JP4854744B2 - 信号分離装置および信号分離方法 - 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。またｘ_１，ｘ_２，ｘ_３，ｘ_４は、それぞれ異なる送信ストリームに係るシンボルである。

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ｘ_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以下（Ｓ_１≦Ｃ等）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、第１ステージのシンボル候補選択数をＮとすると、第１ステージおよび第２ステージ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信号分離装置であって、ある１つの送信ストリーム以外の全送信ストリームに係るシンボル候補の組み合わせ毎に、ユークリッド距離を示す量が最小になるような有力シンボル候補を前記１つの送信ストリームに係るシンボル候補の中から決定し、さらに前記組み合せ毎にユークリッド距離を示す量を算出する第１の距離演算処理部と、前記１つの送信ストリームと異なる他の１つの送信ストリーム以外の全送信ストリームに係るシンボル候補の組み合わせ毎に、ユークリッド距離を示す量が最小になるような他の有力シンボル候補を前記他の１つの送信ストリームに係るシンボル候補の中から決定し、さらに前記他の１つの送信ストリーム以外の全送信ストリームに係るシンボル候補の組み合わせ毎にユークリッド距離を示す量を算出する第２の距離演算処理部と、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信号分離方法であって、ある１つの送信ストリーム以外の全送信ストリームに係るシンボル候補の組み合わ
せ毎に、ユークリッド距離を示す量が最小になるような有力シンボル候補を前記１つの送信ストリームに係るシンボル候補の中から決定し、さらに前記組み合せ毎にユークリッド距離を示す量を算出するステップと、前記１つの送信ストリームと異なる他の１つの送信ストリーム以外の全送信ストリームに係るシンボル候補の組み合わせ毎に、ユークリッド距離を示す量が最小になるような他の有力シンボル候補を前記他の１つの送信ストリームに係るシンボル候補の中から決定し、さらに前記他の１つの送信ストリーム以外の全送信ストリームに係るシンボル候補の組み合わせ毎にユークリッド距離を示す量を算出するステップと、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２に示すように本実施の形態の、無線受信機に搭載される信号分離装置に利用する最
尤判定部１００は、最終段階の処理を行う判定部１１０と、その前段階の処理を行う判定部１５０とを有する。また、上記信号分離装置では、最尤判定部１００の出力段に、尤度選択、ＬＬＲ算出などを行う尤度出力部１６０が配設される。ここで本実施の形態において扱う、隣接するステージ（ステージＸ−１およびステージＸ）が、特に、最終より１つ前のステージおよび最終ステージであるものとして説明を行う。

最尤判定部１００には、上記従来技術の最尤判定部と同様に、信号変換部からユニタリ変換後の受信信号ベクトルｚおよび上三角行列Ｒの行列要素が入力される。

最終ステージの１つ前のステージに係る判定部１５０は、最終ステージで各候補点に対する２乗ユークリッド距離が算出される送信信号以外の、各送信信号のシンボル候補（「送信信号候補」とも呼ばれることがある）の組み合わせを出力する。

最終ステージに係る判定部１１０は、第１の距離演算処理部１２０と、第２の距離演算処理部１３０とを有する。

第１の距離演算処理部１２０は、判定部１５０から入力される、各送信信号のシンボル候補の組み合わせ（つまり、最終より１つ前のステージまでの各ステージに係るシンボル候補の組み合わせ）の各々について、「シンボル候補固定時の信号点（又は「ステージ信号点」、「ステージ受信点」と呼ぶことがある）」からコンスタレーション上で最も近い最近傍候補点を検出するとともに、この最近傍候補点と、「シンボル候補固定時の信号点」との２乗ユークリッド距離を算出し、この２乗ユークリッド距離を尤度出力部１６０に出力する。なお、「シンボル候補固定時の信号点（「ステージ信号点」）」とは、例えば、上記従来に示したような４×４ＭＩＭＯ通信が適用される場合、最終ステージにおいては、ｚ_１−（ｒ_１２ｘ_２＋ｒ_１３ｘ_３＋ｒ_１４ｘ_４）に、最終ステージに係るユニタリ変換後の受信信号ｚ_１と、各送信信号のシンボル候補の組み合わせ（すなわち、各ｘ_２、ｘ_３、ｘ_４の組み合わせ）とを入力した結果である。すなわち、一般化すると、ｚ_１−（ｒ_１２ｘ_２＋…＋ｒ_１Ｘｘ_Ｘ）に、最終ステージに係るユニタリ変換後の受信信号ｚ_１と、各送信信号のシンボル候補の組み合わせ（すなわち、各ｘ_２、…、ｘ_Ｘの組み合わせ）とを入力した結果である。

第２の距離演算処理部１３０は、最終より１つ前のステージに係る「シンボル候補固定時の信号点」、つまり上記例においては、ｚ_２−（ｒ_２３ｘ_３＋ｒ_２４ｘ_４）および最終より１つ前のステージに係る候補点（つまり、上記例においては、ｒ_２２ｘ_２）のそれぞれに「ステージ変換処理」を行うことにより、最終より１つ前のステージに係る「シンボル候補固定時の信号点」および候補点と対応する、最終ステージに係るコンスタレーション上の点を算出する。例えば、６４ＱＡＭが適用される場合には、最終の２つ前のステージまでのシンボル候補の組み合わせの各々に対して、最終より１つ前のステージに係る６４個の候補点と対応する、６４個の最終ステージに係るコンスタレーション上の点が算出される。

次に、第２の距離演算処理部１３０は、こうして算出された最終より１つ前のステージに係る「シンボル候補固定時の信号点」および候補点と対応する最終ステージに係るコンスタレーション上の点と、最終ステージに係るシンボル候補の各々とから、最終ステージに係るシンボル候補ごとに、最終ステージまでの２乗ユークリッド距離の総和を最も小さくする最終より１つ前のステージにおけるシンボル候補を算出する。すなわち、第２の距離演算処理部１３０は、最終より１つ前のステージ以外のステージに係るシンボル候補、つまり最終ステージのシンボル候補および最終より２つ前までのシンボル候補を固定したときに、最終ステージまでの２乗ユークリッド距離の総和が最も小さくなる、最終より１つ前のステージに係るシンボル候補を算出し、その２乗ユークリッド距離の総和を、これ
と対応する最終ステージまでのシンボル候補の組み合わせと関連づけて尤度出力部１６０に出力する。

尤度出力部１６０は、最終ステージに係る判定部１１０からの２乗ユークリッド距離に基づいて、送信信号の各々に関し、各ビットのビット値ごとに尤度を算出する。

図３に示すように判定部１１０の第１の距離演算処理部１２０は、ステージ信号点算出部１２２と、近傍信号点候補検出部１２４と、距離算出部１２６とを有する。第２の距離演算処理部１３０は、ステージ変換処理部１３１と、信号点候補算出部１３２と、理想点算出部１３３と、近傍信号点算出部１３４と、距離算出部１３５とを有する。

ステージ信号点算出部１２２は、判定部１５０から入力される、各送信信号のシンボル候補の組み合わせの各々について、まず、「シンボル候補固定時の信号点」、つまり最終ステージに係る「ステージ信号点」を算出し、こうして得られる最終ステージに係る「ステージ信号点」を近傍信号点候補検出部１２４および距離算出部１２６に出力する。

近傍信号点候補検出部１２４は、ステージ信号点算出部１２２からの「ステージ信号点」と最も近い最終ステージに係るコンスタレーション上の候補点を検出し、検出された最近傍候補点を距離算出部１２６に出力する。

距離算出部１２６は、ステージ信号点算出部１２２からの「ステージ信号点」と、近傍信号点候補検出部１２４からの最近傍候補点との２乗ユークリッド距離を算出し、この２乗ユークリッド距離と、最近傍候補点およびこれに対応する最終より１つ前のステージまでのシンボル候補の組み合わせとを後段の尤度出力部１６０に出力する。

ステージ変換処理部１３１は、最終より１つ前のステージに係る「シンボル候補固定時の信号点」および最終より１つ前のステージに係る候補点のそれぞれに「ステージ変換処理」を施すことにより、上記最終より１つ前のステージに係る「シンボル候補固定時の信号点」および候補点と対応する、最終ステージに係るコンスタレーション上の点を算出し、こうして得られる最終より１つ前のステージに係る「シンボル候補固定時の信号点」および最終より１つ前のステージに係る候補点と対応する、最終ステージに係るコンスタレーション上の点を理想点算出部１３３に出力する。

信号点候補算出部１３２は、最終ステージに係る上三角行列の要素を入力し、最終ステージに係るコンスタレーション上のシンボル候補に、前記上三角行列の要素のうち最終ステージに係るシンボル候補の係数となる要素を乗算することにより、最終ステージに係る候補点を算出する。なお、前記上三角行列の要素のうち最終ステージに係るシンボル候補の係数となる要素は、例えば、上記従来に示す場合には、ｒ_１１となる。

理想点算出部１３３は、理想的な状態のときに最終より１つ前のステージに係る「シンボル候補固定時の信号点」に対してステージ変換処理を施して得られる最終ステージのコンスタレーション上の点、つまり最終ステージまでの２乗ユークリッド距離の総和を最も小さくする最終より１つ前のステージに係るシンボル候補と対応する最終ステージに係るコンスタレーション上の点（以下、「理想信号点」と呼ぶことがある）を算出し、こうして得られる「理想信号点」を近傍信号点算出部１３４に出力する。「理想信号点」は、最終より１つ前のステージに係る「シンボル候補固定時の信号点」と対応する、最終ステージに係るコンスタレーション上の点と、最終ステージに係るシンボル候補の各々とに基づいて、算出される。この「理想信号点」の算出は、最終より１つ前のステージに係る「シンボル候補固定時の信号点」の各々（つまり、最終の１つ前のステージまでのシンボル候補の組み合わせの各々）と、最終ステージに係るシンボル候補との全組み合わせについて
行われる。この「理想信号点」を求める方法、理論などについては、後に詳述する。

近傍信号点算出部１３４は、理想点算出部１３３からの「理想信号点」と最も近い、最終より１つ前のステージに係る候補点を最終ステージに係るコンスタレーション上にステージ変換して移動したときの信号点（つまり、理想点算出部１３３からの「理想信号点」と最も近い、最終より１つ前のステージに係るシンボル候補と対応する最終ステージに係るコンスタレーション上の点）を算出し、算出された最近傍信号点を距離算出部１３５に出力する。

具体的には、近傍信号点算出部１３４は、ステージ逆変換処理部１３６と、近傍信号点候補検出部１３７と、ステージ変換処理部１３８とを有する。なお、近傍信号点算出部１３４は、ステージ逆変換処理部１３６と、近傍信号点候補検出部１３７と、ステージ変換処理部１３８とに分かれた構成に限定されない。要は、他の構成、又は、近傍信号点算出部１３４が単独で、上記近傍信号点算出部１３４の機能を実現できればよい。

ステージ逆変換処理部１３６は、「理想信号点」に対してステージ変換処理部１３１における処理と逆の処理（以下、「ステージ逆変換処理」と呼ぶことがある）を施すことにより、「理想信号点」と対応する最終より１つ前のステージに係るコンスタレーション上の点を算出し、算出された点を近傍信号点候補検出部１３７に出力する。

近傍信号点候補検出部１３７は、ステージ逆変換処理部１３６からの、「理想信号点」と対応する最終より１つ前のステージに係るコンスタレーション上の点から、このコンスタレーション上において最も近い候補点を検出し、検出された最近傍候補点をステージ変換処理部１３８に出力する。

ステージ変換処理部１３８は、近傍信号点候補検出部１３７にて検出された最近傍候補点に対して、ステージ変換処理部１３１と同様のステージ変換処理を施すことにより、近傍信号点候補検出部１３７にて検出された最近傍候補点と対応する、最終ステージに係るコンスタレーション上の点を算出し、こうして得られる点を距離算出部１３５に出力する。

距離算出部１３５は、近傍信号点算出部１３４からの、「理想信号点」と最も近い、最終より１つ前のステージに係る候補点と対応する最終ステージに係るコンスタレーション上の点と、前記「理想信号点」を求める際に用いた最終ステージに係るシンボル候補との２乗ユークリッド距離を算出し、この２乗ユークリッド距離と、前記「理想信号点」を求める際に用いた最終ステージに係るシンボル候補および最終より１つ前のステージに係る「シンボル候補固定時の信号点」の要素である最終より２つ前のステージまでのシンボル候補の組み合わせと、前記「理想信号点」と最も近い最終より１つ前のステージに係るシンボル候補と、を後段の尤度出力部１６０に出力する。

図４および図５には、特に、本実施の形態の無線受信機に搭載される信号分離装置に利用する最尤判定部１００に２×２ＭＩＭＯ通信が適用される場合の最尤判定部１００Ａが示されている。すなわち、最尤判定部１００Ａは、ステージ１に係る判定部１５０Ａと、ステージ２（最終ステージ）に係る判定部１１０Ａとを有する。

判定部１５０Ａは、ステージ２で各候補点に対する２乗ユークリッド距離が算出される送信信号以外の送信信号のシンボル候補、すなわちステージ１に係るシンボル候補を出力する。

判定部１１０Ａは、第１の距離演算処理部１２０Ａと、第２の距離演算処理部１３０Ａ
とを有する。

第１の距離演算処理部１２０Ａは、判定部１５０Ａから入力される、ステージ１に係るシンボル候補の各々について、「シンボル候補固定時の信号点（又は「ステージ信号点」と呼ぶことがある）」からコンスタレーション上で最も近い最近傍候補点を検出するとともに、この最近傍候補点と、「シンボル候補固定時の信号点」との２乗ユークリッド距離を算出し、この２乗ユークリッド距離を尤度出力部１６０に出力する。なお、ここでは２×２ＭＩＭＯ通信が適用される場合なので、ステージ２においては、ｚ_１−ｒ_１２ｘ_２にステージ２に係るユニタリ変換後の受信信号ｚ_１と、ステージ１のシンボル候補（すなわち、ｘ_２）のそれぞれとを入力した結果である。

