JP6522248B1 - 受信装置、通信システム、および変調信号の尤度算出方法 - Google Patents

Abstract

本発明に係る受信装置は、変調された複数の変調信号が実数プリコーディング行列により多重化された複数の多重信号を含む受信信号をそれぞれ実数成分と虚数成分とに分割する信号分割部（２１０）と、多重信号の実数成分が取り得る信号候補点の中から、受信信号の実数成分のうちの１つを用いて第１の信号点候補の絞り込みを行う最尤点探索部（２２０）と、多重信号の虚数成分が取り得る信号候補点の中から、受信信号の虚数成分のうちの１つを用いて第２の信号点候補の絞り込みを行う最尤点探索部（２２１）と、第１の信号点候補を用いて第１のレプリカベクトルを算出するレプリカベクトル算出部（２３０）と、第２の信号点候補を用いて第２のレプリカベクトルを算出するレプリカベクトル算出部（２３１）と、第１のレプリカベクトルおよび第２のレプリカベクトルを用いて変調信号の尤度を算出する尤度算出部（２４０）とを備える。

Description

本発明は、多重された信号を受信する受信装置、該受信装置を有する通信システム、および該受信装置に適用する変調信号の尤度算出方法に関する。

マルチバンドＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式を適用した通信では、プリコーディング行列などにより複数の変調信号を多重化して送信する。マルチバンドＯＦＤＭ方式による通信をはじめとした送信側において信号が多重化される通信では、多重化された各信号を受信側で分離する必要がある。信号を分離する手法として最尤検出（ＭＬＤ：Maximum Likelihood Detection）法が挙げられる。最尤検出法は、受信信号ベクトルと、信号点候補との間の距離を、すべての信号点候補において求め、最も距離の短い信号点を推定信号ベクトルと決定することで信号分離を行う。非特許文献１は、ＭＬＤ法の演算量を低減する手法として、信号の実数成分と虚数成分とをそれぞれ独立に判定し、逐次的に信号点候補で仮決めされた実数成分または虚数成分の信号を用いて残りの信号の実数成分または虚数成分を推定する場合に、受信信号を用いた領域判定結果に基づいて、仮決めに使用する信号点候補を削減する手法を開示する。

山口歌奈子、西本浩、梅田周作、塚本薫、岡崎彰浩、佐野裕康、岡村敦、"周波数符号化ダイバーシチ法におけるＭＬＤ復号の信号点候補削減に関する検討"、２０１６年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会、Ｂ−５−２０、ｐ．２９０、２０１６．

しかしながら、非特許文献１に記載のＭＬＤ法の演算量を低減する手法は信号多重数が大きくなると、演算量も多くなってしまうという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、信号多重数が大きくなってしまっても信号分離処理における演算量を低減することができる受信装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る受信装置は、実数成分と虚数成分とがそれぞれ独立に変調された複数の変調信号が実数プリコーディング行列により多重化された複数の多重信号を、互いに異なる伝搬路を介してそれぞれ複数の複素ベースバンド信号として受信し、複数の複素ベースバンド信号をそれぞれ実数成分と虚数成分とに分割する信号分割部と、複数の複素ベースバンド信号の中の１つの複素ベースバンド信号である第１の複素ベースバンド信号に対応する多重信号の実数成分が取り得る信号点候補の中から、第１の複素ベースバンド信号の実数成分のみを用いて第１の信号点候補の絞り込みを行う第１の最尤点探索部と、第１の複素ベースバンド信号に対応する多重信号の虚数成分が取り得る信号点候補の中から、第１の複素ベースバンド信号の虚数成分のみを用いて第２の信号点候補の絞り込みを行う第２の最尤点探索部と、第１の複素ベースバンド信号に対応する第１の信号点候補を用いて第１のレプリカベクトルを算出する第１のレプリカベクトル算出部と、第１の複素ベースバンド信号に対応する第２の信号点候補を用いて第２のレプリカベクトルを算出する第２のレプリカベクトル算出部と、第１のレプリカベクトルおよび第２のレプリカベクトルを用いて変調信号の尤度を算出する尤度算出部と、を備えることを特徴とする。

本発明にかかる受信装置は、信号多重数が大きくなってしまっても信号分離処理における演算量を低減することができるという効果を奏する。

実施の形態にかかる通信システムを示す図 実施の形態にかかる信号検出部の機能ブロックを示す図 実施の形態にかかる最尤点探索部に入力された複素ベースバンド信号の実数成分Ｒｅ（ｙ１）の一例を示す図 実施の形態にかかる制御回路の構成例を示す図 実施の形態にかかる受信装置の処理の一例を示すフローチャート

