JP2006196989A

JP2006196989A - 空間分割多重信号検出回路および空間分割多重信号検出方法

Info

Publication number: JP2006196989A
Application number: JP2005003999A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kizawa; 武鬼沢; Bunketsu Kyo; 聞杰姜; Yusuke Asai; 裕介淺井; Takashi Fujita; 隆史藤田; Atsushi Ota; 厚太田; Satoshi Aikawa; 聡相河
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2005-01-11
Filing date: 2005-01-11
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2025-01-11
Also published as: JP4290657B2

Abstract

【課題】空間分割多重された信号を受信して信号検出を行う場合に、特に変調多値数が大きくなっても回路規模の削減を可能とし、優れた誤り率特性を実現する。
【解決手段】各送信信号（各送信系列に対応するＭ値信号）に対応したレプリカ信号を生成した後に、レプリカ信号記憶手段に各レプリカ信号を記憶し、組み合わせを考慮しながら読み出しを行って加算されたレプリカ信号を生成することを特徴とする。これにより、レプリカ信号生成手段における複素乗算器の必要個数を大幅に削減しながら優れた誤り率特性を実現する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディジタル無線通信システムにおいて、空間分割多重伝送された信号から信号検出を行う空間分割多重信号検出回路および方法に関する。特に、マルチキャリア変調方式の中でＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）変調方式に適用する空間分割多重信号検出回路および方法に関する。

マルチキャリア変調方式は、複数のサブキャリアを用いて情報を伝送する無線伝送方式である。入力データ信号は、サブキャリアごとにＱＰＳＫ（Quadrature phase shift keying)等に変調される。このマルチキャリア変調方式の中で、各サブキャリアの周波数が直交関係にあるＯＦＤＭ変調方式は、マルチパス伝搬が問題となる無線通信システムで広く用いられている。

ＯＦＤＭ変調方式は、マルチパスの影響を受けにくく高速伝送に適した変調方式であるが、さらなる伝送速度の向上を図るために、複数の送信アンテナから同一の周波数で同時に送信する空間分割多重方式が検討されている。この空間分割多重方式は、ＳＤＭ（Space division multiplexing ）伝送、あるいは複数の送信アンテナを用いた伝送路の特徴からＭＩＭＯ（Multi input multi output) 伝送とも呼ばれる。

図６は、空間分割多重伝送システムの構成例を示す。図において、送信器は、シリアルパラレル変換（Ｓ／Ｐ）した各送信系統（データ系列）の送信信号を、符号器、インタリーバ、ＯＦＤＭ変調器を介して送信アンテナ（ここでは４本）から送信する構成である。受信器は、受信アンテナ（ここでは４本）の受信信号をＯＦＤＭ−ＭＩＭＯ復調器で処理し、各データ系列ごとにデインタリーバ、復号器を介してパラレルシリアル変換（Ｐ／Ｓ）して出力する構成である。なお、ＯＦＤＭに空間分割多重伝送を適用した場合には、ＯＦＤＭシンボルの送信タイミングは同期させて送信する必要がある。

空間分割多重伝送では、周波数帯域幅を増加させることなくアンテナ数に応じて伝送速度を高めることができる。例えば、伝送速度を２倍にする場合には、２本のアンテナから同時送信を行う。もちろん、多重化を行わずに１本の送信アンテナから送信を行うことも可能である。通常は、受信側のアンテナ数は、送信側で用いたアンテナ数と同数である。

ここで、送信アンテナ数（送信系統数）をＬ、受信アンテナ数（受信系統数）をＮとすると、周波数領域での行列表現を用い、伝搬路の伝達関数Ｈを用いて、受信信号Ｒは次式のように示すことができる。

復調器において、式(1) で示される空間分割多重された信号から各送信系統の送信信号を検出するには、Zero-forcing(ZF)方式、Minimum mean square error(MMSE) 方式、Ordered successive detection(OSD) 方式、最尤推定検出(Maximum Likelihood detection:MLD)方式等がある。この中で、ＭＬＤ方式の誤り率特性が一番優れている。なお、誤り率特性が優れていることは、低ＣＮＲでの通信が可能であることを意味しており、ＭＬＤ方式は通信エリアの拡大にも貢献することができる。さらに、ＭＬＤ方式は１本の受信アンテナで受信しても復調可能である。また、送信アンテナ数よりも受信アンテナ数が多い場合には、受信ダイバーシティ効果が得られる。

ここで、空間分割多重された信号から信号検出を行う信号検出方式は、信号分離または干渉キャンセラとも呼ばれるが、その本質は多重化された信号から送信系統（データ系列）ごとに送信された信号を検出することである。ＭＬＤ方式を用いて信号検出を行うには、図７に示すように、信号検出の前に同期処理を行い、ＦＦＴ回路で受信系統ごとにマルチキャリア復調処理を行い、信号検出回路でチャネル推定回路から出力されるチャネル推定結果を用いて各送信系統（データ系列）の信号を検出する。なお、ＭＬＤ方式はマルチキャリア変調方式のみに適用できる方式ではなく、シングルキャリア伝送にも一般的に適用できる技術であるが、ここではマルチキャリア復調後のサブキャリア信号に適用する場合について説明する。

