JP4776692B2 - 信号分離装置及び信号分離方法 - Google Patents

Description

本発明は、信号分離装置および信号分離方法に関し、特に、ＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）方式の無線受信装置で使用される信号分離装置および信号分離方法に関する。

従来のＱＲＭ−ＭＬＤ法（ＱＲ分解とＭアルゴリズムを用いた最尤判定法（ＭＬＤ：Maximum Likelihood Detection））による信号分離を行なう受信機として、特許文献１に開示されているものがある。同文献に示される受信機は、図１に示されるように、複数の受信アンテナ１０−１，１０−２，１０−３，１０−４と、チャネル推定部２０と、ランク付け部３０と、並べ換え部４０と、ＱＲ分解部５０と、信号変換部６０と、最尤判定部７０と、尤度出力部８０とを有する。最尤判定部７０は、４つの判定部７２−１，７２−２，７２−３，７２−４を有する。判定部の数は、送信信号数に合わせて設けられる。

各判定部は同様な処理ブロックを有するので、第４の判定部７２−４がそれらを代表して説明される。判定部は、シンボルレプリカ生成部７４−４と、二乗ユークリッド距離算出部７６−４と、生き残りシンボル候補選択部７８−４とを有する。ここで、信号ｘ＝（ｘ_１．．．ｘ_４）^Ｔが、１６ＱＡＭの変調方式で４本の送信アンテナからそれぞれ送信されるものとする（上付文字の記号Ｔは、転置を表す。）。信号ｘは送信信号ベクトルとも呼ばれ、１つのシンボルを構成するものとする。ｘ_１，ｘ_２，ｘ_３，ｘ_４は送信信号又はベクトル成分とも呼ばれる。

チャネル推定部２０は、送信及び受信の双方の側で既知のパイロット信号を含む受信信号に基づいて、チャネルインパルス応答値（ＣＩＲ：ｃｈａｎｎｅｌ ｉｍｐｌｕｓｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）又はチャネル推定値を求める。チャネル推定値ｈ_ｎｍを行列要素とする行列Ｈは、チャネル行列と呼ばれる。但し、ｈ_ｎｍはｍ番目の送信アンテナとｎ番目の受信アンテナ間のチャネル推定値を表す。

ランク付け部３０は、受信された複数の受信信号ｙ_１，．．．，ｙ_４を電力の大きさの順に格付け又はランキングする。

並べ換え部４０は、複数の受信信号の並ぶ順序をＱＲ分解部５０及び信号変換部６０に通知する。

ＱＲ分解部５０は、チャネル推定部２０で求められたチャネル行列Ｈが、ユニタリ行列Ｑ及び上三角行列Ｒの積で表現されるように、行列Ｑ，Ｒを求める（Ｈ＝ＱＲ）。この場合におけるユニタリ行列Ｑは、Ｑ^ＨＱ＝ＱＱ^Ｈ＝Ｉを満たし、正方行列であってもよいし、行数及び列数が異なっていてもよい。上付き文字のＨは共役転置を表し、Ｉは単位行列を表す。

信号変換部６０は、受信信号ベクトルｙ＝（ｙ_１．．．ｙ_４）^Ｔに、ユニタリ行列Ｑの共役転置行列Ｑ^Ｈを乗算することで、信号変換を行なう。送信信号及び受信信号の間には、ｙ＝Ｈｘ＝ＱＲｘ が成立する。この式に左からＱ^Ｈを乗算すると、左辺は、Ｑ^Ｈｙ＝ｚとなり、右辺は、Ｑ^ＨＱＲｘ＝Ｒｘとなるので、送信及び受信信号の関係は、ｚ＝Ｒｘのように表現できる。但し、ｚ＝（ｚ_１．．．ｚ_４）^Ｔ＝Ｑ^Ｈｙである。ｚはユニタリ変換後の受信信号ベクトルと呼ばれる。

受信ベクトルｚの各要素は、
ｚ_１＝ｒ_１１ｘ_１＋ｒ_１２ｘ_２＋ｒ_１３ｘ_３＋ｒ_１４ｘ_４
ｚ_２＝ｒ_２２ｘ_２＋ｒ_２３ｘ_３＋ｒ_２４ｘ_４
ｚ_３＝ｒ_３３ｘ_３＋ｒ_３４ｘ_４
ｚ_４＝ｒ_４４ｘ_４
と書ける。

最尤判定部７０は、最尤判定法（ＭＬＤ法）により、送信信号の候補（シンボル候補とも言及される。）を絞り込む、即ち候補数を減らす。判定部７２−４のシンボルレプリカ生成部７４−４は、上三角行列Ｒの行列要素を用いて、受信信号ｙ_４に対応する送信信号の候補を生成する。候補数は例えばＣ個で固定的に設定されている。

二乗ユークリッド距離算出部７６−４は、変換後の受信信号ｚ_４と、Ｃ個の信号点の候補との二乗ユークリッド距離を算出する。二乗ユークリッド距離は、尤度を計算する際の基礎となるメトリックを表す。二乗ユークリッド距離の小さい候補が、送信されたシンボルに近いものとして判断される。

生き残りシンボル候補選択部７８−４は、各候補に対する二乗ユークリッド距離に基づいて、Ｓ_１（≦Ｃ）個の候補を、生き残り候補として出力する。

尤度出力部８０は、最終段の生き残りシンボル候補選択部から出力された候補の尤度又は確からしさを算出する。より具体的には、この尤度は、対数尤度比（ＬＬＲ：Log Likelihood Ratio）で表現される。尤度出力部８０からの出力は、信号分離結果を表し、後段の復調部（例えば、ターボデコーダ）へ伝送される。

動作が次に説明される。受信機は、送信信号を４本の受信アンテナで受信信号ｙ_１〜ｙ_４として受信する。それらはチャネル推定部２０及び信号変換部６０に与えられる。チャネル推定部２０、ランク付け部３０及び並べ換え部４０により、複数の受信信号の並ぶ順序が決定される。ここでは、受信電力の大きさの順に受信信号が並べられ、簡単のため、ｘ_１，ｘ_２，ｘ_３，ｘ_４の順に受信電力が大きくなっているものとする。受信信号は、信号変換部６０により、ｚ＝（ｚ_１．．．ｚ_４）^Ｔ＝Ｑ^Ｈｙ のようにユニタリ変換され、変換後の信号が最尤判定部７０に入力される。

最尤判定部７０における第１段階（第１ステージ）では、初期設定に相当する処理が判定部７２−４にて行なわれる。この段階では、上記のｚ_４に関する式に着目する。行列要素ｒ_４４は既知であり、ｚ_４は他の信号と干渉しておらず、１つの送信信号ｘ_４にのみ依存していることが分かる。従って、送信信号ｘ_４については、高々１６通りの信号点の候補しかない。シンボルレプリカ生成部７４−４は、ｘ_４に関する１６個（Ｃ＝１６）の信号点の候補を生成する。言い換えれば、信号のコンスタレーション（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）上の１６個の信号点が選択される。これらの候補と第４の変換後の受信信号ｚ_４との二乗ユークリッド距離が、二乗ユークリッド距離算出部７６−４で算出され、距離の小さい順にＳ_１個の候補が選択され、それらは生き残り候補となる。

第２段階（第２ステージ）は、判定部７２−３にて行なわれる。ここでは、ｚ_３に関する式に着目する。行列要素ｒ_３３，ｒ_３４は既知であり、ｘ_４には１６通りの候補があり、ｘ_３についても１６通りの信号点の候補が存在する。ｘ_３に関する新たな信号点として１６個の信号点が、シンボルレプリカ生成部７４−３により導入される。従って、１６×１６＝２５６通りの信号点の組合せがあり得る（２５６個の候補がある。）。これらの候補と第３の受信信号z_３との２５６通りの二乗ユークリッド距離が算出され、その値の小さい順に１６個（Ｓ_２＝１６）の組合せを選択することで、候補が絞り込まれる。

第３段階（第３ステージ）は、判定部７２−２にて、同様な処理が行なわれる。この段階では、ｚ_２に関する式に着目する。行列要素ｒ_２２，ｒ_２３，ｒ_２4は既知であり、送信信号ｘ_３，ｘ_４の組合せは前段で１６通りの候補に絞られており、ｘ_２については１６通りの信号点の候補が存在する。このため、シンボルレプリカ生成部７４−２は、ｘ_２に関する１６個の候補を生成する。この場合も、２５６通りの信号点の組合せの中から、二乗ユークリッド距離の小さい１６通り（Ｓ_３＝１６）の候補を選択することで、候補が絞り込まれる。

第４段階（第４ステージ、ここでは、最終ステージ）は、判定部７２−１にて、同様な処理が行なわれる。この段階では、ｚ_１に関する式に着目する。行列要素ｒ_１１，ｒ_１２，ｒ_１３，ｒ_１４は既知であり、送信信号ｘ_２，ｘ_３，ｘ_４の組合せは前段で１６通りの候補に絞られており、ｘ_１については１６通りの信号点の候補が存在する。このため、シンボルレプリカ生成部７４−１は、ｘ_１に関する１６個の候補を生成する。この場合も、２５６通りの信号点の組合せの中から、二乗ユークリッド距離の小さい１６通り（Ｓ_４＝１６）の候補を選択することで、候補が絞り込まれる。

このようにして、各段階で候補数を一定数（Ｓ_１≦Ｃ等）以下に制限することで、総ての可能な信号点の組合せについて二乗ユークリッド距離を算出せずに、送信信号の信号点の候補を絞り込むことができる。
特開２００６−１５７３９０号公報

しかしながら、上記従来の信号分離方法においても演算量は多く更なる演算量の削減が望まれる。ところが、ただ単にシンボル候補を減らすだけでは、演算量は削減されるもののビット尤度が存在しない可能性があり、この場合には後段の復調の正確性が低下して、通信品質が劣化する可能性がある。また、特に、送信アンテナ数が少なく変調多値数が大きい場合には、最終ステージの演算量の大きさが問題となる。例えば、２×２ＭＩＭＯ、６４ＱＡＭ、ＱＲＭ−ＭＬＤの場合には、ステージ１のシンボル候補選択数をＮとすると、ステージ１およびステージ２における二乗ユークリッド距離計算回数は、それぞれ６４回、Ｎ×６４回となる。