以下に、本発明の実施の形態にかかる受信装置、通信システム、および変調信号の尤度算出方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、実施の形態にかかる通信システムを示す図である。通信システム１は、送信装置１０と受信装置２０とを備える。送信装置１０は、プリコーディング部１００を備える。受信装置２０は、信号検出部２００を備える。プリコーディング部１００は、受信装置２０への送信対象である情報信号ｓ１、情報信号ｓ２および情報信号ｓ３に対して変調およびプリコーディング処理を行うことにより送信信号を生成する。プリコーディング部１００は、送信信号を伝搬路３０ａ、伝搬路３０ｂ、および伝搬路３０ｃを介して受信装置２０に送信する。受信装置２０では、信号検出部２００が受信信号に信号分離処理を実行することにより、情報信号ｓ１、情報信号ｓ２、および情報信号ｓ３を復号する。本実施の形態では、送信装置１０は、変調された複数の複素ベースバンド信号を実数プリコーディング行列によって多重化し、互いに直交する伝搬路を介して送信する。互いに直交する伝搬路とは、互いに干渉が生じにくい伝搬路または互いに干渉が生じない独立した伝搬路を示す。互いに直交する伝搬路の一例は、直交する周波数を用いた伝搬路であるが、互いに直交する伝搬路はこれに限定されない。

送信装置１０の動作について詳細に説明する。プリコーディング部１００は、信号線ｓ１００ａ、信号線ｓ１００ｂおよび信号線ｓ１００ｃのそれぞれを介して受け取る情報信号ｓ１、情報信号ｓ２、および情報信号ｓ３に対して変調処理および多重処理を行う。本実施の形態のプリコーディング部１００が行う多重化処理の多重化信号数は３であるとする。プリコーディング部１００に入力される３つの情報信号はそれぞれＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）方式によって変調されている。なお、本実施の形態は、ＱＰＳＫ方式に限らず、複素ベースバンド信号の実数成分と虚数成分とがそれぞれ独立に変調された場合にも適用可能である。換言すれば、本実施の形態は、実数成分と虚数成分とをそれぞれ独立に計算することができる変調方式に適用可能である。また、プリコーディング部１００が行う多重化処理の多重化信号数Ｍは３に限定されず、２以上の整数であればよい。情報信号ｓ１、情報信号ｓ２、および情報信号ｓ３は、例えば（０１）、（００）、または（１１）などの情報である。プリコーディング部１００は、情報信号ｓ１、情報信号ｓ２、および情報信号ｓ３に対してそれぞれ変調処理を行い、複素ベースバンド信号である変調信号ｚ１、変調信号ｚ２、および変調信号ｚ３を生成する。なお、情報信号ｓ１、情報信号ｓ２、および情報信号ｓ３は、変調信号ｚ１、変調信号ｚ２、および変調信号ｚ３とそれぞれ一意に対応する。つまり、情報信号ｓ１は変調信号ｚ１と、情報信号ｓ２は変調信号ｚ２と、情報信号ｓ３は変調信号ｚ３とそれぞれ対応する。以下の説明では情報信号ｓ１、情報信号ｓ２、および情報信号ｓ３と、変調信号ｚ１、変調信号ｚ２、および変調信号ｚ３のいずれかを用いて説明を行う。

プリコーディング部１００は、プリコーディング部１００が有する実数プリコーディング行列に基づいて変調信号ｚ１、変調信号ｚ２、および変調信号ｚ３に対して多重処理を実行する。多重された３つの無線信号は、プリコーディング部１００から、互いに直交する伝搬路３０ａ、伝搬路３０ｂ、および伝搬路３０ｃに対して出力される。変調信号ｚ１、変調信号ｚ２、および変調信号ｚ３は、プリコーディング部１００で、位相回転量が９０度の整数倍となる実数プリコーディング行列によって多重される。実数プリコーディング行列とは、変調信号ｚ１、変調信号ｚ２、および変調信号ｚ３を３つの伝搬路を用いて送信する場合、それぞれの伝搬路における変調信号ｚ１、変調信号ｚ２、および変調信号ｚ３の混合の比率を既定した行列である。なお、実数プリコーディング行列は、送信装置１０と受信装置２０とで共有され、受信装置２０は、受信信号の復号の際に実数プリコーディング行列を利用することができる。

プリコーディング部１００は、送信対象の複素ベースバンド信号のベクトル値である変調信号ベクトルｚに対して実数プリコーディング行列φを乗算することで信号の多重処理を行い、伝搬路に対して送信する。つまり、プリコーディング部１００より出力される送信信号ベクトルｘは、次式で表される。

