JP4968516B2 - Device having a signal identification circuit - Google Patents

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本発明は、直交振幅変調(QAM;Quadrature Amplitude Modulation)により変調された送信信号を受信するための回路を有する装置に関するものである。   The present invention relates to an apparatus having a circuit for receiving a transmission signal modulated by quadrature amplitude modulation (QAM).

無線通信システムにおいて、複数の送受信アンテナを利用して通信効率を上げるMIMO技術が注目されている。MIMO通信受信装置において理論上最良の復調品質を達成できる手法がMLD(Maximum Likelihood Detection)である。しかしながら、MLDは演算量が膨大なため、さまざまな演算量低減方法が提案されている。   In wireless communication systems, attention has been focused on MIMO technology that improves communication efficiency by using a plurality of transmission / reception antennas. A technique that can achieve the theoretically best demodulation quality in a MIMO communication receiver is MLD (Maximum Likelihood Detection). However, since MLD has a large calculation amount, various calculation amount reduction methods have been proposed.

特許文献1は、MLD処理において必要となる「n次元空間における2点間のユークリッド距離」を近似演算ですませることにより、演算量を低減する手法を提案している。   Patent Document 1 proposes a method of reducing the amount of calculation by approximating the “Euclidean distance between two points in an n-dimensional space” necessary for MLD processing by approximation.

非特許文献1は、チャネル行列をQR分解することによってMLD処理を段階的に行えるようにし、かつ、MLD処理の各段階で生き残り候補を絞り込むことにより、演算量を低減する手法(QRM−MLD)を提案している。   Non-Patent Document 1 discloses a technique (QRM-MLD) for reducing the amount of computation by making it possible to perform MLD processing in stages by QR decomposition of a channel matrix and narrowing down survival candidates at each stage of MLD processing. Has proposed.

一方、特許文献2では、QRM−MLD法において、1つの送信信号に着目すると、4段階のQRM−MLDでは、第1段階から順に第4段階へ進むにつれて、シンボル候補数が徐々に減っていき、第1段階において絞り込まれた候補が過剰に絞り込まれることにより推定精度の劣化が指摘されている。このため、複数の受信信号の順番を並び替えて、QRM−MLD法により判定することが記載されている。
特開2005−217506 特開2006−121348 K.J.Kim and J.Yue,″Joint channel estimation and data detection algorithms for MIMO−OFDM systems,″ in Proc.Thirty−Sixth Asilomar Conference in Signals, Systems and Computers, pp.1857−1861, Nov. 2002.
On the other hand, in Patent Document 2, focusing on one transmission signal in the QRM-MLD method, the number of symbol candidates gradually decreases from the first stage to the fourth stage in the four-stage QRM-MLD. It has been pointed out that the accuracy of estimation is deteriorated by excessively narrowing down candidates narrowed down in the first stage. For this reason, it is described that the order of a plurality of received signals is rearranged and the determination is performed by the QRM-MLD method.
JP-A-2005-217506 JP 2006-121348 A K. J. et al. Kim and J.M. Yue, “Joint channel estimation and data detection algorithms for MIMO-OFDM systems,” in Proc. Thirty-Sixth Assymar Conference in Signals, Systems and Computers, pp. 1857-1861, Nov. 2002.

特許文献1や非特許文献1のような努力にも関わらず、4×4MIMO、16QAM変調などの高速通信モードにおけるMLD処理の演算負荷は依然として膨大であり、LSI実用化の障害になっている。さらに、演算負荷を低減することによる送信信号の識別あるいは判定精度の劣化を抑制するために、再び、演算負荷を増加することも提唱されており、MIMO通信受信装置用のLSIの開発において、どのように演算負荷を低減するかは重要な課題となっている。   Despite efforts such as Patent Document 1 and Non-Patent Document 1, the computational load of MLD processing in a high-speed communication mode such as 4 × 4 MIMO and 16QAM modulation is still enormous, which is an obstacle to practical application of LSI. Furthermore, it has been proposed to increase the calculation load again in order to suppress the degradation of transmission signal identification or determination accuracy by reducing the calculation load. In the development of an LSI for a MIMO communication receiver, How to reduce the calculation load is an important issue.

膨大な演算量を必要とする処理を、少ないハードウエア資源で実現する方法の1つは、回路を再構成可能なデバイスを用いることである。ダイナミックに回路を再構成することにより、膨大な演算を時分割で実行可能とし、演算に要するハードウエア資源を縮小できる。しかしながら、リアルタイム性を強く要求される通信分野において、すべての処理を時分割で処理することは不可能であり、演算リソースが限られた再構成可能デバイスに通信受信装置用の回路を実装するためには、並列に演算する量を削減することは重要である。   One method for realizing processing that requires a large amount of computation with a small amount of hardware resources is to use a device whose circuit can be reconfigured. By dynamically reconfiguring the circuit, enormous operations can be executed in a time-sharing manner, and the hardware resources required for the operations can be reduced. However, in the communication field where real-time performance is strongly required, it is impossible to process all processes in a time-sharing manner, and a circuit for a communication receiver is mounted on a reconfigurable device with limited computing resources. It is important to reduce the amount of computation in parallel.

その一方で、ユークリッド距離による評価を、近似した評価関数を用いた評価に変更すると、多くの場合、計算量が削減されるとともに送信信号の識別精度も劣化する。したがって、ユークリッド距離演算の精度を低下させずに、演算量を減らすことが要求されている。   On the other hand, if the evaluation based on the Euclidean distance is changed to an evaluation using an approximate evaluation function, in many cases, the amount of calculation is reduced and the identification accuracy of the transmission signal is deteriorated. Therefore, it is required to reduce the amount of calculation without degrading the accuracy of the Euclidean distance calculation.

本発明の一態様は、QAM変調により送信された送信信号を識別するための信号識別回路を有する装置である。信号識別回路は、送信信号を受信した受信信号を受信結果とし、送信され得る複数の送信コンスタレーションまたは複数の送信コンスタレーションにそれぞれ対応する複数のレプリカを複数の送信信号成分候補とし、受信結果と複数の送信信号成分候補との間のユークリッド距離またはその二乗を評価値として演算する距離演算回路を含む。この距離演算回路は、さらに、複数の送信信号成分候補の中で、実部(実数部)が共通する送信コンスタレーションに対応する送信信号成分候補に共通する演算の少なくとも一部を共通に実行する第1の演算回路と、複数の送信信号成分候補の中で、虚部(虚数部)が共通する送信コンスタレーションに対応する送信信号成分候補に共通する演算の少なくとも一部を共通に実行する第2の演算回路とを含む。受信信号には、送信信号を受信した信号(縦ベクトルy)にユニタリ行列Qの共役転置行列Qを乗算することで、信号変換を行った受信信号(受信信号ベクトル(回転済み受信信号ベクトル)z)を含む。 One embodiment of the present invention is an apparatus including a signal identification circuit for identifying a transmission signal transmitted by QAM modulation. The signal identification circuit uses a reception signal that has received a transmission signal as a reception result, a plurality of transmission constellations that can be transmitted or a plurality of replicas respectively corresponding to a plurality of transmission constellations as a plurality of transmission signal component candidates, and a reception result and A distance calculation circuit that calculates the Euclidean distance between the plurality of transmission signal component candidates or the square thereof as an evaluation value is included. The distance calculation circuit further commonly executes at least a part of the calculation common to the transmission signal component candidates corresponding to the transmission constellation common to the real part (real part) among the plurality of transmission signal component candidates. A first arithmetic circuit and a plurality of transmission signal component candidates that perform at least a part of the operations common to the transmission signal component candidates corresponding to the transmission constellation that has a common imaginary part (imaginary part). 2 arithmetic circuits. The reception signal (reception signal vector (rotated reception signal vector)) obtained by performing signal conversion by multiplying the reception signal (vertical vector y) by the conjugate transpose matrix Q H of the unitary matrix Q is multiplied by the reception signal. z).

距離演算回路は、さらに、複数の送信信号成分候補の中で、原点からの距離が共通する送信コンスタレーションに対応する送信候補に共通する演算の少なくとも一部を共通に実行する第3の演算回路を含むことが望ましい。   The distance calculation circuit further includes a third calculation circuit that commonly executes at least a part of the calculation common to the transmission candidates corresponding to the transmission constellation having a common distance from the origin among the plurality of transmission signal component candidates. It is desirable to include.

信号識別回路の一形態は、QRM−MLD方式により、複数の受信アンテナにより受信された複数の受信信号を、複数の送信アンテナから送信された複数の送信信号に分離するための回路である。複数の送信アンテナから送信され得る複数の信号(信号候補)は、それぞれ複数の送信信号成分を含む。   One form of the signal identification circuit is a circuit for separating a plurality of reception signals received by a plurality of reception antennas into a plurality of transmission signals transmitted from the plurality of transmission antennas by the QRM-MLD method. A plurality of signals (signal candidates) that can be transmitted from a plurality of transmission antennas each include a plurality of transmission signal components.

信号識別回路は、複数の送信信号成分候補の一部の第1段階の送信信号成分候補に関する前記評価値を取得することと、生き残りの第1段階の送信信号成分候補に、複数の送信信号成分候補の他の一部の第2段階の送信信号成分候補を追加して評価値を取得することとを含む、多段階の最尤判定を行なう最尤判定回路を含む。そして、最尤判定回路は、各段階における評価値を演算するための各段階の距離演算回路を含み、各段階の距離演算回路は、各段階において追加された送信信号成分候補を対象とする第1の演算回路および第2の演算回路を含む。   The signal identification circuit acquires the evaluation value related to a first-stage transmission signal component candidate that is a part of the plurality of transmission signal component candidates, and includes a plurality of transmission signal components in the first-stage transmission signal component candidates that survive. A maximum likelihood determination circuit that performs multi-stage maximum likelihood determination, including adding an evaluation value by adding other second-stage transmission signal component candidates of the candidate. The maximum likelihood determination circuit includes a distance calculation circuit at each stage for calculating an evaluation value at each stage, and the distance calculation circuit at each stage targets a transmission signal component candidate added at each stage. 1 arithmetic circuit and 2nd arithmetic circuit are included.

この装置は、16QAM以上のQRM−MLDの各段階のユークリッド距離演算を包括的に等値変形することにより、QRM−MLDと比べて復調品質を全く落とさずに、演算量を大幅に低減できる。したがって、信号識別回路を実装するためのLSIの製造コストや消費電力を改善することが可能である。   In this apparatus, the Euclidean distance calculation at each stage of QRM-MLD of 16QAM or more is comprehensively transformed, so that the amount of calculation can be greatly reduced without degrading the demodulation quality at all as compared with QRM-MLD. Therefore, it is possible to improve the manufacturing cost and power consumption of the LSI for mounting the signal identification circuit.

QRM−MLD方式のR行列は、上三角行列であり、対角成分は実部のみにより構成される。多段階の最尤判定を行なう最尤判定回路の各段階において追加される送信信号成分候補は、R行列の対角成分に対応し、R行列の対角成分と追加された送信信号成分候補とが乗算される。   The R matrix in the QRM-MLD scheme is an upper triangular matrix, and the diagonal component is composed only of the real part. The transmission signal component candidate added at each stage of the maximum likelihood determination circuit that performs multi-stage maximum likelihood determination corresponds to the diagonal component of the R matrix, the diagonal component of the R matrix and the added transmission signal component candidate, Is multiplied.

第1の演算回路の一形態は、R行列の対角成分およびそれに対応する送信信号成分候補の共通する実部の積と、距離演算に要する他の成分の実部との差の二乗を計算する回路を含むものであり、第2の演算回路の一形態は、R行列の対角成分およびそれに対応する送信信号成分候補の共通する虚部の積と、他の成分の虚部との差の二乗を計算する回路を含むものである。   One form of the first arithmetic circuit calculates the square of the difference between the product of the common real part of the diagonal component of the R matrix and the corresponding transmission signal component candidate and the real part of the other component required for the distance calculation One form of the second arithmetic circuit is a difference between the product of the common imaginary part of the diagonal component of the R matrix and the corresponding transmission signal component candidate and the imaginary part of the other component. Including a circuit for calculating the square of.

すなわち、第1の演算回路は、第1段階を除き、各段階における受信信号の実部から、R行列の各段階における対角成分およびそれに対応する送信信号成分候補の共通する実部の積と、前段階で選択された送信信号候補と非対角成分の積の実部と、を引いた値の二乗を計算する回路を含む。第1段階を除き、他の成分の実部は、各段階における受信信号の実部から、前段階で選択された送信信号候補と非対角成分の積の実部を引いた値に対応する。第1段階では、他の成分の実部は、受信信号の実部に対応する。   That is, the first arithmetic circuit, except for the first stage, calculates the product of the real part of the received signal at each stage and the common part of the diagonal component at each stage of the R matrix and the corresponding transmission signal component candidate. And a circuit for calculating the square of the value obtained by subtracting the real part of the product of the transmission signal candidate selected in the previous stage and the non-diagonal component. Except for the first stage, the real part of the other components corresponds to the value obtained by subtracting the real part of the product of the transmission signal candidate and the off-diagonal component selected in the previous stage from the real part of the received signal at each stage. . In the first stage, the real part of the other component corresponds to the real part of the received signal.

また、第2の演算回路は、第1段階を除き、各段階における受信信号の虚部から、R行列の各段階における対角成分およびそれに対応する送信信号成分候補の共通する虚部の積と、前段階で選択された送信信号候補と非対角成分の積の虚部と、を引いた値の二乗を計算する回路を含む。第1段階を除き、他の成分の虚部は、各段階における受信信号の虚部から、前段階で選択された送信信号候補と非対角成分の積の虚部を引いた値に対応する。第1段階では、他の成分の虚部は、受信信号の虚部に対応する。   Further, the second arithmetic circuit, except for the first stage, calculates the product of the imaginary part of the received signal at each stage and the common imaginary part of the diagonal component at each stage of the R matrix and the corresponding transmission signal component candidate. And a circuit for calculating the square of a value obtained by subtracting the imaginary part of the product of the transmission signal candidate selected in the previous stage and the non-diagonal component. Except for the first stage, the imaginary part of the other components corresponds to the value obtained by subtracting the imaginary part of the product of the transmission signal candidate selected in the previous stage and the off-diagonal component from the imaginary part of the received signal at each stage. . In the first stage, the imaginary part of the other component corresponds to the imaginary part of the received signal.

