特許 7665922 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】2025-04-14

(45)【発行日】2025-04-22

(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 20090101AFI20250415BHJP

   H04B 7/0413 20170101ALI20250415BHJP

【ＦＩ】

H04J99/00

H04B7/0413 200

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020069699

(22)【出願日】2020-04-08

(65)【公開番号】P2021166362

(43)【公開日】2021-10-14

【審査請求日】2023-03-03

(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】吉江 一明

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０８３４７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／０５９４０６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－０８９９６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１０－５０６５１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００６９６３１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｊ ９９／００

Ｈ０４Ｂ ７／０４１３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

円形に等間隔に配置されたＮ（但し、Ｎは２以上の整数）個の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）個配列されている送信アンテナを用いて、互いに異なるＭ個の前記送信アレーアンテナによって夫々送信されるＭ個の送信信号成分から構成される送信信号グループをＮ個含む送信信号ｘが含むＭ×Ｎ個の送信信号を夫々がＮ個の送信信号を含むＭ個の信号系列に分割し、前記Ｍ個の信号系列の夫々に対して逆離散フーリエ変換処理を施した送信信号ｘ’を送信する送信装置と、
円形に等間隔に配置されたＮ個の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ｘ’を受信信号ｙ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ｙから前記送信信号ｘを推定する信号推定装置であって、
前記信号推定装置は、
前記受信信号ｙに含まれ且つＭ×Ｎ個の前記受信アンテナ素子がそれぞれ受信したＭ×Ｎ個の受信信号成分を、Ｍ個の前記受信アレーアンテナの夫々が受信したＮ個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と、
前記離散フーリエ変換処理が施された前記受信信号ｙに基づいて、Ｍ×Ｎ個の前記送信信号成分の推定値であるＭ×Ｎ個の推定信号成分を含む推定信号ｘｅを推定する推定手段と
を備え、
前記推定手段は、前記推定信号ｘｅが新たに推定された場合には、前記新たに推定された推定信号ｘｅから第ｋ（但し、ｋは、０以上且つＮ－１以下の整数の夫々を示す変数）番目の送信信号グループを構成するＭ個の前記送信信号成分の推定値ｘｅ^（ｋ）を除外する除外動作を行い、前記除外動作によって得られる中間信号ｘｔ^（ｋ）と、前記受信信号ｙとに基づいて、前記推定値ｘｅ^（ｋ）を更新することで、前記推定信号ｘｅを推定し直す
信号推定装置。

【請求項2】

前記推定手段は、前記推定信号ｘｅが新たに推定された場合には、前記受信アンテナと前記送信アンテナとの間の伝送路の状態を示す伝送路行列Ｈのうち前記第ｋ番目の送信信号グループに対応する成分Ｈ^（ｋ）を除く中間行列Ｈｔ^（ｋ）と前記中間信号ｘｔ^（ｋ）とを掛け合わせることで干渉信号ｙｉ^（ｋ）を生成し、前記受信信号ｙと前記干渉信号ｙｉ^（ｋ）との差分に基づいて前記推定値ｘｅ^（ｋ）を更新することで、前記推定信号ｘｅを推定し直す
請求項１に記載の信号推定装置。

【請求項3】

前記推定手段は、前記中間行列Ｈｔ^（ｋ）と前記中間信号ｘｔ^（ｋ）とを掛け合わせることで前記干渉信号ｙｉ^（ｋ）を生成する干渉信号生成手段を、前記変数ｋに合わせてＮ個含み、
前記推定手段は、前記Ｎ個の干渉信号生成手段のうちの対応する一の干渉信号生成手段が生成した前記干渉信号ｙｉ^（ｋ）と前記受信信号ｙとの差分に基づいて前記推定値ｘｅ^（ｋ）を更新する更新手段を、前記変数ｋに合わせてＮ個含む
請求項２に記載の信号推定装置。

【請求項4】

前記推定手段は、
前記第ｋ番目の送信信号グループに対応するＭ個のパラメータを含むパラメータセットρ^（ｋ）と、前記伝送路行列Ｈとに基づいて、前記推定値ｘｅ^（ｋ）を生成するために用いられる内部行列Ａ^（ｋ）を生成し、且つ、前記推定値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）と前記干渉信号ｙｉ^（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、前記パラメータセットρ^（ｋ）と、前記受信信号ｙと、前記伝送路行列Ｈと、前記内部行列Ａ^（ｋ）と、前記初期化された干渉信号ｙｉ^（ｋ）と、前記初期化された内部データｖ^（ｋ）及びｚ^（ｋ）とに基づいて、前記推定値ｘｅ^（ｋ）を生成することで、前記推定信号ｘｅを推定する第２動作を行い、
前記第２動作を行った後、前記推定信号ｘｅが新たに推定される都度、（ｉ）前記新たに生成された推定信号ｘｅに基づいて、前記内部データｖ^（ｋ）及びｚ^（ｋ）を更新する第１処理と、（ｉｉ）前記中間行列Ｈｔ^（ｋ）と前記新たに生成された推定信号ｘｅから得られる前記中間信号ｘｔ^（ｋ）とに基づいて、前記干渉信号ｙｉ^（ｋ）を新たに生成する第２処理と、（ｉｉｉ）前記パラメータセットρ^（ｋ）と、前記受信信号ｙと、前記伝送路行列Ｈと、前記内部行列Ａ^（ｋ）と、前記更新された内部データｖ^（ｋ）及びｚ^（ｋ）と、前記新たに生成された干渉信号ｙｉ^（ｋ）とに基づいて、前記推定値ｘｅ^（ｋ）を更新することで、前記推定信号ｘｅを推定し直す第３処理とを含む第３動作を行い、
前記第３動作を所定回数繰り返した後、前記第ｋ番目の送信信号グループを構成するＭ個の前記送信信号成分がとり得る複数の信号系列候補のうち、前記推定値ｘｅ^（ｋ）に最も近い一の信号系列候補を出力する
請求項２又は３に記載の信号推定装置。

【請求項5】

前記推定手段は、夫々が前記推定値ｘｅ^（ｋ）を推定可能なＲ（但し、Ｗは２以上の整数）個の演算手段を含み、推定値ｘｅ_１ ^（ｋ）からｘｅ_Ｒ ^（ｋ）を推定可能な演算ブロックを、前記変数ｋの数に合わせてＮ個含み、
前記第ｋ番目の送信信号グループに対応する一の演算ブロックに含まれ且つ推定値ｘｅ_ｒ＋２ ^（ｋ）を推定する第ｒ＋１（但し、ｒは、０以上且つＲ－１以下のＲ個の整数の夫々を示す変数）番目の演算手段は、Ｎ個の前記演算ブロックのうち前記第ｋ番目の送信信号グループに対応する一の演算ブロックを除くＮ－１個の前記演算ブロックに夫々含まれるＮ－１個の第ｒ番目の演算手段が夫々推定したＮ－１個の推定値ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｓ）（但し、ｓは、０以上且つＮ－１以下であって且つｋを除く整数を示す変数）に基づいて、前記推定値ｘｅ_ｒ＋２ ^（ｋ）を推定する
請求項１に記載の信号推定装置。

【請求項6】

前記推定手段は、前記第ｋ番目の送信信号グループに対応し且つ第ｒ番目の前記演算手段が用いるＭ個のパラメータを含むパラメータセットρ_ｒ＋１ ^（ｋ）の初期値ρ_０ ^（ｋ）と、前記受信信号ｙと、前記受信アンテナと前記送信アンテナとの間の伝送路の状態を示す伝送路行列Ｈとに基づいて、前記推定値ｘｅ^（ｋ）を生成するために用いられる内部行列Ａ^（ｋ）を生成し、且つ、前記推定値ｘｅ_ｒ ^（ｋ）を推定するために第ｒ番目の前記演算手段が用いる内部データｖ_ｒ ^（ｋ）及びｚ_ｒ ^（ｋ）の初期値ｖ_０ ^（ｋ）及びｚ_０ ^（ｋ）と、前記推定値ｘｅ_ｒ ^（ｋ）の初期値ｘｅ_０ ^（ｋ）とを初期化し、
前記第ｋ番目の送信信号グループに対応する一の演算ブロックに含まれる第ｒ番目の演算手段は、
前記パラメータセットρ_ｒ＋１ ^（ｋ）と、前記受信信号ｙと、前記伝送路行列Ｈと、前記内部行列Ａ^（ｋ）と、前記内部データｖ_ｒ ^（ｋ）及びｚ_ｒ ^（ｋ）と、前記推定値ｘｅ_ｒ ^（ｓ）とに基づいて、前記推定値ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定し、
前記推定値ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）と、前記内部データｖ_ｒ ^（ｋ）及びｚ_ｒ ^（ｋ）と、所定の非線形関数Ψ_ｒ ^（ｋ）とに基づいて、前記内部データｖ_ｒ＋１ ^（ｋ）及びｚ_ｒ＋１ ^（ｋ）を生成する
請求項５に記載の信号推定装置。

【請求項7】

前記パラメータセットρ_ｒ ^（ｋ）は、前記送信装置が実際に送信した前記送信信号ｘと、前記推定手段が実際に推定した前記推定信号ｘｅとの間の誤差に基づく損失関数を用いた学習動作によって学習される
請求項６に記載の信号推定装置。

