JP4310333B2 - 復号装置及び復号方法、及びmimo無線通信システム - Google Patents
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Description
101_1,101_2,…,101_n 変調器
102 アンテナ配置
103_1,103_2,…,103_n S/P変換器
104_1,104_2,…,104_n IFFT
105_1,105_2,…,105_n P/S変換器
106_1,106_2,…,106_n 送信アンテナ
200_1,200_2,…,200_m 受信アンテナ
201_1,201_2,…,201_m S/P変換器
202_1,202_2,…,202_m FFT
203_1,203_2,…,203_m P/S変換器
204 伝搬路伝達関数推定器
205 干渉除去復号器
206_1,206_2,…,206_m 復調器
207 ストリーム解析器
300 重み行列演算器
301 線形演算復号器
302 共役勾配法復号器
303 収束判定器
Claims (3)
- 複数の送信アンテナから送信される変調された送信信号を、複数の受信アンテナにより受信し復調して得られた受信信号Rを復号する復号装置であって、
復調された前記受信信号Rに基づき、伝搬路の伝達関数行列Hを推定する伝搬路伝達関数推定手段と、
前記復調された前記受信信号Rと、前記伝搬路伝達関数推定器が出力する前記伝達関数行列Hに基づき、前記受信信号Rの干渉を除去し伝送データの復号を行う干渉除去復号手段と、を備え、
前記干渉除去復号手段は、前記受信信号Rと前記伝達関数行列Hとに基づき、共役勾配法による復号演算を反復演算により実行し、各反復回kにおいて、伝送データである送信信号ベクトルs k (kは反復回数)、残差ベクトルe k 、及び探索方向ベクトルP k の演算を行う共役勾配法復号器と、
前記共役勾配復号器が出力する前記残差ベクトルe k のノルム‖e k ‖と収束値εと比較して収束判定を行い、‖e k ‖≦εの場合には複合された前記送信信号ベクトルs k を最終的な前記伝送データとして出力する収束判定器と、を備え、
前記共役勾配法復号器は、
前記送信信号ベクトルs k の初期値s 0 を所定の値に設定し、e 0 =R−Hs 0 の演算を行うことにより前記残差ベクトルe k の初期値e 0 を設定する初期値演算手段と、
各反復回k(k=0,1,2,…)において、前記残差ベクトルe k 及び前記伝達関数行列Hに基づいて、r k =H H e k ,Y k =r k H ・r k (但し、( ) H は( )のエルミート共役を表す。以下同じ。)の演算を行うことにより、復号残差ベクトルr k 及びその内積Y k を算出する内積演算手段と、
前記内積演算手段が算出する前記復号残差ベクトルr k 及び前記内積Y k に基づいて、前記反復回kが0の場合には前記探索方向ベクトルP k を前記復号残差ベクトルr k に設定し、前記反復回kが1以上の場合にはP k =r k +(Y k /Y k−1 )P k−1 の演算を行うことにより前記探索方向ベクトルP k を設定する探索方向ベクトル演算手段と、
前記伝達関数行列H及び前記探索方向ベクトル演算手段が設定する前記探索方向ベクトルP k に基づいて、F k =HP k ,α k =Y k /(F k H ・F k )の演算を行うことにより補正係数α k の算出を行う補正係数演算手段と、
前回の反復回k−1における前記送信信号ベクトルs k−1 と前記探索方向ベクトルP k と前記補正係数演算手段が算出する前記補正係数α k に基づいて、s k+1 =s k +α k P k ,e k+1 =e k −α k F k の演算を行うことにより、次の反復回k+1における前記送信信号ベクトルs k+1 及び前記残差ベクトルe k+1 を算出する送信信号ベクトル更新手段と、を備え、
前記収束判定器は、前記初期値演算手段又は前記送信信号ベクトル更新手段が算出する前記残差ベクトルe k に基づいて、各反復回k(k=0,1,2,…)における前記残差ベクトルe k のノルム‖e k ‖に対して収束判定を行うものであることを特徴とする復号装置。 - 伝送データを変調し、複数の送信アンテナから送信する送信装置と、
前記送信装置から送信された送信信号を複数の受信アンテナで受信し復調し、その復調された受信信号Rから伝送データを復号する受信装置と、
を備えたMIMO通信システムであって、
前記受信装置は、
前記復調された前記受信信号Rに基づき、伝搬路の伝達関数行列Hを推定する伝搬路伝達関数推定手段と、
前記復調された前記受信信号Rと、前記伝搬路伝達関数推定器が出力する前記伝達関数行列Hに基づき、前記受信信号Rの干渉を除去し伝送データの復号を行う干渉除去復号手段と、
を備え、
前記干渉除去復号手段は、前記受信信号Rと前記伝達関数行列Hとに基づき、共役勾配法による復号演算を反復演算により実行し、各反復回kにおいて、伝送データである送信信号ベクトルs k (kは反復回数)、残差ベクトルe k 、及び探索方向ベクトルP k の演算を行う共役勾配法復号器と、
前記共役勾配復号器が出力する前記残差ベクトルe k のノルム‖e k ‖と収束値εと比較して収束判定を行い、‖e k ‖≦εの場合には複合された前記送信信号ベクトルs k を前記伝送データとして出力する収束判定器と、を備え、
前記共役勾配法復号器は、前記送信信号ベクトルs k の初期値s 0 を所定の値に設定し、e 0 =R−Hs 0 の演算を行うことにより前記残差ベクトルe k の初期値e 0 を設定する初期値演算手段と、
