JP2022178498A - 受信装置、送受信システム、信号処理方法、及び信号処理プログラム - Google Patents

受信装置、送受信システム、信号処理方法、及び信号処理プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】ピーク電力の低減と、伝送レートの低下とを両立可能な受信装置、送受信システム、信号処理方法、及び信号処理プログラムを提供する。【解決手段】送信信号に対してプリコーディング処理及びクリッピング処理を行い、複数の送信信号を同一周波数帯域内において同時出力する送信装置から送信信号を受信する受信処理部（４１０Ａ）と、送信信号に対してプリコーディング処理の逆変換を行うことにより、受信データセットを送信信号から分離する信号分離部（４２０Ａ）と、受信データセットと送信信号が送信される伝送路に関する利得情報とに基づいて、クリッピング処理による信号歪成分及び雑音成分と、送信信号同士の干渉成分とを推定し、推定した信号歪成分、雑音成分及び干渉成分を前記受信データセットから除去することにより、送信データセットを推定する送信信号推定部（４４０Ａ）と、を備える。【選択図】図７

Description

本発明は、受信装置、送受信システム、信号処理方法、及び信号処理プログラムに関する。
近年、マイクロ波又はミリ波以上の高周波数帯を用いて通信を行う見通し内（ＬＯＳ：Ｌｉｎｅ‐Ｏｆ‐Ｓｉｇｈｔ）通信システムでは、モバイル通信インフラストラクチャとしての需要の増加に伴って伝送容量の大容量化が求められている。伝送容量の大容量化を実現する技術として、複数の送信アンテナ及び受信アンテナを使用したＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ‐Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ‐Ｏｕｔｐｕｔ）伝送技術が知られている。また、ＭＩＭＯ伝送技術においては、電磁波の軌道角運動量（Ｏｒｂｉｔａｌ Ａｎｇｕｌａｒ Ｍｏｍｅｎｔｕｍ：ＯＡＭ）を活用して多数の信号を多重化することにより大容量化する伝送方法を、ＭＩＭＯ技術によって実現したＯＡＭ‐ＭＩＭＯ伝送技術が注目されている。
例えば非特許文献１には、同心円上に複数のアンテナ素子を配置した送信アンテナ及び受信アンテナを用いることによってＯＡＭ‐ＭＩＭＯ伝送を実現する技術が開示されている。非特許文献１では、各同心円上に配置された複数のアンテナ素子を通して伝送される信号に対してプリコーディング処理を施すことによって電磁波のＯＡＭ伝送モードを活用して信号を多重化することにより、ＯＡＭ伝送と同様の多重伝送を実現している。受信装置側では、送信装置側で行われたプリコーディング処理の逆変換を適用することにより、同心円上のアンテナ素子が伝搬する信号に対して干渉なく信号を受信することができる。
ＯＡＭ伝送を含むＭＩＭＯ伝送技術においては、多値ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：直交振幅変調）、又は偏波多重技術などと組み合わせることによって周波数利用効率を大幅に向上させ、通信の大容量化を実現することが期待されている。そのための課題の一つが、複数のアンテナ素子から出力される各送信信号のピーク電力を削減することである。
ＭＩＭＯ伝送においては、伝送路の効率的な利用のため、送信信号に対してプリコーディング処理を施すことが一般的である。例えば、上述したＯＡＭ‐ＭＩＭＯ伝送においては、信号に対して逆離散フーリエ変換で実現されるプリコーディング処理を行ってから信号をアンテナに入力する。このようなプリコーディング処理は、同心円上のアンテナ素子を通して、信号を干渉なく伝送するために必須である。一方で、プリコーディング処理によって、複数の信号が合成されることにより、ピーク電力と平均電力の比率（Ｐｅａｋ ｔｏ Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ：以後、「ＰＡＰＲ」と記載する場合がある）の増大を招く。ＰＡＰＲの増大は、送信アンテナに付随する電力増幅器（パワーアンプ）の利用効率を低下させる原因となるため、ＰＡＰＲを低減することが求められている。
ＰＡＰＲの低減を目的とした技術として、例えば、特許文献１には、ＭＩＭＯ伝送において、プリコーディング処理の前工程において位相回転処理を行う方法が開示されている。また、特許文献２には、ＯＡＭ‐ＭＩＭＯ伝送に関して、逆離散フーリエ変換で実現されるプリコーディング処理の前工程において位相回転処理を行う方法が開示されている。
Ｍ． Ｈｉｒａｂｅ， Ｒ． Ｚｅｎｋｙｕ， Ｈ． Ｍｉｙａｍｏｔｏ， Ｋ． Ｉｋｕｔａ， ａｎｄ Ｅ． Ｓａｓａｋｉ， "４０ｍ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ ＯＡＭ ｍｏｄｅ ａｎｄ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ｉｎ Ｅ－ｂａｎｄ，" ２０１９ ＩＥＥＥ Ｇｌｏｂａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ （ＧＬＯＢＥＣＯＭ）， Ｄｅｃ． ２０１９．
特開２００９－１９４７３２号公報 国際公開２０１９－１１６７７４号公報
しかしながら、特許文献１及び２に開示されている位相回転処理を適用してＰＡＰＲの低減効果を実現するには、多くの位相回転パターンを用意した上で、これらの位相回転パターンの中から最もピーク電力が小さい位相回転パターンを選択する工程が必要となる。さらに、受信装置側で送信データを復元する際には、送信装置側で施した位相回転の情報が必要である。したがって、送信装置から本来伝送するデータ以外に、送信装置側で施した位相回転の情報を伝送する必要がある。このように、特許文献１及び２においては、システム運用の複雑化、及び冗長な情報の伝送によって伝送レートの低下を招くなどの問題がある。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ピーク電力の低減と、伝送レートの低下とを両立可能な受信装置、送受信システム、信号処理方法、及び信号処理プログラムを提供することを目的とする。
本発明の受信装置は、２以上の整数個の送信データセットに対してプリコーディング処理を行って生成される送信信号に対して、閾値以上の振幅を除去するクリッピング処理を行い、複数の前記送信信号を同一周波数帯域内において同時又は略同時に出力する送信装置から前記送信信号を受信する受信処理部と、受信した前記送信信号に対して前記プリコーディング処理の逆変換を行うことにより、前記送信データセットと同数の受信データセットを前記送信信号から分離する信号分離部と、前記受信データセットと前記送信信号が送信される伝送路に関する利得情報とに基づいて、前記クリッピング処理による信号歪成分及び雑音成分と、前記送信信号同士の干渉成分とを推定し、推定した前記信号歪成分、前記雑音成分及び前記干渉成分を前記受信データセットから除去することにより、前記送信データセットを推定する送信信号推定部と、を備える。
本発明の送受信システムは、２以上の整数個の送信データセットに対してプリコーディング処理を行って生成される送信信号に対して、閾値以上の振幅を除去するクリッピング処理を行い、複数の前記送信信号を同一周波数帯域内において同時又は略同時に出力する送信装置から前記送信信号を受信する受信処理部と、受信した前記送信信号に対して前記プリコーディング処理の逆変換を行うことにより、前記送信データセットと同数の受信データセットを前記送信信号から分離する信号分離部と、前記受信データセットと前記送信信号が送信される伝送路に関する利得情報とに基づいて、前記クリッピング処理による信号歪成分及び雑音成分と、前記送信信号同士の干渉成分とを推定し、推定した前記信号歪成分、前記雑音成分及び前記干渉成分を前記受信データセットから除去することにより、前記送信データセットを推定する送信信号推定部と、を備える受信装置と、前記送信装置とを備える。
本発明の信号処理方法は、２以上の整数個の送信データセットに対してプリコーディング処理を行って生成される送信信号に対して、閾値以上の振幅を除去するクリッピング処理を行って、複数の前記送信信号を同一周波数帯域内において同時又は略同時に出力する送信装置から前記送信信号を受信することと、受信した前記送信信号に対して前記プリコーディング処理の逆変換を行うことにより、前記送信データセットと同数の受信データセットを前記送信信号から分離することと、前記受信データセットと前記送信信号が送信される伝送路に関する利得情報とに基づいて、前記クリッピング処理による信号歪成分及び雑音成分と、前記送信信号同士の干渉成分とを推定し、推定した前記信号歪成分、前記雑音成分及び前記干渉成分を前記受信データセットから除去することにより、前記送信データセットを推定することと、を備える。
本発明の信号処理プログラムは、２以上の整数個の送信データセットに対してプリコーディング処理を行って生成される送信信号に対して、閾値以上の振幅を除去するクリッピング処理を行って、複数の前記送信信号を同一周波数帯域内において同時又は略同時に出力する送信装置から前記送信信号を受信することと、受信した前記送信信号に対して前記プリコーディング処理の逆変換を行うことにより、前記送信データセットと同数の受信データセットを前記送信信号から分離することと、前記受信データセットと前記送信信号が送信される伝送路に関する利得情報とに基づいて、前記クリッピング処理による信号歪成分及び雑音成分と、前記送信信号同士の干渉成分とを推定し、推定した前記信号歪成分、前記雑音成分及び前記干渉成分を前記受信データセットから除去することにより、前記送信データセットを推定することと、をプロセッサに実行させる。
本発明によれば、ピーク電力の低減と、伝送レートの低下とを両立可能な受信装置、送受信システム、信号処理方法、及び信号処理プログラムを提供することができる。なお、本発明により、当該効果の代わりに、又は当該効果とともに、他の効果が奏されてもよい。