【請求項8】

円形に等間隔に配置されたＮ（但し、Ｎは２以上の整数）個の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）個配列されている送信アンテナを用いて、互いに異なるＭ個の前記送信アレーアンテナによって夫々送信されるＭ個の送信信号成分から構成される送信信号グループをＮ個含む送信信号ｘが含むＭ×Ｎ個の送信信号を夫々がＮ個の送信信号を含むＭ個の信号系列に分割し、前記Ｍ個の信号系列の夫々に対して逆離散フーリエ変換処理を施した送信信号ｘ’を送信する送信装置と、
円形に等間隔に配置されたＮ個の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ｘ’を受信信号ｙ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ｙから前記送信信号ｘを推定する信号推定方法であって、
前記信号推定方法は、
前記受信信号ｙに含まれ且つＭ×Ｎ個の前記受信アンテナ素子がそれぞれ受信したＭ×Ｎ個の受信信号成分を、Ｍ個の前記受信アレーアンテナの夫々が受信したＮ個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工程と、
前記離散フーリエ変換処理が施された前記受信信号ｙに基づいて、Ｍ×Ｎ個の前記送信信号成分の推定値であるＭ×Ｎ個の推定信号成分を含む推定信号ｘｅを推定する推定工程と
を含み、
前記推定工程は、前記推定信号ｘｅが新たに推定された場合には、前記新たに推定された推定信号ｘｅから第ｋ（但し、ｋは、０以上且つＮ－１以下の整数の夫々を示す変数）番目の送信信号グループを構成するＭ個の前記送信信号成分の推定値ｘｅ^（ｋ）を除外する第１の工程と、前記第１の工程によって得られる中間信号ｘｔ^（ｋ）と、前記受信信号ｙとに基づいて、前記推定値ｘｅ^（ｋ）を更新することで、前記推定信号ｘｅを推定し直す第２の工程を含む
信号推定方法。

【請求項9】

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、
円形に等間隔に配置されたＮ（但し、Ｎは２以上の整数）個の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）個配列されている送信アンテナを用いて、互いに異なるＭ個の前記送信アレーアンテナによって夫々送信されるＭ個の送信信号成分から構成される送信信号グループをＮ個含む送信信号ｘが含むＭ×Ｎ個の送信信号を夫々がＮ個の送信信号を含むＭ個の信号系列に分割し、前記Ｍ個の信号系列の夫々に対して逆離散フーリエ変換処理を施した送信信号ｘ’を送信する送信装置と、
円形に等間隔に配置されたＮ個の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ｘ’を受信信号ｙ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ｙから前記送信信号ｘを推定する信号推定方法であって、
前記受信信号ｙに含まれ且つＭ×Ｎ個の前記受信アンテナ素子がそれぞれ受信したＭ×Ｎ個の受信信号成分を、Ｍ個の前記受信アレーアンテナの夫々が受信したＮ個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工程と、
前記離散フーリエ変換処理が施された前記受信信号ｙに基づいて、Ｍ×Ｎ個の前記送信信号成分の推定値であるＭ×Ｎ個の推定信号成分を含む推定信号ｘｅを推定する推定工程と
を含み、
前記推定工程は、前記推定信号ｘｅが新たに推定された場合には、前記新たに推定された推定信号ｘｅから第ｋ（但し、ｋは、０以上且つＮ－１以下の整数の夫々を示す変数）番目の送信信号グループを構成するＭ個の前記送信信号成分の推定値ｘｅ^（ｋ）を除外する第１の工程と、前記第１の工程によって得られる中間信号ｘｔ^（ｋ）と、前記受信信号ｙとに基づいて、前記推定値ｘｅ^（ｋ）を更新することで、前記推定信号ｘｅを推定し直す第２の工程を含む
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、複数の送信アンテナを有する送信装置から、複数の受信アンテナ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、円形に等間隔に配置された複数のアンテナ素子を含む円形アレーアンテナ（ＵＣＡ：Ｕｎｉｆｏｒｍ Ｃｉｒｃｕｌａｒ Ａｒｒａｙ）を複数備える送信装置と、複数の円形アレー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。
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５及び非特許文献２があげられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１９／０５９４０８号パンフレット

【文献】特表２０１７－５１５３３７号公報

【文献】特開２０１５－０７３２６０号公報

【文献】特許第６５８３２９２号

【文献】特許第５３１７０２１号

【非特許文献】

【0004】

【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】

【0005】

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。

【0006】

このように送信信号が推定される場合には、送信信号を推定するために必要な演算量の低減が望まれる。ここで、送信装置が備える複数の円形アレーアンテナと受信装置が備える複数の円形アレーアンテナとが軸対象となるように配置されている場合には、伝送路行列が対角ブロック成分にのみ大きな利得を有するブロック対角行列となる。その結果、伝送路行列の対角ブロック成分以外の成分がゼロになるがゆえに、送信信号を推定するために必要な演算量が低減される。従って、送信装置が備える複数の円形アレーアンテナと受信装置が備える複数の円形アレーアンテナとが常に軸対称となるように配置されていれば、送信信号の推定精度の向上が可能となる。

【0007】

しかしながら、現実的には、送信装置が備える複数の円形アレーアンテナと受信装置が備える複数の円形アレーアンテナとが常に軸対称となるように配置されるとは限らない。例えば、風雨に起因して円形アレーアンテナの配置位置がずれることで、送信装置が備える複数の円形アレーアンテナと受信装置が備える複数の円形アレーアンテナとが軸対称とならない可能性がある。その結果、伝送路行列がブロック対角行列とならなくなる。また、送信装置が備える複数の円形アレーアンテナと受信装置が備える複数の円形アレーアンテナとが軸対称とならないという要因に限らず、その他の要因で伝送路行列がブロック対角行列とならなくなる可能性がある。例えば、電波の反射等に起因したフェージングによって伝送路行列がブロック対角行列とならなくなる可能性がある。このように、伝送路行列がブロック対角行列となることを利用して演算量を低減する方法が利用可能なシーンは限られる。
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、送信信号を推定するために必要な演算量の低減が望まれることに変わりはない。しかしながら、送信装置が備える円形アレーアンテナと受信装置が備える円形アレーアンテナとが常に軸対称となるように配置されるとは限らない。従って、単一の送信アンテナ及び単一の受信アンテナを備える通信システムにおいても、伝送路行列がブロック対角行列となることを利用して演算量を低減する方法が利用可能なシーンは限られる。

【0008】

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推定するために必要な演算量を低減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】

【0009】

信号推定装置の一態様は、円形に等間隔に配置されたＮ（但し、Ｎは２以上の整数）個の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）個配列されている送信アンテナを用いて、互いに異なるＭ個の前記送信アレーアンテナによって夫々送信されるＭ個の送信信号成分から構成される送信信号グループをＮ個含む送信信号ｘを送信する送信装置と、円形に等間隔に配置されたＮ個の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ｘを受信信号ｙ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ｙから前記送信信号ｘを推定する信号推定装置であって、前記信号推定装置は、前記受信信号ｙに含まれ且つＭ×Ｎ個の前記受信アンテナ素子がそれぞれ受信したＭ×Ｎ個の受信信号成分を、Ｍ個の前記受信アレーアンテナの夫々が受信したＮ個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と、前記離散フーリエ変換処理が施された前記受信信号ｙに基づいて、Ｍ×Ｎ個の前記送信信号成分の推定値であるＭ×Ｎ個の推定信号成分を含む推定信号ｘｅを推定する推定手段とを備え、前記推定手段は、前記推定信号ｘｅが新たに推定された場合には、前記新たに推定された推定信号ｘｅから第ｋ（但し、ｋは、０以上且つＮ－１以下の整数の夫々を示す変数）番目の送信信号グループを構成するＭ個の前記送信信号成分の推定値ｘｅ^（ｋ）を除外する除外動作を行い、前記除外動作によって得られる中間信号ｘｔ^（ｋ）と、前記受信信号ｙとに基づいて、前記推定値ｘｅ^（ｋ）を更新することで、前記推定信号ｘｅを推定し直す信号推定装置である。

【0010】

信号推定方法の一態様は、円形に等間隔に配置されたＮ（但し、Ｎは２以上の整数）個の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）個配列されている送信アンテナを用いて、互いに異なるＭ個の前記送信アレーアンテナによって夫々送信されるＭ個の送信信号成分から構成される送信信号グループをＮ個含む送信信号ｘを送信する送信装置と、円形に等間隔に配置されたＮ個の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ｘを受信信号ｙ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ｙから前記送信信号ｘを推定する信号推定方法であって、前記信号推定方法は、前記受信信号ｙに含まれ且つＭ×Ｎ個の前記受信アンテナ素子がそれぞれ受信したＭ×Ｎ個の受信信号成分を、Ｍ個の前記受信アレーアンテナの夫々が受信したＮ個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工程と、前記離散フーリエ変換処理が施された前記受信信号ｙに基づいて、Ｍ×Ｎ個の前記送信信号成分の推定値であるＭ×Ｎ個の推定信号成分を含む推定信号ｘｅを推定する推定工程とを含み、前記推定工程は、前記推定信号ｘｅが新たに推定された場合には、前記新たに推定された推定信号ｘｅから第ｋ（但し、ｋは、０以上且つＮ－１以下の整数の夫々を示す変数）番目の送信信号グループを構成するＭ個の前記送信信号成分の推定値ｘｅ^（ｋ）を除外する第１の工程と、前記第１の工程によって得られる中間信号ｘｔ^（ｋ）と、前記受信信号ｙとに基づいて、前記推定値ｘｅ^（ｋ）を更新することで、前記推定信号ｘｅを推定し直す第２の工程を含む信号推定方法である。

【0011】

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、円形に等間隔に配置されたＮ（但し、Ｎは２以上の整数）個の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）個配列されている送信アンテナを用いて、互いに異なるＭ個の前記送信アレーアンテナによって夫々送信されるＭ個の送信信号成分から構成される送信信号グループをＮ個含む送信信号ｘを送信する送信装置と、円形に等間隔に配置されたＮ個の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ｘを受信信号ｙ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ｙから前記送信信号ｘを推定する信号推定方法であって、前記受信信号ｙに含まれ且つＭ×Ｎ個の前記受信アンテナ素子がそれぞれ受信したＭ×Ｎ個の受信信号成分を、Ｍ個の前記受信アレーアンテナの夫々が受信したＮ個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工程と、前記離散フーリエ変換処理が施された前記受信信号ｙに基づいて、Ｍ×Ｎ個の前記送信信号成分の推定値であるＭ×Ｎ個の推定信号成分を含む推定信号ｘｅを推定する推定工程とを含み、前記推定工程は、前記推定信号ｘｅが新たに推定された場合には、前記新たに推定された推定信号ｘｅから第ｋ（但し、ｋは、０以上且つＮ－１以下の整数の夫々を示す変数）番目の送信信号グループを構成するＭ個の前記送信信号成分の推定値ｘｅ^（ｋ）を除外する第１の工程と、前記第１の工程によって得られる中間信号ｘｔ^（ｋ）と、前記受信信号ｙとに基づいて、前記推定値ｘｅ^（ｋ）を更新することで、前記推定信号ｘｅを推定し直す第２の工程を含むコンピュータプログラムである。

