JP2010259073A - 信号検出方法、信号検出装置、及び受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多重入出力アンテナを含む通信システムにおいて、性能を確保しながら、低い複雑度で信号検出を行う。信号検出方法を提供する。
【解決手段】複数の受信アンテナからの受信信号に対するチャンネル行列を推定する段階、前記チャンネル行列を整列させて少なくとも１つのチャンネル行列群を生成し、これに相応するように推定しようとする送信信号を整列させて少なくとも１つの送信信号群を生成する段階、前記送信信号群の第１レイヤーに対して全ての星状点を考慮して第１候補ベクトルを決める段階、前記送信信号群の第２レイヤーに対して全ての星状点を考慮して第２候補ベクトルを決める段階、前記第１候補ベクトル及び前記第２候補ベクトルを含む最終候補ベクトルを生成する段階、そして前記最終候補ベクトルを利用して軟判定値を算出する段階を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、信号検出方法、信号検出装置、及び受信装置に関するものである。

無線通信システムの発展に伴って、その処理速度に対する要求が大きくなっている。このような要求を満足させるためには広い周波数帯域を使用する必要があるが、周波数資源は限られている。その結果、限られた周波数帯域を使用しながら、より多くのデータを伝送する方法として、多重入出力（ｍｕｌｔｉ ｉｎｐｕｔ ｍｕｌｔｉ ｏｕｔｐｕｔ、ＭＩＭＯ）アンテナ技術が利用されている。

このような多重入出力アンテナ技術には、大きく分けて、送受信アンテナの数の積に相当するダイバーシティ（ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）利得を得て伝送信頼度を向上させる空間ダイバーシティ（ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）方式、及び互いに異なる経路を通じて異なるデータストリーム（ｄａｔａ ｓｔｒｅａｍ）を伝送する空間多重化（ｓｐａｔｉａｌ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、ＳＭ）方式がある。

空間多重化方式の場合には、互いに異なるデータストリームの間に相互干渉が発生することがあるので、受信機ではこのような干渉を考慮して信号を検出（ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）して復号化（ｄｅｃｏｄｉｎｇ）する必要がある。このような信号検出方式には、各データビットの最適尤度（ｍａｘｉｍｕｍ ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）を求める最適尤度方式、線状検出方式、及び非線状検出方式などがある。

しかし、最適尤度方式は、アンテナの数などと関連して複雑度が高すぎるため、実現が容易でない。線状検出方式には、ゼロフォーシング（ｚｅｒｏ ｆｏｒｃｉｎｇ、ＺＦ）及び最小平均自乗誤差（ｍｉｎｉｍｕｍ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ ｅｒｒｏｒ、ＭＭＳＥ）方式があり、これらはいずれも複雑度は低いが、雑音増幅による性能低下が発生する。非線状検出方式としては、ＶＢＬＡＳＴ（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｂｅｌｌ ｌａｂ ｌａｙｅｒｅｄ ｓｐａｃｅ ｔｉｍｅ）として知られたＯＳＩＣ（ｏｒｄｅｒｅｄ ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ）方式があるが、これは比較的実現が簡単ではあるが、満足できる程度の性能を有していない。

ＵＳ ２００６／００２９１４９ Ａ１

本発明の目的は、多重入出力アンテナを含む通信システムにおいて、性能を確保しながら、低い複雑度で信号検出を行うことにある。

本発明の一実施例による信号検出方法は、多重送受信アンテナを含む通信システムにおける受信装置の信号検出方法であって、複数の受信アンテナからの受信信号に対するチャンネル行列を推定する段階、前記チャンネル行列を整列させて少なくとも１つのチャンネル行列群を生成し、これに相応するように推定しようとする送信信号を整列させて少なくとも１つの送信信号群を生成する段階、前記送信信号群の第１レイヤーに対して全ての星状点（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ ｐｏｉｎｔ）を考慮して第１候補ベクトルを決める段階、前記送信信号群の第２レイヤーに対して全ての星状点を考慮して第２候補ベクトルを決める段階、前記第１候補ベクトル及び前記第２候補ベクトルを含む最終候補ベクトルを生成する段階、そして前記最終候補ベクトルを利用して軟判定値を算出する段階を含む。

