JP5550596B2 - 受信装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のアンテナから送信された信号を複数のアンテナで受信し、デジタル信号処理により分離及び検出するＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）システムにおいて、特に、復調に適した受信アンテナのブランチを選択する受信装置に関する。

従来、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナを用いて、同一周波数で異なる情報を空間的に多重して伝送するＭＩＭＯ技術が注目されている。ＭＩＭＯ技術は、送信アンテナから受信アンテナまでの間の伝搬経路、すなわち各チャネルの特性の違いに基づいて、空間的に多重された各送信信号を分離するものである。したがって、その受信特性は、受信電力だけでなくチャネル間の相関によっても大きく異なることが、理論的にも実験的にも報告されている。受信特性、特に回線の信頼性を向上させる基本的な方法として、受信アンテナ数を増やすことが考えられる。広い伝送可能エリアと高い信頼性が要求されるマクロダイバーシチを利用するＭＩＭＯシステムにおいては、多数の受信アンテナを分散配置することにより、電波の不感地帯を低減する。

図６は、マクロダイバーシチとＭＩＭＯ技術を組合せたマクロダイバーシチ受信システムを、放送分野のロードレース中継に用いた場合の概要を説明する図である。このマクロダイバーシチ受信システムは、市街地のコース近傍に数多く配置された受信ポイント（受信アンテナ）３３から、無線周波数帯または中間周波数帯の受信信号を、有線の光ファイバー３４を介してスイッチングセンター３５まで伝送し、スイッチングセンター３５に設置された１台の復調装置（受信装置）３６に入力するものである。

具体的には、移動中継車３１には変調装置（図示せず）が積載されており、変調装置は、撮影されたロードレースのハイビジョン映像信号をＯＦＤＭ変調し、送信ポイント（送信アンテナ）３２から変調信号を送信する。移動中継車３１の近傍の各ビルには、その屋上に受信ポイント（受信アンテナ）３３が設置されている。複数の受信ポイント３３は、移動中継車３１の送信ポイント３２から送信された変調信号を受信する。受信ポイント３３により受信された変調信号は、Ｅ／Ｏ（電気／光）変換器（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｔｏ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）３７において電気信号から光信号に変換され、光信号として光ファイバー３４を介してＯ／Ｅ（光／電気）変換器（Ｏｐｔｉｃａｌ ｔｏ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）３８へ伝送される。Ｏ／Ｅ変換器３８において光信号が電気信号に変換される。スイッチングセンター３５に設置された復調装置３６は、複数の受信ポイント３３からの変調信号を、Ｅ／Ｏ変換器３７、光ファイバー３４及びＯ／Ｅ変換器３８を介して入力し、複数の変調信号に対し復調処理及び合成処理を行う。

図６に示したマクロダイバーシチ受信システムのように、多数の受信アンテナを広範囲に配置することにより、シャドウイング及びフェージングに対する耐性を向上させることができるだけでなく、受信アンテナの配置間隔が広がることから、チャネル間相関を低減させることができる（非特許文献１）。

しかしながら、受信アンテナの数が増えると、受信装置内の処理に関わる回路規模及び要求される処理速度も増大し、十分な計算資源を装備した受信装置の製造が技術及びコストの両面から困難となる。また、配置された全ての受信アンテナが、送信信号を常に受信している可能性は少なく、各受信アンテナにて集められた全ての受信信号を利用しなければ復調できないわけでもない。

このような課題を解決するため、復調処理に寄与する最適なアンテナブランチの組合せを、復調処理を行う前に選択する方法が用いられる（特許文献１，２）。例えば、特許文献１には、異なる偏波を用いて、相関の小さい受信アンテナの組合せ、または伝送容量を最大にするためのアンテナブランチの組合せを選択する技術が開示されている。

また、特許文献２には、アンテナブランチ選択に要する計算量を削減するために、受信電力を基準として、事前に指定したアンテナブランチ数だけ選択し、さらに、その中から復調処理を行うアンテナブランチの組合せを、相関行列の最小固有値が最大となることを判定基準として選択する技術が開示されている。

特開２００４−３１２３８１号公報 特開２００６−３２４７８７号公報

K．Mitsuyama，T．Ikeda，and T．Ohtsuki，"Practical Delay Difference Correction in Distributed MIMO OFDM Systems"，IEEE ICWIT 2010，WITS1101，Aug．2010．

前述の特許文献１では、受信アンテナ等を選択するために、異なる偏波を用いることに限定している。また、受信アンテナの相関は、考えられる２ブランチ全ての組合せについて計算を行う必要があり、固有値の計算は、送信アンテナ数と同程度の全ての組合せについて行う必要がある。そのため、受信アンテナの数が多くなった場合に、相関及び固有値の計算量が大きくなってしまうという問題があった。

一方、前述の特許文献２では、相関の小さいアンテナブランチの組合せを少ない演算量で効率良く選択するために、第１のステップで、電力基準選択回路において全受信アンテナブランチから事前に指定したアンテナブランチ数だけ選択した後、第２のステップで、互いの相関が低い最適な組合せを固有値基準の選択回路により選択する。

しかしながら、特許文献２の方法では、第１のステップで受信電力の高いアンテナブランチを選択したとき、相関が低い最適なアンテナブランチの組合せとなり得るブランチを除外してしまう可能性がある。すなわち、どのブランチも復調には十分な受信電力を有するが、第１のステップでは電力基準の判定が行われ、第２のステップでは固有値基準の判定が行われるから、電力基準による判定の優先順位が高くなり、そのため、程々の電力を有しかつ相関が低い最適なブランチであるにも関わらず、固有値基準によって判定される前に除外されてしまう場合がある。したがって、必ずしも全ての受信アンテナブランチから最適な組合せが選択されているとは限らないという問題があった。

また、互いに相関が低いアンテナブランチの組合せを選択する基準として、相関行列から求めた最小固有値の最大値だけを用いている。しかし、アンテナブランチ毎にＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ：自動利得制御）を行うシステムでは、受信電力が一定になるように増幅されるため、代わりに相対的な受信電力を検出する必要がある。そのため、その検出誤差の影響を受けて、正確な最小固有値が得られない場合があるという問題もあった。

そこで、本発明では、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ＭＩＭＯ復調処理に適した受信アンテナのブランチを、一層少ない演算量で選択可能な受信装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明による受信装置は、複数の送信アンテナから送信された信号を複数の受信アンテナで受信し、前記受信アンテナ毎に、前記複数の受信アンテナのうちの１個の受信アンテナと前記複数の送信アンテナとの間のチャネル応答を、前記受信アンテナに対応するブランチのチャネル応答として求め、複数のブランチのうちの所定数のブランチを選択し、前記選択したブランチの信号及びチャネル応答を用いてＭＩＭＯ復調を行う受信装置において、前記ブランチの信号に基づいてブランチ毎の受信ＣＮ比を検出し、最大受信ＣＮ比を有するブランチを検出する受信ＣＮ比・最大ブランチ検出部と、前記最大受信ＣＮ比を有するブランチのチャネル応答、及び前記最大受信ＣＮ比を有するブランチ以外の残りのブランチのチャネル応答から、２行２列のチャネル応答の要素からなる２×２チャネル行列を生成し、前記２×２チャネル行列の相関行列を求め、前記相関行列に基づいて、前記残りのブランチ毎に、前記最大受信ＣＮ比との間の相関を示す条件数を算出する２×２相関行列条件数算出部と、前記受信ＣＮ比・最大ブランチ検出部により検出された残りのブランチの受信ＣＮ比、及び、前記２×２相関行列条件数算出部により算出された残りのブランチの条件数に基づいて、前記最大受信ＣＮ比を有するブランチを含む前記所定数のブランチを選択するブランチ選択部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明による受信装置は、前記ブランチ選択部が、前記最大受信ＣＮ比を有するブランチに加えて、予め設定された第１の閾値以上の受信ＣＮ比を有するブランチのうち前記条件数が小さい順のブランチを、前記所定数を満たすまで選択する、ことを特徴とする。

また、本発明による受信装置は、前記ブランチ選択部が、前記選択したブランチが前記所定数に満たない場合、前記第１の閾値未満の受信ＣＮ比を有するブランチのうち前記条件数が小さい順のブランチを、前記所定数を満たすまで選択する、ことを特徴とする。

また、本発明による受信装置は、前記ブランチ選択部が、前記選択したブランチが前記所定数に満たない場合、前記第１の閾値未満、かつ予め設定された第２の閾値以上（前記第２の閾値は前記第１の閾値よりも小さい値とする）の受信ＣＮ比を有するブランチのうち前記条件数が小さい順のブランチを、前記所定数を満たすまで選択する、ことを特徴とする。

また、本発明による受信装置は、前記ブランチ選択部が、前記選択したブランチが前記所定数に満たない場合、前記第２の閾値未満の受信ＣＮ比を有するブランチのうち前記条件数が小さい順のブランチを、前記所定数を満たすまで選択する、ことを特徴とする。