ＭＬＤ方式の信号検出原理を次式に示す。

ただし、
Ｔ_L,k＝[t₁,t₂, …,t_L]_k ^T
はｋ番目の信号点候補を示し、
ｈ'_i＝[h_i1,h_i2, …,h_iL］
はチャネル推定されたＮ×Ｌ−ＭＩＭＯ行列のｉ行ベクトルを示す。

式(2) では１つの尺度であるメトリックμを用いて最尤推定を行っている。ＭＬＤ方式では、受信系統ごとにレプリカ信号と受信信号の信号点間距離を算出する。その後、各受信系統で得られた信号点間距離を加算する。なお、１受信系統でもＭＬＤ方式による信号検出は可能であり、その場合には１つの受信系統の結果のみを用いる。この加算された信号点間距離の中で最も信号点間距離の小さいものを最も確からしい送信信号の組み合わせであるとして選択する。そして、この組み合わせの送信信号を信号検出推定結果として出力する。このように、ＭＬＤ方式は、送信信号のレプリカの組み合わせの全てについて全検索を行うために誤り率特性が改善し、優れた通信が実現可能である。

図８は、従来の空間分割多重信号検出回路の構成例を示す（非特許文献１）。ここでは、Ｌ個の送信系統（データ系列）に対してＮ個の受信系統を用いる場合を示す。

図において、Ｎ個のＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）回路８１は各受信系統の受信信号Ｓ80を入力し、マルチキャリア復調したサブキャリア信号Ｓ81を出力する。このサブキャリア信号Ｓ81は、データ系列ごとに着目すると、伝搬路上で空間分割多重されたサブキャリア信号である。空間分割多重されたサブキャリア信号Ｓ81はサブキャリア信号記憶回路８２に入力され、ＭＬＤ方式の信号処理所要時間に渡り記憶される。チャネル推定回路８３は、サブキャリア信号Ｓ81から伝搬路のチャネルの歪みを推定し、Ｌ個の送信系統に対応するチャネル推定信号Ｓ83を出力する。

一方、送信系統数に応じたＬ個の送信信号生成回路８４は、送信される可能性のある変調多値数Ｍの送信信号（Ｍ値信号）Ｓ84を出力する。複素乗算器８５は、チャネル推定信号Ｓ83とＭ値信号Ｓ84の複素乗算を行い、各送信系統に対応した受信信号のレプリカ信号Ｓ85を生成する。このとき、Ｌ個の送信系統と同数のＬ個の複素乗算を行い、それぞれレプリカ信号が生成される。レプリカ信号加算回路８６は、Ｌ個のレプリカ信号のベクトル加算を行い、各受信系統に対応する加算レプリカ信号Ｓ86を生成する。この複素乗算器８５からレプリカ信号加算回路８６までは、Ｍ^L個の組み合わせが必要であり、このＭ^L個の組み合わせが受信系統数であるＮ個分必要になる。すなわち、複素乗算器８５は、Ｌ×Ｍ^L×Ｎだけ必要になる。

受信系統数Ｎ個の信号点間距離演算回路８７では、サブキャリア信号記憶回路８２で記憶された各受信系統のサブキャリア信号Ｓ82と各受信系統に対応する加算レプリカ信号Ｓ86の信号点間距離演算を行い、各信号点間距離信号Ｓ87が演算結果加算回路８８で加算される。この加算信号Ｓ88は最尤推定回路８９に入力されて最尤推定され、入力信号の中で信号点間距離が最も小さいレプリカ信号の組み合わせが最も確からしい送信信号の組み合わせであるとして信号検出され、これに対応したＬ個の送信信号Ｓ89が出力される。

このように、従来の空間分割多重信号検出回路では、まず受信系統ごとに受信信号とレプリカ信号との信号点間距離の演算を行い、この結果に対して信号点間距離が最も小さいレプリカ信号を選択し、このレプリカ信号を構成する信号を出力することにより、空間分割多重された信号の最尤推定による信号検出を行っている。
A.van Zelst, R.van Nee and G.A.Awater,"Space division multiplexing (SDM) for OFDM systems", Proc.of VTC2000-Spring, pp.1070-1074

ところで、従来の無線ＬＡＮ方式（例えばIEEE802.11a やIEEE802.11g など）とのバックワードコンパチビィリティを実現しながら、無線パケットの高速伝送を実現する空間分割多重伝送を用いた無線ＬＡＮシステムが検討されている。

このバックワードコンパチビィリティを実現し、かつ空間分割多重伝送を用いる無線ＬＡＮでは、IEEE802.11a に準拠した信号が多重化される前のＯＦＤＭ信号になり、既存システムに相当する。このバックワードコンパチビィリティを考慮し、IEEE802.11a 信号との共通部分を備えたパケットフォーマットの一例を図９に示す。図１０は、IEEE802.11a 信号との共通部分を備えたパケットフォーマットを周波数領域と時間領域の二次元表現で示す。これらのパケットでは、バックワードコンパチビィリティを実現するために、パケットの先頭部分では既存システムが復調可能なプリアンブル信号が送信される。

