JP6448868B2 - 受信装置、受信方法および通信システム - Google Patents

Description

本発明は、多重された信号を分離する受信装置、受信方法、および受信装置を有する通信システムに関する。

大容量無線伝送に向けて、非常に広い帯域を用いて通信を行う広帯域通信が近年、注目を集めている。一例として、超広帯域（ＵＷＢ：Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）無線伝送は帯域幅５００ＭＨｚ以上、あるいは比帯域２０％以上の広帯域無線通信を行う方式であり、その推進団体であるＭＢＯＡ ＳＩＧ（Ｍｕｌｔｉ−Ｂａｎｄ ＯＦＤＭ Ａｌｌｉａｎｃｅ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｉｎｔｅｒｅｓｅｔ Ｇｒｏｕｐ）では、マルチバンドＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式を適用した物理層やメディア・アクセス層の仕様策定が行われている。中でも物理層ではプリコーディング行列などにより複数の変調信号を多重化し、各多重信号を異なる周波数帯で送信することで送信ダイバーシチ効果を獲得するデュアルキャリア変調（ＤＣＭ：Ｄｕａｌ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式が採用されていることが非特許文献１に記載されている。

また、非特許文献２では、拡散符号を用いて符号多重を行うことで、ＯＦＤＭ適用時においてもシンボルレベルでの周波数ダイバーシチ効果を得ることが開示されている。このように送信側において信号が多重された場合には、多重された各信号を受信側での信号検出時に分離する必要がある。受信信号分離手法の代表的な例として、ＺＦ（Ｚｅｒｏ Ｆｏｒｃｉｎｇ）法やＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）法などを用いる線形検出器がある。これらの手法は演算量が少ないため受信機構成を簡易にできるという長所があるが、信号分離時に雑音強調などによる特性劣化が発生する場合があった。

一方、数ある信号分離手法のうち最適な手法として挙げられるのが最尤検出（ＭＬＤ：Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）法である。本手法では、受信信号ベクトルと取り得る信号点ベクトルとの間の距離をすべての信号点候補において求め、最も距離の短い信号点を推定信号ベクトルと決定することで信号分離を行う。取り得る信号点全ての比較を行うので、前出のＺＦ法やＭＭＳＥ法などの線形検出器と比較して非常に優れた伝送特性を実現可能であるが、変調多値数や送信アンテナ本数、多重信号数の増加に伴い信号点候補数が指数的に増大するため演算量が膨大となり、本手法の実装が困難である場合があった。

Ｗｉｍｅｄｉａ Ａｌｌｉａｎｃｅ Ｉｎｃ．、"Ｍｕｌｔｉｂａｎｄ ＯＦＤＭ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ、"Ｆｉｎａｌ Ｄｅｌｉｖａｒａｂｌｅ １．５，Ａｕｇ．２００９． 若宮輝、樋口健一、"ＭＣ−ＣＤＭＡにおける最尤検出に適した拡散符号、"電子情報通信学会技術研究報告、ＲＣＳ２００９−４８、２００９年６月． 山口歌奈子、ニコラグレッセ、西本浩、梅田周作、塚本薫、岡崎彰浩、岡村敦、"周波数符号化とＤＳＴＢＣを連接した２次元ダイバーシチ法に関する一検討、"電子情報通信学会技術研究報告、ＲＣＳ２０１５−４９、２０１５年６月． Ｋｉｌｈｗａｎ Ｋｉｍ、Ｊａｎｇｙｏｎｇ ＰＡＲＫ、Ｊｉｈｕｎ ＫＯＯ、Ｙｏｎｇｓｕｋ ＫＩＭ、ａｎｄ Ｊａｅｓｅｏｋ ＫＩＭ、"Ｌｏｗ−Ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ Ｓｏｆｔ−ＭＬ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ ＤＣＭ ｉｎ ＷｉＭｅｄｉａ ＵＷＢ Ｓｙｓｔｅｍｓ、"ＩＥＩＣＥ Ｔｒａｎｓ．Ｃｏｍｍｕｎ．、ｖｏｌ．Ｅ９６−Ｂ、ｎｏ．３、Ｍａｒｃｈ ２０１３．

ＭＬＤ法の演算量を低減する手法として、信号の実数成分と虚数成分をそれぞれ独立に判定し、さらに、逐次的に信号点候補で仮決めされた実数成分または虚数成分の信号を用いて、仮決めされていない残る１つの信号の実数成分または虚数成分を推定する手法が非特許文献３や４で開示されている。本手法によりＭＬＤ法と同等な信号分離特性と演算量削減を同時に実現可能とするが、仮決めする信号点候補が多く、依然として演算量が多かった。

本発明は、信号分離処理における演算量を低減することを目的としている。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の受信装置は、実数成分と虚数成分がそれぞれ独立に変調されたＬ個（Ｌは２以上の整数）の複素ベースバンド信号である複数の第１の信号をプリコーディング行列により多重することで得られる複数の送信信号を、互いに直交する伝搬路を介して受信する受信手段と、前記受信手段で受信された複数の受信信号のそれぞれを、実数成分と虚数成分とに分割する分割手段と、前記第１の信号の実数成分が取り得る信号点候補の中から、前記分割された受信信号の実数成分に基づいて信号点候補の絞り込みを行い、前記第１の信号の虚数成分が取り得る信号点候補の中から、前記分割された受信信号の虚数成分に基づいて信号点候補の絞り込みを行う絞り込み手段と、絞り込まれた複数の実数成分の信号点候補の中から、１つの実数成分の信号点候補を仮決めし、絞り込まれた複数の虚数成分の信号点候補の中から、１つの虚数成分の信号点候補を仮決めする信号点候補仮決め手段と、前記仮決めした１つの実数成分の信号点候補に基づいて、前記第１の信号の実数成分を推定し、前記仮決めした１つの虚数成分の信号点候補に基づいて、前記第１の信号の虚数成分を推定する信号推定値算出手段と、を備えた。

本発明によれば、信号分離処理における演算量を低減することができる。

図１は、本発明の実施の形態１にかかる通信システムの構成例を示す図である。 図２は、本発明の実施の形態１にかかる受信装置の構成例を示す図である。 図３は、本発明の実施の形態１にかかる推定信号ベクトル算出部の構成例を示す図である。の構成例を示す図である。 図４は、本発明の実施の形態１にかかる受信信号の実数成分における信号点配置を示す図である。 図５は、本発明の実施の形態１にかかる受信装置の処理の一例を示すフロー図である。 図６は、本発明の実施の形態１にかかる受信装置のハードウェア構成の例を示す図である。 図７は、本発明の実施の形態１にかかる受信装置のハードウェア構成の別の例を示す図である。 図８は、本発明の実施の形態２にかかる推定信号ベクトル算出部の構成例を示す図である。 図９は、本発明の実施の形態２にかかる受信信号の実数成分における信号点配置を示す図である。 図１０は、本発明の実施の形態３にかかる通信システムの構成例を示す図である。 図１１は、本発明の実施の形態３にかかる受信装置の構成例を示す図である。 図１２は、本発明の実施の形態３にかかる推定信号ベクトル算出部の構成例を示す図である。 図１３は、本発明の実施の形態３にかかる推定信号ベクトル算出部の構成例を示す図である。 図１４は、本発明の実施の形態３にかかる推定信号ベクトル算出部の構成例を示す図である。

以下に、本発明にかかる受信装置、受信方法、および通信システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当する構成には同一の符号を付している。

実施の形態１
本発明にかかる実施の形態１における通信システム１の構成例を図１に示す。

通信システム１は送信装置１０と受信装置２０を有している。送信装置１０は送信信号を伝送路３０ａ、３０ｂを介して受信装置に送信する。

ここでは、変調された複数の複素ベースバンド信号が実数プリコーディング行列によって多重され、互いに直交する伝送路を介して送信装置１０より送信される場合を扱う。

本実施の形態では、プリコーディングによる多重化信号数はＬ＝２とし、プリコーディング部１００に入力される２つの無線信号はそれぞれ１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式によって変調されている場合を扱う。しかし、本実施の形態はこれに限らず、複素ベースバンド信号が２^２Ｎ−ＱＡＭ（Ｎは２以上の整数）方式により変調されている場合適用可能である。

送信装置１０は受信装置２０への送信対象である情報信号ｓ_１およびｓ_２に対して変調およびプリコーディング処理を行った後、伝搬路３０ａ、３０ｂを介して受信装置２０に対して送信する。受信装置２０では受信した信号に信号分離処理を実行して、情報信号ｓ_１およびｓ_２を復号する。