送信信号ベクトルｘが伝搬路３０ａ、伝搬路３０ｂ、および伝搬路３０ｃを通過する際、送信信号ベクトルｘは、伝搬路３０ａ、伝搬路３０ｂ、伝搬路３０ｃのそれぞれからの影響を受ける。送信信号ベクトルｘが受ける影響は、伝達関数行列Δによって表すことができる。伝達関数行列Δは、送信装置１０、受信装置２０、または図示しない別の装置において推定することが可能である。受信装置２０は、この伝達関数行列Δの情報を有している。また、送信信号ベクトルｘは、さらに受信装置２０の入力端の雑音ベクトルηが加わる。

伝搬路および雑音の影響を受けて受信装置２０に入力された受信信号ベクトルｙは、複素ベースバンド信号である複素ベースバンド信号ｙ１、複素ベースバンド信号ｙ２および複素ベースバンド信号ｙ３により構成され、直交する伝搬路の数に等しい次元を持つ複素ベクトルで表すことができる。複素ベースバンド信号ｙ１は、伝搬路３０ａを介して受信装置２０に入力される。複素ベースバンド信号ｙ２は、伝搬路３０ｂを介して受信装置２０に入力される。複素ベースバンド信号ｙ３は、伝搬路３０ｃを介して受信装置２０に入力される。なお、本実施の形態では直交する伝搬路の数は３である。受信信号ベクトルｙは、送信装置１０において変調信号ベクトルｚに乗算される実数プリコーディング行列φと、受信装置２０および送信装置１０において推定される伝搬路の伝達関数行列Δと、変調信号ベクトルｚと、受信装置の入力端で加わる雑音ベクトルηと、を用いて次式で表される。

受信装置２０の動作について詳細に説明する。受信信号ベクトルｙは、信号検出部２００に入力される。受信装置２０は、受信信号ベクトルｙに基づいて送信された変調信号ベクトルｚを導き出すための処理を実行する。信号検出部２００は入力された３つの無線信号の信号分離を行う機能を有しており、分離された３つの無線信号を推定し、推定した信号の尤度をそれぞれ出力する。

図２は、実施の形態にかかる信号検出部２００の機能ブロックを示す図である。信号検出部２００は、信号分割部２１０と、第１の最尤点探索部２２０ａ〜２２０ｃと、第２の最尤点探索部２２１ａ〜２２１ｃと、第１のレプリカベクトル算出部２３０ａ〜２３０ｃと、第２のレプリカベクトル算出部２３１ａ〜２３１ｃと、尤度算出部２４０とを備える。

信号分割部２１０は、受信信号ベクトルｙの複素ベースバンド信号ｙ１、複素ベースバンド信号ｙ２、および複素ベースバンド信号ｙ３を、それぞれ実数成分と虚数成分とに分割する。受信信号ベクトルｙは、信号線ｓ２００ａ、信号線ｓ２００ｂ、および信号線ｓ２００ｃを通じて信号分割部２１０に入力される。複素ベースバンド信号ｙ１は信号線ｓ２００ａを通じて、複素ベースバンド信号ｙ２は信号線ｓ２００ｂを通じて、複素ベースバンド信号ｙ３は信号線ｓ２００ｃを通じて、それぞれ信号分割部２１０に入力される。信号分割部２１０は、複素ベースバンド信号ｙ１の実数成分を第１の最尤点探索部２２０ａに、虚数成分を第２の最尤点探索部２２１ａに出力する。また、信号分割部２１０は、複素ベースバンド信号ｙ２の実数成分を第１の最尤点探索部２２０ｂに、虚数成分を第２の最尤点探索部２２１ｂに出力する。また、信号分割部２１０は、複素ベースバンド信号ｙ３の実数成分を第１の最尤点探索部２２０ｃに、虚数成分を第２の最尤点探索部２２１ｃに向けてそれぞれ出力する。