各反復回k(k=0,1,2,…)において、前記残差ベクトルe k 及び前記伝達関数行列Hに基づいて、r k =H H e k ,Y k =r k H ・r k (但し、( ) H は( )のエルミート共役を表す。以下同じ。)の演算を行うことにより、復号残差ベクトルr k 及びその内積Y k を算出する内積演算手段と、
前記内積演算手段が算出する前記復号残差ベクトルr k 及び前記内積Y k に基づいて、前記反復回kが0の場合には前記探索方向ベクトルP k を前記復号残差ベクトルr k に設定し、前記反復回kが1以上の場合にはP k =r k +(Y k /Y k−1 )P k−1 の演算を行うことにより前記探索方向ベクトルP k を設定する探索方向ベクトル演算手段と、
前記伝達関数行列H及び前記探索方向ベクトル演算手段が設定する前記探索方向ベクトルP k に基づいて、F k =HP k ,α k =Y k /(F k H ・F k )の演算を行うことにより補正係数α k の算出を行う補正係数演算手段と、
前回の反復回k−1における前記送信信号ベクトルs k−1 と前記探索方向ベクトルP k と前記補正係数演算手段が算出する前記補正係数α k に基づいて、
s k+1 =s k +α k P k ,e k+1 =e k −α k F k の演算を行うことにより、次の反復回k+1における前記送信信号ベクトルs k+1 及び前記残差ベクトルe k+1 を算出する送信信号ベクトル更新手段と、を備え、
前記収束判定器は、前記初期値演算手段又は前記送信信号ベクトル更新手段が算出する前記残差ベクトルe k に基づいて、各反復回k(k=0,1,2,…)における前記残差ベクトルe k のノルム‖e k ‖に対して収束判定を行うものであることを特徴とするMIMO通信システム。 - 複数の送信アンテナから送信される変調された送信信号を、複数の受信アンテナにより受信し復調して得られた受信信号Rを復号する復号方法であって、
前記復調された前記受信信号Rに基づき、伝搬路の伝達関数行列Hを推定する伝搬路伝達関数推定ステップと、
前記復調された前記受信信号Rと、前記伝搬路伝達関数推定ステップにおいて得られる前記伝達関数行列Hに基づき、前記受信信号Rの干渉を除去し伝送データの復号を行う干渉除去復号ステップと、
を有し、
前記干渉除去復号ステップにおいては、前記受信信号Rと前記伝達関数行列Hとに基づき、共役勾配法による復号演算を反復演算により実行し、各反復回kにおいて、伝送データである送信信号ベクトルs k (kは反復回数)、残差ベクトルe k 、及び探索方向ベクトルP k の演算を行う共役勾配法復号ステップと、
前記共役勾配復号ステップにおいて算出される前記残差ベクトルe k のノルム‖e k ‖と収束値εと比較して収束判定を行い、‖e k ‖≦εの場合には複合された前記送信信号ベクトルs k を最終的な前記伝送データとして出力する収束判定ステップと、を有し、
前記共役勾配法復号ステップにおいては、
前記送信信号ベクトルs k の初期値s 0 を所定の値に設定し、e 0 =R−Hs 0 の演算を行うことにより前記残差ベクトルe k の初期値e 0 を設定する初期値演算ステップと、
各反復回k(k=0,1,2,…)において、前記残差ベクトルe k 及び前記伝達関数行列Hに基づいて、r k =H H e k ,Y k =r k H ・r k (但し、( ) H は( )のエルミート共役を表す。以下同じ。)の演算を行うことにより、復号残差ベクトルr k 及びその内積Y k を算出する内積演算ステップと、
前記内積演算ステップにおいて算出される前記復号残差ベクトルr k 及び前記内積Y k に基づいて、前記反復回kが0の場合には前記探索方向ベクトルP k を前記復号残差ベクトルr k に設定し、前記反復回kが1以上の場合にはP k =r k +(Y k /Y k−1 )P k−1 の演算を行うことにより前記探索方向ベクトルP k を設定する探索方向ベクトル演算ステップと、
前記伝達関数行列H及び前記探索方向ベクトル演算ステップにおいて設定される前記探索方向ベクトルP k に基づいて、F k =HP k ,α k =Y k /(F k H ・F k )の演算を行うことにより補正係数α k の算出を行う補正係数演算ステップと、
前回の反復回k−1における前記送信信号ベクトルs k−1 と前記探索方向ベクトルP k と前記補正係数演算ステップにおいて算出される前記補正係数α k に基づいて、s k+1 =s k +α k P k ,e k+1 =e k −α k F k の演算を行うことにより、次の反復回k+1における前記送信信号ベクトルs k+1 及び前記残差ベクトルe k+1 を算出する送信信号ベクトル更新ステップと、を有し、
前記収束判定においては、前記初期値演算ステップ又は前記送信信号ベクトル更新ステップにおいて算出される前記残差ベクトルe k に基づいて、各反復回k(k=0,1,2,…)における前記残差ベクトルe k のノルム‖e k ‖に対して収束判定を行うとともに、前記収束判定の収束判定において‖e k ‖>εの場合には、前記内積演算ステップ、前記探索方向ベクトル演算ステップ、前記補正係数演算ステップ、及び前記送信信号ベクトル更新ステップが反復実行することを特徴とする復号方法。
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