送信装置１０のプリコーディング部１００は信号線ｓ１００ａ、ｓ１００ｂのそれぞれを介して受け取る情報信号ｓ_１およびｓ_２に対して変調処理および多重処理を実行する。プリコーディング部１００は例えば（０１１１）（１００１）等の情報信号ｓ_１およびｓ_２に対して変調処理を行い、複素ベースバンド信号である変調信号（第１の信号）ｚ_１およびｚ_２を生成する。尚、情報信号ｓ_１およびｓ_２と複素ベースバンド信号である変調信号ｚ_１およびｚ_２とは変調がなされただけであってそれぞれ一意に対応する。以下の説明では情報信号ｓ_１およびｓ_２と変調信号ｚ_１およびｚ_２のどちらかを用いて説明を行う。プリコーディング部１００はさらに、自身の有するプリコーディング行列に基づいてこの変調信号ｚ_１およびｚ_２に対して多重処理を実行する。多重された２つの無線信号は、プリコーディング部１００より、互いに直交する伝送路３０ａ、３０ｂに対して出力される。プリコーディング部１００では、位相回転量が９０度の整数倍となるプリコーディング行列によって２つの信号が多重化される。実数プリコーディング行列とは複素ベースバンド信号ｚ_１およびｚ_２を二つの伝送路を用いて送信する場合、それぞれの伝送路における複素ベースバンド信号ｚ_１およびｚ_２の混合の比率を規定した行列である。なお、プリコーディング行列は受信装置２０との間で共有され、受信装置２０は受信信号の復号の際にこの行列を利用することができる。

プリコーディング部１００は送信対象の複素ベースバンド信号のベクトル値である変調信号ベクトルｚに対してプリコーディング行列φを乗算することで信号の多重処理を行い、伝送路に対して（送信手段として）送信する。つまり、プリコーディング部１００より出力される信号のベクトルはｚφであらわすことができる。

送信装置１０より送信された信号は、伝搬路３０ａ、３０ｂを通過する際、伝搬路３０ａ、３０ｂそれぞれからの影響を受ける。送信された信号が受ける影響は伝達関行列Δによって表すことができ、この伝達関数行列Δは送信装置１０、受信装置２０または図示しない別の装置において推定することが可能であり受信装置２０はこの伝達関数行列Δの情報を有している。また、送信装置１０より送信された信号にはさらに受信装置２０の入力端での雑音ベクトルηが加わる。

上述の影響を受けて受信装置２０に入力された受信信号ベクトルｙは複素ベースバンド信号であるｙ_１およびｙ_２により構成され、直交する伝搬路の数（本実施の形態では２）に等しい次元を持つ複素ベクトルで表すことができる。受信信号ベクトルｙは、送信装置１０において変調信号ベクトルｚに乗算される実数プリコーディング行列φと、受信装置および送信装置１０において推定される伝搬路の伝達関数行列Δ、から成る等化チャネル行列Ｈと、変調信号ベクトルｚと、受信装置の入力端で加わる雑音ベクトルηと、を用いて次式で表される。

等価チャネルベクトルｈ_１は等価チャネル行列Ｈのうち受信信号に対応するベクトル成分、ｈ_２は等価チャネル行列Ｈのうち受信信号ｙ_２に対応するベクトル成分、を表す。受信装置２０に入力された受信信号ベクトルｙは、信号検出部２００に入力される。

受信装置２０は信号を受信する受信手段としても機能し、受信した受信信号ベクトルｙに基づいて送信された変調信号ベクトルｚを導き出すための処理を実行する。

信号検出部２００は入力された２つの無線信号の信号分離を行う機能を有しており、分離された２つの無線信号を推定し、推定した信号の尤度をそれぞれ出力する。

次に、図２を参照しながら、本発明にかかる実施の形態１の信号検出部２００について説明する。

本実施の形態における信号検出部２００は信号分割部２１０、推定信号ベクトル算出部２２０ａ、２２０ｂ、および信号判定部２３０を有している。

信号分割部２１０には、受信装置２０にて受信した受信信号ベクトルｙが、信号線ｓ２００ａ、ｓ２００ｂを通じて入力される。信号分割部２１０は、入力された受信信号ベクトルｙの複素ベースバンド信号ｙ_１、ｙ_２を、実数成分と虚数成分とに分割する分割手段として機能する。さらに、信号線ｓ２００ａから入力される複素ベースバンド信号ｙ_１の実数成分と信号線ｓ２００ｂから入力される複素ベースバンド信号ｙ_２の実数成分から成る実数成分信号ベクトルを推定信号ベクトル算出部２２０ａに向けて出力し、信号線ｓ２００ａから入力される信号の虚数成分と信号線ｓ２００ｂから入力される信号ｙ_２の虚数成分から成る虚数成分信号ベクトルを推定信号ベクトル算出部２２０ｂに向けて出力する。

推定信号ベクトル算出部２２０ａ、２２０ｂは、信号分割部２１０において分割された各信号の実数成分と虚数成分とを用いて、実数プリコーディング行列により多重された変調信号ベクトルｚのうちの１成分の信号が取り得る信号点候補（possible signal point candidate）（取り得る成分候補）の中から、後述する方法により信号点候補の絞り込み（選択）を行い、絞り込みをした信号点候補における変調信号ベクトルｚの他方の成分の推定値を算出する機能を有している。推定信号ベクトル算出部２２０ａ、２２０ｂは取り得る信号点候補（取り得る成分候補）の一つに仮決めされた信号成分と、それを用いて推定された信号成分とにより構成される推定信号ベクトルを、信号判定部２３０に向けて出力する。

本実施の形態において、ある信号の実数成分、またはある信号の虚数成分を「仮決めする」（hypothesize）とは、その信号が表し得るシンボルの各値のうちから特定の１つの値を候補として選択し、後の計算処理に資するようにシンボルの値をこの値に仮に決めることを意味し、この仮に決めたシンボルの値に基づいて推定値算出部は他方の値を算出し、各信号推定部は仮決めされた信号値と仮決めされた信号値に基づいて算出される信号値を信号判定部２３０に出力する。信号判定部２３０は各信号推定部から出力されるこの仮決めされた信号値と仮決めされた信号値に基づいて算出される信号値を用いて、推定信号ベクトルの尤度算出を行う。

信号判定部２３０は入力された複数の推定信号ベクトルの中から、最も確からしい２つの推定信号ベクトルの尤度を信号線ｓ２０１ａ、ｓ２０１ｂを通じて出力する尤度算出手段として機能する。例えば、最も確からしい１つの推定信号実数成分ベクトルの尤度を信号線ｓ２０１ａを通じて出力し、最も確からしい１つの推定信号虚数成分ベクトルの尤度を信号線ｓ２０１ｂを通じて出力する。

次に図３を参照して、本実施の形態における推定信号ベクトル算出部２２０ａの構成について説明する。

推定信号ベクトル算出部２２０ａは２ユニットの候補点選択部２２１ａ、２２１ｂと、３ユニットの信号推定部２２２ａ〜２２２ｃを備え、信号推定部２２２ａ〜２２２ｃは、それぞれ２ユニットの仮決め部２２３ａ〜２２３ｆと、２ユニットの推定値算出部２２４ａ〜２２４ｆを備える。

候補点選択部２２１ａ、２２１ｂは入力された受信信号に基づいて、実数プリコーディング行列によって多重された２つの変調信号（ｚ_１、ｚ_２）のうち、どちらか一方の変調信号の取り得るすべての信号点候補の中から、仮決め部２２３ａ〜２２３ｆで仮決めする信号点候補を、受信信号の値（ｙ_１およびｙ_２の実数成分）に基づいて３つ選択する（絞り込む）機能を有する絞り込み手段（選択手段）として機能する。候補点選択部２２１ａ、２２１ｂによって選択された信号点候補に基づいて、仮決め部２２３ａ〜２２３ｆは変調信号ｚ_１または変調信号ｚ_２を仮決めし、推定値算出部２２４ａ〜２２４ｆが仮決めされた変調信号ｚ_１または変調信号ｚ_２の値に基づいて、他方の変調信号ｚ_１または変調信号ｚ_２を推定する。

本実施の形態では、プリコーディング行列による多重信号数Ｌ＝２とし、また、多重される変調信号は実数成分および虚数成分がそれぞれ２ビット、すなわち、４つの信号点候補により表現される情報を保持する、１６ＱＡＭ方式が適用される場合を扱っている。候補点選択部２２１ａ、２２１ｂでは、取り得る４つの信号点候補の中から仮決め部２２３ａ〜２２３ｆで使用する３つの信号点候補を、受信信号の値に基づいて選択する（絞り込む）。そのため、仮決め部２２３ａ〜２２３ｆにおいて仮決めされる信号と選択された取り得る信号点候補との組の数はＬ×３＝６となり、推定信号ベクトル算出部２２０ａは、６ユニットの仮決め部２２３ａ〜２２３ｆを備える。なお、実数成分および虚数成分がそれぞれ２^Ｎ個の信号点候補により表現される情報を保持する２^２Ｎ−ＱＡＭ方式（Ｎは２以上の整数）が適用される場合は、候補点選択部において取り得る２^Ｎ個の信号点候補のうち（２^Ｎ−１＋１）個を選択することで同様の効果が得られる。

