JP2018011094A - 受信装置、受信方法および集積回路 - Google Patents
受信装置、受信方法および集積回路 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】低演算量で、優れた伝送特性を実現できるMIMOの受信装置、受信方法および集積回路を提供する。【解決手段】MIMO伝送方式を用いて送信装置からの送信信号を受信する受信装置b1であって、送信装置が送信したストリームから固定ストリームを選択し、固定ストリーム以外のストリームを第1のストリーム群と第2のストリーム群に分割し、固定ストリーム、第1のストリーム群、および第2のストリーム群からなるストリーム情報を少なくとも1つ生成するストリーム選択部b104と、ストリーム情報の各々について、固定ストリームの候補を少なくとも1つ生成し、固定ストリームの候補に基づいて第1のストリーム群の線形検出信号を生成し、既に生成された候補に基づいて第2のストリーム群のストリームの候補を決定することで、送信されたストリームの候補である送信候補を探索する送信候補探索部b105と、を備える。【選択図】図3
Description
本発明は、受信装置、受信方法および集積回路に関する。
近年、大容量高速情報通信を実現するための技術として、MIMO(Multiple Input Multiple Output)通信が注目されている。図12は、MIMO通信の一例を示す概略図であり、送信装置a1が送信アンテナa1−1〜a1−NTを備え、受信装置b1が受信アンテナb1−1〜b1−NRを備えている。NTは送信アンテナ数であり、NRは受信アンテナ数である。このMIMO通信では、異なる情報を同一時刻、同一周波数で送受信し、情報ビットレートを大幅に増大させることができる。
下記非特許文献1には、MIMO通信における受信方法が記載されている。伝送特性の優れた受信方法として、MLD(Maximum Likelihood Detection)が記載されている。MLDは、取り得る送信候補の中で、受信信号との2乗ノルムを最小とするものを選択する受信方法である。また、低演算量で実現できる受信方法として、ZF(Zero Forcing)やMMSE(Minimum Mean Square Error)を用いる線形検出が記載されている。線形検出は、受信信号に重み行列を乗算してから信号判定を行う受信方法である。
A. J. Paulraj et al.,"An Overview of MIMO Communications−a Key to Gigabit Wireless," Proc. IEEE, vol. 92, no. 2, Feb. 2004, pp. 198−218.
しかしながら、MLDは、送信アンテナ数や変調多値数が増加すると演算量が大幅に増大するという問題がある。また、線形検出は、十分な伝送特性が得られず、MIMO通信の有効性を活かせないという問題がある。
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、低演算量で優れた伝送特性を実現できるMIMOの受信装置、受信方法および集積回路を提供することにある。
上述した課題を解決するために本発明に係る受信装置、受信方法および集積回路の構成は、次の通りである。
(1)本発明の一態様による受信装置は、MIMO伝送方式を用いて送信装置からの送信信号を受信する受信装置であって、前記送信装置が送信したストリームから固定ストリームを選択し、前記固定ストリーム以外のストリームを第1のストリーム群と第2のストリーム群に分割し、前記固定ストリーム、前記第1のストリーム群、および前記第2のストリーム群からなるストリーム情報を少なくとも1つ生成するストリーム選択部と、前記ストリーム情報の各々について、前記固定ストリームの候補を少なくとも1つ生成し、前記固定ストリームの候補に基づいて前記第1のストリーム群の線形検出信号を生成し、既に生成された候補に基づいて前記第2のストリーム群のストリームの候補を決定することで、送信されたストリームの候補である送信候補を探索する送信候補探索部と、を備える。
(2)また、本発明の一態様による受信装置は、前記送信候補探索部は、前記第1のストリーム群のみを用いた線形検出結果である非拘束線形検出信号を生成し、前記非拘束線形検出信号を前記固定ストリームに基づいて修正することで前記線形検出信号を生成する。
(3)また、本発明の一態様による受信装置は、前記ストリーム選択部は、全ストリームを1つずつ前記固定ストリームとして選択することで、ストリーム数のストリーム情報を選択する。
(4)また、本発明の一態様による受信装置は、前記ストリーム選択部は、前記固定ストリームより等価振幅が大きいストリームを前記第1のストリーム群として選択し、前記固定ストリームより等価振幅が小さいストリームを前記第2のストリーム群として選択する。
(5)また、本発明の一態様による受信装置は、生成された前記送信候補に基づいてビット対数尤度比を算出するLLR算出部を備える。
(6)また、本発明の一態様による受信装置は、一部のストリームを固定し、残りのストリームは既に生成された候補に基づいて候補を決定することで第2の送信候補を生成し、前記LLR算出部が用いる前記送信候補に追加する第2の送信候補探索部を備える。
(7)また、本発明の一態様による受信装置は、前記ストリーム選択部は、前記第2の送信候補探索部が固定するストリームを精度の昇順に選択する。
(8)本発明の受信方法は、MIMO伝送方式を用いて送信装置からの送信信号を受信する受信方法であって、前記送信装置が送信したストリームから固定ストリームを選択し、前記固定ストリーム以外のストリームを第1のストリーム群と第2のストリーム群に分割し、前記固定ストリーム、前記第1のストリーム群、および前記第2のストリーム群からなるストリーム情報を少なくとも1つ生成するストリーム選択過程と、前記ストリーム情報の各々について、前記固定ストリームの候補を少なくとも1つ生成し、前記固定ストリームの候補に基づいて前記第1のストリーム群の線形検出信号を生成し、既に生成された候補に基づいて前記第2のストリーム群のストリームの候補を決定することで、送信されたストリームの候補である送信候補を探索する送信候補探索過程と、を備える。
