JP2005341560A

JP2005341560A - 最尤検出の等化装置及び方法

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Inventors: Richard Stirling-Gallacher; リチャードステアリング−ギャラハー、
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Filing date: 2005-05-02
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Abstract

【課題】無線通信システムにおける受信機の等化装置及び方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る受信機の等化器（１０）では、変調方式の信号点配置において、受信信号ベクトルに対して最小のユークリッド距離を有する信号点を、最も有望な受信信号ベクトルとして判定するために、最尤検出を実行する。等化器（１０）は、信号点を２つ以上の信号点グループに分割する分割手段（３０）と、形成された信号点グループの各々に１つの代表信号ベクトルを割り当てる割当手段（３１）と、受信信号ベクトルに対して最小ユークリッド距離を有する１つ以上の代表信号ベクトルを判定するために、最尤検出を行う第１の検出手段（３２）と、１つ以上の判定された代表信号ベクトルのグループ中のどの信号点が上記受信信号ベクトルに対して最小ユークリッド距離を有するかを判定するために、最尤検出を行う第２の検出手段（３３）とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、無線通信システムにおける受信機の等化装置及び方法に関し、伝送情報が変調方式に基づいて搬送波信号に変調され、可能性のある全てのデータシンボルが変調方式の信号点配置における信号点として表され、等化装置は、最尤検出によって、受信信号ベクトルに対して最小のユークリッド距離を有する信号点を、最も有望な受信信号ベクトルとして判定する。

最尤検出（以下、ＭＬＤという）を用いた等化器は、通常（それだけではないが）、２個以上の独立したシンボルが同じタイムスロット及び同じ周波数帯域内で１台以上の送信機から同時に送信される通信システムにおいて使用されている。この場合、シンボルは、互いに干渉を起こす。このような干渉は、通信システムにおいては一般的には望ましいものではないが、データレート、スペクトル効率及び／又はシステムのスループットを高めるために、シンボル間の干渉を許している通信システムもある。このような通信システムの例としては、所謂多入力多出力（multiple-input multiple-output：ＭＩＭＯ（マイモ））方式、符号分割多元接続（code division multiple access：ＣＤＭＡ）方式、直交周波数分割多重−符号分割多元接続（orthogonal frequency division multiplexing-code division multiple access：ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ）方式がある。

図１は、ＭＩＭＯシステムの構成を示すブロック図であり、ＭＩＭＯシステムは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式に基づく無線通信システム用の受信機１と、送信機２０とを備える。受信機１は、無線周波数部２と、ベースバンド部３とを備える。無線周波数部２は、２本のアンテナ４、５を備え、アンテナ４、５は、それぞれ低雑音増幅器／ダウンコンバータ６、７に接続されている。なお、受信機１は、純粋な受信装置の一部又は送受信装置の一部である。後者の場合は、アンテナ４、５は、送信用であるとともに受信用である。低雑音増幅器／ダウンコンバータ６、７からのダウンコンバータされた信号は、高速フーリエ変換器８、９に供給され、処理される。高速フーリエ変換器８、９からの変換信号は、等化器１０に供給される。チャンネル推定器１１からの信号も等化器１０に供給される。等化器１０は、変調方式の信号点配置において、受信信号ベクトルに対して最小のユークリッド距離を有する信号点を、最も有望な受信信号ベクトルとして判定するために、最尤検出を実行する。この特別な処理については後述する。等化処理後の信号は、更に、チャンネル復調器／チャンネルデコーダ１２、１３においてそれぞれ処理される。チャンネル復調器／チャンネルデコーダ１２、１３の出力信号は、それぞれパラレル／シリアル変換器１４に供給され、パラレル／シリアル変換器１４は、受信データビットストリームを出力する。

図１に示す送信機２０は、ＲＦ部２１と、ベースバンド部２２とを備える。ベースバンド部２２において、送信データは、パラレル／シリアル変換器２３によって２つのパラレルデータビットストリームに分割される。パラレル／シリアル変換器２３から出力される２つのパラレルデータビットストリームは、それぞれチャンネルコーダ／変調器２４、２５に供給される。符号化されて変調された信号は、それぞれ逆高速フーリエ変換器２６、２７に供給され、逆高速フーリエ変換器２６、２７は、変換された信号をデジタル／アナログ変換器及びフィルタ２８、２９にそれぞれ供給する。そして、アナログのフィルタリングされた信号は、アップコンバータ／出力増幅器３０、３１にそれぞれ供給され、アップコンバータ／出力増幅器３０、３１は、それぞれ信号を増幅し、増幅した信号を送信アンテナ３２、３３を介して送信する。なお、送信機２０は、送受信装置の一部としてもよい。

