JP2009033574A - Ｍｉｍｏ受信方法及びｍｉｍｏ受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ストリーム間干渉に起因する検波特性の劣化を低減するＭＩＭＯ受信方法及びＭＩＭＯ受信装置を提供すること。
【解決手段】送信側から複数のアンテナで送信された複数の送信ストリームを受信するＭＩＭＯ受信装置１００に、干渉レプリカ信号を生成する干渉レプリカ信号生成部１１１と、干渉レプリカ信号を用いて、受信信号を各送信ストリームと対応する信号成分に分離する干渉除去部１１２と、分離された信号成分ごとに、ビットごとの対数事後確率を算出する検波部１１３、１１４と、対数事後確率を用いて受信信号を復号する復号部１１７と、を設けた。こうして、検波部１１３、１１４が受信信号のストリーム間干渉を除去した後のストリーム間干渉除去後の信号を検波するので、検波特性を単一ストリーム通信時の検波特性に近づけることができる。この結果、ストリーム間干渉に起因する検波特性の劣化を低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）受信方法及びＭＩＭＯ受信装置に関する。

従来のマルチアンテナ無線通信システムにおける空間多重信号の受信技術として、例えば非特許文献１、２に示すものがある。非特許文献１に示される受信技術は、ＭＬＤ（Maximum Likelihood Detection）による空間多重信号の検波を行っている。また、非特許文献２に示される受信技術は、空間フィルタリングによる空間多重信号の検波を行っている。

まず、非特許文献１に示される受信技術を図１５を用いて説明する。同図に示す送信装置２０は、空間多重信号を送信する。この送信装置２０において、符号化部２１は入力情報ビットを誤り訂正符号化し、得られた符号ビット系列を直並列変換部２２に出力する。直並列変換部２２は、入力された誤り訂正符号化後の符号ビット系列を直列から並列に並べ替え、得られた系列をインタリーブ部２３に出力する。

インタリーブ部２３は、入力された並列の符号ビット系列をインタリーブし、得られた系列を変調部２４に出力する。変調部２４は、入力されたインタリーブ後のビット系列をＰＳＫ（Phase Shift Keying）変調信号やＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）変調信号にそれぞれ変調し、変調信号を出力する。無線部２５は、入力された変調信号を無線周波数帯の無線信号に変換し、得られた信号をそれぞれ異なるアンテナを介して空間多重送信する。すなわち、複数の送信ストリームがそれぞれ異なるアンテナを介して送信される。

図１５に示す受信装置３０は、空間多重信号を受信する。この受信装置３０において、無線部３１は、受信した空間多重信号を、無線周波数帯の無線信号から受信装置で取り扱う周波数帯の信号へと変換し、得られた信号をＭＩＭＯ検波部３２及びチャネル推定部３３に出力する。以降、無線部３１の出力信号を受信信号と呼ぶ。

チャネル推定部３３は、入力された受信信号から、受信信号が伝搬してきたチャネルの推定を行う。チャネル推定部３３は、例えば受信信号に含まれるパイロット信号を用いてチャネル推定する。ここでパイロット信号とは、送信装置と受信装置の間で既知の信号のことを表している。チャネル推定部３３は、得られたチャネル推定値をＭＩＭＯ検波部３２に出力する。ＭＩＭＯ検波部３２は、チャネル推定部３３から入力されたチャネル推定値を用いて、無線部３１から入力された受信信号の検波を行う。ここでの検波には、ＭＬＤが用いられる。

このＭＬＤによる検波は次のように行う。まず、受信信号は、式（１）のように表せる。

ここで式（１）において、ｙ＝［ｙ_１ ｙ_２］^Ｔは受信信号を表す。Ｈ＝［ｈ_１ ｈ_２］はチャネル行列を表す。ｈ_１＝［ｈ_１１ ｈ_２１］^Ｔ、ｈ_２＝［ｈ_１２ ｈ_２２］^Ｔは、部分チャネル行列をそれぞれ表す。ｓ＝［ｓ_１ ｓ_２］^Ｔは送信信号を表す。ｎ＝［ｎ_１ ｎ_２］^Ｔは、ＡＷＧＮ（Additive White Gaussian Noise：加法性白色ガウス雑音）を表す。また、ＡＷＧＮの電力は、σ^２とする。以降、特に断りなければ雑音とはＡＷＧＮのことを表すものとする。

ＭＬＤは、受信信号点と候補信号点との間の２乗ユークリッド距離が最も小さくなる候補信号点を送信信号候補として選択し、選択した送信信号候補を用いて受信信号を復調する方式である。ここで、候補信号点とは、ｈ_１１ｓ_１＋ｈ_１２ｓ_２、ｈ_２１ｓ_１＋ｈ_２２ｓ_２である。コンスタレーションにおける候補信号点の分散状況の一例を図１６に示す。図１６において、○は、受信信号点を表し、●は、候補信号点を表している。

具体的には、まず、ＭＬＤでは、｜ｙ_１−（ｈ_１１ｓ_１＋ｈ_１２ｓ_２）｜^２＋｜ｙ_２−（ｈ_２１ｓ_１＋ｈ_２２ｓ_２）｜^２が最小となる送信信号候補ｓ_１、ｓ_２の組み合わせを選択する。

次にＭＩＭＯ検波部３２は、選択した送信信号候補の組み合わせを用いて、受信信号を復調する。ＭＩＭＯ検波部３２は、選択した送信信号候補にマッピングされたビットを復調結果としてデインタリーブ部３４に出力する。デインタリーブ部３４は、入力された復調後のビット系列をデインタリーブし、得られたビット系列を並直列変換部３５に出力する。並直列変換部３５は、入力された並列のビット系列を直列に並べ替え、得られたビット系列を復号部３６に出力する。復号部３６は、入力された直列のビット系列を誤り訂正復号し、復号結果を後段に出力する。

次に、非特許文献２に示される受信技術を説明する。同文献の受信技術を用いた受信装置の構成は、基本的に、図１５の受信装置３０と同様である。ただし、同文献の受信技術を用いた場合、ＭＩＭＯ検波部の処理は、非特許文献１の場合と異なる。

ここで、非特許文献２の受信技術を用いた場合のＭＩＭＯ検波部の動作について説明する。

ＭＩＭＯ検波部は、まず受信信号に重みを乗算する。受信信号に重みを乗算した形の信号を式（２）に示す。

式（２）において、Ｗが重みである。そして、（・）^Ｔは、行列の転置を表している。

ここで、重みＷには、ＺＦ（Zero Forcing）規範、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error）規範に準じるものが主に用いられる。ＺＦ規範による重みは、受信信号のストリーム間干渉成分を０にする。ＺＦ規範では、式（３）により、重みを計算する。

またＭＭＳＥ規範による重みは、受信信号におけるストリーム間干渉成分と雑音成分を最小にする。ＭＭＳＥ規範では、式（４）により、重みを計算する。

ここで式（３）及び（４）において、（・）^＊は、行列の複素共役を表している。また、受信アンテナ数をＬとすると、ＩはＬ×Ｌの単位行列である。Ｐは、送信アンテナ１本あたりの送信電力である。

非特許文献２の受信技術を用いた場合、ＭＩＭＯ検波部は、重み乗算後の信号を用いて復調を行う。ＭＩＭＯ検波部は、例えば、重み乗算後の信号点と、送信信号に用いられている変調方式の信号点との間の２乗ユークリッド距離が最小となる信号点を選択し、選択した信号点にマッピングされたビットを復調結果として出力する。

以上説明したように、従来、受信した空間多重信号の検波が行われている。
Richard van Nee, Allert van Zelst, and Geert Awater, "Maximum Likelihood Decoding in a Space Division Multiplexing System," IEEE Vehicular Technology Conference 2001 Spring, 6-9 May 2001, vol. 2, pp1282-1286. 菊間信良, "アレーアンテナによる適応信号処理," 科学技術出版，１９９８． L. Bahl, J. Cocke, F. Jelinek, and J. Raviv, "Optimal decoding of linear codes for minimizing symbol error rate," IEEE Trans. Inform. Theory, vol. IT-20, pp.284-287, Mar. 1974

しかしながら、上述のように非特許文献１に示す技術は、受信した空間多重信号の検波において、図１６に示す候補信号点を用いる。すなわち、空間多重通信においては、複数のストリームが同時に同一周波数帯で空間多重送信されるため、受信した空間多重信号の候補信号点は、図１６に示すように、一方のストリームに他方のストリームが重畳された形の候補信号点となる。このとき、非特許文献１に示す技術は、ストリーム間干渉を受けた候補信号点を用いて検波を行っているために、ストリーム間干渉に起因する検波特性の劣化が生じる。

また、非特許文献２に示す技術を用いた場合、受信した空間多重信号に重みを乗算するという線形変換が行われ、線形変換後の信号点を用いた復調が行われる。このように線形変換を用いて空間多重信号の検波を行う場合、送信ストリーム数をＮ、受信アンテナ数をＬとすると、（Ｌ−Ｎ＋１）のダイバーシチ次数しか得られない、すなわちストリーム間干渉によるダイバーシチ次数の減少が生じる。つまり、非特許文献２に示される技術を用いた場合、検波特性に劣化が生じる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ストリーム間干渉に起因する検波特性の劣化を低減するＭＩＭＯ受信方法及びＭＩＭＯ受信装置を提供することを目的とする。

本発明のＭＩＭＯ受信方法は、受信信号を復号した復号結果を用いて干渉レプリカ信号を生成する干渉レプリカ信号生成ステップと、前記干渉レプリカ信号を用いて、受信信号を各送信ストリームと対応する信号成分に分離する信号分離ステップと、前記分離された信号成分ごとに、ビットごとの対数事後確率比を算出するステップであって、シンボル単位の検波処理において受信信号と送信ビットに対する対数事前確率比とから送信ビットに対する対数事後確率比を算出する検波ステップと、誤り訂正符号語単位の復号処理において符号ビットに対する対数尤度比と符号ビットに対する対数事前確率比とから符号ビットに対する対数事後確率比を算出する復号ステップとを、前記検波ステップによって算出した送信ビットに対する対数事後確率比を符号ビットに対する対数事前確率比に変換し、前記復号処理によって求めた符号ビットに対する対数事後確率比を送信ビットに対する対数事前確率比に変換する変換ステップを介して、所定回数繰り返す反復復号ステップと、前記反復復号ステップで最後に算出された対数事後確率比を用いて、硬判定する硬判定ステップと、を具備する構成を採る。

本発明のＭＩＭＯ受信装置は、送信側から複数のアンテナで送信された複数の送信ストリームを受信するＭＩＭＯ受信装置であって、干渉レプリカ信号を生成する手段と、前記干渉レプリカ信号を用いて、受信信号を各送信ストリームと対応する信号成分に分離する信号分離手段と、前記分離された信号成分ごとに、ビットごとの対数事後確率比を算出する検波手段と、前記対数事後確率比を用いて、前記受信信号を復号する復号手段と、を具備する構成を採る。

本発明によれば、ストリーム間干渉に起因する検波特性の劣化を低減するＭＩＭＯ受信方法及びＭＩＭＯ受信装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、実施の形態において、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は重複するので省略する。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態におけるＭＩＭＯ受信装置の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、ＭＩＭＯ送信装置（例えば、上述の送信装置２０）から送信された無線信号を受信するＭＩＭＯ受信装置１００は、無線部１０１と、ＭＩＭＯ検波部１０２と、チャネル推定部１０３と、デインタリーブ部１０４と、並直列変換部１０５と、復号部１０６と、符号化部１０７と、直並列変換部１０８と、インタリーブ部１０９と、変調部１１０と、干渉レプリカ信号生成部１１１と、干渉除去部１１２と、検波部１１３、１１４と、デインタリーブ部１１５と、並直列変換部１１６と、復号部１１７とを有する。なおここでは、２×２ＭＩＭＯ通信が適用される場合、すなわち２本のアンテナを介して受信した２つの受信ストリームをＭＩＭＯ受信する場合について説明するが、アンテナ数はこれに限定されるものではない。

無線部１０１は、受信した無線信号に対して、受信装置で用いる周波数帯の信号へとダウンコンバートするなど所定の無線受信処理を施し、得られた信号をＭＩＭＯ検波部１０２及びチャネル推定部１０３に出力する。

チャネル推定部１０３は、入力された受信信号を用いて無線信号が伝搬してきたチャネルを推定する。このチャネルの推定は、受信信号に含まれるパイロット信号を用いて行われる。具体的には、チャネル推定は、式（１）において行列Ｈの項を推定することに相当する。行列Ｈの推定には、例えば式（５）、（６）のように送信されたパイロット信号を用いる。

式（５）、（６）におけるｐ_１、ｐ_２がパイロット信号である。

このように送信されたパイロット信号に対し、式（７）、（８）に示す変換を行うことで、チャネル推定を行うことができる。

ここで受信信号は、例えば、図２に示すフレーム構成を採っている。図２に示すヌル信号は、信号の無送信区間を表している。図２に示すフレーム構成において、パイロット信号＃１及びヌル信号♯１に対応する区間、並びに、パイロット信号＃２及びヌル信号＃２に対応する区間は、それぞれ式（５）、（６）で表される。そのため、チャネル推定部１０３は、式（７）、（８）の変換を行うことで、チャネル推定を行うことができる。チャネル推定部１０３は、こうして得られたチャネル推定値をＭＩＭＯ検波部１０２に出力する。

ＭＩＭＯ検波部１０２は、チャネル推定値に基づいて、受信信号の検波を行う。ＭＩＭＯ検波部１０２は、例えば、ＭＬＤを用いて、受信信号の分離を行う。

具体的には、ＭＩＭＯ検波部１０２は、まず、チャネル推定値を用いて、受信信号に対する候補信号点を生成する。すなわち、送信側で用いられたコンスタレーションにチャネル推定値を用いて伝搬路特性を反映させたコンスタレーションを生成する。

そして、ＭＩＭＯ検波部１０２は、生成された候補信号点と、受信信号点との間の２乗ユークリッド距離を用いて、受信信号を検波する。ＭＩＭＯ検波部１０２は、この検波の際に、「受信信号に対する対数尤度比」を求め、これを検波結果としてデインタリーブ部１０４に出力する。

ここで「受信信号に対する対数尤度比」は、例えば次のようにして求める。

まず前提として、送信信号には、マッピングされたビットを対応づけることができる。例えば、１６ＱＡＭ変調方式を用いて送信信号が生成されている場合、１シンボルには４ビットが対応付けられている。

また受信信号には複数の送信ストリームの要素が含まれていることから、上記生成された各候補信号点には、送信ストリームのすべてを対応づけることができる。本実施の形態では、２ストリーム送信のＭＩＭＯ通信を前提としているので、１つの候補信号点には２つの送信信号を対応づけることができる。例えば、アンテナ１で受信された受信信号ｙ_１の候補信号点は、ｈ_１１ｓ_１＋ｈ_１２ｓ_２で表される。アンテナ２で受信された受信信号ｙ_２の候補信号点は、ｈ_２１ｓ_１＋ｈ_２２ｓ_２で表される。すなわち、各候補信号点は、それぞれが４ビットのビット列と対応するｓ_１及びｓ_２で表されている。従って、各候補信号点には、８ビットのビット列を対応づけることができる。図３には、候補信号点と、マッピングされたビットとの関係が示されている。図３において、●は、最上位ビットが「１」の候補信号点を表し、△は、最上位ビットが「０」の候補信号点を表し、○は、受信信号点ｙ_ｉを表している。