(9)本発明の集積回路は、MIMO伝送方式を用いて送信装置からの送信信号を受信する受信装置に実装される集積回路であって、前記送信装置が送信したストリームから固定ストリームを選択し、前記固定ストリーム以外のストリームを第1のストリーム群と第2のストリーム群に分割し、前記固定ストリーム、前記第1のストリーム群、および前記第2のストリーム群からなるストリーム情報を少なくとも1つ生成するストリーム選択手段と、前記ストリーム情報の各々について、前記固定ストリームの候補を少なくとも1つ生成し、前記固定ストリームの候補に基づいて前記第1のストリーム群の線形検出信号を生成し、既に生成された候補に基づいて前記第2のストリーム群のストリームの候補を決定することで、送信されたストリームの候補である送信候補を探索する送信候補探索手段と、を備える。
本発明によれば、MIMO通信において、受信装置は低演算量で良好な伝送特性を実現することができる。
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
以下の実施形態では、送信装置が、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing;直交周波数分割多重)方式を用いてデータ伝送を行う例について説明する。ただし、以下の実施形態において、その他の伝送方式、例えば、シングルキャリア伝送、SC−FDMA(Single Carrier−Frequency Division Multiple Access;単一キャリア周波数分割多元アクセス)、DFT−s−OFDM(Discrete Fourier Transform−spread−OFDM;離散フーリエ変換拡散OFDM)等のシングルキャリア伝送方式や、MC−CDMA(Multiple Carrier−Code Division Multiple Access;多重キャリア符号分割多重アクセス)等のマルチキャリア伝送方式を用いてもよい。
(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態について説明する。図1は、送信装置a1の構成を示す概略ブロック図である。この図において、送信装置a1は、S/P(Serial/Parallel)変換部a101、変調部a102−k、パイロット生成部a103、マッピング部a104−k、送信部a105−kを含んで構成される。ここで、k=1、・・・、NTである。また、図1では送信アンテナa1−kを併せて示す。
以下、本発明の第1の実施形態について説明する。図1は、送信装置a1の構成を示す概略ブロック図である。この図において、送信装置a1は、S/P(Serial/Parallel)変換部a101、変調部a102−k、パイロット生成部a103、マッピング部a104−k、送信部a105−kを含んで構成される。ここで、k=1、・・・、NTである。また、図1では送信アンテナa1−kを併せて示す。
S/P変換部a101は、入力される情報ビットをシリアルパラレル変換し、変調部a102−kに出力する。
パイロット生成部a103は、受信装置がチャネル推定を行うためのパイロットシンボル(参照信号ともいう)を生成し、そのパイロットシンボルをマッピング部a104−kに出力する。
マッピング部a104−kは、変調部a102−kから入力される変調シンボルと、パイロット生成部a103から入力されるパイロットシンボルを、予め定められたマッピング情報に基づいてマッピングし、送信信号を生成する。マッピング部a104−kは、生成した送信信号を送信部a105−kに出力する。
送信部a105−kは、マッピング部a104−kから入力される送信信号をデジタル・アナログ変換し、変換したアナログ信号を波形整形する。送信部a105−kは、波形整形した信号をベースバンド帯から無線周波数帯にアップコンバートし、送信アンテナa1−kから受信装置b1へ送信する。
図2はマッピング部a104−kの出力例である。この例において、NTは8に設定されている。この図において、あるストリームのパイロットシンボルを送信するタイミングでは、他のストリームのデータは送信されない。受信装置b1は、パイロットシンボルしか送信されていない時刻の受信信号を用いてチャネル推定を行うことができる。
図3は、本実施形態に係る受信装置b1の構成を示す概略ブロック図である。この図において、受信装置b1は、受信部b101−r、デマッピング部b102−r、チャネル推定部b103、ストリーム選択部b104、送信候補探索部b105を含んで構成される。ここで、r=1、・・・、NRである。また、図3には受信アンテナb1−rを併せて示す。
受信部b101−rは、送信装置a1が送信した送信信号を、受信アンテナb1−rを介して受信する。受信部b101−rは、周波数変換及びアナログ−デジタル変換を、受信した信号に対して行う。受信部b101−rは、変換した受信信号をデマッピング部b102−rに出力する。
デマッピング部b102−rは、パイロットシンボルが送信された時間タイミングの受信信号とデータが送信された時間タイミングの受信信号を分離する。デマッピング部b102−rは、パイロットシンボルが送信された時間タイミングの受信信号をチャネル推定部b103に出力する。デマッピング部b102−rは、データが送信された時間タイミングの受信信号を送信候補探索部b105に出力する。
チャネル推定部b103は、デマッピング部b102−rから入力されるパイロットシンボルが送信された時間タイミングの受信信号を用いてチャネル推定を行い、チャネル値を算出する。チャネル推定部b103は、算出したチャネル値をストリーム選択部b104及び送信候補探索部b105に出力する。