一般的には、代表的なＭＩＭＯシステムは、ｎ_Ｔ本の送信アンテナ（それぞれが異なるデータシンボルを送信する）と、ｎ_Ｒ本の受信アンテナとを有する。このようなＭＩＭＯシステムにおいて達成できる最大のデータレートは、等価の非ＭＩＭＯシステムよりもｎ_Ｔ倍速い。図１に一例として示すＭＩＭＯシステムにおいては、２本の送信アンテナ（ｎ_Ｔ＝２）と２本の受信アンテナ（ｎ_Ｒ＝２）が存在する。したがって、データレートは、非ＭＩＭＯシステムの２倍速い。
一般的なＭＩＭＯシステムにおいて、各シンボルの受信信号における列ベクトルはｘによって得られる。この列ベクトルは、ｎ_Ｒ個の行を有し、ベクトルの各行は、各受信アンテナの受信信号を表す。受信信号ｘは下記式（１）によって得られる。
ｘ＝Ｈｓ＋ｎ（１）
ここで、ｓは送信信号の列ベクトル（ｎ_Ｔ×１）であり、Ｈは各送信アンテナから各受信アンテナまでのチャンネル応答特性を表すチャンネル行列（ｎ_Ｒ×ｎ_Ｔ）であり、ｎは雑音ベクトル（ｎ_Ｒ×１）である。

ＯＦＤＭシステム（一例を図１に示す）の場合の副搬送波の数をＭとする。ｍ（ｍ＝１，・・・，Ｍ）番目の副搬送波で受信されるベースバンド信号をｘ_ｍ（ｎ_Ｒｘ１）とする。ベクトルの各行成分は、受信機の各受信出力信号に対するｍ番目の副搬送波に対応したＦＦＴからの信号である。したがって、受信機のベクトルｘ_ｍは、下記式（２）で表すことができる。
ｘ_ｍ＝Ｈ_ｍｓ_ｍ＋ｎ_ｍ（２）
ここで、ｓ_ｍは送信信号の列ベクトル（ｎ_Ｔ×１）であり、Ｈ_ｍはチャンネル行列（ｎ_Ｒ×ｎ_Ｔ）であり、ｎは雑音ベクトル（ｎ_Ｒ×１）である。送信信号ベクトルｓ_ｍの各行成分は、各送信機におけるｍ番目の副搬送波に対応するＩＦＦＴの入力信号に対応している。チャンネル行列Ｈ_ｍの成分は、送信ベクトルの成分から受信ベクトルの成分までのそれぞれのチャンネル応答特性に対応している。したがって、受信ベクトルは、ＩＦＦＴと、マルチパスチャンネルと、ＦＦＴとの組合せである。ＯＦＤＭシステムにおいては、この組合せによって、その成分ｈ_ｍ，ｉｊ（ｉ＝１，・・・，ｎ_Ｒ、ｊ＝１，・・・，ｎ_Ｔ）が単一の複素数値であるチャンネル行列Ｈ_ｍが導かれることが周知である。２本の送信アンテナと２本の受信アンテナを有する図１に示す具体例の場合、搬送波ｍに対する受信信号は、下記（３）で表すことができる。

以下、ｍの記号を省略し、ＯＦＤＭシステム、すなわちマルチキャリアシステムついて、式及びベクトルが各搬送波（トーン）に別々に適用されるものとして説明する。なお、後続の処理が全てのＭ個の搬送波に適用しなければならないことを省略することは、重要でない。
標準的な最新の最尤検出器は、可能性のある全ての伝送信号の集合（ここで、Ａは可能性のある全ての伝送ベクトルの集合である）を調べ、受信ベクトルに対して最小ユークリッド距離を有する伝送信号ベクトルを優先的に決定する。

送信された可能性のある全ての信号ベクトルを含む可能性のある伝送信号の集合Ａの大きさは、各アンテナからの可能性のある送信シンボルの数（変調信号点配置の大きさにより決まる）及び伝送アンテナの数により決まる。送信された可能性のある信号ベクトルの数は、下記式（５）によって得られる。
送信された可能性のある信号ベクトルの数＝（変調信号点配置の大きさ）^ｎＴ（５）
したがって、２本以上のアンテナを用いるより高次の変調方式では、集合の大きさは極めて大きくなることがある。
このことを説明するために、表１に、通常用いられている変調方式（ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ及び６４ＱＡＭ）に対して、（４）において行わなければならない比較（）の回数をまとめている。