また、本発明による受信装置は、さらに、チャネル応答二乗加算部を備え、前記チャネル応答二乗加算部が、前記ブランチのチャネル応答における、前記受信アンテナと前記複数の送信アンテナとの間のそれぞれの要素を２乗し、前記全てのブランチ間で、同じ送信アンテナについてのチャネル応答の前記２乗の結果を加算して、前記送信アンテナからの送信信号の受信ＣＮ比に関する品質を示す加算結果を求め、前記加算結果に基づいて、前記複数の送信アンテナからの送信信号のうちの２つの送信信号を識別する情報を生成し、前記２×２相関行列条件数算出部が、前記チャネル応答二乗加算部により生成された２つの送信信号を識別する情報に基づいて、前記最大受信ＣＮ比を有するブランチにおける前記２つの送信信号に対応するチャネル応答を生成し、前記残りのブランチにおける前記２つの送信信号に対応するチャネル応答を生成し、これらのチャネル応答から、２行２列のチャネル応答の要素からなる２×２チャネル行列を生成し、前記２×２チャネル行列の相関行列を求め、前記相関行列に基づいて、前記残りのブランチ毎に、前記最大受信ＣＮ比との間の相関を示す条件数を算出する、ことを特徴とする。

また、本発明による受信装置は、前記受信ＣＮ比を受信電力とし、前記受信電力が、前記受信アンテナにて受信した信号を周波数変換する際の自動利得制御が行われる前の信号に基づいて検出される、ことを特徴とする。

以上のように、本発明によれば、ＭＩＭＯ技術を利用した通信システムにおいて、最大受信ＣＮ比を有する受信アンテナのブランチを最初に選択し、受信ＣＮ比の大きさを考慮しながら、最大受信ＣＮ比を有するブランチとの間でチャネル間相関が低いブランチを、２×２相関行列の条件数の小さいものから順番に選択するようにした。これにより、ＭＩＭＯ復調処理に適したブランチを選択する際に、最大受信ＣＮ比を有するブランチに対する相関を求め、かつ２×２行列の演算を行えば済むから、演算負荷は高くなく、従来に比べて一層少ない演算量で実現することが可能となる。その結果、多数のブランチを有するマクロダイバーシチ型のＭＩＭＯシステムにおいても、現実的な回路規模でのハードウェア実装が可能となる。

本発明の実施形態による第１，２（実施例１，２）の受信装置の構成を示すブロック図である。 実施例１によるブランチ選択処理を説明するフローチャートである。 実施例２によるブランチ選択処理を説明するフローチャートである。 本発明の実施形態による第３（実施例３）の受信装置の構成を示すブロック図である。 実施例３によるブランチ選択処理を説明するフローチャートである。 マクロダイバーシチとＭＩＭＯ技術を組合せたマクロダイバーシチ受信システムを、放送分野のロードレース中継に用いた場合の概要を説明する図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。本発明の実施形態による第１（実施例１）の受信装置は、ＭＩＭＯ技術を利用した通信システムにおいて、送信アンテナ数が２の場合のＭＩＭＯ復調処理に適した受信アンテナブランチ（以下、ブランチという。）を選択する際に、最大受信ＣＮ比を有するブランチを最初に選択し、予め設定された１個の閾値を用いて受信ＣＮ比の大きさを考慮しながら、最大受信ＣＮ比を有するブランチとの間でチャネル間相関が低いブランチを２×２相関行列の条件数の小さいものから順番に選択する例である。また、本発明の実施形態による第２（実施例２）の受信装置は、予め設定された２個の閾値を用いて、受信ＣＮ比の低いブランチを含まないように、受信ＣＮ比の大きさを考慮しながら、チャネル間相関の低いブランチを条件数の小さいものから順番に選択する例である。実施例２では、実施例１に比べ、条件数（相関）による選択基準と受信ＣＮ比による選択基準との比重をより細かく制御することができ、例えば、受信ＣＮ比が極端に低いブランチを選択しないで、ある程度の受信ＣＮ比を有しかつ相関の低いブランチを選択することができる。また、本発明の実施形態による第３（実施例３）の受信装置は、送信アンテナ数が３以上の場合のＭＩＭＯ復調処理に適したブランチを選択する際に、３個以上の送信信号のうち２個の送信信号を選択し、１ブランチあたり３個以上のチャネル応答の中から、２個の送信信号に対応する２個のチャネル応答を選択し、２×２相関行列を用いて条件数を求め、実施例１，２と同様の手法により、ブランチを選択する例である。

尚、実施例１〜３では、放送素材伝送用無線装置であるＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ３３「テレビジョン放送番組素材伝送用可搬形ＯＦＤＭ方式デジタル無線伝送システム」の規格等のマルチキャリア方式であるＯＦＤＭ信号を基にして説明を行うが、本発明は、マルチキャリア方式の信号だけでなく、シングルキャリア方式の信号にも適用できる。

まず、実施例１について説明する。実施例１は、前述のとおり、ＭＩＭＯ技術を利用した通信システムにおいて、送信アンテナ数が２の場合のＭＩＭＯ復調処理に適したブランチを選択する際に、最大受信ＣＮ比を有するブランチを最初に選択し、予め設定された１個の閾値を用いて受信ＣＮ比の大きさを考慮しながら、最大受信ＣＮ比を有するブランチとの間でチャネル間相関が低いブランチを２×２相関行列の条件数の小さいものから順番に選択する例である。

図１は、実施例１による受信装置の構成を示すブロック図である。この受信装置１−１は、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ：アナログ／デジタル）変換部２、デジタル直交復調部３、ＧＩ（Ｇｕａｒｄ Ｉｎｔｅｒｖａｌ：ガードインターバル）除去部４、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：高速フーリエ変換）演算回路５、受信ＣＮ（Ｃａｒｒｉｅｒ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ）比・最大ブランチ検出部６、チャネル推定部７、２×２相関行列条件数算出部８、アンテナブランチ選択部９−１、チャネル選択部１０及びＭＩＭＯ復調部１１を備えている。尚、受信装置１−１及び周波数変換部２０は、図６に示した復調装置３６に相当し、周波数変換部２０は、受信装置１−１の外部に設けられているが、受信装置１−１の内部に備えるようにしてもよい。実施例２，３についても同様である。

実施例１では、図示しないＮ＝２個の送信アンテナから送信された信号が、図示しないＰ＝１６個の受信アンテナで受信され、ＡＧＣを行う手段を含む周波数変換部２０を介して受信装置１−１に入力されるものとする。

周波数変換部２０は、１６個の受信アンテナから信号（１６ブランチの信号）を入力し、入力した信号の周波数帯をＡ／Ｄ変換可能な周波数帯に変換すると共に、ＡＧＣのフィードバック制御により、出力信号のレベルを所定範囲内に収めるようにする。周波数変換部２０により周波数変換及びＡＧＣされた信号は、デジタル信号処理を行う受信装置１−１に入力される。実施例１では、Ｐ＝１６、すなわち受信アンテナのブランチ数が１６系統である場合を示している。

受信装置１−１のＡ／Ｄ変換部２は、周波数変換部２０から１６ブランチの信号を入力し、アナログ信号を量子化し、デジタル信号に変換する。デジタル直交復調部３は、Ａ／Ｄ変換部２から１６ブランチのデジタル信号を入力し、デジタル直交復調を行う。ＧＩ除去部４は、デジタル直交復調部３から１６ブランチのデジタル直交復調された信号を入力し、ＦＦＴ窓を設定し、ＧＩを除去して有効シンボルを抽出し、有効シンボル長の信号を生成する。ＦＦＴ演算回路５は、ＧＩ除去部４から１６ブランチの有効シンボル長の信号を入力し、時間領域の信号をＦＦＴし、周波数領域の信号を生成する。これにより、１６ブランチの信号のそれぞれについて、シンボル単位の周波数領域の信号に変換される。Ａ／Ｄ変換部２からＦＦＴ演算回路５までの信号処理は、一般的なＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）受信装置と同じ構成であり、周波数同期等の信号同期に関わる詳細なブロックは省略してある。

〔受信ＣＮ比・最大ブランチ検出部〕
受信ＣＮ比・最大ブランチ検出部６は、ＦＦＴ演算回路５から１６ブランチの周波数領域の信号を入力し、１６ブランチの信号のそれぞれに対して受信ＣＮ比を検出すると共に、最大受信ＣＮ比を有するブランチを検出する。具体的には、受信ＣＮ比・最大ブランチ検出部６は、系統毎（ブランチ毎）に、入力した信号のデータキャリアまたはパイロットキャリアの電力と、ガードバンドまたはヌルキャリア等のノイズレベルに等しいキャリアの電力との間の比に基づいて、受信ＣＮ比を求める。そして、受信ＣＮ比・最大ブランチ検出部６は、１６ブランチの受信ＣＮ比をアンテナブランチ選択部９−１に出力すると共に、最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_maxの番号（最大受信ＣＮ比ブランチ番号）を２×２相関行列条件数算出部８及びアンテナブランチ選択部９−１に出力する。