第１の最尤点探索部２２０ａは、複素ベースバンド信号ｙ１の実数成分を用いて、実数プリコーディング行列により多重された多重信号ｘ１の実数成分が取り得る信号点候補の中から、複素ベースバンド信号ｙ１の実数成分から最も近い距離にある信号点候補の絞り込みを行う。なお、信号点候補の絞り込みに用いられる距離はユークリッド距離である。第２の最尤点探索部２２１ａは、複素ベースバンド信号ｙ１の虚数成分を用いて、実数プリコーディング行列により多重された多重信号ｘ１の虚数成分が取り得る信号点候補の中から、複素ベースバンド信号ｙ１の虚数成分から最も近い距離にある信号点候補の絞り込みを行う。同様に、第１の最尤点探索部２２０ｂは、複素ベースバンド信号ｙ２の実数成分を用いて、多重信号ｘ２の実数成分が取り得る信号点候補の中から、複素ベースバンド信号ｙ２の実数成分から最も近い距離にある信号点候補の絞り込みを行う。第２の最尤点探索部２２１ｂは、複素ベースバンド信号ｙ２の虚数成分を用いて、多重信号ｘ２の虚数成分が取り得る信号点候補の中から、複素ベースバンド信号ｙ２の虚数成分から最も近い距離にある信号点候補の絞り込みを行う。第１の最尤点探索部２２０ｃは、複素ベースバンド信号ｙ３の実数成分を用いて多重信号ｘ３の実数成分が取り得る信号点候補の中から、複素ベースバンド信号ｙ３の実数成分から最も近い距離にある信号点候補の絞り込みを行う。第２の最尤点探索部２２１ｃは、複素ベースバンド信号ｙ３の虚数成分を用いて、多重信号ｘ３の虚数成分が取り得る信号点候補の中から、複素ベースバンド信号ｙ３の虚数成分から最も近い距離にある信号点候補の絞り込みを行う。

第１の最尤点探索部２２０ａ〜２２０ｃは、絞り込まれた信号点候補を、第１のレプリカベクトル算出部２３０ａ〜２３０ｃにそれぞれ出力する。また、第２の最尤点探索部２２１ａ〜２２１ｃは、絞り込まれた信号点候補を、第２のレプリカベクトル算出部２３１ａ〜２３１ｃにそれぞれ出力する。例えば、第１の最尤点探索部２２０ａは、信号点候補を第１のレプリカベクトル算出部２３０ａに向けて出力する。例えば、第２の最尤点探索部２２１ｃは、信号点候補を第２のレプリカベクトル算出部２３１ｃに向けて出力する。第１の最尤点探索部２２０ａ〜２２０ｃが絞り込んだ信号点候補は第１の信号点候補とも呼ばれる。第２の最尤点探索部２２１ａ〜２２１ｃが絞り込んだ信号点候補は第２の信号点候補とも呼ばれる。

第１のレプリカベクトル算出部２３０ａ〜２３０ｃおよび第２のレプリカベクトル算出部２３１ａ〜２３１ｃは、入力された最尤点を用いて算出された、変調信号ｚ１、変調信号ｚ２、または変調信号ｚ３に対応する複数のレプリカベクトルを算出する。第１のレプリカベクトル算出部２３０ａ〜２３０ｃが算出したレプリカベクトルは、第１のレプリカベクトルとも呼ばれる。第２のレプリカベクトル算出部２３１ａ〜２３１ｃが算出したレプリカベクトルは第２のレプリカベクトルとも呼ばれる。第１のレプリカベクトル算出部２３０ａ〜２３０ｃは、最尤点を用いて算出されるレプリカベクトルと、最尤点の各ビットにおいて反転した値を有する信号点候補とのうち、第１の最尤点探索部２２０ａ〜２２０ｃに入力された複素ベースバンド信号ｙ１、複素ベースバンド信号ｙ２、または複素ベースバンド信号ｙ３の実数成分に最も近い距離にある信号点候補から成る複数のベクトルを、レプリカベクトル群として尤度算出部２４０に出力する。同様に、第２のレプリカベクトル算出部２３１ａ〜２３１ｃは、最尤点を用いて算出されるレプリカベクトルと、最尤点の各ビットにおいて反転した値を有する信号点候補とのうち、第２の最尤点探索部２２１ａ〜２２１ｃに入力された複素ベースバンド信号ｙ１、複素ベースバンド信号ｙ２、または複素ベースバンド信号ｙ３の虚数成分に最も近い距離にある信号点候補から成る複数のベクトルを、レプリカベクトル群として尤度算出部２４０に出力する。

例えば、第１のレプリカベクトル算出部２３０ａは、複素ベースバンド信号ｙ１の実数成分から最も近い距離にある最尤点を用いて、多重信号ｘ１に対応するレプリカベクトルを算出する。また第１のレプリカベクトル算出部２３０ａは、算出したレプリカベクトルと、最尤点の各ビットにおいて反転した値を有する信号点候補とのうち、第１の最尤点探索部２２０ａに入力された複素ベースバンド信号ｙ１の実数成分に最も近い距離にある信号点候補から成る複数のベクトルを、レプリカベクトル群として尤度算出部２４０に出力する。

