JP5318534B2 - Reception device and signal processing method - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve transmission properties when a plurality of streams toward the self apparatus are received. <P>SOLUTION: A receiving device estimates a BF channel matrix based on a received signal received by N receiving antennas for receiving a signal of a plurality of streams transmitted after beam forming (BF) is carried out thereto based on a quantization vector returned from each user, generates a replica signal using the BF channel matrix and a transmission symbol candidate vector transmitted to the self apparatus, calculates an error vector using the received signal and the replica signal, calculates a correlation matrix for removing an interference component between users included in the error vector using the BF channel matrix, selects a transmission symbol candidate whose error vector from which the interference component between users is removed using the correlation matrix becomes the minimum, and estimates a transmission symbol transmitted to the self apparatus. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、受信装置、及び信号処理方法に関する。特に、移動通信システムにおけるマルチユーザＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ ａｎｄ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）方式に係る受信装置、及び信号処理方法に関する。   The present invention relates to a receiving apparatus and a signal processing method. In particular, the present invention relates to a receiving apparatus and a signal processing method according to a multi-user MIMO (Multiple-Input and Multiple-Output) system in a mobile communication system.

無線装置間の通信速度を高速化する技術の一つとして、多入力・多出力伝送方式が知られている。この方式は、文字通り、複数のアンテナを用いた信号の入出力を基本としている。この方式の特徴は、異なる複数のアンテナを利用して、同じタイミング、かつ、同じ周波数で複数の送信データを一度に送信することが可能な点にある。そのため、同時に送信可能なチャネルの数が増加するにつれ、増加したチャネルの分だけ単位時間当たりに送信可能な情報量を増加させることが可能になる。また、この方式は、通信速度を向上させるに当たって、占有される周波数帯域が増加しないという利点も有する。   As one technique for increasing the communication speed between wireless devices, a multi-input / multi-output transmission system is known. This method is literally based on signal input / output using a plurality of antennas. The feature of this method is that a plurality of transmission data can be transmitted at the same time and at the same frequency using a plurality of different antennas. Therefore, as the number of channels that can be transmitted simultaneously increases, the amount of information that can be transmitted per unit time can be increased by the increased number of channels. Further, this method has an advantage that the occupied frequency band does not increase when the communication speed is improved.

しかし、同一周波数の搬送波成分を有する複数の変調信号が同時に送信されるため、受信側において混信した変調信号を分離する手段が必要になる。そこで、受信側において、無線伝送路の伝送特性を表すチャネル行列が推定され、そのチャネル行列に基づき、受信信号から各サブストリームに対応する送信信号が分離される。尚、チャネル行列は、パイロットシンボル等を用いて推定される。   However, since a plurality of modulated signals having carrier components of the same frequency are transmitted at the same time, a means for separating the interfering modulated signals on the receiving side is necessary. Therefore, on the receiving side, a channel matrix representing the transmission characteristics of the wireless transmission path is estimated, and the transmission signal corresponding to each substream is separated from the received signal based on the channel matrix. The channel matrix is estimated using pilot symbols or the like.

しかしながら、伝送路内で付加されるノイズやサブストリーム間に生じる干渉等の影響を十分に除去してサブストリーム毎に送信信号を精度良く再現するには特別な工夫が必要である。近年、ＭＩＭＯ信号検出に関する様々な技術が開発されてきている。特に最近は、ＭＩＭＯ方式の信号伝送が可能な複数の通信装置を含むマルチユーザＭＩＭＯシステムに関する話題に注目が集まっている。   However, special measures are required to accurately remove the influence of noise added in the transmission path, interference generated between substreams, and the like and accurately reproduce the transmission signal for each substream. In recent years, various techniques related to MIMO signal detection have been developed. In particular, recently, attention has been focused on a topic related to a multi-user MIMO system including a plurality of communication apparatuses capable of MIMO signal transmission.

マルチユーザＭＩＭＯシステムにおける信号検出方法としては、例えば、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅｄ Ｅｒｒｏｒ）検出を利用する方法が知られている。例えば、受信装置において、空間多重されたマルチユーザ向けの多重信号から、チャネル行列を用いて自装置向けの複数のストリームを個々に抽出するためのＭＭＳＥ受信ビームフォーミングベクトルを算出する技術が知られている。このＭＭＳＥ受信ビームフォーミングベクトルを多重信号のベクトルに乗積することで自装置向けの各ストリームが抽出される。また、受信側でＭＭＳＥ検波後のＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｐｏｗｅｒ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｐｌｕｓ Ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）を算出して送信側に帰還し、そのＭＭＳＥ検波後のＳＩＮＲに基づいて伝送制御パラメータを設定することで伝送特性を向上させる技術も知られている。   As a signal detection method in the multi-user MIMO system, for example, a method using MMSE (Minimum Mean Squared Error) detection is known. For example, a technique is known in which a receiving apparatus calculates an MMSE reception beamforming vector for individually extracting a plurality of streams for the own apparatus from a spatially multiplexed signal for multi-users using a channel matrix. Yes. Each stream for the apparatus is extracted by multiplying the MMSE reception beamforming vector by the vector of the multiplexed signal. In addition, SINR (Signal power to Interference plus Noise power Ratio) after MMSE detection is calculated on the receiving side and fed back to the transmitting side, and transmission characteristics are set by setting transmission control parameters based on the SINR after MMSE detection. Techniques for improving are also known.

また、上記のＭＭＳＥ検波方式よりも伝送特性を向上させることが可能な方式として、例えば、ＭＬＤ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）検波方式が知られている。さらに、ＭＬＤに関して伝送特性を向上させる技術としては、例えば、下記の非特許文献１及び２に事前白色化最尤推定と呼ばれる技術が開示されている。そこで、これらのＭＬＤに関する技術をマルチユーザＭＩＭＯシステムの受信側に利用したいという要望がある。しかしながら、マルチユーザＭＩＭＯシステムにおいてＭＬＤを用いるにはユーザ毎に精度良くサブチャネルを分離する必要がある。これに関連する技術として、例えば、各受信装置から帰還されたサブチャネル行列を特異値分解してビームフォーミング行列を算出する技術が知られている。このビームフォーミング行列を用いて送信信号にビームフォーミングが施されることでユーザ間干渉が抑制される。   Further, as a method capable of improving the transmission characteristics as compared with the above MMSE detection method, for example, an MLD (Maximum Likelihood Detection) detection method is known. Furthermore, as a technique for improving transmission characteristics with respect to MLD, for example, the following non-patent documents 1 and 2 disclose a technique called pre-whitening maximum likelihood estimation. Therefore, there is a desire to use these MLD technologies on the receiving side of the multi-user MIMO system. However, in order to use MLD in a multi-user MIMO system, it is necessary to separate subchannels with high accuracy for each user. As a technique related to this, for example, a technique for calculating a beamforming matrix by performing singular value decomposition on a subchannel matrix fed back from each receiving apparatus is known. Inter-user interference is suppressed by performing beam forming on the transmission signal using this beam forming matrix.

但し、チャネル行列の情報を帰還する際の帰還情報量が非常に大きいという問題がある。そこで、チャネル行列の帰還情報量を低減させるために、チャネル行列を構成する各チャネルベクトルに対して量子化が施され、その量子化された情報が送信側に帰還される。しかし、量子化の際に発生する量子化誤差によりユーザ間干渉が残留してしまう。そこで、量子化誤差を効率的に低減させるため、複数のチャネルベクトルを合成量子化して帰還する技術が用いられる。こうした手法を用いることで、チャネル行列の情報を帰還する際の帰還情報量を低減しつつ、量子化誤差を抑制することが可能になる。このような合成量子化方法を用いる場合、各受信装置は、チャネルベクトルの量子化時に計算される受信信号ベクトル合成係数を受信された信号ベクトルに乗積して合成し、その合成信号に基づいてＭＬＤを実行することにより自装置向けの複数ストリームを検出することができる。   However, there is a problem that the amount of feedback information when the channel matrix information is fed back is very large. Therefore, in order to reduce the amount of feedback information in the channel matrix, quantization is performed on each channel vector constituting the channel matrix, and the quantized information is fed back to the transmission side. However, inter-user interference remains due to quantization errors that occur during quantization. Therefore, in order to efficiently reduce the quantization error, a technique of combining and quantizing a plurality of channel vectors is used. By using such a method, it is possible to suppress the quantization error while reducing the amount of feedback information when the channel matrix information is fed back. When such a synthetic quantization method is used, each receiving apparatus multiplies the received signal vector by multiplying the received signal vector synthesis coefficient calculated when the channel vector is quantized, and based on the synthesized signal. By executing MLD, it is possible to detect a plurality of streams for the device itself.

Ｇ．Ｅ．Ｂｏｔｔｏｍｌｅｙ ａｎｄ Ｋ．Ｊａｍａｌ，“Ａｄａｐｔｉｖｅ ａｒｒａｙｓ ａｎｄ ＭＬＳＥ”，ＩＥＥＥ ＶＴＣ’９５，ｐｐ．５０−５４，Ｍａｙ １９９５．G. E. Bottomley and K.M. Jamal, "Adaptive arrays and MLSE", IEEE VTC'95, pp. 50-54, May 1995. Ｙ．Ｌｉ，Ｊ．Ｗｉｎｔｅｒｓ ａｎｄ Ｎ．Ｓｏｌｌｅｎｂｅｒｇｅｒ，“Ｓｉｇｎａｌ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ”，ＩＥＥＥ ＩＣＣ’０１，ｐｐ．３０７７−３０８１，Ｊｕｎｅ ２００１．Y. Li, J. et al. Winters and N.W. Solenberger, “Signal detection for MIMO-OFDM wireless communications”, IEEE ICC'01, pp. 3077-3081, June 2001.

但し、ＭＭＳＥ受信ビームフォーミングベクトルを用いて自装置向けの各ストリームを抽出する上記の方法においては、ストリームを抽出する際に、自装置向けに送信された複数のストリームのうち、比較的大きな電力で受信された他のストリームを除去する必要があり、受信アンテナのダイバーシチ次数を消費してしまうという問題がある。そのため、受信ダイバーシチ利得が低下し、ストリームの検出特性が劣化してしまう。一方、合成量子化とＭＬＤとを組み合わせた上記の方法を用いると、ユーザ間干渉の除去能力が低い分だけ、ストリーム検出特性が劣化してしまう。また、チャネルベクトルを合成量子化する分だけ等価的な受信アンテナの本数が減ってしまう。そこで、チャネルベクトルの合成量子化を行なわず、各受信アンテナで受信された受信信号ベクトルに対し、全てのユーザに関する全ての組み合わせを考慮した送信シンボルのレプリカ信号候補を対象にＭＬＤを実行する方法が考えられる。しかしながら、この方法を用いるとストリーム検出特性は大幅に改善できるものの、演算量が膨大になるために現実的ではない。また、他ユーザ向けのストリームに使用されている変調次数は未知であるため、そもそも受信信号ベクトルに対するレプリカ候補を生成できないという問題がある。   However, in the above-described method for extracting each stream for the own apparatus using the MMSE reception beamforming vector, when extracting the stream, a relatively large power among a plurality of streams transmitted to the own apparatus is used. There is a problem that it is necessary to remove other received streams and consume the diversity order of the receiving antenna. For this reason, the reception diversity gain is lowered, and the detection characteristics of the stream are deteriorated. On the other hand, when the above-described method that combines synthetic quantization and MLD is used, the stream detection characteristics are degraded by the amount of the ability to remove interference between users. In addition, the number of equivalent receiving antennas is reduced by the amount of the combined quantization of the channel vector. Therefore, there is a method for performing MLD on a replica signal candidate of a transmission symbol in consideration of all combinations for all users with respect to the received signal vector received by each receiving antenna without performing the synthetic quantization of the channel vector. Conceivable. However, if this method is used, the stream detection characteristics can be greatly improved, but the calculation amount is enormous, which is not realistic. In addition, since the modulation order used in the stream for other users is unknown, there is a problem that a replica candidate for the received signal vector cannot be generated in the first place.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、自装置向けの複数ストリームを受信する際の伝送特性を向上させることが可能な、新規かつ改良された受信装置、及び信号処理方法を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a new and improved transmission capable of improving transmission characteristics when receiving a plurality of streams for the device itself. And a signal processing method.

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、次のようなマルチユーザＭＩＭＯシステムに含まれる受信装置が提供される。当該受信装置は、各ユーザから帰還された量子化ベクトルに基づいてビームフォーミングが施された上で送信された複数ストリームの信号を受信するＮ（Ｎ≧３）本の受信アンテナと、前記Ｎ本の受信アンテナで受信された受信信号に基づいてビームフォーミングチャネル行列を推定するビームフォーミングチャネル推定部と、前記ビームフォーミングチャネル行列及び自装置向けに送信される送信シンボル候補ベクトルを用いてレプリカ信号を生成するレプリカ生成部と、前記受信信号及び前記レプリカ信号を用いて誤差ベクトルを算出する誤差ベクトル算出部と、前記ビームフォーミングチャネル行列を用いて前記誤差ベクトルに含まれるユーザ間干渉成分を除去するための相関行列を算出する相関行列算出部と、前記相関行列を用いてユーザ間干渉成分が除去された誤差ベクトルの大きさが最小となる前記送信シンボル候補を選択して自装置向けに送信された送信シンボルを推定する最尤推定部と、を備える、受信装置が提供される。 In order to solve the above-described problem, according to an aspect of the present invention, there is provided a receiving device included in the following multi-user MIMO system. The receiving apparatus includes N ( N ≧ 3) receiving antennas that receive a plurality of streams of signals transmitted after beamforming is performed based on a quantization vector fed back from each user, and the N receiving antennas A replica signal is generated by using a beamforming channel estimation unit that estimates a beamforming channel matrix based on a received signal received by a receiving antenna and a transmission symbol candidate vector transmitted to the device. A replica generation unit that performs error vector calculation using the received signal and the replica signal, and an inter-user interference component included in the error vector using the beamforming channel matrix. Using a correlation matrix calculation unit for calculating a correlation matrix and the correlation matrix And a maximum likelihood estimator that selects the transmission symbol candidate that minimizes the magnitude of the error vector from which the inter-user interference component has been removed and estimates the transmission symbol transmitted to the own apparatus. Is done.

このような構成にすることで、帰還情報量を抑制しつつ、量子化誤差により残留するユーザ間干渉の影響を効果的に除去することが可能になり、最尤検出の精度が向上する。その結果、マルチユーザＭＩＭＯシステムにおいて各ユーザ向けに複数ストリームを送信するような状況でスループットを大きく向上させることが可能になる。   With such a configuration, it is possible to effectively remove the influence of the inter-user interference remaining due to the quantization error while suppressing the amount of feedback information, and the accuracy of maximum likelihood detection is improved. As a result, the throughput can be greatly improved in a situation where a plurality of streams are transmitted for each user in a multi-user MIMO system.

また、上記の受信装置は、前記Ｎ本の受信アンテナから選択されるＭ（２≦Ｍ≦Ｎ−１）本の前記受信アンテナに各々対応するＭ個のチャネルベクトルを推定するチャネル推定部と、前記チャネル推定部により推定された前記Ｍ個のチャネルベクトルを合成量子化して合成量子化ベクトルを生成する合成量子化部と、前記合成量子化部により生成された合成量子化ベクトルの情報を送信側に帰還する合成量子化ベクトル情報帰還部と、をさらに備えていてもよい。   In addition, the reception apparatus includes a channel estimation unit that estimates M channel vectors respectively corresponding to M (2 ≦ M ≦ N−1) reception antennas selected from the N reception antennas; A synthetic quantization unit that synthesizes and quantizes the M channel vectors estimated by the channel estimation unit to generate a synthetic quantization vector; and information on the synthetic quantization vector generated by the synthetic quantization unit And a synthesized quantization vector information feedback unit that feeds back to.

