JP5475276B2 - 受信装置、及び信号検出方法 - Google Patents
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Description
ここで、以下に記載する本発明の実施形態に関する説明の流れについて簡単に述べる。まず、図1を参照しながら、従来のQR分解MLDによるMIMO信号検出方法について説明し、同方法が抱える課題について述べる。次いで、図2を参照しながら、同一チャネル干渉が存在する場合のMIMOシステムの構成について説明する。次いで、図3を参照しながら、従来の事前白色化最尤推定(Pre−whitening Full−MLD)方法について説明し、同方法が抱える課題について述べる。次いで、図4、図5を参照しながら、同実施形態に係る受信装置100の構成について説明する。次いで、図6を参照しながら、同実施形態に係る技術の一応用例について説明する。最後に、図7を参照しながら、同実施形態の技術を適用することにより得られる効果について説明する。
まず、本発明の一実施形態に係る技術について詳細な説明をするに先立ち、同実施形態が解決しようとする課題について簡単に纏める。
はじめに、QR分解MLDによるMIMO信号検出方法について説明する。図1は、QR分解MLD方式を採用した受信装置30の機能構成例を示す説明図である。図1に示すように、受信装置30は、NR本の受信アンテナと、チャネル行列推定部32と、並び替え処理部34と、QR分解部36と、チャネル行列上三角化部38と、トレリス探索部40とにより構成される。なお、図1にはNR=4の場合が例示されているが、これに限定されない。また、受信装置30には、NT本の送信アンテナを有する送信装置(非図示)から送信アンテナ毎に独立してNT本のストリームが送信されているものとする。
次に、従来の事前白色化最尤推定方法について説明する。上記の通り、事前白色化最尤推定方法は、同一チャネル干渉の影響を低減し、同一チャネルを利用する他のシステムが近くに存在する場合でも良好な伝送特性が得られる点で非常に優れている。まず、図2を参照しながら、同一チャネルを利用する他のシステムが存在する場合のMIMOシステムの構成について簡単に説明する。
図2に示すように、MIMOシステムには、送信装置10、受信装置12が含まれる。但し、MIMOシステムは、送信装置20を含む他のMIMOシステムから同一チャネル干渉の影響を受けるものとする。特に、送信装置10と受信装置12との間でストリームの送信に用いるチャネルと同一のチャネルを送信装置20が利用しているものとする。送信装置10は、NT本の送信アンテナを有し、受信装置12に向けてNT本のストリームを各送信アンテナから独立に送信する。一方、送信装置20は、NI本のアンテナを有し、受信装置12とは異なる受信機に向けてNI本のストリームを各送信アンテナから独立に送信する。但し、送信装置10、20が同一チャネルを利用するため、送信装置20が送信したストリームが受信装置12にも到達してしまう。
図3に示すように、受信装置50は、チャネル行列推定部52と、レプリカ信号生成部54と、誤差ベクトル計算部56と、干渉チャネル行列推定部58と、干渉相関逆行列計算部60と、メトリック計算部62と、最小メトリック探索部64とにより構成される。なお、受信装置50には送信装置10から送信シンボルベクトルsが送信され、送信装置20から送信シンボルベクトルcが送信されるものとする。さらに、NR本の受信アンテナで受信信号ベクトルが受信されるものとする。
本発明の一実施形態について説明する。本実施形態は、演算量を抑えつつ、同一チャネル干渉による影響を低減させることが可能な技術を提案するものである。本実施形態の基本的なアイデアは、最尤検出を実行する前段において、同一チャネル干渉成分の白色化に相当する処理を実行しておき、その処理結果を用いてQR分解MLDを実行するというものである。上記の事前白色化最尤推定に用いた上記の式(10)で表現されるメトリックは、下記の式(11)のように、ある複素行列Vを用いて分解することができる。また、誤差ベクトルeを複素行列Vで変換したもの(e’)は、下記の式(12)のようになる。
図4に示すように、受信装置100は、チャネル行列推定部102と、干渉チャネル行列推定部104と、相関行列計算部106と、逆行列計算部108と、行列分解部110と、干渉白色化部112、118と、並び替え処理部114と、QR分解部116と、チャネル行列上三角化部120と、トレリス探索部122とにより構成される。なお、受信装置100には送信装置10から送信シンボルベクトルsが送信され、送信装置20から送信シンボルベクトルcが送信されるものとする。さらに、NR本の受信アンテナで受信信号ベクトルが受信されるものとする。