尤度算出部２４０は、入力された複数のレプリカベクトルを用いて算出された変調信号ｚ１、変調信号ｚ２、および変調信号ｚ３に対応する尤度を算出する。尤度算出部２４０は、変調信号ｚ１に対応する尤度を、信号線ｓ２０１ａを通じて出力し、変調信号ｚ２に対応する尤度を信号線ｓ２０１ｂを通じて出力し、変調信号ｚ３に対応する尤度を、信号線ｓ２０１ｃを通じて出力する。

信号検出部２００の動作について、詳細に説明する。まず、第１の最尤点探索部２２０ａ〜２２０ｃおよび第２の最尤点探索部２２１ａ〜２２１ｃは、入力された複素ベースバンド信号ｙ１、複素ベースバンド信号ｙ２、および複素ベースバンド信号ｙ３それぞれの実数成分および虚数成分を用いて、多重信号ｘ１、多重信号ｘ２、および多重信号ｘ３それぞれの実数成分および虚数成分が取り得る信号点候補の中から、複素ベースバンド信号ｙ１、複素ベースバンド信号ｙ２、および複素ベースバンド信号ｙ３に最も近い距離にある信号点候補を絞り込む。

本実施の形態では、変調信号ｚ１、変調信号ｚ２、および変調信号ｚ３の変調方式として、ＱＰＳＫ方式を適用した場合を扱う。このため、変調信号の実数成分Ｒｅ（ｚ１）、Ｒｅ（ｚ２）およびＲｅ（ｚ３）が取り得るすべての信号点候補は、それぞれ２×２×２＝８種類（［ｚ１，ｚ２，ｚ３］＝［０，０，０］、［０，０，１］、［０，１，１］、［０，１，０］、［１，０，０］、［１，０，１］、［１，１，１］、［１，１，０］）となる。ここで、横軸を複素ベースバンド信号の実数成分Ｒｅ（ｙ１）としたときの信号点配置を図３に示す。

図３は、実施の形態にかかる第１の最尤点探索部２２０ａに入力された複素ベースバンド信号の実数成分Ｒｅ（ｙ１）の一例を示す図である。図３において、多重信号の実数成分Ｒｅ（ｘ１）は、黒丸に示される。実数成分Ｒｅ（ｙ１）が×印で表される点である場合、多重信号の実数成分Ｒｅ（ｘ１）における［０，０，０］の候補点が最も近い距離にある。このため、［０，０，０］の候補点が実数成分Ｒｅ（ｙ１）の最尤点として最も適している。このため、第１の最尤点探索部２２０ａは、［０，０，０］を最尤点として、第１のレプリカベクトル算出部２３０ａに向けて出力する。

また、尤度算出部２４０が変調信号の尤度を出力するためには、最尤点に加えて最尤点の各ビットにおける反転ビットの情報も必要となる。ここで、第１のレプリカベクトル算出部２３０ａは、第１の最尤点探索部２２０ａより入力された最尤点［０，０，０］に加え、最尤点の各ビットにおける反転ビットを含む信号点候補のうち、最尤点に最も近い距離にある信号点候補［０，１，０］、［１，０，０］、および［０，０，１］もレプリカベクトルとし、尤度算出部２４０に向けて出力する。

本実施の形態では、複素ベースバンド信号の実数成分Ｒｅ（ｙ１）の最尤点としてどの信号点候補に絞り込むかは、複素ベースバンド信号の実数成分Ｒｅ（ｙ１）が図３の信号点配置図上に示す破線で囲われた領域のうち、どの領域に含まれているかによって判断される。この領域は、信号点候補の配置に基づいて算出することができる。例えば、破線で囲われた領域は、隣り合う実数プリコーディング行列により多重された多重信号ｘ１の実数成分Ｒｅ（ｘ１）の信号点候補間の距離から算出可能である。また、複素ベースバンド信号の実数成分Ｒｅ（ｙ１）の最尤点に対する反転ビットとしてどの信号点候補を選択するかは、図３に示す多重信号の実数成分Ｒｅ（ｘ１）の信号点配置から算出が可能である。なお、破線で囲われた領域の情報および信号点候補の配置の情報は、第１の最尤点探索部２２０ａ〜２２０ｃ、第２の最尤点探索部２２１ａ〜２２１ｃ、第１のレプリカベクトル算出部２３０ａ〜２３０ｃ、および第２のレプリカベクトル算出部２３１ａ〜２３１ｃが算出しなくてもよく、例えば送信装置１０にて破線で囲われた領域の情報および信号点候補の配置の情報を算出し、送信装置１０と受信装置２０とで共有しておくとしても良い。