しかし、データ部分は空間分割多重されて伝送されるため、高性能な信号検出方式の適用は通信品質の改善のために非常に重要である。さらに、伝送されるパケット全てが空間分割多重された信号で伝送される場合にも、高性能な信号検出が当然重要である。この場合においても、高性能な信号検出を実現する手法としてＭＬＤ方式の適用が望ましい。また、伝送速度のさらなる高速化を実現するために、多重化される前の信号のサブキャリア変調にも変調多値数が大きいもの（例えば64ＱＡＭ）が適用される場合が多い。

従来の空間分割多重信号検出回路では、式(2) に示すように、レプリカ信号と受信信号との全ての探索を行う。送信系統数（データ系列数）Ｌ、受信系統数Ｎ、送信信号の変調多値数Ｍとすると、レプリカ信号生成時に必要となる複素乗算器の数がＬ×Ｍ^L×Ｎだけ必要になり、回路規模が増加する。特に、高速化のために変調多値数が大きい変調方式を適用した場合には、指数的に回路規模が増大するため、その影響はより深刻である。

例えば、複素乗算器は、回路規模の大きい実数乗算器が４個、さらに加算器２から構成される。したがって、複素乗算器を多用することは、回路規模が増大することを意味する。特に、ＰＣＭＣＩＡカード等の使用が多い無線ＬＡＮでは、ＰＣＭＣＩＡカードに許容される回路規模に制限があるために、回路規模の抑制は大きな課題になっている。さらに、回路規模に比例して消費電力も大きくなる。特に、外部電源の使用が難しい無線ＬＡＮ等での使用を考慮すると、消費電力の増大はバッテリィの消耗を早めることになる。

本発明は、空間分割多重された信号を受信して信号検出を行う場合に、特に変調多値数が大きくなっても回路規模の削減を可能とし、優れた誤り率特性を実現することができる空間分割多重信号検出回路および空間分割多重信号検出方法を提供することを目的とする。

本発明は、従来の空間分割多重信号検出回路におけるレプリカ信号生成部の複素乗算器の数を削減することを特徴とする。本発明では、式(3) に示すようにレプリカ信号を各項に分けて考える。

従来構成では、検索する全ての組み合わせに対応したレプリカ信号を生成していた。すなわち、ｈ'_iＴ_L,kの組み合わせをＭ^L×Ｎ個算出するため、Ｌ×Ｍ^L×Ｎ個の複素乗算器が必要であった。一方、本発明では、式(3) の各項に相当する複素乗算した結果であるレプリカ信号を読み書き可能な記憶回路、たとえばＲＡＭ等に記憶させる。具体的には、ｈ_i1ｔ_1kの部分のレプリカ信号を記憶回路に記憶させる。このときにｔ_1kの送信信号はＭ値の異なる値をとるためＭ個の複素乗算器を用い、得られたレプリカ信号をＭ個の記憶回路に記憶させる。同様に、ｈ_i2ｔ_2kの部分のレプリカ信号についてもＭ個の複素乗算器を用い、得られたレプリカ信号をＭ個の記憶回路に記憶させる。以下同様にｈ_iLｔ_Lkまで処理する。これにより、ｈ'_iＴ_L,kの加算されたレプリカ信号を算出する場合には、Ｌ×Ｍ×Ｎ個の複素乗算器とＬ×Ｍ×Ｎ個の記憶回路で実現可能となる。そして、記憶回路に記憶された各送信信号に対応したレプリカ信号の組み合わせから加算されたレプリカ信号を導出することができる。

また、読み書き可能な記憶回路は、複素乗算器と比較して大幅に回路規模は小さい。したがって、Ｌ×Ｍ×Ｎ個の記憶回路を用いることにより、複素乗算器の数を従来必要であったＬ×Ｍ^L×ＮからＬ×Ｍ×Ｎに削減することによる回路規模の低減効果は大きい。特に、従来回路で問題であった送信信号の変調多値数Ｍが大きい場合でも、複素乗算器の数が指数的に増加することはなく、回路規模の大幅な削減が可能である。

さらに、本発明では、従来方式で導出している加算されたレプリカ信号と全く同じ値が得られるので、回路規模を削減しながら信号検出部分の特性劣化がない格別の効果が得られる。

第１の発明および第２の発明では、各送信信号（各送信系列に対応するＭ値信号）に対応したレプリカ信号を生成した後に、レプリカ信号記憶手段に各レプリカ信号を記憶し、組み合わせを考慮しながら読み出しを行って加算されたレプリカ信号を生成することを特徴とする。これにより、上記のようにレプリカ信号生成手段における複素乗算器の必要個数を大幅に削減しながら優れた誤り率特性を実現することができる。