比較の回数は、もちろん複雑さの１つの目安である。他の目安としては、乗算、加算及び減算の回数がある。乗算の正確な回数は、どう実施するかによって決まる。しかしながら、データの前にプリアンブルを送信する通信システムにおいて従来のＭＬＤを実行する場合、一旦チャンネル行列が（プリアンブル期間中のチャンネル推定により）分かると、ベクトル積の完全集合セットを形成することができる。これは、データ期間においては、比較だけを計算する必要があることを意味している。これを図２に示し、図２は、通常の最尤検出における典型的な処理を概略的に示している。

行列及びベクトルが実数の値だけしか取らない場合、生成する必要がある乗算の回数は、下記式（６）によって得られる。
乗算の回数＝ｎ_Ｒ×ｎ_Ｔ×（変調信号点配置の大きさ）^ｎＴ（６）
あるいは、行列及びベクトルが複素数の値を取る場合、生成する必要がある乗算の回数は、下記式（７）によって得られる。
乗算の回数＝４×ｎ_Ｒ×ｎ_Ｔ×（変調信号点配置の大きさ）^ｎＴ（７）

上述したことからも明らかなように、無線通信システムの受信機における等化器に用いられている従来の最尤検出方式は、非常に複雑である。したがって、従来の多入力多出力タイプのシステムにおける最尤検出処理の複雑さを削減する幾つか方法が提案されている。

非特許文献１には、２つの種類のアルゴリズムが提案されている。
第１のアルゴリズムは、異なる送信アンテナから送信された可能のある信号をグループに分ける適応グループ検出（Adaptive Group Detection：ＡＧＤ）を使用するものである。そして、グループ間の干渉は、干渉キャンセル又は射影技術を用いて抑制される。そして、各グループ内でＭＬＤ検出が行われる。ＭＬＤ検出は、全ての送信アンテナの一部に対してだけしか行われないので、複雑さが削減される。
多段信号点削減検出（Multi-step Reduced Constellation Detection）と呼ばれる第２のアルゴリズムは、多数のステップにおいて処理を行う。
第１ステップにおいて、ゼロフォーシング技術（zero forcing technique）が使用され（代わりにＭＭＳＥ又はマッチトフィルタ（matched filtering）を使用することもできる）、異なる送信アンテナからの送信信号の信号点の粗い推定値が第２ステップに供給される。そして、第２ステップにおいて、ゼロフォーシングステップで得られた粗い推定値の近傍の信号点に対してＭＬＤが用いられる。ＭＬＤは、粗い推定値の最近傍の信号点を候補として用いる第２ステップでのみ行われるので、複雑さが削減される。

非特許文献２には、最尤検出（ＭＬＤ）の複雑さを削減する３つの異なるアルゴリズムが記載されている。第１のアルゴリズムでは、可能性のある異なる送信シーケンスに対する数学的なメトリック（ＭＬＤ式からの）を表す２次元ツリー手法が使用される。ツリーの後続するの下位のブランチは、数多くの送信アンテナからの信号を含んでいる。そして、最良の送信シーケンスを判定するために、最尤系列推定（Maximum Likelihood Sequence：ＭＬＳＥ）技術、例えばファノ（Fano's）、「Ｋ−ベスト（k-best）」パスの積み重ね又は維持等が使用される。第２のアルゴリズムでは、Ｎ次元空間における異なるレトリックを考慮して、最良の送信シーケンスを選択するためにサバイバアルゴリズム（survivor algorithm）を使用している。第３のアルゴリズムでは、Ｎ次元空間を縮小するためにＱＲ分解（QR decomposition）を使用し、次にサバイバアルゴリズムを使用している。

非特許文献３には、２ステップのアルゴリズムが記載されている。アルゴリズムの第１ステップでは、最小平均自乗誤差（Minimum Mean Square Error：ＭＭＳＥ）又は干渉キャンセル（Interference cancellation：ＩＣ）のような通常の検出方法が用いられている。このステップから、「センシティブビット（sensitive bits）」（ここで、「センシティブビット」は誤りの可能性があるビット）が識別され、第２ステップに供給される。アルゴリズムの第２ステップでは、最尤検出（ＭＬＤ）が使用される。このアルゴリズムのＭＬＤは、センシティブビット（全ビットの一部）に対してのみ動作するので、複雑さが削減される。