上述の処理の流れについて以下にて詳細に説明する。

まず、候補点選択部２２１ａ、２２１ｂにおいて、変調信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｚ_１）またはＲｅ（ｚ_２）が取り得るすべての信号点候補の中から、後段の仮決め部２２３ａ〜２２３ｆで使用する信号点候補を、受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ）に基づいて選択する。

本実施の形態では、変調信号ｚ_１およびｚ_２の変調方式として１６ＱＡＭ方式を適用した場合を扱っているため、変調信号の実数成分Ｒｅ（ｚ_１）およびＲｅ（ｚ_２）が取り得るすべての信号点候補は、それぞれ４種類（０１、００、１０、１１）となる（なお、これらの信号の値は情報信号ｓ_１およびｓ_２における信号の値の一部であり、変調信号の実数成分Ｒｅ（ｚ_１）およびＲｅ（ｚ_２）の値とは異なるが、これらは一意に対応しており、説明の簡単のため、ここでは情報信号ｓ_１およびｓ_２の値を利用して説明を行う）。ここで、横軸を受信信号の実数成分Ｒｅ（ｙ_１）、縦軸を受信信号の実数成分Ｒｅ（ｙ_２）としたときの信号点配置を図４に示す。

受信装置２０の入力端でノイズが全く入らなかったと仮定した場合、受信装置２０では実数プリコーディング行列φおよび伝搬路の伝達関数行列Δがわかっているため、変調信号の実数成分Ｒｅ（ｚ_１）およびＲｅ（ｚ_２）それぞれ４種類（０１、００、１０、１１）の信号点候補に基づいて、式（１）より受信信号ベクトルｙの実数成分の理論値を算出することができる。図４では算出にて求められた受信信号ベクトルｙの実数成分の理論値が１６点プロットされている。

ノイズが存在しない場合、受信信号ベクトルｙの実数成分の実際の値はこの１６点のいずれかに一致するはずだが、ノイズの影響で多くの場合は理論値からのズレが生じてしまう。

図４には推定信号ベクトル算出部２２０ａに実際に入力された受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ）の一例がプロットされている。受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ）が図示された点だとすると、変調信号の実数成分Ｒｅ（ｚ_１）について（０１）の候補点が一番近いため、仮決めで用いる変調信号の実数成分Ｒｅ（ｚ_１）の候補としては（０１）が最も適している、つまり実数成分Ｒｅ（ｚ_１）と一致する可能性が高いと考えらえる。

本実施の形態では、変調信号の実数成分Ｒｅ（ｚ_１）に関してどの候補点を仮決めとして利用するかは、受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ）が図４上にてどの象限に含まれているかによって判断する。図４の第１象限は、変調信号の実数成分Ｒｅ（ｚ_１）が（０１）である場合の信号点候補との距離と、他の信号点候補との距離を比較して、実数成分Ｒｅ（ｚ_１）が（０１）である場合の信号点候補との距離が最も近くなる領域である。第２象限は、変調信号の実数成分Ｒｅ（ｚ_１）が（００）である場合の信号点候補との距離と、他の信号点候補との距離を比較して、実数成分Ｒｅ（ｚ_１）が（００）である場合の信号点候補との距離が最も近くなる領域である。第３象限は、変調信号の実数成分Ｒｅ（ｚ_１）が（１０）である場合の信号点候補との距離と、他の信号点候補との距離を比較して、実数成分Ｒｅ（ｚ_１）が（１０）である場合の信号点候補との距離が最も近くなる領域である。第４象限は、変調信号の実数成分Ｒｅ（ｚ_１）が（１１）である場合の信号点候補との距離と、他の信号点候補との距離を比較して、実数成分Ｒｅ（ｚ_１）が（１１）である場合の信号点候補との距離が最も近くなる領域である。候補点選択部２２１ａはそれぞれの領域を算出し、受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ）がどの領域（象限）に入っているのかを判別する。この領域は、信号点候補の配置に基づいて算出することができ、例えば実数成分Ｒｅ（ｚ_１）が（０１）の信号点候補同士をつなげた場合の傾きや、実数成分Ｒｅ（ｚ_１）が（０１）と実数成分Ｒｅ（ｚ_１）が（００）の候補点との距離を用いて算出可能である。この算出方法の一例は後述にて説明する。また、候補点選択部２２１ａが算出しなくてもよく、例えば送信装置１０にて算出して、この領域情報を送信装置１０と受信装置２０とで共有しておくとしても良い。候補点選択部２２１ａは判別した結果に基づいて、実数成分Ｒｅ（ｙ）が含まれる象限に対応する変調信号の実数成分Ｒｅ（ｚ_１）を仮決めに用いるべく、仮決め部２２３ａ〜２２３ｆに出力する。

また、信号判定部２３０が信号の尤度を出力するためには、反転ビットも尤度計算に用いる必要がある。そこで図４の例では（０１）の各ビットにおける反転ビットを含む信号候補点のうち、第１象限に近い（実数成分Ｒｅ（ｙ）に近い）象限に対応する信号候補点（００）、（１０）も仮決め部２２３ｃ、２２３ｅに出力し、仮決め部２２３ｃ、２２３ｅはこの信号点候補に基づいて信号点を仮決めする。

仮決め部２２３ａ〜２２３ｆは、実数プリコーディング行列により多重された２つの変調信号のうちどちらか一方の信号を、候補点選択部２２１ａ、２２１ｂで選択された信号点候補のうちの入力された信号点候補に仮決めする装置である。仮決め部２２３ａ〜２２３ｆは、推定対象信号以外の変調信号を、候補点選択部２２１ａ、２２１ｂで選択された信号点候補のうちの入力された信号点候補に仮決めして、推定値算出部２２４ａ〜２２４ｆに対して送信する。尚、本実施の形態では候補点選択部２２１ａ、２２１ｂが各仮決め部２２３ａ〜２２３ｆそれぞれに異なる信号点候補の値を入力する。しかしこれに限定されず、候補点選択部２２１ａ、２２１ｂが各仮決め部２２３ａ〜２２３ｆに複数の選択された信号点候補をすべて入力し（上記説明ではここでは候補点選択部２２１ａは仮決め部２２３ａ、２２３ｃ、２２３ｅにそれぞれ３つの信号点候補を入力し、候補点選択部２２１ｂは仮決め部２２３ｂ、２２３ｄ、２２３ｆにそれぞれ３つの信号点候補を入力し）、各仮決め部２２３ａ〜２２３ｆは他の仮決め部と重複が発生しないように、候補点選択部２２１ａ、２２１ｂから入力される信号点候補のうちの１つの信号点候補に仮決めを行うとしてもよい。

推定値算出部２２４ａ〜２２４ｆは、実数プリコーディング行列と仮決め部２２３ａ〜２２３ｆまたは図示しない装置において推定された伝搬路の伝達関数と、から成る等価チャネルを算出し、仮決めされた信号成分とその信号に対応する等価チャネル成分を受信信号から差し引き、結果として得られる仮決めされていない変調信号（推定対象信号）の推定値を、信号点候補で仮決めされた信号とともに推定信号ベクトルとして信号判定部に入力する。つまり、推定値算出部２２４ａ〜２２４ｆは信号推定値算出手段として機能する。

ここで本実施形態において受信信号ベクトルｙがどの象限（領域）に属しており、どの信号点候補を仮決め候補として選択するかの象限（領域）の判定方法および仮決め対象の絞り込み方法の一例について説明する。

図４の、第２象限と第３象限の境界には一点破線が引かれており、この一点破線は式（２）によって定義される。また、第１象限および第２象限は式（３）を満たし、第３象限および第４象限は式（４）を満たす。

ここで、隣接する象限における信号は各ビットのうちの１ビットのみが異なっているグレー符号化された信号であり、かつ、変調方式として１６ＱＡＭを適用しているため、各ビットに対応する反転ビットが含まれる信号点候補に対応する象限のうち、受信信号ベクトルｙが含まれる象限の最近傍の象限は必ず、受信信号ベクトルｙから近い２つの象限となる。例えば図４のように受信信号ベクトルｙが第１象限に存在する場合には、第１象限の信号点候補の各ビットの反転ビットを含む信号点候補に対応する象限であって、受信信号ベクトルｙが含まれる象限の最近傍の象限は第２、第３象限である。また、受信信号ベクトルｙが第２象限に存在する場合には、第２象限の信号点候補の各ビットの反転ビットを含む信号点候補に対応する象限であって、受信信号ベクトルｙが含まれる象限の最近傍の象限は第１、第３象限である。そして、受信信号ベクトルｙが第３象限に存在する場合には、第３象限の信号点候補の各ビットの反転ビットを含む信号点候補に対応する象限であって、受信信号ベクトルｙが含まれる象限の最近傍の象限は第２、第４象限である。さらに、受信信号ベクトルｙが第４象限に存在する場合には、第１象限の信号点候補の各ビットの反転ビットを含む信号点候補に対応する象限であって、受信信号ベクトルｙが含まれる象限の最近傍の象限は第２、第３象限である。

