JPWO2006104142A1 - Mimoデコーダ及びmimo復号法 - Google Patents
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Abstract
Description
なお、行列やベクトルは、慣習上、ボールド体で記載されることが多いが、本明細書では表記の都合上、活字体で記載したところがある。また、送信アンテナ信号ベクトルのことを送信信号ベクトルと呼び、受信アンテナ信号ベクトルのことを受信信号ベクトルと呼ぶ。ここで、
[1] Gerard J. Foschini, "Layered space-time architecture for wireless communications in a fading enverironment when using multiple antennas," Bell Labs Technical Journal, Vol. 6, No. 2, pp. 41-59, Autumn 1996 [2] Emre Telatar, "Capacity of multi-antenna Gaussian channels," European Transaction on Telecomunication, Vol. 10, No. 6, pp. 585-595, November/December 1999
102 一般逆行列計算部
103 固有値・固有ベクトル計算部
104 探索範囲限定処理部
105 最尤推定部
106 復号器
107 切り替えスウィッチ
108 受信アンテナ
601 ωpq極性検出部
602 ユニタリー行列演算部
603 2θ極性検出部
604 2θ復元部
605 θ極性検出部
606 回転行列演算部
607 完了条件比較処理
701 固有ベクトル計算部
702 固有値計算部
703 ヤコビ回転演算部
801,901 メモリ
802,902 アドレス発生回路
803 極性付き加算器
804,906 レジスタ
805 比較器
806 極性選択器
807 減算器
808,904,905 加算器
809 選択器
903 極性付け回路
Ω=HH・H …(22)
の計算が実行される。ここでHは、チャネル行列あるいは上述の仮想チャネル行列である。また同時に一般逆行列計算部102は、この演算結果を用いて
(HH・H)-1・HH …(23)
を計算し、固有値・固有ベクトル計算部103は、後述するヤコビ回転により、固有値λ1,λ2,...,λn並びにそれに対応する固有ベクトルe1,e2,...,enをΩより計算する。
Ω・X=λ・X …(42)
となるスカラー値である固有値λと固有ベクトルであるXとを出力する処理である。
M・Ω・X=λ・M・X …(43)
となる。ここで、y=M・Xとおくと、X=M-1・yであるから、
M・Ω・M-1・y=λ・y …(44)
が得られる。すなわち、ΩをM・Ω・M-1に置き換えても固有値並びに固有ベクトルは変わらないことが示されている。この変換を何回か繰り返して簡単な形に変形することを考える。今、この正則行列Mとして、次のような要素を考える。
|bpp|2+|bpp|2+2|bpq|2=Ωpp 2+Ωpp 2+2|Ωpq|2
が導かれる。上述したように、bpq=0となるようにθを選んだのであるから、結局
|bpp|2+|bpp|2=Ωpp 2+Ωpp 2+2|Ωpq|2 …(64)
が得られる。すなわちこの変換によって対角成分のパワー和が増加したことになる。一方、行列全体の要素のパワー和は、(58)式の関係に示されるように、変わらずに一定に保たれているのであるから、非対角成分のパワー和は、結局この増加した分だけ減少したことになる。したがって非対角要素のパワー和は、
(88)式より上記の方法で得ることができるのは、
(88)式より
M1 H・M2 H・… ⇒ [m1 … mn]または[e1 … en]
となって、固有ベクトル計算部701は固有ベクトルe1,...,enを得ることができる。
Claims (13)
- 電波伝搬環境を示すチャネル行列または仮想伝搬路に基づく仮想チャネル行列より得られるムーワペンローズの一般逆行列を計算する一般逆行列計算手段と、
前記一般逆行列計算手段によって計算された一般逆行列解を中心として送信信号ベクトルを探索する探索手段と、
を有し、
前記送信信号ベクトルの探索範囲は前記チャネル行列または前記仮想チャネル行列の変化に応じて変化可能であり、
前記探索手段は、前記チャネル行列または前記仮想チャネル行列から計算された固有ベクトルごとに、当該固有ベクトルに対応する固有値の平方根に反比例する重み付けを行い、重み付けされた結果に基づいて前記送信信号ベクトルの探索範囲を決定する、MIMOデコーダ。 - 電波伝搬環境を示すチャネル行列または仮想伝搬路に基づく仮想チャネル行列より最小平均自乗誤差規範に基づく処理を実行する最小平均自乗誤差規範計算手段と、
前記最小平均自乗誤差規範計算手段によって計算された検出結果を中心として送信信号ベクトルを探索する探索手段と、
を有し、