また、前記チャネル推定部は、前記Ｍ個のチャネルベクトルを推定する際、前記Ｎ本の受信アンテナから選択可能な前記Ｍ本の受信アンテナに関する全ての組み合わせについて当該Ｍ個のチャネルベクトルを前記組み合わせ毎に推定するように構成されていてもよい。この場合、前記合成量子化部は、前記各組み合わせについて、前記チャネル推定部により推定された前記Ｍ個のチャネルベクトルを合成量子化して合成量子化ベクトルを生成する。   In addition, when estimating the M channel vectors, the channel estimation unit sets the M channel vectors for all the combinations for the M reception antennas that can be selected from the N reception antennas for each combination. It may be configured to be estimated. In this case, the combined quantization unit generates a combined quantization vector by combining and quantizing the M channel vectors estimated by the channel estimation unit for each combination.

また、前記受信アンテナの数Ｎが４以上である場合、前記チャネル推定部は、前記Ｎ本の受信アンテナから選択可能な前記Ｍ’（２≦Ｍ’≦Ｎ−２）本の受信アンテナに関する全ての組み合わせについて当該Ｍ’個のチャネルベクトルを前記組み合わせ毎に推定するように構成されていてもよい。この場合、前記合成量子化部は、隣接するサブキャリア間で前記チャネルベクトルの組み合わせが異なるように前記合成量子化されるチャネルベクトルの組み合わせを置換しつつ、前記合成量子化ベクトルを生成する。   In addition, when the number N of reception antennas is 4 or more, the channel estimation unit relates to all the M ′ (2 ≦ M ′ ≦ N−2) reception antennas that can be selected from the N reception antennas. The M ′ channel vectors may be estimated for each combination. In this case, the composite quantization unit generates the composite quantization vector while replacing the combination of channel vectors to be combined and quantized so that the combination of channel vectors differs between adjacent subcarriers.

また、前記チャネル推定部は、前記隣接するサブキャリアに対し、当該サブキャリアが割り当てられた周波数軸上の所定方向を基準にして所定の前記チャネルベクトルの組み合わせを巡回的に適用することで、前記合成量子化されるチャネルベクトルの組み合わせを置換するように構成されていてもよい。   In addition, the channel estimation unit cyclically applies a predetermined combination of the channel vectors to the adjacent subcarriers with reference to a predetermined direction on the frequency axis to which the subcarriers are allocated. The combination of channel vectors to be synthesized and quantized may be replaced.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、次のようなマルチユーザＭＩＭＯシステムにおける信号処理方法が提供される。当該信号処理方法は、送信側において各ユーザから帰還された量子化ベクトルに基づいてビームフォーミング行列を算出し、当該ビームフォーミング行列を用いて複数ストリームの信号にビームフォーミングを施して送信する送信ステップと、受信側において前記送信ステップで送信された信号をＮ（Ｎ≧３）本の受信アンテナで受信する受信ステップと、前記Ｎ本の受信アンテナで受信された受信信号に基づいてビームフォーミングチャネル行列を推定するビームフォーミングチャネル推定ステップと、前記ビームフォーミングチャネル行列及び自装置向けに送信される送信シンボル候補ベクトルを用いてレプリカ信号を生成するレプリカ生成ステップと、前記受信信号及び前記レプリカ信号を用いて誤差ベクトルを算出する誤差ベクトル算出ステップと、前記ビームフォーミングチャネル行列を用いて前記誤差ベクトルに含まれるユーザ間干渉成分を除去するための相関行列を算出する相関行列算出ステップと、前記相関行列を用いてユーザ間干渉成分が除去された誤差ベクトルの大きさが最小となる前記送信シンボル候補を選択して自装置向けに送信された送信シンボルを推定する最尤推定ステップと、を含む。このような構成にすることで、帰還情報量を抑制しつつ、量子化誤差により残留するユーザ間干渉の影響を効果的に除去することが可能になり、最尤検出の精度が向上する。その結果、マルチユーザＭＩＭＯシステムにおいて各ユーザ向けに複数ストリームを送信するような状況でスループットを大きく向上させることが可能になる。
In order to solve the above problems, according to another aspect of the present invention, a signal processing method in a multiuser MIMO system as described below is provided. The signal processing method includes a transmission step of calculating a beamforming matrix based on a quantization vector fed back from each user on the transmission side, performing beamforming on a signal of a plurality of streams using the beamforming matrix, and transmitting the signal. A reception step of receiving the signals transmitted in the transmission step at the reception side with N ( N ≧ 3) reception antennas, and a beamforming channel matrix based on the reception signals received with the N reception antennas A beamforming channel estimation step to be estimated, a replica generation step of generating a replica signal using the beamforming channel matrix and a transmission symbol candidate vector transmitted to the own apparatus, and an error using the received signal and the replica signal Error vector for calculating vector A calculating step; a correlation matrix calculating step for calculating a correlation matrix for removing an inter-user interference component included in the error vector using the beamforming channel matrix; and an inter-user interference component is removed using the correlation matrix. And a maximum likelihood estimation step of selecting a transmission symbol candidate that minimizes the magnitude of the error vector and estimating a transmission symbol transmitted to the own apparatus. With such a configuration, it is possible to effectively remove the influence of the inter-user interference remaining due to the quantization error while suppressing the amount of feedback information, and the accuracy of maximum likelihood detection is improved. As a result, the throughput can be greatly improved in a situation where a plurality of streams are transmitted for each user in a multi-user MIMO system.

以上説明したように本発明によれば、自装置向けの複数ストリームを受信する際の伝送特性を向上させることが可能になる。   As described above, according to the present invention, it is possible to improve transmission characteristics when receiving a plurality of streams for the device itself.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

［説明の流れについて］
ここで、以下に記載する本発明の実施形態に関する説明の流れについて簡単に述べる。まず、図１を参照しながら、同実施形態に係るマルチユーザＭＩＭＯシステムＳ１のシステム構成、及び送信装置１００の機能構成について説明する。次いで、図３〜図５を参照しながら、従来の受信装置１０、３０、６０の機能構成について説明し、同実施形態が解決しようとする課題について整理する。次いで、図２を参照しながら、同実施形態に係る受信装置２００の機能構成について説明する。次いで、図６を参照しながら、同実施形態の一応用例に係る送信装置１５０の機能構成について説明する。次いで、図７を参照しながら、同応用例に係る受信装置２５０の機能構成について説明する。最後に、図８を参照しながら、同実施形態に係る技術を適用することにより得られる効果について説明する。 [About the flow of explanation]
Here, the flow of explanation regarding the embodiment of the present invention described below will be briefly described. First, the system configuration of the multiuser MIMO system S1 and the functional configuration of the transmission apparatus 100 according to the embodiment will be described with reference to FIG. Next, the functional configuration of the conventional receiving apparatuses 10, 30, 60 will be described with reference to FIGS. 3 to 5, and the problems to be solved by the embodiment will be summarized. Next, the functional configuration of the receiving apparatus 200 according to the embodiment will be described with reference to FIG. Next, a functional configuration of the transmission apparatus 150 according to an application example of the embodiment will be described with reference to FIG. Next, a functional configuration of the receiving device 250 according to the application example will be described with reference to FIG. Finally, effects obtained by applying the technique according to the embodiment will be described with reference to FIG.

＜実施形態＞
本発明の一実施形態について説明する。本実施形態においては、マルチユーザＭＩＭＯシステムにおいて、各ユーザ端末で推定されたチャネル行列の情報を送信側に帰還する際に、チャネルベクトルの合成量子化手法を用いることが前提とされる。また、本実施形態では、各ユーザ端末から帰還された合成量子化ベクトルを用いてユーザ間干渉成分が除去されるようなビームフォーミング行列を算出し、そのビームフォーミング行列を用いてビームフォーミングが施された送信信号を送信する構成が前提とされる。このような前提の下に、本実施形態においては、量子化誤差に起因して残留してしまうユーザ間干渉成分を受信側で除去することにより、受信側で実行する最尤検出の精度を高め、スループット特性を向上させる技術が提案される。 <Embodiment>
An embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, it is assumed that a channel vector combined quantization method is used when channel matrix information estimated at each user terminal is fed back to the transmission side in a multi-user MIMO system. Also, in this embodiment, a beamforming matrix that eliminates the inter-user interference component is calculated using the combined quantization vector fed back from each user terminal, and beamforming is performed using the beamforming matrix. It is assumed that the transmission signal is transmitted. Under this assumption, in this embodiment, the accuracy of maximum likelihood detection executed on the receiving side is improved by removing the inter-user interference component remaining due to the quantization error on the receiving side. A technique for improving throughput characteristics is proposed.

［マルチユーザＭＩＭＯシステムＳ１の構成について］
まず、図１を参照しながら、本実施形態に係るマルチユーザＭＩＭＯシステムＳ１の構成、及び送信装置１００の機能構成について説明する。図１は、本実施形態に係るマルチユーザＭＩＭＯシステムＳ１の構成例、及び送信装置１００の機能構成例を示す説明図である。 [Configuration of Multi-User MIMO System S1]
First, the configuration of the multiuser MIMO system S1 according to the present embodiment and the functional configuration of the transmission apparatus 100 will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of the multiuser MIMO system S1 according to the present embodiment and a functional configuration example of the transmission apparatus 100.

図１に示すように、マルチユーザＭＩＭＯシステムＳ１は、送信装置１００と、複数の受信装置２００（ユーザ＃１、…、＃Ｊ）とにより構成される。図１の例においては、送信装置１００の送信アンテナ数Ｎ_Ｔは４本である。各受信装置２００（ユーザ＃１、…、＃Ｊ）の受信アンテナ数ｎ_Ｒは４本である。また、以下の説明において、説明の都合上、全ての受信装置２００（ユーザ＃１、…、＃Ｊ）が同じ機能構成を有するものと仮定する。もちろん、送信アンテナ数Ｎ_Ｔ、受信アンテナ数ｎ_Ｒ、受信装置２００の数Ｊは、これに限定されるものではない。なお、以下の説明において、受信装置２００のことをユーザと呼ぶ場合がある。 As shown in FIG. 1, the multi-user MIMO system S1 includes a transmission device 100 and a plurality of reception devices 200 (users # 1,..., #J). In the example of FIG. 1, the transmission apparatus 100 has four transmission antennas _NT . Each reception device 200 (user # 1, ..., # J) the number of receive antennas _{n R} of a four. In the following description, for the convenience of description, it is assumed that all receiving apparatuses 200 (users # 1,..., #J) have the same functional configuration. Of course, the number of transmitting antennas N _T , the number of receiving antennas n _R , and the number J of receiving apparatuses 200 are not limited to these. In the following description, the receiving device 200 may be referred to as a user.

図１に示すマルチユーザＭＩＭＯシステムＳ１は、受信装置２００から送信装置１００にチャネル行列の情報を帰還する際、チャネル行列を構成するチャネルベクトルを量子化してコードブックインデックス（Ａ１）〜（ＡＪ）を帰還するように構成されている。また、マルチユーザＭＩＭＯシステムＳ１においては、同一ユーザに対して複数のストリームが送信される。以下、送信装置１００の機能構成について説明する。   When the multi-user MIMO system S1 shown in FIG. 1 feeds back channel matrix information from the receiving apparatus 200 to the transmitting apparatus 100, the channel vector constituting the channel matrix is quantized to obtain the codebook indexes (A1) to (AJ). It is configured to return. In the multiuser MIMO system S1, a plurality of streams are transmitted to the same user. Hereinafter, the functional configuration of the transmission apparatus 100 will be described.

（送信装置１００の機能構成）
図１に示すように、送信装置１００は、主に、量子化ベクトル再生部１０２と、ＺＦＢＦ行列生成部１０４と、Ｓ／Ｐ変換部１０６と、チャネル符号化＆変調マッピング部１０８と、ＺＦＢＦ処理部１１０とを有する。 (Functional configuration of transmitting apparatus 100)
As illustrated in FIG. 1, the transmission apparatus 100 mainly includes a quantization vector reproduction unit 102, a ZFBF matrix generation unit 104, an S / P conversion unit 106, a channel coding & modulation mapping unit 108, and a ZFBF process. Part 110.

（量子化ベクトル再生部１０２）
量子化ベクトル再生部１０２には、各受信装置２００から帰還されたコードブックインデックスが入力される。このコードブックインデックスは、複数のチャネルベクトルを合成量子化して得られる量子化ベクトルを特定するためのインデックスである。後述するように、各受信装置２００においては、合成量子化の対象となる複数のチャネルベクトルに対応する受信アンテナの組み合わせが自装置向けストリームの数だけ選択され、その選択された組み合わせ毎に量子化ベクトルが算出される。つまり、各受信装置２００から送信装置１００に向けて、複数の量子化ベクトルのコードブックインデックスが帰還される。量子化ベクトル再生部１０２は、コードブックを参照し、各受信装置２００から帰還されたコードブックインデックスを用いて量子化ベクトルを再生する。 (Quantized vector reproduction unit 102)
A codebook index fed back from each receiving apparatus 200 is input to the quantized vector reproduction unit 102. This codebook index is an index for specifying a quantization vector obtained by combining and quantizing a plurality of channel vectors. As will be described later, in each receiving apparatus 200, combinations of receiving antennas corresponding to a plurality of channel vectors to be subjected to synthesis quantization are selected by the number of streams for the own apparatus, and quantization is performed for each selected combination. A vector is calculated. That is, a codebook index of a plurality of quantization vectors is fed back from each receiving device 200 to the transmitting device 100. The quantization vector reproducing unit 102 refers to the code book and reproduces the quantization vector using the code book index fed back from each receiving apparatus 200.

例えば、ｊ番目（ｊ＝１，…，Ｊ）の受信装置２００（ユーザ＃ｊ）により算出された量子化ベクトルｈ_ｊ１，…，ｈ_ｊＬ（Ｌは各ユーザ向けストリームの数）のインデックスが送信装置１００に帰還されると、量子化ベクトル再生部１０２は、コードブックを参照して量子化ベクトルｈ_ｊ１，…，ｈ_ｊＬを再生する。さらに、量子化ベクトル再生部１０２は、全ての受信装置２００から帰還されたインデックスに基づいて再生された量子化ベクトルを用いて、下記の式（１）に示す量子化マルチユーザチャネル行列Ｈ’を生成する。そして、量子化ベクトル再生部１０２により生成された量子化マルチユーザチャネル行列Ｈ’は、ＺＦＢＦ行列生成部１０４に入力される。 For example, the index of the quantization vector h _j1 ,..., H _jL (L is the number of streams for each user) calculated by the jth (j = 1,..., J) receiving apparatus 200 (user #j) is transmitted. When _fed back to the apparatus 100, the quantization vector reproducing unit 102 reproduces the quantization vectors h _j1 ,..., H _jL with reference to the code book. Further, the quantized vector reproducing unit 102 uses the quantized vector regenerated based on the indexes fed back from all the receiving apparatuses 200 to generate a quantized multiuser channel matrix H ′ shown in the following equation (1). Generate. The quantized multiuser channel matrix H ′ generated by the quantized vector reproduction unit 102 is input to the ZFBF matrix generating unit 104.

…（１）

... (1)

（ＺＦＢＦ行列生成部１０４）
ＺＦＢＦ行列生成部１０４は、量子化ベクトル再生部１０２により生成された量子化マルチユーザチャネル行列Ｈ’を用いてビームフォーミング行列Ｗを算出する。例えば、ＺＦＢＦ行列生成部１０４は、下記の式（２）に示すように、チャネル行列に逆行列演算を施して送信ビームフォーミング行列Ｗを算出する。式（２）に示す送信ビームフォーミング行列Ｗは、伝送路で生じるユーザ間の干渉成分を除去するためのものである。このようにして算出された送信ビームフォーミング行列Ｗは、ＺＦＢＦ処理部１１０に入力される。 (ZFBF matrix generation unit 104)
The ZFBF matrix generation unit 104 calculates the beamforming matrix W using the quantized multiuser channel matrix H ′ generated by the quantization vector reproducing unit 102. For example, the ZFBF matrix generation unit 104 calculates a transmission beamforming matrix W by performing an inverse matrix operation on the channel matrix as shown in the following equation (2). The transmission beamforming matrix W shown in Equation (2) is for removing interference components between users that occur in the transmission path. The transmission beamforming matrix W calculated in this way is input to the ZFBF processing unit 110.