つまり、受信信号ベクトルｙが第１または第２象限に存在する場合（受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ）が式（３）を満たす場合）には、第１象限および第２象限にある信号点候補（０１、００）と、第３象限にある信号点候補（１０）、を仮決め対象として候補点選択部２２１ａが選択する。

また、受信信号ベクトルｙが第３または第４象限に存在する場合（受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ）が式（４）を満たす場合）には、第３象限および第４象限にある信号点候補（１０、１１）と、第２象限にある信号点候補（００）、を仮決め対象として候補点選択部２２１ａが選択する。

同様に、受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ）に対する最近傍信号点候補が実数成分変調信号Ｒｅ（ｙ_２）の信号点候補のうち０１である領域を信号ｚ_２の第１象限、００である領域を信号ｚ_２の第２象限、１０である領域を信号ｚ_２の第３象限、１１である領域を信号ｚ_２の第４象限、とすると、第１象限および第２象限は式（５）を満たし、第３象限および第４象限は式（６）を満たす。候補点選択部２２１ｂでは、受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ）が式（５）を満たすときは第１〜３象限の信号点候補（０１、００、１０）を選択する。

また、受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ）が式（６）を満たす場合は、第２〜４象限にある信号点候補（００、１０、１１）を選択する。

同様にして、実数プリコーディング行列により多重される信号が２^２Ｎ−ＱＡＭ方式（Ｎは２以上の整数）により変調される場合、すなわち、変調信号の実数成分および虚数成分がそれぞれ２^Ｎ個の信号点候補により表現される場合は、変調信号ｚ_１の第１〜２^Ｎ−１象限が式（３）、第（２^Ｎ−１＋１）〜２^Ｎ象限が式（４）を満たし、変調信号ｚ_２の第１〜２^Ｎ−１象限が式（５）、第（２^Ｎ−１＋１）〜２^Ｎ象限が式（６）を満たす。このとき、候補点選択部２２１ａ、２２１ｂにおいて、受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ）が式（３）または（５）を満たす場合は、変調信号ｚ_１またはｚ_２の第１〜（２^Ｎ−１＋１）象限の信号点候補が後段の仮決め部で使用する信号点候補として選択される。また、受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ）が式（４）または（６）を満たす場合は、変調信号ｚ_１またはｚ_２の第２^Ｎ−１〜２^Ｎ象限の信号点候補が選択される。

以下では、例として図４に示すように、受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ）が信号ｚ_１における第１象限に存在し、候補点選択部２２１ａにおいて、仮決め部２２３ａで使用する実数成分変調信号Ｒｅ（ｚ_１）の信号点候補として０１、００、１０を選択した場合の、候補点選択部２２１ａ以降の各部における処理の流れを詳細に説明する。

仮決め部２２３ａでは、候補点選択部２２１ａで選択された信号点候補（０１、００、１０）のうち０１が入力されるので、この信号点への仮決めを行う。受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ）から、仮決めされた実数成分変調信号ｚ_１（ハット付き）および仮決め信号に対応する等価チャネルベクトルｈ_１、を差し引くと、次式が得られる。

なお、Ｒｅ（・）は実数成分を表し、等価チャネルベクトルｈ_１は、受信装置２０においてパイロット信号を用いる既存手法などを用いて推定される。ここで、０１と仮決めされた実数成分変調信号ｚ_１（ハット付き）がｓ２００ａまたはｓ２００ｂのいずれかから入力された変調信号の実数成分Ｒｅ（ｚ_１）と等しいと仮定すると、式（７）の右辺は第２項の変調信号ｚ_２成分および第３項の雑音成分のみとなる。これに基づき、推定値算出部２２４ａでは、以下の式（８）を用いて変調信号ｚ_２の実数成分における推定値ｚ_２（アキュート付き）を算出し、仮決め部２２３ａにおいて仮決めされた変調信号ｚ_１（ハット付き）と推定値算出部２２４ａにおいて算出された推定値ｚ_２（アキュート付き）とにより構成される実数成分推定信号ベクトルｚ（アキュート付き）を出力する。

なお、（・）^Ｈはエルミート転置を表す。

このように、候補点選択部２２１ａでは、受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ）の値に基づいて、変調信号の実数成分Ｒｅ（ｚ_１）が取り得るすべての信号点候補の中から仮決め部２２３ａ、２２３ｃ、２２３ｅで使用する信号点候補として、０１、００、１０を選択する。同様に、候補点選択部２２１ｂでは、受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ）の値に基づいて、変調信号の実数成分Ｒｅ（ｚ_２）が取り得るすべての信号点候補の中から仮決め部２２３ｂ、２２３ｄ、２２３ｆで使用する信号点候補を選択する。

また、仮決め部２２３ａでは、変調信号ｚ_１を候補点選択部２２１ａで選択された信号点候補である０１、００、１０のうち０１に仮決めし、後段の推定値算出部２２４ａにおいて、仮決めされた信号を用いてもう一方の変調信号ｚ_２の推定値を算出する。同様に、仮決め部２２３ｂ〜２２３ｆでは、変調信号ｚ_１またはｚ_２を候補点選択部２２１ａ、２２１ｂで選択された信号点候補のうち１つに仮決めし、推定値算出部２２４ｂ〜２２４ｆにおいて、仮決めされた信号を用いてもう一方の変調信号（推定対象信号）の推定値を算出する。

本実施の形態では、１６ＱＡＭ方式を適用するため、各推定信号ベクトル算出部について６個、合計で１２個の推定信号ベクトルが出力される。同様にして、２^２Ｎ−ＱＡＭ方式（Ｎは２以上の整数）を適用した場合は、各推定信号ベクトル算出部について２（２^Ｎ―１＋１）個、合計で４（２^Ｎ−１＋１）個の推定信号ベクトルが出力される。

信号判定部２３０では、推定信号ベクトル算出部２２０ａにおいて算出されたすべての推定信号ベクトルの中から、受信装置に入力された実数成分ベクトルと最も距離の短い推定信号ベクトル（すなわち、最も確からしい推定信号ベクトル）を決定し、その決定された推定信号ベクトルの尤度を算出し、算出された尤度を信号線ｓ２０１ａより出力する。なお、尤度算出は、各ビットにおける０と１の発生確率を受信信号ベクトルとの最短距離で算出する、既存の手法を用いることができる。

尚、信号ベクトルｙの虚数成分を扱う推定信号ベクトル算出部２２０ｂも上述の推定信号ベクトル算出部２２０ａとほぼ同様の構成及び機能を有している。推定信号ベクトル算出部２２０ｂにおいても同様に、信号ベクトルｙの虚数成分について、推定信号ベクトル算出部２２０ｂが各推定信号ベクトルを算出し、信号判定部２３０が受信装置に入力された虚数成分ベクトルと最も距離の短い推定信号ベクトルを決定し、信号判定部２３０がその決定された推定信号ベクトルの尤度を算出し、信号判定部２３０が算出された尤度を信号線ｓ２０１ｂより出力する。

ここで、本実施形態における受信装置２０の処理フローを図５を用いて説明する。

図５は、本実施形態における受信装置２０の処理の一例を示すフロー図である。

まず、受信装置２０の信号検出部２００は信号線ｓ２００ａ、ｓ２００ｂを介して受信信号ベクトルｙを受信する（ステップＳ１０１）。

受信信号ベクトルｙを受信すると、信号検出部２００の信号分割部２１０は受信した受信信号ベクトルｙの複素ベースバンド信号ｙ_１、ｙ_２を、実数成分と虚数成分とに分割する（ステップＳ１０２）。信号分割部２１０は、信号線ｓ２００ａから入力される複素ベースバンド信号ｙ_１の実数成分と信号線ｓ２００ｂから入力される複素ベースバンド信号ｙ_２の実数成分から成る実数成分信号ベクトルを推定信号ベクトル算出部２２０ａに向けて出力し、信号線ｓ２００ａから入力される信号ｙ_１の虚数成分と信号線ｓ２００ｂから入力される信号ｙ_２の虚数成分から成る虚数成分信号ベクトルを推定信号ベクトル算出部２２０ｂに向けて出力する。

推定信号ベクトル算出部２２０ａ、２２０ｂの各候補点選択部は、これらの信号が入力されると、実数プリコーディング行列により多重された変調信号ベクトルｚのうちの１成分の信号が取り得る信号点候補の中から、上述の方法にて信号点候補の絞り込み（選択）を実行する（ステップＳ１０３）。

次に、候補点選択部が絞り込んだ（選択した）信号点候補に基づいて、推定信号ベクトル算出部２２０ａ、２２０ｂの各仮決め部は、多重された変調信号ベクトルｚのうちの１成分の信号が取り得る信号点候補の仮決めを行う（ステップＳ１０４）。