前記チャンネル行列群をＱＲ分解して、単位行列（ｕｎｉｔａｒｙ ｍａｔｒｉｘ）及び上三角行列（ｕｐｐｅｒ ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ ｍａｔｒｉｘ）を生成する段階をさらに含むことができる。
前記第１候補ベクトルを決める段階は、前記送信信号群のうち第１レイヤーを除いた他のレイヤーに対して前記上三角行列を利用して前記第１候補ベクトルを決め、前記第２候補ベクトルを決める段階は、前記送信信号群のうち第２レイヤーを除いた他のレイヤーに対して前記上三角行列を利用して前記第２候補ベクトルを決めることができる。
前記受信信号にエルミート行列（Ｈｅｒｍｉｔｉａｎ ｍａｔｒｉｘ）を適用してエルミート受信信号を生成する段階をさらに含むことができる。
前記第１候補ベクトルを決める段階は、前記送信信号群のうち第１レイヤーを除いた他のレイヤーに対して前記エルミート受信信号をさらに利用して前記第１候補ベクトルを決め、前記第２候補ベクトルを決める段階は、前記送信信号群のうち第２レイヤーを除いた他のレイヤーに対して前記エルミート受信信号をさらに利用して前記第２候補ベクトルを決めることができる。
前記チャンネル行列群及び前記送信信号群それぞれの数は、前記受信アンテナの数を２で割った値を切上げた（ｒｏｕｎｄ）値と同一である。
前記送信信号群それぞれの第１レイヤー及び第２レイヤーは、互いに異なってもよい。
前記少なくとも１つの送信信号群は第１送信信号群を含み、前記第１送信信号群の第１レイヤーは信頼度の最も低いレイヤーが配列され、第２、第３、及び第４レイヤーは信頼度の高い順に配列される。
前記少なくとも１つの送信信号群は第２送信信号群を含み、前記第２送信信号群は、前記受信アンテナの数から１を引いた値に２を掛けた数だけ前記第１送信信号群の行移動を行った後、第１及び第２レイヤーを除いた他のレイヤーは信頼度の高い順に配列される。

本発明の他の実施例による信号検出装置は、多重入出力アンテナを含む通信システムの信号検出装置であって、複数の受信アンテナからの受信信号に対するチャンネル行列を推定するチャンネル推定部、前記チャンネル行列を整列させてチャンネル行列群を出力し、これに相応するように推定しようとする送信信号を整列させて送信信号群を出力する少なくとも１つのレイヤー整列部、前記送信信号群の第１レイヤーに対して全ての星状点を考慮して第１候補ベクトルを決め、前記送信信号群の第２レイヤーに対して全ての星状点を考慮して第２候補ベクトルを決め、前記第１候補ベクトル及び前記第２候補ベクトルを含む最終候補ベクトルを生成する少なくとも１つの候補ベクトル生成部、そして前記最終候補ベクトルを利用して軟判定値を算出する軟判定値生成部を含む。

前記チャンネル行列群をＱＲ分解して、単位行列及び上三角行列を生成する少なくとも１つのＱＲ分解部をさらに含むことができる。
前記第１候補ベクトルは、前記送信信号群のうち第１レイヤーを除いた他のレイヤーに対して前記上三角行列を利用して決められ、前記第２候補ベクトルは前記送信信号群のうち第２レイヤーを除いた他のレイヤーに対して前記上三角行列を利用して決められる。
前記第１候補ベクトルは、前記送信信号群のうち第１レイヤーを除いた他のレイヤーに対して前記受信信号にエルミート行列を適用したエルミート受信信号を利用して決められ、前記第２候補ベクトルは、前記送信信号群のうち第２レイヤーを除いた他のレイヤーに対して前記エルミート受信信号を利用して決められる。
前記レイヤー整列部及び前記候補ベクトル生成部それぞれの数は、前記受信アンテナの数を２で割った値を切上げた値と同一である。
前記レイヤー整列部それぞれから出力される前記送信信号群それぞれの第１レイヤー及び第２レイヤーは、互いに異なってもよい。
前記レイヤー整列部それぞれから出力される前記送信信号群は第１送信信号群を含み、前記第１送信信号群の第１レイヤーは信頼度の最も低いレイヤーが配列され、第２、第３、及び第４レイヤーは信頼度の高い順に配列される。
前記送信信号群は第２送信信号群を含み、前記第２送信信号群は、前記受信アンテナの数から１を引いた値に２を掛けた数だけ前記第１送信信号群の行移動を行った後、第１及び第２レイヤーを除いた他のレイヤーは信頼度の高い順に配列される。

本発明の他の実施例による受信装置は、無線通信システムの受信装置であって、複数の受信アンテナ、推定しようとする送信信号を整列させて少なくとも１つの送信信号群を生成し、前記送信信号群の第１レイヤーに対して全ての星状点を考慮して第１候補ベクトルを決め、前記送信信号群の第２レイヤーに対して全ての星状点を考慮して第２候補ベクトルを決め、前記第１及び第２候補ベクトルから軟判定値を生成する信号検出部、そして前記軟判定値を利用して復号化する復号化部を含む。

