JP5620993B2 - Ｓｌｉを用いた結合復調及び干渉抑圧 - Google Patents

Description

本発明は、一般的に、結合復調（joint demodulation）及び干渉抑圧（interference suppression）に関し、より具体的には、不決定を伴うシリアルローカリゼーションに基づく結合復調及び干渉抑圧に関する。

マルチステージアービトレーション（ＭＳＡ）は、大規模な候補のセットを複数のステージにおいてシフトしていくことを含み、そこでは、最終ステージ後に単一の候補が残されるまで、ステージごとにいくつかの候補が拒絶される。ＭＳＡベースの受信機は、情報が複数のアンテナを用いて送受信されるというＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）環境において使用されてきている。ＭＩＭＯ又はマルチコード送信のようなマルチストリームのシナリオにおいて、ＭＳＡは、連続するステージ内で結合的に処理されるストリームの数を増加させる。即ち、第１ステージでは単一の検出器（ＳＤ：Single Detector）により各ストリームが個別に処理され、第２ステージでは結合検出器（ＪＤ：Joint Detector）によりストリームのペアが一緒に処理され得る、などである。そのようにすることで、このシナリオでは最尤検出（ＭＬＤ：Maximum-Likelihood Detection）である本来のＪＤの振る舞いを、全てのストリームにわたって真似ながら、管理可能に複雑さを維持することが保証される。

非分散的（non-dispersive）なチャネル上の、次式により与えられるＮ×ＮのＭＩＭＯシナリオを想定する。

ここで、ｒ、ｓ及びｎは、Ｎ×１ベクトルであり、ＨはＮ×Ｎ行列である。Ｈの成分は独立であってレイリーフェージングの影響を受けており、デフォルトでは、ｎは共分散Ｒ_ｎ＝σ^２｜を伴う白色ガウス雑音である。より一般的には、ｎは、従来の方法によって推定可能な任意の共分散を有し得る。Ｎ個の全ての信号は、サイズｑの同じコンスタレーションＱからのものであり、Ｎ個の全ての信号は、同じ電力で送信される。ｓについての有効なコンスタレーションは、サイズｑ^Ｎのものである。完全なＪＤは、ｑ^Ｎ個の全ての候補ｓ＾（本明細書において、便宜上、“Ｘ＾”との記載は文字Ｘの上に記号＾を有することを意味するものとする）にわたって次式により与えられる二乗距離を最小化するものを探索するという、ｓについてのＭＬＤである。

ＪＤは、結合的に処理されるＮ個のストリームのうちのＮ_Ａ個をセットＡが含み、干渉として働く残るＮ_Ｂ＝Ｎ−Ｎ_Ａ個のストリームをセットＢが含むように修正することができる。セットＢ内の信号は、有色雑音としてモデル化され、白色化プレフィルタによって抑圧される。このタイプの受信機を、ここでは白色化ＪＤ（ＷＪＤ）という。

一般性を失うことなく、Ａがｓの上位（top）を占め、Ｂがｓの下位（bottom）を占めるという仮定を置くことができる。他のケースも同様に続く。すると、送信信号ｓ、チャネルＨ及び受信信号ｒを、次のように表現することができる。

ここで、Ｈ_ＡはＮ×Ｎ_Ａ行列、Ｈ_ＢはＮ×Ｎ_Ｂ行列、ｓ_ＡはＮ_Ａ×１ベクトル、ｓ_ＢはＮ_Ｂ×１ベクトル、ｕはＮ×１ベクトルである。

ベクトルｕは有色雑音としてモデル化されることが可能であり、送信シンボルはゼロ平均を有すると仮定される。これが最もよく知られたコンスタレーションについてのケースである。これら条件の下で、ｓ_Ｂはゼロ平均を有し、結果としてＨ_Ｂｓ_Ｂも同様である。加えて、Ｈ_Ｂｓ_Ｂは、次式で与えられる共分散を有する。

ここで、Ｅ_Ｂはｓ_Ｂ内の平均シンボルエネルギーである。よって、ｕはゼロ平均を有し、共分散は次式により与えられる。

有色雑音モデルでは、ＡについてのＪＤは、ｑ^ＮＡ個の全ての候補ｓ＾_Ａにわたって、次のメトリックを最小化するものを探索する。

式（８）は、プレフィルタを同定するように扱われることが可能であり、その出力は検出器へフィードされる。次式により与えられるＮ×Ｎ_Ａ行列がプレフィルタである。

プレフィルタの出力は、次式により与えられるＮ_Ａ×１ベクトルである。

式（８）の第１項は、ｓ＾_Ａに依存しないため、省略されてもよい。式（８）の残る２つの項は次のように識別され、これが入力ｚ_Ａを伴うＪＤのメトリックとして使用されることになる

よって、ＷＪＤは、式（９）により与えられるプレフィルタと式（１１）により与えられるメトリックを伴うＪＤとにより構成される。

この検出器は、ｕがゼロ平均及び共分散Ｒ_ｕを有する結合的なガウス雑音ベクトルである場合には、最適である。プレフィルタは、Ａ内の所望信号（desired signal）のエネルギーを集積しつつ、Ｂ内の他の信号を干渉として抑圧する。白色化ＳＤ（ＷＳＤ）は、Ｎ_Ａ＝１とするＷＪＤの特別なケースである。ＳＤのためのプレフィルタは、残るＮ_Ｂ＝Ｎ−１個のストリームからの干渉を白色化する。プレフィルタベクトルＷはＮ×１ベクトルであり、出力Ｚ_Ａはスカラーである。検出器は、ｑ個の候補ｓ＾_１を信号ｓ_１に対し比較する。ＪＤに伴う問題は、変調のサイズ自体を原因として、又は複数ストリームの指数関数的効果によって急激に増加する、対応する複雑さである。白色化ＪＤは、結合的に処理される信号の数を限定することによって、複雑さを低減する助けとなる。しかしながら、さらなる複雑さの低減が望まれることも多い。

