(57)【要約】      （修正有）【課題】使用するアンテナの適切な組み合わせを少ない処理時間で選択することが可能な無線通信方法、無線通信システム及び無線通信装置を提供する。【解決手段】無線通信方法は、Ｎ個のアンテナから１選択した１番目のアンテナについてのチャンネル行列を用いて、チャンネル行列の逆行列を算出する第１の逆行列算出処理を行い、Ｎ個のアンテナのうち既に選択した１〜ｎ番目のアンテナ以外のアンテナから選択したｎ＋１番目のアンテナについて、１〜ｎ＋１番目のアンテナのグループのチャンネル行列の逆行列を、１〜ｎ番目のアンテナのグループのチャンネル行列の逆行列を用いた演算により算出する第２の逆行列算出処理を行い、Ｎ個のアンテナからＬ個のアンテナを選択する組み合わせのうち、第１及び第２の逆行列算出処理により算出した逆行列に関する値が所定のアンテナ選択基準を満たすＬ個のアンテナの組み合わせを用いて通信を行う。【選択図】図１
2010259049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のアンテナを有する無線通信装置を用いてMIMO（Multiple Input Multiple Output）通信が可能な無線通信方法において、
前記Ｎ個のアンテナから選択した１番目のアンテナについてのチャンネル行列を用いて、該チャンネル行列の逆行列を算出する第１の逆行列算出処理を行い、
前記Ｎ個のアンテナのうち既に選択した１〜ｎ番目（ｎ＝１，２，…，Ｌ−１、Ｌはアンテナの所定の使用数で２以上Ｎ以下の整数）のアンテナ以外のアンテナから選択したｎ＋１番目のアンテナについて、１〜ｎ＋１番目のアンテナからなるグループについてのチャンネル行列の逆行列を、１〜ｎ番目のアンテナからなるグループについてのチャンネル行列の逆行列を用いた演算により算出する第２の逆行列算出処理を行い、
前記Ｎ個のアンテナから前記Ｌ個のアンテナを選択する組み合わせのうち、前記第１及び第２の逆行列算出処理により算出した逆行列に関する値が所定のアンテナ選択基準を満たすＬ個のアンテナの組み合わせを用いて通信を行う、
無線通信方法。
【請求項２】
前記Ｎ個のアンテナのうち既に選択した１〜ｎ番目のアンテナ以外のアンテナから、ｎ＋１番目のアンテナの候補としてアンテナを１つずつ選択し、選択した各候補について前記第２の逆行列算出処理により１〜ｎ＋１番目のアンテナからなるグループについての逆行列をそれぞれ算出し、算出した該逆行列に関する値が所定の第１のアンテナ選択基準を満たす前記候補をｎ＋１番目のアンテナとして決定する処理を繰り返すことにより得られる、Ｌ個のアンテナの組み合わせを用いて通信を行う請求項１に記載の無線通信方法。
【請求項３】
前記Ｎ個のアンテナのうち電力が最大となるアンテナを、前記１番目のアンテナとして選択する請求項１又は２に記載の無線通信方法。
【請求項４】
前記Ｎ個のアンテナから前記Ｌ個のアンテナを選択する複数の組み合わせについて、前記第１及び第２の逆行列算出処理により算出した逆行列に基づいて、算出した該逆行列に関する値が所定の第２のアンテナ選択基準を満たすＬ個のアンテナの組み合わせを用いて通信を行う請求項１に記載の無線通信方法。
【請求項５】
前記Ｎ個のアンテナから前記Ｌ個のアンテナを選択する各組み合わせについてのチャンネル行列の逆行列を算出する際に、他の組み合わせについて既に算出したチャンネル行列の逆行列を用いる請求項４に記載の無線通信方法。
【請求項６】
前記Ｎ個のアンテナから前記Ｌ個のアンテナを選択する一の組み合わせについて、前記第２の逆行列算出処理により１〜ｎ＋１番目のアンテナからなるグループについてのチャンネル行列の逆行列を算出する際に、他の組み合わせについて前記第１及び第２の逆行列算出処理により既に算出した１〜ｎ番目のアンテナからなるグループについてのチャンネル行列の逆行列を用いて算出する請求項５に記載の無線通信方法。
【請求項７】
前記Ｎ個のアンテナから前記Ｌ個のアンテナを選択する一の組み合わせについてのチャンネル行列の逆行列を算出する際に、他の組み合わせについて既に算出したチャンネル行列の逆行列に対して該一の組み合わせと該他の組み合わせとで相違するアンテナに対応する要素を入れ替える入替処理を行って算出する請求項５又は６に記載の無線通信方法。
【請求項８】
前記第１のアンテナ選択基準として、前記逆行列の対角の最後の要素値が最小となる基準、前記逆行列の対角の和が最小となる基準、前記逆行列の対角の積が最小となる基準、前記逆行列の対角の各要素値を反転した値の総和が最大となる基準、又は前記逆行列の対角の要素値の最大値が最小となる基準を用いる請求項２又は３に記載の無線通信方法。
【請求項９】
前記第２のアンテナ選択基準として、前記逆行列の対角の和が最小となる基準、前記逆行列の対角の積が最小となる基準、前記逆行列の対角の各要素値を反転した値の総和が最大となる基準、又は前記逆行列の対角の要素値の最大値が最小となる基準を用いる請求項４〜７のうちいずれかに記載の無線通信方法。
【請求項１０】
Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のアンテナを有する無線通信装置を用いてMIMO（Multiple Input Multiple Output）通信が可能な無線通信システムにおいて、
前記Ｎ個のアンテナから選択した１番目のアンテナについてのチャンネル行列を用いて、該チャンネル行列の逆行列を算出する第１の逆行列算出部と、
前記Ｎ個のアンテナのうち既に選択した１〜ｎ番目（ｎ＝１，２，…，Ｌ−１、Ｌはアンテナの所定の使用数で２以上Ｎ以下の整数）のアンテナ以外のアンテナから選択したｎ＋１番目のアンテナについて、１〜ｎ＋１番目のアンテナからなるグループについてのチャンネル行列の逆行列を、１〜ｎ番目のアンテナからなるグループについてのチャンネル行列の逆行列を用いた演算により算出する第２の逆行列算出部と、
前記Ｎ個のアンテナから前記Ｌ個のアンテナを選択する組み合わせのうち、前記第１及び第２の逆行列算出部により算出した逆行列に関する値が所定のアンテナ選択基準を満たす組み合わせを、通信に用いる前記Ｌ個のアンテナとして決定するアンテナ選択部と、
前記アンテナ選択部により選択した前記Ｌ個のアンテナを用いて通信を行う制御を実行するアンテナ選択制御部と、
を備える無線通信システム。
【請求項１１】
MIMO（Multiple Input Multiple Output）通信が可能な無線通信システムで用いられる、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のアンテナを有する無線通信装置と通信を行う無線通信装置であって、
前記Ｎ個のアンテナから選択した１番目のアンテナについてのチャンネル行列を用いて、該チャンネル行列の逆行列を算出する第１の逆行列算出部と、
前記Ｎ個のアンテナのうち既に選択した１〜ｎ番目（ｎ＝１，２，…，Ｌ−１、Ｌはアンテナの所定の使用数で２以上Ｎ以下の整数）のアンテナ以外のアンテナから選択したｎ＋１番目のアンテナについて、１〜ｎ＋１番目のアンテナからなるグループについてのチャンネル行列の逆行列を、１〜ｎ番目のアンテナからなるグループについてのチャンネル行列の逆行列を用いた演算により算出する第２の逆行列算出部と、
前記Ｎ個のアンテナから前記Ｌ個のアンテナを選択する組み合わせのうち、前記第１及び第２の逆行列算出部により算出した逆行列に関する値が所定のアンテナ選択基準を満たす組み合わせを、通信に用いる前記Ｌ個のアンテナとして決定するアンテナ選択部と、
前記アンテナ選択部により選択した前記Ｌ個のアンテナに関する情報を前記Ｎ個のアンテナを有する無線通信装置に送信する送信部と、
を備える無線通信装置。
【請求項１２】
MIMO（Multiple Input Multiple Output）通信が可能な無線通信システムで用いられる、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のアンテナを有する無線通信装置であって、
前記Ｎ個のアンテナから選択した１番目のアンテナについてのチャンネル行列を用いて、該チャンネル行列の逆行列を算出する第１の逆行列算出部と、
前記Ｎ個のアンテナのうち既に選択した１〜ｎ番目（ｎ＝１，２，…，Ｌ−１、Ｌはアンテナの所定の使用数で２以上Ｎ以下の整数）のアンテナ以外のアンテナから選択したｎ＋１番目のアンテナについて、１〜ｎ＋１番目のアンテナからなるグループについてのチャンネル行列の逆行列を、１〜ｎ番目のアンテナからなるグループについてのチャンネル行列の逆行列を用いた演算により算出する第２の逆行列算出部と、
前記Ｎ個のアンテナから前記Ｌ個のアンテナを選択する組み合わせのうち、前記第１及び第２の逆行列算出部により算出した逆行列に関する値が所定のアンテナ選択基準を満たす組み合わせを、通信に用いる前記Ｌ個のアンテナとして決定するアンテナ選択部と、
前記アンテナ選択部により選択した前記Ｌ個のアンテナを用いて通信を行う制御を実行するアンテナ選択制御部と、
を備える無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Multiple Input Multiple Output（MIMO：多入力多出力）通信が可能な無線通信システムに用いられる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信システムにおいて伝送速度の高速化、通信容量の大容量化、受信品質の改善等を図るための技術として、MIMO通信技術が提案されている。このMIMO通信技術では、複数アンテナを有する送信機及び複数アンテナを有する受信機を用いて、送信機の複数アンテナから独立したデータストリームを送信し、受信機の各アンテナで受信する。そして、受信される信号から、伝播路上で混ざり合った複数の送信信号（データストリーム）を、通信路（チャンネル）の状態（環境）を表すチャンネル行列を用いて個々に分離する。
【０００３】
