JP5568373B2 - Ｍｉｍｏ受信機の信号検出方法およびその装置 - Google Patents

Description

本発明は多入力多出力（ＭＩＭＯ：Ｍｕｌｔｉ−ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ−ｏｕｔｐｕｔ）技術に関し、特に、ＭＩＭＯシステムにおける受信機の信号検出方法およびその装置に関する。

通信技術の発展により、伝送レート、性能およびシステムサービス容量などの面で、無線通信システムに対する要求がさらに高まっている。ＭＩＭＯに基づく移動通信システム、即ちＭＩＭＯシステムでは、送信側、受信側ともマルチアンテナ構成を採用することで、システム容量、データ伝送の信頼性、および周波数利用効率を倍的に向上でき、高い伝送レートおよび大きなシステムサービス容量の要求が満たされる。これにより、空間ダイバーシティ利得または多重化利得を十分に利用して、通信システムの性能を向上させることができる。従って、ＭＩＭＯシステムに関連する技術、即ちＭＩＭＯ技術は、既に現在の移動通信分野の研究の焦点の１つになっている。

ＭＩＭＯシステムにおいて、チャネル環境の違いによって、送信機は空間分割多重（ＳＤＭ：Ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）、時空間符号化（ＳＴＣ：ｓｐａｃｅ ｔｉｍｅ ｃｏｄｉｎｇ）、および時空間合成送信などの技術を用いて、複数の送信アンテナから無線信号を同時に送信し、システムの伝送レートおよび伝送性能を向上させることができる。

ここで、空間多重技術は、高信号対雑音比の条件で、チャネル情報に依存せずに、チャネル容量を大幅に向上させることができる。典型的な空間多重技術として、ＢＬＡＳＴ（Ｂｅｌｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ Ｌａｙｅｒｅｄ Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ）技術がある。この技術では、複数の送信アンテナで独立してデータを送信し、送信アンテナと受信アンテナとの間の各チャネルが互いに影響せず、且つ冗長情報も存在しない。そのため、ＢＬＡＳＴ技術は、本当の意味での高速通信を実現することができる。ＢＬＡＳＴ技術の重要なブランチには、Ｄ−ＢＬＡＳＴ（Ｄｉａｇｏｎａｌ Ｂｅｌｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ Ｌａｙｅｒｅｄ Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ）技術や、簡略化ＢＬＡＳＴの形式であるＶ−ＢＬＡＳＴ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ−Ｂｅｌｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ Ｌａｙｅｒｅｄ Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ）技術が含まれる。ここで、Ｖ−ＢＬＡＳＴ技術は、既に第３世代および第４世代移動通信システムで高データレートを実現し、伝送品質を向上させる重要な方途になっている。

Ｖ−ＢＬＡＳＴ技術を用いる移動通信システムでは、受信機が、自局の複数の受信アンテナを介して無線信号を受信した後に、受信された信号を所定の方法で検出し、その中から最適信号を検索して、送信機から受信機への信号とする。伝統的な受信機の信号検出方法の１つとして、最尤法がある。最尤法のルールとして、受信された全ての信号から、受信された信号と可能な候補シーケンスとのユークリッド距離が最小となる信号シーケンスを検索して最適解とする。具体的に、最尤法の最適解は下記の数式１で表される。

ここで、

は受信機で検出された最適シーケンスを表し、Ｐは変調多値数であり、Ｎは送信アンテナ数であり、Ｐ^Ｎは全ての可能な候補シーケンス集合であり、

は受信機で受信された信号ベクトルであり、Ｈはチャネル行列であり、ｓは送信機で送信された信号ベクトルである。言い換えれば、最尤法は、受信機で変調されたＰ^Ｎ個の候補シーケンスから最適シーケンスを選択するものである。

一般的に、送信アンテナ数と受信アンテナ数とが同じであるとすると、最尤法の複雑度は、

で表される。ここからわかるように、最尤法を用いる場合、受信機の信号検出の複雑度は、アンテナ数に従って指数的に増える。送信アンテナ数、受信アンテナ数とも４以下の低次ＭＩＭＯシステムでは、このような複雑度が容認されるが、アンテナ数が比較的多い高次ＭＩＭＯシステムについて、受信機の信号検出の複雑度は驚くほど多くなる。例えば、送信アンテナ数、受信アンテナ数とも８であるＭＩＭＯシステムについて、仮に、四位相偏移（ＱＰＳＫ）変調方式を用い、即ちＰ＝４であるとすると、最尤法を用いる場合、受信機の信号検出の複雑度は、

になる。

上記の分析からわかるように、高次ＭＩＭＯシステムにおいて、最尤法を用いて受信機の信号検出を行う複雑度は大きすぎる。しかし、伝送性能、信頼性およびシステム容量の面での大きな優位性から、高次ＭＩＭＯシステムは必然的な流れになるが、受信機の信号検出の高複雑度が既に高次ＭＩＭＯシステムの実用化の障害になっている。そのため、現在、低複雑度の受信機の信号検出手段が必要となる。