ストリーム選択部b104は、チャネル推定部b103から入力されるチャネル値に基づいて、固定ストリームと、線形検出を行う線形ストリーム(第1のストリーム群)と、非線形処理を行う非線形ストリーム(第2のストリーム群)を選択する。なお、線形ストリームと非線形ストリームのいずれかが1つも選択されなくてもよい。ストリーム選択部b104は、選択した固定ストリーム、線形ストリーム、非線形ストリームからなるストリーム情報を送信候補探索部b105に出力する。1つのストリーム情報における固定ストリームは1つとすることができる。ストリーム選択部b104は複数のストリーム情報を出力してもよい。線形ストリームは、固定ストリームより精度の良いストリームとすることができる。非線形ストリームは、固定ストリームより精度の悪いストリームとすることができる。あるストリームの精度の良し悪しは、そのストリームの等価振幅を用いて評価することができる。具体的に、第kストリームの等価振幅は、NR×NTのチャネル行列Hと、雑音電力σ2を用いて次式(1)、(2)のように求めることができる。
ただし、ckは第k要素が1で他の要素が0のNT次元のベクトルであり、Ibはb×bの単位行列である。また、行列XHは行列Xの複素共役転置である。以後、ストリーム番号の昇順に精度が大きくなるようにストリームが並び替えられたものとする。
並び替えられたストリームにおいて、ストリーム選択部b104は、固定ストリーム番号kを1からNTのそれぞれに設定した場合のストリーム情報を生成することができる。例えば、NT=5の場合、ストリーム情報を(固定ストリーム、線形ストリーム、非線形ストリーム)のように表すとすると、(1、[2、3、4、5]、[])、(2、[3、4、5]、[1])、(3、[4、5]、[1、2])、(4、[5]、[1、2、3])、(5、[]、[1、2、3、4])のような5通りのストリーム情報を生成することができる。
送信候補探索部b105は、まず固定ストリームの変調シンボルを固定する。送信候補探索部b105は、固定した変調シンボルに基づいて、線形ストリームの線形検出信号を生成する。具体的に、第kストリームが変調シンボルをb(m)に固定された場合、第v(v>k)ストリームの線形検出信号sv(m,k)は次式(3)、(4)のように生成することができる。
ただし、xvは第vストリームの非拘束線形検出信号であり、yはNR次元の受信信号ベクトルである。sv(m,k)を硬判定することで、線形ストリームの候補を決定する。具体的に、第v(v>k)ストリームのシンボル番号mvを決定する。次に、v<kについては、次式(5)のようにSIC(Successive Interference Canceller)を用いて生成することができる。
ただし、Q1はNR×NTのユニタリ行列の部分行列であり、Q2はNT×NTのユニタリ行列の部分行列である。また、式(5)中のy’はNT次元の三角化受信信号ベクトルであり、次式(7)のように生成することができる。
このように、第kストリームを固定ストリームとしたときの送信候補をm=1、・・・、Mに対して生成することができる。sv(m,k)をv=1、・・・、NTについて並べたベクトルを送信候補と称する。
送信候補探索部b105は、得られる信号候補全てに対してメトリックを計算し、メトリックが最小となる信号候補を選択し、対応するビット系列を出力することができる。なお、信号候補に非拘束線形検出信号を硬判定した結果を含めることができる。第i送信候補をz(i)とすると、第i送信候補のメトリックは次式(8)で計算することができる。
なお、ストリーム選択部b104がk=1、・・・、NTのそれぞれを固定ストリームとし、送信候補探索部b105が各固定ストリームにおいてm=1、・・・、Mについて送信候補を生成する場合、i=0、・・・、MNTのように1+MNT個の送信候補とメトリックを生成することができる。
図4は、QPSKを用いる場合の変調シンボル番号mvと変調点の関係の一例である。dv,1とdv,2は第vストリームにおける第1ビットと第2ビットである。
<受信装置b1の動作について>
図5は、本実施形態に係る受信装置の動作を示すフローチャートである。なお、この図が示す動作は、図3のデマッピング部b102−rが、データが送信された時間タイミングの受信信号とパイロットシンボルが送信された時間タイミングの受信信号を分離した後の処理である。
図5は、本実施形態に係る受信装置の動作を示すフローチャートである。なお、この図が示す動作は、図3のデマッピング部b102−rが、データが送信された時間タイミングの受信信号とパイロットシンボルが送信された時間タイミングの受信信号を分離した後の処理である。
(ステップS101)チャネル推定部b103は、パイロットシンボルが送信された時間タイミングの受信信号に基づいてチャネル推定を行う。その後、ステップS102へ進む。
(ステップS102)ストリーム選択部b104は、ステップS101で得られるチャネル値に基づいて、ストリームを精度の昇順に並び替える。その後、ステップS103へ進む。
(ステップS103)ストリーム選択部b104は、固定ストリーム、線形ストリーム、非線形ストリームからなるストリーム情報を生成し、送信候補探索部b105へ出力する。その後、ステップS104へ進む。
(ステップS104)送信候補探索部b105は、各ストリーム情報において、線形ストリームについては固定ストリームに基づいた線形検出信号を生成してその候補を決定し、非線形ストリームにはSICを用いてその候補を生成する。その後、ステップS105へ進む。
(ステップS105)送信候補探索部b105は、ステップS104で得られる送信候補のメトリックを算出する。その後、最小メトリックとなる送信候補に対応するビット系列を出力し、受信装置b1は処理を終了する。
このように、本実施形態によれば、固定ストリームと線形ストリームと非線形ストリームを選択し、線形ストリームには固定ストリームに基づいた線形検出、非線形ストリームにはSICを用いることで、低演算量で優れた伝送特性を実現することができる。