本発明の目的は、演算量を削減しつつビット尤度の存在しない確率を下げることにより、演算量を削減でき、且つ、通信品質を向上させることができる信号分離装置および信号分離方法を提供することである。

本発明の信号分離装置は、ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用される、ＭＬＤ方式の２つのステージによって信号分離を行う信号分離装置であって、第１のチャネル推定行列の列を入れ替えた第２のチャネル推定行列を生成するチャネル行列入れ替え部と、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれを用いて、ＱＲ分解を行い、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれに対応するユニタリ行列と三角行列とを算出する分解部と、前記第１及び第２のチャネル推定行列毎に、前記ユニタリ行列の共役転置行列と受信信号とを乗算し、第１の直交化後受信信号と第２の直交化後受信信号とを算出する乗算部と、ステージ１において、全ての第１の送信信号候補に対し、前記第１の送信信号候補と前記第１の直交化後受信信号とを用いて距離計算し、ステージ２において、全ての前記第１の送信信号候補に対し閾値判定により第２の送信信号候補を決定し、さらに、全ての前記第１の送信信号候補に対し、前記第１の送信信号候補と前記第２の直交化後受信信号と前記第１の送信信号候補に対し決定された前記第２の送信信号候補とを用いて距離計算し、全ての前記第１の送信信号候補に対し、前記ステージ１において算出された距離と、前記ステージ２において算出された距離とを加算し、全ての前記第１の送信信号候補に１対１で対応する加算結果を出力する最尤判定部と、前記第１の送信信号候補の各ビットについて、０の場合の最小となる距離と１の場合の最小となる距離を、前記加算結果の中から選択し、選択された前記０の場合の最小となる距離と前記１の場合の最小となる距離とに基づいて対数尤度比を算出する対数尤度比算出部とを具備する構成を採る、

本発明の信号分離方法は、ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用される、ＭＬＤ方式の２つのステージによって信号分離を行う信号分離方法であって、第１のチャネル推定行列の列を入れ替えた第２のチャネル推定行列を生成するチャネル入れ替えステップと、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれを用いて、ＱＲ分解を行い、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれに対応するユニタリ行列と三角行列とを算出する分解ステップと、前記第１及び第２のチャネル推定行列毎に、前記ユニタリ行列の共役転置行列と受信信号とを乗算し、第１の直交化後受信信号と第２の直交化後受信信号とを算出する乗算ステップと、ステージ１において、全ての第１の送信信号候補に対し、前記第１の送信信号候補と前記第１の直交化後受信信号とを用いて距離計算し、ステージ２において、全ての前記第１の送信信号候補に対し閾値判定により第２の送信信号候補を決定し、さらに、全ての前記第１の送信信号候補に対し、前記第１の送信信号候補と前記第２の直交化後受信信号と前記第１の送信信号候補に対し決定された前記第２の送信信号候補とを用いて距離計算し、全ての前記第１の送信信号候補に対し、前記ステージ１において算出された距離と、前記ステージ２において算出された距離とを加算し、全ての前記第１の送信信号候補に１対１で対応する加算結果を出力する最尤判定ステップと、前記第１の送信信号候補の各ビットについて、０の場合の最小となる距離と１の場合の最小となる距離を、前記加算結果の中から選択し、選択された前記０の場合の最小となる距離と前記１の場合の最小となる距離とに基づいて対数尤度比を算出する対数尤度比算出ステップとを具備するようにした。

本発明の信号分離装置は、ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用される、ＭＬＤ方式のm個のステージ（m≧3）によって信号分離を行う信号分離装置であって、第１のチャネル推定行列の少なくとも第１列を異なる任意の列と入れ替えた第２のチャネル推定行列を生成するチャネル行列入れ替え部と、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれを用いて、ＱＲ分解を行い、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれに対応するユニタリ行列と三角行列とを算出する分解部と、前記第１及び第２のチャネル推定行列毎に、前記ユニタリ行列の共役転置行列と受信信号とを乗算し、m個の直交化後受信信号を算出する乗算部と、最終ステージ前までの各ステージにおいて、（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し、前記（m-1）個の送信信号候補と前記（m-1）個の直交化後受信信号とを用いて距離計算し、最終ステージにおいて、前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し閾値判定により第mの送信信号候補を決定し、さらに、前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し、前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせと前記第mの直交化後受信信号と前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し決定された前記第mの送信信号候補とを用いて距離計算し、前記(m-1)個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し、前記最終ステージ前までの各ステージにおいて算出された距離と、前記最終ステージにおいて算出された距離とを加算し、前記(m-1)個の送信信号候補の全ての組み合わせに１対１で対応する加算結果を出力する最尤判定部と、前記（m-1）個の送信信号候補の各ビットについて、０の場合の最小となる距離と１の場合の最小となる距離を、前記加算結果の中から選択し、選択された前記０の場合の最小となる距離と前記１の場合の最小となる距離とに基づいて対数尤度比を算出する対数尤度比算出部とを具備するようにした。

また、本発明の信号分離方法は、ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用される、ＭＬＤ方式のm個のステージ（m≧３）によって信号分離を行う信号分離方法であって、第１のチャネル推定行列の少なくとも第１列を異なる任意の列と入れ替えた第２のチャネル推定行列を生成するチャネル行列入れ替えステップと、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれを用いて、ＱＲ分解を行い、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれに対応するユニタリ行列と三角行列とを算出する分解ステップと、前記第１及び第２のチャネル推定行列毎に、前記ユニタリ行列の共役転置行列と受信信号とを乗算し、m個の直交化後受信信号を算出する乗算ステップと、最終ステージ前までのステージにおいて、（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し、前記（m-1）個の送信信号候補と前記（m-1）個の直交化後受信信号とを用いて距離計算し、最終ステージにおいて、前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し閾値判定により第mの送信信号候補を決定し、さらに、前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し、前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせと前記第mの直交化後受信信号と前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し決定された前記mの送信信号候補とを用いて距離計算し、前記(m-1)個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し、前記最終ステージ前までの各ステージにおいて算出された距離と、前記最終ステージにおいて算出された距離とを加算し、 前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに１対１で対応する加算結果を出力する最尤判定ステップと、前記（m-1）個の送信信号候補の各ビットについて、０の場合の最小となる距離と１の場合の最小となる距離を、前記加算結果の中から選択し、選択された前記０の場合の最小となる距離と前記１の場合の最小となる距離とに基づいて対数尤度比を算出する対数尤度比算出ステップとを具備するようにした。

本発明によれば、演算量を削減でき、且つ、通信品質の向上化を図ることができる。

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、本実施の形態における信号分離装置は、ＭＩＭＯ方式の無線受信機に用いられるものとする。

（実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１に係る信号分離装置１００の構成を示すブロック図である。

図２に示す信号分離装置１００は、チャネル行列入替部１１０と、ＱＲ分解／Ｑ^Ｈ乗算部１２１，１２２と、最尤判定（ＭＬＤ）部１３１，１３２と、ＬＬＲ算出部１４１，１４２とを有する。なお、この信号分離装置１００では、ＱＲ分解／Ｑ^Ｈ乗算部１２１、最尤判定部１３１及びＬＬＲ算出部１４１によって第１信号処理部１５１が構成され、ＱＲ分解／Ｑ^Ｈ乗算部１２２、最尤判定部１３２及びＬＬＲ算出部１４２によって第１信号処理部１５１とは別系統の第２信号処理部１５２が構成されている。これら第１信号処理部１５１及び第２信号処理部１５２は、同様の回路構成であり入出力信号のみが異なるものとなっている。なお、第１信号処理部１５１及び第２信号処理部１５２は、ここでは、並行処理で行う様にしたがこれに限らず、ひとつの処理部で、第１信号処理部１５１及び第２信号処理部１５２の各処理を時系列的に行うようにしてもよい。

チャネル行列入替部１１０は、最終のステージに係るシンボル候補に掛け合わされる受信信号のチャネル推定行列の要素を入れ替えた行列を複数生成する。

チャネル行列入替部１１０では、チャネル推定行列の要素を入れ替えた行列は、チャネル推定行列における最初（最も左側）の列ベクトルが異なるように配置した複数の行列を生成する。例えば、４つの受信信号を受信する場合、チャネル推定行列の最初の列ベクトルに、４つの送信ストリームのうち、異なる送信ストリームに対応する列ベクトルが入る２つ以上の行列を生成する。この場合、最初の列ベクトル以外の列ベクトルについては、残った送信ストリームに対応する列ベクトルをどのように配置してもよい。

ここでは、第１信号処理部１５１に対して、チャネル行列Ｈを出力し、第２信号処理部１５２に対して、下記式（１）で示すチャネル行列Ｈの送信ストリーム成分である列ベクトルを入れ替えた下記式（１）で示すチャネル行列Ｈ’を出力する。

第１信号処理部１５１のＱＲ分解／Ｑ^Ｈ乗算部１２１には、チャネル行列入替部１１０からチャネル行列Ｈと、受信信号Ｙ（ｙ_１，ｙ_２）とが入力される。ＱＲ分解／Ｑ^Ｈ乗算部１２１は、入力されるチャネル行列Ｈに対してＱＲ分解を行い、入力されるチャネル推定値Ｈをユニタリ行列Ｑと上三角行列Ｒとに分解するとともに、受信信号Ｙと生成したＱ行列を用いて、直交化後の受信信号Ｚ＝Ｑ^ＨＹを生成する。これにより、ＱＲ分解／Ｑ^Ｈ乗算部１２１は、受信信号ＺとＲ行列を最尤判定部１３１に出力する。

第２信号処理部１５２のＱＲ分解／Ｑ^Ｈ乗算部１２２には、チャネル行列入替部１１０から、第１信号処理部１５１のＱＲ分解／Ｑ^Ｈ乗算部１２１に入力されたチャネル行列Ｈの送信ストリーム成分を入れ替えたチャネル行列Ｈ’と、受信信号Ｙ（ｙ_１，ｙ_２）とが入力される。