結合復調及び干渉抑圧は、一連のステージにおいて実行される。各ステージは、ＭＩＭＯ又はマルチコード信号送信シナリオのためのＭＳＡ受信機内の使用のために適合される、不決定を伴うシリアルローカリゼーション（ＳＬＩ：serial localization with indecision）ブロックを含む。各ＳＬＩブロックは、マルチステージ検出器として機能する。ＳＬＩブロックは、複数のＭＩＭＯストリームのためのＪＤ、又は単一ストリームのためのＳＤを合成し、残余のストリームについて干渉抑圧を実行する。干渉抑圧は、干渉源を有色雑音としてモデル化するプレフィルタにより達成されることができる。当該干渉源は、実際のコンスタレーション点の代わりに復調のための重心ベースの値のセットを使用すること起因する、自己干渉残余信号を含む。重心ベースの値の隣接するセットは、重複する点を有し、それにより不決定（indecision）が取り入れられる。不決定は早期のステージにおける不可逆的な劣悪な判定を妨げることから、ＳＬＩの不決定の特性は、ＭＳＡなどのマルチステージ構造において有益である。

マルチアンテナ及び／又はマルチコード送信方式を用いて送信される複数の送信信号から結合的に復調し及び干渉を抑圧する方法の一実施形態によれば、当該方法は、前記送信信号と関連付けられるコンスタレーション点のサブセットから、マルチステージ復調器の非最終ステージの各々への入力のために、重心ベースの値のセットを導くことを含む。前記非最終ステージの各々へ入力される信号のグループは、重心ベースの値の対応するセットをコンスタレーション点として用いて復調される。前記非最終ステージの各々へ入力される信号の前記グループを復調するためにコンスタレーション点として重心ベースの値の前記セットを用いることと関連付けられる残余の干渉は、抑圧される。前記複数の送信信号についての最終的なシンボル判定を決定するために、前記マルチステージ復調器の最終ステージへ入力される修正された信号のグループは、当該最終ステージへ入力される前記コンスタレーション点のサブセットを用いて復調される。

当然ながら、本発明は、上述した特徴及び利点に限定されない。当業者は、以下の詳細な説明を読み、添付図面を見ることで、さらなる特徴及び利点を認識するであろう。

ＭＳＡ−ＳＬＩ復調器及びコンスタレーション処理モジュールを含む受信機の一実施形態のブロック図を示している。 ＭＳＡ−ＳＬＩ復調器による使用のための重複するコンスタレーションサブセットの一実施形態の図を示している。 ＭＳＡ−ＳＬＩ復調器による使用のための重複するＡＳＫコンスタレーションサブセットの一実施形態の図を示している。 ＭＳＡ−ＳＬＩ復調器による使用のための重複するＱＡＭコンスタレーションサブセットの一実施形態の図を示している。 ＭＳＡ−ＳＬＩ復調器による使用のための重複するＱＡＭコンスタレーションサブセットの他の実施形態の図を示している。 ＭＳＡ−ＳＬＩ復調器のｉ番目のステージの一実施形態のブロック図を示している。 ２ステージのＭＳＡ−ＳＬＩ受信機構造の一実施形態のブロック図を示している。 ３ステージのＭＳＡ−ＳＬＩ受信機構造の一実施形態のブロック図を示している。 ２ステージのＭＳＡ−ＳＬＩ受信機構造の他の実施形態のブロック図を示している。

図１は、無線送信機１００の一実施形態を示しており、無線送信機１００は、チャネル１２０上で無線受信機１１０との通信関係にある。当該受信機は、ベースバンドプロセッサ１３０、コンスタレーション処理モジュール１４０、及びベースバンドプロセッサ１３０内に含まれ又は関連付けられるＭＳＡ−ＳＬＩ復調器１５０を含む。コンスタレーション処理モジュール１４０は、複数の送信信号と関連付けられるコンスタレーション点を、異なるサブセット、例えばＡＳＫ（Amplitude-Shift Keying）コンスタレーション点、ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）コンスタレーション点など、へグルーピングする。少なくとも２つの隣接するサブセットは、これら隣接するサブセットが重複することを保証するように、１つ以上の共通コンスタレーション点を有する。いくつかの実施形態では、全ての隣接するサブセットが重複することを保証するように、全ての隣接するサブセットが１つ以上の共通コンスタレーション点を有する。各ケースにおいて、コンスタレーション処理モジュール１４０は、コンスタレーション点のサブセットの各々について重心ベース（centroid-based）の値をも決定し、当該重心ベースの値を１つ以上のセットへグルーピングする。各セットに含まれる値が重心ベースであるとは、それが実際の重心であってもよく、例えば整数値又はある有限の精度で量子化された値などの重心の近似、重心に最も近いコンスタレーション点などであってもよい。より一般的には、各サブセットには、これ以降で重心と呼ばれる代表が割り当てられる。