各段階の距離演算回路は、さらに、各段階において追加された送信信号成分候補の中で、原点からの距離が共通する送信コンスタレーションに対応する送信信号成分候補に共通する演算の少なくとも一部を共通に実行する第3の演算回路を含むことが望ましい。   The distance calculation circuit at each stage further performs at least a part of the calculation common to the transmission signal component candidates corresponding to the transmission constellation having the same distance from the origin among the transmission signal component candidates added at each stage. It is desirable to include a third arithmetic circuit that executes in common.

第3の演算回路の一形態は、R行列の対角成分に対応する送信信号成分候補について、原点からの共通の距離を定数で置き換えて演算する回路と、距離演算に要する他の成分の原点からの距離を演算する回路とを含むものである。また、第1の演算回路の一形態は、対角成分と他の成分の実部とを乗算する回路を含むものであり、第2の演算回路は、対角成分と他の成分の虚部とを乗算する回路を含むものである。   One form of the third arithmetic circuit is a circuit for calculating a transmission signal component candidate corresponding to a diagonal component of the R matrix by replacing a common distance from the origin with a constant, and an origin of other components required for the distance calculation. And a circuit for calculating the distance from the. One form of the first arithmetic circuit includes a circuit that multiplies the diagonal component and the real part of the other component, and the second arithmetic circuit includes the diagonal component and the imaginary part of the other component. And a circuit that multiplies.

すなわち、第3の演算回路は、R行列の対角成分に対応する送信信号成分候補について、原点からの共通の距離を定数で置き換えて演算する回路と、各段階における受信信号の実部から、前段階で選択された送信信号候補と非対角成分の積の実部を引いた値の二乗を計算する回路と、各段階における受信信号の虚部から、前段階で選択された送信信号候補と非対角成分の積の虚部を引いた値の差の二乗を計算する回路を含む。第1の演算回路は、対角成分と、その他の成分、すなわち、各段階における受信信号の実部から前段階で選択された送信信号候補と非対角成分の積の実部との差、とを乗算する回路を含む。第2の演算回路は、対角成分と、その他の成分、すなわち、各段階における受信信号の虚部から、前段階で選択された送信信号候補と非対角成分の積の虚部との差、とを乗算する回路を含む。   In other words, the third arithmetic circuit calculates a transmission signal component candidate corresponding to the diagonal component of the R matrix by replacing the common distance from the origin with a constant, and the real part of the received signal at each stage. A circuit that calculates the square of the value obtained by subtracting the real part of the product of the transmission signal candidate selected in the previous stage and the non-diagonal component, and the transmission signal candidate selected in the previous stage from the imaginary part of the reception signal in each stage And a circuit that calculates a square of a difference between values obtained by subtracting the imaginary part of the product of the non-diagonal component. The first arithmetic circuit includes a diagonal component and other components, that is, a difference between a real part of a product of a transmission signal candidate and a non-diagonal component selected in a previous stage from a real part of a received signal in each stage, And a circuit that multiplies. The second arithmetic circuit calculates the difference between the diagonal component and other components, that is, the imaginary part of the product of the transmission signal candidate selected in the previous stage and the non-diagonal component from the imaginary part of the received signal at each stage. , And a circuit for multiplying.

第3の演算回路を加えることにより、第1の演算回路および第2の演算回路においては、二乗計算は不用となり、二乗計算を削減できる。一方、第1の演算回路および第2の演算回路は、乗算計算が増加する。したがって、乗算エレメントが予め用意されたデバイスに実装することが好ましい。そのようなデバイスの一例は、乗算エレメントを含む複数のエレメントの接続を変えることにより回路を再構成可能である、再構成可能デバイスである。   By adding the third arithmetic circuit, the square calculation is unnecessary in the first arithmetic circuit and the second arithmetic circuit, and the square calculation can be reduced. On the other hand, the first arithmetic circuit and the second arithmetic circuit increase multiplication calculations. Therefore, it is preferable that the multiplication element is mounted on a device prepared in advance. An example of such a device is a reconfigurable device that can reconfigure a circuit by changing the connections of multiple elements, including multiplication elements.

再構成可能デバイスには、多種多様なアプリケーションを実行するための回路を同時に、あるいは時分割で実装することが可能である。したがって、信号識別回路により識別された送信信号により得られるデータを含む情報を出力するためのアプリケーションをさらに有する装置に適している。   In the reconfigurable device, a circuit for executing a wide variety of applications can be simultaneously or time-divisionally mounted. Therefore, it is suitable for a device further having an application for outputting information including data obtained by the transmission signal identified by the signal identification circuit.

以下、16QAM変調された信号を、4×4MIMOかつ1200サブキャリアの2048ポイントOFDM変調およびQRM−MLD方式で受信および分離し、全ステージにおいて16候補ずつ生き残らせるケースを想定して、本発明の一実施形態の構成を示す。   Hereinafter, assuming that a 16QAM modulated signal is received and separated by 2048-point OFDM modulation and QRM-MLD of 4 × 4 MIMO and 1200 subcarriers, 16 candidates can be survived in all stages. The structure of embodiment is shown.

図1に、受信システムの一例を示している。この受信システム9は、図2に示す実施形態の受信システム1と比較するためのシステムであり、送信信号成分の候補を生成するためのレプリカ発生ユニットが二乗ユークリッド距離を計算するための距離演算ユニットと独立した状態で示されている。この受信システム9は、4本の受信アンテナ2と、それぞれのアンテナ2により得られたアナログ信号をデジタル化する4つのA/Dユニット3とを備えている。受信する信号は、OFDM(直交周波数分割多重)化され、1200のサブキャリアを備えている。受信システム9は、それぞれのA/Dユニット3から出力されるデジタル信号をフーリエ変換し1200のサブキャリアに分割するための4つのFFTユニット4を備えており、それぞれのサブキャリア毎に、16QAM変調された信号を4×4MIMOで受信し、QRM−MLD方式で分離する。受信システム9は、さらに、各サブキャリアの信号を識別するための信号識別回路19を有する。信号識別回路19は、QR分解するQRMセクション10と、MLD法により受信信号から送信信号を推定するMLDセクション20とを備えている。MLDセクション20は、1−1200のサブキャリアのそれぞれについて送信信号を推定する。このようにして得られた信号はデコーダ6によりデコードされてデータ化され、アプリケーション7に渡されて画像、音声、文字データなどの適当な形態で、ディスプレイ、スピーカ、プリンタなどの適当な媒体を介して出力される。   FIG. 1 shows an example of a receiving system. This reception system 9 is a system for comparison with the reception system 1 of the embodiment shown in FIG. 2, and a distance calculation unit for a replica generation unit for generating transmission signal component candidates to calculate a square Euclidean distance. And shown in an independent state. The receiving system 9 includes four receiving antennas 2 and four A / D units 3 that digitize analog signals obtained by the respective antennas 2. The received signal is OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexed) and has 1200 subcarriers. The reception system 9 includes four FFT units 4 for performing Fourier transform on the digital signal output from each A / D unit 3 and dividing the digital signal into 1200 subcarriers, and 16QAM modulation is performed for each subcarrier. The received signal is received by 4 × 4 MIMO and separated by the QRM-MLD method. The reception system 9 further includes a signal identification circuit 19 for identifying the signal of each subcarrier. The signal identification circuit 19 includes a QRM section 10 that performs QR decomposition and an MLD section 20 that estimates a transmission signal from a reception signal by the MLD method. The MLD section 20 estimates the transmission signal for each of the 1-1200 subcarriers. The signal obtained in this way is decoded by the decoder 6 to be converted into data, and is passed to the application 7 to be transmitted in an appropriate form such as an image, sound, character data, etc. via an appropriate medium such as a display, a speaker, or a printer. Is output.

QRMセクション10は、チャンネル推定部11と、ランク付け部12と、ソート部13と、QR分解部14と、信号交換部15とを含む。チャンネル推定部11は、送信およ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、チャンネルインパルス応答値またはチャンネル推定値を求める。さらに、チャンネル推定値を行列要素とするチャンネル行列Hを求める。   The QRM section 10 includes a channel estimation unit 11, a ranking unit 12, a sorting unit 13, a QR decomposition unit 14, and a signal exchange unit 15. The channel estimation unit 11 obtains a channel impulse response value or a channel estimation value based on a reception signal including a known pilot signal on both transmission and reception sides. Further, a channel matrix H having a channel estimation value as a matrix element is obtained.

ランク付け部12は、受信された複数の受信信号を電力の大きさの順にランク付けする。ソート部13は、受信信号を電力の大きさの順番で並び替えたり、並ぶ順番を下流のユニットに通知する。   The ranking unit 12 ranks the plurality of received signals received in order of power. The sorting unit 13 rearranges the received signals in the order of the magnitude of power, or notifies the downstream unit of the order of arrangement.

QR分解部14は、チャンネル推定部11で得られたチャンネル行列Hが、ユニタリ行列Qおよび上三角行列Rの積(H=QR)で表現されるように行列QおよびRを求め、行列QおよびRを出力する。信号変換部15は、複数の受信信号SC0m〜SC3mを成分とする縦ベクトルy(y=(y0,y1,y2,y3))にユニタリ行列Qの共役転置行列Qを乗算することで、信号変換を行い、受信信号ベクトル(回転済み受信信号ベクトル)z(z=(z0,z1,z2,z3))を出力する。 The QR decomposition unit 14 determines the matrices Q and R so that the channel matrix H obtained by the channel estimation unit 11 is represented by the product of the unitary matrix Q and the upper triangular matrix R (H = QR). R is output. Signal converting unit 15, by multiplying the vertical vector y (y = (y0, y1 , y2, y3) T) conjugate transposed matrix Q H of the unitary matrix Q to the plurality of received signals SC0m~SC3m the component, Signal conversion is performed, and a received signal vector (rotated received signal vector) z (z = (z0, z1, z2, z3) T ) is output.

MLDセクション20は、最尤判定法(MLD法)により受信信号ベクトルzから送信信号を識別(判別、推定)するための最尤判定回路である。MLDセクション20においては、受信信号ベクトルzと、複数の送信信号候補のレプリカ(レプリカシンボル)との間のユークリッド距離の二乗を評価値として演算し、ユークリッド距離の小さな送信信号候補を送信信号として出力する。16QAM変調の4×4MIMO方式の受信信号は、65536(16×16×16×16)の送信信号候補ベクトル候補x(x=(x0,x1,x2,x3))(送信コンスタレーション)を持つ。MLDセクション20は、送信信号候補ベクトルxの各送信信号成分候補x3、x2、x1、x0の順番に、受信信号ベクトルzと送信信号レプリカとのユークリッド距離を計算し、サバイバル方式で送信信号成分候補を絞る方法で送信信号を識別する。すなわち、MLDセクション20は、多段階で最尤判定を行なう最尤判定回路である。 The MLD section 20 is a maximum likelihood determination circuit for identifying (determining and estimating) a transmission signal from the reception signal vector z by a maximum likelihood determination method (MLD method). In the MLD section 20, the square of the Euclidean distance between the received signal vector z and a plurality of transmission signal candidate replicas (replica symbols) is calculated as an evaluation value, and a transmission signal candidate having a small Euclidean distance is output as a transmission signal. To do. A received signal of 16QAM modulated 4 × 4 MIMO scheme has 65536 (16 × 16 × 16 × 16) transmission signal candidate vector candidates x (x = (x0, x1, x2, x3) T ) (transmission constellation). . The MLD section 20 calculates the Euclidean distance between the reception signal vector z and the transmission signal replica in the order of the transmission signal component candidates x3, x2, x1, and x0 of the transmission signal candidate vector x, and transmits the transmission signal component candidates in a survival manner. The transmission signal is identified by a method of narrowing down. That is, the MLD section 20 is a maximum likelihood determination circuit that performs maximum likelihood determination in multiple stages.

このため、MLDセクション20は、受信信号ベクトルzの成分z3と、送信信号成分候補x3とに着目してユークリッド距離を計算する第1段階の距離演算回路21と、受信信号ベクトルzの成分z2と、送信信号成分候補x3およびx2とに着目してユークリッド距離を計算する第2段階の距離演算回路22と、受信信号ベクトルzの成分z1と、送信信号成分候補x3、x2およびx1とに着目してユークリッド距離を計算する第3段階の距離演算回路23と、受信信号ベクトルzの成分z0と、送信信号成分候補x3、x2、x1およびx0とに着目してユークリッド距離を計算する第4段階の距離演算回路24とを含む。   Therefore, the MLD section 20 includes a first-stage distance calculation circuit 21 that calculates the Euclidean distance by paying attention to the component z3 of the reception signal vector z and the transmission signal component candidate x3, and the component z2 of the reception signal vector z. Focusing on the second stage distance calculation circuit 22 for calculating the Euclidean distance by paying attention to the transmission signal component candidates x3 and x2, the component z1 of the reception signal vector z, and the transmission signal component candidates x3, x2 and x1. The fourth stage of calculating the Euclidean distance by paying attention to the third stage distance calculation circuit 23 for calculating the Euclidean distance, the component z0 of the received signal vector z, and the transmission signal component candidates x3, x2, x1 and x0. A distance calculation circuit 24.

さらに、MLDセクション20は、最終段の生き残りの送信信号候補の尤度または確からしさを算出する尤度出力部25を含む。尤度は、対数尤度比LLR(Log Likelihood Ratio)により表現される。尤度出力部25の出力が受信信号の分離または識別結果を示し、その出力がデコーダ、例えばターボデコーダ6に出力される。   Further, the MLD section 20 includes a likelihood output unit 25 that calculates the likelihood or likelihood of the last-stage surviving transmission signal candidates. The likelihood is expressed by a log likelihood ratio (LRR). The output of the likelihood output unit 25 indicates the result of separation or identification of the received signal, and the output is output to a decoder, for example, the turbo decoder 6.

第1段階の距離演算回路21は、送信信号成分候補x3についてのレプリカシンボルを生成するレプリカ発生部21aと、それらのレプリカシンボルと受信信号成分z3との二乗ユークリッド距離を求める距離演算部21bとを備えている。レプリカ発生部21aは、行列Rの成分r33と、16通りの送信信号成分候補x3とにより16通りのレプリカシンボルを生成する。このMLDセクション20においては、第1段階の距離演算回路21においては、すべての送信信号成分候補を生き残らせて、第2段階の距離演算回路22に提供する。   The first-stage distance calculation circuit 21 includes a replica generation unit 21a that generates a replica symbol for the transmission signal component candidate x3, and a distance calculation unit 21b that calculates a square Euclidean distance between the replica symbol and the reception signal component z3. I have. The replica generation unit 21a generates 16 replica symbols from the component r33 of the matrix R and the 16 transmission signal component candidates x3. In the MLD section 20, the first-stage distance calculation circuit 21 survives all transmission signal component candidates and provides them to the second-stage distance calculation circuit 22.

