchange). The propagation path matrix vector rearrangement processing unit 22 reads or receives the signal detection order list S, the propagation path matrix H, and the matrix G from the storage device (or pipeline) 27, and the propagation path matrix H and the propagation path matrix H according to the signal detection order list S. After rearranging the matrix G, the results H ′ and G ′ are written into the storage device 27 (or output to the pipeline).

また符号23は行列R/行列Q生成部(R,Q Generation)である。行列R/行列Q生成部23は記憶デバイス(またはパイプライン)27から行列H’行列Gを読み取るか或いは受け取り、式(23)に従った処理によって行列Rを導き、さらに式(34)によって行列H’を直交化し行列Qを算出する。またそれらを記憶デバイス27に書込む(またはパイプラインへ出力する)。   Reference numeral 23 denotes a matrix R / matrix Q generator (R, Q Generation). The matrix R / matrix Q generation unit 23 reads or receives the matrix H ′ matrix G from the storage device (or pipeline) 27, derives the matrix R by processing according to the equation (23), and further calculates the matrix R by the equation (34). The matrix Q is calculated by orthogonalizing H ′. They are written into the storage device 27 (or output to the pipeline).

また符号24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24は記憶デバイス(またはパイプライン)27から行列Qと受信信号ベクトルxを読み取るか或いは受け取り、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27に書込む(またはパイプラインへ出力する)。 Reference numeral 24 denotes a filtering processing unit (Q H Filtering). The filtering processing unit 24 reads or receives the matrix Q and the received signal vector x from the storage device (or pipeline) 27, calculates the vector y by multiplying the complex conjugate transpose of Q and x, and stores it in the storage device. Write to 27 (or output to pipeline).

また符号25は前進代入処理部(Back Substitution)である。前進代入処理部25は記憶デバイス(またはパイプライン)27から列ベクトルyと行列Rを読み取るか或いは受け取り、前進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27へ書込む(またはパイプラインへ出力する)。図10に示すように、前進代入処理部25は更に、干渉成分計算処理部(Interference Computation)25a、減算処理部(subtractor)25b、量子化処理部(Quantiztion)25c、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10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^s’から^s’までの順番で検出する。そして干渉成分計算処理部25aは、記憶デバイス(またはパイプライン)27からrk,iと^s’(i=k+1,k+2,…,T)を読み取るか或いは受け取り、式(37)に従って干渉成分^mを算出し、それを減算処理部25bへ送出する。また減算処理部25bは記憶デバイス(またはパイプライン)27から列ベクトルyのk番目の要素yを読み取るか或いは受け取り、当該要素yから干渉成分^mを減算することにより軟判定検出信号’を算出し、量子化処理部25cへ送出する。そして量子化処理部25cは、入力を受付けた軟判定検出信号’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^s’を算出し、それを記憶デバイス27に書込む(またはパイプラインへ出力する)。 Reference numeral 25 denotes a forward substitution processing unit (Back Substitution). The forward substitution processing unit 25 reads or receives the column vector y and the matrix R from the storage device (or pipeline) 27, calculates the detected transmission signal vector ^ s' by the forward substitution calculation process, and detects the detected transmission signal vector ^ s is written to the storage device 27 (or output to the pipeline). As shown in FIG. 10, the forward substitution processing unit 25 further includes functional processing units of an interference component calculation processing unit (Interference Computation) 25a, a subtraction processing unit (subtractor) 25b, and a quantization processing unit (Quantiztion) 25c. Yes. Until From k = T a k = 1, is detected in the order of 'the elements of ^ s T' detect signal vector ^ s each functional processing unit with T times in FIG. 10 to ^ s 1 '. Then, the interference component calculation processing unit 25a reads or receives r k, i and ^ s i ′ (i = k + 1, k + 2,..., T) from the storage device (or pipeline) 27, and performs interference according to the equation (37). The component ^ mk is calculated and sent to the subtraction processing unit 25b. The subtraction processing unit 25b or receive reading k-th element y k column vectors y from a storage device (or pipeline) 27, soft decision detection signal by subtracting the interference component ^ m k from the element y k calculating a ~ s k ', and sends it to the quantization processing unit 25c. Then, the quantization processing unit 25c performs a hard decision based on the constellation applied at the time of modulation on the transmission side with respect to the soft decision detection signal ˜s k ′ that has received the input, and the hard decision detection signal ^ s k ′. Is written into the storage device 27 (or output to the pipeline).

また符号26は順番並び替え処理部(Row Exchange)である。順番並び替え処理部26は記憶デバイス(またはパイプライン)27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。   Reference numeral 26 denotes an order rearrangement processing unit (Row Exchange). The order rearrangement processing unit 26 reads ^ s 'and the order list S from the storage device (or pipeline) 27, rearranges ^ s' according to the order list S, and then transmits the transmission signal vector ^ s as a result. Output from the detection device.

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の第1,第2の実施例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、次に三角分解演算により列ベクトルが並び替えられたシステム伝達係数行列の三角化を図り、更にその三角行列を用いてシステム伝達係数行列の直交化を行う。そして最後に伝達係数行列の三角構造を利用して後退代入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、上述の第1,第2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無線受信装置の信号検出装置を提供することができる。
In the prior art, signal detection order determination and signal extraction vector generation for T transmission signals are performed by T pseudo inverse matrix operations, and transmission signals are detected in order using the extraction vectors. However, in the first and second embodiments of the present invention, without first calculating the pseudo inverse matrix, the detection order is first determined by a novel method, and then the column vectors are rearranged by triangulation. The system transfer coefficient matrix is triangulated, and the system transfer coefficient matrix is orthogonalized using the triangular matrix. Finally, using the triangular structure of the transfer coefficient matrix, T transmission signals are detected by backward substitution or forward substitution, and are rearranged in the original transmitted spatial order and output.
Thus, according to the first and second embodiments described above, it is not necessary to perform a pseudo inverse matrix operation, and main calculation amounts are a detection order determination operation, a QR decomposition operation, and a backward or forward substitution operation. . Accordingly, the required calculation amount is extremely small as compared with the conventional SIC method. Therefore, it is possible to provide a signal detection device for a wireless reception device that has a smaller amount of processing operation and a smaller required operation circuit scale than conventional ones.

また本発明の第1,第2の実施例によれば、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、無線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。   In addition, according to the first and second embodiments of the present invention, the required storage capacity is small because there is no calculation of the pseudo inverse matrix. Thereby, the required storage device capacity of the signal detection device of the wireless reception device can be reduced.

また本発明の第1,第2の実施例によれば、所要演算回路規模と記憶デバイスが小さいため無線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。   Further, according to the first and second embodiments of the present invention, since the required arithmetic circuit scale and the storage device are small, it is possible to easily reduce the size and weight of the signal detection device of the wireless reception device.

また本発明の第1,第2の実施例によれば、T回の擬似逆行列の演算の代わりに、新規な方法により検出順番を決定し、次に三角分解演算により列ベクトルが並び替えられたシステム伝達係数行列の三角化を図り、更にその三角行列を用いてシステム伝達係数行列の直交化を行う。そして最後に伝達係数行列の三角構造を利用して後退代入あるいは前進代入でT個の送信信号を検出する。このため、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。つまり無線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。   Also, according to the first and second embodiments of the present invention, instead of T pseudo inverse matrix operations, the detection order is determined by a novel method, and then column vectors are rearranged by triangulation. The system transfer coefficient matrix is triangulated, and the system transfer coefficient matrix is orthogonalized using the triangular matrix. Finally, T transmission signals are detected by backward substitution or forward substitution using the triangular structure of the transfer coefficient matrix. For this reason, the processing delay is greatly reduced. As a result, even when the number of transmission antennas is large, real-time processing is possible without increasing the clock frequency in the arithmetic circuit. That is, the processing delay of the signal detection device of the wireless reception device can be reduced.

また本発明の第1,第2の実施例によれば、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MMSE−SIC方式による電力消費量よりも本発明の無線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。   Further, according to the first and second embodiments of the present invention, the required power consumption is proportional to the required arithmetic circuit scale, the operation clock frequency, etc., and therefore the power consumption of the present invention is higher than that of the conventional MMSE-SIC method. In the signal detection device of the wireless reception device, power consumption is reduced. Therefore, it is possible to realize a long operating time of the MIMO system operated by the battery.

また本発明の第1,第2の実施例によれば、無線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。   Further, according to the first and second embodiments of the present invention, in the economical implementation of the signal detection device of the radio reception device in hardware and software, the above-described effects make the manufacturing cost low and suitable for mass production. It will be.

なお本発明の第1,第2の実施例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を考案したこと、2.システム伝達係数行列に基づいてその三角化と直交化する方法を考案したこと、3.システム伝達係数行列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を考案したこと、4.システム伝達係数行列の列ベクトルと行列G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上記(1.)で決定した順番に従い並び換える方法を提案したこと、5.(1.)と(2.)と(3.)と(4.)とを組合わせる方法を考案したことである。   The most important features in the first and second embodiments of the present invention are: 1. A new signal detection order determination method has been devised. 2. Invented a method for triangulation and orthogonalization based on the system transfer coefficient matrix. 3. Invented a method of signal detection by backward or forward substitution using the triangular structure of the system transfer coefficient matrix. 4. Proposed a method of rearranging the elements of the transmission signal detected by the backward transfer or forward substitution and the order determined in (1.) above, with the column vector and matrix G of the system transfer coefficient matrix. It is that a method of combining (1.), (2.), (3.) and (4.) is devised.

<実施例3>
次に実施例3について説明する。実施例3は実施例1の変形例である。
実施例1同様に、無線受信装置内の信号検出装置への入力が伝搬路行列Hと係数α、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S3a)送信信号ベクトルsの中にあるT個の要素s=[s,s,・・・,s]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S3b)伝搬路行列Hの列ベクトルおよび行列Gの行と列ベクトルをステップS3aで決めた順番リストSに従い並べ替えを行って、行列H’および行列G’を算出する。
(ステップS3c)行と列ベクトルが並べ替えられた行列G’を上三角行列Rに分解する。また上三角行列Rを用いて、列ベクトルが並べ替えられた行列H’を直交化し、行列Qを生成する。
(ステップS3d)行列Q複素共役転置を用いて受信ベクトルxをフィルタリングする。
(ステップS3e)Rの上三角構造を利用し、後退代入によりT個の送信信号を順次に検出する。
(ステップS3f)検出されたT個の送信信号をリストSに従い、元の送信された空間順番(アンテナ順番)に並べ直して出力する。
ここで、信号検出装置はステップS3eの処理のみが反復計算を含むが、それ以外のステップS3a〜3d、3fの処理については1回のみ実行すればよい。
<Example 3>
Next, Example 3 will be described. The third embodiment is a modification of the first embodiment.
As in the first embodiment, it is assumed that the input to the signal detection device in the wireless reception device is the propagation path matrix H, the coefficient α, and the reception signal vector x, and the signal output through the signal detection processing according to the present embodiment is the detection signal. When ^ s, the signal detection device is
(Step S3a) With respect to T elements s = [s 1 , s 2 ,..., S T ] in the transmission signal vector s, the order of signal detection is simultaneously determined and the list S is obtained. Record.
(Step S3b) The matrix H ′ and the matrix G ′ are calculated by rearranging the column vector of the propagation path matrix H and the row and column vectors of the matrix G according to the order list S determined in Step S3a.
(Step S3c) The matrix G ′ in which the row and column vectors are rearranged is decomposed into an upper triangular matrix R. Also, using the upper triangular matrix R, the matrix H ′ in which the column vectors are rearranged is orthogonalized to generate a matrix Q.
(Step S3d) The received vector x is filtered using the matrix Q complex conjugate transpose.
(Step S3e) Using the upper triangular structure of R, T transmission signals are sequentially detected by backward substitution.
(Step S3f) According to the list S, the detected T transmission signals are rearranged in the original transmitted spatial order (antenna order) and output.
Here, in the signal detection apparatus, only the process of step S3e includes iterative calculation, but the other processes of steps S3a to 3d and 3f need only be executed once.

なお、上述のステップS3cの行列分解は、あるT行T列のエルミート行列A(つまりA=A)を分解して、T行T列の上三角行列Rを導く為に行う処理であり、式(42)で表すことができる。 The matrix decomposition in step S3c described above is a process performed to decompose a Hermitian matrix A (that is, A H = A) of a certain T row and T column and derive an upper triangular matrix R of T row and T column, It can be represented by formula (42).

Figure 0004722785
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なお上述の(ステップS3a)〜(ステップS3f)の処理の概要は(ステップS1a)〜(ステップS1f)と同様であるが、主にステップS3aの処理の詳細において実施例1と異なる。
次に、上述の(ステップS3a)〜(ステップS3f)の処理の詳細について説明する。
<ステップS3a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=[s,s,・・・,s]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。そして、式(1)のように定義された伝搬路行列Hを用いて、式(43)により行列Gを算出する。
Note that the outline of the processing of (Step S3a) to (Step S3f) described above is the same as that of (Step S1a) to (Step S1f), but differs from the first embodiment mainly in the details of the processing of Step S3a.
Next, the details of the above-described processes (step S3a) to (step S3f) will be described.
<Regarding Step S3a>
For the T elements s = [s 1 , s 2 ,..., S T ] in the transmission signal vector s, the respective signal detection orders are simultaneously determined and recorded in the list S. Then, the matrix G is calculated by the equation (43) using the propagation path matrix H defined as the equation (1).

Figure 0004722785
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ここで係数α=σ/σでり、σとσはそれぞれ雑音成分の分散と送信信号の分散を表す。仮に、σとσの値が既知でなければ、それらを推定してその推定値を用いて係数αを求めることが可能である。また、係数αをMIMOシステムの要求条件に合わせて他の値に設定することも可能である。例えば、係数α=0と設定する。係数α=0の場合にはG=HHとなる。 Here, the coefficient α = σ w / σ s , where σ w and σ s represent the variance of the noise component and the variance of the transmission signal, respectively. If the values of σ w and σ s are not known, they can be estimated and the coefficient α can be obtained using the estimated values. Also, the coefficient α can be set to other values according to the requirements of the MIMO system. For example, the coefficient α = 0 is set. When the coefficient α = 0, G = H H H.