前記送信信号群の数は、前記受信アンテナの数を２で割った値を切上げた値と同一である。
前記送信信号群は第１及び第２送信信号群を含み、前記第１送信信号群の第１レイヤーは信頼度の最も低いレイヤーが配列され、第２、第３、及び第４レイヤーは信頼度の高い順に配列され、前記第２送信信号群は、前記受信アンテナの数から１を引いた値に２を掛けた数だけ前記第１送信信号群の行移動を行った後、第１及び第２レイヤーを除いた他のレイヤーは信頼度の高い順に配列される。

本発明によれば、多重入出力アンテナを含む通信システムにおいて、性能を確保しながら、低い複雑度で信号検出を行うことができる。

本発明の一実施例による無線通信システムを示した図面である。 本発明の一実施例による信号検出方法を示した流れ図である。 本発明の一実施例による信号検出方法及び従来の技術による信号検出方法で、信号対雑音比（ｓｉｇｎａｌ ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ、Ｓ／Ｎ）によるビットエラー率を示したグラフである。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施例について、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳しく説明する。しかし、本発明は多様な相異なる形態で実現することができ、ここで説明する実施例に限られない。また、図面では、本発明を明確に説明するために、説明上不必要な部分は省略し、明細書全体にわたって類似した部分については、類似した図面符号を付けた。

明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは特に反対になる記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含むことを意味する。また、明細書に記載された「…部」、「…器」、「モジュール」などの用語は、少なくとも１つの機能や動作を処理する単位を意味し、これはハードウェアやソフトウェア、またはハードウェア及びソフトウェアの結合で実現することができる。

次に、図面を参照して、本発明の一実施例による信号検出装置及び信号検出方法について詳細に説明する。

図１は本発明の一実施例による無線通信システムを示した図面である。
図１を参照すれば、無線通信システムは、送信装置１００及び受信装置２００を含む。

送信装置１００は、複数の送信アンテナ１１０を含む。送信装置１００は、送信データをスクランブリング、符号化、変調、及び逆多重化などを行って、それぞれの送信アンテナ１１０を通じて空気中へ放射する。ここで、逆多重化とは、送信アンテナ１１０の個数に応じて複数のデータレイヤーに分ける作業を言い、レイヤーはストリームと同一の意味で使用される。

受信装置２００は、複数の受信アンテナ２１０、信号検出部２２０、及び復号化部２８０を含む。
受信アンテナ２１０は、送信アンテナ１１０から信号を並列に受信する。
信号検出部２２０は、チャンネル推定部２３０、複数のレイヤー整列部２４１、２４２、複数のＱＲ分解部２５１、２５２、複数の候補ベクトル生成部２６１、２６２、及び軟判定値生成部２７０を含む。
チャンネル推定部２３０は、受信された信号に対してチャンネル推定を行う。

レイヤー整列部２４１、２４２は、推定されたチャンネルＨを整列させて整列された行列を出力し、それによって推定しようとする送信信号も整列された行列の順と一致するように整列される。レイヤー整列部２４１、２４２の数Ｌは、受信アンテナ２１０の数に応じて決められ、下記の数式１の通りである。
［数１］
Ｌ＝ｒｏｕｎｄ（ｍ／２）
ここで、ｍは受信アンテナ２１０の数であり、ｒｏｕｎｄは切上げを意味する。

つまり、受信アンテナ２１０が２個、３個、４個、５個、及び６個である場合、レイヤー整列部２４１、２４２はそれぞれ１個、２個、２個、３個、及び３個である。
本実施例では、受信アンテナ２１０が４個であり、レイヤー整列部２４１、２４２が２個である場合を例に挙げて説明する。

レイヤー整列部２４１は、推定されたチャンネルＨを整列させて第１チャンネル行列群 Ｈ_{ｏｒｄｅｒｅｄ，１} を生成し、これに相応するように推定しようとする送信信号を整列させて第１送信信号群を生成して、ＱＲ分解部２５１及びレイヤー整列部２４２に出力する。レイヤー整列部２４２は、第１チャンネル行列群 Ｈ_{ｏｒｄｅｒｅｄ，１} 及び第１送信信号群を再び整列させて第２チャンネル行列群 Ｈ_{ｏｒｄｅｒｅｄ，２} 及び第２送信信号群を生成して、ＱＲ分解部２５２に出力する。