本実施形態の一応用例として、図6を参照しながら、本実施形態に係る技術を高速移動通信システムにおいてよく用いられるOFDMに拡張する場合について説明する。図6は、本応用例に係る受信装置200の機能構成例を示す説明図である。なお、上記の受信装置100と共通する構成要素については詳細な説明を省略する。
以上説明した通り、本実施形態に係る技術においては、同一チャネル干渉の除去に必要な操作が等価的にQR分解最尤検出の前段で実施される。そのため、QR分解最尤検出に干渉除去機能を付加することができる。その結果、同一チャネル干渉源が存在する環境における伝送特性の向上に寄与すると共に、事前白色化最尤検出方式における演算量の大幅な削減を達成することが可能になる。
12、30、50、100、200 受信装置
32、52、102 チャネル行列推定部
34、114 並び替え処理部
36、116 QR分解部
38、120 チャネル行列上三角化部
40、122 トレリス探索部
54 レプリカ信号生成部
56 誤差ベクトル計算部
58、104 干渉チャネル行列推定部
60 干渉相関逆行列計算部
62 メトリック計算部
64 最小メトリック探索部
106 相関行列計算部
108 逆行列計算部
110 行列分解部
112、118 干渉白色化部
202 GI除去+FFT処理部
204 誤り訂正復号部
Claims (5)
- 自装置向けのチャネル行列を推定するチャネル行列推定部と、
同一チャネルを利用する他のシステムの干渉源との間の伝送路特性を表す干渉チャネル行列を推定する干渉チャネル行列推定部と、
前記干渉チャネル行列を用いて同一チャネル干渉により生じる誤差ベクトルの相関行列を算出する相関行列算出部と、
前記相関行列の逆行列を複素行列と当該複素行列の複素共役転置との積に分解する第1行列分解部と、
前記チャネル行列と前記複素行列とを積算して得られた行列をユニタリ行列と上又は下三角行列との積に分解する第2行列分解部と、
前記複素行列が乗算された受信信号ベクトル、前記ユニタリ行列、及び前記上又は下三角行列を用いて所定の送信シンボル候補に対するトレリス探索を実行し、尤もらしい前記送信シンボル候補の組み合わせを検出する最尤検出部と、
を備える、受信装置。 - 前記第1行列分解部は、複素行列に対するコレスキー分解アルゴリズムを用いて前記相関行列の逆行列を下三角行列と当該下三角行列の複素共役転置に対応する上三角行列との積に分解する、請求項1に記載の受信装置。
- 前記第1行列分解部は、固有値分解アルゴリズムを用いて前記相関行列の逆行列を直交行列U、当該直交行列Uの複素共役転置UH、対角行列Dの積に分解し、前記複素行列をD1/2UHに設定する、請求項1に記載の受信装置。
- 前記最尤検出部は、
前記複素行列を受信信号ベクトルに乗算し、さらに前記ユニタリ行列を乗算して白色化受信信号ベクトルを生成する白色化受信信号ベクトル生成部と、
前記上又は下三角行列の最下段又は最上段から順に、当該各段の要素及び前記所定の送信シンボル候補を用いて各段のレプリカシンボルを生成し、当該各段のレプリカシンボルと前記白色化受信信号ベクトルの各段に対応する成分との間のユークリッド距離が小さくなるような送信シンボル候補を順次決定するトレリス探索部と、
を含む、請求項1〜3のいずれかに記載の受信装置。 - 同一チャネルを利用する他のシステムの干渉源との間の伝送路特性を表す干渉チャネル行列が推定される干渉チャネル行列推定ステップと、
前記干渉チャネル行列を用いて同一チャネル干渉により生じる誤差ベクトルの相関行列が算出される相関行列算出ステップと、
前記相関行列の逆行列が複素行列と当該複素行列の複素共役転置との積に分解される第1行列分解ステップと、
自装置向けのチャネル行列が推定されるチャネル行列推定ステップと、
前記チャネル行列と前記複素行列とを積算して得られる行列がユニタリ行列と上又は下三角行列との積に分解される第2行列分解ステップと、
前記複素行列が乗算された受信信号ベクトル、前記ユニタリ行列、及び前記上又は下三角行列を用いて所定の送信シンボル候補に対するトレリス探索が実行され、尤もらしい前記送信シンボル候補の組み合わせが検出される最尤検出ステップと、
を含む、信号検出方法。
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