ここで、マッピングされた各ビットに着目する。

例えば、最上位ビットに着目した場合、ＭＩＭＯ検波部１０２は、最上位ビットが０となる候補信号点のうち、受信信号点と候補信号点との間の２乗ユークリッド距離が最小となる候補信号点を選択する。このときの２乗ユークリッド距離は、最上位ビットが０である場合の対数尤度に相当する。同様に、ＭＩＭＯ検波部１０２は、最上位ビットが１となる候補信号点のうち、受信信号点と候補信号点との間の２乗ユークリッド距離が最小となる候補信号点を選択する。このときの２乗ユークリッド距離は、最上位ビットが１である場合の対数尤度に相当する。

そして、ＭＩＭＯ検波部１０２は、最上位ビットが１である場合の対数尤度から、最上位ビットが０である場合の対数尤度を減算することにより、最上位ビットに対する対数尤度比を算出する。ＭＩＭＯ検波部１０２は、このようにして求めた送信ビットに対する対数尤度比をデインタリーブ部１０４に出力する。ここで送信ビットとは、送信信号にマッピングされたビットのことを表す。

ＭＩＭＯ検波部１０２は、最上位ビット以外の各ビットに対しても同様に対数尤度比を求め、得られた対数尤度比をデインタリーブ部１０４に出力する。

なおここでは、着目するビットが１である場合の対数尤度から、その着目するビットが０である場合の対数尤度を減算することにより、対数尤度比を求めている。しかしながら、その逆に、着目ビットが０である場合の対数尤度から、着目ビットが１である場合の対数尤度を減算することで対数尤度比を求めてもよい。

デインタリーブ部１０４は、入力された検波結果をデインタリーブする。このデインタリーブは、送信側にて行われたインタリーブに対応する。

例えば、送信側で形成された誤り訂正符号ビットが、図４（ａ）のようにインタリーブされているとする。すなわち、誤り訂正符号ビットがｗｒｉｔｅの方向に書き込まれていき、書き込まれた符号ビットがｒｅａｄの方向に読み出される。これにより、インタリーブ後の符号ビットは、｛１，５，９，・・・，１２｝の順番にインタリーブされている。

このときデインタリーブ部１０４は、検波結果を図４（ｂ）のｗｒｉｔｅに示す方向に｛１，５，９，２，・・・，１２｝と書き込んでいく。デインタリーブ部１０４は、書き込んだ検波結果をｒｅａｄの方向｛１，２，３，・・・，１２｝と読み出していく。こうして、デインタリーブ部１０４は、検波結果をデインタリーブすることができる。

並直列変換部１０５は、入力されたデインタリーブ出力を、並列の系列から直列の系列へと変換し、得られた系列を復号部１０６に出力する。この並直列変換では、送信側で行われた直並列変換の逆変換を行う。

復号部１０６は、入力された直列系列を用いて、誤り訂正復号する。このとき、誤り訂正符号として畳み込み符号が用いられている場合、復号部１０６は、例えばビタビアルゴリズムを用いて誤り訂正復号する。また、誤り訂正符号としてＬＤＰＣ符号が用いられている場合、復号部１０６は、例えばｓｕｍ−ｐｒｏｄｕｃｔ復号を行う。

このように復号部１０６は、利用されている誤り訂正符号を復号可能なアルゴリズムで誤り訂正復号する。復号部１０６は、誤り訂正復号により得られた情報ビットを符号化部１０７に出力する。

符号化部１０７は、入力された復号結果に対して、送信側と同様の符号化を施し、得られた符号化ビット系列を直並列変換部１０８に出力する。

直並列変換部１０８は、入力された直列の符号ビット系列を並列の系列へと変換し、得られた複数の並列系列をインタリーブ部１０９に出力する。

インタリーブ部１０９は、入力された並列系列のそれぞれをインタリーブし、得られた系列を変調部１１０に出力する。

変調部１１０は、入力されたインタリーブ後の符号ビット系列を用いて変調し、得られた変調信号を干渉レプリカ生成部１１１に出力する。

干渉レプリカ信号生成部１１１は、入力された変調信号と、チャネル推定部１０３で得られたチャネル推定値とを用いて、干渉レプリカ信号を生成する。干渉レプリカ信号とは、受信した空間多重信号において、ストリーム間干渉となっている成分のことをいう。

例えば、変調部１１０の出力信号をｈａｔｓ_１、ｈａｔｓ_２とすると、干渉レプリカ信号は、ｈ_１１ｈａｔｓ_１、ｈ_１２ｈａｔｓ_２、ｈ_２１ｈａｔｓ_１、ｈ_２２ｈａｔｓ_２として表される。ここでｈａｔは、（＾）を表す。

干渉レプリカ信号生成部１１１は、上記関係式を用いて生成した干渉レプリカ信号を干渉除去部１１２に出力する。

以上のＭＩＭＯ検波部１０２から干渉レプリカ信号生成部１１１までの処理は、干渉レプリカ信号を生成するために行われている。

干渉除去部１１２は、入力された受信信号と、干渉レプリカ信号とを用いて、ストリーム間干渉の除去を行う。干渉除去部１１２は、干渉レプリカ信号を用いて、受信信号を各送信ストリームと対応する信号成分に分離する。

このストリーム間干渉の除去処理は、式（９）で表される。

干渉除去部１１２は、式（９）を用いて得られた干渉除去後の信号（ｚ_１１、ｚ_１２、ｚ_２１、ｚ_２２）を検波部１１３及び１１４に出力する。具体的には、干渉除去部１１２は、ストリーム間干渉除去後の信号のうち、ｚ_１＝［ｚ_１１、ｚ_１２］^Ｔ（ｓ_１成分に対応）を検波部１１３に出力し、ｚ_２＝［ｚ_２１、ｚ_２２］^Ｔ（ｓ_２成分に対応）を検波部１１４に出力する。

検波部１１３、１１４は、干渉除去部１１２から入力された干渉除去後の信号と、チャネル推定部１０３から入力されたチャネル推定値と、対数事前確率比とを用いて、検波を行う。すなわち、検波部１１３、１１４は、上記複数のパラメータを用いて、送信ビットに対する対数事後確率比を算出する。ここで、対数事前確率比とは、事前確率の比の対数値をとったものである。対数事後確率比とは、事後確率の比の対数値をとったものである。

具体的には、検波部１１３、１１４における検波は、例えば、次のように行われる。なお、本実施の形態では、前提として、検波部１１３、１１４で用いられる対数事前確率比は、常に０である。

検波部１１３は、干渉除去部１１２の出力であるｚ_１１、ｚ_１２を用いて、ｓ_１にマッピングされたビットに対する対数事後確率比を求める。また、検波部１１４は、干渉除去部１１２の出力であるｚ_２１、ｚ_２２を用いて、ｓ_２にマッピングされたビットに対する対数事後確率比を求める。ここで、ｚ_１１、ｚ_１２は、送信シンボルｓ_１（送信ストリーム１に対応）の成分を有しており、ｚ_２１、ｚ_２２は、送信シンボルｓ_２（送信ストリーム２に対応）の成分を有している。従って、ｚ_１１、ｚ_１２から送信シンボルｓ_１にマッピングされたビットの対数事後確率比が求められる。また、ｚ_２１、ｚ_２２からは送信シンボルｓ_２にマッピングされたビットの対数事後確率比が求められる。

検波部１１３は、対数事後確率比を求めるため、まずｚ_１１、ｚ_１２を合成する。この合成には、選択合成、等利得合成、最大比合成などが用いられるが、本実施の形態では、最大比合成を用いた場合を説明する。

ｚ_１１、ｚ_１２は、ｈ_１１ｓ_１、ｈ_２１ｓ_１に対応している。そのため、検波部１１３は、ｈ_１１ ^＊ｚ_１１＋ｈ_２１ ^＊ｚ_１２を算出することで、最大比合成を行う。ただし、（・）^＊は、共役複素を表している。

同様に、検波部１１４は、ｚ_２１、ｚ_２２を合成する。具体的には、検波部１１４は、ｈ_１２ ^＊ｚ_２１＋ｈ_２２ ^＊ｚ_２２を算出することで、最大比合成を行う。

また、検波部１１３、１１４は、合成後の信号に対する候補信号点を生成する。検波部１１３は、候補信号点として、（｜ｈ_１１｜^２＋｜ｈ_２１｜^２）ｓ_１を用いる。検波部１１４は、候補信号点として、（｜ｈ_１２｜^２＋｜ｈ_２２｜^２）ｓ_２を用いる。

そして、検波部１１３、１１４は、最大比合成後の信号点と、候補信号点との間の２乗ユークリッド距離から、送信シンボルｓ_１、ｓ_２にマッピングされたビットに対する対数事後確率比を求める。

例えば、送信シンボルに用いられている変調方式が１６ＱＡＭの場合、検波部１１３、１１４における候補信号点は、図５のように単一ストリーム通信時に用いられる信号点に相当する。そのため、変調方式として１６ＱＡＭが用いられている場合、１つの候補信号点には、４ビットのビット列が対応付けられる。なお、図５において、●は、最上位ビットが「１」の候補信号点を表し、△は、最上位ビットが「０」の候補信号点を表し、○は、合成後の信号点を表している。

そこで検波部１１３、１１４は、このビット列の各ビットに対して、対数事後確率比を求める。

具体的には、候補信号点に対応付けられたビットのうち、最上位ビットに対する対数事後確率比は、次のように求める。

検波部１１３、１１４は、最上位ビットが０となる候補信号点と合成後の信号点との間の２乗ユークリッド距離のうち最小となるものを、最上位ビットが０となる場合の対数事後確率として求める。同様に、検波部１１３、１１４は、最上位ビットが１となる候補信号点と最大比合成後の信号点との間の２乗ユークリッド距離のうち最小となるものを、最上位ビットが１となる場合の対数事後確率として求める。

そして、検波部１１３、１１４は、最上位ビットが１である場合の対数事後確率から、最上位ビットが０である場合の対数事後確率を減算することにより、最上位ビットに対する対数事後確率比を算出する。以上の処理を各ビットに着目して行うことにより、検波部１１３、１１４は、送信シンボルｓ_１、ｓ_２にマッピングされた各ビットに対する対数事後確率比を求める。

検波部１１３、１１４は、以上のようにして求めた、送信シンボルｓ_１、ｓ_２にマッピングされた各ビットに対する対数事後確率比を検波結果としてデインタリーブ部１１５に出力する。

デインタリーブ部１１５は、検波部１１３、１１４から出力された検波結果のそれぞれに対してデインタリーブを施し、得られた系列を並直列変換部１１６に出力する。

並直列変換部１１６は、並列に入力されたデインタリーブ後の系列を直列に変換し、得られた直列系列を復号部１１７に出力する。ここでのデインタリーブ、並直列変換は、デインタリーブ部１０４、並直列変換部１０５で行われたものと同様である。

復号部１１７は、直列系列に変換されたデインタリーブ後の系列を用いて、軟入力軟出力復号する。ここでの軟入力軟出力復号では、例えば、ターボ復号のアルゴリズムが用いられる。復号部１１７は、軟入力軟出力復号を行うことにより、干渉除去後の信号に対する、対数事前確率比及び対数事後確率比を算出する。

復号部１１７は、求めた対数事後確率比に基づいて硬判定を行い、得られた情報ビットを後段に出力する。

以上のように本実施の形態によれば、送信側から複数のアンテナで送信された複数の送信ストリームを受信するＭＩＭＯ受信装置１００に、干渉レプリカ信号を生成する干渉レプリカ信号生成部１１１と、干渉レプリカ信号を用いて、受信信号を各送信ストリームと対応する信号成分に分離する干渉除去部１１２と、分離された信号成分ごとに、ビットごとの対数事後確率を算出する検波部１１３、１１４と、対数事後確率を用いて受信信号を復号する復号部１１７と、が設けられる。

こうすることにより、検波部１１３、１１４が受信信号のストリーム間干渉を除去した後のストリーム間干渉除去後の信号（この信号は、送信ストリーム別に分離されている）を検波することができる。干渉除去後の信号に対する検波で用いられる候補信号点は、単一ストリーム通信時の候補信号点に相当しているので、ストリーム間干渉の影響を受けたものではない。単一ストリーム通信時に相当する候補信号点を用いて検波することで、検波特性を単一ストリーム通信時の検波特性に近づけることができる。かくして、ストリーム間干渉に起因する検波特性の劣化を低減するＭＩＭＯ受信装置を実現することができる。

ここで、ストリーム間干渉除去処理で用いられる干渉レプリカ信号が誤っている場合、ストリーム間干渉除去によって誤り伝播が発生する。しかし、本実施の形態のように、受信した空間多重信号を検波し、誤り訂正復号を行った後、干渉レプリカ信号を生成することで、誤り訂正の効果により干渉レプリカ信号自身の誤りを軽減できる。また、ストリーム間干渉除去後の信号を合成し、検波を行った後、誤り訂正復号を行うことで、誤り伝播による受信特性の劣化を軽減することができる。

なお、本実施の形態ではＭＩＭＯ検波部１０２において受信信号点と候補信号点の間の２乗ユークリッド距離の最小値を求めて検波を行う構成を示したが、空間多重信号の検波を行う構成であれば、本構成に限定するものではない。また、情報ビットの符号化は、１つの符号化部で符号化する形態について示しているが、各ストリームごとに符号化部を設けても良い。ただし、この場合、受信装置は各ストリームごとに復号部が必要となる。

また本実施の形態では、２ストリーム送信の場合の構成を示したが、送信ストリーム数が３ストリーム以上であっても、受信信号のストリーム間干渉の除去後に送信ストリーム数の検波部をもって干渉除去後の信号を検波すればよい。

（実施の形態２）
実施の形態１では、複数アンテナで受信された各受信信号についてストリーム間干渉が除去された後の信号と、対数事前確率比とを用いて、対数事後確率比が求められ、この対数事後確率比を軟入力軟出力復号した後に硬判定することにより、復号を行っている。これに対して、本実施の形態では、複数アンテナで受信された各受信信号についてストリーム間干渉が除去された後の信号に対して、検波と軟入力軟出力復号とを反復して行った後に得られた対数事後確率比を硬判定することにより、復号を行う。

図６は、本実施の形態に係るＭＩＭＯ受信装置の構成を示すブロック図である。同図に示すようにＭＩＭＯ受信装置２００は、検波部２０１、２０２と、雑音電力推定部２０３と、外部値演算部２０４、２０５と、軟入力軟出力復号部２０６と、硬判定部２０７と、直並列変換部２０８と、インタリーブ部２０９とを有する。ＭＩＭＯ受信装置２００は、受信信号のストリーム間干渉の除去を行う構成までは、実施の形態１と同様である。すなわち、干渉除去部１１２の出力までは実施の形態１と同様である。よって、受信信号のストリーム間干渉の除去後の構成を説明する。

