特許 7625818 信号推定装置、信号推定方法、及び、コンピュータプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-27

(45)【発行日】2025-02-04

(54)【発明の名称】信号推定装置、信号推定方法、及び、コンピュータプログラム

(51)【国際特許分類】

   H04J 99/00 20090101AFI20250128BHJP

   H04B 7/0413 20170101ALI20250128BHJP

【ＦＩ】

H04J99/00

H04B7/0413 200

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020169209

(22)【出願日】2020-10-06

(65)【公開番号】P2022061291

(43)【公開日】2022-04-18

【審査請求日】2023-09-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104765

【弁理士】

【氏名又は名称】江上 達夫

(74)【代理人】

【識別番号】100107331

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 聡延

(74)【代理人】

【識別番号】100131015

【弁理士】

【氏名又は名称】三輪 浩誉

(72)【発明者】

【氏名】神谷 典史

【審査官】川口 貴裕

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／０５９４０８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／０５９４０７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００３４５５６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３５１６０５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】菅沼 碩文ほか，ＯＡＭ多重伝送における偶数モードを用いたモード間干渉抑圧法に関する検討，電子情報通信学会技術研究報告，2019年，第１１９巻，第２９６号，ｐｐ．６１～６６

【文献】笹木 裕文ほか，超高速無線伝送実現に向けたＯＡＭ－ＭＩＭＯ多重伝送技術の研究開発と実験評価，電子情報通信学会技術研究報告，2019年，第１１８巻，第４７５号，ｐｐ．１１１～１１６

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｊ ９９／００

Ｈ０４Ｂ ７／０２ － ７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の送信アンテナ素子を含む送信アンテナを用いて、送信信号を送信する送信装置と、
複数の受信アンテナ素子を含む受信アンテナを用いて、前記送信装置が送信した前記送信信号を受信信号として受信する受信装置と
を備える通信システムにおいて、前記受信信号から前記送信信号を推定する信号推定装置であって、
前記信号推定装置は、
前記送信アンテナ及び前記受信アンテナに関するアンテナ情報と、前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間の伝送距離に関する距離情報と、前記通信システムが用いる搬送波に関する搬送波情報と、前記送信装置で行われる信号処理及び前記受信装置で行われる受信処理に関する処理情報とを含むシステム情報に基づいて、前記受信信号に含まれ且つ前記複数の受信アンテナ素子が夫々受信した複数の受信信号成分及び前記送信信号に含まれ且つ前記複数の送信アンテナ素子が夫々送信した複数の送信信号成分を、前記受信信号成分と前記送信信号成分との間の相関の強弱に応じた複数の信号グループに分類し、前記信号グループ毎に、信号推定方法の内容を規定するパラメータを、学習動作で学習可能な学習値及び前記学習動作に無関係な固定値のいずれかに設定するパラメータ設定手段と、
前記パラメータ設定手段が設定した前記パラメータによって規定される前記信号推定方法を用いて、前記信号グループ毎に、前記受信信号から前記送信信号の推定値である推定信号を推定する信号推定手段と
を備える信号推定装置。

【請求項2】

前記パラメータ設定手段は、
前記システム情報に基づいて、前記送信装置と前記受信装置との間の伝送路の状態を示す伝送路行列を推定し、
前記伝送路行列の各成分の絶対値の大きさを、各成分に対応する一の送信信号成分と一の受信信号成分との間の相関の強さとして用いることで、前記複数の受信信号成分及び前記複数の送信信号成分を、前記複数の信号グループに分類し、
前記伝送路行列と前記複数の信号グループの分類結果とに基づいて、（ｉ）各送信信号成分を、前記複数の受信信号成分から推定する場合に伝送可能な情報量を示す第１通信容量、（ｉｉ）各送信信号成分を、各送信信号成分と相関が相対的に強い受信信号成分から推定する場合に伝送可能な情報量の理論値を示す第２通信容量、及び、（ｉｉｉ）前記信号推定手段が用いる前記信号推定方法とは異なる他の信号推定方法を用いて、各送信信号成分を、各送信信号成分と相関が相対的に強い受信信号成分から推定する場合に伝送可能な情報量を示す第３通信容量を算出し、
前記第１から第３通信容量の大小関係に基づいて、前記パラメータを、前記学習値及び前記固定値のいずれかに設定する
請求項１に記載の信号推定装置。

【請求項3】

前記パラメータ設定手段は、複数の前記パラメータの夫々を、前記学習値及び前記固定値のいずれかに設定し、
前記パラメータ設定手段は、前記第１通信容量と前記第２通信容量とが等しい場合に、前記複数のパラメータのうちの第１のパラメータを前記固定値に設定し、前記第１通信容量と前記第２通信容量とが等しくない場合に、前記第１のパラメータを前記学習値に設定し、
前記パラメータ設定手段は、前記第２通信容量と前記第３通信容量とが等しい場合に、前記複数のパラメータのうちの前記第１のパラメータとは異なる第２のパラメータを前記固定値に設定し、前記第１通信容量と前記第２通信容量とが等しくない場合に、前記第２のパラメータを前記学習値に設定する
請求項２に記載の信号推定装置。

【請求項4】

前記複数の信号グループのうちの第ｋ（ｋは、１以上且つＮ以下の整数を示す変数であり、Ｎは、前記信号グループの数を示す２以上の定数）番目の信号グループに分類される前記受信信号成分ｙ^（ｋ）から、前記第ｋ番目の信号グループに分類される前記送信信号成分ｘ^（ｋ）の前記推定信号ｘｅ^（ｋ）を推定するために、前記信号推定手段は、
前記推定信号ｘｅ^（ｋ）を推定するために用いられる内部データｖ _ｒ ^（ｋ）及びｚ _ｒ ^（ｋ）と前記推定信号ｘｅ^（ｋ）とを初期化するための第１動作を行い、
前記第１動作を行った後、前記パラメータ設定手段が設定した前記パラメータに基づいて定まる前記信号推定方法を用いて、前記受信信号成分ｙ^（ｋ）と、前記送信装置と前記受信装置との間の伝送路の状態を示す伝送路行列Ｈの一部であって且つ前記受信信号成分ｙ^（ｋ）に対応する成分を含む一方で前記送信信号成分ｘ^（ｋ）に対応する成分を含まない部分行列Ｈ^{（ｋ、ｐ）}（ｐは、１以上且つＮ以下であって且つ変数ｋとは異なる整数を示す変数）と、前記推定信号ｘｅ^（１）からｘｅ^{（ｋ－１）}及びｘｅ^{（ｋ＋１）}からｘｅ^（Ｎ） とに基づいて、前記受信信号成分ｙ^（ｋ）の補正値である補正信号ｙａ^（ｋ）を生成する第２動作を行い、
前記第２動作を行った後、前記パラメータ設定手段が設定した前記パラメータに基づいて定まる前記信号推定方法を用いて、前記補正信号ｙａ^（ｋ）と、前記伝送路行列Ｈの一部であって且つ前記受信信号成分ｙ^（ｋ）及び前記送信信号成分ｘ^（ｋ）に対応する成分を含む部分行列Ｈ^{（ｋ、ｋ）}と、前記内部データｖ _ｒ ^（ｋ）及びｚ _ｒ ^（ｋ）とに基づいて、前記推定信号ｘｅ^（ｋ）を更新することで、前記推定信号ｘｅ^（ｋ）を推定し直す第３動作を行い、
前記第２及び第３動作をＲ（Ｒは、２以上の整数を示す定数）回繰り返した後、前記送信信号成分ｘ^（ｋ）がとり得る複数の信号成分候補のうち、前記推定信号ｘｅ^（ｋ）に最も近い一の信号成分候補を出力し、
前記信号推定手段は、前記第２動作をｒ＋１（ｒは、１以上且つＲ未満の整数を示す変数）回目に行う場合には、ｒ回目に行われた前記第３動作によって推定された前記推定信号ｘｅ^（１）からｘｅ^{（ｋ－１）}及びｘｅ^{（ｋ＋１）}からｘｅ^（Ｎ） に基づいて、前記補正信号ｙａ^（ｋ）を生成し、
内部データｖ_ｒ ^（ｋ）及びｚ_ｒ ^（ｋ）は、推定信号ｘｅ ^（ｋ）を推定するための値が格納され、前記推定信号ｘｅ ^（ｋ）の推定に用いられ、内部データｚ_ｒ＋１ ^（ｋ）は、前記推定信号ｘｅ ^（ｋ）及び前記内部データｖ_ｒ ^（ｋ）を用いて生成され、内部データｖ_ｒ＋１ ^（ｋ）は、前記推定信号ｘｅ ^（ｋ）及び前記内部データｚ_ｒ＋１ ^（ｋ）を用いて生成され、
前記部分行列Ｈ^{（ｋ、ｐ）} 及び前記部分行列Ｈ^{（ｋ、ｋ）}の１番目の変数は、前記受信信号成分ｙ^（ｋ）が分類された信号グループのインデックスであり、２番目の変数は、前記送信信号成分ｘ^（ｋ）が分類された信号グループのインデックスであり、前記部分行列Ｈ^{（ｋ、ｐ）}は、前記受信信号成分ｙ^（ｋ）が分類された信号グループのインデックスと前記送信信号成分ｘ^（ｋ）が分類された信号グループのインデックスとが異なる場合を表し、前記部分行列Ｈ^{（ｋ、ｋ）}は、前記受信信号成分ｙ^（ｋ）が分類された信号グループのインデックスと前記送信信号成分ｘ^（ｋ）が分類された信号グループのインデックスとが同じ場合を表す
請求項１から３のいずれか一項に記載の信号推定装置。

【請求項5】

前記複数の信号グループのうちの第ｋ（ｋは、１以上且つＮ以下の整数を示す変数であり、Ｎは、前記信号グループの数を示す２以上の定数）番目の信号グループに分類される前記受信信号成分ｙ^（ｋ）から、前記第ｋ番目の信号グループに分類される前記送信信号成分ｘ^（ｋ）の前記推定信号ｘｅ^（ｋ）を推定するために、前記信号推定手段は、
前記推定信号ｘｅ^（１）からｘｅ^（Ｎ）を夫々推定するために用いられる内部データｖ _ｒ ^（１）からｖ _ｒ ^（Ｎ）及びｚ _ｒ ^（１）からｚ _ｒ ^（Ｎ）と前記推定信号ｘｅ^（１）からｘｅ^（Ｎ）を初期化するための第１動作を行い、
前記第１動作を行った後、前記パラメータ設定手段が設定した前記パラメータに基づいて定まる前記信号推定方法を用いて、前記受信信号成分ｙ^（ｋ）と、前記送信装置と前記受信装置との間の伝送路の状態を示す伝送路行列Ｈの一部であって且つ前記受信信号成分ｙ^（ｋ）に対応する成分を含む一方で前記送信信号成分ｘ^（ｋ）に対応する成分を含まない部分行列Ｈ^{（ｋ、ｐ）}（ｐは、１以上且つＮ以下であって且つ変数ｋとは異なる整数を示す変数）と、前記推定信号ｘｅ^（１）からｘｅ^{（ｋ－１）}及びｘｅ^{（ｋ＋１）}からｘｅ^（Ｎ） とに基づいて、前記受信信号成分ｙ^（ｋ）の補正値である補正信号ｙａ^（ｋ）を生成し、且つ、前記パラメータ設定手段が設定した前記パラメータに基づいて定まる前記信号推定方法を用いて、前記補正信号ｙａ^（ｋ）と、前記伝送路行列Ｈの一部であって且つ前記受信信号成分ｙ^（ｋ）及び前記送信信号成分ｘ^（ｋ）に対応する成分を含む部分行列Ｈ^{（ｋ、ｋ）}と、前記内部データｖ _ｒ ^（ｋ）及びｚ _ｒ ^（ｋ）とに基づいて、前記推定信号ｘｅ^（ｋ）を更新することで、前記推定信号ｘｅ^（ｋ）を推定し直す所定処理を、前記変数ｋを１からＮまで更新しながらＮ回繰り返す第２動作を行い、
前記第２動作をＲ（Ｒは、２以上の整数を示す定数）回数繰り返した後、前記送信信号成分ｘ^（ｋ）がとり得る複数の信号成分候補のうち、前記推定信号ｘｅ^（ｋ）に最も近い一の信号成分候補を出力し、
前記信号推定手段は、ｒ＋１（ｒは、１以上且つＲ未満の整数を示す変数）回目の前記第２動作においてｋ回目の前記所定処理を行う場合には、ｒ回目の前記第２動作におけるｋ＋１回目からＮ回目の前記所定処理によって推定された前記推定信号ｘｅ^{（ｋ＋１）}からｘｅ^（Ｎ）及びｒ＋１回目の前記第２動作における１回目からｋ－１回目の前記所定処理によって推定された前記推定信号ｘｅ^（１）からｘｅ^{（ｋ－１）}に基づいて、前記補正信号ｙａ^（ｋ）を算出し、
内部データｖ_ｒ ^（ｋ）及びｚ_ｒ ^（ｋ）は、推定信号ｘｅ ^（ｋ）を推定するための値が格納され、前記推定信号ｘｅ ^（ｋ）の推定に用いられ、内部データｚ_ｒ＋１ ^（ｋ）は、前記推定信号ｘｅ ^（ｋ）及び前記内部データｖ_ｒ ^（ｋ）を用いて生成され、内部データｖ_ｒ＋１ ^（ｋ）は、前記推定信号ｘｅ ^（ｋ）及び前記内部データｚ_ｒ＋１ ^（ｋ）を用いて生成され、
前記部分行列Ｈ^{（ｋ、ｐ）} 及び前記部分行列Ｈ^{（ｋ、ｋ）}の１番目の変数は、前記受信信号成分ｙ^（ｋ）が分類された信号グループのインデックスであり、２番目の変数は、前記送信信号成分ｘ^（ｋ）が分類された信号グループのインデックスであり、前記部分行列Ｈ^{（ｋ、ｐ）}は、前記受信信号成分ｙ^（ｋ）が分類された信号グループのインデックスと前記送信信号成分ｘ^（ｋ）が分類された信号グループのインデックスとが異なる場合を表し、前記部分行列Ｈ^{（ｋ、ｋ）}は、前記受信信号成分ｙ^（ｋ）が分類された信号グループのインデックスと前記送信信号成分ｘ^（ｋ）が分類された信号グループのインデックスとが同じ場合を表す
請求項１から３のいずれか一項に記載の信号推定装置。

【請求項6】

前記送信アンテナは、円形に等間隔に配置されたＮ（但し、Ｎは２以上の整数を示す定数）個の前記送信アンテナ素子を含む送信アレーアンテナが同心円状にＭ（但し、Ｍは１以上の整数）個配列されているアンテナであり、
前記受信アンテナは、円形に等間隔に配置されたＮ個の前記受信アンテナ素子を含む受信アレーアンテナが同心円状にＭ個配列されているアンテナである
請求項１から３のいずれか一項に記載の信号推定装置。

【請求項7】

前記送信アンテナは、円形に等間隔に配置された前記Ｎ個の前記送信アンテナ素子を含む送信アレーアンテナが同心円状にＭ（但し、Ｍは１以上の整数）個配列されているアンテナであり、
前記受信アンテナは、円形に等間隔に配置されたＮ個の前記受信アンテナ素子を含む受信アレーアンテナが同心円状にＭ個配列されているアンテナである
請求項４又は５に記載の信号推定装置。

【請求項8】

前記送信アンテナは、円形に等間隔に配置されたＮ（但し、Ｎは２以上の整数を示す定数）個の前記送信アンテナ素子を含む送信アレーアンテナが直線状にＭ（但し、Ｍは１以上の整数）個配列されているアンテナであり、
前記受信アンテナは、円形に等間隔に配置されたＮ個の前記受信アンテナ素子を含む受信アレーアンテナが直線状にＭ個配列されているアンテナである
請求項１から３のいずれか一項に記載の信号推定装置。

【請求項9】

前記送信アンテナは、円形に等間隔に配置された前記Ｎ個の前記送信アンテナ素子を含む送信アレーアンテナが直線状にＭ（但し、Ｍは１以上の整数）個配列されているアンテナであり、
前記受信アンテナは、円形に等間隔に配置されたＮ個の前記受信アンテナ素子を含む受信アレーアンテナが直線状にＭ個配列されているアンテナである
請求項４又は５に記載の信号推定装置。

【請求項10】

前記受信装置は、前記受信処理として、前記複数の受信信号成分を、所定個数の前記受信信号成分の単位で離散フーリエ変換処理を施す変換手段を更に備え、
前記信号推定手段は、前記離散フーリエ変換処理が施された前記受信信号から前記推定信号を推定する
請求項１から９のいずれか一項に記載の信号推定装置。

【請求項11】

前記学習動作は、前記送信信号のサンプル値と前記受信信号のサンプル値とを含む学習データに基づいて、前記受信信号のサンプル値と前記信号推定方法とに基づいて推定される前記推定信号と前記送信信号のサンプル値との誤差に関する損失関数が最小になるように前記パラメータを更新する動作を含む
請求項１から１０のいずれか一項に記載の信号推定装置。