第2段階の距離演算回路22は、受信信号成分z2に着目する。行列Rの成分r22、r23は既知であり、送信信号成分候補x3は16個、送信信号成分候補x2は16個なので、この段階のレプリカ発生部22aは256通りの信号候補のレプリカシンボルを生成する。この段階の距離演算部22bは、これら256のレプリカシンボルと、受信信号成分z2との二乗ユークリッド距離を算出する。さらに、距離演算回路22は、選択回路22eを備えており、この段階の送信信号成分候補の組み合わせのうち、二乗ユークリッド距離の小さい順に16通りを選択し、次の段階に生き残させる。   The distance calculation circuit 22 in the second stage focuses on the received signal component z2. Since the components r22 and r23 of the matrix R are known, the number of transmission signal component candidates x3 is 16, and the number of transmission signal component candidates x2 is 16, the replica generation unit 22a at this stage generates replica symbols of 256 types of signal candidates. . The distance calculation unit 22b at this stage calculates the square Euclidean distance between these 256 replica symbols and the received signal component z2. Further, the distance calculation circuit 22 includes a selection circuit 22e, and selects 16 types of combinations of transmission signal component candidates at this stage in ascending order of the square Euclidean distance, and survives to the next stage.

第3段階の距離演算回路23および第4段階の距離演算回路24も同様の構成である。第3段階の距離演算回路23は、受信信号成分z1に着目する。行列Rの成分r11、r12、r13は既知であり、送信信号成分候補x2およびx3の組み合わせは前段階で16通りに絞られている。また、送信信号成分候補x1は16個であり、したがって、この段階のレプリカ発生部23aは256通りの信号候補のレプリカシンボルを生成し、距離演算部23bは、これら256のレプリカシンボルと、受信信号成分z1との二乗ユークリッド距離を算出する。選択回路23eは、この段階の送信信号成分候補の組み合わせのうち、二乗ユークリッド距離の小さい順に16通りの送信信号成分候補の組み合わせを選択し、次の段階に生き残させる。   The third-stage distance calculation circuit 23 and the fourth-stage distance calculation circuit 24 have the same configuration. The third-stage distance calculation circuit 23 focuses on the received signal component z1. The components r11, r12, r13 of the matrix R are known, and the combinations of the transmission signal component candidates x2 and x3 are narrowed down to 16 in the previous stage. Further, the number of transmission signal component candidates x1 is 16. Therefore, the replica generation unit 23a at this stage generates 256 kinds of replica symbols of signal candidates, and the distance calculation unit 23b receives the 256 replica symbols and the received signal. The square Euclidean distance with the component z1 is calculated. The selection circuit 23e selects 16 combinations of transmission signal component candidates from the transmission signal component candidate combinations at this stage in ascending order of the square Euclidean distance, and survives them in the next stage.

第4段階の距離演算回路24は、受信信号成分z0に着目する。行列Rの成分r00、r01、r02、r03は既知であり、送信信号成分候補x1、x2およびx3の組み合わせは前段階で16通りに絞られている。また、送信信号成分候補x0は16個であり、したがって、この段階のレプリカ発生部24aは256通りの信号候補のレプリカシンボルを生成し、距離演算部24bは、これら256のレプリカシンボルと、受信信号成分z0との二乗ユークリッド距離を算出する。この段階で、信号候補に含まれる4つの信号成分候補が揃い、選択回路24eは、送信信号候補のうち、二乗ユークリッド距離の小さい順に16個の送信信号候補を選択して出力する。   The fourth-stage distance calculation circuit 24 focuses on the received signal component z0. The components r00, r01, r02, r03 of the matrix R are known, and the combinations of the transmission signal component candidates x1, x2, and x3 are narrowed down to 16 in the previous stage. Further, there are 16 transmission signal component candidates x0. Therefore, the replica generation unit 24a at this stage generates 256 kinds of replica symbols of the signal candidates, and the distance calculation unit 24b receives these 256 replica symbols and the received signal. The square Euclidean distance with the component z0 is calculated. At this stage, four signal component candidates included in the signal candidates are prepared, and the selection circuit 24e selects and outputs 16 transmission signal candidates from the transmission signal candidates in ascending order of the square Euclidean distance.

図2に、本発明の1つの実施形態に係る受信システム1の概略構成を示している。この受信システム1は、比較例の受信システム9とほぼ同じ構成である。ただし、第1段階の距離演算回路21においては、レプリカ発生部21aと、距離演算部21bとを、それらの機能を一体にした複合型の距離演算部21xに置き換えている。他の段階の距離演算回路22、23および24においても同様であり、レプリカ発生部および距離演算部を、それぞれ複合型の距離演算部22x、23xおよび24xに置き換えている。複合型の距離演算部21x〜24xにおいては、16QAM変調の送信コンスタレーション点の実部および虚部の数値が既知であることを利用し、レプリカを生成すること、特に、R行列の対角成分に関係するレプリカを生成することを定数演算に置き換えて、二乗ユークリッド距離の演算回路に取り込んでいる。   FIG. 2 shows a schematic configuration of a receiving system 1 according to one embodiment of the present invention. The receiving system 1 has almost the same configuration as the receiving system 9 of the comparative example. However, in the first-stage distance calculation circuit 21, the replica generation unit 21a and the distance calculation unit 21b are replaced with a composite type distance calculation unit 21x that integrates these functions. The same applies to the distance calculation circuits 22, 23, and 24 at other stages, and the replica generation unit and the distance calculation unit are replaced with composite type distance calculation units 22x, 23x, and 24x, respectively. In the composite type distance calculators 21x to 24x, a replica is generated using the fact that the real part and the imaginary part of the transmission constellation point of 16QAM modulation are known, and in particular, the diagonal component of the R matrix The generation of a replica related to is replaced with a constant operation, and is taken into a square Euclidean distance calculation circuit.

図3は、16QAM変調用の送信コンスタレーション点である。I座標(虚部(虚数部))、Q座標(実部(実数部))ともに±1と±3との4種類の値をとることが既知である。これらの送信コンスタレーション点は、1アンテナ分の送信信号に対応する。4アンテナ分の送信信号は、送信コンスタレーション点の4つの組み合わせであり、65536(=16の4乗)の可能性をとり得る。送信コンスタレーション点を複素数として表現すると、4アンテナ分の送信信号は4要素複素ベクトル(縦ベクトル)として表現される。   FIG. 3 shows a transmission constellation point for 16QAM modulation. It is known that the I coordinate (imaginary part (imaginary part)) and Q coordinate (real part (real part)) take four types of values of ± 1 and ± 3. These transmission constellation points correspond to transmission signals for one antenna. The transmission signals for four antennas are four combinations of transmission constellation points, and can have a possibility of 65536 (= 16 to the fourth power). When the transmission constellation points are expressed as complex numbers, the transmission signals for four antennas are expressed as four-element complex vectors (vertical vectors).

図4は、QRM−MLDにおけるMLDセクション20(MLD処理)の入出力仕様である。入力信号は、回転済み受信信号ベクトルz(z=(z0,z1,z2,z3)[縦ベクトル])と、上三角行列R(R=(r00,r01,…,r33))である。出力信号は、16個の最有力送信信号ベクトル候補x(x=(x0,x1,x2,x3)[縦ベクトル])および各候補の対数尤度である。対数尤度は、残差ベクトル(z−R×x)の二乗ユークリッドノルム(二乗ユークリッド距離)である。   FIG. 4 shows the input / output specifications of the MLD section 20 (MLD process) in QRM-MLD. The input signals are a rotated received signal vector z (z = (z0, z1, z2, z3) [vertical vector]) and an upper triangular matrix R (R = (r00, r01,..., R33)). The output signal is the 16 most probable transmission signal vector candidates x (x = (x0, x1, x2, x3) [vertical vector]) and the log likelihood of each candidate. The log likelihood is the square Euclidean norm (square Euclidean distance) of the residual vector (z−R × x).

図5は、第1ステージである距離演算回路21の入出力仕様である。入力信号は受信信号成分z3とR行列成分r33である。出力信号は、送信信号成分x3(送信アンテナ3番の送信コンスタレーション点)の候補16種類と、各候補に対応する部分対数尤度(各候補に対応する二乗ユークリッド距離)L3である。部分対数尤度L3は、送信アンテナ3番の分のみの対数尤度であり、式(z3−r33×x3)の複素数絶対値の二乗である。この式は、図5に示すように、R行列の対角成分r33と送信信号成分x3の乗算結果と、その他の成分w3との距離の演算と解釈できる。16QAM変調方式の送信信号成分x3の候補は、図3に示す16個である。複合型の距離演算部21xでは、送信信号成分x3を定数化して、距離演算回路に取り込んでいる。   FIG. 5 shows input / output specifications of the distance calculation circuit 21 which is the first stage. The input signal is a received signal component z3 and an R matrix component r33. The output signals are 16 types of transmission signal component x3 (transmission constellation point of transmission antenna 3) and partial log likelihood (square Euclidean distance corresponding to each candidate) L3 corresponding to each candidate. The partial log likelihood L3 is the log likelihood of only the transmission antenna No. 3, and is the square of the complex absolute value of the equation (z3-r33 × x3). As shown in FIG. 5, this equation can be interpreted as the calculation of the distance between the multiplication result of the diagonal component r33 of the R matrix and the transmission signal component x3 and the other component w3. There are 16 candidates for the transmission signal component x3 of the 16QAM modulation system as shown in FIG. In the composite type distance calculation unit 21x, the transmission signal component x3 is converted into a constant and is taken into the distance calculation circuit.

図6は、第2ステージである距離演算回路22の入出力仕様である。入力信号は、第1ステージの出力信号と、受信信号成分z2と、R行列成分r22およびr23である。出力信号は、送信信号成分{x2,x3}ペアの候補16組と、各候補に対応する部分対数尤度L2(送信アンテナ2番と3番の分のみの対数尤度)である。部分対数尤度L2を求める式は、図6に示すように、R行列の対角成分r22および送信信号成分x2の乗算結果と、その他の成分w2との距離の演算に変形できる部分を含んでいる。16QAM変調方式の送信信号成分x2の候補は、図3に示す16個である。複合型の距離演算部22xでは、送信信号成分x2を定数化して、距離演算回路に取り込んでいる。送信信号成分{x2,x3}の候補は256(16×16)種類であり、選択回路23eにより、それらの中の部分対数尤度の小さい16種類だけを選び出して出力する。   FIG. 6 shows input / output specifications of the distance calculation circuit 22 which is the second stage. The input signals are the output signal of the first stage, the received signal component z2, and the R matrix components r22 and r23. The output signals are 16 sets of transmission signal component {x2, x3} pairs and partial log likelihood L2 corresponding to each candidate (log likelihood of only the second and third transmission antennas). As shown in FIG. 6, the expression for calculating the partial log likelihood L2 includes a portion that can be transformed into the calculation of the distance between the diagonal component r22 and the transmission signal component x2 of the R matrix and the other component w2. Yes. There are 16 candidates for the transmission signal component x2 of the 16QAM modulation system as shown in FIG. In the composite distance calculation unit 22x, the transmission signal component x2 is converted into a constant and is taken into the distance calculation circuit. There are 256 (16 × 16) types of candidates for the transmission signal component {x2, x3}, and the selection circuit 23e selects and outputs only 16 types having a small partial log likelihood.

図7は、第3ステージである距離演算回路23の入出力仕様である。入力信号は、第2ステージの出力信号と、受信信号成分z1と、R行列成分r11〜r13である。出力信号は、送信信号成分{x1,x2,x3}三つの組み合わせの候補16組と、各候補に対応する部分対数尤度L1(送信アンテナ1〜3番の分のみの対数尤度)である。部分対数尤度L1を求める式は、図7に示すように、R行列の対角成分r11および送信信号成分x1の乗算結果と、その他の成分w1との距離の演算に変形できる部分を含んでいる。16QAM変調方式の送信信号成分x1の候補は、図3に示す16個である。複合型の距離演算部23xでは、送信信号成分x1を定数化して、距離演算回路に取り込んでいる。   FIG. 7 shows the input / output specifications of the distance calculation circuit 23 as the third stage. The input signals are the output signal of the second stage, the received signal component z1, and the R matrix components r11 to r13. The output signals are 16 combinations of three combinations of transmission signal components {x1, x2, x3} and partial log likelihood L1 corresponding to each candidate (log likelihood of only transmission antennas 1 to 3). . As shown in FIG. 7, the expression for obtaining the partial log likelihood L1 includes a part that can be transformed into the calculation of the distance between the diagonal component r11 and the transmission signal component x1 of the R matrix and the other component w1. Yes. There are 16 candidates for the transmission signal component x1 of the 16QAM modulation system as shown in FIG. In the composite distance calculation unit 23x, the transmission signal component x1 is converted into a constant and is taken into the distance calculation circuit.

送信信号成分{x1,x2,x3}の候補は、理論的には4096(16×16×16)種類あるが、第2ステージですでに信号成分候補{x2,x3}が256種類中16種類に絞り込まれている。したがって、第3ステージが処理する信号成分候補{x1,x2,x3}の組み合わせは256(16×16)種類である。第3ステージは、256種類の送信信号候補の中から部分対数尤度L1の小さい16種類だけを、選択回路23eにより選び出して出力する。   There are theoretically 4096 (16 × 16 × 16) types of transmission signal component {x1, x2, x3}, but 16 types of signal component candidates {x2, x3} are already out of 256 types in the second stage. It is narrowed down to. Therefore, there are 256 (16 × 16) combinations of signal component candidates {x1, x2, x3} processed by the third stage. The third stage selects and outputs only 16 types having a small partial log likelihood L1 from among 256 types of transmission signal candidates by the selection circuit 23e.

図8は、第4ステージである距離演算回路24の入出力仕様である。入力信号は、第3ステージの出力信号と、受信信号成分z0と、R行列成分r00〜r03である。出力信号は、送信信号ベクトルxの候補16組と、各候補に対応する対数尤度L0である。部分対数尤度L0を求める式は、図8に示すように、R行列の対角成分r00および送信信号成分x0の乗算結果と、その他の成分w0との距離の演算に変形できる部分を含んでいる。16QAM変調方式の送信信号成分x0の候補は、図3に示す16個である。複合型の距離演算部24xでは、送信信号成分x0を定数化して、距離演算回路に取り込んでいる。   FIG. 8 shows the input / output specifications of the distance calculation circuit 24 as the fourth stage. The input signals are the output signal of the third stage, the received signal component z0, and the R matrix components r00 to r03. The output signals are 16 sets of candidates for the transmission signal vector x and log likelihood L0 corresponding to each candidate. As shown in FIG. 8, the equation for calculating the partial log likelihood L0 includes a portion that can be transformed into the calculation of the distance between the diagonal component r00 and the transmission signal component x0 of the R matrix and the other component w0. Yes. There are 16 candidates for the transmission signal component x0 of the 16QAM modulation system as shown in FIG. In the composite distance calculation unit 24x, the transmission signal component x0 is converted into a constant and is taken into the distance calculation circuit.