ＱＲ分解部２５１、２５２は、それぞれ伝送を受けた第１チャンネル行列群及び第２チャンネル行列群をそれぞれＱＲ分解する。ＱＲ分解部２５１、２５２の数は、レイヤー整列部２４１、２４２の数と同一である。

候補ベクトル生成部２６１、２６２は、それぞれ受信信号ｙ及びＱＲ分解されたチャンネル行列を利用して候補ベクトルを決める。この時、候補ベクトル生成部２６１、２６２は、それぞれレイヤー整列部２４１、２４２それぞれで整列された第１送信信号群のうち第１レイヤー及び第２レイヤーに対して可能な全ての星状図（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）上の点（以下、“星状点”という）を考慮して候補ベクトルを決める。

つまり、候補ベクトル生成部２６１は、第１送信信号群の第１レイヤーに対して可能な全ての星状点を考慮して第１候補ベクトルを決め、第２レイヤーに対して可能な全ての星状点を考慮して第２候補ベクトルを決め、第１及び第２候補ベクトルを含む最終候補ベクトルを生成する。また、候補ベクトル生成部２６２も、レイヤー整列部２４２で整列された第２送信信号群の第１レイヤーに対して可能な全ての星状点を考慮して第１候補ベクトルを決め、第２レイヤーに対して可能な全ての星状点を考慮して第２候補ベクトルを決め、第１及び第２候補ベクトルを含む最終候補ベクトルを生成する。

候補ベクトル生成部２６１、２６２の数は、ＱＲ分解部２５１、２５２の数及びレイヤー整列部２４１、２４２の数と同一である。

軟判定値生成部２７０は、候補ベクトル生成部２６１、２６２からの最終候補ベクトルを利用して軟判定値（ｓｏｆｔ ｏｕｔｐｕｔ）を算出する。
復号化部２８０は、軟判定値に基づいて復号化を行う。

以下、図２を参照して、本発明の一実施例による信号検出方法について詳細に説明する。
図２は本発明の一実施例による信号検出方法を示した流れ図である。

まず、受信アンテナ２１０を通じて受信された受信信号ｙに対してチャンネル推定を行う（Ｓ２１０）。

送信アンテナ１１０がｍ個存在し、受信アンテナ２１０がｎ個存在する通信システムで、送信信号 ｘ＝［ｘ_１ ｘ_２ … ｘ_ｍ］^Ｔ と受信信号 ｙ＝［ｙ_１ ｙ_２ … ｙ_ｍ］^Ｔ との関係は下記の数式２のように表現される。
［数式２］

ここで、Ｈはチャンネル行列を意味し、ｘ_ｉ、ｉ＝１、２、…、ｍはｉ番目の送信アンテナ１１０から送信された信号であり、ｙ_ｊ、ｊ＝１、２、…、ｎはｊ番目の受信アンテナ２１０で受信される信号であり、ｚ_ｊ、ｊ＝１、２、…、ｎは雑音であり、ｈ_ｉｊ、ｉ＝１、２、…、ｍ、ｊ＝１、２、…、ｎはｉ番目の送信アンテナ１１０及びｊ番目の受信アンテナ２１０の間のチャンネル利得を示す。

その後、レイヤー整列部２４１、２４２でチャンネル行列Ｈを整列させる（Ｓ２２０）。さらに詳しく説明すれば、レイヤー整列部２４１は、チャンネル行列Ｈを整列させて第１チャンネル行列群 Ｈ_{ｏｒｄｅｒｅｄ，１} を生成し、これに相応するように送信信号も整列させて第１送信信号群を出力し、レイヤー整列部２４２は、第１チャンネル行列群 Ｈ_{ｏｒｄｅｒｅｄ，１} を再び整列させて第２チャンネル行列群 Ｈ_{ｏｒｄｅｒｅｄ，２} を生成し、これに相応するように送信信号も整列させて第２送信信号群を出力する。この時、第１送信信号群及び第２送信信号群それぞれで第１及び第２番目に整列されたレイヤーは、互いに相異している。

次に、このように整列される規則の１つの例について詳しく説明する。
第１チャンネル行列群 Ｈ_{ｏｒｄｅｒｅｄ，１} は、まず、信頼度の最も低いレイヤー（ｌｅａｓｔ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｌａｙｅｒ、ＬＲＬ）を第１レイヤーとして配列し、信頼度の最も高いレイヤー（ｍｏｓｔ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｌａｙｅｒ、ＭＲＬ）を第２レイヤーとして配列し、他のレイヤーは信頼度の高い順に配列する。