各仮決め部が多重された変調信号ベクトルｚのうちの１成分の信号の仮決めを行うと、仮決め部後段の推定値算出部は、この仮決めされた信号点候補に基づいて変調信号ベクトルｚのうちの他方の信号を推定する（ステップＳ１０５）。

推定値算出部が推定処理を行うと、各信号推定部は各信号推定部は仮決めされた信号値と仮決めされた信号値に基づいて算出される信号値を信号判定部２３０に出力する。信号判定部２３０は各信号推定部から出力されるこの仮決めされた信号値と仮決めされた信号値に基づいて算出される信号値を用いて、推定信号ベクトルの尤度算出を行う（ステップＳ１０６）。

以上で一連の処理フローは終了となる。

以上のように、本実施の形態では、受信信号である受信信号の実数成分と虚数成分に対して、それぞれ独立に信号分離を行う。とくに信号分離では、受信信号の値に基づいて、実数プリコーディング行列により多重された変調信号が取り得るすべての信号点候補の中から後段の仮決めで使用する信号点候補を選択し、その選択された信号点候補のうち１つに仮決めされた一方の変調信号を用いて、もう一方の変調信号（推定対象信号）の推定値を算出することで、ＭＬＤ法と同等な信号分離特性を実現しながら、演算量を削減することが可能となる．
また、図３に示した推定信号ベクトル算出部２２０ａの構成例において、取り得る最大の変調多値数が２^２Ｎ−ＱＡＭ方式（Ｎは２以上の整数）の場合は、信号検出部を（２^Ｎ―１＋１）ユニット備えてもよい。

このように、取り得る最大の変調多値数に対応したユニット数の信号検出部を備え、変調多値数に応じて信号検出部の一部またはすべてを用いることで、１つのシステムで様々な変調多値数に対応可能となる効果を奏する。

実施の形態１にかかる受信装置２０のハードウェア構成の例を、図６および図７に示す。図６の例では、受信装置２０の各機能（具体的には、信号分割部２１０、推定信号ベクトル算出部２２０ａ，２２０ｂ、信号判定部２３０、候補点選択部２２１ａ、２２１ｂ、仮決め部２２３ａ〜２２３ｆ、推定値算出部２２４ａ〜２２４ｆの各機能）は、処理回路５００ｘにより実現される。すなわち、受信装置は、複数の変調信号が多重され、互いに独立な伝搬路を介して入力された信号を、実数成分と虚数成分とに分割し、それぞれの成分について受信信号の値に基づいた取り得るすべての信号点の中から仮決めに使用する信号点候補を選択し、その選択された信号点候補について仮決めを行うとともに仮決めされた信号点に基づいて別の変調信号の信号推定値を算出するという処理を実行するための処理回路５００ｘを備える。処理回路５００ｘは、専用のハードウェアであっても、メモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ，中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰともいう）であってもよい。

処理回路５００ｘが専用のハードウェアである場合、処理回路５００ｘは、例えば、単一回路、復号回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはこれらを組み合わせたものが該当する。信号分割部２１０、推定信号ベクトル算出部２２０ａ，２２０ｂ、信号判定部２３０、候補点選択部２２１ａ、２２１ｂ、仮決め部２２３ａ〜２２３ｆ、推定値算出部２２４ａ〜２２４ｆそれぞれの機能を異なる処理回路で実現してもよいし、受信装置の機能をまとめて処理回路５００ｘで実現してもよい。

図７の例では、処理回路はＣＰＵ（プロセッサ５００ｙ）である。この場合、受信装置の各機能（具体的には、信号分割部２１０、推定信号ベクトル算出部２２０ａ，２２０ｂ、信号判定部２３０、候補点選択部２２１ａ、２２１ｂ、仮決め部２２３ａ〜２２３ｆ、推定値算出部２２４ａ〜２２４ｆの各機能）は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアやファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ５００ｚに格納される。処理回路（プロセッサ５００ｙ）は、メモリ５００ｚに記憶されたプログラムを読みだして実行することにより、各部の機能を実現する。また、これらのプログラムは、受信装置（具体的には、信号分割部２１０、推定信号ベクトル算出部２２０ａ，２２０ｂ、信号判定部２３０、候補点選択部２２１ａ、２２１ｂ、仮決め部２２３ａ〜２２３ｆ、推定値算出部２２４ａ〜２２４ｆの各機能）の手順や方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、メモリ５００ｚとは、例えばＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリや、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等が該当する。

なお、受信装置（具体的には、信号分割部２１０、推定信号ベクトル算出部２００ａ，２００ｂ、信号判定部２３０、候補点選択部２２１ａ、２２１ｂ、仮決め部２２３ａ〜２２４ｆ、推定値算出部２２４ａ〜２２４ｆ）の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。例えば、推定信号ベクトル算出部２２０ａ、２２０ｂについて専用のハードウェアとしての処理回路でその機能を実現し、信号判定部２３０については処理回路がメモリに格納されたプログラムを読み出して実行することによってその機能を実現することが可能である。

また、プロセッサ５００ｙはアンテナ６００を介して信号を受信し、上記の処理を実行する。つまり、アンテナ６００は受信手段として機能する。

このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。

実施の形態２
実施の形態１では、図１に示した受信装置へ入力される信号が１６ＱＡＭ方式により変調されていたのに対し、本実施の形態では、変調方式が２^２Ｎ−ＱＡＭ方式（Ｎは３以上の整数）である場合は演算量を更に削減できることを説明する。ここでは、説明を容易にするため、多重信号数Ｌ＝２のプリコーディング行列により多重される信号が、６４ＱＡＭ（Ｎ＝３）方式によって変調されている場合を扱うものとする。なお、本実施の形態の説明では、実施の形態１と異なる部分について説明し、実施の形態１と重複する説明は省略する。

図２に示す実施の形態１における受信装置の構成例では、信号判定部２３０に入力される信号線数が１２（＝４（２^Ｎ−１＋１））本であったが、本発明にかかる実施の形態２の受信装置の構成例では、１６（＝４（Ｎ＋１））本となる。

本実施の形態における通信システム１の構成及び信号検出部２００の構成は図１、図２に示すとおりであるが、図２における信号判定部２３０に入力される信号線数および推定信号ベクトル算出部２２０ａ，２２０ｂの内部の構成が実施の形態１とは異なる。

図８は本実施の形態における推定信号ベクトル算出部の内部構成の一例を示すブロック図である。

図８を参照しながら、本発明にかかる実施の形態２における推定信号ベクトル算出部２２０ａの構成例について説明する。実施の形態１における推定信号ベクトル算出部２２０ａの構成例では、信号推定部２２２ａ〜２２２ｃのユニット数が３であったが、本実施の形態ではユニット数が４となる。そのため、本実施の形態における推定信号ベクトル算出部２２０ａは、２ユニットの候補点選択部２２１ａ、２２１ｂと、４ユニットの信号推定部２２２ａ〜２２２ｄを備え、信号推定部２２２ａ〜２２２ｄはそれぞれ２ユニットの仮決め部２２３ａ〜２２３ｈと、２ユニットの推定値算出部２２４ａ〜２２４ｈを備える。

次に具体的な動作について説明する。

変調信号ベクトルｚが実数プリコーディング行列により多重され、互いに直交する伝搬路で伝送された信号が、受信装置２０へ入力される。ここでは、受信装置２０に入力される信号ベクトルｙの実数成分からなるベクトル（実数成分ベクトル）が、推定信号ベクトル算出部２２０ａに入力された場合を扱う。まず、候補点選択部２２１ａ、２２１ｂにおいて、変調信号の実数成分Ｒｅ（ｚ_１）またはＲｅ（ｚ_２）が取り得るすべての信号点候補の中から、後段の仮決め部２２３ａ〜２２３ｈで使用する信号点候補を、受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ）に基づいて選択する。本実施の形態では、変調信号ｚ_１およびの変調方式として６４ＱＡＭ方式を適用した場合を適用した場合を扱っているため、変調信号の実数成分Ｒｅ（ｚ_１）およびＲｅ（ｚ_２）が取り得るすべての信号点候補は、それぞれ８種類（０１０、０１１、００１、０００、１００、１０１、１１１、１１０）となる。