なお、上記第1の実施形態において、各ストリームが用いる変調方式が異なってもよい。例えば、QPSKと16QAMが混在してもよい。
なお、上記第1の実施形態において、ストリーム選択部b104は、チャネル値から得られる等価振幅に基づいてストリームの並び替えを行ったが、Pの対角成分の降順としてもよい。このようにしても精度が昇順となるように並び替えることができる。
なお、上記第1の実施形態において、NT個のストリームを多重する場合について説明したが、少なくてもよい。送信アンテナ数がNTで、多重ストリーム数をN∪としてもよい。すなわち、図1の変調部a102−kとマッピング部a104−kのうち、k=1、・・・、NUのみを用いるようにしてもよい。この場合、式(2)のチャネル行列がNR行NU列になるだけで、上記で説明した方法をそのまま用いることができる。これは以後の実施形態でも同様である。
(第2の実施形態)
以下、図面を参照しながら本発明の第2の実施形態について詳しく説明する。第1の実施形態では、受信装置b1が、固定ストリームに基づいて線形ストリームの線形検出信号を生成し、非線形ストリームにSICを行って生成された信号候補であって最小メトリックとなる信号候補に対応するビット系列を出力する。本実施形態では、送信装置が符号化を行い、受信装置がビットLLR(Log Likelihood Ratio;対数尤度比)を算出し、算出したLLRを用いて復号を行う方法について説明する。
以下、図面を参照しながら本発明の第2の実施形態について詳しく説明する。第1の実施形態では、受信装置b1が、固定ストリームに基づいて線形ストリームの線形検出信号を生成し、非線形ストリームにSICを行って生成された信号候補であって最小メトリックとなる信号候補に対応するビット系列を出力する。本実施形態では、送信装置が符号化を行い、受信装置がビットLLR(Log Likelihood Ratio;対数尤度比)を算出し、算出したLLRを用いて復号を行う方法について説明する。
図6は、本発明の第2の実施形態の実施形態に係る送信装置a2の構成を示す概略ブロック図である。この図において、送信装置a2は、S/P変換部a201、符号化部a202−l、変調部a203−l、レイヤーマッピング部a204、パイロット生成部b205、プリコーディング部a206、RE(Resource Element;リソースエレメント)マッピング部a207−k、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing;直交周波数分割多重)信号生成部a208−k、送信部a209−kを含んで構成される。ここで、l=1、・・・、NCであり、k=1、・・・、NTである。また、NCはコードワード数であり、符号化する個数を表す。また、リソースエレメントは、1つのOFDMシンボルにおける1つのサブキャリアを表し、変調シンボルやパイロットシンボルを配置する物理リソースである。また、図6では送信アンテナa1−kを併せて示す。
S/P変換部a201は、入力される情報ビットをシリアルパラレル変換し、符号化部a202−lに出力する。
符号化部a202−lは、S/P変換部a201から入力されるビットを畳込み符号、ターボ符号、LDPC(Low Density Parity Check;低密度パリティ検査)符号などの誤り訂正符号を用いて符号化し、符号化ビットを生成する。符号化部a202−lは符号化ビットを変調部a203−lに出力する。
変調部a203−lは、符号化部a202−lから入力される符号化ビットを、PSKやQAMなどの変調方式を用いて変調することで、変調シンボルを生成する。変調部a203−lは、生成した変調シンボルをレイヤーマッピング部a204に出力する。
レイヤーマッピング部a204は、変調部a203−lから入力される変調シンボルを、1、・・・、NTのストリームのいずれかに割り振り、プリコーディング部a206に出力する。
パイロット生成部a205は、受信装置がチャネル推定を行うためのパイロットシンボルを生成し、そのパイロットシンボルをプリコーディング部a206に出力する。
プリコーディング部a206は、レイヤーマッピング部a204から入力される変調シンボルとパイロット生成部a205から入力されるパイロットシンボルにプリコーディングを行う。具体的に、コードブックに基づいたユニタリ行列又はユニタリ行列の部分行列を乗算することができる。また、STBC(Space Time Block Code)やSFBC(Space Frequency Block Code)等を用いてもよい。
REマッピング部a207−kは、プリコーディング部a206から入力されるプリコーディングが行われた変調シンボルとパイロットシンボルを、リソースエレメントにマッピングする。REマッピング部a207−kは、マッピングしたリソースエレメントのシンボルをOFDM信号生成部a208−kに出力する。
OFDM信号生成部a208−kは、REマッピング部a207−kから入力されるシンボルに周波数時間変換を行い、時間領域の信号を生成する。具体的に、周波数時間変換にはIFFT(Inverse Fast Fourier Transform;逆高速フーリエ変換)を用いることができる。OFDM信号生成部a208−kは、生成した時間領域の信号にCP(Cyclic Prefix;サイクリックプリフィックス)を負荷し、OFDM信号を生成する。ここで、CPとは、周波数時間変換で得られた時間領域の信号の後方の一部であり、その一部の信号はその時間領域の信号の前方に付加される。なお、CPが時間領域の信号の前方の一部のコピーであり、そのコピーが時間領域の信号の後方に付加されるようにしてもよい。なお、CPはGolay符号などで生成した既知系列であってもよい。OFDM信号生成部a208−kは、生成したOFDM信号を送信部a209−kに出力する。
送信部a209−kは、OFDM信号生成部a208−kから入力されるOFDM信号をデジタル・アナログ変換し、変換したアナログ信号を波形整形する。送信部a209−kは、波形整形した信号をベースバンド帯から無線周波数帯にアップコンバートし、送信アンテナa1−kから受信装置b2へ送信する。