第３の発明では、レプリカ信号生成制御手段から出力するレプリカ制御信号に応じて、レプリカ信号記憶手段から読み出すレプリカ信号を選択することを特徴とする。具体的には、探索を行う信号点候補が少ない等の情報が事前に復調器側で分かっている、あるいは受信信号処理の過程で明確になった場合に、レプリカ信号記憶手段から読み出すレプリカ信号候補に対して、その情報に基づいたレプリカ制御信号に応じて読み出し数の絞り込みの制御を行う。これにより、レプリカ信号生成手段における複素乗算器の必要個数を削減できるだけでなく、レプリカ信号の組み合わせを減少させることで、併せて信号点間距離演算手段で行う複素乗算数も少なくできる効果が得られる。

第４の発明では、送信信号仮推定手段が各送信信号の仮推定を行い、レプリカ信号生成制御手段がその仮推定情報信号に応じたレプリカ制御信号を生成し、レプリカ信号記憶手段から読み出すレプリカ信号を選択することを特徴とする。この送信信号仮推定手段には、ＺＦ方式、ＭＭＳＥ方式、ＯＳＤ方式、あるいはＭＬＤ方式の適用が可能である。また、各方式の組み合わせ方式、あるいは各方式を部分的に適用することも可能である。例えば、ＺＦ方式に基づく仮推定情報信号に応じて数点の送信信号点候補を絞り込んだ場合には、この絞り込んだ値に対するレプリカ信号の組み合わせによる加算レプリカ信号を生成することも可能である。

さらに、送信信号仮推定手段では、ＺＦ方式を用いて数点の送信信号点候補に絞り込んだ場合の信号点の情報を用いることも可能である。信号検出方式や信号分離方式には、様々な方式が考えられ、それの組み合わせ手法も考えられるが、このときに有効な手法は、一度の演算処理で最終的な送信信号点を推定するのではなく、仮推定により得られた限定された信号点に対して最終的な送信信号点を推定する手法でもよい。この場合には、送信側で考えられる全ての送信信号点候補についてのレプリカ信号を手段する必要はない。上記の限定された送信信号点候補に対するレプリカ信号を出力する制御を行うことにより、後段の信号点間距離演算手段で行う信号点間距離の演算も少なくなる効果が得られる。

さらに、送信信号仮推定手段では、具体的には参考文献（電子情報通信学会、信学技報、RCS2003-303)に記載の信号分離、信号検出方式を適用することができる。この参考文献に記載の技術では、一度ＺＦ方式を用いて送信信号点の候補数を削減する。この削減された送信信号点候補の情報をレプリカ信号生成制御手段に入力することで、レプリカ信号記憶手段の出力信号を絞り込むレプリカ制御信号を生成している。

第５の発明では、送信信号仮推定手段から出力する仮推定情報信号（限定された送信信号点候補）に基づいて、レプリカ信号記憶手段の出力信号の絞り込みを行うだけでなく、送信信号生成手段が出力するＭ値信号の絞り込みを行うことも特徴とする。例えば、ＺＦ方式に基づいた値を用いて数点の送信信号点候補を絞り込んだ場合には、この絞り込んだ値に対する送信信号の組み合わせに関連した送信信号を生成する。具体的には、送信信号仮推定手段で候補となる送信信号点がＭ個からＭ′個に絞り込まれる場合には、レプリカ信号生成に用いる複素乗算器の数はＬ×Ｍ′×Ｎ個になり、読み書き可能な記憶回路の数もＬ×Ｍ′×Ｎ個とする構成が可能である。

以上示した本発明の特徴により、回路規模あるいは消費電力の制限が厳しい無線ＬＡＮ等においても、誤り率特性に優れた信号検出方式の適用が可能となる。すなわち、従来は回路規模や消費電力の点から、回路規模は小さいが誤り率特性が悪い信号検出方式を使用せざるを得なかった場合でも、本発明を用いることにより、誤り率特性に優れた信号検出方式の適用によって高品質の無線システムを実現することができる。また、回路規模を削減しながら低ＣＮＲでの通信が可能となり、通信エリアの拡大も可能となる。

また、本発明における信号点間距離演算手段には、ユークリッド距離、マンハッタン距離等に基づいた距離演算が可能であり、さらにそれぞれの２乗距離等を用いることも可能である。

また、本発明における記憶手段には、受信パケットごとに書き換え可能な回路として例えばＲＡＭ等を用いた回路が可能であるが、送信信号点が変動しない場合にはＲＯＭを用いる構成でもよい。

さらに、本発明は、全探索を行うＭＬＤ方式に対してのみ効果が得られるのではなく、受信信号とレプリカ信号との差分演算を行い、その結果から送信信号を最尤推定する信号探索を行う信号検出回路のすべての場合に適用可能である。例えば、ＺＦ方式等により仮信号推定を行った後に、ＭＬＤ方式による処理を行う等の場合にも本発明の適用が可能である。

さらに、本発明は、マルチキャリア変調方式におけるマルチキャリア復調後のサブキャリア信号に適用されるものであるが、シングルキャリア変調方式を使用する場合にも適用が可能である。なお、サブキャリア信号に適用する場合には、復調するマルチキャリア信号のサブキャリア数に対応させて、本発明の構成を全サブキャリア数分並列に備えることも可能である。さらに、複数のサブキャリア分あるいは１サブキャリア分だけ備え、順次入力させるサブキャリアを切り替えて使用することも可能である。並列に備える数は、通常システムの要求条件から決定されるものであり、本発明はその並列数の要求条件に応じた対応が可能である。