図１は、第１の実施形態に係る送受信システムの運用形態を示す図である。 図２は、第１の実施形態に係る信号処理装置のハードウェア構成を示す図である。 図３は、第１の実施形態に係る送信装置の機能構成を示す機能ブロック図である。 図４は、第１の実施形態に係るクリッピング処理部の機能構成を示す機能ブロック図である。 図５は、第１の実施形態に係る受信装置の機能構成を示す機能ブロック図である。 図６は、第１の実施形態に係る送信信号推定部の機能構成を示す機能ブロック図である。 図７は、第１の実施形態に係る送信信号推定部の詳細な機能構成を示す機能ブロック図である。 図８は、第１の実施形態に係る送信装置における処理の流れを示すフローチャートである。 図９は、第１の実施形態に係る受信装置における処理の流れを示すフローチャートである。 図１０は、第１の実施形態に係る送信データセットの推定値を算出する処理の流れを示すフローチャートである。 図１１は、第１の実施形態に係る受信データセットの補正値を算出する処理の流れを示すフローチャートである。 図１２は、第１の実施形態に係る送信装置に入力した送信ビット系列と、受信装置が出力した受信ビット系列との比較結果を示す図である。 図１３は、第２の実施形態に係る受信装置の概略的な構成を例示するブロック図である。 図１４は、第２の実施形態に係る送受信システムの概略的な構成を例示するブロック図である。
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、同様に説明されることが可能な要素については、同一の又は対応する符号を付することにより重複した説明が省略され得る。
以下に説明される各実施形態は、本発明を実現可能な構成の一例に過ぎない。以下の各実施形態は、本発明が適用される装置の構成や各種の条件に応じて適宜に修正又は変更することが可能である。以下の各実施形態に含まれる要素の組合せの全てが本発明を実現するに必須であるとは限られず、要素の一部を適宜に省略することが可能である。したがって、本発明の範囲は、以下の各実施形態に記載される構成によって限定されるものではない。相互に矛盾のない限りにおいて、実施形態内に記載された複数の構成を組み合わせた構成も採用可能である。
説明は、以下の順序で行われる。
１．本発明の実施形態の概要
２．第１の実施形態
２．１．送受信システムの運用形態
２．２．信号処理装置のハードウェア構成
２．３．送信装置の機能構成
２．４．受信装置の機能構成
２．５．送信装置における処理の流れ
２．６．受信装置における処理の流れ
２．７．送信データセットを推定する処理の流れ
２．８．ピーク電力低減効果
３．第２の実施形態
４．その他の実施形態
＜１．本発明の実施形態の概要＞
まず、本発明の実施形態の概要を説明する。
（１）技術的課題
近年、マイクロ波又はミリ波以上の高周波数帯を用いて通信を行う見通し内（ＬＯＳ：Ｌｉｎｅ‐Ｏｆ‐Ｓｉｇｈｔ）通信システムでは、モバイル通信インフラストラクチャとしての需要の増加に伴って伝送容量の大容量化が求められている。伝送容量の大容量化を実現する技術として、複数の送信アンテナ及び受信アンテナを使用したＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ‐Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ‐Ｏｕｔｐｕｔ）伝送技術が知られている。また、ＭＩＭＯ伝送技術においては、電磁波の軌道角運動量（Ｏｒｂｉｔａｌ Ａｎｇｕｌａｒ Ｍｏｍｅｎｔｕｍ：ＯＡＭ）を活用して多数の信号を多重化することにより大容量化する伝送方法を、ＭＩＭＯ技術によって実現したＯＡＭ‐ＭＩＭＯ伝送技術が注目されている。
例えば、同心円上に複数のアンテナ素子を配置した送信アンテナ及び受信アンテナを用いることによってＯＡＭ‐ＭＩＭＯ伝送を実現する技術が開示されている。非特許文献１では、各同心円上に配置された複数のアンテナ素子を通して伝送される信号に対してプリコーディング処理を施すことによって電磁波のＯＡＭ伝送モードを活用して信号を多重化することにより、ＯＡＭ伝送と同様の多重伝送を実現している。受信装置側では、送信装置側で行われたプリコーディング処理の逆変換を適用することにより、同心円上のアンテナ素子が伝搬する信号に対して干渉なく信号を受信することができる。
ＯＡＭ伝送を含むＭＩＭＯ伝送技術においては、多値ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：直交振幅変調）、又は偏波多重技術などと組み合わせることによって周波数利用効率を大幅に向上させ、通信の大容量化を実現することが期待されている。そのための課題の一つが、複数のアンテナ素子から出力される各送信信号のピーク電力を削減することである。
ＭＩＭＯ伝送においては、伝送路の効率的な利用のため、送信信号に対してプリコーディング処理を施すことが一般的である。例えば、上述したＯＡＭ‐ＭＩＭＯ伝送においては、信号に対して逆離散フーリエ変換で実現されるプリコーディング処理を行ってから信号をアンテナに入力する。このようなプリコーディング処理は、同心円上のアンテナ素子を通して、信号を干渉なく伝送するために必須である。一方で、プリコーディング処理によって、複数の信号が合成されることにより、ピーク電力と平均電力の比率（Ｐｅａｋ ｔｏ Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ：以後、「ＰＡＰＲ」と記載する場合がある）の増大を招く。ＰＡＰＲの増大は、送信アンテナに付随する電力増幅器（パワーアンプ）の利用効率を低下させる原因となるため、ＰＡＰＲを低減することが求められている。
ＰＡＰＲの低減を目的とした技術として、例えば、ＭＩＭＯ伝送において、プリコーディング処理の前工程において位相回転処理を行う方法が開示されている。また、例えば、ＯＡＭ‐ＭＩＭＯ伝送に関して、逆離散フーリエ変換で実現されるプリコーディング処理の前工程において位相回転処理を行う方法が開示されている。
しかしながら、上述した技術における位相回転処理を適用してＰＡＰＲの低減効果を実現するには、多くの位相回転パターンを用意した上で、これらの位相回転パターンの中から最もピーク電力が小さい位相回転パターンを選択する工程が必要となる。さらに、受信装置側で送信データを復元する際には、送信装置側で施した位相回転の情報が必要である。したがって、送信装置から本来伝送するデータ以外に、送信装置側で施した位相回転の情報を伝送する必要がある。このように、上述した技術においては、システム運用の複雑化、及び冗長な情報の伝送によって伝送レートの低下を招くなどの問題がある。
以上の事情に鑑み、本発明は、ピーク電力の低減と、伝送レートの低下とを両立可能な受信装置、送受信システム、信号処理方法、及び信号処理プログラムを提供することを目的とする。
（２）技術的特徴
本発明の実施形態では、例えば、受信装置が、２以上の整数個の送信データセットに対してプリコーディング処理を行って生成される送信信号に対して、閾値以上の振幅を除去するクリッピング処理を行い、複数の前記送信信号を同一周波数帯域内において同時又は略同時に出力する送信装置から前記送信信号を受信する受信処理部と、受信した前記送信信号に対して前記プリコーディング処理の逆変換を行うことにより、前記送信データセットと同数の受信データセットを前記送信信号から分離する信号分離部と、前記受信データセットと前記送信信号が送信される伝送路に関する利得情報とに基づいて、前記クリッピング処理による信号歪成分及び雑音成分と、前記送信信号同士の干渉成分とを推定し、推定した前記信号歪成分、前記雑音成分及び前記干渉成分を前記受信データセットから除去することにより、前記送信データセットを推定する送信信号推定部と、を備える。
これにより、ピーク電力の低減と、伝送レートの低下とを両立可能な受信装置を提供することが可能となる。なお、上述した技術的特徴は本発明の実施形態の具体的な一例であり、当然ながら、本発明の実施形態は上述した技術的特徴に限定されない。
＜２．第１の実施形態＞
＜２．１．送受信システムの運用形態＞
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る送受信システム１０００の運用形態について説明する。図１は、第１の実施形態に係る送受信システム１０００の運用形態を示す図である。送受信システム１０００は、送信装置１、送信アンテナユニット２、受信アンテナユニット３、及び受信装置４を備える。
送信装置１は、送信する信号を送信アンテナユニット２に入力する。送信装置１は、送信する信号に対し、プリコーディング処理及びクリッピング処理を行い、プリコーディング処理及びクリッピング処理後の信号を送信アンテナユニット２に入力する。プリコーディング処理は、同心円状に配置されたアンテナ素子を介して、信号を送信する際に、信号同士の干渉を抑制する目的で行われる処理である。また、クリッピング処理は、予め定めた閾値以上の振幅を削除することにより、送信する信号を増幅するための電力を抑制する目的で行われる処理である。送信装置１が行うプリコーディング処理及びクリッピング処理の詳細については後述する。
送信アンテナユニット２は、アンテナ素子２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８が同心円状に配置されて構成されている。送信装置１は、アンテナ素子２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８のそれぞれに信号を入力する。アンテナ素子２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８は、それぞれ、送信装置１から入力された信号を空間へと放射する。アンテナ素子２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８は、それぞれ、送信装置１から入力された信号を、同時に、又は略同時に放射することができる。なお、送信アンテナユニット２が備えるアンテナ素子の数は、図１に示す以外の数でもよい。