尚、受信装置１−１では、周波数変換部２０において、受信アンテナのブランチ毎に独立してＡＧＣが行われることを想定しているため、受信ＣＮ比は、ブランチ間の信号品質の指標として用いられる。一方、ＡＧＣ前にブランチ毎の受信電力を検出する受信電力検出部が設けられている場合には、受信ＣＮ比・最大ブランチ検出部６は、受信電力検出部から１６ブランチの受信電力を入力し、最大受信電力を有するブランチを検出するようにしてもよい。実施例２，３についても同様である。

〔チャネル推定部〕
チャネル推定部７は、ＦＦＴ演算回路５から１６ブランチの周波数領域の信号を入力し、各送信アンテナから各受信アンテナまでの間のＮ×Ｐ個、図１ではＮ＝２，Ｐ＝１６であるから、Ｎ×Ｐ＝３２個のチャネル応答を推定する。そして、チャネル推定部７は、推定したチャネル応答を２×２相関行列条件数算出部８及びチャネル選択部１０に出力する。このチャネル応答は、各送信アンテナが伝送している固有の既知信号を用いることにより推定される。各送信アンテナが伝送している固有の既知信号は、ＭＩＭＯシステムの場合、時分割多重または符号分割多重されることが一般的であり、この多重を解くことにより、各送信アンテナから各受信アンテナまでの既知信号で変調されているサブキャリアのチャネル応答を求めることができる。

具体的には、送信アンテナｎの既知信号をｖ_n、受信アンテナのブランチｐで受信した送信アンテナｎの既知信号をｕ_p,nとすると、この組合せによるチャネル応答ｈ_p,nは、ｈ_p,n＝Ｅ［ｕ_p,n／ｖ_n］で求められる。ただし、Ｅ［ｘ］はｘの期待値である。受信アンテナのブランチｐの信号から得られるチャネル応答ｈ_pは、ｈ_p＝［ｈ_p,1 ｈ_p,2・・・ｈ_p,N］となる。実施例１ではＮ＝２であるから、ブランチｐの信号から得られるチャネル応答ｈ_pは、ｈ_p＝［ｈ_p,1 ｈ_p,2］の２個である。

以下、送信アンテナ数Ｎ＝２，受信アンテナ数（ブランチ数）Ｐ＝１６、ＭＩＭＯ復調のために選択されるブランチ数Ｍ＝４として具体的に説明する。

〔２×２相関行列条件数算出部〕
２×２相関行列条件数算出部８は、チャネル推定部７から１６ブランチのチャネル応答を入力すると共に、受信ＣＮ比・最大ブランチ検出部６から最大受信ＣＮ比ブランチ番号（Ｐ_max）を入力し、ブランチＰ_maxのチャネル応答［ｈ_Pmax,1 ｈ_Pmax,2］、及び残りの１５ブランチのチャネル応答から、以下の式により、１５通りの２×２チャネル行列を生成する。式（１）は、ブランチＰ_maxのチャネル応答［ｈ_Pmax,1 ｈ_Pmax,2］及び残りのブランチｐのチャネル応答［ｈ_p,1 ｈ_p,2］から生成される２×２チャネル行列Ｈ_Pmax,pを示す。

２×２相関行列条件数算出部８は、生成した２×２チャネル行列Ｈ_Pmax,pから、以下の式により、２×２チャネル行列Ｈ_Pmax,pの相関行列Ｒ_Pmax,pを求める。

添え字のＨは複素転置（エルミート行列）を示し、＊は複素共役を示す。

２×２相関行列条件数算出部８は、２×２相関行列Ｒ_Pmax,pの要素ａ，ｂ，ｃ，ｄから、以下の式により、２×２相関行列Ｒ_Pmax,pの条件数ｃｏｎｄ（Ｒ_Pmax,ｐ）を求める。

ここで、行列の条件数は、その行列の「悪条件性」を示す指標として用いられる。行列が代表的な正定値対称行列の場合には、最大固有値と最小固有値との間の比が条件数となる。例えば、ある行列の行列式が０に近い値の場合には、行列式を分母にして計算する逆行列を求める際の精度が著しく劣化するから、条件数は非常に大きい値となる。ＭＩＭＯを用いたシステムでは、チャネル間の相関が高い場合、ＺＦ（Ｚｅｒｏ Ｆｏｒｃｉｎｇ）またはＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）アルゴリズム等による処理において、限られた演算ビット数の固定小数演算を行うときに、ウェイト算出時の逆行列演算等を正常に行うことができず、条件数が著しく大きい値となる。

前記式（３）により求められる条件数ｃｏｎｄ（Ｒ_Pmax,ｐ）は、最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_maxと他のブランチｐとの間の相関が高い場合、大きい値となり、相関が低い場合、小さい値となる。そのため、後述するアンテナブランチ選択部９−１において、ブランチＰ_maxに加え、条件数が小さいブランチｐを選択することにより、ＭＩＭＯ復調後の受信特性を向上させることができる。

２×２相関行列条件数算出部８は、最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_maxと他の１５個のブランチｐとの間における２×２相関行列Ｒ_Pmax,pの条件数ｃｏｎｄ（Ｒ_Pmax,ｐ）をアンテナブランチ選択部９−１に出力する。２×２相関行列条件数算出部８が出力する条件数ｃｏｎｄ（Ｒ_Pmax,ｐ）の数は１５個である。

ここで、既知信号のサブキャリアが複数存在する場合、２×２相関行列条件数算出部８は、サブキャリア毎に条件数を求め、その平均値を、最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_maxと他の１５個のブランチｐとの間における２×２相関行列Ｒ_Pmax,pの条件数ｃｏｎｄ（Ｒ_Pmax,ｐ）としてアンテナブランチ選択部９−１に出力する。尚、全ての既知信号のサブキャリアを使用することなく、適度に間引いたサブチャリアを使用して条件数の平均値を求めるようにしてもよい。これにより、演算量を削減することができる。

〔アンテナブランチ選択部〕
アンテナブランチ選択部９−１は、ＦＦＴ演算回路５から１６ブランチの周波数領域の信号を入力し、受信ＣＮ比・最大ブランチ検出部６から１６ブランチの受信ＣＮ比及び最大受信ＣＮ比を有するブランチの番号を示すブランチＰ_maxを入力し、２×２相関行列条件数算出部８から１５個の条件数を入力する。そして、アンテナブランチ選択部９−１は、１６ブランチの受信ＣＮ比、最大受信ＣＮ比を有するブランチの番号を示すブランチＰ_max、１５個の条件数、及び予め設定された１個の閾値（受信ＣＮ比の閾値）に基づいて、受信ＣＮ比及び相関を考慮した、最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_max及び残りの１５ブランチのうちの３ブランチを合わせた合計４ブランチを選択する。そして、アンテナブランチ選択部９−１は、入力した１６ブランチの周波数領域の信号のうち、選択した４ブランチの周波数領域の信号をＭＩＭＯ復調部１１に出力し、選択した４ブランチの番号を示す制御信号を生成してチャネル選択部１０に出力する。

具体的には、アンテナブランチ選択部９−１は、まず、最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_maxを選択する。そして、アンテナブランチ選択部９−１は、ブランチＰ_max以外の残りの１５ブランチの受信ＣＮ比と閾値とを比較し、閾値以上の受信ＣＮ比を有するブランチを特定し、特定したブランチの中から、条件数が小さい３ブランチを選択する。また、アンテナブランチ選択部９−１は、３ブランチ全てを選択できなかった場合、閾値未満の受信ＣＮ比を有するブランチの中から、条件数の小さい残りの数のブランチを選択する。これにより、合計４ブランチが選択される。

つまり、アンテナブランチ選択部９−１は、ブランチＰ_maxを除くＭ−１＝４−１＝３ブランチを選択する際に、１５個の条件数のうち条件数の小さいブランチから順番に３ブランチを選択するが、条件数だけを選択の基準にするのではなく、各ブランチの受信ＣＮ比が、閾値以上であることも選択の基準としている。

例えば、最大受信ＣＮ比３０ｄＢを有するブランチＰ_max＝１とし、ブランチＰ_max＝１とブランチｐ＝２〜１６との間の２×２相関行列の条件数がそれぞれ以下のとおりであり、閾値をＣＮＲｔｈ＝１０ｄＢとする。表１において、＃はブランチｐの番号を示す（表２においても同じ）。

前記例の場合、アンテナブランチ選択部９−１は、まず、最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_max＝１を選択する。そして、アンテナブランチ選択部９−１は、残りのブランチｐ＝２〜１６の受信ＣＮ比と閾値ＣＮＲｔｈ＝１０ｄＢとを比較し、閾値以上の受信ＣＮ比を有するブランチｐ＝２〜５，７〜１５を特定し、特定したブランチｐ＝２〜５，７〜１５の中から、条件数が小さい３個のブランチｐ＝１４，１０，４を選択する。これにより、Ｍ＝４個のブランチＰ_max＝１，ｐ＝４，１０，１４が選択されたことになる。