本発明は、比較的低い複雑度を有するＭＩＭＯ受信機の信号検出方法を提供している。

本発明に係るＭＩＭＯ受信機の信号検出方法において、
チャネル行列に対して所定のグループ数で直交グルーピングを行い、直交グルーピングして得られた各送信アンテナグループに対応する等価受信信号をそれぞれ抽出し、
抽出された各送信アンテナグループに対応する等価受信信号から少なくとも１つの候補信号シーケンスを選択し、
各送信アンテナグループにおいて選択された候補信号シーケンスと、他の送信アンテナグループにおいて選択された候補信号シーケンスとを、全ての送信アンテナグループについて組合せ、全ての組合せの中から最適と判断される推定信号シーケンスを最終信号検出結果に決定する、ことを含む。

また、前記チャネル行列に対して所定のグループ数で直交グルーピングを行い、直交グルーピングして得られた各送信アンテナグループに対応する等価受信信号をそれぞれ抽出することは、
所定のグループ数でチャネル行列をグルーピングし、各送信アンテナグループのサブチャネル行列および前記サブチャネル行列に対応する直交行列を得、
処理されていない送信アンテナグループのうち１つを現在のグループとして選択し、現在のグループのサブチャネル行列に対応する直交化行列を用いて、現在のグループ以外のグループによる現在のグループのサブチャネル行列への干渉を除去して、現在のグループに対応する等価受信信号を得、
処理されていない送信アンテナグループがあると決定された場合、前記処理されていない送信アンテナグループのうち１つを現在のグループとして選択する処理に戻る、ことを含む。

好ましくは、前記チャネル行列に対して所定のグループ数で直交グルーピングを行う前に、チャネル行列における各列要素のノルムの大きさに従って、前記チャネル行列における各列要素を並べ替えてから、並べ替え結果に対して前記直交グルーピング処理を実行する、ことをさらに含む。

また、各送信アンテナグループのサブチャネル行列のうち、少なくとも２つのグループのサブチャネル行列に含まれる要素の列数は異なり、または、各送信アンテナグループのサブチャネル行列に含まれる要素の列数はいずれも同じである。

また、前記抽出された各送信アンテナグループに対応する等価受信信号から少なくとも１つの候補信号シーケンスを選択することは、
抽出された各送信アンテナグループに対応する等価受信信号と、推定された各送信アンテナグループに対応する等価受信信号シーケンスとのユークリッド距離が最小となるＬ個の信号を、前記候補信号シーケンスとして選択することを含み、
ここで、Ｌは所定の候補信号シーケンス数であり、且つ

であり、

であり、Ｐは変調多値数であり、Ｎは送信アンテナ数であり、ｇは前記所定のグループ数である。

また、前記抽出された各送信アンテナグループに対応する等価受信信号と、推定された各送信アンテナグループに対応する等価受信信号シーケンスとのユークリッド距離が最小となるＬ個の信号を選択することは、
最尤法、適応生き残りシンボルレプリカ候補選択法、ＱＲＤ−ＭＬＤアルゴリズムのいずれかを用いて、抽出された各送信アンテナグループに対応する等価受信信号の中から、受信機で受信された信号と、推定された各送信アンテナグループに対応する等価受信信号シーケンスとのユークリッド距離が最小となるＬ個の信号を選択する、ことを含む。

また、前記全ての組合せの中から最適と判断される推定信号シーケンスを最終信号検出結果に決定することは、
全ての送信アンテナグループについて組合せて得られた各推定信号シーケンスと受信機で受信された信号とのユークリッド距離を算出し、最小なユークリッド距離となる推定信号シーケンスを前記最終信号検出結果に決定する、ことを含む。

好ましくは、前記抽出された各送信アンテナグループに対応する等価受信信号から少なくとも１つの候補信号シーケンスを選択した後に、各送信アンテナグループの候補信号シーケンスをユークリッド距離の昇順にそれぞれ並べ替えることをさらに含み、
前記各送信アンテナグループにおいて選択された候補信号シーケンスと、他の送信アンテナグループにおいて選択された候補信号シーケンスとを、全ての送信アンテナグループについて組合せた後に、各送信アンテナグループの最後から（Ｌ−ｎ）個の候補信号シーケンスで構成された推定信号シーケンスを削除し、残りの推定信号シーケンスに対して、前記全ての組合せの中から最適と判断される推定信号シーケンスを最終信号検出結果に決定する処理を実行することをさらに含み、ここで、ｎは所定の候補信号シーケンス選択数であり、Ｌは所定の候補信号シーケンス数であり、且つ

であり、Ｐは変調多値数であり、Ｎは送信アンテナ数であり、ｇは前記所定のグループ数である。

また、本発明は、比較的低い複雑度を有するＭＩＭＯ受信機の信号検出装置を提供している。

本発明に係るＭＩＭＯ受信機の信号検出装置において、
チャネル行列に対して所定のグループ数で直交グルーピングを行い、直交グルーピングをして得られた各送信アンテナグループに対応する等価受信信号をそれぞれ抽出するグルーピングモジュールと、
抽出された各送信アンテナグループに対応する等価受信信号から少なくとも１つの候補信号シーケンスを選択する候補信号シーケンス決定モジュールと、
各送信アンテナグループにおいて選択された候補信号シーケンスと、他の送信アンテナグループにおいて選択された候補信号シーケンスとを、全ての送信アンテナグループについて組合せ、全ての組合せの中から最適と判断される推定信号シーケンスを最終信号検出結果に決定する最適信号シーケンス決定モジュールと、を含む。