送信信号ベクトルxは理論的には65536(16×16×16×16)種類あるが、第3ステージですでに送信信号候補{x1,x2,x3}が4096種類中16種類に絞り込まれており、第4ステージが処理する送信信号ベクトルxの候補は256(16×16)種類である。第4ステージは、256種類の送信信号ベクトルxの候補の中から、選択回路24eにより対数尤度の小さい16種類だけを選び出して出力する。   Theoretically there are 65536 (16 × 16 × 16 × 16) types of transmission signal vectors x, but the transmission signal candidates {x1, x2, x3} have already been narrowed down to 16 out of 4096 types in the third stage. The transmission signal vector x candidates processed by the fourth stage are 256 (16 × 16) types. The fourth stage selects and outputs only 16 types having a low log likelihood from the 256 types of transmission signal vector x candidates by the selection circuit 24e.

図9は、比較例の受信システム9の第1ステージの距離演算回路21のレプリカ発生部21aと距離演算部21bの内部構成である。信号z3reは受信信号成分z3の実部、信号z3imは受信信号成分z3の虚部、信号r33reは、R行列の成分r33の実部である。QR分解の性質上、R行列の対角成分の虚部は0なので、成分r33の虚部r33imは存在しない。図中、箱(−)は減算器、箱(+)は加算器、箱(^2)は二乗器である。他の図面においても同様であり、さらに他の図面において箱(×)は乗算器である。また、箱(±)は同時加減算器(和と差の両方を同時に計算する演算器)である。   FIG. 9 is an internal configuration of the replica generation unit 21a and the distance calculation unit 21b of the first stage distance calculation circuit 21 of the reception system 9 of the comparative example. The signal z3re is the real part of the received signal component z3, the signal z3im is the imaginary part of the received signal component z3, and the signal r33re is the real part of the R matrix component r33. Due to the nature of QR decomposition, the imaginary part of the diagonal component of the R matrix is 0, so the imaginary part r33im of the component r33 does not exist. In the figure, box (-) is a subtracter, box (+) is an adder, and box (^ 2) is a squarer. The same applies to the other drawings. In the other drawings, the box (x) is a multiplier. A box (±) is a simultaneous adder / subtracter (an arithmetic unit that calculates both the sum and difference simultaneously).

図9においては、距離演算回路21aにおいて、16種類の部分対数尤度を定義式通りに計算するため、減算器を32個、二乗器を32個、加算器を16個使用する。このため、演算器数が多く、LSIの実用化に不向きである。さらに、左側の大きい枠の中でも、加算器や符号反転器をいくつか使用する必要がある。   In FIG. 9, in the distance calculation circuit 21a, in order to calculate 16 types of partial log likelihoods according to the definition formula, 32 subtracters, 32 squarers, and 16 adders are used. For this reason, the number of arithmetic units is large and it is not suitable for practical use of LSI. Furthermore, it is necessary to use some adders and sign inverters in the left large frame.

図10に、複合型の距離演算回路21xの一例を示している。この距離演算回路21xaは、16個の送信信号成分候補x3の中で、実部x3reが共通する送信コンスタレーション点に対応する送信信号成分候補に共通する演算を共通に実行する第1の演算回路31と、16個の送信信号成分候補x3の中で、虚部x3imが共通する送信コンスタレーション点に対応する送信信号成分候補に共通する演算を共通に実行する第2の演算回路32と、第1の演算回路31および第2の演算回路32の演算結果を送信信号成分候補毎に演算する個別演算回路33とを含む。   FIG. 10 shows an example of a composite distance calculation circuit 21x. This distance calculation circuit 21xa is a first calculation circuit that commonly executes a calculation common to transmission signal component candidates corresponding to transmission constellation points having a common real part x3re among the sixteen transmission signal component candidates x3. 31 and a second arithmetic circuit 32 that commonly executes a calculation common to transmission signal component candidates corresponding to transmission constellation points having a common imaginary part x3im among the sixteen transmission signal component candidates x3, And an individual calculation circuit 33 that calculates the calculation results of the first calculation circuit 31 and the second calculation circuit 32 for each transmission signal component candidate.

なお、図中、配線に沿って記載されている「×2」は、その配線の値を2倍することを意味する。他の図面においても同様であり、「×8」は8倍、「×16」は16倍を表す。これら2のベキ乗倍の計算は、信号配線のビット割り当てをずらすだけで実現でき、論理ゲートを必要としないので、演算器とはみなさない。   In the figure, “× 2” written along the wiring means that the value of the wiring is doubled. The same applies to other drawings, where “× 8” represents 8 times and “× 16” represents 16 times. These power-of-two calculations can be realized simply by shifting the bit allocation of the signal wiring, and do not require a logic gate, and therefore are not regarded as an arithmetic unit.

さらに具体的には、第1の演算回路31は、R行列の対角成分r33およびそれに対応する送信信号成分候補x3の共通する実部x3re、すなわち、−3、−1、1および3と、距離演算に要する他の成分、すなわち、成分w3(すなわち、z3)の実部w3re(すなわち、z3re)との差の二乗を計算する回路である。この段階の他の成分w3は、受信信号zの成分z3である。   More specifically, the first arithmetic circuit 31 includes the real component x3re of the diagonal component r33 of the R matrix and the corresponding transmission signal component candidate x3, that is, -3, -1, 1 and 3, This is a circuit that calculates the square of the difference between the other component required for the distance calculation, that is, the real part w3re (ie, z3re) of the component w3 (ie, z3). The other component w3 at this stage is the component z3 of the received signal z.

また、第2の演算回路32は、R行列の対角成分r33およびそれに対応する送信信号成分候補x3の共通する虚部x3im、すなわち、−3、−1、1および3と、距離演算に要する他の成分、すなわち、成分w3(すなわち、z3)の虚部w3im(すなわち、z3im)との差の二乗を計算する回路である。   Further, the second arithmetic circuit 32 requires the imaginary part x3im of the diagonal component r33 of the R matrix and the corresponding transmission signal component candidate x3, that is, -3, -1, 1 and 3, and the distance calculation. This is a circuit for calculating the square of the difference between the other component, that is, the component w3 (ie, z3) and the imaginary part w3im (ie, z3im).

そして、個別演算回路33においては、それぞれの送信信号成分候補x3の実部の差の二乗と、虚部の差の二乗とを加算することにより、それぞれの送信信号成分候補x3に関する部分対数尤度L3を演算する。このため、図10に示した距離演算回路21xaにおいては、同時加減算器を4個、加算器を17個、二乗器を8個、を使用し、図9に示した回路と比較し、回路面積コストを大幅に削減できる。   Then, the individual arithmetic circuit 33 adds the square of the difference between the real part and the square of the difference between the imaginary part of each transmission signal component candidate x3 to add a partial log likelihood for each transmission signal component candidate x3. L3 is calculated. For this reason, in the distance calculation circuit 21xa shown in FIG. 10, four simultaneous adders / subtractors, 17 adders, and eight squarers are used and compared with the circuit shown in FIG. Cost can be greatly reduced.

図10に示した距離演算回路21xaを図9に示した距離演算回路21と比較するためには、それぞれの回路を図11のように変形すると分かり易い。図11(a)は図9の距離演算部21bと同じ回路で、演算器配置の見た目を変えたものである。減算器2個と二乗器2個と加算器1個をまとめてSED(Square Euclidean Distance、二乗ユークリッド距離)計算モジュール34とし、16QAMコンスタレーション点に対応させて16個のモジュールを配置した。図11(b)は、図10の距離演算回路21xaの中の演算回路31〜33に相当する回路31b〜33bを、図11(a)と比較しやすいように配置したものである。図11(b)の演算回路31b、32bは図10の演算回路31、32と少し異なっているが、「負の値を引く」のと「正の値を足す」のが同じであることから、図11(b)が図10と実質的に同じ演算回路であることがわかる。そして、図11(a)と図11(b)を比べれば、図11(b)が図11(a)の実部虚部の共通演算を行ごと列ごとにまとめた等価回路であることがわかる。したがって、図11(a)および図11(b)を介在すれば、図10が図9と等価な回路でありながら演算器の量を大幅に削減でき、端末内の実装も容易になり、消費電力も低減できる、ということがわかる。   In order to compare the distance calculation circuit 21xa shown in FIG. 10 with the distance calculation circuit 21 shown in FIG. 9, it is easy to understand if each circuit is modified as shown in FIG. FIG. 11A is the same circuit as the distance calculation unit 21b of FIG. 9, and changes the appearance of the arithmetic unit arrangement. Two subtracters, two squarers, and one adder are combined into a SED (Square Euclidean Distance) calculation module 34, and 16 modules are arranged corresponding to 16QAM constellation points. In FIG. 11B, circuits 31b to 33b corresponding to the arithmetic circuits 31 to 33 in the distance arithmetic circuit 21xa of FIG. 10 are arranged so as to be easily compared with FIG. The arithmetic circuits 31b and 32b in FIG. 11B are slightly different from the arithmetic circuits 31 and 32 in FIG. 10, but “subtract negative values” and “add positive values” are the same. FIG. 11B shows substantially the same arithmetic circuit as FIG. 11 (a) and 11 (b) are compared, it can be seen that FIG. 11 (b) is an equivalent circuit in which common operations of the real part imaginary part of FIG. 11 (a) are summarized for each row and column. Recognize. Therefore, if FIG. 11 (a) and FIG. 11 (b) are interposed, while FIG. 10 is a circuit equivalent to FIG. 9, the amount of arithmetic units can be greatly reduced, the implementation in the terminal is facilitated, and the consumption It turns out that electric power can also be reduced.

図12に、複合型の距離演算回路21xの他の一例を示している。この距離演算回路21xbは、16個の送信信号成分候補x3の中で、実部x3reが共通する送信コンスタレーション点に対応する送信信号成分候補に共通する演算の一部を共通に実行する第1の演算回路51と、16個の送信信号成分候補x3の中で、虚部x3imが共通する送信コンスタレーション点に対応する送信信号成分候補に共通する演算の一部を共通に実行する第2の演算回路52とを含む。さらに、距離演算回路21xは、16個の送信信号成分候補x3の中で、原点からの距離が共通する送信コンスタレーション点に対応する送信信号成分候補に共通する演算を共通に実行する第3の演算回路53を含む。   FIG. 12 shows another example of the composite distance calculation circuit 21x. This distance calculation circuit 21xb performs a part of the calculation common to the transmission signal component candidates corresponding to the transmission constellation points having the same real part x3re among the 16 transmission signal component candidates x3. Among the sixteen transmission signal component candidates x3, the second common circuit executes a part of the calculation common to the transmission signal component candidates corresponding to the transmission constellation points having the common imaginary part x3im. And an arithmetic circuit 52. Further, the distance calculation circuit 21x performs a common operation common to the transmission signal component candidates corresponding to the transmission constellation points having the same distance from the origin among the 16 transmission signal component candidates x3. An arithmetic circuit 53 is included.

さらに具体的には、第3の演算回路53は、R行列の対角成分r33に対応する送信信号成分候補x3について、原点からの共通の距離を定数(後述するように、2、10、18)で置き換えて演算する回路53aと、距離演算距離に要する他の成分w3の原点からの距離を演算する回路53bとを含む。さらに、第3の演算回路53は、回路53aおよび53bの出力を加算する回路53cを含む。   More specifically, the third arithmetic circuit 53 sets a common distance from the origin for the transmission signal component candidate x3 corresponding to the diagonal component r33 of the R matrix (as will be described later, 2, 10, 18). ), And a circuit 53b for calculating the distance from the origin of the other component w3 required for the distance calculation distance. Furthermore, the third arithmetic circuit 53 includes a circuit 53c that adds the outputs of the circuits 53a and 53b.

第1の演算回路51は、対角成分r33reと他の成分の実部w3re(z3re)とを乗算する回路を含み、第2の演算回路52は、対角成分r33reと他の成分の虚部w3im(z3im)とを乗算する回路を含む。   The first arithmetic circuit 51 includes a circuit that multiplies the diagonal component r33re and the real part w3re (z3re) of the other component, and the second arithmetic circuit 52 includes the imaginary part of the diagonal component r33re and the other component. A circuit for multiplying by w3im (z3im) is included.

さらに、距離演算回路21xbは、第1の演算回路51の出力および第2の演算回路52の出力を、送信信号成分候補x3の座標により定数倍および加減する回路55と、この回路55の出力と、第3の回路53の出力とを加減して、それぞれの送信信号成分候補x3に対応する部分対数尤度L3を計算する回路56とを含む。   Further, the distance calculation circuit 21xb multiplies the output of the first calculation circuit 51 and the output of the second calculation circuit 52 by a constant by the coordinates of the transmission signal component candidate x3, and the output of this circuit 55. And a circuit 56 for calculating the partial log likelihood L3 corresponding to each transmission signal component candidate x3 by adjusting the output of the third circuit 53.

図13では、距離演算回路21xbを説明するために、部分対数尤度L3の定義式を等値変形し、送信信号成分x3の関連項だけをPartA、PartBおよびPartCとして抽出している。図14に、16種類の送信信号成分候補x3の値それぞれに対して、図14のPartA、PartBおよびPartC項がどのような値になるかを、一覧表により示している。成分候補x3自体は16種類の値を取り得るが、PartA項は18、10、2の3種類の値しか取らない。PartB項およびPartC項は、±2,±6の4種類の値しか取らない。このことは、部分対数尤度L3の定義式は、原点回りの対称性(PartA項)と、行および列の対称性(PartB項およびPartC項)を含んでいることを示している。   In FIG. 13, in order to explain the distance calculation circuit 21xb, the defining equation of the partial log likelihood L3 is equivalently transformed, and only the related terms of the transmission signal component x3 are extracted as PartA, PartB, and PartC. FIG. 14 shows a list of the values of the Part A, Part B, and Part C terms in FIG. 14 for each of the 16 types of transmission signal component candidates x3. The component candidate x3 itself can take 16 types of values, but the Part A term takes only 3 types of values of 18, 10, and 2. The Part B term and the Part C term take only four kinds of values of ± 2, ± 6. This indicates that the defining formula of the partial log likelihood L3 includes symmetry around the origin (Part A term) and row and column symmetry (Part B term and Part C term).