つまり、選択されるブランチは、最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_max＝１に加えて、条件数の小さい順に閾値ＣＮＲｔｈ＝１０ｄＢ以上の受信ＣＮ比を有するブランチｐ＝１４，１０，４となる。ブランチｐ＝１６は、条件数では３番目に小さいが、このブランチの受信ＣＮ比は閾値ＣＮＲｔｈ以下であるから、除外されることになる。

次に、前記例において、閾値がＣＮＲｔｈ＝２５ｄＢの場合、アンテナブランチ選択部９−１は、まず、最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_max＝１を選択する。そして、アンテナブランチ選択部９−１は、残りのブランチｐ＝２〜１６の受信ＣＮ比と閾値ＣＮＲｔｈ＝２５ｄＢとを比較し、閾値以上の受信ＣＮ比を有するブランチｐ＝５，１２を特定し、ブランチｐ＝５，１２を選択する。この場合、３個のブランチを選択することができず、残り１個のブランチを選択する必要がある。アンテナブランチ選択部９−１は、３ブランチ全てを選択できなかったから、閾値未満の受信ＣＮ比を有するブランチｐ＝２〜４，６〜１１，１３〜１６の中から、条件数の最も小さい残りの１個のブランチｐ＝１４を選択する。これにより、Ｍ＝４個のブランチＰ_max＝１，ｐ＝５，１２，１４が選択されたことになる。

つまり、選択されるブランチは、最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_max＝１に加えて、条件数の小さい順に閾値ＣＮＲｔｈ＝２５ｄＢ以上の受信ＣＮ比を有するブランチｐ＝５，１２、さらに、条件数の小さい閾値ＣＮＲｔｈ＝２５ｄＢ未満の受信ＣＮ比を有するブランチｐ＝１４となる。閾値ＣＮＲｔｈ以上の受信ＣＮ比を有するブランチがブランチＰ_max＝１を除いてｐ＝５，１２の２ブランチしか得られないため、３ブランチ目は残りのブランチから条件数の小さい順にブランチｐ＝１４が選択されたことになる。

前記例では、閾値をＣＮＲｔｈ＝２５ｄＢと高い値としたため、最後に選択されたブランチｐ＝１４の受信ＣＮ比が非常に小さく（受信ＣＮ比は１７）、選択された他のブランチとの間の差が大きい。つまり、閾値がＣＮＲｔｈ＝２５ｄＢのように、ある程度高い値の場合、選択基準の比重は、条件数よりも受信ＣＮ比の方が高くなる。逆に、閾値がＣＮＲｔｈ＝５ｄＢのように非常に小さい値の場合、選択基準の比重は、受信ＣＮ比よりも条件数の方が高くなる。

このように、変調方式、または実際にＭＩＭＯ復調を行うブランチ数等に応じて、閾値を適切な値に設定することにより、ＭＩＭＯ復調に適したブランチの選択が可能となる。

〔チャネル選択部〕
チャネル選択部１０は、チャネル推定部７から１６ブランチのチャネル応答を入力すると共に、アンテナブランチ選択部９−１から、選択された４ブランチの番号を示す制御信号を入力する。そして、チャネル選択部１０は、１６ブランチのチャネル応答のうち、選択された４ブランチの番号に対応するチャネル応答を選択し、４ブランチのチャネル応答をＭＩＭＯ復調部１１に出力する。

〔ＭＩＭＯ復調部〕
ＭＩＭＯ復調部１１は、アンテナブランチ選択部９−１から、選択された４ブランチの周波数領域の信号を入力すると共に、チャネル選択部１０からこれらのチャネル応答を入力する。そして、ＭＩＭＯ復調部１１は、４ブランチの周波数領域の信号及びチャネル応答を用いて、ＭＩＭＯ復調によりＮ＝２個の送信アンテナから送信された信号の分離及び検出処理を行い、２系統の信号を出力する。

〔ブランチ選択処理〕
次に、図１に示した実施例１の受信装置１−１に備えた受信ＣＮ比・最大ブランチ検出部６、２×２相関行列条件数算出部８及びアンテナブランチ選択部９−１において、Ｐ個のブランチからＭ個（Ｐ＞Ｍ）のブランチを選択する処理のフローを示す。図２は、実施例１によるブランチ選択処理を説明するフローチャートである。まず、受信ＣＮ比・最大ブランチ検出部６は、Ｐ個のブランチの受信ＣＮ比を検出し、Ｐ個のブランチの受信ＣＮ比から、最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_maxを検出する（ステップＳ２０１）。

２×２相関行列条件数算出部８は、最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_maxのチャネル応答［ｈ_Pmax,1 ｈ_Pmax,2］、及び残りのＰ−１個の各ブランチｐのチャネル応答［ｈ_p,1 ｈ_p,2］から２×２チャネル行列を生成し、その相関行列の条件数を算出する（ステップＳ２０２）。

アンテナブランチ選択部９−１は、ブランチＰ_maxに加えて、条件数の小さいブランチから順に、閾値以上の受信ＣＮ比を有するブランチを選択する（ステップＳ２０３）。すなわち、アンテナブランチ選択部９−１は、まず、最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_maxを選択し、残りのＰ−１個のブランチにおける受信ＣＮ比と閾値とを比較し、閾値以上の受信ＣＮ比を有するブランチを特定し、特定したブランチの中から、条件数が小さい順にブランチを選択する。

アンテナブランチ選択部９−１は、ステップＳ２０３によりＭ個のブランチを選択したか否かを判定し（ステップＳ２０４）、Ｍ個のブランチを選択したと判定した場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、処理を終了する。一方、アンテナブランチ選択部９−１は、ステップＳ２０４において、Ｍ個のブランチを選択していないと判定した場合（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、閾値未満の受信ＣＮ比を有するブランチを、条件数の小さいものからＭ個になるまで選択する（ステップＳ２０５）。これにより、Ｍ個のブランチ（最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_max、及び残りのＰ−１個のブランチのうちのＭ−１個のブランチ）が選択される。

以上のように、実施例１の受信装置１−１によれば、受信ＣＮ比・最大ブランチ検出部６が、Ｐ＝１６ブランチの周波数領域の信号に基づいてそれぞれの受信ＣＮ比を検出すると共に、最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_maxを検出し、２×２相関行列条件数算出部８が、最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_maxのチャネル応答［ｈ_Pmax,1 ｈ_Pmax,2］、及び残りのＰ−１＝１５個の各ブランチｐのチャネル応答［ｈ_p,1 ｈ_p,2］から２×２チャネル行列を生成し、その相関行列の条件数を求めるようにした。そして、アンテナブランチ選択部９−１が、ブランチＰ_maxに加えて、条件数の小さいブランチから順に、閾値以上の受信ＣＮ比を有するブランチを選択し、選択したブランチの数がＭ＝４個未満の場合、閾値未満の受信ＣＮ比を有するブランチを、条件数の小さいものからＭ＝４個になるまで選択するようにした。これにより、Ｐ＝１６個のブランチからＭ＝４個のブランチが選択される。すなわち、アンテナブランチ選択部９−１が、最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_maxを最初に選択し、そのブランチＰ_maxとの間でチャネル間相関の低いブランチを、２×２相関行列の条件数の小さいものから、閾値の受信ＣＮ比に関する基準を満たすことを条件として、順番に選択するようにした。

これにより、ＭＩＭＯ復調処理に適したブランチを選択する際に、最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_maxに対する相関を求め、かつ２×２行列の演算を行えば済むから、演算負荷は高くなく、従来に比べて一層少ない演算量で実現することが可能となる。具体的には、最適なブランチの組合せを探索する従来のブランチ選択方法では、_PＣ_M通りの組合せの中から相関が最も低いものを選択する必要があるが、実施例１のブランチ選択方法では、Ｐ−１個の組合せの中から選択するだけで済むので、従来のブランチ選択方法に比べて、ブランチ選択に関わる演算量を著しく低減することが可能となる。前述の例のように、Ｐ＝１６個のブランチからＭ＝４個のブランチを選択する場合、従来のブランチ選択方法では、₁₆Ｃ_４＝１８２０通りの組合せの中から最良の組合せを選択する必要がある。これに対し、実施例１では、Ｐ−１＝１６−１＝１５通りの中から選択するだけで済む。また、行列の条件数を用いて選択を行う場合、従来のブランチ選択方法では、Ｍ＝４の最適な組合せを求めるために、４×４相関行列の条件数を、１８２０通りの全組合せに対して求める必要があり、演算量が大きくなる。これに対し、実施例１では、２×２相関行列の条件数を、限られたＰ−１＝１６−１＝１５通りの組合せに対して求めるだけで済むから、ブランチ選択のために必要な演算量をさらに削減することができる。

ブランチ数がさらに増えて、Ｐ＝３２ブランチからＭ＝４ブランチを選択する場合は、従来のブランチ選択方法では、₃₂Ｃ₄＝３５９６０通りの組合せを探索する必要があるが、実施例１では、Ｐ−１＝３２−１＝３１通りの中から選択するだけで済むから、ブランチ数に比例した演算量の増大だけでブランチの選択を実現できる。