【請求項12】

複数の送信アンテナ素子を含む送信アンテナを用いて、送信信号を送信する送信装置と、
複数の受信アンテナ素子を含む受信アンテナを用いて、前記送信装置が送信した前記送信信号を受信信号として受信する受信装置と
を備える通信システムにおいて、前記受信信号から前記送信信号を推定する信号推定方法であって、
前記信号推定方法は、
前記送信アンテナ及び前記受信アンテナに関するアンテナ情報と、前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間の伝送距離に関する距離情報と、前記通信システムが用いる搬送波に関する搬送波情報と、前記送信装置で行われる信号処理及び前記受信装置で行われる受信処理に関する処理情報とを含むシステム情報に基づいて、前記受信信号に含まれ且つ前記複数の受信アンテナ素子が夫々受信した複数の受信信号成分及び前記送信信号に含まれ且つ前記複数の送信アンテナ素子が夫々送信した複数の送信信号成分を、前記受信信号成分と前記送信信号成分との間の相関の強弱に応じた複数の信号グループに分類し、
前記信号グループ毎に、信号推定方法の内容を規定するパラメータを、学習動作で学習可能な学習値及び前記学習動作に無関係な固定値のいずれかに設定し、
前記設定されたパラメータによって規定される前記信号推定方法を用いて、前記信号グループ毎に、前記受信信号から前記送信信号の推定値である推定信号を推定する
信号推定方法。

【請求項13】

コンピュータに信号推定方法を実行させるコンピュータプログラムであって、
前記信号推定方法は、
複数の送信アンテナ素子を含む送信アンテナを用いて、送信信号を送信する送信装置と、
複数の受信アンテナ素子を含む受信アンテナを用いて、前記送信装置が送信した前記送信信号を受信信号として受信する受信装置と
を備える通信システムにおいて、前記受信信号から前記送信信号を推定する信号推定方法であって、
前記信号推定方法は、
前記送信アンテナ及び前記受信アンテナに関するアンテナ情報と、前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間の伝送距離に関する距離情報と、前記通信システムが用いる搬送波に関する搬送波情報と、前記送信装置で行われる信号処理及び前記受信装置で行われる受信処理に関する処理情報とを含むシステム情報に基づいて、前記受信信号に含まれ且つ前記複数の受信アンテナ素子が夫々受信した複数の受信信号成分及び前記送信信号に含まれ且つ前記複数の送信アンテナ素子が夫々送信した複数の送信信号成分を、前記受信信号成分と前記送信信号成分との間の相関の強弱に応じた複数の信号グループに分類し、
前記信号グループ毎に、信号推定方法の内容を規定するパラメータを、学習動作で学習可能な学習値及び前記学習動作に無関係な固定値のいずれかに設定し、
前記設定されたパラメータによって規定される前記信号推定方法を用いて、前記信号グループ毎に、前記受信信号から前記送信信号の推定値である推定信号を推定する
コンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、送信装置が送信した送信信号を、受信装置が受信した受信信号に基づいて推定する信号推定装置及び信号推定方法、並びに、上述した信号推定方法を実行するためのコンピュータプログラムの技術分野に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ＯＡＭ－ＭＩＭＯ（Ｏｒｂｉｔａｌ Ａｎｇｕｌａｒ Ｍｏｍｅｎｔｕｍ－Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）伝送技術を用いて信号を送受信する通信システムの研究が進められている。ＯＡＭ－ＭＩＭＯ伝送技術は、異なるＯＡＭモードを有する複数の電波を用いて多重化した信号を、複数のアンテナ素子を有する送信装置から、複数のアンテナ素子を有する受信装置へと伝送する伝送技術である。このようなＯＡＭ－ＭＩＭＯ伝送技術を採用した通信システムの一例が、非特許文献１に記載されている。具体的には、非特許文献１には、複数のアンテナ素子を含む送信アンテナを備える送信装置と、複数のアンテナ素子を含む受信アンテナを備える受信装置との間で、異なるＯＡＭモードを有する複数の電波を用いて多重化した信号を伝送する通信システムが記載されている。

【0003】

その他、本願発明に関連する先行技術文献として、特許文献１から特許文献２及び非特許文献２があげられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第６５８３２９２号

【文献】特許第５３１７０２１号

【非特許文献】

【0005】

【文献】Ｈｉｒｏｆｕｍｉ Ｓａｓａｋｉ ｅｔ ａｌ．、“Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｏｎ Ｏｖｅｒ－１００－Ｇｂｐｓ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｗｉｔｈ ＯＡＭ－ＭＩＭＯ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ２８－ＧＨｚ Ｂａｎｄ”、２０１８ ＩＥＥＥ Ｇｌｏｂａｌ ＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＧＬＯＢＥＣＯＮ）、２０１８年１２月

【文献】Ｍａｓａｓｈｉ Ｈｉｒａｂｅ ｅｔ ａｌ．、“４０ｍＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ ＯＡＭ ｍｏｄｅ ａｎｄ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ｉｎ Ｅ－ｂａｎｄ”、２０１９ ＩＥＥＥ Ｇｌｏｂａｌ ＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＧＬＯＢＥＣＯＮ）、２０１９年１２月

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ＯＡＭ－ＭＩＭＯ伝送技術を採用した通信システムでは、送信装置が送信した送信信号を受信信号として受信した受信装置は、受信信号に基づいて送信信号を推定する。典型的には、受信装置は、送信装置と受信装置との間の伝送路の状態を示す伝送路行列（言い換えれば、チャネル行列）と、受信信号とに基づいて、送信信号を推定する。このように送信信号が推定される場合には、送信信号を精度よく推定することが望まれる。

【0007】

ここで、送信アンテナと受信アンテナとが理想的な配置態様で配置されている（つまり、複数のアンテナ素子が理想的な配置態様で配置されている）場合には、例えば、既存の信号推定方法によって、送信信号が精度よく推定可能である。尚、既存の信号推定方法の一例として、数式１に示すように、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ：Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）に基づく信号推定方法があげられる。しかしながら、現実的には、送信アンテナと受信アンテナとが常に理想的な配置態様で配置されるとは限らない。この場合、一般的な信号推定方法は、送信アンテナと受信アンテナとが理想的な配置態様で配置されていない状況を何ら考慮していないがゆえに、送信信号を精度よく推定することができるとは限らないという技術的問題を有する。

【0008】

尚、異なるＯＡＭモードを有する複数の電波を用いて多重化した信号を、単一の送信アンテナを有する送信装置から単一の受信アンテナを有する受信装置へと信号を伝送する通信システムにおいても、送信信号を精度よく推定することが望まれることに変わりはない。

【0009】

本発明は、上述した技術的問題を解決可能な信号推定装置、信号推定方法及びコンピュータプログラムを提供することを課題とする。一例として、本発明は、受信信号に基づいて送信信号を精度よく推定可能な信号推定装置、信号推定方法及びコンピュータプログラムを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

信号推定装置の一態様は、複数の送信アンテナ素子を含む送信アンテナを用いて、送信信号を送信する送信装置と、複数の受信アンテナ素子を含む受信アンテナを用いて、前記送信装置が送信した前記送信信号を受信信号として受信する受信装置とを備える通信システムにおいて、前記受信信号から前記送信信号を推定する信号推定装置であって、前記信号推定装置は、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナに関するアンテナ情報と、前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間の伝送距離に関する距離情報と、前記通信システムが用いる搬送波に関する搬送波情報と、前記送信装置で行われる信号処理及び前記受信装置で行われる受信処理に関する処理情報とを含むシステム情報に基づいて、前記受信信号に含まれ且つ前記複数の受信アンテナ素子が夫々受信した複数の受信信号成分及び前記送信信号に含まれ且つ前記複数の送信アンテナ素子が夫々送信した複数の送信信号成分を、前記受信信号成分と前記送信信号成分と相関の強弱に応じた複数の信号グループに分類し、前記信号グループ毎に、信号推定方法の内容を規定するパラメータを、学習動作で学習可能な学習値及び前記学習動作に無関係な固定値のいずれかに設定するパラメータ設定手段と、前記パラメータ設定手段が設定した前記パラメータによって規定される前記信号推定方法を用いて、前記信号グループ毎に、前記受信信号から前記送信信号の推定値である推定信号を推定する信号推定手段とを備える信号推定装置である。

【0011】

信号推定方法の一態様は、複数の送信アンテナ素子を含む送信アンテナを用いて、送信信号を送信する送信装置と、複数の受信アンテナ素子を含む受信アンテナを用いて、前記送信装置が送信した前記送信信号を受信信号として受信する受信装置とを備える通信システムにおいて、前記受信信号から前記送信信号を推定する信号推定方法であって、前記信号推定方法は、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナに関するアンテナ情報と、前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間の伝送距離に関する距離情報と、前記通信システムが用いる搬送波に関する搬送波情報と、前記送信装置で行われる信号処理及び前記受信装置で行われる受信処理に関する処理情報とを含むシステム情報に基づいて、前記受信信号に含まれ且つ前記複数の受信アンテナ素子が夫々受信した複数の受信信号成分及び前記送信信号に含まれ且つ前記複数の送信アンテナ素子が夫々送信した複数の送信信号成分を、前記受信信号成分と前記送信信号成分と相関の強弱に応じた複数の信号グループに分類し、前記信号グループ毎に、信号推定方法の内容を規定するパラメータを、学習動作で学習可能な学習値及び前記学習動作に無関係な固定値のいずれかに設定し、前記設定されたパラメータによって規定される前記信号推定方法を用いて、前記信号グループ毎に、前記受信信号から前記送信信号の推定値である推定信号を推定する信号推定方法である。

【0012】

コンピュータプログラムの一態様は、コンピュータに信号推定方法を実行させるコンピュータプログラムであって、前記信号推定方法は、複数の送信アンテナ素子を含む送信アンテナを用いて、送信信号を送信する送信装置と、複数の受信アンテナ素子を含む受信アンテナを用いて、前記送信装置が送信した前記送信信号を受信信号として受信する受信装置とを備える通信システムにおいて、前記受信信号から前記送信信号を推定する信号推定方法であって、前記信号推定方法は、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナに関するアンテナ情報と、前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間の伝送距離に関する距離情報と、前記通信システムが用いる搬送波に関する搬送波情報と、前記送信装置で行われる信号処理及び前記受信装置で行われる受信処理に関する処理情報とを含むシステム情報に基づいて、前記受信信号に含まれ且つ前記複数の受信アンテナ素子が夫々受信した複数の受信信号成分及び前記送信信号に含まれ且つ前記複数の送信アンテナ素子が夫々送信した複数の送信信号成分を、前記受信信号成分と前記送信信号成分と相関の強弱に応じた複数の信号グループに分類し、前記信号グループ毎に、信号推定方法の内容を規定するパラメータを、学習動作で学習可能な学習値及び前記学習動作に無関係な固定値のいずれかに設定し、前記設定されたパラメータによって規定される前記信号推定方法を用いて、前記信号グループ毎に、前記受信信号から前記送信信号の推定値である推定信号を推定するコンピュータプログラムである。

【発明の効果】

【0013】

上述した信号推定装置、信号推定方法及びコンピュータプログラムのそれぞれの態様によれば、受信信号に基づいて送信信号を精度よく推定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、本実施形態の通信システムの構成を示すブロック図である。

【図2】図２は、送信装置が送信する送信信号を示すベクトルである。

【図3】図３は、受信装置が受信した受信信号を示すベクトルである。

【図4】図４は、送信信号と受信信号との関係を示す。

【図5】図５は、パラメータ設定ユニットの構成を示すブロック図である。

【図6】図６は、パラメータ設定ユニットが行うパラメータ設定動作の流れを示すフローチャートである。

【図7】図７は、伝送路行列の部分行列を示す。

【図8】図８は、伝送路行列の成分を並べ替える様子を示す。

【図9】図９は、信号推定ユニットが行う信号推定動作の流れを示すフローチャートである。

【図10】図１０は、信号推定ユニットが行う信号推定動作の変形例の流れを示すフローチャートである。

【図11】図１１は、通信システムの変形例の構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照しながら、信号推定装置、信号推定方法、及び、コンピュータプログラムの実施形態が適用された通信システムＳＹＳを用いて、信号推定装置、信号推定方法、及び、コンピュータプログラムの実施形態について説明する。但し、本発明が以下に説明する実施形態に限定されることはない。

【0016】

＜１＞通信システムＳＹＳの構成
初めに、図１を参照しながら、本実施形態の通信システムＳＹＳの構成について説明する。図１は、第１実施形態の通信システムＳＹＳの構成を示すブロック図である。

【0017】

図１に示すように、通信システムＳＹＳは、送信装置１と、受信装置２とを備える。送信装置１は、伝送路３を介して送信信号ｘを受信装置２に送信する。受信装置２は、伝送路３を介して送信装置１が送信した送信信号ｘを、受信信号ｙとして受信する。伝送路３は、有線の伝送路（つまり、通信網）を含んでいてもよい。伝送路３は、無線の伝送路（つまり、通信網）を含んでいてもよい。

【0018】

送信装置１は、ＯＡＭ（Ｏｒｂｉｔａｌ Ａｎｇｕｌａｒ Ｍｏｍｅｎｔｕｍ）伝送技術を用いて送信信号ｘを送信する。ＯＡＭ伝送技術は、異なるＯＡＭモードを有する複数の電波を用いて多重化した信号を送信装置１から受信装置２へと伝送する技術である。ＯＡＭ伝送技術を用いて送信信号ｘを送信するために、送信装置１は、送信アンテナ１０と、信号処理装置１１と、記憶装置１２とを備えている。信号処理装置１１と、記憶装置１２とは、データバス１３を介して接続されていてもよい。

【0019】

送信アンテナ１０は、複数のアレーアンテナ１００を含む。図１は、複数のアレーアンテナ１００が、互いに径が異なり且つ同心円状に配置された複数の円形アレーアンテナ（ＵＣＡ：Ｕｎｉｆｏｒｍ Ｃｉｒｃｕｌａｒ Ａｒｒａｙ）である例を示している。このため、図１に示す例では、複数のアレーアンテナ１００は、アレーアンテナ１００＃１から１００＃Ｍが、中心から外側に向かってこの順に並ぶように配置される。各アレーアンテナ１００は、複数のアンテナ素子１０１を備える。以下の説明では、送信アンテナ１０は、Ｍ（但し、Ｍは１以上の整数を示す定数）個のアレーアンテナ１００（具体的には、アレーアンテナ１００＃１から１００＃Ｍ）を含むものとする。尚、送信アンテナ１０が２個以上のアレーアンテナ１００を含む（更に、後述する受信アンテナ２０が２個以上のアレーアンテナ２００を含む）場合には、ＯＡＭ伝送技術は、ＯＡＭ－ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）伝送技術と称されてもよい。図１に示す例では、各アレーアンテナ１００は、円形に且つ等間隔に配置されたＮ（但し、Ｎは２以上の整数を示す定数）個のアンテナ素子１０１（具体的には、アンテナ素子１０１＃１からアンテナ素子１０１＃Ｎ）を備えるものとする。尚、図１では、アレーアンテナ１００＃ｊ（ｊは、１以上且つＭ以下の整数を示す変数）が備えるアンテナ素子１０１＃１から１０１＃Ｎを、夫々、アンテナ素子１０１＃１（＃ｊ）から１０１＃Ｎ（＃ｊ）と表記している。

【0020】

各アレーアンテナ１００が備えるＮ個のアンテナ素子１０１には、同一周波数帯域内において異なるＯＡＭモードの電波が割り当てられる。つまり、本実施形態では、送信装置１は、Ｎ個のＯＡＭモードを用いて送信信号ｘを多重化する。この場合、各アレーアンテナ１００は、Ｎ個のアンテナ素子１０１を用いて、Ｎ個のＯＡＭモードに夫々対応するＮ個の信号セットの単位で送信信号ｘを送信可能である。但し、各アレーアンテナ１００が備える少なくとも二つのアンテナ素子１０１に、同一のＯＡＭモードの電波が割り当てられてもよい。つまり、ＯＡＭモードの数は、各アレーアンテナ１００が備えるアンテナ素子１０１の数よりも少なくてもよい。

【0021】

更に、送信アンテナ１０がＭ個のアレーアンテナ１００を備えているがゆえに、Ｎ個の送信信号セットには、Ｍ個の送信信号成分を含めることができる。このため、送信装置１は、最大でＭ×Ｎ個の送信信号成分が多重化された送信信号（つまり、送信信号系列）ｘを送信することができる。以下、アレーアンテナ１００＃ｊの第ｔ（ｔは、１以上且つＮ以下の整数を示す変数）番目のアンテナ素子１０１＃ｔ（＃ｊ）が送信する送信信号成分を、「送信信号ｘ［ｊ、ｔ］」と称する。この場合、送信信号ｘは、図２に示すベクトルで表現可能である。尚、図２中において、「送信信号ｘ［ｊ］」は、アレーアンテナ１００＃ｊが備えるＮ個のアンテナ素子１０１によって送信されるＮ個の送信信号ｘ［ｊ、１］から送信信号ｘ［ｊ、Ｎ］を含む。尚、本実施形態では、特段の説明がない場合には、「変数（例えば、この段落で言及する変数ｔ等）」及びインデックスの夫々の初期値を１に設定している。