ＭＳＡ ＳＬＩ復調器１５０は、複数のステージにおいて大規模な候補のセットをシフトしていく様々な非最終復調ステージ１５２を含み、各非最終ステージは、最終ステージ１５４の後で単一の候補が残されるまで、いくつかの候補を拒絶する。ＭＳＡ ＳＬＩ復調器１５０は、ＭＩＭＯ及びマルチコード送信環境に良好に適合する。ＭＩＭＯ又はマルチコード送信などのマルチストリームシナリオにおいて、ＭＳＡ ＳＬＩ復調器１５０は、連続するステージにおいて結合的に処理されるストリームの数を増加させる。例えば、非最終ステージ１５２の最初の１つにおいて、個々の単一検出器は、受信信号ベクトルｒの全体を処理してそれぞれ単一のストリームを検出する。第２ステージにおいて、結合検出器（ＪＤ）は、受信ベクトルｒの全体又はｒの修正されたバージョンを処理し、それぞれストリームのペアを検出する、などである。従来のＭＳＡ構造と異なり、ＭＳＡ ＳＬＩ復調器１５０の非最終ステージ１５２は、復調及び干渉抑圧を実行するために、本来の信号コンスタレーションを使用しない。その代わりに、非最終復調ステージ１５２は、それぞれのステージへ入力された信号を処理するために、実際の信号コンスタレーションから導かれる重心ベースの値のセットを使用する。ＭＳＡ ＳＬＩ復調器１５０の最終ステージ１５４のみが、信号処理のための本来の信号コンスタレーションを使用する。

より詳細には、ＭＳＡ ＳＬＩ復調器１５０は、計ｍ個のステージを有し、ｍ≧２である。非最終復調ステージ１５２の第１ステージに含まれる復調器は、当該第１ステージへ入力され又は当該第１ステージにより選択される重心ベースの値のセットＱ´^［１］をコンスタレーション点として用いて、当該ステージへ入力される受信信号ベクトルｒの全体を復調する。第１の非最終復調ステージ１５２に含まれる復調器の各々は、本来のコンスタレーションの代わりに信号復調のために重心ベースの値のセットをコンスタレーション点として用いることに関連付けられる残余の干渉の抑圧も行う。残る非最終ステージ１５２の各々は、直前のステージにより出力される修正された信号ベクトルを、当該ステージへ入力され又は当該ステージにより選択される重心ベースの値のセットＱ´^［２］，・・・，Ｑ´^{［ｍ−１］}をコンスタレーション点として用いて復調する。最終復調ステージ１５４は、当該最終復調ステージへ入力される修正された信号ベクトルｒ´を、送信信号と関連付けられるコンスタレーション点のサブセットを用いて復調して、送信信号についての最終的なシンボル判定（symbol decision）ｓ＾_ｋを決定する。コンスタレーション処理モジュール１４０は、後により詳細に説明するように、特に前の（earlier）非最終復調ステージ１５２のために、少なくとも２つの隣接するコンスタレーション点のサブセットが重複することを保証して、復調誤差の可能性を低減する。

図２は、隣接するサブセットＸ及びＹの間の実効的な判定境界（decision boundary）を２次元的に示しており、ここでは超平面は直線になり、各コンスタレーション点は円により表現される。対照的に、ＪＤなどの最尤（ＭＬ）検出器についての判定境界は、区分ごとに直線的（piecewise straight）でギザギザ状の（jagged）の線である。これら仮説的な判定境界の間の不一致は、ＭＳＡ−ＳＬＩにおける性能の損失をもたらす。

重複する隣接するサブセットは、判定境界の不一致を平滑化する。特に、第１ステージの隣接するサブセットの重複部分における最近傍ネイバ（nearest neighbor）のシンボルペアは、当該第１ステージがこれらシンボルについて判定を行わなくてよいことを意味する。当該判定は、第２ステージにおいてなされることになる。

ＭＳＡ−ＳＬＩでは、探索は１つのステージから次へさらにローカライズされるが、最終的な判定は最終ステージまで行われない。特に、複数のサブセットに属する最近傍ネイバのシンボルを用意することにより、後の復調ステージは、前のステージにおける誤差を取り戻し得る。この文脈において、不決定は有益である。但し、隣接するサブセットが重複することを保証することは、コストを有する。バラバラ（disjoint）のケースと比較して、重複するケースにおいて、複雑さの観点でｑ´若しくはｑ´´又はその双方は増加するであろう。

図３は、３つのサブセットへグルーピングされる４ＡＳＫコンスタレーションの例示的な実施形態を示している。４ＡＳＫコンスタレーションは、次式により与えられる。

図３に示されている３つの重複するサブセットは、次式により与えられる重心を有する。

図３に示されている外側の２つのサブセットは互いのオフセットであり、そのオフセットは重心の差に等しい。ＭＳＡ−ＳＬＩの複雑さは、これらサブセットの高度に構造化される性質を考慮に入れることにより、さらに削減され得る。当然ながら、より低度に構造化されるサブセットが、ここで説明されるＭＳＡ−ＳＬＩ受信機構造と共に使用されてもよい。