このＱＲ分解／Ｑ^Ｈ乗算部１２２は、入力されるチャネル行列Ｈ’に対して、ＱＲ分解／Ｑ^Ｈ乗算部１２１と同様にＱＲ分解を行い、入力されるチャネル推定値Ｈ’をユニタリ行列Ｑ’と上三角行列Ｒ’とに分解するとともに、受信信号Ｙと生成したＱ’行列を用いて、直交化後の受信信号Ｚ’＝Ｑ’^ＨＹを生成する。これにより、ＱＲ分解／Ｑ^Ｈ乗算部１２２は、受信信号Ｚ’とＲ’行列を最尤判定部１３２に出力する。

最尤判定部１３１は、ＱＲ分解／Ｑ^Ｈ乗算部１２１から入力される受信信号ＺとＲ行列とを用いて、受信する送信ストリームの数分のステージここでは、２ステージで２乗ユークリッド距離を示す量を算出する。

最尤判定部１３１では、特に、最終ステージ（ここでは２ステージ目）において、最終ステージ前（ここではステージ１）までのシンボル候補の組み合わせを固定した時の信号点と、当該信号点に最も近い最終ステージに係る候補点との２乗ユークリッド距離を示す量のみを算出して、ＬＬＲ算出部１４１に出力する。

最尤判定部１３２は、ＱＲ分解／Ｑ^Ｈ乗算部１２２から入力される受信信号Ｚ’とＲ’行列とを用いて、受信する送信ストリームの数分のステージここでは、２ステージで２乗ユークリッド距離を示す量を算出する。

最尤判定部１３２では、特に、最終ステージ（ここでは２ステージ目）において、最終ステージ前（ここではステージ１）までのシンボル候補の組み合わせを固定した時の信号点と、当該信号点に最も近い最終ステージに係る候補点との２乗ユークリッド距離を示す量のみを算出して、ＬＬＲ算出部１４２に出力する。

なお、これら最尤判定部１３１，１３２の詳細な説明については後述する。

ＬＬＲ算出部１４１は、最尤判定部１３１から入力されるステージ１の２乗ユークリッド距離ｅ_１とステージ２の２乗ユークリッド距離ｅ_２とを用いて、ステージ１のシンボル候補ｄ_２の各ビットの尤度を算出、つまりステージ１のシンボル候補ｄ_２の全ビットの対数尤度値を含む対数尤度値を算出する。

ＬＬＲ算出部１４２は、最尤判定部１３２から入力されるステージ１の２乗ユークリッド距離ｅ_１’と、ステージ２の２乗ユークリッド距離ｅ_２’とを用いて、ステージ２のシンボル候補ｄ_１の各ビットの尤度を算出、つまりシンボル候補ｄ_１の全ビットの対数尤度値を含む対数尤度値を算出する。

ここで、各信号処理部１５１，１５２における最尤判定部１３１，１３２について詳細に説明する。

図３は、図２に示す最尤判定部１３１の構成を示すブロック図である。

最尤判定部１３１は、大きく分けてステージ１とステージ２で用いられる各構成要素を有し、ステージ１で用いられる構成要素としてはシンボルレプリカ生成部１６１と２乗ユークリッド距離計算部１６２とを有する。

シンボルレプリカ生成部１６１には、Ｒ行列の要素であるｒ_２，２が入力される。このシンボルレプリカ生成部１６１は、これら入力された信号を用いて、ｄ_２の全通り（６４ＱＡＭである場合、６４個）に対してシンボルレプリカｒ_２，２ｄ_２を生成して２乗ユークリッド距離計算部１６２に出力する。

２乗ユークリッド距離計算部１６２には、受信信号ｚ_２と、シンボルレプリカ生成部１６１からシンボルレプリカｒ_２，２ｄ_２とが入力される。なお、ｚ_２はステージ１の「信号点」であり、ｄ_２はステージ１のシンボル候補であり、ｒ_２，２ｄ_２はステージ１の候補点である。

２乗ユークリッド距離計算部１６２は、入力される信号を用いて、ｄ_２の全通り（６４ＱＡＭである場合、６４個）に対して、受信信号ｚ_２とシンボルレプリカｒ_２，２ｄ_２の間の２乗ユークリッド距離ｅ_１（ｅ_１＝｜ｚ_２−ｒ_２，２ｄ_２｜^２）を計算する。算出した２乗ユークリッド距離ｅ_１は、２乗ユークリッド距離加算部１６７に出力される。なお、このステージ１の２乗ユークリッド距離計算回数は６４回となる。

ステージ２で用いられる構成要素として、信号点生成部１６３と、閾値判定部１６４と、シンボルレプリカ生成・選択部１６５と、２乗ユークリッド距離計算部１６６と、２乗ユークリッド距離加算部１６７とを有する。

信号点生成部１６３には、受信信号ｚ_１とＲ行列の要素であるｒ_１，２が入力される。信号点生成部１６３は、これら入力された信号を用いて、ｄ_２の全通り（６４ＱＡＭである場合、６４個）に対して信号点ｚ_１−ｒ_１，２ｄ_２を生成し、閾値判定部１６４に出力する。なお、ｚ_１−ｒ_１，２ｄ_２はステージ２の「シンボル候補固定時の信号点」である。

閾値判定部１６４は、最終ステージに係る判定部１３１ｂにおいて、最終ステージ前までのシンボル候補の組み合わせを固定した時の信号点に最も近い最終ステージに係る候補点を検出する。

ここでは、閾値判定部１６４は、信号点生成部１６３から入力される全ての信号点ｚ_１−ｒ_１，２ｄ_２（６４個）に対して、ＩＱ軸それぞれにおける閾値判定を行い、コンスタレーション上で最も近い最近傍信号点となるシンボル候補（候補点）ｄ_１を検出して、シンボルレプリカ生成・選択部１６５に出力する。

ここで、閾値判定部１６４における閾値判定を具体的に説明する。

図４は、閾値判定部１６４の動作の説明に供する図である。

図４の●で示す信号点ｚ_１−ｒ_１，２ｄ_２に対して閾値判定を行う場合、コンスタレーション上のどの区画内に含まれるかを決定する。

図４では、例えば、符号の正負の判定、±４ｒ_１，１に対する大小判定、±２，６ｒ_１，１に対する大小判定等の判定を行い、信号点に最も近い最終ステージに係る候補点としてのシンボル候補（ｄ_１＝０００００１）を決定する。

この決定によって、閾値判定部１６４は、各信号点ｚ_１−ｒ_１，２ｄ_２（６４個）に対応するｄ_１を決定して、シンボルレプリカ生成・選択部１６５に出力する。

なお、このステージ２におけるシンボル候補ｄ_１は、ステージ１でのシンボル候補ｄ_２を任意のある値に固定した場合、２乗ユークリッド距離ｅ_２＝｜ｚ_１−ｒ_１，２ｄ_２−ｒ_１，１ｄ_１｜^２の関係が成り立つことから、最小の２乗ユークリッド距離ｅ_２を取ることになる。

シンボルレプリカ生成・選択部１６５には、Ｒ行列の要素であるｒ_１，１と、閾値判定部１６４からのシンボル候補ｄ_１（ここでは６４個の候補）が入力される。シンボルレプリカ生成・選択部１６５は、入力される信号を用いて、シンボル候補ｄ_１の全通り（６４ＱＡＭなので６４個）に対応するシンボルレプリカｒ_１，１ｄ_１を生成し、閾値判定部１６４から入力されるシンボル候補ｄ_１（シンボル候補ｄ_２を固定した時に２乗ユークリッド距離が最小となる候補）に応じてｒ_１，１ｄ_１（６４個）を選択する。

なお、シンボル候補ｄ_１はステージ２のシンボル候補であり、ｒ_１，１ｄ_１はステージ２の候補点である。シンボル候補ｄ_２は、６４ＱＡＭの場合、異なるものが６４個存在するため、そのシンボル候補ｄ_２に対応するシンボル候補ｄ_１も６４個存在する。但し、異なるシンボル候補ｄ_２で対応するシンボル候補ｄ_１が共通することがある。

２乗ユークリッド距離計算部１６６は、最終ステージ前まで（ここではステージ１に係る判定部１３１ａ）のシンボル候補ｄ_２の組み合わせを固定した時の信号点（ｚ_１−ｒ_１，２ｄ_２）に最も近い最終ステージに係る候補点ｄ_１と、固定した時の信号点（ｚ_１−ｒ_１，２ｄ_２）との２乗ユークリッド距離を示す量のみを算出する。

つまり、２乗ユークリッド距離計算部１６６では、各信号点ｚ_１−ｒ_１，２ｄ_２（６４個）とその信号点に対応するシンボルレプリカｒ_１，１ｄ_１（６４個）から２乗ユークリッド距離ｅ_２を計算する。

２乗ユークリッド距離計算部１６６は、各シンボル候補ｄ_２に応じて最小の２乗ユークリッド距離を取るｅ_２しか計算しない。このため、本実施の形態では、ステージ２の２乗ユークリッド距離計算回数は６４回となる。

この２乗ユークリッド距離計算部１６６は、算出した２乗ユークリッド距離ｅ_２を、２乗ユークリッド距離加算部１６７に出力する。

２乗ユークリッド距離加算部１６７は、シンボル候補ｄ_２の各々に応じたステージ１の２乗ユークリッド距離ｅ_１と、各ｄ_２，ｄ_１の組に応じたステージ２の２乗ユークリッド距離ｅ_２を加算し、最終的な２乗ユークリッド距離ｅ（＝ｅ_１＋ｅ_２）を算出する。算出された最終的な２乗ユークリッド距離ｅ（＝ｅ_１＋ｅ_２）は、ＬＬＲ算出部１４１（図２参照）に出力される。

続いて、第２信号処理部１５２における最尤判定部１３２について説明する。なお、この第２信号処理部１５２は、第１信号処理部１５１と比較して、入力される値がＺ、ＲからＺ’、Ｒ’に変更される点のみ異なり、その他の基本的な構成及び動作は、第１信号処理部と同様である。

図５は、図２に示す最尤判定部１３２の構成を示すブロック図である。

最尤判定部１３２は、大きく分けてステージ１とステージ２で用いられる各構成要素を有し、ステージ１で用いられる構成要素としてはシンボルレプリカ生成部１７１と２乗ユークリッド距離計算部１７２とを有する。