…（２）

... (2)

但し、Ｉ_ＮＴはＮ_Ｔ行Ｎ_Ｔ列の単位行列である。また、α＝Ｎ_Ｔσ^２であり、各受信装置２００においてＳＩＮＲが最大になるようにするための対角項付加成分である。ここで、σ２は各受信装置２００における雑音分散である。 _{However, I NT} is a unit matrix of _{N T} rows _{N T} columns. Further, α = N _T σ ^2, which is a diagonal term addition component for making the SINR maximum in each receiving apparatus 200. Here, σ2 is noise variance in each receiving apparatus 200.

（Ｓ／Ｐ変換部１０６、チャネル符号化＆変調マッピング部１０８）
Ｓ／Ｐ変換部１０６には、各ユーザに送信されるデータが入力される。例えば、図１の例では、ユーザ＃１、ユーザ＃２に送信されるデータｕ_１、ｕ_２が入力されている。各ユーザ向けの送信データが入力されると、Ｓ／Ｐ変換部１０６は、入力された各データをシリアル／パラレル変換して複数のサブストリームに分配する。各サブストリームに分配されたデータは、チャネル符号化＆変調マッピング部１０８に入力される。 (S / P conversion unit 106, channel coding & modulation mapping unit 108)
Data to be transmitted to each user is input to the S / P converter 106. For example, in the example of FIG. 1, data u ₁ and u ₂ transmitted to the user # 1 and the user # ₂ are input. When transmission data for each user is input, the S / P converter 106 performs serial / parallel conversion on the input data and distributes the data to a plurality of substreams. Data distributed to each substream is input to channel coding & modulation mapping section 108.

チャネル符号化＆変調マッピング部１０８は、Ｓ／Ｐ変換部１０６から入力された各サブストリームのデータをチャネル符号化する。さらに、チャネル符号化＆変調マッピング部１０８は、チャネル符号化された各サブストリームのデータを所定の変調方式及び変調次数で変調マッピングし、サブストリーム毎の送信シンボルを決定する。このとき、チャネル符号化＆変調マッピング部１０８は、スループットが向上するＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｅｔ）の組み合わせを決定する。チャネル符号化＆変調マッピング部１０８により決定されたサブストリーム毎の送信シンボルは、ＺＦＢＦ処理部１１０に入力される。   Channel coding & modulation mapping section 108 channel codes the data of each substream input from S / P conversion section 106. Further, channel coding & modulation mapping section 108 performs modulation mapping of the channel coded data of each substream with a predetermined modulation scheme and modulation order, and determines a transmission symbol for each substream. At this time, channel coding & modulation mapping section 108 determines a combination of MCS (Modulation and Coding Set) that improves the throughput. The transmission symbol for each substream determined by channel coding & modulation mapping section 108 is input to ZFBF processing section 110.

（ＺＦＢＦ処理部１１０）
上記の通り、ＺＦＢＦ処理部１１０には、ＺＦＢＦ行列生成部１０４により算出された送信ビームフォーミング行列Ｗが入力される。また、ＺＦＢＦ処理部１１０には、チャネル符号化＆変調マッピング部１０８からサブストリーム毎の送信シンボルが入力される。送信ビームフォーミング行列Ｗ及びサブストリーム毎の送信シンボルが入力されると、ＺＦＢＦ処理部１１０は、入力された送信シンボルを要素とする送信シンボルベクトルに対して送信ビームフォーミング行列Ｗを乗積することでビームフォーミングを施す。 (ZFBF processor 110)
As described above, the transmission beamforming matrix W calculated by the ZFBF matrix generation unit 104 is input to the ZFBF processing unit 110. In addition, transmission symbols for each substream are input to the ZFBF processing unit 110 from the channel coding & modulation mapping unit 108. When the transmission beamforming matrix W and the transmission symbol for each substream are input, the ZFBF processing unit 110 multiplies the transmission symbol forming matrix W by the transmission beamforming matrix W on the input transmission symbol element. Apply beamforming.

例えば、ｊ番目（ｊ＝１，…，Ｊ）の受信装置２００に向けて送信する送信シンボルベクトルをｓ_ｊ＝［ｓ_ｊ１，…，ｓ_ｊＬ］^Ｔとすると、全ユーザの送信シンボルベクトルはｓ＝［ｓ_１，…，ｓ_Ｊ］^Ｔと表現される。この場合、ＺＦＢＦ処理部１１０は、全ユーザの送信シンボルベクトルｓに対し、下記の式（３）に示すように送信ビームフォーミング行列Ｗを乗積する。この演算によりビームフォーミング後の送信信号ｓ’が得られる。ビームフォーミング後の送信信号ｓ’は、送信アンテナを介して送信される。 For example, if the transmission symbol vector transmitted to the j-th (j = 1,..., J) receiving apparatus 200 is s _j = [s _j1 ,..., S _jL ] ^T , the transmission symbol vector of all users is s. = [S ₁ ,..., S _J ] ^T. In this case, the ZFBF processing unit 110 multiplies transmission symbol vectors s of all users by a transmission beamforming matrix W as shown in the following equation (3). By this calculation, a transmission signal s ′ after beam forming is obtained. The transmission signal s ′ after beam forming is transmitted via a transmission antenna.

…（３）

... (3)

以上、本実施形態に係る送信装置１００の機能構成について説明した。上記の通り、マルチユーザ向けに送信される送信シンボルベクトルに対してビームフォーミングが施されることで、伝送路におけるユーザ間の干渉成分が抑制され、各受信装置２００においてＭＬＤによるサムストリームの検出が可能になる。なお、図１の例においては、逆行列演算を用いてビームフォーミング行列Ｗを生成する構成を取り上げた。しかし、特異値分解を用いてビームフォーミング行列Ｗを算出するように構成されていてもよい。以下、本実施形態の特徴部分である受信装置２００の機能構成について説明するが、これに先立って従来の受信装置が抱える技術的課題について整理しておきたい。   Heretofore, the functional configuration of the transmission device 100 according to the present embodiment has been described. As described above, by performing beam forming on the transmission symbol vector transmitted for multi-users, the interference component between users in the transmission path is suppressed, and each receiving apparatus 200 detects the sum stream by MLD. It becomes possible. In the example of FIG. 1, the configuration for generating the beam forming matrix W using the inverse matrix calculation is taken up. However, the beam forming matrix W may be calculated using singular value decomposition. Hereinafter, the functional configuration of the receiving apparatus 200 that is a characteristic part of the present embodiment will be described. Prior to this, technical problems of the conventional receiving apparatus should be summarized.

（ＭＭＳＥ受信ビームフォーミングによるストリーム検出方法について）
まず、図３を参照する。図３は、従来の受信装置１０の機能構成を示す説明図である。受信装置１０の技術的特徴は、推定したチャネル行列を用いてＭＭＳＥ受信ビームフォーミングベクトルを計算し、そのＭＭＳＥ受信ビームフォーミング行列を受信信号ベクトルに乗積して合成することで各ストリームを検出する点にある。 (Stream detection method using MMSE receive beamforming)
First, referring to FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a functional configuration of the conventional receiving apparatus 10. A technical feature of the receiving apparatus 10 is that an MMSE reception beamforming vector is calculated using the estimated channel matrix, and each stream is detected by multiplying the reception signal vector by the MMSE reception beamforming matrix. It is in.

図３に示すように、受信装置１０は、主に、チャネル推定部１２と、部分行列選択部１４と、合成量子化部１６と、ビームフォーミングチャネル行列推定部１８と、ＭＭＳＥ受信ビームフォーミング処理部２０とにより構成される。なお、受信装置１０には、４本の受信アンテナが設けられており、送信装置１００から自装置向けに２つのストリームが送信されるものとする。   As shown in FIG. 3, the receiving apparatus 10 mainly includes a channel estimation unit 12, a partial matrix selection unit 14, a synthesis quantization unit 16, a beamforming channel matrix estimation unit 18, and an MMSE reception beamforming processing unit. 20. Note that the receiving apparatus 10 is provided with four receiving antennas, and two streams are transmitted from the transmitting apparatus 100 to the own apparatus.

まず、受信装置１０は、送信装置１００から共通パイロット信号を受信し、チャネル推定部１２によりチャネル行列を推定する。チャネル推定部１２により推定されたチャネル行列は、部分行列選択部１４に入力される。チャネル行列が入力されると、部分行列選択部１４は、チャネル行列を複数組のチャネル部分行列に分ける。このチャネル部分行列は、チャネル行列を構成する複数のチャネルベクトルのうち、一部のチャネルベクトルを組み合わせて構成される。また、チャネル行列を構成する複数のチャネルベクトルは、それぞれ受信アンテナに対応する。そこで、部分行列選択部１４により出力されるチャネル部分行列を受信アンテナの組み合わせとして表現すると、図９の図表のようになる。   First, receiving apparatus 10 receives a common pilot signal from transmitting apparatus 100 and channel estimation unit 12 estimates a channel matrix. The channel matrix estimated by the channel estimation unit 12 is input to the partial matrix selection unit 14. When the channel matrix is input, the submatrix selector 14 divides the channel matrix into a plurality of sets of channel submatrices. This channel submatrix is configured by combining a part of channel vectors among a plurality of channel vectors constituting the channel matrix. Further, each of the plurality of channel vectors constituting the channel matrix corresponds to a receiving antenna. Therefore, when the channel submatrix output by the submatrix selecting unit 14 is expressed as a combination of receiving antennas, the chart of FIG. 9 is obtained.

図９の例では、チャネル行列が２組のチャネル部分行列に分けられている。また、チャネル部分行列を構成する各チャネルベクトルは、受信アンテナインデックスで表現されている。部分行列選択部１４は、例えば、図９に示すように２組のチャネル部分行列を出力する。このようにして部分行列選択部１４から出力されたチャネル部分行列は、合成量子化部１６に入力される。なお、部分行列選択部１４による選択処理は、受信アンテナ選択行列Ｐ_ｋ（ｋは巡回インデックス；ｋ≦自装置向けストリーム数Ｌ）を用いて下記の式（４）のように表現することもできる。但し、Ｈ_ｊはｊ番目の受信装置１０においてチャネル推定部１２により推定されたチャネル行列である。また、Ｈ_ｊｌは、部分行列選択部１４により選択されたチャネル部分行列である。 In the example of FIG. 9, the channel matrix is divided into two sets of channel sub-matrices. Each channel vector constituting the channel submatrix is represented by a receiving antenna index. For example, the submatrix selection unit 14 outputs two sets of channel submatrixes as shown in FIG. The channel submatrix output from the submatrix selection unit 14 in this way is input to the synthesis quantization unit 16. Note that the selection process by the submatrix selection unit 14 can also be expressed as the following equation (4) using the reception antenna selection matrix P _k (k is a cyclic index; k ≦ number of streams L for own device). . Here, H _j is a channel matrix estimated by the channel estimation unit 12 in the j-th receiving device 10. H _jl is a channel submatrix selected by the submatrix selector 14.

…（４）

(4)

部分行列選択部１４により算出されたチャネル部分行列Ｈ_ｊｌ（ｋ＝１，…，Ｌ）が合成量子化部１６に入力されると、合成量子化部１６は、下記の式（５）に基づいて合成量子化処理を実行し、量子化ベクトルｈ_ｊｌ’を算出する。なお、式（５）で表現される方法は、最大比伝送チャネルベクトル量子化（ＭＲＴ−ＣＶＱ；Ｍａｘｉｍｕｍ−ｒａｔｉｏ−ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｃｈａｎｎｅｌ−ｖｅｃｔｏｒ ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ）と呼ばれる。合成量子化部１６により算出された量子化ベクトルのコードブックインデックスは、送信装置１００に帰還される。 When the channel submatrix H _jl (k = 1,..., L) calculated by the submatrix selection unit 14 is input to the synthesis quantization unit 16, the synthesis quantization unit 16 is based on the following equation (5). Then, a synthetic quantization process is executed to calculate a quantization vector h _jl ′. In addition, the method represented by Formula (5) is called maximum ratio transmission channel vector quantization (MRT-CVQ; Maximum-ratio-transmission channel-vector quantization). The codebook index of the quantization vector calculated by the synthesis quantization unit 16 is fed back to the transmission apparatus 100.

…（５）

... (5)

但し、ｃ（ｃ_１，…，ｃ_２Ｂ）は、コードブックに含まれるＮ_Ｔ次元のユニットノルムベクトルであり、Ｂは量子化ビット数である。 Here, c (c ₁ ,..., C _2B ) is an _NT- dimensional unit norm vector included in the codebook, and B is the number of quantization bits.

上記の通り、コードブックインデックスが送信装置１００に帰還されると、送信装置１００において量子化ベクトルが再生され、当該量子化ベクトルに基づいてビームフォーミング行列Ｗが生成される。さらに、このビームフォーミング行列Ｗを用いてビームフォーミングが施された送信信号が送信される。このとき、送信装置１００から各受信装置１０に対して個別パイロット信号を含む送信信号が送信される。   As described above, when the codebook index is fed back to transmission apparatus 100, the quantization vector is reproduced in transmission apparatus 100, and beamforming matrix W is generated based on the quantization vector. Further, a transmission signal subjected to beam forming using this beam forming matrix W is transmitted. At this time, a transmission signal including an individual pilot signal is transmitted from the transmission device 100 to each reception device 10.

送信装置１００から個別パイロット信号を含む信号を受信すると、受信装置１０は、ビームフォーミングチャネル行列推定部１８を用いて送信ビームフォーミングの効果を含むチャネル行列（以下、ビームフォーミングチャネル行列）を推定する。つまり、量子化誤差に起因して残留するユーザ間干渉成分が推定される。次いで、ビームフォーミングチャネル行列推定部１８により推定されたビームフォーミングチャネル行列がＭＭＳＥ受信ビームフォーミング処理部２０に入力される。   When receiving a signal including the dedicated pilot signal from the transmission apparatus 100, the reception apparatus 10 estimates a channel matrix including the effect of transmission beamforming (hereinafter referred to as a beamforming channel matrix) using the beamforming channel matrix estimation unit 18. That is, the inter-user interference component remaining due to the quantization error is estimated. Next, the beamforming channel matrix estimated by the beamforming channel matrix estimation unit 18 is input to the MMSE reception beamforming processing unit 20.

ＭＭＳＥ受信ビームフォーミング処理部２０は、ビームフォーミングチャネル行列推定部１８から入力されたビームフォーミングチャネル行列を用いて、ユーザ間干渉を除去するためのＭＭＳＥ受信ビームフォーミングベクトルを計算する。図３の例では、各ユーザ向けに２つのストリームが送信されるため、２組のＭＭＳＥ受信ビームフォーミングベクトルが計算される。その後、ＭＭＳＥ受信ビームフォーミング処理部２０は、受信信号ベクトルに対してＭＭＳＥ受信ビームフォーミングベクトルを乗積し、受信信号ベクトルから２つのストリームに対応する送信シンボルベクトルを検出する。   The MMSE reception beamforming processing unit 20 calculates an MMSE reception beamforming vector for removing inter-user interference using the beamforming channel matrix input from the beamforming channel matrix estimation unit 18. In the example of FIG. 3, since two streams are transmitted for each user, two sets of MMSE receive beamforming vectors are calculated. Thereafter, the MMSE reception beamforming processing unit 20 multiplies the reception signal vector by the MMSE reception beamforming vector, and detects transmission symbol vectors corresponding to the two streams from the reception signal vector.

以上、ＭＭＳＥ受信ビームフォーミングによるストリーム検出方法について説明した。この方法は、ＭＭＳＥ受信ビームフォーミングを用いて自装置向けに送信される複数ストリームのうち、あるストリームを個別に抽出する際に比較的大きな電力で受信されている自装置向けの他のストリームを除去する必要がある。そのため、受信アンテナのダイバーシチ次数を消費してしまうことになり、受信ダイバーシチ利得が低下し、ストリーム検出特性が劣化してしまうという問題がある。   The stream detection method by MMSE reception beamforming has been described above. This method removes other streams for the local device that are received with relatively large power when extracting a single stream from the multiple streams transmitted to the local device using MMSE receive beamforming. There is a need to. Therefore, the diversity order of the receiving antenna is consumed, and there is a problem that the reception diversity gain is lowered and the stream detection characteristic is deteriorated.