次に式(43)で算出された行列Gについて式(4)のように分解し、上三角行列Rを用いて表す。行列Gを分解して上三角行列Rを用いて表した式が式(44)である。   Next, the matrix G calculated by Expression (43) is decomposed as shown in Expression (4), and is represented using the upper triangular matrix R. Expression (44) is an expression obtained by decomposing the matrix G and using the upper triangular matrix R.

Figure 0004722785
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なお行列Gを式(44)のように上三角行列Rを用いて分解する方法はいくつか考えられるが、例えば、Gaxpy Cholesky分解法、Outer Product Cholesky分解法などがある。具体的にどの分解法を利用するかは実装上の考慮を踏まえた上で決定すべきものである。   There are several methods for decomposing the matrix G using the upper triangular matrix R as shown in the equation (44), for example, Gaxpy Cholesky decomposition method, Outer Product Cholesky decomposition method and the like. The specific decomposition method to be used should be determined based on implementation considerations.

次に信号検出装置は、式(45)を用いて上三角行列Rの逆行列Uを算出する。   Next, the signal detection device calculates an inverse matrix U of the upper triangular matrix R using Expression (45).

Figure 0004722785
Figure 0004722785

そして信号検出装置は、式(46)を用いて、行列Uのp行目におけるl次ノルムのd乗し、βを算出する。ここでlとdは信号検出装置を無線受信装置に実装したMIMOシステムにおけるシステム要求条件に合わせて決定すべきものである。一例としては、l=2,d=2と設定した場合には、βは、行列Uのp行目における2次ノルムの2乗となる。なお「U」はU行列におけるP番目の列ベクトルを表し、「Up,:」はU行列におけるP番目の行ベクトルを表す。 Then, the signal detection device calculates β p by multiplying the l- th norm in the p-th row of the matrix U to the d 1 power using Expression (46). Here, l and d l should be determined according to the system requirements in the MIMO system in which the signal detection device is mounted on the wireless reception device. As an example, when 1 = 2 and d 1 = 2 are set, β p is the square of the second-order norm in the p-th row of the matrix U. “U p ” represents the P th column vector in the U matrix, and “U p ,: ” represents the P th row vector in the U matrix.

Figure 0004722785
Figure 0004722785

次に信号検出装置は、算出したT個のβを式(47)のように大小を比較して降順に並び替える。 Next, the signal detection apparatus rearranges the calculated T β p in descending order by comparing the magnitudes as shown in Expression (47).

Figure 0004722785
Figure 0004722785

式(47)においてT=3である場合、ある伝搬路行列Hに対してβ=0.3,β=5.7、β=1.8と仮定する。すると式(47)によりβ≦β≦β→βp1≦βp2≦βp3,p=1,p=3,p=2となる。 When T = 3 in Equation (47), it is assumed that β 1 = 0.3, β 2 = 5.7, and β 3 = 1.8 for a certain channel matrix H. Then, according to the equation (47), β 1 ≦ β 3 ≦ β 2 → β p1 ≦ β p2 ≦ β p3 , p 1 = 1, p 2 = 3, p 3 = 2.

次に式(47)の大小比較と並び替えで得られたpからpまでの数値を式(48)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(46)〜(48)を順番リスト生成式とする。 Next, the numerical values from p 1 to p T obtained by the magnitude comparison and rearrangement in Expression (47) are recorded as a detection order list S of T transmission signals as in Expression (48). Expressions (46) to (48) are taken as an order list generation expression.

Figure 0004722785
Figure 0004722785

上記の通り、T=3、ある伝搬路行列Hに対してβ=0.3,β=5.7、β=1.8と仮定すると、S={p,p,p}={2,3,1}となる。つまり送信信号sは1番目に、sは2番目に、sは3番目に検出することを意味する。なおp(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。 As described above, assuming T = 3, β 1 = 0.3, β 2 = 5.7, and β 3 = 1.8 for a certain channel matrix H, S = {p 3 , p 2 , p 1 } = {2, 3, 1 }. In other words, the transmission signal s 1 is detected first, s 3 is detected second, and s 2 is detected third. Note that p k (k = 1,..., T) means that the transmission signal s pk is detected k-th.

<ステップS3bの処理について>
次に伝搬路行列Hの列ベクトルおよび行列Gの行と列ベクトルをステップS3aで決めた順番リストSに従い並び替えを行う。式(49)と(50)はその並び替えを行うために用いる数式である。
<Regarding Step S3b>
Next, the column vector of the propagation path matrix H and the row and column vectors of the matrix G are rearranged according to the order list S determined in step S3a. Expressions (49) and (50) are mathematical expressions used for the rearrangement.

Figure 0004722785
Figure 0004722785

Figure 0004722785
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この式(49)、式(50)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e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(49)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路行列をH’と表す。例えばS={p,p,p}={2,3,1}の場合ではP=[ep3,ep2,ep1]=[e,e,e]である。従って式(51)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。 In Equation (49) and Equation (50), P corresponds to a rearrangement matrix, and its column vector is composed of e pT ,..., E p2 , e p1 . Here, e k is a column vector of T rows and 1 column, the k th element is 1 and the others are 0. A propagation path matrix after rearrangement as shown in Expression (49) or after processing equivalent to the rearrangement is represented as H ′. For example in the case of S = {p 3, p 2 , p 1} = {2,3,1} is P = [e p3, e p2 , e p1] = [e 2, e 3, e 1]. Therefore, the column vector of H is rearranged by P as shown in Expression (51).

Figure 0004722785
Figure 0004722785

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S3b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。行列Gについては行と列の両方が式(50)に従って並べ替えられる。   In this case, the multiplication of the matrices H and P does not actually require a mathematical operation, and the matrix P may be rearranged according to the order list S and the column vectors of H are rearranged. That is, even when step S3b is actually implemented, the H column vectors may be rearranged according to the list S. For matrix G, both rows and columns are reordered according to equation (50).

<ステップS3cの処理について>
次にステップS3bで行列Gについて行と列が並べ替えられた行列G’を分解し上三角行列Rを導く。また上三角行列Rを用いて、列ベクトルが並べ替えられた行列H’を直交化し、行列Qを生成する。行列G’を分解して上三角行列Rを導く処理は式(52)で表される。
<Regarding Step S3c>
Next, in step S3b, the matrix G ′ in which rows and columns are rearranged for the matrix G is decomposed to derive an upper triangular matrix R. Also, using the upper triangular matrix R, the matrix H ′ in which the column vectors are rearranged is orthogonalized to generate a matrix Q. The process of decomposing the matrix G ′ to derive the upper triangular matrix R is expressed by Expression (52).

Figure 0004722785
Figure 0004722785

なお式(52)のように上三角行列Rを導く方法はいくつか考えられる。例えば、Gaxpy Cholesky分解法やOuter Product Cholesky分解法などである。どのような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される。また行列Qは、列ベクトルにおける左からの順番をq(t=1,2,・・・T)とすると、式(53)によって直交化して生成する。 There are several methods for deriving the upper triangular matrix R as shown in equation (52). For example, Gaxpy Cholesky decomposition method or Outer Product Cholesky decomposition method. What kind of decomposition method to use is determined based on implementation considerations. Further, the matrix Q is generated by orthogonalization according to the equation (53), where q t (t = 1, 2,... T) is the order from the left in the column vector.

Figure 0004722785
Figure 0004722785

つまり、式(53)を用いて、行列H’の列ベクトルに対して、左から右へ順番に式(53)のように処理し、得られた結果を行列Qとする。 That is, using the equation (53), the column vector of the matrix H ′ is processed in the order from the left to the right as in the equation (53), and the obtained result is defined as the matrix Q.

<ステップS3dの処理について>
次にステップS3cで算出した行列Qの複素共役転置を使って列ベクトルyを算出し、式(54)により受信ベクトルxをフィルタリングする。
<Regarding Step S3d>
Next, the column vector y is calculated using the complex conjugate transpose of the matrix Q calculated in step S3c, and the received vector x is filtered by Expression (54).

Figure 0004722785
Figure 0004722785

ここでs’は行列P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と干渉成分ベクトルの合成を表す。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と干渉成分とを合成した列ベクトルvとで構成されている。 Here, s ′ represents a matrix in which the order of the elements of the transmission signal vector s is rearranged by the matrix PT . V represents the synthesis of the noise component vector and the interference component vector after the linear filtering process. The column vector y includes a column vector v obtained by multiplying the matrix R and the column vector s ′ and synthesizing the noise component and the interference component.

<ステップS3e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(55)のように要素ごとに書き表すことができる。
<About Step S3e>
Next, using the upper triangular structure of R, T transmission signals are sequentially detected by backward substitution. The calculated column vector y can be written for each element as shown in Equation (55).

Figure 0004722785
Figure 0004722785

式(55)においてrk,k、rk,i、v(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(56)、式(57)、式(58)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(56)では、送信信号s 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^m=0となる。また式(57)では列ベクトルのk番目要素yから干渉成分^mを減算し、送信信号の軟判定結果’(の記号はチルダを示す)を求める演算である。また式(58)は式(57)で得られた軟判定結果’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。 In Equation (55), r k, k , r k, i , v k (k = T,..., 1) represent elements in the matrix R and the vector v, respectively. In the backward substitution process, the following three expressions (56), (57), and (58) are calculated from k = T to k = 1 (that is, k = T, T-1,..., 1). Repeat. Expression (56) is an operation (interference component calculation expression) for calculating an interference component for the transmission signal s k . In this calculation, when K = T, the interference component is 0, that is, ^ m T = 0. The subtracting the interference component ^ m k from the k-th element y k of the column vector Equation (57), the soft decision result ~ s k 'of the transmission signal (~ symbol indicates the tilde) is a calculation for obtaining a. The equation (58) is a process of performing a hard decision based on the cons sauce Deployment applied during modulation at the transmission side with respect to formula (57) soft decision result ~ s k obtained in '.

Figure 0004722785
Figure 0004722785

Figure 0004722785
Figure 0004722785

Figure 0004722785
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そして上記式(56)〜(58)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’=[^s’,^s’,…,^s’]が得られる。 Then, the processing according to the above equations (56) to (58) is executed T times from k = T to k = 1, and the transmission signal vector ^ s' = [^ s 1 ', ^ s 2 ', ..., ^ s T '] T is obtained.

<ステップS3f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(59)のように行列Pの転置を用いて、上記ステップS3e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S3b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。
<Regarding Step S3f>
Next, the T transmission signals detected are rearranged in the original transmitted spatial order (antenna order) according to the order list S and output. Using the transpose of the matrix P as shown in Expression (59), the rearrangement process of the order of the transmission signal ^ s ′ detected in Step S3e is performed. The matrix P is the same as the matrix P obtained according to the detection order list S in the process of step S3b.

Figure 0004722785
Figure 0004722785

例えば、ステップS3bと同様に、S={p,p,p}={2,3,1}の場合ではP=[e,e,e]=[e,e,eである。従って式(60)で示すように^sの各要素がPによって並べ替えられる。 For example, as in step S3b, in the case of S = {p 3 , p 2 , p 1 } = { 2 , 3 , 1 }, P = [e 2 , e 3 , e 1 ] = [e 3 , e 1 , E 2 ] T. Therefore, each element of ^ s ' is rearranged by P as shown in Expression (60).

Figure 0004722785
Figure 0004722785

ここで式(60)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、無線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、無線受信装置の次の処理部が処理を行う。   Here, the multiplication of the matrix P and ^ s' shown in the equation (60) does not actually require a mathematical operation, and the signal detection apparatus inside the wireless reception apparatus has the matrix P according to the order list S. It only needs to have a function to sort the elements of '. After the rearrangement processing is completed, the detected transmission signal vector ^ s is output from the signal detection device, and the next processing unit of the wireless reception device performs the processing.

次に信号検出装置の構成について説明する。
図11は信号検出装置の機能処理部を示す第7の図である。
図12は信号検出装置の機能処理部を示す第8の図である。
図13は信号検出装置の機能処理部を示す第9の図である。
まず図11において、符号31〜36の機能処理部はそれぞれ上述のステップS3a〜ステップS3f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37は読み書き可能な記憶デバイスまたは情報のパイプライン(配線)を表す。
Next, the configuration of the signal detection device will be described.
FIG. 11 is a seventh diagram illustrating the function processing unit of the signal detection device.
FIG. 12 is an eighth diagram illustrating the function processing unit of the signal detection device.
FIG. 13 is a ninth diagram illustrating the function processing unit of the signal detection device.
First, in FIG. 11, function processing units denoted by reference numerals 31 to 36 correspond to function processing units that perform processes corresponding to the above-described steps S3a to S3f, respectively. Here, the function processing unit means a circuit group in the signal detection device or a program group executed by the device. Reference numeral 37 represents a readable / writable storage device or an information pipeline (wiring).

そして符号31は検出順番決定処理部(Ordering)である。検出順番決定処理部31は記憶デバイス(またはパイプライン)37から伝搬路行列Hと係数αを読み取るか或いは受け取り、演算処理によって順番リストS、行列G、上三角行列Rの逆行列U、逆行列Uのk行目におけるl次ノルムをd乗したβの値、を記憶デバイス37へ書込む(またはパイプラインへ出力する)。図12に示すように検出順番決定処理部31の構成は更に31aと31bに分けられる。31aは行列G計算処理部(G Computation)である。また31aは記憶デバイス(またはパイプライン)37から伝搬路行列Hと係数αを読み取るか或いは受け取り、式(43)に従って行列Gを算出し、それを記憶デバイス37に記録する(またはパイプラインへ出力する)。また31b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31bは記憶デバイス(またはパイプライン)37から行列Gを読み取るか或いは受け取り、式(46)〜式(48)に従って、信号検出順番リストSを生成し、当該信号検出順番リストSと、上三角行列Rの逆行列Uと、逆行列Uのk行目におけるl次ノルムをd乗したβの値とを記憶デバイス37に書込む(またはパイプラインへ出力する)。 Reference numeral 31 denotes a detection order determination processing unit (Ordering). The detection order determination processing unit 31 reads or receives the propagation path matrix H and the coefficient α from the storage device (or pipeline) 37, and performs an arithmetic process to the order list S, the matrix G, the inverse matrix U of the upper triangular matrix R, and the inverse matrix. The value of β k obtained by raising the l- th norm in the k-th row of U to the power of d 1 is written to the storage device 37 (or output to the pipeline). As shown in FIG. 12, the configuration of the detection order determination processing unit 31 is further divided into 31a and 31b. Reference numeral 31a denotes a matrix G calculation processing unit (G Computation). 31a reads or receives the propagation path matrix H and the coefficient α from the storage device (or pipeline) 37, calculates the matrix G according to the equation (43), and records it in the storage device 37 (or outputs it to the pipeline). To do). Reference numeral 31b denotes an order list determination processing unit (S Determination). The order list determination processing unit 31b reads or receives the matrix G from the storage device (or pipeline) 37, generates the signal detection order list S according to the equations (46) to (48), and generates the signal detection order list S. And the inverse matrix U of the upper triangular matrix R and the value of β k obtained by raising the l- th norm in the k-th row of the inverse matrix U to the d 1 power are written in the storage device 37 (or output to the pipeline).

