JP2006222743A - 空間多重信号検出回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 複数送信信号候補メトリック演算回路112は、QR分解回路103から出力される上三角行列のN行ベクトルに対応した構成要素S108と複数の送信信号候補S112との乗算によってレプリカ信号を生成し、乗算結果記憶回路106に記憶されたN送信系統の要素S107からレプリカ信号の減算を行うことにより、送信系統ごとにメトリックS113を算出する。メトリック加算記憶回路113は、送信信号系列記憶回路111に記憶された送信信号系列S115に応じてN送信系統のメトリックS113を累積加算してN送信系統のメトリックとして記憶する。
【選択図】 図2
Description
A.バン・ゼルスト(A. van Zelst)、R.バン・ニー(R. van Nee)、およびG.A.ワター(G. A. Awater)著、「OFDMシステムのための空間多重化(Space division multiplexing (SDM) for OFDM systems)、Proc. of VTC 2000-Spring,pp.1070-1074.
まず、本発明の基本原理について説明する。本発明では、従来技術での問題である回路規模の増加を抑えつつ、MLD方式と同等の優れた誤り率特性を実現する空間多重信号検出回路を実現する。本発明は、マルチキャリア変調方式、あるいはシングルキャリア変調方式共に適用が可能である。マルチキャリア変調方式に適用をする場合には、マルチキャリア復調後のサブキャリア信号に対して適用する。
まず、上記記憶された列ベクトルZの各要素から他送信系統の干渉信号を減算し、上三角行列Rの所望の送信系統の各行列要素を用いて以下の除算処理を行う(送信信号推定手段)。但し、最下レイヤである送信系統Nの場合には、(干渉信号生成手段からの)他送信系統の干渉信号を考慮する必要はない。まず、以下ではこのN送信系統について算出を行う場合について説明する。
次に、本発明の第1実施形態について説明する。
B−1.第1実施形態の構成
図2は、本発明の第1実施形態による空間多重信号検出回路の構成を示すブロック図である。チャネル推定回路101は、受信パケット信号S101のMIMOプリアンブル信号を用いて各送受信アンテナ間の伝達関数のチャネル推定を行う。推定チャネル行列生成回路102は、上記チャネル推定結果を用いて推定チャネル行列Hの生成を行う。QR分解回路103は、推定チャネル行列のユニタリ・三角化(QR)分解を数式(5)に示すように行う。複素共役転置演算回路104は、ユニタリ行列Qについて各行列要素の複素共役演算を行うとともに、その行列の転置演算処理を行う。
次に、上述した第1実施形態の動作について説明する。受信信号S101はチャネル推定回路101に入力される。チャネル推定回路101では、受信信号の中でMIMOプリアンブル信号、あるいは既存システムのプリアンブル信号を利用して各送受信アンテナ間の伝搬路の歪を推定する。推定された歪S102は、推定チャネル行列生成回路102に入力され、推定チャネル行列S103として出力される。QR分解回路103では、推定チャネル行列S103に対してQR分解演算を行い、ユニタリ行列Qと上三角行列を含む行列Rへの分解を行う。ユニタリ行列S104は、複素共役転置演算回路104へ入力される。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。本第2実施形態は、上述した第1実施形態に対して、QR分解の前に送信系統に応じた重み付けを行うことにより、信号検出の推定精度を向上させることを特徴としている。さらに、出力される推定送信信号系列の入れ替えを行う。