雑音電力推定部２０３は、雑音電力を推定する。雑音電力は、例えば、Ｅ［｜受信信号−希望信号｜^２］として、求められる。ただし、Ｅ［・］はアンサンブル平均を表している。雑音電力推定部２０３は、例えば、信号が送信されていない時間における無線部１０１の出力電力を時間平均することにより、推定雑音電力を算出する。

ＭＩＭＯ受信装置２００においては、干渉除去後の信号に対して、検波と軟入力軟出力復号とが反復して行われる。なお、この反復して行われる処理は、以下、「干渉除去後信号反復復号処理」と呼ばれることがある。この「干渉除去後信号反復復号処理」は、検波部２０１、２０２と、外部値演算部２０４、２０５と、軟入力軟出力復号部２０６と、硬判定部２０７と、直並列変換部２０８と、インタリーブ部２０９と、デインタリーブ部１１１５と、並直列変換部１１６とで行われる。また、「干渉除去後信号反復復号処理」に関わる処理部を「干渉除去後信号反復復号処理部」と呼ぶことがある。

検波部２０１、２０２は、干渉除去部１１２で分離された信号成分ごとに、対数事前確率に基づいて対数事後確率を算出する。

軟入力軟出力復号部２０６は、検波部２０１、２０２にて算出された対数事後確率と外部値演算部２０４で算出された対数外部値比（第１外部値比）とに基づいて対数事後確率を算出する。

検波部２０１、２０２で算出された対数事後確率は、軟入力軟出力復号部２０６に伝達される一方、伝達された対数事後確率に基づいて軟入力軟出力復号部２０６で算出された対数事後確率は、検波部２０１、２０２に伝達される。この対数事後確率の伝達は、外部値演算部２０４、２０５と、軟入力軟出力復号部２０６と、硬判定部２０７と、直並列変換部２０８と、インタリーブ部２０９と、デインタリーブ部１１５と、並直列変換部１１６とを介して行われる。すなわち、外部値演算部２０４、２０５と、軟入力軟出力復号部２０６と、直並列変換部２０８と、インタリーブ部２０９と、デインタリーブ部１１５と、並直列変換部１１６とは、対数事後確率を伝達する伝達手段として機能する。

外部値演算部２０４は、検波部２０１、２０２にて算出された対数事後確率と外部値演算部２０５で算出された対数外部値比（第２外部値比）とに基づいて、対数外部値比（第１外部値比）を算出する。

外部値演算部２０５は、軟入力軟出力復号部２０６にて算出された対数事後確率と外部値演算部２０４で算出された対数外部値比（第１外部値比）とに基づいて対数外部値比（第２外部値比）を算出し当該第２外部値比を対数事前確率として検波部２０１、２０２に出力する。

硬判定部２０７は、「干渉除去後信号反復復号処理」において対数事後確率の伝達が所定回数繰り返された後、軟入力軟出力復号部２０６で最後に算出された対数事後確率を用いて、硬判定を行う。

次に、干渉除去後信号反復復号処理について図７のフローを参照しつつ詳細に説明する。

まず、ステップＳ１００１で検波部２０１は、干渉除去部１１２の出力であるｚ_１１、ｚ_１２を用いて、送信ビットに対する対数尤度比を求める。ここで、送信ビットとは、送信信号にマッピングされたビットのことを表している。

また、検波部２０２は、干渉除去部１１２の出力であるｚ_２１、ｚ_２２を用いて、送信ビットに対する対数尤度比を求める。

ｚ_１１、ｚ_１２は、送信シンボルｓ_１の成分を有しており、ｚ_２１、ｚ_２２は、送信シンボルｓ_２の成分を有している。従って、ｚ_１１、ｚ_１２から送信シンボルｓ_１にマッピングされたビットの対数尤度比を求める。ｚ_２１、ｚ_２２からは送信シンボルｓ_２にマッピングされたビットの対数尤度比を求める。

検波部２０１、２０２は、式（１０）を用いて、送信ビットに対する尤度の対数値（対数尤度）を求める。

なお、実施の形態１では、干渉除去後の信号点と候補信号点との間の２乗ユークリッド距離のうち最小となるものから対数尤度を求めていたが、本実施の形態では、式（１０）によって、対数尤度を求める。

式（１０）から分かるように、検波部２０１、２０２は、干渉除去後の信号点と候補信号点との間の２乗ユークリッド距離を用いて、送信ビットに対する対数尤度を求める。

式（１０）における‖ｚ_１−ｈ_１ｓ_１‖^２、‖ｚ_２−ｈ_２ｓ_２‖^２が、干渉除去後の信号点と候補信号点との間の２乗ユークリッド距離を表している。

ここで、送信シンボルｓ_ｉ（ｉ＝１，２）にマッピングされるビット系列を表すベクトルをｘ^（ｉ）とする。そして、ビット系列ベクトルｘ^（ｉ）のうちｊ番目のビットをｘ_ｉｊとする。

このとき、式（１０）におけるΣ_{ｘ（ｉ），ｘｉｊ＝ｂ}（・）は、ｘ_ｉｊ＝ｂ（ｂ＝０，１）となる全ての候補信号点に関して和をとることを表している。また、式（１０）におけるσ^２の項は、雑音電力である。この雑音電力は、雑音電力推定部２０３で推定された推定雑音電力が用いられる。

式（１０）の演算内容をさらに詳細に説明する。

まず、実施の形態１でも説明したように、干渉除去後の信号点に対する候補信号点は、図５のように単一ストリーム通信時に相当するものとなる。ただし、ここでも送信側で変調方式として１６ＱＡＭ変調が用いられているものとする。また、ここでは、図５における合成後の信号点は、干渉除去後の信号点ｚ_ｉｊと読み替える。また、干渉除去後の信号点ｚ_ｉｊに対する候補信号点は、ｈ_ｊｉｓ_ｉで表される。

検波部２０１、２０２は、候補信号点にマッピングされたビットがｂである候補信号点のそれぞれと、干渉除去後の信号点との間の２乗ユークリッド距離を全て求める。ここで求める２乗ユークリッド距離は、ｓ_１に対しては‖ｚ_１−ｈ_１ｓ_１‖^２＝｜ｚ_１１−ｈ_１１ｓ_１｜^２＋｜ｚ_１２−ｈ_２１ｓ_１｜^２、ｓ_２に対しては‖ｚ_２−ｈ_２ｓ_２‖^２＝｜ｚ_２１−ｈ_１２ｓ_２｜^２＋｜ｚ_２２−ｈ_２２ｓ_２｜^２である。

図５には、最上位ビットに着目した場合の例が示されている。ビット系列ベクトルｘ⁽¹⁾の最上位ビットｘ_１１が０のときの対数尤度を求めるには、ｘ_１１＝０となる候補信号点のそれぞれと干渉除去後の信号点との間の２乗ユークリッド距離を、式（１０）における‖ｚ_１−ｈ_１ｓ_１‖^２の項に代入する。ここでは、１６ＱＡＭ変調方式の場合を考えているので、ｘ_１１＝０である候補信号点の数は、８つある。

すなわち、検波部２０１は、ｘ_１１＝０となる８つの候補信号点に関する２乗ユークリッド距離を用いて、ｌｎΣ_{ｘ（１），ｘ１１＝０}ｅｘｐ｛−１／（２σ^２）‖ｚ_１−ｈ_１ｓ_１‖^２｝の演算を行うことにより、ｘ_１１＝０に対する対数尤度を求める。

検波部２０１は、最上位ビットが１のときの対数尤度を求める。さらに、検波部２０１は、最上位ビット以外のビットについても同様にして対数尤度を求める。なお、検波部２０２は、以上の検波部２０１で行われた演算を、ｘ_２ｊ＝ｂ（ｊ＝１，２，３，４）に対して行うことにより、各送信ビットに対する対数尤度を求める。

次に検波部２０１、２０２は、求めた対数尤度から、各送信ビットに対する対数尤度比を求める。対数尤度比は、（送信ビット＝１の場合の対数尤度）−（送信ビット＝０の場合の対数尤度）を算出することにより、求められる。

以上のようにして求められた対数尤度比は、外部値演算部２０４に出力される。

外部値演算部２０４は、検波部２０１、２０２における１回目の検波結果には変更を加えず、そのままデインタリーブ部１１５に出力する。

ステップＳ１００２でデインタリーブ部１１５は、外部値演算部２０４の出力をデインタリーブし、得られた系列を並直列変換部１１６及び外部値演算部２０５に出力する。

並直列変換部１１６は、並列に入力されたデインタリーブ部１１５の出力を直列系列に変換し、得られた直列系列を軟入力軟出力復号部２０６に出力する。

ステップＳ１００３で軟入力軟出力復号部２０６は、並直列変換部１１６から出力された、対数尤度比からなる直列系列を用いて、軟入力軟出力復号する。すなわち、軟入力軟出力復号部２０６は、符号ビットに対する対数事後確率比を算出する。ここで、符号ビットとは、送信側における誤り訂正符号化された符号ビットに相当する。

この符号ビットに対する事後確率を求めるには、例えば、ＢＣＪＲアルゴリズムを用いる（非特許文献３参照）。本実施の形態では、乗算回数を削減するためにＢＣＪＲアルゴリズムを対数領域に拡張した、対数領域ＢＣＪＲアルゴリズムを用いて、対数事後確率比を求める。

以下、対数領域ＢＣＪＲアルゴリズムによる対数事後確率比の求め方について説明する。ここでは、送信側において、例えば、検査行列Ｋ＝（１ １ １ １）で定義される符号長４の偶重み符号に符号化される場合を例にとり説明する。

符号長４の偶重み符号には、（０，０，０，０）、（０，０，１，１）、（０，１，０，１）、（１，０，０，１）、（０，１，１，０）、（１，０，１，０）、（１，１，０，０）、（１，１，１，１）の８通りがある。

符号長４の偶重み符号に対するトレリスは、図８（ａ）のように表すことができる。図８（ａ）におけるトレリスの枝には、符号ビットが対応している。このトレリスでは、左のノードから右のノードに向かう方向に、符号の時系列が進んでいる。

ここで、枝に割り当てられた符号ビットが１のノードに対して、（枝に対応したビットの対数事前確率比）＋（枝に対応したビットの対数尤度比）の値を割り当てる。ただし、１回目の復号では、対数事前確率比は０とする。また、枝に割り当てられた符号ビットが０のノードに対しては、０の値を割り当てる。すなわち、各枝に割り当てられる値は対数領域での比であるので、符号ビットが０のノードに対しては、０の値が割り当てられている。

対数領域ＢＣＪＲアルゴリズムでは、まず前向き計算を行う。前向き計算では、対数前向き確率比α~（ｓ，ｔ）が求められる。前向き計算は、図８（ａ）に示すトレリスにおいて、左のノードから右のノードに向かって行われる。ここで、対数前向き確率比α~（ｓ，ｔ）において、ｓはノードを表しており、ｔは前向き計算における計算時刻を表している。すなわち、α~（ｓ，ｔ）はノードｓにおける前向き確率を表している。

そして対数前向き確率比α~（ｓ，ｔ）は、図８（ｂ）に示されるように求めることができる。まず、ノードｓには、ノードｖ、ｗから枝が入力されているとする。ここで、各枝には（枝に対応したビットの対数事前確率）＋（枝に対応したビットの対数尤度）の値が割り当てられている。図８では、この値はγ~で表されている。ノードｖからノードｓへの枝には、γ~（ｖ，ｓ）が割当てられており、ノードｗからノードｓにはγ~（ｗ，ｓ）が割り当てられている。また、ノードｖ、ｗにおける対数前向き確率をα~（ｖ，ｔ−１）、α~（ｗ，ｔ−１）とすると、ノードｓにおける対数前向き確率は、式（１１）のように表すことができる。

式（１１）において、ｍａｘ（ｐ，ｑ）は、ｐ，ｑのうち大きい方の値を返す関数である。

そこで、軟入力軟出力復号部２０６は、図８（ａ）の最も左のノード（始点ノード）における対数前向き確率を０として、式（１１）を用いて、再帰的に前向き確率を求めていく。

次に、対数領域ＢＣＪＲアルゴリズムでは、後ろ向き計算を行う。後ろ向き計算では、対数後ろ向き確率β~（ｓ，ｔ−１）が求められる。後ろ向き計算は、図８（ａ）に示すトレリスにおいて、右のノードから左のノードに向かって行われる。ここで、対数後ろ向き確率β~（ｓ，ｔ−１）において、ｓはノードを表しており、ｔ−１は後ろ向き計算における計算時刻を表している。

そして対数後ろ向き確率β~（ｓ，ｔ−１）は、図８（ｃ）に示されるように求めることができる。まず、ノードｓには、ノードｖ，ｗから後ろ向きに枝が接続されているとする。ここで、各枝には、前向き計算と同様に、（枝に対応したビットの対数事前確率）＋（枝に対応したビットの対数尤度）の値γ~が割り当てられている。ノードｖ，ｗにおける対数後ろ向き確率をβ~（ｖ，ｔ）、β~（ｗ，ｔ）とすると、ノードｓにおける対数後ろ向き確率は、式（１２）のように表すことができる。

そこで、軟入力軟出力復号部２０６は、図８（ａ）において最も右のノード（終点ノード）における対数後ろ向き確率を０として、式（１２）を用いて、再帰的に対数後ろ向き確率を求めていく。

そして、軟入力軟出力復号部２０６は、以上の計算により全てのノードにおける対数前向き確率及び対数後ろ向き確率を求めた後、これらを用いて、送信された符号ビットに対する対数事後確率を求める。

送信された符号ビット系列ｃにおいてｋ番目の符号ビットがｂである場合の事後確率の対数値（対数事後確率）は、式（１３）により求めることができる。すなわち、式（１３）に示すｌｎＰ（ｃ_ｋ＝ｂ｜Ｌ_Ａ２，ｙ） （ｂ＝０，１）は、ｋ番目の符号ビットに対する対数事後確率を表している。

図８（ｄ）には、式（１３）の各項が図式的に示されている。並直列変換部１１６からの出力をＬ_Ａ２，ｙとすると、ｌｎＰ（ｃ_ｋ＝ｂ｜Ｌ_Ａ２，ｙ）は、Ｌ_Ａ２，ｙを得た上での、ｋ番目の符号ビットｃ_ｋがｂとなる対数事後確率である。ただし、図８（ｄ）において、ｃ_ｋがｂとなる枝に接続されたノードは、それぞれｓ_１’、ｓ_１、ｓ_２’、ｓ_２と表されている。

ここで、上記前向き計算、後ろ向き計算が終了した時点でのトレリスの状態が、図９（ａ）、（ｂ）のようになっているとする。すなわち、図９（ａ）には、前向き計算後の各ノードに対する前向き確率の対数値（対数前向き確率）が示されている。ノードに記載された値は、対数前向き確率を表している。また、図９（ｂ）には、後ろ向き計算後の各ノードに対する後ろ向き確率の対数値（対数後ろ向き確率）が示されている。ノードに記載された値は、対数後ろ向き確率を表している。