第２の距離演算処理部１３０Ａは、ステージ１に係るユニタリ変換後の受信信号（ここでは、ステージ１とステージ２しかないので、ステージ１に係る「シンボル候補固定時の信号点」は、ステージ１に係るユニタリ変換後の受信信号、つまりｚ_２となる。）およびステージ１に係る候補点（つまり、ｒ_１２ｘ_２）のそれぞれに「ステージ変換処理」を行うことにより、ステージ１に係る受信信号および候補点と対応する、最終ステージに係るコンスタレーション上の点を算出する。

第２の距離演算処理部１３０Ａは、こうして算出されたステージ１に係るユニタリ変換後の受信信号および各ステージ１に係る候補点と対応する、最終ステージに係るコンスタレーション上の点と、最終ステージに係るシンボル候補の各々とから、最終ステージに係るシンボル候補ごとに、ステージ２までの２乗ユークリッド距離の総和を最も小さくするステージ１におけるシンボル候補を算出する。すなわち、第２の距離演算処理部１３０Ａは、ステージ２のシンボル候補を固定したときに、ステージ２までの２乗ユークリッド距離の総和が最も小さくなる、ステージ１に係るシンボル候補を算出し、その２乗ユークリッド距離の総和を、これと対応するステージ１およびステージ２のシンボル候補の組み合わせと関連づけて尤度出力部１６０に出力する。

図５に示すように第１の距離演算処理部１２０Ａは、ステージ信号点算出部１２２Ａと、近傍信号点候補検出部１２４Ａと、距離算出部１２６Ａとを有する。第２の距離演算処理部１３０Ａは、ステージ変換処理部１３１Ａと、信号点候補算出部１３２Ａと、理想点算出部１３３Ａと、近傍信号点算出部１３４Ａと、距離算出部１３５Ａとを有する。

ステージ信号点算出部１２２Ａは、判定部１５０Ａから入力される、ステージ１のシンボル候補の各々について、まず、「シンボル候補固定時の信号点」、つまりステージ２に係る「ステージ信号点」を算出し、こうして得られるステージ２に係る「ステージ信号点」を近傍信号点候補検出部１２４Ａおよび距離算出部１２６Ａに出力する。

近傍信号点候補検出部１２４Ａは、ステージ信号点算出部１２２Ａからの「ステージ信号点」と最も近いステージ２に係るコンスタレーション上の候補点を検出し、検出された最近傍候補点を距離算出部１２６Ａに出力する。

距離算出部１２６Ａは、ステージ信号点算出部１２２Ａからの「ステージ信号点」と、近傍信号点候補検出部１２４Ａからの最近傍候補点との２乗ユークリッド距離を算出し、この２乗ユークリッド距離と、最近傍候補点およびこれに対応するステージ２までのシンボル候補の組み合わせとを後段の尤度出力部１６０に出力する。

ステージ変換処理部１３１Ａは、ステージ１に係るユニタリ変換後の受信信号およびステージ１に係る候補点のそれぞれに「ステージ変換処理」を施すことにより、上記ステージ１に係るユニタリ変換後の受信信号および候補点と対応する、最終ステージに係るコン
スタレーション上の点を算出し、こうして得られるステージ１に係るユニタリ変換後の受信信号およびステージ１に係る候補点と対応する、最終ステージに係るコンスタレーション上の点を理想点算出部１３３Ａに出力する。

信号点候補算出部１３２Ａは、ステージ２に係る上三角行列の要素を入力し、ステージ２に係るコンスタレーション上のシンボル候補に、前記上三角行列の要素のうちステージ２に係るシンボル候補の係数となる要素を乗算することにより、最終ステージに係る候補点を算出する。なお、前記上三角行列の要素のうち最終ステージに係るシンボル候補の係数となる要素は、例えば、上記従来に示す場合には、ｒ_１１となる。

理想点算出部１３３Ａは、理想的な状態のときにステージ１に係る「シンボル候補固定時の信号点」に対してステージ変換処理を施して得られるステージ２のコンスタレーション上の点、つまりステージ２までの２乗ユークリッド距離の総和を最も小さくするステージ１に係るシンボル候補と対応するステージ２に係るコンスタレーション上の点（以下、「理想信号点」と呼ぶことがある）を算出し、こうして得られる「理想信号点」を近傍信号点算出部１３４Ａに出力する。

近傍信号点算出部１３４Ａは、理想点算出部１３３Ａからの「理想信号点」と最も近い、ステージ１に係る候補点をステージ２に係るコンスタレーション上にステージ変換して移動したときの信号点（つまり、理想点算出部１３３Ａからの「理想信号点」と最も近い、ステージ１に係るシンボル候補と対応するステージ２に係るコンスタレーション上の点）を算出し、算出された最近傍信号点を距離算出部１３５Ａに出力する。

具体的には、ステージ逆変換処理部１３６Ａは、「理想信号点」に対してステージ変換処理部１３１Ａにおける処理と逆の処理（以下、「ステージ逆変換処理」と呼ぶことがある）を施すことにより、「理想信号点」と対応するステージ１に係るコンスタレーション上の点を算出し、算出された点を近傍信号点候補検出部１３７Ａに出力する。なお、近傍信号点算出部１３４Ａは、ステージ逆変換処理部１３６Ａと、近傍信号点候補検出部１３７Ａと、ステージ変換処理部１３８Ａとに分かれた構成に限定されない。要は、他の構成、又は、近傍信号点算出部１３４Ａが単独で、上記近傍信号点算出部１３４Ａの機能を実現できればよい。

近傍信号点候補検出部１３７Ａは、ステージ逆変換処理部１３６Ａからの、「理想信号点」と対応するステージ１に係るコンスタレーション上の点から、このコンスタレーション上において最も近いシンボル候補を検出し、検出された最近傍候補点をステージ変換処理部１３８Ａに出力する。

ステージ変換処理部１３８Ａは、近傍信号点候補検出部１３７Ａにて検出された最近傍候補点に対して、ステージ変換処理部１３１Ａと同様のステージ変換処理を施すことにより、近傍信号点候補検出部１３７Ａにて検出された最近傍候補点と対応する、ステージ２に係るコンスタレーション上の点を算出し、こうして得られる点を距離算出部１３５Ａに出力する。

距離算出部１３５Ａは、近傍信号点算出部１３４Ａからの、「理想信号点」と最も近い、ステージ１に係る候補点と対応するステージ２に係るコンスタレーション上の点と、前記「理想信号点」を求める際に用いたステージ２に係るシンボル候補との２乗ユークリッド距離を算出し、尤度出力部１６０に出力する。

上記構成を有する最尤判定部１００Ａおよび尤度出力部１６０の動作について説明する。ここでは説明を簡単にするために、特に２×２ＭＩＭＯ通信および６４ＱＡＭが適用さ
れる場合の動作について図４〜６を参照して説明する。

まず、第１の距離演算処理部１２０Ａでは、ステージ信号点算出部１２２Ａがステージ１のシンボル候補ｄ_２（６４通り）のそれぞれについて、ステージ２の信号点（ステージ２に係るシンボル候補固定時の信号点）であるｚ_１−ｒ_１２ｄ_２を算出する。そして近傍信号点候補検出部１２４Ａにて、ステージ２の信号点（ステージ２に係るシンボル候補固定時の信号点）のそれぞれについて、最も近いステージ２の候補点である最近傍候補点ｒ_１１ｄ_１が全６４点検出される。そして、距離算出部１２６Ａにて、各ステージ２の信号点（ステージ２に係るシンボル候補固定時の信号点）と、これに対応する最近傍候補点との２乗ユークリッド距離ｅ_２が６４通り求められる。

尤度出力部１６０では、ステージ１およびステージ２で求められたステージ１とステージ２の２乗ユークリッド距離の和ｅ_１＋ｅ_２（２４６通り）の中で２乗ユークリッド距離の和が最小になるステージ１、ステージ２のシンボル候補ｄ_２，ｄ_１の各ビットのビット値（０または１（ｄ_２，ｄ_１に依存））ごとの尤度としてその最小値を設定する。

さらに、尤度出力部１６０では、この段階で求まっていないｄ_２の尤度を求める。例えば、ｄ_２の１ビット目のビット値が１の場合の尤度が求まっていないならば、ｄ_２＝１*****（*は、０，１任意）の３２候補の中で２乗ユークリッド距離の和が最小になるものを尤度として設定する。

以上の第１の距離演算処理部１２０Ａおよび尤度出力部１６０の流れでは、ステージ２のシンボル候補ｄ_１の全着目ビットに関してビット値が０又は１のいずれか一方の尤度が求められていない。このままでは、ビット尤度が存在しない状況になってしまい、通信品質の劣化につながることになる。これを防止するために、第２の距離演算処理部１３０Ａが設けられている。

第２の距離演算処理部１３０Ａでは、ステージ変換処理部１３１Ａがステージ１の信号点をステージ２のコンスタレーション上に移動した点ｚ_１−ｒ_１２／ｒ_２２×ｚ_２を算出する。

理想点算出部１３３Ａでは、ステージ変換処理部１３１Ａにより求められたステージ１の信号点をステージ２のコンスタレーション上に移動した点ｚ_１−ｒ_１２／ｒ_２２×ｚ_２とステージ２の候補点ｒ_１１ｄ_１とを「所定比」α^２：１に分割する点である理想信号点Ｑが６４通りのシンボル候補ｄ_１について算出される。なお、第１の距離演算処理部１２０Ａおよび尤度出力部１６０にて求めた「２乗ユークリッド距離の和が最小になるステージ２のシンボル候補」を尤度出力部１６０が第２の距離演算処理部１３０Ａに出力する場合（図２および図４の破線矢印参照）には、理想点算出部１３３Ａでは、尤度出力部１６０から出力される、第１の距離演算処理部１２０Ａで求めた「ステージ１のシンボル候補に対する、ステージ２までの２乗ユークリッド距離の和が最小になるステージ２のシンボル候補の組み合わせ情報」に基づいて、第１の距離演算処理部１２０Ａで既に２乗ユークリッド距離の算出対象となったステージ２のシンボル候補以外の最大６３通り、最小０通りのシンボル候補ｄ_１について理想信号点Ｑが算出される。すなわち、一般化すると、理想点算出部１３３では、尤度出力部１６０から出力される、第１の距離演算処理部１２０で求めた「最終の１つ前のステージ（ステージＸ−１）のシンボル候補に対する、最終ステージ（ステージＸ）までの２乗ユークリッド距離の和が最小になる最終ステージ（ステージＸ）のシンボル候補の組み合わせ情報」に基づいて、第１の距離演算処理部１２０で既に２乗ユークリッド距離の算出対象となった最終ステージ（ステージＸ）のシンボル候補を除く最大６３通り、最小０通りのシンボル候補について理想信号点Ｑが算出される。このようにすることで、演算量を削減することができ、消費電力を低減することができる
。この「理想信号点」を求める方法、理論などについては、後に詳述する。

近傍信号点算出部１３４Ａでは、その理想信号点Ｑから最も近い、ステージ１の候補点をステージ２のコンスタレーションに移動した点ｚ_１−ｒ_１２ｄ_２（６４点（上述のように尤度出力部１６０から第２の距離演算処理部１３０Ａに出力がある場合には、以下すべて最大６３点最小０点））を検出する。具体的には、ステージ逆変換処理部１３６Ａがステージ２の理想信号点（分割点）Ｑをステージ１のコンスタレーションに移動（移動先の点を点Ｐとする）し、近傍信号点候補検出部１３７Ａが点Ｐ（６４点）のそれぞれに対するステージ１の候補点ｒ_２２ｄ_２の中から最近傍候補点（６４点）を検出する。そして、ステージ変換処理部１３８Ａが近傍信号点候補検出部１３７Ａにて検出された最近傍候補点をステージ２のコンスタレーション上に移動する。

距離算出部１３５Ａでは、ステージ変換処理部１３８Ａによりステージ２のコンスタレーション上に移動された先の点ｚ_１−ｒ_１２ｄ_２と、対応するステージ２の候補点ｒ_１１ｄ_１と間の２乗ユークリッド距離６４通りを求める。

さらに、尤度出力部１６０では、求めたステージ２の２乗ユークリッド距離と、そのステージ１のシンボル候補ｄ_２に対するステージ１の２乗ユークリッド距離（これは既に距離演算処理部１２０Ａにて算出されている）の和６４通りの中で、まだ尤度を求めていないステージ２のシンボル候補の着目ビットのビット値に対し、尤度を求める。例えば、１ビット目のビット値１の尤度が求まっていないならば、ｄ_１＝１*****（*は、０，１任意）の３２候補の中で２乗ユークリッド距離の和が最小になるものを尤度として設定する。

次に理想点算出部１３３Ａにて用いられる、「理想信号点」を求める方法、理論などについて説明する。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。

まず、もう一度ＱＲ分解を伴う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（１）である。

ＱＲ−ＭＬＤにおいては、ステージ１でｚ_２とｒ_２２ｄ_２の２乗ユークリッド距離ｅ_１を求める（数式（２））。ステージ２でｚ_１とｒ_１１ｄ_１＋ｒ_１２ｄ_２の２乗ユークリッド距離ｅ_２を求める（数式（３））。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（４））。