非特許文献４には、非特許文献３に類似したアルゴリズムが記載されている。このアルゴリズムは２ステップからなっている。
第１ステップでは、従来の検出方法、例えばゼロフォーシング（ＺＦ）、Ｖ−ＢＬＡＳＴ等が実行される。第１ステップで得られたシンボル（又はシンボルのベクトル）の誤り確率が特定の閾値を超えている場合は、それらのシンボルは、第２ステップに送られ、ＭＬＤが実行される。シンボルの一部が１つだけしか第２ステップに送られないので、複雑さが削減される。
Xiaodong, Li, H. C. Huang, A. Lozano, G. J. Foschini, "Reduced Complexity Detection Algorithms for Systems Using Multi-Element Arrays", Global Telecommunications Conference (Globecom 2000), San Francisco, USA, 27-Nov-1Dec, pp.1072-1076. G. Awater, A. van Zelst, Richard van Nee, "Reduced Complexity Space Division Multiplexing Receivers", IEEE Vehicular Technology Conference (Spring VTC’ 2000), Tokyo, Japan, 15-18 May 2000 Vol. 1 pp. 11-15. J Li, K. B. Letaief, et al, "Multi-stage Low Complexity Maximum Likelihood Detection for OFDM/SDMA Wireless LANs ", IEEE International Conference on Communications (ICC#2001), Helsinki, Finland, 11-14 Feb 2001, Vol. 4, pp. 1152-1156. Jacky Ho-Yin Fan et al, "A Sub optimum MLD Detection scheme for Wireless MIMO Systems", IEEE International Symposium on Advances in Wireless Communications (ISWC) 2002, Victoria, Canada.

本発明の目的は、無線通信システムにおける受信装置の等化装置及び方法を提供することであり、この等化装置及び方法においては、伝送情報が変調方式に基づいて搬送波信号に変調され、可能性のある全てのデータシンボルが変調方式の信号点配置における信号点として表され、変調方式の信号点配置において、受信信号ベクトルに対して最小のユークリッド距離を有する信号点を、最も有望な受信信号ベクトルとして判定するために、最尤検出を実行する。これにより、特に高レベルの変調方式を採用した通信システムにおいて、最尤検出の複雑さを削減し、最尤検出を簡単に実現することができる。

上述の目的は、請求項１記載の等化装置及び請求項６記載の等化方法により達成される。
本発明に係る等化装置は、信号点を２つ以上の信号点グループに分割する分割手段と、形成された信号点グループの各々に１つの代表信号ベクトルを割り当てる割当手段と、受信信号ベクトルに対して最小ユークリッド距離を有する１つ以上の代表信号ベクトルを判定するために、最尤検出を行う第１の検出手段（３２）と、１つ以上の判定された代表信号ベクトルのグループ中のどの信号点が受信信号ベクトルに対して最小ユークリッド距離を有するかを判定するために、最尤検出を行う第２の検出手段（３３）とを備える。

本発明に係る等化方法は、信号点を２つ以上の信号点グループに分割するステップと、形成された信号点グループの各々に１つの代表信号ベクトルを割り当てるステップと、受信信号ベクトルに対して最小ユークリッド距離を有する１つ以上の代表信号ベクトルを判定するために、第１の最尤検出を行うステップと、１つ以上の判定代表信号のグループ中のどの信号点が受信信号ベクトルに対して最小ユークリッド距離を有するかを判定するために、更に第２の最尤検出を行うステップとを有する。
さらに、本発明に係るコンピュータプログラム製品は、無線通信システムにおいて情報を受信する受信装置の内部メモリに直接ロードできるコンピュータプログラム製品であって、受信装置において実行されたときに、請求項６乃至９のいずれか１項記載の等化方法のステップを実行するソフトウェアコードを含んでいる。

本発明の等化装置及び方法は、特に高レベルの変調方式において、最尤検出の複雑さを削減するという効果を有する。ここで、複雑さを削減するということは、例えば乗算、加算、減算及び比較の回数を減らすということを意味している。特に、本発明に係る最尤検出では、特に乗算に関する必要なピーク処理が削減される。従来の手法とは対照的に、本発明に係る等化装置及び方法は、全ての処理ステップにおいて最尤検出を行い、信号を送信アンテナ信号のグループに分類しない。さらに、本発明では、最尤シーケンス推定法を使用せず、また、サバイバアルゴリズムも使用せず、使用するのは最尤検出だけである。さらに、本発明では、どのビットを次の段に送るかを判定するセンシティブビットの考え方を使用せず、あらゆるステップにおいて、伝送された最も確からしい信号点へのズーミングの考え方を使用する。さらに、本発明では、次の処理ステップに進む前に、誤差確率を評価することもない。

本発明に係る等化装置においては、第１の検出手段による受信信号ベクトルに対して最小ユークリッド距離を有する１つ以上の代表信号の判定後に、分割手段は、１つ以上の判定された代表信号ベクトルのグループ中の信号点を更なる幾つかのグループに分割し、割当手段（３１）は、更なる幾つかのグループの各々に１つの代表信号ベクトルを割り当て、第１の検出手段（３２）は、受信信号ベクトルに対して最小ユークリッド距離を有する１つ以上の代表信号ベクトルを判定するために、最尤検出を行う。
これにより、分割手段は、信号点を効果的に１つ以上のグループに分割し、信号点の１つ以上が１つ以上のグループに割り当てられる。すなわち、分割手段は、２つ以上のグループが互いに重なるように、信号点を分割する。