図４は、図３に示したＡＳＫサブセットのデザインを１６ＱＡＭへ拡張した実施形態を示している。図４に示した各ＱＡＭコンスタレーション点は“Ｘ”で、その重心は“ｏ”で表現されている。図３に示した３つのＡＳＫサブセットは、図４においてコンスタレーション点の様々なグループを囲むボックスにより示されている通りの、１６ＱＡＭについての９個のサブセットを生み出す。少なくとも２つの隣接するサブセットは、重複するコンスタレーション点を有する。このデザインを、ＡＳＫサブセットへの参照において、ここではＳＬ３２という。１６ＱＡＭの重心のセットをＱ^［１］と表し、ＱＰＳＫに対応する４つの要素を有する中央のサブセットをＱ^［２］と表すものとする。ＳＬ３２デザインは、２ステージのＭＳＡ−ＳＬＩ受信機において用いることができ、ここで第１ステージはサイズｑ^［１］＝９のＱ^［１］を使用し、第２ステージはサイズｑ^［２］＝４のＱ^［２］を使用する。

同じコンセプトが６４ＱＡＭに適用される。２つのステージでは、ＭＳＡ−ＳＬＩデザインは、ここでは１６ＱＡＭに対応するｑ^［１］＝９及びｑ^［２］＝１６を伴うＳＬ３４と言及される。１６ＱＡＭのサブセットを前のようにあらためて分割すると、ここでＳＬ３３２と言及されるＭＳＡ ＳＬＩデザインが導かれ、これはｑ^［１］＝９、ｑ^［２］＝９及びｑ^［３］＝４を伴う３つのステージに適する。ＳＬ３３２デザインは、後により詳細に説明する４×４ＭＩＭＯでの使用に良好に適している。重複するサブセットのデザインは、コンポーネントとしてのＡＳＫコンスタレーションに基づかなくてもよい。

図５は、１６ＱＡＭコンスタレーションの一実施形態を示しており、サブセットの各々は、送信信号と関連付けられるＱＡＭコンスタレーションから直接的に決定され、ＡＳＫからは導かれない。図５に示した各ＱＡＭコンスタレーション点は“Ｘ”により表現され、サブセットはコンスタレーション点の様々なグループを囲むボックスにより示されている。あらためて言うと、２つ以上の隣接するサブセットは重複するコンスタレーション点を有する。ここで説明されるＭＳＡ−ＳＬＩ復調の実施形態の各々は、サブセット選択を含み、複雑さの低いＭＬＤの代替手段を良好な性能と共に生み出す。ＭＳＡ−ＳＬＩ復調は、ＭＩＭＯ及びマルチコードシナリオのように実効的な変調コンスタレーションが増大するほど明らかとなる、複雑さの利点を提供する。

図６は、ＭＳＡ−ＳＬＩ復調器１５０のｉ番目の非最終ステージ１５２における復調器として使用されるための、白色化ＳＬＩブロック２００の一実施形態を示している。白色化ＳＬＩブロック２００は、（信号ｓ_Ａとして表される）セットＡに含まれる信号を復調し、（信号ｓ_Ｂとして表される）セットＢに含まれる信号の残余（remainder）を抑圧する。白色化ＳＬＩブロック２００は、プレフィルタ２１０及びＪＤ２２０を含む。プレフィルタ２１０は、ＭＳＡ−ＳＬＩ復調器１５０の直前のステージにより出力される信号ベクトルｒ^{［ｉ−１］}をフィルタリングし、信号セットＢを抑圧する。プレフィルタの出力Ｎ_Ａ×１は、Ｚ_Ａ ^［ｉ］として表されるベクトルである。ＪＤ２２０は、本来のコンスタレーションＱを用いる代わりに、コンスタレーション処理モジュール１４０により提供される重心ベースのコンスタレーションＱ^［ｉ］を用いて、プレフィルタの出力に対し、復調及び干渉抑圧を実行し、探索は（ｑ^［ｉ］）^ＮＡ個の候補ｓ＾_Ａ ^［ｉ］を対象とする。より詳細には、ＪＤ２２０は、Ａ内のＮ_Ａ個の信号にわたって演算を行い、ｓ＾_Ａ ^［ｉ］を生成する。式（１１）におけるメトリックｍ（ｓ＾_Ａ）は、ｍ（ｓ＾_Ａ）がｓ＾_Ａに何らの特別な制限を課さないという意味において、白色化ＳＬＩブロック２２０に適している。そのようにして、ｓ＾_Ａをｓ＾_Ａ ^［ｉ］と置き換えることができ、ｍ（ｓ＾_Ａ ^［ｉ］）を、式（１１）により与えられる通り、ｓ＾_Ａ ^［ｉ］に基づいてその代入によって計算することができる。結果として、ＭＳＡ−ＳＬＩ復調器１５０のｉ番目の非最終ステージ１５２についての白色化ＳＬＩブロック２２０は、信号ｓ_Ａのローカリゼーションを生成する。Ｑの代わりのＱ^［ｉ］の使用は、自己干渉として働く意図的な残余の信号の原因となる。式（５）は、２ステージのケースについての残余の信号を強調するために、次のように拡張され得る。