好ましくは、当該装置は、所定のグループ数および所定の候補信号シーケンス数を記憶する記憶モジュールをさらに含む。

１つの実施例において、前記グルーピングモジュールは、
前記記憶モジュールから所定のグループ数を読み取り、読み取られたグループ数でチャネル行列をグルーピングし、各送信アンテナグループのサブチャネル行列および前記サブチャネル行列に対応する直交行列を得るチャネルグルーピングサブモジュールと、
処理されていない送信アンテナグループのうち１つを現在のグループとして選択し、現在のグループのサブチャネル行列に対応する直交行列を用いて、現在のグループ以外のグループによる現在のグループのサブチャネル行列への干渉を除去して、現在のグループに対応する等価受信信号を得る干渉除去サブモジュールと、
処理されていない送信アンテナグループがあると決定された場合、次の送信アンテナグループに移行して前記処理を実行するよう前記干渉除去サブモジュールに通知するグルーピング結果決定サブモジュールと、を含む。

好ましくは、前記グルーピングモジュールは、チャネル行列における各列要素のノルムの大きさに従って、前記チャネル行列における各列要素を並べ替え、並べ替え結果を前記チャネルグルーピングサブモジュールに出力する並べ替えサブモジュールをさらに含む。

また、前記候補信号シーケンス決定モジュールは、記憶モジュールから候補信号シーケンス数Ｌを読み取り、抽出された各送信アンテナグループに対応する等価受信信号と、推定された各送信アンテナグループに対応する等価受信信号シーケンスとのユークリッド距離が最小となるＬ個の信号を、前記候補信号シーケンスとして選択し、ここで、

であり、

であり、Ｐは変調多値数であり、Ｎは送信アンテナ数であり、ｇは前記所定のグループ数である。

１つの実施例において、前記最適信号シーケンス決定モジュールは、
各送信アンテナグループにおいて選択された候補信号シーケンスと、他の送信アンテナグループにおいて選択された候補信号シーケンスとを、全ての送信アンテナグループについて組合せて、推定信号シーケンスを得る信号組合せサブモジュールと、
全ての送信アンテナグループについて組合せて得られた各推定信号シーケンスと受信された信号とのユークリッド距離が最小となる推定信号シーケンスを前記最終信号検出結果に決定する最適信号シーケンス出力サブモジュールと、を含む。

好ましくは、当該装置は、前記候補信号シーケンス決定モジュールで選択された各送信アンテナグループの候補信号シーケンスを受信し、各送信アンテナグループの候補信号シーケンスをユークリッド距離の昇順にそれぞれ並べ替え、並べ替えられた各送信アンテナグループの候補信号シーケンスを前記信号組合せサブモジュールに出力する信号並べ替えモジュールをさらに含み、
前記最適信号シーケンス決定モジュールは、各送信アンテナグループの最後から（Ｌ−ｎ）個の候補信号シーケンスで構成された推定信号シーケンスを削除し、選別された推定信号シーケンスを前記最適信号シーケンス出力サブモジュールに出力する信号選別サブモジュールをさらに含み、ここで、ｎは所定の候補信号シーケンス選択数であり、Ｌは所定の候補信号シーケンス数であり、且つ

であり、

であり、Ｐは変調多値数であり、Ｎは送信アンテナ数であり、ｇは前記所定のグループ数である。

上記の解決手段からわかるように、本発明によれば、受信機の信号検出過程中の複雑度を効果的に低減することができる。具体的に、本発明では、所定のグループ数でチャネル行列を若干の直交グループに分けることにより、グルーピングされた信号が最初の高次行列から少なくとも２つの低次行列に転換され、即ち、信号の次数が低減され、根本から後続ステップの処理複雑度が低減される。また、本発明では、各低次行列から性能の比較的よい少なくとも１つの候補信号シーケンスをそれぞれ選択して、全ての候補信号シーケンスを用いて最適信号シーケンスを得ることにより、各低次行列から選択された候補信号シーケンスの数が２以上である場合、組合せてほぼ理想的な最適信号シーケンスを得る可能性が非常に大きくなるため、本発明に係る受信機の信号検出の性能を確実に保証することができる。

本発明に係るＭＩＭＯ受信機の信号検出方法の例示的なフローチャートである。 本発明に係るＭＩＭＯ受信機の信号検出装置の例示的な構成図である。 本発明の実施例に係るＭＩＭＯ受信機の信号検出方法のフローチャートである。 本発明の実施例に係るＭＩＭＯ受信機の信号検出装置の構成を示す図である。