また、本発明における送信信号生成手段が生成するＭ値信号として、Ｍ値ＱＡＭ信号、Ｍ値ＰＳＫ信号、Ｍ値ＡＳＫ信号、Ｍ値ＦＳＫ信号、Ｍ値ＣＣＫ（Complementary Code Keying)信号、Ｍ多重されたＳＳ（Spread Spectrum)信号等、無線通信方式に適用される一般的な変調方式にも適用可能である。また、本発明では組み合わせの算出に用いる複素乗算器を減少させることが重要であり、２以上の変調多値数、あるいは変調多値数に相当する符号多重数等を用いた送信信号に適用可能である。

また、マルチキャリア復調手段では、ガードインターバルと呼ばれる繰り返し信号区間を除去してから、マルチキャリア復調を行うようにしてもよい。

また、チャネル推定手段では、送信側の空間分割多重された信号用のチャネル推定用プリアンブル信号がどのような信号形式で送信されるかによっても複数の構成が考えられる。単純に、受信器でプリアンブル信号を用いて同期検波を行いチャネル推定結果を得る場合、あるいは逆行列演算を行う場合等、様々な構成を適用することができる。

また、本発明の空間分割多重信号検出回路を備える復調器には、既存システムの復調を行う複数の手段が併せて備えられる場合がある。この場合には、回路規模を必要以上に増加させないためにも、本発明の回路と既存システム用の回路の共有を図ってもよい。

また、本発明は送信系統数（データ系列数）Ｌが２多重以上の場合にも当然拡張可能であり、また受信系統数Ｎが２以上の場合にも当然拡張可能である。また、送信系統数（データ系列数）Ｌが２多重以上の構成において、送信系統数に等しい数だけ受信系統を備える必要はなく、システムの要求に応じて送信系統数と受信系統数が同じ、あるいは送信系統数より受信系統数が少なくてもよい。例えば、送信系統数が２、受信系統数１の最小構成でもＭＬＤ方式の適用は可能である。

また、本発明における各手段は、常に動作させるのではなく、動作が必要な時点でのみ動作させて消費電力を低減させるようにしてもよい。

本発明は、空間分割多重伝送された信号を受信して信号検出を行う場合に、特に変調多値数を増加させた場合に回路規模の削減を可能にしながら、回路規模削減に伴う特性劣化のない優れた誤り率特性を実現することができる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の空間分割多重信号検出回路の第１の実施形態を示す。ここでは、２個の送信系統（データ系列）に対して１個の受信系統を用いる場合を示す。

図において、ＦＦＴ回路８１は受信信号Ｓ80を入力し、マルチキャリア復調したサブキャリア信号Ｓ81を出力する。このサブキャリア信号Ｓ81はサブキャリア信号記憶回路８２に入力され、ＭＬＤ方式の信号処理所要時間（例えば10ＦＤＭシンボル時間）に渡り記憶される。チャネル推定回路８３は、サブキャリア信号Ｓ81から伝搬路のチャネルの歪みを推定し、各送信系統に対応するチャネル推定信号Ｓ83を出力する。

一方、送信系統数に応じた送信信号生成回路８４は、送信する可能性のある変調多値数Ｍの送信信号（Ｍ値信号）Ｓ84を出力する。複素乗算器８５は、チャネル推定信号Ｓ83とＭ値信号Ｓ84の複素乗算を行い、各送信系統に対応する受信信号のレプリカ信号Ｓ85を生成する。レプリカ信号記憶回路１１は、各送信系統に対応するレプリカ信号Ｓ85を信号検出所要時間（例えば10ＦＤＭシンボル時間）に渡り記憶する。レプリカ信号加算回路８６は、レプリカ信号記憶回路１１から読み出されたレプリカ信号Ｓ11のベクトル加算を行い、加算レプリカ信号Ｓ86を生成する。この複素乗算器８５、レプリカ信号記憶回路１１、レプリカ信号加算回路８６は、Ｍ個の組み合わせが必要である。

信号点間距離演算回路８７では、サブキャリア信号記憶回路８２で記憶されたサブキャリア信号Ｓ82と加算レプリカ信号Ｓ86の信号点間距離演算を行う。この信号点間距離信号Ｓ87が最尤推定回路８９に入力されて最尤推定され、入力信号の中で信号点間距離が最も小さいレプリカ信号の組み合わせが最も確からしい送信信号の組み合わせであるとして信号検出され、これに対応した送信信号Ｓ89が出力される。

（第２の実施形態）
図２は、本発明の空間分割多重信号検出回路の第２の実施形態を示す。ここでは、Ｌ個の送信系統（データ系列）に対してＮ個の受信系統を用いる場合を示す。