この上述の無線通信システムにおいて、使用するアンテナ数が多大になると多数の信号を送信・受信して処理を行うため、アンテナに接続される回路等のサイズやコストや消費電力等が増大し、また、システム全体の複雑度も増大する。このため、コストや複雑度や消費電力等を減らすため、全てのアンテナから使用するアンテナの組み合わせを選択する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１３５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の無線通信システムでは、アンテナの組み合わせを選択する際に、高レベルの通信性能（例えば高レベルの通信容量やダイバーシティゲイン等）を維持できる適切なアンテナの組み合わせを選択する。しかし、適切なアンテナの組み合わせを選択するための選択基準は一般に複雑度が大きい。また、搭載されたアンテナ数が多大になると、アンテナの組み合わせ数が多大となる。このため、適切なアンテナの組み合わせを全ての組み合わせから選択する処理が複雑となり、処理時間が膨大となってしまう。
【０００６】
上記事情に鑑み、MIMO通信において、通信に使用するアンテナの適切な組み合わせを少ない処理時間で選択可能な無線通信方法、無線通信システム及び無線通信装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のアンテナを有する無線通信装置を用いてMIMO（Multiple Input Multiple Output）通信が可能な無線通信方法において、前記Ｎ個のアンテナから選択した１番目のアンテナについてのチャンネル行列を用いて、該チャンネル行列の逆行列を算出する第１の逆行列算出処理を行い、前記Ｎ個のアンテナのうち既に選択した１〜ｎ番目（ｎ＝１，２，…，Ｌ−１、Ｌはアンテナの所定の使用数で２以上Ｎ以下の整数）のアンテナ以外のアンテナから選択したｎ＋１番目のアンテナについて、１〜ｎ＋１番目のアンテナからなるグループについてのチャンネル行列の逆行列を、１〜ｎ番目のアンテナからなるグループについてのチャンネル行列の逆行列を用いた演算により算出する第２の逆行列算出処理を行い、前記Ｎ個のアンテナから前記Ｌ個のアンテナを選択する組み合わせのうち、前記第１及び第２の逆行列算出処理により算出した逆行列に関する値が所定のアンテナ選択基準を満たすＬ個のアンテナの組み合わせを用いて通信を行う無線通信方法を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
開示の無線通信方法、無線通信システム及び無線通信装置によれば、MIMO通信において、通信に使用するアンテナの適切な組み合わせを少ない処理時間で選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態における無線通信システムを示すブロック図。
【図２】図１の無線通信システムの動作を示すフローチャート。
【図３】図２におけるアンテナ選択処理を示すフローチャート。
【図４】図３のアンテナ選択処理に関する説明図。
【図５】図１の無線通信システムにおける容量を示すグラフ。
【図６】図１の無線通信システムにおけるBERを示すグラフ。
【図７】第２実施形態の無線通信システムにおけるアンテナ選択処理に関する説明図。
【図８】第３実施形態の無線通信システムにおけるアンテナ選択処理を示すフローチャート。
【図９】第４及び第５実施形態の無線通信システムにおけるアンテナ選択処理を示すフローチャート。
【図１０】図９のアンテナ選択処理に関する説明図。
【図１１】第６実施形態における無線通信システムを示すブロック図。
【図１２】図１１におけるアンテナ選択処理を示すフローチャート。
【図１３】第７実施形態の無線通信システムにおけるアンテナ選択処理を示すフローチャート。
【図１４】第８実施形態の無線通信システムにおけるアンテナ選択処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
開示の無線通信方法、無線通信システム及び無線通信装置の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
まず、第１実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。図１は、開示の無線通信システムの一例である第１実施形態の無線通信システム１の構成を示すブロック図である。図１に示す無線通信システム１はMIMO通信を行うことが可能であり、少なくとも１台の送信側の無線通信装置（送信機）としての基地局１０と、少なくとも１台の受信側の無線通信装置（受信機）としての移動局２０とを備える。
【００１１】
基地局１０は、空間多重変調部１１と、Ｌt個（Ｌtは２以上の整数）の送信ＲＦ（Radio Frequency）部１２−１〜１２−Ｌt（以下、区別しない場合は送信ＲＦ部１２と表記する）と、アンテナスイッチ１３と、Ｎt個（Ｎtは２以上の整数でＮt＞Ｌt）の送信アンテナ１４−１〜１４−Ｎt（以下、区別しない場合は送信アンテナ１４と表記する）と、アンテナ選択制御部１５とを備える。送信ＲＦ部１２がＬt個であることは、基地局１０で一度に処理可能な送信データストリーム数がＬtであることを意味する。基地局１０では、Ｎt個のアンテナからＬt個のアンテナを選択して、このＬt個のアンテナを使用して送信を行う。
【００１２】