ここで、ｚ_２はステージ１の「シンボル候補固定時の信号点」であり、ｄ_２はステージ１のシンボル候補であり、ｒ_２２ｄ_２はステージ１の候補点である。また、ｚ_１−ｒ_１２ｄ_２はステージ２の「シンボル候補固定時の信号点」であり、ｄ_１はステージ２のシンボル候補であり、ｒ_１１ｄ_１はステージ１の候補点である。

次に数式（１）〜（４）の物理的意味を考察する。

ｒ_１２は複素数であるので、ｒ_１２は数式（５）のように表すことができる。

数式（５）を基にステージ２の信号点ｚ_１−ｒ_１２ｄ_２を変形すると、下記数式（６）のようになる。

この数式（６）が意味することは、ステージ１の６４個の候補点ｒ_２２ｄ_２（図７Ａ）を‖ｒ_１２‖／ｒ_２２倍して得られる点を、ｚ_１を中心にφ+πだけ回転したものがステージ２のコンスタレーション上に存在するということである。すなわち、ステージ１の候補点と対応するステージ２のコンスタレーション上の点は、図７Ｂ中の●のようになる。ただし、●はステージ１から見ればステージ１の候補点ｒ_２２ｄ_２であるが、ステージ２から見ればステージ２の信号点ｚ_１−ｒ_１２ｄ_２になる。また、図７Ｂ中の○はステージ２の候補点ｒ_１１ｄ_１である。▲はｚ_１であり、ステージ１からステージ２へ変換する際のステージ１のコンスタレーションの回転中心となる。■はステージ１から見ればステージ１の「シンボル候補固定時の信号点」ｚ_２であるが、ステージ２から見ればｚ_１−ｒ_１２／ｒ_２２×ｚ_２と表される。

ここで、そもそも求めたい尤度は、２乗ユークリッド距離の和ｅ_１＋ｅ_２の最小値である。ｅ_１，ｅ_２がステージ１、ステージ２のコンスタレーション上でどのように表現されるかを図８に示す。

２乗ユークリッド距離の和ｅ_１＋ｅ_２は、数式（７）のように表される。

ただし、αは数式（８）のように定義される。

また、ｅ_１’はステージ１の「シンボル候補固定時の信号点」ｚ_２と候補点ｒ_２２ｄ_２と間の２乗ユークリッド距離ｅ_１を、ステージ２のコンスタレーション上に変換移動したものであり、すなわち、ｚ_１−ｒ_１２／ｒ_２２×ｚ_２とｚ_１−ｒ_１２ｄ_２と間の２乗ユークリッド距離である。

したがって、ｅ_１’は数式（９）のように定義できる。

次に数式（９）で表される２乗ユークリッド距離の和ｅ_１＋ｅ_２の下限について考察する。

２乗ユークリッド距離の和ｅ_１＋ｅ_２が最小になる理想の状態が満たす条件は、次の２つである。この条件を図８および図９を参照して説明する。

第１の条件としては、図８Ｂのステージ２のコンスタレーションにおいて、ステージ１の「シンボル候補固定時の信号点」ｚ_２をステージ２のコンスタレーション上に移動した点ｚ_１−ｒ_１２／ｒ_２２×ｚ_２（図９の点Ａ）と、ステージ２の候補点ｒ_１１ｄ_１（図９中の点Ｃ）とを結ぶ直線上に、ステージ１の候補点をステージ２のコンスタレーション上に移動した点ｚ_１−ｒ_１２ｄ_２が存在することである。

第２の条件としては、さらに線分ＡＢ_{Ｉｄｅａｌ}とＢ_{Ｉｄｅａｌ}Ｃとの間に、「所定比」の関係が成り立つ場合である。なお、２乗ユークリッド距離の和が最小になる理想の点Ｂ_{Ｉｄｅａｌ}を求めたいのであって、実際には、ステージ１の候補点をステージ２のコンスタレーションに移動した点が理想点Ｂ_{Ｉｄｅａｌ}に重なる可能性は低い。

次に線分ＡＢ_{Ｉｄｅａｌ}と線分Ｂ_{Ｉｄｅａｌ}Ｃとの間の「所定比」を求める。

ただし、線分ＡＢ_{Ｉｄｅａｌ}の長さを√（e_{１Ｉｄｅａｌ}’）、線分Ｂ_{Ｉｄｅａｌ}Ｃの長さを√（e_{２Ｉｄｅａｌ}）とし、√（e_{１Ｉｄｅａｌ}’）＋√（e_{２Ｉｄｅａｌ}）＝Ｃ（Ｃ：定数）とする。

理想状態のステージ１およびステージ２の２乗ユークリッド距離の和e_{１Ｉｄｅａｌ}＋e_{２Ｉｄｅａｌ}は、次の数式（１０）のように展開することができる。

数式（１０）から、理想状態のステージ１およびステージ２の２乗ユークリッド距離の和e_{１Ｉｄｅａｌ}＋e_{２Ｉｄｅａｌ}が最小になるときの線分ＡＢ_{Ｉｄｅａｌ}の長さ√（e_{１Ｉｄｅａｌ}’）は、数式（１１）の条件を満たす。

このとき線分Ｂ_{Ｉｄｅａｌ}Ｃの長さ√（e_{２Ｉｄｅａｌ}）は、上述の前提条件から、数式（１２）となる。

よって、数式（１１）および数式（１２）により、理想状態のステージ１およびステージ２の２乗ユークリッド距離の和e_{１Ｉｄｅａｌ}＋e_{２Ｉｄｅａｌ}が最小になるときの、線分ＡＢ_{Ｉｄｅａｌ}の長さ√（e_{１Ｉｄｅａｌ}’）と、線分Ｂ_{Ｉｄｅａｌ}Ｃの長さ√（e_{２Ｉｄｅａｌ}）との間の「所定比」、数式（１３）のようになる。

つまり、２乗ユークリッド距離の和ｅ_１＋ｅ_２が最小になる理想の状態が満たす条件は、図１０のように、点Ａ（ｚ_１−ｒ_１２／ｒ_２２×ｚ_２）、点Ｂ_{Ｉｄｅａｌ}（ｚ_１−ｒ_１２ｄ_２）、点Ｃ（ｒ_１１ｄ_１）がこの順に一直線上に並び、かつ、線分ＡＢ_{Ｉｄｅａｌ}の長さと、線分Ｂ_{Ｉｄｅａｌ}Ｃの長さとがＡＢ_{Ｉｄｅａｌ}：Ｂ_{Ｉｄｅａｌ}Ｃ＝α^２：１を満たすことである。

しかしながら、前述したように実際には、そのような理想的な配置になることはなく、理想的な点Ｂ_{Ｉｄｅａｌ}から距離Δd、∠ＢＢ_{Ｉｄｅａｌ}Ｃ＝βを満たすような点Ｂにステージ２の信号点ｚ_１−ｒ_１２ｄ_２が存在すると考えられる（図１０参照）。

このときのステージ１およびステージ２の２乗ユークリッド距離の和ｅ_１＋ｅ_２は、数式（１４）で表される。ここで、ＡＢ_{Ｉｄｅａｌ}の長さをａ、Ｂ_{Ｉｄｅａｌ}Ｃの長さをｂとする。

この数式（１４）は、∠ＢＢ_{Ｉｄｅａｌ}Ｃ＝βに依存しない。これが意味するところは、２乗ユークリッド距離の和が最小になる点Ａ,点Ｂ_{Ｉｄｅａｌ},点Ｃの配置から、ステージ２の信号点ｚ_１−ｒ_１２ｄ_２が理想信号点Ｂ_{Ｉｄｅａｌ}の位置から点Ｂに移動しても、移動距離Δｄが等しければ、２乗ユークリッド距離の和の増分は変わらない。すなわち、理想信号点Ｂ_{Ｉｄｅａｌ}から最も近いステージ２の信号点ｚ_１−ｒ_１２ｄ_２で、２乗ユークリッド距離の和ｅ_１＋ｅ_２は、最小になる。

さらに数式（１４）は、数式（１５）のように変形できる。すなわち、ａとΔｄ、あるいは、ｂとΔｄから、２乗ユークリッド距離の和を求めることもできる。

以上のように、隣り合うステージ（ステージＸ−１、ステージＸ）に関して、ステージＸ−１の「シンボル候補固定時の信号点」をステージＸのコンスタレーション上に変換移動した点と、ステージＸのシンボル候補とから「理想信号点」を求め、この「理想信号点」と最も近い、ステージＸ−１の候補点をステージＸのコンスタレーション上に変換移動した点を求めることにより、ステージＸに対応する２乗ユークリッド距離の和ｅ_１＋…＋ｅ_Ｘの最小値、および、このときのステージＸ−１の候補点を容易に求めることができる。

次に近傍信号点算出部１３４にて用いられる理論について説明する。ここでも説明を簡単にするために２×２ＭＩＭＯ通信および６４ＱＡＭが適用される場合について説明するが、これに限定されるものではない。

ステージ１の信号点をステージ２のコンスタレーション上に移動した点Ａ（ｚ_１−ｒ_１２／ｒ_２２×ｚ_２）と、ステージ２の候補点Ｃ（ｒ_１１ｄ_１）をα^２：１に分割する点Ｂ_{Ｉｄｅａｌ}について、これをステージ１のコンスタレーション上に移動した点をＰとする（図１１参照）。

ステージ１においてＯＰベクトル（図１１Ｂ参照）を‖ｒ_１２‖／ｒ_２２倍して得られる点を、ｚ_１を中心にφ＋πだけ回転したものが、ステージ２のＯＢ_{Ｉｄｅａｌ}ベクトルになる。この関係を式に表すと、数式（１６）のようになる。なお、点Ｏは、コンスタレーションの原点である。

また、図１１Ａに示すようにＯＢ_{Ｉｄｅａｌ}ベクトルは、数式（１７）のように表される。

よって、ＯＰベクトルは、数式（１６）および数式（１７）により、数式（１８）のようになる。

よって、ステージ逆変換処理部１３６においては、予め定数（ｒ_２２ ^２,‖ｒ_１２‖^２,ｒ_２２ｒ_１２ ^＊,ｒ_２２ｒ_１２ ^＊ｒ_１１,ｒ_２２ｒ_１２ ^＊ｚ_１）を求めておくことで、ステージ変換処理を容易に行うことができる。また、予めシンボル候補を正規化しておけば、ｄ_１は複素数の成分はそれぞれ整数にすることができる。そのため、ｄ_１の乗算は、加算とビットシフトとのみで実現できる。

また、上記数式（１６）、数式（１７）は、ステージ１とステージ２とを選択した場合、ステージ２の各シンボル候補に対応する、ステージ２のコンスタレーション上の分割点（理想信号点）を、ステージ１のコンスタレーション上に移動できるということを意味する（ステージ逆変換処理部１３６における処理に対応）。

このステージ変換移動により、ステージ２での２乗ユークリッド距離の和が最小になるようなステージ１のシンボル候補の選択条件が、「ステージ２のコンスタレーション上にある分割点（理想信号点）から最も近いステージ２における「シンボル候補固定時の信号点」」から、「ステージ１のコンスタレーション上に移動された分割点（理想信号点）から最も近いステージ１における候補点」に変化する。

前者の「ステージ２のコンスタレーション上にある分割点（理想信号点）から最も近いステージ２における「シンボル候補固定時の信号点」」を見つける処理は、ステージ２における「シンボル候補固定時の信号点」がステージ２のコンスタレーションのＩＱ座標系
に対して、必ずしもＩ軸、Ｑ軸に平行に配置されないため、求めるための処理に負担がかかる。

これに対して、後者の「ステージ１のコンスタレーション上に移動された分割点（理想信号点）から最も近いステージ１における候補点」を見つける処理は、ステージ１における候補点がステージ１のコンスタレーションのＩＱ座標系に対して、Ｉ軸、Ｑ軸に平行に配置されるため、処理負担が少ない。

具体的には、この場合、区画検出の方法を用いることができる。この区画検出の方法は、図１２に示すように、ｄ２のＩ軸、Ｑ軸成分を、±１、±３、±５、±７で正規化した場合、Ｉ軸＝０，±２ｒ_２２,±４ｒ_２２,±６ｒ_２２、Ｑ軸＝０,±２ｒ_２２,±４ｒ_２２,±６ｒ_２２で分割される区画について、点ＰのＩ軸成分およびＱ軸成分を調べれば、点Ｐがどの区画に位置するかを容易に検出することができる。

こうして、区画検出によりステージ１とステージ２の２乗ユークリッド距離の和が最小になるステージ１の候補点がわかったので、ステージ１についてステージ１の「シンボル候補固定時の信号点」と候補点との間の２乗ユークリッド距離、ステージ２についてステージ２の「シンボル候補固定時の信号点」と候補点との間の２乗ユークリッド距離を求めることができる。ただし、ステージ１についてステージ１の「シンボル候補固定時の信号点」とステージ１の候補点との間の２乗ユークリッド距離は、本実施の形態においては第１の距離演算処理部１２０にて求められているので、第２の距離演算処理部１３０で計算する必要はない。

以上のように本実施の形態のようにすることで、演算量を削減することができるとともに、ビット尤度の不存在の確率を低減することが可能になる。ここで言う演算量とは、乗算量（乗算回数（≒２乗ユークリッド距離計算回数））＋その他の演算量という意味である。乗算処理は、他の演算（例えば、加算など）に比べると負担の大きな処理である。したがって、乗算量を減らせれば演算量削減に大きな効果が得られる。