また符号32は伝搬路行列ベクトル並び替え処理部(Column & Row Exchange)である。伝搬路行列ベクトル並び替え処理部32は記憶デバイス(またはパイプライン)37から信号検出順番リストSと伝搬路行列Hと行列Gとを読み取るか或いは受け取り、信号検出順番リストSに従って伝搬路行列Hと行列Gとを並び替えた後で、その結果H’とG’を記憶デバイス37へ書込む(またはパイプラインへ出力する)。   Reference numeral 32 denotes a channel matrix vector rearrangement processing unit (Column & Row Exchange). The propagation path matrix vector rearrangement processing unit 32 reads or receives the signal detection order list S, the propagation path matrix H, and the matrix G from the storage device (or pipeline) 37, and the propagation path matrix H and the propagation path matrix H according to the signal detection order list S. After rearranging the matrix G, the results H ′ and G ′ are written into the storage device 37 (or output to the pipeline).

また符号33は行列R/行列Q生成部(R,Q Generation)である。行列R/行列Q生成部33は記憶デバイス(またはパイプライン)37から行列H’行列Gを読み取るか或いは受け取り、式(4)に従った処理によって行列Rを導き、さらに式(53)によって行列H’を直交化し行列Qを算出する。またそれらを記憶デバイス37に書込む(またはパイプラインへ出力する)。   Reference numeral 33 denotes a matrix R / matrix Q generator (R, Q Generation). The matrix R / matrix Q generation unit 33 reads or receives the matrix H ′ matrix G from the storage device (or pipeline) 37, derives the matrix R by the processing according to the equation (4), and further derives the matrix R by the equation (53). The matrix Q is calculated by orthogonalizing H ′. They are written into the storage device 37 (or output to the pipeline).

また符号34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34は記憶デバイス(またはパイプライン)37から行列Qと受信信号ベクトルxを読み取るか或いは受け取り、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37に書込む(またはパイプラインへ出力する)。 Reference numeral 34 denotes a filtering processing unit (Q H Filtering). The filtering processing unit 34 reads or receives the matrix Q and the received signal vector x from the storage device (or pipeline) 37, calculates the vector y by multiplying the complex conjugate transpose of Q and x, and stores it in the storage device. Write to 37 (or output to pipeline).

また符号35は後退代入処理部(Back Substitution)である。後退代入処理部35は記憶デバイス(またはパイプライン)37から列ベクトルyと行列Rを読み取るか或いは受け取り、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37へ書込む(またはパイプラインへ出力する)。図13に示すように、後退代入処理部35は更に、干渉成分計算処理部(Interference Computation)35a、減算処理部(subtractor)35b、量子化処理部(Quantiztion)35c、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13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^s’から^s’までの順番で検出する。そして干渉成分計算処理部35aは、記憶デバイス(またはパイプライン)37からrk,iと^s’(i=k+1,k+2,…,T)を読み取るか或いは受け取り、式(56)に従って干渉成分^mを算出し、それを減算処理部35bへ送出する。また減算処理部35bは記憶デバイス(またはパイプライン)37から列ベクトルyのk番目の要素yを読み取るか或いは受け取り、当該要素yから干渉成分^mを減算することにより軟判定検出信号’を算出し、量子化処理部35cへ送出する。そして量子化処理部35cは、入力を受付けた軟判定検出信号’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^s’を算出し、それを記憶デバイス37に書込む(またはパイプラインへ出力する)。 Reference numeral 35 denotes a backward substitution processing unit (Back Substitution). The backward substitution processing unit 35 reads or receives the column vector y and the matrix R from the storage device (or pipeline) 37, calculates the detected transmission signal vector ^ s' by the backward substitution calculation process, and detects the detected transmission signal vector ^ s is written to the storage device 37 (or output to the pipeline). As shown in FIG. 13, the backward substitution processing unit 35 further includes functional processing units of an interference component calculation processing unit (Interference Computation) 35a, a subtraction processing unit (subtractor) 35b, and a quantization processing unit (Quantiztion) 35c. Yes. Until From k = T a k = 1, is detected in the order of 'the elements of ^ s T' detect signal vector ^ s each functional processing unit with T times in FIG. 13 from to ^ s 1 '. Then, the interference component calculation processing unit 35a reads or receives r k, i and ^ s i ′ (i = k + 1, k + 2,..., T) from the storage device (or pipeline) 37, and performs interference according to the equation (56). The component ^ mk is calculated and sent to the subtraction processing unit 35b. The subtraction processing section 35b is or receives read the k-th element y k column vectors y from a storage device (or pipeline) 37, soft decision detection signal by subtracting the interference component ^ m k from the element y k calculating a ~ s k ', and sends it to the quantization processing unit 35c. Then, the quantization processing unit 35c makes a hard decision based on the constellation applied at the time of modulation on the transmission side with respect to the soft decision detection signal ˜s k ′ that has received the input, and the hard decision detection signal ^ s k ′. Is written into the storage device 37 (or output to the pipeline).

また符号36は順番並び替え処理部(Row Exchange)である。順番並び替え処理部36は記憶デバイス(またはパイプライン)37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。   Reference numeral 36 denotes an order rearrangement processing unit (Row Exchange). The order rearrangement processing unit 36 reads ^ s 'and the order list S from the storage device (or pipeline) 37, rearranges ^ s' according to the order list S, and then transmits the transmission signal vector ^ s as a result. Output from the detection device.

<実施例4>
次に実施例4について説明する。実施例4は実施例2の変形例である。
実施例1同様に、無線受信装置内の信号検出装置への入力が伝搬路行列Hと係数α、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S4a)送信信号ベクトルsの中にあるT個の要素s=[s,s,・・・,s]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S4b)次に信号検出装置は、伝搬路行列H及びGの行ベクトルと列ベクトルを順番リストSに従い並べ替えを行って、行列H’および行列G’を算出する。
(ステップS4c)行ベクトルと列ベクトルが並べ替えられた行列G’から下三角行列Rを導き、その下三角行列Rを用いて、列ベクトルが並べ替えられた行列H’を直交化し、行列Qを生成する。
(ステップS4d)行列Qの複素共役転置を用いて受信ベクトルxをフィルタリングする。
(ステップS4e)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S4f)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の処理のみを反復計算するが、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。
<Example 4>
Next, Example 4 will be described. The fourth embodiment is a modification of the second embodiment.
As in the first embodiment, it is assumed that the input to the signal detection device in the wireless reception device is the propagation path matrix H, the coefficient α, and the reception signal vector x, and the signal output through the signal detection processing according to the present embodiment is the detection signal. When ^ s, the signal detection device is
(Step S4a) With respect to T elements s = [s 1 , s 2 ,..., S T ] in the transmission signal vector s, the order of signal detection is simultaneously determined, and the order list S To record.
(Step S4b) Next, the signal detection apparatus rearranges the row and column vectors of the propagation path matrices H and G according to the order list S, and calculates the matrix H ′ and the matrix G ′.
(Step S4c) The lower triangular matrix R is derived from the matrix G ′ in which the row vector and the column vector are rearranged, and the lower triangular matrix R is used to orthogonalize the matrix H ′ in which the column vector is rearranged, and the matrix Q Is generated.
(Step S4d) The received vector x is filtered using the complex conjugate transpose of the matrix Q.
(Step S4e) Using the lower triangular structure of the lower triangular matrix R, T transmission signals are sequentially detected by forward substitution.
(Step S4f) According to the list S, the detected T transmission signals are rearranged in the original transmitted spatial order (antenna order) and output.

Here, the signal detection apparatus repeatedly calculates only the process 2e, but the other processes 2a to 2d and 2f need only be executed once.

なお、上述のステップS4cの行列分解は、あるT行T列のエルミート行列A(つまりA=A)を分解して、T行T列の下三角行列Rを導く為に行う処理であり、式(61)で表すことができる。 The matrix decomposition of step S4c described above is a process performed to decompose a Hermitian matrix A (that is, A H = A) of a certain T row and T column to derive a lower triangular matrix R of T row and T column, It can be represented by Formula (61).

Figure 0004722785
Figure 0004722785

なお上述の(ステップS4a)〜(ステップS4f)の処理の概要は(ステップS2a)〜(ステップS2f)と同様であるが、主にステップS4aの処理の詳細において実施例2と異なる。
次に、上述の(ステップS4a)〜(ステップS4f)の処理の詳細について説明する。
<ステップS4a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=[s,s,・・・,s]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。そして、式(1)のように定義された伝搬路行列Hを用いて、式(62)により行列Gを算出する。
Note that the outline of the processing of (Step S4a) to (Step S4f) described above is the same as that of (Step S2a) to (Step S2f), but differs from the second embodiment mainly in the details of the processing of Step S4a.
Next, details of the above-described processes of (Step S4a) to (Step S4f) will be described.
<About Step S4a>
For the T elements s = [s 1 , s 2 ,..., S T ] in the transmission signal vector s, the respective signal detection orders are simultaneously determined and recorded in the list S. Then, the matrix G is calculated by the equation (62) using the propagation path matrix H defined as the equation (1).

Figure 0004722785
Figure 0004722785

ここで係数α=σ/σでり、σとσはそれぞれ雑音成分の分散と送信信号の分散を表す。仮に、σとσの値が既知でなければ、それらを推定してその推定値を用いて係数αを求めることが可能である。また、係数αをMIMOシステムの要求条件に合わせて他の値に設定することも可能である。例えば、係数α=0と設定する。係数α=0の場合にはG=HHとなる。 Here, the coefficient α = σ w / σ s , where σ w and σ s represent the variance of the noise component and the variance of the transmission signal, respectively. If the values of σ w and σ s are not known, it is possible to estimate them and obtain the coefficient α using the estimated values. Also, the coefficient α can be set to other values according to the requirements of the MIMO system. For example, the coefficient α = 0 is set. When the coefficient α = 0, G = H H H.

次に式(62)で算出された行列Gについて式(4)のように分解し、下三角行列Rを用いて表す。行列Gを分解して下三角行列Rを用いて表した式が式(63)である。   Next, the matrix G calculated by the equation (62) is decomposed as in the equation (4) and expressed using the lower triangular matrix R. Expression (63) is an expression obtained by decomposing the matrix G and using the lower triangular matrix R.

Figure 0004722785
Figure 0004722785

なお行列Gを式(63)のように下三角行列Rを用いて分解する方法はいくつか考えられるが、例えば、Gaxpy Cholesky分解法、Outer Product Cholesky分解法などがある。具体的にどの分解法を利用するかは実装上の考慮を踏まえた上で決定すべきものである。   There are several methods for decomposing the matrix G using the lower triangular matrix R as shown in the equation (63), for example, Gaxpy Cholesky decomposition method, Outer Product Cholesky decomposition method and the like. The specific decomposition method to be used should be determined based on implementation considerations.

次に信号検出装置は、式(64)を用いて下三角行列Rの逆行列Uを算出する。   Next, the signal detection device calculates an inverse matrix U of the lower triangular matrix R using Expression (64).

Figure 0004722785
Figure 0004722785

そして信号検出装置は、式(65)を用いて、行列Uのp行目におけるl次ノルムのd乗し、βを算出する。ここでlとdは信号検出装置を無線受信装置に実装したMIMOシステムにおけるシステム要求条件に合わせて決定すべきものである。一例としては、l=2,d=2と設定した場合には、βは、行列Uのp行目における2次ノルムの2乗となる。なお「U」はU行列におけるP番目の列ベクトルを表し、「Up,:」はU行列におけるP番目の行ベクトルを表す。 Then, the signal detection device calculates β p by multiplying the l- th norm in the p-th row of the matrix U to the d 1 power using Expression (65). Here, l and d l should be determined according to the system requirements in the MIMO system in which the signal detection device is mounted on the wireless reception device. As an example, when 1 = 2 and d 1 = 2 are set, β p is the square of the second-order norm in the p-th row of the matrix U. “U p ” represents the P th column vector in the U matrix, and “U p ,: ” represents the P th row vector in the U matrix.

Figure 0004722785
Figure 0004722785

次に信号検出装置は、算出したT個のβを式(66)のように大小を比較して降順に並び替える。 Next, the signal detection apparatus sorts the calculated T β p in descending order by comparing the magnitudes as shown in Expression (66).

Figure 0004722785
Figure 0004722785

式(66)においてT=3である場合、ある伝搬路行列Hに対してβ=0.3,β=5.7、β=1.8と仮定する。すると式(66)によりβ≦β≦β→βp1≦βp2≦βp3,p=1,p=3,p=2となる。 When T = 3 in the equation (66), it is assumed that β 1 = 0.3, β 2 = 5.7, and β 3 = 1.8 for a certain channel matrix H. Then, according to the equation (66), β 1 ≦ β 3 ≦ β 2 → β p1 ≦ β p2 ≦ β p3 , p 1 = 1, p 2 = 3, p 3 = 2.

次に式(66)の大小比較と並び替えで得られたpからpまでの数値を式(67)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(65)〜(67)を順番リスト生成式とする。 Next, the numerical values from p 1 to p T obtained by the magnitude comparison and rearrangement in Expression (66) are recorded as a detection order list S of T transmission signals as in Expression (67). Expressions (65) to (67) are taken as an order list generation expression.