本発明の目的、解決手段をさらに明確にするために、以下、図面を参照して実施例を挙げながら、本発明をさらに詳しく説明する。

本発明では、受信機の信号検出を行う過程において、まず、チャネル行列に対して直交グルーピングを行って、各グループの信号から少なくとも１つの候補信号シーケンスを選択してから、選択された候補信号シーケンスを用いて最適信号シーケンスを決定する。

図１は、本発明に係るＭＩＭＯ受信機の信号検出方法の例示的なフローチャートである。図１を参照すると、当該方法は下記のステップを含む。

ステップ１０１で、チャネル行列に対して所定のグループ数で直交グルーピングを行い、直交グルーピングして得られた各送信アンテナグループに対応する等価受信信号をそれぞれ抽出する。

ステップ１０２で、抽出された各送信アンテナグループに対応する等価受信信号から少なくとも１つの候補信号シーケンスを選択する。

ステップ１０３で、各送信アンテナグループにおいて選択された候補信号シーケンスと、他の送信アンテナグループにおいて選択された候補信号シーケンスとを、全ての送信アンテナグループについて組合せ、全ての組合せの中から最適と判断される推定信号シーケンスを最終信号検出結果に決定する。

図２は、本発明に係る受信機の信号検出装置の例示的な構成図である。図２を参照すると、当該装置は、チャネル行列に対して所定のグループ数で直交グルーピングを行い、直交グルーピングして得られた各送信アンテナグループに対応する等価受信信号をそれぞれ抽出するグルーピングモジュールと、抽出された各送信アンテナグループに対応する等価受信信号から少なくとも１つの候補信号シーケンスを選択する候補信号シーケンス決定モジュールと、各送信アンテナグループにおいて選択された候補信号シーケンスと、他の送信アンテナグループにおいて選択された候補信号シーケンスとを、全ての送信アンテナグループについて組合せ、全ての組合せの中から最適と判断される推定信号シーケンスを最終信号検出結果に決定する最適信号シーケンス決定モジュールと、を含む。

本発明では、所定のグループ数でチャネル行列を若干の直交グループに分けることにより、グルーピングされた信号が最初の高次行列から少なくとも２つの低次行列に転換され、即ち、信号の次数が低減され、根本から後続ステップの処理複雑度が低減される。また、本発明では、各低次行列から性能の比較的よい少なくとも１つの候補信号シーケンスをそれぞれ選択して、全ての候補信号シーケンスを用いて最適信号シーケンスを得ることにより、各低次行列から選択された候補信号シーケンスの数が２以上である場合、組合せてほぼ理想的な最適信号シーケンスを得る可能性が非常に大きくなるため、本発明に係る受信機の信号検出の性能を確実に保証することができる。

以下、本発明に係る受信機の信号検出の手段を詳しく説明する。

図３は、本発明の実施例に係るＭＩＭＯ受信機の信号検出方法のフローチャートを示す。図３を参照すると、当該方法は下記のステップを含む。

ステップ３０１で、チャネル行列に対して所定のグループ数で直交グルーピングを行い、直交グルーピングして得られた各送信アンテナグループに対応する等価受信信号をそれぞれ抽出する。

一般的に、送信アンテナ数または受信アンテナ数が８以上のシステムを高次ＭＩＭＯシステムと呼び、送信アンテナ数、受信アンテナ数とも４以下のシステムを低次ＭＩＭＯシステムと呼ぶ。従って、本ステップにおいて、送信アンテナ数または受信アンテナ数に基づいて直交グルーピングのグループ数を予め設定する。仮に、予め設定されたグループ数がｇグループであるとする。受信機での信号を高次行列から低次行列に転換させるために、ｇ≧２にする。

ここで、ＱＲ分解または特異値分解（ＳＶＤ：ｓｉｎｇｕｌａｒ ｖａｌｕｅ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）などの方式で直交グルーピングを行うようにしてよい。具体的に、本ステップの直交グルーピングは以下の処理を含む。

１、所定のグループ数でチャネル行列をグルーピングし、各送信アンテナグループのサブチャネル行列および各グループのサブチャネル行列に対応する直交行列を得る。説明の便宜上、以下では送信アンテナグループをグループと略称する。グルーピングされた後、第iグループのサブチャネル行列は

であり、Ｈ_ｉはチャネル行列Ｈのi列目であり、ｈ_ｉに対応する直交行列ｓ_ｉはＫ×１の列ベクトルであり、ここで、Ｋ＝Ｎ／ｇである。

２、処理されていないグループのうち１つを現在のグループとして選択し、仮に、現在のグループのサブチャネル行列信号は第iグループのサブチャネル行列信号であるとし、行列