受信アンテナユニット３は、アンテナ素子３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８が同心円状に配置されて構成されている。アンテナ素子３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８が受信した信号は、受信装置４に入力される。なお、受信アンテナユニット３が備えるアンテナ素子の数は、図１に示す以外の数でもよい。
受信装置４は、アンテナ素子３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８が受信した信号に対して、送信装置１で行われたプリコーディング処理の逆変換に相当する処理を行う。また、受信装置４は、逆変換後の信号と、信号が送信される伝送路の利得情報とに基づいて、送信装置１から送信された信号を推定し、推定した信号を出力する。
図１に示すように、送受信システム１０００は、送信側と受信側とにおいて、各々が円上に均等に配置された８個のアンテナ素子を有するＭＩＭＯ伝送システムの一例である、ＯＡＭ‐ＭＩＭＯ伝送システムに相当する。
ＭＩＭＯ伝送においては、伝送路の効率的な利用のため、送信する信号に対してプリコーディング処理を施すことが一般的である。一方で、プリコーディング処理によって、複数の信号を合成することにより、ピーク電力と平均電力との比率（ＰＡＰＲ）が増大する。ＰＡＰＲの増大は、送信アンテナに付随する電力増幅器の利用効率を低下させる原因となるため、ＰＡＰＲを低減することが求められている。
従来、ＰＡＰＲの低減を目的として、送信側で位相回転を行う手法が試行されている。このような手法では、送信装置から送信する信号に加え、送信装置側で施した位相回転の情報を送信する必要があるため、システム運用の複雑化、及び冗長な情報の伝送による伝送レートの低下を招く等の課題が存在する。
このような課題に対し、本実施形態では、ピーク電力の低減と、伝送レートの低下とを両立可能な送受信システムについて説明を行う。
＜２．２．信号処理装置のハードウェア構成＞
続いて、本実施形態に係る送信装置１及び受信装置４等の信号処理装置のハードウェア構成について説明する。図２は、信号処理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
信号処理装置は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）５２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）５３、記憶媒体５４、及びインタフェース（Ｉ／Ｆ）５５がバス５６を介して相互に接続されている。なお、図２に示す以外に、信号処理装置は、キーボード及びマウス等の入力装置、又はディスプレイ等の表示装置を含んでいてもよい。
ＣＰＵ５１は、演算手段であり、信号処理装置全体の動作を制御する。ＲＡＭ５３は、情報の高速な読み書きが可能な揮発性の記憶媒体であり、ＣＰＵ５１が情報を処理する際の作業領域として用いられる。ＲＯＭ５２は、読み出し専用の不揮発性記憶媒体であり、ファームウェア等のプログラムが格納されている。記憶媒体５４は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等の情報の読み書きが可能な不揮発性の記憶媒体であり、ＯＳや各種の制御プログラム、アプリケーション・プログラム等が格納されている。Ｉ／Ｆ５５は、バス５６と各種のハードウェアとを接続し制御する。
このようなハードウェア構成において、送信装置１のＲＯＭ５２に格納されたプログラム、又は、送信装置１の記憶媒体５４から送信装置１のＲＡＭ５３にロードされたプログラムに従って、送信装置１のＣＰＵ５１が演算を行うことにより、送信装置１のソフトウェア制御部が構成される。そして、以上のようにして構成されたソフトウェア制御部と、ハードウェアとの組み合わせによって、送信装置１の機能（図３参照）を実現する機能ブロックが構成される。
また、このようなハードウェア構成において、受信装置４のＲＯＭ５２に格納されたプログラム、又は、受信装置４の記憶媒体５４から受信装置４のＲＡＭ５３にロードされたプログラムに従って、受信装置４のＣＰＵ５１が演算を行うことにより、受信装置４のソフトウェア制御部が構成される。そして、以上のようにして構成されたソフトウェア制御部と、ハードウェアとの組み合わせによって、受信装置４の機能（図４から図６参照）を実現する機能ブロックが構成される。
＜２．３．送信装置の機能構成＞
続いて、図３及び図４を参照して、送信装置１の機能構成について説明する。図３は、第１の実施形態に係る送信装置１の機能構成を示す機能ブロック図である。図４は、送信装置１のクリッピング処理部１５０の機能構成を示す機能ブロック図である。
送信装置１は、直列並列変換処理部１１０、ビット信号変換処理部１２０－１、１２０－２、・・・、１２０－Ｎ、フィルタ処理部１３０－１、１３０－２、・・・、１３０－Ｎ、プリコーディング処理部１４０、クリッピング処理部１５０－１、１５０－２、・・・、１５０－Ｎ、及び送信処理部１６０－１、１６０－２、・・・、１６０－Ｎを備える。なお、ビット信号変換処理部１２０－Ｎ、フィルタ処理部１３０－Ｎ、クリッピング処理部１５０－Ｎ、及び送信処理部１６０－Ｎの数値Ｎは、正の整数である。図３は、Ｎ≧３の正の整数であるときの送信装置１の機能構成を示している。
直列並列変換処理部１１０は、直列並列変換処理部１１０に入力された単一のビット系列に対して、予め設定した数値Ｎと同数の系列に並び替える変換を行い、Ｎ個のビット系列を出力する。直列並列変換処理部１１０は、ビット系列を１個ずつ、ビット信号変換処理部１２０－１、１２０－２、・・・、１２０－Ｎのそれぞれに対して入力する。以後の説明では、数値Ｎを送信アンテナユニット２及び受信アンテナユニット３のアンテナ素子と同数（８個）と仮定するが、並び替えられたビット系列の数は、送信アンテナユニット２のアンテナ素子と同数でなくてもよい。直列並列変換処理部１１０が出力するＮ個のビット系列のそれぞれが、本実施形態の送信データセットの一例である。
ビット信号変換処理部１２０－１、１２０－２、・・・、１２０－Ｎは、入力されたビット系列を複素信号に変換する。以後の説明において、ビット信号変換処理部１２０－１、１２０－２、・・・、１２０－Ｎを区別する必要のないときは、「ビット信号変換処理部１２０」と記載する。ビット信号変換処理部１２０は、ビット系列を符号化するための誤り訂正符号の符号化回路、及び、直交振幅変調（Ｑｕａｄｒａｔｉｃ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＱＡＭ）方式を使う場合には、ビット系列をＱＡＭ信号点へ変換する回路によって実現される。
ビット信号変換処理部１２０－１は、複素信号をフィルタ処理部１３０－１に入力する。ビット信号変換処理部１２０－２は、複素信号をフィルタ処理部１３０－２に入力する。ビット信号変換処理部１２０－Ｎは、複素信号をフィルタ処理部１３０－Ｎに入力する。
フィルタ処理部１３０－１、１３０－２、・・・、１３０－Ｎは、複素信号を所定の周波数帯域を有する送信信号に変換する波形整形フィルタ処理を行い、プリコーディング処理部１４０に入力する。以後の説明において、フィルタ処理部１３０－１、１３０－２、・・・、１３０－Ｎを区別する必要のないときは、「フィルタ処理部１３０」と記載する。フィルタ処理部１３０は、例えば、ルート・レイズド・コサイン（Ｒｏｏｔ Ｒａｉｓｅｄ Ｃｏｓｉｎｅ：ＲＲＣ）フィルタによって、波形整形フィルタ処理を行う。
プリコーディング処理部１４０は、直列並列変換処理部１１０が出力するデータセット数と同数のＮ個の信号系列を合成するプリコーディング処理を行うことにより、送信アンテナユニット２のアンテナ素子と同じＮ個の信号を出力する。プリコーディング処理部１４０は、プリコーディング処理後の信号に含まれる要素を、１個ずつクリッピング処理部１５０－１、１５０－２、・・・、１５０－Ｎのそれぞれに対して入力する。
クリッピング処理部１５０－１、１５０－２、・・・、１５０－Ｎは、それぞれ、絶対値位相分離処理部１５１、比較処理部１５２、及び絶対値位相合成処理部１５３（図４参照）を有する。以後の説明において、クリッピング処理部１５０－１、１５０－２、・・・、１５０－Ｎを区別する必要のないときは、「クリッピング処理部１５０」と記載する。クリッピング処理部１５０は、クリッピング処理部１５０に入力された信号の振幅値が、予め設定した値よりも大きい場合に、超過分の振幅を削除するクリッピング処理を行い、送信信号を出力する。
絶対値位相分離処理部１５１は、クリッピング処理部１５０に入力された送信信号を絶対値成分と位相成分とに分離する。そして、絶対値位相分離処理部１５１は、送信信号から分離した絶対値成分に相当する絶対値Ｓを比較処理部１５２に入力し、送信信号から分離した位相成分に相当する偏角θを絶対値位相合成処理部１５３に入力する。
比較処理部１５２は、絶対値位相分離処理部１５１から入力された絶対値Ｓと、予め設定されている数値Ａ（Ａは正の実数）とを比較し、絶対値Ｓと数値Ａとのうち、数値が小さい一方を出力値Ｓ´として絶対値位相合成処理部１５３に入力する。
絶対値位相合成処理部１５３は、絶対値位相分離処理部１５１から入力された偏角θと、比較処理部１５２の出力値Ｓ´とに基づいて、絶対値位相分離処理部１５１とは逆の変換を行うことにより、送信信号として、絶対値がＳ´であり、かつ偏角がθである複素数値を出力する。
クリッピング処理部１５０－１は、送信信号を送信処理部１６０－１に入力する。クリッピング処理部１５０－２は、送信信号を送信処理部１６０－２に入力する。クリッピング処理部１５０－Ｎは、送信信号を送信処理部１６０－Ｎに入力する。
送信処理部１６０－１、１６０－２、・・・、１６０－Ｎは、ベースバンド信号を高周波の無線信号に変換する回路、及び信号電力を増幅する電力増幅器（Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＰＡ）等を含み、送信信号を電磁波として送信アンテナユニット２に入力する。送信処理部１６０－１は、送信信号をアンテナ素子２１（図１参照）に入力する。送信処理部１６０－２は、送信信号をアンテナ素子２２（図１参照）に入力する。送信処理部１６０－Ｎは、例えば、送信信号をアンテナ素子２８（図１参照）に入力する。以後の説明において、送信処理部１６０－１、１６０－２、・・・、１６０－Ｎを区別する必要のないときは、「送信処理部１６０」と記載する。アンテナ素子２１、２２、・・・、２８は、電磁波を空間へと放射する。