送信アンテナ１１０の個数が４つであり、受信アンテナ２１０の個数が４つである場合、このような規則によって整列された第１チャンネル行列群 Ｈ_{ｏｒｄｅｒｅｄ，１} は、下記の数式３のように示すことができる。
［数式３］
Ｈ_{ｏｒｄｅｒｅｄ，１} ＝ ［ ｈ_（１） ^{３ｒｄＲＬ} ｈ_（２） ^{２ｎｄＲＬ} ｈ_（３） ^ＭＲＬ ｈ_（４） ^ＬＲＬ ］

第２チャンネル行列群 Ｈ_{ｏｒｄｅｒｅｄ，２} は、まず、第１チャンネル行列群 Ｈ_{ｏｒｄｅｒｅｄ，１} を、２×（ｊ−１）だけ循環的行移動を行い、第１及び第２レイヤーを除いた他のレイヤーは信頼度の高い順に配列する。
このように整列された第２チャンネル行列群 Ｈ_{ｏｒｄｅｒｅｄ，２} は、下記の数式４のように示すことができる。
［数式４］
Ｈ_{ｏｒｄｅｒｅｄ，２} ＝ ［ ｈ_（１） ^ＬＲＬ ｈ_（２） ^ＭＲＬ ｈ_（３） ^{３ｒｄＲＬ} ｈ_（４） ^{２ｎｄＲＬ} ］

数式３及び数式４を参照すれば、第１チャンネル行列群 Ｈ_{ｏｒｄｅｒｅｄ，１}で第１及び第２に配列されたレイヤーは、信頼度の最も低いレイヤー ｈ_（４） ^ＬＲＬ 及び信頼度の最も高いレイヤー ｈ_（３） ^ＭＲＬ であり、第２チャンネル行列群 Ｈ_{ｏｒｄｅｒｅｄ，２}で第１及び第２に配列されたレイヤーは、信頼度が第２番目に高いレイヤーｈ_（４） ^{２ｎｄＲＬ} 及び信頼度が第３番目に高いレイヤー ｈ_（３） ^{３ｒｄＲＬ} と異なる。

次いで、ＱＲ分解部２５１、２５２は、それぞれ伝送を受けた第１チャンネル行列群 Ｈ_{ｏｒｄｅｒｅｄ，１}及び第２チャンネル行列群 Ｈ_{ｏｒｄｅｒｅｄ，２}を下記の数式５のようにＱＲ分解（ＱＲ−ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）する（Ｓ２３０）。
［数式５］

ここで、Ｑはユニタリ行列（ｕｎｉｔａｒｙ ｍａｔｒｉｘ）であり、Ｒは対角成分を含んでその上部のみ有する上三角行列である。

その後、候補ベクトル生成部２６１、２６２それぞれは、それぞれ候補ベクトルＶを生成する（Ｓ２４０）。候補ベクトルＶｆの生成方法は下記の通りである。

まず、受信信号ｙにエルミート行列 Ｑ^Ｈ を適用して、下記の数式６のように信号 ｙ〜 を生成する。
［数式６］
ｙ^〜 ＝ Ｑ^Ｈｙ

その後、第１レイヤー ｘ_（４） に全ての星状点を考慮して第１候補ベクトルＶ１を決める。第１レイヤー ｘ_（４） を除いた他のレイヤー ｘ_（３） 、 ｘ_（２） 、 ｘ_（１） は、チャンネル行列から得られたＲ成分及び信号 ｙ^〜 から連続的に得られる。

例えば、第２、第３、及び第４に配列されているレイヤー ｘ_（３） 、 ｘ_（２） 、 ｘ_（１） は、それぞれ下記の数式７、数式８、及び数式９のように得ることができる。
［数式７］
ｘ_（３） ＝ Ｓｌｃ（（（ｙ_３ ^〜）−（ｒ_３４・ｘ_（４）））／（ｒ_３３））
［数式８］
ｘ_（２） ＝ Ｓｌｃ（（（ｙ_２ ^〜）−（ｒ_２３・ｘ_（３）−（ｒ_２４・ｘ_（４）））／（ｒ_２２））
［数式９］
ｘ_（１） ＝ Ｓｌｃ（（（ｙ_１ ^〜）−（ｒ_１２・ｘ_（２）−（ｒ_１３・ｘ_（３））−（ｒ_１４・ｘ_（４）））／（ｒ_１１））

ここで、「Ｓｌｃ」は、ｓｌｉｃｉｎｇ、即ち、最も近い星状点にマッピング（ｍａｐｐｉｎｇ）する関数である。

このように、第１レイヤー ｘ_（４） の全ての星状点に対して最終的に星状点の個数だけの第１候補ベクトルＶ１、
Ｖ１ ＝ ［ ｘ_（１） ｘ_（２） ｘ_（３） ｘ_（４） ］^Ｔ
を得ることができる。