また、移動局２０は、Ｎr個（Ｎrは２以上の整数）の受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎr（以下、区別しない場合は受信アンテナ２１と表記する）と、Ｌr（Ｌrは２以上の整数でＬr≦Ｎr）個の受信ＲＦ部２２−１〜２２−Ｌr（以下、区別しない場合は受信ＲＦ部２２と表記する）と、MIMO受信信号処理部２３と、アンテナ選択部２４とを備える。受信ＲＦ部２２がＬr個であることは、移動局２０で一度に処理可能な受信データストリーム数がＬrであることを意味する。なお、第１実施形態では、受信アンテナ２１の個数ＮrはＬrと同じとし、全ての受信アンテナ２１を使用して受信を行うものとする。また、以下、受信データストリーム数Ｌrと送信データストリーム数Ｌtとは同じＬとする。
【００１３】
さらに、基地局１０はアップリンク受信部３２を備え、移動局２０はアップリンク送信部３１を備えている。そして、基地局１０と移動局２０との間には、移動局２０のアップリンク送信部３１から基地局１０のアップリンク受信部３２へのアップリンクのチャンネルの１つであるフィードバックチャンネル３０が設けられている。後述のアンテナインデックス等の情報の転送は、フィードバックチャンネル３０を用いて行われる。
【００１４】
基地局１０において、空間多重変調部１１は、送信データを入力し、送信データに所定の誤り訂正符号化を行って得られた符号化系列を所定の変調方式でマッピングして変調し、Ｌ個の送信データストリームを出力する。所定の誤り訂正符号化としては、例えばターボ符号化等が用いられる。また、所定の変調方式としては、例えばＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）や１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）等が用いられる。なお、空間多重変調部１１は、データチャンネルの信号以外に、チャンネル推定（チャンネル行列の算出）に使用する既知の信号（パイロット信号あるいはプリアンブル信号）や、制御情報を伝送する制御チャンネルの信号等の多重処理も行う。
【００１５】
送信ＲＦ部１２は、それぞれ、Ｌ個の送信データストリームに関してＤＡ（Digital to Analog）変換や無線周波数（ＲＦ）への周波数変換（アップコンバート）等を含む所要の無線送信処理を行い、Ｌ個の送信ＲＦ信号を出力する。
【００１６】
アンテナスイッチ１３は、アンテナ選択制御部１５による制御に応じて、送信に使用するＬ個の送信アンテナ１４を選択して送信ＲＦ部１２との接続を行う。
【００１７】
送信アンテナ１４は、それぞれ、アンテナスイッチ１３を介して接続された送信ＲＦ部１２からの送信ＲＦ信号を移動局２０に向けて空間へ放射する。
【００１８】
アンテナ選択制御部１５は、移動局２０から送信されたアンテナインデックスに従ってアンテナスイッチ１３を制御して送信ＲＦ部１２と送信アンテナ１４との接続を制御する。
【００１９】
一方、移動局２０において、受信アンテナ２１は、それぞれ、基地局１０の送信アンテナ１４から送信されたＲＦ信号を受信する。
【００２０】
また、受信ＲＦ部２２は、それぞれ、受信アンテナ２１での受信ＲＦ信号について、ベースバンド周波数への周波数変換（ダウンコンバート）やＡＤ（Analog to Digital）変換等を含む所要の無線受信処理を施す。
【００２１】
MIMO受信信号処理部２３は、受信ＲＦ部２２で処理された受信信号（デジタルベースバンド信号）、すなわち、空間多重された受信信号を、送信データストリーム毎に分離して、復調、復号を行い、受信データを出力する。第１実施形態において、分離処理は、例えば、チャンネル行列の逆行列を用いて、ZF（Zero Forcing）線形デコードやMMSE（Minimum Mean Square Error：最小二乗誤差法）デコード等の線形デコードにより行われる。なお、信号を分離する手法は、これに限られず、他の一般の手法を用いてもよい。
【００２２】
チャンネル行列は、送信アンテナ１４と受信アンテナ２１との間のチャンネルの状態を表す行列であり、例えば、受信したパイロット信号（あるいは、プリアンブル信号。以下、同じ）と既知のパイロット信号（パイロットレプリカ）との相関演算により算出される。なお、チャンネル行列Ｈは、Ｎt個の送信アンテナ１４とＮr個の受信アンテナ２１との間のチャンネルの状態を表すＮr×Ｎtの行列を示す。また、チャンネル行列Ｈpは、送信アンテナ１４のサブセットｐに対応する、選択されたＬ個の送信アンテナ１４と、Ｎr個の受信アンテナ２１との間のチャンネルの状態を表すＮr×Ｌの行列を示す。なお、サブセットｐは、Ｎt個の送信アンテナ１４からＬ個の送信アンテナ１４を選択する１つの組み合わせであり、ｐ∈Ｐ（P：送信アンテナ１２の全ての取り得るサブセットの集合）である。
【００２３】
詳細には、MIMO受信信号処理部２３は、受信ＲＦ部２２から受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎrに対応する受信信号ｙi（ｉ＝１，２，…，Ｎr）をそれぞれ入力する。このとき、受信信号ｙと送信信号ｓとの関係は、チャンネル行列を用いて次式（１）で表される。