シンボルレプリカ生成部１７１には、入力されるチャネル行列の送信ストリーム成分が入れ替えられた信号、つまり、第１信号処理部１５１のシンボルレプリカ生成部１６１に入力される信号と異なるＲ’行列の要素であるｒ_２，２’が入力される。このシンボルレプリカ生成部１７１は、入力された信号を用いて、ｄ_１の全通り（６４ＱＡＭである場合、６４個）に対してシンボルレプリカｒ_２，２’ｄ_１を生成して２乗ユークリッド距離計算部１７２に出力する。

２乗ユークリッド距離計算部１７２には、受信信号ｚ_２’と、シンボルレプリカ生成部１７１からシンボルレプリカｒ_２，２’ｄ_１とが入力される。２乗ユークリッド距離計算部１７２は、入力される信号を用いて、ｄ_１の全通り（６４ＱＡＭである場合、６４個）に対して、受信信号ｚ_２’とシンボルレプリカｒ_２，２’ｄ_１の間の２乗ユークリッド距離ｅ_１’（ｅ_１’＝｜ｚ_２’−ｒ_２，２’ｄ_１｜^２）を計算する。算出した２乗ユークリッド距離ｅ_１は、２乗ユークリッド距離加算部１７７に出力される。このステージ１の２乗ユークリッド距離計算回数は６４回となる。

ステージ２で用いられる構成要素も第１信号処理部１５１のものと同様に、信号点生成部１７３と、閾値判定部１７４と、シンボルレプリカ生成・選択部１７５と、２乗ユークリッド距離計算部１７６と、２乗ユークリッド距離加算部１７７とを有する。

信号点生成部１７３には、受信信号ｚ_１’とＲ行列の要素であるｒ_１，２’が入力される。信号点生成部１７３は、これら入力された信号を用いて、ｄ_１の全通り（６４ＱＡＭである場合、６４個）に対して信号点ｚ_１’−ｒ_１，２’ｄ_１を生成し、閾値判定部１７４に出力する。

閾値判定部１７４は、最終ステージに係る判定部１３２ｂにおいて、最終ステージ前までのシンボル候補の組み合わせを固定した時の信号点に最も近い最終ステージに係る候補点を検出する。

ここでは、閾値判定部１７４では、信号点生成部１７３から入力される全ての信号点ｚ_１’−ｒ_１，２’ｄ_１（６４個）に対して、ＩＱ軸それぞれにおける閾値判定を行い、コンスタレーション上で最も近い最近傍点となるシンボル候補（候補点）ｄ_２を検出して、シンボルレプリカ生成・選択部１７５に出力する。

閾値判定部１７４における、入力される全ての信号点ｚ_１’−ｒ_１，２’ｄ_１に対する閾値判定は、閾値判定部１６４における閾値判定と同様に行われる。つまり、図５を参照すると、図５のコンスタレーション上において、信号点信号点ｚ_１’−ｒ_１，２’ｄ_１に対する符号の正負の判定、±４ｒ_１，１に対する大小判定、±２，６ｒ_１，１に対する大小判定等の判定を行い、第１信号処理部１５１と同様に、コンスタレーション上のどの区画中に含まれるかを決定する。

この判定によって、閾値判定部１７４は、各信号点信号点ｚ_１’−ｒ_１，２’ｄ_１（６４個）に対応するｄ_２、つまり、信号点に最も近い最終ステージに係る候補点としてのシンボル候補ｄ_２を決定して、シンボルレプリカ生成・選択部１７５に出力する。

なお、このステージ２におけるシンボル候補ｄ_２は、ステージ１でのシンボル候補ｄ_１を任意のある値に固定した場合、２乗ユークリッド距離ｅ_２’＝｜ｚ_１’−ｒ_１，２’ｄ_１−ｒ_１，１’ｄ_２｜^２の関係が成り立つことから、最小の２乗ユークリッド距離ｅ_２’を取ることになる。

シンボルレプリカ生成・選択部１７５では、Ｒ行列の要素であるｒ_１，１’と、閾値判定部１７４からのシンボル候補ｄ_２（ここでは６４個の候補）が入力される。シンボルレプリカ生成・選択部１７５は、入力される信号を用いて、シンボル候補ｄ_２の全通り（６４ＱＡＭなので６４個）に対してシンボルレプリカｒ_１，１’ｄ_２を生成し、閾値判定部１７４から入力されるｄ_２（シンボル候補ｄ_１を固定した時に２乗ユークリッド距離が最小となる候補）に応じてｒ_１，１’ｄ_２（６４個）を選択する。

なお、シンボル候補ｄ_１は、６４ＱＡＭの場合、異なるものが６４個存在し、そのシンボル候補ｄ_１に対応するシンボル候補ｄ_２も６４個存在する。但し、異なるシンボル候補ｄ_１で対応するシンボル候補ｄ_２が共通することがある。

２乗ユークリッド距離計算部１７６は、最終ステージ前まで（ここではステージ１に係る判定部１３２ａ）のシンボル候補ｄ_２の組み合わせを固定した時の信号点（ｚ_１’−ｒ_１，２’ｄ_２）に最も近い最終ステージに係る候補点ｄ_２と、固定した時の信号点（ｚ_１’−ｒ_１，２’ｄ_２）との２乗ユークリッド距離を示す量のみを算出する。

つまり、２乗ユークリッド距離計算部１７６では、各信号点ｚ_１’−ｒ_１，２’ｄ_１（６４個）とその信号点に対応するシンボルレプリカｒ_１，１’ｄ_２（６４個）から２乗ユークリッド距離ｅ_２’を計算する。

２乗ユークリッド距離計算部１７６は、各シンボル候補ｄ_１に応じて最小の２乗ユークリッド距離を取るｅ_２’しか計算しない。このため、本実施の形態では、ステージ２の２乗ユークリッド距離計算回数は６４回となる。

２乗ユークリッド距離計算部１７６は、算出した２乗ユークリッド距離ｅ_２’を、２乗ユークリッド距離加算部１７７に出力する。

２乗ユークリッド距離加算部１７７は、シンボル候補ｄ_１の各々に応じたステージ１の２乗ユークリッド距離ｅ_１’と、各ｄ_２，ｄ_１の組に応じたステージ２の２乗ユークリッド距離ｅ_２’を加算し、最終的な２乗ユークリッド距離ｅ’（＝ｅ_１’＋ｅ_２’）を算出する。算出された最終的な２乗ユークリッド距離ｅ（＝ｅ_１＋ｅ_２）は、ＬＬＲ算出部１４２（図２参照）に出力される。

次に動作を説明する。第１信号処理のＱＲ分解／Ｑ^Ｈ乗算部１２１ではチャネル行列Ｈが入力され、ＱＲ分解を行うことにより、Ｑ行列とＲ行列を生成するとともに、受信信号Ｙと生成したＱ行列を用いることにより、受信信号Ｚ＝Ｑ^ＨＹを生成する。これにより、第１信号処理のＱＲ分解／Ｑ^Ｈ乗算部１２１から、最尤判定部１３１に受信信号ＺとＲ行列が出力される。

第２信号処理のＱＲ分解／Ｑ^Ｈ乗算部１２２では第１信号処理のＱＲ分解／Ｑ^Ｈ乗算部１２１に入力されたチャネル行列Ｈの送信ストリーム成分を入れ替えたチャネル行列Ｈ’（式５）が入力され、第１信号処理と同様にＱＲ分解を行うことにより、Ｑ’行列とＲ’行列を生成する。また、同様に、受信信号Ｙと生成したＱ’行列を用いることにより、ＱＲ分解／Ｑ^Ｈ乗算部１２２は、受信信号Ｚ’＝Ｑ’^ＨＹを生成し、受信信号Ｚ’とＲ’行列とを最尤判定部１３２に出力する。

次に、第１信号処理における最尤判定部１３１の動作について説明する。

ステージ１、つまり最終ステージ前の判定部１３１ａにおけるシンボルレプリカ生成部１６１において、Ｒ行列の要素であるｒ_２，２が入力され、ｄ_２の全通り（６４ＱＡＭなので６４個）に対してシンボルレプリカｒ_２，２ｄ_２を生成する。２乗ユークリッド距離計算部１６２では、ｄ_２の全通り（６４ＱＡＭなので６４個）に対して受信信号ｚ_２とシンボルレプリカｒ_２，２ｄ_２の間の２乗ユークリッド距離（ｅ_１＝｜ｚ_２−ｒ_２，２ｄ_２｜^２）を計算する。よって、最終ステージ前の判定部１３１ａにおける２乗ユークリッド距離計算回数は６４回となる。

ステージ２、つまり最終ステージの判定部１３１ｂにおける信号点生成部１６３では、受信信号ｚ_１とＲ行列の要素であるｒ_１，２が入力され、ｄ_２の全通り（６４ＱＡＭなので６４個）に対して信号点ｚ_１−ｒ_１，２ｄ_２を生成する。閾値判定部１６４では、全ての信号点ｚ_１−ｒ_１，２ｄ_２（６４個）に対して、ＩＱ軸それぞれにおける閾値判定（１、信号点の符号が正負のどちらか？２、±４ｒ_１，１より大きいか小さいか？３、±２，６ｒ_１，１より大きいか小さいか？）を行い、コンスタレーション（図４参照）上のどの区画に含まれるかを決定して、各信号点ｚ_１−ｒ_１，２ｄ_２（６４個）に対応するｄ_１を決定する。

このｄ_１は、ｄ_２が任意のある値に固定された場合、２乗ユークリッド距離ｅ_２＝｜ｚ_１−ｒ_１，２ｄ_２−ｒ_１，１ｄ_１｜^２の関係式が成り立つため、最小の２乗ユークリッド距離ｅ_２を取ることになる。

シンボルレプリカ生成・選択部１６５では、Ｒ行列の要素であるｒ_１，１が入力され、ｄ_１の全通り（６４ＱＡＭなので６４個）に対してシンボルレプリカｒ_１，１ｄ_１を生成し、閾値判定部１６４からの、ｄ_２を固定した時に２乗ユークリッド距離が最小となるｄ_１に応じてｒ_１，１ｄ_１（６４個）を選択する。