次いで、第２レイヤー ｘ_（３） に全ての星状点を考慮して第２候補ベクトルＶ２を決める。第２レイヤー ｘ_（３） を除いた他のレイヤー ｘ_（４） 、 ｘ_（２） 、 ｘ_（１） は、チャンネル行列から得られたＲ成分及び信号 ｙ^〜 から連続的に得られる。

例えば、最初に配列されているレイヤー ｘ_（４） は、それぞれ下記の数式１０のように得ることができ、第３及び第４番目に配列されているレイヤー ｘ_（２） 、 ｘ_（１） は、前記で説明した数式８及び数式９のように得ることができる。
［数式１０］
ｘ_（４）
＝ Ｓｌｃ（（（ｙ_３ ^〜）−（ｒ_３３・ｘ_（３）））／（ｒ_３４））

このように、第２レイヤー ｘ_（３） の全ての星状点に対して最終的に星状点の個数だけの第２候補ベクトルＶ２、
Ｖ２ ＝ ［ ｘ_（１） ｘ_（２） ｘ_（３） ｘ_（４） ］^Ｔ を得ることができる。

このように得られた第１及び第２候補ベクトルＶ１、Ｖ２を集めて最終候補ベクトルＶを生成する。
候補ベクトル生成部２６１、２６２は、このような過程をそれぞれ行う。

その後、最終候補ベクトルＶを利用して軟判定値を算出する（Ｓ２５０）。
第１シンボル内のｋ番目のビットに相当する軟判定値はログ尤度比（ｌｏｇ ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ ｒａｔｉｏ）で、最大ログ近似化を通じて下記の数式１１のように表現することができる。
［数式１１］

ここで、 Ｓ（ｋ，ｌ）⁻ は、 ｂ_ｋｌ ＝ −１ に相当する候補ベクトルの集合を意味し、 Ｓ（ｋ，ｌ）^＋ は、 ｂ_ｋｌ ＝ ＋１ に相当する候補ベクトルの集合を意味する。また、 Ｄ（ｘ） は送信信号の各ビット ｂ_ｋｌ の候補ベクトルに対するユークリッド（Ｅｕｃｌｉｄｅａｎ）距離を意味し、本発明の実施例では下記の数式１２、
［数式１２］

で定義され、Ｖは候補ベクトルの集合を意味する。

一方、１つのレイヤーに対して全ての星状点を考慮する場合には、特定のビットに対する Ｓ（ｋ，ｌ）⁻ 及び Ｓ（ｋ，ｌ）^＋ が存在しないことがある。
このような場合を空ベクトルセット（ｅｍｐｔｙ ｖｅｃｔｏｒ ｓｅｔ）と言う。

空ベクトルセットの場合には、軟判定値を算出することができないため、性能が低下する。空ベクトルセットの問題を解決するためには、全てのレイヤーに可能な全ての星状点を考慮しなければならないが、このような方法は複雑度を過剰に増加させる。

したがって、本発明のように一定の方法で整列されたレイヤー群のうち第１及び第２レイヤーに対して全ての星状点を考慮して候補ベクトルを生成し、他の方法で整列されたレイヤー群のうち第１及び第２レイヤーに対して全ての星状点を考慮して他の候補ベクトルを生成し、生成された全ての候補ベクトルに基づいて軟判定値を算出すれば、複雑度を大きく増加させずに空ベクトルセットの問題を解決することができる。

最後に、算出された軟判定値を利用して復号化を行う（Ｓ２６０）。

次に、図３を参照して、本発明の一実施例による信号検出方法の効果について詳しく説明する。

図３は本発明の一実施例による信号検出方法及び従来の技術による信号検出方法で信号対雑音比（単位：ｄｂ）によるビットエラー率の変化を示したグラフである。

図３を参照すれば、従来の技術Ａ（図３に「ＱＲ−ＬＲＬ」で示す）の場合は、いずれか１つのレイヤーに対してのみ全ての星状点を考慮した場合で、特に信頼度の最も低いレイヤーに対して全ての星状点を考慮した場合であり、従来の技術Ｂ（図３に「ＭＬ」で示す）の場合は、全てのレイヤーに対して全ての星状点を考慮した場合である。
図３は四位相偏移変調（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ、以下、“ＱＰＳＫ”と言う）、１６直交振幅変調（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、以下、“ＱＡＭ”と言う）、及び６４ＱＡＭの場合を例に挙げてそれぞれの信号検出方法の性能をビットエラー率で示した。