【発明の効果】

【0012】

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推定するために必要な演算量を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【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、ブロック対角行列となる伝送路行列を示す。

【図6】図６は、第１の信号推定ユニットの構成を示すブロック図である。

【図7】図７は、第１の信号推定ユニットが送信信号を推定する動作の流れを示すフローチャートである。

【図8】図８は、第２の信号推定ユニットの構成を示すブロック図である。

【図9】図９は、第２の信号推定ユニットが送信信号を推定する動作の流れを示すフローチャートである。

【図10】図１０は、基本演算部の構成の一例を示すブロック図である。

【図11】図１１（ａ）から図１１（ｃ）の夫々は、非線形関数の一例を示すグラフである。

【図12】図１２は、変形例の通信システム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】

【0014】

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。
＜１＞通信システムＳＹＳの構成

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

送信アンテナ１０は、径の異なる複数の円形アレーアンテナ（ＵＣＡ：Ｕｎｉｆｏｒｍ Ｃｉｒｃｕｌａｒ Ａｒｒａｙ）１００を含む。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）個の円形アレーアンテナ１００（具体的には、円形アレーアンテナ１００＃０から１００＃Ｍ－１）を含むものとする。尚、送信アンテナ１０が２個以上の円形アレーアンテナ１００を含む（更に、後述する受信アンテナ２０が２個以上の円形アレーアンテナ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。Ｍ個の円形アレーアンテナ１００は、同心円状に（つまり、同軸に）配置される。具体的には、Ｍ個の円形アレーアンテナ１００は、円形アレーアンテナ１００＃０から１００＃Ｍ－１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。各円形アレーアンテナ１００は、複数のアンテナ素子１０１を備える。図１に示す例では、各円形アレーアンテナ１００は、Ｎ（但し、Ｎは２以上の整数）個のアンテナ素子１０１（具体的には、アンテナ素子１０１＃０からアンテナ素子１０１＃Ｎ－１）を備えるものとする。尚、図１では、円形アレーアンテナ１００＃ｐ（但し、ｐは０以上且つＭ－１以下の整数の夫々を示す変数）が備えるアンテナ素子１０１＃０から１０１＃Ｎ－１を、夫々、アンテナ素子１０１＃０（＃ｐ）から１０１＃Ｎ－１（＃ｐ）と表記している。

【0019】

各円形アレーアンテナ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、各円形アレーアンテナ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個の送信信号グループの単位で送信信号ｘを送信可能である。但し、各円形アレーアンテナ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、各円形アレーアンテナ１００が備えるアンテナ素子１０１の数よりも少なくてもよい。

【0020】

更に、送信アンテナ１０がＭ個の円形アレーアンテナ１００を備えているがゆえに、Ｎ個の送信信号グループには、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、円形アレーアンテナ１００＃ｐの第ｋ（但し、ｋは、０以上且つＮ－１以下の整数）番目のアンテナ素子１０１＃ｋが送信する送信信号成分を、「送信信号ｘ^（ｋ） _（ｐ）」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^（ｋ）」は、Ｍ個の円形アレーアンテナ１００が夫々備えるＭ個の第ｋ番目のアンテナ素子１０１＃ｋによって送信されるＭ個の送信信号ｘ^（ｋ） _（０）から送信信号ｘ^（ｋ） _{（Ｍ－１）}を含む。つまり、「送信信号ｘ^（ｋ）」は、同じＯＡＭモードで送信される第ｋ番目の送信信号グループに含まれる送信信号に相当する。

【0021】

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。

【0022】

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＃０から変換ユニット１１１＃Ｍ－１）が実現される。

【0023】

各変換ユニット１１１＃ｐは、Ｍ個の円形アレーアンテナ１００のうちの各変換ユニット１１１＃ｐに対応する一の円形アレーアンテナ１００＃ｐが送信するＮ個の送信信号ｘ^（０） _（ｐ）から送信信号ｘ^{（Ｎ－１）} _（ｐ）に対して、前処理を施す。本実施形態では、各変換ユニット１１１＃ｐは、Ｎ個の送信信号ｘ^（０） _（ｐ）から送信信号ｘ^{（Ｎ－１）} _（ｐ）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＃ｐは、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^（０） _（ｐ）から送信信号ｘ^{（Ｎ－１）} _（ｐ）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^（ｋ） _（ｐ）を含む送信信号ｘを、夫々がＮ個の送信信号ｘ^（０） _（ｐ）から送信信号ｘ^{（Ｎ－１）} _（ｐ）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^（０） _（ｐ）から送信信号ｘ^{（Ｎ－１）} _（ｐ）は、対応する円形アレーアンテナ１００＃ｐ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^（０） _（ｐ）から送信信号ｘ^{（Ｎ－１）} _（ｐ）を、「送信信号ｘ’^（０） _（ｐ）から送信信号ｘ’^{（Ｎ－１）} _（ｐ）」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^（０） _（ｐ）から送信信号ｘ^{（Ｎ－１）} _（ｐ）と区別する。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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、径が異なる複数の円形アレーアンテナ２００を含む。以下の説明では、受信アンテナ２０は、Ｍ個の円形アレーアンテナ２００（具体的には、円形アレーアンテナ２００＃０から２００＃Ｍ－１）を含むものとする。Ｍ個の円形アレーアンテナ２００は、同心円状に（つまり、同軸に）配置される。具体的には、Ｍ個の円形アレーアンテナ２００は、円形アレーアンテナ２００＃０から２００＃Ｍ－１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。各円形アレーアンテナ２００は、複数のアンテナ素子２０１を備える。図１に示す例では、各円形アレーアンテナ２００は、Ｎ個のアンテナ素子２０１（具体的には、アンテナ素子２０１＃０からアンテナ素子２０１＃Ｎ－１）を備えるものとする。尚、図１では、円形アレーアンテナ２００＃ｐが備えるアンテナ素子２０１＃０から２０１＃Ｎ－１を、夫々、アンテナ素子２０１＃０（＃ｐ）から２０１＃Ｎ－１（＃ｐ）と表記している。

【0027】

円形アレーアンテナ２００＃ｐは、Ｎ個のアンテナ素子＃０（＃ｐ）から２０１＃Ｎ－１（＃ｐ）を用いて、円形アレーアンテナ２００＃ｐに対応する一の円形アレーアンテナ１００＃ｐが送信したＮ個の送信信号ｘ’^（０） _（ｐ）から送信信号ｘ’^{（Ｎ－１）} _（ｐ）を、受信信号ｙ^（０） _（ｐ）から受信信号ｙ^{（Ｎ－１）} _（ｐ）として受信する。典型的には、円形アレーアンテナ２００＃ｐが備えるアンテナ素子２０１＃ｋ（＃ｐ）は、円形アレーアンテナ１００＃ｐが備えるアンテナ素子１０１＃ｋ（＃ｐ）が送信した送信信号ｘ’^（ｋ） _（ｐ）を、受信信号ｙ^（ｋ） _（ｐ）として受信する。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^（ｋ）」は、Ｍ個の円形アレーアンテナ２００が夫々備えるＭ個の第ｋ番目のアンテナ素子２０１＃ｋによって受信されるＭ個の受信信号ｙ^（ｋ） _（０）から受信信号ｙ^（ｋ） _{（Ｍ－１）}を含む。つまり、「受信信号ｙ^（ｋ）」は、対応するＯＡＭモードで受信された受信信号グループ（つまり、対応する送信信号グループに含まれる送信信号ｘ^（ｋ）を受信することで得られた受信信号）に相当する。

【0028】

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。

【0029】

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＃０から変換ユニット２１１＃Ｍ－１）と、信号推定ユニット２１２とが実現される。

【0030】

各変換ユニット２１１＃ｐは、Ｍ個の円形アレーアンテナ２００のうちの各変換ユニット２１１＃ｐに対応する一の円形アレーアンテナ２００＃ｐが受信したＮ個の受信信号ｙ^（０） _（ｐ）から受信信号ｙ^{（Ｎ－１）} _（ｐ）に対して、前処理を施す。本実施形態では、各変換ユニット２１１＃ｐは、Ｎ個の受信信号ｙ^（０） _（ｐ）から受信信号ｙ^{（Ｎ－１）} _（ｐ）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＃ｐは、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^（０） _（ｐ）から受信信号ｙ^{（Ｎ－１）} _（ｐ）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^（ｋ） _（ｐ）を含む受信信号ｙを、夫々がＮ個の受信信号ｙ^（０） _（ｐ）から受信信号ｙ^{（Ｎ－１）} _（ｐ）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^（ｋ） _（ｐ）を含む受信信号ｙに対して、夫々がＮ個の受信信号ｙ^（０） _（ｐ）から受信信号ｙ^{（Ｎ－１）} _（ｐ）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^（ｋ） _（ｐ）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^（ｋ） _（ｐ）及び受信信号ｙ^（ｋ）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。

【0031】

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^（ｋ） _（ｐ）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^（ｋ） _（ｐ）の推定値であるＭ×Ｎ個の推定信号ｘ＿ｅｓｔｉｍａｔｅ^（ｋ） _（ｐ）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が含むＮ個の送信信号ｘ^（ｋ）の推定値であるＮ個の推定信号ｘ＿ｅｓｔｉｍａｔｅ^（ｋ）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。

【0032】

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中において、「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）を示す伝送路行列（言い換えれば、チャネル行列）を示している。伝送路行列Ｈは、Ｍ行×Ｍ行の行列Ｈ^{（ｉ，ｊ）}を（ｉ，ｊ）成分（但し、ｉ及びｊの夫々は、０以上且つＮ－１以下の整数）として有するＭＮ行×ＭＮ列のブロック行列である。また、図４中の「ｎ^（０）、ｎ^（１）、・・・、ｎ^{（Ｎ－１）}」は、伝送路３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。