【0022】

信号処理装置１１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）及びＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）の少なくとも一つを含んでいてもよい。信号処理装置１１は、コンピュータプログラムを読み込んでもよい。例えば、信号処理装置１１は、記憶装置１２が記憶しているコンピュータプログラムを読み込んでもよい。例えば、信号処理装置１１は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体が記憶しているコンピュータプログラムを、図示しない記録媒体読み取り装置を用いて読み込んでもよい。信号処理装置１１は、不図示の通信装置を介して、送信装置１の外部に配置される不図示の装置からコンピュータプログラムを取得してもよい（つまり、ダウンロードしてもよい又は読み込んでもよい）。信号処理装置１１は、読み込んだコンピュータプログラムを実行する。その結果、信号処理装置１１内には、送信装置１が行うべき動作を実行するための論理的な機能ブロックが実現される。具体的には、信号処理装置１１内には、送信信号ｘを送信する送信動作を実行するための論理的な機能ブロックが実現される。つまり、信号処理装置１１は、送信装置１が行うべき動作を実行するための論理的な機能ブロックを実現するためのコントローラとして機能可能である。

【0023】

図１には、送信動作を実行するために信号処理装置１１内に実現される論理的な機能ブロックの一例が示されている。図１に示すように、信号処理装置１１内には、Ｍ個の変換ユニット１１１（具体的には、変換ユニット１１１＃１から変換ユニット１１１＃Ｍ）が実現される。

【0024】

各変換ユニット１１１＃ｊは、Ｍ個のアレーアンテナ１００のうちの各変換ユニット１１１＃ｊに対応する一のアレーアンテナ１００＃ｊが送信するＮ個の送信信号ｘ［ｊ、１］からｘ［ｊ、Ｎ］に対して、前処理（信号処理）を施す。本実施形態では、各変換ユニット１１１＃ｊは、Ｎ個の送信信号ｘ［ｊ、１］からｘ［ｊ、Ｎ］に対して、逆離散フーリエ変換処理（ＩＤＦＴ：Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を施す。この場合、各変換ユニット１１１＃ｊは、Ｎ行×Ｎ行のフーリエ変換行列Ｆ_Ｎを用いて逆離散フーリエ変換処理を行う、長さＮの逆離散フーリエ変換器を含んでいてもよい。逆離散フーリエ変換処理は、Ｎ個の送信信号ｘ［ｊ、１］からｘ［ｊ、Ｎ］をＯＡＭ多重化するための処理の少なくとも一部であってもよい。つまり、信号処理装置１１は、Ｍ×Ｎ個の送信信号ｘ［１、１］からｘ［Ｍ、Ｎ］を含む送信信号ｘを、夫々がＮ個の送信信号ｘ［ｊ、１］からｘ［ｊ、Ｎ］を含むＭ個の信号系列ｘ［ｊ］に分割し、Ｍ個の信号系列ｘ［ｊ］の夫々に対して逆離散フーリエ変換処理を行うことで、送信信号ｘをＯＡＭ多重化してもよい。逆離散フーリエ変換処理が施されたＮ個の送信信号ｘ［ｊ、１］からｘ［ｊ、Ｎ］は、対応するアレーアンテナ１００＃ｊによって、受信装置２に対して送信される。尚、以下の説明では、逆離散フーリエ変換処理が施されたＮ個の送信信号ｘ［ｊ、１］からｘ［ｊ、Ｎ］を、「送信信号ｘ’［ｊ、１］からｘ’［ｊ、Ｎ］」と表記することで、逆離散フーリエ変換処理が施される前のＮ個の送信信号ｘ［ｊ、１］からｘ［ｊ、Ｎ］と区別する。

【0025】

記憶装置１２は、所望のデータを記憶可能である。例えば、記憶装置１２は、信号処理装置１１が実行するコンピュータプログラムを一時的に記憶していてもよい。記憶装置１２は、信号処理装置１１がコンピュータプログラムを実行している際に信号処理装置１１が一時的に使用するデータを一時的に記憶してもよい。記憶装置１２は、送信装置１が長期的に保存するデータを記憶してもよい。尚、記憶装置１２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ハードディスク装置、光磁気ディスク装置、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）及びディスクアレイ装置のうちの少なくとも一つを含んでいてもよい。

【0026】

続いて、受信装置２は、受信アンテナ２０と、信号処理装置２１と、記憶装置２２とを備えている。信号処理装置２１と、記憶装置２２とは、データバス２３を介して接続されていてもよい。

【0027】

受信アンテナ２０は、ＯＡＭ伝送技術を用いて送信された送信信号ｘを受信信号ｙとして受信するためのアンテナである。本実施形態では、受信アンテナ２０は、複数のアレーアンテナ２００を含む。図１は、複数のアレーアンテナ２００が、互いに径が異なり且つ同心円状に配置された複数の円形アレーアンテナ（ＵＣＡ：Ｕｎｉｆｏｒｍ Ｃｉｒｃｕｌａｒ Ａｒｒａｙ）である例を示している。このため、図１に示す例では、複数のアレーアンテナ２００は、アレーアンテナ２００＃１から２００＃Ｍが、中心から外側に向かってこの順に並ぶように配置される。以下の説明では、受信アンテナ２０が、Ｍ個のアレーアンテナ２００（具体的には、アレーアンテナ２００＃１から２００＃Ｍ）を含む例について説明する。つまり、以下の説明では、受信アンテナ２０が備えるアレーアンテナ２００の数が、送信アンテナ１０が備えるアレーアンテナ１００の数と同じになる例について説明する。但し、アレーアンテナ２００の数は、送信アンテナ１０が備えるアレーアンテナ１００の数と異なっていてもよい。各アレーアンテナ２００は、複数のアンテナ素子２０１を備える。図１に示す例では、各アレーアンテナ２００は、円形に且つ等間隔に配置されたＮ個のアンテナ素子２０１（具体的には、アンテナ素子２０１＃１からアンテナ素子２０１＃Ｎ）を備える。つまり、以下の説明では、アレーアンテナ２００が備えるアンテナ素子２０１の数が、アレーアンテナ１００が備えるアンテナ素子１０１の数と同じになる例について説明する。但し、アレーアンテナ２００が備えるアンテナ素子２０１の数が、アレーアンテナ１００が備えるアンテナ素子１０１の数と異なっていてもよい。尚、図１では、アレーアンテナ２００＃ｉ（ｉは、１以上且つＭ以下の整数を示す変数）が備えるアンテナ素子２０１＃１から２０１＃Ｎを、夫々、アンテナ素子２０１＃１（＃ｉ）から２０１＃Ｎ（＃ｉ）と表記している。

【0028】

上述したように、送信装置１は、最大でＭ×Ｎ個の送信信号成分が多重化された送信信号（つまり、送信信号系列）ｘを送信する。このため、受信装置２は、最大でＭ×Ｎ個の送信信号成分が多重化された送信信号ｘを、受信信号ｙとして受信する。この場合、受信信号ｙは、最大でＭ×Ｎ個の受信信号成分が多重化された信号となる。以下、アレーアンテナ２００＃ｉの第ｓ（ｓは、１以上且つＮ以下の整数を示す変数）番目のアンテナ素子２０１＃ｓ（＃ｉ）が受信する受信信号成分を、「受信信号ｙ［ｉ、ｓ］」と称する。例えば、アレーアンテナ２００＃ｉは、Ｎ個のアンテナ素子２０１＃１（＃ｉ）から２０１＃Ｎ（＃ｉ）を用いて、アレーアンテナ２００＃ｉに対応する一のアレーアンテナ１００＃ｉが送信したＮ個の送信信号ｘ’［ｉ、１］からｘ’［ｉ、Ｎ］を、受信信号ｙ［ｉ、１］からｙ［ｉ、Ｎ］として受信してもよい。典型的には、アレーアンテナ２００＃ｉが備えるアンテナ素子２０１＃ｓ（＃ｉ）は、アレーアンテナ１００＃ｉが備えるアンテナ素子１０１＃ｓ（＃ｉ）が送信した送信信号ｘ’［ｉ、ｓ］を、受信信号ｙ［ｉ、ｓ］として受信してもよい。このため、受信信号ｙは、図３に示すベクトルで表現可能である。尚、図３中において、「受信信号ｙ［ｉ］」は、アレーアンテナ２００＃ｉが備えるＮ個のアンテナ素子２０１によって受信されるＮ個の受信信号ｙ［ｉ、１］から受信信号ｙ［ｉ、Ｎ］を含む。

【0029】

信号処理装置２１は、ＣＰＵ、ＧＰＵ及びＦＰＧＡの少なくとも一つを含んでいてもよい。信号処理装置２１は、コンピュータプログラムを読み込む。例えば、信号処理装置２１は、記憶装置２２が記憶しているコンピュータプログラムを読み込んでもよい。例えば、信号処理装置２１は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体が記憶しているコンピュータプログラムを、図示しない記録媒体読み取り装置を用いて読み込んでもよい。信号処理装置２１は、不図示の通信装置を介して、受信装置２の外部に配置される不図示の装置からコンピュータプログラムを取得してもよい（つまり、ダウンロードしてもよい又は読み込んでもよい）。信号処理装置２１は、読み込んだコンピュータプログラムを実行する。その結果、信号処理装置２１内には、受信装置２が行うべき動作を実行するための論理的な機能ブロックが実現される。具体的には、信号処理装置２１内には、受信信号ｙを受信する受信動作を実行するための論理的な機能ブロックが実現される。つまり、信号処理装置２１は、受信装置２が行うべき動作を実行するための論理的な機能ブロックを実現するためのコントローラとして機能可能である。

【0030】

図１には、受信動作を実行するために信号処理装置２１内に実現される論理的な機能ブロックの一例が示されている。図１に示すように、信号処理装置２１内には、Ｍ個の変換ユニット２１１（具体的には、変換ユニット２１１＃１から変換ユニット２１１＃Ｍ）と、信号推定ユニット２１２と、パラメータ設定ユニット２１３とが実現される。

【0031】

各変換ユニット２１１＃ｉは、Ｍ個のアレーアンテナ２００のうちの各変換ユニット２１１＃ｉに対応する一のアレーアンテナ２００＃ｉが受信したＮ個の受信信号ｙ［ｉ、１］からｙ［ｉ、Ｎ］に対して、前処理（信号処理）を施す。本実施形態では、各変換ユニット２１１＃ｉは、Ｎ個の受信信号ｙ［ｉ、１］からｙ［ｉ、Ｎ］に対して、離散フーリエ変換処理（ＤＦＴ：Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を施す。この場合、各変換ユニット２１１＃ｉは、Ｎ行×Ｎ行のフーリエ変換行列Ｆ_Ｎを用いて離散フーリエ変換処理を行う、長さＮの離散フーリエ変換器を含んでいてもよい。離散フーリエ変換処理は、ＯＡＭ多重化されたＮ個の受信信号ｙ［ｉ、１］からｙ［ｉ、Ｎ］を分離するための処理の少なくとも一部を構成していてもよい。つまり、信号処理装置２１は、Ｍ×Ｎ個の受信信号ｙ［１、１］からｙ［Ｍ、Ｎ］を含む受信信号ｙを、夫々がＮ個の受信信号ｙ［ｉ、１］から受信信号ｙ［ｉ、Ｎ］を含むＭ個の信号系列に分割し、Ｍ個の信号系列の夫々に対して離散フーリエ変換処理を行う。言い換えれば、信号処理装置２１は、Ｍ×Ｎ個の受信信号ｙ［１、１］からｙ［ｉ、Ｎ］を含む受信信号ｙに対して、夫々がＮ個の受信信号ｙ［ｉ、１］からｙ［ｉ、Ｎ］を含むＭ個の信号系列の単位で離散フーリエ変換処理を行う。フーリエ変換処理が施された受信信号ｙ（つまり、フーリエ変換処理が施されたＭ×Ｎ個の受信信号ｙ［１、１］から受信信号ｙ［Ｍ、Ｎ］を含む受信信号ｙ）は、信号推定ユニット２１２に出力される。尚、以下の説明では、特段の表記がない場合には、「受信信号ｙ（受信信号ｙ［ｉ、ｓ］及び受信信号ｙ［ｉ］を含む）は、フーリエ変換処理が施された受信信号を意味するものとする。

【0032】

信号推定ユニット２１２は、Ｍ個の変換ユニット２１１から出力されるＭ×Ｎ個の受信信号ｙ［１、１］から受信信号ｙ［Ｍ、Ｎ］を含む受信信号ｙに基づいて、送信信号ｘを推定する。具体的には、信号推定ユニット２１２は、受信信号ｙに基づいて、送信信号ｘが含むＭ×Ｎ個の送信信号ｘ［１、１］から送信信号ｘ［Ｍ、Ｎ］の推定値であるＭ×Ｎ個の推定信号ｘ＿ｅｓｔｉｍａｔｅ［１、１］から推定信号ｘ＿ｅｓｔｉｍａｔｅ［Ｍ、Ｎ］を推定する。つまり、信号推定ユニット２１２は、受信信号ｙに基づいて、Ｍ×Ｎ個の推定信号ｘ＿ｅｓｔｉｍａｔｅ［１、１］から推定信号ｘ＿ｅｓｔｉｍａｔｅ［Ｍ、Ｎ］を含む推定信号ｘ＿ｅｓｔｉｍａｔｅを推定する。信号推定ユニット２１２は、受信信号ｙに基づいて、送信信号ｘに含まれる送信信号ｘ［ｊ］の推定値である推定信号ｘ＿ｅｓｔｉｍａｔｅ［ｊ］を含む推定信号ｘ＿ｅｓｔｉｍａｔｅを推定する。信号推定ユニット２１２は、受信信号ｙに基づいて、送信信号ｘ［ｊ］に含まれるＮ個の送信信号ｘ［ｊ、１］からｘ［ｊ、Ｎ］の推定値であるＮ個の推定信号ｘ＿ｅｓｔｉｍａｔｅ［ｊ、１］からｘ＿ｅｓｔｉｍａｔｅ［ｊ、Ｎ］を含む推定信号ｘ＿ｅｓｔｉｍａｔｅを推定する。尚、以下では、説明の簡略化のために、「推定信号ｘ＿ｅｓｔｉｍａｔｅ」を、「推定信号ｘｅ」と表記する。

【0033】

ここで、送信信号ｘと受信信号ｙとの関係は、図４に示す関係となる。図４に示すように、受信信号ｙは、理論上（言い換えれば、理想的には）、送信信号ｘと伝送路行列Ｈとの乗算値に対して雑音ｎを加算することで得られる信号に一致する。伝送路行列Ｈは、送信アンテナ１０と受信アンテナ２０との間の伝送路３の状態（典型的には、伝送状態）を示すチャネル行列である。伝送路行列Ｈは、Ｎ行×Ｎ行の部分行列Ｈ［ｉ、ｊ］を（ｉ、ｊ）成分として有するＭＮ行×ＭＮ列のブロック行列である。部分行列Ｈ［ｉ、ｊ］は、送信アンテナ１０のアレーアンテナ１００＃ｊと受信アンテナ２０のアレーアンテナ２００＃ｉとの伝送路３の状態を示す。また、図４中の「ｎ［ｊ］」は、伝送路３においてアレーアンテナ２００＃ｊが受信する信号に生ずる雑音（例えば、白色雑音）を成分とするベクトルを示している。

【0034】

受信信号ｙに基づいて送信信号ｘを推定するための信号推定方法の他の一例として、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ：Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）に基づく信号推定方法があげられる。最小平均二乗誤差に基づく信号推定方法は、数式１を用いて、送信信号ｘを推定する信号推定方法である。尚、数式１中の「Ｈ†」は、伝送路行列Ｈの共役転置行列を示している。数式１中の「σ［ｉ］」は、受信信号ｙ［ｉ］に含まれるＮ個の受信信号ｙ［ｉ、１］からｙ［ｉ、Ｎ］における信号対雑音電力比（ＳＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）を夫々表すＮ個のパラメータ「σ［ｉ、１］、σ［ｉ、２］・・・、σ［ｉ、Ｎ］」を含むベクトルを示している。数式１中の「Ｄ（σ［１］、σ［２］・・・、σ［Ｎ］）」は、Ｍ×Ｎ個の信号対雑音電力比を表すパラメータ「σ［１］、σ［２］・・・、σ［Ｎ］」を対角成分とするＭＮ行×ＭＮ列の対角行列を示している。

【0035】

【数1】

【0036】

ここで、送信アンテナ１０と受信アンテナ２０とが理想的な配置態様で配置され、且つ、複数のアンテナ素子１０１及び複数のアンテナ素子２０１が理想的な配置態様で配置されている場合には、最小平均二乗誤差に基づく信号推定方法によって、受信信号ｙから送信信号ｘが精度よく推定可能である。尚、理想的な配置態様の一例として、送信アンテナ１０と受信アンテナ２０とが軸対称となるように（つまり、同軸となるように）配置される配置態様があげられる。