すなわち、図１３に示すように従来のＱＲ−ＭＬＤでは、ステージＸまでの間に２乗ユークリッド距離を（２^ｍ）＋（２^ｍ）^２＋（２^ｍ）^３＋…＋（２^ｍ）^Ｘ−２＋（２^ｍ）^Ｘ−１＋（２^ｍ）^Ｘ回行う必要がある。

これに対して、本実施の形態では、最終ステージにおける第１の処理系統（第１の距離演算処理部１２０に対応）にて、最終ステージの「シンボル候補固定時の信号点」と最も近い、最終ステージの候補点のみとの２乗ユークリッド距離だけ算出する。この第１の処理系統における２乗ユークリッド距離の演算回数は、（２^ｍ）＋（２^ｍ）^２＋（２^ｍ）^３＋…＋（２^ｍ）^Ｘ−２＋（２^ｍ）^Ｘ−１回である。

また、最終ステージにおける第２の処理系統（第２の距離演算処理部１３０に対応）では、１つ前のステージの「シンボル候補固定時の信号点」を最終ステージのコンスタレーション上に変換移動した点と、最終ステージの候補点とから「理想信号点」を求め、更に、この「理想信号点」と最も近い、最終より１つ前の候補点を最終ステージのコンスタレーション上に変換移動した点を求めて、この求めた点についてのみ最終ステージの２乗ユークリッド距離を算出する。この演算回数は、（２^ｍ）^Ｘ−１回である（先述の消費電力削減を行うと最小０回、最大（２^ｍ）^Ｘ−１−１回である）。また、第２の処理系統でも、最終より１つ前のステージまでの２乗ユークリッド距離の総和を求める必要があるが、この演算は第１の処理系統で行っているので第２の処理系統で行う必要はない。よって、第２の処理系統の演算処理回数は、（２^ｍ）^Ｘ−１回となる（先述の消費電力削減を行うと、最小０回、最大（２^ｍ）^Ｘ−１−１回である）。

このように、本実施の形態では、最終ステージにおける第１の処理系統および第２の処理系統にて行う２乗ユークリッド距離計算回数の和は、（２^ｍ）＋（２^ｍ）^２＋（２^ｍ）^３＋…＋（２^ｍ）^Ｘ−２＋３×（２^ｍ）^Ｘ−１回であり、上記従来のＱＲ−ＭＬＤに比べて演算処理回数を削減することができることが分かる（先述の消費電力削減を行うと、最小（２^ｍ）＋（２^ｍ）^２＋（２^ｍ）^３＋…＋（２^ｍ）^Ｘ−２＋２×（２^ｍ）^Ｘ−１回、最大（２^ｍ）＋（２^ｍ）^２＋（２^ｍ）^３＋…＋（２^ｍ）^Ｘ−２＋３×（２^ｍ）^Ｘ−１−１回である）。また、第１の処理系統にて計算されていない着目ビットのビット値に係る２乗ユークリッド距離は、第２の処理系統にて計算されるので、ビット尤度の不存在を防止することができる。この結果、通信品質を向上させることができる。

次に、図４の最尤判定部１００Ａに相当する最尤判定部１００Ｂの回路ブロック図を図１４に示す。最尤判定部１００Ｂは、ステージ１とステージ２とが並列に配設されている点が先ず異なる。さらに、１００Ａでは、「ステージ１の信号点をステージ２のコンスタレーション上に移動した点ｚ_１−ｒ_１２／ｒ_２２×ｚ_２と、ステージ２の候補点ｒ_１１ｄ_１と、をα^２：１に分割する点Ｐを、第１の処理系統である第１の距離演算処理部１２０Ａで求めた２乗ユークリッド距離の和が最小になるステージ２のシンボル候補以外の最大６３通り、最小０通りのシンボル候補ｄ_１について算出する」場合についても説明を行ったが、ここでは、第１の処理系統である第１の距離演算処理部１２０Ｂと第２の処理系統である第２の距離演算処理部１３０Ｂとの処理が独立して行われる構成にすることで、構成を簡略化した。そのため、尤度出力部１６０から第２の処理系統である第２の距離演算処理部１３０Ｂへの破線矢印をなくし、その代わり、６４通りのシンボル候補ｄ１について２乗ユークリッド距離を算出するようにした。すなわち、第１の処理系統である第１の距離演算処理部１２０Ｂ、第２の処理系統である第２の距離演算処理部１３０Ｂは、それぞれが基準とするシンボル候補ｄ_２,ｄ_１の１候補に対して１回処理される。したがって、第１の処理系統である第１の距離演算処理部１２０Ｂは６４回、第２の処理系統である第２の距離演算処理部１３０Ｂも６４回処理を行う。

同図に示すように最尤判定部１００Ｂは、ステージ２に係る判定部１１０Ｂと、ステージ１に係る判定部１５０Ｂを有する。

判定部１５０Ｂは、受信点候補点間ベクトル算出部１５２Ｂと、２乗ユークリッド距離算出部１５４Ｂとを有する。

受信点候補点間ベクトル算出部１５２Ｂは、ステージ１のシンボル候補ｄ_２、上三角行列の要素ｒ_２２、ステージ１の受信点ｚ_２を入力し、シンボル候補ｄ_２と要素ｒ_２２とを乗算してステージ１の候補点を算出し、この候補点とステージ１の受信点ｚ_２とから受信点候補点間ベクトル（ｚ_２−ｒ_２２ｄ_２）を算出する。

２乗ユークリッド距離算出部１５４Ｂは、受信点候補点間ベクトル算出部１５２Ｂからの受信点候補点間ベクトル（ｚ_２−ｒ_２２ｄ_２）を入力し、これに基づいてステージ１に係る２乗ユークリッド距離ｅ_１を算出する。

判定部１１０Ｂは、第１の距離演算処理部１２０Ｂと、第２の距離演算処理部１３０Ｂとを有する。第１の距離演算処理部１２０Ｂは、受信点算出部１２２Ｂと、受信点最近傍候補点間ベクトル検出部１２４Ｂと、２乗ユークリッド距離算出部１２６Ｂとを有する。第２の距離演算処理部１３０Ｂは、理想点算出部１３３Ｂと、最近傍シンボル候補検出部１３７Ｂと、受信点算出部１３８Ｂと、受信点最近傍候補点間ベクトル算出部１３９Ｂと、２乗ユークリッド距離算出部１３５Ｂとを有する。

受信点算出部１２２Ｂは、ステージ１のシンボル候補ｄ_２、上三角行列の要素ｒ_１２、ステージ２に係るユニタリ変換後の受信信号ｚ_１を入力し、ステージ２の受信点（ｚ_１−ｒ_１２ｄ_２）を算出する。

受信点最近傍候補点間ベクトル検出部１２４Ｂは、ステージ２のシンボル候補ｄ_１、上三角行列の要素ｒ_１１、受信点算出部１２２Ｂからのステージ２の受信点（ｚ_１−ｒ_１２ｄ_２）を入力し、シンボル候補ｄ_１と要素ｒ_１１とを乗算してステージ２の候補点を算出する。そして、受信点最近傍候補点間ベクトル検出部１２４Ｂは、この候補点のうちステージ２の受信点（ｚ_１−ｒ_１２ｄ_２）から最も近い候補点（最近傍候補点）を検出するとともに、この最近傍候補点と受信点とから受信点候補点間ベクトル（ｚ_２−ｒ_２２ｄ_２−ｒ_１１ｄ_１（最近傍））を検出する。

２乗ユークリッド距離算出部１２６Ｂは、受信点最近傍候補点間ベクトル検出部１２４Ｂからの受信点候補点間ベクトル（ｚ_２−ｒ_２２ｄ_２−ｒ_１１ｄ_１（最近傍））を入力し、これに基づいてステージ２に係る２乗ユークリッド距離ｅ_２を算出する。

すなわち、受信点算出部１２２Ｂは、判定部１１０Ａの第１の距離演算処理部１２０Ａにおけるステージ信号点算出部１２２Ａに対応し、受信点最近傍候補点間ベクトル検出部１２４Ｂは、近傍信号点候補検出部１２４Ａと対応し、２乗ユークリッド距離算出部１２６Ｂは、距離算出部１２６Ａと対応する。

理想点算出部１３３Ｂは、ステージ２のシンボル候補ｄ_１、理想ｒｚ算出部１１２Ｂにて算出されたｒ，ｚ（数式（１８）のｒ，ｚに対応）を入力し、「理想信号点（ｚ−ｒｄ_１）」を算出する。ただし、この「理想信号点（ｚ−ｒｄ_１）」は、上記説明におけるステージ２で求めた「理想信号点」をステージ１に変化移動した点に対応する。すなわち、理想点算出部１３３Ｂは、判定部１１０Ａの第２の距離演算処理部１３０Ａにおけるステージ変換処理部１３１Ａ、信号点候補算出部１３２Ａ、理想点算出部１３３Ａ、およびステージ逆変換処理部１３６Ａと対応する。

最近傍シンボル候補検出部１３７Ｂは、「理想信号点（ｚ−ｒｄ_１）」に最も近いステージ１の候補点を検出し、これに対応するシンボル候補（最近傍シンボル候補ｄ_{２（最近傍）}）を受信点算出部１３８Ｂに出力する。すなわち、最近傍シンボル候補検出部１３７Ｂは、近傍信号点候補検出部１３７Ａに対応する。

受信点算出部１３８Ｂは、最近傍シンボル候補ｄ_{２（最近傍）}、上三角行列の要素ｒ_１２、ステージ２に係るユニタリ変換後の受信信号ｚ_１を入力し、ステージ２の受信点（ｚ_１−ｒ_１２ｄ_{２（最近傍）}）を算出する。すなわち、受信点算出部１３８Ｂは、ステージ変換処理部１３８Ａと対応する。

受信点最近傍候補点間ベクトル算出部１３９Ｂは、ステージ２の受信点（ｚ_１−ｒ_１２ｄ_{２（最近傍）}）と、この受信点を求める元となったステージ２のシンボル候補ｄ_１から求める候補点とから、受信点最近傍候補間ベクトル（ｚ_１−ｒ_１２ｄ_{２（最近傍）}−ｒ_１１ｄ_１）を算出する。

２乗ユークリッド距離算出部１３５Ｂは、受信点最近傍候補点間ベクトル算出部１３９Ｂからの受信点最近傍候補間ベクトル（ｚ_１−ｒ_１２ｄ_{２（最近傍）}−ｒ_１１ｄ_１）を入力し、これに基づいてステージ２に係る２乗ユークリッド距離ｅ_２を算出する。

すなわち、受信点最近傍候補点間ベクトル算出部１３９Ｂおよび２乗ユークリッド距離算出部１３５Ｂは、距離算出部１３５Ａに対応する。

尤度出力部１６０は、ＬＬＲ算出部１６２と、ＬＬＲ算出部１６４とを有する。

ＬＬＲ算出部１６２は、判定部１５０Ｂにて算出されたステージ１の２乗ユークリッド距離ｅ_１と、第１の距離演算処理部１２０Ｂにて算出されたステージ２の２乗ユークリッド距離ｅ_２とを入力し、ステージ１のシンボル候補ｄ_２の尤度を算出する。

ＬＬＲ算出部１６４は、判定部１５０Ｂにて算出されたステージ１の２乗ユークリッド距離ｅ_１と、第２の距離演算処理部１３０Ｂにて算出されたステージ２の２乗ユークリッド距離ｅ_２とを入力し、ステージ２のシンボル候補ｄ_１の尤度を算出する。

このように本実施の形態によれば、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対応する複数の判定部によって信号分離を行う信号分離装置に、前記複数のステージのうちの１つのステージまでに決定されたシンボル候補の残された全組み合わせについて当該組み合わせを固定したときに得られる、前記１つのステージに係る受信点（１つのステージの「シンボル候補固定時の信号点」）の各々から、前記１つのステージの次ステージである他のステージで使用されるコンスタレーション上の候補点であって離間距離が最小である最近傍候補点を検出する検出手段としての近傍信号点候補検出部１２４と、各最近傍候補点と、前記他のステージまでに決定されたシンボル候補の残された全組み合わせについて当該組み合わせを固定したときに得られる、前記他のステージに係る受信点（他のステージの「シンボル候補固定時の信号点」）とのユークリッド距離を示す量を算出する第１の距離算出手段としての距離算出部１２６と、を具備する第１の距離演算処理部１２０と、前記１つのステージに係る受信点を前記他のステージのコンスタレーション上に変換した点と、前記他のステージの候補点とを結ぶ線分を所定比（α^２：１）で分割する点であって、前記他のステージまでの２乗ユークリッド距離を示す量の積算値を最小とする点である理想点（「理想信号点」）を算出する理想点算出手段としての理想点算出部１３３と、前記１つのステージの候補点を前記他のステージのコンスタレーション上に変換した点のうち前記理想点から最も近い点を算出する最近傍点算出手段としての近傍信号点算出部１３４と、前記算出された理想点から最も近い点と前記他ステージの候補点との２乗ユークリッド距離を示す量を算出する第２の距離算出手段としての距離算出部１３５と、を具備する第２の距離演算処理部１３０とを有する、前記他のステージに対応する判定部１１０を設けた。

こうすることにより、第１の距離演算処理部１２０では前記他のステージの候補点の中で最近傍候補点のみに対する前記他のステージの２乗ユークリッド距離を表す量を算出し、更に第２の距離演算処理部１３０では前記他のステージまでの２乗ユークリッド距離の積算値が最も小さくなるステージ１のシンボル候補のみに対する前記他のステージの２乗ユークリッド距離を表す量を算出するので、従来のＱＲ分解を伴う、ＭＬＤ方式で信号分離を行う信号分離装置に比べて、演算量を削減することができる。また、最近傍信号点のみに対する前記他のステージの２乗ユークリッド距離を表す量を算出する他に、前記他のステージまでの２乗ユークリッド距離の積算値が最も小さくなるステージ１のシンボル候補のみに対する前記他のステージの２乗ユークリッド距離を表す量を算出するので、ビット尤度の不存在を防止することができる。