Figure 0004722785
Figure 0004722785

上記の通り、T=3、ある伝搬路行列Hに対してβ=0.3,β=5.7、β=1.8と仮定すると、S={p,p,p}={1,3,2}となる。つまり送信信号sは1番目に、sは2番目に、sは3番目に検出することを意味する。なおp(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。 As described above, assuming T = 3, β 1 = 0.3, β 2 = 5.7, and β 3 = 1.8 for a certain channel matrix H, S = {p 1 , p 2 , p 3 } = {1, 3, 2 }. In other words, the transmission signal s 1 is detected first, s 3 is detected second, and s 2 is detected third. Note that p k (k = 1,..., T) means that the transmission signal s pk is detected k-th.

<ステップS4bの処理について>
次に伝搬路行列Hの列ベクトルおよび行列Gの行と列ベクトルをステップS4aで決めた順番リストSに従い並び替えを行う。式(68)と(69)はその並び替えを行うために用いる数式である。
<Regarding Step S4b>
Next, the column vector of the propagation path matrix H and the row and column vectors of the matrix G are rearranged according to the order list S determined in step S4a. Expressions (68) and (69) are mathematical expressions used for the rearrangement.

Figure 0004722785
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Figure 0004722785
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この式(68)、式(69)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e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(68)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路行列をH’と表す。例えばS={p,p,p}={1,3,2}の場合ではP=[ep1,ep2,ep3]=[e,e,e]である。従って式(70)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。 In Equation (68) and Equation (69), P corresponds to a rearrangement matrix, and its column vector is composed of e p1 , e p2 ,. Here, e k is a column vector of T rows and 1 column, the k th element is 1 and the others are 0. A propagation path matrix after rearrangement as shown in Expression (68) or after processing equivalent to the rearrangement is expressed as H ′. For example in the case of S = {p 1, p 2 , p 3} = {1,3,2} is P = [e p1, e p2 , e p3] = [e 1, e 3, e 2]. Therefore, the column vector of H is rearranged by P as shown in Expression (70).

Figure 0004722785
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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S4b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。行列Gについては行と列の両方が式(69)に従って並べ替えられる。   In this case, the multiplication of the matrices H and P does not actually require a mathematical operation, and the matrix P may be rearranged according to the order list S and the column vectors of H are rearranged. That is, even when step S4b is actually implemented, the H column vectors may be rearranged according to the list S. For matrix G, both rows and columns are reordered according to equation (69).

<ステップS4cの処理について>
次にステップS4bで行列Gについて行と列が並べ替えられた行列G’を分解し下三角行列Rを導く。また下三角行列Rを用いて、列ベクトルが並べ替えられた行列H’を直交化し、行列Qを生成する。行列G’を分解して下三角行列Rを導く処理は式(71)で表される。
<About Step S4c>
Next, in step S4b, the matrix G ′ in which rows and columns are rearranged for the matrix G is decomposed to derive a lower triangular matrix R. Also, using the lower triangular matrix R, the matrix H ′ in which the column vectors are rearranged is orthogonalized to generate a matrix Q. The process of decomposing the matrix G ′ to derive the lower triangular matrix R is expressed by Expression (71).

Figure 0004722785
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なお式(71)のように下三角行列Rを導く方法はいくつか考えられる。例えば、Gaxpy Cholesky分解法やOuter Product Cholesky分解法などである。どのような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される。また行列Qは、列ベクトルにおける左からの順番をq(t=T,T−1,・・・,1)とすると、式(72)によって直交化して生成する。 There are several methods for deriving the lower triangular matrix R as shown in Equation (71). For example, Gaxpy Cholesky decomposition method or Outer Product Cholesky decomposition method. What kind of decomposition method to use is determined based on implementation considerations. Further, the matrix Q is generated by orthogonalization according to the equation (72), where q t (t = T, T−1,..., 1) is the order from the left in the column vector.

Figure 0004722785
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つまり、式(72)を用いて、行列H’の列ベクトルに対して、右から左へ順番に式(72)のように処理し、得られた結果を行列Qとする。 That is, using the equation (72), the column vector of the matrix H ′ is processed in the order from right to left as in the equation (72), and the obtained result is set as the matrix Q.

<ステップS4dの処理について>
次にステップS4cで算出した行列Qの複素共役転置を使って列ベクトルyを算出し、式(73)により受信ベクトルxをフィルタリングする。
<Regarding Step S4d>
Next, the column vector y is calculated using the complex conjugate transpose of the matrix Q calculated in step S4c, and the received vector x is filtered by the equation (73).

Figure 0004722785
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ここでs’は行列P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と干渉成分ベクトルの合成を表す。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と干渉成分とを合成した列ベクトルvとで構成されている。 Here, s ′ represents a matrix in which the order of the elements of the transmission signal vector s is rearranged by the matrix PT . V represents the synthesis of the noise component vector and the interference component vector after the linear filtering process. The column vector y includes a column vector v obtained by multiplying the matrix R and the column vector s ′ and synthesizing the noise component and the interference component.

<ステップS4e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(74)のように要素ごとに書き表すことができる。
<About Step S4e>
Next, using the lower triangular structure of R, T transmission signals are sequentially detected by forward substitution. The calculated column vector y can be written for each element as shown in equation (74).

Figure 0004722785
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式(74)においてrk,k、rk,i、v(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(75)、式(76)、式(77)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(75)では、送信信号s 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^m=0となる。また式(76)では列ベクトルのk番目要素yから干渉成分^mを減算し、送信信号の軟判定結果’(の記号はチルダを示す)を求める演算である。また式(77)は式(76)で得られた軟判定結果’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。 In the equation (74), r k, k , r k, i , v k (k = T,..., 1) represent elements in the matrix R and the vector v, respectively. In the forward substitution process, the following three operations (75), (76), and (77) are repeated from k = 1 to k = T (that is, k = 1, 2,..., T). Do. Expression (75) is an operation (interference component calculation expression) for calculating an interference component for the transmission signal s k . In this calculation, when K = 1, the interference component is 0, that is, ^ m 1 = 0. The subtracting the interference component ^ m k from the k-th element y k of the column vector Equation (76), the soft decision result ~ s k 'of the transmission signal (~ symbol indicates the tilde) is a calculation for obtaining a. The equation (77) is a process of performing a hard decision based on the cons sauce Deployment applied during modulation at the transmission side with respect to formula (76) soft decision result ~ s k obtained in '.

Figure 0004722785
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Figure 0004722785
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Figure 0004722785
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そして上記式(75)〜(77)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’=[^s’,^s’,…,^s’]が得られる。 Then, the processing according to the above equations (75) to (77) is executed T times from k = 1 to k = T, and the transmission signal vector ^ s' = [^ s 1 ', ^ s 2 ', ..., ^ s T '] T is obtained.

<ステップS4f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(78)のように行列Pの転置を用いて、上記ステップS4e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S4b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。
<Regarding Step S4f>
Next, the T transmission signals detected are rearranged in the original transmitted spatial order (antenna order) according to the order list S and output. Using the transpose of the matrix P as shown in Expression (78), the rearrangement process of the order of the transmission signal ^ s ′ detected in Step S4e is performed. The matrix P is the same as the matrix P obtained according to the detection order list S in the process of step S4b.

Figure 0004722785
Figure 0004722785

例えば、ステップS4bと同様に、S={p,p,p}={1,3,2}の場合ではP=[e,e,e]=[e,e,eである。従って式(79)で示すように^sの各要素がPによって並べ替えられる。 For example, similarly to step S4b, in the case of S = {p 1 , p 2 , p 3 } = { 1 , 3 , 2 }, P = [e 1 , e 3 , e 2 ] = [e 1 , e 3 , E 2 ] T. Therefore, each element of ^ s ' is rearranged by P as shown in Expression (79).

Figure 0004722785
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ここで式(79)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、無線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、無線受信装置の次の処理部が処理を行う。   Here, the multiplication of the matrix P and ^ s' shown in the equation (79) does not actually require a mathematical operation, and the signal detection apparatus inside the wireless reception apparatus has the matrix P according to the order list S. It only needs to have a function to sort the elements of '. After the rearrangement processing is completed, the detected transmission signal vector ^ s is output from the signal detection device, and the next processing unit of the wireless reception device performs the processing.

次に信号検出装置の構成について説明する。
図14は信号検出装置の機能処理部を示す第10の図である。
図15は信号検出装置の機能処理部を示す第11の図である。
図16は信号検出装置の機能処理部を示す第12の図である。
まず図41において、符号41〜46の機能処理部はそれぞれ上述のステップS4a〜ステップS4f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47は読み書き可能な記憶デバイスまたは情報のパイプライン(配線)を表す。
Next, the configuration of the signal detection device will be described.
FIG. 14 is a tenth diagram illustrating the function processing unit of the signal detection device.
FIG. 15 is an eleventh diagram illustrating the function processing unit of the signal detection device.
FIG. 16 is a twelfth diagram illustrating the function processing unit of the signal detection device.
First, in FIG. 41, function processing units denoted by reference numerals 41 to 46 correspond to function processing units that perform processes corresponding to the above-described steps S4a to S4f, respectively. Here, the function processing unit means a circuit group in the signal detection device or a program group executed by the device. Reference numeral 47 represents a readable / writable storage device or information pipeline (wiring).

そして符号41は検出順番決定処理部(Ordering)である。検出順番決定処理部41は記憶デバイス(またはパイプライン)47から伝搬路行列Hと係数αを読み取るか或いは受け取り、演算処理によって順番リストS、行列G、下三角行列Rの逆行列U、逆行列Uのk行目におけるl次ノルムをd乗したβの値、を記憶デバイス47へ書込む(またはパイプラインへ出力する)。図15に示すように検出順番決定処理部41の構成は更に41aと41bに分けられる。41aは行列G計算処理部(G Computation)である。また行列G計算処理部41aは記憶デバイス(またはパイプライン)47から伝搬路行列Hと係数αを読み取るか或いは受け取り、式(61)に従って行列Gを算出し、それを記憶デバイス47に記録する(またはパイプラインへ出力する)。また41b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41bは記憶デバイス(またはパイプライン)47から行列Gを読み取るか或いは受け取り、式(65)〜式(67)に従って、信号検出順番リストSを生成し、当該信号検出順番リストSと、下三角行列Rの逆行列Uと、逆行列Uのk行目におけるl次ノルムをd乗したβの値とを記憶デバイス47に書込む(またはパイプラインへ出力する)。 Reference numeral 41 denotes a detection order determination processing unit (Ordering). The detection order determination processing unit 41 reads or receives the propagation path matrix H and the coefficient α from the storage device (or pipeline) 47, and performs an arithmetic process to the order list S, the matrix G, the inverse matrix U of the lower triangular matrix R, and the inverse matrix. The value of β k obtained by multiplying the l- th norm in the k-th row of U to the power of d 1 is written to the storage device 47 (or output to the pipeline). As shown in FIG. 15, the configuration of the detection order determination processing unit 41 is further divided into 41a and 41b. 41a is a matrix G calculation processing part (G Computation). The matrix G calculation processing unit 41a reads or receives the propagation path matrix H and the coefficient α from the storage device (or pipeline) 47, calculates the matrix G according to the equation (61), and records it in the storage device 47 ( Or output to the pipeline). Reference numeral 41b denotes an order list determination processing unit (S Determination). The order list determination processing unit 41b reads or receives the matrix G from the storage device (or pipeline) 47, generates the signal detection order list S according to the equations (65) to (67), and generates the signal detection order list S. And the inverse matrix U of the lower triangular matrix R and the value of β k obtained by raising the l- th norm in the k-th row of the inverse matrix U to the d 1 power are written in the storage device 47 (or output to the pipeline).

また符号42は伝搬路行列ベクトル並び替え処理部(Column & Row Exchange)である。伝搬路行列ベクトル並び替え処理部42は記憶デバイス(またはパイプライン)47から信号検出順番リストSと伝搬路行列Hと行列Gとを読み取るか或いは受け取り、信号検出順番リストSに従って伝搬路行列Hと行列Gとを並び替えた後で、その結果H’とG’を記憶デバイス47へ書込む(またはパイプラインへ出力する)。   Reference numeral 42 denotes a channel matrix vector rearrangement processing unit (Column & Row Exchange). The propagation path matrix vector rearrangement processing unit 42 reads or receives the signal detection order list S, the propagation path matrix H, and the matrix G from the storage device (or pipeline) 47, and the propagation path matrix H and the propagation path matrix H according to the signal detection order list S. After rearranging the matrix G, the results H ′ and G ′ are written into the storage device 47 (or output to the pipeline).

また符号43は行列R/行列Q生成部(R,Q Generation)である。行列R/行列Q生成部43は記憶デバイス(またはパイプライン)47から行列H’行列Gを読み取るか或いは受け取り、式(4)に従った処理によって行列Rを導き、さらに式(72)によって行列H’を直交化し行列Qを算出する。またそれらを記憶デバイス47に書込む(またはパイプラインへ出力する)。   Reference numeral 43 denotes a matrix R / matrix Q generator (R, Q Generation). The matrix R / matrix Q generation unit 43 reads or receives the matrix H ′ matrix G from the storage device (or pipeline) 47, derives the matrix R by the processing according to the equation (4), and further derives the matrix R by the equation (72). The matrix Q is calculated by orthogonalizing H ′. They are written into the storage device 47 (or output to the pipeline).

また符号44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44は記憶デバイス(またはパイプライン)47から行列Qと受信信号ベクトルxを読み取るか或いは受け取り、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47に書込む(またはパイプラインへ出力する)。 Reference numeral 44 denotes a filtering processing unit (Q H Filtering). The filtering processing unit 44 reads or receives the matrix Q and the received signal vector x from the storage device (or pipeline) 47, calculates the vector y by multiplying the complex conjugate transpose of Q and x, and stores it in the storage device. Write to 47 (or output to pipeline).