図3は、本発明の第2実施形態による空間多重信号検出回路の構成を示すブロック図である。なお、図2に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。推定チャネル行列重み付け回路216は、チャネル推定回路101から出力される送信系列の重み付けに用いる情報信号S218に従って、推定チャネル行列生成回路102から出力された推定チャネル行列S103に対して重み付けし、該重み付けがなされた推定チャネル行列S221としてQR分解回路103に供給する。出力信号入れ替え回路217は、上記重み付けに用いる情報信号S218に従って適切な送信信号系列の順番になるように並び替えを行う。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、以下では、第1実施形態との差分のみについて説明する。推定チャネル行列生成回路102から出力された推定チャネル行列S103は、推定チャネル行列重み付け回路216に入力される。さらに、チャネル推定回路101から出力される送信系列の重み付けに用いる情報信号S218も入力される。推定チャネル行列重み付け回路216では、送信系統のSNR等に基づいた推定チャネル行列の列ベクトルの並び替えが行われる。重み付けされた推定チャネル行列S221は、QR分解回路103に供給される。一方、最尤推定回路115から得られた推定送信系列S217は、並び替え回路217において、送信系列の重み付けに用いる情報信号S218に基づいて適切な送信信号系列の順番に並び替えられる。その他の動作は、上述した第1実施形態と同じ動作である。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。本第3実施形態は、上述した第1実施形態に対して、メトリックの計算を各送信系統にて行うのではなく、推定送信信号系列が得られた時点で最後にメトリックの演算を行うことを特徴としている。
図4は、本発明の第3実施形態による空間多重信号検出回路の構成を示すブロック図である。なお、図2に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。本第3実施形態では、複数送信信号系列メトリック演算回路316にてメトリックS313を算出し、該メトリックS313を、直接、最尤推定回路115へ入力する。したがって、この場合、各送信系統のメトリックを累積加算するメトリック加算記憶回路113は用いられない。
次に、本第3実施形態において、特に、複数送信信号系列メトリック演算回路316の動作について、数式(19)を参照して説明する。数式(19)では、各送信系統のメトリックを導出しているが、これと同様の演算手法で全送信系統に渡る推定送信系列からメトリックを算出する。例えば、数式(19)の演算がN=2の2送信系統の場合であると仮定すると、本第3実施形態におけるメトリック演算になる。干渉信号生成回路104の出力信号であるN(=2)送信系統に対応したレプリカS116、および、QR分解回路103から出力される上三角行列のN−1(=1)行ベクトルに対応した構成要素S108と送信信号系列候補S115との乗算結果がN−1送信系統のレプリカ信号として算出される。次に、乗算結果記憶回路106に記憶されたN−1(=2)送信系統の要素S107から上記各レプリカ信号を減算してN−1送信系統のメトリックが算出される。これを推定送信信号系列のメトリックとして最尤推定回路115に入力し、最もメトリックの小さい送信信号系列を選択する。その他の動作は、前述した第1実施形態と同じ動作である。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。本第4実施形態は、前述した第2実施形態に対して上述した第3実施形態を適用したものであり、QR分解の前に送信系統に応じた重み付けを行い、さらに、出力される推定送信信号系列の入れ替えを行う際に、メトリックの計算を各送信系統にて行うのではなく、推定送信信号系列が得られた時点で最後にメトリックの演算を行うことを特徴としている。
図5は、本発明の第4実施形態による空間多重信号検出回路の構成を示すブロック図である。なお、図3に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。本第4実施形態では、複数送信信号系列メトリック演算回路316にてメトリックS313を算出し、該メトリックS313を、直接、最尤推定回路115へ入力する。したがって、この場合、各送信系統のメトリックを累積加算するメトリック加算記憶回路113は用いられない。
次に、本第3実施形態の動作について説明する。推定チャネル行列生成回路102から出力された推定チャネル行列S103は、推定チャネル行列重み付け回路216に入力される。さらに、チャネル推定回路101から出力される送信系列の重み付けに用いる情報信号S218も推定チャネル行列重み付け回路216に入力される。推定チャネル行列重み付け回路216では、送信系統のSNR等に基づいた推定チャネル行列の列ベクトルの並び替えが行われる。重み付けがなされた推定チャネル行列S221は、QR分解回路103に入力される。