図９（ａ）、（ｂ）ともに、枝に記載された値は、（枝に対応したビットの対数事前確率比）＋（枝に対応したビットの対数尤度比）の値（γ~）を表している。このとき、例えば２番目の符号ビットに対する対数事後確率は、次のように求めることができる。
ｌｎＰ（ｃ_２＝０｜Ｌ_Ａ２，ｙ）＝ｍａｘ（−０．７９−０．７９−２．４０， −２．９９−０．７９−０．８９）＋ｌｎ［１＋ｅｘｐ｛−|−０．７９−０．７９−２．４０−（−２．９９−０．７９−０．８９）｜｝］ =−３．５７
ＩｎＰ（ｃ_２＝１｜Ｌ_Ａ２，ｙ）＝ｍａｘ（−０．７９−２．９９−０．８９， −２．９９−２．９９−２．４０）＋ｌｎ［１＋ｅｘｐ｛−|−０．７９−２．９９−０．８９−（−２．９９−２．９９−２．４０）｜｝］＝−４．６４

このようにして、軟入力軟出力復号部２０６は、対数領域ＢＣＪＲアルゴリズムを用いて、各符号ビットが０または１である場合の対数事後確率を求める。

そして、軟入力軟出力復号部２０６は、（符号ビットが１である場合の対数事後確率）−（符号ビットが０である場合の対数事後確率）を計算することにより、各符号ビットに対する対数事後確率比を求める。

こうして求められた対数事後確率比を、軟入力軟出力復号部２０６は、直並列変換部２０８に出力する。

直並列変換部１０８は、入力された対数事後確率比を直列系列から並列系列に変換し、得られた複数の並列系列を外部値演算部２０５に出力する。

ステップＳ１００４で外部値演算部２０５は、デインタリーブ部１１５の出力（符号ビットに対する対数尤度比）と、直並列変換部２０８の出力（符号ビットに対する対数事後確率比）とから、符号ビットに対する外部値の比の対数値（対数外部値比）を求める。ここで、対数外部値比は次式で求められる。
符号ビットに対する対数外部値比＝（符号ビットに対する対数事後確率比）−（符号ビットに対する対数尤度比）

外部値演算部２０５は、求めた対数外部値比をインタリーブ部２０９に出力する。

インタリーブ部２０９は、外部値演算部２０５の出力（符号ビットに対する対数外部値比）をインタリーブする。以上の外部値演算部２０５及びインタリーブ部２０９での処理は、直並列変換部２０８で形成された並列系列ごとに行われる。そして、インタリーブ部２０９は、並列系列ごとに得られた、インタリーブ後の対数外部値比を、検波部２０１、２０２にそれぞれ出力する。この並列ごとに得られた、インタリーブ後の対数外部値比は、外部値演算部２０４にも出力される。

ステップＳ１００５で検波部２０１、２０２は、インタリーブ部２０９の出力を用いて、再度、干渉除去後の信号の検波を行う。検波部２０１、２０２は、１回目の検波時には、送信ビットに対する対数尤度比を求めたが、２回目以降の検波時には、送信ビットに対する対数事後確率比を求める。

検波部２０１、２０２は、式（１４）に従って、対数事後確率を求める。

式（１４）の第一式（上段の式）は、干渉除去後の信号ｚ_１を得た条件で、ｘ⁽¹⁾のｊ番目の送信ビットがｂとなる対数事後確率を求める式である。また、式（１４）の第二式（下段の式）は、干渉除去後の信号ｚ_２を得た条件で、ｘ^(２)のｊ番目の送信ビットがｂとなる対数事後確率を求める式である。

検波部２０１、２０２は、送信ビットに対する対数事後確率比を求めるために、対数事前確率比を必要とする。この対数事前確率比には、インタリーブ部２０９の出力が用いられる。検波部２０１、２０２は、インタリーブ後の対数外部値比を、送信ビットに対する対数事前確率比として代用する。

具体的には、検波部２０１、２０２は、式（１４）における対数事前確率の項、すなわち、ｌｎＰ［ｘ_１ｊ＝ｂ］及びｌｎＰ［ｘ_２ｊ＝ｂ］には、次の値を用いる。検波部２０１、２０２は、ｂが１の場合（ｌｎＰ［ｘ_１ｊ＝１］及びｌｎＰ［ｘ_２ｊ＝１］）には、対数外部値比（送信ビットに対する対数事前確率比）を用いる。検波部２０１、２０２において求めるのは対数比であるので、検波部２０１、２０２は、ｂが０の場合（ｌｎＰ［ｘ_１ｊ＝０］及びｌｎＰ［ｘ_２ｊ＝０］）には、０の値を用いる。

検波部２０１は、式（１４）における‖ｚ_１−ｈ_１ｓ_１‖^２の項に、ｚ_１と候補信号点との間の２乗ユークリッド距離を用いる。すなわち、‖ｚ_１−ｈ_１ｓ_１‖^２＝｜ｚ_１１−ｈ_１１ｓ_１｜^２＋｜ｚ_１２−ｈ_２１ｓ_１｜^２である。

同様に、検波部２０２は、式（１４）における‖ｚ_２−ｈ_２ｓ_２‖^２に、ｚ_２と候補信号点との間の２乗ユークリッド距離を用いる。すなわち、‖ｚ_２−ｈ_２ｓ_２‖^２＝｜ｚ_２１−ｈ_１２ｓ_２｜^２＋｜ｚ_２２−ｈ_２２ｓ_２｜^２である。

式（１４）におけるｘ^（１） _［ｊ］（又は、ｘ^（２） _［ｊ］）は、ベクトルｘ^（１）（又は、ｘ^（２））からｘ_１ｊ（又は、ｘ_２ｊ）の要素を除いたベクトルを表している。そして、ｘ^（１）（又は、ｘ^（２））の要素が０である場合、そのｘ^（１）（又は、ｘ^（２））の要素は、ｘ^（１） _［ｊ］（又は、ｘ^（２） _［ｊ］）の要素とされるときに、−１に変換される。また、Ｌ^（１） _{Ａ，［ｊ］}（又は、Ｌ^（２） _{Ａ，［ｊ］}）は、ベクトルｘ^（１） _［ｊ］（又は、ｘ^（２） _［ｊ］）の要素となっているビットに対する対数事前確率比を要素とするベクトルを表している。ここで、各送信ビットに対する対数事前確率比をＬ_ａ（ｘ_ｉｊ）と表記する。

ここで、式（１４）を用いて求められる対数事後確率について、図を参照して説明する。

送信シンボルｓ_ｉ（ｉ＝１，２）が１６ＱＡＭ変調方式で変調されている場合、ストリーム間干渉除去後の信号点ｚ_ｉｊ（ｉ，ｊ＝１，２）と、それに対する候補信号点とは、例えば、図５に示されるように配置される。ｚ_ｉｊに対する候補信号点は、送信シンボルｓ_ｉに対してｈ_ｊｉが乗算されたものであるので、図５のように単一ストリーム通信時に相当する配置となる。ただし、図５では、ｈ_ｊｉによる位相回転の影響は省略されている。

ここで、ｘ_１１＝１に対する対数事後確率を求める場合、ｘ_１１＝１となる候補信号点は８通り存在する。そこで、１つの候補信号点に着目する。（１，１，１，１）の候補信号点に着目すると、まず、干渉除去後の信号点ｚ_ｉｊと、（１，１，１，１）の候補信号点との間の２乗ユークリッド距離が求められる。

このときのｘ^（１） _［１］は、ｘ_１１を除いたものとなるから、ｘ^（１） _［１］＝（１，１，１）である。Ｌ^（１） _{Ａ，［１］}も同様に、ｘ_１１に対応する対数事前確率比を除いたものであるから、Ｌ^（１） _{Ａ，［ｊ］}＝（Ｌ_ａ（ｘ_１２），Ｌ_ａ（ｘ_１３），Ｌ_ａ（ｘ_１４））である。

よって、式（１４）においてｘ^（１） _［１］・Ｌ^（１） _{Ａ，［１］}＝Ｌ_ａ（ｘ_１２）＋Ｌ_ａ（ｘ_１３）＋Ｌ_ａ（ｘ_１４）となる。

ｘ_１１＝１に対する対数事後確率を求めるには、候補信号点（１，１，１，１）について行った上記計算を、他のｘ_１１＝１となる７通りの候補信号点に対しても行う必要がある。そして、８通りの候補信号点について求めた値を加算する演算、すなわち式（１４）におけるΣ_{ｘ（１），ｘ１１＝１}（・）の演算を行う。このようにして、検波部２０１は、式（１４）を用いて、ｘ_１１＝１に対する対数事後確率を算出する。

以上のようにして、検波部２０１は、式（１４）の第１式（上段の式）を用いて、ｘ_ｉｊ＝ｂに対する対数事後確率を求める。同様に、検波部２０２は、式（１４）の第２式（下段の式）を用いて、ｘ_ｉｊ＝ｂに対する対数事後確率を求める。

そして検波部２０１、２０２は、求めた対数事後確率から対数事後確率比を求める。対数事後確率比は、（送信ビット＝１の場合の対数事後確率）−（送信ビット＝０の場合の対数事後確率）として求められる。検波部２０１、２０２は、求めた対数事後確率比を外部値演算部２０４に出力する。

ステップＳ１００６で外部値演算部２０４は、検波部２０１、２０２から出力された、送信ビットに対する対数事後確率比、及び、インタリーブ部２０９から出力された符号ビットに対する対数外部値比（送信ビットに対する対数事前確率比）を用いて、送信ビットに対する対数外部値比を求める。送信ビットに対する対数外部値比は、（送信ビットに対する対数事後確率比）−（送信ビットに対する対数事前確率比）として求められる。ここで「干渉除去後信号反復復号処理部」について見てみると、検波部２０１、２０２は受信信号をシンボル単位で検波している。そして、検波部２０１、２０２が出力する対数事後確率比は、シンボルにマッピングされたビット（送信ビット）に対する対数事後確率比である。一方、軟入力軟出力復号部２０６は、受信信号を誤り訂正符号語単位で復号している。そして、軟入力軟出力復号部２０６が出力する対数事後確率比は、誤り訂正符号語となっているビット（符号ビット）に対する対数事後確率比である。これら検波、誤り訂正は処理単位が異なるのみで、処理対象となっているビットは同一である。このとき、検波部２０１、２０２から出力された、送信ビットに対する対数事後確率比は、シンボル単位の検波において求めた対数事後確率比である。また、インタリーブ部２０９から出力された符号ビットに対する対数外部値比は、軟入力軟出力復号部２０６が誤り訂正符号語単位の復号で求めた対数事後確率比に基づいて求められるものである。誤り訂正符号語単位の処理で求めた符号ビットに対する対数外部値比をインタリーブ部２０９においてインタリーブすることにより、その後の処理単位はシンボル単位に変換される。前記符号ビットに対する対数外部値比は、送信ビットに対する対数事前確率比として代用される。外部値演算部２０４は、求めた対数外部値比をデインタリーブ部１１５に出力する。

デインタリーブ部１１５は、外部値演算部２０４から出力された、送信ビットに対する対数外部値比をデインタリーブする。以上の外部値演算部２０４及びデインタリーブ部１１５での処理は、検波部２０１及び検波部２０２から出力される系列ごとに行われる。そして、デインタリーブ部１１５は、系列ごとに得られた、デインタリーブ後の対数外部値比を並直列変換部１１６及び外部値演算部２０５に出力する。

並直列変換部１１６は、並列に入力されたデインタリーブ部１１５の出力を直列の系列に変換し、得られた直列系列を軟判定軟出力復号部２０６に出力する。

ステップＳ１００７で軟入力軟出力復号部２０６は、並直列変換部１１６の出力を用いて、再度、軟入力軟出力復号を行う。軟入力軟出力復号部２０６は、１回目の軟入力軟出力復号で、符号ビットに対する対数事前確率比を０として対数事後確率比を求めていたが、２回目以降の軟入力軟出力復号では、符号ビットに対する対数事前確率比として、並直列変換部１１６の出力を用いる。すなわち、外部値演算部２０４で求められた、送信ビットに対する対数外部値比は、デインタリーブ後には、符号ビットに対する対数事前確率比として用いられる。ここで「干渉除去後信号反復復号処理部」でステップＳ１００７の処理を見てみると、シンボル単位の検波処理によって算出された送信ビットに対する対数外部値比をデインタリーブすることにより、その後の処理単位は、誤り訂正符号語単位に変換される。処理単位の変換後では、前記送信ビットに対する対数外部値比は、符号ビットに対する対数事前確率比として代用される。

軟入力軟出力復号部２０６は、以上のようにして更新した符号ビットに対する対数事前確率比を用いて、対数事後確率比を求める。ここで、符号ビットに対する対数事後確率比を求めるために、１回目の軟入力軟出力復号と同様に、対数領域ＢＣＪＲアルゴリズムが用いられる。

具体的には、軟入力軟出力復号部２０６は、図８（ａ）に示すトレリスにおいて、符号ビットが１である枝に対応するγ~を更新する。枝に対応するγ~は、（枝に割り当てられた符号ビットに対する対数事前確率比）＋（枝に割り当てられた符号ビットに対する対数尤度比）で定義されている。そして、γ~を求める要素である、符号ビットに対する対数事前確率比には、上述のとおり、並直列変換部１１６の出力（符号ビットに対する対数事前確率比）が用いられる。ここで用いられている値は対数領域での比であるため、符号ビットが０である枝に対応するγ~については、更新が行われない。

軟入力軟出力復号部２０６は、このように更新したγ~の値を用いて、前向き計算及び後ろ向き計算を行うことにより、各ノードに対する対数前向き確率及び対数後ろ向き確率を求める。

軟入力軟出力復号部２０６は、求めた対数前向き確率α~、枝に割り当てられたγ~、対数後ろ向き確率β~を式（１３）に代入し、符号ビットに対する対数事後確率を求める。

軟入力軟出力復号部２０６は、求めた符号ビットに対する対数事後確率から対数事後確率比を求める。

そして軟入力軟出力復号部２０６は、（符号ビットが１である場合の対数事後確率）−（符号ビットが０である場合の対数事後確率）を計算することにより、各符号ビットに対する対数事後確率比を求める。

こうして得られた対数事後確率を、軟入力軟出力復号部２０６は、再度、対数事後確率比を直並列変換部２０８に出力する。

以上のような検波部２０１、２０２と、軟入力軟出力復号部２０６との間の、干渉除去後信号反復復号処理は、予め定められた回数だけ反復される（ステップＳ１００８参照）。そして、その時点で軟入力軟出力復号部２０６に保持されている、符号ビットに対する対数事後確率比が、硬判定部２０７に出力される。このように、「干渉除去後信号反復復号処理部」は、シンボル単位の検波処理によって送信ビットに対する対数事後確率比を算出する検波部と、誤り訂正符号語単位の復号処理によって符号ビットに対する対数事後確率比を算出する軟入力軟出力復号部と、前記検波処理によって算出した送信ビットに対する対数事後確率比を符号ビットに対する対数事前確率比に変換し、また前記復号処理によって求めた符号ビットに対する対数事後確率比を送信ビットに対する対数事前確率比に変換する変換部とによって構成されている。但し、前記変換部は、例えば外部値演算部２０４、デインタリーブ部１１５、並直列変換部１１６、直並列変換部２０８、外部値演算部２０５、インタリーブ部２０９によって構成される。なお、前記変換部は送信ビットに対する対数事後確率比を符号ビットに対する対数事前確率比に変換し、符号ビットに対する対数事後確率比を送信ビットに対する対数事前確率比に変換する機能を有していれば良く、構成要素はこれに限定されるものではない。