前記送信信号ベクトルの探索範囲は前記チャネル行列または前記仮想チャネル行列の変化に応じて変化可能であり、
前記探索手段は、前記チャネル行列または前記仮想チャネル行列から計算された固有ベクトルごとに、当該固有ベクトルに対応する固有値の平方根に反比例する重み付けを行い、重み付けされた結果に基づいて前記送信信号ベクトルの探索範囲を決定する、MIMOデコーダ。 - 前記チャネル行列または前記仮想チャネル行列を基に固有値と該固有値に対応する固有ベクトルを計算する固有値・固有ベクトル計算手段を有する請求項1または2に記載のMIMOデコーダ。
- 前記探索手段は、計算された固有値のうち、最小の固有値に対応する固有ベクトルに対しては該最小の固有値の平方根に反比例する重み付けを行い、前記最小の固有値以外の固有値に対応する各固有ベクトルに対しては、当該各固有ベクトルに対応するスカラー量に対して当該各固有ベクトルに対応する各固有値の平方根に反比例する重み付けを行う、請求項3に記載のMIMOデコーダ。
- 前記探索手段は、前記最小の固有値に対応する固有ベクトルを選択して該選択された固有ベクトル内の各要素関係を維持しつつ、前記最小の固有値以外の各固有値の平方根に反比例した形態で前記選択された固有ベクトル内の各要素に探索範囲の幅を持たせる、請求項4に記載のMIMOデコーダ。
- 前記固有値・固有ベクトル計算手段は、
ヤコビ回転を用いて前記固有値及び固有ベクトルを計算するとともに、
前記ヤコビ回転における回転角を2の負の冪に対する複数の逆正接の極性付き和として
グループ毎に逐次的に分解する分解手段を有し、
前記分解手段により得られた前記グループ毎の複数の極性を基に構成された2の負の冪の線形和を要素とする回転行列をヤコビ回転に用いる、請求項3に記載のMIMOデコーダ。 - 前記分解手段は、
互いに異なる複数の2の負の冪に対する逆正接をグループ毎に値として持つメモリと、
該メモリのグループを示すアドレスを発生する手段と、
前記メモリから読み出された複数の逆正接データの極性付き和及び前回までの該極性付き和の蓄積結果とヤコビ回転角を比較する手段と、
を有し、前記比較の結果をもって今回のグループ内逆正接の極性とする、請求項6に記載のMIMOデコーダ。 - 前記仮想チャネル行列は、送受信機の不完全性に基づく寄与を含む、請求項1乃至7のいずれか1項に記載のMIMOデコーダ。
- 送信信号を受信して送信信号ベクトルを得る段階と、
電波伝搬環境を示すチャネル行列または仮想伝搬路を表す仮想チャネル行列より得られるムーワペンローズの一般逆行列を計算する段階と、
前記チャネル行列または前記仮想チャネル行列を基に固有値及び固有ベクトルを計算する段階と、
ムーワペンローズの一般逆行列解を中心として前記送信信号ベクトルを探索する探索段階と、
を有し、
前記送信信号ベクトルの探索範囲は前記チャネル行列または前記仮想チャネル行列の変化に応じて変化可能であり、
前記探索段階において、前記チャネル行列または前記仮想チャネル行列から計算された固有ベクトルごとに、当該固有ベクトルに対応する固有値の平方根に反比例する重み付けを行い、重み付けされた結果に基づいて前記送信信号ベクトルの探索範囲が決定される、MIMO復号法。 - 送信信号を受信して送信信号ベクトルを得る段階と、
電波伝搬環境を示すチャネル行列または仮想伝搬路を表す仮想チャネル行列より最小平均自乗誤差規範に基づく処理を実行する段階と、
前記チャネル行列または前記仮想チャネル行列を基に固有値及び固有ベクトルを計算する段階と、
前記最小平均自乗誤差規範に基づく処理による検出結果を中心として前記送信信号ベクトルの探索する探索段階と、
を有し、
前記送信信号ベクトルの探索範囲は前記チャネル行列または前記仮想チャネル行列の変化に応じて変化可能であり、
前記探索段階において、前記チャネル行列または前記仮想チャネル行列から計算された固有ベクトルごとに、当該固有ベクトルに対応する固有値の平方根に反比例する重み付けを行い、重み付けされた結果に基づいて前記送信信号ベクトルの探索範囲が決定される、MIMO復号法。 - 前記探索段階において、計算された固有値のうち、最小の固有値に対応する固有ベクトルに対しては該最小の固有値の平方根に反比例する重み付けを行い、前記最小の固有値以外の固有値に対応する各固有ベクトルに対しては、当該各固有ベクトルに対応するスカラー量に対して当該各固有ベクトルに対応する各固有値の平方根に反比例する重み付けを行う、請求項9または10に記載のMIMO復号法。
- 前記探索段階において、前記最小の固有値に対応する固有ベクトルを選択して該選択された固有ベクトル内の各要素関係を維持しつつ、前記最小の固有値以外の各固有値の平方根に反比例した形態で前記選択された固有ベクトル内の各要素に探索範囲の幅を持たせる、請求項11に記載のMIMO復号法。
- 前記仮想チャネル行列は、送受信機の不完全性に基づく寄与を含む、請求項9乃至12のいずれか1項に記載のMIMO復号法。
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