次に、本発明の第5実施形態について説明する。本第5実施形態では、前述した第1実施形態に対して、受信信号S101を、マルチキャリア復調後のサブキャリア信号としたことを特徴としている。したがって、本第5実施形態では、受信信号がマルチキャリア変調信号となる。
図6は、本発明の第5実施形態による空間多重信号検出回路の構成を示すブロック図である。なお、図2に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。FFT回路518,518は、受信信号であるマルチキャリア変調信号S520をマルチキャリア復調し、サブキャリア信号S501としてチャネル推定回路101および行列乗算器105に供給する。
次に、本第5実施形態の動作について説明する。受信信号であるマルチキャリア変調信号S520は、FFT回路518,518に入力され、マルチキャリア復調が行われ、サブキャリア信号S501として出力される。このサブキャリア信号S501は、チャネル推定回路101および行列乗算回路105に入力される。その他の動作は、第1実施形態と同じ動作である。
次に、本発明の第6実施形態について説明する。本第6実施形態では、前述した第2実施形態に対して、受信信号S101を、マルチキャリア復調後のサブキャリア信号としたことを特徴としている。したがって、本第6実施形態では、受信信号がマルチキャリア変調信号となる。
図7は、本発明の第6実施形態による空間多重信号検出回路の構成を示すブロック図である。なお、図3に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。FFT回路518,518は、受信信号であるマルチキャリア変調信号S520をマルチキャリア復調し、サブキャリア信号S501としてチャネル推定回路101および行列乗算器105に供給する。
次に、本第6実施形態の動作について説明する。受信信号であるマルチキャリア変調信号S520は、FFT回路518,518に入力され、マルチキャリア復調が行われ、サブキャリア信号S501として出力される。このサブキャリア信号S501は、チャネル推定回路101および行列乗算回路105に入力される。その他の動作は、第2実施形態と同じ動作である。
次に、本発明の第7実施形態について説明する。本第7実施形態では、前述した第3実施形態に対して、受信信号S101を、マルチキャリア復調後のサブキャリア信号としたことを特徴としている。したがって、本第7実施形態では、受信信号がマルチキャリア変調信号となる。
図8は、本発明の第7実施形態による空間多重信号検出回路の構成を示すブロック図である。なお、図4に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。FFT回路518,518は、受信信号であるマルチキャリア変調信号S520をマルチキャリア復調し、サブキャリア信号S501としてチャネル推定回路101および行列乗算器105に供給する。
次に、本第7実施形態の動作について説明する。受信信号であるマルチキャリア変調信号S520は、FFT回路518,518に入力され、マルチキャリア復調が行われ、サブキャリア信号S501として出力される。このサブキャリア信号S501は、チャネル推定回路101および行列乗算回路105に入力される。その他の動作は、第3実施形態と同じ動作である。
次に、本発明の第8実施形態について説明する。本第8実施形態では、前述した第4実施形態に対して、受信信号S101を、マルチキャリア復調後のサブキャリア信号としたことを特徴としている。したがって、本第8実施形態では、受信信号がマルチキャリア変調信号となる。
図9は、本発明の第8実施形態による空間多重信号検出回路の構成を示すブロック図である。なお、図5に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。FFT回路518,518は、受信信号であるマルチキャリア変調信号S520をマルチキャリア復調し、サブキャリア信号S501としてチャネル推定回路101および行列乗算器105に供給する。