（合成信号に基づく最尤検出方法について）
次に、図４を参照する。図４は、従来の受信装置３０の機能構成を示す説明図である。受信装置３０の技術的特徴は、チャネルベクトルを合成量子化する際に算出される受信信号ベクトルの合成係数を受信信号ベクトルに乗積して合成することで合成信号を生成し、当該合成信号を用いて最尤検出を実行することにより各ストリームを検出する点にある。 (About maximum likelihood detection method based on synthesized signal)
Reference is now made to FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a functional configuration of the conventional receiving apparatus 30. As shown in FIG. The technical feature of the receiving device 30 is that a reception signal vector is multiplied and combined with a reception signal vector, which is calculated when the channel vector is combined and quantized, and combined to generate a combined signal. The point is that each stream is detected by performing maximum likelihood detection.

図３に示すように、受信装置３０は、チャネル推定部３２と、部分行列選択部３４と、合成量子化部３６と、受信合成係数計算部３８と、受信信号合成部４２と、ビームフォーミング＆受信合成チャネル行列推定部４４と、レプリカ信号生成部４６と、誤差ベクトル計算部４８と、メトリック計算部５０と、最小メトリック探索部５２とにより構成される。但し、チャネル推定部３２、部分行列選択部３４、及び合成量子化部３６は、それぞれ上記の受信装置１０が備えるチャネル推定部１２、部分行列選択部１４、及び合成量子化部１６と実質的に同一の機能構成を有する。   As illustrated in FIG. 3, the reception device 30 includes a channel estimation unit 32, a partial matrix selection unit 34, a synthesis quantization unit 36, a reception synthesis coefficient calculation unit 38, a reception signal synthesis unit 42, a beam forming & The reception combined channel matrix estimation unit 44, the replica signal generation unit 46, the error vector calculation unit 48, the metric calculation unit 50, and the minimum metric search unit 52 are configured. However, the channel estimation unit 32, the partial matrix selection unit 34, and the synthesis quantization unit 36 are substantially the same as the channel estimation unit 12, the partial matrix selection unit 14, and the synthesis quantization unit 16 included in the reception apparatus 10, respectively. Have the same functional configuration.

まず、上記の受信装置１０と同様に、受信装置３０は、送信装置１００から共通パイロット信号を受信し、チャネル推定部３２によりチャネル行列を推定する。チャネル推定部３２で推定されたチャネル行列は部分行列選択部３４に入力され、入力されたチャネル行列から複数のチャネル部分行列が選択される。そして、部分行列選択部３４により選択されたチャネル部分行列は合成量子化部３６、及びアンテナ選択部４０に入力される。合成量子化部３６は、部分行列選択部３４から入力されたチャネル部分行列に基づき、上記の式（５）に従って量子化ベクトルを算出する。さらに、合成量子化部３６は、算出した量子化ベクトルのインデックスを送信装置１００に帰還すると共に、受信合成係数計算部３８に入力する。   First, similarly to the reception device 10 described above, the reception device 30 receives the common pilot signal from the transmission device 100 and the channel estimation unit 32 estimates the channel matrix. The channel matrix estimated by the channel estimation unit 32 is input to the partial matrix selection unit 34, and a plurality of channel partial matrices are selected from the input channel matrix. Then, the channel submatrix selected by the submatrix selector 34 is input to the synthesis quantizer 36 and the antenna selector 40. Based on the channel submatrix input from the submatrix selector 34, the synthetic quantizer 36 calculates a quantization vector according to the above equation (5). Further, the synthesis quantization unit 36 feeds back the calculated quantization vector index to the transmission apparatus 100 and inputs it to the reception synthesis coefficient calculation unit 38.

受信合成係数計算部３８は、合成量子化部３６により合成されたチャネルベクトルの情報、及び合成量子化部３６により算出された量子化ベクトルの情報に基づいて合成係数を算出する。例えば、部分行列選択部３４によりチャネルベクトルｈ_１，ｈ_２，ｈ_３で構成されるチャネル部分行列Ｈ_ｊｌ＝［ｈ_１ ^Ｔ，ｈ_２ ^Ｔ，ｈ_３ ^Ｔ］^Ｔが選択され、合成量子化部３６により量子化ベクトルｑが算出された場合について考える。この場合、受信合成係数計算部３８は、合成チャネルベクトルｈ’＝ａ_１×ｈ_１＋ａ_２×ｈ_２＋ａ_３×ｈ_３が量子化ベクトルｑに一致又は近似するように合成係数ａ_１〜ａ_３を算出する。そして、受信合成係数計算部３８により算出された合成係数は、受信信号合成部４２に入力される。 The reception synthesis coefficient calculation unit 38 calculates a synthesis coefficient based on the information on the channel vector synthesized by the synthesis quantization unit 36 and the information on the quantization vector calculated by the synthesis quantization unit 36. For example, a channel submatrix H _jl = [h ₁ ^T , h ₂ ^T , h ₃ ^T ] ^T composed of channel vectors h ₁ , h ₂ , h ₃ is selected by the sub-matrix selection unit 34, and the combined quantization unit Consider the case where the quantization vector q is calculated by 36. In this case, the reception synthesis coefficient calculation unit 38 combines the synthesis coefficients a _{1 to} a so that the synthesis channel vector h ′ = a ₁ × h ₁ + a ₂ × h ₂ + a ₃ × h ₃ matches or approximates the quantization vector q. ₃ is calculated. Then, the synthesis coefficient calculated by the reception synthesis coefficient calculation unit 38 is input to the reception signal synthesis unit 42.

合成量子化部３６から量子化ベクトルのコードブックインデックスが送信装置１００に帰還されると、送信装置１００において量子化ベクトルが再生され、当該量子化ベクトルに基づいてビームフォーミング行列Ｗが生成される。さらに、このビームフォーミング行列Ｗを用いてビームフォーミングが施された送信信号が送信される。このとき、送信装置１００から各受信装置３０に対して個別パイロット信号を含む送信信号が送信される。   When the codebook index of the quantization vector is fed back from the synthesis quantization unit 36 to the transmission apparatus 100, the quantization vector is reproduced in the transmission apparatus 100, and a beamforming matrix W is generated based on the quantization vector. Further, a transmission signal subjected to beam forming using this beam forming matrix W is transmitted. At this time, a transmission signal including an individual pilot signal is transmitted from the transmission device 100 to each reception device 30.

送信装置１００から個別パイロット信号を含む信号が受信されると、当該受信信号はアンテナ選択部４０に入力される。上記の通り、アンテナ選択部４０には、部分行列選択部３４で選択されたチャネル部分行列の情報が入力されている。そこで、アンテナ選択部４０は、この情報に基づき、チャネル部分行列に含まれるチャネルベクトルの組み合わせに対応する受信アンテナの組み合わせを選択する。つまり、アンテナ選択部４０は、選択した組み合わせの受信アンテナで受信された受信信号を受信信号合成部４２に入力する。   When a signal including an individual pilot signal is received from the transmission apparatus 100, the received signal is input to the antenna selection unit 40. As described above, information on the channel submatrix selected by the submatrix selector 34 is input to the antenna selector 40. Therefore, the antenna selection unit 40 selects a combination of reception antennas corresponding to the combination of channel vectors included in the channel submatrix based on this information. That is, the antenna selection unit 40 inputs the reception signal received by the selected combination of reception antennas to the reception signal synthesis unit 42.

例えば、図９の巡回インデックスｋ＝１に対応する受信アンテナの組み合わせが選択された場合、受信アンテナインデックス（１，２，３）に対応する３本の受信アンテナで受信された受信信号が一方の受信信号合成部４２に入力され、受信アンテナインデックス（２，３，４）に対応する３本の受信アンテナで受信された受信信号が他方の受信信号合成部４２に入力される。   For example, when a combination of receiving antennas corresponding to the cyclic index k = 1 in FIG. 9 is selected, the received signals received by the three receiving antennas corresponding to the receiving antenna index (1, 2, 3) The received signals received by the three receiving antennas corresponding to the receiving antenna index (2, 3, 4) are input to the other received signal combining unit 42.

受信信号合成部４２は、アンテナ選択部４０を通じて入力された複数の受信信号を合成する。例えば、受信信号合成部４２に複数の受信信号ｒ_１、ｒ_２、ｒ_３が入力されると、受信信号合成部４２は、受信合成係数計算部３８から入力された合成係数ａ_１、ａ_２、ａ_３を各受信信号に乗算して合成し、合成信号Ｒ＝ａ_１×ｒ_１＋ａ_２×ｒ_２＋ａ_３×ｒ_３を生成する。受信信号合成部４２により出力された合成信号は、ビームフォーミング＆受信合成チャネル行列推定部４４、及び誤差ベクトル計算部４８に入力される。 The reception signal combining unit 42 combines a plurality of reception signals input through the antenna selection unit 40. For example, when a plurality of reception signals r ₁ , r ₂ , r ₃ are input to the reception signal combining unit 42, the reception signal combining unit 42 receives the synthesis coefficients a ₁ , a ₂ input from the reception synthesis coefficient calculation unit 38. , it was synthesized by multiplying the _{a 3} to each received signal to generate a composite signal _{R = a 1 × r 1 +} a 2 × r 2 + a 3 × r 3. The combined signal output by the received signal combining unit 42 is input to the beamforming & reception combined channel matrix estimation unit 44 and the error vector calculation unit 48.

ビームフォーミング＆受信合成チャネル行列推定部４４においては、個別パイロット信号を用いてビームフォーミングチャネル行列が推定される。ここで推定されるビームフォーミングチャネル行列には、送信ビームフォーミングによる効果が含まれると共に、受信信号の合成処理による効果も含まれる。ビームフォーミング＆受信合成チャネル行列推定部４４により推定されたビームフォーミングチャネル行列は、レプリカ信号生成部４６に入力される。レプリカ信号生成部４６には、自装置向けに送信される送信シンボル候補も入力される。この送信シンボル候補は、自装置向けに送信される送信データの変調に用いる変調多値数に基づいて決定される。そこで、レプリカ信号生成部４６は、送信シンボルベクトル候補にビームフォーミングチャネル行列を作用させてレプリカ信号を生成する。そして、レプリカ信号生成部により生成されたレプリカ信号は、誤差ベクトル計算部４８に入力される。   The beamforming & reception combined channel matrix estimation unit 44 estimates a beamforming channel matrix using the dedicated pilot signal. The beam forming channel matrix estimated here includes the effect of the transmission beam forming and also includes the effect of the received signal combining process. The beamforming channel matrix estimated by the beamforming & reception combined channel matrix estimation unit 44 is input to the replica signal generation unit 46. The replica signal generation unit 46 also receives a transmission symbol candidate transmitted to the own apparatus. This transmission symbol candidate is determined based on the modulation multi-level number used for modulation of transmission data transmitted to the own apparatus. Therefore, the replica signal generation unit 46 generates a replica signal by applying a beamforming channel matrix to the transmission symbol vector candidates. Then, the replica signal generated by the replica signal generation unit is input to the error vector calculation unit 48.

誤差ベクトル計算部４８は、受信信号合成部４２により入力された受信信号からレプリカ信号生成部４６により入力されたレプリカ信号を減算することにより誤差ベクトルを算出する。誤差ベクトル計算部４８により算出された誤差ベクトルはメトリック計算部５０に入力される。メトリック計算部５０は、誤差ベクトル計算部４８により算出された誤差ベクトルに基づいて所定のメトリックを算出する。なお、誤差ベクトル、及びメトリックは、送信シンボルベクトル候補の数だけ算出される。メトリック計算部５０により算出されたメトリックは、最小メトリック探索部５２に入力される。最小メトリック探索部５２は、メトリック計算部５０により算出されたメトリックを参照し、メトリックが最小となる送信シンボルベクトル候補を検出する。そして、最小メトリック探索部５２により検出されたメトリックに対応する送信シンボルベクトル候補が推定シンボルベクトルとして出力される。   The error vector calculation unit 48 calculates an error vector by subtracting the replica signal input by the replica signal generation unit 46 from the reception signal input by the reception signal synthesis unit 42. The error vector calculated by the error vector calculation unit 48 is input to the metric calculation unit 50. The metric calculation unit 50 calculates a predetermined metric based on the error vector calculated by the error vector calculation unit 48. Note that error vectors and metrics are calculated by the number of transmission symbol vector candidates. The metric calculated by the metric calculation unit 50 is input to the minimum metric search unit 52. The minimum metric search unit 52 refers to the metric calculated by the metric calculation unit 50 and detects a transmission symbol vector candidate having the minimum metric. Then, a transmission symbol vector candidate corresponding to the metric detected by the minimum metric search unit 52 is output as an estimated symbol vector.

以上、受信装置３０の機能構成について説明した。上記の通り、合成量子化する際に算出される合成係数を用いて受信信号を合成し、複数ストリームの合成信号を用いて最尤検出を行うことで、スループット特性を向上させることができる。しかしながら、合成量子化を行う際に生じる量子化誤差の影響で送信ビームフォーミングが施されても、ユーザ間干渉が残留してしまうという問題がある。そのため、最尤検出に基づくストリーム検出処理を実行する際に検出特性が劣化してしまう。また、複数の受信アンテナで受信された信号を合成して用いるため、実際に存在する受信アンテナの数よりも受信可能なストリーム数が少なくなってしまう。つまり、等価的な受信アンテナ本数が減少してしまうという問題がある。   The functional configuration of the receiving device 30 has been described above. As described above, it is possible to improve the throughput characteristics by synthesizing the received signal using the synthesis coefficient calculated at the time of synthesis quantization and performing maximum likelihood detection using the synthesized signal of a plurality of streams. However, there is a problem in that interference between users remains even if transmission beamforming is performed due to the influence of quantization errors that occur when performing synthetic quantization. For this reason, the detection characteristics are degraded when the stream detection process based on the maximum likelihood detection is executed. In addition, since signals received by a plurality of receiving antennas are combined and used, the number of receivable streams is smaller than the number of receiving antennas that actually exist. That is, there is a problem that the number of equivalent receiving antennas is reduced.

（全ユーザ及び全送信シンボル候補に対して最尤検出する方法について）
次に、図６を参照する。図６は、従来の受信装置６０の機能構成を示す説明図である。受信装置６０の技術的特徴は、受信信号ベクトルの合成を行わず、各受信アンテナで受信された受信信号ベクトルに対し、全てのユーザに対する全ての組み合わせの送信シンボルベクトル候補を用いて最尤推定を実行する点にある。 (About the method of maximum likelihood detection for all users and all transmission symbol candidates)
Reference is now made to FIG. FIG. 6 is an explanatory diagram showing a functional configuration of a conventional receiving device 60. The technical feature of the receiving apparatus 60 is that the received signal vectors are not synthesized, and the maximum likelihood estimation is performed on the received signal vectors received by the receiving antennas using all combinations of transmission symbol vector candidates for all users. The point is to execute.

図６に示すように、受信装置６０は、チャネル推定部６２と、部分行列選択部６４と、合成量子化部６６と、ビームフォーミングチャネル行列推定部６８と、レプリカ信号生成部７０と、誤差ベクトル計算部７２と、メトリック計算部７４と、最小メトリック探索部７６とにより構成される。なお、チャネル推定部６２、部分行列選択部６４、合成量子化部６６、及びビームフォーミングチャネル行列推定部６８の機能構成は、上記の受信装置１０が備えるチャネル推定部１２、部分行列選択部１４、合成量子化部１６、及びビームフォーミングチャネル行列推定部１８と実質的に同一である。また、レプリカ信号生成部７０、誤差ベクトル計算部７２、メトリック計算部７４、及び最小メトリック探索部７６の機能構成は、上記の受信装置３０が備えるレプリカ信号生成部４６、誤差ベクトル計算部４８、メトリック計算部５０、及び最小メトリック探索部５２と実質的に同一である。   As illustrated in FIG. 6, the reception device 60 includes a channel estimation unit 62, a partial matrix selection unit 64, a combined quantization unit 66, a beamforming channel matrix estimation unit 68, a replica signal generation unit 70, an error vector, The calculation unit 72, the metric calculation unit 74, and the minimum metric search unit 76 are configured. Note that the functional configurations of the channel estimation unit 62, the partial matrix selection unit 64, the combined quantization unit 66, and the beamforming channel matrix estimation unit 68 are the channel estimation unit 12, the partial matrix selection unit 14, and the like included in the reception device 10 described above. It is substantially the same as the synthetic quantization unit 16 and the beamforming channel matrix estimation unit 18. The functional configuration of the replica signal generation unit 70, the error vector calculation unit 72, the metric calculation unit 74, and the minimum metric search unit 76 includes a replica signal generation unit 46, an error vector calculation unit 48, a metric provided in the reception device 30 described above. The calculation unit 50 and the minimum metric search unit 52 are substantially the same.