また、実施例１の受信装置１−１によれば、アンテナブランチ選択部９−１が、受信ＣＮ比に関する閾値を用いてブランチを選択するようにした。これにより、Ｐ個のブランチの中から、条件数（相関）だけでなく受信ＣＮ比も考慮したＭ個のブランチを選択する際に、受信ＣＮ比に関する閾値を用いるようにしたから、閾値に応じて、受信ＣＮ比及び条件数（相関）による選択基準の比重を制御し、ブランチを選択することが可能となる。例えば、閾値が大きい値の場合、選択基準の比重は、条件数よりも受信ＣＮ比の方が高くなる。逆に、閾値が小さい値の場合、選択基準の比重は、受信ＣＮ比よりも条件数の方が高くなる。

次に、実施例２について説明する。実施例２は、前述のとおり、ＭＩＭＯ技術を利用した通信システムにおいて、ＭＩＭＯ復調処理に適したブランチを選択する際に、最大受信ＣＮ比を有するブランチを最初に選択し、予め設定された２個の閾値を用いて、受信ＣＮ比の低いブランチを含まないように、受信ＣＮ比の大きさを考慮しながら、最大受信ＣＮ比を有するブランチとの間でチャネル間相関が低いブランチを２×２相関行列の条件数の小さいものから順番に選択する例である。実施例２では、実施例１に比べ、条件数（相関）による選択基準と受信ＣＮ比による選択基準との比重をより細かく制御することができ、例えば、受信ＣＮ比が極端に低いブランチを選択しないで、ある程度の受信ＣＮ比を有しかつ相関の低いブランチを選択することができる。

実施例２の受信装置１−２は、図１に示すように、Ａ／Ｄ変換部２、デジタル直交復調部３、ＧＩ除去部４、ＦＦＴ演算回路５、受信ＣＮ比・最大ブランチ検出部６、チャネル推定部７、２×２相関行列条件数算出部８、アンテナブランチ選択部９−２、チャネル選択部１０及びＭＩＭＯ復調部１１を備えている。

実施例１の受信装置１−１と実施例２の受信装置１−２とを比較すると、両受信装置１−１，１−２は、Ａ／Ｄ変換部２、デジタル直交復調部３、ＧＩ除去部４、ＦＦＴ演算回路５、受信ＣＮ比・最大ブランチ検出部６、チャネル推定部７、２×２相関行列条件数算出部８、チャネル選択部１０及びＭＩＭＯ復調部１１を備えている点で同一である。これに対し、実施例２の受信装置１−２は、実施例１の受信装置１−１のアンテナブランチ選択部９−１とは異なるアンテナブランチ選択部９−２を備えている点で相違する。具体的には、実施例１のアンテナブランチ選択部９−１では、１個の閾値と受信ＣＮ比とを比較してブランチを選択するのに対し、実施例２のアンテナブランチ選択部９−２では、２個の閾値のそれぞれと受信ＣＮ比とを比較してブランチを選択する。以下、実施例２の受信装置１−２において、実施例１の受信装置１−１と共通する部分には同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。

実施例２では、実施例１と同様に、図示しないＮ＝２個の送信アンテナから送信された信号が、図示しないＰ＝１６個の受信アンテナで受信され、周波数変換部２０を介して受信装置１−２に入力されるものとする。

〔アンテナブランチ選択部〕
アンテナブランチ選択部９−２は、ＦＦＴ演算回路５から１６ブランチの周波数領域の信号を入力し、受信ＣＮ比・最大ブランチ検出部６から１６ブランチの受信ＣＮ比及び最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_maxを入力し、２×２相関行列条件数算出部８から１５個の条件数を入力する。そして、アンテナブランチ選択部９−２は、１６ブランチの受信ＣＮ比、最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_max、１５個の条件数、及び２個の閾値（受信ＣＮ比の閾値）に基づいて、受信ＣＮ比及び相関を考慮したＭ＝４ブランチを選択する。そして、アンテナブランチ選択部９−２は、入力した１６ブランチの周波数領域の信号のうち、選択した４ブランチの周波数領域の信号をＭＩＭＯ復調部１１に出力し、選択した４ブランチの番号を示す制御信号を生成してチャネル選択部１０に出力する。選択される４ブランチは、最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_maxに加え、残りの１５ブランチのうち、条件数の小さい順番に、第１の閾値以上の受信ＣＮ比を有する３ブランチとなるが、第１の閾値以上の受信ＣＮ比を有するブランチ数が３未満の場合、第２の閾値以上の受信ＣＮ比を有するブランチが選択され、また、第２の閾値未満の受信ＣＮ比を有するブランチも選択される場合もある。

具体的には、アンテナブランチ選択部９−２は、まず、最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_maxを選択する。そして、アンテナブランチ選択部９−２は、ブランチＰ_max以外の残りの１５ブランチの受信ＣＮ比と第１の閾値とを比較し、第１の閾値以上の受信ＣＮ比を有するブランチを特定し、特定したブランチの中から、条件数が小さい３ブランチを選択する。また、アンテナブランチ選択部９−２は、３ブランチ全てを選択できなかった場合、第１の閾値未満かつ第２の閾値以上の受信ＣＮ比を有するブランチの中から、条件数の小さい残りの数のブランチを選択する。さらに、アンテナブランチ選択部９−２は、３ブランチ全てを選択できなかった場合、第２の閾値未満の受信ＣＮ比を有するブランチの中から、条件数の小さい残りの数のブランチを選択する。これにより、合計４ブランチが選択される。

つまり、アンテナブランチ選択部９−２は、１５個の条件数のうち、小さいブランチから順番にＭ−１＝４−１＝３ブランチを選択するが、条件数だけを選択の基準にすることなく、各ブランチの受信ＣＮ比が第１の閾値以上であり、また、第２の閾値以上であることも選択の基準としている。

実施例１と同様に具体例を用いて説明する。例えば、最大受信ＣＮ比３０ｄＢを有するブランチＰ_max＝１とし、ブランチＰ_max＝１とブランチｐ＝２〜１６との間の２×２相関行列の条件数がそれぞれ以下のとおりであり、第１の閾値をＣＮＲｔｈ１＝１２ｄＢ、第２の閾値をＣＮＲｔｈ２＝８ｄＢとする。

前記例の場合、アンテナブランチ選択部９−２は、まず、最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_max＝１を選択する。そして、アンテナブランチ選択部９−２は、残りのブランチｐ＝２〜１６の受信ＣＮ比と第１の閾値ＣＮＲｔｈ１＝１２ｄＢとを比較し、第１の閾値以上の受信ＣＮ比を有するブランチｐ＝１０，１５を特定し、ブランチｐ＝１０，１５を選択する。この場合、３個のブランチを選択することができず、残り１個のブランチを選択する必要がある。アンテナブランチ選択部９−２は、３ブランチ全てを選択できなかったから、第１の閾値未満かつ第２の閾値ＣＮＲｔｈ２＝８ｄＢ以上の受信ＣＮ比を有するブランチｐ＝２〜５，７〜９，１１，１４の中から、条件数の最も小さい残りの１個のブランチｐ＝１４を選択する。これにより、Ｍ＝４個のブランチＰ_max＝１，ｐ＝１０，１４，１５が選択されたことになる。

つまり、選択されるブランチは、最大ＣＮ比を有するブランチＰ_max＝１に加えて、条件数の小さい順に、第１の閾値ＣＮＲｔｈ１＝１２ｄＢ以上の受信ＣＮ比を有するブランチｐ＝１０，１５、さらに、条件数の小さい順に、第１の閾値ＣＮＲｔｈ１＝１２ｄＢ未満かつ第２の閾値ＣＮＲｔｈ２＝８ｄＢ以上のブランチｐ＝１４となる。第１の閾値ＣＮＲｔｈ１以上となる受信ＣＮ比を有するブランチがブランチＰ_max＝１を除いてｐ＝１０，１５の２ブランチしか得られないため、３ブランチ目は、第１の閾値ＣＮＲｔｈ１未満かつ第２の閾値ＣＮＲｔｈ２以上の受信ＣＮ比を有する残りのブランチから条件数の小さい順にブランチｐ＝１４が選択されたことになる。

実施例１では、前述のとおり、１個の閾値が大きい値の場合、選択基準の比重は、条件数よりも受信ＣＮ比の方が高くなり、１個の閾値が小さい値の場合、選択基準の比重は、受信ＣＮ比よりも条件数の方が高くなる。これに対し、実施例２では、実施例１において受信ＣＮ比及び条件数による選択基準の比重を決定することが困難な場合に、閾値を１個増やして合計２個の閾値を用いることにより、受信ＣＮ比及び条件数による選択基準の比重をより細かく制御し、アンテナブランチを選択することができる。例えば、受信ＣＮ比が極端に低いブランチを選択しないで、ある程度の受信ＣＮ比を有しかつ相関の低い（条件数が小さい）ブランチを選択することができる。