ここで、横軸を受信信号の実数成分Ｒｅ（ｙ_１）、縦軸を受信信号の実数成分Ｒｅ（ｙ_２）としたときの信号点配置を図９に示す。また、図９中に実線で示すように、受信信号の実数成分Ｒｅ（ｙ_１）およびＲｅ（ｙ_２）で構成される信号点配置図において、受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ）に対する最近傍信号点候補が実数成分変調信号Ｒｅ（ｚ_１）の信号点候補のうち０１０である領域を信号ｚ_１の第1象限、０１１である領域を信号ｚ_１の第２象限、００１である領域を信号ｚ_１の第３象限、…、１１１である領域を信号ｚ_１の第７象限、１１０である領域を信号ｚ_１の第８象限、とする。この象限の分け方は、第１の実施の形態と同様に信号点候補の配置に基づいて算出することができる。例えば実数成分Ｒｅ（ｚ_１）が（０１０）の信号点候補同士をつなげた場合の傾きや、実数成Ｒｅ（ｚ_１）分が（０１０）と実数成分Ｒｅ（ｚ_１）が（０１１）の候補点との距離を用いて算出可能である。また、ここで候補点選択部２２１ａが算出しなくてもよく、例えば送信装置１０にて算出して、この領域情報を共有しておくとしても良い。

候補点選択部２２１ａでは、実数成分変調信号Ｒｅ（ｚ_１）の信号点候補のうち、受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ）が存在する象限に対応する信号点候補と、その信号点候補の各ビットそれぞれにおける反転ビットに対応する象限のうち、受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ）最近傍の象限の信号点候補を選択する。そのため、図８に示すように、受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ）が信号ｚ_１の第１象限に存在する場合は、受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ）が存在する第１象限にある信号点候補（０１０）と、その信号点候補の各ビットに対する反転ビットに対応する象限のうち、第１象限最近傍である第２、３、５象限の信号点候補（０１１、００１、１００）を選択する。同様に、受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ）が第２象限に存在する場合は第２象限と第１、３、５象限の信号点候補が選択され、第３または４象限に存在する場合は第３および４象限と第２、５象限が選択される。第５または６象限に存在する場合は第５および６象限と第４、７象限が選択され、第７または８象限に存在する場合は第７および８象限と第４、６象限が選択される。

同様にして、実数プリコーディング行列により多重される信号が２^２Ｎ−ＱＡＭ方式（Ｎは３以上の整数）により変調される場合、すなわち、信号の実数成分および虚数成分がそれぞれ２^Ｎ個の信号点候補により表現される場合は、候補点選択部２２１ａ、２２１ｂにおいて、変調信号の実数成分Ｒｅ（ｚ_１）またはＲｅ（ｚ_２）が取り得るすべての信号点候補の中から、受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ）が存在する変調信号ｚ_１またはｚ_２の象限と、その象限における信号点候補の各ビットに対する反転ビットが存在する象限のうち、受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ）最近傍の信号点候補、の合計（Ｎ＋１）個の信号点候補が仮決め部で使用する信号点候補として選択される。

以下では、例として受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ）が第１象限に存在し、候補点選択部２２１ａにおいて仮決め部２２３ａで使用する変調信号ｚ_１の信号点候補として０１０、０１１、００１、１００を選択した場合を考える。

上述のように候補点選択部２２１ａでは、実数プリコーディング行列により多重された信号が６４ＱＡＭで変調されている場合に、受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ）の値に基づいて、信号ｚ_１が取り得る信号点候補のうち、仮決め部２２３ａ、２２３ｃ、２２３ｅ、２２３ｇで使用する信号点候補として０１０、０１１、００１、１００を選択する。同様に、候補点選択部２２１ｂでは、受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ）の値に基づいて、信号ｚ_２が取り得る信号点候補のうち、仮決め部２２３ｂ、２２３ｄ、２２３ｆ、２２３ｈで使用する信号点候補を選択する。

仮決め部２２３ａでは、候補点選択部２２１ａで選択された信号ｚ_１の信号点候補である０１０に仮決めし、推定値算出部２２４ａにおいて、その仮決めされた信号を用いてもう一方の信号の推定値を算出する。同様に、仮決め部２２３ｂ〜２２３ｈでは、候補点選択部２２１ａ、２２１ｂにおいて選択された信号ｚ_１またはｚ_２の信号点候補のうち１つに仮決めし、推定値算出部２２４ｂ〜２２４ｈにおいて仮決めされた信号を用いてもう一方の信号の推定値を算出する。
本実施の形態では、６４ＱＡＭ方式を適用するため、各推定信号ベクトル算出部について８個、合計で１６個の推定信号ベクトルが出力される。同様にして、２^２Ｎ−ＱＡＭ方式（Ｎは３以上の整数）を適用した場合は、各推定信号ベクトル算出部について２（Ｎ＋１）個、合計で４（Ｎ＋１）個の推定信号ベクトルが出力される。

以上のように、本実施の形態では、実数プリコーディング行列により多重される信号が２^２Ｎ−ＱＡＭ方式（Ｎは３以上の整数）により変調されている場合において、受信信号ベクトルが存在する象限と、その信号点候補の各ビットに対する反転ビットを含む信号点候補と対応する象限のうち受信信号ベクトル最近傍の象限の信号点候補を後段の仮決めで使用する信号点候補として選択することで、変調多値数が大きい場合にＭＬＤ法と同等な信号分離特性を実現しながら演算量を削減することが可能となる。また、図８に示した推定信号ベクトル算出部２２０ａの構成例において、取り得る最大の変調多値数が２^２Ｎ−ＱＡＭ方式（Ｎは３以上の整数）の場合は信号検出部を（Ｎ＋１）ユニット備え、変調多値数に応じて信号検出部の一部またはすべてを用いることで、１つのシステムで様々な変調多値数に対応可能となる。

また、本実施の形態では受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ）が含まれる象限の信号点候補およびその信号点候補の各ビットに対する反転ビットを含む信号点候補と対応する象限のうち当該象限の最近傍である象限の信号点候補を、仮決めを行うための信号点候補として選択したが、これに限定されず、このほかに上記の条件では選ばれなかった象限のうちで最近傍の象限に対応する信号点を仮決め候補として選択するとしても良い。上述のケースだと、第１、２、３、５象限に加え選ばれなかった象限のうちで第１象限の最近傍の象限である第４象限に対応する信号点（０００）を選択し、仮決め以降の処理を実行するとしても良い。この場合、信号推定部はさらに１ユニット増加することとなるが、信号判定部２３０に入力される信号が増え、より精度の高い信号分離処理を実行することができる。

また、実施の形態２に係る信号検出部のハードウェア構成も、実施の形態１と同様に、図６または図７に示すようにして実現可能である。

実施の形態３
実施の形態１では、図１に示した受信装置２０へ入力される信号が多重信号数Ｌ＝２のプリコーディング行列により多重されていたのに対し、本実施の形態では、多重信号数Ｌを３以上とした場合を説明する。ここでは、Ｌ＝３とした場合を扱うものとするが、本発明はこれらに限定されず、多重信号数Ｌは３以上の整数であればいくつでもよい。また、プリコーディング行列により多重される無線信号は１６ＱＡＭ方式によって変調されている場合を扱うものとする。しかしながら、本発明はこれに限らず、複素ベースバンド信号が２^２Ｎ−ＱＡＭ（Ｎは２以上の整数）方式により変調されている場合は適用可能である。

本発明にかかる実施の形態３の通信システム１の構成例を図１０に、当該通信システム１の受信機２０の構成例を図１１に示す。図１、図２に示す実施の形態１の通信システム１とは多重信号数が異なっており（本実施の形態ではＬ＝３）、送信装置１０のプリコーディング部１００への受信信号線はｓ１００ａ、ｓ１００ｂ、およびｓ１００ｃ、受信装置２０の信号分割部２１０への受信信号線はｓ２００ａ、ｓ２００ｂ、およびｓ２００ｃ、信号判定部２３０からの出力信号線はｓ２０１ａ、ｓ２０１ｂ、およびｓ２０１ｃとなっている。

推定信号ベクトル算出部２２０ａ、２２０ｂの内部構成は実施の形態１と異なっており、図１２を参照しながら、本実施の形態３の推定信号ベクトル算出部２２０ａの構成例について説明する。実施の形態３における推定信号ベクトル算出部２２０ａは、１２ユニットの第１段仮決め部２２５ａ〜２２５ｌと、２４ユニットの候補点選択部２２１ａ〜２２１ｘと、３６ユニットの信号検出部２２２ａ〜２２２ａｊ、を備える。なお、実数プリコーディング行列により多重される信号数Ｌが３以上である場合（本実施の形態ではＬ＝３）は、図１３に示すように、候補点選択部の前段に（Ｌ−２）段の仮決め部グループを備え、各段の仮決め部グループがそれぞれ異なる変調信号の実数成分または虚数成分を仮決めする。

図１４を参照しながら、実施の形態３の第１段仮決め部２２５ａと、候補点選択部２２１ａ、２２１ｂと、信号推定部２２２ａの構成例について説明する。実施の形態３における信号推定部２２２ａは、２ユニットの第２段仮決め部２２３ａ、２２３ｂと、２ユニットの推定値算出部２２４ａ、２２４ｂ、を備える。信号検出部２２０ａからは、実施の形態１および２と同様に、信号点候補の１つに仮決めされた信号と、仮決めされた信号を基に推定された信号、から成る推定信号ベクトルが出力される。