ステップＳ１００９で硬判定部２０７は、入力される符号ビットに対する対数事後確率比に基づいて、その対数事後確率比に対応する符号ビットを判定する。具体的には、硬判定部２０７は、入力された対数事後確率比が正であるとき、対数事後確率比に対応している符号ビットを１と判定する。一方、硬判定部２０７は、入力された対数事後確率比が負であるとき、対数事後確率比に対応している符号ビットを０と判定する。このように硬判定部２０７は、符号ビットに対する事後確率が最大となるように判定する。

硬判定部２０７は、硬判定後の符号ビットから情報ビットを求め、得られた情報ビットを後段に出力する。例えば、誤り訂正符号としてターボ符号が用いられている場合には、符号ビットのうち情報ビットに対応しているビットを出力する。

このように本実施の形態によれば、ＭＩＭＯ受信装置２００に、受信信号を各送信ストリームと対応する信号成分に分離する干渉除去部１１２と、分離された信号成分ごとにビットごとの対数事後確率を算出する処理部であって、シンボル単位の検波処理によって送信ビットに対する対数事後確率比を算出する検波部と、誤り訂正符号語単位の復号処理によって符号ビットに対する対数事後確率比を算出する軟入力軟出力復号部と、前記検波処理によって算出した送信ビットに対する対数事後確率比を符号ビットに対する対数事前確率比に変換し、また前記復号処理によって求めた符号ビットに対する対数事後確率比を送信ビットに対する対数事前確率比に変換する変換部と、によって構成される干渉除去後信号反復復号処理部と、干渉除去後信号反復復号処理部にて最後に算出された対数事後確率を用いて、硬判定する硬判定部２０７と、が設けられる。

こうすることにより、干渉除去後信号反復復号処理部が受信信号のストリーム間干渉を除去した後のストリーム間干渉除去後の信号（この信号は、送信ストリーム別に分離されている）を用いて、対数事後確率を算出することができる。干渉除去後の信号に対する対数事後確率の算出処理で用いられる候補信号点は、単一ストリーム通信時の候補信号点に相当しているので、ストリーム間干渉の影響を受けたものではない。単一ストリーム通信時に相当する候補信号点を用いて検波することで、検波特性を単一ストリーム通信時の検波特性に近づけることができる。かくして、ストリーム間干渉に起因する検波特性の劣化を低減するＭＩＭＯ受信装置を実現することができる。

ストリーム間干渉除去処理で用いられる干渉レプリカ信号が誤っている場合、ストリーム間干渉除去によって誤り伝播が発生する。しかし、本実施の形態のように干渉除去後の信号に対して反復復号処理を行うことで、干渉除去後の信号に対する復号特性をより高めることができる。干渉除去の際には、干渉レプリカ信号の誤りによる誤り伝搬が発生し受信特性の劣化が発生してしまうが、本実施の形態のように干渉除去後に反復復号処理を行うことで、誤り伝播による受信特性の劣化を軽減することができる。

なお、本実施の形態発明では、信号の検波、軟入力軟出力復号において、対数領域で演算を行う例を示したが、対数領域を用いず、確率領域で演算を行ってもよい。

また、本実施の形態では、反復復号時に、対数事後確率比及び対数事前確率比を用いて対数外部値比を求める構成（外部値演算部）を示したが、検波、復号の演算過程において求まる対数外部値比を使用してもよい。

（実施の形態３）
本実施の形態は、実施の形態２で説明を行った反復復号処理を干渉レプリカ信号の生成前に行うことにより精度良く復号を行い、この復号結果を用いて干渉レプリカを生成することで、干渉レプリカ信号の誤り自体を軽減する構成にかかる。本実施の形態では、この構成を実施の形態２に適用した場合を例にとり説明する。

図１０は、本実施の形態に係るＭＩＭＯ受信装置３００の構成を示すブロック図である。図１０に示すようにＭＩＭＯ受信装置３００は、ＭＩＭＯ検波部３０１と、外部値演算部３０２と、デインタリーブ部３０３と、並直列変換部３０４と、軟入力軟出力復号部３０５と、直並列変換部３０６と、外部値演算部３０７と、インタリーブ部３０８と、硬判定部３０９を有する。

ＭＩＭＯ受信装置３００において、実施の形態２とは、干渉レプリカ信号を生成するための検波、復号の構成が異なる。すなわち、図１０において、実施の形態２とは、符号化部１０７の前段の構成が異なる。

ＭＩＭＯ受信装置３００においては、干渉レプリカ信号の生成材料となる精度良い復号結果を得るために、その干渉レプリカ信号の生成前に、受信した空間多重信号に対して、検波と復号とが反復して行われる。なお、この反復して行われる処理は、以下、「空間多重信号反復復号処理」と呼ばれることがある。この「空間多重信号反復復号処理」は、ＭＩＭＯ検波部３０１と、外部値演算部３０２と、デインタリーブ部３０３と、並直列変換部３０４と、軟入力軟出力復号部３０５と、直並列変換部３０６と、外部値演算部３０７と、インタリーブ部３０８とで行われる。また、「空間多重信号反復復号処理」に関わる機能部は、「空間多重信号反復復号部」と呼ばれることがある。

ＭＩＭＯ検波部３０１は、チャネル推定値を用いて前記受信信号を各送信ストリームと対応する信号成分に分離すると共に、分離された信号成分ごとに、対数事前確率に基づいて対数事後確率を算出する。

軟入力軟出力復号部３０５は、ＭＩＭＯ検波部３０１にて算出された対数事後確率と外部値演算部３０２で算出された対数外部値比（第１外部値比）とに基づいて対数事後確率を算出する。

ＭＩＭＯ検波部３０１で算出された対数事後確率は、軟入力軟出力復号部３０５に伝達される一方、伝達された対数事後確率に基づいて軟入力軟出力復号部３０５で算出された対数事後確率は、ＭＩＭＯ検波部３０１に伝達される。この対数事後確率の伝達は、外部値演算部３０２と、デインタリーブ部３０３と、並直列変換部３０４と、直並列変換部３０６と、外部値演算部３０７と、インタリーブ部３０８とを介して行われる。すなわち、外部値演算部３０２と、デインタリーブ部３０３と、並直列変換部３０４と、直並列変換部３０６と、外部値演算部３０７と、インタリーブ部３０８とは、対数事後確率を伝達する伝達手段として機能する。

外部値演算部３０２は、ＭＩＭＯ検波部３０１にて算出された対数事後確率と外部値演算部３０７で算出された対数外部値比（第２外部値比）とに基づいて、対数外部値比（第１外部値比）を算出する。

外部値演算部３０７は、軟入力軟出力復号部３０５にて算出された対数事後確率と外部値演算部３０２で算出された対数外部値比（第１外部値比）とに基づいて対数外部値比（第２外部値比）を算出し当該第２外部値比を対数事前確率としてＭＩＭＯ検波部３０１に出力する。

硬判定部３０９は、「干渉除去後信号反復復号処理」において対数事後確率の伝達が所定回数繰り返された後、軟入力軟出力復号部３０５で最後に算出された対数事後確率を用いて、硬判定を行う。

次に、空間多重信号反復復号処理について図１１のフローを参照しつつ詳細に説明する。

まず、ステップＳ２００１でＭＩＭＯ検波部３０１は、複数アンテナで受信された受信信号と、チャネル推定値と、推定雑音電力とを用いて、送信ビットに対する対数尤度比を求める。送信ビットに対する対数尤度比は、式（１５）を用いて求められる。

式（１５）において、Ｈｓから、候補信号点が求められる。送信ストリーム数が２、変調方式に１６ＱＡＭ、受信ストリーム数が２の場合について説明すると、第１アンテナで受信された受信信号ｙ_１に対する候補信号点は、ｈ_１１ｓ_１＋ｈ_１２ｓ_２で表される。また、第２アンテナで受信された受信信号ｙ_２に対する候補信号点は、ｈ_２１ｓ_１＋ｈ_２２ｓ_２で表される。

ここで、各候補信号点には、送信ビットが対応づけられる。候補信号点を生成するためのシンボルｓ_１、ｓ_２には、マッピングされた符号ビットが対応づけられる。送信側の変調方式が１６ＱＡＭであるので、ｓ_１、ｓ_２には、それぞれ４ビットのビット列がマッピングされている。

また受信信号ｙ_１、ｙ_２には、それぞれ複数の送信ストリームの要素が含まれていることから、各候補信号点には、８ビットのビット列が対応付けられる。この８ビットのビット列を、候補信号点に対応する送信ビットとする。そして、そのビット列を、ｘ＝（ｘ_１１，ｘ_１２，ｘ_１３，ｘ_１４，ｘ_２１，ｘ_２２，ｘ_２３，ｘ_２４）と表記する。ここで、ｘ_１１，ｘ_１２，ｘ_１３，ｘ_１４は、送信信号ｓ_１に対応するビットであり、ｘ_２１，ｘ_２２，ｘ_２３，ｘ_２４は、送信信号ｓ_２に対応するビットである。

よって、式（１５）におけるΣ_{ｘ，ｘｉｊ＝ｂ}（・）は、ｘ_ｉｊ＝ｂ（但し、ｉ＝１，２、ｊ=１，２，３，４、ｂ＝０，１）となる候補信号点に関して和をとることを表している。

ＭＩＭＯ検波部３０１は、対数尤度比を求めるために、まず対数尤度を求める。対数尤度の求め方は、以下のとおりである。

図３には、受信した空間多重信号の信号点と、受信した空間多重信号に対する候補信号点とが示されている。受信信号ｙ_１に対する候補信号点は、ｈ_１１ｓ_１＋ｈ_１２ｓ_２で、受信信号ｙ_２に対する候補信号点はｈ_２１ｓ_１＋ｈ_２２ｓ_２である。ＭＩＭＯ検波部３０１は、チャネルｈ_１１、ｈ_１２、ｈ_２１、ｈ_２２の値として、チャネル推定部１０３で推定したチャネル推定値を用いる。

送信ビットｘ_１１に着目した場合、送信ビットｘ_１１に対する対数尤度は、次のように求める。候補信号点に対応する送信ビットにおいて、ｘ_１１が“０”となる候補信号点のそれぞれと、受信信号点との間の２乗ユークリッド距離‖ｙ−Ｈｓ‖^２を求める。このとき求める２乗ユークリッド距離‖ｙ−Ｈｓ‖^２は、受信信号ｙ_１と候補信号点ｈ_１１ｓ_１＋ｈ_１２ｓ_２とから求めた２乗ユークリッド距離と、受信信号ｙ_２と候補信号点ｈ_２１ｓ_１＋ｈ_２２ｓ_２とから求めた２乗ユークリッド距離とを加算したものである。

１６ＱＡＭ変調方式が用いられているので、ｘ_１１が“０”となる候補信号点は、１２８通り存在する。そのため、１２８通りの候補信号点から求めた２乗ユークリッド距離を、式（１５）に代入して、ｘ_１１＝０に対する対数尤度を求める。式（１５）におけるσ^２の項には、雑音電力推定部２０３で推定された雑音電力の推定値を用いる。

一方、ｘ_１１が“１”となる候補信号点のそれぞれと受信信号点との間の２乗ユークリッド距離‖ｙ−Ｈｓ‖^２も同様にして求める。このとき求める２乗ユークリッド距離‖ｙ−Ｈｓ‖^２は、受信信号ｙ_１と候補信号点ｈ_１１ｓ_１＋ｈ_１２ｓ_２とから求めた２乗ユークリッド距離と、受信信号ｙ_２と候補信号点ｈ_２１ｓ_１＋ｈ_２２ｓ_２とから求めた２乗ユークリッド距離をと加算したものである。ｘ_１１が“１”となる候補信号点も１２８通り存在する。そのため、１２８通りの候補信号点から求めた２乗ユークリッド距離を式（１５）に代入して、ｘ_１１＝１に対する対数尤度を求める。

そして、ＭＩＭＯ検波部３０１は、（送信ビットｘ_１１が１である場合の対数尤度）−（送信ビットｘ_１１が０である場合の対数尤度）を算出することにより、送信ビットｘ_１１に対する対数尤度比を求める。

以上の処理が、ｘ_１１，ｘ_１２，ｘ_１３，ｘ_１４，ｘ_２１，ｘ_２２，ｘ_２３，ｘ_２４のそれぞれに対して行われることにより、送信ビットに対する対数尤度比が求められる。この送信ビットに対する対数尤度比は、外部値演算部３０２に出力される。

ＭＩＭＯ検波部３０１が１回目の検波において出力した対数尤度比は、外部値演算部３０２に入力される。以降、外部値演算部３０２、デインタリーブ部３０３、並直列変換部３０４、軟入力軟出力復号部３０５、直並列変換部３０６、外部値演算部３０７、インタリーブ部３０８における処理は、実施の形態２のＭＩＭＯ受信装置２００の干渉除去後信号反復復号処理において、検波部２０１、２０２からの１回目検波結果に対してなされる処理と同様である。

すなわち、１回目検波結果に対してなされる処理を要約すると、ＭＩＭＯ検波部３０１で求められた送信ビットに対する対数尤度比は、ステップＳ２００２でデインタリーブされた後、符号ビットに対する対数尤度比として、軟入力軟出力復号部３０５に入力される。ステップＳ２００３で軟入力軟出力復号部３０５は、入力される符号ビットに対する対数尤度比を用いて、符号ビットに対する対数事後確率比を求める。

そして外部値演算部３０７では、ステップＳ２００４で符号ビットに対する対数外部値比が求められ、この対数外部値比は、インタリーブ後、送信ビットに対する対数事前確率比として、ＭＩＭＯ検波部３０１に入力される。

次にＭＩＭＯ検波部３０１は、ステップＳ２００５でインタリーブ部３０８の出力（送信ビットに対する対数事前確率比）を用いて、再度、空間多重信号の検波を行う。ＭＩＭＯ検波部３０１は、１回目の検波時には、送信ビットに対する対数尤度比を求めたが、２回目以降の検波時には、送信ビットに対する対数事後確率比を求める。

ＭＩＭＯ検波部３０１は、式（１６）に従って対数事後確率を求める。

式（１６）において、ｌｎＰ［ｘ_ｉｊ＝ｂ］は、送信ビットに対する対数事前確率を表している。

ＭＩＭＯ検波部３０１は、式（１６）における対数事前確率の項であるｌｎＰ［ｘ_ｉｊ＝ｂ］には、次の値を用いる。ＭＩＭＯ検波部３０１は、ｂが１の場合（ｌｎＰ［ｘ_ｉｊ＝１］）には、インタリーブ部３０８からの出力（送信ビットに対する対数事前確率比）を用いる。ＭＩＭＯ検波部３０１で求めるのは対数領域での比なので、ＭＩＭＯ検波部３０１は、ｂが０の場合（ｌｎＰ［ｘ_ｉｊ＝０］）には、０の値を用いる。