Ｂの場合は、全てのレイヤーに対して可能な星状点を考慮した場合であるため、複雑度が非常に高いが、図３によれば、同一の信号対雑音比でＡの場合や本発明の一実施例よりビットエラー率が低くて性能が良いことが分かる。

Ａの場合は、１つのレイヤーに対してのみ可能な星状点を考慮した場合であるため、複雑度がＢの場合より低いが、図３によれば、同一の信号対雑音比でＢの場合や本発明よりビットエラー率が高くて性能が相対的に悪いことが分かる。

本発明の一実施例によれば、受信アンテナの数を２で割った数を切上げた値に２を掛けた数だけのレイヤーに対して可能な星状点を考慮した場合であるため、複雑度はＡの場合より高いが、Ｂの場合よりは非常に低い。

しかし、図３によれば、本発明の一実施例は、同一の信号対雑音比でほとんどの場合、Ｂに近接したビットエラー率を有することが分かる。つまり、本発明の一実施例によれば、信号検出の複雑度を大きく増加させずに性能を向上できる。

以上で説明した本発明の実施例は、以上の装置及び方法を通じてのみ実現されるわけではなく、本発明の実施例の構成に対応する機能を実現するプログラムまたはそのプログラムが記録された記録媒体を通じて実現できる。

以上で、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるわけではなく、請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形及び改良形態もまた本発明の権利範囲に属する。

１００ 送信装置
１１０ 送信アンテナ
２００ 受信装置
２１０ 受信アンテナ
２２０ 信号検出部
２３０ チャンネル推定部
２４１、２４２ レイヤー整列部
２５１、２５２ ＱＲ分解部
２６１、２６２ 候補ベクトル生成部
２７０ 軟判定値生成部
２８０ 復号化部

Claims (20)