また符号45は前進代入処理部(Back Substitution)である。前進代入処理部45は記憶デバイス(またはパイプライン)47から列ベクトルyと行列Rを読み取るか或いは受け取り、前進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47へ書込む(またはパイプラインへ出力する)。図16に示すように、前進代入処理部45は更に、干渉成分計算処理部(Interference Computation)45a、減算処理部(subtractor)45b、量子化処理部(Quantiztion)45c、の機能処理部を備えている。そして、k=1からk=Tの場合まで、図16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^s’から^s’までの順番で検出する。そして干渉成分計算処理部45aは、記憶デバイス(またはパイプライン)47からrk,iと^s’(i=1,2,…,k−1)を読み取るか或いは受け取り、式(75)に従って干渉成分^mを算出し、それを減算処理部45bへ送出する。また減算処理部45bは記憶デバイス(またはパイプライン)47から列ベクトルyのk番目の要素yを読み取るか或いは受け取り、当該要素yから干渉成分^mを減算することにより軟判定検出信号’を算出し、量子化処理部45cへ送出する。そして量子化処理部45cは、入力を受付けた軟判定検出信号’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^s’を算出し、それを記憶デバイス47に書込む(またはパイプラインへ出力する)。 Reference numeral 45 denotes a forward substitution processing unit (Back Substitution). The forward substitution processing unit 45 reads or receives the column vector y and the matrix R from the storage device (or pipeline) 47, calculates the detected transmission signal vector ^ s' by the forward substitution calculation process, and detects the detected transmission signal vector ^ s is written to the storage device 47 (or output to the pipeline). As shown in FIG. 16, the forward substitution processing unit 45 further includes functional processing units of an interference component calculation processing unit (Interference Computation) 45a, a subtraction processing unit (subtractor) 45b, and a quantization processing unit (Quantiztion) 45c. Yes. Until From k = 1 for k = T, is detected in the order of 'the elements of ^ s 1' detection signal vector ^ s each functional processing unit with T times in FIG. 16 to ^ s T '. Then, the interference component calculation processing unit 45a reads or receives r k, i and ^ s i ′ (i = 1, 2,..., K−1) from the storage device (or pipeline) 47, and formula (75) The interference component {circumflex over (m) } is calculated in accordance with the above and sent to the subtraction processing unit 45b. The subtraction processing unit 45b or receive reading k-th element y k column vectors y from a storage device (or pipeline) 47, soft decision detection signal by subtracting the interference component ^ m k from the element y k calculating a ~ s k ', and sends it to the quantization processing unit 45 c. Then, the quantization processing unit 45c performs a hard decision based on the constellation applied at the time of modulation on the transmission side with respect to the soft decision detection signal ˜s k ′ that has received the input, and the hard decision detection signal ^ s k ′. Is written to the storage device 47 (or output to the pipeline).

また符号46は順番並び替え処理部(Row Exchange)である。順番並び替え処理部46は記憶デバイス(またはパイプライン)47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。   Reference numeral 46 denotes an order rearrangement processing unit (Row Exchange). The order rearrangement processing unit 46 reads ^ s 'and the order list S from the storage device (or pipeline) 47, rearranges ^ s' according to the order list S, and then transmits the transmission signal vector ^ s as a result. Output from the detection device.

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の第3、第4の実施例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、次に三角分解演算により列ベクトルが並び替えられたシステム伝達係数行列の三角化を図り、更にその三角行列を用いてシステム伝達係数行列の直交化を行う。そして最後に伝達係数行列の三角構造を利用して後退代入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、上述の第3、第4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無線受信装置の信号検出装置を提供することができる。
In the prior art, signal detection order determination and signal extraction vector generation for T transmission signals are performed by T pseudo inverse matrix operations, and transmission signals are detected in order using the extraction vectors. However, in the third and fourth embodiments of the present invention, without first calculating the pseudo inverse matrix, the detection order is first determined by a novel method, and then the column vectors are rearranged by triangulation. The system transfer coefficient matrix is triangulated, and the system transfer coefficient matrix is orthogonalized using the triangular matrix. Finally, using the triangular structure of the transfer coefficient matrix, T transmission signals are detected by backward substitution or forward substitution, and are rearranged in the original transmitted spatial order and output.
Thus, according to the third and fourth embodiments described above, it is not necessary to perform a pseudo inverse matrix operation, and main calculation amounts are a detection order determination operation, a QR decomposition operation, and a backward or forward substitution operation. . Accordingly, the required calculation amount is extremely small as compared with the conventional SIC method. Therefore, it is possible to provide a signal detection device for a wireless reception device that has a smaller amount of processing operation and a smaller required operation circuit scale than conventional ones.

また本発明の第3,第4の実施例によれば、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、無線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。   Further, according to the third and fourth embodiments of the present invention, the required storage capacity is small because there is no calculation of the pseudo inverse matrix. Thereby, the required storage device capacity of the signal detection device of the wireless reception device can be reduced.

また本発明の第3,第4の実施例によれば、所要演算回路規模と記憶デバイスが小さいため無線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。   Further, according to the third and fourth embodiments of the present invention, since the required arithmetic circuit scale and the storage device are small, it is possible to easily reduce the size and weight of the signal detection device of the wireless reception device.

また本発明の第3,第4の実施例によれば、T回の擬似逆行列の演算の代わりに、新規な方法により検出順番を決定し、次に三角分解演算により列ベクトルが並び替えられたシステム伝達係数行列の三角化を図り、更にその三角行列を用いてシステム伝達係数行列の直交化を行う。そして最後に伝達係数行列の三角構造を利用して後退代入あるいは前進代入でT個の送信信号を検出する。このため、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。つまり無線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。   Further, according to the third and fourth embodiments of the present invention, instead of T pseudo inverse matrix operations, the detection order is determined by a novel method, and then column vectors are rearranged by triangulation. The system transfer coefficient matrix is triangulated, and the system transfer coefficient matrix is orthogonalized using the triangular matrix. Finally, T transmission signals are detected by backward substitution or forward substitution using the triangular structure of the transfer coefficient matrix. For this reason, the processing delay is greatly reduced. As a result, even when the number of transmission antennas is large, real-time processing is possible without increasing the clock frequency in the arithmetic circuit. That is, the processing delay of the signal detection device of the wireless reception device can be reduced.

また本発明の第3,第4の実施例によれば、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MMSE−SIC方式による電力消費量よりも本発明の無線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。   Further, according to the third and fourth embodiments of the present invention, the required power consumption is proportional to the required arithmetic circuit scale, the operation clock frequency, and the like, so that the power consumption of the present invention is higher than that of the conventional MMSE-SIC method. In the signal detection device of the wireless reception device, power consumption is reduced. Therefore, it is possible to realize a long operating time of the MIMO system operated by the battery.

また本発明の第3,第4の実施例によれば、無線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。   According to the third and fourth embodiments of the present invention, in the economical implementation of the signal detection device of the radio reception device in hardware and software, the above-described effects reduce the manufacturing cost and make it suitable for mass production. It will be.

また本発明の第3,第4の実施例によれば、ZF−SICとMMSE−SICを係数αを設定するだけで簡単に切替えることができる。また伝搬路条件によって他に値を設定することも可能である。   Further, according to the third and fourth embodiments of the present invention, ZF-SIC and MMSE-SIC can be easily switched by simply setting the coefficient α. It is also possible to set other values depending on the propagation path conditions.

なお本発明の第3,第4の実施例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を考案したこと、2.係数αを設定することによりZF−SICとMMSE−SICを簡単に切り替えられること、および伝播路条件によって他に値に設定することも可能であること、3.システム伝達係数行列に基づいてその三角化と直交化する方法を考案したこと、4.システム伝達係数行列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を考案したこと、5.システム伝達係数行列Hの列ベクトルと行列G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上記(1.)で決定した順番に従い並び換える方法を提案したこと、6.(1.)と(2.)と(3.)と(4.)と(5.)とを組合わせる方法を考案したことである。   The most important features of the third and fourth embodiments of the present invention are: 1. A new signal detection order determination method has been devised. 2. ZF-SIC and MMSE-SIC can be easily switched by setting coefficient α, and other values can be set according to propagation path conditions. 3. Invented a method for triangulation and orthogonalization based on the system transfer coefficient matrix. 4. Invented a method of signal detection by backward or forward substitution using the triangular structure of the system transfer coefficient matrix. 5. Proposed a method of rearranging the elements of the transmission signal detected by backward or forward substitution and the column vector and matrix G of the system transfer coefficient matrix H according to the order determined in the above (1.). This is to devise a method of combining (1.), (2.), (3.), (4.) and (5.).

なお、上述の無線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。   Note that the signal detection device of the above-described wireless reception device has a computer system therein. The process described above is stored in a computer-readable recording medium in the form of a program, and the above process is performed by the computer reading and executing this program. Here, the computer-readable recording medium means a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, or the like. Alternatively, the computer program may be distributed to the computer via a communication line, and the computer that has received the distribution may execute the program.

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。   The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, and what is called a difference file (difference program) may be sufficient.

MIMO−OFDMシステムの構成を示す第1の図である。It is a 1st figure which shows the structure of a MIMO-OFDM system. MIMO−OFDMシステムの構成を示す第2の図である。It is a 2nd figure which shows the structure of a MIMO-OFDM system. MIMO−Singleシステムの構成を示す第1の図である。It is a 1st figure which shows the structure of a MIMO-Single system. MIMO−Singleシステムの構成を示す第2の図である。It is a 2nd figure which shows the structure of a MIMO-Single system. 信号検出装置の機能処理部を示す第1の図である。It is a 1st figure which shows the function process part of a signal detection apparatus. 信号検出装置の機能処理部を示す第2の図である。It is a 2nd figure which shows the function process part of a signal detection apparatus. 信号検出装置の機能処理部を示す第3の図である。It is a 3rd figure which shows the function process part of a signal detection apparatus. 信号検出装置の機能処理部を示す第4の図である。It is a 4th figure which shows the function process part of a signal detection apparatus. 信号検出装置の機能処理部を示す第5の図である。It is a 5th figure which shows the function process part of a signal detection apparatus. 信号検出装置の機能処理部を示す第6の図である。It is a 6th figure which shows the function process part of a signal detection apparatus. 信号検出装置の機能処理部を示す第7の図である。It is a 7th figure which shows the function process part of a signal detection apparatus. 信号検出装置の機能処理部を示す第8の図である。It is an 8th figure which shows the function process part of a signal detection apparatus. 信号検出装置の機能処理部を示す第9の図である。It is a 9th figure which shows the function process part of a signal detection apparatus. 信号検出装置の機能処理部を示す第10の図である。It is a 10th figure which shows the function process part of a signal detection apparatus. 信号検出装置の機能処理部を示す第11の図である。It is an 11th figure which shows the function process part of a signal detection apparatus. 信号検出装置の機能処理部を示す第12の図である。It is a 12th figure which shows the function process part of a signal detection apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

11,21,31,41・・・検出順番決定処理部
12,22,32,42・・・伝搬路行列ベクトル並び替え処理部
13,23,33,43・・・行列R/行列Q生成部
14,24,34,44・・・フィルタリング処理部
15,35・・・後退代入処理部
16,26,36,46・・・順番並び替え処理部
17,27,37,47・・・記憶デバイス
25,45・・・前進代入処理部
11, 21, 31, 41 ... detection order determination processing unit 12, 22, 32, 42 ... propagation path matrix vector rearrangement processing unit 13, 23, 33, 43 ... matrix R / matrix Q generation unit 14, 24, 34, 44 ... Filtering processing unit 15, 35 ... Backward substitution processing unit 16, 26, 36, 46 ... Order rearrangement processing unit 17, 27, 37, 47 ... Storage device 25, 45 ... Forward substitution processing unit

Claims (22)