図において、Ｎ個のＦＦＴ回路８１は各受信系統の受信信号Ｓ80を入力し、マルチキャリア復調したサブキャリア信号Ｓ81を出力する。このサブキャリア信号Ｓ81はサブキャリア信号記憶回路８２に入力され、ＭＬＤ方式の信号処理所要時間（例えば10ＦＤＭシンボル時間）に渡り記憶される。なお、復調器のクロック周波数を増加させた場合には本記憶回路を削減することも可能である。チャネル推定回路８３は、サブキャリア信号Ｓ81から伝搬路のチャネルの歪みを推定し、Ｌ個の送信系統に対応するチャネル推定信号Ｓ83を出力する。

一方、送信系統数に応じたＬ個の送信信号生成回路８４は、変調多値数Ｍの送信信号（Ｍ値信号）Ｓ84を出力する。複素乗算器８５は、チャネル推定信号Ｓ83とＭ値信号Ｓ84の複素乗算を行い、各送信系統に対応した受信信号のレプリカ信号Ｓ85を生成する。このとき、Ｌ個の送信系統と同数のＬ個の複素乗算を行い、それぞれレプリカ信号が生成される。Ｌ個のレプリカ信号記憶回路１１は、各送信系統に対応するレプリカ信号Ｓ85を信号検出所要時間（例えば10ＦＤＭシンボル時間）に渡り記憶する。なお、復調器のクロック周波数を増加させた場合には本記憶回路を削減することも可能である。レプリカ信号加算回路８６は、レプリカ信号記憶回路１１から読み出されたＬ個のレプリカ信号Ｓ11のベクトル加算を行い、各受信系統に対応する加算レプリカ信号Ｓ86を生成する。この複素乗算器８５、レプリカ信号記憶回路１１、レプリカ信号加算回路８６は、Ｍ個の組みが必要であり、このＭ個の組みが受信系統数であるＮ個分必要になる。すなわち、複素乗算器８５はＬ×Ｍ×Ｎ個となり、従来のＬ×Ｍ^L×Ｎ個に比べて大幅な削減となる。

（第３の実施形態）
図３は、本発明の空間分割多重信号検出回路の第３の実施形態を示す。本実施形態は、第２の実施形態の構成にレプリカ信号生成制御回路２１が加わったことを特徴とする。レプリカ信号生成制御回路２１は、レプリカ信号記憶回路１１から読み出すレプリカ信号Ｓ11を選択するレプリカ制御信号Ｓ21を出力する。その他の構成は第２の実施形態と同様である。

これにより、第２の実施形態と同様に複素乗算器８５の必要個数を削減できるだけでなく、レプリカ信号の組み合わせを減少させることで、併せて後段の信号点間距離演算回路（８７）で行う複素乗算数も少なくすることができる。

（第４の実施形態）
図４は、本発明の空間分割多重信号検出回路の第４の実施形態を示す。本実施形態は、第２の実施形態の構成にレプリカ信号生成制御回路２１および送信信号仮推定回路２２が加わったことを特徴とする。送信信号仮推定回路２２は、ＦＦＴ回路８１から出力されるＮ個の受信系統のサブキャリア信号Ｓ81と、チャネル推定回路８３から出力されるチャネル推定信号Ｓ83を入力し、Ｌ個の送信信号の仮推定を行う。レプリカ信号生成制御回路２１は、その仮推定情報信号（限定された送信信号点候補）Ｓ22に応じたレプリカ制御信号Ｓ21を生成し、レプリカ信号記憶回路１１から読み出すレプリカ信号Ｓ11を選択する。

この送信信号仮推定回路２２には、ＺＦ方式、ＭＭＳＥ方式、ＯＳＤ方式、あるいはＭＬＤ方式の適用が可能である。また、各方式の組み合わせ方式、あるいは各方式を部分的に適用することも可能である。例えば、ＺＦ方式に基づく仮推定情報信号に応じて数点の送信信号点候補を絞り込んだ場合には、レプリカ信号加算回路８６ではこの絞り込んだ値に対するレプリカ信号Ｓ11の組み合わせによる加算レプリカ信号Ｓ86が生成される。その他の構成は第２の実施形態と同様である。

（第５の実施形態）
図５は、本発明の空間分割多重信号検出回路の第５の実施形態を示す。本実施形態は、第４の実施形態の構成において、送信信号仮推定回路２２から出力する仮推定情報信号（限定された送信信号点候補）Ｓ22に基づいて、レプリカ信号記憶回路１１の出力信号の絞り込みを行うだけでなく、送信信号生成回路８４が出力するＭ値信号Ｓ84の絞り込みを行うことも特徴とする。例えば、ＺＦ方式に基づいた値を用いて数点の送信信号点候補を絞り込んだ場合には、送信信号生成回路８４は、この絞り込んだ値に対する送信信号の組み合わせに関連したＭ値信号Ｓ84を生成する。その他の構成は第２の実施形態と同様である。

これにより、例えば、送信信号仮推定８４で候補となる送信信号点がＭ個からＭ′個に絞り込まれる場合には、レプリカ信号生成に用いる複素乗算器８５の数はＬ×Ｍ′×Ｎ個になり、レプリカ信号記憶回路１１の数もＬ×Ｍ′×Ｎ個となる。