図15に、16種類の16QAM変調の送信コンスタレーション点を、原点回りに対称な3つのグループに分けることが可能であることを示している。したがって、16種類の16QAM変調の送信コンスタレーション点は、図10および11に示した行および列、または虚部および実部の対称性に加えて、原点回りの対称性を備えており、原点からの距離を第3軸(R軸)とすると、図16(a)のように3次元表示することができる。   FIG. 15 shows that 16 types of 16QAM modulation transmission constellation points can be divided into three groups symmetrical about the origin. Therefore, the 16 types of 16QAM modulation transmission constellation points have symmetry around the origin in addition to the symmetry of the imaginary part and the real part in the rows and columns shown in FIGS. If the distance is the third axis (R axis), three-dimensional display can be performed as shown in FIG.

R行列の対角成分r33reをコンスタレーション点に対応させて(H0,V0)から(H3,V3)に回路配置した場合、点(H1,V1)、(H1,V2)、(H2,V1)および(H2,V2)は、PartA項について同じ値「2」をとる。このため、図16(b)に示すように、同じ演算器R1から出発して、各コンスタレーション点に配置された演算器に向けて配線を伸ばせば良い。同様に、点(H0,V1)、(H0,V2)、(H1,V3)、(H2,V3)、(H3,V2)、(H3,V1)、(H2,V0)および(H1,V0)は、PartA項について同じ値「10」をとる。点(H0,V0)、(H0,V3)、(H3,V3)および(H3,V0)は、PartA項について同じ値「18」をとる。   When the diagonal components r33re of the R matrix are arranged from (H0, V0) to (H3, V3) in correspondence with the constellation points, the points (H1, V1), (H1, V2), (H2, V1) And (H2, V2) take the same value “2” for the Part A term. For this reason, as shown in FIG. 16B, starting from the same arithmetic unit R1, the wiring may be extended toward the arithmetic units arranged at the respective constellation points. Similarly, points (H0, V1), (H0, V2), (H1, V3), (H2, V3), (H3, V2), (H3, V1), (H2, V0) and (H1, V0) ) Takes the same value “10” for the PartA term. Points (H0, V0), (H0, V3), (H3, V3) and (H3, V0) take the same value “18” for the Part A term.

したがって、図16(c)に示すように、各コンスタレーション点においては、これらのH配線、V配線およびR配線からくるデータを足算することにより、各コンスレーション点に対応した部分対数尤度L3を演算することができる。   Therefore, as shown in FIG. 16 (c), at each constellation point, the partial log likelihood corresponding to each constellation point is obtained by adding the data coming from these H wiring, V wiring, and R wiring. L3 can be calculated.

図17は、R1〜R3を出力するR演算回路であり、原点からの距離が共通する送信コンスタレーションに対応する送信信号成分候補に共通する演算を共通に実行する第3の演算回路器53の一例である。図18は、V0〜V3を出力するV演算回路であり、実部が共通する送信コンスタレーション点に対応する送信信号成分候補に共通する演算の一部を共通に実行する第1の演算回路51の一例である。さらに、図19は、H0〜H3を出力するH演算回路であり、虚部が共通する送信コンスタレーション点に対応する送信信号成分候補に共通する演算の一部を共通に実行する第2の演算回路52の一例である。なお、演算器(Neg)は、符号を反転することを示している。   FIG. 17 is an R arithmetic circuit that outputs R1 to R3, and shows a third arithmetic circuit unit 53 that commonly executes arithmetic operations common to transmission signal component candidates corresponding to transmission constellations having a common distance from the origin. It is an example. FIG. 18 is a V operation circuit that outputs V0 to V3, and a first operation circuit 51 that commonly executes some of the operations common to the transmission signal component candidates corresponding to the transmission constellation points that share the real part. It is an example. Further, FIG. 19 is an H operation circuit that outputs H0 to H3, and is a second operation that commonly executes a part of operations common to transmission signal component candidates corresponding to transmission constellation points having common imaginary parts. 2 is an example of a circuit 52; The calculator (Neg) indicates that the sign is inverted.

図16ないし図19に示したレベルの回路であると、R演算回路に二乗器2個、加算器6個、H演算回路およびV演算回路に乗算器2個、加算器4個、全コンスタレーション点において加算器32個を要するだけになる。したがって、図9に示した回路と比較し、演算器の量を大幅に削減できる。このため、端末内の実装も容易になり、消費電力も低減できる。   In the circuits of the levels shown in FIGS. 16 to 19, the R arithmetic circuit has two squarers, the six adders, the H arithmetic circuit and the V arithmetic circuit have two multipliers, four adders, and the entire constellation. Only 32 adders are required at a point. Therefore, compared with the circuit shown in FIG. 9, the amount of arithmetic units can be greatly reduced. For this reason, mounting in a terminal becomes easy and power consumption can be reduced.

図20は、図17に示した第3の演算回路53をさらに最適化した回路であり、図12に示した第3の演算回路53に相当するものである。この回路では、PartA項周辺の演算を少数の演算器で一括して行う回路としている。したがって、加算器4個と、二乗器2個を使って16種類の信号成分候補x3に対応するPartA項周辺の演算を一挙に行うことができる。   FIG. 20 is a circuit in which the third arithmetic circuit 53 shown in FIG. 17 is further optimized, and corresponds to the third arithmetic circuit 53 shown in FIG. In this circuit, the calculation around the Part A term is performed by a small number of arithmetic units. Therefore, the calculation around the Part A term corresponding to the 16 types of signal component candidates x3 can be performed at once using four adders and two squarers.

図21は、図18および図19に示した第1の演算回路51および第2の演算回路52をさらに最適化した回路であり、図12に示した第1の演算回路51および第2の演算回路52および55を含むものである。この回路構成は、PartB項およびPartC項周辺の演算を少数の演算器で一括して行う回路構成である。同時加減算器3個と、加算器2個と、乗算器2個とを使って、8種類の値を一括計算している。図21に示した回路で計算した値(8種類)と、それらを符号反転した値(8種類)を合わせれば、16種類の送信信号成分候補x3に対応する16種類の値が求まる。   FIG. 21 is a circuit in which the first arithmetic circuit 51 and the second arithmetic circuit 52 shown in FIGS. 18 and 19 are further optimized. The first arithmetic circuit 51 and the second arithmetic circuit shown in FIG. Circuits 52 and 55 are included. This circuit configuration is a circuit configuration in which operations around the Part B term and the Part C term are collectively performed by a small number of arithmetic units. Eight kinds of values are collectively calculated using three simultaneous adders / subtractors, two adders, and two multipliers. When the values (8 types) calculated by the circuit shown in FIG. 21 and the values (8 types) obtained by inverting these values are combined, 16 types of values corresponding to 16 types of transmission signal component candidates x3 are obtained.

なお、R行列の対角成分r33reの二乗の値は、成分r33reを二乗器に入れて求めるのでなく、QR分解処理の途中で求まる値を流用することが可能であり、二乗器を使わずに処理することができる。その結果、図12に示した距離演算回路12xbにおいては、乗算器2個、二乗器2個、加算器6個、同時加減算器11個のみを使って、16種類の部分対数尤度L3を一括計算することができる。図9に示した回路と比べると、演算器の数を大幅に減らすことができる。さらに、図12に示した距離演算回路12xbでは、距離演算回路12xaにおいても同様であるが、数学的な等値変形をしたにすぎず、近似演算したわけではない。したがって、これらの演算回路12xaおよび12xbにより得られる部分対数尤度L3の品質は、図9に示した演算回路から得られるものと同等である。   Note that the square value of the diagonal component r33re of the R matrix is not obtained by putting the component r33re in a squarer, but a value obtained in the middle of the QR decomposition process can be used, and without using a squarer. Can be processed. As a result, in the distance calculation circuit 12xb shown in FIG. 12, 16 types of partial log likelihoods L3 are collectively obtained using only two multipliers, two squarers, six adders, and 11 simultaneous adders / subtractors. Can be calculated. Compared with the circuit shown in FIG. 9, the number of arithmetic units can be greatly reduced. Furthermore, in the distance calculation circuit 12xb shown in FIG. 12, the same applies to the distance calculation circuit 12xa, but only mathematical equivalence deformation is performed and approximate calculation is not performed. Therefore, the quality of the partial log likelihood L3 obtained by these arithmetic circuits 12xa and 12xb is equivalent to that obtained from the arithmetic circuit shown in FIG.

このように、図12に示した第1段階の距離演算回路21に着目すると、本発明の一形態は、QAM変調により送信された送信信号を識別するための信号識別回路を有する装置であって、信号識別回路はQRM−MLD方式により、複数の受信アンテナにより受信された複数の受信信号を、複数の送信アンテナから送信された複数の送信信号に分離するための回路であり、複数の送信アンテナから送信されうる複数の信号はそれぞれ複数の送信信号成分を含み、当該信号識別回路は、複数の送信信号成分候補の一部の第一段階の送信信号成分候補に関する評価値を取得することと、生き残りの第一段階の送信信号成分候補に、複数の候補の他の一部の第二段階の送信信号成分候補を追加して評価値を取得することとを含む、多段階の最尤判定を行う最尤判定回路を含む。そして、この最尤判定回路は、各段階における評価値を演算するための各段階の距離演算回路を含む。第一段階における距離演算回路21は、回路53を含み、この回路53は、受信信号の実部(z3re)の2乗を演算する回路と、受信信号の虚部(z3im)の2乗を演算する回路と、R行列の、第1段階での着目対象となる対角成分の実部の二乗(r33re^2)に、原点からのとりうる距離の値を掛けた値を出力する回路と、これらの回路の出力を和算する回路とを含む。さらに、第1段階における距離演算回路21は、R行列の、第1段階での着目対象となる対角成分の実部(r33re)と受信信号の実部(z3re)とを乗算する回路51と、R行列の、第1段階での着目対象となる対角成分の実部(r33re)と受信信号の虚部(z3im)とを乗算する回路52とを含む。さらに、距離演算回路21は、回路51と回路52の出力を和算減算ビットずらしによりそれぞれ送信候補におけるH(虚部)とV(実部)の和を演算する回路55を含む。さらに、距離演算回路21は、回路53と、回路55との出力を足し合わせる回路56を含む。   Thus, focusing on the first-stage distance calculation circuit 21 shown in FIG. 12, one embodiment of the present invention is an apparatus having a signal identification circuit for identifying a transmission signal transmitted by QAM modulation. The signal identification circuit is a circuit for separating a plurality of reception signals received by a plurality of reception antennas into a plurality of transmission signals transmitted from the plurality of transmission antennas, using a QRM-MLD method. The plurality of signals that can be transmitted from each include a plurality of transmission signal components, and the signal identification circuit acquires evaluation values relating to some first-stage transmission signal component candidates of the plurality of transmission signal component candidates; Multi-stage maximum likelihood determination, including adding an evaluation value by adding other second-stage transmission signal component candidates to the surviving first-stage transmission signal component candidates. Including the maximum likelihood decision circuit to perform. The maximum likelihood determination circuit includes a distance calculation circuit at each stage for calculating an evaluation value at each stage. The distance calculation circuit 21 in the first stage includes a circuit 53. The circuit 53 calculates a square of the real part (z3re) of the received signal and a square of the imaginary part (z3im) of the received signal. And a circuit that outputs a value obtained by multiplying the square of the real part of the diagonal component of interest in the first stage of the R matrix (r33re ^ 2) by the distance that can be taken from the origin, And a circuit for summing outputs of these circuits. Further, the distance calculation circuit 21 in the first stage includes a circuit 51 that multiplies the real part (r33re) of the diagonal component of interest in the first stage of the R matrix and the real part (z3re) of the received signal. , A circuit 52 that multiplies the real part (r33re) of the diagonal component of interest in the first stage of the R matrix and the imaginary part (z3im) of the received signal. Further, the distance calculation circuit 21 includes a circuit 55 that calculates the sum of H (imaginary part) and V (real part) in transmission candidates by shifting the outputs of the circuit 51 and the circuit 52 by the addition / subtraction bit. Further, the distance calculation circuit 21 includes a circuit 53 that adds the outputs of the circuit 53 and the circuit 55.

図22に、第2ステージの距離演算回路22の内部構成を示している。第2ステージの距離演算回路22は、16個の候補数え上げブロック22wと、それらから出力される256種類の送信信号候補x2およびx3の組合せの部分対数尤度L2の中から最小の16種類の送信信号候補を選択する選択部(有力候補絞り込みブロック)22eとを備えている。   FIG. 22 shows the internal configuration of the second stage distance calculation circuit 22. The distance calculation circuit 22 of the second stage has the 16 candidate transmission blocks 22w and the minimum 16 types of transmissions out of the partial log likelihood L2 of the combinations of the 256 types of transmission signal candidates x2 and x3 output from them. And a selection unit (leading candidate narrowing block) 22e for selecting signal candidates.

候補数え上げブロック22wの入力は、第1ステージの距離演算回路21が出力する16種類の成分候補x3と、それに対応する部分対数尤度L3と、第2ステージの距離演算回路22の固有入力信号である受信信号成分z2と、R行列の成分r22およびr23とである。各候補数え上げブロック22wは、与えられた成分候補x3に16種類の成分候補x2(図3のコンスタレーション点)を追加して16種類の成分候補のペア{x2,x3}を生成し、16種類のペア候補に対応する16種類の部分対数尤度L2を計算して、出力する。   The input of the candidate counting block 22w is 16 kinds of component candidates x3 output from the first stage distance calculation circuit 21, the corresponding partial log likelihood L3, and the unique input signal of the second stage distance calculation circuit 22. A received signal component z2 and R matrix components r22 and r23. Each candidate counting block 22w adds 16 types of component candidates x2 (constellation points in FIG. 3) to the given component candidate x3 to generate 16 types of component candidate pairs {x2, x3}. 16 types of partial log likelihood L2 corresponding to the pair candidates are calculated and output.