残余の信号Ｈ_Ａｓ_Ａ ^［２］は、第２の有色雑音としてそれをモデル化することにより、ゼロ平均及び共分散と共に、次式のように計上され得る。

ここで、Ｅ_Ａ ^ｒｅｓは、２ステージのケースについてのサブセットＱ^［２］に対応する、残余の信号内のエネルギーである。すると、合計共分散は、次のようになる。

演算の残りは、式（７）のＲ_ｕが式（１６）のＲ_ｖと置き換えられることを除き、従来の白色化ＪＤと同様である。

一般には、ＭＳＡ−ＳＬＩ復調器１５０のいずれのステージにおいても、残余の信号は適切に考慮される。その例外は最終ステージ１５４であり、そこでは残余の干渉は残されない。特に、１６ＱＡＭについてのＳＬ３２サブセットデザインでは、第１の非最終ステージ１５２におけるＥ_Ａ ^ｒｅｓはＱ^［２］に対応し、これはＱＰＳＫコンスタレーションに一致する。ＳＬ３４デザイン及び６４ＱＡＭについては、第１の非最終ステージ１５２におけるＥ_Ａ ^ｒｅｓはＱ^［２］に対応し、これは１６ＱＡＭコンスタレーションに一致する。ＳＬ３３２デザイン及び６４ＱＡＭでの３ステージＭＳＡ−ＳＬＩについては、第１の非最終ステージ１５２におけるＥ_Ａ ^ｒｅｓは１６ＱＡＭサブセットに対応し、これはＱ^［２］とは異なる。第２ステージ１５４において、Ｅ_Ａ ^ｒｅｓはＱ^［３］に対応し、これはＱＰＳＫサブセットに一致する。第３ステージ及び最終ステージにおいて、残余の干渉は存在せず、Ｅ_Ａ ^ｒｅｓはゼロである。

図７は、２ステージＭＳＡ−ＳＬＩ受信機構造３００の一実施形態を示している。第１ステージ３１０は、２つの復調器３２０、３３０を含み、各復調器は、プレフィルタ３２２、３３２及びＪＤ３２４、３３４をそれぞれ含む。第１の復調器３２０のプレフィルタ３２２は、信号Ａのために信号Ｂを抑圧する。第２の復調器３３０のプレフィルタ３３２は、同様に、信号Ｂのために信号Ａを抑圧する。第１の復調器３２０のＪＤ３２４は、プレフィルタ出力ｚ_Ａ ^［１］を受け取り、重心ベースのコンスタレーションＱ^［１］にわたって白色化ＪＤとして機能し、式（６）〜式（１１）に従ってローカライズされたシンボルｓ＾_Ａ ^［１］を決定する。第２の復調器３３０のＪＤ３３４は、同様に、プレフィルタ出力ｚ_Ｂ ^［１］を受け取り、やはり重心ベースのコンスタレーションＱ^［１］にわたって白色化ＪＤとして機能し、ローカライズされたシンボル判定ｓ＾_Ｂ ^［１］を決定する。第１ステージ３１０の第２の復調器３３０について、セットＡ及びＢの役割は逆である。特に、Ｈ_Ａ及びＨ_Ｂは式（６）〜式（１１）において交換される。ｓ＾_Ａ ^［１］及びｓ＾_Ｂ ^［１］に基づいて再構築される信号は、信号キャンセラ３４０によりｒから除算され、ｒ^［１］が生成される。また、２ステージＭＳＡ−ＳＬＩ受信機構造３００の第２ステージ３５０は、復調器３５２を含み、復調器３５２は、修正された信号ベクトルｒ^［１］を受け取り、コンスタレーションＱ^［２］にわたってＪＤとして機能する。

２ステージＭＳＡ−ＳＬＩ受信機構造３００の動作について、次により詳細に説明する。表記上の簡潔さのために、Ｋ個のストリームにわたって結合的に動作するブロックをＪＤ−Ｋという。ｓ＾_Ａ ^［１］及びｓ＾_Ｂ ^［１］に基づいて再構築された信号は、元の受信信号ベクトルｒから除算され、次式により与えられる修正された信号ベクトルｒ^［１］が生成される。

これは、部分的な解ｓ＾_Ａ ^［１］及びｓ＾_Ｂ ^［１］の影響のキャンセレーションとして解釈され得る。２ステージＭＳＡ−ＳＬＩ受信機構造３００の第２ステージ３５０に含まれる復調器３５２により決定されるローカライズされたシンボル判定は、ｓ＾^［２］と表される。最終的に、ｓ＾_Ａ ^［１］、ｓ＾_Ｂ ^［１］及びｓ＾^［２］は合成され、次式で与えられる全体としての解が生成される。

当業者であれば、２ステージからより一般的なマルチステージ構造への移行は単純であることを容易に理解するであろう。

例えば、第２ステージのＳＬＩブロックが信号ベクトル入力ｒ^［１］を有し、それがＮ_Ａ＜Ｎ個のストリームを処理する場合を検討する。式（１７）から、再構築された信号のすべてがｒ^［１］から除算されている。よって、セットＢ内の干渉信号の実効的なシンボルエネルギーは、Ｅ_Ｂから調整されてより小さい量Ｅ_Ｂ ^ｒｅｓとなっており、これは例えば既に説明したようにＥ_Ａ ^ｒｅｓについて行われた通り、残余のコンスタレーションから計算され得る。この調整は、Ｎ_Ａ＜Ｎである第２以降のステージ内のいずれのＳＬＩブロックについても行われる。Ｎ_Ａ＝Ｎであれば、セットＢは空になり、白色化は行われなくてよい。