＜２．４．受信装置の機能構成＞
続いて、図５から図７を参照して、受信装置４の機能構成について説明する。図５は、第１の実施形態に係る受信装置４の機能構成を示す機能ブロック図である。図６は、受信装置４に含まれる送信信号推定部４４０の機能構成を示す機能ブロック図である。図７は、送信信号推定部４４０の詳細な機能構成を示す機能ブロック図である。
受信装置４は、受信処理部４１０－１、４１０－２、・・・、４１０－Ｎ、信号分離処理部４２０、フィルタ処理部４３０－１、４３０－２、・・・、４３０－Ｎ、送信信号推定部４４０、ビット信号変換処理部４５０－１、４５０－２、・・・、４５０－Ｎ、及び直列並列変換処理部４６０を備える。なお、受信処理部４１０－Ｎ、フィルタ処理部４３０－Ｎ、及びビット信号変換処理部４５０－Ｎの数値Ｎは、正の整数である。図４は、Ｎ≧３の正の整数であるときの受信装置４の機能構成を示している。
受信処理部４１０－１に対しては、アンテナ素子３１が受信した電磁波が入力される。受信処理部４１０－２に対しては、アンテナ素子３２が受信した電磁波が入力される。受信処理部４１０－Ｎに対しては、アンテナ素子３８が受信した電磁波が入力される。受信処理部４１０－１、４１０－２、・・・、４１０－Ｎは、受信した電磁波を受信信号へと変換する。以後の説明において、受信処理部４１０－１、４１０－２、・・・、４１０－Ｎを区別する必要のないときは、「受信処理部４１０」と記載する。なお、受信装置４においても、数値Ｎを送信アンテナユニット２及び受信アンテナユニット３のアンテナ素子と同数（８個）と仮定するが、数値Ｎは、受信アンテナユニット３のアンテナ素子と同数でなくてもよい。
信号分離処理部４２０は、プリコーディング処理部１４０が行うプリコーディング処理の逆変換に相当する処理を受信アンテナユニット３から受信した信号に対して行うことにより、受信アンテナユニット３のアンテナ素子と同じ数（Ｎ個）の受信信号を出力する。信号分離処理部４２０は、受信信号を１個ずつ、フィルタ処理部４３０－１、４３０－２、・・・、４３０－Ｎのそれぞれに対して入力する。信号分離処理部４２０が出力する受信信号のそれぞれが、本実施形態の受信データセットの一例である。また、信号分離処理部４２０が、本実施形態の信号分離部の一例である。
フィルタ処理部４３０－１、４３０－２、・・・、４３０－Ｎは、ルート・レイズド・コサインフィルタ等の整合フィルタであり、信号分離処理部４２０から受け取った受信信号の信号対雑音電力比を最大化するフィルタ処理を行う。以後の説明において、フィルタ処理部４３０－１、４３０－２、・・・、４３０－Ｎを区別する必要のないときは、「フィルタ処理部４３０」と記載する。フィルタ処理部４３０は、フィルタ処理を行った受信信号を、送信信号推定部４４０に入力する。
送信信号推定部４４０は、フィルタ処理部４３０から受け取った受信信号から、送信装置１におけるクリッピング処理によって生じる信号の歪の補償と、送信装置１から受信装置４に信号を送信する際に生じる信号の干渉とを除去する。送信信号推定部４４０は、信号歪と干渉成分とを除去した後の受信信号に相当するデータセットを、ビット信号変換処理部４５０－１、４５０－２、・・・、４５０－Ｎのそれぞれに対して１個ずつ入力する。
送信信号推定部４４０は、図５に示すように、推定信号出力部４４１－１、４４１－２、・・・、４４１－Ｎと、推定信号出力部４４３－１、４４３－２、・・・、４４３－Ｎと、推定信号出力部４４６－１、４４６－２、・・・、４４６－Ｎと、を有する。なお、推定信号出力部４４１－Ｎ、推定信号出力部４４３－Ｎ、及び推定信号出力部４４６－Ｎの数値Ｎは、正の整数である。図６は、Ｎ≧３の正の整数であるときの送信信号推定部４４０の構成を示している。また、送信信号推定部４４０は、補正信号出力部４４２、４４４を有する。以後の説明において、推定信号出力部４４１－１、４４１－２、・・・、４４１－Ｎを区別する必要のないときは、「推定信号出力部４４１」と記載する。以後の説明において、推定信号出力部４４３－１、４４３－２、・・・、４４３－Ｎを区別する必要のないときは、「推定信号出力部４４３」と記載する。以後の説明において、推定信号出力部４４６－１、４４６－２、・・・、４４６－Ｎを区別する必要のないときは、「推定信号出力部４４６」と記載する。
推定信号出力部４４１は、推定情報算出部４４１１及び推定情報変換部４４１２を含み、送信信号の推定値を出力する。推定信号出力部４４３は、推定情報算出部４４３１及び推定情報変換部４４３２を含み、送信信号の推定値を出力する。推定信号出力部４４６は、推定情報算出部４４６１及び推定情報変換部４４６２を含み、送信信号の推定値を出力する。補正信号出力部４４２は、差分処理部４４２１、干渉信号算出部４４２２、及び補正信号算出部４４２３を含み、受信信号を補正するための補正信号を出力する。補正信号出力部４４４は、差分処理部４４４１、干渉信号算出部４４４２、及び補正信号算出部４４４３を含み、受信信号を補正するための補正信号を出力する。送信信号推定部４４０に含まれる要素の詳細については、後述する。
ビット信号変換処理部４５０－１、４５０－２、・・・、４５０－Ｎは、ビット信号変換処理部１２０が行う処理の逆変換を行うことにより、受信信号をＮ個の受信ビット系列に変換する。以後の説明において、ビット信号変換処理部４５０－１、４５０－２、・・・、４５０－Ｎを区別する必要のないときは、「ビット信号変換処理部４５０」と記載する。ビット信号変換処理部４５０は、受信信号を復号するための誤り訂正符号の復号回路、及び、ＱＡＭ方式を使う場合には、受信信号をＱＡＭ信号点からビット系列へ変換する回路によって実現される。ビット信号変換処理部４５０－１、４５０－２、・・・、４５０－Ｎが出力するビット系列は、直列並列変換処理部４６０に入力される。
直列並列変換処理部４６０は、Ｎ個のビット系列を並び替えて単一のビット系列に変換し、出力する。つまり、直列並列変換処理部４６０は、入力されるデータセットに対して、直列並列変換処理部１１０とは、逆の変換を行う。
本実施形態の送受信システム１０００においては、以上説明したような要素により、信号の送信及び受信が行われる。
＜２．５．送信装置における処理の流れ＞
続いて、送信装置１における処理の流れについて、図８を参照して説明する。図８は、送信装置１における処理の流れを示すフローチャートである。なお、本実施形態において、ハットが付された文字を示す場合、その文字の後に「（ハット）」を記載する。また、本実施形態において、チルダが付された文字を示す場合、その文字の後に「（チルダ）」を記載する。
送信装置１に入力された単一のビット系列からなる情報は、直列並列変換処理部１１０に入力される。ステップＳ１１において、直列並列変換処理部１１０は、単一のビット系列を、Ｎ個のビット系列に並び替える。直列並列変換処理部１１０は、Ｎ個のビット系列に含まれるビット系列を１個ずつ、ビット信号変換処理部１２０－１、１２０－２、・・・、１２０－Ｎのそれぞれに対して入力する。
ステップＳ１２において、ビット信号変換処理部１２０は、直列並列変換処理部１１０から受け取ったビット系列に対して、誤り訂正符号化処理とＱＡＭ信号点への変換処理とを行うことにより、複素信号に変換する。ビット信号変換処理部１２０は、複素信号をフィルタ処理部１３０に入力する。
ステップＳ１３において、フィルタ処理部１３０は、ビット信号変換処理部１２０から受け取った複素信号を、所定の周波数帯域を有するデータセット
Figure 2022178498000002
 に変換する。フィルタ処理部１３０は、ベクトルであるデータセットｘを、プリコーディング処理部１４０に入力する。
ステップＳ１４において、プリコーディング処理部１４０は、ベクトルであるデータセットｘに対して、（式１）に示す演算を行い、
Figure 2022178498000003
 データセット
Figure 2022178498000004
 を得る。
尚、（式１）において、
Figure 2022178498000005
 はサイズがＮ×Ｎの逆離散フーリエ変換行列であり、その（ｉ，ｊ）成分ｆｉ，ｊは、（式２）で与えられる（ｉ，ｊは０からＮ－１の間の整数）。
Figure 2022178498000006
プリコーディング処理部１４０は、ベクトルであるデータセット
Figure 2022178498000007
 の要素（Ｓ０、Ｓ１、・・・、ＳＮ－１）を、１個ずつクリッピング処理部１５０－１、１５０－２、・・・、１５０－Ｎに入力する。
ステップＳ１５において、クリッピング処理部１５０は、プリコーディング処理部１４０から受け取ったベクトルであるデータセットｓの要素に対してクリッピング処理を行う。以後の説明において、プリコーディング処理部１４０から受け取ったベクトルであるデータセットｓの要素を単に「要素ｓ」と記載することがある。
プリコーディング処理部１４０から受け取った要素ｓに対して、クリッピング処理部１５０が行うクリッピング処理について説明する。プリコーディング処理部１４０から受け取った要素ｓは、クリッピング処理部１５０において、まず、絶対値位相分離処理部１５１に入力される。
絶対値位相分離処理部１５１は、要素ｓを絶対値成分と位相成分とに分離する。要素ｓを複素数で表した場合の絶対値をＳ、偏角をθとすると、要素
Figure 2022178498000008
 と表すことができる。絶対値位相分離処理部１５１は、要素ｓに関して、絶対値Ｓを比較処理部１５２に入力し、偏角θを絶対値位相合成処理部１５３に入力する。
続いて、比較処理部１５２は、絶対値位相分離処理部１５１から受け取った絶対値Ｓと予め定めた閾値に相当する数値Ａ（Ａは正の実数値）との大小を比較する。そして、比較処理部１５２は、絶対値Ｓ又は数値Ａのうち、いずれか小さい一方を出力値Ｓ´として、絶対値位相合成処理部１５３に出力する。なお、比較処理部１５２は、絶対値Ｓ＝数値Ａである場合には、数値Ａ＝出力値Ｓ´として絶対値位相合成処理部１５３に出力する。