閾値の目安としては、例えば送信アンテナ数Ｎ＝２の場合、理論上必要とされる最も少ない受信アンテナ数はＮ＝２であるから、受信アンテナ数Ｐ＝２で復調可能な必要最低限の受信ＣＮ比が１２ｄＢであったとすると、１２ｄＢを第１の閾値とする。また、ＭＩＭＯ復調を行うブランチ数がＭ＝４である実施例２の場合、ブランチ数４で復調できる必要最低限の受信ＣＮ比が８ｄＢであったとすると、８ｄＢを第２の閾値とする。これにより、チャネル間相関基準を優先しながら、受信ＣＮ比も考慮したきめ細かなブランチ選択が可能となる。

〔ブランチ選択処理〕
次に、図１に示した実施例２の受信装置１−２に備えた受信ＣＮ比・最大ブランチ検出部６、２×２相関行列条件数算出部８及びアンテナブランチ選択部９−２において、Ｐ個のブランチからＭ個（Ｐ＞Ｍ）のブランチを選択する処理のフローを示す。図３は、実施例２によるブランチ選択処理を説明するフローチャートである。まず、受信ＣＮ比・最大ブランチ検出部６は、図２に示したステップＳ２０１と同様に、最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_maxを検出する（ステップＳ３０１）。

２×２相関行列条件数算出部８は、図２に示したステップＳ２０２と同様に、最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_maxのチャネル応答［ｈ_Pmax,1 ｈ_Pmax,2］、及び残りのＰ−１個の各ブランチｐのチャネル応答［ｈ_p,1 ｈ_p,2］から２×２チャネル行列を生成し、その相関行列の条件数を算出する（ステップＳ３０２）。

アンテナブランチ選択部９−２は、ブランチＰ_maxに加えて、条件数の小さいブランチから順に、第１の閾値以上の受信ＣＮ比を有するブランチを選択する（ステップＳ３０３）。すなわち、アンテナブランチ選択部９−２は、まず、最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_maxを選択し、残りのＰ−１個のブランチにおける受信ＣＮ比と第１の閾値とを比較し、第１の閾値以上の受信ＣＮ比を有するブランチを特定し、特定したブランチの中から、条件数が小さい順にブランチを選択する。

アンテナブランチ選択部９−２は、ステップＳ３０３によりＭ個のブランチを選択したか否かを判定し（ステップＳ３０４）、Ｍ個のブランチを選択したと判定した場合（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、処理を終了する。一方、アンテナブランチ選択部９−２は、ステップＳ３０４において、Ｍ個のブランチを選択していないと判定した場合（ステップＳ３０４：Ｎｏ）、第１の閾値未満かつ第２の閾値以上の受信ＣＮ比を有するブランチを、条件数の小さいものからＭ個になるまで選択する（ステップＳ３０５）。

アンテナブランチ選択部９−２は、ステップＳ３０３及びステップＳ３０５によりＭ個のブランチを選択したか否かを判定し（ステップＳ３０６）、Ｍ個のブランチを選択したと判定した場合（ステップＳ３０６：Ｙｅｓ）、処理を終了する。一方、アンテナブランチ選択部９−２は、ステップＳ３０６において、Ｍ個のブランチを選択していないと判定した場合（ステップＳ３０６：Ｎｏ）、第２の閾値未満の受信ＣＮ比を有するブランチを、条件数の小さいものからＭ個になるまで選択する（ステップＳ３０７）。これにより、Ｍ個のブランチ（最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_max、及び残りのＰ−１個のブランチのうちのＭ−１個のブランチ）が選択される。

以上のように、実施例２の受信装置１−２によれば、アンテナブランチ選択部９−２が、ブランチＰ_maxに加えて、条件数の小さいブランチから順に、第１の閾値以上の受信ＣＮ比を有するブランチを選択し、選択したブランチの数がＭ＝４個未満の場合、第１の閾値未満かつ第２の閾値以上の受信ＣＮ比を有するブランチを、条件数の小さいものからＭ＝４個になるまで選択し、選択したブランチの数がＭ＝４個未満の場合、第２の閾値未満の受信ＣＮ比を有するブランチを、条件数の小さいものからＭ＝４個になるまで選択するようにした。これにより、Ｐ＝１６個のブランチからＭ＝４個のブランチが選択される。すなわち、アンテナブランチ選択部９−２が、最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_maxを最初に選択し、そのブランチＰ_maxとの間でチャネル間相関の低いブランチを、２×２相関行列の条件数の小さいものから、第１の閾値及び第２の閾値である受信ＣＮ比に関する基準を満たすことを条件として、順番に選択するようにした。

これにより、実施例１と同様に、ＭＩＭＯ復調処理に適したブランチを、従来に比べて一層少ない演算量で選択することが可能となる。具体的には、最適なブランチの組合せを探索する従来のブランチ選択方法では、_PＣ_M通りの組合せの中から相関が最も低いものを選択する必要があるが、実施例２のブランチ選択方法では、Ｐ−１個の組合せの中から選択するだけで済むので、従来のブランチ選択方法に比べて、ブランチ選択に関わる演算量を著しく低減することが可能となる。また、行列の条件数を用いて選択を行う場合、従来のブランチ選択方法では、Ｍ＝４の最適な組合せを求めるために、４×４相関行列の条件数を１８２０通りの全組合せに対して求める必要があるが、実施例２では、２×２相関行列の条件数を、限られたＰ−１＝１６−１＝１５通りの組合せに対して求めるだけで済むから、ブランチ選択のために必要な演算量をさらに削減することができる。

また、実施例１の受信装置１−１では、受信ＣＮ比に関する１個の閾値を用いてブランチを選択するが、実施例２の受信装置１−２では、受信ＣＮ比に関する２個の閾値を用いてブランチを選択するようにした。これにより、Ｐ個のブランチの中から、受信ＣＮ比及び条件数を考慮してＭ個のブランチを選択する際に、実施例１に比べて、受信ＣＮ比及び条件数による選択基準の比重をより細かく制御し、ブランチを選択することが可能となる。例えば、条件数（相関）による選択基準を優先しながら、受信ＣＮ比も考慮したブランチを選択したり、受信ＣＮ比による選択基準を優先しながら、条件数（相関）も考慮したブランチを選択したりすることができる。

次に、実施例３について説明する。実施例３は、前述のとおり、送信アンテナ数が３以上の場合のＭＩＭＯ復調処理に適したブランチを選択する際に、３個以上の送信信号のうち２個の送信信号を選択し、１ブランチあたり３個以上のチャネル応答の中から、２個の送信信号に対応する２個のチャネル応答を選択し、２×２相関行列を用いて条件数を求め、実施例１，２と同様の手法により、ブランチを選択する例である。

ここで、例えば送信アンテナ数が３の場合、各ブランチで生成されるチャネル応答は、各送信アンテナからそのブランチの受信アンテナまでの間の３個となり、最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_maxのチャネル応答が［ｈ_Pmax,1 ｈ_Pmax,2 ｈ_Pmax,3］、ブランチｐのチャネル応答が［ｈ_p,1 ｈ_p,2 ｈ_p,3］となる。そのため、実施例１，２と同様のブランチ選択方法を実現するためには、各ブランチにおける３個のチャネル応答から２個のチャネル応答を選択する必要がある。

図４は、実施例３による受信装置の構成を示すブロック図である。この受信装置１−３は、Ａ／Ｄ変換部２、デジタル直交復調部３、ＧＩ除去部４、ＦＦＴ演算回路５、受信ＣＮ比・最大ブランチ検出部６、チャネル推定部７、アンテナブランチ選択部９−２、チャネル選択部１０、ＭＩＭＯ復調部１１、チャネル応答二乗加算部１２及び２×２相関行列条件数算出部１３を備えている。

実施例２の受信装置１−２と実施例３の受信装置１−３とを比較すると、両受信装置１−２，１−３は、Ａ／Ｄ変換部２、デジタル直交復調部３、ＧＩ除去部４、ＦＦＴ演算回路５、受信ＣＮ比・最大ブランチ検出部６、チャネル推定部７、アンテナブランチ選択部９−２、チャネル選択部１０及びＭＩＭＯ復調部１１を備えている点で同一である。これに対し、実施例３の受信装置１−３は、実施例２の受信装置１−２の２×２相関行列条件数算出部８とは異なる２×２相関行列条件数算出部１３を備え、さらに、チャネル応答二乗加算部１２を備えている点で相違する。具体的には、実施例２の２×２相関行列条件数算出部８では、最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_maxのチャネル応答［ｈ_Pmax,1 ｈ_Pmax,2］、及び残りのＰ−１個の各ブランチｐのチャネル応答［ｈ_p,1 ｈ_p,2］から２×２チャネル行列を生成し、その相関行列の条件数を算出するのに対し、実施例３の２×２相関行列条件数算出部１３では、チャネル応答二乗加算部１２により生成された、選択する送信信号の情報に基づいて、最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_maxにおける３個のチャネル応答、及び残りのＰ−１個の各ブランチｐにおける３個のチャネル応答から、２個のチャネル応答を選択し、例えば、最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_maxのチャネル応答［ｈ_Pmax,1 ｈ_Pmax,3］、及び残りのＰ−１個の各ブランチｐのチャネル応答［ｈ_p,1 ｈ_p,3］から２×２チャネル行列を生成し、その相関行列の条件数を算出する。以下、実施例３の受信装置１−３において、実施例２の受信装置１−２と共通する部分には同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。