【0033】

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一例として、全数探索的方法を採用した信号推定方法があげられる。全数探索的方法を採用した信号推定方法は、送信信号ｘがとり得る全ての信号パターン（つまり、信号系列）の夫々について図４に示す演算を行うことで、受信信号ｙがとり得る全ての信号パターンを算出すると共に、実際に受信した受信信号ｙの信号パターンに最も近い信号パターンを有する受信信号ｙに対応する送信信号ｘの信号パターンを、推定信号ｘｅの信号パターンとして選択する方法である。しかしながら、全数探索的方法を採用した信号推定方法は、送信信号ｘを推定するために必要な演算量が膨大になってしまう。

【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、最小二乗法を採用した信号推定方法があげられる。最小二乗法を採用した信号推定方法は、数式１を用いて、送信信号ｘを推定する（つまり、Ｍ×Ｎ個の推定信号ｘｅ^（ｋ） _（ｐ）を含む推定信号ｘｅを推定する）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^（ｋ）」は、信号対雑音電力比（ＳＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）を表すＭ個のパラメータ「σ^（ｋ） _（０）、・・・、σ^（ｋ） _{（Ｍ－１）}」を含むベクトルを示している。数式１中の「Ｄ（σ^（０）、・・・、σ^{（Ｎ－１）}）」は、Ｍ×Ｎ個の信号対雑音電力比を表すパラメータ「σ^（０）、・・・、σ^{（Ｎ－１）}」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】

最小二乗法を用いて送信信号ｘを推定するために必要な演算量は、全数探索的方法を用いて送信信号ｘを推定するために必要な演算量と比較すれば少なくなる。しかしながら、伝送路行列ＨがＭＮ行×ＭＮ列のサイズを有するがゆえに、数式１を用いて送信信号ｘを推定するために、演算量に対する寄与度が相対的に大きいＭＮ行×ＭＮ列のサイズを有する逆行列の算出を含めて（ＭＮ）^３に比例する演算量が必要になる。このため、最小二乗法を用いて送信信号ｘを推定するために必要な演算量には、依然として低減の余地がある。更には、最小二乗法による送信信号ｘの推定精度は、全数探索的方法による送信信号ｘの推定精度よりも劣っている。

【0037】

一方で、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）配置され且つ伝送路３においてフェージング等による干渉がない理想的な環境下では、伝送路行列Ｈに含まれる行列Ｈ^{（ｉ，ｊ）}が、ｉ≠ｊとなる状況下でゼロ行列になる。その結果、送路行列Ｈは、図５に示すように、対角ブロック成分以外の成分がゼロになるブロック対角行列となる。この場合、上述した最小二乗法を採用した信号推定方法は、数式２を用いて、送信信号ｘを推定する方法となる。

【0038】

【数2】

【0039】

ここで、行列Ｈ^{（ｋ、ｋ）}がＭ行×Ｍ列のサイズを有するがゆえに、数式２を用いて送信信号ｘを推定するために、演算量に対する寄与度が相対的に大きいＭ行×Ｍ列のサイズを有する逆行列の算出を含めてＮ×Ｍ^３に比例する演算量が必要になる。従って、数式２に基づく最小二乗法を用いて送信信号ｘを推定するために必要な演算量は、数式１に基づく最小二乗法を用いて送信信号ｘを推定するために必要な演算量よりも少なくなる。一方で、数式２に基づく最小二乗法を用いて送信信号ｘを推定することができるのは、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配置され且つ伝送路３においてフェージング等による干渉がない理想的なシーンに限られる。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とが常に軸対称となるように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。また、伝送路３においてフェージング等による干渉が常にない環境を実現することは容易ではない。このため、伝送路行列Ｈがブロック対角行列とならなくなる可能性は、決して低くない。

【0040】

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。その結果、信号推定ユニット２１２は、伝送路行列Ｈがブロック対角行列とならない場合においても、相対的に少ない演算量で送信信号ｘを適切に推定することができる。例えば、信号推定ユニット２１２は、伝送路行列Ｈがブロック対角行列とならない場合において、数式１に基づく最小二乗法を用いて送信信号ｘを推定するために必要な演算量よりも少ない演算量で送信信号ｘを適切に推定することができる。尚、信号推定ユニット２１２の詳細については、図６等を参照しながら後に詳述するため、ここでの詳細な説明を省略する。

【0041】

再び図１において、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。
＜２＞信号推定ユニット２１２

【0042】

続いて、信号推定ユニット２１２について説明する。本実施形態では、受信装置２は、信号推定ユニット２１２として、第１の信号推定ユニット２１２ａを用いてもよい。或いは、受信装置２は、信号推定ユニット２１２として、第１の信号推定ユニット２１２ａに代えて、第１の信号ユニット２１２ａと比較して構成及び動作の夫々が異なる第２の信号推定ユニット２１２ｂを用いてもよい。このため、以下では、第１の信号推定ユニット２１２ａと、第２の信号推定ユニット２１２ｂとについて順に説明する。
＜２－１＞第１の信号推定ユニット２１２ａ
初めに、第１の信号推定ユニット２１２ａについて説明する。
＜２－１－１＞第１の信号推定ユニット２１２ａの構成

【0043】

初めに、図６を参照しながら、第１の信号推定ユニット２１２ａの構成について説明する。図６は、第１の信号推定ユニット２１２ａの構成を示すブロック図である。

【0044】

図６に示すように、信号推定ユニット２１２ａは、Ｎ個の信号推定部２１２１（具体的には、信号推定部２１２１＃０から信号推定部２１２１＃Ｎ－１）と、Ｎ個の干渉信号推定部２１２２（具体的には、干渉信号生成部２１２２＃０から干渉信号生成部２１２２＃Ｎ－１）と、Ｎ個の加算器２１２３（具体的には、加算器２１２３＃０から加算器２１２３＃Ｎ－１）と、信号出力部２１２４とを備えている。尚、信号推定部２１２１＃０から２１２１＃Ｎ－１と、干渉信号生成部２１２２＃０から２１２２＃Ｎ－１と、加算器２１２３＃０から加算器２１２３＃Ｎ－１と、信号出力部２１２４との夫々の動作については、後に図７を参照しながら詳述するが、以下のその概要について説明する。

【0045】

信号推定部２１２１＃ｋは、受信信号ｙと、干渉信号生成部２１２２＃ｋが生成する後述する干渉信号ｙ＿ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ^（ｋ）とに基づいて、推定信号ｘｅ^（ｋ）を推定する。その結果、Ｎ個の信号推定部２１２１＃０から２１２１＃Ｎ－１が夫々推定した推定信号ｘｅ^（０）から推定信号ｘｅ^{（Ｎ－１）}を含む推定信号ｘｅが推定される。尚、以下では、説明の簡略化のために、「干渉信号ｙ＿ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ」を、「干渉信号ｙｉ」と表記する。

【0046】

干渉信号生成部２１２２＃ｋは、信号推定部２１２１＃０から２１２１＃Ｎ－１が夫々推定した推定信号ｘｅ^（０）から推定信号ｘｅ^{（Ｎ－１）}を含む推定信号ｘｅに基づいて、干渉信号ｙｉ^（ｋ）を生成する。

【0047】

加算器２１２３＃ｋは、受信信号ｙから、干渉信号生成部２１２２＃ｋが生成した干渉信号ｙｉ^（ｋ）を減算する。加算器２１２３＃ｋの出力（つまり、受信信号ｙと干渉信号ｙｉ^（ｋ）との差分）は、信号推定部２１２１＃ｋに出力される。このため、信号推定部２１２１＃ｋは、加算器２１２３＃ｋの出力（つまり、受信信号ｙと干渉信号ｙｉ^（ｋ）との差分）に基づいて、推定信号ｘｅ^（ｋ）を推定する。

【0048】

信号出力部２１２４は、信号推定部２１２１＃０から２１２１＃Ｎ－１が夫々推定した推定信号ｘｅ^（０）から推定信号ｘｅ^{（Ｎ－１）}を含む推定信号ｘｅに基づいて、送信信号ｘの最終的に確定した推定値に相当する確定推定信号ｘｅ＿ｆｉｎａｌ（以降、“確定推定信号ｘｅｆ”と称する）を出力する。このため、信号推定部２１２１＃０から２１２１＃Ｎ－１が夫々推定した推定信号ｘｅ^（０）から推定信号ｘｅ^{（Ｎ－１）}を含む推定信号ｘｅは、暫定的な推定信号であるとみなしてもよい。
＜２－１－２＞第１の信号推定ユニット２１２ａが送信信号ｘを推定する動作

【0049】

続いて、図７を参照しながら、第１の信号推定ユニット２１２ａが送信信号ｘを推定する動作について説明する。図７は、第１の信号推定ユニット２１２ａが送信信号ｘを推定する流れを示すフローチャートである。

【0050】

尚、図７に示す動作（但し、後述するステップＳ１８を除く）は、異なる変数ｋが割り当てられた機能ブロックによって並行して行われる。つまり、信号推定部２１２１＃０、干渉信号生成部２１２２＃０及び加算器２１２３＃０を含む機能ブロックと、信号推定部２１２１＃１、干渉信号生成部２１２２＃１及び加算器２１２３＃１を含む機能ブロックと、・・・、信号推定部２１２１＃Ｎ－１、干渉信号生成部２１２２＃Ｎ－１及び加算器２１２３＃Ｎ－１を含む機能ブロックとは、図８に示す動作を並行して行う。

【0051】

図７に示すように、信号推定部２１２１＃ｋは、初期情報として、伝送路行列Ｈと、Ｍ個のパラメータρ^（ｋ） _（０）、ρ^（ｋ） _（２）、・・・、及びρ^（ｋ） _{（Ｍ－１）}を含むパラメータセットρ^（ｋ）とを取得する（ステップＳ１１）。パラメータセットρ^（ｋ）は、推定信号ｘｅ^（ｋ）の推定精度を設定するために任意に調整可能である。より具体的には、パラメータセットρ^（ｋ）に含まれるパラメータρ^（ｋ） _（０）、ρ^（ｋ） _（２）、・・・、及びρ^（ｋ） _{（Ｍ－１）}は、夫々、推定信号ｘｅ^（ｋ） _（０）、ｘｅ^（ｋ） _（１）、・・・、及びｘｅ^（ｋ） _{（Ｍ－１）}の推定精度を設定するために任意に調整可能なパラメータである。