前記１つのステージおよび前記他のステージは、それぞれ最終より１つ前のステージおよび最終ステージであり、近傍信号点算出部１３４は、前記他のステージの候補点のうち第１の距離演算処理部１２０にて既に前記ユークリッド距離を示す量の算出対象になった候補点以外の候補点についてのみ理想点（「理想信号点」）を算出する。

こうすることにより、さらに演算量を削減することができ、消費電力を低減することが
できる。

近傍信号点算出部１３４は、前記理想点を前記１つのステージのコンスタレーション上の点に変換する変換手段としてのステージ逆変換処理部１３６と、前記変換された点が存在する、前記１つのステージの各候補点を中心とする候補点領域を検出し、検出された候補点領域の候補点を特定する特定手段としての近傍信号点候補検出部１３７と、前記特定された候補点を前記他のステージのコンスタレーション上に変換することにより前記理想点から最も近い点を算出する変換手段としてのステージ変換処理部１３８と、を具備する。

こうすることにより、候補点領域の輪郭を特定するＩ座標およびＱ座標を予め記憶しておき、ステージ逆変換処理部１３６にて変換された点のＩ軸成分およびＱ軸成分を特定できれば容易に候補点領域を検出でき、対応する候補点を容易に特定できる。この特定された候補点は、前記他のステージまでの２乗ユークリッド距離を示す量の積算値を最小とする、前記１つのステージの候補点に他ならないので、この特定された候補点を前記他のステージのコンスタレーション上に変換することにより、前記他のステージまでの２乗ユークリッド距離を示す量の積算値を最小とするときの前記他のステージに係る２乗ユークリッド距離を表す量を容易に算出することができる。

なお、以上本実施の形態においては、隣接するステージ（ステージＸ−１およびステージＸ）、特に、最終より１つ前のステージおよび最終ステージを扱って説明を行った。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、任意のステージに適用することが可能である。

すなわち、図１５に示すように、第１の処理系統では、例えばステージＡ（シンボル候補ｄ_Ａ）を選択すると、ｄ_Ｘ，ｄ_Ｘ−１，…，ｄ_Ａ−１の全組み合わせで計算すれば、全てのｅ_１，ｅ_２，…，ｅ_Ａ−１が計算される。これにより、ｄ_Ａ＋１，ｄ_Ａ＋２，…，ｄ_１の各組み合わせに対してｅ_Ａ，ｅ_Ａ＋１，…，ｅ_Ｘの和が最小となるｄ_Ａを求めて、この最小となるｄ_Ａについて２乗ユークリッド距離ｅ_Ａ，ｅ_Ａ＋１，…，ｅ_Ｘを求める。こうして得られた各ステージの２乗ユークリッド距離を用いて、尤度出力部にて、ｄ_Ａ以外のシンボル候補の各着目ビットのビット値１および０の尤度と、ｄ_Ａの０又は１の一方の尤度が求められる。

例えば、ｅ_１はｄ_Ｘに依存するので、全２^ｍ通りの組み合わせに対して、２乗ユークリッド距離計算が必要である。ｅ_２はｄ_Ｘ,ｄ_Ｘ−１に依存するので、全（２^ｍ）^２通りの組み合わせに対して、２乗ユークリッド距離計算が必要である。他のステージに係る２乗ユークリッド距離の計算も同様であるが、ステージＡの２乗ユークリッド距離ｅ_Ａだけは、ｄ_Ａ以外のシンボル候補、全(２^ｍ)^Ｘ−１通りの組み合わせについて、ｅ_Ａ，ｅ_Ａ＋１，…，ｅ_Ｘの和が最小になるｄ_Ａを選ぶので、(２^ｍ)^Ｘ−１通りの組み合わせについて２乗ユークリッド距離計算をするだけでよい。したがって、第１の処理系統では、２乗ユークリッド距離計算回数は（２^ｍ）＋（２^ｍ）^２＋（２^ｍ）^３＋…＋（２^ｍ）^Ｘ−１＋（２^ｍ）^Ｘ−１回である。

第２の処理系統では、第１の処理系統で求められていないｄ_Ａの０又は１の尤度を求める。例えば、ステージＢ（シンボル候補ｄ_Ｂ、仮にステージＢはステージＡより前のステージとする）を選択すると、ｄ_Ｘ，ｄ_Ｘ−１，…，ｄ_Ｂ−１の全組み合わせについては、第１の処理系統で計算しているため、計算の必要はない。したがって、第２の処理系統では、ｄ_Ｂ＋１，ｄ_Ｂ＋２，…，ｄ_１の各組み合わせに対して、ｅ_Ｂ，ｅ_Ｂ＋１，…，ｅ_Ｘの和が最小となるようなｄ_Ｂを選択することで、求められていないシンボル候補ｄ_Ｂに係る２乗ユークリッド距離が算出される。こうして得られた各ステージの２乗ユークリッド
距離を用いて、尤度出力部にて、ｄ_Ｂの０又は１の一方の尤度が求められる。ここで、ｅ_Ｂ，ｅ_Ｂ＋１，…，ｅ_Ｘの和が最小となるときのｅ_Ｂ，ｅ_Ｂ＋１，…，ｅ_Ａ−１についても、第１の処理系統で求められているので計算する必要はない。よって、第２の処理系統では、２乗ユークリッド距離計算回数は、（２^ｍ）^Ａ−１＋（２^ｍ）^Ａ＋…＋（２^ｍ）^Ｘ−２＋（２^ｍ）^Ｘ−１回となる。

以上より、最終ステージにおける第１の処理系統および第２の処理系統にて行う演算処理回数の和は、（２^ｍ）＋（２^ｍ）^２＋（２^ｍ）^３＋…＋（２^ｍ）^Ａ−２＋２｛（２^ｍ）^Ａ−１＋（２^ｍ）^Ａ＋…＋（２^ｍ）^Ｘ−２＋（２^ｍ）^Ｘ−１｝＋（２^ｍ）^Ｘ−１回である。ここで、ステージＡは、２〜Ｘで任意の値を取れるが、Ａ＝Ｘすなわち第１の処理系統で選択するステージが最終ステージである場合に、２乗ユークリッド距離計算回数は最も少なくなり、（２^ｍ）＋（２^ｍ）^２＋（２^ｍ）３＋…＋（２^ｍ）^Ｘ−２＋３（２^ｍ）^Ｘ−１回になる。

なお、第１の処理系統においてｄ_Ａ以外シンボル候補の０および１の尤度計算の基礎になる２乗ユークリッド距離を計算し、第２の処理系統において、ｄ_Ａの０および１の尤度計算の基礎になる２乗ユークリッド距離の計算を行うこともできる。また、説明のためにステージＢはステージＡより前のステージという前提にしたが、順番が逆でもよい。ただし、ＡとＢとは同一ステージであってはならない。

このように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方法に、前記複数のステージのうちの１つのステージ（ここでは、ステージＡ）以外のシンボル候補の全組み合わせのそれぞれについて、前記１つのステージから最終ステージのそれぞれに係る２乗ユークリッド距離の和が最小となる前記１つのステージのシンボル候補を特定し、当該特定されたシンボル候補と前記組み合わせとの組み合わせについてのみ前記１つのステージ以降のステージに係る２乗ユークリッド距離を算出するステップと、前記１つのステージと異なる他のステージ（ここでは、ステージＢ）以外のシンボル候補の全組み合わせのそれぞれについて、前記他のステージから最終ステージのそれぞれに係る２乗ユークリッド距離の和が最小となる前記他のステージのシンボル候補を特定し、当該特定されたシンボル候補と前記他のステージ以外のシンボル候補の全組み合わせとの組み合わせについてのみ前記他のステージ以降のステージに係る２乗ユークリッド距離を算出するステップと、を具備するようにした。これは、各ステージの２乗ユークリッド距離ｅ_ｘ（１≦ｘ≦Ｘ）が、シンボル候補ｄ_Ｘ，ｄ_Ｘ−１，…，ｄ_{Ｘ−ｘ＋１}の関数であることに着目したことに基づくものである。

こうすることにより、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。

（実施の形態２）
上述の実施の形態１では、主にＱＲ分解を伴うＭＬＤが適用される場合について説明を行った。本実施の形態では、ＱＲ分解を伴わないＭＬＤが適用される場合について説明する。

図１６に示すように無線受信機に搭載される信号分離装置に利用する最尤判定部２００は、ＱＲ分解を行わないので段階的に２乗ユークリッド距離の和を求めることがなく、判定部２１０のみを有する。

最尤判定部２００には、ＱＲ分解を行わないので、受信信号ベクトルｙおよびチャネル行列Ｈの行列要素が入力される。

最尤判定部２００は、第１の距離演算処理部２３０−１と、第２の距離演算処理部２３０−２とを有する。本実施の形態においては、第１の距離演算処理部２３０−１と第２の距離演算処理部２３０−２は同一の構成になる。

第１の距離演算処理部２３０−１は、「送信信号ベクトルｘの１つの送信ストリーム以外の全送信ストリームに係るシンボル候補（つまり、送信信号ベクトルｘの１つの要素以外の要素に係るシンボル候補）を固定時の信号点（信号ベクトル）」から、上記１つの送信ストリームに係るコンスタレーション上で最も近い最近傍候補点を、送信信号ベクトルｘの１つの送信ストリーム以外の全送信ストリームに係るシンボル候補の組み合わせの各々について検出するとともに、各最近傍候補点と、当該各最近傍候補点と対応する上記「送信信号ベクトルｘの１つの送信ストリーム以外の全送信ストリームに係るシンボル候補を固定時の信号点」との２乗ユークリッド距離を算出する。

すなわち、第１の距離演算処理部２３０−１は、各送信ストリームのシンボル候補の組み合わせの各々について、「１つの送信ストリーム以外の送信ストリームに係るシンボル候補を固定時の信号点」からコンスタレーション上で最も近い最近傍候補点を検出するとともに、この最近傍候補点と、上記「１つの送信ストリーム以外の送信ストリームに係るシンボル候補を固定時の信号点」との２乗ユークリッド距離を算出する。なお、上記「１つの送信ストリーム以外の送信ストリームに係るシンボル候補を固定時の信号点」とは、例えば、上記従来に示したような４×４ＭＩＭＯ通信が適用される場合で、シンボル候補ｘ_２、ｘ_３、ｘ_４の組合せを固定する場合は、ｙ_１−（ｈ_１２ｘ_２＋ｈ_１３ｘ_３＋ｈ_１４ｘ_４）、ｙ_２−（ｈ_２２ｘ_２＋ｈ_２３ｘ_３＋ｈ_２４ｘ_４）、ｙ_３−（ｈ_３２ｘ_２＋ｈ_３３ｘ_３＋ｈ_３４ｘ_４）、ｙ_４−（ｈ_４２ｘ_２＋ｈ_４３ｘ_３＋ｈ_４４ｘ_４）に、受信信号ｙ_１、ｙ_２、ｙ_３、ｙ_４と、各送信信号のシンボル候補の組み合わせ（すなわち、各ｘ_２、ｘ_３、ｘ_４の組み合わせ）とを入力した結果である。すなわち、一般化すると、ｙ_１−（ｈ_１２ｘ_２＋…＋ｈ_１Ｘｘ_Ｘ）、ｙ_２−（ｈ_２２ｘ_２＋…＋ｈ_２Ｘｘ_Ｘ）、…ｙ_Ｘ−（ｈ_Ｘ２ｘ_２＋…＋ｈ_ＸＸｘ_Ｘ）に、受信信号ｚ_１、ｚ_２、…ｚ_ｘと、各送信信号のシンボル候補の組み合わせ（すなわち、各ｘ_２、…、ｘ_Ｘの組み合わせ）とを入力した結果である。

具体的には、第１の距離演算処理部２３０−１は、「１つの送信ストリーム以外の送信ストリームに係るシンボル候補を固定時の信号点」および候補点と対応する、固定していない残り１つのシンボル候補（つまり、上記１つの送信ストリームに係るシンボル候補）に係るコンスタレーション上の点と、上記１つの送信ストリーム以外の送信ストリームに係るシンボル候補の各々とから、上記１つの送信ストリーム以外の送信ストリームに係るシンボル候補ごとに、２乗ユークリッド距離の総和を最も小さくする上記１つの送信ストリーム以外の送信ストリームに係るシンボル候補を算出する。すなわち、第１の距離演算処理部２３０−１は、１つの送信ストリーム以外の送信ストリームに係るシンボル候補を固定したときに、２乗ユークリッド距離の総和が最も小さくなる、上記１つの送信ストリームに係るシンボル候補を算出する。そして、第１の距離演算処理部２３０−１は、その２乗ユークリッド距離の総和を、これと対応するシンボル候補の組み合わせと関連づけて尤度出力部１６０に出力する。

第２の距離演算処理部２３０−２は、「第１の距離演算処理部２３０−１で固定しなかった送信ストリームとは別の送信ストリーム（以下、単に「他送信ストリーム」と呼ぶことがある）以外の全送信ストリームに係るシンボル候補を固定時の信号点（信号ベクトル）」から、上記他送信ストリームに係るコンスタレーション上で最も近い最近傍候補点を、他送信ストリーム以外の全送信ストリームに係るシンボル候補の組み合わせの各々について検出するとともに、各最近傍候補点と、当該各最近傍候補点と対応する上記「他送信ストリーム以外の全送信ストリームに係るシンボル候補を固定時の信号点」との２乗ユークリッド距離を算出する。