【００２４】
【数１】
2010259049.tif 000003
ここで、ｙはＮr×１の受信信号ベクトル、ｓはＬ×１の送信信号（送信データストリーム）ベクトルを示す。また、ｗはＮr×１のノイズベクトル、Ｅsは各時間におけるＬ個の送信アンテナ１４の全送信電力を示す。
【００２５】
MIMO受信信号処理部２３は、次式（２）に示すように、受信信号ｙにＬ×Ｎrサイズのフィルタ行列Ｇを適用して、送信信号ｓの推定値を取得する。そして、MIMO受信信号処理部２３は、この分離された信号を復調、復号して受信データを出力する。
【００２６】
【数２】
2010259049.tif 000004
フィルタ行列Ｇは、次式（３）に示すように、チャンネル行列Ｈpを用いて表される。
【００２７】
【数３】
2010259049.tif 000005
ここで、ＩLはＬ×Ｌの単位行列を示し、[ ]Hは共役転置を示す。また、γ＝L／ρであり、ρは全ての受信アンテナ２１についての平均SNR（Signal to Noise Ratio）を示す。
【００２８】
このとき、ZF線形デコードでは、式（３）でδ＝０としたフィルタ行列Ｇが用いられる。また、MMSEデコードでは、式（３）でδ＝１としたフィルタ行列Ｇが用いられる。
【００２９】
アンテナ選択部２４は、チャンネル行列の逆行列に関する値を用いて、所定のアンテナ選択基準に基づき、通信に使用するＬ個の送信アンテナ１４を選択する。アンテナ選択基準としては、通信性能を向上させる基準、例えば、SINR（Signal to Interference Noise Ratio）最小値を最大にすることに相当する基準、システム容量を最大にすることに相当する基準、又はMSE（Mean Square Error）を最小にすることに相当する基準等が用いられる。
【００３０】
詳細には、例えば、チャンネル行列Hpを用いて、ｊ番目のデータストリームの線形デコードに対するSINRは、次式（４）で示される。
【００３１】
【数４】
2010259049.tif 000006
ここで、[A]j,jは行列Ａにおけるｊ行ｊ列の要素を示す。
【００３２】
このとき、SINRの最小値を最大にする基準は、次式（５）で示される。
【００３３】
【数５】
2010259049.tif 000007
【００３４】
【数６】
2010259049.tif 000008
また、例えば、選択された送信アンテナ１４のサブセットｐに対応するシステム容量（スペクトル効率）Ｃpは、次式（７）で示される。
【００３５】
【数７】
2010259049.tif 000009
そして、システム容量を最大にする基準は、次式（８）で示される。
【００３６】
【数８】
2010259049.tif 000010
また、例えば、線形デコードに対するMSEは、次式（９）で示される。
【００３７】
【数９】
2010259049.tif 000011
ここで、E[ ]は期待値演算を示し、Ｎ0は所定の係数を示す。
【００３８】
そして、MSEを最小にする基準は、式（１０）で示される。
【００３９】
【数１０】
2010259049.tif 000012
ここで、o( )は対角和又は行列式を示す。
【００４０】
上記の式（４）〜（１０）に示すように、アンテナ選択基準を満たす送信アンテナ１４のサブセットｐは、アンテナ行列Ｈpの逆行列に関する値を算出することにより得ることができる。
【００４１】
具体的には、第１実施形態では、MSEを最小にすることに相当する、逆行列の対角の和を最小にするアンテナ選択基準（ａ）が用いられる。または、第１実施形態では、追加したアンテナのSINRを最大にする基準に相当する、逆行列の対角の最後の要素値を最小にするアンテナ選択基準（ｂ）が用いられる。なお、他に、アンテナ選択基準として、逆行列の対角の積が最小となる基準、逆行列の対角の各要素値を反転した値の総和が最大となる基準、又は逆行列の対角の要素値の最大値を最小にする基準を用いてもよい。逆行列に関する値がこれらのアンテナ選択基準を満たすように、通信に使用する送信アンテナ１４を選択することで、システム容量の増大やBERの低減を図り通信性能を向上させることができる。
【００４２】
このとき、アンテナ選択部２４は、Ｎt個の送信アンテナ１４からＬ個の送信アンテナ１４を選択するサブセットｐのうち、第１の逆行列算出部２５及び第２の逆行列算出部２６により算出した逆行列に関する値がアンテナ選択基準を満たすＬ個の送信アンテナ１４を用いて通信を行う。
【００４３】
第１の逆行列算出部２５は、Ｎt個のアンテナから選択した１番目のアンテナについてのチャンネル行列H1を用いて、チャンネル行列Ｈ1の逆行列Ｂ1を算出する。すなわち、チャンネル行列Ｈ1から直接演算により逆行列Ｂ1を算出する。
【００４４】
第２の逆行列算出部２６は、Ｎt個の送信アンテナ１４のうち既に選択した１〜ｎ番目の送信アンテナ１４以外の送信アンテナ１４から選択したｎ＋１番目の送信アンテナ１４について、１〜ｎ＋１番目の送信アンテナ１４からなるグループについてのチャンネル行列Ｈn+1の逆行列Ｂn+1を、１〜ｎ番目のアンテナからなるグループについてのチャンネル行列Ｈnの逆行列Ｂnを用いた演算により算出する。すなわち、逆行列Ｂnから更新演算により逆行列Ｂn+1を算出する。