図22に示した、第2ステージの距離演算回路22のブロック構成は、図1に示した比較例の受信システム9においても、図2に示した実施形態の受信システム1においても共通である。図1に示した比較例の受信システム9においては、各候補数え上げブロック22wは、レプリカ発生部22aと、距離演算部22bとを含む。図2に示した実施形態の受信システム1においては、各候補数え上げブロック22wは、複合型の距離演算部22xを含む。いずれの場合も、各候補数え上げブロック22wの出力は同じであり、有力候補絞り込みブロック22eは共通の内部構成を備えていて良い。   The block configuration of the second-stage distance calculation circuit 22 shown in FIG. 22 is common to both the receiving system 9 of the comparative example shown in FIG. 1 and the receiving system 1 of the embodiment shown in FIG. In the receiving system 9 of the comparative example shown in FIG. 1, each candidate counting block 22w includes a replica generation unit 22a and a distance calculation unit 22b. In the receiving system 1 of the embodiment shown in FIG. 2, each candidate counting block 22w includes a composite type distance calculation unit 22x. In any case, the outputs of the candidate counting blocks 22w are the same, and the potential candidate narrowing block 22e may have a common internal configuration.

図23は、比較例の受信システム9の数え上げブロック22wの内部構成である。ここでは、1種類の成分候補x3と、16種類の成分候補x2との組合せについて部分対数尤度L2を定義式通りに求める。数え上げブロック22wは、16種類の成分候補x2のレプリカを生成するレプリカ発生部22aを備えている。数え上げブロック22wは、さらに、部分対数尤度L2を演算する距離演算部22bを含み、距離演算部22bは、成分候補x2に関する演算を行なう演算回路22b1と、成分候補x2に関する以外の共通部分(その他の成分)w2(w2reおよびw2im)を求める演算回路22b2とを含む。成分候補x2に関する部分の演算回路22b1は、図9に示した第1ステージの距離演算回路21の距離演算部21bと共通の構成である。   FIG. 23 shows the internal configuration of the counting block 22w of the receiving system 9 of the comparative example. Here, the partial log likelihood L2 is obtained according to the definition formula for a combination of one type of component candidate x3 and 16 types of component candidates x2. The counting block 22w includes a replica generation unit 22a that generates replicas of 16 types of component candidates x2. The counting block 22w further includes a distance calculation unit 22b that calculates a partial log likelihood L2, and the distance calculation unit 22b and a calculation circuit 22b1 that performs calculation related to the component candidate x2 and a common part other than the component candidate x2 (others) Component) w2 (w2re and w2im) and an arithmetic circuit 22b2. The arithmetic circuit 22b1 for the component candidate x2 has the same configuration as the distance arithmetic unit 21b of the first stage distance arithmetic circuit 21 shown in FIG.

図24は、実施形態の受信システム1の数え上げブロック22wの内部構成である。数え上げブロック22wは、図12に基づき説明した複合型の距離演算部22xbを備えている。この距離演算部22xbは、成分候補x2に関する演算を行なう演算回路22xb1と、成分候補x2に関する以外の共通部分(その他の成分)w2を求める演算回路22xb2とを含む。この段階におけるその他の成分w2の実部w2reは、受信信号の実部z2reから、前段階で選択された送信信号候補x3と非対角成分r23の積の実部v2reを引いた値である。また、他の成分w2の虚部w2imは、受信信号の虚部z2imから、前段階で選択された送信信号候補x3と非対角成分r23の積の虚部v2imを引いた値である。第3段階以降においても同様である。   FIG. 24 is an internal configuration of the counting block 22w of the receiving system 1 of the embodiment. The counting block 22w includes the composite distance calculation unit 22xb described with reference to FIG. The distance calculation unit 22xb includes a calculation circuit 22xb1 that performs a calculation related to the component candidate x2, and a calculation circuit 22xb2 that calculates a common part (other components) w2 other than the component candidate x2. The real part w2re of the other component w2 at this stage is a value obtained by subtracting the real part v2re of the product of the transmission signal candidate x3 selected in the previous stage and the off-diagonal component r23 from the real part z2re of the received signal. The imaginary part w2im of the other component w2 is a value obtained by subtracting the imaginary part v2im of the product of the transmission signal candidate x3 selected in the previous stage and the off-diagonal component r23 from the imaginary part z2im of the received signal. The same applies to the third and subsequent stages.

演算回路22xb2の構成は、図23に示した演算回路22b2と同じである。また、演算回路22xb1の構成は、図12に示した距離演算部21xbと同様であり、第3の演算回路53、第1の演算回路51、第2の演算回路52などを含む。したがって、これらの回路の詳しい説明は省略する。   The configuration of the arithmetic circuit 22xb2 is the same as that of the arithmetic circuit 22b2 shown in FIG. The configuration of the arithmetic circuit 22xb1 is the same as that of the distance arithmetic unit 21xb shown in FIG. 12, and includes a third arithmetic circuit 53, a first arithmetic circuit 51, a second arithmetic circuit 52, and the like. Therefore, detailed description of these circuits is omitted.

図23に示した回路では、演算回路22b1を構成するために、減算器32個、二乗器32個、加算器32個が必要であった。これに対し、図24に示した回路では、演算回路22xb1を構成するために、乗算器2個、二乗器2個、加算器7個、同時加減算器11個ですむ。さらに、第2ステージの距離演算回路22においては、256種類の成分候補の組合せを並列演算するために、数え上げブロック22wを16個含む。したがって、上記の演算器の差は、非常に大きく、実装面積低減および消費電力低減に大きく寄与する。   In the circuit shown in FIG. 23, 32 subtracters, 32 squarers, and 32 adders are necessary to configure the arithmetic circuit 22b1. On the other hand, in the circuit shown in FIG. 24, two multipliers, two squarers, seven adders, and 11 simultaneous adders / subtracters are required to construct the arithmetic circuit 22xb1. Further, the second stage distance calculation circuit 22 includes 16 counting blocks 22w in order to perform parallel calculation of combinations of 256 types of component candidates. Therefore, the difference between the above computing units is very large, and greatly contributes to reduction in mounting area and power consumption.

なお、図24に示した演算回路22xb1の代わりに、図10に示した距離演算部21xaと同じ構成の回路を適用できることは、当業者であれば理解できることである。   It should be understood by those skilled in the art that a circuit having the same configuration as the distance calculation unit 21xa shown in FIG. 10 can be applied instead of the calculation circuit 22xb1 shown in FIG.

図25に、第3ステージの距離演算回路23の内部構成を示している。第3ステージの距離演算回路23は、16個の候補数え上げブロック23wと、それらから出力される256種類の送信信号候補x1、x2およびx3の組合せの部分対数尤度L1の中から最小の16種類の送信信号候補を選択する選択部(有力候補絞り込みブロック)23eとを備えている。   FIG. 25 shows the internal configuration of the third stage distance calculation circuit 23. The distance calculation circuit 23 in the third stage includes 16 candidate counting blocks 23w and the minimum 16 types of partial log likelihoods L1 of combinations of 256 types of transmission signal candidates x1, x2, and x3 output therefrom. And a selection unit (potential candidate narrowing block) 23e for selecting transmission signal candidates.

候補数え上げブロック23wの入力は、第2ステージの距離演算回路22が出力する16種類の成分候補x2およびx3の組合せと、それに対応する部分対数尤度L2と、第3ステージの距離演算回路23の固有入力信号である受信信号成分z1と、R行列の成分r11、r12およびr13とである。各候補数え上げブロック23wは、与えられた成分候補の組合せに16種類の成分候補x1(図3のコンスタレーション点)を追加して16種類の成分候補のペア{x1,x2,x3}を生成し、16種類のペア候補に対応する16種類の部分対数尤度L1を計算して、出力する。   The input of the candidate counting block 23w is a combination of 16 types of component candidates x2 and x3 output from the second stage distance calculation circuit 22, the corresponding partial log likelihood L2, and the third stage distance calculation circuit 23. A received signal component z1 which is a specific input signal, and R matrix components r11, r12 and r13. Each candidate counting block 23w adds 16 types of component candidates x1 (constellation points in FIG. 3) to the given combination of component candidates to generate 16 types of component candidate pairs {x1, x2, x3}. , 16 types of partial log likelihood L1 corresponding to 16 types of pair candidates are calculated and output.

図25に示した、第3ステージの距離演算回路23の構成は、図22〜図24を参照して説明した第2ステージの距離演算回路22と共通する。図26は、比較例の受信システム9の数え上げブロック23wの内部構成である。ここでは、1種類の成分候補x2およびx3の組合せと、16種類の成分候補x1との組合せについて部分対数尤度L1を定義式通りに求める。数え上げブロック23wは、16種類の成分候補x1のレプリカを生成するレプリカ発生部23aを備えている。数え上げブロック23wは、さらに、部分対数尤度L1を演算する距離演算部23bを含み、距離演算部23bは、成分候補x1に関する演算を行なう演算回路23b1と、成分候補x1に関する以外の共通部分(その他の成分)w1(w1reおよびw1im)を求める演算回路23b2とを含む。成分候補x1に関する部分の演算回路23b1は、図9に示した第1ステージの距離演算回路21の距離演算部21bと共通の構成である。   The configuration of the third stage distance calculation circuit 23 shown in FIG. 25 is the same as that of the second stage distance calculation circuit 22 described with reference to FIGS. FIG. 26 shows the internal configuration of the counting block 23w of the receiving system 9 of the comparative example. Here, the partial log likelihood L1 is determined according to the definition formula for a combination of one type of component candidate x2 and x3 and a combination of 16 types of component candidate x1. The counting block 23w includes a replica generation unit 23a that generates replicas of 16 types of component candidates x1. The counting block 23w further includes a distance calculation unit 23b that calculates a partial log likelihood L1, and the distance calculation unit 23b and a calculation circuit 23b1 that performs calculation related to the component candidate x1 and a common part other than the component candidate x1 (others) Component) w1 (w1re and w1im) to obtain an arithmetic circuit 23b2. The arithmetic circuit 23b1 for the component candidate x1 has the same configuration as the distance arithmetic unit 21b of the first stage distance arithmetic circuit 21 shown in FIG.

図27は、実施形態の受信システム1の数え上げブロック23wの内部構成である。数え上げブロック23wは、図12に基づき説明した複合型の距離演算部23xbを備えている。この距離演算部23xbは、成分候補x1に関する演算を行なう演算回路21xb1と、成分候補x2に関する以外の共通部分(その他の成分)w2を求める演算回路23xb2とを含む。演算回路23xb2の構成は、図26に示した演算回路23b2と同じである。また、演算回路23xb1の構成は、図12に示した距離演算部21xbと同様であり、第3の演算回路53、第1の演算回路51、第2の演算回路52などを含む。これらの回路の構成および動作については、上述した第1ステージおよび第2ステージの回路を参照して説明した通りである。したがって、これらの回路の詳しい説明は省略する。図27に示した演算回路23xb1の代わりに、図10に示した距離演算部21xaと同じ構成の回路を適用できることは、当業者であれば理解できることである。また、第4ステージの距離演算回路24の構成も、上記の第3ステージの距離演算回路23と類似しており、詳細な説明は省略する。   FIG. 27 is an internal configuration of the counting block 23w of the receiving system 1 of the embodiment. The counting block 23w includes the composite distance calculation unit 23xb described with reference to FIG. The distance calculation unit 23xb includes an operation circuit 21xb1 that performs an operation related to the component candidate x1, and an operation circuit 23xb2 that calculates a common part (other components) w2 other than the component candidate x2. The configuration of the arithmetic circuit 23xb2 is the same as that of the arithmetic circuit 23b2 shown in FIG. The configuration of the arithmetic circuit 23xb1 is the same as that of the distance arithmetic unit 21xb shown in FIG. 12, and includes a third arithmetic circuit 53, a first arithmetic circuit 51, a second arithmetic circuit 52, and the like. The configurations and operations of these circuits are as described with reference to the circuits of the first stage and the second stage described above. Therefore, detailed description of these circuits is omitted. Those skilled in the art can understand that a circuit having the same configuration as the distance calculation unit 21xa shown in FIG. 10 can be applied instead of the calculation circuit 23xb1 shown in FIG. The configuration of the fourth stage distance calculation circuit 24 is also similar to the third stage distance calculation circuit 23, and a detailed description thereof will be omitted.

MLDセクション20において、図10または図12に示した本実施形態に係る距離演算部の構成を適用できる部分(ユニットまたは回路)は、第1ステージの距離演算回路21に1つ、第2〜第4ステージの距離演算回路22〜24にそれぞれ16個ある。したがって、本実施形態の回路を適用することにより、演算器を大幅に削減できる。このため、受信システム1を実装する面積を低減でき、さらに、消費電力を低減できる。また、図12に示したように、距離演算部(距離演算ユニット、距離演算回路)21xbおよびそれと同じ構成を用いた距離演算部においては、乗算器を必要とする。したがって、乗算器が予め用意されたハードウエア、例えばLSIに受信システム1を実装することが好ましい。そのようなハードウエアの一例は、本出願人が開発している再構成可能なデバイスである。   In the MLD section 20, one portion (unit or circuit) to which the configuration of the distance calculation unit according to the present embodiment shown in FIG. 10 or FIG. There are 16 4-stage distance calculation circuits 22 to 24, respectively. Therefore, by applying the circuit of this embodiment, the number of arithmetic units can be greatly reduced. For this reason, the area which mounts the receiving system 1 can be reduced, and also power consumption can be reduced. Further, as shown in FIG. 12, the distance calculation unit (distance calculation unit, distance calculation circuit) 21xb and the distance calculation unit using the same configuration as this require a multiplier. Therefore, it is preferable that the reception system 1 is mounted on hardware in which a multiplier is prepared in advance, for example, an LSI. An example of such hardware is a reconfigurable device developed by the applicant.

図28(a)に、再構成可能なデバイスの一例を示している。このデバイス1は、本出願人が開発したDAPDNAと称する半導体集積回路装置である。このデバイス100は、DAPと呼ばれるRISCコアモジュール102と、DNAと呼ばれるダイナミックリコンフィグラブルデータフローアクセレレータ103とを含む。デバイス100は、DAP102およびDNA103に加え、DNA103のダイレクト入出力用のインターフェイス104と、PCIインターフェイス105と、SDRAMインターフェイス106と、DMAコントローラ107と、その他の周辺デバイス108と、これらを接続するための高速スイッチングバス109とを含む。DAP102は、デバッグインターフェイス102aと、RISCコア102bと、命令キャッシュ102cと、データキャッシュ102dとを含む。DNA103は、376個のPE(PEs、処理エレメント)が2次元に配置されたPEマトリクス110と、このPEマトリクス110に含まれるPEsの機能および/または接続を変えてPEマトリクス110を再構成するためのコンフィグレーションデータ118が格納されるコンフィグレーションメモリ119とを含む。   FIG. 28A shows an example of a reconfigurable device. This device 1 is a semiconductor integrated circuit device called DAPDNA developed by the present applicant. The device 100 includes a RISC core module 102 called DAP and a dynamic reconfigurable data flow accelerator 103 called DNA. In addition to the DAP 102 and the DNA 103, the device 100 includes a direct input / output interface 104 for the DNA 103, a PCI interface 105, an SDRAM interface 106, a DMA controller 107, other peripheral devices 108, and a high-speed connection for connecting them. Switching bus 109. The DAP 102 includes a debug interface 102a, a RISC core 102b, an instruction cache 102c, and a data cache 102d. The DNA 103 is used to reconfigure the PE matrix 110 by changing the function and / or connection of the PE matrix 110 in which the 376 PEs (PEs, processing elements) are arranged two-dimensionally and the PEs included in the PE matrix 110. A configuration memory 119 in which configuration data 118 is stored.