を構成し、即ち、

はチャネル行列Ｈからi列目のＨ_ｉを抽出して構成された行列であり、ここで、

である。

３、構成された行列

をＱＲ分解またはＳＶＤ分解することにより、現在のグループ以外のグループによる現在のグループへの干渉を除去する。ＱＲ分解を用いると、

を得、ここで、Ｒは三角行列であり、Ｑはユニタリ行列であり、そして、行列Ｖ＝Ｑにする。ＳＶＤ分解を用いると、

を得、ここで、ＵとＶはユニタリ行列であり、Ｓは三角行列である。その後、行列Ｖの（Ｎ−Ｎ／ｇ＋１）行目からＮ行目の要素を用いてロー行列Ｖ_ｊを構成する。

４、ロー行列Ｖ_ｊを用いて現在のグループの低次サブシステム信号を得る。具体的に、直交分解の性質からわかるように、

であるため、

である。そのうちの非零要素を保留すると、

を得ることができる。ここで、

は第iグループの等価送信信号を表し、即ち

であり、

は第iグループの信号の等価チャネル行列であり、

は第iグループの信号の等価サブシステム受信信号であり、

は第iグループに対応する等価雑音である。ここでの

は、第iグループに対応する等価受信信号と呼ばれてもよい。ここでの処理について、等価受信信号の抽出処理を実行すると理解するようにしてよい。

５、このときの

である場合、本ステップの直交グルーピング処理が完成し、そうでない場合、

にして、前述の２の処理から次のグループに対して処理を行う。

全てのグループの信号に対して直交グルーピングを行った後、Ｋ×１の列ベクトルである

、Ｋ×Ｋの行列である

、Ｋ×１の列ベクトルである

、Ｋ×１の列ベクトルである

を得ることができる。このように、本来のＮ×Ｍの高次ＭＩＭＯシステムがｇ個のＫ×Ｋの低次ＭＩＭＯシステムに転換されるようになる。

例えば、送信アンテナ数Ｎ、受信アンテナ数Ｍとも８である場合、ｇ＝２にしてもよい。このとき、直交グルーピングを行って、Ｋ＝Ｎ／ｇ＝８／２＝４を得ることができる。このように、本来の８×８のチャネル行列を２つの４×４の等価チャネル行列に転換することができ、即ち、８×８の高次ＭＩＭＯシステムが２つの４×４の低次ＭＩＭＯシステムに等価する。

上記は順次グルーピング方式であるが、本ステップのグルーピング処理を実行する前に、チャネル行列における各列のノルムの大きさに従って、各送信アンテナに対応する信号を並べ替えてから、並べ替えられたチャネル行列に対して前述のグルーピング処理を実行するようにしてもよい。また、本実施例では、不均一グルーピング方式を用いてグルーピングを実現するようにしてもよい。即ち、少なくとも２つのグループのサブチャネル行列に含まれる要素の列数は異なる。このような不均一グルーピング方式は、順次グルーピング方式および並べ替えグルーピング方式と組合せて使用されるようにしてよい。

ステップ３０２で、ユークリッド距離に基づいて、各送信アンテナグループに対応する等価受信信号から少なくとも１つの候補信号シーケンスを選択する。

本ステップでは、まず、候補信号シーケンス数をＬにしてから、直交グルーピングして得られた各低次サブシステム信号から、受信された信号と、推定された第iグループに対応する等価受信信号シーケンス

とのユークリッド距離が最小となるＬ個の候補信号シーケンスを検索するようにしてもよい。ここで、

であり、Ｐは変調多値数であり、

である。

ここで、Ｌ個の候補信号シーケンスを検索する際に、本分野で知られた最尤法、適応生き残りシンボルレプリカ候補選択法（ＡＳＥＳＳ：ａｄａｐｔｉｖｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｒｖｉｖｉｎｇ ｓｙｍｂｏｌ ｒｅｐｌｉｃａ ｃａｎｄｉｄａｔｅ）、およびＱＲＤ−ＭＬＤアルゴリズム（ＱＲ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｍ−ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）などを用いるようにしてよい。

最尤法について、各グループの信号における各列要素を走査し、受信された信号

とのユークリッド距離が最小となるＬ個の列要素を検索して候補信号シーケンスとする。

ＱＲＤ−ＭＬＤアルゴリズムについて、その処理は以下の通りである。

まず、現在のグループが第iグループであるとすると、前述のステップ３０１の第iグループの信号の等価チャネル行列

をＱＲ分解し、即ち

にする。そして、各グループに対応する受信された信号の左から

を乗じて、

を得る。ここで、

は第iグループに対応する受信された信号であり、

の転置であり、

は第iグループに対応する受信信号シーケンスであり、

はガウス雑音である。このように、Ｌ個の候補信号シーケンス

を得ることができる。

いずれのアルゴリズムを用いても、Ｌ個の候補信号シーケンス

を得ることができる。ここで、

は、第iグループに対応する候補シーケンスにおけるｊ列目のベクトルを表す。

ステップ３０３では、各グループの候補信号シーケンスと、他の全てのグループの候補信号シーケンスとを、全ての送信アンテナグループについて組合せて、推定信号シーケンスを得る。

具体的に、第iグループのＬ個の候補信号シーケンスと、第１グループから第（i−１）グループ、および第（i＋１）グループから第ｇグループの各候補信号シーケンスとをそれぞれ組合せて、