【００４５】
そして、アンテナ選択部２４は、１番目の送信アンテナ１４として、電力値が最大となる送信アンテナ１４を選択して第１の逆行列算出部２５により逆行列Ｂ1を算出する。また、アンテナ選択部２４は、Ｎt個の送信アンテナのうち既に選択した１〜ｎ番目の送信アンテナ以外の送信アンテナ１４から、ｎ＋１番目の送信アンテナの候補として送信アンテナ１４を１つずつ選択する。そして、アンテナ選択部２４は、選択した各候補について第２の逆行列算出処理２６により１〜ｎ＋１番目の送信アンテナ１４からなるグループについてのチャンネル行列の逆行列をそれぞれ算出し、算出した逆行列に関する値が上述のアンテナ選択基準を満たす候補をｎ＋１番目の送信アンテナとして選択する。そして、アンテナ選択部２４は、このように送信アンテナを選択する処理を繰り返すことにより、通信に使用するＬ個のアンテナを選択する。
【００４６】
さらに、移動局２０のアップリンク送信部３１は、選択したＬ個の送信アンテナ１４のアンテナインデックスを、フィードバックチャンネル３０を介して基地局１０に送信する。
【００４７】
なお、MIMO受信信号処理部２３による分離処理において、MMSEデコード又はZF線形デコードで用いる式（３）の逆行列Ｈpとして、アンテナ選択部２４におけるアンテナ選択処理で算出した逆行列Ｈpを用いてもよい。または、MIMO受信信号処理部２３による分離処理において、MMSEデコード又はZF線形デコードで用いる式（３）の逆行列Hｐを算出する際に、第１及び第２の逆行列算出部２５，２６を用いて算出してもよい。
【００４８】
以下、第１実施形態のＭＩＭＯ通信１システムの動作、特に、アンテナ選択処理に着目した動作について、図２〜図３を参照して説明する。
【００４９】
図２のフローチャートに示すように、基地局１０及び移動局２０は、事前に、自己の送信・受信アンテナ数やデータストリームの処理能力などに関する情報を互いに送受することにより、通信相手のアンテナ数や処理能力を把握する（ステップＳ１１，Ｓ２１）。
【００５０】
次に、基地局１０は、パイロット信号を移動局２０に向けて送信し（ステップＳ１２）、移動局２０は、MIMO受信信号処理部２３にて、受信したパイロット信号とパイロットレプリカとの相関演算によりチャンネル行列Ｈを推定する（ステップＳ２２）。
【００５１】
次に、移動局２０は、アンテナ選択部２４にて、逆行列に関する値が所定のアンテナ選択基準を満たすＬ個の送信アンテナ１４のサブセットｐを選択する。
【００５２】
詳細には、アンテナ選択部２４は、図３に示すフローチャートのようにＬ個の送信アンテナ１４のサブセットｐを決定する。
【００５３】
まず、アンテナ選択部２４は、全ての送信アンテナΩの各送信アンテナｊに対し、（ｊ∈Ω＝｛1,2,…,Ｎt｝）、次式（１１）を用いて電力値ｇ（ｊ）を算出する（Ｓ３１）。
【００５４】
【数１１】
2010259049.tif 000013
ここで、ｈjはチャンネル行列Ｈのｊ列を示すＮr×１のベクトルを示す。
【００５５】
次に、アンテナ選択部２４は、電力値ｇ（ｊ）が最大となる送信アンテナ１４−Ｊをサブセットｐの１番目の送信アンテナ１４として選択する（Ｓ３２）。電力値が最大の送信アンテナ１４は、通信性能を向上させる送信アンテナ１４のサブセットｐに含まれることが想定される。
【００５６】
次に、アンテナ選択部２４は、第１の逆行列算出部２５にて、１番目に選択した送信アンテナ１４についてのチャンネル行列Ｈ1、チャンネル行列Ｈ1の逆行列Ｂ1、残された送信アンテナ１４の集合Ωを設定する。すなわち、１番目の送信アンテナ１４についてのチャンネル行列Ｈ1＝ｈJを用いて、チャンネル行列Ｈ1の逆行列Ｂ1＝１／ｇ（Ｊ）を直接演算して算出する。そして、残された送信アンテナ１４の集合Ω＝Ω−｛Ｊ｝を設定する（Ｓ３３）。
【００５７】
次に、アンテナ選択部２４は、選択したアンテナ数のカウント値ｎに１を設定する（Ｓ３４）。
【００５８】
次に、アンテナ選択部２４は、残された送信アンテナ１４の集合Ωから、ｎ＋１番目の送信アンテナ１４の候補として送信アンテナｊを１つずつ選択する。そして、アンテナ選択部２４は、第２の逆行列算出部２５にて、選択した各候補ｊについて、１〜ｎ＋１番目のアンテナからなるグループについてのチャンネル行列Ｈn+1の逆行列Ｂn+1を、１〜ｎ番目の送信アンテナ１４からなるグループについてのチャンネル行列Ｈnの逆行列Ｂnを用いてそれぞれ算出する（Ｓ３５）。
【００５９】
具体的には、逆行列Ｂn+1は、逆行列についての関係式を用いて、次式（１２）〜（１６）により算出される。
【００６０】
【数１２】
2010259049.tif 000014
【００６１】
【数１３】
2010259049.tif 000015
【００６２】
【数１４】
2010259049.tif 000016
【００６３】
【数１５】
2010259049.tif 000017
【００６４】
【数１６】