また式（１６）において、ｘ_［ｉｊ］は、送信ビット系列ｘのうち、ｘ_ｉｊを除いたビット系列を表している。そして、ｘにおいて０である要素は、ｘ_［ｉｊ］では−１に変換される。Ｌ_{Ａ，［ｉｊ］}は、送信ビット系列ｘ_［ｉｊ］に対応する対数事前確率比を要素に持つベクトルである。

ここでＭＩＭＯ検波部３０１は、対数事前確率比として、インタリーブ部３０８からの出力を用いる。インタリーブ部３０８の出力は、外部値演算部３０７で求めた符号ビットに対する対数外部値比を送信ビット順に並べ替えたものとなっている。符号ビットは送信ビットに１対１で対応づけられるので、送信ビット順に並べ替えられた対数尤度比は、ベクトルＬ_{Ａ，［ｉｊ］}の要素である。

また、ＭＩＭＯ検波部３０１は、式（１６）における‖ｙ−Ｈｓ‖^２として、受信信号点とｘ_ｉｊ＝ｂである候補信号点との間の２乗ユークリッド距離を用いる。すなわち、‖ｙ−Ｈｓ‖^２は、｜ｙ_１―（ｈ_１１ｓ_１＋ｈ_１２ｓ_２）｜^２＋｜ｙ_２−（ｈ_２１ｓ_１＋ｈ_２２ｓ_２）｜^２である。

ＭＩＭＯ検波部３０１は、以上のように、式（１６）の各項の値を得ることができる。そして、送信ビットに対する対数事後確率比が求められる。

ここで、式（１６）の演算内容を図５を参照して説明する。

１６ＱＡＭ変調信号を２ストリーム多重した場合、受信信号点と、候補信号点とは、例えば、図５に示されるような配置になる。１６ＱＡＭを２ストリーム多重しているので、送信シンボルｓ_１、ｓ_２にマッピングされる送信ビットは、２５６通り存在する。

また、各候補信号点は、８ビットのビット列と対応しており、（ｘ_１１、ｘ_１２、ｘ_１３、ｘ_１４、ｘ_２１、ｘ_２２、ｘ_２３、ｘ_２４）で表される。

ここで、最上位ビット（ｘ_１１）が“１”となる場合、ｘ_１１＝“１”となる候補信号点は１２８通り存在する。そこで、１つの候補信号点に着目する。（１，１，１，１，１，１，１，１）の候補信号点に着目したときに、受信信号点ｙ_ｉと（１，１，１，１，１，１，１，１）からなる候補信号点との間の２乗ユークリッド距離を、Ｌ_{１１，１，０，ｙｉ}と表す。

ＭＩＭＯ受信装置３００は、２つのアンテナで受信したｙ_１、ｙ_２を受信信号としている。そのため、２乗ユークリッド距離は、各受信信号について求まり、それぞれＬ_{１１，１，０，ｙ１}及びＬ_{１１，１，０，ｙ２}と表すことができる。

ＭＩＭＯ検波部３０１は、(１，１，１，１，１，１，１，１)に対する２乗ユークリッド距離‖ｙ−Ｈｓ‖^２を、Ｌ_{１１，１，０，ｙ１}＋Ｌ_{１１，１，０，ｙ２}として求める。すなわち、ＭＩＭＯ検波部３０１は、各受信信号点ｙ_１、ｙ_２と、着目する候補信号点との間の２乗ユークリッド距離の和を求める。

また、送信ビットｘ_ｉｊに対する対数事前確率比をＬ_Ａ（ｘ_ｉｊ）と表記すると、ＭＩＭＯ検波部３０１は、候補信号点（１，１，１，１，１，１，１，１）に対するｘ_［ｉｊ］・Ｌ_{Ａ［ｉｊ］}の項を次のようにして求める。

まずｘ_［１１］は、ｘ_１１を除く送信ビットからなっているので、ｘ_［１１］＝（１，１，１，１，１，１，１）である。また、Ｌ_{Ａ［１１］}は、各送信ビットに対する対数事前確率比のうちｘ_１１の対数事前確率比を除いたものであるから、Ｌ_{Ａ［１１］}＝（Ｌ_Ａ(ｘ_１２)，Ｌ_Ａ（ｘ_１３），Ｌ_Ａ（ｘ_１４），Ｌ_Ａ(ｘ_２１)，Ｌ_Ａ(ｘ_２２)，Ｌ_Ａ（ｘ_２３），Ｌ_Ａ（ｘ_２４））である。

よって、式（１６）において、ｘ_［１１］・Ｌ_{Ａ［１１］}＝Ｌ_Ａ(ｘ_１２)＋Ｌ_Ａ（ｘ_１３）＋Ｌ_Ａ（ｘ_１４）＋Ｌ_Ａ(ｘ_２１)＋Ｌ_Ａ(ｘ_２２)＋Ｌ_Ａ（ｘ_２３）＋Ｌ_Ａ（ｘ_２４）となる。

ｘ_１１＝“１”となる他の候補信号点でも同様に計算することにより、他の候補信号点について、対数事前確率比を求める。例えば（１，１，１，１，１，１，１，０）の候補信号点に対しては、ｘ_［１１］＝（１，１，１，１，１，１，１，−１）である（ここで、“０”は“−１”に対応している）。また、（１，１，１，１，１，１，１，０）の候補信号点に対しては、Ｌ_{Ａ［１１］}＝（Ｌ_Ａ(ｘ_１２)，Ｌ_Ａ（ｘ_１３），Ｌ_Ａ（ｘ_１４），Ｌ_Ａ(ｘ_２１)，Ｌ_Ａ(ｘ_２２)，Ｌ_Ａ（ｘ_２３），Ｌ_Ａ（ｘ_２４））である（ここで、Ｌ_Ａ（ｘ_ｉｊ）は対数事前確率比であるので、ｘ_［ｉｊ］のように“０”が“−１”に対応しているということはない）。

よって、候補信号点（１，１，１，１，１，１，１，０）に対しては、式（１６）において、ｘ_［１１］・Ｌ_{Ａ［１１］}＝Ｌ_Ａ(ｘ_１２)＋Ｌ_Ａ（ｘ_１３）＋Ｌ_Ａ（ｘ_１４）＋Ｌ_Ａ(ｘ_２１)＋Ｌ_Ａ(ｘ_２２)＋Ｌ_Ａ（ｘ_２３）−Ｌ_Ａ（ｘ_２４）となる。

ＭＩＭＯ検波部３０１は、以上の演算をｘ_１１＝“１”となる候補信号点１２８通りのすべてに対して行う。そして、式（１６）おけるΣ_{ｘ，ｘｉｊ＝ｂ}（・）は、ｘ_ｉｊ＝ｂとなる候補信号点に関して和をとる演算である。そのため、１２８通りの候補信号点のすべてに関して得られた対数事前確率比を加算する。

ＭＩＭＯ検波部３０１は、式（１６）に示すように、その加算結果に対して対数をとり、これとｘ_１１＝“１”に対する対数事前確率とを加算することにより、ｘ_１１＝“１”の対数事後確率を求める。そして、ＭＩＭＯ検波部３０１は、求めた対数事後確率を用いて対数事後確率比を求める。ｘ１１に対する対数事後確率比は、（ｘ_１１＝１に対する対数事後確率）−（ｘ_１１＝０に対する対数事後確率）を算出することにより求められる。

ＭＩＭＯ検波部３０１は、ｘ_ｉｊのすべてに対して以上の演算を行い、各送信ビットに対する対数事後確率比を求める。こうして求められた対数事後確率比は、外部値演算部３０２に出力される。

ステップＳ２００６では、外部値演算部３０２で符号ビットに対する対数外部値比が求められ、この対数外部値比はデインタリーブ部３０３でデインタリーブされる。デインタリーブ後の対数外部値比は、送信ビットに対する対数事前確率比として、ＭＩＭＯ検波部３０１に入力される。

ステップＳ２００７で軟入力軟出力復号部３０５は、入力される符号ビットに対する対数尤度比を用いて、符号ビットに対する対数事後確率比を求める。

以上のように空間多重信号反復復号処理では、軟入力軟出力復号部３０５で求められた符号ビットに対する対数事後確率比を用いて、送信ビットに対する対数事前確率比を求める。そして、この送信ビットに対する対数事前確率比をＭＩＭＯ検波部３０１に反映させた後、再度、受信空間多重信号を検波する。

以降、実施の形態２と同様、空間多重信号反復復号処理では、ＭＩＭＯ検波部３０１で求められた送信ビットに対する対数事後確率比を用いて、符号ビットに対する対数事前確率比を求める。そして、この符号ビットに対する対数事前確率を軟入力軟出力復号部３０５に反映させた後、再度、軟入力軟出力復号を行う。

以上のようなＭＩＭＯ検波部３０１と、軟入力軟出力復号部３０５との間の、空間多重信号反復復号処理は、予め定められた回数だけ反復される（ステップＳ２００８参照）。そして、その時点で軟入力軟出力復号部３０５に保持されている、符号ビットに対する対数事後確率比が、硬判定部３０９に出力される。

硬判定部３０９は、軟入力軟出力復号後の符号ビットに対する対数事後確率比に基づいて、硬判定する。ここでの「硬判定する」ことは、空間多重信号反復復号処理において、ある収束点に収束した符号ビットに対する対数事後確率比はリセットされ、後段にある干渉除去後信号反復復号処理の収束特性に影響しない、ということを意味する。

以上のように本実施の形態によれば、ＭＩＭＯ受信装置３００に、チャネル推定値を用いて受信信号を各送信ストリームと対応する信号成分に分離すると共に、分離された信号成分ごとにビットごとの対数事後確率を算出する処理部であって、１回前に算出された対数事後確率と、当該１回前に算出された対数事後確率と２回前以前に算出された対数事後確率から求められた対数外部値比とを用いて算出された対数外部値比と、に基づいて、今回の対数事後確率を算出する処理を、算出された今回の対数事後確率を順次１回前の対数事後確率としながら所定回数繰り返す空間多重信号反復復号処理部と、前記処理が所定回数繰り返された後、空間多重信号反復復号処理部で最後に算出された対数事後確率を用いて、硬判定を行う硬判定部３０９と、硬判定の結果に基づいて、干渉レプリカ信号を生成する干渉レプリカ信号生成部１１１とを設けた。

こうすることにより、干渉レプリカ信号を生成するために、空間多重信号反復復号部において反復復号処理を行うことで、生成する干渉レプリカ信号の精度を高めることができる。干渉除去の際には、干渉レプリカ信号の誤りによる誤り伝搬が発生し、受信特性の劣化が発生してしまう。しかしながら、本実施の形態のように反復復号後に干渉レプリカ信号を生成することで、干渉レプリカ自身の誤りを低減することができ、受信特性の劣化を軽減することができる。

また、干渉レプリカ信号を生成するために、空間多重信号反復復号部で求めた符号ビットに対する対数事後確率比を用いて硬判定することで、ここでの収束特性をリセットすることができる。すなわち、空間多重信号反復復号部における収束特性が、後段の干渉除去後信号反復復号部における反復復号の収束特性に影響しないようにできる。

空間多重信号反復復号部における反復復号では、符号ビットに対する対数事後確率比が、ある収束点に収束してしまっている。そのため、ここでの収束特性を維持したまま干渉除去後の信号に対して反復復号を行っても、収束点からの改善が見込めない。よって本実施の形態のように、硬判定後の情報ビットを用いて干渉レプリカ信号を生成することで、干渉除去後信号反復復号部における反復復号は、空間多重信号反復復号部における反復復号の収束特性からの改善を図ることができる。

（実施の形態４）
本実施の形態は、実施の形態３に係るＭＩＭＯ受信装置のＭＩＭＯ検波部において利用される、送信ビットに対する対数事後確率比を求める式を簡略化することにより、干渉レプリカ信号の誤りに起因する誤り伝播の影響を軽減しつつ、ＭＩＭＯ受信装置の回路規模を削減するものである。

本実施の形態のＭＩＭＯ受信装置の構成は、実施の形態３と同様であるので、図１０を用いて説明する。ただし、ＭＩＭＯ検波部３０１における処理が、本実施の形態と実施の形態３とでは異なる。

実施の形態３においては、ＭＩＭＯ検波部３０１は、送信ビットに対して対数尤度比及び対数事後確率比を求めていた。

これに対して、本実施の形態では、送信ビットに対する対数事後確率比を次のようにして求める。

実施の形態３のＭＩＭＯ検波部３０１で送信ビットに対する対数尤度を求める際に使用していた式（１５）を、本実施の形態では、式（１７）のように近似する。さらに、実施の形態３で送信ビットに対する対数事後確率を求める際に使用していた式（１６）を、本実施の形態では、式（１８）のように近似する。ここでの近似にはｌｎΣ_ｊ（ａ_ｊ）≒ｍａｘ_ｊ｛ｌｎ（ａ_ｊ）｝の関係が用いられている。

式（１７）、（１８）の近似を用いた場合、実施の形態３で用いられている式（１６）の中のｌｎΣ_ｊ（ａ_ｊ）の計算を簡略化できる。

このような簡略化された近似式を用いることにより得られる効果は、以下の通りである。

実施の形態３のように、空間多重信号に対して反復復号を行う場合、候補信号点が送信ストリーム数に対して指数的に増大するために、Σｅｘｐ（・）の演算量が膨大なものになってしまう。しかし、本実施の形態のようにｌｎΣ_ｊ（ａ_ｊ）≒ｍａｘ_ｊ｛ｌｎ（ａ_ｊ）｝の近似を用いることで、対数事後確率を求める際にｌｎΣｅｘｐ（・）の演算を行わなくてよい。その代わりに、ｅｘｐ（・）の指数部の最大値を求めるのみでよい。

これにより、ＭＩＭＯ検波部３０１における演算量を削減できる。

ただし、近似を行うことによりＭＩＭＯ検波部３０１の特性が劣化する可能性はある。しかし、本実施の形態でも、ＭＩＭＯ検波部３０１から軟入力軟出力復号部３０５の間で空間多重信号反復復号処理が行われるので、ストリーム間干渉除去に用いる干渉レプリカ信号に必要となる精度は得られている。さらに、干渉除去部１１２の後段において、単一ストリーム通信時に相当する候補信号点を用いて、干渉除去後信号反復復号処理が行われるため、ＭＩＭＯ検波部３０１で近似を行ったことによる特性劣化の影響を軽減することができる。

このように本実施の形態によれば、ＭＩＭＯ検波部３０１では近似式（式（１７）、（１８））を用いて対数事後確率を求める一方、検波部２０１、２０２では近似式を用いることなく通常の式（式（１４））を用いて対数事後確率を算出する。

こうすることにより、ＭＩＭＯ検波部３０１における演算量を削減できると共に、検波部２０１、２０２では近似式を用いないので近似による受信特性の劣化を防止することができる。