すなわち、第２の距離演算処理部２３０−２は、「他送信ストリーム以外の送信ストリームに係るシンボル候補を固定時の信号点」からコンスタレーション上で最も近い最近傍候補点を検出するとともに、この最近傍候補点と、上記「他送信ストリーム以外の送信ストリームに係るシンボル候補固定時の信号点」との２乗ユークリッド距離を算出する。なお、上記「他送信ストリーム以外の送信ストリームに係るシンボル候補を固定時の信号点」とは、例えば、上記例において、シンボル候補ｘ_１、ｘ_３、ｘ_４を固定する場合は、ｙ_１−（ｈ_１１ｘ_１＋ｈ_１３ｘ_３＋ｈ_１４ｘ_４）、ｙ_２−（ｈ_２１ｘ_１＋ｈ_２３ｘ_３＋ｈ_２４ｘ_４）、ｙ_３−（ｈ_３１ｘ_１＋ｈ_３３ｘ_３＋ｈ_３４ｘ_４）、ｙ_４−（ｈ_４１ｘ_１＋ｈ_４３ｘ_３＋ｈ_４４ｘ_４）に、受信信号ｙ_１、ｙ_２、ｙ_３、ｙ_４と、各送信信号のシンボル候補の組み合わせ（すなわち、各ｘ_１、ｘ_３、ｘ_４の組み合わせ）とを入力した結果である。すなわち、一般化すると、ｙ_１−（ｈ_１１ｘ_１＋…＋ｈ_１Ｘｘ_Ｘ）、ｙ_２−（ｈ_２１ｘ_１＋…＋ｈ_２Ｘｘ_Ｘ）、…ｙ_Ｘ−（ｈ_Ｘ１ｘ_１＋…＋ｈ_ＸＸｘ_Ｘ）に、受信信号ｚ_１、ｚ_２、…ｚ_ｘと、各送信信号のシンボル候補の組み合わせ（すなわち、各ｘ_１、ｘ_３、…、ｘ_Ｘの組み合わせ）とを入力した結果である。なお、第２の距離演算処理部２３０−２も具体的には、上記１つの送信ストリームと異なる上記他送信ストリームについて第１の距離演算処理部２３０−１と同様に、上記他送信ストリーム以外の送信ストリームに係るシンボル候補を固定したときに、２乗ユークリッド距離の総和が最も小さくなる、上記他送信ストリームに係るシンボル候補を算出する。そして第２の距離演算処理部２３０−２も、その２乗ユークリッド距離の総和を、これと対応するシンボル候補の組み合わせと関連づけて尤度出力部１６０に出力する。

尤度出力部１６０は、判定部２１０からの２乗ユークリッド距離に基づいて、送信信号の各々に関し、各ビットのビット値ごとに尤度を算出する。

図１７に示すように判定部２１０の第１、第２の距離演算処理部２３０−１，２は、受信点算出部２３２と、理想点算出部２３３と、近傍信号点算出部２３４と、距離算出部２３５とを有する。

第１の距離演算処理部２３０−１においては、受信点算出部２３２は、受信信号とチャネル行列の要素を入力し、固定していない１つの送信ストリーム以外の送信ストリームに係るシンボル候補に、前記チャネル行列の要素を乗算することにより、「１つの送信ストリーム以外の送信ストリームに係るシンボル候補を固定時の候補点」を算出する。

理想点算出部２３３は、理想的な状態のときに上記「１つの送信ストリーム以外の送信ストリームに係るシンボル候補を固定時の信号点」に対して２乗ユークリッド距離の総和を最も小さくする、上記「１つの送信ストリームに係るシンボル候補に対応するコンスタレーション上の点（以下、「理想信号点」と呼ぶことがある）を算出し、こうして得られる「理想信号点」を近傍信号点算出部２３４に出力する。「理想信号点」は、「１つのシンボル候補以外のシンボル候補を固定時の信号点」と対応する、固定していない残り１つのシンボル候補（つまり、上記１つの送信ストリームに係るシンボル候補）に対応するコンスタレーション上の点、および、残り１つのシンボル候補（つまり、上記１つの送信ストリームに係るシンボル候補）の各々とに基づいて、算出される。この「理想信号点」の算出は、上記「１つの送信ストリーム以外の送信ストリームに係るシンボル候補を固定時の信号点」の各々と、上記１つの送信ストリームに係るシンボル候補との全組み合わせについて行われる。この「理想信号点」を求める方法、理論などについては、後に詳述する。

近傍信号点算出部２３４は、理想点算出部２３３からの「理想信号点」と最も近い、上記１つの送信ストリームに係るシンボル候補に対応する候補点を算出し、算出された最近
傍信号点を距離算出部２３５に出力する。

距離算出部２３５は、近傍信号点算出部２３４からの、「理想信号点」と最も近い、上記１つの送信ストリームに係るシンボル候補に対応する候補点と、前記「理想信号点」を求める際に用いた「１つの送信ストリーム以外の送信ストリームに係るシンボル候補を固定時の信号点」との２乗ユークリッド距離を算出し、この２乗ユークリッド距離と、前記「理想信号点」を求める際に用いた「１つの送信ストリーム以外の送信ストリームに係るシンボル候補を固定時の信号点」の要素であるシンボル候補の組み合わせと、前記「理想信号点」と最も近い上記１つの送信ストリームに係るシンボル候補と、を後段の尤度出力部１６０に出力する。

なお、第２の距離演算処理部２３０−２の受信点算出部２３２、理想点算出部２３３、近傍信号点算出部２３４、および距離算出部２３５では、第１の距離演算処理部２３０−１での上記１つの送信ストリームと異なる上記他送信ストリームについて同様の処理が行われる。

図１８および図１９には、特に、本実施の形態の無線受信機に搭載される信号分離装置に利用する最尤判定部２００に２×２ＭＩＭＯ通信が適用される場合の最尤判定部２００Ａが示されている。ＱＲ分解を行わないので段階的に２乗ユークリッド距離の和を求めることがなく、判定部２１０Ａのみを有する。この判定部２１０Ａは、第１送信ストリームについて処理を行う第１の距離演算処理部２３０Ａ−１と、第１送信ストリームと異なる第２送信ストリームについて処理を行う第２の距離演算処理部２３０Ａ−２とを有する。

第１の距離演算処理部２３０Ａ−１は、各送信信号のシンボル候補の組み合わせの各々について、「第２送信ストリームに係るシンボル候補を固定時の信号点」からコンスタレーション上で最も近い最近傍候補点を検出するとともに、この最近傍候補点と、上記「第２送信ストリームに係るシンボル候補を固定時の信号点」との２乗ユークリッド距離を算出し、この２乗ユークリッド距離を尤度出力部１６０に出力する。なお、上記「第２送信ストリームに係るシンボル候補を固定時の信号点」とは、ｙ_１−ｈ_１２ｘ_２、ｙ_２−ｈ_２２ｘ_２に、受信信号ｙ_１、ｙ_２と、送信信号のシンボル候補ｘ_２とを入力した結果である。

具体的には、第１の距離演算処理部２３０Ａ−１は、「第２送信ストリームに係るシンボル候補を固定時の信号点」および候補点と対応する、第１送信ストリームに係るシンボル候補に対応するコンスタレーション上の点と、第１送信ストリームに係るシンボル候補の各々とから、第１送信ストリームに係るシンボル候補ごとに、２乗ユークリッド距離の総和を最も小さくする第２送信ストリームに係るシンボル候補を算出する。すなわち、第１の距離演算処理部２３０Ａ−１は、第２送信ストリームに係るシンボル候補を固定したときに、２乗ユークリッド距離の総和が最も小さくなる、第１送信ストリームに係るシンボル候補を算出する。そして、第１の距離演算処理部２３０Ａ−１は、その２乗ユークリッド距離の総和を、これと対応するシンボル候補の組み合わせと関連づけて尤度出力部１６０に出力する。

第２の距離演算処理部２３０Ａ−２は、「第１の距離演算処理部２３０Ａ−１で固定しなかった送信ストリームとは別の送信ストリームである第１送信ストリームに係るシンボル候補を固定時の信号点」からコンスタレーション上で最も近い最近傍候補点を検出するとともに、この最近傍候補点と、上記「第１送信ストリームに係るシンボル候補固定時の信号点」との２乗ユークリッド距離を算出する。なお、上記「第１送信ストリームに係るシンボル候補を固定時の信号点」とは、ｙ_１−ｈ_１１ｘ_１、ｙ_２−ｈ_２１ｘ_１に、受信信号ｙ_１、ｙ_２と、送信信号のシンボル候補ｘ_１とを入力した結果である。なお、第２の距
離演算処理部２３０Ａ−２も具体的には、上記第２送信ストリームについて第１の距離演算処理部２３０Ａ−１と同様に、上記第１送信ストリームに係るシンボル候補を固定したときに、２乗ユークリッド距離の総和が最も小さくなる、上記第２送信ストリームに係るシンボル候補を算出する。そして第２の距離演算処理部２３０Ａ−２も、その２乗ユークリッド距離の総和を、これと対応するシンボル候補の組み合わせと関連づけて尤度出力部１６０に出力する。

尤度出力部１６０は、判定部２１０Ａからの２乗ユークリッド距離に基づいて、送信信号の各々に関し、各ビットのビット値ごとに尤度を算出する。

図１９に示すように判定部２１０Ａの第１、第２の距離演算処理部２３０Ａ−１，２は、受信点算出部２３２Ａと、理想点算出部２３３Ａと、近傍信号点算出部２３４Ａと、距離算出部２３５Ａとを有する。

第１の距離演算処理部２３０Ａ−１においては、受信点算出部２３２Ａは、受信信号とチャネル行列の要素を入力し、第２送信ストリームに係るシンボル候補に、前記チャネル行列の要素を乗算することにより、「第２送信ストリームに係るシンボル候補を固定時の候補点」を算出する。

理想点算出部２３３Ａは、理想的な状態のときに上記「第２送信ストリームに係るシンボル候補を固定時の信号点」に対して２乗ユークリッド距離の総和を最も小さくする、上記「第１送信ストリームに係るシンボル候補に対応するコンスタレーション上の点（つまり、「理想信号点」）を算出し、こうして得られる「理想信号点」を近傍信号点算出部２３４Ａに出力する。「理想信号点」は、「第２送信ストリームに係るシンボル候補を固定時の信号点」と対応する、第１送信ストリームに係るシンボル候補に対応するコンスタレーション上の点、第１送信ストリームに係るシンボル候補の各々とに基づいて、算出される。この「理想信号点」の算出は、上記「第２送信ストリームに係るシンボル候補を固定時の信号点」の各々と、第１送信ストリームに係るシンボル候補との全組み合わせについて行われる。この「理想信号点」を求める方法、理論などについては、後に詳述する。

近傍信号点算出部２３４Ａは、理想点算出部２３３Ａからの「理想信号点」と最も近い、第１送信ストリームに係るシンボル候補に対応する候補点を算出し、算出された最近傍信号点を距離算出部２３５Ａに出力する。

距離算出部２３５Ａは、近傍信号点算出部２３４Ａからの、「理想信号点」と最も近い、第１送信ストリームに係るシンボル候補に対応する候補点と、前記「理想信号点」を求める際に用いた「第２送信ストリームに係るシンボル候補を固定時の信号点」との２乗ユークリッド距離を算出し、この２乗ユークリッド距離と、前記「理想信号点」を求める際に用いた「第２送信ストリームに係るシンボル候補を固定時の信号点」の要素であるシンボル候補の組み合わせと、前記「理想信号点」と最も近い上記第１送信ストリームに係るシンボル候補と、を後段の尤度出力部１６０に出力する。

なお、第２の距離演算処理部２３０Ａ−２の受信点算出部２３２Ａ、理想点算出部２３３Ａ、近傍信号点算出部２３４Ａ、および距離算出部２３５Ａでは、第１の距離演算処理部２３０Ａ−１での第２送信ストリームについて同様の処理が行われる。

次に理想点算出部２３３Ａにて用いられる、「理想信号点」を求める方法、理論などについて説明する。ここでは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。

まず、ＱＲ分解を伴わないＭＬＤについて説明をする。

ＱＲ分解を伴わないＭＬＤでは、Ｘを送信信号ベクトル、Ｎを雑音成分ベクトルとすると、受信信号ベクトルＹは、下記数式（１９）で表される。

ＭＬＤにおいては、ｙ_１とｈ_１１ｄ_１＋ｈ_１２ｄ_２の２乗ユークリッド距離ｅ_１を求める（数式（２０））。またｙ_２とｈ_２１ｄ_１＋ｈ_２２ｄ_２の２乗ユークリッド距離ｅ_２を求める（数式（２１））。そして、２乗ユークリッド距離の和ｅ_ＳＵＭを求める（数式（２２））。

ここで、ｙ_１−ｈ_１２ｄ_２、ｙ_２−ｈ_２２ｄ_２は固定するシンボル候補としてｄ_２を選んだときの「１つの送信ストリーム以外の他送信ストリームに係るシンボル候補を固定時の信号点」であり、このときのｄ_１は固定していない残り１つの送信ストリームである他送信ストリームのシンボル候補である。また、ｙ_１−ｈ_１１ｄ_１、ｙ_２−ｈ_２１ｄ_１は固定するシンボル候補としてｄ_１を選んだときの上記「他送信ストリームに係るシンボル候補を固定時の信号点」であり、このときのｄ_２は固定していない残り１つの送信ストリームである上記他送信ストリームのシンボル候補である。