個の推定信号シーケンスを得る。そして、各推定信号シーケンスの次元数は、送信アンテナ数Ｎに等しい。

ステップ３０４で、ユークリッド距離に基づいて、組合せられた推定信号シーケンスから最適な推定信号シーケンスを選択して、最適信号シーケンスとする。

本ステップでは、各推定信号シーケンスと、受信された信号とのユークリッド距離を算出し、最小なユークリッド距離に対応する推定信号シーケンスを最適信号シーケンスに決定し、即ち、最終信号検出結果を得る。

上記のステップ３０３と３０４と共にグループ間横断検索と呼ぶことができる。

また、本実施例では、まず、最適信号シーケンスとして選択される確率が比較的に低い若干の推定信号シーケンスを排除し、残りの推定信号シーケンスから対応のユークリッド距離を走査して、最適信号シーケンスを検索するようにしてもよい。具体的に、以下の通りに実行してもよい。ステップ３０２で候補信号シーケンスを選択した後に、各グループの候補信号シーケンスを対応のユークリッド距離の昇順にそれぞれ並べ替える。その後、ステップ３０３で推定信号シーケンスを組合せる際、各グループの最後から（Ｌ−ｎ）個の候補信号シーケンスで構成された推定信号シーケンスを削除する。ここで、ｎは所定の候補信号シーケンスの選択数であり、シミュレーション方式で具体的な数値を決定するようにしてよい。最後に、残りの推定信号シーケンスに対して、ステップ３０４の処理を実行して、最適信号シーケンスを選択する。例えば、ｇ＝２、変調方式はＱＰＳＫ、Ｌ＝８、ｎ＝５であり、即ち、直交グルーピングを行った後、２つの低次ＭＩＭＯサブシステムを得、各サブシステムごとに８つの候補信号シーケンスを出力するとすると、

個の推定信号シーケンスを得ることができる。この６４個の推定信号シーケンスから、それぞれ第１グループにおいて対応のユークリッド距離が最大となる５つの候補信号シーケンスと、第２グループにおいて対応のユークリッド距離が最大となる５つの候補信号シーケンスとによって構成された２５個の推定信号シーケンスを排除する必要がある。このとき、３９個の推定信号シーケンスが残っている。ステップ３０４の処理を介して各残りの推定信号シーケンスに対応するユークリッド距離を算出して、ユークリッド距離が最小となるものを最適信号シーケンスとして選択し、最終信号検出結果を得る。

上記の説明からわかるように、このような推定信号シーケンスを選別排除する方式では、最適信号シーケンスとして選択される確率が非常に小さい推定信号シーケンスを事前に排除し、排除された推定信号シーケンスに対して対応のユークリッド距離を算出する処理を省略することができ、本実施例に係る受信機の信号検出過程の複雑度をさらに低減することができる。

また、本実施例のいかなる方式でも、システムおよび変調方式が決定された後、チャネルにとって雑音が一定になるため、本実施例に係る受信機の信号検出の複雑度もそれに応じて一定になる。これは、本実施例の上記解決手段をハードウェアで実施することにとても有利である。

図４は、本発明の実施例に係るＭＩＭＯ受信機の信号検出装置の構成を示す図である。図４を参照すると、当該装置は、記憶モジュールと、グルーピングモジュールと、候補信号シーケンス決定モジュールと、最適信号シーケンス決定モジュールと、を含む。

ここで、記憶モジュールは、所定のグループ数および候補信号シーケンス数を記憶する。

グルーピングモジュールは、記憶モジュールから所定のグループ数を読み取り、読み取られたグループ数でチャネル行列をグルーピングし、各グループのサブチャネル行列および各グループのサブチャネル行列に対応する直交行列を得るチャネルグルーピングサブモジュールと、処理されていないグループのうち１つを現在のグループとして選択し、現在のグループのサブチャネル行列に対応する直交行列を用いて、ＱＲ分解またはＳＶＤ分解などの直交分解方式を介して、他のグループによる現在のグループのサブチャネル行列への干渉を除去して、現在のグループに対応する等価受信信号を得る干渉除去サブモジュールと、処理されていないグループがあると決定された場合、次のグループに移行して前述の処理を実行するよう干渉除去サブモジュールに通知し、また、現在のグループに対応する送信信号シーケンスおよびロー行列を用いて、現在のグループに対応する低次サブシステム信号を得られるグルーピング結果決定サブモジュールと、を含む。さらに、本実施例に係るグルーピングモジュールは、チャネル行列における各列のノルムの大きさに従って、チャネル行列における各列要素を並べ替え、並べ替え結果をチャネルグルーピングサブモジュールに出力する並べ替えサブモジュールを含むようにしてもよい。また、チャネルグルーピングサブモジュールは、不均一グルーピング方式を用いてグルーピングするようにしてもよい。

候補信号シーケンス決定モジュールは、記憶モジュールから候補信号シーケンス数Ｌを読み取り、抽出された各送信アンテナグループに対応する等価受信信号と、推定された各グループに対応する等価受信信号シーケンスとのユークリッド距離が最小となるＬ個の信号を候補信号シーケンスとして選択する。