【0052】

その後、信号推定部２１２１＃ｋは、初期化動作を行う（ステップＳ１２）。例えば、信号推定部２１２１＃ｋは、変数ｒを０に設定する。変数ｒは、信号推定部２１２１＃ｋが推定信号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、信号推定部２１２１＃ｋ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、信号推定部２１２１＃ｋが（ｒ＋１）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、例えば、信号推定部２１２１＃ｋは、干渉信号ｙｉ^（ｋ）の初期値をゼロに設定する。尚、以下では、説明の便宜上、信号推定部２１２１＃ｋが推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定するために用いる干渉信号ｙｉ^（ｋ）を、“干渉信号ｙｉ_ｒ ^（ｋ）”と表記する。この場合、干渉信号ｙｉ^（ｋ）の初期値は、“干渉信号ｙｉ_０ ^（ｋ）”と表記される。また、例えば、信号推定部２１２１＃ｋは、推定信号ｘｅ^（ｋ）を推定するために信号推定部２１２１＃ｋ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、信号推定部２１２１＃ｋ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_０ ^（ｋ）及びｚ_０ ^（ｋ）”と表記される。また、例えば、信号推定部２１２１＃ｋは、推定信号ｘｅ^（ｋ）を推定するために信号推定部２１２１＃ｋが用いる内部行列Ａ^（ｋ）を、数式３に基づいて設定する。尚、数式３中の「Ｈ^（ｋ）」は、伝送路行列の第ｋ列ブロックから構成されるＭＮ行×Ｍ列の行列である。また、数式３中の「Ｄ（ρ^（ｋ））」は、Ｍ個のパラメータρ^（ｋ） _（０）、ρ^（ｋ） _（２）、・・・、及びρ^（ｋ） _{（Ｍ－１）}を対角成分とするＭ行×Ｍ列の対角行列を示している。

【0053】

【数3】

【0054】

その後、信号推定部２１２１＃ｋは、ステップＳ１１で取得したパラメータセットρ^（ｋ）と、ステップＳ１１で取得した伝送路行列Ｈと、受信信号ｙと、干渉信号ｙｉ_ｒ ^（ｋ）と、内部データｖ_ｒ ^（ｋ）と、内部データｚ_ｒ ^（ｋ）と、ステップＳ１２で設定された内部行列Ａ^（ｋ）とに基づいて、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定する（ステップＳ１３）。具体的には、信号推定部２１２１＃ｋは、数式４を用いて、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定する（ステップＳ１３）。尚、図４中の「ｙ－ｙｉ_ｒ ^（ｋ）」は、加算器２１２３＃ｋの出力に相当する。尚、ステップＳ１３が初めて行われる場合には、変数ｒがゼロに初期化されているため、信号推定部２１２１＃ｋは、ステップＳ１２で設定された干渉信号ｙｉ_０ ^（ｋ）と、ステップＳ１２で設定された内部データｖ_０ ^（ｋ）と、ステップＳ１２で設定された内部データｚ_０ ^（ｋ）とに基づいて、推定信号ｘｅ_１ ^（ｋ）を推定することになる。尚、数式４の右辺の第２項は、制約付き最適化問題を解くために利用可能なラグランジュ乗数法に基づく項である。この第２項は、必ずしも用いられなくてもよい。この場合、内部データｖ_ｒ ^（ｋ）及びｚ_ｒ ^（ｋ）もまた用いられなくてもよくなる。

【0055】

【数4】

【0056】

その後、信号推定部２１２１＃ｋは、変数ｒに１を加算した数が、所定閾値Ｒよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１４）。上述したように、変数ｒは、信号推定部２１２１＃ｋ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に１を加算した数は、信号推定部２１２１＃ｋ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、信号推定部２１２１＃ｋがステップＳ１３の動作を行った回数）を示している。また、所定閾値Ｒは、信号推定部２１２１＃ｋ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。

【0057】

ステップＳ１４における判定の結果、変数ｒに１を加算した数が所定閾値Ｒよりも小さいと判定された場合には（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、信号推定部２１２１＃ｋは、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定し直す。つまり、信号推定部２１２１＃ｋは、推定信号ｘｅ_ｒ＋２ ^（ｋ）を新たに推定する。

【0058】

推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定し直すために、信号推定部２１２１＃ｋは、ステップＳ１３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Ｓ１５）。つまり、信号推定部２１２１＃ｋ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Ｓ１５）。具体的には、信号推定部２１２１＃ｋは、数式５を用いて内部データｚ_ｒ＋１ ^（ｋ）を生成する。尚、数式５中の記号「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。その後、信号推定部２１２１＃ｋは、数式６を用いて内部データｖ_ｒ＋１ ^（ｋ）を生成する。

【0059】

【数5】

【0060】

【数6】

【0061】

ステップＳ１５の動作と並行して又は相前後して、干渉信号生成部２１２２＃ｋは、ステップＳ１３でＮ個の信号推定部２１２１＃０から２１２１＃Ｎ－１によって夫々推定された最新の推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（０）からｘｅ_ｒ＋１ ^{（Ｎ－１）}に基づいて、干渉信号ｙｉ_ｒ ^（ｋ）を更新する（ステップＳ１６）。つまり、干渉信号生成部２１２２＃ｋは、干渉信号ｙｉ_ｒ＋１ ^（ｋ）を生成する（ステップＳ１６）。具体的には、干渉信号生成部２１２２＃ｋは、数式７に基づいて、干渉信号ｙｉ_ｒ＋１ ^（ｋ）を生成する。つまり、干渉信号生成部２１２２＃ｋは、伝送路行列Ｈを構成するＮ個の列ブロックから、第ｋ番目の送信信号グループに対応する第ｋ列番目の列ブロックを除いたＮ－１個の列ブロックと、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を除くＮ－１個の推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｓ）（但し、ｓは、０以上且つＮ－１以下であって且つｋを除く整数を示す変数）とに基づいて、干渉信号ｙｉ_ｒ＋１ ^（ｋ）を生成する。このため、伝送路行列Ｈを構成するＮ個の列ブロックから第ｋ列番目の列ブロックを除いたＮ－１個の列ブロックから構成される行列を、中間行列Ｈｔ^（ｋ）とし、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を除くＮ－１個の推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｓ）から構成される信号を、中間信号ｘｔ_ｒ＋１ ^（ｋ）とすると、数式７は、数式８で表現可能である。尚、行列Ｈｔ^（ｋ）は、ＭＮ行×（ＭＮ－Ｍ）列の行列となる。また、中間信号ｘｔ_ｒ＋１ ^（ｋ）は、（ＭＮ－Ｍ）次元のベクトルとなる。

【0062】

【数7】

【0063】

【数8】

【0064】

その後、信号推定部２１２１＃ｋは、変数ｒを１だけインクリメントした後（ステップＳ１７）、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定し直す（つまり、更新する）（ステップＳ１３）。つまり、信号推定部２１２１＃ｋは、ステップＳ１１で取得したパラメータセットρ^（ｋ）と、ステップＳ１１で取得した伝送路行列Ｈと、受信信号ｙと、ステップＳ１６で生成された干渉信号ｙｉ_ｒ ^（ｋ）と、ステップＳ１５で更新された内部データｖ_ｒ ^（ｋ）と、ステップＳ１５で更新された内部データｚ_ｒ ^（ｋ）とに基づいて、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定し直す（ステップＳ１３）。ここでも、信号推定部２１２１＃ｋは、上述した数式４を用いて、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定し直す。

【0065】

以上のステップＳ１３からステップＳ１７までの動作が、変数ｒに１を加算した数が所定閾値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Ｓ１３からステップＳ１７までの動作が、Ｒ－１回繰り返される。

【0066】

ステップＳ１４における判定の結果、変数ｒに１を加算した数が所定閾値Ｒよりも小さくないと判定された場合には（ステップＳ１４：Ｎｏ）、信号推定部２１２１＃ｋ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、信号推定部２１２１＃ｋは、最後に推定した推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）（＝ｘｅ_Ｒ ^（ｋ））を信号出力部２１２４に出力する。信号出力部２１２４は、信号推定部２１２１＃０から２１２１＃Ｎ－１が夫々推定した推定信号ｘｅ_Ｒ ^（０）から推定信号ｘｅ_Ｒ ^{（Ｎ－１）}を含む推定信号ｘｅに基づいて、確定推定信号ｘｅｆを出力する（ステップＳ１８）。具体的には、信号出力部２１２４は、数式９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Ｓ１８）。つまり、信号出力部２１２４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（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。その結果、信号出力部２１２４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を出力する。つまり、信号出力部２１２４は、送信信号ｘがとり得る全ての信号パターンのうち推定信号ｘｅ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を有する送信信号ｘを、確定推定信号ｘｅｆとして出力する。

【0067】

【数9】

＜２－１－３＞第１の信号推定ユニット２１２ａの技術的効果

【0068】

信号推定ユニット２１２ａは、上述した数式３及び４に示すように、送信信号ｘを推定する（つまり、推定信号ｘｅを推定する）ために、伝送路行列Ｈの対角ブロック成分のみならず、伝送路行列Ｈの非対角ブロック成分も使用している。このため、信号推定ユニット２１２ａは、伝送路行列Ｈがブロック対角行列とならない場合においても送信信号ｘを推定することができる。