ここで、数式（２２）を以下のように数式（２３）のように変形する。ただしＤ_１はシンボル候補ｄ_２固定時の定数である。Ｄ_２はシンボル候補ｄ_１固定時の定数である。１つの送信ストリーム以外の他送信ストリームに係るシンボル候補を固定時、２乗ユークリッド距離の和は、１つの送信ストリームに係るシンボル候補についての２次関数で表されるため、２乗ユークリッド距離の和が最小となる１つの送信ストリームに係るシンボル候補を算出できる。

これより、固定するシンボル候補としてｄ_２を選んだときの、理想的な、固定していない残り１つのシンボル候補ｄ_１は、数式（２４）のようになる。

同様にして、固定するシンボル候補としてｄ_１を選んだときの、理想的な、固定していない残り１つのシンボル候補ｄ_２は、数式（２５）のようになる。

これより、固定するシンボル候補としてｄ_２を選んだときの「理想信号点」は、ｈ_１１ｄ_{１Ｉｄｅａｌ}、ｈ_２１ｄ_{１Ｉｄｅａｌ}となる。固定するシンボル候補としてｄ_１を選んだときの「理想信号点」は、ｈ_１２ｄ_{２Ｉｄｅａｌ}、ｈ_２２ｄ_{２Ｉｄｅａｌ}となる。

ところで従来のＭＬＤでは、送信アンテナ数がＸの場合、２乗ユークリッド距離計算をＸ（２^ｍ）^Ｘ回行う必要がある。

これに対して、本実施の形態では、第１の処理系統（第１の距離演算処理部２３０Ａ−１に対応）にて、「１つの送信ストリーム以外の送信ストリームに係るシンボル候補を固定時の信号点」と最も近い、固定していない残り１つの送信ストリームである上記１つの送信ストリームに係るシンボル候補点のみとの２乗ユークリッド距離だけ算出する。この第１の処理系統における２乗ユークリッド距離の演算回数は、Ｘ（２^ｍ）^Ｘ−１回である。

第２の処理系統（第２の距離演算処理部２３０Ａ−２に対応）における２乗ユークリッド距離の演算回数も同様に、Ｘ（２^ｍ）^Ｘ−１回である。

このように本実施の形態では、第１の処理系統および第２の処理系統にて行う２乗ユークリッド距離計算回数の和は、２Ｘ（２^ｍ）^Ｘ−１回であり、上記従来のＭＬＤに比べて演算処理回数を削減することができることが分かる。また、第１の処理系統にて計算されていない着目ビットのビット値に係る２乗ユークリッド距離は、第２の処理系統にて計算されるので、ビット尤度の不存在を防止することができる。この結果、通信品質を向上さ
せることができる。

以上本発明の実施の形態１および実施の形態２をまとめると、本発明の１つの特徴は、以下の点である。すなわち、図２０に示すように第１の処理系統において、１つの送信ストリームに係るシンボル候補ｄ_Ａ以外の全送信ストリームに係るシンボル候補（２^ｍ）^Ｘ通りの組合せについて、それぞれの組合せについて２乗ユークリッド距離の総和を最小にするようなシンボル候補ｄ_Ａを選択し、そのときの２乗ユークリッド距離とシンボル候補の組合せを出力する。第２の処理系統において、１つの送信ストリームに係るシンボル候補ｄ_Ｂ（ただしＡ≠Ｂ）以外の全送信ストリームに係るシンボル候補（２^ｍ）^Ｘ通りの組合せについて、それぞれの組合せについて２乗ユークリッド距離の総和を最小にするようなシンボル候補ｄ_Ｂを選択し、そのときの２乗ユークリッド距離とシンボル候補の組合せを出力する。

なお、２乗ユークリッド距離の計算のために、実施の形態として主にＱＲ分解を伴うＭＬＤとＭＬＤの２種類を挙げたが、本発明はシンボル候補の選択の方法を特徴としているのであって、２乗ユークリッド距離の計算方法にはよらない。また、図２０に示すように、尤度の求め方としては、第１の処理系統にて求められた２乗ユークリッド距離とシンボル候補の組合せからｄ_Ｂ以外の尤度を計算し、第２の処理系統にて求められた２乗ユークリッド距離とシンボル候補の組合せからｄ_Ｂの尤度を計算することができる一方で、第１の処理系統にて求められた２乗ユークリッド距離とシンボル候補の組合せからｄ_Ａの尤度を計算し、第２の処理系統にて求められた２乗ユークリッド距離とシンボル候補の組合せからｄ_Ａ以外の尤度を計算することもできる。

こうすることにより、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。

（他の実施の形態）
（１）前述の数式（１５）は、さらに次のように変形することができる。

ここで、定数を以下の数式（２７）〜（３１）のように定義する。

そうすると、２乗ユークリッド距離は、以下のように送信シンボル候補を逆転させて表現できる。

上記数式（３２）〜（３４）が意味することは、上記（２７）〜（３１）のような変換式を用いることにより、各ステージに係る送信ストリームを入れ替えることが可能であるということである。この事実を、２×２ＭＩＭＯ通信、ＱＲ分解を伴うＭＬＤに導入した実施例について以下で説明する。

図２１および図２２には、本実施の形態の無線受信機に搭載される信号分離装置に利用する最尤判定部１００に２×２ＭＩＭＯ通信が適用される場合の最尤判定部１００Ｃが示されている。すなわち、最尤判定部１００Ｃは、定数計算部１５１Ｃと、判定部１１０Ｃとを有する。

定数計算部１５１Ｃは、チャネル行列ＨがＱＲ分解された結果であるＱ行列によりユニタリ変換された後の受信信号ベクトルの要素およびＲ行列の行列要素である、ｚとｒとを入力し、上記数式（２７）〜（３１）を用いてｚ’とｒ’とを算出し、算出結果を判定部１１０Ｃに出力する。すなわち、定数計算部１５１Ｃから判定部１１０Ｃへは、チャネル行列ＨがＱＲ分解された結果であるＱ行列によりユニタリ変換された後の受信信号ベクトルおよびＲ行列から求められた、チャネル行列Ｈの列が入れ替えられた変換後チャネル行列Ｈ’がＱＲ分解された結果であるＱ’行列によりユニタリ変換された後の受信信号ベクトルの要素およびＲ’行列の要素が入力される。

判定部１１０Ｃは、第１の距離演算処理部１２０Ｃ−１と、第２の距離演算処理部１２
０Ｃ−２とを有する。本実施の形態においては、第１の距離演算処理部１２０Ｃ−１と第２の距離演算処理部１２０Ｃ−２は同一の構成になる。

第１の距離演算処理部１２０Ｃ−１は、チャネル行列ＨがＱＲ分解された結果であるＱ行列によりユニタリ変換された後の受信信号ベクトルの要素およびＲ行列の要素を入力し、ステージ１に係るシンボル候補の各々について、「シンボル候補固定時の信号点（又は「ステージ信号点」と呼ぶことがある）」からコンスタレーション上で最も近い、ステージ２の最近傍候補点を検出するとともに、この最近傍候補点と、「シンボル候補固定時の信号点」との２乗ユークリッド距離を算出し、この２乗ユークリッド距離を尤度出力部１６０に出力する。なお、ここでは２×２ＭＩＭＯ通信が適用される場合なので、「シンボル候補固定時の信号点（又は「ステージ信号点」と呼ぶことがある）」とは、ステージ２においては、ｚ_１−ｒ_１２ｘ_２にステージ２に係るユニタリ変換後の受信信号ｚ_１と、ステージ１のシンボル候補（すなわち、ｘ_２）のそれぞれとを入力した結果である。

第２の距離演算処理部１２０Ｃ−２は、チャネル行列ＨがＱＲ分解された結果であるＱ行列によりユニタリ変換された後の受信信号ベクトルおよびＲ行列から求められた、チャネル行列Ｈの列が入れ替えられた変換後チャネル行列Ｈ’がＱＲ分解された結果であるＱ’行列によりユニタリ変換された後の受信信号ベクトルの要素およびＲ’行列の要素を入力し、ステージ１に係るシンボル候補の各々について、「シンボル候補固定時の信号点（又は「ステージ信号点」と呼ぶことがある）」からコンスタレーション上で最も近い、ステージ２の最近傍候補点を検出するとともに、この最近傍候補点と、「シンボル候補固定時の信号点」との２乗ユークリッド距離を算出し、この２乗ユークリッド距離を尤度出力部１６０に出力する。なお、ここでは２×２ＭＩＭＯ通信が適用される場合なので、「シンボル候補固定時の信号点（又は「ステージ信号点」と呼ぶことがある）」とは、ステージ２においては、ｚ_１’−ｒ_１２’ｘ_１にステージ２に係るユニタリ変換後の受信信号ｚ_１’と、ステージ１のシンボル候補（すなわち、ｘ_１）のそれぞれとを入力した結果である。また、第２の距離演算処理部１２０Ｃ−２では、Ｑ行列によりユニタリ変換された後の受信信号ベクトルおよびＲ行列から求められた、チャネル行列Ｈの列が入れ替えられた変換後チャネル行列Ｈ’がＱＲ分解された結果であるＱ’行列によりユニタリ変換された後の受信信号ベクトルの要素およびＲ’行列の要素を用いた演算がなされるので、第２の距離演算処理部１２０Ｃ−２で扱う各ステージに対応する送信ストリームは、第１の距離演算処理部１２０Ｃ−１と扱うものと入れ替わっている。すなわち、第２の距離演算処理部１２０Ｃ−２にてステージ１に対応する送信ストリームは、第１の距離演算処理部１２０Ｃ−１ではステージ２に対応する送信ストリームである。

図２２に示すように第１、第２の距離演算処理部１２０Ｃ−１，２は、ステージ１に係る判定部１５０Ｃと、ステージ信号点算出部１２２Ｃと、近傍信号点候補検出部１２４Ｃと、距離算出部１２６Ｃとを有する。

判定部１５０Ｃは、ステージ２で各候補点に対する２乗ユークリッド距離が算出される送信ストリーム以外の送信ストリームのシンボル候補、すなわちステージ１に係るシンボル候補を出力する。

ステージ信号点算出部１２２Ｃは、判定部１５０Ｃから入力される、ステージ１のシンボル候補の各々について、まず、「シンボル候補固定時の信号点」、つまりステージ２に係る「ステージ信号点」（第１であればｚ_１−ｒ_１２ｘ_２、第２であればｚ_１’−ｒ_１２’ｘ_１）を算出し、こうして得られるステージ２に係る「ステージ信号点」を近傍信号点候補検出部１２４Ｃおよび距離算出部１２６Ｃに出力する。

近傍信号点候補検出部１２４Ｃは、ステージ信号点算出部１２２Ｃからの「ステージ信
号点」と最も近いステージ２に係るコンスタレーション上の候補点（第１であればｒ_１１ｘ_１、第２であればｒ_１１’ｘ_２）を検出し、検出された最近傍候補点を距離算出部１２６Ｃに出力する。

距離算出部１２６Ｃは、ステージ信号点算出部１２２Ｃからの「ステージ信号点」と、近傍信号点候補検出部１２４Ｃからの最近傍候補点との２乗ユークリッド距離を算出し、この２乗ユークリッド距離と、最近傍候補点およびこれに対応するステージ２までのシンボル候補の組み合わせとを後段の尤度出力部１６０Ｃに出力する。

このように第１の距離演算処理部１２０Ｃ−１および第２の距離演算処理部１２０Ｃ−２では、それぞれステージ１に係るシンボル候補の各々について、「シンボル候補固定時の信号点」からコンスタレーション上で最も近い、ステージ２の最近傍候補点を検出するとともに、この最近傍候補点と、「シンボル候補固定時の信号点」との２乗ユークリッド距離を算出するので、従来のＱＲ分解を伴う、ＭＬＤ方式で信号分離を行う信号分離装置に比べて、演算量を削減することができる。また、第２の距離演算処理部１２０Ｃ−２では、チャネル行列ＨがＱＲ分解された結果であるＱ行列によりユニタリ変換された後の受信信号ベクトルおよびＲ行列から求められた、チャネル行列Ｈの列が入れ替えられた変換後チャネル行列Ｈ’がＱＲ分解された結果であるＱ’行列によりユニタリ変換された後の受信信号ベクトルの要素およびＲ’行列の要素に基づいて、第１の距離演算処理部１２０Ｃ−１と各ステージに係る送信ストリームを入れ替えて同様の演算処理を行うことにより、ビット尤度の存在しない確率を下げることができる。

（２）ここで、各ストリームの変調多値数がそれぞれ異なる場合について考える。変調多値数が、第１ストリームに係るシンボル候補ｄ_１でｍ_１、第２ストリームに係るシンボル候補ｄ_２でｍ_２、…、第Ｘストリームに係るシンボル候補ｄ_Ｘでｍ_Ｘである場合、コンスタレーション数は順に２^ｍ１、２^ｍ２、…、２^ｍＸとなる。このとき、変調多値数の最も大きいシンボル候補を最終ステージに係るシンボル候補とすることで、演算量（２乗ユークリッド距離計算回数）を削減できる。