（実施の形態５）
実施の形態２乃至４では、受信信号又は干渉除去後の信号に対して反復復号を行う。本実施の形態では、その反復復号をバースト的に行う。なお、本実施の形態では、実施の形態３のＭＩＭＯ受信装置において、バースト的に反復復号を行う場合を例にとり説明を行う。

図１２は、本実施の形態に係るＭＩＭＯ受信装置４００の構成を示すブロック図である。同図に示すようにＭＩＭＯ受信装置４００は、受信信号を記憶する受信信号記憶部４０１と、チャネル推定値を記憶するチャネル推定値記憶部４０２と、ＭＩＭＯ検波部３０１で求められた受信信号点と候補信号点との間の２乗ユークリッド距離を記憶する２乗ユークリッド距離記憶部４０３と、軟入力軟出力復号部３０５、２０６に入力される符号ビットに対する対数尤度比を記憶するための尤度記憶部４０４、４０７と、検波部２０１、２０２で求められた干渉除去後の信号点と候補信号点との間の２乗ユークリッド距離を記憶する２乗ユークリッド距離記憶部４０５、４０６とを有している。

因みに、実施の形態２乃至実施の形態４のＭＩＭＯ受信装置においても、ＭＩＭＯ検波部３０１、軟入力軟出力復号部３０５、検波部２０１、２０２、及び軟入力軟出力復号部２０６には、図示されていないが、内部にメモリを有している。本実施の形態では、バースト的に反復復号処理するため、ある程度の長さを持つ期間で受信された受信信号を、まとめて反復復号処理する。そのため、本実施の形態では、ある程度の大きさのメモリが必要になるため、独立構成の記憶部として取り上げている。

図１３には、ＭＩＭＯ検波部３０１から軟入力軟出力復号部３０５の間の空間多重信号反復復号処理がバースト的に行われる様子が示されている。同図においては、外部値演算部３０２、３０７、デインタリーブ部３０３、インタリーブ部３０８、並直列変換部３０４、直並列変換部３０６の処理は省略されている。

図１３に示すようにＭＩＭＯ検波部３０１は、受信信号記憶部４０１から受信信号ｙ_１１、ｙ_１２、_１３、ｙ_１４、ｙ_２１、ｙ_２２、ｙ_２３、ｙ_２４を一度に入力する。ｙ_１１、ｙ_１２、_１３、ｙ_１４は、第１アンテナで受信された受信信号ｙ_１に対応し、その順番で受信されている。また、ｙ_２１、ｙ_２２、ｙ_２３、ｙ_２４は、第２アンテナで受信された受信信号ｙ_２に対応し、その順番で受信されている。

ＭＩＭＯ検波部３０１は、受信信号記憶部４０１から入力された空間多重信号ｙ_１１、ｙ_１２、・・・、ｙ_２４を検波する。ＭＩＭＯ検波部３０１は、同一時刻に複数アンテナで受信した信号の組に対して検波を行う。すなわち、ＭＩＭＯ検波部３０１は、図１３では、縦に並んだ入力信号の組に対して検波を行う。

ＭＩＭＯ検波部３０１は、空間多重信号を検波することにより求めた対数尤度比を出力する。受信信号ｙ_１１、ｙ_１２、・・・、ｙ_２４に対応する対数尤度比は、それぞれＬ_{ｌ，ｙ１１}，Ｌ_{ｌ、ｙ１２}、・・・、Ｌ_ｌｙ２４である。ここで、Ｌ_{ｌ，ｙ１１}（Ｌ_{ｌ、ｙ１２}、・・・、Ｌ_ｌｙ２４）は、ｙ_１１（ｙ_１２、・・・、ｙ_２４）にマッピングされたビットの対数尤度比の全てを表している。

なお、ＭＩＭＯ検波部３０１が空間多重信号を検波する時に求められる、受信信号と候補信号点との間の２乗ユークリッド距離は、２乗ユークリッド距離記憶部４０３に記憶される。

軟入力軟出力復号部３０５は、ＭＩＭＯ検波部３０１から出力された受信信号に対する対数尤度比を用いて復号を行う。

ここで、復号に用いる誤り訂正符号の符号語は、ｙ_１１、ｙ_１２、・・・、ｙ_２４を１組の符号語として構成されているとする。そうすると、軟入力軟出力復号部３０５は、Ｌ_{ｌ，ｙ１１}、Ｌ_{ｌ、ｙ１２}、・・・、Ｌ_ｌｙ２４が全て入力された時点で、誤り訂正復号に必要な対数尤度比を得ることができる。ここで得られた対数尤度比は、尤度記憶部４０４に記憶される。

軟入力軟出力復号部３０５は、軟入力軟出力復号により、受信信号に対する対数事後確率比Ｌ^（０） _{ｄ２，ｙ１１}、Ｌ^（０） _{ｄ２，ｙ１２}、・・・、Ｌ^（０） _{ｄ２，ｙ２４}を求め、これを出力する。なお、対数事後確率比Ｌ^（０） _{ｄ２，ｙ１１}（Ｌ^（０） _{ｄ２，ｙ１２}、・・・、Ｌ^（０） _{ｄ２，ｙ２４}）は、ｙ_１１（ｙ_１２、・・・、ｙ_２４）に対応するものであり、ｙ_１１（ｙ_１２、・・・、ｙ_２４）にマッピングされたビットの対数事後確率比の全てを表しているものとする。

ここで、対数事後確率比Ｌ^（０） _{ｄ２，ｙ１１}、Ｌ^（０） _{ｄ２，ｙ１２}、・・・、Ｌ^（０） _{ｄ２，ｙ２４}から、ＭＩＭＯ検波部３０１で用いられる対数事前確率比Ｌ^（０） _{ａ１，ｙ１１}（Ｌ^（０） _{ａ１，ｙ１２}、・・・、Ｌ^（０） _{ａ１，ｙ２４}）を得ることができる。なお、対数事前確率比Ｌ^（０） _{ａ１，ｙ１１}、Ｌ^（０） _{ａ１，ｙ１２}、・・・、Ｌ^（０） _{ａ１，ｙ２４}）は、ｙ_１１（ｙ_１２、・・・、ｙ_２４）に対応するものであり、ｙ_１１（ｙ_１２、・・・、ｙ_２４）にマッピングされたビットの対数事前確率比の全てを表しているものとする。

得られた対数事前確率比Ｌ^（０） _{ａ１，ｙ１１}（Ｌ^（０） _{ａ１，ｙ１２}、・・・、Ｌ^（０） _{ａ１，ｙ２４}）は、図１３では軟入力軟出力復号部３０５から出力されるものとして表されている。ただし、図１２に表された構成では、実際には、軟入力軟出力復号部３０５から出力された対数事後確率比に基づいて、外部値演算部３０７にて対数事前確率比が求められる。

また、対数事後確率比、対数事前確率比Ｌに添えられる添字は、次のように定義される。添字ａ１は、ＭＩＭＯ検波部３０１で用いられる対数事前確率比を表す。添字ａ２は、軟入力軟出力復号部３０５で用いられる対数事前確率比を表す。添字ｄ２は、軟入力軟出力復号部３０５で求められた対数事後確率比を表すものとする。また、対数事前確率比、対数事後確率比Ｌ^（ｉ）に示される数字ｉは、復号の反復回数を表している。

軟入力軟出力復号部３０５から出力された対数事前確率比Ｌ^（０） _{ａ１，ｙ１１}、Ｌ^（０） _{ａ１，ｙ１２}、・・・、Ｌ^（０） _{ａ１，ｙ２４}は、ＭＩＭＯ検波部３０１に反映される。そして、ＭＩＭＯ検波部３０１は、再度、空間多重信号の検波を行う。ＭＩＭＯ検波部３０１は、空間多重信号を検波することにより、受信信号に対する対数事後確率比を求める。この対数事後確率比に基づいて、軟入力軟出力復号部３０５で用いられる対数事前確率比を得ることができる。図１３では、この対数事前確率比は、Ｌ^（０） _{ａ２，ｙ１１}、Ｌ^（０） _{ａ２，ｙ１２}、・・・、Ｌ^（０） _{ａ２，ｙ２４}と表記されている。なお、ＭＩＭＯ検波部３０１は、検波時に必要な２乗ユークリッド距離を２乗ユークリッド距離記憶部４０３から得る。

こうして求められた、受信信号に対する対数事前確率比は、ＭＩＭＯ検波部３０１から出力される。ただし、図１２の構成では、実際には、ＭＩＭＯ検波部３０１から出力された対数事後確率比に基づいて、外部値演算部３０２にて対数事前確率比が求められる。

軟入力軟出力復号部３０５は、１回目の復号時に入力された、符号ビットに対する対数尤度比と、ＭＩＭＯ検波部３０１から出力された対数事前確率比Ｌ^（０） _{ａ２，ｙ１１}、Ｌ^（０） _{ａ２，ｙ１２}、・・・、Ｌ^（０） _{ａ２，ｙ２４}とを用いて、再度、軟入力軟出力復号を行う。

軟入力軟出力復号部３０５は、今回の軟入力軟出力復号により、対数事後確率比Ｌ^（1） _{ｄ２，ｙ１１}、Ｌ^（1） _{ｄ２，ｙ１２}、・・・、Ｌ^（1） _{ｄ２，ｙ２４}を求めることができる。上述のように、この対数事後確率比から、ＭＩＭＯ検波部３０１で用いられる対数事前確率比を得ることができる。なお、軟入力軟出力復号部３０５は、１回目の復号時に入力された符号ビットに対する対数尤度比を、尤度記憶部４０４から得る。

このようにＭＩＭＯ検波部３０１から軟入力軟出力復号部３０５の間の反復復号処理では、バースト的に受信信号に対して検波及び復号が反復して行なわれる。そして、軟入力軟出力復号部３０５は、復号回数が最大復号回数となったときの符号ビットに対する対数事後確率比を後段に出力する。

ここで、空間多重信号反復復号処理では、バースト的に反復復号処理が行われている。そのため、空間多重信号反復復号処理では、復号を行うことによる遅延時間が生じる。ＭＩＭＯ受信装置４００は、反復復号処理を行っている間にも、新たな空間多重信号を受信する。バースト的に受信信号に対して検波および復号を反復して行うためには、既に受信されている受信信号に対して反復復号処理が行われている間に新たに受信された受信信号の反復復号処理を後に行うために、受信信号そのもの及びその受信信号の受信時のチャネル推定値を記憶しておく必要がある。そのため、本実施の形態のＭＩＭＯ受信装置４００には、受信信号記憶部４０１及びチャネル推定値記憶部４０２が設けられている。

また、ＭＩＭＯ検波部３０１は、反復復号処理で反復の度に２乗ユークリッド距離を繰り返し用いる必要があるため、２乗ユークリッド距離を記憶しておく必要がある。また、軟入力軟出力復号部３０５は、対数尤度比を繰り返し用いるため、この対数尤度比を記憶しておく必要がある。そのため、本実施の形態のＭＩＭＯ受信装置４００には、２乗ユークリッド距離記憶部４０３及び尤度記憶部４０４が設けられている。

ＭＩＭＯ検波部３０１は、或る受信信号についてバースト的に反復復号処理が終わると、その受信タイミングの直ぐ後に受信した受信信号を受信信号記憶部４０１から読み出す。また、ＭＩＭＯ検波部３０１は、その受信信号の受信時に対応するチャネル推定値をチャネル推定値記憶部４０２から読み出す。

また、ＭＩＭＯ受信装置４００は、軟入力軟出力復号部３０５で得られた符号ビットに対する対数事後確率比を用いて硬判定された硬判定結果に基づいて、干渉レプリカ信号を生成する。そして、ＭＩＭＯ受信装置４００は、この干渉レプリカを用いた干渉除去処理を行う際に、対応する受信信号及びチャネル推定値が必要となる。そのため、干渉除去部１１２は、干渉除去処理の際に、受信信号記憶部４０１及びチャネル推定値記憶部４０２から、受信信号及びチャネル推定値を読み出す。

これにより、バースト的に反復復号処理を行うことに伴って干渉レプリカ信号が生成されるまでに要する時間が長くなっても、受信信号記憶部４０１及びチャネル推定値記憶部４０２に受信信号及びチャネル推定値が記憶されているので、干渉除去部１１２は、対応する受信信号及びチャネル推定値を読み出すことができる。

一方、図１４には、検波部２０１、２０２から軟入力軟出力復号部２０６の間の干渉除去後信号反復復号処理がバースト的に行われる様子が示されている。同図においては、外部値演算部２０４、２０５、デインタリーブ部１１５、インタリーブ部２０９、並直列変換部１１６、直並列変換部２０８の処理は省略されている。

図１４に示すように検波部２０１は、干渉除去後の信号ｚ_１１，１、ｚ_１１，２、・・・、ｚ_１２，４を一度に入力する。ｚ_１１，１、ｚ_１１，２、ｚ_１１，３、ｚ_１１，４は、干渉除去後の信号ｚ_１１を時系列に並べたものである。また、ｚ_１２，１、ｚ_１２，２、ｚ_１２，３、ｚ_１２，４は、干渉除去後の信号ｚ_１２を時系列に並べたものである。

検波部２０１は、入力された干渉除去後の信号ｚ_１１，１、ｚ_１１，２、・・・、ｚ_１２，４を検波する。検波部２０１は、同一時刻の干渉除去後の信号を用いて検波を行う。すなわち、図１４では、縦に並んだ干渉除去後の信号を用いて検波を行う。この検波の際に求められる、干渉除去後の信号点と候補信号点との間の２乗ユークリッド距離は、２乗ユークリッド距離記憶部４０５に記憶される。

検波部２０１は、検波することにより求めた対数尤度比を出力する。ここで出力される対数尤度比は、Ｌ_{ｌ，ｚ１，１}、Ｌ_{ｌ，ｚ１，２}、Ｌ_{ｌ，ｚ１，３}、Ｌ_{ｌ，ｚ１，４}と表される。Ｌ_{ｌ，ｚ１，１}、Ｌ_{ｌ，ｚ１，２}、Ｌ_{ｌ，ｚ１，３}、Ｌ_{ｌ，ｚ１，４}は、時系列に並んだ干渉除去後の信号にそれぞれ対応している。すなわち、Ｌ_{ｌ，ｚ１，１}は、干渉除去後の信号ｚ_１１，１とｚ_１２，１とから求めた対数尤度比である。Ｌ_{ｌ，ｚ１，２}は、ｚ_１１，２とｚ_１２，２とから求めた対数尤度比である。

また、対数尤度比Ｌに添えられる添字ｚ_ｉ，ｔ（ｉ＝１，２、ｔ＝１，２，３，４）は、干渉除去後の信号ｚ_ｉｊ，ｔ（ｉ＝１，２、ｊ＝１，２、ｔ＝１，２，３，４）に対応していることを表している。また、対数尤度比Ｌ_{ｌ，ｚ１，１}、Ｌ_{ｌ，ｚ１，２}、Ｌ_{ｌ，ｚ１，３}、Ｌ_{ｌ，ｚ１，４}は、干渉除去後の信号にマッピングされているビットに対する対数尤度比の全てを表しているものとする。