【0037】

しかしながら、現実的には、送信アンテナ１０と受信アンテナ２０とが常に理想的な配置態様で配置されるとは限らない。例えば、風雨に起因して送信アンテナ１０と受信アンテナ２０との少なくとも一部の配置位置がずれることで、送信アンテナ１０と受信アンテナ２０とが常に軸対称とならない可能性がある。この場合、一般的な信号推定方法は、送信アンテナ１０と受信アンテナ２０とが常に理想的な配置態様で配置されていない状況を考慮していないがゆえに、送信信号ｘを精度よく推定することができるとは限らない。

【0038】

そこで、本実施形態では、信号推定ユニット２１２は、送信信号ｘを推定するために、以下に提案する新たな信号推定方法を採用する。具体的には、信号推定ユニット２１２は、パラメータ設定ユニット２１３が設定したパラメータによって内容が規定される（言い換えれば、内容が変更可能な）信号推定方法を用いて、送信信号ｘを推定する。特に、以下の説明では、信号推定ユニット２１２は、パラメータ設定ユニット２１３が設定したパラメータを係数として含む演算式（つまり、数式）によって内容が規定される信号推定方法を用いて、送信信号ｘを推定する。パラメータ設定ユニット２１３が設定するパラメータは、後に詳述するように、必要に応じて、学習動作によって学習される。その結果、信号推定ユニット２１２は、送信アンテナ１０と受信アンテナ２０とが常に理想的な配置態様で配置されていない場合においても、最小平均二乗誤差に基づく信号推定方法と比較して、送信信号ｘを精度よく推定することができる。

【0039】

パラメータ設定ユニット２１３は、信号推定ユニット２１２が推定信号ｘｅを推定するために用いる信号推定方法の内容（本実施形態では、演算式の内容）を規定するパラメータを設定する。本実施形態では、パラメータ設定ユニット２１３が四種類のパラメータを設定する例について説明する。つまり、本実施形態では、信号推定ユニット２１２が推定信号ｘｅを推定するために用いる信号推定方法の内容が、四種類のパラメータによって規定される例について説明する。言い換えれば、本実施形態では、信号推定ユニット２１２が推定信号ｘｅを推定するために用いる信号推定方法の内容が、四種類のパラメータによって変更可能である例について説明する。具体的には、パラメータ設定ユニット２１３は、四種類のパラメータとして、パラメータβ、パラメータρ、パラメータτ及びパラメータηを設定する。パラメータβは、Ｎ×Ｒ（Ｒは、１以上の整数を示す定数）個のパラメータβ_１ ^（１）からβ_Ｒ ^（Ｎ）を含む。尚、以下の説明では、Ｎ×Ｒ個のパラメータβ_１ ^（１）からβ_Ｒ ^（Ｎ）を、適宜、変数ｋ及び変数ｒを用いて“パラメータβ_ｒ ^（ｋ）”と表記する。各パラメータβ_ｒ ^（ｋ）は、例えば、Ｍ次元のベクトル成分を含むベクトルである。変数ｋは、１以上且つＮ以下の整数を示す。変数ｒは、１以上且つＲ以下の整数を示す。また、パラメータρは、Ｎ×Ｒ個のパラメータρ_１ ^（１）からρ_Ｒ ^（Ｎ）を含む。尚、以下の説明では、Ｎ×Ｒ個のパラメータρ_１ ^（１）からρ_Ｒ ^（Ｎ）を、適宜、変数ｋ及び変数ｒを用いて“パラメータρ_ｒ ^（ｋ）”と表記する。各パラメータρ_ｒ ^（ｋ）は、例えば、Ｍ次元のベクトル成分を含むベクトルである。また、パラメータτは、Ｎ×Ｒ個のパラメータτ_１ ^（１）からτ_Ｒ ^（Ｎ）を含む。尚、以下の説明では、Ｎ×Ｒ個のパラメータτ_１ ^（１）からτ_Ｒ ^（Ｎ）を、適宜、変数ｋ及び変数ｒを用いて“パラメータτ_ｒ ^（ｋ）”と表記する。各パラメータτ_ｒ ^（ｋ）は、例えば、Ｍ次元のベクトル成分を含むベクトルである。また、パラメータηは、Ｎ×Ｒ個のパラメータη_１ ^（１）からη_Ｒ ^（Ｎ）を含む。尚、以下の説明では、Ｎ×Ｒ個のパラメータη_１ ^（１）からη_Ｒ ^（Ｎ）を、適宜、変数ｋ及び変数ｒを用いて“パラメータη_ｒ ^（ｋ）”と表記する。各パラメータη_ｒ ^（ｋ）は、例えば、Ｍ次元のベクトル成分を含むベクトルである。

【0040】

このようなパラメータ設定ユニット２１３の構成が図５に示されている。図５に示すように、パラメータ設定ユニット２１３は、伝送路モデル生成部２１３１と、信号分類部２１３２と、通信容量算出部２１３３と、パラメータ設定部２１３４とを備える。尚、パラメータ設定ユニット２１３は、伝送路モデル生成部２１３１と、信号分類部２１３２と、通信容量算出部２１３３と、パラメータ設定部２１３４との動作については、後に詳述するため、ここでの説明を省略する。

【0041】

記憶装置２２は、所望のデータを記憶可能である。例えば、記憶装置２２は、信号処理装置２１が実行するコンピュータプログラムを一時的に記憶していてもよい。記憶装置２２は、信号処理装置２１がコンピュータプログラムを実行している際に信号処理装置２１が一時的に使用するデータを一時的に記憶してもよい。記憶装置２２は、受信装置２が長期的に保存するデータを記憶してもよい。尚、記憶装置２２は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク装置、光磁気ディスク装置、ＳＳＤ及びディスクアレイ装置のうちの少なくとも一つを含んでいてもよい。

【0042】

＜２＞通信システムＳＹＳの動作
続いて、通信システムＳＹＳの動作について説明する。上述したように、通信システムＳＹＳは、主として信号推定ユニット２１２を用いて、受信信号ｙから推定信号ｘｅを推定するための信号推定動作を行う。更には、通信システムＳＹＳは、主としてパラメータ設定ユニット２１３を用いて、信号推定ユニット２１２が受信信号ｙから推定信号ｘｅを推定するために用いる信号推定方法の内容を規定するパラメータβ、ρ、τ及びηを設定するためのパラメータ設定動作を行う。このため、以下では、パラメータ設定動作と、信号推定動作とについて順に説明する。

【0043】

＜３－１＞パラメータ設定ユニット２１３が行うパラメータ設定動作
初めに、図６を参照しながら、パラメータ設定ユニット２１３が行うパラメータ設定動作について説明する。図６は、パラメータ設定ユニット２１３が行うパラメータ設定動作の流れを示すフローチャートである。

【0044】

図６に示すように、まず、伝送路モデル生成部２１３１は、システム情報を取得する（ステップＳ１０）。システム情報は、通信システムＳＹＳの基本的な情報を含む。例えば、システム情報は、送信アンテナ１０及び受信アンテナ２０に関するアンテナ情報を含んでいてもよい。アンテナ情報は、送信アンテナ１０が備えるアレーアンテナ１００の数（本実施形態では、上述した定数Ｍ）及びアレーアンテナ１００が備えるアンテナ素子１０１の数（本実施形態では、上述した定数Ｎ）に関する情報を含んでいてもよい。アンテナ情報は、受信アンテナ２０が備えるアレーアンテナ２００の数（本実施形態では、上述した定数Ｍ）及びアレーアンテナ２００が備えるアンテナ素子２０１の数（本実施形態では、上述した定数Ｎ）に関する情報を含んでいてもよい。システム情報は、送信アンテナ１０と受信アンテナ２０との間の伝送距離（つまり、伝送路３の距離）に関する距離情報を含んでいてもよい。距離情報は、送信アンテナ１０が備えるＭ×Ｎ個のアンテナ素子１０１と受信アンテナ２０が備えるＭ×Ｎ個のアンテナ素子２０１との間に夫々確保されるＭＮ×ＭＮ個の伝送経路の距離に関する情報を含んでいてもよい。尚、送信アンテナ１０と受信アンテナ２０との間の伝送距離が一意に決まると、送信アンテナ１０と受信アンテナ２０との相対的な位置関係（つまり、配置態様）が一様に決まる。このため、距離情報は、送信アンテナ１０と受信アンテナ２０との相対的な位置関係（つまり、配置態様）に関する情報であるとみなしてもよい。システム情報は、通信システムＳＹＳが用いる搬送波に関する搬送波情報を含んでいてもよい。搬送波情報は、搬送波の周波数及び波長の少なくとも一つに関する情報を含んでいてもよい。システム情報は、送信装置１で行われる信号処理及び受信装置で行われる受信処理に関する処理情報を含んでいてもよい。上述したように、送信装置１は、逆離散フーリエ変換処理を行う。このため、処理情報は、逆離散フーリエ変換処理に関する情報を含んでいてもよい。逆離散フーリエ変換処理に関する情報は、上述したＮ行×Ｎ列のフーリエ変換行列Ｆ_Ｎに関する情報を含んでいてもよい。上述したように、受信装置２は、離散フーリエ変換処理を行う。このため、処理情報は、離散フーリエ変換処理に関する情報を含んでいてもよい。離散フーリエ変換処理に関する情報は、上述したＮ行×Ｎ列のフーリエ変換行列Ｆ_Ｎに関する情報を含んでいてもよい。

【0045】

その後、伝送路モデル生成部２１３１は、ステップＳ１０で取得したシステム情報に基づいて、伝送路行列Ｈを生成する（ステップＳ１１）。伝送路モデル生成部２１３１は、伝送路３の実際の状態を示す伝送路行列Ｈ（典型的には、伝送路３の状態の実測値に基づいて生成される伝送路行列Ｈ）に代えて、システム情報から導出される伝送路３の理論的な状態を示す伝送路行列Ｈを生成する。このため、伝送路モデル生成部２１３１は、伝送路行列Ｈの理論値、推定値又は近似値を算出しているとみなしてもよい。

【0046】

伝送路行列Ｈは、上述した図４に示すように、送信アンテナ１０のアレーアンテナ１００＃ｊと受信アンテナ２０のアレーアンテナ２００＃ｉとの伝送路３の状態を示す部分行列Ｈ［ｉ、ｊ］を（ｉ、ｊ）成分として有する。部分行列Ｈ［ｉ、ｊ］は、図７に示すように、フーリエ変換行列Ｆ_Ｎと、成分ｈ［ｉ、ｊ］_ｓ、ｔを第ｓ行第ｔ列の成分として有するＮ行×Ｎ列の行列と、フーリエ変換行列Ｆ_Ｎの逆行列とを乗算することで得られる行列に相当する。成分ｈ［ｉ、ｊ］_ｓ、ｔは、アレーアンテナ１００＃ｊとアレーアンテナ２００＃ｉとの間の電波伝搬利得（より具体的には、アンテナ素子１０１＃ｔ（＃ｊ）とアンテナ素子２０１＃ｓ（＃ｉ）との間の電波伝搬利得）に相当する。このため、部分行列Ｈ［ｉ、ｊ］の第ｓ行第ｔ列の成分は、成分ｈ［ｉ、ｊ］_ｓ、ｔに依存した成分となり、典型的には、アレーアンテナ１００＃ｊのアンテナ素子１０１＃ｔ（＃ｊ）とアレーアンテナ２００＃ｉのアンテナ素子２０１＃ｓ（＃ｉ）との間における伝送路３の状態を示す。成分ｈ［ｉ、ｊ］_ｓ、ｔは、数式２を用いて算出可能である。尚、数式２におけるＧは、電波伝搬以外の要因に応じてあらかじめ定められている定数である。数式２におけるｄ（ｉ、ｊ；ｓ、ｔ）は、アレーアンテナ１００＃ｊのｔ番目のアンテナ素子１０１＃ｔ（＃ｊ）とアレーアンテナ２００＃ｉのｓ番目のアンテナ素子２０１＃ｓ（＃ｉ）との間の伝送距離を示す。数式２におけるλは、通信システムＳＹＳが用いる搬送波の波長を示す。また、数式２における「ｅｘｐ」は、ネイピア数を底とする指数関数を示す。

【0047】

【数2】

【0048】

このため、伝送路行列Ｈを生成するために、伝送路モデル生成部２１３１は、システム情報が示す距離情報（つまり、伝送距離ｄ（ｉ、ｊ；ｓ、ｔ））と、システム情報が示す搬送波情報（つまり、波長λ）と、数式２とを用いて、Ｎ×Ｎ個の成分ｈ［ｉ、ｊ］_ｓ、ｔを算出する。その後、伝送路モデル生成部２１３１は、システム情報が示す処理情報（つまり、フーリエ変換行列Ｆ_Ｎ）と、算出したＮ×Ｎ個の成分ｈ［ｉ、ｊ］_ｓ、ｔとを用いて、部分行列［ｉ、ｊ］を生成する。その後、伝送路モデル生成部２１３１は、変数ｉを１からＭの間で変更し且つ変数ｊを１からＭの間で変更しながら同様の動作を繰り返すことで、部分行列Ｈ［１、１］からＨ［Ｍ、Ｍ］を生成する。その結果、伝送路行列Ｈが生成される。この際、伝送路モデル生成部２１３１は、システム情報が示すアンテナ情報（つまり、アレーアンテナ１００及び２００、並びに、アンテナ素子１０１及び２０１の数）に基づいて、部分行列Ｈ［ｉ、ｊ］及び伝送路行列Ｈの夫々の行数及び列数を決定してもよい。

【0049】

再び図６において、その後、信号分類部２１３２は、ステップＳ１１で生成された伝送路行列Ｈに基づいて、送信信号ｘに含まれるＭ×Ｎ個の送信信号ｘ［１、１］からｘ［Ｍ、Ｎ］を、複数の信号グループＸ（つまり、送信信号ｘ［１、１］からｘ［Ｍ、Ｎ］のうちの少なくとも二つによって構成されるとみなされるグループ）に分類する（ステップＳ１２）。本実施形態では、信号分類部２１３２は、Ｍ×Ｎ個の送信信号ｘ［１、１］からｘ［Ｍ、Ｎ］を、Ｎ個の信号グループＸ^（１）からＸ^（Ｎ）に分類する。また、信号分類部２１３２は、ステップＳ１１で生成された伝送路行列Ｈに基づいて、受信信号ｙに含まれるＭ×Ｎ個の受信信号ｙ［１、１］からｙ［Ｍ、Ｎ］を、複数の信号グループＹ（つまり、受信信号ｙ［１、１］からｙ［Ｍ、Ｎ］のうちの少なくとも二つによって構成されるとみなされるグループ）に分類する（ステップＳ１２）。本実施形態では、信号分類部２１３２は、Ｍ×Ｎ個の受信信号ｙ［１、１］からｙ［Ｍ、Ｎ］を、Ｎ個の信号グループＹ^（１）からＹ^（Ｎ）に分類する。

【0050】

信号分類部２１３２は、同じインデックスを有する信号グループＹ^（ｋ）及び信号グループＸ^（ｋ）に夫々分類された受信信号成分と送信信号成分との相関が、信号グループＹ^（ｋ）に分類された受信信号成分と信号グループＸ^（１）からＸ^{（ｋ－１）}及びＸ^{（ｋ＋１）}からＸ^（Ｎ）に分類された送信信号成分との相関よりも強いという分類基準を満たすように、送信信号ｘ及び受信信号ｙを分類する。つまり、信号分類部２１３２は、送信信号ｘ及び受信信号ｙを、受信信号ｙと送信信号ｘとの相関（つまり、受信信号ｙに含まれるＭ×Ｎ個の受信信号ｙ［１、１］からｙ［Ｍ、Ｎ］と送信信号ｘに含まれるＭ×Ｎ個の送信信号ｘ［１、１］からｘ［Ｍ、Ｎ］との相関）の強弱に応じた複数の信号グループに分類する。

【0051】

本実施形態では、「受信信号成分と第１の送信信号成分との相関が、受信信号成分と第２の送信信号成分との相関よりも強い」状態は、受信信号成分に対して第１の送信信号成分が与える影響が、受信信号成分に対して第２の送信信号成分が与える影響よりも大きくなる状態を含んでいてもよい。「受信信号成分と第１の送信信号成分との相関が、受信信号成分と第２の送信信号成分との相関よりも強い」状態は、第１の送信信号成分が所定量だけ変化した場合における受信信号成分の変化量が、第２の送信信号成分が同じ所定量だけ変化した場合における受信信号成分の変化量よりも大きい状態を含んでいてもよい。

【0052】

本実施形態では、信号分類部２１３２は、伝送路行列Ｈの各成分の絶対値の大きさを、各成分に対応する一の送信信号成分と一の受信信号成分との間の相関の強さとして用いる。具体的には、伝送路行列Ｈを構成する部分行列Ｈ［ｉ、ｊ］の第ｓ行第ｔ列の成分は、送信アンテナ１０のアレーアンテナ１００＃ｊのｔ番目のアンテナ素子１０１＃ｔ（＃ｊ）と受信アンテナ２０のアレーアンテナ２００＃ｉのｓ番目のアンテナ素子２０１＃ｓ（＃ｉ）との間の伝送路３の状態を示す。このため、部分行列Ｈ［ｉ、ｊ］の第ｓ行第ｔ列の成分の絶対値の大きさは、アレーアンテナ１００＃ｊのｔ番目のアンテナ素子１０１＃ｔ（＃ｊ）が送信する送信信号ｘ［ｊ、ｔ］とアレーアンテナ２００＃ｉのｓ番目のアンテナ素子２０１＃ｓ（＃ｉ）が受信する受信信号ｙ［ｉ、ｓ］との相関の強さを示している。従って、信号分類部２１３２は、絶対値が相対的に大きい伝送路行列Ｈの成分に対応する送信信号成分と受信信号成分が同じインデックスの信号グループ（つまり、信号グループＸ^（ｋ）及び信号グループＹ^（ｋ））に分類されるように、送信信号ｘ及び受信信号ｙを分類する。