同様にして、第１の最尤点探索部２２０ｂ，２２０ｃ、第２の最尤点探索部２２１ａ〜２２１ｃは、それぞれ複素ベースバンド信号の実数成分Ｒｅ（ｙ２）、Ｒｅ（ｙ３）および虚数成分Ｉｍ（ｙ１）、Ｉｍ（ｙ２）、Ｉｍ（ｙ３）に基づいて最尤点を探索する。また、第１のレプリカベクトル算出部２３０ｂ，２３０ｃ、および第２のレプリカベクトル算出部２３１ａ〜２３１ｃは、探索された最尤点に基づいてレプリカベクトルを算出する。

本実施の形態では、ＱＰＳＫ方式で変調された３個の変調信号が実数プリコーディング行列により多重された場合を扱うため、６個のレプリカベクトル算出部のそれぞれで４個、合計で２４個のレプリカベクトルが出力される。同様にして、実数成分と虚数成分とを独立に変調する変調方式によって、Ｎビットの情報信号が変調されたＭ個の変調信号を実数プリコーディング行列により多重した場合、２Ｍ個のレプリカベクトル算出部のそれぞれで（ＮＭ／２＋１）個、合計（ＮＭ^２＋２Ｍ）個のレプリカベクトルが出力される。なお、ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）方式のように、変調信号の実数成分または虚数成分のみに値がある場合は、Ｍ個のレプリカベクトル算出部のそれぞれで（ＮＭ／２＋１）個、合計（ＮＭ^２／２＋Ｍ）個のレプリカベクトルが出力される。

尤度算出部２４０は、第１のレプリカベクトル算出部２３０ａ〜２３０ｃ、および第２のレプリカベクトル算出部２３１ａ〜２３１ｃにおいて算出されたすべてのレプリカベクトルを用いて、変調信号ｚ１、変調信号ｚ２、および変調信号ｚ３の各ビットに対応する尤度を算出する。また、尤度算出部２４０は、算出された尤度を信号線ｓ２０１ａ，ｓ２０１ｂ，ｓ２０１ｃを用いて出力する。なお、尤度算出は、各ビットにおける０と１の発生確率を受信信号ベクトルとの最短距離で算出する既存の手法を用いることができる。

本実施の形態にかかる信号検出部２００、信号分割部２１０、第１の最尤点探索部２２０ａ〜２２０ｃ、第２の最尤点探索部２２１ａ〜２２１ｃ、第１のレプリカベクトル算出部２３０ａ〜２３０ｃ、第２のレプリカベクトル算出部２３１ａ〜２３１ｃ、および尤度算出部２４０のハードウェア構成について説明する。図４は、実施の形態にかかる制御回路の構成例を示す図である。信号検出部２００、信号分割部２１０、第１の最尤点探索部２２０ａ〜２２０ｃ、第２の最尤点探索部２２１ａ〜２２１ｃ、第１のレプリカベクトル算出部２３０ａ〜２３０ｃ、第２のレプリカベクトル算出部２３１ａ〜２３１ｃ、および尤度算出部２４０は、各処理を行う電子回路である処理回路により実現される。

本処理回路は、専用のハードウェアであっても、メモリ及びメモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit、中央演算装置）を備える制御回路であってもよい。ここでメモリとは、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリなどの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスクなどが該当する。本処理回路がＣＰＵを備える制御回路である場合、この制御回路は例えば、図４に示す構成の制御回路３００となる。

図５に示すように、制御回路３００は、ＣＰＵであるプロセッサ３００ａと、メモリ３００ｂとを備える。図５に示す制御回路３００により実現される場合、プロセッサ３００ａがメモリ３００ｂに記憶された、各処理に対応するプログラムを読みだして実行することにより実現される。また、メモリ３００ｂは、プロセッサ３００ａが実施する各処理における一時メモリとしても使用される。