ここで開示したＭＳＡ−ＳＬＩ受信機構造は、ＱＡＭを伴うＭＩＭＯへ容易に適用される。例えば、ここで開示したＭＳＡ−ＳＬＩ受信機構造を、１６ＱＡＭを伴う２×２ＭＩＭＯへ適用することができる。一実施形態において、ＭＳＡ−ＳＬＩアーキテクチャは、ＳＬ３２デザインを採用し、ここでＡ＝｛１｝及びＢ＝｛２｝である。図７を参照すると、第１ステージ３１０において、２つのＳＬＩブロック３２０、３３０は、それぞれｑ^［１］＝９でのＱ^［１］にわたるＳＤとして（ＪＤの代わりに）機能する。第２ステージ３５０において、ＳＬＩブロック３５２は、ｑ^［２］＝４でのＱＰＳＫにわたるＪＤとして機能する。そのようにして、第１ステージ３１０内に含まれる各ＳＤは、双方の信号ストリームを１つのストリームへプレフィルタリングし、サイズ９の重心ベースのコンスタレーションにわたって当該単一のストリームを結合的に復調する。第２ステージ３５０において、双方のＤにより出力される修正されたストリームは、１つの修正された信号ベクトルを形成し、当該修正された信号ベクトルは、合計で３４個のメトリックについて、サイズ１６の削減されたアルファベットにわたってＪＤにより結合的に処理される。

６４ＱＡＭを伴う２×２ＭＩＭＯについて、ＳＬ３４ＭＳＡ−ＳＬＩデザインを使用することができる。他の実施形態において、第１ステージでは４つのＳＤが使用され、第２（最終）ステージでは２つのＪＤが使用される。これは既にここで説明した２×２ＭＩＭＯ受信機と同様であり、第２ステージ内に白色化が追加される。また別の実施形態において、第１ステージにおいて４個のＳＤが使用され、第２（最終）ステージにおいて単一のＪＤが使用される。最終ステージのＪＤは、この実施形態に係る第１ステージのＳＤにより出力される４つ全ての修正された信号を結合的に処理する。但し、複雑さはそれに応じて増大する。さらに別の実施形態において、第１ステージでは、２つのＪＤが使用される。各ＪＤは信号成分の２つを結合的に処理し、他の２つの信号成分を既にここで説明したような雑音として扱う。第２（最終）ステージ内には、第１ステージのＪＤの双方の出力を結合的に処理するための単一のＪＤが含まれる。この実施形態は、複雑さを追加するものの、効果的である。

図８は、４×４ＭＩＭＯの６４ＱＡＭ環境における使用のための３ステージＭＳＡ ＳＬＩ受信機構造４００の一実施形態を示している。第１ステージ４１０は４つのＷＳＤ４１２〜４１８を含み、第２ステージ４２０は２つのＷＪＤ４２２、４２４を含み、第３ステージ４３０は単一のＪＤ４３２を含む。第１ステージ４１０のＷＳＤ４１２〜４１８の各々は、第１ステージ４１０へコンスタレーション処理モジュール１４０により提供される重心ベースのコンスタレーションＱ^［１］を用いて、全体としての受信信号ベクトルｒを処理し、既にここで説明したように抑圧される干渉として、残余の信号を扱う。第１ステージ４１０内に含まれ又は第１ステージ４１０と関連付けられるキャンセレーションブロック４１９は、元の信号ベクトルｒを修正して、次式で与えられる修正された信号ベクトルｒ^［１］を生成する。

第２ステージ４２０の第１のＪＤ４２２は、ストリームセットＡからのシンボルを検出するために、第２ステージ４２０へコンスタレーション処理モジュール１４０により提供される重心ベースのコンスタレーションＱ^［２］を用いて、第１のキャンセレーションブロック４１９により出力される修正された信号ベクトルｒ^［１］を処理し、抑圧される干渉として、修正された信号ベクトルｒ^［１］内のセットＢ内のストリームからの信号の寄与を扱う。第２ステージ４１０内に含まれる他のＪＤ４２４は、同様に、ストリームセットＢからのシンボルを検出するために、重心ベースのコンスタレーションＱ´^［２］を用いて、修正された信号ベクトルｒ^［１］を処理し、抑圧される干渉として、修正された信号ベクトルｒ^［１］内のセットＡ内のストリームからの信号の寄与を扱う。第２ステージ４２０内に含まれ又は第２ステージ４２０と関連付けられるキャンセレーションブロック４２９は、信号ベクトルｒ^［１］を修正して、次式で与えられる新たに修正された信号ベクトルｒ^［２］を生成する。

第３ステージ４３０のＪＤ４３２は、送信信号に関連付けられるＱＡＭコンスタレーションのサブセットＱ^［３］を用いて、第２のキャンセレーションブロック４２９により出力される修正された信号ベクトルｒ^［２］を処理する。

第３ステージ４３０は、４つ全てのストリームにわたってＪＤを使用する。第３ステージ４３０内で残される残余の信号はない。結果として、第３（最終）ステージ４３０において有色雑音として扱われる信号成分は存在せず、よってプレフィルタリングは採用されない。プレフィルタリングは、既にここで説明したように、非最終ステージ４１０、４２０において採用され得る。他の実施形態において、４×４ＭＩＭＯの６４ＱＡＭ環境において、ＳＬ３４デザインが使用される。また別の実施形態において、受信機は、第１ステージ内に４つのＳＤを、第２ステージ内に２つのＪＤを、第３ステージ内に２つのＪＤを含み、それぞれ異なる信号ペアを対象として動作する。具体的には、信号｛１，２｝及び｛３，４｝が第２ステージ内で一緒に処理され、信号｛１，４｝及び｛２，３｝が第３ステージ内で一緒に処理される。他の信号ペアが使用されてもよい。３つの実施形態の各々において、再構築される信号のすべてが、所与のステージで、例えば式（１７）により与えられるように除去される。代替的な除算の技術では、信号は、所与のステージで、異なるＳＬＩブロックについて別々に除算される。この代替的なアプローチは、誤差の伝播をさらに限定する。