MIMO(Multiple Input Multiple Output)システムにおいて伝搬路行列H、所定の係数α、受信信号ベクトルxを用いて受信信号の信号検出を行う無線受信装置における無線信号分離方法であって、
無線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の複素共役転置および当該伝搬路行列Hと前記係数αと単位行列Iとを用いてG=HH+αIより算出した行列Gの行ベクトルと列ベクトルとを前記順番リストSに従い並び替え、
前記行列Gを並び替えた行列から三角行列Rを導き、前記伝搬路行列Hの列ベクトルが並び替えられた行列を前記三角行列を用いて直交化することで行列Qを生成し、
前記行列Qの複素共役転置を使って受信ベクトルxをフィルタリングし、
前記三角行列Rを用いてフィルタリングされた受信ベクトルに後退代入処理または前進代入処理を施して、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すことにより、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。
A radio signal separation method in a radio reception apparatus that performs signal detection of a received signal using a propagation path matrix H, a predetermined coefficient α, and a received signal vector x in a MIMO (Multiple Input Multiple Output) system,
For T elements in the transmission signal vector s of the signal transmitted by the wireless transmission device, the order of signal detection is determined by the correlation between the received power calculated from the propagation path matrix H and the propagation path. Decide, record in the order list,
The row vector and the column vector of the matrix G calculated from G = H H H + α 2 I using the complex conjugate transpose of the channel matrix H, the channel matrix H, the coefficient α, and the unit matrix I are the ordered list. Sort according to S,
Deriving a triangular matrix R from the matrix in which the matrix G is rearranged, generating a matrix Q by orthogonalizing the matrix in which the column vector of the propagation path matrix H is rearranged using the triangular matrix,
Filtering the received vector x using the complex conjugate transpose of the matrix Q;
A process of performing a backward substitution process or a forward substitution process on the reception vector filtered using the triangular matrix R, and performing a hard decision on the received signal one by one in the order of the signal detection, and another process based on the hard-decided received signal By repeating the process of removing the interference component to the received signal, the T transmission signals are sequentially detected,
The radio signal separation method, wherein the detected T transmission signals are rearranged in the original transmitted spatial order according to the order list and output.
MIMO(Multiple Input Multiple Output)システムにおいて伝搬路行列H、所定の係数α、受信信号ベクトルxを用いて受信信号の信号検出を行う無線受信装置における無線信号分離方法であって、
無線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の複素共役転置および当該伝搬路行列Hと前記係数αと単位行列Iとを用いてG=HH+αIより算出した行列Gの行ベクトルと列ベクトルとを前記順番リストSに従い並び替える並び替え処理と、
前記行列Gを並び替えた行列から上三角行列Rを導き、前記伝搬路行列Hの列ベクトルが並び替えられた行列を前記上三角行列Rを用いて直交化することで行列Qを生成する行列R・行列Q生成処理と、
前記行列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フィルタリング処理と、
前記フィルタリングの結果と前記上三角行列Rの上三角構造を利用して、フィルタリングされた受信ベクトルに後退代入処理施して、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すことにより、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。
A radio signal separation method in a radio reception apparatus that performs signal detection of a received signal using a propagation path matrix H, a predetermined coefficient α, and a received signal vector x in a MIMO (Multiple Input Multiple Output) system,
For T elements in the transmission signal vector s of the signal transmitted by the wireless transmission device, the order of signal detection is determined by the correlation between the received power calculated from the propagation path matrix H and the propagation path. A detection order determination process that simultaneously determines and records in the order list;
The row vector and the column vector of the matrix G calculated from G = H H H + α 2 I using the complex conjugate transpose of the channel matrix H, the channel matrix H, the coefficient α, and the unit matrix I are the ordered list. A reordering process for reordering according to S;
A matrix that derives an upper triangular matrix R from a matrix obtained by rearranging the matrix G, and generates a matrix Q by orthogonalizing the matrix obtained by rearranging the column vectors of the propagation path matrix H using the upper triangular matrix R. R / matrix Q generation processing;
A filtering process for filtering the received vector x using a complex conjugate transpose of the matrix Q;
Using the filtering result and the upper triangular structure of the upper triangular matrix R , a backward substitution process is performed on the filtered received vector, and a hard decision is performed on the received signal one by one in the order of the signal detection. A backward substitution process for sequentially detecting the T transmission signals by repeating the process of removing interference components from other received signals by the received signal ,
An order rearrangement process for outputting the detected T transmission signals in accordance with the order list and rearranging them in the original transmitted spatial order; and
A radio signal separation method comprising:
前記検出順番決定処理は、前記行列Gと順番リスト生成式に従って、前記順番リストを生成し、
前記並び替え処理は、前記伝搬路行列Hを並び替えた結果の行列H’と、前記行列Gを並び替えた結果の行列G’とを出力し、
前記行列R・行列Q生成処理は、前記行列G’から三角行列算出式を用いて上三角行列Rを導き、前記行列H’を前記上三角行列Rを用いて直交化して行列Qを生成して出力し、
前記フィルタリング処理は、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を用いて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y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、前記後退代入処理によって得られた検出送信信号ベクトルを前記順番リストに従って並び替えた後で、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。
The detection order determination process generates the order list according to the matrix G and an order list generation formula,
The rearrangement processing outputs a matrix H ′ as a result of rearranging the propagation path matrix H and a matrix G ′ as a result of rearrangement of the matrix G;
In the matrix R / matrix Q generation process, an upper triangular matrix R is derived from the matrix G ′ using a triangular matrix calculation formula, and the matrix H ′ is orthogonalized using the upper triangular matrix R to generate a matrix Q. Output,
The filtering process calculates a vector y by multiplying the complex conjugate transpose of the matrix Q and the received signal vector x,
The backward substitution process calculates a detected transmission signal vector by a backward substitution calculation process using the column vector y and the upper triangular matrix R, sequentially detects T elements of the detected transmission signal vector, and detects interference. An interference component is calculated according to a component calculation formula, and a soft decision detection signal is calculated by subtracting the interference component from the k th element y k of the column vector y. Based on the constellation applied at the time of modulation, a hard decision is made to calculate a hard decision detection signal,
The radio signal according to claim 2, wherein the order rearrangement process outputs the rearrangement result after rearranging the detected transmission signal vectors obtained by the backward substitution process according to the order list. Separation method.
前記検出順番決定処理は、前記行列Gを分解して上三角行列を導き、当該上三角行列の逆行列Uのp行目におけるl次ノルムをd乗してβを算出し、前記上三角行列の逆行列Uについて算出した前記βの値を昇順に並び替え、当該並び替えで得た各数値を順番リストとして生成し、
前記並び替え処理は、前記伝搬路行列Hを並び替えた結果の行列H’と、前記行列Gを並び替えた結果の行列G’とを出力し、
前記行列R・行列Q生成処理は、前記行列G’から三角行列算出式を用いて上三角行列Rを導き、前記行列H’を前記上三角行列Rを用いて直交化して行列Qを生成して出力し、
前記フィルタリング処理は、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を用いて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y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、前記後退代入処理によって得られた検出送信信号ベクトルを前記順番リストに従って並び替えた後で、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。
In the detection order determination process, the matrix G is decomposed to derive an upper triangular matrix, the l- th norm in the p-th row of the inverse matrix U of the upper triangular matrix is calculated to the power of d l , and β p is calculated. Rearranging the β p values calculated for the inverse matrix U of the triangular matrix in ascending order, and generating each numerical value obtained by the rearrangement as an ordered list;
The rearrangement processing outputs a matrix H ′ as a result of rearranging the propagation path matrix H and a matrix G ′ as a result of rearrangement of the matrix G;
In the matrix R / matrix Q generation process, an upper triangular matrix R is derived from the matrix G ′ using a triangular matrix calculation formula, and the matrix H ′ is orthogonalized using the upper triangular matrix R to generate a matrix Q. Output,
The filtering process calculates a vector y by multiplying the complex conjugate transpose of the matrix Q and the received signal vector x,
The backward substitution process calculates a detected transmission signal vector by a backward substitution calculation process using the column vector y and the upper triangular matrix R, sequentially detects T elements of the detected transmission signal vector, and detects interference. An interference component is calculated according to a component calculation formula, and a soft decision detection signal is calculated by subtracting the interference component from the k th element y k of the column vector y. Based on the constellation applied at the time of modulation, a hard decision is made to calculate a hard decision detection signal,
The radio signal according to claim 2, wherein the order rearrangement process outputs the rearrangement result after rearranging the detected transmission signal vectors obtained by the backward substitution process according to the order list. Separation method.
MIMO(Multiple Input Multiple Output)システムにおいて伝搬路行列H、所定の係数α、受信信号ベクトルxを用いて受信信号の信号検出を行う無線受信装置における無線信号分離方法であって、
無線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の複素共役転置および当該伝搬路行列Hと前記係数αと単位行列Iとを用いてG=HH+αIより算出した行列Gの行ベクトルと列ベクトルとを前記順番リストSに従い並び替える並び替え処理と、
前記行列Gを並び替えた行列から下三角行列Rを導き、前記伝搬路行列Hの列ベクトルが並び替えられた行列を前記下三角行列Rを用いて直交化することで行列Qを生成する行列R・行列Q生成処理と、
前記行列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フィルタリング処理と、
前記フィルタリングの結果と前記下三角行列Rの下三角構造を利用して、フィルタリングされた受信ベクトルに前進代入処理施して、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すことにより、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。
A radio signal separation method in a radio reception apparatus that performs signal detection of a received signal using a propagation path matrix H, a predetermined coefficient α, and a received signal vector x in a MIMO (Multiple Input Multiple Output) system,
For T elements in the transmission signal vector s of the signal transmitted by the wireless transmission device, the order of signal detection is determined by the correlation between the received power calculated from the propagation path matrix H and the propagation path. A detection order determination process that simultaneously determines and records in the order list;
The row vector and the column vector of the matrix G calculated from G = H H H + α 2 I using the complex conjugate transpose of the channel matrix H, the channel matrix H, the coefficient α, and the unit matrix I are the ordered list. A reordering process for reordering according to S;
A matrix that derives a lower triangular matrix R from a matrix obtained by rearranging the matrix G, and generates a matrix Q by orthogonalizing the matrix obtained by rearranging the column vectors of the propagation path matrix H using the lower triangular matrix R. R / matrix Q generation processing;
A filtering process for filtering the received vector x using a complex conjugate transpose of the matrix Q;
Using the filtering result and the lower triangular structure of the lower triangular matrix R , a forward substitution process is performed on the filtered received vector, and a hard decision and a hard decision are performed on the received signal one by one in the order of the signal detection. Forward substitution processing for sequentially detecting the T transmission signals by repeating the processing of removing interference components from other received signals by the received signals ,
An order rearrangement process for outputting the detected T transmission signals in accordance with the order list and rearranging them in the original transmitted spatial order; and
A radio signal separation method comprising:
前記検出順番決定処理は、前記行列Gと順番リスト生成式に従って、前記順番リストを生成し、
前記並び替え処理は、前記伝搬路行列Hを並び替えた結果の行列H’と、前記行列Gを並び替えた結果の行列G’とを出力し、
前記行列R・行列Q生成処理は、前記行列G’から三角行列算出式を用いて下三角行列Rを導き、前記行列H’を前記下三角行列Rを用いて直交化して行列Qを生成して出力し、
前記フィルタリング処理は、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を用いて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y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、前記前進代入処理によって得られた検出送信信号ベクトルを前記順番リストに従って並び替えた後で、その並び替え結果を出力する
ことを特徴とする請求項5に記載の無線信号分離方法。
The detection order determination process generates the order list according to the matrix G and an order list generation formula,
The rearrangement processing outputs a matrix H ′ as a result of rearranging the propagation path matrix H and a matrix G ′ as a result of rearrangement of the matrix G;
In the matrix R / matrix Q generation process, a lower triangular matrix R is derived from the matrix G ′ using a triangular matrix calculation formula, and the matrix H ′ is orthogonalized using the lower triangular matrix R to generate a matrix Q. Output,
The filtering process calculates a vector y by multiplying the complex conjugate transpose of the matrix Q and the received signal vector x,
The forward substitution processing calculates a detected transmission signal vector by forward substitution calculation processing using the column vector y and the lower triangular matrix R, detects T elements of the detected transmission signal vector in order, and detects interference An interference component is calculated according to a component calculation formula, and a soft decision detection signal is calculated by subtracting the interference component from the k th element y k of the column vector y. Based on the constellation applied at the time of modulation, a hard decision is made to calculate a hard decision detection signal,
The wireless signal according to claim 5, wherein the order rearrangement process outputs the rearrangement result after rearranging the detected transmission signal vectors obtained by the forward substitution process according to the order list. Separation method.
前記検出順番決定処理は、前記行列Gを分解して下三角行列を導き、当該下三角行列の逆行列Uのp行目におけるl次ノルムをd乗してβを算出し、前記下三角行列の逆行列Uについて算出した前記βの値を昇順に並び替え、当該並び替えで得た各数値を順番リストとして生成し、
前記並び替え処理は、前記伝搬路行列Hを並び替えた結果の行列H’と、前記行列Gを並び替えた結果の行列G’とを出力し、
前記行列R・行列Q生成処理は、前記行列G’から三角行列算出式を用いて下三角行列Rを導き、前記行列H’を前記下三角行列Rを用いて直交化して行列Qを生成して出力し、
前記フィルタリング処理は、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を用いて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y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、前記前進代入処理によって得られた検出送信信号ベクトルを前記順番リストに従って並び替えた後で、その並び替え結果を出力する
ことを特徴とする請求項5に記載の無線信号分離方法。
In the detection order determination process, the matrix G is decomposed to derive a lower triangular matrix, the l- th norm in the p-th row of the inverse matrix U of the lower triangular matrix is calculated to the power of d l , and β p is calculated. Rearranging the β p values calculated for the inverse matrix U of the triangular matrix in ascending order, and generating each numerical value obtained by the rearrangement as an ordered list;
The rearrangement processing outputs a matrix H ′ as a result of rearranging the propagation path matrix H and a matrix G ′ as a result of rearrangement of the matrix G;
In the matrix R / matrix Q generation process, a lower triangular matrix R is derived from the matrix G ′ using a triangular matrix calculation formula, and the matrix H ′ is orthogonalized using the lower triangular matrix R to generate a matrix Q. Output,
The filtering process calculates a vector y by multiplying the complex conjugate transpose of the matrix Q and the received signal vector x,
The forward substitution processing calculates a detected transmission signal vector by forward substitution calculation processing using the column vector y and the lower triangular matrix R, detects T elements of the detected transmission signal vector in order, and detects interference An interference component is calculated according to a component calculation formula, and a soft decision detection signal is calculated by subtracting the interference component from the k th element y k of the column vector y. Based on the constellation applied at the time of modulation, a hard decision is made to calculate a hard decision detection signal,
The wireless signal according to claim 5, wherein the order rearrangement process outputs the rearrangement result after rearranging the detected transmission signal vectors obtained by the forward substitution process according to the order list. Separation method.
MIMO(Multiple Input Multiple Output)システムにおいて伝搬路行列H、所定の係数α、受信信号ベクトルxを用いて受信信号の信号検出を行う無線受信装置であって、