【0053】

送信信号ｘ及び受信信号ｙを分類するために、信号分類部２１３２は、ステップＳ１１で生成された伝送路行列Ｈに含まれるＭＮ×ＭＮ個の成分の順序を入れ替える。具体的には、信号分類部２１３２は、図８に示すように、伝送路行列Ｈがブロック対角行列となるように、伝送路行列Ｈに含まれるＭＮ×ＭＮ個の成分の順序を入れ替える。ブロック対角行列は、対角ブロック成分以外の成分の絶対値が、対角ブロック成分の絶対値よりも小さくなる行列であってもよい。典型的には、ブロック対角行列は、対角ブロック成分以外の成分がゼロになる行列であってもよい。具体的には、図８の下方に示すように、ＭＮ×ＭＮ個の成分の順序が入れ替えられた伝送路行列Ｈが、Ｍ行×Ｍ列の部分行列Ｈ^{（ｋ、ｍ）}を（ｋ、ｍ）成分（但し、ｍは、１以上且つＮ以下の整数を示す変数）として有するＭＮ行×ＭＮ列のブロック行列であるとみなすと、伝送路行列Ｈは、ｋ＝ｍが満たされる場合に部分行列Ｈ^{（ｋ、ｍ）}が零行列にならない一方でｋ≠ｍが満たされる場合に部分行列Ｈ^{（ｋ、ｍ）}が零行列になるという条件を満たすブロック対角行列となる。或いは、伝送路行列Ｈは、ｋ＝ｍが満たされる場合の部分行列Ｈ^{（ｋ、ｍ）}のノルム（つまり、成分の絶対値の和）が、ｋ≠ｍが満たされる場合の部分行列Ｈ^{（ｋ、ｍ）}のノルムよりも大きくなるという条件を満たすブロック対角行列となっていてもよい。図８の最下部は、ｋ≠ｍが満たされる場合に部分行列Ｈ^{（ｋ、ｍ）}が零行列になる例を示しているが、ｋ≠ｍが満たされる場合であっても部分行列Ｈ^{（ｋ、ｍ）}が零行列にならなくてもよい。尚、以降の説明では、特段の表記がない場合は、伝送路行列Ｈは、ブロック対角行列となるように成分の順序が入れ替えられた行列を意味するものとする。

【0054】

信号分類部２１３２は、更に、伝送路行列Ｈの成分の順序の入れ替えに合わせて、送信信号ｘと受信信号ｙとの関係を示す行列演算式（図８の上部参照）上で、Ｍ×Ｎ個の送信信号ｘ［１、１］からｘ［Ｍ、Ｎ］及びＭ×Ｎ個の受信信号ｙ［１、１］からｙ［Ｍ、Ｎ］の夫々の順番を入れ替える。具体的には、信号分類部２１３２は、Ｍ×Ｎ個の送信信号ｘ［１、１］からｘ［Ｍ、Ｎ］とＭ×Ｎ個の受信信号ｙ［１、１］からｙ［Ｍ、Ｎ］との間の関係が伝送路行列Ｈの成分の順序の入れ替えに起因して変わることがないように、Ｍ×Ｎ個の送信信号ｘ［１、１］からｘ［Ｍ、Ｎ］の順番とＭ×Ｎ個の受信信号ｙ［１、１］からｙ［Ｍ、Ｎ］の順番とを入れ替える。その結果、送信信号ｘと受信信号ｙとの関係は、図４に示す関係（つまり、ＭＮ×ＭＮ個の成分の順序を入れ替える前の関係）から、図８の下部に示す関係（つまり、ＭＮ×ＭＮ個の成分の順序を入れ替えた後の関係）へと変わる。

【0055】

その後、信号分類部２１３２は、送信信号成分の順序が入れ替えられた送信信号ｘを、夫々が連続するＭ個の送信信号成分を含むＮ個の送信信号ｘ^（１）からｘ^（Ｎ）に分割する。同様に、信号分類部２１３２は、受信信号成分の順序が入れ替えられた受信信号ｙを、夫々が連続するＭ個の受信信号成分を含むＮ個の受信信号ｙ^（１）からｙ^（Ｎ）に分割する。ここで、伝送路行列Ｈがブロック対角行列になっているため、部分行列Ｈ^{（ｋ、ｋ）}のノルムは、部分行列Ｈ^{（ｋ、１）}からＨ^{（ｋ、ｋ－１）}及びＨ^{（ｋ、ｋ＋１）}からＨ^{（ｋ、Ｎ）}の夫々のノルムよりも大きくなる。このため、伝送路行列Ｈは、受信信号ｙ^（ｋ）と送信信号ｘ^（ｋ）との相関が、受信信号ｙ^（ｋ）と送信信号成分ｘ^（１）からｘ^{（ｋ－１）}及びｘ^{（ｋ＋１）}からｘ^（Ｎ）の夫々との相関よりも強いことを示している。従って、信号分類部２１３２は、送信信号ｘ^（ｋ）及び受信信号ｙ^（ｋ）を、夫々、同じインデックスを有する信号グループＸ^（ｋ）及びＹ^（ｋ）に分類する。

【0056】

信号分類部２１３２は、各信号グループＸに分類された送信信号成分を識別するためのインデックス（例えば、上述したアレーアンテナ１００を特定する変数ｊ及びアンテナ素子１０１を特定する変数ｔ）を、信号推定ユニット２１２及び通信容量算出部２１３３の夫々に出力する。信号分類部２１３２は、各信号グループＹに分類された受信信号成分を識別するためのインデックス（例えば、上述したアレーアンテナ２００を特定する変数ｉ及びアンテナ素子２０１を特定する変数ｓ）を、信号推定ユニット２１２及び通信容量算出部２１３３の夫々に出力する。

【0057】

再び図６において、その後、通信容量算出部２１３３は、伝送路行列Ｈと、信号分類部２１３２による信号グループＸ及びＹの分類結果に基づいて、伝送路３を介して伝送可能な情報量（特に、その最大値）を示す通信容量Ｃを算出する（ステップＳ１３）。本実施形態では、通信容量算出部２１３３は、三種類の通信容量Ｃ_１、Ｃ_２及びＣ_３を算出する。

【0058】

通信容量Ｃ_１は、送信アンテナ１０が備えるＭ×Ｎ個のアンテナ素子１０１と受信アンテナ２０が備えるＭ×Ｎ個のアンテナ素子２０１との間に夫々確保されるＭＮ×ＭＮ個の伝送経路を全て用いて送信信号ｘを送信する場合に伝送可能な情報量を示す。この場合、各アンテナ素子１０１が送信した送信信号成分の推定値は、Ｍ×Ｎ個のアンテナ素子２０１が夫々受信したＭ×Ｎ個の受信信号ｙ［１、１］からｙ［Ｍ、Ｎ］の全てを用いて推定される。このため、通信容量Ｃ_１は、各アンテナ素子１０１が送信した送信信号成分の推定値を、Ｍ×Ｎ個の受信信号ｙ［１、１］からｙ［Ｍ、Ｎ］の全てを用いて推定する場合に伝送可能な情報量を示しているとみなしてもよい。つまり、通信容量Ｃ_１は、アレーアンテナ１００＃ｊのｔ番目のアンテナ素子１０１＃ｔ（＃ｊ）が送信した送信信号ｘ［ｊ、ｔ］の推定値である推定信号ｘｅ［ｔ、ｊ］を、Ｍ×Ｎ個の受信信号ｙ［１、１］からｙ［Ｍ、Ｎ］の全てを用いて推定する場合に伝送可能な情報量を示しているとみなしてもよい。

【0059】

通信容量算出部２１３３は、数式３を用いて、通信容量Ｃ_１を算出してもよい。数式３中におけるΛ（１）からΛ（ＭＮ）は、伝送路行列Ｈと共役転置行列Ｈ†との積行列のＭ×Ｎ個の固有値を夫々示す。数式３中におけるＳＮＲは、信号電力対雑音電力比を示す。

【0060】

【数3】

【0061】

通信容量Ｃ_２は、同じインデックスを有する信号グループＸ及びＹに夫々分類された（つまり、相関が相対的に強い）送信信号成分と受信信号成分との組み合わせに対応するアンテナ素子１０１とアンテナ素子２０１との組み合わせを用いて送信信号ｘを送信する場合に伝送可能な情報量を示す。特に、通信容量Ｃ_２は、相関が相対的に強い送信信号成分と受信信号成分との組み合わせに対応するアンテナ素子１０１とアンテナ素子２０１との組み合わせを用いて送信信号ｘを送信する場合に伝送可能な情報量の理論値（例えば、理論限界値）を示す。つまり、通信容量Ｃ_２は、異なるインデックスを有する信号グループＸ及びＹに夫々分類された（つまり、相関が相対的に弱い）送信信号成分と受信信号成分との組み合わせに対応するアンテナ素子１０１とアンテナ素子２０１との組み合わせを用いることなく送信信号ｘを送信する場合に伝送可能な情報量の理論値を示す。この場合、各アンテナ素子１０１が送信した送信信号成分の推定値は、送信信号成分が分類された信号グループＸと同じインデックスを有する信号グループＹに分類された受信信号成分から推定される。つまり、各アンテナ素子１０１が送信した送信信号成分の推定値は、送信信号成分との相関が相対的に強い受信信号成分から推定される。一方で、各アンテナ素子１０１が送信した送信信号成分の推定値は、送信信号成分との相関が相対的に弱い受信信号成分を用いることなく、推定される。このため、通信容量Ｃ_２は、各アンテナ素子１０１が送信した送信信号成分の推定値を、送信信号成分との相関が相対的に強い受信信号成分を用いる一方で送信信号成分との相関が相対的に弱い受信信号成分を用いることなく推定する場合に伝送可能な情報量の理論値を示しているとみなしてもよい。

【0062】

通信容量算出部２１３３は、数式４を用いて、通信容量Ｃ_２を算出してもよい。数式４中におけるλ（ｋ、１）からλ（ｋ、Ｍ）は、部分行列Ｈ^{（ｋ、ｋ）}と当該部分行列Ｈ^{（ｋ、ｋ）}の共役転置行列である行列Ｈ^{（ｋ、ｋ）}†との積行列のＭ個の固有値を夫々示す。数式４中におけるＳＮＲは、信号電力対雑音電力比を示す。

【0063】

【数4】

【0064】

通信容量Ｃ_３は、通信容量Ｃ_２と同様に、相関が相対的に強い送信信号成分と受信信号成分との組み合わせに対応するアンテナ素子１０１とアンテナ素子２０１との組み合わせを用いて送信信号ｘを送信する場合に伝送可能な情報量を示す。通信容量Ｃ_３は、通信容量Ｃ_２と比較して、最小平均二乗誤差に基づく信号推定方法（或いは、信号推定ユニット２１２が用いる信号推定方法とは異なる他の信号推定方法、以下同じ）を用いて送信信号ｘを推定した場合に伝送可能な情報量を示すという点で異なる。つまり、通信容量Ｃ_３は、最小平均二乗誤差に基づく信号推定方法を用いて、各アンテナ素子１０１が送信した送信信号成分の推定値を、送信信号成分との相関が相対的に強い受信信号成分を用いて推定する場合に伝送可能な情報量を示しているとみなしてもよい。

【0065】

通信容量算出部２１３３は、数式５を用いて、通信容量Ｃ_３を算出してもよい。数式５中におけるｗ（ｋ、１）からｗ（ｋ、Ｍ）は、数式６から算出されるＭ行×Ｍ列の行列ＢのＭ個の対角成分を夫々示す。数式６におけるＩは、Ｍ行×Ｍ列の単位行列を示す。

【0066】

【数5】

【0067】

【数6】

【0068】

その後、パラメータ設定部２１３４は、ステップＳ１３で算出された通信容量Ｃ_１からＣ_３に基づいて、パラメータβ、ρ、τ及びηを設定する（ステップＳ１４からステップＳ１９）。

【0069】

パラメータβ、ρ、τ及びηを設定するために、パラメータ設定部２１３４は、通信容量Ｃ_１と通信容量Ｃ_２とが等しいか否かを判定する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４における判定の結果、通信容量Ｃ_１と通信容量Ｃ_２とが等しいと判定された場合には（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、パラメータ設定部２１３４は、パラメータβを、後述する学習動作とは無関係に定まる固定値に設定する（ステップＳ１５）。具体的には、パラメータ設定部２１３４は、パラメータβ_ｒ ^（ｋ）（つまり、Ｎ×Ｒ個のパラメータβ_１ ^（１）からβ_Ｒ ^（Ｎ）の夫々）を、零ベクトルに設定する。つまり、パラメータ設定部２１３４は、パラメータβ_ｒ ^（ｋ）のベクトル成分を、ゼロという固定値に設定する。一方で、ステップＳ１４における判定の結果、通信容量Ｃ_１と通信容量Ｃ_２とが等しくないと判定された場合には（ステップＳ１４：Ｎｏ）、パラメータ設定部２１３４は、パラメータβを、後述する学習動作によって学習可能な学習値に設定する（ステップＳ１６）。具体的には、パラメータ設定部２１３４は、パラメータβ_ｒ ^（ｋ）を、学習可能な学習値に相当するＭ個のベクトル成分を含むＭ次元のベクトルに設定する。パラメータβ_ｒ ^（ｋ）に学習値として設定されるべき値が既に学習済みである場合には、パラメータ設定部２１３４は、パラメータβを、学習値として既に学習済みの値に設定してもよい。パラメータβに学習値として設定される値が未だ学習されていない場合には、パラメータ設定部２１３４は、パラメータβを、学習値の初期値に設定してもよい。初期値は、どのような値であってもよい。初期値の一例として、平均が１となり且つ分布が正規分布となるＭ個の値を含むＭ次元のベクトルがあげられる。

【0070】

ステップＳ１４からＳ１６の動作と並行して又は相前後して、パラメータ設定部２１３４は、通信容量Ｃ_２と通信容量Ｃ_３とが等しいか否かを判定する（ステップＳ１７）。ステップＳ１７における判定の結果、通信容量Ｃ_２と通信容量Ｃ_３とが等しいと判定された場合には（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）、パラメータ設定部２１３４は、パラメータρを、固定値に設定する（ステップＳ１８）。具体的には、パラメータ設定部２１３４は、パラメータρ_ｒ ^（ｋ）（つまり、Ｎ×Ｒ個のパラメータρ_１ ^（１）からρ_Ｒ ^（Ｎ）の夫々）を、変数ｋ及び変数ｒによって変動しない固定値として予め定められたＭ個のベクトル成分を含むベクトルに設定する。つまり、パラメータ設定部２１３４は、パラメータρ_ｒ ^（ｋ）のベクトル成分を、固定値に設定する。また、パラメータ設定部２１３４は、パラメータτを、固定値に設定する（ステップＳ１８）。具体的には、パラメータ設定部２１３４は、パラメータτ_ｒ ^（ｋ）（つまり、Ｎ×Ｒ個のパラメータτ_１ ^（１）からτ_Ｒ ^（Ｎ）の夫々）を、通信システムＳＹＳの仕様上設定可能な上限値（例えば、無限大に相当する値）に相当するＭ個のベクトル成分を含むベクトルに設定する。つまり、パラメータ設定部２１３４は、パラメータτ_ｒ ^（ｋ）のベクトル成分を、通信システムＳＹＳの仕様上設定可能な上限値に設定する。また、パラメータ設定部２１３４は、パラメータηを、固定値に設定する（ステップＳ１８）。具体的には、パラメータ設定部２１３４は、パラメータη_ｒ ^（ｋ）（つまり、Ｎ×Ｒ個のパラメータη_１ ^（１）からη_Ｒ ^（Ｎ）の夫々）を、零ベクトルに設定する。つまり、パラメータ設定部２１３４は、パラメータη_ｒ ^（ｋ）のベクトル成分を、ゼロという固定値に設定する。一方で、ステップＳ１７における判定の結果、通信容量Ｃ_２と通信容量Ｃ_３とが等しくないと判定された場合には（ステップＳ１７：Ｎｏ）、パラメータ設定部２１３４は、パラメータρ、τ及びηの夫々を、学習動作によって学習可能な学習値に設定する（ステップＳ１９）。尚、パラメータρ、τ及びηの夫々に学習値を設定する動作の内容は、パラメータβに学習値を設定する動作の内容と同一であってもよい。