【0069】

更に、伝送路行列Ｈがブロック対角行列とならない場合であっても、上述したように受信信号ｙ^（ｋ）と干渉信号ｙｉ_ｒ ^（ｋ）との差分に基づいて送信信号ｘ^（ｋ）が推定されるがゆえに、送信信号ｘ^（ｋ）の推定精度は、相対的に高い精度のまま維持される。というのも、干渉信号ｙｉ_ｒ ^（ｋ）が伝送路行列Ｈから第ｋ列番目の列ブロックを除いた中間行列Ｈｔ^（ｋ）と推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を除くＮ－１個の推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｓ）とから生成されるがゆえに、干渉信号ｙｉ_ｒ ^（ｋ）は、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に関する情報を示している。このため、受信信号ｙ^（ｋ）と干渉信号ｙｉ_ｒ ^（ｋ）との差分は、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）を除いた信号となる。従って、信号推定ユニット２１２ａは、送信信号ｘ^（ｋ）以外の送信信号成分に関する情報を除いた受信信号ｙに基づいて、送信信号ｘ^（ｋ）を推定することができる。その結果、信号推定ユニット２１２ａは、送信信号ｘ^（ｋ）以外の送信信号成分に関する情報を除いていない受信信号ｙに基づいて送信信号ｘ^（ｋ）が推定される場合と比較して、送信信号ｘ^（ｋ）を高精度に推定することができる。このため、信号推定ユニット２１２ａによる送信信号ｘの推定精度は、数式１を用いた送信信号ｘの推定精度よりも高くなる。場合によっては、信号推定ユニット２１２ａによる送信信号ｘの推定精度は、全数探索的方法を用いた送信信号ｘの推定精度に近づくほどに高くなる。

【0070】

更に、数式３に示すように、内部行列Ａ^（ｋ）がＭ行×Ｍ列の行列であるがゆえに、信号推定ユニット２１２ａが算出する逆行列のサイズは、上述した数式２を用いて送信信号ｘを推定する（つまり、伝送路行列Ｈの対角ブロック成分を用いて送信信号ｘを推定する）ために算出される逆行列のサイズと同じになる。このため、信号推定ユニット２１２ａが送信信号ｘを推定するために必要な演算量は、上述した数式１を用いて送信信号ｘを推定するために必要な演算量よりも少なくなる。具体的には、信号推定ユニット２１２ａは、数式３に示す行列の乗算及び逆行列の演算を行うために、（Ｍ^３＋Ｍ^２Ｎ）×Ｎに比例する演算量を必要とし、数式４に示す行列の乗算を行うために、（Ｍ^２＋Ｍ^２Ｎ）×Ｌに比例する演算量を必要とする。一方で、上述した数式１を用いて送信信号ｘを推定するためには、（ＭＮ）^３＋２（ＭＮ）^２に比例する演算量が必要となる。Ｍ＝４、Ｎ＝１６且つＲ＝４となる状況では、信号推定ユニット２１２ａに必要とされる演算量は、数式１を用いて送信信号ｘを推定するために必要な演算量の１０％以下にまで低減される。

【0071】

尚、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配置された理想的な環境下では、上述したパラメータセットρ^（ｋ）が信号対雑音電力比σ^（ｋ）と同じになるように設定されれば、信号推定部２１２１＃ｋが１回目に推定する推定信号ｘｅ^（ｋ）は、数式２を用いて推定される推定信号ｘｅ^（ｋ）と同じになる。このため、信号推定部２１２１＃ｋが２回目以降に推定する推定信号ｘｅ^（ｋ）の精度は、数式２を用いて推定される推定信号ｘｅ^（ｋ）の精度よりも高くなる可能性が相対的に高い。或いは、信号推定部２１２１＃ｋが推定信号ｘｅ^（ｋ）を推定する回数を示す所定閾値Ｒが１に設定されれば、信号推定ユニット２１２ａが送信信号ｘを推定するために必要とされる演算量は、数式２を用いて送信信号ｘを推定するために必要な演算量にまで低減される。
＜２－２＞第２の信号推定ユニット２１２ｂ
続いて、第２の信号推定ユニット２１２ｂについて説明する。
＜２－２－１＞第２の信号推定ユニット２１２ｂの構成

【0072】

初めに、図８を参照しながら、第２の信号推定ユニット２１２ｂの構成について説明する。図８は、第２の信号推定ユニット２１２ｂの構成を示すブロック図である。

【0073】

図８に示すように、信号推定ユニット２１２ａは、Ｎ×Ｒ個の基本演算部２１２５と、Ｒ－１個の選択出力部２１２６と、Ｎ個の信号出力部２１２７とを備えている。Ｎ×Ｒ個の基本演算部２１２５は、Ｎ行×Ｒ列のマトリクス状に配列されている。図８に示す例では、Ｎ×Ｒ個の基本演算部２１２５は、夫々が推定信号ｘｅを推定可能なＲ個の基本演算部２１２５が列方向に沿って並ぶように配置されている演算ブロック２１２８が、行方向に沿ってＮ個並ぶように配置されている。以下、第ｋ＋１行第ｒ＋１列に配置されている基本演算部２１２５を、“基本演算部２１２５（ｋ、ｒ）”と表記する。尚、上述した第１の信号推定ユニット２１２ａでは、変数ｒは、信号推定部２１２１＃ｋが推定信号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が、第２の信号推定ユニット２１２ｂでは、基本演算部２１２５の配置位置を示すための変数として用いる。このため、変数ｒは、０以上且つＲ－１以下の整数の夫々を示す変数となる。尚、基本演算部２１２５と、選択出力部２１２６と、信号出力部２１２７との夫々の動作については、後に図９を参照しながら詳述するが、以下のその概要について説明する。

【0074】

第ｋ＋１行に配列されているＲ個の基本演算部２１２５（ｋ、０）から２１２５（ｋ、Ｒ－１）は、夫々、推定信号ｘｅ_１ ^（ｋ）から推定信号ｘｅ_Ｒ ^（ｋ）を推定する。つまり、第ｋ＋１行第ｒ＋１列に配置されている基本演算部２１２５（ｋ、ｒ）は、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定する。具体的には、基本演算部２１２５（ｋ、ｒ）は、推定信号ｘｅ_ｒ ^（ｋ）を除くＮ－１個の推定信号ｘｅ_ｒ ^（ｓ）から構成される中間信号ｘｔ_ｒ ^（ｋ）と、内部データｖ_ｒ ^（ｋ）及びｚ_ｒ ^（ｋ）と、第ｋ＋１行に配列されているＲ個の基本演算部２１２５（ｋ、０）から２１２５（ｋ、Ｒ－１）に共通して用いられる共通情報Ｄ^（ｋ）とに基づいて、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定する。更に、基本演算部２１２５（ｋ、ｒ）は、内部データｖ_ｒ＋１ ^（ｋ）及びｚ_ｒ＋１ ^（ｋ）を生成する。

【0075】

Ｒ－１個の選択出力部２１２６は、選択出力部２１２６（１）から２１２６（Ｒ－１）を含む。選択出力部２１２６（ｒ）には、第ｒ列に配列されているＮ個の基本演算部２１２５（ｋ、ｒ－１）が夫々推定したＮ個の推定信号ｘｅ_ｒ ^（０）からｘｅ_ｒ ^{（Ｎ－１）}が入力される。選択出力部２１２６（ｒ）は、推定信号ｘｅ_ｒ ^（ｋ）を除くＮ－１個の推定信号ｘｅ_ｒ ^（ｓ）から構成される中間信号ｘｔ_ｒ ^（ｋ）を、基本演算部２１２５（ｋ、ｒ）に出力する。

【0076】

Ｎ個の信号出力部２１２７は、信号出力部２１２７（０）から２１２７（Ｎ－１）を含む。信号出力部２１２７（ｋ）には、基本演算部２１２５（ｋ、Ｒ－１）が推定した推定信号ｘｅ_Ｒ ^（ｋ）が入力される。信号出力部２１２７（ｋ）は、入力された推定信号ｘｅ_Ｒ ^（ｋ）に基づいて、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。
＜２－２－２＞第２の信号推定ユニット２１２ｂが送信信号ｘを推定する動作

【0077】

続いて、図９を参照しながら、第２の信号推定ユニット２１２ｂが送信信号ｘを推定する動作について説明する。図９は、第２の信号推定ユニット２１２ｂが送信信号ｘを推定する流れを示すフローチャートである。

【0078】

図９に示すように、信号推定ユニット２１２ｂは、初期情報として、伝送路行列Ｈを取得する（ステップＳ２１）。取得された伝送路行列Ｈに関する情報は、共通情報Ｄ^（ｋ）として基本演算部２１２５（ｋ、ｒ）に出力される。

【0079】

更に、信号推定ユニット２１２ｂは、初期情報として、Ｍ個のパラメータρ_ｒ＋１ ^（ｋ） _（０）、ρ_ｒ＋１ ^（ｋ） _（２）、・・・、及びρ_ｒ＋１ ^（ｋ） _{（Ｍ－１）}を含むパラメータセットρ_ｒ＋１ ^（ｋ）を取得する（ステップＳ２１）。パラメータセットρ_ｒ＋１ ^（ｋ）は、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）の推定精度を設定するために任意に調整可能である。より具体的には、パラメータセットρ_ｒ＋１ ^（ｋ）に含まれるパラメータρ_ｒ＋１ ^（ｋ） _（０）、ρ_ｒ＋１ ^（ｋ） _（２）、・・・、及びρ_ｒ＋１ ^（ｋ） _{（Ｍ－１）}は、夫々、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^ｋ） _（０）、ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ） _（１）、・・・、及びｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ） _{（Ｍ－１）}の推定精度を設定するために任意に調整可能なパラメータである。このため、パラメータセットρ_ｒ＋１ ^（ｋ）は、基本演算部２１２５（ｋ、ｒ）によって用いられる。信号推定ユニット２１２ｂは、このようなパラメータセットρ_ｒ＋１ ^（ｋ）を、変数ｒ及び変数ｋがとり得る値に応じて、Ｒ×Ｎ個取得する。つまり、信号推定ユニット２１２ｂは、パラメータセットρ_１ ^（０）からパラメータセットρ_Ｒ ^{（Ｎ－１）}を取得する。取得されたパラメータセットρ_ｒ＋１ ^（ｋ）は、基本演算部２１２５（ｋ、ｒ）に記憶される。更に、信号推定ユニット２１２ｂは、パラメータセットρ_１ ^（ｋ）からρ_Ｒ ^（ｋ）の初期値であるパラメータセットρ_０ ^（ｋ）を、変数ｋがとり得る値に応じてＮ個取得する。このため、信号推定ユニット２１２ｂは、（Ｒ＋１）×Ｎ個のパラメータセットρを取得する。