コンフィグレーションメモリ119は、複数バンクの構成になっている。例えば、図28(b)に示すように、PEマトリクス110には、フォアグラウンドバンクに格納されるコンフィグレーションデータ118により第1の機能(データフロー、回路デザイン)117aが構成される。また、異なるバックグラウンドバンクにそれぞれ格納されるコンフィグレーションデータにより、第2の機能117bおよび第3の機能117cがそれぞれ構成される。メモリ119のバンクを切り替えることにより、PEマトリクス110には、第1の機能117aに変わって第2の機能117bまたは第3の機能117cが再構成される。PEマトリクス110の再構成は、例えば、1サイクルでダイナミックに行なわれる。   The configuration memory 119 has a plurality of banks. For example, as shown in FIG. 28B, in the PE matrix 110, the first function (data flow, circuit design) 117a is configured by the configuration data 118 stored in the foreground bank. In addition, the second function 117b and the third function 117c are configured by configuration data stored in different background banks. By switching the bank of the memory 119, the second function 117b or the third function 117c is reconfigured in the PE matrix 110 instead of the first function 117a. The reconstruction of the PE matrix 110 is performed dynamically in one cycle, for example.

再構成可能なデバイス(ダイナミックリコンフィグラブルデバイス)100に、図28(c)に示すように、受信システム1を、デコーダ6およびアプリケーション7の機能を含めて時分割した複数の機能(サブファンクション)を実現するように、PEマトリクス110を時分割で再構成できる。このような使用により、デバイス100を用いて、多くのハードウエア資源を必要とするアプリケーションを、少ないハードウエア資源で実行できる。   A reconfigurable device (dynamic reconfigurable device) 100 has a plurality of functions (subfunctions) in which the receiving system 1 is time-divided including the functions of the decoder 6 and the application 7 as shown in FIG. So that the PE matrix 110 can be reconfigured in a time-sharing manner. With such use, an application that requires a large amount of hardware resources can be executed using the device 100 with a small amount of hardware resources.

また、図28(d)に示すように、受信方式が異なる受信システムあるいは複数種類のアプリケーションを実行するために、複数の機能をそれぞれ実現するようにPEマトリクス110を再構成できる。このような使用により、多くのアプリケーションを共通のハードウエア(デバイス)100を用いて実行できる。このデバイス100は、プログラムレベル(命令レベル)ではなく、データフローレベル(データパスレベル、ハードウエアレベル)で多数の機能を切り換えて実装できるので、受信システム1の機能を専用のハードウエアに匹敵する速度で処理を行うことができる。   Also, as shown in FIG. 28 (d), the PE matrix 110 can be reconfigured to implement a plurality of functions in order to execute a receiving system or a plurality of types of applications having different receiving methods. Through such use, many applications can be executed using the common hardware (device) 100. Since this device 100 can be implemented by switching many functions at a data flow level (data path level, hardware level) instead of a program level (instruction level), the function of the receiving system 1 is comparable to that of dedicated hardware. Processing can be done at speed.

図29に、PEマトリクス110に含まれるPEsの具体的な配置例を示している。図29に示したPEのうち、「EX」で始まるPEは、EXEエレメントと呼ばれる算術演算、論理演算および2入力の比較機能を含む。さらに、「EXC」は、CMPSB命令を搭載し、「EXF」は、FF1命令を搭載し、「EXM」は、乗算命令を搭載し、「EXR」はBREV命令を搭載し、「EXS」は、BSWAP命令を搭載するというように、タイプ毎に固有の演算機能も含んでいる。   FIG. 29 shows a specific arrangement example of PEs included in the PE matrix 110. Among PEs shown in FIG. 29, PEs beginning with “EX” include an arithmetic operation called an EXE element, a logical operation, and a 2-input comparison function. Furthermore, “EXC” has a CMPSB instruction, “EXF” has an FF1 instruction, “EXM” has a multiplication instruction, “EXR” has a BREV instruction, and “EXS” Each type includes a calculation function unique to the BSWAP instruction.

「DL」で始まるPEは、ディレイエレメントであり、1−8クロックの間の遅延をそれぞれ設定できる。「DLE」は、セグメント内のデータ遅延用であり、「DLV」は縦方向のセグメント間のデータ送受信用であり、「DLH」は横方向のセグメント間のデータ送受信用であり、「DLX」は縦横方向のセグメント間のデータ送受信用のエレメントである。   PEs beginning with “DL” are delay elements, and can each set a delay of 1-8 clocks. “DLE” is for data delay within a segment, “DLV” is for data transmission / reception between vertical segments, “DLH” is for data transmission / reception between horizontal segments, and “DLX” is It is an element for data transmission / reception between vertical and horizontal segments.

PEマトリクス110には、さらに、DNAの内部メモリである「RAM」、データ入力用のDNA内部バッファである「LDB」、データ出力用のDNA内部バッファである「STB」、DNA内部バッファに対するアドレス生成エレメントである「C16E」、外部メモリ空間に対するアドレス生成エレメントである「C32E」、DNAダイレクトI/Oからのデータ入力用エレメントである「LDX」、DNAダイレクトI/Oへのデータ出力用エレメントである「STX」が配置されている。   The PE matrix 110 further includes “RAM”, an internal DNA memory, “LDB”, an internal DNA buffer for data input, “STB”, an internal DNA buffer for data output, and address generation for the internal DNA buffer. “C16E” element, “C32E” address generation element for external memory space, “LDX” data input element from DNA direct I / O, and data output element to DNA direct I / O “STX” is arranged.

図30に、PEの一例として、ALU111aと、MUL(16×16)111bと、FF111cなどを含む、EXEエレメント(「EXM」)の概略構成を示している。このEXMは、DNA103のコンフィグレーションメモリ119に格納されたコンフィグレーションデータ118により、算術演算、論理演算、2入力の比較機能、さらには、乗算のいずれか、または複合した命令を実行するように構成できる。また、複数のFF111cを内蔵しているので、エレメントPEに対するデータの入力から出力までのレイテンシを制御することが可能である。   FIG. 30 illustrates a schematic configuration of an EXE element (“EXM”) including an ALU 111a, a MUL (16 × 16) 111b, an FF 111c, and the like as an example of a PE. This EXM is configured to execute an arithmetic operation, a logical operation, a two-input comparison function, or a multiplication instruction or a compound instruction based on the configuration data 118 stored in the configuration memory 119 of the DNA 103. it can. In addition, since a plurality of FFs 111c are built in, it is possible to control the latency from data input to output to the element PE.

PEマトリクス110は、これら複数のPEsと、それらを接続するためのルーティングマトリクス(配線群)120を含む。ルーティングマトリクス120によるPEsの接続はコンフィグレーションデータ118により制御できる。したがって、PEマトリクス110には、コンフィグレーションデータ118により、複数のPEのそれぞれの機能を変更すること、および/または、ルーティングマトリクス120の少なくとも一部の接続を変更することにより、異なる回路(データパス、データフロー)を再構成できる。このため、PEマトリクス110には、上記に説明した受信システム1を構成するための回路を実装することが可能であり、リソースが不足するような状態になれば、時分割で機能を実装し、リソースが余るような状態になれば、他の機能を実装し、リソースをシェアすることが可能である。   The PE matrix 110 includes a plurality of PEs and a routing matrix (wiring group) 120 for connecting them. The connection of PEs by the routing matrix 120 can be controlled by the configuration data 118. Therefore, the PE matrix 110 has different circuits (data paths) by changing the function of each of the plurality of PEs and / or changing the connection of at least a part of the routing matrix 120 according to the configuration data 118. , Data flow) can be reconfigured. For this reason, the PE matrix 110 can be mounted with a circuit for configuring the reception system 1 described above. When the resource becomes insufficient, the functions are mounted in a time division manner. If there is a surplus of resources, it is possible to implement other functions and share resources.

なお、本発明の距離演算に係る構成は、QAM変調により送信された送信信号を識別するための信号識別回路に有効であり、64QAMに対しても16QAMと同様に適用できる。そして、16QAMの送信信号を識別するための回路以上に演算器を削減でき、大きな効果を得られる。以下、64QAMのケースについて説明する。   The configuration relating to the distance calculation of the present invention is effective for a signal identification circuit for identifying a transmission signal transmitted by QAM modulation, and can be applied to 64 QAM in the same manner as 16 QAM. Further, the number of arithmetic units can be reduced more than the circuit for identifying the transmission signal of 16QAM, and a great effect can be obtained. The 64QAM case will be described below.

図31は、64QAM変調用の送信コンスタレーション点であり、図3に相当する図である。I座標(虚部)、Q座標(実部)ともに±1,±3,±5,±7の8種類の値をとることが既知である。したがって、これらのコンスタレーション点の座標の対称性および/または原点回りの対称性に着目することにより、上記と同様に対数尤度を演算する回路に必要な演算器を削減できる。   FIG. 31 shows a transmission constellation point for 64QAM modulation, and corresponds to FIG. It is known that the I coordinate (imaginary part) and the Q coordinate (real part) take eight values of ± 1, ± 3, ± 5, and ± 7. Therefore, by paying attention to the symmetry of the coordinates of these constellation points and / or the symmetry around the origin, it is possible to reduce the number of calculators necessary for the circuit that calculates the log likelihood as described above.

特に、64QAM変調に対して、図9に示した距離演算回路と同様に、部分対数尤度を定義式通りに計算すると、第1ステージの距離演算回路だけで、図9に示した回路と比べて4倍の演算器を必要とする。16QAM変調では、第1ステージの距離演算ではユークリッド距離計算を16セット行えば良いのに対し、64QAM変調では、第1ステージの距離演算ではユークリッド距離計算を64セット行う必要があるからである。第2〜第4ステージの距離演算回路においては、生き残らせる送信信号候補の組合せの数にも依存するが、数倍から数十倍のユークリッド距離演算を行なう必要がある。   In particular, when the partial log likelihood is calculated according to the definition formula for 64QAM modulation as in the distance calculation circuit shown in FIG. 9, only the first stage distance calculation circuit is compared with the circuit shown in FIG. 4 times as many arithmetic units are required. In 16QAM modulation, 16 sets of Euclidean distance calculations may be performed in the first stage distance calculation, whereas in 64QAM modulation, 64 sets of Euclidean distance calculations must be performed in the first stage distance calculation. In the distance calculation circuits in the second to fourth stages, it is necessary to perform Euclidean distance calculation several times to several tens of times depending on the number of combinations of transmission signal candidates that can survive.

図32は、64QAM変調の全てのコンスタレーション点に対して、図13のように部分対数尤度の定義式を等値変形し、送信信号成分x3の関連項を取り出し、それらPartA項、PartB項およびPartC項がどのような値になるかを示す一覧表である。コンスタレーション点は64種類あるが、PartA項は98、74、58、50、34、26、18、10、および2の9種類の値しか取らず、PartB項およびPartC項は±14、±10、±6、±2の8種類の値しか取らない。   In FIG. 32, for all constellation points of 64QAM modulation, the partial log likelihood definition equation is equivalently transformed as shown in FIG. 13, the related terms of the transmission signal component x3 are extracted, and these Part A terms and Part B terms are extracted. And a part table showing what values the PartC term is. There are 64 types of constellation points, but the Part A term takes only nine types of values 98, 74, 58, 50, 34, 26, 18, 10, and 2, and the Part B and Part C terms are ± 14, ± 10. , ± 6, ± 2 only 8 values.

図33は、64QAM変調の場合の、PartA項の周辺の演算を行う回路構造の一例であり、16QAM変調について図20に示した第3の演算回路53に対応する回路である。64QAM変調の第3の演算回路53においても、加算器6個と、同時加減算器2個と、二乗器2個とで、9種類のPartA項周辺の演算を行うことができる。   FIG. 33 is an example of a circuit structure that performs operations around the Part A term in the case of 64QAM modulation, and is a circuit corresponding to the third operation circuit 53 shown in FIG. 20 for 16QAM modulation. In the third arithmetic circuit 53 of 64QAM modulation, nine types of operations around the Part A term can be performed with six adders, two simultaneous adders / subtractors, and two squarers.

図34は、64QAM変調の場合の、PartB項およびPartC項の周辺の演算を行う回路構造の一例であり、16QAM変調について図21に示した第1の演算回路51および第2の演算回路52と、信号成分候補x3の座標により定数倍および加減する回路55とを含む。64QAM変調の場合であっても、同時加減算器15個と、加算器1個と、減算器1個と、乗算器2個とで、32種類の値を求めることができる。   FIG. 34 shows an example of a circuit structure that performs operations around the Part B term and the Part C term in the case of 64QAM modulation. The 16 QAM modulation includes the first arithmetic circuit 51 and the second arithmetic circuit 52 shown in FIG. , And a circuit 55 that performs constant multiplication and adjustment according to the coordinates of the signal component candidate x3. Even in the case of 64QAM modulation, 32 types of values can be obtained with 15 simultaneous adders / subtractors, 1 adder, 1 subtractor, and 2 multipliers.

図35は、64QAM変調の場合の、MLDセクション20の第1ステージの距離演算回路21の回路構成であり、16QAM変調についての図12に対応する図である。少数の演算器で、64QAMの部分対数尤度L3の演算が可能となる。特に、乗算器と二乗器の数は、16QAM変調用のMLDセクションでも64QAM変調用のMLDセクション20でも同じで良い。   FIG. 35 is a circuit configuration of the distance calculation circuit 21 of the first stage of the MLD section 20 in the case of 64QAM modulation, and is a diagram corresponding to FIG. 12 for 16QAM modulation. With a small number of calculators, 64QAM partial log likelihood L3 can be calculated. In particular, the number of multipliers and squares may be the same in the MLD section for 16QAM modulation and the MLD section 20 for 64QAM modulation.

以上、4×4MIMOの16QAMおよび64QAMのケースについて、本発明の実施形態の幾つかの例を説明した。上記に示した回路構造は、本発明の実施形態の幾つかの例にすぎず、本発明はこれらの回路構造に限定されるものではない。   As described above, several examples of the embodiment of the present invention have been described for the cases of 4Q4 MIMO 16QAM and 64QAM. The circuit structures shown above are only some examples of embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to these circuit structures.