図7はREマッピング部a207−kの出力例である。例えば、NT=8の場合において、リソースエレメント#1をk=1、2、5、7のパイロット位置とし、リソースエレメント#2をk=3、4、6、8のパイロット位置とすることができる。受信装置b2は、これらのリソースエレメントにおける受信信号を用いてチャネル推定を行うことができる。各ストリームのパイロットシンボルは、例えば、符号多重されてもよい。
図8は、本発明の第2の実施形態に係る受信装置b2の構成を示す概略ブロック図である。この図において、受信装置b2は、受信部b201−r、時間周波数変換部b202−r、デマッピング部b203−r、チャネル推定部b204、ストリーム選択部b205、送信候補探索部b206、LLR算出部b207、復号部b208を含んで構成される。ここで、r=1、・・・、NRである。また、図8では受信アンテナb1−rを併せて示す。
受信部b201−rは、送信装置a2が送信したOFDM送信信号を、受信アンテナb1−rを介して受信する。受信部b201−rは、周波数変換及びアナログ−デジタル変換を、受信した信号に対して行う。受信部b201−rは、変換した受信信号を時間周波数変換部b202−rに出力する。
時間周波数変換部b202−rは、CPを、受信部b201−rから入力される受信信号から除去する。時間周波数変換部b202−rは、CPを除去した信号に時間周波数変換を行う。具体的に、時間周波数変換にはFFT(Fast Fourier Transform;高速フーリエ変換)を用いることができる。時間周波数変換部b202−rは、変換した周波数領域の受信信号をデマッピング部b203−rに出力する。
デマッピング部b203−rは、データが送信されたリソースエレメントとパイロットシンボルが送信されたリソースエレメントを、時間周波数変換部b202−rから入力される周波数領域の信号から分離する。デマッピング部b203−rは、データが送信されたリソースエレメントの受信信号を送信候補探索部b206に出力する。デマッピング部b203−rは、パイロットシンボルが送信されたリソースエレメントの受信信号をチャネル推定部b204に出力する。
チャネル推定部b204は、デマッピング部b203−rから入力されるパイロットシンボルが送信されたリソースエレメントの受信信号を用いてチャネル推定を行い、チャネル値を算出する。チャネル推定部b204は、算出したチャネル値をストリーム選択部b205及び送信候補探索部b206に出力する。
ストリーム選択部b205は、チャネル推定部b204から入力されるチャネル値に基づいて、第1の実施形態と同様に、固定ストリームと、線形検出を行う線形ストリームと、非線形処理を行う非線形ストリームを選択する。なお、線形ストリームと非線形ストリームのいずれかが1つも選択されなくてもよい。ストリーム選択部b205は、選択した固定ストリーム、線形ストリーム、非線形ストリームからなるストリーム情報を送信候補探索部b206に出力する。1つのストリーム情報における固定ストリームは1つとすることができる。ストリーム選択部b104は複数のストリーム情報を出力してもよい。線形ストリームは、固定ストリームより精度の良いストリームとすることができる。非線形ストリームは、固定ストリームより精度の悪いストリームとすることができる。あるストリームの精度の良し悪しは、第1の実施形態と同様にそのストリームの等価振幅を用いて評価することができる。
送信候補探索部b206は、第1の実施形態と同様に固定ストリームの変調シンボルを固定する。送信候補探索部b205は、固定した変調シンボルに基づいて、線形ストリームの線形検出信号を生成し、生成した線形検出信号に基づいて線形ストリームの候補を決定する。送信候補探索部b205は、同様に非線形ストリームの候補をSICを用いて決定する。送信候補探索部b206は、非拘束線形検出信号を硬判定した結果を信号候補に含めることができる。これらは第1の実施形態と同様である。
LLR算出部b207は、送信候補探索部b206から入力される送信候補を用いて、送信ビットのLLRを算出する。第vストリームにおける第qビットのLLR λ(dk,q)は、dk,qが0となる送信候補の最小メトリックと、dk,qが1となる送信候補の最小メトリックと雑音電力を用いて次式(9)のように算出することができる。
LLR算出部b207は、算出したLLRを復号部b208に出力する。
復号部b208は、LLR算出部b207から入力されるLLRに基づいて、例えば、最尤復号法、最大事後確率(MAP;Maximum A posteriori Probability)、log−MAP、Max−log−MAP、SOVA(Soft Output Viterbi Algorithm)等を用いて、復号処理を行う。
<受信装置b2の動作について>
図9は、本実施形態に係る受信装置の動作を示すフローチャートである。なお、この図が示す動作は、図8のデマッピング部b203−rが、データが送信されたリソースエレメントの受信信号とパイロットシンボルが送信されたリソースエレメントの受信信号を分離した後の処理である。
図9は、本実施形態に係る受信装置の動作を示すフローチャートである。なお、この図が示す動作は、図8のデマッピング部b203−rが、データが送信されたリソースエレメントの受信信号とパイロットシンボルが送信されたリソースエレメントの受信信号を分離した後の処理である。
(ステップS201)チャネル推定部b204は、パイロットシンボルが送信されたリソースエレメントの受信信号に基づいてチャネル推定を行う。その後、ステップS202へ進む。
(ステップS202)ストリーム選択部b205は、ステップS201で得られるチャネル値に基づいて、ストリームを精度の昇順に並び替える。その後、ステップS203へ進む。
(ステップS203)ストリーム選択部b205は、固定ストリーム、線形ストリーム、非線形ストリームからなるストリーム情報を生成し、送信候補探索部b206へ出力する。その後、ステップS204へ進む。