本発明の第１の実施形態を示す図。本発明の第２の実施形態を示す図。本発明の第３の実施形態を示す図。本発明の第４の実施形態を示す図。本発明の第５の実施形態を示す図。空間分割多重伝送システムの構成例を示す図。マルチキャリア信号復調回路の構成例を示す図。従来の空間分割多重信号検出回路の構成例を示す図。本発明で用いるパケットフォーマットの例を示す図。本発明で用いるパケットフォーマットの二次元表示例を示す図。

符号の説明

１１レプリカ信号記憶回路
２１レプリカ信号生成制御回路
２２送信信号仮推定回路
８１ＦＦＴ回路
８２マルチキャリア信号記憶回路
８３チャネル推定回路
８４送信信号生成回路
８５複素乗算器
８６レプリカ信号加算回路
８７信号点間距離演算回路
８８演算結果加算回路
８９最尤推定回路

Claims

マルチキャリア変調された受信信号を入力してマルチキャリア復調を行い、サブキャリア信号を出力するマルチキャリア復調手段と、
前記マルチキャリア復調手段から出力されるサブキャリア信号を一時的に記憶するサブキャリア信号記憶手段と、
前記マルチキャリア復調手段から出力されるサブキャリア信号から伝搬路のチャネルの歪を推定するチャネル推定手段と、
複数の送信器から送信される可能性のある各送信系統の信号を生成する送信信号生成手段と、
前記送信信号生成手段の出力信号と前記チャネル推定手段から出力されるチャネル推定信号の複素乗算を行い、各送信系統に対応する受信信号のレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成手段と、
前記レプリカ信号生成手段で送信系統ごとに生成されたレプリカ信号を一時的に記憶するレプリカ信号記憶手段と、
前記レプリカ信号記憶手段に記憶された送信系統ごとのレプリカ信号を読み出し、ベクトル加算するレプリカ信号加算手段と、
前記サブキャリア信号記憶手段に記憶されたサブキャリア信号と、前記レプリカ信号加算手段の出力信号の信号点間距離を算出する信号点間距離演算手段と、
前記信号点間距離演算手段の出力信号から最小の信号点間距離を示すレプリカ信号を推定し、空間分割多重送信された送信信号を検出する最尤推定手段と
を備えたことを特徴とする空間分割多重信号検出回路。
マルチキャリア変調されたＮ個（Ｎは１以上の整数）の受信系統の受信信号を入力してマルチキャリア復調を行い、各受信系統のサブキャリア信号を出力するマルチキャリア復調手段と、
前記マルチキャリア復調手段から出力されるＮ個の受信系統のサブキャリア信号を一時的に記憶するサブキャリア信号記憶手段と、
前記マルチキャリア復調手段から出力されるＮ個の受信系統のサブキャリア信号から伝搬路のチャネルの歪を推定するチャネル推定手段と、
Ｌ個（Ｌは１以上の整数）の送信器から送信される可能性のあるＬ個のＭ値信号（Ｍは２以上の整数）を生成する送信信号生成手段と、
前記送信信号生成手段のＬ個の出力信号と前記チャネル推定手段から出力されるチャネル推定信号の複素乗算を行い、各送信系統に対応するＬ個の受信信号のレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成手段と、
前記レプリカ信号生成手段で送信系統ごとに生成された前記Ｌ個のレプリカ信号をベクトル加算するレプリカ信号加算手段と、
前記サブキャリア信号記憶手段に記憶されたＮ個の受信系統のサブキャリア信号と、前記レプリカ信号加算手段の出力信号を入力し、Ｎ個の受信系統の信号点間距離を算出する信号点間距離演算手段と、
前記信号点間距離演算手段から出力されるＮ個の受信系統の信号点間距離を加算する加算手段と、
前記加算手段の出力から最小の信号点間距離を示すレプリカ信号を推定し、空間分割多重伝送されたＬ個の送信信号を検出する最尤推定手段とを備え、
前記レプリカ信号生成手段から前記レプリカ信号加算手段までがＮ個の受信系統ごとに所定の組み合わせ数だけ備えた空間分割多重信号検出回路において、
前記Ｌ個のレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成手段と前記レプリカ信号加算手段との間に、前記Ｌ個のレプリカ信号を一時的に記憶し、所定の手順でレプリカ信号を読み出して前記レプリカ信号加算手段に入力するレプリカ信号記憶手段を備え、
前記レプリカ信号生成手段から前記レプリカ信号加算手段までがＮ個の受信系統ごとにＭ個備えられた
ことを特徴とする空間分割多重信号検出回路。
請求項２に記載の空間分割多重信号検出回路において、
前記レプリカ信号記憶手段から読み出すレプリカ信号を選択するレプリカ制御信号を出力するレプリカ信号生成制御手段を備えた
ことを特徴とする空間分割多重信号検出回路。