２乗ユークリッド距離計算部１６６では、各信号点ｚ_１−ｒ_１，２ｄ_２（６４個）とその信号点に対応するシンボルレプリカｒ_１，１ｄ_１（６４個）から２乗ユークリッド距離ｅ_２を計算する。このとき、図６の右上に示されるように各ｄ_２に応じて最小の２乗ユークリッド距離を取るｅ_２しか計算しない。このため、ステージ２の２乗ユークリッド距離計算回数は６４回となっている。

最後に、２乗ユークリッド距離加算部１６７において、各ｄ_２に応じたステージ１の２乗ユークリッド距離と、各ｄ_２，ｄ_１の組に応じたステージ２の２乗ユークリッド距離を加算し、最終的な２乗ユークリッド距離ｅ（＝ｅ_１＋ｅ_２）を算出する。これまでの処理により、ｄ_２の各ビットの対数尤度比計算に必要な２乗ユークリッド距離は全て出揃ったこととなる。なお、対数尤度比（ＬＬＲ）計算では、各ビットが０または１となる場合の最小の２乗ユークリッド距離しか用いられない。このため、ｄ_２の対数尤度値を算出する場合には、ｄ_２のビット値が共通であれば最小の２乗ユークリッド距離を取るものしか選択されないことになる。

続いて、第２信号処理における最尤判定部１３２の動作について説明する。

この第２処理の基本的な動作は第１信号処理部と同様であり、入力される値がＺ、ＲからＺ’、Ｒ’に変更される点のみが異なる。

ステージ１、つまり最終ステージ前の判定部１３２ａにおけるシンボルレプリカ生成部１７１では、Ｒ’行列の要素であるｒ_２，２’が入力され、ｄ_１（チャネル行列の送信ストリーム成分が入れ替えられたため、第２信号処理のステージ１ではｄ_１となる。）の全通り（６４ＱＡＭなので６４個）に対してシンボルレプリカｒ_２，２’ｄ_１を生成する。２乗ユークリッド距離計算部１７２では、ｄ_１の全通り（６４ＱＡＭなので６４個）に対して受信信号ｚ_２’とシンボルレプリカｒ_２，２’ｄ_１の間の２乗ユークリッド距離（ｅ_１’＝｜ｚ_２’−ｒ_２，２’ｄ_１｜^２）を計算する。

よって、最終ステージ前の判定部１３２ｂにおける２乗ユークリッド距離計算回数は６４回となる。

ステージ２も同様に、信号点生成部１７３では、受信信号ｚ_１’とＲ行列の要素であるｒ_１，２’が入力され、ｄ_１の全通り（６４ＱＡＭなので６４個）に対して信号点ｚ_１’−ｒ_１，２’ｄ_１を生成する。閾値判定部１７４では、全ての信号点ｚ_１’−ｒ_１，２’ｄ_１（６４個）に対して、ＩＱ軸それぞれにおける閾値判定を行い、第１信号処理と同様にコンスタレーション上のどの区画に含まれるかを決定して、各信号点ｚ_１’−ｒ_１，２’ｄ_１（６４個）に対応するｄ_２を決定する。

このｄ_２は、ｄ_１が任意のある値に固定された場合、２乗ユークリッド距離ｅ_２’＝｜ｚ_１’−ｒ_１，２’ｄ_１−ｒ_１，１’ｄ_２｜^２の関係式が成り立つため、最小の２乗ユークリッド距離ｅ_２’を取ることになる。

シンボルレプリカ生成・選択部１７５では、Ｒ行列の要素であるｒ_１，１’が入力され、ｄ_２の全通り（６４ＱＡＭなので６４個）に対してシンボルレプリカｒ_１，１’ｄ_２を生成し、閾値判定部１７４から入力される、ｄ_１を固定した時に２乗ユークリッド距離が最小となるｄ_２に応じてｒ_１，１’ｄ_２（６４個）を選択する。

２乗ユークリッド距離計算部１７６では、各信号点ｚ_１’−ｒ_１，２’ｄ_１（６４個）とその信号点に対応するシンボルレプリカｒ_１，１’ｄ_２（６４個）から２乗ユークリッド距離ｅ_２’を計算する。このとき、図６の右下に示されるように各ｄ_１に応じて最小の２乗ユークリッド距離を取るｅ_２’しか計算しない。このため、ステージ２の２乗ユークリッド距離計算回数は６４回である。

最後に、２乗ユークリッド距離加算部１７７において、各ｄ_１に応じたステージ１の２乗ユークリッド距離と、各ｄ_１，ｄ_２の組に応じたステージ２の２乗ユークリッド距離を加算し、最終的な２乗ユークリッド距離ｅ’（＝ｅ_１’＋ｅ_２’）を算出する。以上の処理により、ｄ_１の各ビットの対数尤度比計算に必要な２乗ユークリッド距離は全て出揃ったこととなる。（対数尤度比（ＬＬＲ）計算では、各ビットが０または１となる場合の最小の２乗ユークリッド距離しか用いられない。このため、ｄ_１の対数尤度値を算出する場合には、ｄ_１のビット値が共通であれば最小の２乗ユークリッド距離を取るものしか選択されない。

続いて、最尤判定部１３１，１３２から出力される２乗ユークリッド距離を用いたＬＬＲ算出部１４１，１４２の動作について説明する。

第１信号処理部１５１のＬＬＲ算出部１４１では、入力される２乗ユークリッド距離ｅ（ｄ_２）からｄ_２の各ビットの０と１の場合の最小となる２乗ユークリッド距離を選択し、その最小２乗ユークリッド距離の差からｄ_２の各ビットの対数尤度比（ＬＬＲ）を算出する。

例えば、ｄ_２の最上位ビットを対象とした場合、ＬＬＲ算出部１４１は、ｄ_２＝００００００〜０１１１１１の２乗ユークリッド距離ｅから０の中の最小２乗ユークリッド距離を選択し、ｄ_２＝１０００００〜１１１１１１の２乗ユークリッド距離ｅから１の中の最小２乗ユークリッド距離を選択する。

同様に第２信号処理部１５２のＬＬＲ算出部１４２では、入力される２乗ユークリッド距離ｅ（ｄ_１）からｄ_１の各ビットの０と１の場合の最小となる２乗ユークリッド距離を選択し、その最小２乗ユークリッド距離の差からｄ_１の各ビットの対数尤度比（ＬＬＲ）を算出する。

例えば、ｄ_１の最上位ビットを対象とした場合、ＬＬＲ算出部１４２では、ｄ_１＝００００００〜０１１１１１の２乗ユークリッド距離ｅ’から０の中の最小２乗ユークリッド距離を選択し、ｄ_１＝１０００００〜１１１１１１の２乗ユークリッド距離ｅ’から１の中の最小２乗ユークリッド距離を選択する。

このように本実施の形態では、チャネル行列Ｈの要素を、最後のステージのシンボル候補が異なる２つ以上のＲ行列が存在するように送信ストリーム単位で入れ替えた複数のチャネル行列のそれぞれにおいてＱＲ分解を行う。次いで、それぞれの最初のステージにおいては全シンボル候補の２乗ユークリッド距離計算を行い、最終ステージにおいては、最終ステージ前までのシンボル候補の組み合わせを固定した時の信号点と、当該信号点に最も近い最終ステージに係る候補点との２乗ユークリッド距離を示す量のみを算出、つまり、最初のステージのシンボル候補ごとに２乗ユークリッド距離の和が最小となるシンボル候補点の組み合わせのみの２乗ユークリッド距離を計算する。次いで、算出した２乗ユークリッド距離を用いて、最初のステージのシンボル候補点のみの対数尤度比をそれぞれ算出して、全ビットの対数尤度比を算出する。

また、最終ステージの２乗ユークリッド距離の和が最小となるシンボル候補点の組み合わせを算出する場合に、シンボル候補点に関しては、ＩＱ軸上の閾値判定を行うことにより、最近傍となるシンボル候補点を決定している。

この構成によれば、各信号処理系統（信号処理部１５１，１５２）からは、ステージ１のシンボル候補ｄ_２、ステージ２のシンボル候補ｄ_１のそれぞれの各ビット値毎の尤度が出力され、全ビットの対数尤度比が漏れなく出力され、２ｘ２ＭＩＭＯの信号分離において、ＱＲ−ＭＬＤと一致する尤度が算出されるとともに、２乗ユークリッド距離（ｅ_１，ｅ_２）計算回数を、従来のＱＲ−ＭＬＤの｛（２^ｍ）＋（２^ｍ）^２｝から、（２^ｍ）×４に削減できる。

この信号分離装置１００による２乗ユークリッド距離計算回数を、従来例との比較で説明する。なお、ここでも説明を簡単化するために２×２ＭＩＭＯ通信および６４ＱＡＭが適用される場合について説明を行うが、これに限定されるものではない。

ここで、再度、ＱＲ分解を伴う従来のＭＬＤについて説明をする。

ＱＲ−ＭＬＤでは、チャネル行列ＨをＱＲ分解してユニタリ行列Ｑと上三角行列Ｒに分解する。Ｑ^Ｈを受信信号ベクトルＹに掛けて、直交化後の受信信号ベクトルＺを計算する。ただし、Ｘは送信信号ベクトル、Ｎは雑音成分ベクトルである。この関係を示す式が下記数式（２）である。

ＱＲ−ＭＬＤにおいては、ステージ１でｚ_２とｒ_２,２ｄ_２の２乗ユークリッド距離ｅ_１を求める（数式（３））。ステージ２でｚ_１とｒ_１,１ｄ_１＋ｒ_１,２ｄ_２の２乗ユークリッド距離ｅ_２を求める（数式（４））。そして、ステージ１およびステージ２での２乗ユークリッド距離の和ｅ_ＳＵＭを求める（数式（５））。

これに対し、本実施の形態の信号分離装置１００では、まず、チャネル行列入替部１１０により、最終のステージに係るシンボル候補に掛け合わされる受信信号のチャネル推定行列の要素を入れ替えた行列を複数生成する。