1. 多重送受信アンテナを含む通信システムにおける受信装置の信号検出方法であって、
   複数の受信アンテナからの受信信号に対するチャンネル行列を推定する段階、
   前記チャンネル行列を整列させて少なくとも１つのチャンネル行列群を生成し、これに相応するように推定しようとする送信信号を整列させて少なくとも１つの送信信号群を生成する段階、
   前記送信信号群の一番目レイヤーに対して全ての星状点を考慮して第１候補ベクトルを決める段階、
   前記送信信号群の二番目レイヤーに対して全ての星状点を考慮して第２候補ベクトルを決める段階、
   前記第１候補ベクトル及び前記第２候補ベクトルを含む最終候補ベクトルを生成する段階、そして
   前記最終候補ベクトルを利用して軟判定値を算出する段階、を含むことを特徴とする信号検出方法。
2. 前記チャンネル行列群をＱＲ分解して、単位行列及び上三角行列を生成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の信号検出方法。
3. 前記第１候補ベクトルを決める段階は、
   前記送信信号群のうち一番目レイヤーを除いた他のレイヤーに対して前記上三角行列を利用して前記第１候補ベクトルを決め、
   前記第２候補ベクトルを決める段階は、
   前記送信信号群のうち二番目レイヤーを除いた他のレイヤーに対して前記上三角行列を利用して前記第２候補ベクトルを決める、ことを特徴とする請求項２に記載の信号検出方法。
4. 前記受信信号にエルミート行列（Ｈｅｒｍｉｔｉａｎ ｍａｔｒｉｘ）を適用してエルミート受信信号を生成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の信号検出方法。
5. 前記第１候補ベクトルを決める段階は、
   前記送信信号群のうち一番目レイヤーを除いた他のレイヤーに対して前記エルミート受信信号をさらに利用して前記第１候補ベクトルを決め、
   前記第２候補ベクトルを決める段階は、
   前記送信信号群のうち二番目レイヤーを除いた他のレイヤーに対して前記エルミート受信信号をさらに利用して前記第２候補ベクトルを決める、ことを特徴とする請求項４に記載の信号検出方法。
6. 前記チャンネル行列群及び前記送信信号群それぞれの数は、前記受信アンテナの数を２で割った値を切上げた値と同一であることを特徴とする請求項２に記載の信号検出方法。
7. 前記送信信号群それぞれの一番目レイヤー及び二番目レイヤーは、互いに異なることを特徴とする請求項６に記載の信号検出方法。
8. 前記少なくとも１つの送信信号群は第１送信信号群を含み、
   前記第１送信信号群の一番目レイヤーは信頼度の最も低いレイヤーが配列され、二番目、三番目、及び四番目レイヤーは信頼度の高い順に配列される、ことを特徴とする請求項１に記載の信号検出方法。
9. 前記少なくとも１つの送信信号群は第２送信信号群を含み、
   前記第２送信信号群は、
   前記受信アンテナの数から１を引いた値に２を掛けた数だけ前記第１送信信号群の行移動を行った後、一番目及び二番目レイヤーを除いた他のレイヤーは信頼度の高い順に配列されることを特徴とする請求項８に記載の信号検出方法。
10. 多重入出力アンテナを含む通信システムの信号検出装置であって、
    複数の受信アンテナからの受信信号に対するチャンネル行列を推定するチャンネル推定部、
    前記チャンネル行列を整列させてチャンネル行列群を出力し、これに相応するように推定しようとする送信信号を整列させて送信信号群を出力する少なくとも１つのレイヤー整列部、
    前記送信信号群の一番目レイヤーに対して全ての星状点を考慮して第１候補ベクトルを決め、前記送信信号群の二番目レイヤーに対して全ての星状点を考慮して第２候補ベクトルを決め、前記第１候補ベクトル及び前記第２候補ベクトルを含む最終候補ベクトルを生成する少なくとも１つの候補ベクトル生成部、そして
    前記最終候補ベクトルを利用して軟判定値を算出する軟判定値生成部、を含むことを特徴とする信号検出装置。
11. 前記チャンネル行列群をＱＲ分解して、単位行列及び上三角行列を生成する少なくとも１つのＱＲ分解部をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の信号検出装置。
12. 前記第１候補ベクトルは、前記送信信号群のうち一番目レイヤーを除いた他のレイヤーに対して前記上三角行列を利用して決められ、
    前記第２候補ベクトルは、前記送信信号群のうち二番目レイヤーを除いた他のレイヤーに対して前記上三角行列を利用して決められる、ことを特徴とする請求項１１に記載の信号検出装置。
13. 前記第１候補ベクトルは、前記送信信号群のうち一番目レイヤーを除いた他のレイヤーに対して前記受信信号にエルミート行列を適用したエルミート受信信号を利用して決められ、
    前記第２候補ベクトルは、前記送信信号群のうち二番目レイヤーを除いた他のレイヤーに対して前記エルミート受信信号を利用して決められる、ことを特徴とする請求項１２に記載の信号検出装置。
14. 前記レイヤー整列部及び前記候補ベクトル生成部それぞれの数は、前記受信アンテナの数を２で割った値を切上げた値と同一であることを特徴とする請求項１０に記載の信号検出装置。
15. 前記レイヤー整列部それぞれから出力される前記送信信号群それぞれの一番目レイヤー及び二番目レイヤーは、互いに異なることを特徴とする請求項１４に記載の信号検出装置。
16. 前記レイヤー整列部それぞれから出力される前記送信信号群は第１送信信号群を含み、
    前記第１送信信号群の一番目レイヤーは信頼度の最も低いレイヤーが配列され、二番目、三番目、及び四番目レイヤーは信頼度の高い順に配列される、ことを特徴とする請求項１０に記載の信号検出装置。
17. 前記送信信号群は第２送信信号群を含み、
    前記第２送信信号群は、
    前記受信アンテナの数から１を引いた値に２を掛けた数だけ前記第１送信信号群の行移動を行った後、一番目及び二番目レイヤーを除いた他のレイヤーは信頼度の高い順に配列される、ことを特徴とする請求項１６に記載の信号検出装置。
18. 無線通信システムの受信装置であって、
    複数の受信アンテナ、
    推定しようとする送信信号を整列させて少なくとも１つの送信信号群を生成し、前記送信信号群の第１レイヤーに対して全ての星状点を考慮して第１候補ベクトルを決め、前記送信信号群の第２レイヤーに対して全ての星状点を考慮して第２候補ベクトルを決め、前記第１及び第２候補ベクトルから軟判定値を生成する信号検出部、そして
    前記軟判定値を利用して復号化する復号化部、
    を含むことを特徴とする受信装置。
19. 前記送信信号群の数は、前記受信アンテナの数を２で割った値を切上げた値と同一であることを特徴とする請求項１８に記載の受信装置。
20. 前記送信信号群は第１及び第２送信信号群を含み、
    前記第１送信信号群の一番目レイヤーは信頼度の最も低いレイヤーが配列され、二番目、三番目、及び四番目レイヤーは信頼度の高い順に配列され、
    前記第２送信信号群は、前記受信アンテナの数から１を引いた値に２を掛けた数字だけ前記第１送信信号群の行移動を行った後、一番目及び二番目レイヤーを除いた他のレイヤーは信頼度の高い順に配列される、ことを特徴とする請求項１８に記載の受信装置。

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