次に、本第8実施形態の動作について説明する。受信信号であるマルチキャリア変調信号S520は、FFT回路518,518に入力され、マルチキャリア復調が行われ、サブキャリア信号S501として出力される。このサブキャリア信号S501は、チャネル推定回路101および行列乗算回路105に入力される。その他の動作は、第4実施形態と同じ動作である。
102 推定チャネル行列生成回路(推定チャネル行列生成手段)
103 QR分解回路(QR分解手段)
104 複素共役転置演算回路(複素共役転置演算手段)
105 行列乗算回路(行列乗算手段)
106 乗算結果記憶回路(乗算結果記憶手段)
107 送信信号推定回路(送信信号推定手段)
108 送信信号生成回路(送信信号生成手段)
109 送信信号点距離演算回路(信号点距離演算手段)
110 複数送信信号候補絞込み回路(信号候補絞り込み手段)
111 送信信号系列記憶回路(信号系列加算記憶手段)
112 複数送信信号候補メトリック演算回路(信号候補メトリック演算手段)
113 メトリック加算記憶回路(メトリック加算記憶手段)
114 干渉信号生成回路(干渉信号生成手段)
115 最尤推定回路(最尤推定手段)
216 推定チャネル行列重み付け回路(重み付け手段)
217 出力信号入れ替え回路(並び替え手段)
316 複数送信信号系列メトリック演算回路(複数信号系列メトリック演算手段)
518 FFT回路(マルチキャリア復調手段)
Claims (6)
- 複数の受信信号が入力され、各送受信アンテナ間における伝搬路のチャネルの歪を推定するチャネル推定手段と、
前記チャネル推定手段によって推定されたチャネルの歪を構成要素とする推定チャネル行列を生成する推定チャネル行列生成手段と、
前記推定チャネル行列生成手段によって生成された推定チャネル行列に対してユニタリ・三角化(QR)分解演算を行うQR分解手段と、
前記QR分解手段によって得られるユニタリ行列Qに対して複素共役転置演算であるQHを行う複素共役転置演算手段と、
前記複素共役転置演算手段による演算結果を用いて、複数の受信信号を構成要素とする受信列ベクトル信号rに対してQH×rの行列乗算演算を行う行列乗算手段と、
前記行列乗算手段の各送信系統の演算結果を記憶する乗算結果記憶手段と、
前記乗算結果記憶手段から得られる各送信系統の出力信号、前記QR分解手段のもう1つの出力信号である上三角行列Rの行列要素信号、および所望の送信系統以外の信号である干渉信号を用いて、所望の各送信系統の送信信号を推定する送信信号推定手段と、
送信器から送信される可能性のある信号を生成する送信信号生成手段と、
前記送信信号推定手段によって推定された推定送信信号と前記送信信号生成手段によって生成された送信信号との信号点距離を算出する信号点距離演算手段と、
前記信号点距離演算手段によって算出された信号点距離のうち、信号点距離が最も小さい方から所定の数だけ順に各送信系統の複数の推定送信信号を候補として選択する信号候補絞り込み手段と、
前記信号候補絞り込み手段によって選択された各送信系統の複数の推定送信信号とその各送信系統の情報とを併せて各推定送信信号系列として記憶する信号系列加算記憶手段と、
前記信号候補絞込み手段によって選択された各送信系統の複数の推定送信信号、前記乗算結果記憶手段に記憶されている各送信系統の出力信号、前記QR分解手段のもう1つの出力信号である上三角行列Rの行列要素信号、および所望の送信系統以外の信号である干渉信号を用いて、各送信系統の複数の推定送信信号におけるそれぞれのメトリックを算出する信号候補メトリック演算手段と、
前記信号系列記憶手段に記憶されている各送信系統の複数の推定送信信号に応じて、前記信号候補メトリック演算手段で算出された各メトリックを加算記憶するメトリック加算記憶手段と、
前記信号系列加算記憶手段に記憶されている各送信系統の推定送信信号と前記QR分解手段のもう1つの出力信号である上三角行列Rの行列要素信号とに基づいて、前記所望の送信系統以外の信号である干渉信号を生成する干渉信号生成手段と、
前記信号系列加算記憶手段に記憶されている各推定送信信号系列と前記メトリック加算記憶手段から出力される前記推定送信信号系列に対応した既に加算されたメトリック信号との中で最も小さいメトリックを示す信号系列を最終的に推定された送信信号系列として出力する最尤推定手段と
を具備することを特徴とする空間多重信号検出回路。 - 前記チャネル推定手段は、さらに、推定チャネル行列の重み付け情報信号を生成し、