但し、レプリカ信号生成部７０は、全てのユーザに対する全ての送信シンボル候補に組み合わせについてレプリカ信号を生成する。但し、レプリカ信号を生成する際に、他のユーザに対する変調次数の情報が必要である。また、レプリカ信号生成部７０により生成されるレプリカ信号は膨大な数になる。そして、誤差ベクトル計算部７２は、レプリカ信号生成部７０により生成されたレプリカ信号を用いて全ての受信アンテナに対応する誤差ベクトルを算出する。さらに、全ての受信アンテナに関し、全てのレプリカ信号に対して算出された誤差ベクトルに基づいてメトリック計算部７４によりメトリックが算出され、最小メトリック探索部７６によりメトリックが最小となる送信シンボルベクトル候補が検出される。   However, the replica signal generation unit 70 generates a replica signal for all combinations of transmission symbol candidates for all users. However, when generating a replica signal, information on the modulation order for other users is required. In addition, the number of replica signals generated by the replica signal generation unit 70 is enormous. Then, the error vector calculation unit 72 calculates error vectors corresponding to all the reception antennas using the replica signal generated by the replica signal generation unit 70. Further, for all receiving antennas, the metric calculation unit 74 calculates a metric based on the error vectors calculated for all replica signals, and the minimum metric search unit 76 detects a transmission symbol vector candidate that minimizes the metric. Is done.

以上、受信装置６０の機能構成について説明した。確かに、全ユーザの全ての送信シンボルベクトル候補について生成されたレプリカ信号を用いて最尤検出することでストリーム検出特性を大幅に改善することができる。しかし、生成すべきレプリカ信号の数が膨大であり、その後段において実施される処理の演算量は膨大になる。また、他ユーザ向けのストリームに用いられる変調次数は未知であるため、そもそも他ユーザに送信されるストリームのレプリカ信号を生成することができないという問題がある。   The functional configuration of the receiving device 60 has been described above. Certainly, stream detection characteristics can be greatly improved by performing maximum likelihood detection using replica signals generated for all transmission symbol vector candidates of all users. However, the number of replica signals to be generated is enormous, and the amount of processing performed in the subsequent stage becomes enormous. In addition, since the modulation order used for a stream for other users is unknown, there is a problem that a replica signal of a stream transmitted to another user cannot be generated in the first place.

以上説明したように、受信装置１０、３０、６０のような従来技術には種々の問題が含まれている。後述する本実施形態の受信装置２００においては、これらの問題点を解消し、スループット特性を向上させる手法が提案される。以下、本実施形態に係る受信装置２００の機能構成について詳細に説明する。   As described above, the conventional techniques such as the receiving apparatuses 10, 30, and 60 include various problems. In the receiving apparatus 200 according to the present embodiment, which will be described later, a method for solving these problems and improving the throughput characteristics is proposed. Hereinafter, the functional configuration of the receiving apparatus 200 according to the present embodiment will be described in detail.

［受信装置２００の機能構成について］
ここで、図２を参照しながら、本実施形態に係る受信装置２００の機能構成について説明する。図２は、本実施形態に係る受信装置２００の機能構成を示す説明図である。 [Functional configuration of receiving apparatus 200]
Here, the functional configuration of the receiving apparatus 200 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a functional configuration of the receiving device 200 according to the present embodiment.

なお、以下の説明において、送信装置１００の送信アンテナ数をＮ_Ｔ（例えば、Ｎ_Ｔ＝４）とし、各受信装置２００に対してＬストリーム（例えば、Ｌ＝２）が送信されるものとする。さらに、送信装置１００により選択される受信装置２００の数（ユーザ数）をＪ（例えば、Ｊ＝２）とする。また、各受信装置２００の受信アンテナ数をｎ_Ｒ（例えば、ｎ_Ｒ＝４）とし、ｎ_Ｖ（ｎ_Ｖ＜ｎ_Ｒ）本の受信アンテナから受信された受信信号を合成量子化の対象とする。但し、後述するようにｎ_Ｖ本の受信アンテナの組み合わせは巡回置換されるため、Ｌ通りの組み合わせが合成量子化の対象とされる。従って、１ユーザに向けて送信される最大送信ストリーム数Ｌ_ｍａｘはＬ_ｍａｘ＝_ｎＲＣ_ｎＶ（但し、Ｌ_ｍａｘ≦Ｎ_Ｔ）である。 In the following description, it is assumed that the number of transmission antennas of the transmission device 100 is N _T (for example, N _T = 4), and an L stream (for example, L = 2) is transmitted to each reception device 200. . Furthermore, the number (the number of users) of receiving apparatuses 200 selected by the transmitting apparatus 100 is J (for example, J = 2). In addition, the number of reception antennas of each reception device 200 is n _R (for example, n _R = 4), and reception signals received from n _V (n _V <n _R ) reception antennas are subjected to synthesis quantization. . However, since the combination of n _V receiving antennas are cyclic substituted as described below, the combination of L as is the subject of combined quantized. Therefore, the maximum transmission stream number L _max transmitted to one user is L _max = _nR C _nV (where L _max ≦ N _T ).

（量子化ベクトルのコードブックインデックスを帰還する構成について）
まず、量子化ベクトルのコードブックインデックスを帰還する処理に関係する構成要素について説明する。図２を参照すると、受信装置２００には、チャネル推定部２０２、部分行列選択部２０４、及び合成量子化部２０６が含まれる。 (About the configuration that feeds back the codebook index of the quantization vector)
First, components related to the process of returning the codebook index of the quantization vector will be described. Referring to FIG. 2, the receiving apparatus 200 includes a channel estimation unit 202, a partial matrix selection unit 204, and a synthesis quantization unit 206.

まず、送信装置１００から受信装置２００に対して共通パイロット信号を含む信号が送信され、当該信号が受信装置２００において受信されると、各受信アンテナで受信された受信信号のベクトル（以下、受信信号ベクトル）は、チャネル推定部２０２に入力される。チャネル推定部２０２は、受信信号ベクトルに含まれる共通パイロット信号に基づいてチャネル行列Ｈ_ｊ（ｊ番目のユーザ＃ｊの場合）を推定する。このチャネル行列Ｈ_ｊは、送信装置１００が備える各送信アンテナから各受信アンテナへのチャネル応答により形成されるｎ_Ｒ行Ｎ_Ｔ列の行列である。チャネル推定部２０２により推定されたチャネル行列Ｈ_ｊは、部分行列選択部２０４に入力される。 First, when a signal including a common pilot signal is transmitted from the transmission device 100 to the reception device 200 and the signal is received by the reception device 200, a vector of reception signals (hereinafter, reception signals) received by each reception antenna. Vector) is input to the channel estimation unit 202. Channel estimation section 202 estimates channel matrix H _j (in the case of j-th user #j) based on the common pilot signal included in the received signal vector. This channel matrix H _j is a matrix of n _R rows and N _T columns formed by channel responses from the transmission antennas to the reception antennas included in the transmission apparatus 100. The channel matrix H _j estimated by the channel estimation unit 202 is input to the partial matrix selection unit 204.

部分行列選択部２０４は、チャネル推定部２０２により推定されたチャネル行列Ｈ_ｊに基づいてチャネル部分行列Ｈ_ｊｌ’（ｋは巡回インデックス）を選択する。なお、巡回インデックスｋはストリームインデックスに相当する（ｋ＝１，…，Ｌ）。チャネル部分行列Ｈ_ｊｌ’は、ｎ_Ｒ本の受信アンテナの中から選択されたｎ_Ｖ本の受信アンテナに対応するチャネルベクトルの組み合わせにより構成される。上記の通り、ｎ_Ｖ本の受信アンテナの組み合わせがＬ組選択される。つまり、部分行列選択部２０４は、チャネル行列Ｈ_ｊからｎ_Ｖ行ｎ_Ｒ列のチャネル部分行列Ｈ_ｊｌ’をＬ個選択することになる。これらのチャネル部分行列Ｈ_ｊｌ’は、上記の式（４）のようにアンテナ選択行列Ｐ_ｋを用いて表現される。部分行列選択部２０４により選択されたチャネル部分行列Ｈ_ｊｌ’は、合成量子化部２０６に入力される。 The submatrix selection unit 204 selects a channel submatrix H _jl ′ (k is a cyclic index) based on the channel matrix H _j estimated by the channel estimation unit 202. The cyclic index k corresponds to a stream index (k = 1,..., L). The channel submatrix H _jl ′ is configured by a combination of channel vectors corresponding to n _V receiving antennas selected from n _R receiving antennas. As described above, the combination of the receiving antenna of the n _V present is L group selection. That is, submatrix selection unit 204 is composed of a _{n V} rows _{n R} column of the channel submatrix _{H jl} 'from the channel matrix _{H j} to L number selected. These channel sub-matrices H _jl ′ are expressed using the antenna selection matrix P _k as in the above equation (4). The channel submatrix H _jl ′ selected by the submatrix selection unit 204 is input to the synthesis quantization unit 206.

部分行列選択部２０４から合成量子化部２０６にチャネル部分行列Ｈ_ｊｌ’が入力されると、合成量子化部２０６は、例えば、ＭＲＴ−ＣＶＱ（上記の式（５）を参照）を用いて量子化ベクトルを算出する。もちろん、他の方法を用いてチャネル部分行列Ｈ_ｊｌ’に含まれるチャネルベクトルを合成量子化することも可能である。上記の通り、受信アンテナの組み合わせ数分だけチャネル部分行列Ｈ_ｊｌ’が存在するため、互いに異なるＬ個の量子化ベクトルｈ_ｊｌ’（ｋ＝１，…，Ｌ）が算出される。その後、合成量子化部２０６により算出された量子化ベクトルｈ_ｊｌ’のコードブックインデックスが送信装置１００に帰還される。なお、送信装置１００には、選択した全ての受信装置２００（ユーザ＃１〜＃Ｊ）から量子化ベクトルｈ_ｊｌ’（ｊ＝１，…，Ｊ、ｋ＝１，…，Ｌ）のコードブックインデックスが帰還される。 When the channel submatrix H _jl ′ is input from the submatrix selection unit 204 to the synthesis quantization unit 206, the synthesis quantization unit 206 uses, for example, MRT-CVQ (see the above equation (5)) to quantize Compute a vector. Of course, the channel vectors included in the channel submatrix H _jl ′ can be synthesized and quantized using other methods. As described above, there are as many channel sub-matrices H _jl ′ as there are combinations of reception antennas, so that L quantization vectors h _jl ′ (k = 1,..., L) different from each other are calculated. Thereafter, the codebook index of the quantization vector h _jl ′ calculated by the synthesis quantization unit 206 is _fed back to the transmission device 100. The transmitting apparatus 100 includes codebooks of quantized vectors h _jl ′ (j = 1,..., J, k = 1,..., L) from all the selected receiving apparatuses 200 (users # 1 to _#J ). The index is returned.

（送信装置１００によるビームフォーミング処理の概略について）
送信装置１００によるビームフォーミング処理の詳細については既に説明した。ここでは、当該ビームフォーミング処理の概略について簡単に説明を行う。上記のようにして受信装置２００から量子化ベクトルｈ_ｊｌ’のコードブックインデックスが帰還されると、送信装置１００は、コードブックを参照して量子化ベクトルｈ_ｊｌ’を再生する。なお、この再生処理は、全ての受信装置２００から帰還されたコードブックインデックスに対して実行される。さらに、送信装置１００は、個々に再生した量子化ベクトルｈ_ｊｌ’（ｊ＝１，…，Ｊ、ｋ＝１，…，Ｌ）を用いて量子化マルチユーザチャネル行列Ｈ’を生成する（上記の式（１）を参照）。 (Outline of beam forming process by transmitting apparatus 100)
Details of the beam forming process by the transmission apparatus 100 have already been described. Here, an outline of the beam forming process will be briefly described. When the codebook index of the quantized vector h _jl ′ is _{fed back} from the receiving device 200 as described above, the transmitting device 100 reproduces the quantized vector h _jl ′ with reference to the codebook. This reproduction process is executed on the codebook index returned from all the receiving apparatuses 200. Further, the transmission apparatus 100 generates a quantized multiuser channel matrix H ′ using the individually reproduced quantization vectors h _jl ′ (j = 1,..., J, k = 1,..., L) (described above). (See equation (1)).

次いで、送信装置１００は、量子化マルチユーザチャネル行列Ｈ’を用いてビームフォーミング行列Ｗを算出する（上記の式（２）を参照）。そして、送信装置１００は、選択した各受信装置２００（ユーザ＃ｊ；ｊ＝１，…，Ｊ）に向けて送信する送信信号ベクトルｓ_ｊ＝［ｓ_ｊ１，…，ｓ_ｊＬ］^Ｔを含む全ユーザ向け送信信号ベクトルｓ＝［ｓ_１，…，ｓ_Ｊ］^Ｔに対してビームフォーミングを施す（上記の式（３）を参照）。その後、ビームフォーミングが施された送信信号ベクトルｓ’は、Ｎ_Ｔ本の送信アンテナを介して受信装置２００に送信される。なお、送信信号ベクトルｓ’には、個別パイロット信号が含まれる。 Next, the transmitting apparatus 100 calculates the beamforming matrix W using the quantized multiuser channel matrix H ′ (see the above equation (2)). Then, the transmission apparatus 100 includes all transmission signal vectors s _j = [s _j1 ,..., S _jL ] ^T to be transmitted to each selected reception apparatus 200 (user #j; j = 1,..., J). Beam forming is performed on the user transmission signal vector s = [s ₁ ,..., S _J ] ^T (see the above equation (3)). After that, the transmission signal vector s ′ subjected to beam forming is transmitted to the reception apparatus 200 via _NT transmission antennas. The transmission signal vector s ′ includes an individual pilot signal.

（受信装置２００におけるストリームの分離処理について）
次に、受信装置２００において空間多重信号から自装置向けの各ストリームを分離する方法及び当該方法に関する構成要素の機能について説明する。図２を参照すると、受信装置２００には、ビームフォーミングチャネル行列推定部２０８、レプリカ信号生成部２１０、干渉相関逆行列算出部２１２、誤差ベクトル計算部２１４、メトリック計算部２１６、及び最小メトリック探索部２１８が含まれている。 (About the stream separation process in the receiving apparatus 200)
Next, a method of separating each stream intended for the own device from the spatial multiplexing signal in the receiving device 200 and functions of components related to the method will be described. Referring to FIG. 2, the receiving apparatus 200 includes a beamforming channel matrix estimation unit 208, a replica signal generation unit 210, an interference correlation inverse matrix calculation unit 212, an error vector calculation unit 214, a metric calculation unit 216, and a minimum metric search unit. 218 is included.

上記の通り、受信装置２００には、送信装置１００からビームフォーミングが施された送信信号ベクトルｓ’が送信される。受信装置２００においては、送信装置１００が備えるＮ_Ｔ本の送信アンテナから送信され、伝送路内で空間多重された信号がｎ_Ｒ本の受信アンテナを介して受信される。受信装置２００（ユーザ＃ｊ）により受信される受信信号ベクトルｘ_ｊは、チャネル行列Ｈ_ｊを用いて下記の式（６）のように表現される。 As described above, the transmission signal vector s ′ subjected to beam forming is transmitted from the transmission device 100 to the reception device 200. In receiving apparatus 200, signals transmitted from _NT transmitting antennas included in transmitting apparatus 100 and spatially multiplexed in the transmission path are received via n _R receiving antennas. The received signal vector x _j received by the receiving apparatus 200 (user #j) is expressed as the following equation (6) using the channel matrix H _j .