本実施の形態における受信装置２０の処理フローを説明する。図５は、実施の形態にかかる受信装置２０の処理の一例を示すフローチャートである。

信号検出部２００は、信号線ｓ２００ａ、信号線ｓ２００ｂ、および信号線ｓ２００ｃを介して受信信号ベクトルｙを受信する（ステップＳ１０１）。

信号検出部２００が受信信号ベクトルｙを受信すると、信号分割部２１０は、受信信号ベクトルｙを構成する複素ベースバンド信号ｙ１、複素ベースバンド信号ｙ２、および複素ベースバンド信号ｙ３を、それぞれ実数成分と虚数成分とに分割する。また、信号分割部２１０は、複素ベースバンド信号ｙ１の実数成分を第１の最尤点探索部２２０ａに、複素ベースバンド信号ｙ１の虚数成分を第２の最尤点探索部２２１ａに、複素ベースバンド信号ｙ２の実数成分を第１の最尤点探索部２２０ｂに、複素ベースバンド信号ｙ２の虚数成分を第２の最尤点探索部２２１ｂに、複素ベースバンド信号ｙ３の実数成分を第１の最尤点探索部２２０ｃに、複素ベースバンド信号ｙ３の虚数成分を第２の最尤点探索部２２１ｃにそれぞれ出力する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２は、第１のステップとも呼ばれる。

第１の最尤点探索部２２０ａ〜２２０ｃ、および第２の最尤点探索部２２１ａ〜２２１ｃは、実数プリコーディング行列により多重化された送信信号ベクトルｘのうちの１成分の信号が取り得る信号点候補の中から、受信信号ベクトルｙに最も近い距離にある信号点候補を絞り込み、信号点候補を第１のレプリカベクトル算出部２３０ａ〜２３０ｃ、および第２のレプリカベクトル算出部２３１ａ〜２３１ｃに向けてそれぞれ出力する（ステップＳ１０３）。第１の最尤点探索部２２０ａ〜２２０ｃが行うステップＳ１０３は第２のステップとも呼ばれる。第２の最尤点探索部２２１ａ〜２２１ｃが行うステップＳ１０３は第３のステップとも呼ばれる。

第１のレプリカベクトル算出部２３０ａ〜２３０ｃ、および第２のレプリカベクトル算出部２３１ａ〜２３１ｃは、信号点候補に基づいて、最尤点と信号点候補に対する反転ビットとを有する複数のレプリカベクトルを算出し、尤度算出部２４０に出力する（ステップＳ１０４）。第１のレプリカベクトル算出部２３０ａ〜２３０ｃが行うステップＳ１０４は第４のステップとも呼ばれる。第２のレプリカベクトル算出部２３１ａ〜２３１ｃが行うステップＳ１０４は第５のステップとも呼ばれる。

尤度算出部２４０は、第１のレプリカベクトル算出部２３０ａ〜２３０ｃ、および第２のレプリカベクトル算出部２３１ａ〜２３１ｃから出力される複数のレプリカベクトルを用いて、変調信号ベクトルｚの尤度算出を行う（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５は第６のステップとも呼ばれる。

以上のように、本実施の形態では、受信装置２０は、受信信号の実数成分と虚数成分とに対して、それぞれ信号分離を行う。特に信号分離では、受信信号の各成分の値に基づいて、実数プリコーディング行列により多重された多重信号が取り得る信号点候補のうち、最も距離が短い信号点候補を独立に絞り込み、この絞り込まれた信号点候補から算出されたレプリカベクトルを用いて尤度を算出することで、信号多重数が大きい場合においても少ない演算量で周波数復号が可能となる。

また、信号検出部２００は、取り得る最大の信号多重数に対応した最尤点探索部およびレプリカベクトル算出部を備え、信号多重数に応じて用いる最尤点探索部およびレプリカベクトル算出部の数を調整して尤度を算出することとしてもよい。または、最尤点探索部およびレプリカベクトル算出部をそれぞれ１つずつ備え、信号多重数に応じて信号検出部が繰り返し処理することで、１つのシステムで複数の信号多重数に対応することとしてもよい。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 通信システム、１０ 送信装置、２０ 受信装置、ｓ１００ａ，ｓ１００ｂ，ｓ１００ｃ，ｓ２００ａ，ｓ２００ｂ，ｓ２００ｃ，ｓ２０１ａ，ｓ２０１ｂ，ｓ２０１ｃ 信号線、１００ プリコーディング部、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ 伝搬路、２００ 信号検出部、２１０ 信号分割部、２２０ａ〜２２０ｃ 第１の最尤点探索部、２２１ａ〜２２１ｃ 第２の最尤点探索部、２３０ａ〜２３０ｃ 第１のレプリカベクトル算出部、２３１ａ〜２３１ｃ 第２のレプリカベクトル算出部、２４０ 尤度算出部、３００ 制御回路、３００ａ プロセッサ、３００ｂ メモリ。

Claims (6)