更に、割当手段は、各グループの信号点の中心点をそれぞれの代表信号ベクトルであると判定することにより、形成された信号点グループの各々に対する代表信号ベクトルを判定する。あるいは、各グループに対して異なる点を代表に選ぶこともできる。
更に、本発明に係る受信装置は、無線通信システムにおいて信号を受信する受信装置であって、信号を受信する２つ以上のアンテナと、アンテナで受信された信号を処理する請求項１乃至４のいずれ１項記載の等化装置（１０）とを備える。すなわち、本発明に係る等化装置は、ＭＩＭＯシステムの受信装置内に効果的に実装されている。

以下、本発明に係る等化装置及び方法について、図面を参照して詳細に説明する。
図３は、本発明を係る等化器の構成を示すブロック図である。ここで、等化器１０は、図１に示す受信機１内に設けることができる。この場合は、等化器１０は、高速フーリエ変換器８、９から並列して入力される２つの信号ストリームに対して最尤検出を実行する。なお、本発明に係る等化器１０及び対応する等化方法は、２つの並列した受信信号ストリームの処理に限定されるものではなく、１つ、２つ、３つ、４つ又は他の任意の数の並列受信データストリームの処理にも用いることができる。本発明に係る等化器１０及び等化方法は、特に、複数の送信及び受信アンテナを備えるＭＩＭＯ通信システムにおいて用いる場合に有効であるが、本発明は、受信アンテナを１本だけしか備えていない受信装置にも有効に適用することができる。さらに、本発明は、あらゆる種類の無線通信システム、例えばＧＳＭ、ＵＴＭＳ又は他の適切な無線通信システム等、あらゆる種類の呼出システム、あらゆる種類の短距離無線通信システム、例えば無線ＬＡＮシステム等における受信機に適用することができる。さらに、本発明を適用した受信機は、無線通信システムの無線信号を受信するあらゆる種類の電子機器、例えばポケベル、携帯情報端末等、無線電気通信用の電子機器、例えば携帯電話機等とすることができる。

図３に示すように、本発明に係る等化器１０は、変調方式でそれぞれ用いられている信号点を２つ以上の信号点グループに分割する分割器３０と、代表信号ベクトルを形成された信号点グループの各々に割り当てる割当器３１と、受信信号ベクトルに対して最小ユークリッド距離を有する１つ以上の代表信号ベクトルを判定するために、最尤検出を行う第１の検出器３２とを備える。さらに、等化器１０は、１つ以上の判定された代表信号ベクトルのグループ中のどの信号点が受信信号ベクトルに対して最小ユークリッド距離を有するかを判定するために、最尤検出を行う第２の検出器３３を備える。なお、分割器３０、割当器３１、第１の検出器３２及び第２の検出器３３は、あらゆる種類の適切なハードウェア及び／又はソフトウェアで構成することができる。例えば、分割器３０、割当器３１、第１の検出器３２及び第２の検出器３３は、受信機１の内部メモリに直接ロード可能なコンピュータプログラム製品として実現することもでき、それにより、このコンピュータプログラム製品は、以下に説明する等化方法のステップを実行するソフトウェアの一部を含むことになる。

さらに、なお、第１の検出器３２及び第２の検出器３３を単一のユニットとして構成することもできる。
以下、分割器３０、割当器３１、第１の検出器３２及び第２の検出器３３において実行される等化方法のステップについて、詳細に説明する。
以下の説明では、この新しい等化方法をサブ信号点配置空間最尤検出（Sub-Constellation Space Maximum Likelihood Detection：ＳＣＳ−ＭＬＤ）と呼ぶ。

分割器３０において、信号点配置空間は、多数のゾーンに分割され、最尤処理は多数のステップＳＴ（ＳＴ≧２）に分割されて実行される。連続した各ステップにおいて、等化器１０又は検出器３２、３３は、各アンテナから送信された最も確からしいシンボル、したがって、送信された最も確からしいシンボルベクトルに「ズームイン（zooms in）」する。一旦、送信された最も確からしいシンボルベクトルが検出されると、（信頼性を含む）軟判定出力を生成する最新の技術を用いて、選択した送信ベクトルを任意でさらに処理することができる。
この新しい検出方式について、１６レベルＱＡＭ及びアンテナの数ｎ_Ｒ＝ｎ_Ｔ＝２を用いて説明する。このような構成に対して通常の完全なＭＬＤを行うには、２５５回の比較が必要である。これを、図１に示す。