図９は、代替的な除算のアプローチを採用するＭＳＡ−ＳＬＩ受信機構造５００の一実施形態を示している。第１ステージ５１０は４つの復調器５１２〜５１８を含み、第２ステージ５２０は２つの復調器５２２、５２４を含む。第１ステージ５１０において、信号はセットＡ´、Ａ´´、Ｂ´及びＢ´´に区分される。第２ステージ５２０において、Ａ´及びＡ´´内の信号は、第１のＳＬＩ復調ブロック５２２内のセットＡとして一緒に処理される。同様に、Ｂ´及びＢ´´内の信号は、第２ステージ５２０の他のＳＬＩ復調ブロック５２４内のセットＢとして一緒に処理される。ここで説明した前のＭＳＡ−ＳＬＩの技術では、同じ修正された信号ｒ^［１］が第２ステージ５２０のＳＬＩブロック５２２、５２４の双方へフィードされた。一方、本実施形態では、次式で与えられる修正された信号ｒ_Ａ ^［１］が、第２ステージ５２０の第１の復調器５２２への入力として提供される。

信号キャンセラ５３０は、ｓ＾_Ａ ^［１］に基づく修正された信号ｒ_Ａ ^［１］を生成し、ｓ＾_Ａ ^［１］はｒから除算される。よって、信号ｒ_Ａ ^［１］は、セットＡ´及びＡ´´のみからの再構築された信号に基づいて修正される。このようにして、復調器５２２は、入力としてｒ_Ａ ^［１］を受け取るが、それぞれ信号Ｂ´及びＢ´´を処理する第１ステージ５１０の第３の及び第４の復調器５１６、５１８に起因する干渉の削減を見ることはない。それに応じて、第２ステージ５２０の第１の復調器５２２は、残余のシンボルエネルギーＥ_Ｂ ^ｒｅｓの代わりに、本来のシンボルエネルギーＥ_Ｂを使用する。

同様に、次式で与えられる第２の修正された信号ｒ_Ｂ ^［１］が、第２ステージ５２０の第２の復調器５２４への入力である。

信号ｒ_Ｂ ^［１］は、セットＢ´及びＢ´´のみからの再構築された信号に基づいて、第２の信号キャンセラ５４０により修正される。あらためて言うと、第２ステージ５２０の第２の復調器５２４は、それぞれ信号Ａ´及びＡ´´を処理する第１ステージ５１０の第１の及び第２の復調器５１２、５１４に起因する干渉の削減の恩恵を受けない。よって、第２ステージ５２０の第２の復調器５２４もまた、それに応じて自身のシンボルエネルギーのバージョンを調整する。第２ステージ５２０の復調器５２２、５２４の双方は、受信機の性能をさらに改善するために、既にここで説明したようなプレフィルタリングを実装してもよい。

上述した範囲のバリエーション及び応用を念頭に置いて、本発明は上述した説明に限定されず添付図面によっても限定されないことは理解されるべきである。その代わりに、本発明は、後続する特許請求の範囲及びその合法的な均等物によってのみ限定される。

Claims (19)