(ステップS204)送信候補探索部b206は、各ストリーム情報において、線形ストリームについては固定ストリームに基づいた線形検出信号を生成してその候補を決定し、非線形ストリームにはSICを用いてその候補を生成する。その後、ステップS205へ進む。
(ステップS205)LLR算出部b207は、ステップS204で得られる送信候補に基づいて、送信ビットのLLRを算出する。その後、ステップS206へ進む。
(ステップS206)復号部b208は、ステップS205で得られる送信ビットのLLRに基づいて、復号を行う。その後、復号されたビット系列を出力し、受信装置b2は処理を終了する。
このように、本実施形態によれば、固定ストリームと線形ストリームと非線形ストリームを選択し、線形ストリームには固定ストリームに基づいた線形検出、非線形ストリームにはSICを用いて送信候補を生成する。このように生成された送信候補からLLRを算出し、算出したLLRを用いて復号を行うことで、低演算量で優れた伝送特性を実現することができる。
(第3の実施形態)
以下、図面を参照しながら本発明の第3の実施形態について詳しく説明する。第2の実施形態では、受信装置b2が、固定ストリームに基づいて線形ストリームの線形検出信号を生成し、非線形ストリームにSICを行って生成された信号候補を用いて送信ビットのLLRを算出した。本実施形態では、最尤優先送信候補探索を行うことで、LLR算出精度を向上させる方法について説明する。
以下、図面を参照しながら本発明の第3の実施形態について詳しく説明する。第2の実施形態では、受信装置b2が、固定ストリームに基づいて線形ストリームの線形検出信号を生成し、非線形ストリームにSICを行って生成された信号候補を用いて送信ビットのLLRを算出した。本実施形態では、最尤優先送信候補探索を行うことで、LLR算出精度を向上させる方法について説明する。
なお、本発明の第3の実施形態に係る送信装置は、第2の実施形態に係る送信装置a2と構成が同じのため、説明を省略する。
図10は、本発明の第3の実施形態に係る受信装置b3の構成を示す概略ブロック図である。本実施形態に係る受信装置b3(図10)と第2の実施形態に係る受信装置b2(図8)とを比較すると、ストリーム選択部b305、送信候補探索部b306、およびLLR算出部b307が異なり、最尤優先送信候補探索部(第2の送信候補探索部)b309を新たに備える。しかし、その他の構成要素(受信部b201−r、時間周波数変換部b202−r、デマッピング部b203−r、チャネル推定部b204、復号部b208)が持つ機能は第2の実施形態と同じである。第2の実施形態と同じ機能の説明は省略する。
ストリーム選択部b305は、送信候補探索部b306のためのストリーム並び替えだけでなく、最尤優先送信候補探索部b309のためのストリーム並び替えも行う。例えば、ストリーム選択部b305は、後ろのNKストリームを精度の悪いストリームとすることができる。ここで、NKはNTを超えない自然数であり、最尤優先送信候補探索部b309が用いる固定ストリームの数を表す。NKは受信装置b3を設計する段階で固定してもよいし、受信環境に応じて可変にしてもよい。精度の良さの尺度は等価振幅を用いることができる。精度の悪いストリーム選んだ後、次のストリームを選ぶ場合に等価振幅を更新してもよい。また、ストリーム選択部b305は、残りのNT−NKストリームについては精度の昇順にストリームを並び替えることができる。なお、最尤優先送信候補探索部b309のためのストリーム並び替えと、送信候補探索部b306のためのストリーム並び替えは同じであってもよい。
最尤優先送信候補探索部b309は、ストリーム選択部b305によって並び替えられたストリームに対し、精度の良い最尤系列が得られるような送信候補(第2の送信候補)探索を行う。例えば、後ろのNKストリームには固定処理を行い、残りのNT−NKストリームにはSICを用いることができる。このようにすると、最尤系列のメトリックの精度を向上させることができる。また、メトリック算出を累積メトリック算出に分解し、累積メトリックが大きくなった送信候補は生成を止めてもよい。このようにすると、演算量を削減することができる。最尤優先送信候補探索部b309は、得られる送信候補をLLR算出部b307に出力する。
送信候補探索部b306は、第2の実施形態と同様に送信候補探索を行う。送信候補探索部b306は、最尤優先送信候補探索部b309の結果を用いて処理を削減してもよい。
LLR算出部b307は、送信候補探索部b306から入力される送信候補と、最尤優先送信候補探索部b309から入力される送信候補を用いて、第2の実施形態と同様にLLR算出を行う。このようにすると、最尤優先送信候補探索部b309から入力される送信候補による最尤メトリックの精度が高くなるため、LLRの精度を向上させることができ、伝送特性を改善することができる。
<受信装置b3の動作について>
図11は、本実施形態に係る受信装置の動作を示すフローチャートである。なお、この図が示す動作は、図10のデマッピング部b203−rが、データが送信されたリソースエレメントの受信信号とパイロットシンボルが送信されたリソースエレメントの受信信号を分離した後の処理である。
図11は、本実施形態に係る受信装置の動作を示すフローチャートである。なお、この図が示す動作は、図10のデマッピング部b203−rが、データが送信されたリソースエレメントの受信信号とパイロットシンボルが送信されたリソースエレメントの受信信号を分離した後の処理である。
(ステップS301)チャネル推定部b204は、パイロットシンボルが送信されたリソースエレメントの受信信号に基づいてチャネル推定を行う。その後、ステップS302へ進む。
(ステップS302)ストリーム選択部b305は、ステップS301で得られるチャネル値に基づいて、送信候補探索部b306のためにストリームを精度の昇順に並び替える。ストリーム選択部b305は、ステップS301で得られるチャネル値に基づいて、最尤優先送信候補探索部b309のためにストリームを並び替え、後ろのNKストリームが精度の低いものとなるようにする。その後、ステップS303へ進む。