実施例３では、図示しないＮ＝３個の送信アンテナから送信された信号は、図示しないＰ＝１６個の受信アンテナで受信され、周波数変換部２０を介して受信装置１−３に入力されるものとする。以下、送信アンテナの数Ｎ＝３を例にして説明するが、本発明は、送信アンテナの数をＮ＝３に限定するものではなく、３以上であればよく、Ｎ＝３または４であることが望ましい。

〔チャネル応答二乗加算部〕
チャネル応答二乗加算部１２は、チャネル推定部７から１６ブランチのチャネル応答を入力し、各ブランチｐのチャネル応答における各要素の２乗ｈ_p,1ｈ_p,1 ^＊，ｈ_p,2ｈ_p,2 ^＊，ｈ_p,3ｈ_p,3 ^＊を算出し、ブランチ間で加算してΣｈ_p,1ｈ_p,1 ^＊，Σｈ_p,2ｈ_p,2 ^＊，Σｈ_p,3ｈ_p,3 ^＊を求める。このとき、Σｈ_p,1ｈ_p,1 ^＊＞Σｈ_p,2ｈ_p,2 ^＊＞Σｈ_p,3ｈ_p,3 ^＊であったとすると、受信装置１−３から見た送信信号毎の受信ＣＮ比に関する品質は、送信信号１，２，３の順に良いものと判断される。そして、チャネル応答二乗加算部１２は、各ブランチｐのチャネル応答に関するブランチ間の加算結果Σｈ_p,1ｈ_p,1 ^＊，Σｈ_p,2ｈ_p,2 ^＊，Σｈ_p,3ｈ_p,3 ^＊に基づいて、選択する送信信号の情報（２個の送信信号の情報、後述する（ａ）の場合は送信信号１，３、（ｂ）の場合は送信信号１，２）を生成し、すなわち送信信号を２個選択し、選択する送信信号の情報（識別情報）を２×２相関行列条件数算出部１３に出力する。

ここで、どの送信信号を選択するか（優先的に受信するか）については、以下のように、ブランチ選択の方式が異なる。
（ａ）どの送信信号も平均的に受信するブランチ選択
（ｂ）品質の良い送信信号を優先するブランチ選択

（ａ）は、送信信号１，２，３をいずれも平均的に受信してブランチを選択する場合であり、チャネル応答二乗加算部１２により、選択する送信信号の情報として送信信号１，３が生成され出力される。これにより、最も品質の良い送信信号のチャネル応答であるｈ_p,1と最も品質の悪い送信信号のチャネル応答であるｈ_p,3とを用いることにより、実施例１，２と同様のブランチ選択処理を行うことができる。

（ｂ）は、送信信号１，２，３のうちの品質の良いものを優先して受信しブランチを選択する場合であり、チャネル応答二乗加算部１２により、選択する送信信号の情報として送信信号１，２が生成され出力される。これにより、品質の良い送信信号１，２のチャネル応答であるｈ_p,1，ｈ_p,2を用いることにより、実施例１，２と同様のブランチ選択処理を行うことができる。

〔２×２相関行列条件数算出部〕
２×２相関行列条件数算出部１３は、チャネル応答二乗加算部１２から、選択する送信信号の情報（例えば前記（ａ）の場合は送信信号１，３）を入力すると共に、チャネル推定部７から１６ブランチのチャネル応答を入力し、受信ＣＮ比・最大ブランチ検出部６から最大受信ＣＮ比ブランチ番号（Ｐ_max）を入力する。２×２相関行列条件数算出部１３は、チャネル応答二乗加算部１２から、選択する送信信号の情報として送信信号１，３（前記（ａ）の場合）を入力した場合、ブランチＰ_maxのチャネル応答［ｈ_Pmax,1 ｈ_Pmax,2 ｈ_Pmax,3］に対して送信信号１，３に関するチャネル応答［ｈ_Pmax,1 ｈ_Pmax,3］を生成し、残りの１５個のブランチｐのチャネル応答［ｈ_p,1 ｈ_p,2 ｈ_p,3］に対して送信信号１，３に関するチャネル応答［ｈ_p,1 ｈ_p,3］を生成する。そして、２×２相関行列条件数算出部１３は、以下の式により、２×２チャネル行列を生成する。式（４）は、ブランチＰ_maxのチャネル応答［ｈ_Pmax,1 ｈ_Pmax,3］及び残りのブランチｐのチャネル応答［ｈ_p,1 ｈ_p,3］から生成される２×２チャネル行列Ｈ_Pmax,pを示す。

２×２相関行列条件数算出部１３は、生成した２×２チャネル行列Ｈ_Pmax,pから、以下の式により、２×２チャネル行列Ｈ_Pmax,pの相関行列Ｒ_Pmax,pを求める。

添え字のＨは複素転置（エルミート行列）を示し、＊は複素共役を示す。

２×２相関行列条件数算出部１３は、２×２相関行列Ｒ_Pmax,pの要素ａ，ｂ，ｃ，ｄから、前記式（５）により、２×２相関行列Ｒ_Pmax,pの条件数ｃｏｎｄ（Ｒ_Pmax,ｐ）を求める。そして、２×２相関行列条件数算出部１３は、最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_maxと他の１５個のブランチｐとの間における２×２相関行列Ｒ_Pmax,pの条件数ｃｏｎｄ（Ｒ_Pmax,ｐ）をアンテナブランチ選択部９−２に出力する。２×２相関行列条件数算出部１３が出力する条件数ｃｏｎｄ（Ｒ_Pmax,ｐ）の数は１５個である。

一方、２×２相関行列条件数算出部１３は、チャネル応答二乗加算部１２から、選択する送信信号の情報として送信信号１，２（前記（ｂ）の場合）を入力した場合、ブランチＰ_maxのチャネル応答［ｈ_Pmax,1 ｈ_Pmax,2 ｈ_Pmax,3］に対して送信信号１，２に関するチャネル応答［ｈ_Pmax,1 ｈ_Pmax,2］を生成し、残りの１５個のブランチｐのチャネル応答［ｈ_p,1 ｈ_p,2 ｈ_p,3］に対して送信信号１，２に関するチャネル応答［ｈ_p,1 ｈ_p,2］を生成する。そして、２×２相関行列条件数算出部１３は、ブランチＰ_maxのチャネル応答［ｈ_Pmax,1 ｈ_Pmax,2］及び残りのブランチｐのチャネル応答［ｈ_p,1 ｈ_p,2］から生成される２×２チャネル行列Ｈ_Pmax,pを生成し、その相関行列Ｒ_Pmax,pを求め、その要素ａ，ｂ，ｃ，ｄから２×２相関行列Ｒ_Pmax,pの条件数ｃｏｎｄ（Ｒ_Pmax,ｐ）を求め、最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_maxと他の１５個のブランチｐとの間における２×２相関行列Ｒ_Pmax,pの条件数ｃｏｎｄ（Ｒ_Pmax,ｐ）をアンテナブランチ選択部９−２に出力する。

前記（ｂ）の場合、すなわち品質の良い送信信号を優先するブランチ選択を行う場合、送信信号３の品質は劣化するが、ＭＩＭＯ復調部１１が、Ｖ−ＢＬＡＳＴ等のアルゴリズムにより信号品質の良いものから順にＭＩＭＯ復調を行うときに有効となる。これは、品質の良い送信信号１，２が優先して復調された後、受信信号から復調された推定精度の高い送信信号１，２の信号レプリカを減算することで、送信信号３が検出されるからであり、送信信号３も考慮したＭＩＭＯ復調が行われるからである。

〔ブランチ選択処理〕
次に、図４に示した実施例３の受信装置１−３に備えた受信ＣＮ比・最大ブランチ検出部６、チャネル応答二乗加算部１２、２×２相関行列条件数算出部１３及びアンテナブランチ選択部９−２において、Ｐ個のブランチからＭ個（Ｐ＞Ｍ）のブランチを選択する処理のフローを示す。図５は、実施例３によるブランチ選択処理を説明するフローチャートである。