【0080】

更に、信号推定ユニット２１２ｂは、初期情報として、所定の非線形関数Ψ_ｒ ^（ｋ）を、変数ｒ及び変数ｋがとり得る値に応じて、Ｒ×Ｎ個取得する（ステップＳ２１）。非線形関数Ψ_ｒ ^（ｋ）は、基本演算部２１２５（ｋ、ｒ）が内部データｖ_ｒ＋１ ^（ｋ）及びｚ_ｒ＋１ ^（ｋ）を生成するために用いられる。取得された非線形関数Ψ_ｒ ^（ｋ）は、基本演算部２１２５（ｋ、ｒ）に記憶される。更に、信号推定ユニット２１２ｂは、初期情報として、非線形関数Ψ_Ｒ ^（ｋ）を、変数ｋがとり得る値に応じてＮ個取得する（ステップＳ２１）。非線形関数Ψ_Ｒ ^（ｋ）は、信号出力部２１２７（ｋ）が確定推定信号ｘｅｆ^（ｋ）を出力するために用いられる。取得された非線形関数Ψ_ｒ ^（ｋ）は、信号出力部２１２７（ｋ）に記憶される。

【0081】

その後、信号推定ユニット２１２ｂは、初期化動作を行う（ステップＳ２２）。例えば、信号推定ユニット２１２ｂは、変数ｒを０に設定する。また、例えば、信号推定ユニット２１２ｂは、推定信号ｘｅ^（ｋ）の初期値ｘｅ_０ ^（ｋ）をゼロに設定してもよい。つまり、信号推定ユニット２１２ｂは、推定信号ｘｅ^（０）からｘｅ^{（Ｎ－１）}の初期値ｘｅ_０ ^（０）からｘｅ^{（Ｎ－１）}をゼロに設定する。また、例えば、信号推定ユニット２１２ｂは、内部データｖ_ｒ ^（ｋ）の初期値ｖ_０ ^（ｋ）及び内部データｚ_ｒ ^（ｋ）の初期値ｚ_０ ^（ｋ）の初期値ｘｅ_０ ^（ｋ）をゼロに設定する。つまり、信号推定ユニット２１２ｂは、内部データｖ_ｒ ^（０）からｖ_ｒ ^{（Ｎ－１）}の初期値ｖ_０ ^（０）からｖ_０ ^{（Ｎ－１）}と、内部データｚ_ｒ ^（０）からｚ_ｒ ^{（Ｎ－１）}の初期値ｚ_０ ^（０）からｚ_０ ^{（Ｎ－１）}とを、ゼロに設定する。更に、信号推定ユニット２１２ｂは、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定するために基本演算部２１２５（ｋ、ｒ）が用いる内部行列Ａ^（ｋ）を、数式１０に基づいて設定する。つまり、信号推定ユニット２１２ｂは、内部行列Ａ^（０）からＡ^{（Ｎ－１）}を設定する。設定された内部行列^（ｋ）に関する情報は、共通情報Ｄ^（ｋ）として基本演算部２１２５（ｋ、ｒ）に出力される。

【0082】

【数10】

【0083】

その後、基本演算部２１２５（ｋ、ｒ）は、ステップＳ２１で取得したパラメータセットρ_ｒ＋１ ^（ｋ）と、ステップＳ１１で取得した伝送路行列Ｈと、受信信号ｙと、推定信号ｘｅ_ｒ ^（ｋ）から生成される中間信号ｘｔ_ｒ ^（ｋ）、内部データｖ_ｒ ^（ｋ）と、内部データｚ_ｒ ^（ｋ）と、ステップＳ２２で設定された内部行列Ａ^（ｋ）とに基づいて、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定する（ステップＳ２３）。具体的には、基本演算部２１２５（ｋ、ｒ）は、数式１１を用いて、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定する（ステップＳ２３）。尚、ステップＳ２３が初めて行われる場合には、変数ｒがゼロに初期化されているため、基本演算部２１２５（ｋ、０）は、ステップＳ２２で設定された推定信号ｘｅ_０ ^（ｋ）と、ステップＳ２２で設定された内部データｖ_０ ^（ｋ）と、ステップＳ２２で設定された内部データｚ_０ ^（ｋ）とに基づいて、推定信号ｘｅ_１ ^（ｋ）を推定することになる。また、受信信号ｙに関する情報は、共通情報Ｄ^（ｋ）として基本演算部２１２５（ｋ、ｒ）に出力されてもよい。尚、数式１１の右辺の第２項は、制約付き最適化問題を解くために利用可能なラグランジュ乗数法に基づく項である。この第２項は、必ずしも用いられなくてもよい。この場合、内部データｖ_ｒ ^（ｋ）及びｚ_ｒ ^（ｋ）もまた用いられなくてもよくなる。

【0084】

【数11】

【0085】

数式１１に基づいて推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定する基本演算部２１２５（ｋ、ｒ）の構成の一例が、図１０に示されている。図１０に示すように、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定するための処理ブロックとして、基本演算部２１２５（ｋ、ｒ）は、記憶装置２１２５Ｓと、レジスタ２１２５Ｒ１と、レジスタ２１２５Ｒ２と、レジスタ２１２５Ｒ３と、レジスタ２１２５Ｒ４と、レジスタ２１２５Ｒ５と、レジスタ２１２５Ｒ６と、乗算器２１２５Ｍ１と、乗算器２１２５Ｍ２と、乗算器２１２５Ｍ３と、加算器２１２５Ａ１と、加算器２１２５Ａ２とを備えている。記憶装置２１２５Ｓには、パラメータセットρ_ｒ＋１ ^（ｋ）が記憶されている。レジスタ２１２５Ｒ１には、中間信号ｘｔ_ｒ ^（ｋ）が入力される。レジスタ２１２５Ｒ１は、入力された中間信号ｘｔ_ｒ ^（ｋ）を一時的に保持可能である。レジスタ２１２５Ｒ２には、共通情報Ｄ^（ｋ）に含まれる伝送路行列Ｈに関する情報として、「Ｈ^（ｋ）†Ｈ^（ｋ）」という行列が入力される。レジスタ２１２５Ｒ２は、入力された「Ｈ^（ｋ）†Ｈ^（ｋ）」という行列を一時的に保持可能である。レジスタ２１２５Ｒ３には、共通情報Ｄ^（ｋ）に含まれる伝送路行列Ｈに関する情報として、「Ｈ^（ｋ）†ｙ」という行列が入力される。レジスタ２１２５Ｒ３は、入力された「Ｈ^（ｋ）†ｙ」という行列を一時的に保持可能である。レジスタ２１２５Ｒ４には、共通情報Ｄ^（ｋ）に含まれる情報として、内部行列Ａ^（ｋ）が入力される。レジスタ２１２５Ｒ４は、入力された内部行列Ａ^（ｋ）を一時的に保持可能である。レジスタ２１２５Ｒ５には、内部データｚ_ｒ ^（ｋ）が入力される。レジスタ２１２５Ｒ５は、入力された内部データｚ_ｒ ^（ｋ）を一時的に保持可能である。レジスタ２１２５Ｒ６には、内部データｖ_ｒ ^（ｋ）が入力される。レジスタ２１２５Ｒ６は、入力された内部データｖ_ｒ ^（ｋ）を一時的に保持可能である。乗算器２１２５Ｍ１は、レジスタ２１２５Ｒ１に入力された中間信号ｘｔ_ｒ ^（ｋ）とレジスタ２１２５Ｒ２に入力された「Ｈ^（ｋ）†Ｈ^（ｋ）」という行列とを掛け合わせる乗算処理を行う。加算器２１２５Ａ１は、レジスタ２１２５Ｒ５に入力された内部データｚ_ｒ ^（ｋ）とレジスタ２１２５Ｒ６に入力された内部データｖ_ｒ ^（ｋ）とを足し合わせる加算処理を行う。乗算器２１２５Ｍ２は、記憶装置２１２５Ｓに記憶されているパラメータセットρ_ｒ＋１ ^（ｋ）と加算器２１２５Ａ１の出力とを掛け合わせる乗算処理を行う。加算器２１２５Ａ２は、レジスタ２１２５Ｒ３に入力された「Ｈ^（ｋ）†ｙ」という行列と乗算器２１２５Ｍ２の出力との加算結果から、乗算器２１２５Ｍ１の出力を減算する加算処理を行う。乗算器２１２５Ｍ３は、レジスタ２１２５Ｒ３に入力された内部行列Ａ^（ｋ）と加算器２１２５Ａ２の出力とを掛け合わせる乗算処理を行う。乗算器２１２５Ｍ３の出力は、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）に相当する。

【0086】

尚、基本演算部２１２５（ｋ、ｒ）は更に、加算器２１２５Ａ３と、加算器２１２５Ａ４と、加算器２１２５Ａ５と、演算器２１２５Ｃとを備えている。これらの処理ブロックは、主として内部データｖ_ｒ＋１ ^（ｋ）及びｚ_ｒ＋１ ^（ｋ）を生成するために用いられるため、後に詳述する。

【0087】

その後、信号推定ユニット２１２ｂは、変数ｒに１を加算した数が、所定閾値Ｒよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２４）。変数ｒは、各演算ブロック２１２８内において推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定している基本演算部２１２５（ｋ、ｒ）を特定している。従って、変数ｒに１を加算した数が所定閾値Ｒよりも小さいか否かを判定する動作は、実質的には、各演算ブロック２１２８の最終列の基本演算部２１２５（ｋ、Ｒ－１）が推定信号ｘｅ_Ｒ ^（ｋ）を推定したか否かを判定する動作と等価であると言える。

【0088】

ステップＳ２４における判定の結果、変数ｒに１を加算した数が所定閾値Ｒよりも小さいと判定された場合には（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定した基本演算部２１２５（ｋ、ｒ）の次の列の基本演算部２１２５（ｋ、ｒ＋１）は、推定信号ｘｅ_ｒ＋２ ^（ｋ）を推定する。