具体的には、上記式（１）に示すチャネル行列Ｈを用いて、チャネル推定行列における最初（最も左側）の列ベクトルが異なるように配置した複数の行列を生成する。ここでは、上記式（１）に示す行列Ｈと、チャネル推定行列Ｈの要素を入れ替えた行列として、上記式（１）に示す行列Ｈ’を生成し、行列Ｈを第１信号処理部１５１に、行列Ｈ’を第２信号処理部１５２に出力する。

第１信号処理部１５１にて、チャネル行列ＨをＱＲ分解（下記式（６）参照）し、ＱＲ分解後のステージ１の信号点（ｚ_２）と候補点（ｒ_２，２ｄ_２）とから、ステージ１の全２乗ユークリッド距離（下記式（７））を算出する。次いで、ステージ１の各シンボル候補（ｄ_２）に対応するステージ２の信号点（ｚ_１−ｒ_１，２ｄ_２）からそれぞれ最も近いステージ２の候補点（ｒ_１，１ｄ_１）を決定し、ステージ２の２乗ユークリッド距離を算出すると共に最終的な２乗ユークリッド距離を算出（下記式（８））し、それらの２乗ユークリッド距離からｄ_２のみの各ビットの対数尤度比を算出する。

更に、第２信号処理部１５２にて、チャネル行列Ｈの送信ストリームの成分を入れ替えたチャネル行列Ｈ’（上記式（１）参照）において第１信号処理部１５１と同様の処理を行う。つまり、ＱＲ分解後のステージ１の信号点（ｚ_２’）と候補点（ｒ_２，２’ｄ_２）とから、ステージ１の全２乗ユークリッド距離（下記式（７））を算出する。次いで、ステージ１の各シンボル候補（ｄ_２）に対応するステージ２の信号点（ｚ_１’−ｒ_１，２’ｄ_２）からそれぞれ最も近いステージ２の候補点（ｒ_１，１’ｄ_１）を決定し、ステージ２の２乗ユークリッド距離を算出する共に最終的な２乗ユークリッド距離を算出（下記式（８））し、ｄ_１のみ（ステージ１から存在するシンボル候補はｄ_１となる。）の各ビットの対数尤度比を算出する。

図６は、本発明による２乗ユークリッド距離計算回数の説明に供する図である。なお、図６では、変調回数ｍ＝６（６４ＱＡＭ）の場合の、ＱＲ−ＭＬＤと本発明の２乗ユークリッド距離計算回数とを比較しており、図６Ａが本発明による２乗ユークリッド距離計算回数を示す図であり、図６Ｂは、従来のＱＲ−ＭＬＤによる２乗ユークリッド距離計算回数を示す図である。

従来のＱＲ−ＭＬＤを用いた２乗ユークリッド距離計算回数は、図６Ｂに示すように、ステージ１において、変調多値数分（６４：ｄ_２に対応）の２乗ユークリッド距離を計算し、ステージ２においてステージ１のシンボル候補ｄ_２ごとに変調多値数分（６４：ｄ_１に対応）の２乗ユークリッド距離を計算する必要がある。このため、６４（ステージ１）＋６４×６４（ステージ２）＝４１６０回の２乗ユークリッド距離計算が必要となっている。

これに対し、本発明の信号分離装置１００における２乗ユークリッド距離計算回数は、第１信号処理においてｄ_２のみの対数尤度比を算出することを目的としている。このため、図６Ａに示すように、第１信号処理のステージ２においてステージ１のシンボル候補ｄ_２ごとに１つ（あるｄ_２から伸びるブランチｅ_２の中から最小となるブランチｍｉｎ（ｅ_２））の２乗ユークリッド距離を計算している。これは、ｄ_２の対数尤度比計算を行う場合、ｄ_２が共通の２乗ユークリッド距離であれば、最小のもの（ｅ_１（ｄ_２＝ｘｘｘｘｘｘ）＋ｍｉｎ（ｅ_２（ｄ_２＝ｘｘｘｘｘｘ）））以外は用いられないことに起因する。

続いて、第２信号処理においては、チャネル行列の成分を入れ替えたことによってステージ１から登場するシンボル候補がｄ_１となり、ｄ_１のみの対数尤度比を算出するならば、第１信号処理と同様に、ステージ２においてステージ１のシンボル候補ｄ_１ごとに１つの２乗ユークリッド距離を計算すれば良い。

以上の結果から６４（第１信号処理のステージ１）＋６４（第１信号処理のステージ２）＋６４（第２信号処理のステージ１）＋６４（第２信号処理のステージ２）＝２５６回に、２乗ユークリッド距離計算回数を削減できる。

したがって、本実施の形態によれば、ＱＲ−ＭＬＤ回路における回路規模、消費電流の大部分を２乗ユークリッド距離計算回路が占めているため、２乗ユークリッド距離計算回数の削減により、大幅に回路規模、消費電流を削減できる。

なお、上記実施の形態１の信号分離装置１００では、チャネル行列入替部１１０において、送信ストリーム数分のチャネル行列を生成するものとしたが、最低、最終ステージに係るシンボル候補が異なる２つのチャネル行列があれば良いため、この数に限らない。

（実施の形態２）
図７〜図９を用いて、本発明に係る実施の形態２の信号分離装置について説明する。図７は、本発明の実施の形態２に係る信号分離装置２００の構成を示すブロック図、図８は、図７に示す第１信号処理部の最尤判定部の構成を示すブロック図、図９は、図７に示す第２信号処理部の最尤判定部の構成を示すブロック図である。

この実施の形態２の信号分離装置２００は、図２から図５に示す実施の形態１に対応する信号分離装置１００と比較して、入力される信号数が４つであり、且つ、各信号処理部１５１Ａ，１５２Ａにおける最尤判定部２３１，２３２の判定部数が異なる点を除き、略同様の基本的構成を有している。

よって、異なる最尤判定部の構成の点について詳細に説明し、その他、同一の構成要素には同一の名称、さらには同一の符号を付して、その説明を省略する。

実施の形態２の信号分離装置は、４ｘ４ＭＩＭＯ、６４ＱＡＭを適用したものとし、チャネル行列入替部１１０と同様の構成のチャネル行列入替部１１０Ａと、ＱＲ分解／Ｑ^Ｈ乗算部１２１Ａ，１２２Ａ、最尤判定（ＭＬＤ）部２３１，２３２及びＬＬＲ算出部１４１Ａ，１４２Ａをそれぞれ有する２系統の信号処理部１５１Ａ，１５２Ａを具備してなる。なお、この２系統の信号処理部（ここでは実施の形態１での説明と同様の基本的構成を有する第１信号処理部１５１Ａと第２信号処理部１５２Ａ）は、実施の形態１と同様に、同一の処理部にて、時系列的に２系統の処理を行うようにしてもよい。また、複数の信号処理部は、送信ストリームの数分の信号処理部を有する構成としてもよい。ここでは、４つの送信ストリームに対し、２つの第１信号処理部１５１Ａ、第２信号処理部１５２Ａを用いて、送信ストリーム１，２に対する処理を第１信号処理部１５１Ａで行い、送信ストリーム３，４に対する処理を第２信号処理部１５２Ａで行うように構成している。

この実施の形態２の信号分離装置２００におけるチャネル行列入替部１１０Ａは、実施の形態１のチャネル行列入替部１１０と同様に、最終のステージに係るシンボル候補に掛け合わされる受信信号のチャネル推定行列の要素を入れ替えた行列を複数生成する。

ここでは、第１信号処理部１５１Ａに対して、チャネル行列Ｈを出力し、第２信号処理部１５２Ａに対して、チャネル行列Ｈの送信ストリーム成分である列ベクトル（ｈ_１，１ｈ_２，１ｈ_３，１ｈ_４，１）を他の列ベクトルと入れ替えたチャネル行列Ｈ’といった２つの行列を生成して出力している。

詳細には、本実施の形態２の信号分離装置２００におけるチャネル行列入替部１１０Ａでは、チャネル推定行列の要素を入れ替えた行列は、チャネル推定行列における最初（最も左側）の列ベクトルが異なるように配置した２つの行列を生成する。ここでは、４つの送信信号を受信する場合であるため、チャネル推定行列の最初の列ベクトルに、４つの送信ストリームのうち、異なる送信ストリームに対応する列ベクトルが入る２つの行列を生成する。この場合、最初の列ベクトル以外の列ベクトルについては、残った送信ストリームに対応する列ベクトルをどのように配置してもよい。

このように生成された２つの行列をそれぞれの信号処理部１５１Ａ，１５２Ａに入力し、各信号処理部１５１Ａ，１５２Ａでは、それぞれ、ＱＲ分解／Ｑ^Ｈ乗算部１２１，１２２と同様のＱＲ分解／Ｑ^Ｈ乗算部１２１Ａ，１２２Ａから処理される信号を用いて、それぞれの最尤判定部２３１，２３２において２乗ユークリッド距離を算出し、ＬＬＲ算出部１４１，１４２と同様のＬＬＲ算出部１４１Ａ，１４２Ａにて、各ステージのシンボル候補の各ビットの対数尤度比を算出する。ここでは、第１信号処理部１５１ＡのＬＬＲ算出部１４１Ａからは、ステージ１，２のシンボル候補ｄ_４，ｄ_３の各ビットの対数尤度比（ＬＬＲ）が算出され、第２信号処理部１５２ＡのＬＬＲ算出部１４２Ａからは、ステージ１，２のシンボル候補ｄ_１，ｄ_２の各ビットの対数尤度比（ＬＬＲ）が算出される。

また、最尤判定部２３１、２３２は、特に、最終ステージ（ここでは４ステージ目）において、最終ステージ前（ここではステージ１〜３）までのシンボル候補の組み合わせを固定した時の信号点と、当該信号点に最も近い最終ステージに係る候補点との２乗ユークリッド距離を示す量のみを算出して、ＬＬＲ算出部１４１Ａ，１４２Ａにそれぞれ出力する。

ここで最尤判定部２３１について説明する。

最尤判定部２３１は、ＱＲ分解／Ｑ^Ｈ乗算部１２１Ａから入力される受信信号ＺとＲ行列とを用いて、受信する送信ストリームの数分のステージ（ここでは、４ステージ）で２乗ユークリッド距離を示す量を算出する。