すなわち、絶対値位相分離処理部１５１から受け取った絶対値Ｓに対して、比較処理部１５２は、
Figure 2022178498000009
 として、出力値Ｓ´を出力する。
絶対値位相合成処理部１５３は、絶対値位相分離処理部１５１から受け取った偏角θと、比較処理部１５２から受け取った出力値Ｓ´とに基づいて、絶対値位相分離処理部１５１とは逆の変換を行い、絶対値がＳ´であり、かつ偏角θとなる複素数値
Figure 2022178498000010
 を出力する。
つまり、クリッピング処理部１５０は、プリコーディング処理部１４０から受け取った要素ｓの絶対値Ｓが、予め定めた閾値（数値Ａ）以上の場合に、その絶対値のみを数値Ａに置換え、かつ位相は変えずに出力する。一方で、クリッピング処理部１５０は、プリコーディング処理部１４０から受け取った要素ｓの絶対値が、予め定めた閾値（数値Ａ）よりも小さい場合には、要素ｓの絶対値Ｓを数値Ａに置き換えることなく出力する。このようにすることにより、送信装置１においては、予め定めた閾値（例えば、数値Ａ）以上の振幅を削除した上で送信信号を出力することが可能となる。クリッピング処理部１５０は、クリッピング処理した要素（Ｓ０、Ｓ１、・・・、ＳＮ－１）を、送信処理部１６０－１、１６０－２、・・・、１６０－Ｎに対して、１個ずつ入力する。
ステップＳ１６において、送信処理部１６０は、クリッピング処理部１５０から受け取った要素ｓに対して、ベースバンド信号から無線信号への変換処理及び電力増幅器による増幅処理を行い、送信信号として送信アンテナユニット２に入力する。送信アンテナユニット２のアンテナ素子２１、２２、・・・、２８は、それぞれ送信処理部１６０から受け取った送信信号を電磁波として空間に放射する。
＜２．６．受信装置における処理の流れ＞
続いて、受信装置４における処理の流れについて図９を参照して説明する。図９は、受信装置４における処理の流れを示すフローチャートである。
アンテナ素子３１、３２、・・・、３８は、送信アンテナユニット２から放射された信号、つまり、送信装置１の送信信号を受信して受信装置４に入力する。アンテナ素子３１が受信した信号は、例えば、受信処理部４１０－１に入力される。また、アンテナ素子３２が受信した信号は、例えば、受信処理部４１０－２に入力される。また、アンテナ素子３８が受信した信号は、例えば、受信処理部４１０－Ｎに入力される。
受信処理部４１０は、受信アンテナユニット３から受け取った信号を、無線信号からベースバンド信号に変換し、信号分離処理部４２０に入力する。ここでは、受信処理部４１０によって信号分離処理部４２０に入力されたベースバンド信号を、データセット
Figure 2022178498000011
 とする。
ステップＳ２１において、信号分離処理部４２０は、プリコーディング処理とは逆の変換を行うことにより、ベクトルであるデータセットｓから送信装置１において合成された信号を分離する。具体的に、信号分離処理部４２０は、ベクトルであるデータセットｓを、（式３）のように演算して
Figure 2022178498000012
 ベクトルであるデータセット
Figure 2022178498000013
 を出力する。信号分離処理部４２０が出力する、ベクトルであるデータセットｘ´が、本実施形態の受信データセットの一例である。ここで、（式３）において、行列
Figure 2022178498000014
 はサイズが、Ｎ×Ｎの離散フーリエ変換行列であって、（式１）中のＮ×Ｎ行列
Figure 2022178498000015
 の共役転置行列となる。また、行列
Figure 2022178498000016
 の（ｉ，ｊ）成分
Figure 2022178498000017
 は（式４）で与えられる（ｉ，ｊは０からＮ－１の間の整数）。
Figure 2022178498000018
 信号分離処理部４２０が出力する信号の要素ｘ０，ｘ１，…，ｘＮ－１のそれぞれは、フィルタ処理部４３０－１、４３０－２、・・・、４３０－Ｎに入力される。以後の説明において、信号分離処理部４２０から受け取ったベクトルであるデータセットｘ´の要素を単に「要素ｘ´」と記載することがある。
ステップＳ２２において、フィルタ処理部４３０は、信号分離処理部４２０から受け取った要素ｘ´に対しての信号対雑音電力比を最大化するフィルタ処理を行う。フィルタ処理部４３０は、フィルタ処理後の要素ｘ´に相当するデータセットｙを送信信号推定部４４０に入力する。
＜２．７．送信データセットを推定する処理の流れ＞
ステップＳ２３において、送信信号推定部４４０は、送信データセットを推定する。ここで、図１０及び図１１を参照して、送信データセットを推定する処理の流れについて説明する。図１０は、送信データセットの推定値を算出する処理の流れを示すフローチャートである。図１１は、受信データセットの補正値を算出する処理の流れを示すフローチャートである。なお、図１０及び図１１に示すフローチャートは、図９のステップＳ２３において行われる工程に相当する。
ステップＳ３１において、推定信号出力部４４１には、フィルタ処理部４３０から受け取ったデータセットｙ、補正信号ｙ（ｅｒｒ）、及び伝送路利得ｈが入力される。なお、伝送路利得ｈは、送信装置１と受信装置４との間の伝送路に関する利得情報に相当し、予め受信装置４に記憶されている情報としてもよい。また、推定信号出力部４４１においては、補正信号ｙ（ｅｒｒ）が、０であるとする。推定信号出力部４４１が、本実施形態の第１推定信号出力部の一例である。
ステップＳ３２において、推定情報算出部４４１１は、フィルタ処理部４３０から受け取ったデータセットｙ、補正信号ｙ（ｅｒｒ）、及び伝送路利得ｈに基づいて、推定データセットｘ（チルダ）を算出する（式５）。推定情報算出部４４１１が、本実施形態の第１推定情報算出部の一例である。また、推定情報算出部４４１１が算出する推定データセットｘ（チルダ）が、本実施形態の第１推定情報の一例である。
Figure 2022178498000019
 （式５）において、
Figure 2022178498000020
 は、伝送路利得ｈの複素共役を表す。また、（式５）において、
Figure 2022178498000021
 は、伝送路利得ｈの絶対値を表す。また、（式５）において、ρは正の実数の範囲で任意に設定可能なパラメータであって、逆誤差伝搬法を用いた学習によって最適と考えられる値に基づいて定められた値である。正の実数の範囲で任意に設定可能なパラメータであるρが、本実施形態の第１パラメータの一例である。
ステップＳ３３において、推定情報変換部４４１２は、推定データセットｘ（チルダ）を、パラメータ付き非線形関数ψτとパラメータ付き非線形関数ｐθとの合成関数
Figure 2022178498000022
 によって変換して、データセット
Figure 2022178498000023
 を得る。
パラメータ付き非線形関数ψτの一例を（式６）に示す。
Figure 2022178498000024
 より正確には、複素数で表現された要素ｘの実部と虚部に対して、（式６）の関数を適用したものとして構成される。
なお、（式６）において、Ｑは、ビット信号変換処理部１２０において設定した変調方式に依存して定まる信号点の集合であって、例えば、ビット信号変換処理部１２０の変調方式が１６ＱＡＭの場合、Ｑ＝｛－３，－１，＋１，＋３｝と定めることができる。また、ＲｅＬＵ（ｘ）は、深層ニューラルネットワークで度々利用される、ｘと０を比較して大きい方を出力する関数である。
（式６）のτｑ（ｑは信号点集合Ｑの元）は、０ではない実数値として任意に設定可能なパラメータであって、誤差逆伝搬法を用いた学習を通して最適と考えられる値に基づいて定められる値である。０ではない実数値として任意に設定可能なパラメータであるτｑが、本実施形態の第２パラメータの一例である。
続いて、パラメータ付き非線形関数ｐθの一具体例を（式７）に示す。
Figure 2022178498000025
 パラメータ付き非線形関数ψτの場合と同様に、複素数で表現された要素ｘの実部と虚部に対して、上記（式７）の関数を適用する。（式７）のｐθ（ｘ）は、次数ｍの多項式であって（ｍは正の整数）、各項の係数
Figure 2022178498000026
 は任意に設定可能なパラメータである。パラメータθ０，θ１，・・・，θｍは、（式６）中のパラメータτｑと同様に、誤差逆伝搬法を用いた学習を通して最適と考えられる値に基づいて定められる値である。パラメータθ０，θ１，・・・，θｍが、本実施形態の第３パラメータの一例である。
ステップＳ３４において、推定信号出力部４４１は、データセットｘ（ハット）を、送信信号の推定値として出力する。推定信号出力部４４１が出力する推定データセットｘ（ハット）が、本実施形態の第１推定値の一例である。また、推定情報変換部４４１２が、本実施形態の第１推定情報変換部の一例である。
このように、推定信号出力部４４１は、（式５）によって算出した推定データセットｘ（チルダ）を、学習パラメータを持つ非線形関数ψτと非線形関数ｐθとを用いて補正した上でデータセットｘ（ハット）を出力する。
推定信号出力部４４１－１、４４１－２、・・・、４４１－Ｎから出力されたデータセットｘ（ハット）は、ベクトルで表すと、データセット
Figure 2022178498000027
 として、補正信号出力部４４２に入力される。
続いて、補正信号出力部４４２における処理の流れについて、図１１を参照して説明する。ステップＳ４１において、補正信号出力部４４２には、ベクトルであるデータセットｘ（ハット）、及びＮ２個の伝送路利得ｈｉ，ｊ（ｉ，ｊは各々０からＮ－１の間の整数）が入力される。なお、Ｎ２個の伝送路利得ｈｉ，ｊのうち、ｉ＝ｊとなるＮ個の情報
Figure 2022178498000028
 のそれぞれは、推定信号出力部４４１－１、４４１－２、・・・、４４１－Ｎにおいてそれぞれ用いられた伝送路利得ｈと一致する。
ステップＳ４２において、差分処理部４４２１は、（式８）の演算を行い、
Figure 2022178498000029
 ベクトルであるデータセットｘ（ハット）に対して送信装置１におけるプリコーディング処理及びクリッピング処理を施したデータと、ベクトルであるデータセットｘ（ハット）との差分データセット