2010259049.tif 000018
ここで、ｈjはチャンネル行列Ｈのｊ列を示すＮr×１のベクトルを示す。なお、d(j)は実数であるので、式（１５）を計算する際にd(j)の分母の実数部分を用いてd(j)を計算してもよい。
【００６５】
次に、アンテナ選択部２４は、第２の逆行列算出部２６にて、Ｓ３５で算出した逆行列Ｂn+1に関する値が上述のアンテナ選択基準（ａ）又は（ｂ）を満たす候補Ｊをｎ＋１番目の送信アンテナとして選択する（Ｓ３６）。具体的には、アンテナ選択基準（ａ）を用いる場合、次式（１７）を満たす候補Ｊを選択する。
【００６６】
【数１７】
2010259049.tif 000019
又は、アンテナ選択基準（ｂ）を用いる場合、次式（１８）を満たす候補Ｊを選択する。
【００６７】
【数１８】
2010259049.tif 000020
次に、アンテナ選択部２４は、１〜ｎ＋１番目の送信アンテナ１４についてのチャンネル行列Ｈn+1、チャンネル行列Ｈn+1の逆行列Ｂn+1、残された送信アンテナ１４の集合Ωを更新する。すなわち、チャンネル行列Ｈn+1＝Ｈn＋｛ｈJ｝、逆行列Ｂn+1＝Ｂn+1（Ｊ）、残された送信アンテナ１４の集合Ω＝Ω−｛Ｊ｝を設定する（Ｓ３７）。
【００６８】
次に、アンテナ選択部２４は、選択したアンテナ数のカウント値ｎにｎ＋１を設定する（Ｓ３８）。次に、アンテナ選択部２４は、選択したアンテナ数ｎがＬ−１以下であるか否かを判断する（Ｓ３９）。Ｓ３９の判断結果がＹＥＳ（ｎ≦Ｌ−１）の場合、Ｓ３５に戻り、アンテナ選択部２４は、Ｓ３５〜Ｓ３８の処理を繰り返す。
【００６９】
Ｓ３９の判断結果がＮＯ（ｎ＞Ｌ−１）の場合、Ｓ４０に進む。これにより、Ｎt個の送信アンテナ１４からＬ個の送信アンテナ１４を選択するサブセットｐと、サブセットｐについてのチャンネル行列Ｈpと、逆行列Ｂpとが取得され（Ｓ４０）、アンテナ選択処理が終了される。
【００７０】
図２に戻り、移動局２０は、選択されたＬ個の送信アンテナ１４のインデックスを、アップリンク送信部３１からフィードバックチャンネル３０を介して送信する（Ｓ２４）。
【００７１】
次に、基地局１０は、送信アンテナ１４のインデックスをアップリンク受信部３２で受信する（Ｓ１３）。次に、基地局１０は、アンテナ選択制御部１５にて、アンテナインデックスに従ってアンテナスイッチ１３を制御して送信ＲＦ部１２と送信アンテナ１４との接続を行う（Ｓ１４）。そして、基地局１０は、接続した送信アンテナ１４を介してデータを送信し（Ｓ１５）、移動局２０は、送信されたデータを受信アンテナ２１で受信し、受信ＲＦ部２２で変換し、MIMO受信信号処理部２３で処理して、受信データを出力する。
【００７２】
上述のアンテナ選択処理について、図４の例を用いて具体的に説明する。図４の例では、アンテナ選択部２４は、Ｎt＝５個の送信アンテナ１４からＬ＝３個の送信アンテナ１４を選択する。まず、ｊ∈Ω＝｛１，２，３，４，５｝について電力値ｇ（ｊ）が算出され（Ｓ３１）、電力値ｇ（ｊ）が最大となる送信アンテナ１４−１が１番目の送信アンテナ１４として選択される（Ｓ３２）。次に、チャンネル行列Ｈ1＝ｈ1、逆行列Ｂ1＝１／ｇ（１）、残された送信アンテナ１４の集合Ω＝｛２，３，４，５｝が設定される（Ｓ３３）。そして、選択したアンテナ数のカウント値ｎに１が設定される（Ｓ３４）。
【００７３】
次に、チャンネル行列Ｈ1、逆行列Ｂ1を用いて、送信アンテナのグループ｛１，２｝｛１，３｝｛１，４｝｛１，５｝についての逆行列Ｂ2（２）、Ｂ2（３）、Ｂ2（４）、Ｂ2（５）がそれぞれ算出され（Ｓ３５）、アンテナ選択基準を満たす送信アンテナ１４−３が２番目の送信アンテナ１４として選択される（Ｓ３６）。次に、１〜２番目の送信アンテナ１４についてのチャンネル行列Ｈ2＝Ｈ1＋｛ｈ3｝、逆行列Ｂ2＝Ｂ2（３）、残された送信アンテナ１４の集合Ω＝｛２，４，５｝が更新される（Ｓ３７）。そして、選択したアンテナ数のカウント値ｎに２が設定される（Ｓ３８）。
【００７４】
次に、Ｓ３９の判定結果がＹＥＳ（２≦３−１）となるのでＳ３５に戻る。そして、チャンネル行列Ｈ2、逆行列Ｂ2を用いて、送信アンテナ１４のグループ｛１，３，２｝｛１，３，４｝｛１，３，５｝についての逆行列Ｂ3（２）、Ｂ3（４）、Ｂ3（５）がそれぞれ算出され、アンテナ選択基準を満たす送信アンテナ１４−５が３番目の送信アンテナ１４として選択される（Ｓ３６）。次に、１〜３番目の送信アンテナ１４についてのチャンネル行列Ｈ3＝Ｈ2＋｛ｈ5｝、逆行列Ｂ3＝Ｂ3（５）、残された送信アンテナ１４の集合Ω＝｛２，４｝が更新される（Ｓ３７）。そして、選択したアンテナ数のカウント値ｎに３が設定される（Ｓ３８）。
【００７５】
次に、Ｓ３９の判定結果がＮＯ（３＞３−１）となるので、Ｓ４０に進む。これにより、５個の送信アンテナ１４から３個の送信アンテナ１４を選択するサブセットｐ＝｛１，３，５｝と、サブセットｐについてのチャンネル行列Ｈpと、逆行列Ｂpとが取得され、アンテナ選択処理が終了される。
【００７６】