説明を簡単にするために、２×２ＭＩＭＯの場合について説明する。シンボル候補ｄ_１、ｄ_２について、変調多値数が順にｍ_１、ｍ_２であり、ｍ_１＞ｍ_２であるとする。このとき、第１の距離演算処理部１２０における２乗ユークリッド距離計算回数は、２^ｍ１＋２^ｍ１回であり、第２の距離演算処理部１３０における２乗ユークリッド距離計算回数は、２^ｍ２回である。よって第１の距離演算処理部１２０および第２の距離演算処理部１３０の全体での２乗ユークリッド距離計算回数は、（２^ｍ１＋２^ｍ２）＋２^ｍ１回である。一方で、ｍ_１＞ｍ_２であるので、変調多値数の大きいｍ_１、すなわちシンボル候補ｄ_１を最終ステージに係るシンボル候補とすると、第１の距離演算処理部１２０における２乗ユークリッド距離計算回数は、２^ｍ２＋２^ｍ２回であり、第２の距離演算処理部１３０における２乗ユークリッド距離計算回数は、２^ｍ１回である。よって第１の距離演算処理部１２０および第２の距離演算処理部１３０の全体での２乗ユークリッド距離計算回数は、（２^ｍ１＋２^ｍ２）＋２^ｍ２回である。

以上より、変調多値数の大きいシンボル候補を最終ステージに係るシンボル候補とすることで、２×２ＭＩＭＯにおいて２乗ユークリッド距離計算回数を、２^ｍ１−２^ｍ２（ｍ_１＞ｍ_２）回減らすことができる。

送信アンテナ数がＸの場合でも、変調多値数の大きいシンボル候補を最終ステージに係るシンボル候補とすることで、同様に２乗ユークリッド距離計算回数を減らすことができる。すなわち、シンボル候補の変調多値数の大きさに応じてチャネル行列Ｈの行を並べ替えた後にＱＲ分解することにより、より一層２乗ユークリッド距離計算回数を削減するこ
とができる。

このときの信号分離装置の構成例を図２３に示す。同図に示すように、最尤判定部１００の入力段にＱＲ分解／Ｑ^Ｈ乗算部があり、そのさらに入力段に、チャネル推定部と、当該チャネル推定部の出力段のソート部が設けられている。ソート部は、下記数式（３５）に示すように、入力される変調多値数ｍに基づいて、表列要素を入れ替えることによりチャネル行列Ｈを変換し、変換後のチャネル行列をＱＲ分解／Ｑ^Ｈ乗算部に出力する。

（３）以上の各実施の形態では、２乗ユークリッド距離の和を用いて尤度を求めるものとして説明を行ったが、これに限らず、例えばユークリッド距離の和、又はマンハッタン距離などを用いてもよい。

また、以上の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える。

２００６年９月１５日出願の特願２００６−２５１５０２及び２００６年１２月２６日出願の特願２００６−３５０６５８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。

本発明の信号分離装置および信号分離方法は、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である。

従来のＱＲＭ−ＭＬＤ法による信号分離を行な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に係る最尤判定部の構成を示すブロック図 図２の最終ステージに係る判定部の詳細な構成を示す図 ２×２ＭＩＭＯ通信が適用される場合の無線受信機に搭載される信号分離装置における、図２の最尤判定部の構成を示す図 図４の最終ステージに係る判定部の詳細な構成を示す図 最尤判定部および尤度出力部の動作の説明に供する図 「理想信号点」を求める方法、理論などの説明に供する図 各ステージの２乗ユークリッド距離の説明に供する図 「理想信号点」を求める方法、理論などの説明に供する図 「理想信号点」と実際の信号点との関係を説明するための図 近傍信号点算出部にて用いられる理論の説明に供する図 区画検出の方法の説明に供する図 従来のＱＲ−ＭＬＤに対する本実施の形態の演算量削減効果の説明に供する図 図４の最尤判定部に相当する最尤判定部の回路ブロック図 本発明の実施の形態を任意の２つステージに拡張した場合の説明に供する図 実施の形態２に係る最尤判定部の構成を示すブロック図 図１６の判定部の詳細な構成を示す図 ２×２ＭＩＭＯ通信が適用される場合の無線受信機に搭載される信号分離装置における、図１６の最尤判定部の構成を示す図 図１８の判定部の詳細な構成を示す図 実施の形態１および実施の形態２の共通思想の説明に供する図 他の実施の形態の最尤判定部の構成を示すブロック図 図２１の判定部の詳細な構成を示す図 他の実施の形態の無線受信機に搭載される信号分離装置の構成を示すブロック図

Claims (15)

1. ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用される信号分離装置であって、
   ある１つの送信ストリーム以外の全送信ストリームに係るシンボル候補の組み合わせ毎に、ユークリッド距離を示す量が最小になるような有力シンボル候補を前記１つの送信ストリームに係るシンボル候補の中から決定し、さらに前記組み合せ毎にユークリッド距離を示す量を算出する第１の距離演算処理部と、
   前記１つの送信ストリームと異なる他の１つの送信ストリーム以外の全送信ストリームに係るシンボル候補の組み合わせ毎に、ユークリッド距離を示す量が最小になるような他の有力シンボル候補を前記他の１つの送信ストリームに係るシンボル候補の中から決定し、さらに前記他の１つの送信ストリーム以外の全送信ストリームに係るシンボル候補の組み合わせ毎にユークリッド距離を示す量を算出する第２の距離演算処理部と、
   を具備する信号分離装置。
2. 前記第１の距離演算処理部および前記第２の距離演算処理部の算出結果に基づいて、前記１つの送信ストリームおよび前記他の１つの送信ストリームを含む全送信ストリームに係るシンボル候補に対して、各ビット、各ビット値の尤度を算出する尤度算出手段と、
   を具備する請求項１記載の信号分離装置。
3. 前記信号分離装置は、ＱＲ分解を伴うＭＬＤ方式の信号分離装置である、請求項１記載の信号分離装置。
4. 前記第１の距離演算処理部は、
   前記１つの送信ストリーム以外の全送信ストリームに係るシンボル候補の組み合わせ毎に、当該組み合わせを固定したときに得られる受信点の各々から、前記１つ送信ストリームに係る候補点であって前記受信点から最も近い、前記有力シンボル候補と対応する最近傍候補点を算出する最近傍点算出手段と、
   各最近傍候補点と、当該各最近傍候補点の算出基準である前記受信点とのユークリッド距離を示す量を算出する距離算出手段と、を具備し、
   前記第２の距離演算処理部は、
   前記他の１つの送信ストリーム以外の全送信ストリームに係るシンボル候補の組み合わせ毎に、当該組み合わせを固定したときに得られる受信点の各々から、前記他の１つの送信ストリームに係る候補点であって前記受信点とのユークリッド距離を示す量が最小となる他の理想候補点を算出する理想点算出手段と、
   各他の理想候補点から最も近い、前記他の有力シンボル候補と対応する他の最近傍候補点を算出する最近傍点算出手段と、
   各他の最近傍候補点と、当該各他の最近傍候補点の算出基準である前記受信点とのユークリッド距離を示す量を算出する距離算出手段と、
   を具備する請求項３記載の信号分離装置。
5. 前記第２の距離演算処理部の前記最近傍点算出手段は、
   前記理想候補点を前記１つの送信ストリームと対応するステージのコンスタレーション上の点に変換する変換手段と、
   前記変換された点が存在する、前記コンスタレーション上の各候補点を中心とする候補点領域を検出し、検出された候補点領域の候補点を特定する特定手段と、
   前記特定された候補点を前記他の１つの送信ストリームと対応するステージのコンスタレーション上に変換することにより、前記理想候補点から最も近い点を算出する算出手段と、
   を具備する請求項４記載の信号分離装置。
6. 前記信号分離装置は、各送信ストリームの変調多値数の大きさに応じて行が並べ替えられたチャネル行列をＱＲ分解する、請求項３記載の信号分離装置。
7. 前記１つの送信ストリームと対応するステージおよび前記他の１つの送信ストリームと対応するステージは、それぞれ最終ステージおよび最終より１つ前のステージである請求項４記載の信号分離装置。
8. 前記第２の距離演算処理部の前記理想点算出手段は、前記他の１つの送信ストリームと対応するステージの候補点のうち前記第１の距離演算処理部にて既に前記ユークリッド距離を示す量の算出対象になった候補点以外の候補点についてのみ前記理想候補点を算出する請求項７記載の信号分離装置。
9. 前記信号分離装置は、２×２ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用され、
   前記第２の距離演算処理部の前記理想点算出手段は、下記の式を用いて、前記１つの送信ストリームと対応するステージに係る受信点を前記他の１つの送信ストリームと対応するステージのコンスタレーション上に変換した点と、前記他の１つの送信ストリームと対応するステージの候補点とを結ぶ線分を｜ｒ_１２｜^２／ｒ_２２ ^２：１に分割する点を、前記理想候補点として算出する請求項４記載の信号分離装置。
   

   

   ただし、ｄ_２は前記１つの送信ストリームと対応するステージまでに決定されたシンボル候補を示し、ｄ_１は前記他の１つの送信ストリームに係るシンボル候補を示し、ｒ_ｍｎはＲ行列のｍ行ｎ列の行列要素を示し、ｚ_ｎは受信信号ベクトルがユニタリ変換された後の第ｎ番目のベクトル要素を示し、ｒ^＊はｒの複素共役を示し、｜ｒ｜はｒの絶対値を示す。
10. 前記信号分離装置は、２×２ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用され、
    前記第１の距離演算処理部にて用いられる、チャネル行列ＨがＱＲ分解された結果であるＱ行列によりユニタリ変換された後の受信信号ベクトルｚおよびＲ行列を用いて、前記チャネル行列Ｈの列が入れ替えられた変換後チャネル行列Ｈ’がＱＲ分解された結果であるＱ’行列によりユニタリ変換された後の受信信号ベクトルｚ’の要素およびＲ’行列の要素ｒ’を算出する算出手段を具備し、
    前記第２の距離演算処理部は、前記算出された受信信号ベクトルｚ’の要素およびＲ’行列の要素ｒ’を用いることにより、前記第１の距離演算処理部における前記１つの送信ストリームおよび前記他の１つ送信ストリームと対応するステージを入れ替えて、前記ユークリッド距離を示す量を算出する請求項３記載の信号分離装置。
11. 前記算出手段は、下記の変換式を用いて、前記ユニタリ変換された後の受信信号ベクトルｚ’の要素、および、前記Ｒ’行列の要素ｒ’を算出する請求項１０記載の信号分離装置。
    

    

    ただし、ｒ_ｍｎは前記Ｒ行列におけるｍ行ｎ列の行列要素を示し、ｒ_ｍｎ’は前記Ｒ’行列のｍ行ｎ列の行列要素を示し、ｚ_ｎは前記Ｒ行列に対応する第ｎステージのユニタリ変換後受信信号ベクトル要素を示し、ｚ_ｎ’は前記Ｒ’行列に対応する第ｎステージのユニタリ変換後受信信号ベクトル要素を示し、ｒ^＊はｒの複素共役を示し、|ｒ｜はｒの絶対
    値を示す。
12. 前記信号分離装置は、ＱＲ分解を伴わないＭＬＤ方式の信号分離装置である、請求項１記載の信号分離装置。
13. 前記第１の距離演算処理部は、
    前記１つの送信ストリーム以外の全送信ストリームに係るシンボル候補の組み合わせ毎に、当該組み合わせを固定したときに得られる受信点の各々から、前記１つ送信ストリームに係る候補点であって前記受信点とのユークリッド距離を示す量が最小となる理想候補点を算出する理想点算出手段と、
    各理想候補点から最も近い、前記有力シンボル候補と対応する最近傍候補点を算出する最近傍点算出手段と、
    各最近傍候補点と、当該各最近傍候補点に対応する前記受信点とのユークリッド距離を示す量を算出する距離算出手段と、を具備し、
    前記第２の距離演算処理部は、
    前記他の１つの送信ストリーム以外の全送信ストリームに係るシンボル候補の組み合わせ毎に、当該組み合わせを固定したときに得られる受信点の各々から、前記他の１つの送信ストリームに係る候補点であって前記受信点とのユークリッド距離を示す量が最小となる他の理想候補点を算出する理想点算出手段と、
    各他の理想候補点から最も近い、前記他の有力シンボル候補と対応する他の最近傍候補点を算出する最近傍点算出手段と、
    各他の最近傍候補点と、当該各他の最近傍候補点の算出基準である前記受信点とのユークリッド距離を示す量を算出する距離算出手段と、を具備する
    請求項１２記載の信号分離装置。
14. 前記信号分離装置は、２×２ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用され、
    前記第１の距離演算処理部の前記理想点算出手段は、下記の式を用いて、前記理想候補点を算出する請求項１３記載の信号分離装置。
    

    

    ただし、ｄ_２は前記１つの送信ストリームに係るシンボル候補を示し、ｄ_１は前記他の１つの送信ストリームに係るシンボル候補を示し、ｈ_ｍｎはチャネル行列Ｈのｍ行ｎ列の行列要素を示し、ｙ_ｎは受信信号ベクトルの第ｎ番目のベクトル要素を示し、ｈ^＊はｈの複素共役を示し、｜ｒ｜はｒの絶対値を示す。
15. ＭＩＭＯ方式の無線受信装置で使用される信号分離方法であって、
    ある１つの送信ストリーム以外の全送信ストリームに係るシンボル候補の組み合わせ毎に、ユークリッド距離を示す量が最小になるような有力シンボル候補を前記１つの送信ストリームに係るシンボル候補の中から決定し、さらに前記組み合せ毎にユークリッド距離を示す量を算出するステップと、
    前記１つの送信ストリームと異なる他の１つの送信ストリーム以外の全送信ストリームに係るシンボル候補の組み合わせ毎に、ユークリッド距離を示す量が最小になるような他の有力シンボル候補を前記他の１つの送信ストリームに係るシンボル候補の中から決定し、さらに前記他の１つの送信ストリーム以外の全送信ストリームに係るシンボル候補の組み合わせ毎にユークリッド距離を示す量を算出するステップと、
    を具備する信号分離方法。

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