まず、チャネル応答二乗加算部１２は、Ｐ個の各ブランチｐのチャネル応答［ｈ_p,1 ｈ_p,2 ｈ_p,3］における各要素の２乗ｈ_p,1ｈ_p,1 ^＊，ｈ_p,2ｈ_p,2 ^＊，ｈ_p,3ｈ_p,3 ^＊を算出し、ブランチ間で加算してΣｈ_p,1ｈ_p,1 ^＊，Σｈ_p,2ｈ_p,2 ^＊，Σｈ_p,3ｈ_p,3 ^＊を求める（ステップＳ５０１）。そして、チャネル応答二乗加算部１２は、各ブランチｐのチャネル応答に関するブランチ間の加算結果Σｈ_p,1ｈ_p,1 ^＊，Σｈ_p,2ｈ_p,2 ^＊，Σｈ_p,3ｈ_p,3 ^＊に基づいて、選択する送信信号の情報（例えば送信信号１，３）を生成する（ステップＳ５０２）。

受信ＣＮ比・最大ブランチ検出部６は、図２に示したステップＳ２０１及び図３に示したステップＳ３０１と同様に、最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_maxを検出する（ステップＳ５０３）。そして、２×２相関行列条件数算出部１３は、最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_maxのチャネル応答［ｈ_Pmax,1 ｈ_Pmax,3］、及び残りのＰ−１個の各ブランチｐのチャネル応答［ｈ_p,1 ｈ_p,3］から２×２チャネル行列を生成し、その相関行列の条件数を算出する（ステップＳ５０４）。

アンテナブランチ選択部９−２は、図３に示したステップＳ３０３〜ステップＳ３０７と同様の処理を行い、Ｍ個のブランチ（最大受信ＣＮ比を有するブランチＰ_max、及び残りのＰ−１個のブランチのうちのＭ−１個のブランチ）を選択する（ステップＳ５０５〜ステップＳ５０９）。

尚、実施例３では、受信装置１−３は、実施例２に対応するアンテナブランチ選択部９−２を備えているが、アンテナブランチ選択部９−２の代わりに、実施例１に対応するアンテナブランチ選択部９−１を備えるようにしてもよい。この場合、図５に示したブランチ選択処理は、図３に示した実施例２のステップＳ３０３〜ステップＳ３０７と同様のステップＳ５０５〜ステップＳ５０９の代わりに、図２に示した実施例１のステップＳ２０３〜ステップＳ２０５となる。

以上のように、実施例３の受信装置１−３によれば、送信アンテナの数が３以上の場合（Ｎ≧３）に、チャネル応答二乗加算部１２が、Ｐ個の各ブランチｐのチャネル応答［ｈ_p,1 ｈ_p,2 ｈ_p,3］における各要素の２乗ｈ_p,1ｈ_p,1 ^＊，ｈ_p,2ｈ_p,2 ^＊，ｈ_p,3ｈ_p,3 ^＊を算出し、ブランチ間で加算してΣｈ_p,1ｈ_p,1 ^＊，Σｈ_p,2ｈ_p,2 ^＊，Σｈ_p,3ｈ_p,3 ^＊を求め、この加算結果に基づいて、３個以上の送信信号の中から２個の送信信号を選択するようにした。そして、２×２相関行列条件数算出部１３が、チャネル応答二乗加算部１２により選択された２個の送信信号に基づいて、ブランチＰ_maxのチャネル応答に対して２個のチャネル応答を生成し、残りのブランチｐのチャネル応答に対して２個のチャネル応答を生成し、これらのチャネル応答から２×２チャネル行列を生成し、その相関行列の条件数を求めるようにした。そして、アンテナブランチ選択部９−２が、ブランチＰ_maxに加えて、閾値を用いて受信ＣＮ比の大きさを考慮しながら、最大受信ＣＮ比を有するブランチとの間でチャネル間相関が低いブランチを２×２相関行列の条件数の小さいものから順番に選択するようにした。

これにより、送信アンテナの数が３以上の場合であっても、実施例１，２と同様に、２×２チャネル行列を用いて条件数を求めることができ、ＭＩＭＯ復調処理に適したブランチを、従来に比べて一層少ない演算量で選択することが可能となる。

１ 受信装置
２ Ａ／Ｄ変換部
３ デジタル直交復調部
４ ＧＩ除去部
５ ＦＦＴ演算回路
６ 受信ＣＮ比・最大ブランチ検出部
７ チャネル推定部
８，１３ ２×２相関行列条件数算出部
９ アンテナブランチ選択部
１０ チャネル選択部
１１ ＭＩＭＯ復調部
１２ チャネル応答二乗加算部
２０ 周波数変換部
３１ 移動中継車
３２ 送信ポイント
３３ 受信ポイント
３４ 光ファイバー
３５ スイッチングセンター
３６ 復調装置
３７ Ｅ／Ｏ変換器
３８ Ｏ／Ｅ変換器

Claims (7)

1. 複数の送信アンテナから送信された信号を複数の受信アンテナで受信し、前記受信アンテナ毎に、前記複数の受信アンテナのうちの１個の受信アンテナと前記複数の送信アンテナとの間のチャネル応答を、前記受信アンテナに対応するブランチのチャネル応答として求め、複数のブランチのうちの所定数のブランチを選択し、前記選択したブランチの信号及びチャネル応答を用いてＭＩＭＯ復調を行う受信装置において、
   前記ブランチの信号に基づいてブランチ毎の受信ＣＮ比を検出し、最大受信ＣＮ比を有するブランチを検出する受信ＣＮ比・最大ブランチ検出部と、
   前記最大受信ＣＮ比を有するブランチのチャネル応答、及び前記最大受信ＣＮ比を有するブランチ以外の残りのブランチのチャネル応答から、２行２列のチャネル応答の要素からなる２×２チャネル行列を生成し、前記２×２チャネル行列の相関行列を求め、前記相関行列に基づいて、前記残りのブランチ毎に、前記最大受信ＣＮ比との間の相関を示す条件数を算出する２×２相関行列条件数算出部と、
   前記受信ＣＮ比・最大ブランチ検出部により検出された残りのブランチの受信ＣＮ比、及び、前記２×２相関行列条件数算出部により算出された残りのブランチの条件数に基づいて、前記最大受信ＣＮ比を有するブランチを含む前記所定数のブランチを選択するブランチ選択部と、
   を備えたことを特徴とする受信装置。
2. 請求項１に記載の受信装置において、
   前記ブランチ選択部は、
   前記最大受信ＣＮ比を有するブランチに加えて、予め設定された第１の閾値以上の受信ＣＮ比を有するブランチのうち前記条件数が小さい順のブランチを、前記所定数を満たすまで選択する、ことを特徴とする受信装置。
3. 請求項２に記載の受信装置において、
   前記ブランチ選択部は、
   前記選択したブランチが前記所定数に満たない場合、前記第１の閾値未満の受信ＣＮ比を有するブランチのうち前記条件数が小さい順のブランチを、前記所定数を満たすまで選択する、ことを特徴とする受信装置。
4. 請求項２に記載の受信装置において、
   前記ブランチ選択部は、
   前記選択したブランチが前記所定数に満たない場合、前記第１の閾値未満、かつ予め設定された第２の閾値以上（前記第２の閾値は前記第１の閾値よりも小さい値とする）の受信ＣＮ比を有するブランチのうち前記条件数が小さい順のブランチを、前記所定数を満たすまで選択する、ことを特徴とする受信装置。
5. 請求項４に記載の受信装置において、
   前記ブランチ選択部は、
   前記選択したブランチが前記所定数に満たない場合、前記第２の閾値未満の受信ＣＮ比を有するブランチのうち前記条件数が小さい順のブランチを、前記所定数を満たすまで選択する、ことを特徴とする受信装置。
6. 請求項１から５までのいずれか一項に記載の受信装置において、
   さらに、チャネル応答二乗加算部を備え、
   前記チャネル応答二乗加算部は、前記ブランチのチャネル応答における、前記受信アンテナと前記複数の送信アンテナとの間のそれぞれの要素を２乗し、前記全てのブランチ間で、同じ送信アンテナについてのチャネル応答の前記２乗の結果を加算して、前記送信アンテナからの送信信号の受信ＣＮ比に関する品質を示す加算結果を求め、前記加算結果に基づいて、前記複数の送信アンテナからの送信信号のうちの２つの送信信号を識別する情報を生成し、
   前記２×２相関行列条件数算出部は、
   前記チャネル応答二乗加算部により生成された２つの送信信号を識別する情報に基づいて、前記最大受信ＣＮ比を有するブランチにおける前記２つの送信信号に対応するチャネル応答を生成し、前記残りのブランチにおける前記２つの送信信号に対応するチャネル応答を生成し、これらのチャネル応答から、２行２列のチャネル応答の要素からなる２×２チャネル行列を生成し、前記２×２チャネル行列の相関行列を求め、前記相関行列に基づいて、前記残りのブランチ毎に、前記最大受信ＣＮ比との間の相関を示す条件数を算出する、ことを特徴とする受信装置。
7. 請求項１から６までのいずれか一項に記載の受信装置において、
   前記受信ＣＮ比を受信電力とし、前記受信電力は、前記受信アンテナにて受信した信号を周波数変換する際の自動利得制御が行われる前の信号に基づいて検出される、ことを特徴とする受信装置。

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