最尤判定部２３１において、ステージ１〜３に対応する第１判定部２３１ａ〜第３判定部２３１ｃは、通常のＱＲ−ＭＬＤの動作と同様である。詳細には、ステージ１には第１判定部２３１ａが対応し、ステージ２には第２判定部２３１ｂが対応し、ステージ３には第３判定部２３１ｃが対応し、最終ステージとしてのステージ４には第４判定部２３１ｄが対応している。なお、第１判定部２３１ａ〜第４判定部２３１ｄは以下ではそれぞれ単に判定部という場合もある。

すなわち、図８に示す判定部２３１ａのシンボルレプリカ生成部２６１は、図３に示すシンボルレプリカ生成部１６１と、２乗ユークリッド距離計算部２６２は、２乗ユークリッド距離計算部１６２と同様のものである。また、各判定部２３１ｂ、２３１ｃにおけるシンボルレプリカ生成部２７１，２８１も同様に、図３に示すシンボルレプリカ生成部１６１と同様の機能を有し、２乗ユークリッド距離計算部２７２，２８２も同様に、２乗ユークリッド距離計算部１６２と同様のものである。また、２乗ユークリッド距離加算部２７３，２８３は２乗ユークリッド距離加算部１６７と同様の機能を有する。

最終ステージであるステージ４に対応する判定部２３１ｄは、信号点生成部２９１、閾値判定部２９２、シンボルレプリカ生成・選択部２９３、２乗ユークリッド距離計算部２９４、２乗ユークリッド距離加算部２９５、最小２乗ユークリッド距離選択部２９６を有する。

この判定部２３１ｄは、図３の最尤判定部１３１の最終ステージに対応する判定部１３１ｂと比較して、最小２乗ユークリッド距離選択部２９６を備えている点が異なる。

この最小２乗ユークリッド距離選択部２９６は、ステージ１に対応する第１判定部２３１ａのシンボル候補ｄ_４の値が共通である６４^２個の２乗ユークリッド距離の中から最小値を選択し、２乗ユークリッド距離加算部２９５へ出力する。同様に、ステージ２に対応する第２判定部２３１ｂのシンボル候補ｄ₃の値が共通である６４^２個の２乗ユークリッド距離の中から最小値を選択し、２乗ユークリッド距離加算部２９５へ出力する。なお、本実施例では、２つの回路（信号処理部）で２つずつのＬＬＲを算出しているが、１つの回路で３つ、もう１つの回路で１つのＬＬＲを算出しても良い。また、最小２乗ユークリッド距離選択部２９６は、選択した最小値に対応するｄ_４，ｄ_３，ｄ_２の組を信号点生成部２９１に出力する。なお、この最小２乗ユークリッド距離選択部２９６は、実施の形態１の信号分離装置１００には存在しない。これは、信号分離装置１００が２ｘ２ＭＩＭＯであり、ステージ１のシンボル候補ｄ_２の値が共通である２乗ユークリッド距離は存在しないことに起因する。

信号点生成部２９１は、信号点生成部１６３と同様の基本的機能を有するものであり、入力される受信信号ｚ_１と、Ｒ行列の要素であるｒ_１，２，ｒ_１，３，ｒ_１，４と、最小２乗ユークリッド距離選択部２９６からのシンボル候補ｄ_４，ｄ_３，ｄ_２の組（６４＋６４個）を用いて、シンボル候補ｄ_４，ｄ_３，ｄ_２の組（６４＋６４個）に対応する信号点ｚ_１−ｒ_１，２ｄ_２−ｒ_１，３ｄ_３−ｒ_１，４ｄ_４を生成する。以降の処理は、実施の形態１の処理である２×２ＭＩＭＯの場合と同様であるので説明は省略する。

つまり、閾値判定部２９２，シンボルレプリカ生成・選択部２９３，２乗ユークリッド距離計算部２９４及び２乗ユークリッド距離加算部２９５は、それぞれ、図３に示す閾値判定部１６４，シンボルレプリカ生成・選択部１６５，２乗ユークリッド距離計算部１６６及び２乗ユークリッド距離加算部１６７と同様の構成であり、同様の処理を行う。

最尤判定部２３２は、ＱＲ分解／Ｑ^Ｈ乗算部１２２Ａから入力される受信信号Ｚ’とＲ’行列とを用いて、受信する送信ストリームの数分のステージ（ここでは、４ステージ）で２乗ユークリッド距離を示す量を算出する。

最尤判定部２３２において、ステージ１〜３に対応する第１判定部２３２ａ〜第３判定部２３２ｃは、最尤判定部２３１の第１判定部２３１ａ〜第３判定部２３１ｃと同様に、通常のＱＲ−ＭＬＤの動作と同様である。詳細には、ステージ１には第１判定部２３２ａが対応し、ステージ２には第２判定部２３２ｂが対応し、ステージ３には第３判定部２３２ｃが対応し、最終ステージとしてのステージ４には第４判定部２３２ｄが対応している。なお、第１判定部２３２ａ〜第４判定部２３２ｄは以下ではそれぞれ単に判定部という場合もある。

この最尤判定部２３２は、基本的に、最尤判定部２３１と同様の構成を有しており、最尤判定部２３１と比較して、入力される行列のみが異なる。最尤判定部２３２は、最尤判定部２３１に入力される行列とは異なる行列を用いて最尤判定部２３１と同様の処理を行うものである。

すなわち、図９に示す判定部２３２ａのシンボルレプリカ生成部３１１は、図８に示すシンボルレプリカ生成部２６１と、２乗ユークリッド距離計算部３１２は、２乗ユークリッド距離計算部２６２と同様のものである。また、各判定部２３２ｂ、２３２ｃにおけるシンボルレプリカ生成部３２１，３３１も同様に、図８に示すシンボルレプリカ生成部２７１，２８１と同様の機能を有し、２乗ユークリッド距離計算部３２２，３３２も同様に、２乗ユークリッド距離計算部２７２，２８２と同様の機能を有するものである。また、２乗ユークリッド距離加算部３２３，３３３は２乗ユークリッド距離加算部２７３，２８３と同様の機能を有する。

最終ステージであるステージ４に対応する判定部２３２ｄは、判定部２３１ｄ（図８参照）と同様に構成され、信号点生成部３４１、閾値判定部３４２、シンボルレプリカ生成・選択部３４３、２乗ユークリッド距離計算部３４４、２乗ユークリッド距離加算部３４５、最小２乗ユークリッド距離選択部３４６を有する。

つまり、この判定部２３２ｄは、図５の最尤判定部１３２の最終ステージに対応する判定部１３２ｂと比較して、判定部２３１ｄと同様に、最小２乗ユークリッド距離選択部３４６を備えている点が異なる。

この最小２乗ユークリッド距離選択部３４６は、ステージ１に対応する第１判定部２３２ａのシンボル候補ｄ_１の値が共通である６４^２個の２乗ユークリッド距離の中から最小値を選択し、２乗ユークリッド距離加算部３４５へ出力する。同様に、ステージ２に対応する第２判定部２３２ｂのシンボル候補ｄ_２の値が共通である６４^２個の２乗ユークリッド距離の中から最小値を選択し、２乗ユークリッド距離加算部３４５へ出力する。

また、最小２乗ユークリッド距離選択部２９６は、選択した最小値に対応するｄ_１，ｄ_２，ｄ_３の組（６４＋６４候補）を信号点生成部３４１に出力する。なお、この最小２乗ユークリッド距離選択部３４６は、実施の形態１の信号分離装置１００には存在しない。これは、信号分離装置１００が２ｘ２ＭＩＭＯであり、ステージ１のシンボル候補ｄ_１の値が共通である２乗ユークリッド距離は存在しないことに起因する。

信号点生成部３４１は、信号点生成部１７３と同様の基本的機能を有するものであり、入力される受信信号ｚ_１’と、Ｒ行列の要素であるｒ_１，２’，ｒ_１，３’，ｒ_１，４’と、最小２乗ユークリッド距離選択部３４６からのシンボル候補ｄ_１，ｄ_２，ｄ_３の組（６４＋６４個）を用いて、シンボル候補ｄ_１，ｄ_２，ｄ_３の組（６４＋６４個）に対応する信号点ｚ_１’−ｒ_１，２’ｄ_３−ｒ_１，３’ｄ_２−ｒ_１，４’ｄ_１を生成する。以降の処理は、実施の形態１の処理である２×２ＭＩＭＯの場合と同様であるので説明は省略する。

つまり、閾値判定部３４２，シンボルレプリカ生成・選択部３４３，２乗ユークリッド距離計算部３４４及び２乗ユークリッド距離加算部３４５は、それぞれ、図５に示す閾値判定部１７４，シンボルレプリカ生成・選択部１７５，２乗ユークリッド距離計算部１７６及び２乗ユークリッド距離加算部１７７と同様の構成であり、同様の処理を行う。

次に、最尤判定部２３１の動作の特徴的な点について説明する。

最終ステージであるステージ４に対応する判定部２３１は、最小２乗ユークリッド距離選択部２９６においては、ステージ１のシンボル点ｄ_４（６４ＱＡＭなので６４個）の値が共通である６４^２個（ｄ_３のシンボル点数×ｄ_２のシンボル点数）の２乗ユークリッド距離の中から最小値を選択し、２乗ユークリッド距離加算部２９５へ出力する。同様に、ステージ２のシンボル点ｄ₃（６４ＱＡＭなので６４個）の値が共通である６４^２個（ｄ_４のシンボル点数×ｄ_２のシンボル点数）の２乗ユークリッド距離の中から最小値を選択し、２乗ユークリッド距離加算部２９５へ出力する。

また、その最小値に対応するシンボル候補ｄ_４，ｄ_３，ｄ_２の組（６４＋６４個）を信号点生成部２９１に出力する。

信号点生成部２９１では、受信信号ｚ_１とＲ行列の要素であるｒ_１，２，ｒ_１，３，ｒ_１，４が入力され、最小２乗ユークリッド距離選択部２９６から入力されるｄ_４，ｄ_３，ｄ_２の組（６４＋６４個）に対して信号点ｚ_１−ｒ_１，２ｄ_２−ｒ_１，３ｄ_３−ｒ_１，４ｄ_４を生成する。以降の処理は、２ｘ２ＭＩＭＯと同様である。