無線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の複素共役転置および当該伝搬路行列Hと前記係数αと単位行列Iとを用いてG=HH+αIより算出した行列Gの行ベクトルと列ベクトルとを前記順番リストSに従い並び替える手段と、
前記行列Gを並び替えた行列から三角行列Rを導き、前記伝搬路行列Hの列ベクトルが並び替えられた行列を前記三角行列を用いて直交化することで行列Qを生成する手段と、
前記行列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手段と、
前記三角行列Rを用いてフィルタリングされた受信ベクトルに後退代入処理または前進代入処理施して、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すことにより、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無線受信装置。
A radio receiving apparatus that performs signal detection of a received signal using a propagation path matrix H, a predetermined coefficient α, and a received signal vector x in a MIMO (Multiple Input Multiple Output) system,
For T elements in the transmission signal vector s of the signal transmitted by the wireless transmission device, the order of signal detection is determined by the correlation between the received power calculated from the propagation path matrix H and the propagation path. Means to determine and record in the order list;
The row vector and the column vector of the matrix G calculated from G = H H H + α 2 I using the complex conjugate transpose of the channel matrix H, the channel matrix H, the coefficient α, and the unit matrix I are the ordered list. Means for sorting according to S;
Means for deriving a triangular matrix R from the matrix in which the matrix G is rearranged, and generating a matrix Q by orthogonalizing the matrix in which the column vector of the propagation path matrix H is rearranged using the triangular matrix;
Means for filtering the received vector x using a complex conjugate transpose of the matrix Q;
A process of performing a backward substitution process or a forward substitution process on the reception vector filtered using the triangular matrix R, and performing a hard decision on the received signal one by one in the order of the signal detection, and another reception by the hard-decided received signal Means for sequentially detecting the T transmission signals by repeating the process of removing interference components to the signal;
Means for rearranging and outputting the detected T transmission signals in the original transmitted spatial order according to the order list;
A radio receiving apparatus comprising:
MIMO(Multiple Input Multiple Output)システムにおいて伝搬路行列H、所定の係数α、受信信号ベクトルxを用いて受信信号の信号検出を行う無線受信装置であって、
無線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の複素共役転置および当該伝搬路行列Hと前記係数αと単位行列Iとを用いてG=HH+αIより算出した行列Gの行ベクトルと列ベクトルとを前記順番リストSに従い並び替える並び替え手段と、
前記行列Gを並び替えた行列から上三角行列Rを導き、前記伝搬路行列Hの列ベクトルが並び替えられた行列を前記上三角行列Rを用いて直交化することで行列Qを生成する行列R・行列Q生成手段と、
前記行列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フィルタリング手段と、
前記フィルタリングの結果と前記上三角行列Rの上三角構造を利用して、フィルタリングされた受信ベクトルに後退代入処理施して、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すことにより、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無線受信装置。
A radio receiving apparatus that performs signal detection of a received signal using a propagation path matrix H, a predetermined coefficient α, and a received signal vector x in a MIMO (Multiple Input Multiple Output) system,
For T elements in the transmission signal vector s of the signal transmitted by the wireless transmission device, the order of signal detection is determined by the correlation between the received power calculated from the propagation path matrix H and the propagation path. A detection order determining means for simultaneously determining and recording in the order list;
The row vector and the column vector of the matrix G calculated from G = H H H + α 2 I using the complex conjugate transpose of the channel matrix H, the channel matrix H, the coefficient α, and the unit matrix I are the ordered list. Reordering means for reordering according to S;
A matrix that derives an upper triangular matrix R from a matrix obtained by rearranging the matrix G, and generates a matrix Q by orthogonalizing the matrix obtained by rearranging the column vectors of the propagation path matrix H using the upper triangular matrix R. R / matrix Q generation means;
Filtering means for filtering the received vector x using a complex conjugate transpose of the matrix Q;
Using the filtering result and the upper triangular structure of the upper triangular matrix R , a backward substitution process is performed on the filtered received vector, and a hard decision is performed on the received signal one by one in the order of the signal detection. Repetitive substitution means for sequentially detecting the T transmission signals by repeating the process of removing interference components from other received signals by the received signals .
Order rearrangement means for rearranging and outputting the detected T transmission signals according to the order list in the original transmitted spatial order;
A radio receiving apparatus comprising:
前記検出順番決定手段は、前記行列Gと順番リスト生成式に従って、前記順番リストを生成し、
前記並び替え手段は、前記伝搬路行列Hを並び替えた結果の行列H’と、前記行列Gを並び替えた結果の行列G’とを出力し、
前記行列R・行列Q生成手段は、前記行列G’から三角行列算出式を用いて上三角行列Rを導き、前記行列H’を前記上三角行列Rを用いて直交化して行列Qを生成して出力し、
前記フィルタリング手段は、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を用いて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y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、前記後退代入処理によって得られた検出送信信号ベクトルを前記順番リストに従って並び替えた後で、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に記載の無線受信装置。
The detection order determining means generates the order list according to the matrix G and an order list generation formula,
The rearranging means outputs a matrix H ′ as a result of rearranging the propagation path matrix H and a matrix G ′ as a result of rearranging the matrix G,
The matrix R / matrix Q generating means derives an upper triangular matrix R from the matrix G ′ using a triangular matrix calculation formula, and orthogonalizes the matrix H ′ using the upper triangular matrix R to generate a matrix Q. Output,
The filtering means calculates a vector y by multiplying the complex conjugate transpose of the matrix Q and the received signal vector x,
The backward substitution means calculates a detected transmission signal vector by backward substitution arithmetic processing using the column vector y and the upper triangular matrix R, sequentially detects T elements of the detected transmission signal vector, and performs interference. An interference component is calculated according to a component calculation formula, and a soft decision detection signal is calculated by subtracting the interference component from the k th element y k of the column vector y. Based on the constellation applied at the time of modulation, a hard decision is made to calculate a hard decision detection signal,
The wireless reception according to claim 9, wherein the order rearranging means outputs the rearrangement result after rearranging the detected transmission signal vectors obtained by the backward substitution process according to the order list. apparatus.
前記検出順番決定手段は、前記行列Gを分解して上三角行列を導き、当該上三角行列の逆行列Uのp行目におけるl次ノルムをd乗してβを算出し、前記上三角行列の逆行列Uについて算出した前記βの値を昇順に並び替え、当該並び替えで得た各数値を順番リストとして生成し、
前記並び替え手段は、前記伝搬路行列Hを並び替えた結果の行列H’と、前記行列Gを並び替えた結果の行列G’とを出力し、
前記行列R・行列Q生成手段は、前記行列G’から三角行列算出式を用いて上三角行列Rを導き、前記行列H’を前記上三角行列Rを用いて直交化して行列Qを生成して出力し、
前記フィルタリング手段は、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を用いて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y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、前記後退代入処理によって得られた検出送信信号ベクトルを前記順番リストに従って並び替えた後で、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に記載の無線受信装置。
The detection order determining means calculates the β p by decomposing the matrix G to derive an upper triangular matrix, calculating the l- th norm in the p-th row of the inverse matrix U of the upper triangular matrix to the power of d l , Rearranging the β p values calculated for the inverse matrix U of the triangular matrix in ascending order, and generating each numerical value obtained by the rearrangement as an ordered list;
The rearranging means outputs a matrix H ′ as a result of rearranging the propagation path matrix H and a matrix G ′ as a result of rearranging the matrix G,
The matrix R / matrix Q generating means derives an upper triangular matrix R from the matrix G ′ using a triangular matrix calculation formula, and orthogonalizes the matrix H ′ using the upper triangular matrix R to generate a matrix Q. Output,
The filtering means calculates a vector y by multiplying the complex conjugate transpose of the matrix Q and the received signal vector x,
The backward substitution means calculates a detected transmission signal vector by backward substitution arithmetic processing using the column vector y and the upper triangular matrix R, sequentially detects T elements of the detected transmission signal vector, and performs interference. An interference component is calculated according to a component calculation formula, and a soft decision detection signal is calculated by subtracting the interference component from the k th element y k of the column vector y. Based on the constellation applied at the time of modulation, a hard decision is made to calculate a hard decision detection signal,
The wireless reception according to claim 9, wherein the order rearranging means outputs the rearrangement result after rearranging the detected transmission signal vectors obtained by the backward substitution process according to the order list. apparatus.
MIMO(Multiple Input Multiple Output)システムにおいて伝搬路行列H、所定の係数α、受信信号ベクトルxを用いて受信信号の信号検出を行う無線受信装置であって、
無線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の複素共役転置および当該伝搬路行列Hと前記係数αと単位行列Iとを用いてG=HH+αIより算出した行列Gの行ベクトルと列ベクトルとを前記順番リストSに従い並び替える並び替え手段と、
前記行列Gを並び替えた行列から下三角行列Rを導き、前記伝搬路行列Hの列ベクトルが並び替えられた行列を前記下三角行列Rを用いて直交化することで行列Qを生成する行列R・行列Q生成手段と、
前記行列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フィルタリング手段と、
前記フィルタリングの結果と前記下三角行列Rの下三角構造を利用して、フィルタリングされた受信ベクトルに前進代入処理施して、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すことにより、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無線受信装置。
A radio receiving apparatus that performs signal detection of a received signal using a propagation path matrix H, a predetermined coefficient α, and a received signal vector x in a MIMO (Multiple Input Multiple Output) system,
For T elements in the transmission signal vector s of the signal transmitted by the wireless transmission device, the order of signal detection is determined by the correlation between the received power calculated from the propagation path matrix H and the propagation path. A detection order determining means for simultaneously determining and recording in the order list;
The row vector and the column vector of the matrix G calculated from G = H H H + α 2 I using the complex conjugate transpose of the channel matrix H, the channel matrix H, the coefficient α, and the unit matrix I are the ordered list. Reordering means for reordering according to S;
A matrix that derives a lower triangular matrix R from a matrix obtained by rearranging the matrix G, and generates a matrix Q by orthogonalizing the matrix obtained by rearranging the column vectors of the propagation path matrix H using the lower triangular matrix R. R / matrix Q generation means;
Filtering means for filtering the received vector x using a complex conjugate transpose of the matrix Q;
Using the filtering result and the lower triangular structure of the lower triangular matrix R , a forward substitution process is performed on the filtered received vector, and a hard decision and a hard decision are performed on the received signal one by one in the order of the signal detection. Forward substitution means for sequentially detecting the T transmission signals by repeating the process of removing interference components from other received signals by the received signals ,
Order rearrangement means for rearranging and outputting the detected T transmission signals according to the order list in the original transmitted spatial order;
A radio receiving apparatus comprising:
前記検出順番決定手段は、前記行列Gと順番リスト生成式に従って、前記順番リストを生成し、
前記並び替え手段は、前記伝搬路行列Hを並び替えた結果の行列H’と、前記行列Gを並び替えた結果の行列G’とを出力し、
前記行列R・行列Q生成手段は、前記行列G’から三角行列算出式を用いて下三角行列Rを導き、前記行列H’を前記下三角行列Rを用いて直交化して行列Qを生成して出力し、
前記フィルタリング手段は、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を用いて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y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、前記前進代入処理によって得られた検出送信信号ベクトルを前記順番リストに従って並び替えた後で、その並び替え結果を出力する
を備えることを特徴とする請求項12に記載の無線受信装置。
The detection order determining means generates the order list according to the matrix G and an order list generation formula,
The rearranging means outputs a matrix H ′ as a result of rearranging the propagation path matrix H and a matrix G ′ as a result of rearranging the matrix G,
The matrix R / matrix Q generation means derives a lower triangular matrix R from the matrix G ′ using a triangular matrix calculation formula, and orthogonalizes the matrix H ′ using the lower triangular matrix R to generate a matrix Q. Output,
The filtering means calculates a vector y by multiplying the complex conjugate transpose of the matrix Q and the received signal vector x,
The forward substitution means calculates a detection transmission signal vector by forward substitution calculation processing using the column vector y and the lower triangular matrix R, sequentially detects T elements of the detection transmission signal vector, and detects interference. An interference component is calculated according to a component calculation formula, and a soft decision detection signal is calculated by subtracting the interference component from the k th element y k of the column vector y. Based on the constellation applied at the time of modulation, a hard decision is made to calculate a hard decision detection signal,
The said order rearrangement means is provided with these after rearranging the detection transmission signal vector obtained by the said forward substitution process according to the said order list, The rearrangement result is provided. Wireless receiver.
前記検出順番決定手段は、前記行列Gを分解して下三角行列を導き、当該下三角行列の逆行列Uのp行目におけるl次ノルムをd乗してβを算出し、前記下三角行列の逆行列Uについて算出した前記βの値を昇順に並び替え、当該並び替えで得た各数値を順番リストとして生成し、
前記並び替え手段は、前記伝搬路行列Hを並び替えた結果の行列H’と、前記行列Gを並び替えた結果の行列G’とを出力し、
前記行列R・行列Q生成手段は、前記行列G’から三角行列算出式を用いて下三角行列Rを導き、前記行列H’を前記下三角行列Rを用いて直交化して行列Qを生成して出力し、
前記フィルタリング手段は、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を用いて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y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、前記前進代入処理によって得られた検出送信信号ベクトルを前記順番リストに従って並び替えた後で、その並び替え結果を出力する
を備えることを特徴とする請求項12に記載の無線受信装置。
The detection order determining means calculates the β p by decomposing the matrix G to derive a lower triangular matrix, computing the l- th norm in the p-th row of the inverse matrix U of the lower triangular matrix to the power of d l , and Rearranging the β p values calculated for the inverse matrix U of the triangular matrix in ascending order, and generating each numerical value obtained by the rearrangement as an ordered list;
The rearranging means outputs a matrix H ′ as a result of rearranging the propagation path matrix H and a matrix G ′ as a result of rearranging the matrix G,
The matrix R / matrix Q generation means derives a lower triangular matrix R from the matrix G ′ using a triangular matrix calculation formula, and orthogonalizes the matrix H ′ using the lower triangular matrix R to generate a matrix Q. Output,
The filtering means calculates a vector y by multiplying the complex conjugate transpose of the matrix Q and the received signal vector x,
The forward substitution means calculates a detection transmission signal vector by forward substitution calculation processing using the column vector y and the lower triangular matrix R, sequentially detects T elements of the detection transmission signal vector, and detects interference. An interference component is calculated according to a component calculation formula, and a soft decision detection signal is calculated by subtracting the interference component from the k th element y k of the column vector y. Based on the constellation applied at the time of modulation, a hard decision is made to calculate a hard decision detection signal,
The said order rearrangement means is provided with these after rearranging the detection transmission signal vector obtained by the said forward substitution process according to the said order list, The rearrangement result is provided. Wireless receiver.
MIMO(Multiple Input Multiple Output)システムにおいて伝搬路行列H、所定の係数α、受信信号ベクトルxを用いて受信信号の信号検出を行う無線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、
無線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の複素共役転置および当該伝搬路行列Hと前記係数αと単位行列Iとを用いてG=HH+αIより算出した行列Gの行ベクトルと列ベクトルとを前記順番リストSに従い並び替える処理と、
前記行列Gを並び替えた行列から三角行列Rを導き、前記伝搬路行列Hの列ベクトルが並び替えられた行列を前記三角行列を用いて直交化することで行列Qを生成する処理と、
前記行列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処理と、
前記三角行列Rを用いてフィルタリングされた受信ベクトルに後退代入処理または前進代入処理施して、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すことにより、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。