図４は、典型的な１６ＱＡＭの信号点配置を示す図であり、この場合、各象限に４つの信号点がある。ＳＣＳ−ＭＬＤの第１ステップにおいて、信号点は、分割器３０によって矩形のゾーンにグループ化される。
これを行うには、多数の方法がある。図５は、互いに重ならない４つのゾーンが存在し、各ゾーンが４つの信号点を含む信号点配置の分割を示したものである。あるいは、ゾーンの１つ以上が重なることもでき、その結果、ゾーンの数は増加する。全てのゾーンが重なる極端な例では、ゾーンは９個になり、これを図６示す。
等化方法について、信号点配置が図５に示すように４つのゾーンに分割され、処理が２ステップ（ＳＴ＝２）で行われる場合について説明する。なお、一般原則は、あらゆる高レベルの変調方式にも適用でき、あらゆる信号点配置の分割は、２ステップ以上で行うことができる。これにより、第１及び第２の検出器に加えて、更なる検出器を設けることができ、あるいは更なる検出ステップを第１及び／又は第２の検出器によって行うこともできる。

ステップ１
第１ステップの目的は、送信された最も確からしい信号点がどのゾーンに由来するかを判定することである。この目的を達成するために、異なるアンテナからの伝送信号の中心（これらを図５に×印で示す）は、異なるゾーンにあり、伝送信号ベクトルをｓ_ｚｏｎｅで表すと、割当器３１によってｓ_ｚｏｎｅ∈Ｃであるとする。
第１の検出器３２は、可能性のある全ての伝送ゾーンの集合を検索して、受信ベクトルに対して最小ユークリッド距離を有するゾーンに属する伝送信号ベクトルを優先的に決定する。

このステップにおいて、Ｃの設定サイズは、下記式（９）によって得られる。
Ｃ＝（ゾーンの数）^ｎＴ（９）
したがって、（４つのゾーン及びｎ_Ｒ＝ｎ_Ｔ＝２）を有するこの具体例では、１５回の比較に等しい１６個の可能なｓ_ｚｏｎｅベクトルが存在する。

ステップ２
第１の検出器３２において、一旦、異なるアンテナから送信された信号点配置ゾーンの最も確からしい組合せが識別されると、第２ステップ（この具体例では最終ステップ）では、これらのゾーン内の信号点に集中する。これを図７に示す。この最終ステップにおいて、伝送信号ベクトルは、ｓ′（その成分は識別されたゾーン内信号点である）で表され、ここで、ｓ′∈Ａ_ｚｏｎｅであり、Ａ_ｚｏｎｅ⊂Ａである。
そして、第２の検出器３３は、可能性のある全ての送信ベクトルｓ′を検索して、受信ベクトルに対して最小ユークリッド距離を有する送信ベクトルを優先的に決定する。

このステップにおいて、Ａ_ｚｏｎｅのサイズは、下記式（１１）によって得られる。
Ａ_ｚｏｎｅ＝（ゾーンあたり信号点）^ｎＴ（１１）
したがって、（各ゾーンに４つの信号点及びｎ_Ｒ＝ｎ_Ｔ＝２）を有するこの具体例では、１５回の比較に等しい１６個の可能なＡ_ｚｏｎｅベクトルが存在する。
この具体例に示すように、比較の総回数は、３０（第１ステップで１５回＋第２ステップで１５回）であり、完全なＭＬＤの場合に必要な２５５よりもかなり少ない。

受信ベクトルｘは、割当ゾーン分割境界の間にある値を含んでいるので、ゾーンどのように分割するかに応じて、第１ステップにおいて誤差が生じることがある。したがって、最良のｓ_ｚｏｎｅの数（ＺＣ）を次のステップのステップに送るということは効果的である。したがって、上述の２ステップの具体例については、比較の総回数は次のようになる。
比較の総回数＝第１ステップでの比較＋ＺＣ×第２ステップでの比較（１２）
ＳＴ回のステップを有するＳＣＳ−ＭＬＤアルゴリズムの通常の場合、比較の総回数は、下記式（１３）のようになる。