【0071】

以上の動作により、パラメータβ、ρ、τ及びηが設定される。つまり、信号推定ユニット２１２が推定信号ｘｅを推定するために用いる信号推定方法の内容が設定される。

【0072】

パラメータβ、ρ、τ及びηの夫々に設定される学習値は、学習動作によって学習される。学習動作は、受信装置２によって行われてもよいし、受信装置２とは異なる装置によって行われてもよい。受信装置２（或いは、受信装置２とは異なる装置、以下、学習動作の説明の箇所では同じ）は、信号推定ユニット２１２が信号推定動作を開始する前に、学習動作を行ってもよい。受信装置２は、信号推定ユニット２１２が信号推定動作を開始した後に、オンラインで学習動作を行ってもよい。

【0073】

受信装置２は、信号推定ユニット２１２が最終的に出力する推定信号ｘｅ（つまり、後に詳述する確定推定信号ｘｅｆ）と送信装置１が実際に送信した送信信号ｘとの間の誤差（例えば、二乗誤差）に基づく損失関数Ｌｏｓｓを用いて、パラメータβ、ρ、τ及びηを学習してもよい。具体的には、受信装置２は、送信信号ｘのサンプル値（いわゆる、正解ラベル）と送信信号ｘのサンプル値が送信装置１から受信装置２に送信された場合に受信装置２が受信する受信信号ｙのサンプル値とを含む学習データを取得する。その後、受信装置２は、受信信号ｙのサンプル値が入力された信号推定ユニット２１２から出力される確定推定信号ｘｅｆと送信信号ｘのサンプル値との誤差に基づく損失関数Ｌｏｓｓを用いて、パラメータβ、ρ、τ及びηを学習してもよい。

【0074】

受信装置２は、ニューラルネットワークのパラメータを学習するために用いる誤差逆伝搬法を用いて、パラメータβ、ρ、τ及びηを学習してもよい。数式７は、誤差逆伝搬法を用いてパラメータβ、ρ、τ及びηを学習するための確定推定信号ｘｅｆと送信信号ｘとの間の二乗誤差に基づく損失関数Ｌｏｓｓの一例を示している。尚、数式７中の「Ｄ」は、パラメータβ、ρ、τ及びηを学習するために用いられる送信信号ｘの集合（つまり、教師データの集合）を示す。

【0075】

【数7】

【0076】

数式７によって算出される損失関数Ｌｏｓｓに対して学習対象（例えば、パラメータβ、ρ、τ及びηの少なくとも一つ）が及ぼす影響は、誤差逆伝搬法によって算出可能な偏微分によって表現可能である。このため、受信装置２は、数式８を用いて学習対象を学習してもよい。尚、数式８は、学習対象がパラメータρ_ｒ ^（ｋ）である例を示している。数式８中の「ε」は、任意に設定可能なハイパーパラメータを示す。

【0077】

【数8】

【0078】

＜３－２＞信号推定ユニット２１２が行う信号推定動作
続いて、図９を参照しながら、信号推定ユニット２１２が行う信号推定動作について説明する。図９は、信号推定ユニット２１２が行う信号推定動作の流れを示すフローチャートである。

【0079】

図９に示すように、まず、信号推定ユニット２１２に、受信信号ｙが入力される（ステップＳ２０）。本実施形態では、受信信号ｙは、受信信号ｙに含まれるＭ×Ｎ個の受信信号成分ｙ［１、１］からｙ［Ｍ、Ｎ］が、信号グループＹ^（１）からＹ^（Ｎ）に基づいて分類された状態で信号推定ユニット２１２に入力される。つまり、受信信号ｙは、信号グループＹ^（１）に分類される受信信号ｙ^（１）から信号グループＹ^（Ｎ）に分類される受信信号ｙ^（Ｎ）として信号推定ユニット２１２に入力される。具体的には、信号推定ユニット２１２には、数式９で示す受信信号ｙ^（ｋ）が入力される。尚、数式９における［ｉ、ｓ］∈Ｙ^（ｋ）は、信号グループＹ^（ｋ）に分類されている受信信号成分を識別するためのインデックス（例えば、上述したアレーアンテナ２００を特定する変数ｉ及びアンテナ素子２０１を特定する変数ｓ）を示す。

【0080】

【数9】

【0081】

但し、受信信号ｙは、受信信号ｙに含まれるＭ×Ｎ個の受信信号成分ｙ［１、１］からｙ［Ｍ、Ｎ］が、信号グループＹ^（１）からＹ^（Ｎ）に基づいて分類されていない状態で信号推定ユニット２１２に入力されてもよい。この場合、信号推定ユニット２１２は、信号グループＹ^（１）からＹ^（Ｎ）に基づいて、受信信号ｙを、受信信号ｙ^（１）からｙ^（Ｎ）に分類してもよい。

【0082】

ステップＳ２０の動作と並行して又は相前後して、信号推定ユニット２１２には、初期情報として、伝送路行列Ｈが入力される（ステップＳ２１）。尚、信号推定動作を行うために信号推定ユニット２１２に入力される伝送路行列Ｈは、伝送路３の状態の実際の測定結果に基づいて生成される伝送路行列である。つまり、信号推定ユニット２１２に入力される伝送路行列Ｈは、パラメータ設定動作においてパラメータ設定ユニット２１３が生成した伝送路行列Ｈ（つまり、伝送路行列Ｈの理論値、推定値又は近似値）とは異なる。

【0083】

本実施形態では、伝送路行列Ｈは、信号グループＸ^（１）からＸ^（Ｎ）及び信号グループＹ^（１）からＹ^（Ｎ）に基づいてブロック対角行列となるように成分が並べ替えられた状態で信号推定ユニット２１２に入力される。つまり、図８の下方に示すブロック対角行列（つまり、部分行列Ｈ^{（ｋ、ｍ）}を（ｋ、ｍ）成分として有するＭＮ行×ＭＮ列のブロック行列）となる伝送路行列Ｈが信号推定ユニット２１２に入力される。部分行列Ｈ^{（ｋ、ｍ）}は、信号グループＹ^（ｋ）に分類される受信信号ｙ^（ｋ）を受信するＭ個のアンテナ素子２０１と信号グループＸ^（ｍ）に分類される送信信号ｘ^（ｍ）を送信するＭ個のアンテナ素子１０１との間における伝送路３の状態を示している。具体的には、信号推定ユニット２１２には、数式１０で示す部分行列Ｈ^{（ｋ、ｍ）}を（ｋ、ｍ）成分として含む伝送路行列Ｈが入力されてもよい。尚、数式１０における［ｊ、ｔ］∈Ｘ^（ｋ）は、信号グループＸ^（ｋ）に分類されている送信信号成分を識別するためのインデックス（例えば、上述したアレーアンテナ１００を特定する変数ｊ及びアンテナ素子１０１を特定する変数ｔ）を示す。

【0084】

【数10】

【0085】

但し、伝送路行列Ｈは、ブロック対角行列となるように成分が並べ替えられていない状態で信号推定ユニット２１２に入力されてもよい。この場合、信号推定ユニット２１２は、信号グループＸ^（１）からＸ^（Ｎ）及び信号グループＹ^（１）からＹ^（Ｎ）に基づいて、伝送路行列Ｈがブロック対角行列となるように、伝送路行列Ｈの成分を並べ替えてもよい。

【0086】

ステップＳ２０からＳ２１の動作と並行して又は相前後して、信号推定ユニット２１２は、初期化動作を行う（ステップＳ２２）。具体的には、信号推定ユニット２１２は、変数ｒを１に設定する。変数ｒは、信号推定ユニット２１２が、送信信号ｘ^（ｋ）の推定値（推定ベクトル）である推定信号ｘｅ^（ｋ）を推定する動作を行った回数をカウントするための変数である。なぜならば、後述するように、信号推定ユニット２１２は、推定信号ｘｅ^（ｋ）を推定する動作を必要に応じて繰り返すからである。このため、以下では、信号推定ユニット２１２がｒ回目に推定した推定信号ｘｅ^（ｋ）を、“推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）”と表記する。また、信号推定ユニット２１２は、推定信号ｘｅ^（ｋ）を推定するために信号推定ユニット２１２が用いる内部データｖ^（ｋ）及びｚ^（ｋ）の初期値をゼロに設定する。尚、以下では、説明の便宜上、信号推定ユニット２１２が推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定するために用いる内部データｖ^（ｋ）及びｚ^（ｋ）を、“内部データｖ_ｒ ^（ｋ）及びｚ_ｒ ^（ｋ）”と表記する。この場合、内部データｖ^（ｋ）及びｚ^（ｋ）の初期値は、“内部データｖ_１ ^（ｋ）及びｚ_１ ^（ｋ）”と表記される。また、例えば、信号推定ユニット２１２は、推定信号ｘｅ^（ｋ）の初期値ｘｅ_１ ^（ｋ）をゼロ（具体的には、零ベクトル）に設定する。信号推定ユニット２１２は、上述した初期化動作を、変数ｋを１からＮまで更新しながらＮ回行う。この際、信号推定ユニット２１２は、Ｎ回の初期化動作を順に行ってもよいし、Ｎ回分の初期化動作を並列して行ってもよい
その後、信号推定ユニット２１２は、受信信号ｙ^（ｋ）と、伝送路行列Ｈと、パラメータ設定ユニット２１３が設定したパラメータβ_ｒ ^（ｋ）と、推定信号ｅｘ_ｒ ^（ｋ）とに基づいて、受信信号ｙ^（ｋ）の補正値である補正信号ｙａ^（ｋ）を生成する（ステップＳ２３）。以下では、信号推定ユニット２１２がｒ回目に生成した補正信号ｙａ^（ｋ）を、“補正信号ｙａ_ｒ ^（ｋ）”と表記する。具体的には、信号推定ユニット２１２は、数式１１を用いて、補正信号ｙａ_ｒ ^（ｋ）を生成する。尚、数式１１における「○」という演算子は、アダマール積を意味する。信号推定ユニット２１２は、上述したステップＳ２３の動作を、変数ｋを１からＮまで更新しながらＮ回行う。この際、信号推定ユニット２１２は、Ｎ回のステップＳ２３の動作を順に行ってもよいし、Ｎ回分のステップＳ２３の動作を並列して行ってもよい

【0087】

【数11】

【0088】

ここで、数式１１の右辺の第２項は、受信信号ｙ^（ｋ）との相関が相対的に強い送信信号ｘ^（ｋ）以外の、受信信号ｙに含まれる送信信号成分（つまり、送信信号ｘ^（１）からｘ^{（ｋ－１）}及びｘ^{（ｋ＋１）}からｘ^（Ｎ））に起因した信号成分に相当する。つまり、数式１１の右辺の第２項は、フェージング等の干渉が生じていない理想的な環境下で受信装置２が受信する理想的な受信信号ｙ^（ｋ）には含まれていない、フェージング等の干渉に起因して受信信号ｙ^（ｋ）に含まれている信号成分に相当する。このため、補正信号ｙａ^（ｋ）は、実質的には、受信信号ｙから送信信号ｘ^（ｋ）以外の送信信号成分に関する情報（つまり、干渉成分）を除いた信号に相当する。

【0089】

その後、信号推定ユニット２１２は、補正信号ｙａ_ｒ ^（ｋ）と、伝送路行列Ｈに含まれる部分行列Ｈ^{（ｋ、ｋ）}と、パラメータ設定ユニット２１３が設定したパラメータρ_ｒ ^（ｋ）と、内部データｖ_ｒ ^（ｋ）及びｚ_ｒ ^（ｋ）とに基づいて、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を生成する（ステップＳ２４）。具体的には、信号推定ユニット２１２は、数式１２を用いて、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を生成する。尚、数式１２におけるＤ（ρ_ｒ ^（ｋ））は、Ｍ次元のベクトル成分を含むベクトルであるパラメータρ_ｒ ^（ｋ）を対角成分として含む対角行列である。信号推定ユニット２１２は、上述したステップＳ２４の動作を、変数ｋを１からＮまで更新しながらＮ回行う。この際、信号推定ユニット２１２は、Ｎ回のステップＳ２４の動作を順に行ってもよいし、Ｎ回分のステップＳ２４の動作を並列して行ってもよい

【0090】

【数12】

【0091】

その後、信号推定ユニット２１２は、ステップＳ２４で推定した最新の推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）に基づいて、内部データｖ_ｒ ^（ｋ）及びｚ_ｒ ^（ｋ）を更新する（ステップＳ２５）。つまり、信号推定ユニット２１２は、内部データｖ_ｒ＋１ ^（ｋ）及びｚ_ｒ＋１ ^（ｋ）を生成する（ステップＳ２５）。具体的には、信号推定ユニット２１２は、数式１３を用いて内部データｚ_ｒ＋１ ^（ｋ）を生成する。尚、数式１３中の「Ψ（ｗ）」は、Ｍ個の信号成分（ｗ_１、ｗ_２、・・・、ｗ_Ｍ）を含む信号（＝ベクトル）ｗに対して非線形変換処理を行う関数であって、且つ、パラメータ設定ユニット２１３が設定したパラメータτ_ｒ ^（ｋ）によって規定される関数である。関数Ψ（ｗ）は、通信システムＳＹＳで用いられる変調方式（特に、信号の多値数）に応じて予め定められていてもよい。関数Ψ（ｗ）の一例が、数式１４に示されている。数式１４は、関数Ψ（ｗ）が、パラメータτ_ｒ ^（ｋ）（＝τ_ｒ ^（ｋ）＃１、τ_ｒ ^（ｋ）＃２、・・・、τ_ｒ ^（ｋ）＃Ｍ）によって定義される双曲線正接関数ｔａｎｈを用いて行われる非線形変換処理を規定する関数である例を示している。数式１４に示す関数Ψ（ｗ）は、通信システムＳＹＳが、二位相偏移変調（ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調）方式を用いている場合に用いられる関数Ψ（ｗ）の一例である。信号推定ユニット２１２は、内部データｚ_ｒ＋１ ^（ｋ）を生成した後に、数式１５を用いて内部データｖ_ｒ＋１ ^（ｋ）を生成する。尚、数式１５における「○」という演算子は、アダマール積を意味する。信号推定ユニット２１２は、上述したステップＳ２５の動作を、変数ｋを１からＮまで更新しながらＮ回行う。この際、信号推定ユニット２１２は、Ｎ回のステップＳ２５の動作を順に行ってもよいし、Ｎ回分のステップＳ２５の動作を並列して行ってもよい。

【0092】

【数13】

【0093】

【数14】

【0094】

【数15】

【0095】

その後、信号推定ユニット２１２は、変数ｒが、閾値として用いられる定数Ｒよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２６）。上述したように、変数ｒは、信号推定ユニット２１２が推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定する動作を行った回数をカウントするための変数である。具体的には、変数ｒは、信号推定ユニット２１２が推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定する動作を行った回数（つまり、信号推定ユニット２１２がステップＳ２４の動作を行った回数）を示している。また、定数Ｒは、信号推定ユニット２１２が推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定する動作を行うべき回数として予め設定された値である。

【0096】

ステップＳ２６における判定の結果、変数ｒが定数Ｒよりも小さいと判定された場合には（ステップＳ２６：Ｙｅｓ）、信号推定ユニット２１２は、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定し直す。つまり、信号推定ユニット２１２は、推定信号ｘｅ_ｒ＋２ ^（ｋ）を新たに推定する。具体的には、信号推定ユニット２１２は、変数ｒを１だけインクリメントした後（ステップＳ２８）、ステップＳ２３からＳ２５の動作を再度行うことで、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定し直す。ここでも、信号推定ユニット２１２は、上述した数式３を用いて、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定し直す。以上のステップＳ２３からステップＳ２５までの動作が、変数ｒが定数Ｒよりも小さくないと判定されるまで繰り返される。つまり、ステップＳ２３からステップＳ２５までの動作が、Ｒ回繰り返される。

【0097】

ステップＳ２６における判定の結果、変数ｒが定数Ｒよりも小さくないと判定された場合には（ステップＳ２６：Ｎｏ）、信号推定ユニット２１２は、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定し直さなくてもよい。この場合には、信号推定ユニット２１２は、最後に推定した推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）（＝ｘｅ_Ｒ ^（ｋ）＝ｘｅ_Ｒ ^（０）からｘｅ_Ｒ ^{（Ｎ－１）}）含む推定信号ｘｅに基づいて、確定推定信号ｘｅｆを出力する（ステップＳ２７）。具体的には、信号推定ユニット２１２は、数式１６を用いて、送信信号ｘ^（ｋ）の最終的に確定した推定値である確定推定信号ｘｅｆ^（ｋ）を出力する（ステップＳ２７）。数式１６における記号「Π_ｓ（ｗ）」は、送信信号ｘがとり得る全ての信号パターンのうち信号ｗの信号パターンとの距離（ユークリッド距離）が最も近い一の信号パターンの送信信号ｘを示すための記号である。つまり、信号推定ユニット２１２は、送信信号ｘ^（ｋ）がとり得る全ての信号パターンのうち推定信号ｘｅ_Ｒ ^（ｋ）の信号パターンとの距離（例えば、ユークリッド距離）が最も近い一の信号パターンを有する送信信号ｘ^（ｋ）を、確定推定信号ｘｅｆ^（ｋ）として出力する。信号推定ユニット２１２は、上述したステップＳ２７の動作を、変数ｋを１からＮまで更新しながらＮ回行う。この際、信号推定ユニット２１２は、Ｎ回のステップＳ２７の動作を順に行ってもよいし、Ｎ回分のステップＳ２７の動作を並列して行ってもよい。その結果、信号推定ユニット２１２は、確定推定信号ｘｅｆ^（０）から確定推定信号ｘｅｆ^{（Ｎ－１）}が適切な配列順に並ぶ確定推定信号ｘｅｆ（つまり、送信信号ｘの推定値）を出力する。