Figure 2022178498000030
 を算出する。差分処理部４４２１が算出するベクトルである差分データセットｘ（ｃ）が、本実施形態の第１差分データセットの一例である。また、差分処理部４４２１が、本実施形態の第１差分処理部の一例である。
なお、（式８）において、行列
Figure 2022178498000031
 は（式１）の離散フーリエ変換行列に相当する。また、（式８）において、
Figure 2022178498000032
 は、（式１）の離散フーリエ変換行列の逆離散フーリエ変換行列であり、プリコーディング処理によって合成された信号成分を分離する処理に相当する。また、γＡ（ｓ）はベクトルｓの要素ごとに、閾値が数値Ａのクリッピング処理（図４参照）を適用する関数を表す。また、データセット
Figure 2022178498000033
 が、プリコーディング処理においてベクトルであるデータセットｘ（ハット）に対して合成された信号成分を分離することにより得られる要素の一例であり、送信装置１におけるクリッピング処理に起因する信号歪成分と雑音成分とを含む要素に相当する。
また、ステップＳ４２において、干渉信号算出部４４２２は、（式８）によって算出した差分信号ｘ（ｃ）と、Ｎ２個の伝送路利得ｈｉ，ｊを（ｉ，ｊ）成分とするＮ×Ｎ行列
Figure 2022178498000034
 とに基づいて、
Figure 2022178498000035
 の演算を行い、送信装置１から受信装置４に送信される信号同士の干渉成分に相当する干渉信号
Figure 2022178498000036
 を算出する。干渉信号算出部４４２２が算出するベクトルである干渉信号ｙ（ｃ）が、本実施形態の第１干渉信号の一例である。また、干渉信号算出部４４２２が、本実施形態の第１干渉信号算出部の一例である。
続いて、ステップＳ４３において、補正信号算出部４４２３は、
Figure 2022178498000037
 の演算を行い、補正信号
Figure 2022178498000038
 を算出する。補正信号算出部４４２３が算出するベクトルである補正信号ｙ（ｅｒｒ）が、本実施形態の第１補正信号の一例である。また、補正信号算出部４４２３が、本実施形態の第１補正信号算出部の一例である。
（式１０）において、
Figure 2022178498000039
 は任意に設定可能なパラメータであって、誤差逆伝搬法を用いた学習を通して最適な値に設定する。補正信号算出部４４２３は、（式１０）によって求めたベクトルである補正信号ｙ（ｅｒｒ）を出力する。
なお、上述したように、推定信号出力部４４１が用いる補正信号ｙ（ｅｒｒ）は、
Figure 2022178498000040
 である。換言すると、推定信号出力部４４１は、フィルタ処理部４３０から受け取ったデータセットｙ、及び伝送路利得ｈに基づいて、推定データセットｘ（チルダ）を算出し、推定データセットｘ（チルダ）を変換することより、推定データセットｘ（ハット）を得ることができる。
推定信号出力部４４３は、補正信号出力部４４２が出力した補正信号ｙ（ｅｒｒ）と、フィルタ処理部４３０の出力信号であるデータセットｙと、伝送路利得ｈとに基づいて、図１０のフローチャートに示す一連の処理を行う。そして、推定信号出力部４４３は、補正信号出力部４４４に、推定データセットｘ（ハット）を出力する。
つまり、推定信号出力部４４３は、（式５）より、フィルタ処理部４３０の出力信号ｙに補正信号出力部４４２が出力した補正信号ｙ（ｅｒｒ）を足し合わせた信号（第１加算信号）と、伝送路利得ｈとに基づいて、推定データセットｘ（ハット）を出力する。推定信号出力部４４３が本実施形態の第２推定信号出力部の一例であり、推定信号出力部４４３から出力される推定データセットｘ（ハット）が、本実施形態の第２推定値の一例である。また、推定情報算出部４４３１が、本実施形態の第２推定情報算出部の一例である。さらに、推定情報算出部４４３１が算出する推定データセットｘ（チルダ）が、本実施形態の第２推定情報の一例である。さらに、推定情報変換部４４３２が、本実施形態の第２推定情報変換部の一例である。
補正信号出力部４４４は、推定信号出力部４４３から受け取った推定データセットｘ（ハット）、及びＮ２個の伝送路利得ｈｉ，ｊ（ｉ，ｊは、各々０からＮ－１の間の整数）に基づいて、図１１のフローチャートに示す一連の処理を行う。そして、補正信号出力部４４４は、補正信号ｙ（ｅｒｒ）を出力する。補正信号出力部４４４が、本実施形態の第２補正信号出力部の一例であり、補正信号出力部４４４が出力する補正信号ｙ（ｅｒｒ）が、本実施形態の第２補正信号の一例である。
また、補正信号出力部４４４に含まれる差分処理部４４４１が、本実施形態の第２差分処理部の一例であり、差分処理部４４４１が算出するベクトルである差分データセットｘ（ｃ）が、本実施形態の第２差分データセットの一例である。さらに、干渉信号算出部４４４２が、本実施形態の第２干渉信号算出部の一例であり、干渉信号算出部４４４２がベクトルである干渉信号ｙ（ｃ）が、本実施形態の第２干渉信号の一例である。さらに、補正信号算出部４４４３が、本実施形態の第２補正信号算出部の一例である。
なお、送信信号推定部４４０において、２以上の正の整数であるｋ番目の推定信号出力部（例えば、推定信号出力部４４６）には、第ｋ－１番目の補正信号出力部（例えば、補正信号出力部４４４）が出力した補正信号ｙ（ｅｒｒ）が入力される。ｋ番目の推定信号出力部（例えば、推定信号出力部４４６）は、第ｋ－１番目の補正信号出力部（例えば、補正信号出力部４４４）が出力した補正信号ｙ（ｅｒｒ）、フィルタ処理部４３０の出力信号ｙ、及び伝送路利得ｈに基づいて、図１０のフローチャートに示す一連の処理を行う。そして、ｋ番目の推定信号出力部（例えば、推定信号出力部４４６）は、推定データセットｘ（ハット）を出力する。
つまり、推定信号出力部４４６は、（式５）より、フィルタ処理部４３０の出力信号ｙに補正信号出力部４４４が出力した補正信号ｙ（ｅｒｒ）を足し合わせた信号（第２加算信号）と、伝送路利得ｈとに基づいて、推定データセットｘ（ハット）を出力する。推定信号出力部４４６が本実施形態の第３推定信号出力部の一例であり、推定信号出力部４４６から出力される推定データセットｘ（ハット）が、本実施形態の第３推定値の一例である。また、推定情報算出部４４６１が、本実施形態の第３推定情報算出部の一例である。さらに、推定情報算出部４４６１が算出する推定データセットｘ（チルダ）が、本実施形態の第３推定情報の一例である。さらに、推定情報変換部４４６２が、本実施形態の第３推定情報変換部の一例である。
本実施形態では、ｋ番目の推定信号出力部（例えば、推定信号出力部４４６）の推定データセットｘ（ハット）が、送信信号推定部４４０から出力されたと仮定して、図９に戻って説明を続ける。
ステップＳ２４において、ビット信号変換処理部４５０は、ビット信号変換処理部１２０が行う処理の逆変換を行うことにより、送信信号推定部４４０から受け取った推定データセットｘ（ハット）をＮ個の受信ビット系列に変換する。
ステップＳ２５において、直列並列変換処理部４６０は、Ｎ個のビット系列を並び替えて単一のビット系列に変換し、出力する。
以上説明したように、本実施形態の送受信システム１０００においては、送信装置１から受信装置４に対して信号を送信する際に、送信する信号に対してプリコーディング処理及びクリッピング処理を行う。また、受信装置４においては、送信装置１において送信する信号に対して施された処理に関する情報が無くとも、送信装置１から送信された信号を推定可能であるため、送信装置から信号を送信する際に、冗長な情報を送信する必要がなくなる。
＜２．８．ピーク電力低減効果＞
続いて、本実施形態の送受信システム１０００におけるピーク電力低減効果について具体例を用いて説明する。図１２は、送受信システム１０００において、送信装置１に入力した送信ビット系列と、受信装置４が出力した受信ビット系列との比較結果を示す図である。図１２は、送信装置１に入力した送信ビット系列と、受信装置４が出力した受信ビット系列とを比較して算出したビット誤り確率（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ：ＢＥＲ）をグラフ化した図を示している。
送信装置１のビット信号変換処理部１２０における変調方法を１６ＱＡＭとし、フィルタ処理部１３０における波形整形フィルタがロールオフ係数０．１のＲＲＣフィルタであると仮定した場合、送信装置１が出力する送信信号と平均信号電力との比は、最大１０ｄＢ以上となる。クリッピング処理部１５０によって、最大振幅値Ａを実効値の１．６倍とした場合、ＰＡＰＲは、およそ４ｄＢ（≒２０×ｌｏｇ１０１．６）に低減することが可能である。しかしながら、一方で、およそ１０％の送信信号が、クリッピング処理による歪の影響を受けることになる。
図１２では、受信装置４が受信した送信信号に対して、推定信号出力部４４１、補正信号出力部４４２、推定信号出力部４４３、補正信号出力部４４４、推定信号出力部４４６による処理を行った後の受信信号に関するＢＥＲを示している。なお、パラメータρ、パラメータτｑ、パラメータθ０，θ１，・・・，θｍは、それぞれ、ランダムなサンプルデータを使い、バッチサイズ８１９２シンボル、エポック数１００００と仮定し、誤差逆伝搬法によって学習した結果得られるパラメータであるとする。
図１２のグラフの横軸は、加法的ガウス雑音通信路に関する信号対雑音電力比（Ｓｉｇｎａｌ－ｔｏ－Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ：ＳＮＲ）を表しており、縦軸は、ＢＥＲを表している。また、図１２では、本実施形態に係る受信装置４におけるＢＥＲ特性を黒い三角形のマーカーで示し、送信信号推定部４４０に相当する要素を含まない参考例としての従来の受信装置におけるＢＥＲ特性を黒い丸のマーカーで示している。
図１２に示すように、参考例の受信装置は、送信装置におけるクリッピング処理によって、実効値の１．６倍以上の信号成分が制限されている影響を受けて、ＳＮＲの増加に対するＢＥＲの低下量が小さい。一方で、本実施形態の受信装置４は、ＳＮＲの増加に対してＢＥＲが低下しており、参考例と比較して、送信装置１におけるクリッピング処理の影響が少ないことが観測できる。