1. 実数成分と虚数成分とがそれぞれ独立に変調された複数の変調信号が実数プリコーディング行列により多重化された複数の多重信号を、互いに異なる伝搬路を介してそれぞれ複数の複素ベースバンド信号として受信し、前記複数の複素ベースバンド信号をそれぞれ実数成分と虚数成分とに分割する信号分割部と、
   前記複数の複素ベースバンド信号の中の１つの複素ベースバンド信号である第１の複素ベースバンド信号に対応する前記多重信号の実数成分が取り得る信号点候補の中から、前記第１の複素ベースバンド信号の実数成分のみを用いて第１の信号点候補の絞り込みを行う第１の最尤点探索部と、
   前記第１の複素ベースバンド信号に対応する前記多重信号の虚数成分が取り得る信号点候補の中から、前記第１の複素ベースバンド信号の虚数成分のみを用いて第２の信号点候補の絞り込みを行う第２の最尤点探索部と、
   前記第１の複素ベースバンド信号に対応する前記第１の信号点候補を用いて第１のレプリカベクトルを算出する第１のレプリカベクトル算出部と、
   前記第１の複素ベースバンド信号に対応する前記第２の信号点候補を用いて第２のレプリカベクトルを算出する第２のレプリカベクトル算出部と、
   前記第１のレプリカベクトルおよび前記第２のレプリカベクトルを用いて前記変調信号の尤度を算出する尤度算出部と、
   を備えることを特徴とする受信装置。
2. 前記複数の多重信号は、
   前記伝搬路ごとに前記変調信号の混合される比率が異なる信号であり、
   前記第１の最尤点探索部は、
   前記多重信号自体の実数成分が取り得る信号点候補の中から前記第１の信号点候補を選択し、
   前記第２の最尤点探索部は、
   前記多重信号自体の虚数成分が取り得る信号点候補の中から前記第２の信号点候補を選択することを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
3. 前記第１の最尤点探索部は、前記多重信号の実数成分が取り得る前記第１の信号点候補の中から、前記第１の複素ベースバンド信号の実数成分に最も近い距離にある信号点候補を選択することで前記第１の信号点候補を絞り込み、
   前記第２の最尤点探索部は、前記多重信号の虚数成分が取り得る前記第２の信号点候補の中から、前記第１の複素ベースバンド信号の虚数成分に最も近い距離にある信号点候補を選択することで前記第２の信号点候補を絞り込むことを特徴とする請求項１または２に記載の受信装置。
4. 前記第１のレプリカベクトル算出部は、前記第１の信号点候補の各反転ビットを含む信号点候補のうち前記第１の信号点候補に最も近い距離にある信号点候補を出力し、
   前記第２のレプリカベクトル算出部は、前記第２の信号点候補の各反転ビットを含む信号点候補のうち前記第２の信号点候補に最も近い距離にある信号点候補を出力することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の受信装置。
5. 実数成分と虚数成分とがそれぞれ独立に変調された複数の変調信号を実数プリコーディング行列により多重化した複数の多重信号を送信する送信装置と、
   前記送信装置から送信された信号を受信する請求項１から４のいずれか１つに記載の受信装置と、
   を備えることを特徴とする通信システム。
6. 受信装置における変調信号の尤度算出方法であって、
   実数成分と虚数成分とがそれぞれ独立に変調された複数の変調信号を実数プリコーディング行列により多重化された複数の多重信号を、互いに異なる伝搬路を介してそれぞれ複数の複素ベースバンド信号として受信し、前記複数の複素ベースバンド信号をそれぞれ実数成分と虚数成分とに分割する第１のステップと、
   前記複数の複素ベースバンド信号の中の１つの複素ベースバンド信号である第１の複素ベースバンド信号に対応する前記多重信号の実数成分が取り得る信号点候補の中から、前記第１の複素ベースバンド信号の実数成分のみを用いて第１の信号点候補の絞り込みを行う第２のステップと、
   前記第１の複素ベースバンド信号に対応する前記多重信号の虚数成分が取り得る信号点候補の中から、前記第１の複素ベースバンド信号の虚数成分のみを用いて第２の信号点候補の絞り込みを行う第３のステップと、
   前記第１の複素ベースバンド信号に対応する前記第１の信号点候補を用いて第１のレプリカベクトルを算出する第４のステップと、
   前記第１の複素ベースバンド信号に対応する前記第２の信号点候補を用いて第２のレプリカベクトルを算出する第５のステップと、
   前記第１のレプリカベクトルおよび前記第２のレプリカベクトルを用いて前記変調信号の尤度を算出する第６のステップと、
   を含むことを特徴とする変調信号の尤度算出方法。

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