1. マルチアンテナ及び／又はマルチコード送信方式を用いて送信される複数の送信信号から結合的に復調し及び干渉を抑圧する方法であって、
   前記送信信号と関連付けられるコンスタレーション点のサブセットから、マルチステージ復調器の複数の非最終ステージの各々への入力のために、サブセットごとのコンスタレーション点の重心に基づく代表値のセットを導くことと、
   第１の非最終ステージへ入力される信号のグループを、当該第１の非最終ステージに対応する前記代表値のセットをコンスタレーション点として用いて復調することと、
   第２の非最終ステージへ入力される信号の前記グループを、当該第２の非最終ステージに対応する前記代表値のセットをコンスタレーション点として用いて復調することと、
   前記第１の非最終ステージにおける前記復調の結果としてのシンボル判定とチャネル行列とに基づいて再構築される第１の再構築信号、及び前記第２の非最終ステージにおける前記復調の結果としてのシンボル判定と前記チャネル行列とに基づいて再構築される第２の再構築信号を信号の前記グループから除去して、修正された信号のグループを形成することと、
   前記複数の送信信号についての最終的なシンボル判定を決定するために、前記マルチステージ復調器の最終ステージへ入力される前記修正された信号のグループを、当該最終ステージへ入力される前記コンスタレーション点のサブセットを用いて復調することと、
   を含む方法。
2. 隣接する少なくとも２つが重複するように１つ以上の共通コンスタレーション点を有する前記コンスタレーション点のサブセットへ、前記送信信号と関連付けられる前記コンスタレーション点をグルーピングし；
   前記コンスタレーション点のサブセットの各々について前記代表値を決定し；
   前記セット内に含めるために複数の前記代表値を選択する；
   ことにより、前記マルチステージ復調器の前記非最終ステージの各々へ入力される前記代表値の前記セットを決定することを含む、
   請求項１の方法。
3. 前記コンスタレーション点のサブセットの各々について前記代表値を決定することは、前記コンスタレーション点のサブセットの各々について重心を決定することを含む、請求項２の方法。
4. 前記代表値の前記セットは、ＡＳＫ変調方式に基づいて導かれるＱＡＭの複数の前記代表値を有する、請求項２の方法。
5. 前記マルチステージ復調器の前記最終ステージへ入力される前記コンスタレーション点のサブセットは、前記マルチステージ復調器の１つ以上の先行するステージにより決定されるローカライズされたシンボル判定に対応する前記代表値を有する、請求項１の方法。
6. 前記代表値の前記セットと関連付けられる残余の干渉を有色雑音としてモデル化することと、
   他のストリームの干渉及び追加的な雑音を含む総雑音モデルに前記有色雑音を計上することと、
   前記総雑音モデルに基づいて前記信号をプレフィルタリングして、前記マルチステージ復調器の非最終ステージの各々において総有色雑音を抑圧することと、
   を含む、請求項１の方法。
7. 前記マルチステージ復調器の前記最終ステージへ入力される前記コンスタレーション点のサブセットは、前記第１の非最終ステージにおいて用いられる前記代表値の第１のサブセットと、前記第２の非最終ステージにおいて用いられる前記代表値の第２のサブセットと、を含む、請求項１の方法。
8. 前記マルチステージ復調器の非最終ステージの各々により、当該非最終ステージへ入力される前記代表値の前記セットに含まれる前記代表値のそれぞれ１つに対応する、複数のローカライズされたシンボル判定を決定することと、
   前記マルチステージ復調器の前記最終ステージにより、当該最終ステージへ入力される前記コンスタレーション点のサブセット内に含まれる前記コンスタレーション点の１つに対応する、ローカライズされたシンボル判定を決定することと、
   を含む、請求項１の方法。
9. 前記最終的なシンボル判定を決定するために、前記マルチステージ復調器の前記非最終及び前記最終ステージにより決定される前記ローカライズされたシンボル判定を合成すること、を含む、請求項８の方法。
10. 複数の非最終ステージ及び最終ステージを有するマルチステージ復調器と、
    複数の送信信号と関連付けられるコンスタレーション点のサブセットから、前記非最終ステージの各々への入力のために、サブセットごとのコンスタレーション点の重心に基づく代表値のセットを導くように動作可能なコンスタレーション処理モジュールと、
    を備え、
    第１の非最終ステージは、当該第１の非最終ステージへ入力される信号のグループを、当該第１の非最終ステージに対応する前記代表値のセットをコンスタレーション点として用いて復調し、
    第２の非最終ステージは、当該第２の非最終ステージへ入力される信号のグループを、当該第２の非最終ステージに対応する前記代表値のセットをコンスタレーション点として用いて復調し、
    前記第１の非最終ステージにおける前記復調の結果としてのシンボル判定とチャネル行列とに基づいて再構築される第１の再構築信号、及び前記第２の非最終ステージにおける前記復調の結果としてのシンボル判定と前記チャネル行列とに基づいて再構築される第２の再構築信号を信号の前記グループから除去して、修正された信号のグループが形成され、
    前記最終ステージは、前記複数の送信信号についての最終的なシンボル判定を決定するために、前記最終ステージへ入力される前記修正された信号のグループを、前記最終ステージへ入力される前記コンスタレーション点のサブセットを用いて復調するように動作可能である、
    受信機。
11. 前記コンスタレーション処理モジュールは、隣接する少なくとも２つが重複するように１つ以上の共通コンスタレーション点を有する前記コンスタレーション点のサブセットへ、前記送信信号と関連付けられる前記コンスタレーション点をグルーピングし、前記コンスタレーション点のサブセットの各々について前記代表値を決定し、前記セット内に含めるために複数の前記代表値を選択する、ように動作可能である、請求項１０の受信機。
12. 前記代表値の前記セットは、ＡＳＫ変調方式に基づいて導かれるＱＡＭの複数の前記代表値を有する、請求項１１の受信機。
13. 前記最終ステージへ入力される前記コンスタレーション点のサブセットは、前記非最終ステージの１つ以上により決定されるローカライズされたシンボル判定に対応する前記代表値を有する、請求項１０の受信機。
14. 前記マルチステージ復調器は、前記代表値の前記セットと関連付けられる残余の干渉を有色雑音としてモデル化し、他のストリームの干渉及び追加的な雑音を含む総雑音モデルに前記有色雑音を計上し、前記総雑音モデルに基づいて前記信号をプレフィルタリングして、前記マルチステージ復調器の非最終ステージの各々において総有色雑音を抑圧する、ように動作可能である、請求項１０の受信機。
15. 前記マルチステージ復調器の前記最終ステージへ入力される前記コンスタレーション点のサブセットは、前記第１の非最終ステージにおいて用いられる前記代表値の第１のサブセットと、前記第２の非最終ステージにおいて用いられる前記代表値の第２のサブセットと、を含む、請求項１４の受信機。
16. 各非最終ステージは、当該非最終ステージへ入力される前記代表値の前記セットに含まれる前記代表値のそれぞれ１つに対応する、複数のローカライズされたシンボル判定を決定するように動作可能であり、
    前記最終ステージは、当該最終ステージへ入力される前記コンスタレーション点のサブセット内に含まれる前記コンスタレーション点の１つに対応する、ローカライズされたシンボル判定を決定するように動作可能である、
    請求項１０の受信機。
17. 前記マルチステージ復調器は、前記最終的なシンボル判定を決定するために、前記非最終及び前記最終ステージにより決定される前記ローカライズされたシンボル判定を合成するように動作可能である、請求項１６の受信機。
18. 前記最終ステージは、結合最尤検出器を含む、請求項１０の受信機。
19. 前記非最終ステージの１つ以上は、結合最尤検出器を含む、請求項１８の受信機。

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