次に具体的な動作について説明する。

変調信号ベクトルｚが実数プリコーディング行列により多重され、互いに直交する伝搬路で伝送された信号が送信装置１０から受信装置２０へ入力される。変調信号ベクトルｚは、複素ベースバンド信号ｚ_１、ｚ_２、およびｚ_３により構成され、多重信号数（本実施の形態ではＬ＝３）に等しい次元を持つ複素ベクトルである。また、受信装置２０へ入力される信号ベクトルｙは、複素ベースバンド信号ｙ_１、ｙ_２およびｙ_３により構成され、直交する伝搬路の数（本実施の形態では３）に等しい次元を持つ複素ベクトルである。受信信号ベクトルｙは、送信装置１０で変調信号ベクトルｚに乗算される実数プリコーディング行列φと、受信装置２０または図示しない装置で推定される伝搬路の伝達関数行列Δ、から成る等価チャネル行列Ｈと、変調信号ベクトルｚと、受信装置２０の入力端で加わる雑音ベクトルη、を用いて次式で表される。

等価チャネルベクトルｈ_１は等価チャネル行列Ｈのうち受信信号ｙ_１に対応するベクトル成分、ｈ_２は等価チャネル行列Ｈのうち受信信号ｙ_２に対応するベクトル成分、ｈ_３は等価チャネル行列Ｈのうち受信信号ｙ_３に対応するベクトル成分、を表す。受信装置２０に入力された信号ベクトルｙは、信号分割部２１０に入力される。信号分割部２１０は、受信信号ベクトルｙを実数成分と虚数成分に分割し、成分ごとに再構成された信号ベクトルを、それぞれ推定信号ベクトル算出部２２０ａ、２２０ｂに向けて出力する。

ここでは、受信信号ベクトルｙの実数成分からなるベクトル（実数成分ベクトル）が、推定信号ベクトル算出部２２０ａに入力された場合を扱う。まず、第１段仮決め部２２５ａ〜２２５ｌにおいて、変調信号ｚ_１、ｚ_２またはｚ_３が取り得るすべての信号点候補のうち１つに仮決めされる。本実施の形態では、変調信号ｚ_１、ｚ_２およびｚ_３の変調方式として１６ＱＡＭ方式を適用した場合を扱っているため、変調信号ｚ_１、ｚ_２およびｚ_３が取り得る信号点候補は、それぞれ４種類（０１、００、１０、１１）となる。

以下では、例として、第１段仮決め部２２５ａにおいて変調信号を取り得る信号点候補（０１、００、１０、１１）のうち１１に仮決めした場合を考える。受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ）から、仮決めされた信号ｚ_３（ハット付き）および仮決め信号に対応する等価チャネルベクトルｈ_３、を差し引くと、次式が得られる。

ここで、１１と仮決めされた信号ｚ_３（ハット付き）がｓ２００ａ〜ｓ２００ｃのいずれかから入力された変調信号の実数成分Ｒｅ（ｚ_３）と等しいと仮定すると、上式２行目の右辺は第１項のｚ_１成分、第２項のｚ_２成分および第４項の雑音成分のみとなる。これに基づいて、候補点選択部２２１ａ、２２１ｂにおいて、取り得るすべての信号点候補の中から第２段仮決め部２２３ａ、２２３ｂで使用する信号点候補を選択する。候補点選択部２２１ａ、２２１ｂでは、実施の形態１または実施の形態２と同様の手法で、信号点候補を選択する。

以下では、例として候補点選択部２２１ａにおける受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ´）が、実数成分変調信号ｚ_２の第３象限に存在し、候補点選択部２２１ａにおいて、第２段仮決め部２２３ａで使用する実数成分変調信号ｚ_２の信号点候補として００、１０、１１を選択した場合を考える。第２段仮決め部２２３ａにおいて、候補点選択部２２１ａで選択された信号点候補（００、１０、１１）のうち００と仮決めし、受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ´）から仮決めされた変調信号ｚ_２（ハット付き）および仮決め信号に対応する推定された等価チャネルベクトルｈ_２を、受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ´）から差し引くと、次式が得られる。

ここで、第１段仮決め部２２５ａにおいて１１と仮決めされた変調信号ｚ_３（ハット付き）がｓ２００ａ〜ｓ２００ｃのいずれかから入力された変調信号の実数成分Ｒｅ（ｚ_３）と等しく、かつ、第２段仮決め部２２３ａにおいて００と仮決めされた変調信号ｚ_２（ハット付き）がｓ２００ａ〜ｓ２００ｃのいずれかから入力された変調信号の実数成分Ｒｅ（ｚ_２）と等しいと仮定すると、式（１１）の右辺は第１項の変調信号ｚ_１成分および第４項の雑音成分のみとなる。これに基づき、推定値算出部２２４ａでは、以下の式（１２）を用いて変調信号ｚ_２の推定値ｚ_１（アキュート付き）を算出し、第１段仮決め部２２５ａにおいて仮決めされた変調信号ｚ_３（ハット付き）と、第２段仮決め部２２３ａにおいて仮決めされた変調信号ｚ_２（ハット付き）により構成される推定信号ベクトルｚ（アキュート付き）を出力する。

このように、第１段仮決め部２２５ａでは、実数成分変調信号Ｒｅ（ｚ_３）を取り得る信号点候補である０１、００、１０、１１のうち１１に仮決めし、仮決めされた変調信号とそれに対応した等価チャネルベクトルｈ_３を受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ）から差し引いた値を算出する。同様に、第１段仮決め部２２５ｂ〜２２５ｌでは、変調信号ｚ_１、ｚ_２またはｚ_３を取り得る信号点候補のうち１つに仮決めし、仮決めされた変調信号とそれに対応した等価チャネルベクトルを受信信号ベクトルから差し引いた値を算出する。

このように、候補点選択部２２１ａでは、受信信号ベクトルの実数成分Ｒｅ（ｙ´）の値に基づいて、実数成分変調信号Ｒｅ（ｚ_２）が取り得るすべての信号点候補の中から第２段仮決め部２２３ａで使用する信号点候補として００、１０、１１を選択する。同様に、候補点選択部２２１ｂ〜２２１ｘでは、受信信号の実数成分Ｒｅ（ｙ´）の値に基づいて、変調信号ｚ_１、ｚ_２またはｚ_３が取り得るすべての信号点候補の中から第２段仮決め部２２３ａ〜２２３ｂｃで使用する信号点候補を選択する。

このように、第２段仮決め部２２３ａでは、変調信号ｚ_２を候補点選択部２２１ａで選択された信号点候補である００、１０、１１のうち００に仮決めし、後段の推定値算出部２２４ａにおいて、仮決めされた信号を用いて残る１つの変調信号ｚ_１の推定値を算出する。同様に、第２段仮決め部２２３ｂ〜２２３ｂｃでは、変調信号ｚ_１、ｚ_２またはｚ_３を候補点選択部２２１ａ〜２２１ｘで選択された信号点候補のうち１つに仮決めし、推定値算出部２２４ａ〜２２４ｂｃにおいて、仮決めされた信号を用いて残る１つの変調信号ｚ_１、ｚ_２またはｚ_３の推定値を算出する。

本実施の形態では、１６ＱＡＭ方式で変調された信号が多重数Ｌ＝３の実数プリコーディング行列により多重された信号が入力されるため、各推定信号ベクトル算出部について７２個、合計で１４４個の推定信号ベクトルが出力される。同様にして、２^２Ｎ−ＱＡＭ方式（Ｎは２以上の整数）で変調された信号が多重数Ｌのプリコーディング行列により多重された信号が入力された場合は、各推定信号ベクトル算出部について（２^{Ｎ（Ｌ−１）}Ｌ（Ｌ−１）（１＋２^Ｎ−１）／２）個、合計で（２^{Ｎ（Ｌ−１）}Ｌ（Ｌ−１）（１＋２^Ｎ−１））個の推定信号ベクトルが出力される。各推定信号ベクトルは、実数成分に対応するかまたは虚数成分ベクトルに対応するか（２通り）と、Ｌ個の信号のうちどれが推定対象信号となるか（言い換えると、Ｌ個の信号のうちどの（Ｌ−１）個が仮決めされるか）（Ｌ通り）と、（Ｌ−１）個の仮決め対象信号のうちどの信号が候補点選択部における選択対象信号となるか（（Ｌ−１）通り）と、選択対象信号がどの信号点候補に仮決めされるか（（２^Ｎ−１＋１）通り）と、選択対象信号以外の仮決め対象信号がそれぞれどの信号点候補に仮決めされるか（（Ｌ−２）信号について２^Ｎ通り、合計２^{Ｎ（Ｌ−２）}通り）、によって特定される。また、とくに、２^２Ｎ−ＱＡＭ方式（Ｎは３以上の整数）で変調された信号が多重数Ｌのプリコーディング行列により多重された信号が入力された場合は、各推定信号ベクトル算出部について（２^{Ｎ（Ｌ−２）}Ｌ（Ｌ−１）（Ｎ＋１））個、合計で（２^{Ｎ（Ｌ−２）＋１}Ｌ（Ｌ−１）（Ｎ＋１））個の推定信号ベクトルが出力される。各推定信号ベクトルは、実数成分に対応するか虚数成分ベクトルに対応するか（２通り）と、Ｌ個の信号のうちどれが推定対象信号となるか（言い換えると、Ｌ個の信号のうちどの（Ｌ−１）個が仮決めされるか）（Ｌ通り）と、（Ｌ−１）個の仮決め対象信号のうちどの信号が候補点選択部において選択対象信号となるか（（Ｌ−１）通り）と、選択対象信号がどの信号点候補に仮決めされるか（（Ｎ＋１）通り）と、選択対象信号以外の仮決め対象信号がそれぞれどの信号点候補に仮決めされるか（（Ｌ−２）信号について２^Ｎ通り、合計２^{Ｎ（Ｌ−２）}通り）とによって特定される。