(ステップS303)ストリーム選択部b305は、固定ストリーム、線形ストリーム、非線形ストリームからなるストリーム情報を生成し、送信候補探索部b306へ出力する。その後、ステップS304へ進む。
(ステップS304)最尤優先送信候補探索部b309は、後ろのNKストリームを固定し、残りのNT−NKストリームにSICを行うことで送信候補を生成する。その後、ステップS305へ進む。
(ステップS305)送信候補探索部b306は、各ストリーム情報において、線形ストリームについては固定ストリームに基づいた線形検出信号を生成してその候補を決定し、非線形ストリームにはSICを用いてその候補を生成する。その後、ステップS306へ進む。
(ステップS306)LLR算出部b307は、ステップS304とステップS305で得られる送信候補に基づいて、送信ビットのLLRを算出する。その後、ステップS307へ進む。
(ステップS307)復号部b208は、ステップS306で得られる送信ビットのLLRに基づいて、復号を行う。その後、復号されたビット系列を出力し、受信装置b3は処理を終了する。
このように、本実施形態によれば、固定ストリームと線形ストリームと非線形ストリームを選択し、線形ストリームには固定ストリームに基づいた線形検出、非線形ストリームにはSICを用いて送信候補を生成するだけでなく、最尤優先送信候補探索を行うことでLLRの精度を向上させる。このように算出したLLRを用いて復号を行うことで、低演算量で優れた伝送特性を実現することができる。
本発明に関わる送信装置a1、a2、受信装置b1、b2、b3で動作するプログラムは、本発明に関わる上記実施形態の機能を実現するように、CPU等を制御するプログラム(コンピュータを機能させるプログラム)である。そして、これら装置で取り扱われる情報は、その処理時に一時的にRAMに蓄積され、その後、各種ROMやHDDに格納され、必要に応じてCPUによって読み出し、修正・書き込みが行なわれる。プログラムを格納する記録媒体としては、半導体媒体(例えば、ROM、不揮発性メモリカード等)、光記録媒体(例えば、DVD、MO、MD、CD、BD等)、磁気記録媒体(例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等)等のいずれであってもよい。また、ロードしたプログラムを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することにより、本発明の機能が実現される場合もある。
また市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、インターネット等のネットワークを介して接続されたサーバコンピュータに転送したりすることができる。この場合、サーバコンピュータの記憶装置も本発明に含まれる。また、上述した実施形態において、図面を用いて説明した送信装置a1、a2、受信装置b1、b2、b3の一部、または全部を典型的には集積回路であるLSIとして実現してもよい。送信装置a1、a2、受信装置b1、b2、b3の各機能ブロックは個別にチップ化してもよいし、一部、または全部を集積してチップ化してもよい。また、集積回路化の手法はLSIに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりLSIに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いることも可能である。
以上、この発明の実施形態に関して図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。また、本発明は、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。また、上記各実施形態に記載された要素であり、同様の効果を奏する要素同士を置換した構成も含まれる。
なお、本願発明は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、本願発明の端末装置は、衛星通信に適用されることができる。また、本願発明の端末装置は、移動局装置への適用に限定されるものではなく、屋内外に設置される据え置き型、または非可動型の電子機器、たとえば、AV機器、キッチン機器、掃除・洗濯機器、空調機器、オフィス機器、自動販売機、その他生活機器などに適用出来ることは言うまでもない。
本発明は、受信装置、受信方法および集積回路に用いて好適である。
401、402、403、404 QPSKの変調点
a1、a2 送信装置
a1−k 送信アンテナ
b1、b2、b3 受信装置
b1−r 受信アンテナ
a101、a201 S/P変換部
a102−k、a203−l 変調部
a103、a205 パイロット生成部
a104−k マッピング部
a105−k、a209−k 送信部
a202−l 符号化部
a204 レイヤーマッピング部
a206 プリコーディング部
a207−k REマッピング部
a208−k OFDM信号生成部
b101−r、b201−r 受信部
b102−r、b203−r デマッピング部
b103、b204 チャネル推定部
b104、b205、b305 ストリーム選択部
b105、b206、b306 送信候補探索部
b202−r 時間周波数変換部
b207、b307 LLR算出部
b208 復号部
b309 最尤優先送信候補探索部
a1、a2 送信装置
a1−k 送信アンテナ
b1、b2、b3 受信装置
b1−r 受信アンテナ
a101、a201 S/P変換部
a102−k、a203−l 変調部
a103、a205 パイロット生成部
a104−k マッピング部
a105−k、a209−k 送信部
a202−l 符号化部
a204 レイヤーマッピング部