請求項３に記載の空間分割多重信号検出回路において、
前記マルチキャリア復調手段から出力されるＮ個の受信系統のサブキャリア信号と、前記チャネル推定手段から出力されるチャネル推定信号を入力し、Ｌ個の送信信号の仮推定を行う送信信号仮推定手段を備え、
前記レプリカ信号生成制御手段は、前記送信信号仮推定手段から出力される仮推定情報信号に応じた前記レプリカ制御信号を生成し、前記レプリカ信号の読み出しを制御する構成である
ことを特徴とする空間分割多重信号検出回路。
請求項４に記載の空間分割多重信号検出回路において、
前記Ｌ個のＭ値信号を生成する送信信号生成手段は、前記送信信号仮推定手段から出力される仮推定情報信号に応じて選択されたＭ値信号を出力する構成である
ことを特徴とする空間分割多重信号検出回路。
マルチキャリア変調された受信信号を入力してマルチキャリア復調を行い、サブキャリア信号を出力するステップ１と、
前記ステップ１により出力されるサブキャリア信号を一時的に記憶するステップ２と、
前記ステップ１により出力されるサブキャリア信号から伝搬路のチャネルの歪を推定するステップ３と、
複数の送信器から送信される可能性のある各送信系統の信号を生成するステップ４と、
前記ステップ４で生成された信号と前記ステップ３で推定されたチャネル推定信号の複素乗算を行い、各送信系統に対応する受信信号のレプリカ信号を生成するステップ５と、
前記ステップ５で送信系統ごとに生成されたレプリカ信号を一時的に記憶するステップ６と、
前記ステップ６で記憶された送信系統ごとのレプリカ信号を読み出し、ベクトル加算するステップ７と、
前記ステップ２で記憶されたサブキャリア信号と、前記ステップ７でベクトル加算された出力信号の信号点間距離を算出するステップ８と、
前記ステップ８で算出された信号から最小の信号点間距離を示すレプリカ信号を推定し、空間分割多重送信された送信信号を検出するステップ９と
を有することを特徴とする空間分割多重信号検出方法。
マルチキャリア変調されたＮ個（Ｎは１以上の整数）の受信系統の受信信号を入力してマルチキャリア復調を行い、各受信系統のサブキャリア信号を出力するステップ１と、
前記ステップ１により出力されるＮ個の受信系統のサブキャリア信号を一時的に記憶するステップ２と、
前記ステップ１により出力されるＮ個の受信系統のサブキャリア信号から伝搬路のチャネルの歪を推定するステップ３と、
Ｌ個（Ｌは１以上の整数）の送信器から送信される可能性のあるＬ個のＭ値信号（Ｍは２以上の整数）を生成するステップ４と、
前記ステップ４で生成されるＬ個の出力信号と前記ステップ３で推定されたチャネル推定信号の複素乗算を行い、各送信系統に対応するＬ個の受信信号のレプリカ信号を生成するステップ５と、
前記ステップ５で送信系統ごとに生成された前記Ｌ個のレプリカ信号をベクトル加算するステップ６と、
前記ステップ２で記憶されたＮ個の受信系統のサブキャリア信号と、前記ステップ６でベクトル加算された信号を入力し、Ｎ個の受信系統の信号点間距離を算出するステップ７と、
前記ステップ７で算出されたＮ個の受信系統の信号点間距離を加算するステップ８と、
前記ステップ８で加算された信号から最小の信号点間距離を示すレプリカ信号を推定し、空間分割多重伝送されたＬ個の送信信号を検出するステップ９とを有し、
前記ステップ５から前記ステップ６までの処理をＮ個の受信系統ごとに所定の組み合わせ数だけ行う空間分割多重信号検出方法において、
前記Ｌ個のレプリカ信号を生成するステップ５と前記ステップ６との間に、前記Ｌ個のレプリカ信号を一時的に記憶し、所定の手順でレプリカ信号を読み出して前記ステップ６の加算処理に供するステップ１０を有し、
前記ステップ５、１０、６の処理をＮ個の受信系統ごとにＭ個の組み合わせで行う
ことを特徴とする空間分割多重信号検出方法。
請求項７に記載の空間分割多重信号検出方法において、
レプリカ制御信号に応じて前記ステップ１０で読み出すレプリカ信号を選択するステップ１１を有する
ことを特徴とする空間分割多重信号検出方法。
請求項８に記載の空間分割多重信号検出方法において、
前記ステップ１により出力されるＮ個の受信系統のサブキャリア信号と、前記ステップ３で推定されたチャネル推定信号を入力し、Ｌ個の送信信号の仮推定を行うステップ１２を有し、
前記ステップ１１は、前記ステップ１２により出力される仮推定情報信号に応じた前記レプリカ制御信号を生成し、前記レプリカ信号の読み出しを制御する
ことを特徴とする空間分割多重信号検出方法。
請求項９に記載の空間分割多重信号検出方法において、
前記Ｌ個のＭ値信号を生成するステップ４は、前記ステップ１２で出力される仮推定情報信号に応じて選択されたＭ値信号を出力する
ことを特徴とする空間分割多重信号検出方法。