図１２に示すように、本実施形態の送受信システム１０００においては、クリッピング処理を行った上で信号を送信した場合であっても、通信品質を大幅に劣化させることなく、送信信号のＰＡＰＲを低減することができる。上述したように、受信装置４においては、送信装置１において送信する信号に対して施された処理に関する情報が無くとも、送信装置１から送信された信号を推定可能であるため、送信装置から信号を送信する際に、冗長な情報を送信する必要がない。したがって、本実施形態では、ＭＩＭＯ伝送等の送受信システムにおいて、ピーク電力の低減と、伝送レートの低下とを両立することが可能である。
＜３．第２の実施形態＞
次いで、図１３及び図１４を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。上述した第１の実施形態は具体的な実施形態であるが、第２の実施形態はより一般化された実施形態である。以下の第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の技術的効果が奏される。
図１３は、本発明の第２の実施形態に係る受信装置４Ａの概略的な構成を例示するブロック図である。受信装置４Ａは、受信処理部４１０Ａ、信号分離部４２０Ａ、及び送信信号推定部４４０Ａを備える。
受信処理部４１０Ａは、２以上の整数個の送信データセットに対してプリコーディング処理を行って生成される送信信号に対して、閾値以上の振幅を除去するクリッピング処理を行い、送信信号を同一周波数帯域内において同時又は略同時に出力する送信装置（例えば、図１４の送信装置１Ａ）から送信信号を受信する。
信号分離部４２０Ａは、受信した送信信号に対してプリコーディング処理の逆変換を行うことにより、送信データセットと同数の受信データセットを送信信号から分離する。
送信信号推定部４４０Ａは、受信データセットと送信信号が送信される伝送路に関する利得情報とに基づいて、クリッピング処理による信号歪成分及び雑音成分と、送信信号同士の干渉成分とを推定し、推定した信号歪成分、雑音成分及び干渉成分を受信データセットから除去することにより、送信データセットを推定する。
図１４は、本発明の第２の実施形態に係る送受信システム１０００Ａの概略的な構成を例示するブロック図である。送受信システム１０００Ａは、送信装置１Ａ、及び受信装置４Ａを備える。
－第１の実施形態との関係
一例として、第２の実施形態に係る受信装置４Ａが、第１の実施形態に係る受信装置４の動作を実行してもよい。以上の場合、第１の実施形態についての説明が第２の実施形態にも適用可能である。なお、第２の実施形態は以上の例に限定されるものではない。
＜４．その他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。これらの実施形態は例示にすぎないということ、及び、本発明のスコープ及び精神から逸脱することなく様々な変形が可能であるということは、当業者に理解されるであろう。
例えば、本明細書に記載されている処理におけるステップは、必ずしもフローチャートに記載された順序に沿って時系列に実行されなくてよい。例えば、処理におけるステップは、フローチャートとして記載した順序と異なる順序で実行されても、並列的に実行されてもよい。また、処理におけるステップの一部が削除されてもよく、さらなるステップが処理に追加されてもよい。
また、本明細書において説明した受信装置４の構成要素（例えば、受信処理部４１０、信号分離処理部４２０、及び送信信号推定部４４０に相当する要素）を備える装置が提供されてもよい。また、上記構成要素の処理を含む方法が提供されてもよく、上記構成要素の処理をプロセッサに実行させるためのプログラムが提供されてもよい。また、当該プログラムを記録したコンピュータに読み取り可能な非一時的記録媒体（Non-transitory computer readable medium）が提供されてもよい。当然ながら、このような装置、モジュール、方法、プログラム、及びコンピュータに読み取り可能な非一時的記録媒体も本発明に含まれる。
上記実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
（付記１）
２以上の整数個の送信データセットに対してプリコーディング処理を行って生成される送信信号に対して、閾値以上の振幅を除去するクリッピング処理を行い、複数の前記送信信号を同一周波数帯域内において同時又は略同時に出力する送信装置から前記送信信号を受信する受信処理部と、
受信した前記送信信号に対して前記プリコーディング処理の逆変換を行うことにより、前記送信データセットと同数の受信データセットを前記送信信号から分離する信号分離部と、
前記受信データセットと前記送信信号が送信される伝送路に関する利得情報とに基づいて、前記クリッピング処理による信号歪成分及び雑音成分と、前記送信信号同士の干渉成分とを推定し、推定した前記信号歪成分、前記雑音成分及び前記干渉成分を前記受信データセットから除去することにより、前記送信データセットを推定する送信信号推定部と、を備える、
受信装置。
（付記２）
前記送信信号推定部は、
前記受信データセットと、前記利得情報とに基づいて、前記送信データの第１推定値を出力する第１推定信号出力部と、
前記第１推定値及び前記利得情報に基づいて前記信号歪成分と前記雑音成分とを示す第１差分データセットを推定し、前記第１差分データセット及び前記利得情報に基づいて前記干渉成分を示す第１干渉信号を推定し、前記第１差分データセット及び前記第１干渉信号に基づいて前記受信データセットを補正するための第１補正信号を出力する第１補正信号出力部と、
前記第１補正信号を前記受信データセットに足し合わせた第１加算信号と、前記利得情報とに基づいて、前記送信データセットの第２推定値を出力する第２推定信号出力部と、
前記第２推定値及び前記利得情報に基づいて前記信号歪成分と前記雑音成分とを示す第２差分データセットを推定し、前記第２差分データセット及び前記利得情報に基づいて前記干渉成分を示す第２干渉信号を推定し、前記第２差分データセット及び前記第２干渉信号に基づいて前記受信データセットを補正するための第２補正信号を出力する第２補正信号出力部と、
前記第２補正信号を前記受信データセットに足し合わせた第２加算信号と、前記利得情報とに基づいて、前記送信データセットの第３推定値を出力する第３推定信号出力部と、
を備える、
付記１に記載の受信装置。
（付記３）
前記第１推定信号出力部は、
前記受信データセットと、前記利得情報と、正の実数である第１パラメータとに基づいて、前記送信信号に関する第１推定情報を算出する第１推定情報算出部と、
ゼロではない実数である第２パラメータ、及び、次数が正の整数の多項式である第３パラメータによって前記第１推定情報を前記第１推定値に変換する第１推定情報変換部と、を有し、
前記第２推定信号出力部は、
前記第１補正信号と、前記利得情報と、前記第１パラメータとに基づいて、前記送信信号に関する第２推定情報を算出する第２推定情報算出部と、
前記第２パラメータ及び前記第３パラメータによって前記第２推定情報を前記第２推定値に変換する第２推定情報変換部と、を有し、
前記第３推定信号出力部は、
前記第２補正信号と、前記利得情報と、前記第１パラメータとに基づいて、前記送信信号に関する第３推定情報を算出する第３推定情報算出部と、
前記第２パラメータ及び前記第３パラメータによって前記第３推定情報を前記第３推定値に変換する第３推定情報変換部と、を有する、
付記２に記載の受信装置。
（付記４）
前記第２パラメータ及び前記第３パラメータは、
誤差逆伝搬法を用いた学習によって定まるパラメータである、
付記３に記載の受信装置。
（付記５）
前記第１補正信号出力部は、
前記第１推定値に対して前記プリコーディング処理及び前記クリッピング処理を行った後、前記プリコーディング処理において前記第１推定値に対して合成された信号成分を分離することにより得られる要素と、前記第１推定値とに基づいて前記第１差分データセットを算出する第１差分処理部と、
前記第１差分データセットと、前記利得情報とに基づいて前記第１干渉信号を算出する第１干渉信号算出部と、
前記第１推定値と、前記第１干渉信号と、前記利得情報とに基づいて、前記第１補正信号を算出する第１補正信号算出部と、を有し、
前記第２補正信号出力部は、
前記第２推定値に対して前記プリコーディング処理及び前記クリッピング処理を行った後、前記第２推定値に対して前記プリコーディング処理において前記第２推定値に対して合成された信号成分を分離することにより得られる要素と、前記第２推定値とに基づいて前記第２差分データセットを算出する第２差分処理部と、
前記第２差分データセットと、前記利得情報とに基づいて前記第２干渉信号を算出する第２干渉信号算出部と、
前記第２推定値と、前記第２干渉信号と、前記利得情報とに基づいて、前記第２補正信号を算出する第２補正信号算出部と、を有する、
付記２から４のいずれか１項に記載の受信装置。
（付記６）
前記閾値は、予め定められた数値であり、
前記クリッピング処理は、
信号の振幅が前記数値を超えた場合に、位相を変更することなく前記信号の振幅を前記数値に置き換える処理である、
付記１から５のいずれか１項に記載の受信装置。
（付記７）
複数のアンテナ素子が同心円状に配置されたアンテナユニットを備え、
前記受信処理部は、前記アンテナユニットを介して前記送信信号を受信する、
付記１から６のいずれか１項に記載の受信装置。
（付記８）
付記１から６のいずれか１項に記載の受信装置と、
前記送信装置と、を備える、
送受信システム。
（付記９）
２以上の整数個の送信データセットに対してプリコーディング処理を行って生成される送信信号に対して、閾値以上の振幅を除去するクリッピング処理を行って、複数の前記送信信号を同一周波数帯域内において同時又は略同時に出力する送信装置から前記送信信号を受信することと、
受信した前記送信信号に対して前記プリコーディング処理の逆変換を行うことにより、前記送信データセットと同数の受信データセットを前記送信信号から分離することと、