【0098】

【数16】

【0099】

＜３＞通信システムＳＹＳの技術的効果
以上説明したように、信号推定ユニット２１２は、パラメータ設定ユニット２１３が設定したパラメータβ、ρ、τ及びηによって内容が規定される信号推定方法を用いて、受信信号ｙから送信信号ｘを推定する。ここで、パラメータ設定ユニット２１３は、信号グループＸ及びＹの分類結果を用いて、パラメータβ、ρ、τ及びηの夫々を、学習動作に無関係な固定値と学習動作によって学習可能な学習値とのいずれかに設定する。このため、信号推定ユニット２１２は、受信信号ｙに基づいて送信信号ｘを精度よく推定することができる。

【0100】

具体的には、上述したように、パラメータ設定ユニット２１３は、信号グループＸ及びＹの分類結果に基づいて通信容量Ｃ_１からＣ_３を算出し、通信容量Ｃ_１からＣ_３の大小関係に基づいて、パラメータβ、ρ、τ及びηの夫々を、学習動作に無関係な固定値と学習動作によって学習可能な学習値とのいずれかに設定する。ここで、通信容量Ｃ_１からＣ_３の大小関係は、送信アンテナ１０と受信アンテナ２０とが理想的な配置態様で配置されているか否かに応じて変わる。

【0101】

具体的には、通信容量Ｃ_１と通信容量Ｃ_２とが同一である場合には、送信信号ｘ^（ｋ）と相関の強い受信信号ｙ^（ｋ）に基づいて送信信号ｘ^（ｋ）が推定される場合の通信容量Ｃ_２が、全ての受信信号ｙ^（１）からｙ^（Ｎ）に基づいて送信信号ｘ^（ｋ）が推定される場合の通信容量Ｃ_１と同一となる。このため、この場合には、受信信号ｙ^（ｋ）には、フェージング等の干渉に起因した信号成分が殆ど含まれていないと想定される。つまり、送信アンテナ１０と受信アンテナ２０とが理想的な配置態様で配置されている可能性が相対的に高いと想定される。この場合には、上述したように、パラメータβ_ｒ ^（ｋ）が零ベクトルに設定される。その結果、上述した数式１１は、数式１７となる。

【0102】

【数17】

【0103】

数式１７に示すように、通信容量Ｃ_１と通信容量Ｃ_２とが同一である場合には、信号推定ユニット２１２は、受信信号ｙ^（ｋ）を、そのまま補正信号ｙａ^（ｋ）として用いてもよい。つまり、信号推定ユニット２１２は、上述した図９のステップＳ２５の動作を行わなくてもよい。なぜならば、上述したように、通信容量Ｃ_１と通信容量Ｃ_２とが同一である場合には、受信信号ｙ^（ｋ）には、そもそも、フェージング等の干渉に起因した信号成分が含まれていない可能性が相対的に高いからである、つまり、信号推定ユニット２１２は、フェージング等の干渉に起因した信号成分に相当する数式１１の右辺の第２項を考慮する必要性が薄いからである。その結果、信号推定ユニット２１２は、相対的に少ない演算量で、受信信号ｙから送信信号ｘを精度よく推定することができる。

【0104】

一方で、通信容量Ｃ_１と通信容量Ｃ_２とが同一でない場合には、受信信号ｙ^（ｋ）には、フェージング等の干渉に起因した信号成分が含まれている可能性が相対的に高いと想定される。つまり、送信アンテナ１０と受信アンテナ２０とが理想的な配置態様で配置されていない可能性が相対的に高いと想定される。この場合には、上述したようにパラメータβ_ｒ ^（ｋ）が零ベクトルに設定されることは原則としてないため、信号推定ユニット２１２は、フェージング等の干渉に起因した信号成分を受信信号ｙ^（ｋ）から排除する演算処理を行うことで、補正信号ｙａ^（ｋ）を生成し、受信信号ｙ^（ｋ）ではなく補正信号ｙａ^（ｋ）に基づいて、推定信号ｅｘ^（ｋ）を生成する（つまり、送信信号ｘ^（ｋ）を推定する）。このため、信号推定ユニット２１２は、干渉の影響を考慮した上で（つまり、送信アンテナ１０と受信アンテナ２０とが理想的な配置態様で配置されていないことを考慮した上で）、受信信号ｙから送信信号ｘを推定することができる。その結果、信号推定ユニット２１２は、補正信号ｙａ^（ｋ）を用いることなく送信信号ｘ^（ｋ）を推定する場合と比較して、受信信号ｙから送信信号ｘを精度よく推定することができる。

【0105】

更には、パラメータβ_ｒ ^（ｋ）が学習可能な学習値に設定されるがゆえに、パラメータβ_ｒ ^（ｋ）が一律に固定値に設定される場合と比較して、信号推定ユニット２１２は、通信システムＳＹＳの実際の通信環境等を踏まえて、フェージング等の干渉に起因した信号成分が受信信号ｙ^（ｋ）からより適切に排除された補正信号ｙａ^（ｋ）を生成することができる。このため、信号推定ユニット２１２は、干渉の影響をより適切に考慮した上で（つまり、送信アンテナ１０と受信アンテナ２０とが理想的な配置態様で配置されていないことをより適切に考慮した上で）、受信信号ｙから送信信号ｘを推定することができる。その結果、信号推定ユニット２１２は、パラメータβ_ｒ ^（ｋ）が一律に固定値に設定される場合と比較して、受信信号ｙから送信信号ｘを精度よく推定することができる。

【0106】

また、通信容量Ｃ_２と通信容量Ｃ_３とが同一である場合には、送信信号ｘ^（ｋ）と相関の強い受信信号ｙ^（ｋ）に基づいて送信信号ｘ^（ｋ）が推定される場合の通信容量の理論値（つまり、通信容量Ｃ_２）、最小平均二乗誤差に基づく信号推定方法によって、送信信号ｘ^（ｋ）と相関の強い受信信号ｙ^（ｋ）から送信信号ｘ^（ｋ）が推定される場合の通信容量Ｃ_３と同一となる。つまり、最小平均二乗誤差に基づく信号推定方法を用いて送信信号ｘを推定する場合の通信容量Ｃ_３が、その理論的な上限値に一致する。ここで、最小平均二乗誤差に基づく信号推定方法は、少ない演算量で送信信号ｘを推定することができるというメリットを有する一方で、送信アンテナ１０と受信アンテナ２０とが理想的な配置態様で配置されていない状況下での送信信号ｘの推定精度が著しく悪化するというデメリットを有する。しかしながら、通信容量Ｃ_２と通信容量Ｃ_３とが同一である場合には、最小平均二乗誤差に基づく信号推定方法を用いて送信信号ｘを推定する場合の通信容量Ｃ_３がその理論的な上限値に一致するがゆえに、送信信号ｘの推定精度が悪化していない可能性が相対的に高いと推定される。つまり、送信アンテナ１０と受信アンテナ２０とが理想的な配置態様で配置されている可能性が相対的に高いと想定される。

【0107】

そこで、この場合には、パラメータ設定ユニット２１３は、上述したように、パラメータρ_ｒ ^（ｋ）を固定値に設定し、パラメータτ_ｒ ^（ｋ）を上限値に設定し、パラメータη_ｒ ^（ｋ）を零ベクトルに設定する。その結果、まず、上述した数式１４に示す関数Ψ（ｗ）の出力が零に固定される。なぜならば、パラメータτ_ｒ ^（ｋ）が上限値（例えば、無限大に相当する値）に設定されるがゆえに、数式１４における双曲線関数の引数が零になり、結果、双曲線関数の出力が零になるからである。関数Ψ（ｗ）の出力が零に固定される場合には、数式１３に示すように、内部データｚ_ｒ ^（ｋ）が零ベクトルに固定される。更に、パラメータη_ｒ ^（ｋ）が零ベクトルに設定されると、数式１５に示すように、内部データｖ_ｒ ^（ｋ）もまた零ベクトルに固定される。その結果、推定信号ｘ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定するための数式１２は、数式１８となる。

【0108】

【数18】

【0109】

数式１８に示す信号推定方法は、理想的な最小平均二乗誤差に基づく信号推定方法と等価である（但し、補正信号ｙａ_ｒ ^（ｋ）を生成する動作及び数式１８を用いて推定信号ｘ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定する動作の夫々は、Ｒ回行われる）。つまり、通信容量Ｃ_２と通信容量Ｃ_３とが同一である場合には、信号推定ユニット２１２は、最小平均二乗誤差に基づく信号推定方法を用いて、受信信号ｙから送信信号ｘを推定する。その結果、信号推定ユニット２１２は、相対的に少ない演算量で、受信信号ｙから送信信号ｘを精度よく推定することができる。

【0110】

一方で、通信容量Ｃ_２と通信容量Ｃ_３とが同一でない場合には、送信アンテナ１０と受信アンテナ２０とが理想的な配置態様で配置されていない可能性が相対的に高いと想定される。この場合には、パラメータρ_ｒ ^（ｋ）、τ_ｒ ^（ｋ）及びη_ｒ ^（ｋ）が固定値に設定されることは原則としてない。このため、信号推定ユニット２１２は、最小平均二乗誤差に基づく信号推定方法よりも送信信号ｘの推定精度が高い、本実施形態で提案している信号推定方法を用いて、送信信号ｘを推定する。このため、信号推定ユニット２１２は、常に最小平均二乗誤差に基づく信号推定方法を用いて送信信号ｘを推定する場合と比較して、受信信号ｙから送信信号ｘを精度よく推定することができる。

【0111】

更には、パラメータρ_ｒ ^（ｋ）、τ_ｒ ^（ｋ）及びη_ｒ ^（ｋ）が学習可能な学習値に設定されるがゆえに、パラメータρ_ｒ ^（ｋ）、τ_ｒ ^（ｋ）及びη_ｒ ^（ｋ）が一律に固定値に設定される場合と比較して、信号推定ユニット２１２は、通信システムＳＹＳの実際の通信環境等を踏まえてチューニングされた信号推定方法を用いて、送信信号ｘを推定する。このため、信号推定ユニット２１２は、干渉の影響をより適切に考慮した上で（つまり、送信アンテナ１０と受信アンテナ２０とが理想的な配置態様で配置されていないことをより適切に考慮した上で）、受信信号ｙから送信信号ｘを推定することができる。その結果、信号推定ユニット２１２は、パラメータρ_ｒ ^（ｋ）、τ_ｒ ^（ｋ）及びη_ｒ ^（ｋ）が一律に固定値に設定される場合と比較して、受信信号ｙから送信信号ｘを精度よく推定することができる。

【0112】

このように、信号推定ユニット２１２は、送信アンテナ１０と受信アンテナ２０とが理想的な配置態様で配置されている可能性が相対的に高い場合、及び、送信アンテナ１０と受信アンテナ２０とが理想的な配置態様で配置されていない可能性が相対的に高い場合の双方において、受信信号ｙから送信信号ｘを精度よく推定することができる。

【0113】

また、通信容量Ｃ_１と通信容量Ｃ_２と通信容量Ｃ_３との全てが同一である場合には、受信信号ｙ^（ｋ）と補正信号ｙａ^（ｋ）とが同一になるため、数式１８に示す信号推定方法は、理想的な最小平均二乗誤差に基づく信号推定方法と一致する。このため、信号推定ユニット２１２は、補正信号ｙａ_ｒ ^（ｋ）を生成する動作及び数式１８を用いて推定信号ｘ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定する動作を複数回繰り返さなくてもよくなる。つまり、信号推定ユニット２１２は、相対的に少ない演算量で、受信信号ｙから送信信号ｘを精度よく推定することができる。この場合、補正信号ｙａ_ｒ ^（ｋ）を生成する動作及び推定信号ｘ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定する動作を繰り返す回数を示す定数Ｒは、１に設定されていてもよい。

【0114】

＜４＞変形例
続いて、通信システムＳＹＳの変形例について説明する。

【0115】

＜４－１＞信号推定動作の変形例
初めに、図１０を参照しながら、信号推定ユニット２１２が行う信号推定動作の変形例について説明する。図１０は、信号推定ユニット２１２が行う信号推定動作の変形例の流れを示すフローチャートである。

【0116】

図１０に示すように、変形例においても、信号推定ユニット２１２は、ステップＳ２０からＳ２２の動作を行う。つまり、信号推定ユニット２１２に受信信号ｙ^（１）からｙ^（Ｎ）及び伝送路行列Ｈが入力され、信号推定ユニット２１２は、初期化動作を行う。その後、信号推定ユニット２１２は、変数ｋを１に設定する（ステップＳ３１）。

【0117】

その後、信号推定ユニット２１２は、受信信号ｙ^（ｋ）と、伝送路行列Ｈと、パラメータ設定ユニット２１３が設定したパラメータβ_ｒ ^（ｋ）と、推定信号ｅｘ_ｒ ^（ｋ）とに基づいて、補正信号ｙａ_ｒ ^（ｋ）を生成する（ステップＳ３２）。尚、ステップＳ３２の動作は、上述した補正信号ｙａ_ｒ ^（ｋ）を生成するための図９のステップＳ２３の動作と比較して、補正信号ｙａ_ｒ ^（ｋ）を生成するために用いる数式が異なる。具体的には、変形例では、信号推定ユニット２１２は、数式１９を用いて、補正信号ｙａ_ｒ ^（ｋ）を生成する。

【0118】

【数19】

【0119】

その後、変形例においても、信号推定ユニット２１２は、ステップＳ２４からＳ２５の動作を行う。つまり、信号推定ユニット２１２には、ステップＳ３２で生成した補正信号ｙａ_ｒ ^（ｋ）を用いて、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を生成し、内部データｖ_ｒ ^（ｋ）及びｚ_ｒ ^（ｋ）を更新する。その後、信号推定ユニット２１２は、変数ｋが定数Ｎよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ３３）。

【0120】

ステップＳ３３における判定の結果、変数ｋが定数Ｎよりも小さいと判定された場合には（ステップＳ３３：Ｎｏ）、信号推定ユニット２１２は、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（１）からｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を生成した一方で、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^{（ｋ＋１）}からｘｅ_ｒ＋１ ^（Ｎ）を未だ生成していないと想定される。このため、この場合には、信号推定ユニット２１２は、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^{（ｋ＋１）}からｘｅ_ｒ＋１ ^（Ｎ）を生成するために、変数ｋを１だけインクリメントした後（ステップＳ３４）、ステップＳ２３からステップＳ２５までの動作を繰り返す。

【0121】

他方で、ステップＳ３３における判定の結果、変数ｋが定数Ｎよりも小さくないと判定された場合には（ステップＳ３３：Ｙｅｓ）、信号推定ユニット２１２は、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（１）からｘｅ_ｒ＋１ ^（Ｎ）の全てを生成したと想定される。この場合には、推定信号ｘｅ_Ｒ ^（１）からｘｅ_Ｒ ^（Ｎ）が生成されるまで（ステップＳ２６：Ｙｅｓ）、信号推定ユニット２１２は、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（１）からｘｅ_ｒ＋１ ^（Ｎ）を生成する一連の動作を、Ｒ回繰り返す（ステップＳ２８、Ｓ３１からＳ３２、Ｓ２４からＳ２５及びＳ３３）。その後、信号推定ユニット２１２は、確定推定信号ｘｅｆを出力する（ステップＳ２７）。

【0122】

以上説明したように、変形例では、補正信号ｙａ_ｒ ^（ｋ）を生成する動作（ステップＳ３２）と、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^{（ｋ＋１）}を生成する動作（ステップＳ２４）と、内部データｖ_ｒ ^（ｋ）及びｚ_ｒ ^（ｋ）を更新する動作（ステップＳ２５）とを含む一連の動作が、変数ｋを１ずつインクリメントしながらＮ回繰り返される。ここで、信号推定ユニット２１２は、上述した数式１９を用いて補正信号ｙａ_ｒ ^（ｋ）を生成する。このため、信号推定ユニット２１２は、推定信号ｘｅ_ｒ ^{（ｋ＋１）}からｘｅ_ｒ ^（Ｎ）及び推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（１）からｘｅ_ｒ＋１ ^{（ｋ－１）}に基づいて生成された補正信号ｙａ_ｒ ^（ｋ）を用いて、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を生成する。つまり、図１０のステップＳ３２の動作は、推定信号ｘｅ_ｒ ^{（ｋ＋１）}からｘｅ_ｒ ^（Ｎ）のみならず推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（１）からｘｅ_ｒ＋１ ^{（ｋ－１）}に基づいて補正信号ｙａ_ｒ ^（ｋ）を生成する（その結果、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を生成する）という点で、推定信号ｘｅ_ｒ ^（１）からｘｅ_ｒ ^（Ｎ）に基づいて補正信号ｙａ_ｒ ^（ｋ）を生成する（その結果、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を生成する）ステップＳ２３の動作とは異なる。言い換えれば、図１０のステップＳ３２の動作は、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（１）からｘｅ_ｒ＋１ ^{（ｋ－１）}に基づいて補正信号ｙａ_ｒ ^（ｋ）を生成する（その結果、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を生成する）という点で、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（１）からｘｅ_ｒ＋１ ^{（ｋ－１）}を用いることなく補正信号ｙａ_ｒ ^（ｋ）を生成する（その結果、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を生成する）ステップＳ２３の動作とは異なる。その結果、変形例では、上述した図９に示す動作と比較して、推定信号ｅｘ_ｒ＋１ ^（ｋ）が送信信号ｘ^（ｋ）に収束するまでの時間が短くなる可能性が相対的に高くなる。なぜならば、変形例では、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を生成するために、変数ｒをインクリメントする前に生成された推定信号ｘｅ_ｒ ^（１）からｘｅ_ｒ ^（Ｎ）の少なくとも一つのみならず、変数ｒをインクリメントした後に生成された推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（１）からｘｅ_ｒ＋１ ^（Ｎ）の少なくとも一つも用いられるからである。つまり、変形例では、信号推定ユニット２１２は、上述した各種効果を享受しながら、推定信号ｅｘ_ｒ＋１ ^（ｋ）が送信信号ｘ^（ｋ）に収束するまでの時間を短くすることができる。