各ステップに対して必要なＺＣは、要求される性能によって決まる。

さらに、（図６に示すように）割当ゾーンの重なりを増やすことによって、ゾーン判定誤差の発生の可能性を下げ、ＺＣも減らすことができる。しかしながら、ゾーンの数を増やすと、各ステップにおける比較の回数も増加する。所定の性能に対する複雑さを削減するためには、各ステップにおけるゾーンの最適な数、及び次のステップに送られるゾーンの数（ＺＣ）を慎重に考慮する必要がある。
図８は、プリアンブルに続くデータシンボルを用いる通信システムにおけるＳＣＳ−ＭＬＤの典型的処理ステップの具体例を示す図である。図８を図２と比較すると、プリアンブル期間において完全なＭＬＤにより、Ｈｓ（式（６）、（７）を参照）を計算するために必要とされる乗算の回数は極めて多いが、それに対して、ＳＣＳ−ＭＬＤアルゴリズムは、乗算の回数を減らすとともに、これらの乗算を通信リンクが継続している期間全体に分散して、実行することができる。乗算のための必要なピーク処理を、大幅に減らすことができる。

図９は、６４ＱＡＭ方式用のＳＣＳ−ＭＬＤアルゴリズムの具体例を示す図である。第１ステップにおけて信号点配置を分割する異なる幾つかの方法を、図１０、図１１、図１３及び図１４に示す。
ＳＣＳ−ＭＬＤを使用した場合、第１ステップにおいて、信号点配置を図１０（又は図１１）に示すように分割することにより、６４ＱＡＭの信号点配置を２ステップ（ＳＴ＝２）で処理することができる。この第１ステップでは、４つの信号点からなるどのゾーンが、送信された最も確からしい信号点を含んでいるかを識別する。そして、第２ステップでは、各送信アンテナに対して選択した信号点配置ゾーン中の４つの信号点を処理して、送信された最も確からしい信号点を優先的に決定する。この第２ステップを、図１２である。

あるいは、第１ステップにおいて信号点配置を、図１３（又は図１４）に示すように分割することにより、ＳＣＳ−ＭＬＤを３ステップ（ＳＴ＝３）で処理することもできる。第１ステップにおける第１の検出器３２からの結果によって、１６個の信号点からなるどのゾーンが、各送信アンテナから送信された最も確からしい信号点を含んでいるかを識別する。また、第２ステップ（図１５を参照）は、第１の検出器３２又は追加の検出器によって実行され、そして、ステップ１で選択されたゾーン内に含まれている（４つの点からなる）どのサブゾーンが、送信された最も確からしいゾーンを含んでいるかを識別する。これらのゾーンは、図１５に点線で示す。第２の検出器３３によって実行される第３ステップでは、第２の検出器３３は、ステップ２で選択されたゾーン中の４つの信号点を処理して、各アンテナから送信された最も確からしい信号点を優先的に決定する。これを、図１６に示す。

本発明は、最尤検出を２つ以上のステップに分離し、各ステップにおいて最尤検出を行うことによって、最尤検出の精度がステップ毎にあがるという大幅に改善された最尤検出を提供する。

従来技術ＭＩＭＯ通信システムの略ブロックダイヤグラムである。従来技術最尤検出の典型的な処理ステップの概略図である。本発明に係る等化器の略ブロックダイヤグラムである。１６０ＱＡＭの信号点配置方式の一例の図である。１６０ＱＡＭの信号点配置方式のための信号点配置の分割の一例の概略図である。９つの重なった領域を有する１６０ＱＡＭ変調方式のための信号点配置の分割の一例の概略図である。さらに処理すべき１つの選択信号点グループを有する信号点配置方式の概略図である。本発明に係る等化方法の処理ステップの可能な実施の概略図である。６４ＱＡＭ信号点配置方式の一例の概略図である。６４ＱＡＭ信号点配置方式の信号点配置分割の一例の概略図である。４８の重なった領域を有する６４ＱＡＭ変調方式の信号点配置の分割の一例の概略図である。さらに処理すべき１つの選択信号点グループを有する６４ＱＡＭ信号点配置方式の概略図である。４つの信号点グループへの６４ＱＡＭ信号点配置方式の信号点配置分割の一例の概略図である。９つの重なった領域を有する６４ＱＡＭ変調方式の信号点配置の分割の一例の概略図である。更なる処理のための１つの選択信号点グループを有する６４ＱＡＭ信号点配置方式の概略図である。更なる処理のために選択された２つの検出ステップ後の１つの選択信号点グループを有する６４ＱＡＭ信号点配置方式の概略図である。

符号の説明

１受信機、２無線周波数部、３ベースバンド部、４，５アンテナ、６，７ダウンコンバータ、８，９高速フーリエ変換器、１０等化器、１１チャンネル推定器、１２，１３復調／チャンネルデコーダ、１４パラレル／シリアル変換器、２０送信機、２１ＲＦ部、２２ベースバンド部、２３パラレル／シリアル変換器、２４，２５チャンネルコーダ／変調器、２６、２７逆高速フーリエ変換器、２８，２９デジタル／アナログ変換器及びフィルタ、３０分割器、３１割当器、３２第１の検出器、３３第２の検出器