なお、最尤判定部２３２は、最尤判定部２３１と基本的には同様の動作を行うため説明は省略する。

このように本実施の形態２によれば、２乗ユークリッド距離計算回数は、６４＋６４^２＋６４^３＋６４^４＝１７０４３５２０となる従来のＱＲ−ＭＬＤの方法と比較して、２乗ユークリッド距離計算回数を５３２８６４（＝（６４（ステージ１）＋６４^２（ステージ２）＋６４^３（ステージ３）＋２×６４（ステージ４））×２（第１、２信号処理））まで削減でき、それに伴ってＱＲ−ＭＬＤ回路の回路規模、消費電流を大幅に削減することができる。

言い換えれば、実施の形態２の信号分離装置によれば、演算量を、従来のＱＲ−ＭＬＤによる｛（２^ｍ）＋（２^ｍ）^２＋（２^ｍ）^３＋…＋（２^ｍ）^Ｘ｝回から、｛（２^ｍ）＋（２^ｍ）^２＋（２^ｍ）^３＋…＋（２^ｍ）^Ｘ−１＋（Ｘ／２）×（２^ｍ）｝×２回（Ｘ：送信アンテナ数）に減少させることができる。したがって、演算量を削減しつつビット尤度の存在しない確率を下げることにより、演算量を削減でき、且つ、通信品質を向上させることができる。

なお、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されても良いし、一部又は全てを含むように１チップ化されても良い。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現しても良い。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用しても良い。さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行っても良い。例えば、バイオ技術の適用等が可能性としてあり得る。

なお、上述した本発明の態様は、ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用される、ＱＲ分解を伴うＭＬＤ方式の複数のステージによって信号分離を行う信号分離装置であって、最終のステージに係るシンボル候補に掛け合わされるチャネル推定行列の要素を入れ替えた行列を複数生成するチャネル行列生成手段と、生成された複数の行列のそれぞれを用いて、ＱＲ分解を行い、前記生成された行列のそれぞれに対応するユニタリ行列と上三角行列とを算出するＱＲ分解手段と、前記生成された行列毎に、当該行列に基づく前記ユニタリ行列の転置行列と受信信号との乗算を行う直交化手段と、最終ステージにおいて、前記ＱＲ分解手段と前記直交化手段の算出結果を用いて、最終ステージ前までのシンボル候補の組み合わせを固定した時の信号点と、当該信号点に最も近い最終ステージに係る候補点との２乗ユークリッド距離を示す量のみを算出する最尤判定手段とを具備するものであってもよい。また、前記算出された２乗ユークリッド距離を示す量を用いて、前記生成された行列毎に前記シンボル候補のみの対数尤度比を算出する尤度算出手段を更に具備するものであってもよい。

２００６年９月２５日出願の特願２００６−２５９７１０の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

本発明に係る信号分離装置及び信号分離方法は、通信品質を維持した状態で、演算量を削減できる効果を有し、特にＭＩＭＯ通信を行う無線受信装置に用いられて好適なものとなる。

従来のＱＲＭ−ＭＬＤ法による信号分離を行う受信機の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係る信号分離装置の構成を示すブロック図 図２に示す第１信号処理部の最尤判定部の構成を示すブロック図 閾値判定部の動作の説明に供する図 図２に示す第２信号処理部の最尤判定部の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係る信号分離装置における２乗ユークリッド距離計算回数の説明に供する図 本発明の実施の形態２に係る信号分離装置の構成を示すブロック図 図７に示す第１信号処理部の最尤判定部の構成を示すブロック図 図７に示す第２信号処理部の最尤判定部の構成を示すブロック図

Claims (4)

1. ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用される、ＭＬＤ方式の２つのステージによって信号分離を行う信号分離装置であって、
   第１のチャネル推定行列の列を入れ替えた第２のチャネル推定行列を生成するチャネル行列入れ替え部と、
   前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれを用いて、ＱＲ分解を行い、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれに対応するユニタリ行列と三角行列とを算出する分解部と、
   前記第１及び第２のチャネル推定行列毎に、前記ユニタリ行列の共役転置行列と受信信号とを乗算し、第１の直交化後受信信号と第２の直交化後受信信号とを算出する乗算部と、
   ステージ１において、全ての第１の送信信号候補に対し、前記第１の送信信号候補と前記第１の直交化後受信信号とを用いて距離計算し、
   ステージ２において、全ての前記第１の送信信号候補に対し閾値判定により第２の送信信号候補を決定し、さらに、全ての前記第１の送信信号候補に対し、前記第１の送信信号候補と前記第２の直交化後受信信号と前記第１の送信信号候補に対し決定された前記第２の送信信号候補とを用いて距離計算し、
   全ての前記第１の送信信号候補に対し、前記ステージ１において算出された距離と、前記ステージ２において算出された距離とを加算し、全ての前記第１の送信信号候補に１対１で対応する加算結果を出力する最尤判定部と、
   前記第１の送信信号候補の各ビットについて、０の場合の最小となる距離と１の場合の最小となる距離を、前記加算結果の中から選択し、選択された前記０の場合の最小となる距離と前記１の場合の最小となる距離とに基づいて対数尤度比を算出する対数尤度比算出部と、
   を具備する信号分離装置。
2. ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用される、ＭＬＤ方式の２つのステージによって信号分離を行う信号分離方法であって、
   第１のチャネル推定行列の列を入れ替えた第２のチャネル推定行列を生成するチャネル入れ替えステップと、
   前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれを用いて、ＱＲ分解を行い、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれに対応するユニタリ行列と三角行列とを算出する分解ステップと、
   前記第１及び第２のチャネル推定行列毎に、前記ユニタリ行列の共役転置行列と受信信号とを乗算し、第１の直交化後受信信号と第２の直交化後受信信号とを算出する乗算ステップと、
   ステージ１において、全ての第１の送信信号候補に対し、前記第１の送信信号候補と前記第１の直交化後受信信号とを用いて距離計算し、
   ステージ２において、全ての前記第１の送信信号候補に対し閾値判定により第２の送信信号候補を決定し、さらに、全ての前記第１の送信信号候補に対し、前記第１の送信信号候補と前記第２の直交化後受信信号と前記第１の送信信号候補に対し決定された前記第２の送信信号候補とを用いて距離計算し、
   全ての前記第１の送信信号候補に対し、前記ステージ１において算出された距離と、前記ステージ２において算出された距離とを加算し、全ての前記第１の送信信号候補に１対１で対応する加算結果を出力する最尤判定ステップと、
   前記第１の送信信号候補の各ビットについて、０の場合の最小となる距離と１の場合の最小となる距離を、前記加算結果の中から選択し、選択された前記０の場合の最小となる距離と前記１の場合の最小となる距離とに基づいて対数尤度比を算出する対数尤度比算出ステップと、
   を具備する信号分離方法。
3. ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用される、ＭＬＤ方式のm個のステージ（m≧3）によって信号分離を行う信号分離装置であって、
   第１のチャネル推定行列の少なくとも第１列を異なる任意の列と入れ替えた第２のチャネル推定行列を生成するチャネル行列入れ替え部と、
   前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれを用いて、ＱＲ分解を行い、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれに対応するユニタリ行列と三角行列とを算出する分解部と、
   前記第１及び第２のチャネル推定行列毎に、前記ユニタリ行列の共役転置行列と受信信号とを乗算し、m個の直交化後受信信号を算出する乗算部と、
   最終ステージ前までの各ステージにおいて、（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し、前記（m-1）個の送信信号候補と前記（m-1）個の直交化後受信信号とを用いて距離計算し、
   最終ステージにおいて、前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し閾値判定により第mの送信信号候補を決定し、さらに、前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し、前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせと前記第mの直交化後受信信号と前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し決定された前記第mの送信信号候補とを用いて距離計算し、
   前記(m-1)個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し、前記最終ステージ前までの各ステージにおいて算出された距離と、前記最終ステージにおいて算出された距離とを加算し、
   前記(m-1)個の送信信号候補の全ての組み合わせに１対１で対応する加算結果を出力する最尤判定部と、
   前記（m-1）個の送信信号候補の各ビットについて、０の場合の最小となる距離と１の場合の最小となる距離を、前記加算結果の中から選択し、選択された前記０の場合の最小となる距離と前記１の場合の最小となる距離とに基づいて対数尤度比を算出する対数尤度比算出部と、
   を具備する信号分離装置。
4. ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用される、ＭＬＤ方式のm個のステージ（m≧３）によって信号分離を行う信号分離方法であって、
   第１のチャネル推定行列の少なくとも第１列を異なる任意の列と入れ替えた第２のチャネル推定行列を生成するチャネル行列入れ替えステップと、
   前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれを用いて、ＱＲ分解を行い、前記第１及び第２のチャネル推定行列のそれぞれに対応するユニタリ行列と三角行列とを算出する分解ステップと、
   前記第１及び第２のチャネル推定行列毎に、前記ユニタリ行列の共役転置行列と受信信号とを乗算し、m個の直交化後受信信号を算出する乗算ステップと、
   最終ステージ前までのステージにおいて、（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し、前記（m-1）個の送信信号候補と前記（m-1）個の直交化後受信信号とを用いて距離計算し、
   最終ステージにおいて、前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し閾値判定により第mの送信信号候補を決定し、さらに、前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し、前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせと前記第mの直交化後受信信号と前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し決定された前記mの送信信号候補とを用いて距離計算し、
   前記(m-1)個の送信信号候補の全ての組み合わせに対し、前記最終ステージ前までの各ステージにおいて算出された距離と、前記最終ステージにおいて算出された距離とを加算し、
   前記（m-1）個の送信信号候補の全ての組み合わせに１対１で対応する加算結果を出力する最尤判定ステップと、
   前記（m-1）個の送信信号候補の各ビットについて、０の場合の最小となる距離と１の場合の最小となる距離を、前記加算結果の中から選択し、選択された前記０の場合の最小となる距離と前記１の場合の最小となる距離とに基づいて対数尤度比を算出する対数尤度比算出ステップと、
   を具備する信号分離方法。

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