前記受信データセットと前記送信信号が送信される伝送路に関する利得情報とに基づいて、前記クリッピング処理による信号歪成分及び雑音成分と、前記送信信号同士の干渉成分とを推定し、推定した前記信号歪成分、前記雑音成分及び前記干渉成分を前記受信データセットから除去することにより、前記送信データセットを推定することと、を備える、
信号処理方法。
（付記１０）
２以上の整数個の送信データセットに対してプリコーディング処理を行って生成される送信信号に対して、閾値以上の振幅を除去するクリッピング処理を行って、複数の前記送信信号を同一周波数帯域内において同時又は略同時に出力する送信装置から前記送信信号を受信することと、
受信した前記送信信号に対して前記プリコーディング処理の逆変換を行うことにより、前記送信データセットと同数の受信データセットを前記送信信号から分離することと、
前記受信データセットと前記送信信号が送信される伝送路に関する利得情報とに基づいて、前記クリッピング処理による信号歪成分及び雑音成分と、前記送信信号同士の干渉成分とを推定し、推定した前記信号歪成分、前記雑音成分及び前記干渉成分を前記受信データセットから除去することにより、前記送信データセットを推定することと、をプロセッサに実行させる、
信号処理プログラム。
ピーク電力の低減と、伝送レートの低下とを両立可能な受信装置、送受信システム、信号処理方法、及び信号処理プログラムを提供する。
１、１Ａ 送信装置
２ 送信アンテナユニット
３ 受信アンテナユニット
４、４Ａ 受信装置
１１０ 直列並列変換処理部
１２０ ビット信号変換処理部
１３０ フィルタ処理部
１４０ プリコーディング処理部
１５０ クリッピング処理部
１５１ 絶対値位相分離処理部
１５２ 比較処理部
１５３ 絶対値位相合成処理部
１６０ 送信処理部
４１０、４１０Ａ 受信処理部
４２０ 信号分離処理部
４２０Ａ 信号分離部
４３０ フィルタ処理部
４４０、４４０Ａ 送信信号推定部
４４１ 推定信号出力部
４４２ 補正信号出力部
４４３ 推定信号出力部
４４４ 補正信号出力部
４４６ 推定信号出力部
４５０ ビット信号変換処理部
４６０ 直列並列変換処理部
１０００、１０００Ａ 送受信システム
４４１１ 推定情報算出部
４４１２ 推定情報変換部
４４２１ 差分処理部
４４２２ 干渉信号算出部
４４２３ 補正信号算出部
４４３１ 推定情報算出部
４４３２ 推定情報変換部
４４４１ 差分処理部
４４４２ 干渉信号算出部
４４４３ 補正信号算出部
４４６１ 推定情報算出部
４４６２ 推定情報変換部

Claims (10)

  1. ２以上の整数個の送信データセットに対してプリコーディング処理を行って生成される送信信号に対して、閾値以上の振幅を除去するクリッピング処理を行い、複数の前記送信信号を同一周波数帯域内において同時又は略同時に出力する送信装置から前記送信信号を受信する受信処理部と、
    受信した前記送信信号に対して前記プリコーディング処理の逆変換を行うことにより、前記送信データセットと同数の受信データセットを前記送信信号から分離する信号分離部と、
    前記受信データセットと前記送信信号が送信される伝送路に関する利得情報とに基づいて、前記クリッピング処理による信号歪成分及び雑音成分と、前記送信信号同士の干渉成分とを推定し、推定した前記信号歪成分、前記雑音成分及び前記干渉成分を前記受信データセットから除去することにより、前記送信データセットを推定する送信信号推定部と、を備える、
    受信装置。
  2. 前記送信信号推定部は、
    前記受信データセットと、前記利得情報とに基づいて、前記送信データセットの第１推定値を出力する第１推定信号出力部と、
    前記第１推定値及び前記利得情報に基づいて前記信号歪成分と前記雑音成分とを示す第１差分データセットを推定し、前記第１差分データセット及び前記利得情報に基づいて前記干渉成分を示す第１干渉信号を推定し、前記第１差分データセット及び前記第１干渉信号に基づいて前記受信データセットを補正するための第１補正信号を出力する第１補正信号出力部と、
    前記第１補正信号を前記受信データセットに足し合わせた第１加算信号と、前記利得情報とに基づいて、前記送信データセットの第２推定値を出力する第２推定信号出力部と、
    前記第２推定値及び前記利得情報に基づいて前記信号歪成分と前記雑音成分とを示す第２差分データセットを推定し、前記第２差分データセット及び前記利得情報に基づいて前記干渉成分を示す第２干渉信号を推定し、前記第２差分データセット及び前記第２干渉信号に基づいて前記受信データセットを補正するための第２補正信号を出力する第２補正信号出力部と、
    前記第２補正信号を前記受信データセットに足し合わせた第２加算信号と、前記利得情報とに基づいて、前記送信データセットの第３推定値を出力する第３推定信号出力部と、
    を備える、
    請求項１に記載の受信装置。
  3. 前記第１推定信号出力部は、
    前記受信データセットと、前記利得情報と、正の実数である第１パラメータとに基づいて、前記送信信号に関する第１推定情報を算出する第１推定情報算出部と、
    ゼロではない実数である第２パラメータ、及び、次数が正の整数の多項式である第３パラメータによって前記第１推定情報を前記第１推定値に変換する第１推定情報変換部と、を有し、
    前記第２推定信号出力部は、
    前記第１補正信号と、前記利得情報と、前記第１パラメータとに基づいて、前記送信信号に関する第２推定情報を算出する第２推定情報算出部と、
    前記第２パラメータ及び前記第３パラメータによって前記第２推定情報を前記第２推定値に変換する第２推定情報変換部と、を有し、
    前記第３推定信号出力部は、
    前記第２補正信号と、前記利得情報と、前記第１パラメータとに基づいて、前記送信信号に関する第３推定情報を算出する第３推定情報算出部と、
    前記第２パラメータ及び前記第３パラメータによって前記第３推定情報を前記第３推定値に変換する第３推定情報変換部と、を有する、
    請求項２に記載の受信装置。
  4. 前記第２パラメータ及び前記第３パラメータは、
    誤差逆伝搬法を用いた学習によって定まるパラメータである、
    請求項３に記載の受信装置。
  5. 前記第１補正信号出力部は、
    前記第１推定値に対して前記プリコーディング処理及び前記クリッピング処理を行った後、前記プリコーディング処理において前記第１推定値に対して合成された信号成分を分離することにより得られる要素と、前記第１推定値とに基づいて前記第１差分データセットを算出する第１差分処理部と、
    前記第１差分データセットと、前記利得情報とに基づいて前記第１干渉信号を算出する第１干渉信号算出部と、
    前記第１推定値と、前記第１干渉信号と、前記利得情報とに基づいて、前記第１補正信号を算出する第１補正信号算出部と、を有し、
    前記第２補正信号出力部は、
    前記第２推定値に対して前記プリコーディング処理及び前記クリッピング処理を行った後、前記第２推定値に対して前記プリコーディング処理において前記第２推定値に対して合成された信号成分を分離することにより得られる要素と、前記第２推定値とに基づいて前記第２差分データセットを算出する第２差分処理部と、
    前記第２差分データセットと、前記利得情報とに基づいて前記第２干渉信号を算出する第２干渉信号算出部と、
    前記第２推定値と、前記第２干渉信号と、前記利得情報とに基づいて、前記第２補正信号を算出する第２補正信号算出部と、を有する、
    請求項２から４のいずれか１項に記載の受信装置。
  6. 前記閾値は、予め定められた数値であり、
    前記クリッピング処理は、
    信号の振幅が前記数値を超えた場合に、位相を変更することなく前記信号の振幅を前記数値に置き換える処理である、
    請求項１から５のいずれか１項に記載の受信装置。
  7. 複数のアンテナ素子が同心円状に配置されたアンテナユニットを備え、
    前記受信処理部は、前記アンテナユニットを介して前記送信信号を受信する、
    請求項１から６のいずれか１項に記載の受信装置。
  8. 請求項１から６のいずれか１項に記載の受信装置と、
    前記送信装置と、を備える、
    送受信システム。
  9. ２以上の整数個の送信データセットに対してプリコーディング処理を行って生成される送信信号に対して、閾値以上の振幅を除去するクリッピング処理を行って、複数の前記送信信号を同一周波数帯域内において同時又は略同時に出力する送信装置から前記送信信号を受信することと、
    受信した前記送信信号に対して前記プリコーディング処理の逆変換を行うことにより、前記送信データセットと同数の受信データセットを前記送信信号から分離することと、
    前記受信データセットと前記送信信号が送信される伝送路に関する利得情報とに基づいて、前記クリッピング処理による信号歪成分及び雑音成分と、前記送信信号同士の干渉成分とを推定し、推定した前記信号歪成分、前記雑音成分及び前記干渉成分を前記受信データセットから除去することにより、前記送信データセットを推定することと、を備える、
    信号処理方法。
  10. ２以上の整数個の送信データセットに対してプリコーディング処理を行って生成される送信信号に対して、閾値以上の振幅を除去するクリッピング処理を行って、複数の前記送信信号を同一周波数帯域内において同時又は略同時に出力する送信装置から前記送信信号を受信することと、
    受信した前記送信信号に対して前記プリコーディング処理の逆変換を行うことにより、前記送信データセットと同数の受信データセットを前記送信信号から分離することと、
    前記受信データセットと前記送信信号が送信される伝送路に関する利得情報とに基づいて、前記クリッピング処理による信号歪成分及び雑音成分と、前記送信信号同士の干渉成分とを推定し、推定した前記信号歪成分、前記雑音成分及び前記干渉成分を前記受信データセットから除去することにより、前記送信データセットを推定することと、をプロセッサに実行させる、
    信号処理プログラム。
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