a206 プリコーディング部
a207−k REマッピング部
a208−k OFDM信号生成部
b101−r、b201−r 受信部
b102−r、b203−r デマッピング部
b103、b204 チャネル推定部
b104、b205、b305 ストリーム選択部
b105、b206、b306 送信候補探索部
b202−r 時間周波数変換部
b207、b307 LLR算出部
b208 復号部
b309 最尤優先送信候補探索部
Claims (9)
- MIMO伝送方式を用いて送信装置からの送信信号を受信する受信装置であって、
前記送信装置が送信したストリームから固定ストリームを選択し、前記固定ストリーム以外のストリームを第1のストリーム群と第2のストリーム群に分割し、前記固定ストリーム、前記第1のストリーム群、および前記第2のストリーム群からなるストリーム情報を少なくとも1つ生成するストリーム選択部と、
前記ストリーム情報の各々について、前記固定ストリームの候補を少なくとも1つ生成し、前記固定ストリームの候補に基づいて前記第1のストリーム群の線形検出信号を生成し、既に生成された候補に基づいて前記第2のストリーム群のストリームの候補を決定することで、送信されたストリームの候補である送信候補を探索する送信候補探索部と、
を備える受信装置。 - 前記送信候補探索部は、前記第1のストリーム群のみを用いた線形検出結果である非拘束線形検出信号を生成し、
前記非拘束線形検出信号を前記固定ストリームに基づいて修正することで前記線形検出信号を生成する、
請求項1に記載の受信装置。 - 前記ストリーム選択部は、
全ストリームを1つずつ前記固定ストリームとして選択することで、ストリーム数のストリーム情報を選択する請求項1または2に記載の受信装置。 - 前記ストリーム選択部は、
前記固定ストリームより等価振幅が大きいストリームを前記第1のストリーム群として選択し、前記固定ストリームより等価振幅が小さいストリームを前記第2のストリーム群として選択する請求項1から3のいずれかに記載の受信装置。 - 生成された前記送信候補に基づいてビット対数尤度比を算出するLLR算出部を備える請求項1から4のいずれかに記載の受信装置。
- 一部のストリームを固定し、残りのストリームは既に生成された候補に基づいて候補を決定することで第2の送信候補を生成し、前記LLR算出部が用いる前記送信候補に追加する第2の送信候補探索部を備える請求項5に記載の受信装置。
- 前記ストリーム選択部は、
前記第2の送信候補探索部が固定するストリームを精度の昇順に選択する請求項6に記載の受信装置。 - MIMO伝送方式を用いて送信装置からの送信信号を受信する受信方法であって、
前記送信装置が送信したストリームから固定ストリームを選択し、前記固定ストリーム以外のストリームを第1のストリーム群と第2のストリーム群に分割し、前記固定ストリーム、前記第1のストリーム群、および前記第2のストリーム群からなるストリーム情報を少なくとも1つ生成するストリーム選択過程と、
前記ストリーム情報の各々について、前記固定ストリームの候補を少なくとも1つ生成し、前記固定ストリームの候補に基づいて前記第1のストリーム群の線形検出信号を生成し、既に生成された候補に基づいて前記第2のストリーム群のストリームの候補を決定することで、送信されたストリームの候補である送信候補を探索する送信候補探索過程と、
を備える受信方法。 - MIMO伝送方式を用いて送信装置からの送信信号を受信する受信装置に実装される集積回路であって、
前記送信装置が送信したストリームから固定ストリームを選択し、前記固定ストリーム以外のストリームを第1のストリーム群と第2のストリーム群に分割し、前記固定ストリーム、前記第1のストリーム群、および前記第2のストリーム群からなるストリーム情報を少なくとも1つ生成するストリーム選択手段と、
前記ストリーム情報の各々について、前記固定ストリームの候補を少なくとも1つ生成し、前記固定ストリームの候補に基づいて前記第1のストリーム群の線形検出信号を生成し、既に生成された候補に基づいて前記第2のストリーム群のストリームの候補を決定することで、送信されたストリームの候補である送信候補を探索する送信候補探索手段と、
を備える集積回路。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014235181A JP2018011094A (ja) | 2014-11-20 | 2014-11-20 | 受信装置、受信方法および集積回路 |
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ID=56013892
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014235181A Pending JP2018011094A (ja) | 2014-11-20 | 2014-11-20 | 受信装置、受信方法および集積回路 |
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WO (1) | WO2016080355A1 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2016131262A (ja) * | 2013-04-26 | 2016-07-21 | 国立大学法人東京工業大学 | 受信装置、受信方法および受信プログラム |
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2014
- 2014-11-20 JP JP2014235181A patent/JP2018011094A/ja active Pending
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2015
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