最適信号シーケンス決定モジュールは、各グループの候補信号シーケンスと、他の全てのグループの候補信号シーケンスとを、全ての送信アンテナグループについて組合せて、推定信号シーケンスを得る信号組合せサブモジュールと、全ての送信アンテナグループについて組合せて得られた各推定信号シーケンスと受信された信号とのユークリッド距離が最小となる推定信号シーケンスを前記最終信号検出結果に決定する最適信号シーケンス出力サブモジュールと、を含む。

また、図４の点線に示すように、本実施例に係る受信機の信号検出装置は、候補信号シーケンス決定モジュールで選択された各グループの候補信号シーケンスを受信し、各グループの候補信号シーケンスを対応のユークリッド距離の昇順にそれぞれ並べ替え、並べ替えられた各グループの候補信号シーケンスを、最適信号シーケンス決定モジュールにおける信号組合せサブモジュールに出力する信号並べ替えモジュールをさらに含むようにしてもよい。それに応じて、最適信号シーケンス決定モジュールは、各グループの最後から（Ｌ−ｎ）個の候補信号シーケンスで構成された推定信号シーケンスを削除し、選別された推定信号シーケンスを、最適信号シーケンス決定モジュールにおける最適信号シーケンス出力サブモジュールに出力する信号選別サブモジュールをさらに含み、ここで、ｎは所定の候補信号シーケンスの選択数である。

上記は、本発明の好ましい実施例にすぎず、本発明の保護範囲を限定するものではない。本発明の精神と原則内で行われる種々の修正、均等置換え、改善などは全て本発明の保護範囲内に含まれるべきである。

Claims (12)

1. ＭＩＭＯ受信機の信号検出方法であって、
   チャネル行列に対して所定のグループ数で直交グルーピングを行い、直交グルーピングして得られた各送信アンテナグループに対応する等価受信信号をそれぞれ抽出し、
   抽出された各送信アンテナグループに対応する等価受信信号から少なくとも１つの候補信号シーケンスを選択し、
   各送信アンテナグループにおいて選択された候補信号シーケンスと、他の送信アンテナグループにおいて選択された候補信号シーケンスとを、全ての送信アンテナグループについて組合せ、全ての組合せの中から最適と判断される推定信号シーケンスを最終信号検出結果に決定する、
   ことを含み、
   前記チャネル行列に対して所定のグループ数で直交グルーピングを行い、直交グルーピングして得られた各送信アンテナグループに対応する等価受信信号をそれぞれ抽出することは、
   所定のグループ数でチャネル行列をグルーピングし、各送信アンテナグループのサブチャネル行列および前記サブチャネル行列に対応する直交行列を得、
   処理されていない送信アンテナグループのうち１つを現在のグループとして選択し、現在のグループのサブチャネル行列に対応する直交行列を用いて、現在のグループ以外のグループによる現在のグループのサブチャネル行列への干渉を除去して、現在のグループに対応する等価受信信号を得、
   処理されていない送信アンテナグループがあると決定された場合、前記処理されていない送信アンテナグループのうち１つを現在のグループとして選択する処理に戻る、
   ことを含むことを特徴とする方法。
2. 前記チャネル行列に対して所定のグループ数で直交グルーピングを行う前に、チャネル行列における各列要素のノルムの大きさに従って、前記チャネル行列における各列要素を並べ替えてから、並べ替え結果に対して前記直交グルーピングを実行する、
   ことをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 各送信アンテナグループのサブチャネル行列のうち、少なくとも２つのグループのサブチャネル行列に含まれる要素の列数は異なり、または、各送信アンテナグループのサブチャネル行列に含まれる要素の列数はいずれも同じであることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記抽出された各送信アンテナグループに対応する等価受信信号から少なくとも１つの候補信号シーケンスを選択することは、
   抽出された各送信アンテナグループに対応する等価受信信号と、推定された各送信アンテナグループに対応する等価受信信号シーケンスとのユークリッド距離が最小となるＬ個の信号を、前記候補信号シーケンスとして選択することを含み、
   ここで、Ｌは所定の候補信号シーケンス数であり、且つ
   

   

   であり、Ｐは変調多値数であり、Ｎは送信アンテナ数であり、ｇは前記所定のグループ数である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記抽出された各送信アンテナグループに対応する等価受信信号と、推定された各送信アンテナグループに対応する等価受信信号シーケンスとのユークリッド距離が最小となるＬ個の信号を選択することは、
   最尤法、適応生き残りシンボルレプリカ候補選択法、ＱＲＤ−ＭＬＤアルゴリズムのいずれかを用いて、抽出された各送信アンテナグループに対応する等価受信信号の中から、受信機で受信された信号と、推定された各送信アンテナグループに対応する等価受信信号シーケンスとのユークリッド距離が最小となるＬ個の信号を選択する、
   ことを含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記全ての組合せの中から最適と判断される推定信号シーケンスを最終信号検出結果に決定することは、
   全ての送信アンテナグループについて組合せて得られた各推定信号シーケンスと受信機で受信された信号とのユークリッド距離を算出し、最小なユークリッド距離となる推定信号シーケンスを前記最終信号検出結果に決定する、
   ことを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記抽出された各送信アンテナグループに対応する等価受信信号から少なくとも１つの候補信号シーケンスを選択した後に、各送信アンテナグループの候補信号シーケンスをユークリッド距離の昇順にそれぞれ並べ替えることをさらに含み、
   前記各送信アンテナグループにおいて選択された候補信号シーケンスと、他の送信アンテナグループにおいて選択された候補信号シーケンスとを、全ての送信アンテナグループについて組合せた後に、各送信アンテナグループの最後から（Ｌ−ｎ）個の候補信号シーケンスで構成された推定信号シーケンスを削除し、残りの推定信号シーケンスに対して、前記全ての組合せの中から最適と判断される推定信号シーケンスを最終信号検出結果に決定する処理を実行することをさらに含み、ここで、ｎは所定の候補信号シーケンス選択数であり、Ｌは所定の候補信号シーケンス数であり、且つ
   