比較例の受信システムの概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the receiving system of a comparative example. 実施形態の受信システムの概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the receiving system of embodiment. 16QAM変調時の送信コンスタレーション点の一覧。A list of transmission constellation points at the time of 16QAM modulation. 4×4MIMOのQRM−MLDにおけるMLD処理の入出力仕様であり、MLDセクションの入出力を示す。This is an input / output specification of MLD processing in 4 × 4 MIMO QRM-MLD, and indicates input / output of an MLD section. MLDセクションの第1ステージの距離演算回路の入出力仕様。Input / output specification of the distance calculation circuit of the first stage of the MLD section. MLDセクションの第2ステージの距離演算回路の入出力仕様。Input / output specification of the distance calculation circuit of the second stage of the MLD section. MLDセクションの第3ステージの距離演算回路の入出力仕様。Input / output specifications of the third stage distance calculation circuit in the MLD section. MLDセクションの第4ステージの距離演算回路の入出力仕様。Input / output specification of the distance calculation circuit in the fourth stage of the MLD section. 比較例の受信システムの第1ステージの概略構成。The schematic structure of the 1st stage of the receiving system of a comparative example. 実施形態の受信システムの距離演算回路の一例の概略構成。1 is a schematic configuration example of a distance calculation circuit of a reception system according to an embodiment. 図11(a)および(b)は、図10に示す第1ステージの構成を説明するための図。11A and 11B are views for explaining the configuration of the first stage shown in FIG. 実施形態の受信システムの距離演算回路の他の一例の概略構成。The schematic structure of the other example of the distance calculating circuit of the receiving system of embodiment. 図12に示した距離演算回路を説明するための図であり、対数尤度の計算式を等値変形する様子を示す図。It is a figure for demonstrating the distance calculating circuit shown in FIG. 12, and is a figure which shows a mode that the calculation formula of logarithmic likelihood is equivalently deformed. 図13に示した式のPartA〜C項が取り得る値の一覧表。14 is a list of values that can be taken by the Part A to C terms in the formula shown in FIG. 13. 16QAM変調時の送信コンスタレーション点の原点回りの対称性を示す図。The figure which shows the symmetry around the origin of the transmission constellation point at the time of 16QAM modulation. 図12に示した距離演算回路を説明するための図であり、図16(a)は、座標の対称性(共通性)と、原点回りの対称性(共通性)とを示す図であり、図16(b)は、原点回りの共通性を示す図であり、図16(c)は、コンスタレーション点における演算器の組合せを示す図である。FIG. 16A is a diagram for explaining the distance calculation circuit shown in FIG. 12, and FIG. 16A is a diagram showing the symmetry (commonality) of coordinates and the symmetry (commonality) around the origin; FIG. 16B is a diagram showing the commonality around the origin, and FIG. 16C is a diagram showing combinations of computing units at the constellation points. 原点回りの共通性に着目して演算する回路の一例を示す図。The figure which shows an example of the circuit calculated paying attention to the commonality around the origin. 実部の共通性に着目して演算する回路の一例を示す図。The figure which shows an example of the circuit calculated paying attention to the commonality of a real part. 虚部の共通性に着目して演算する回路の一例を示す図。The figure which shows an example of the circuit calculated paying attention to the commonality of an imaginary part. 図14のPartA項の周辺の演算、すなわち、原点回りの共通性に着目して演算を行う回路の一例を示す図。FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a circuit that performs calculations around the Part A term in FIG. 14, that is, pays attention to the commonality around the origin. 図14のPartBおよびC項の周辺の演算、すなわち、実部および虚部の共通性に着目して演算を行なう回路の一例を示す図。FIG. 15 is a diagram showing an example of a circuit that performs calculations around Part B and C terms in FIG. 14, that is, calculations by paying attention to the commonality between the real part and the imaginary part. MLDセクションの第2ステージの距離演算回路の構成を示す図。The figure which shows the structure of the distance calculation circuit of the 2nd stage of an MLD section. 比較例の第2ステージの候補数え上げブロックの内部構成の一例を示す図。The figure which shows an example of the internal structure of the candidate count block of the 2nd stage of a comparative example. 実施形態の第2ステージの候補数え上げブロックの内部構成の一例を示す図。The figure which shows an example of the internal structure of the candidate count block of the 2nd stage of embodiment. MLDセクションの第3ステージの距離演算回路の構成を示す図。The figure which shows the structure of the distance arithmetic circuit of the 3rd stage of an MLD section. 比較例の第3ステージの候補数え上げブロックの内部構成の一例を示す図。The figure which shows an example of an internal structure of the candidate count block of the 3rd stage of a comparative example. 実施形態の第3ステージの候補数え上げブロックの内部構成の一例を示す図。The figure which shows an example of the internal structure of the candidate count block of the 3rd stage of embodiment. 図28(a)は、再構成可能なデバイスの一例の概略構成を示し、図28(b)は、PEマトリクスの概略を示し、図28(c)および図28(d)は、PEマトリクスを動的に再構成する様子を示す。FIG. 28 (a) shows a schematic configuration of an example of a reconfigurable device, FIG. 28 (b) shows a schematic of the PE matrix, and FIGS. 28 (c) and 28 (d) show the PE matrix. The state of dynamic reconfiguration is shown. PEマトリクスに配置されたPEsのタイプを示す図。The figure which shows the type of PEs arrange | positioned at PE matrix. 乗算器を含むPEの一例を示す図。The figure which shows an example of PE containing a multiplier. 64QAM変調時の送信コンスタレーション点の一覧。A list of transmission constellation points at the time of 64QAM modulation. 64QAM変調時の図13のPartA〜C項が取り得る値の一覧表。FIG. 14 is a list of values that can be taken by the Part A to C terms in FIG. 13 during 64 QAM modulation. 64QAM変調時のPartA項の周辺の演算、すなわち、原点回りの共通性に着目して演算を行う回路の一例を示す図。The figure which shows an example of the circuit which pays attention to the calculation of the periphery of PartA term at the time of 64QAM modulation, ie, paying attention to the commonality around the origin. 64QAM変調時のPartBおよびC項の周辺の演算、すなわち、実部および虚部の共通性に着目して演算を行なう回路の一例を示す図。The figure which shows an example of the circuit which computes paying attention to the calculation of the periphery of PartB and C term at the time of 64QAM modulation, ie, the commonality of a real part and an imaginary part. 64QAM変調時のMLDセクションの第1ステージの距離演算回路の内部構成の一例。An example of the internal structure of the distance calculation circuit of the 1st stage of the MLD section at the time of 64QAM modulation.

符号の説明Explanation of symbols

1、9 受信システム
19 信号識別回路、 20 MLDセクション(最尤判定回路)
21 第1ステージの距離演算回路
22 第2ステージの距離演算回路
23 第3ステージの距離演算回路
24 第4ステージの距離演算回路
31、51 第1の演算回路
32、52 第2の演算回路
53 第3の演算回路
1, 9 Reception system 19 Signal identification circuit, 20 MLD section (maximum likelihood determination circuit)
21 First stage distance calculation circuit 22 Second stage distance calculation circuit 23 Third stage distance calculation circuit 24 Fourth stage distance calculation circuit 31, 51 First calculation circuit 32, 52 Second calculation circuit 53 3 arithmetic circuit

Claims (9)

QAM変調により送信された送信信号を識別するための信号識別回路を有する装置であって、
前記信号識別回路は、前記送信信号を受信した受信信号を受信結果とし、送信され得る複数の送信コンスタレーションまたは前記複数の送信コンスタレーションにそれぞれ対応する複数のレプリカを複数の送信信号成分候補とし、前記受信結果と前記複数の送信信号成分候補との間のユークリッド距離またはその二乗を評価値として演算する距離演算回路を含み、
この距離演算回路は、前記複数の送信信号成分候補の中で、実部が共通する送信コンスタレーションに対応する送信信号成分候補に共通する演算の少なくとも一部を共通に実行する第1の演算回路と、
前記複数の送信信号成分候補の中で、虚部が共通する送信コンスタレーションに対応する送信信号成分候補に共通する演算の少なくとも一部を共通に実行する第2の演算回路とを含む、装置。
An apparatus having a signal identification circuit for identifying a transmission signal transmitted by QAM modulation,
The signal identification circuit receives the transmission signal as a reception result, and sets a plurality of transmission constellations that can be transmitted or a plurality of replicas corresponding to the plurality of transmission constellations as a plurality of transmission signal component candidates, A distance calculation circuit for calculating an Euclidean distance between the reception result and the plurality of transmission signal component candidates or a square thereof as an evaluation value;
This distance arithmetic circuit is a first arithmetic circuit that commonly executes at least a part of operations common to transmission signal component candidates corresponding to transmission constellations having a common real part among the plurality of transmission signal component candidates. When,
And a second arithmetic circuit that commonly executes at least a part of operations common to transmission signal component candidates corresponding to transmission constellations having a common imaginary part among the plurality of transmission signal component candidates.
請求項1において、前記距離演算回路は、さらに、前記複数の送信信号成分候補の中で、原点からの距離が共通する送信コンスタレーションに対応する送信信号成分候補に共通する演算の少なくとも一部を共通に実行する第3の演算回路を含む、装置。   2. The distance calculation circuit according to claim 1, further comprising: at least a part of a calculation common to transmission signal component candidates corresponding to a transmission constellation corresponding to a transmission constellation having a common distance from an origin among the plurality of transmission signal component candidates. An apparatus including a third arithmetic circuit that executes in common. 請求項1において、前記信号識別回路は、QRM−MLD方式により、複数の受信アンテナにより受信された複数の受信信号を、複数の送信アンテナから送信された複数の送信信号に分離するための回路であり、
前記複数の送信アンテナから送信され得る複数の信号はそれぞれ複数の送信信号成分を含み、
当該信号識別回路は、
前記複数の送信信号成分候補の一部の第1段階の送信信号成分候補に関する前記評価値を取得することと、生き残りの前記第1段階の送信信号成分候補に、前記複数の送信信号成分候補の他の一部の第2段階の送信信号成分候補を追加して前記評価値を取得することとを含む、多段階の最尤判定を行なう最尤判定回路を含み、
前記最尤判定回路は、各段階における評価値を演算するための各段階の距離演算回路を含み、前記各段階の距離演算回路は、各段階において追加された送信信号成分候補を対象とする前記第1の演算回路および前記第2の演算回路を含む、装置。
2. The circuit according to claim 1, wherein the signal identification circuit is a circuit for separating a plurality of reception signals received by a plurality of reception antennas into a plurality of transmission signals transmitted from the plurality of transmission antennas by a QRM-MLD method. Yes,
The plurality of signals that can be transmitted from the plurality of transmission antennas each include a plurality of transmission signal components,
The signal identification circuit is
Obtaining the evaluation value relating to a part of the first-stage transmission signal component candidates of the plurality of transmission signal component candidates, and substituting the plurality of transmission signal component candidates into the first-stage transmission signal component candidates remaining. Including a maximum likelihood determination circuit for performing multi-stage maximum likelihood determination, including adding the other second-stage transmission signal component candidates to obtain the evaluation value,
The maximum likelihood determination circuit includes a distance calculation circuit in each stage for calculating an evaluation value in each stage, and the distance calculation circuit in each stage targets transmission signal component candidates added in each stage. An apparatus comprising a first arithmetic circuit and the second arithmetic circuit.
請求項3において、前記各段階の距離演算回路は、さらに、前記各段階において追加された送信信号成分候補の中で、原点からの距離が共通する送信コンスタレーションに対応する送信信号成分候補に共通する演算の少なくとも一部を共通に実行する第3の演算回路を含む、装置。   4. The distance calculation circuit according to claim 3, wherein the distance calculation circuit at each stage is further common to transmission signal component candidates corresponding to transmission constellations having a common distance from the origin among the transmission signal component candidates added at each stage. An apparatus including a third arithmetic circuit that commonly executes at least a part of the operations to be performed. 請求項3において、
前記第1の演算回路は、R行列の対角成分およびそれに対応する送信信号成分候補の共通する実部の積と、距離演算に要する他の成分の実部との差の二乗を計算する回路を含み、
前記第2の演算回路は、前記R行列の対角成分およびそれに対応する送信信号成分候補の共通する虚部の積と、前記他の成分の虚部との差の二乗を計算する回路を含む、装置。
In claim 3,
The first arithmetic circuit calculates a square of a difference between a product of a common real part of a diagonal component of an R matrix and a corresponding transmission signal component candidate and a real part of another component required for distance calculation. Including
The second arithmetic circuit includes a circuit that calculates a square of a difference between a product of a common imaginary part of the diagonal component of the R matrix and a corresponding transmission signal component candidate and an imaginary part of the other component. ,apparatus.
請求項4において、
前記第3の演算回路は、R行列の対角成分に対応する送信信号成分候補について、原点からの共通の距離を定数で置き換えて演算する回路と、距離演算に要する他の成分の原点からの距離を演算する回路とを含み、
前記第1の演算回路は、前記対角成分と前記他の成分の実部とを乗算する回路を含み、
前記第2の演算回路は、前記対角成分と前記他の成分の虚部とを乗算する回路を含む、装置。
In claim 4,
The third arithmetic circuit is configured to calculate a transmission signal component candidate corresponding to a diagonal component of the R matrix by replacing a common distance from the origin with a constant, and another component required for the distance calculation from the origin. A circuit for calculating the distance,
The first arithmetic circuit includes a circuit that multiplies the diagonal component and the real part of the other component,
The second arithmetic circuit includes a circuit that multiplies the diagonal component by an imaginary part of the other component.
請求項1において、回路を再構成可能な再構成可能デバイスを有し、
前記距離演算回路は、前記再構成可能デバイスに実装される、装置。
The device of claim 1, comprising a reconfigurable device capable of reconfiguring a circuit,
The distance computing circuit is implemented in the reconfigurable device.
請求項7において、前記再構成可能デバイスは、乗算エレメントを含む複数のエレメントの接続を変えることにより回路を再構成可能である、装置。   8. The apparatus according to claim 7, wherein the reconfigurable device is capable of reconfiguring a circuit by changing a connection of a plurality of elements including a multiplication element. 請求項1において、前記信号識別回路により識別された送信信号により得られるデータを含む情報を出力するためのアプリケーションをさらに有する、装置。   2. The apparatus according to claim 1, further comprising an application for outputting information including data obtained by the transmission signal identified by the signal identification circuit.
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