前記チャネル推定手段から別途出力される重み付け情報信号を用いて、前記推定チャネル行列生成手段によって生成された推定チャネル行列の送信系統に応じた重み付けを行う重み付け手段と、
前記チャネル推定手段から別途出力される重み付け情報信号を用いて、前記最尤推定手段から出力される送信信号系列の並び替えを行う並び替え手段と
を具備することを特徴とする請求項1記載の空間多重信号検出回路。 - 前記複数の受信信号に対してマルチキャリア復調を行い、サブキャリア信号を出力するマルチキャリア復調手段を備え、
前記サブキャリア信号を前記チャネル推定手段と前記行列乗算手段との入力信号とすることを特徴とする請求項1または2記載の空間多重信号検出回路。 - 複数の受信信号が入力され、各送受信アンテナ間における伝搬路のチャネルの歪を推定するチャネル推定手段と、
前記チャネル推定手段によって推定されたチャネルの歪を構成要素とする推定チャネル行列を生成する推定チャネル行列生成手段と、
前記推定チャネル行列生成手段によって生成された推定チャネル行列に対してユニタリ・三角化(QR)分解演算を行うQR分解手段と、
前記QR分解手段によって得られるユニタリ行列Qに対して複素共役転置演算であるQHを行う複素共役転置演算手段と、
前記複素共役転置演算手段による演算結果を用いて、複数の受信信号を構成要素とする受信列ベクトル信号rに対してQH×rの行列乗算演算を行う行列乗算手段と、
前記行列乗算手段の各送信系統の演算結果を記憶する乗算結果記憶手段と、
前記乗算結果記憶手段から得られる各送信系統の出力信号、前記QR分解手段のもう1つの出力信号である上三角行列Rの行列要素信号、および所望の送信系統以外の信号である干渉信号を用いて、所望の各送信系統の送信信号を推定する送信信号推定手段と、
送信器から送信される可能性のある信号を生成する送信信号生成手段と、
前記送信信号推定手段によって推定された推定送信信号と前記送信信号生成手段によって生成された送信信号との信号点距離を演算する信号点距離演算手段と、
前記信号点距離演算手段によって算出された信号点距離のうち、信号点距離が最も小さい方から所定の数だけ順に各送信系統の複数の推定送信信号を候補として選択する信号候補絞り込み手段と、
前記信号候補絞り込み手段によって選択された各送信系統の複数の推定送信信号とその各送信系統の情報とを併せて各推定送信信号系列として記憶する信号系列加算記憶手段と、
前記信号系列加算記憶手段に記憶されている複数の推定送信信号系列、前記乗算結果記憶手段に記憶されている各送信系統の出力信号、前記QR分解手段のもう1つの出力信号である上三角行列Rの行列要素信号、および所望の送信系統以外の信号である干渉信号を用いて、複数の推定送信信号系列におけるそれぞれのメトリックを算出する複数信号系列メトリック演算手段と、
前記信号系列加算記憶手段に記憶されている各送信系統の推定送信信号と前記QR分解手段のもう1つの出力信号である上三角行列Rの行列要素信号とに基づいて、前記所望の送信系統以外の信号である干渉信号を生成する干渉信号生成手段と、
前記信号系列加算記憶手段に記憶されている各推定送信信号系列と前記複数信号系列メトリック演算手段から出力される前記推定送信信号系列に対応した既に加算されたメトリック信号との中で最も小さいメトリックを示す信号系列を最終的に推定された送信信号系列として出力する最尤推定手段と
を具備することを特徴とする空間多重信号検出回路。 - 前記チャネル推定手段は、さらに、推定チャネル行列の重み付け情報信号を生成し、
前記チャネル推定手段から別途出力される重み付け情報信号を用いて、前記推定チャネル行列生成手段によって生成された推定チャネル行列の送信系統に応じた重み付けを行う重み付け手段と、
前記チャネル推定手段から別途出力される重み付け情報信号を用いて、前記最尤推定手段から出力される送信信号系列の並び替えを行う並び替え手段と
を具備することを特徴とする請求項4記載の空間多重信号検出回路。 - 前記複数の受信信号に対してマルチキャリア復調を行い、サブキャリア信号を出力するマルチキャリア復調手段を備え、
前記サブキャリア信号を前記チャネル推定手段と前記行列乗算手段との入力信号とすることを特徴とする請求項4または5記載の空間多重信号検出回路。
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