以上のように、本実施の形態では、３信号以上が実数プリコーディング行列により多重された場合において、受信信号である受信信号の実数成分と虚数成分に対して、それぞれ独立に信号分離を行う。とくに信号分離では、受信信号の値に基づいて、信号が取り得るすべての信号点候補の中から後段の仮決めで使用する信号点候補を選択し、その選択された信号点候補のうち１つに仮決めされた信号と、取り得るすべての信号点候補のうち１つに仮決めされた複数の信号と、からなる組を用いて１つの推定対象信号の推定値を算出することで、ＭＬＤ法と同等な信号分離特性を実現しながら演算量を削減することが可能となる。

実施の形態３に係る信号検出部のハードウェア構成も、実施の形態１と同様に、図６または図７に示すようにして実現可能である。

以上、本発明について実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態の各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なことは、言うまでもない。

１…通信システム、１０…送信装置、１００…プリコーディング部、３０…伝搬路、２０…受信装置、２００…信号検出部、２１０…信号分割部、２２０…推定信号ベクトル算出部、２３０…信号判定部、２２１…候補点選択部、２２２…信号推定部、２２３…仮決め部、２２４…推定値算出部、５００ｘ…処理回路、５００ｖ…プロセッサ、５００ｚ…メモリ、６００…アンテナ

Claims (8)

1. 実数成分と虚数成分がそれぞれ独立に変調されたＬ個（Ｌは２以上の整数）の複素ベースバンド信号である複数の第１の信号をプリコーディング行列により多重することで得られる複数の送信信号を、互いに直交する伝搬路を介して受信する受信手段と、
   前記受信手段で受信された複数の受信信号のそれぞれを、実数成分と虚数成分とに分割する分割手段と、
   前記第１の信号の実数成分が取り得る信号点候補の中から、前記分割された受信信号の実数成分に基づいて信号点候補の絞り込みを行い、前記第１の信号の虚数成分が取り得る信号点候補の中から、前記分割された受信信号の虚数成分に基づいて信号点候補の絞り込みを行う絞り込み手段と、
   絞り込まれた複数の実数成分の信号点候補の中から、１つの実数成分の信号点候補を仮決めし、絞り込まれた複数の虚数成分の信号点候補の中から、１つの虚数成分の信号点候補を仮決めする信号点候補仮決め手段と、
   前記仮決めした１つの実数成分信号点候補に基づいて、前記第１の信号の実数成分を推定し、前記仮決めした１つの虚数成分信号点候補に基づいて、前記第１の信号の虚数成分を推定する信号推定値算出手段と、
   を備える受信装置。
2. 前記第１の信号は２^２Ｎ−ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式（Ｎは２以上の整数）により変調されており、
   前記絞り込み手段は、前記第１の信号の取り得る信号点候補の中から、前記受信信号の信号点の最近傍の信号点候補と、当該最近傍の信号点候補の各ビットに対する反転ビットを含む信号点候補のうちのそれぞれの反転ビットにおける受信信号最近傍の信号点候補を選択して出力する請求項１に記載の受信装置。
3. 前記第１の信号は２^２Ｎ−ＱＡＭ方式（Ｎは２以上の整数）により変調されており、
   前記絞り込み手段は、
   入力信号ｙ_ｍ、ｙ_ｎと、実数プリコーディング行列の要素φ_ｍｎ、φ_ｎｍと、伝搬路の伝達関数Δ_ｍ、Δ_ｎとについて、
   入力信号ｙ_ｍ、ｙ_ｎが式（２）を満たす場合は、式（２）を満たす領域に存在する信号点候補と、式（３）を満たす領域において式（１）最近傍の信号点候補と、の合計（２^Ｎ−１＋１）個の信号点候補に信号点候補の絞り込みを行い、
   入力信号ｙ_ｍ、ｙ_ｎが式（３）を満たす場合は、式（３）を満たす領域に存在する信号点候補と、式（２）を満たす領域において式（１）最近傍の信号点候補と、の合計（２^Ｎ−１＋１）個の信号点候補に信号点候補の絞り込みを行う請求項１または請求項２に記載の受信装置。
   

   
4. 前記絞り込み手段の前段に、多重された受信信号の１成分について信号点候補の仮決めを行う（Ｌ−２）段（Ｌは３以上の整数）の信号点候補仮決め手段、をさらに具備し、
   前記絞り込み手段は、前記多重された受信信号の１成分に基づいて前記複素ベースバンド信号の絞り込みを実行する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の受信装置。
5. 前記信号推定値算出手段は、前記仮決めされた１つの実数成分の信号点候補の値と、受信した受信信号の実数成分と、前記仮決めされた１つの実数成分の信号点候補に対応する等価チャネルベクトルとから、前記第１の信号の実数成分を算出し、
   前記信号推定値算出手段は、前記仮決めされた１つの虚数成分の信号点候補の値と、受信した受信信号の虚数成分と、前記仮決めされた１つの虚数成分の信号点候補に対応する等価チャネルベクトルとから、前記第１の信号の虚数成分を算出する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の受信装置。
6. 前記信号推定値算出手段で推定された第１の信号の実数成分および虚数成分に基づいて、それぞれの尤度を算出して出力する尤度算出手段を、
   さらに備える請求項１乃至５のいずれか一項に記載の受信装置。
7. 実数成分と虚数成分がそれぞれ独立に変調されたＬ個（Ｌは２以上の整数）の複素ベースバンド信号である複数の第１の信号をプリコーディング行列により多重することで得られる複数の送信信号を、互いに直交する伝搬路を介して受信し、
   前記受信された複数の受信信号のそれぞれを、実数成分と虚数成分とに分割し、
   前記第１の信号の実数成分が取り得る信号点候補の中から、前記分割された受信信号の実数成分に基づいて信号点候補の絞り込みを行い、前記第１の信号の虚数成分が取り得る信号点候補の中から、前記分割された受信信号の虚数成分に基づいて信号点候補の絞り込みを行い、
   絞り込まれた複数の実数成分の信号点候補の中から、１つの実数成分の信号点候補を仮決めし、絞り込まれた複数の虚数成分の信号点候補の中から、１つの虚数成分の信号点候補を仮決めし、
   前記仮決めした１つの実数成分の信号点候補に基づいて、前記第１の信号の実数成分を推定し、前記仮決めした１つの虚数成分の信号点候補に基づいて、前記第１の信号の虚数成分を推定する受信方法。
8. 実数成分と虚数成分がそれぞれ独立に変調されたＬ個（Ｌは２以上の整数）の複素ベースバンド信号である複数の第１の信号をプリコーディング行列により多重することで得られる複数の送信信号を、互いに直交する伝搬路を介して送信手段を有する送信装置および、
   前記複数の送信信号を受信する受信手段と、
   前記受信手段で受信された複数の受信信号のそれぞれを、実数成分と虚数成分とに分割する分割手段と、
   前記第１の信号の実数成分が取り得る信号点候補の中から、前記分割された受信信号の実数成分に基づいて信号点候補の絞り込みを行い、前記第１の信号の虚数成分が取り得る信号点候補の中から、前記分割された受信信号の虚数成分に基づいて信号点候補の絞り込みを行う絞り込み手段と、
   絞り込まれた複数の実数成分の信号点候補の中から、１つの実数成分の信号点候補を仮決めし、絞り込まれた複数の虚数成分の信号点候補の中から、１つの虚数成分の信号点候補を仮決めする信号点候補仮決め手段と、
   前記仮決めした１つの実数成分の信号点候補に基づいて、前記第１の信号の実数成分を推定し、前記仮決めした１つの虚数成分の信号点候補に基づいて、前記第１の信号の虚数成分を推定する信号推定値算出手段とを有する受信装置と、
   を具備する通信システム。

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