Claims

伝送情報が変調方式に基づいて搬送波信号に変調され、可能性のある全てのデータシンボルが該変調方式の信号点配置における信号点として表され、該変調方式の信号点配置において、受信信号ベクトルに対して最小のユークリッド距離を有する信号点を、最も有望な受信信号ベクトルとして判定するために、最尤検出を実行する無線通信システムにおける受信機の等化装置（１０）において、
上記信号点を２つ以上の信号点グループに分割する分割手段（３０）と、
上記形成された信号点グループの各々に１つの代表信号ベクトルを割り当てる割当手段（３１）と、
上記受信信号ベクトルに対して最小ユークリッド距離を有する１つ以上の代表信号ベクトルを判定するために、最尤検出を行う第１の検出手段（３２）と、
上記１つ以上の判定された代表信号ベクトルのグループ中のどの信号点が上記受信信号ベクトルに対して最小ユークリッド距離を有するかを判定するために、最尤検出を行う第２の検出手段（３３）とを備える等化装置。
上記第１の検出手段（３２）による受信信号ベクトルに対して最小ユークリッド距離を有する１つ以上の代表信号の判定後に、上記分割手段（３０）は、該１つ以上の判定された代表信号ベクトルのグループ中の信号点を更なる幾つかのグループに分割し、上記割当手段（３１）は、該更なる幾つかのグループの各々に１つの代表信号ベクトルを割り当て、上記第１の検出手段（３２）は、上記受信信号ベクトルに対して最小ユークリッド距離を有する１つ以上の代表信号ベクトルを判定するために、最尤検出を行うことを特徴とする請求項１記載の等化装置。
上記分割手段（３０）は、上記信号点の１つ以上が１つ以上のグループに割り当てられるように、上記信号点を２つ以上のグループに分割することを特徴とする請求項１又は２記載の等化装置。
上記割当手段（３１）は、各グループの信号点の中心点をそれぞれの代表信号ベクトルであると判定することにより、上記形成された信号点グループの各々に対する代表信号ベクトルを判定することを特徴とする請求項１、２又は３記載の等化装置。
無線通信システムにおいて信号を受信する受信装置（１）において、
信号を受信する２つ以上のアンテナ（４、５）と、
上記アンテナで受信された信号を処理する請求項１乃至４のいずれ１項記載の等化装置（１０）とを備える受信装置。
伝送情報が変調方式に基づいて搬送波信号に変調され、可能性のある全てのデータシンボルが該変調方式の信号点配置における信号点として表され、該変調方式の信号点配置において、受信信号ベクトルに対して最小のユークリッド距離を有する信号点を、最も有望な受信信号ベクトルとして判定するために、最尤検出を実行する、無線通信システムにおいて送受信される信号を等化する等化方法において、
上記信号点を２つ以上の信号点グループに分割するステップと、
上記形成された信号点グループの各々に１つの代表信号ベクトルを割り当てるステップと、
上記受信信号ベクトルに対して最小ユークリッド距離を有する１つ以上の代表信号ベクトルを判定するために、第１の最尤検出を行うステップと、
上記１つ以上の判定代表信号のグループ中のどの信号点が上記受信信号ベクトルに対して最小ユークリッド距離を有するかを判定するために、更に第２の最尤検出を行うステップとを有する等化方法。
上記第１の最尤検出における受信信号ベクトルに対して最小ユークリッド距離を有する１つ以上の代表信号の判定後に、上記１つ以上の判定された代表信号ベクトルのグループ中の信号点を更なる幾つかのグループに分割し、該更なる幾つかのグループの各々に１つの代表信号ベクトルを割り当て、上記受信信号ベクトルに対して最小ユークリッド距離を有する１つ以上の代表信号ベクトルを判定するために、上記第２の最尤検出を行うことを特徴とする請求項６記載の等化方法。
上記信号点の１つ以上が１つ以上のグループに割り当てられるように、上記信号点を２つ以上のグループに分割することを特徴とする請求項６又は７記載の等化方法。
各グループの信号点の中心点をそれぞれの代表信号ベクトルであると判定することにより、上記形成された信号点グループの各々に対する代表信号ベクトルを判定することを特徴とする請求項６、７又は８記載の等化方法。
無線通信システムにおいて情報を受信する受信装置（１）の内部メモリに直接ロードできるコンピュータプログラム製品において、
上記受信装置において実行されたときに、請求項６乃至９のいずれか１項記載の等化方法のステップを実行するソフトウェアコードを含んでいるコンピュータプログラム。