…（６）

... (6)

但し、ｎ_ｊは雑音ベクトルである。上記の式（６）で表現される受信信号ベクトルｘ_ｊが受信されると、当該受信信号ベクトルｘ_ｊは、ビームフォーミングチャネル行列推定部２０８、及び誤差ベクトル計算部２１４に入力される。ビームフォーミングチャネル行列推定部２０８は、受信信号ベクトルｘ_ｊに含まれる個別パイロット信号を用いてビームフォーミングチャネル行列Ｇ_ｊを推定する。このビームフォーミングチャネル行列Ｇ_ｊ＝［ｇ_ｊ１，…，ｇ_ｊＮＴ］^Ｔは、チャネル行列Ｈ_ｊ及びビームフォーミング行列Ｗを用いて下記の式（７）のように表現される。 Where n _j is a noise vector. When the received signal vector x _j expressed by the above equation (6) is received, the received signal vector x _j is input to the beamforming channel matrix estimation unit 208 and the error vector calculation unit 214. Beam forming channel matrix estimation section 208 estimates beam forming channel matrix G _j using the dedicated pilot signal included in received signal vector x _j . This beam forming channel matrix G _j = [g _j1 ,..., G _jNT ] ^T is expressed by the following equation (7) using the channel matrix H _j and the beam forming matrix W.

…（７）

... (7)

ビームフォーミングチャネル行列推定部２０８により、上記の式（７）で表現されるビームフォーミングチャネル行列Ｇ_ｊが推定されると、当該ビームフォーミングチャネル行列Ｇ_ｊは、レプリカ信号生成部２１０、及び干渉相関逆行列算出部２１２に入力される。レプリカ信号生成部２１０は、ビームフォーミングチャネル行列Ｇ_ｊのうち、自装置向けのビームが送信された各送信アンテナから各受信アンテナへのチャネル応答を含むチャネル行列Ｇ_ｊｊ（以下、自装置向けチャネル行列）を抽出する。さらに、レプリカ信号生成部２１０は、ビームフォーミングチャネル行列Ｇ_ｊから当該チャネル行列Ｇ_ｊｊを取り除いたチャネル行列Ｇ_ｊ’を算出する。なお、レプリカ信号生成部２１０には、自装置向けに送信される複数ストリームに関して可能な組み合わせとなる送信シンボル候補を含む送信シンボルベクトル候補ｓ_ｊ’が入力されている。 The beamforming channel matrix estimation unit 208, the beamforming channel matrix G _j represented by the above formula (7) is estimated, the beamforming channel matrix G _j replica signal generation unit 210, and interference correlation inverse Input to the matrix calculation unit 212. The replica signal generation unit 210 includes a channel matrix G _jj (hereinafter referred to as a channel matrix for the own device) including a channel response from each transmitting antenna to each receiving antenna from which the beam intended for the own device is transmitted among the beamforming channel matrix G _j. ). Further, the replica signal generation unit 210 calculates a channel matrix G _j ′ obtained by removing the channel matrix G _jj from the beamforming channel matrix G _j . Note that the replica signal generation unit 210 is input with transmission symbol vector candidates s _j ′ including transmission symbol candidates that are possible combinations for a plurality of streams transmitted to the own apparatus.

そこで、レプリカ信号生成部２１０は、自装置向けチャネル行列Ｇ_ｊｊ、及び送信シンボルベクトル候補ｓ_ｊ’を用いてレプリカ信号ベクトルを算出する。レプリカ信号生成部２１０により算出されたレプリカ信号ベクトルは、誤差ベクトル計算部２１４に入力される。誤差ベクトル計算部２１４は、レプリカ信号生成部２１０により入力されたレプリカ信号ベクトルＧ_ｊｊｓ_ｊを受信信号ベクトルｘ_ｊから減算することで誤差ベクトルｅ_ｊを算出する。つまり、誤差ベクトルｅ_ｊは、下記の式（８）のように表現される。 Therefore, replica signal generation section 210 calculates a replica signal vector using channel matrix G _jj for the device itself and transmission symbol vector candidate s _j ′. The replica signal vector calculated by the replica signal generation unit 210 is input to the error vector calculation unit 214. The error vector calculation unit 214 calculates an error vector e _j by subtracting the replica signal vector G _jj s _j input from the replica signal generation unit 210 from the reception signal vector x _j . In other words, the error vector e _j is expressed as the following equation (8).

…（８）

(8)

上記の式（８）のようにして算出された誤差ベクトルｅ_ｊは、メトリック計算部２１６に入力される。一方、干渉相関逆行列算出部２１２においては、ビームフォーミングチャネル行列推定部２０８により推定されたビームフォーミングチャネル行列Ｇ_ｊに基づいて誤差ベクトルｅ_ｊの相関行列Ｒ_ｅｅが算出される。まず、干渉相関逆行列算出部２１２は、ビームフォーミングチャネル行列Ｇ_ｊから自装置向けチャネル行列を取り除いたチャネル行列Ｇ_ｊ’を算出し、当該チャネル行列Ｇ_ｊ’を用いて相関行列Ｒ_ｅｅを算出する。但し、相関行列Ｒ_ｅｅは、チャネル行列Ｇ_ｊ’を用いて下記の式（９）のように表現される。 Error vector e _j calculated as described above in equation (8) is input to the metric calculation unit 216. On the other hand, the interference correlation inverse matrix calculation unit 212 calculates the correlation matrix R _ee of the error vector e _j based on the beam forming channel matrix G _j estimated by the beam forming channel matrix estimation unit 208. First, the inverse correlation correlation matrix calculation unit 212 calculates a channel matrix G _j ′ obtained by removing the channel matrix for the own apparatus from the beamforming channel matrix G _j, and calculates a correlation matrix R _ee using the channel matrix G _j ′. To do. However, the correlation matrix R _ee is expressed by the following equation (9) using the channel matrix G _j ′.

…（９）

... (9)

但し、Ｉ_ｎＲはｎ_Ｒ行ｎ_Ｒ列の単位行列である。上記の式（９）のようにして算出された誤差ベクトルｅ_ｊの相関行列Ｒ_ｅｅは、干渉相関逆行列算出部２１２により逆行列演算が施され、メトリック計算部２１６に入力される。メトリック計算部２１６は、干渉相関逆行列算出部２１２により算出された相関行列Ｒ_ｅｅの逆行列を用いて、誤差ベクトル計算部２１４から入力された誤差ベクトルｅ_ｊに含まれるユーザ管干渉成分を除去する。さらに、メトリック計算部２１６は、ユーザ間干渉成分が除去された誤差ベクトルの大きさをメトリックとして算出する。メトリック計算部２１６により算出されたメトリックは最小メトリック探索部２１８に入力される。最小メトリック探索部２１８は、ユーザ間干渉成分が除去された誤差ベクトルの大きさが最小になるような送信シンボル候補の組み合わせを送信シンボルベクトルｓ_ｊ’と推定する。 _{However, I nR} is the unit matrix of _{n R} rows _{n R} columns. Correlation matrix R _ee of the error vector e _j calculated as described above in equation (9), the inverse matrix computation is performed by the interference correlation inverse matrix calculation unit 212, is input to the metric calculation unit 216. Metric calculation unit 216, by using the inverse matrix of the correlation matrix R _ee calculated by interference correlation inverse matrix calculation unit 212, remove the user tube interference component included in the error vector e _j input from the error vector calculator 214 To do. Further, the metric calculation unit 216 calculates the magnitude of the error vector from which the inter-user interference component is removed as a metric. The metric calculated by the metric calculation unit 216 is input to the minimum metric search unit 218. The minimum metric search unit 218 estimates a combination of transmission symbol candidates that minimizes the size of the error vector from which the inter-user interference component is removed as a transmission symbol vector s _j ′.

なお、メトリック計算部２１６、及び最小メトリック探索部２１８による処理は、下記の式（１０）のように表現される。また、このようにしてユーザ間干渉成分が除去された誤差ベクトルに基づく最尤推定のことを事前白色化最尤推定（ｐｒｅ−ｗｈｉｔｅｎｉｎｇ ＭＬＤ；以下、ＰＷ−ＭＬＤ）と呼ぶことがある。   Note that the processing by the metric calculation unit 216 and the minimum metric search unit 218 is expressed as the following Expression (10). In addition, the maximum likelihood estimation based on the error vector from which the inter-user interference component is removed in this way may be referred to as pre-whitening maximum likelihood estimation (pre-whitening MLD; hereinafter, PW-MLD).

…（１０）

(10)

以上、受信装置２００の機能構成について説明した。上記の説明においては、ユーザ＃ｊに対応する受信装置２００を例に挙げて説明したが、他の受信装置２００においても、それぞれ上記のような方法でＬストリームの送信信号ベクトルが推定される。なお、本実施形態のストリーム抽出方法は、受信信号に対するレプリカ信号を生成する際、自装置向けのストリームに対するレプリカ信号のみを生成すればよいため、上記の受信装置６０のように演算量が増大することはない。具体的に述べると、本実施形態において新たに必要となる演算はｎ_Ｒ行ｎ_Ｒ列の逆行列演算だけである。従って、演算量の増加は少ない。また、ユーザ間干渉成分を除去する際、他装置向けのビームから得られるチャネル行列の成分が分かれば、他装置のストリームに使用される変調次数を知る必要がない。そのため、他装置向けのストリームに用いられる変調次数を知らずとも最尤検出を行なうことができる。 The functional configuration of the receiving device 200 has been described above. In the above description, the receiving apparatus 200 corresponding to the user #j has been described as an example. However, in the other receiving apparatuses 200 as well, L stream transmission signal vectors are estimated by the methods described above. Note that the stream extraction method of the present embodiment needs only to generate a replica signal for a stream intended for the own device when generating a replica signal for the received signal, and thus the amount of computation increases as in the receiving device 60 described above. There is nothing. To be specific, newly required calculation in this embodiment is only the inverse matrix calculation of n _R rows n _R columns. Therefore, the increase in the calculation amount is small. Further, when removing the inter-user interference component, if the channel matrix component obtained from the beam intended for another apparatus is known, it is not necessary to know the modulation order used for the stream of the other apparatus. Therefore, maximum likelihood detection can be performed without knowing the modulation order used for a stream for other devices.

このような理由により、本実施形態に係る技術を適用することで、演算量を増加させずとも、マルチユーザ向けに送信された複数ストリームの空間多重信号から自装置向けに送信された複数ストリームを検出する際の検出特性を大きく向上させることが可能になる。また、本実施形態に係る技術を適用することで、伝送特性の向上と共に量子化ビット数を低減させることが可能になる。   For these reasons, by applying the technology according to the present embodiment, a plurality of streams transmitted to the own device can be transmitted from a spatial multiplexed signal of the plurality of streams transmitted to the multi-user without increasing the amount of calculation. It is possible to greatly improve the detection characteristics at the time of detection. Also, by applying the technique according to the present embodiment, it is possible to improve the transmission characteristics and reduce the number of quantization bits.

［応用例：ＯＦＤＭへの応用］
ここで、図６、図７を参照しながら、本実施形態の一応用例について説明する。本応用例は、上記の送信装置１００、及び受信装置２００の機能構成をＯＦＤＭに拡張したものである。図６は、本応用例に係る送信装置１５０の機能構成を示す説明図である。図７は、本応用例に係る受信装置２５０の機能構成を示す説明図である。なお、上記の送信装置１００、及び受信装置２００と実質的に同一の機能を有する構成要素については同一の符号を付することにより詳細な説明を省略する。また、以下の説明においては、一例として、送信アンテナ数Ｎ_Ｔを４、選択されるユーザ数Ｊを２、各ユーザの受信アンテナ数ｎ_Ｒを４、各ユーザに送信されるストリーム数Ｌを２と仮定する。 [Application example: Application to OFDM]
Here, an application example of the present embodiment will be described with reference to FIGS. In this application example, the functional configurations of the transmission apparatus 100 and the reception apparatus 200 are extended to OFDM. FIG. 6 is an explanatory diagram showing a functional configuration of the transmission device 150 according to this application example. FIG. 7 is an explanatory diagram showing a functional configuration of the receiving device 250 according to this application example. In addition, about the component which has the substantially same function as said transmitter 100 and receiver 200, the detailed description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol. In the following description, as an example, the number of transmission antennas _NT is 4, the number of selected users J is 2, the number of reception antennas n _R of each user is 4, and the number of streams L transmitted to each user is 2 Assume that

まず、図７を参照する。まず、受信装置２５０（ユーザ＃ｊ）のチャネル推定部２０２は、ｍ番目のサブキャリアについて、各送信アンテナから各受信アンテナへのチャネル応答を含むｎ_Ｒ行Ｎ_Ｔ列のチャネル行列Ｈ_ｊ（ｍ）を推定する。次いで、部分行列選択部２０４は、ｎ_Ｒ本の受信アンテナの中からｎ_Ｖ（例えば、ｎ_Ｖ＝３）本の受信アンテナの組み合わせを選択し、当該組み合わせに対応するチャネル部分行列を選択する。同様に、部分行列選択部２０４は、異なる組み合わせの受信アンテナに対応するチャネル部分行列を選択する。但し、チャネル部分行列は、例えば、図９に例示したような形で、サブキャリア毎に異なる受信アンテナの組み合わせが選択される。 First, referring to FIG. First, channel estimation section 202 of receiving apparatus 250 (user #j), for the m-th subcarrier, n _R rows and N _T columns of channel matrix H _j (m including the channel response from each transmitting antenna to each receiving antenna. ). Next, the partial matrix selection unit 204 selects a combination of n _V (for example, n _V = 3) reception antennas from the n _R reception antennas, and selects a channel submatrix corresponding to the combination. Similarly, the submatrix selection unit 204 selects channel submatrixes corresponding to different combinations of receiving antennas. However, for the channel submatrix, for example, a combination of receiving antennas different for each subcarrier is selected in the form illustrated in FIG.

例えば、部分行列選択部２０４による選択処理は、アンテナ選択行列Ｐ_ｌ（ｋ）及びチャネル行列Ｈ_ｊ（ｍ）を用いて下記の式（１１）のように表現される。ここで、ｌ（ｌ＝１，…，Ｌ）はストリームインデックスに相当する。また、ｋは、下記の式（１２）で表現される巡回サブキャリアインデックスである。但し、Ｎ_Ｐは、アンテナ選択行列数であり、図９の例においてはＮ_Ｐ＝４である。 For example, the selection process by the partial matrix selection unit 204 is expressed as the following Expression (11) using the antenna selection matrix P _l (k) and the channel matrix H _j (m). Here, l (l = 1,..., L) corresponds to a stream index. K is a cyclic subcarrier index expressed by the following equation (12). However, N _P is the number of antenna selection matrices, and N _P = 4 in the example of FIG.

…（１１）

…（１２）

... (11)

(12)

次いで、合成量子化部２０６により、部分行列選択部２０４により算出されたチャネル部分行列Ｈ_ｊｌ’（ｍ）に対してチャネルベクトルの合成量子化が実行される。合成量子化部２０６により合成量子化されることで、チャネル部分行列Ｈ_ｊｌ’（ｍ）毎に１つの量子化ベクトルが得られる。チャネルベクトルの合成量子化には、例えば、下記の式（１３）で表現されるＭＲＴ−ＣＶＱ等の方法が用いられる。但し、ｃは、予めコードブックに収められているＮＴ次元の単位ベクトルである。また、コードブックの大きさはＢビットである。従って、量子化ベクトルの数は２^Ｂであり、送信装置１００に帰還されるインデックスはＢビットで表現される。 Next, the synthetic quantization unit 206 performs synthetic quantization of channel vectors on the channel submatrix H _jl ′ (m) calculated by the submatrix selecting unit 204. By performing synthetic quantization by the synthetic quantization unit 206, one quantization vector is obtained for each channel submatrix H _jl '(m). For the synthetic quantization of the channel vector, for example, a method such as MRT-CVQ expressed by the following equation (13) is used. Here, c is an NT-dimensional unit vector stored in advance in the code book. The size of the code book is B bits. Therefore, the number of quantization vectors is 2 ^B , and the index fed back to the transmission apparatus 100 is expressed by B bits.