   

   であり、Ｐは変調多値数であり、Ｎは送信アンテナ数であり、ｇは前記所定のグループ数である、
   ことを特徴とする請求項１、２、４〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. ＭＩＭＯ受信機の信号検出装置であって、
   チャネル行列に対して所定のグループ数で直交グルーピングを行い、直交グルーピングして得られた各送信アンテナグループに対応する等価受信信号をそれぞれ抽出するグルーピングモジュールと、
   抽出された各送信アンテナグループに対応する等価受信信号から少なくとも１つの候補信号シーケンスを選択する候補信号シーケンス決定モジュールと、
   各送信アンテナグループにおいて選択された候補信号シーケンスと、他の送信アンテナグループにおいて選択された候補信号シーケンスとを、全ての送信アンテナグループについて組合せ、全ての組合せの中から最適と判断される推定信号シーケンスを最終信号検出結果に決定する最適信号シーケンス決定モジュールと、
   所定のグループ数および所定の候補信号シーケンス数を記憶する記憶モジュールと
   を含み、
   前記グルーピングモジュールは、
   前記記憶モジュールから所定のグループ数を読み取り、読み取られたグループ数でチャネル行列をグルーピングし、各送信アンテナグループのサブチャネル行列および前記サブチャネル行列に対応する直交行列を得るチャネルグルーピングサブモジュールと、
   処理されていない送信アンテナグループのうち１つを現在のグループとして選択し、現在のグループのサブチャネル行列に対応する直交行列を用いて、現在のグループ以外のグループによる現在のグループのサブチャネル行列への干渉を除去して、現在のグループに対応する等価受信信号を得る干渉除去サブモジュールと、
   処理されていない送信アンテナグループがあると決定された場合、次の送信アンテナグループに移行して前記処理を実行するよう前記干渉除去サブモジュールに通知するグルーピング結果決定サブモジュールと、
   を含むことを特徴とする装置。
9. 前記グルーピングモジュールは、チャネル行列における各列要素のノルムの大きさに従って、前記チャネル行列における各列要素を並べ替え、並べ替え結果を前記チャネルグルーピングサブモジュールに出力する並べ替えサブモジュールをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 前記候補信号シーケンス決定モジュールは、記憶モジュールから候補信号シーケンス数Ｌを読み取り、抽出された各送信アンテナグループに対応する等価受信信号と、推定された各送信アンテナグループに対応する等価受信信号シーケンスとのユークリッド距離が最小となるＬ個の信号を、前記候補信号シーケンスとして選択し、ここで、
    

    

    であり、Ｐは変調多値数であり、Ｎは送信アンテナ数であり、ｇは前記所定のグループ数であることを特徴とする請求項８に記載の装置。
11. 前記最適信号シーケンス決定モジュールは、
    各送信アンテナグループにおいて選択された候補信号シーケンスと、他の送信アンテナグループにおいて選択された候補信号シーケンスとを、全ての送信アンテナグループについて組合せて、推定信号シーケンスを得る信号組合せサブモジュールと、
    全ての送信アンテナグループについて組合せて得られた各推定信号シーケンスと受信された信号とのユークリッド距離が最小となる推定信号シーケンスを前記最終信号検出結果に決定する最適信号シーケンス出力サブモジュールと、
    を含むことを特徴とする請求項８に記載の装置。
12. 前記候補信号シーケンス決定モジュールで選択された各送信アンテナグループの候補信号シーケンスを受信し、各送信アンテナグループの候補信号シーケンスをユークリッド距離の昇順にそれぞれ並べ替え、並べ替えられた各送信アンテナグループの候補信号シーケンスを前記信号組合せサブモジュールに出力する信号並べ替えモジュールをさらに含み、
    前記最適信号シーケンス決定モジュールは、各送信アンテナグループの最後から（Ｌ−ｎ）個の候補信号シーケンスで構成された推定信号シーケンスを削除し、選別された推定信号シーケンスを前記最適信号シーケンス出力サブモジュールに出力する信号選別サブモジュールをさらに含み、ここで、ｎは所定の候補信号シーケンス選択数であり、Ｌは所定の候補信号シーケンス数であり、且つ
    

    

    であり、Ｐは変調多値数であり、Ｎは送信アンテナ数であり、ｇは前記所定のグループ数である、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の装置。

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