【0123】

＜４－２＞送信アンテナ１０及び受信アンテナ２０の変形例
続いて、送信アンテナ１０及び受信アンテナ２０の変形例について説明する。上述した説明では、通信システムＳＹＳは、アレーアンテナ１００が同心円状にＭ個配置されている送信アンテナ１０を備えている。一方で、変形例では、通信システムＳＹＳは、図１１に示すように、アレーアンテナ１００が直線状にＭ個配置されている送信アンテナ１０ａを備えていてもよい。同様に、上述した説明では、通信システムＳＹＳは、アレーアンテナ２００が同心円状にＭ個配置されている受信アンテナ２０を備えている。一方で、変形例では、通信システムＳＹＳは、図１１に示すように、アレーアンテナ２００が直線状にＭ個配置されている受信アンテナ２０ａを備えていてもよい。このような変形例の送信アンテナ１０ａ及び受信アンテナ２０ａは、送信アンテナ１０及び受信アンテナ２０と比較して、設置性に優れている。

【0124】

＜５＞付記
以上説明した実施形態に関して、更に以下の付記を開示する。
［付記１］
複数の送信アンテナ素子を含む送信アンテナを用いて、送信信号を送信する送信装置と、
複数の受信アンテナ素子を含む受信アンテナを用いて、前記送信装置が送信した前記送信信号を受信信号として受信する受信装置と
を備える通信システムにおいて、前記受信信号から前記送信信号を推定する信号推定装置であって、
前記信号推定装置は、
前記送信アンテナ及び前記受信アンテナに関するアンテナ情報と、前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間の伝送距離に関する距離情報と、前記通信システムが用いる搬送波に関する搬送波情報と、前記送信装置で行われる信号処理及び前記受信装置で行われる受信処理に関する処理情報とを含むシステム情報に基づいて、前記受信信号に含まれ且つ前記複数の受信アンテナ素子が夫々受信した複数の受信信号成分及び前記送信信号に含まれ且つ前記複数の送信アンテナ素子が夫々送信した複数の送信信号成分を、前記受信信号成分と前記送信信号成分と相関の強弱に応じた複数の信号グループに分類し、前記信号グループ毎に、信号推定方法の内容を規定するパラメータを、学習動作で学習可能な学習値及び前記学習動作に無関係な固定値のいずれかに設定するパラメータ設定手段と、
前記パラメータ設定手段が設定した前記パラメータによって規定される前記信号推定方法を用いて、前記信号グループ毎に、前記受信信号から前記送信信号の推定値である推定信号を推定する信号推定手段と
を備える信号推定装置。
［付記２］
前記パラメータ設定手段は、
前記システム情報に基づいて、前記送信装置と前記受信装置との間の伝送路の状態を示す伝送路行列を推定し、
前記伝送路行列の各成分の絶対値の大きさを、各成分に対応する一の送信信号成分と一の受信信号成分との間の相関の強さとして用いることで、前記複数の受信信号成分及び前記複数の送信信号成分を、前記複数の信号グループに分類し、
前記伝送路行列と前記複数の信号グループの分類結果とに基づいて、（ｉ）各送信信号成分を、前記複数の受信信号成分から推定する場合に伝送可能な情報量を示す第１通信容量、（ｉｉ）各送信信号成分を、各送信信号成分と相関が相対的に強い受信信号成分から推定する場合に伝送可能な情報量の理論値を示す第２通信容量、及び、（ｉｉｉ）前記信号推定手段が用いる前記信号推定方法とは異なる他の信号推定方法を用いて、各送信信号成分を、各送信信号成分と相関が相対的に強い受信信号成分から推定する場合に伝送可能な情報量を示す第３通信容量を算出し、
前記第１から第３通信容量の大小関係に基づいて、前記パラメータを、前記学習値及び前記固定値のいずれかに設定する
付記１に記載の信号推定装置。
［付記３］
前記パラメータ設定手段は、複数の前記パラメータの夫々を、前記学習値及び前記固定値のいずれかに設定し、
前記パラメータ設定手段は、前記第１通信容量と前記第２通信容量とが等しい場合に、前記複数のパラメータのうちの第１のパラメータを前記固定値に設定し、前記第１通信容量と前記第２通信容量とが等しくない場合に、前記第１のパラメータを前記学習値に設定し、
前記パラメータ設定手段は、前記第２通信容量と前記第３通信容量とが等しい場合に、前記複数のパラメータのうちの前記第１のパラメータとは異なる第２のパラメータを前記固定値に設定し、前記第１通信容量と前記第２通信容量とが等しくない場合に、前記第２のパラメータを前記学習値に設定する
付記２に記載の信号推定装置。
［付記４］
前記複数の信号グループのうちの第ｋ（ｋは、１以上且つＮ以下の整数を示す変数であり、Ｎは、前記信号グループの数を示す２以上の定数）番目の信号グループに分類される前記受信信号成分ｙ^（ｋ）から、前記第ｋ番目の信号グループに分類される前記送信信号成分ｘ^（ｋ）の前記推定信号ｘｅ^（ｋ）を推定するために、前記信号推定手段は、
前記推定信号ｘｅ^（ｋ）を推定するために用いられる内部データｖ^（ｋ）及びｚ^（ｋ）と前記推定信号ｘｅ^（ｋ）とを初期化するための第１動作を行い、
前記第１動作を行った後、前記パラメータ設定手段が設定した前記パラメータに基づいて定まる前記信号推定方法を用いて、前記受信信号成分ｙ^（ｋ）と、前記送信装置と前記受信装置との間の伝送路の状態を示す伝送路行列Ｈの一部であって且つ前記受信信号成分ｙ^（ｋ）に対応する成分を含む一方で前記送信信号成分ｘ^（ｋ）に対応する成分を含まない部分行列Ｈ^{（ｋ、ｐ）}（ｐは、１以上且つＮ以下であって且つ変数ｋとは異なる整数を示す変数）と、前記推定信号ｘｅ^（０）からｘｅ^{（ｋ－１）}及びｘｅ^{（ｋ＋１）}からｘｅ^{（Ｎ－１）}とに基づいて、前記受信信号成分ｙ^（ｋ）の補正値である補正信号ｙａ^（ｋ）を生成する第２動作を行い、
前記第２動作を行った後、前記パラメータ設定手段が設定した前記パラメータに基づいて定まる前記信号推定方法を用いて、前記補正信号ｙａ^（ｋ）と、前記伝送路行列Ｈの一部であって且つ前記受信信号成分ｙ^（ｋ）及び前記送信信号成分ｘ^（ｋ）に対応する成分を含む部分行列Ｈ^{（ｋ、ｋ）}と、前記内部データｖ^（ｋ）及びｚ^（ｋ）とに基づいて、前記推定信号ｘｅ^（ｋ）を更新することで、前記推定信号ｘｅ^（ｋ）を推定し直す第３動作を行い、
前記第２及び第３動作をＲ（Ｒは、２以上の整数を示す定数）回繰り返した後、前記送信信号成分ｘ^（ｋ）がとり得る複数の信号成分候補のうち、前記推定信号ｘｅ^（ｋ）に最も近い一の信号成分候補を出力し、
前記信号推定手段は、前記第２動作をｒ回目に行う場合には、ｒ－１回目に行われた前記第３動作によって推定された前記推定信号ｘｅ^（０）からｘｅ^{（ｋ－１）}及びｘｅ^{（ｋ＋１）}からｘｅ^{（Ｎ－１）}に基づいて、前記補正信号ｙａ^（ｋ）を生成する
付記１から３のいずれか一項に記載の信号推定装置。
［付記５］
前記複数の信号グループのうちの第ｋ（ｋは、１以上且つＮ以下の整数を示す変数であり、Ｎは、前記信号グループの数を示す２以上の定数）番目の信号グループに分類される前記受信信号成分ｙ^（ｋ）から、前記第ｋ番目の信号グループに分類される前記送信信号成分ｘ^（ｋ）の前記推定信号ｘｅ^（ｋ）を推定するために、前記信号推定手段は、
前記推定信号ｘｅ^（１）からｘｅ^（Ｎ）を夫々推定するために用いられる内部データｖ^（１）からｖ^（Ｎ）及びｚ^（１）からｚ^（Ｎ）と前記推定信号ｘｅ^（１）からｘｅ^（Ｎ）を初期化するための第１動作を行い、
前記第１動作を行った後、前記パラメータ設定手段が設定した前記パラメータに基づいて定まる前記信号推定方法を用いて、前記受信信号成分ｙ^（ｋ）と、前記送信装置と前記受信装置との間の伝送路の状態を示す伝送路行列Ｈの一部であって且つ前記受信信号成分ｙ^（ｋ）に対応する成分を含む一方で前記送信信号成分ｘ^（ｋ）に対応する成分を含まない部分行列Ｈ^{（ｋ、ｐ）}（ｐは、１以上且つＮ以下であって且つ変数ｋとは異なる整数を示す変数）と、前記推定信号ｘｅ^（０）からｘｅ^{（ｋ－１）}及びｘｅ^{（ｋ＋１）}からｘｅ^{（Ｎ－１）}とに基づいて、前記受信信号成分ｙ^（ｋ）の補正値である補正信号ｙａ^（ｋ）を生成し、且つ、前記パラメータ設定手段が設定した前記パラメータに基づいて定まる前記信号推定方法を用いて、前記補正信号ｙａ^（ｋ）と、前記伝送路行列Ｈの一部であって且つ前記受信信号成分ｙ^（ｋ）及び前記送信信号成分ｘ^（ｋ）に対応する成分を含む部分行列Ｈ^{（ｋ、ｋ）}と、前記内部データｖ^（ｋ）及びｚ^（ｋ）とに基づいて、前記推定信号ｘｅ^（ｋ）を更新することで、前記推定信号ｘｅ^（ｋ）を推定し直す所定処理を、前記変数ｋを１からＮまで更新しながらＮ回繰り返す第２動作を行い、
前記第２動作をＲ（Ｒは、２以上の整数を示す定数）回数繰り返した後、前記送信信号成分ｘ^（ｋ）がとり得る複数の信号成分候補のうち、前記推定信号ｘｅ^（ｋ）に最も近い一の信号成分候補を出力し、
前記信号推定手段は、ｒ（ｒは、１以上且つＲ以下の整数を示す変数）回目の前記第２動作においてｋ回目の前記所定処理を行う場合には、ｒ－１回目の前記第２動作におけるｋ＋１回目からＮ回目の前記所定処理によって推定された前記推定信号ｘｅ^{（ｋ＋１）}からｘｅ^（Ｎ）及びｒ回目の前記第２動作における１回目からｋ－１回目の前記所定処理によって推定された前記推定信号ｘｅ^（１）からｘｅ^{（ｋ－１）}に基づいて、前記補正信号ｙａ^（ｋ）を算出する
付記１から３のいずれか一項に記載の信号推定装置。
［付記６］
前記送信アンテナは、円形に等間隔に配置されたＮ（但し、Ｎは２以上の整数を示す定数）個の前記送信アンテナ素子を含む送信アレーアンテナが同心円状にＭ（但し、Ｍは１以上の整数）個配列されているアンテナであり、
前記受信アンテナは、円形に等間隔に配置されたＮ個の前記受信アンテナ素子を含む受信アレーアンテナが同心円状にＭ個配列されているアンテナである
付記１から５のいずれか一項に記載の信号推定装置。
［付記７］
前記送信アンテナは、円形に等間隔に配置されたＮ（但し、Ｎは２以上の整数を示す定数）個の前記送信アンテナ素子を含む送信アレーアンテナが直線状にＭ（但し、Ｍは１以上の整数）個配列されているアンテナであり、
前記受信アンテナは、円形に等間隔に配置されたＮ個の前記受信アンテナ素子を含む受信アレーアンテナが直線状にＭ個配列されているアンテナである
付記１から５のいずれか一項に記載の信号推定装置。
［付記８］
前記受信装置は、前記信号処理として、前記複数の受信信号成分を、所定個数の前記受信信号成分の単位で離散フーリエ変換処理を施す変換手段を更に備え、
前記信号推定手段は、前記離散フーリエ変換処理が施された前記受信信号から前記推定信号を推定する
付記１から７のいずれか一項に記載の信号推定装置。
［付記９］
前記学習動作は、前記送信信号のサンプル値と前記受信信号のサンプル値とを含む学習データに基づいて、前記受信信号のサンプル値と前記信号推定方法とに基づいて推定される前記推定信号と前記送信信号のサンプル値との誤差に関する損失関数が最小になるように前記パラメータを更新する動作を含む
付記１から８のいずれか一項に記載の信号推定装置。
［付記１０］
複数の送信アンテナ素子を含む送信アンテナを用いて、送信信号を送信する送信装置と、
複数の受信アンテナ素子を含む受信アンテナを用いて、前記送信装置が送信した前記送信信号を受信信号として受信する受信装置と
を備える通信システムにおいて、前記受信信号から前記送信信号を推定する信号推定方法であって、
前記信号推定方法は、
前記送信アンテナ及び前記受信アンテナに関するアンテナ情報と、前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間の伝送距離に関する距離情報と、前記通信システムが用いる搬送波に関する搬送波情報と、前記送信装置で行われる信号処理及び前記受信装置で行われる受信処理に関する処理情報とを含むシステム情報に基づいて、前記受信信号に含まれ且つ前記複数の受信アンテナ素子が夫々受信した複数の受信信号成分及び前記送信信号に含まれ且つ前記複数の送信アンテナ素子が夫々送信した複数の送信信号成分を、前記受信信号成分と前記送信信号成分と相関の強弱に応じた複数の信号グループに分類し、
前記信号グループ毎に、信号推定方法の内容を規定するパラメータを、学習動作で学習可能な学習値及び前記学習動作に無関係な固定値のいずれかに設定し、
前記設定されたパラメータによって規定される前記信号推定方法を用いて、前記信号グループ毎に、前記受信信号から前記送信信号の推定値である推定信号を推定する
信号推定方法。
［付記１１］
コンピュータに信号推定方法を実行させるコンピュータプログラムであって、
前記信号推定方法は、
複数の送信アンテナ素子を含む送信アンテナを用いて、送信信号を送信する送信装置と、
複数の受信アンテナ素子を含む受信アンテナを用いて、前記送信装置が送信した前記送信信号を受信信号として受信する受信装置と
を備える通信システムにおいて、前記受信信号から前記送信信号を推定する信号推定方法であって、
前記信号推定方法は、
前記送信アンテナ及び前記受信アンテナに関するアンテナ情報と、前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間の伝送距離に関する距離情報と、前記通信システムが用いる搬送波に関する搬送波情報と、前記送信装置で行われる信号処理及び前記受信装置で行われる受信処理に関する処理情報とを含むシステム情報に基づいて、前記受信信号に含まれ且つ前記複数の受信アンテナ素子が夫々受信した複数の受信信号成分及び前記送信信号に含まれ且つ前記複数の送信アンテナ素子が夫々送信した複数の送信信号成分を、前記受信信号成分と前記送信信号成分と相関の強弱に応じた複数の信号グループに分類し、
前記信号グループ毎に、信号推定方法の内容を規定するパラメータを、学習動作で学習可能な学習値及び前記学習動作に無関係な固定値のいずれかに設定し、
前記設定されたパラメータによって規定される前記信号推定方法を用いて、前記信号グループ毎に、前記受信信号から前記送信信号の推定値である推定信号を推定する
コンピュータプログラム。

【0125】

本発明は、請求の範囲及び明細書全体から読み取るこのできる発明の要旨又は思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う信号推定装置、信号推定方法、及び、コンピュータプログラムもまた本発明の技術思想に含まれる。

【符号の説明】

【0126】

１ 送信装置
１１ 信号処理装置
２ 受信装置
２１ 信号処理装置
２１１ 変換ユニット
２１２ 信号推定ユニット
２１３ パラメータ設定ユニット
ＳＹＳ 通信システム
ｘ 送信信号
ｙ 受信信号

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】