…（１３）

... (13)

合成量子化部２０６により算出された２つの量子化ベクトル｛ｈ_ｊ１’（ｍ），…，ｈ_ｊＬ’（ｍ）｝（ｍ＝１，…，Ｎ_ｓ；Ｎ_ｓはサブキャリア数）を表すコードブックインデックスは、送信装置１００に帰還される。また、送信装置１００には、他のユーザからもコードブックインデックスが帰還される。次いで、送信装置１００の量子化ベクトル再生部１０２（図６を参照）により、これらのコードブックインデックスに基づいて再生されるユーザ毎の量子化ベクトルから、下記の式（１４）に示すような量子化マルチユーザチャネル行列Ｈ’（ｍ）が生成される。 _Represents two quantized vectors {h _j1 ′ (m),..., H _jL ′ (m)} (m = 1,..., N _s ; N _s is the number of subcarriers) calculated by the synthetic quantization unit 206. The codebook index is fed back to the transmitting apparatus 100. Further, the codebook index is fed back to the transmitting apparatus 100 from other users. Next, the quantization vector reproducing unit 102 (see FIG. 6) of the transmission apparatus 100 uses a quantization vector for each user reproduced based on these codebook indexes, as shown in the following equation (14). A generalized multi-user channel matrix H ′ (m) is generated.

…（１４）

... (14)

図６を参照する。量子化ベクトル再生部１０２により量子化マルチユーザチャネル行列Ｈ’（ｍ）が生成されると、ＺＦＢＦ行列生成部１０４により、下記の式（１５）に示すように、Ｚｅｒｏ−ｆｏｒｃｉｎｇ ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇを用いて送信ビームフォーミング行列Ｗが算出される。   Please refer to FIG. When the quantized multi-user channel matrix H ′ (m) is generated by the quantized vector reproducing unit 102, the ZFBF matrix generating unit 104 transmits using zero-forcing beamforming as shown in the following equation (15). A beam forming matrix W is calculated.

…（１５）

... (15)

一方、各ユーザに向けて送信されるデータは、Ｓ／Ｐ変換部１０６によりパラレルデータに変換され、チャネル符号化＆変調マッピング部１０８により符号化及び変調マッピングされる。チャネル符号化＆変調マッピング部１０８においては、例えば、各ユーザに向けて送信されるデータに対してターボ符号化及び変調マッピングが施される。チャネル符号化＆変調マッピング部１０８から出力されたデータは、Ｓ／Ｐ変換部１５２により直並列変換され、サブキャリアに割り当てられる。さらに、ＺＦＢＦ処理部１５４により各サブキャリアに対して、下記の式（１６）に示すようにビームフォーミングが施される。   On the other hand, data transmitted to each user is converted into parallel data by the S / P converter 106 and encoded and modulated by the channel encoding & modulation mapping unit 108. In channel encoding & modulation mapping section 108, for example, turbo encoding and modulation mapping are performed on data transmitted to each user. Data output from channel coding & modulation mapping section 108 is serial-parallel converted by S / P conversion section 152 and assigned to subcarriers. Further, the ZFBF processing unit 154 performs beam forming on each subcarrier as shown in the following equation (16).

…（１６）

... (16)

次いで、ＩＦＦＴ＆ＧＩ付加部１５６により、ビームフォーミングが施された送信サブキャリア信号｛ｓ’（ｍ）｝（ｍ＝１，…，Ｎ_ｓ；Ｎ_ｓはサブキャリア数）に対してＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）が施されると共にガードインターバル（ＧＩ；Ｇｕａｒｄ Ｉｎｔｅｒｖａｌ）が付加され、多重されて送信される。 Next, IFFT (Inverse Fast Fourier) is applied to the transmission subcarrier signal {s ′ (m)} (m = 1,..., N _s ; N _s is the number of subcarriers) subjected to beam forming by IFFT & GI adding section 156. (Transform) and a guard interval (GI; Guard Interval) are added, multiplexed and transmitted.

再び図７を参照する。受信装置２５０においては、複数の受信アンテナを介して受信した受信信号から、ＧＩ除去＆ＦＦＴ部２５２によりガードインターバルが除去される。さらに、ＧＩ除去＆ＦＦＴ部２５２により受信信号にＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）が施され、受信サブキャリア信号に変換される。受信サブキャリア信号ｘ_ｊ（ｍ）は、下記の式（１７）のように表現される。但し、ｎ_ｊ（ｍ）は、ｍ番目のサブキャリアにおける雑音ベクトルを表す。 Refer to FIG. 7 again. In the receiving device 250, the guard interval is removed by the GI removal & FFT unit 252 from the received signals received via the plurality of receiving antennas. Further, the received signal is subjected to FFT (Fast Fourier Transform) by the GI removal & FFT unit 252 and converted into a received subcarrier signal. The received subcarrier signal x _j (m) is expressed as in the following equation (17). Here, n _j (m) represents a noise vector in the mth subcarrier.

…（１７）

... (17)

上記の式（１７）で表現される受信サブキャリア信号ｘ_ｊ（ｍ）は、ビームフォーミングチャネル行列推定部２０８、及び誤差ベクトル計算部２１４に入力される。ビームフォーミングチャネル行列推定部２０８は、受信信号ベクトルｘ_ｊ（ｍ）に含まれる個別パイロット信号を用いてビームフォーミングチャネル行列Ｇ_ｊ（ｍ）を推定する。このビームフォーミングチャネル行列Ｇ_ｊ（ｍ）＝［ｇ_ｊ１（ｍ），…，ｇ_ｊＮＴ（ｍ）］^Ｔは、チャネル行列Ｈ_ｊ（ｍ）及びビームフォーミング行列Ｗ（ｍ）を用いて下記の式（１８）のように表現される。 The received subcarrier signal x _j (m) expressed by the above equation (17) is input to the beamforming channel matrix estimation unit 208 and the error vector calculation unit 214. The beamforming channel matrix estimation unit 208 estimates the beamforming channel matrix G _j (m) using the dedicated pilot signal included in the received signal vector x _j (m). This beam forming channel matrix G _j (m) = [g _j1 (m),..., G _jNT (m)] ^T is expressed by the following equation using the channel matrix H _j (m) and the beam forming matrix W (m). It is expressed as (18).

…（１８）

... (18)

ビームフォーミングチャネル行列推定部２０８により、上記の式（１８）で表現されるビームフォーミングチャネル行列Ｇ_ｊ（ｍ）が推定されると、当該ビームフォーミングチャネル行列Ｇ_ｊ（ｍ）は、レプリカ信号生成部２１０、及び干渉相関逆行列算出部２１２に入力される。レプリカ信号生成部２１０は、ビームフォーミングチャネル行列Ｇ_ｊ（ｍ）のうち、自装置向けのビームが送信された各送信アンテナから各受信アンテナへのチャネル応答を含むチャネル行列Ｇ_ｊｊ（ｍ）（以下、自装置向けチャネル行列）を抽出する。さらに、レプリカ信号生成部２１０は、ビームフォーミングチャネル行列Ｇ_ｊ（ｍ）から当該チャネル行列Ｇ_ｊｊ（ｍ）を取り除いたチャネル行列Ｇ_ｊ’（ｍ）を算出する。 The beamforming channel matrix estimation unit 208, the beamforming channel matrix G _j represented by the above formula ₍₁₈₎ (m) is estimated, the beamforming channel matrix G _{j (m)} replica signal generation unit 210 and the interference correlation inverse matrix calculation unit 212. The replica signal generation unit 210 includes a channel matrix G _jj (m) (hereinafter referred to as a channel matrix G _j (m)) including a channel response from each transmission antenna to which the beam intended for the own apparatus is transmitted among the beamforming channel matrix G _j (m). , Channel matrix for own device) is extracted. Further, the replica signal generation unit 210 calculates a channel matrix G _j ′ (m) obtained by removing the channel matrix G _jj (m) from the beamforming channel matrix G _j (m).

なお、レプリカ信号生成部２１０には、自装置向けに送信される複数ストリームに関して可能な組み合わせとなる送信シンボル候補を含む送信シンボルベクトル候補ｓ_ｊ’（ｍ）が入力されている。そこで、レプリカ信号生成部２１０は、自装置向けチャネル行列Ｇ_ｊｊ（ｍ）、及び送信シンボルベクトル候補ｓ_ｊ’（ｍ）を用いてレプリカ信号ベクトルを算出する。レプリカ信号生成部２１０により算出されたレプリカ信号ベクトルは、誤差ベクトル計算部２１４に入力される。誤差ベクトル計算部２１４は、レプリカ信号生成部２１０により入力されたレプリカ信号ベクトルＧ_ｊｊ（ｍ）ｓ_ｊ（ｍ）を受信信号ベクトルｘ_ｊ（ｍ）から減算することで誤差ベクトルｅ_ｊ（ｍ）を算出する。つまり、誤差ベクトルｅ_ｊ（ｍ）は、下記の式（１９）のようにして算出される。 Note that the replica signal generation unit 210 is input with transmission symbol vector candidates s _j ′ (m) including transmission symbol candidates that are possible combinations for a plurality of streams transmitted to the own apparatus. Therefore, the replica signal generation unit 210 calculates a replica signal vector using the channel matrix G _jj (m) for the device itself and the transmission symbol vector candidate s _j ′ (m). The replica signal vector calculated by the replica signal generation unit 210 is input to the error vector calculation unit 214. The error vector calculation unit 214 subtracts the replica signal vector G _jj (m) s _j (m) input from the replica signal generation unit 210 from the received signal vector x _j (m), thereby generating an error vector e _j (m). Is calculated. That is, the error vector e _j (m) is calculated as in the following equation (19).

…（１９）

... (19)

上記の式（１９）のようにして算出された誤差ベクトルｅ_ｊ（ｍ）は、メトリック計算部２１６に入力される。一方、干渉相関逆行列算出部２１２においては、ビームフォーミングチャネル行列推定部２０８により推定されたビームフォーミングチャネル行列Ｇ_ｊ（ｍ）に基づいて誤差ベクトルｅ_ｊ（ｍ）の相関行列Ｒ_ｅｅ（ｍ）が算出される。まず、干渉相関逆行列算出部２１２は、ビームフォーミングチャネル行列Ｇ_ｊ（ｍ）から自装置向けチャネル行列を取り除いたチャネル行列Ｇ_ｊ’（ｍ）を算出し、当該チャネル行列Ｇ_ｊ’（ｍ）を用いて相関行列Ｒ_ｅｅ（ｍ）を算出する。但し、相関行列Ｒ_ｅｅ（ｍ）は、チャネル行列Ｇ_ｊ’（ｍ）を用いて下記の式（２０）のように表現される。 The error vector e _j (m) calculated as in the above equation (19) is input to the metric calculation unit 216. On the other hand, in the interference correlation inverse matrix calculation unit 212, the correlation matrix R _ee (m) of the error vector e _j (m) based on the beam forming channel matrix G _j (m) estimated by the beam forming channel matrix estimation unit 208. Is calculated. First, the inverse correlation correlation matrix calculation unit 212 calculates a channel matrix G _j ′ (m) obtained by removing the channel matrix for the own apparatus from the beamforming channel matrix G _j (m), and the channel matrix G _j ′ (m) _Is used to calculate the correlation matrix R _ee (m). However, the correlation matrix R _ee (m) is expressed by the following equation (20) using the channel matrix G _j ′ (m).

…（２０）

... (20)

上記の式（２０）のようにして算出された誤差ベクトルｅ_ｊ（ｍ）の相関行列Ｒ_ｅｅ（ｍ）は、干渉相関逆行列算出部２１２により逆行列演算が施され、メトリック計算部２１６に入力される。メトリック計算部２１６は、干渉相関逆行列算出部２１２により算出された相関行列Ｒ_ｅｅ（ｍ）の逆行列を用いて、誤差ベクトル計算部２１４から入力された誤差ベクトルｅ_ｊ（ｍ）に含まれるユーザ管干渉成分を除去する。さらに、メトリック計算部２１６は、ユーザ間干渉成分が除去された誤差ベクトルの大きさをメトリックとして算出する。メトリック計算部２１６により算出されたメトリックは最小メトリック探索部２１８に入力される。最小メトリック探索部２１８は、ユーザ間干渉成分が除去された誤差ベクトルの大きさが最小になるような送信シンボル候補の組み合わせを送信シンボルベクトルｓ_ｊ’（ｍ）と推定する。なお、メトリック計算部２１６、及び最小メトリック探索部２１８による処理は、下記の式（２１）のように表現される。 The correlation matrix R _ee (m) of the error vector e _j (m) calculated as in the above equation (20) is subjected to inverse matrix calculation by the interference correlation inverse matrix calculation unit 212, and the metric calculation unit 216 receives it. Entered. The metric calculation unit 216 uses the inverse matrix of the correlation matrix R _ee (m) calculated by the interference correlation inverse matrix calculation unit 212 and is included in the error vector e _j (m) input from the error vector calculation unit 214. Remove user tube interference components. Further, the metric calculation unit 216 calculates the magnitude of the error vector from which the inter-user interference component is removed as a metric. The metric calculated by the metric calculation unit 216 is input to the minimum metric search unit 218. The minimum metric search unit 218 estimates a combination of transmission symbol candidates that minimizes the size of the error vector from which the inter-user interference component is removed as a transmission symbol vector s _j ′ (m). In addition, the process by the metric calculation unit 216 and the minimum metric search unit 218 is expressed as the following equation (21).

…（２１）

... (21)

このようにして２つのストリームが検出される。最小メトリック探索部２１８により算出された推定シンボルベクトルは、ＬＬＲ計算部２５４に入力される。ＬＬＲ計算部２５４では、対数尤度比（ＬＬＲ；Ｌｏｇ−Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｒａｔｉｏ）が算出される。そして、ＬＬＲ計算部２５４により算出されたＬＬＲ値はターボ復号部２５６に入力される。ターボ復号部２５６は、ＬＬＲ計算部２２０により算出されたＬＬＲ値に基づいてターボ復号処理を実行し、再生データを出力する。   In this way, two streams are detected. The estimated symbol vector calculated by the minimum metric search unit 218 is input to the LLR calculation unit 254. In the LLR calculation unit 254, a log likelihood ratio (LLR; Log-Likelihood Ratio) is calculated. Then, the LLR value calculated by the LLR calculation unit 254 is input to the turbo decoding unit 256. The turbo decoding unit 256 performs turbo decoding processing based on the LLR value calculated by the LLR calculation unit 220, and outputs reproduction data.

以上、本実施形態の一応用例に係る送信装置１５０、及び受信装置２５０の機能構成について説明した。上記の構成を適用することにより、ＺＦＢＦマルチユーザＭＩＭＯマルチストリーム伝送方式に係る受信装置２５０において、自装置向けのマルチストリームを検出する際に、チャネルベクトルの量子化誤差によるユーザ間干渉成分を除去しつつ、自装置向けのマルチストリームに対して最尤検出を実施することが可能になる。そのため、伝送特性を大きく向上させることが可能になると共に、チャネルベクトルを合成量子化する際に用いられるビット数を低減することができる。   The functional configurations of the transmission device 150 and the reception device 250 according to an application example of the present embodiment have been described above. By applying the above configuration, when detecting a multistream for the own apparatus in the receiving apparatus 250 according to the ZFBF multiuser MIMO multistream transmission scheme, an inter-user interference component due to a channel vector quantization error is removed. However, maximum likelihood detection can be performed on the multistream for the device itself. Therefore, it is possible to greatly improve the transmission characteristics, and it is possible to reduce the number of bits used when the channel vector is synthesized and quantized.

［効果について］
ここで、図８を参照しながら、本実施形態に係る技術を適用することで得られる効果について説明する。図８には、平均パケット誤り率特性が示されている。但し、チャネルベクトルの量子化ビット数を４ビットとしている。また、各ユーザにおいて、４行４列のチャネル行列に対してＭＲＴ−ＣＶＱを用いたチャネルベクトルの量子化を行う構成、そのインデックスを帰還してＺＦＢＦによりビームフォーミングを行う構成、及び各ユーザに１ストリームを伝送してＭＭＳＥ受信ビームフォーミングを用いてストリームの検出を行う構成を含む上記の受信装置１０の構成で得られるパケット誤り率（ＭＲＴ−ＣＶＱ＋ＭＭＤＥ−ＢＦ ｆｏｒ １ ｓｔｒｅａｍ／ｕｓｅｒ）を基準とする。 [Effect]
Here, the effect obtained by applying the technology according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows the average packet error rate characteristics. However, the number of quantization bits of the channel vector is 4 bits. Further, in each user, a configuration in which channel vectors are quantized using MRT-CVQ for a 4 × 4 channel matrix, a configuration in which the index is fed back and beamforming is performed by ZFBF, and 1 for each user. The packet error rate (MRT-CVQ + MMDE-BF for 1 stream / user) obtained by the above-described configuration of the receiving apparatus 10 including a configuration for transmitting a stream and detecting a stream using MMSE reception beamforming is used as a reference.