検波部２０２は、検波部２０１と同様にして、干渉除去後の信号ｚ_２１，１、ｚ_２１，２、・・・、ｚ_２２，４を用いて検波を行う。この検波の際に求められる干渉除去後の信号点と候補信号点との間の２乗ユークリッド距離は、２乗ユークリッド距離記憶部４０６に記憶される。

検波部２０２は、検波することにより求めた対数尤度比Ｌ_{ｌ，ｚ２，１}、Ｌ_{ｌ，ｚ２，２}、Ｌ_{ｌ，ｚ２，３}、Ｌ_{ｌ，ｚ２，４}を出力する。対数尤度比Ｌ_{ｌ，ｚ２，１}、Ｌ_{ｌ，ｚ２，２}、Ｌ_{ｌ，ｚ２，３}、Ｌ_{ｌ，ｚ２，４}は、時系列に並んだ干渉除去後の信号の組から求めた対数尤度比である。また、対数尤度比Ｌ_{ｌ，ｚ２，１}、Ｌ_{ｌ，ｚ２，２}、Ｌ_{ｌ，ｚ２，３}、Ｌ_{ｌ，ｚ２，４}は、干渉除去後の信号にマッピングされているビットに対する対数尤度比の全てを表しているものとする。

軟入力軟出力復号部２０６は、検波部２０１、２０２で求められた対数尤度比を用いて復号を行う。

ここで、復号される誤り訂正符号語は、干渉除去後の信号ｚ_１１，１、ｚ_１１，２、・・・、ｚ_１２，４、ｚ_２１，１、ｚ_２１，２、・・・、ｚ_２２，４を１組の符号語として構成されているとする。軟入力軟出力復号部２０６は、これら干渉除去後の信号から求まる対数尤度比の全てを用いて復号を行う。従って、軟入力軟出力復号部２０６は、Ｌ_{ｌ，ｚ１，１}、Ｌ_{ｌ，ｚ１，２}、Ｌ_{ｌ，ｚ１，３}、Ｌ_{ｌ，ｚ１，４}、Ｌ_{ｌ，ｚ２，１}、Ｌ_{ｌ，ｚ２，２}、Ｌ_{ｌ，ｚ２，３}、Ｌ_{ｌ，ｚ２，４}が全て入力された時点で、誤り訂正復号に必要な情報を得ることができる。

軟入力軟出力復号部２０６は、得られた誤り訂正復号に必要な情報を用いて軟入力軟出力復号を行うことにより、干渉除去後の信号に対応する対数事後確率比Ｌ^（０） _{ｄ２，ｚ１，１}、Ｌ^（０） _{ｄ２，ｚ２，１}、Ｌ^（０） _{ｄ２，ｚ１，２}、・・・、Ｌ^（０） _{ｄ２，ｚ２，４}を求め、これを出力する。なお、Ｌ^（ｉ）の添字（ｉ）は、復号の反復回数がｉ回であることを表している。また、このとき軟入力軟出力復号部２０６に入力された対数尤度比は、尤度記憶部４０７に記憶される。

得られた対数事後確率比Ｌ^（０） _{ｄ２，ｚ１，１}（Ｌ^（０） _{ｄ２，ｚ２，１}、Ｌ^（０） _{ｄ２，ｚ１，２}、・・・、Ｌ^（０） _{ｄ２，ｚ２，４}）は、図１４では軟入力軟出力復号部２０６から出力されるものとして表されている。ただし、図１２に表された構成では、実際には、軟入力軟出力復号部２０６から出力された対数事後確率比に基づいて、外部値演算部２０５にて対数事前確率比が求められる。ここでは簡単のため軟入力軟出力復号部２０６の出力として対数事前確率比を表記している。

軟入力軟出力復号部２０６から出力された対数事前確率比のうち、干渉除去後の信号ｚ_１１，１、ｚ_１２，１、・・・、ｚ_１２，４に対応する対数事前確率比Ｌ^（０） _{ａ１、ｚ１，１}、Ｌ^（０） _{ａ１，ｚ１，２}、・・・、Ｌ^（０） _{ａ１，ｚ１，４}を用いて、検波部２０１は、再度、干渉除去後の信号の検波を行う。検波部２０１は、干渉除去後の信号を検波することにより、対数事後確率比を求める。この対数事後確率比に基づいて、干渉除去後の信号に対する対数事前確率比を得ることができる。図１４では、この対数事前確率比は、Ｌ^（０） _{ａ２，ｚ１，１}、Ｌ^（０） _{ａ２，ｚ１，２}、・・・、Ｌ^（０） _{ａ２，ｚ１，４}と表記されている。

こうして求められた干渉除去後の信号に対する対数事前確率比は、検波部２０１から出力される。ただし、図１２に表された構成では、実際には、検波部２０１から出力された対数事後確率比に基づいて、外部値演算部２０４にて対数事前確率比が求められる。ここでは簡単のため検波部２０１の出力として対数事前確率比を表記している。

一方、軟入力軟出力復号部２０６から出力された対数事前確率比のうち、干渉除去後の信号ｚ_２１，１、ｚ_２２，１、・・・、ｚ_２２，４に対応する対数事前確率比Ｌ^（０） _{ａ１、ｚ２，１}、Ｌ^（０） _{ａ１，ｚ２，２}、・・・、Ｌ^（０） _{ａ１，ｚ２，４}を用いて、検波部２０２は、再度、干渉除去後の信号の検波を行う。検波部２０２は、は、干渉除去後の信号を検波することにより、対数事後確率比を求める。この対数事後確率比に基づいて、干渉除去後の信号に対する対数事前確率比を得ることができる。図１４では、この対数事前確率比は、Ｌ^（０） _{ａ２，ｚ２，１}、Ｌ^（０） _{ａ２，ｚ２，２}、・・・、Ｌ^（０） _{ａ２，ｚ２，４}と表記されている。

こうして求められた干渉除去後の信号に対する対数事前確率比は、検波部２０２から出力される。ただし、図１２に表された構成では、実際には、検波部２０２から出力された対数事後確率比に基づいて、外部値演算部２０４にて対数事前確率比が求められる。ここでは簡単のため検波部２０２の出力に対数事前確率を表記している。

軟入力軟出力復号部２０６は、１回目の復号時に入力された対数尤度比と、検波部２０１、２０２の出力として示された干渉除去後の信号に対する対数事前確率比とを用いて、再度、軟入力軟出力復号を行う。

軟入力軟出力復号部２０６は、今回の軟入力軟出力復号により、干渉除去後の信号に対応する対数事後確率比Ｌ^（１） _{ｄ２，ｚ１，１}、Ｌ^（１） _{ｄ２，ｚ２，１}、Ｌ^（１） _{ｄ２，ｚ１，２}、・・・、Ｌ^（１） _{ｄ２，ｚ２，４}を求めることができる。上述のように、この対数事後確率比から、干渉除去後の信号に対応する対数事前確率比Ｌ^（１） _{ａ１，ｚ１，１}、Ｌ^（１） _{ａ１，ｚ２，１}、Ｌ^（１） _{ａ１，ｚ１，２}、・・・、Ｌ^（１） _{ａ１，ｚ２，４}が求められる。

このように検波部２０１、２０２から軟入力軟出力復号部２０６の間の反復復号処理では、バースト的に干渉除去後の信号に対して検波、復号が反復して行われる。そして、軟入力軟出力復号部２０６は、復号回数が最大復号回数となったときの、干渉除去後の信号に対応する対数事後確率比を後段に出力する。

このように干渉除去後の信号に対してバースト的に反復復号を行うためには、空間多重信号反復復号処理の場合と同様に、受信信号そのもの及びその受信信号の受信時のチャネル推定値を記憶しておく必要がある。

また、検波部２０１、２０２は、反復復号処理で反復の度に２乗ユークリッド距離を繰り返し用いる必要があるため、２乗ユークリッド距離を記憶しておく必要がある。また、軟入力軟出力復号部２０６は、対数尤度比を繰り返し用いるため、この対数尤度比を記憶しておく必要がある。そのため、本実施の形態のＭＩＭＯ受信装置４００には、２乗ユークリッド距離記憶部４０５、４０６及び尤度記憶部４０７が設けられている。

このように本実施の形態によれば、反復復号処理において、複数シンボルを処理単位として、各シンボルが表すビットごとの対数事後確率を算出する。

こうすることにより、バースト的に反復復号を行うことができる。

バースト的に処理できるようにするために、ＭＩＭＯ受信装置４００は、受信信号を記憶する構成、チャネル推定値を記憶する構成、反復復号時に求めた２乗ユークリッド距離、対数尤度比を記憶する構成を有している。

本発明のＭＩＭＯ受信方法及びＭＩＭＯ受信装置は、ストリーム間干渉に起因する検波特性の劣化を低減するものとして有用である。

本発明の実施の形態１に係るＭＩＭＯ受信装置の構成を示すブロック図 図１のＭＩＭＯ受信装置で受信するフレームの構成を示す図 候補信号点と、マッピングされたビットとの関係の説明に供する図 図１のインタリーブ部及びデインタリーブ部におけるインタリーブ及びデインタリーブの説明に供する図 図１の検波部で用いられるコンスタレーションの説明に供する図 実施の形態２に係るＭＩＭＯ受信装置の構成を示すブロック図 干渉除去後信号反復復号処理を示すフロー図 対数領域ＢＣＪＲアルゴリズムによる対数事後確率比の求め方の説明に供する図 トレリスの状態の一例を示す図 実施の形態３，４に係るＭＩＭＯ受信装置の構成を示すブロック図 空間多重信号反復復号処理を示すフロー図 実施の形態５に係るＭＩＭＯ受信装置の構成を示すブロック図 空間多重信号反復復号処理がバースト的に行われる様子を示す図 干渉除去後信号反復復号処理がバースト的に行われる様子を示す図 従来のＭＩＭＯシステムの構成を示すブロック図 コンスタレーションにおける候補信号点の分散状況の一例を示す図

符号の説明

１００、２００、３００、４００ ＭＩＭＯ受信装置
１０１ 無線部
１０２、３０１ ＭＩＭＯ検波部
１０３ チャネル推定部
１０４、１１５、３０３ デインタリーブ部
１０５、１１６、３０４ 並直列変換部
１０６ 復号部
１０７ 符号化部
１０８、２０８、３０６ 直並列変換部
１０９、２０９、３０８ インタリーブ部
１１０ 変調部
１１１ 干渉レプリカ信号生成部
１１２ 干渉除去部
１１３、１１４、２０１、２０２ 検波部
１１７ 復号部
２０３ 雑音電力推定部
２０４、２０５、３０２、３０７ 外部値演算部
２０６、３０５ 軟入力軟出力復号部
２０７、３０９ 硬判定部
４０１ 受信信号記憶部
４０２ チャネル推定値記憶部
４０３、４０５、４０６ ２乗ユークリッド距離記憶部
４０４、４０７ 尤度記憶部

Claims (5)

1. 送信側から複数のアンテナで送信された複数の送信ストリームを受信するＭＩＭＯ受信装置であって、
   干渉レプリカ信号を生成する手段と、
   前記干渉レプリカ信号を用いて、受信信号を各送信ストリームと対応する信号成分に分離する信号分離手段と、
   前記分離された信号成分ごとに、ビットごとの対数事後確率比を算出する検波手段と、
   前記対数事後確率比を用いて、前記受信信号を復号する復号手段と、
   を具備するＭＩＭＯ受信装置。
2. 送信側から複数のアンテナで送信された複数の送信ストリームを受信するＭＩＭＯ受信装置であって、
   干渉レプリカ信号を生成する手段と、
   前記干渉レプリカ信号を用いて、受信信号を各送信ストリームと対応する信号成分に分離する信号分離手段と、
   前記分離された信号成分ごとにビットごとの対数事後確率比を算出する手段であって、シンボル単位の検波処理において受信信号と送信ビットに対する対数事前確率比とから送信ビットに対する対数事後確率比を算出する検波処理と、誤り訂正符号語単位の復号処理において符号ビットに対する対数尤度比と符号ビットに対する対数事前確率比から符号ビットに対する対数事後確率比を算出する復号処理とを、前記検波処理によって算出した送信ビットに対する対数事後確率比を符号ビットに対する対数事前確率比に変換し、前記復号処理によって求めた符号ビットに対する対数事後確率比を送信ビットに対する対数事前確率比に変換する変換処理を介して、所定回数繰り返す反復復号処理手段と、
   前記反復復号処理手段にて最後に算出された対数事後確率比を用いて、硬判定する硬判定手段と、
   を具備するＭＩＭＯ受信装置。
3. 前記反復復号処理手段は、複数シンボルを処理単位として、各シンボルが表すビットごとの対数事後確率比を算出する、請求項２に記載のＭＩＭＯ受信装置。
4. 前記干渉レプリカ信号を生成する手段は、
   チャネル推定値を用いて前記受信信号を各送信ストリームと対応する信号成分に分離すると共に、前記分離された信号成分ごとにビットごとの対数事後確率比を算出する手段であって、シンボル単位の検波処理において受信信号と送信ビットに対する対数事前確率比とから送信ビットに対する対数事後確率比を算出する検波処理と、誤り訂正符号語単位の復号処理において符号ビットに対する対数尤度比と符号ビットに対する対数事前確率比とから符号ビットに対する対数事後確率比を算出する復号処理とを、前記検波処理によって算出した送信ビットに対する対数事後確率比を符号ビットに対する対数事前確率比に変換し、前記復号処理によって求めた符号ビットに対する対数事後確率比を送信ビットに対する対数事前確率比に変換する変換処理を介して、所定回数繰り返す反復復号処理手段と、
   前記処理が所定回数繰り返された後、前記反復復号処理手段で最後に算出された対数事後確率比を用いて、硬判定を行う硬判定手段と、
   前記硬判定の結果に基づいて、前記干渉レプリカ信号を生成する干渉レプリカ信号生成手段と
   を具備する、請求項１又は２のいずれかに記載のＭＩＭＯ受信装置。
5. 受信信号を復号した復号結果を用いて干渉レプリカ信号を生成する干渉レプリカ信号生成ステップと、
   前記干渉レプリカ信号を用いて、受信信号を各送信ストリームと対応する信号成分に分離する信号分離ステップと、
   前記分離された信号成分ごとに、ビットごとの対数事後確率比を算出するステップであって、シンボル単位の検波処理において受信信号と送信ビットに対する対数事前確率比とから送信ビットに対する対数事後確率比を算出する検波ステップと、誤り訂正符号語単位の復号処理において符号ビットに対する対数尤度比と符号ビットに対する対数事前確率比とから符号ビットに対する対数事後確率比を算出する復号ステップとを、前記検波ステップによって算出した送信ビットに対する対数事後確率比を符号ビットに対する対数事前確率比に変換し、前記復号処理によって求めた符号ビットに対する対数事後確率比を送信ビットに対する対数事前確率比に変換する変換ステップを介して、所定回数繰り返す反復復号ステップと、
   前記反復復号ステップで最後に算出された対数事後確率比を用いて、硬判定する硬判定ステップと、
   を具備するＭＩＭＯ受信方法。

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