A program that is executed by a computer of a wireless reception device that performs signal detection of a received signal using a propagation path matrix H, a predetermined coefficient α, and a received signal vector x in a MIMO (Multiple Input Multiple Output) system,
For T elements in the transmission signal vector s of the signal transmitted by the wireless transmission device, the order of signal detection is determined by the correlation between the received power calculated from the propagation path matrix H and the propagation path. Processing to determine and record in the order list;
The row vector and the column vector of the matrix G calculated from G = H H H + α 2 I using the complex conjugate transpose of the channel matrix H, the channel matrix H, the coefficient α, and the unit matrix I are the ordered list. Reordering according to S;
A process of generating a matrix Q by deriving a triangular matrix R from a matrix in which the matrix G is rearranged and orthogonalizing a matrix in which a column vector of the channel matrix H is rearranged using the triangular matrix;
Filtering received vector x using a complex conjugate transpose of matrix Q;
A process of performing a backward substitution process or a forward substitution process on the reception vector filtered using the triangular matrix R, and performing a hard decision on the received signal one by one in the order of the signal detection, and another reception by the hard-decided received signal A process of sequentially detecting the T transmission signals by repeating a process of removing an interference component to the signal;
A process of rearranging the detected T transmission signals in the original transmitted spatial order according to the order list and outputting them;
A program that causes a computer to execute.
MIMO(Multiple Input Multiple Output)システムにおいて伝搬路行列H、所定の係数α、受信信号ベクトルxを用いて受信信号の信号検出を行う無線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、
無線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の複素共役転置および当該伝搬路行列Hと前記係数αと単位行列Iとを用いてG=HH+αIより算出した行列Gの行ベクトルと列ベクトルとを前記順番リストSに従い並び替える並び替え処理と、
前記行列Gを並び替えた行列から上三角行列Rを導き、前記伝搬路行列Hの列ベクトルが並び替えられた行列を前記上三角行列Rを用いて直交化することで行列Qを生成する行列R・行列Q生成処理と、
前記行列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フィルタリング処理と、
前記フィルタリングの結果と前記上三角行列Rの上三角構造を利用して、フィルタリングされた受信ベクトルに後退代入処理施して、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すことにより、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。
A program that is executed by a computer of a wireless reception device that performs signal detection of a received signal using a propagation path matrix H, a predetermined coefficient α, and a received signal vector x in a MIMO (Multiple Input Multiple Output) system,
For T elements in the transmission signal vector s of the signal transmitted by the wireless transmission device, the order of signal detection is determined by the correlation between the received power calculated from the propagation path matrix H and the propagation path. A detection order determination process that simultaneously determines and records in the order list;
The row vector and the column vector of the matrix G calculated from G = H H H + α 2 I using the complex conjugate transpose of the channel matrix H, the channel matrix H, the coefficient α, and the unit matrix I are the ordered list. A reordering process for reordering according to S;
A matrix that derives an upper triangular matrix R from a matrix obtained by rearranging the matrix G, and generates a matrix Q by orthogonalizing the matrix obtained by rearranging the column vectors of the propagation path matrix H using the upper triangular matrix R. R / matrix Q generation processing;
A filtering process for filtering the received vector x using a complex conjugate transpose of the matrix Q;
Using the filtering result and the upper triangular structure of the upper triangular matrix R , a backward substitution process is performed on the filtered received vector, and a hard decision is performed on the received signal one by one in the order of the signal detection. A backward substitution process for sequentially detecting the T transmission signals by repeating the process of removing interference components from other received signals by the received signal ,
An order rearrangement process for outputting the detected T transmission signals in accordance with the order list and rearranging them in the original transmitted spatial order; and
A program that causes a computer to execute.
前記検出順番決定処理においては、前記行列Gと順番リスト生成式に従って、前記順番リストを生成し、
前記並び替え処理においては、前記伝搬路行列Hを並び替えた結果の行列H’と、前記行列Gを並び替えた結果の行列G’とを出力し、
前記行列R・行列Q生成処理においては、前記行列G’から三角行列算出式を用いて上三角行列Rを導き、前記行列H’を前記上三角行列Rを用いて直交化して行列Qを生成して出力し、
前記フィルタリング処理においては、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は、前記列ベクトルyと前記上三角行列Rを用いて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y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は、前記後退代入処理によって得られた検出送信信号ベクトルを前記順番リストに従って並び替えた後で、その並び替え結果を出力する
各処理をコンピュータに実行させる請求項16に記載のプログラム。
In the detection order determination process, the order list is generated according to the matrix G and the order list generation formula,
In the rearrangement process, a matrix H ′ resulting from rearranging the propagation path matrix H and a matrix G ′ resulting from rearranging the matrix G are output,
In the matrix R / matrix Q generation processing, an upper triangular matrix R is derived from the matrix G ′ using a triangular matrix calculation formula, and the matrix H ′ is orthogonalized using the upper triangular matrix R to generate a matrix Q. Output
In the filtering process, a vector y is calculated by multiplying the complex conjugate transpose of the matrix Q and the received signal vector x,
In the backward substitution processing, a detection transmission signal vector is calculated by backward substitution calculation processing using the column vector y and the upper triangular matrix R, and T elements of the detection transmission signal vector are sequentially detected, An interference component is calculated according to an interference component calculation formula, and a soft decision detection signal is calculated by subtracting the interference component from the k-th element y k of the column vector y. The hard decision is performed based on the constellation applied at the time of modulation in to calculate the hard decision detection signal,
17. The order rearrangement process according to claim 16, wherein after the detected transmission signal vectors obtained by the backward substitution process are rearranged according to the order list, each process of outputting the rearrangement result is executed by a computer. Program.
前記検出順番決定処理においては、前記行列Gを分解して上三角行列を導き、当該上三角行列の逆行列Uのp行目におけるl次ノルムをd乗してβを算出し、前記上三角行列の逆行列Uについて算出した前記βの値を昇順に並び替え、当該並び替えで得た各数値を順番リストとして生成し、
前記並び替え処理においては、前記伝搬路行列Hを並び替えた結果の行列H’と、前記行列Gを並び替えた結果の行列G’とを出力し、
前記行列R・行列Q生成処理においては、前記行列G’から三角行列算出式を用いて上三角行列Rを導き、前記行列H’を前記上三角行列Rを用いて直交化して行列Qを生成して出力し、
前記フィルタリング処理においては、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は、前記列ベクトルyと前記上三角行列Rを用いて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y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は、前記後退代入処理によって得られた検出送信信号ベクトルを前記順番リストに従って並び替えた後で、その並び替え結果を出力する
各処理をコンピュータに実行させる請求項16に記載のプログラム。
In the detection order determination process, the matrix G is decomposed to derive an upper triangular matrix, the l- th norm in the p-th row of the inverse matrix U of the upper triangular matrix is raised to the d 1 power to calculate β p , Rearranging the values of β p calculated for the inverse matrix U of the upper triangular matrix in ascending order, and generating each numerical value obtained by the rearrangement as an ordered list,
In the rearrangement process, a matrix H ′ resulting from rearranging the propagation path matrix H and a matrix G ′ resulting from rearranging the matrix G are output,
In the matrix R / matrix Q generation processing, an upper triangular matrix R is derived from the matrix G ′ using a triangular matrix calculation formula, and the matrix H ′ is orthogonalized using the upper triangular matrix R to generate a matrix Q. Output
In the filtering process, a vector y is calculated by multiplying the complex conjugate transpose of the matrix Q and the received signal vector x,
In the backward substitution processing, a detection transmission signal vector is calculated by backward substitution calculation processing using the column vector y and the upper triangular matrix R, and T elements of the detection transmission signal vector are sequentially detected, An interference component is calculated according to an interference component calculation formula, and a soft decision detection signal is calculated by subtracting the interference component from the k-th element y k of the column vector y. The hard decision is performed based on the constellation applied at the time of modulation in to calculate the hard decision detection signal,
17. The order rearrangement process according to claim 16, wherein after the detected transmission signal vectors obtained by the backward substitution process are rearranged according to the order list, each process of outputting the rearrangement result is executed by a computer. Program.
MIMO(Multiple Input Multiple Output)システムにおいて伝搬路行列H、所定の係数α、受信信号ベクトルxを用いて受信信号の信号検出を行う無線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、
無線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の複素共役転置および当該伝搬路行列Hと前記係数αと単位行列Iとを用いてG=HH+αIより算出した行列Gの行ベクトルと列ベクトルとを前記順番リストSに従い並び替える並び替え処理と、
前記行列Gを並び替えた行列から下三角行列Rを導き、前記伝搬路行列Hの列ベクトルが並び替えられた行列を前記下三角行列Rを用いて直交化することで行列Qを生成する行列R・行列Q生成処理と、
前記行列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フィルタリング処理と、
前記フィルタリングの結果と前記下三角行列Rの下三角構造を利用して、フィルタリングされた受信ベクトルに前進代入処理施して、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すことにより、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。
A program that is executed by a computer of a wireless reception device that performs signal detection of a received signal using a propagation path matrix H, a predetermined coefficient α, and a received signal vector x in a MIMO (Multiple Input Multiple Output) system,
For T elements in the transmission signal vector s of the signal transmitted by the wireless transmission device, the order of signal detection is determined by the correlation between the received power calculated from the propagation path matrix H and the propagation path. A detection order determination process that simultaneously determines and records in the order list;
The row vector and the column vector of the matrix G calculated from G = H H H + α 2 I using the complex conjugate transpose of the channel matrix H, the channel matrix H, the coefficient α, and the unit matrix I are the ordered list. A reordering process for reordering according to S;
A matrix that derives a lower triangular matrix R from a matrix obtained by rearranging the matrix G, and generates a matrix Q by orthogonalizing the matrix obtained by rearranging the column vectors of the propagation path matrix H using the lower triangular matrix R. R / matrix Q generation processing;
A filtering process for filtering the received vector x using a complex conjugate transpose of the matrix Q;
Using the filtering result and the lower triangular structure of the lower triangular matrix R , a forward substitution process is performed on the filtered received vector, and a hard decision and a hard decision are performed on the received signal one by one in the order of the signal detection. Forward substitution processing for sequentially detecting the T transmission signals by repeating the processing of removing interference components from other received signals by the received signals ,
An order rearrangement process for outputting the detected T transmission signals in accordance with the order list and rearranging them in the original transmitted spatial order; and
A program that causes a computer to execute.
前記検出順番決定処理においては、前記行列Gと順番リスト生成式に従って、前記順番リストを生成し、
前記並び替え処理においては、前記伝搬路行列Hを並び替えた結果の行列H’と、前記行列Gを並び替えた結果の行列G’とを出力し、
前記行列R・行列Q生成処理においては、前記行列G’から三角行列算出式を用いて下三角行列Rを導き、前記行列H’を前記下三角行列Rを用いて直交化して行列Qを生成して出力し、
前記フィルタリング処理においては、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は、前記列ベクトルyと前記下三角行列Rを用いて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y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は、前記前進代入処理によって得られた検出送信信号ベクトルを前記順番リストに従って並び替えた後で、その並び替え結果を出力する
各処理をコンピュータに実行させる請求項19に記載のプログラム。
In the detection order determination process, the order list is generated according to the matrix G and the order list generation formula,
In the rearrangement process, a matrix H ′ resulting from rearranging the propagation path matrix H and a matrix G ′ resulting from rearranging the matrix G are output,
In the matrix R / matrix Q generation process, a lower triangular matrix R is derived from the matrix G ′ using a triangular matrix calculation formula, and the matrix H ′ is orthogonalized using the lower triangular matrix R to generate a matrix Q. Output
In the filtering process, a vector y is calculated by multiplying the complex conjugate transpose of the matrix Q and the received signal vector x,
In the forward substitution process, a detected transmission signal vector is calculated by a forward substitution calculation process using the column vector y and the lower triangular matrix R, and T elements of the detected transmission signal vector are sequentially detected, An interference component is calculated according to an interference component calculation formula, and a soft decision detection signal is calculated by subtracting the interference component from the k-th element y k of the column vector y. The hard decision is performed based on the constellation applied at the time of modulation in to calculate the hard decision detection signal,
20. In the order rearrangement process, after rearranging the detected transmission signal vectors obtained by the forward substitution process according to the order list, each process of outputting the rearrangement result is executed by a computer. Program.
前記検出順番決定処理においては、前記行列Gを分解して下三角行列を導き、当該下三角行列の逆行列Uのp行目におけるl次ノルムをd乗してβを算出し、前記下三角行列の逆行列Uについて算出した前記βの値を昇順に並び替え、当該並び替えで得た各数値を順番リストとして生成し、
前記並び替え処理においては、前記伝搬路行列Hを並び替えた結果の行列H’と、前記行列Gを並び替えた結果の行列G’とを出力し、
前記行列R・行列Q生成処理においては、前記行列G’から三角行列算出式を用いて下三角行列Rを導き、前記行列H’を前記下三角行列Rを用いて直交化して行列Qを生成して出力し、
前記フィルタリング処理においては、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は、前記列ベクトルyと前記下三角行列Rを用いて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y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は、前記前進代入処理によって得られた検出送信信号ベクトルを前記順番リストに従って並び替えた後で、その並び替え結果を出力する
各処理をコンピュータに実行させる請求項19に記載のプログラム。
In the detection order determination process, the matrix G is decomposed to derive a lower triangular matrix, and the l- th norm in the p-th row of the inverse matrix U of the lower triangular matrix is calculated to the power of d l to calculate β p , Rearranging the β p values calculated for the inverse matrix U of the lower triangular matrix in ascending order, and generating each numerical value obtained by the rearrangement as an ordered list,
In the rearrangement process, a matrix H ′ resulting from rearranging the propagation path matrix H and a matrix G ′ resulting from rearranging the matrix G are output,
In the matrix R / matrix Q generation process, a lower triangular matrix R is derived from the matrix G ′ using a triangular matrix calculation formula, and the matrix H ′ is orthogonalized using the lower triangular matrix R to generate a matrix Q. Output
In the filtering process, a vector y is calculated by multiplying the complex conjugate transpose of the matrix Q and the received signal vector x,
In the forward substitution process, a detected transmission signal vector is calculated by a forward substitution calculation process using the column vector y and the lower triangular matrix R, and T elements of the detected transmission signal vector are sequentially detected, An interference component is calculated according to an interference component calculation formula, and a soft decision detection signal is calculated by subtracting the interference component from the k-th element y k of the column vector y. The hard decision is performed based on the constellation applied at the time of modulation in to calculate the hard decision detection signal,
20. In the order rearrangement process, after rearranging the detected transmission signal vectors obtained by the forward substitution process according to the order list, each process of outputting the rearrangement result is executed by a computer. Program.
請求項15から請求項21の何れかのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。   A computer-readable recording medium recording the program according to any one of claims 15 to 21.
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