各ユーザにおいて、２組の異なる３行４列のチャネル部分行列に対してＭＲＴ−ＣＶＱによりチャネルベクトルの量子化を行い、そのインデックスを帰還してＺＦＢＦによりビームフォーミングを行い、各ユーザに２ストリームを伝送してＭＭＳＥ受信ビームフォーミングによる各ストリームの検出を行う場合（ＭＲＴ−ＣＶＱ＋ＭＭＳＥ−ＢＦ ｆｏｒ ２ ｓｔｒｅａｍ／ｕｓｅｒ）、図８に示すように、上記基準に比べて平均パケット誤り率は劣化していることが分かる。その理由の１つは、チャネル行列を量子化する際にチャネル部分行列を用いているため、ＺＦＢＦで生成されるビームを４本の受信アンテナで受信する際の受信電力が小さくなることにある。もう１つの理由は、自ユーザ向けに送信された２つのストリームを分離する際に受信アンテナのダイバーシチ利得を消費してしまうことにある。   In each user, channel vectors are quantized by MRT-CVQ for two different sets of 3 × 4 channel sub-matrices, the index is fed back, beam forming is performed by ZFBF, and 2 streams are sent to each user. When each stream is detected by transmission and MMSE reception beamforming (MRT-CVQ + MMSE-BF for 2 stream / user), the average packet error rate is degraded as compared with the above standard as shown in FIG. I understand. One of the reasons is that since the channel submatrix is used when the channel matrix is quantized, the reception power when receiving the beam generated by the ZFBF with the four reception antennas is reduced. Another reason is that the diversity gain of the receiving antenna is consumed when the two streams transmitted to the user are separated.

また、サブキャリア毎にアンテナ巡回置換を行なってチャネルベクトルの量子化を行う場合（ＡＰ−ＭＲＴ−ＣＶＱ＋ＭＭＳＥ−ＢＦ ｆｏｒ ２ ｓｔｒｅａｍ／ｕｓｅｒ）、平均パケット誤り率特性は若干改善される。しかしながら、各ユーザに対して１ストリームを伝送する場合に比べると、依然として平均パケット誤り率特性が劣化していることがわかる。同様に、各ユーザにおいて、２組の異なる３行４列のチャネル部分行列に対してＭＲＴ−ＣＶＱによりチャネルベクトルの量子化を行い、そのインデックスを帰還してＺＦＢＦによりビームフォーミングを行い、各ユーザに２ストリームを伝送してＰＷ−ＭＬＤを用いて各ストリーム検出を行った場合（ＭＲＴ−ＣＶＱ＋ＰＷ−ＭＬＤ ｆｏｒ ２ ｓｔｒｅａｍ／ｕｓｅｒ）、平均パケット誤り率が１ストリーム送信の場合よりも改善されていることが分かる。さらに、サブキャリア毎にアンテナ巡回置換を行ないつつ、チャネルベクトルの量子化を実施した場合（ＡＰ−ＭＲＴ−ＣＶＱ＋ＰＷ−ＭＬＤ ｆｏｒ ２ ｓｔｒｅａｍ／ｕｓｅｒ）、更なる改善効果が得られる。   Also, when channel cyclic quantization is performed by performing antenna cyclic permutation for each subcarrier (AP-MRT-CVQ + MMSE-BF for 2 stream / user), the average packet error rate characteristic is slightly improved. However, it can be seen that the average packet error rate characteristic is still degraded as compared with the case where one stream is transmitted to each user. Similarly, in each user, channel vectors are quantized by MRT-CVQ for two different sets of 3 × 4 channel sub-matrices, the index is fed back, and beam forming is performed by ZFBF. When two streams are transmitted and each stream is detected using PW-MLD (MRT-CVQ + PW-MLD for 2 stream / user), the average packet error rate may be improved compared to the case of transmitting one stream. I understand. Further, when channel vector quantization is performed while performing antenna cyclic substitution for each subcarrier (AP-MRT-CVQ + PW-MLD for 2 stream / user), a further improvement effect can be obtained.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the example which concerns. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.

本発明の一実施形態に係るマルチユーザＭＩＭＯシステムのシステム構成例、及び送信装置の機能構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the system structural example of the multiuser MIMO system which concerns on one Embodiment of this invention, and the function structural example of a transmitter. 同実施形態に係る受信装置の機能構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the function structural example of the receiver which concerns on the same embodiment. マルチユーザＭＩＭＯシステムに含まれる従来の受信装置の一構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of 1 structure of the conventional receiver contained in a multiuser MIMO system. マルチユーザＭＩＭＯシステムに含まれる従来の受信装置の一構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of 1 structure of the conventional receiver contained in a multiuser MIMO system. マルチユーザＭＩＭＯシステムに含まれる従来の受信装置の一構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of 1 structure of the conventional receiver contained in a multiuser MIMO system. 同実施形態の一応用例に係る送信装置の機能構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the function structure of the transmitter which concerns on one application example of the embodiment. 同実施形態の一応用例に係る受信装置の機能構成を示す説明図である。4 is an explanatory diagram illustrating a functional configuration of a reception device according to an application example of the embodiment. FIG. 同実施形態に係る技術を適用した場合に得られる効果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the effect acquired when the technique which concerns on the embodiment is applied. アンテナ選択行列用インデックスの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the index for antenna selection matrices.

符号の説明Explanation of symbols

Ｓ１ マルチユーザＭＩＭＯシステム
１００、１５０ 送信装置
１０２ 量子化ベクトル再生部
１０４ ＺＦＢＦ行列生成部
１０６、１５２ Ｓ／Ｐ変換部
１０８ チャネル符号化＆変調マッピング部
１１０、１５４ ＺＦＢＦ処理部
１５６ ＩＦＦＴ＆ＧＩ付加部
２００、２５０ 受信装置
２０２ チャネル推定部
２０４ 部分行列選択部
２０６ 合成量子化部
２０８ ビームフォーミングチャネル行列推定部
２１０ レプリカ信号生成部
２１２ 干渉相関逆行列算出部
２１４ 誤差ベクトル計算部
２１６ メトリック計算部
２１８ 最小メトリック探索部
２５２ ＧＩ除去＆ＦＦＴ部
２５４ ＬＬＲ計算部
２５６ ターボ復号部
１０、３０、６０ 受信装置
１２、３２、６２ チャネル推定部
１４、３４、６４ 部分行列選択部
１６、３６、６６ 合成量子化部
１８、６８ ビームフォーミングチャネル行列推定部
２０ ＭＭＳＥ受信ビームフォーミング処理部
３８ 受信合成係数計算部
４０ アンテナ選択部
４２ 受信信号合成部
４４ ビームフォーミング＆受信合成チャネル行列推定部
４６、７０ レプリカ信号生成部
４８、７２ 誤差ベクトル計算部
５０、７４ メトリック計算部
５２、７６ 最小メトリック探索部 S1 Multi-user MIMO system 100, 150 Transmitter 102 Quantized vector reproduction unit 104 ZFBF matrix generation unit 106, 152 S / P conversion unit 108 Channel coding & modulation mapping unit 110, 154 ZFBF processing unit 156 IFFT & GI addition unit 200, 250 Receiver 202 Channel estimation unit 204 Submatrix selection unit 206 Synthesis quantization unit 208 Beamforming channel matrix estimation unit 210 Replica signal generation unit 212 Interference correlation inverse matrix calculation unit 214 Error vector calculation unit 216 Metric calculation unit 218 Minimum metric search unit 252 GI removal & FFT unit 254 LLR calculation unit 256 Turbo decoding unit 10, 30, 60 Receiver 12, 32, 62 Channel estimation unit 14, 34, 64 Submatrix selection unit 16, 36, 66 Synthetic quantum Conversion unit 18, 68 Beamforming channel matrix estimation unit 20 MMSE reception beamforming processing unit 38 Reception synthesis coefficient calculation unit 40 Antenna selection unit 42 Received signal synthesis unit 44 Beamforming & reception synthesis channel matrix estimation unit 46, 70 Replica signal generation unit 48, 72 Error vector calculation unit 50, 74 Metric calculation unit 52, 76 Minimum metric search unit

Claims (6)

マルチユーザＭＩＭＯシステムに含まれる受信装置であって、
各ユーザから帰還された量子化ベクトルに基づいてビームフォーミングが施された上で送信された複数ストリームの信号を受信するＮ（Ｎ≧３）本の受信アンテナと、
前記Ｎ本の受信アンテナで受信された受信信号に基づいてビームフォーミングチャネル行列を推定するビームフォーミングチャネル推定部と、
前記ビームフォーミングチャネル行列及び自装置向けに送信される送信シンボル候補ベクトルを用いてレプリカ信号を生成するレプリカ生成部と、
前記受信信号及び前記レプリカ信号を用いて誤差ベクトルを算出する誤差ベクトル算出部と、
前記ビームフォーミングチャネル行列を用いて前記誤差ベクトルに含まれるユーザ間干渉成分を除去するための相関行列を算出する相関行列算出部と、
自装置向けに送信される送信シンボル候補の中から、前記相関行列を用いてユーザ間干渉成分が除去された誤差ベクトルの大きさが最小となる送信シンボル候補を選択して、自装置向けに送信された送信シンボルの最尤推定を行う最尤推定部と、
を備える、受信装置。 A receiving device included in a multi-user MIMO system,
N ( N ≧ 3) receiving antennas for receiving a plurality of streams of signals transmitted after beamforming is performed based on a quantization vector fed back from each user;
A beamforming channel estimation unit for estimating a beamforming channel matrix based on reception signals received by the N reception antennas;
A replica generation unit that generates a replica signal using the beamforming channel matrix and a transmission symbol candidate vector transmitted to the device;
An error vector calculation unit for calculating an error vector using the received signal and the replica signal;
A correlation matrix calculation unit for calculating a correlation matrix for removing an inter-user interference component included in the error vector using the beamforming channel matrix;
From the transmission symbol candidate to be transmitted to its own device for, select that Do sized minimum transmit symbol candidate error vector multiuser interference component is removed by using the correlation matrix, the own device for A maximum likelihood estimator for performing maximum likelihood estimation of transmission symbols transmitted to
A receiving device. 前記Ｎ本の受信アンテナから選択されるＭ（２≦Ｍ≦Ｎ−１）本の前記受信アンテナに各々対応するＭ個のチャネルベクトルを推定するチャネル推定部と、
前記チャネル推定部により推定された前記Ｍ個のチャネルベクトルを合成量子化して合成量子化ベクトルを生成する合成量子化部と、
前記合成量子化部により生成された合成量子化ベクトルの情報を送信側に帰還する合成量子化ベクトル情報帰還部と、
をさらに備える、請求項１に記載の受信装置。 A channel estimator for estimating M channel vectors respectively corresponding to M (2 ≦ M ≦ N−1) reception antennas selected from the N reception antennas;
A combined quantization unit that generates a combined quantization vector by combining and quantizing the M channel vectors estimated by the channel estimation unit;
A synthetic quantized vector information feedback unit that feeds back information of the synthetic quantized vector generated by the synthetic quantizing unit to the transmission side;
The receiving device according to claim 1, further comprising: 前記チャネル推定部は、前記Ｍ個のチャネルベクトルを推定する際、前記Ｎ本の受信アンテナから選択可能な前記Ｍ本の受信アンテナに関する全ての組み合わせについて当該Ｍ個のチャネルベクトルを前記組み合わせ毎に推定し、
前記合成量子化部は、前記各組み合わせについて、前記チャネル推定部により推定された前記Ｍ個のチャネルベクトルを合成量子化して合成量子化ベクトルを生成する、請求項２に記載の受信装置。 When estimating the M channel vectors, the channel estimation unit estimates the M channel vectors for every combination of the M reception antennas that can be selected from the N reception antennas. And
The receiving apparatus according to claim 2, wherein, for each combination, the synthetic quantization unit performs synthetic quantization on the M channel vectors estimated by the channel estimation unit to generate a synthetic quantization vector. 前記受信アンテナの数Ｎは４以上であり、
前記チャネル推定部は、前記Ｎ本の受信アンテナから選択可能な前記Ｍ’（２≦Ｍ’≦Ｎ−２）本の受信アンテナに関する全ての組み合わせについて当該Ｍ’個のチャネルベクトルを前記組み合わせ毎に推定し、
前記合成量子化部は、隣接するサブキャリア間で前記チャネルベクトルの組み合わせが異なるように前記合成量子化されるチャネルベクトルの組み合わせを置換しつつ、前記合成量子化ベクトルを生成する、請求項２又は３に記載の受信装置。 The number N of the receiving antennas is 4 or more,
The channel estimation unit sets the M ′ channel vectors for all the combinations related to the M ′ (2 ≦ M ′ ≦ N−2) receive antennas that can be selected from the N receive antennas for each combination. Estimate
The combined quantization unit generates the combined quantized vector while replacing the combination of channel vectors to be combined and quantized so that the combination of the channel vectors differs between adjacent subcarriers. 4. The receiving device according to 3. 前記チャネル推定部は、前記隣接するサブキャリアに対し、当該サブキャリアが割り当てられた周波数軸上の所定方向を基準にして所定の前記チャネルベクトルの組み合わせを巡回的に適用することで、前記合成量子化されるチャネルベクトルの組み合わせを置換する、請求項４に記載の受信装置。   The channel estimation unit cyclically applies a predetermined combination of the channel vectors to the adjacent subcarriers with reference to a predetermined direction on the frequency axis to which the subcarriers are allocated, so that the synthesized quantum The receiving apparatus according to claim 4, wherein a combination of channel vectors to be converted is replaced. マルチユーザＭＩＭＯシステムにおける信号処理方法であって、
送信側において各ユーザから帰還された量子化ベクトルに基づいてビームフォーミング行列を算出し、当該ビームフォーミング行列を用いて複数ストリームの信号にビームフォーミングを施して送信する送信ステップと、
受信側において前記送信ステップで送信された信号をＮ（Ｎ≧３）本の受信アンテナで受信する受信ステップと、
前記Ｎ本の受信アンテナで受信された受信信号に基づいてビームフォーミングチャネル行列を推定するビームフォーミングチャネル推定ステップと、
前記ビームフォーミングチャネル行列及び自装置向けに送信される送信シンボル候補ベクトルを用いてレプリカ信号を生成するレプリカ生成ステップと、
前記受信信号及び前記レプリカ信号を用いて誤差ベクトルを算出する誤差ベクトル算出ステップと、
前記ビームフォーミングチャネル行列を用いて前記誤差ベクトルに含まれるユーザ間干渉成分を除去するための相関行列を算出する相関行列算出ステップと、
自装置向けに送信される送信シンボル候補の中から、前記相関行列を用いてユーザ間干渉成分が除去された誤差ベクトルの大きさが最小となる送信シンボル候補を選択して、自装置向けに送信された送信シンボルの最尤推定を行う最尤推定ステップと、
を含む、信号処理方法。 A signal processing method in a multi-user MIMO system, comprising:
A transmission step of calculating a beamforming matrix based on a quantization vector fed back from each user on the transmission side, performing beamforming on a signal of a plurality of streams using the beamforming matrix, and transmitting,
A reception step of receiving the signal transmitted in the transmission step on the reception side with N ( N ≧ 3) reception antennas;
A beamforming channel estimation step of estimating a beamforming channel matrix based on reception signals received by the N reception antennas;
A replica generation step of generating a replica signal using the beamforming channel matrix and a transmission symbol candidate vector transmitted to the device;
An error vector calculation step of calculating an error vector using the received signal and the replica signal;
A correlation matrix calculating step of calculating a correlation matrix for removing an inter-user interference component included in the error vector using the beamforming channel matrix;
From the transmission symbol candidate to be transmitted to its own device for, select that Do sized minimum transmit symbol candidate error vector multiuser interference component is removed by using the correlation matrix, the own device for A maximum likelihood estimation step for performing maximum likelihood estimation of transmission symbols transmitted to
Including a signal processing method.

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