【0089】

この場合、基本演算部２１２５（ｋ、ｒ）は、ステップＳ２３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＋１ ^（ｋ）及びｚ_ｒ＋１ ^（ｋ）を生成する（ステップＳ２５）。具体的には、基本演算部２１２５（ｋ、ｒ）は、数式１２を用いて内部データｚ_ｒ＋１ ^（ｋ）を生成する。その後、基本演算部２１２５（ｋ、ｒ）は、数式１３を用いて内部データｖ_ｒ＋１ ^（ｋ）を生成する。

【0090】

【数12】

【0091】

【数13】

【0092】

数式１２中の「Ψ（ｗ）」は、Ｍ個の信号成分を含む信号（＝ベクトル）ｗに対して非線形変換処理を行うことを意味している。非線形関数Ψ_ｒ ^（ｋ）の一例が数式１４に示されている。数式１４に示す非線形関数Ψ_ｒ ^（ｋ）は、信号ｗに含まれるＭ個の信号成分（ｗ_０、ｗ_１、・・・・、ｗ_Ｍ－１）に対して、パラメータ（ａ_０、ａ_１、・・・・、ａ_Ｍ－１）及び（ｂ_０、ｂ_１、・・・・、ｂ_Ｍ－１）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している。尚、図１１（ａ）から図１１（ｃ）の夫々は、数式１４に示される非線形関数Ψ_ｒ ^（ｋ）の一例を示している。図１１（ａ）に示す非線形関数Ψ_ｒ ^（ｋ）と、図１１（ｂ）に示す非線形関数Ψ_ｒ ^（ｋ）と、図１１（ｃ）に示す非線形関数Ψ_ｒ ^（ｋ）とは、パラメータ（ａ_０、ａ_１、・・・・、ａ_Ｍ－１）及び（ｂ_０、ｂ_１、・・・・、ｂ_Ｍ－１）の少なくとも一部が異なる。

【0093】

【数14】

【0094】

数式１２及び１３に基づいて内部データｚ_ｒ＋１ ^（ｋ）及びｖ_ｒ＋１ ^（ｋ）を生成する基本演算部２１２５（ｋ、ｒ）の構成の一例が、図１０に示されている。図１０に示すように、内部データｚ_ｒ＋１ ^（ｋ）及びｖ_ｒ＋１ ^（ｋ）を生成するための処理ブロックとして、基本演算部２１２５（ｋ、ｒ）は、加算器２１２５Ａ３と、加算器２１２５Ａ４と、加算器２１２５Ａ５と、演算器２１２５Ｃとを備えている。加算器２１２５Ａ３は、乗算器２１２５Ｍ３の出力からレジスタ２１２５Ｒ６に入力された内部データｖ_ｒ ^（ｋ）を減算するための減算処理を行う。演算器２１２５Ｃは、非線形関数Ψ_ｒ ^（ｋ）を用いて加算器２１２５Ａ３の出力に対して非線形変換処理を行う。演算器２１２５Ｃの出力は、内部データｚ_ｒ＋１ ^（ｋ）に相当する。加算器２１２５Ａ４は、乗算器２１２５Ｍ３の出力から演算器２１２５Ｃの出力を減算するための減算処理を行う。加算器２１２５Ａ５は、レジスタ２１２５Ｒ６に入力された内部データｖ_ｒ ^（ｋ）から加算器２１２５Ａ４の出力を減算するための減算処理を行う。加算器２１２５Ａ５の出力は、内部データｖ_ｒ＋１ ^（ｋ）に相当する。

【0095】

その後、変数ｒが１だけインクリメントされた後（ステップＳ２７）、次の列の基本演算部２１２５（ｋ、ｒ）は、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を新たに推定する（ステップＳ２３）。つまり、基本演算部２１２５（ｋ、ｒ）は、ステップＳ１１で取得したパラメータセットρ_ｒ ^（ｋ）と、ステップＳ２１で取得した伝送路行列Ｈと、受信信号ｙと、ステップＳ２５で生成された内部データｖ_ｒ ^（ｋ）と、ステップＳ２５で生成された内部データｚ_ｒ ^（ｋ）と、選択出力部２１２６（ｒ）から出力される中間信号ｘｔ_ｒ ^（ｋ）とに基づいて、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定する（ステップＳ２３）。ここでも、信号推定部２１２１＃ｋは、上述した数式１１を用いて、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定し直す。

【0096】

以上のステップＳ２３からステップＳ２７までの動作が、変数ｒに１を加算した数が所定閾値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Ｓ２７までの動作が、Ｒ－１回繰り返される。但し、図８に示す実際の信号推定ユニット２１２ｂの構成から分かるように、実際には、各演算ブロック２１２８に含まれるＲ個の基本演算部２１２５（ｋ、０）から２１２５（ｋ、Ｒ－１）によって、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定する処理がシーケンシャルに行われる。つまり、第２の信号推定ユニット２１２ｂは、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定する処理が、基本演算部２１２５（ｋ、０）から２１２５（ｋ、Ｒ－１）によって実現されるパイプライン処理になるという点で、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定する処理がループ処理となる第１の信号推定ユニット２１２ａとは異なるとも言える。尚、図９は、説明を分かりやすくするために、第２の信号推定ユニット２１２ｂが推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定する処理をループ処理の形式で記載しているが、実際には、信号推定ユニット２１２ｂは、推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定する処理をループ処理で行わなくてもよい。つまり、信号推定ユニット２１２ｂは、変数ｒに基づくステップＳ２４の判定を行うことなく、基本演算部２１２５（ｋ、０）から２１２５（ｋ、Ｒ－１）に推定信号ｘｅ_ｒ＋１ ^（ｋ）を推定する処理をシーケンシャルに行わせてもよい。

【0097】

他方で、ステップＳ２４における判定の結果、変数ｒに１を加算した数が所定閾値Ｒよりも小さくないと判定された場合には（ステップＳ２４：Ｎｏ）、各演算ブロック２１２８の最終列の基本演算部２１２５（ｋ、Ｒ－１）が推定信号ｘｅ_Ｒ ^（ｋ）を既に推定したと想定される。この場合には、信号出力部２１２７（ｋ）は、基本演算部２１２５（ｋ、Ｒ－１）が推定した推定信号ｘｅ_Ｒ ^（ｋ）に基づいて、確定推定信号ｘｅｆ^（ｋ）を出力する（ステップＳ２８）。具体的には、信号出力部２１２７（ｋ）は、数式１５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Ｓ２８）。その結果、Ｎ個の信号出力部２１２７（０）から２１２７（Ｎ－１）から夫々出力される確定推定信号ｘｅｆ^（０）からｘｅｆ^{（Ｎ－１）}を含む確定推定信号ｘｅｆが、信号推定ユニット２１２ｂから出力される。

【0098】

【数15】

＜２－２－３＞第２の信号推定ユニット２１２ｂの技術的効果

【0099】

信号推定ユニット２１２ｂは、信号推定ユニット２１２ａが享受可能な効果と同様の効果を享受することができる。例えば、信号推定ユニット２１２ａは、伝送路行列Ｈがブロック対角行列とならない場合においても送信信号ｘを推定することができる。更に、中間信号ｘｔ_ｒ ^（ｋ）と中間行列Ｈｔ^（ｋ）との乗算結果（＝干渉信号ｙｉ_ｒ ^（ｋ）に相当する信号）と受信信号ｙ^（ｋ）との差分に基づいて送信信号ｘ^（ｋ）が推定されるがゆえに、信号推定ユニット２１２ｂによる送信信号ｘ^（ｋ）の推定精度は、信号推定ユニット２１２ａと同様に、相対的に高い精度のまま維持される。更に、信号推定ユニット２１２ｂが送信信号ｘを推定するために必要な演算量は、上述した数式１を用いて送信信号ｘを推定するために必要な演算量よりも少なくなる。
＜４＞変形例

【0100】

信号推定ユニット２１２が第２の信号推定ユニット２１２ｂである場合には、通信システムＳＹＳは、信号推定ユニット２１２ｂが用いるパラメータセットρ_ｒ＋１ ^（ｋ）及び非線形関数Ψ_ｒ ^（ｋ）（例えば、非線形関数Ψ_ｒ ^（ｋ）を規定する上述したパラメータ（ａ_０、ａ_１、・・・・、ａ_Ｍ－１）及び（ｂ_０、ｂ_１、・・・・、ｂ_Ｍ－１）の少なくとも一部を学習可能であってもよい。例えば、通信システムＳＹＳの変形例（以降、“通信システムＳＹＳｍｏｄ”と称する）を示す図１２に示すように、通信システムＳＹＳｍｏｄは、パラメータセットρ_ｒ＋１ ^（ｋ）及び非線形関数Ψ_ｒ ^（ｋ）の少なくとも一部を学習可能な学習装置４ｍｏｄを備えていてもよい。学習装置４ｍｏｄは、受信装置２の外部に配置されていてもよいし、受信装置２の内部に配置されていてもよい。学習装置４ｍｏｄは、受信装置２の信号処理装置２１内に実現される処理ブロックであってもよい。

【0101】

学習装置４ｍｏｄは、信号推定ユニット２１２が出力する確定推定信号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、パラメータセットρ_ｒ＋１ ^（ｋ）及び非線形関数Ψ_ｒ ^（ｋ）を学習してもよい。この際、学習装置４ｍｏｄ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、パラメータセットρ_ｒ＋１ ^（ｋ）及び非線形関数Ψ_ｒ ^（ｋ）を学習してもよい。数式１６は、誤差逆伝搬法を用いてパラメータセットρ_ｒ＋１ ^（ｋ）及び非線形関数Ψ_Ｒ ^（ｋ）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１６中の「Ｂ」は、パラメータセットρ_ｒ＋１ ^（ｋ）及び非線形関数Ψ_Ｒ ^（ｋ）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。

【0102】

【数16】

【0103】

数式１６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、パラメータセットρ_ｒ＋１ ^（ｋ）及び非線形関数Ψ_Ｒ ^（ｋ）の少なくとも一つ）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、学習装置４ｍｏｄは、数式１７を用いて学習対象を学習してもよい。尚、数式１７は、学習対象がパラメータセットρ_ｒ＋１ ^（ｋ）である例を示している。数式１７中の「ε」は、任意に設定可能なハイパーパラメータを示す。

【0104】

【数17】

【0105】

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】

【0106】

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
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】

【図12】