このように、第１実施形態のアンテナ選択処理によれば、１番目の送信アンテナ１４を選択するときのみ直接演算で逆行列を算出し、２番目以降の送信アンテナ１４を選択するときには、直接演算より簡易な更新演算で逆行列を算出するので処理時間が低減される。さらに、アンテナ選択基準を満たす送信アンテナ１４を順次選択していくことで計算の複雑度が小さくなり処理時間が低減される。そして、このように選択された送信アンテナ１４でデータを送信することで、システムの通信性能は、BERとシステム容量の観点から改善される。
【００７７】
上記の無線通信システム１における通信性能のシミュレーション結果を図６及び図７に示す。以下のシミュレーションでは、送信アンテナ１４の個数Ｎt＝９，送信データストリーム数（送信アンテナの使用数）Ｌt＝Ｌ＝３、受信アンテナ数Ｎr＝Ｌ＝３として計算した。
【００７８】
図５は、無線通信システム１の容量のシミュレーション結果を示すグラフであり、横軸はSNR［dB］を示し、縦軸は容量［bps/Hz］を示す。図５中、“○”で示されているデータは、第１実施形態でMMSEに基づいたアンテナ選択基準（ａ）基づいて選択した３個の送信アンテナ１４を用いた場合を示す。また、図５中、“△”で示されているデータは、第１実施形態でSINRに基づいたアンテナ選択基準（ｂ）に基づいて選択した３個の送信アンテナ１４を用いた場合を示す。なお、図５中、“＊”で示されているデータは、比較例として、最適値探索計算を行って容量が最大とする３個の送信アンテナ１４を選択した例を示す。また、図５中、“□”で示されているデータは、送信アンテナ１４を選択せず、予め定められた所定の３個の送信アンテナ１４を用いた例を示す。さらに、図５中、「相関なし」として示された上方の４データは、アンテナ間に相関がない場合を示し、「相関あり」として示された下方の４データは、アンテナ間に相関がある場合を示す。
【００７９】
図５に示すように、第１実施形態のアンテナ選択基準（ａ）（ｂ）を用いた場合と最適値探索計算を行った場合とでは、同レベルの容量を示し、送信アンテナ１４を選択しない場合に比較して容量が増大している。この傾向は、相関がある場合も相関がない場合も同様である。よって、第１実施形態によれば、最適値探索計算を行って最適な３個の送信アンテナ１４を選んだ場合と同様、容量の増大を図り通信性能を向上させることができる。
【００８０】
次に、図６は、無線通信システム１のBERのシミュレーション結果を示すグラフであり、横軸はSNR［dB］を示し、縦軸はBERを示す。図６中、“＋”で示されているデータは、第１実施形態でMMSEに基づいたアンテナ選択基準（ａ）に基づいて選択した３個の送信アンテナ１４を用いた場合を示す。また、図６中、“□”で示されているデータは、第１実施形態でSINRに基づいたアンテナ選択基準（ｂ）に基づいて選択した３個の送信アンテナ１４を用いた場合を示す。なお、図６中、“△”で示されているデータは、比較例として、最適値探索計算を行って容量が最大となる３個の送信アンテナ１４を選択して用いた場合を示す。また、図６中、“×”で示されているデータは、比較例として、最適値探索計算を行ってＭＳＥが最小となる３個の送信アンテナ１４を選択して用いた場合を示す。また、図６中、“○”で示されているデータは、比較例として、最適値探索計算を行ってＳＩＮＲの最小値が最大となる３個の送信アンテナ１４を選択して用いた場合を示す。また、図６中、“＊”で示されているデータは、送信アンテナ１４を選択せず、予め定められた所定の３個の送信アンテナ１４を用いた例を示す。さらに、図６中、「相関あり」として示された上方の６データは、アンテナ間に相関がある場合を示し、「相関なし」として示された下方の６データは、アンテナ間に相関がない場合を示す。
【００８１】
図６に示すように、第１実施形態のアンテナ選択基準（ａ）（ｂ）を用いた場合と最適値探索計算を行った場合とでは、若干の相違はあるものの、ほぼ同レベルのBERが得られ、選択しない場合に比較してBERが低減されている。この傾向は相関がある場合も相関がない場合も同様である。よって、本実施形態によれば、最適値探索計算を行って最適な３個の送信アンテナ１４を選んだ場合と同様、BERの低減を図り通信性能を向上させることができる。
【００８２】
以上から、第１実施形態によれば、MIMO通信可能な無線通信システム１について、少ない処理時間で適切な送信アンテナ１４の組み合わせを選択することができる。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、図７を参照して説明する。なお、第２実施形態の無線通信システムは、第１実施形態の無線通信システム１と、アンテナ選択部２４の処理のみが相違する。以下では、他の構成については説明を省略する。
【００８３】
第２実施形態では、アンテナ選択部２４は、まず、Ｎt個の送信アンテナ１４からＬ個の送信アンテナ１４を選択する全ての取り得るＭ＝Ｎt！／（Ｌ!（Ｎt−Ｌ）!）個のサブセットＰを算出する。そして、アンテナ選択部２４は、各サブセットｐ∈Ｐについて、第１及び第２の逆行列算出部２５，２６により逆行列Ｂpを算出する。このとき、アンテナ選択部２４は、２番目以降のサブセットｐについてのチャンネル行列Ｈpの逆行列Ｂpを、算出済みのサブセットｑ（ｑ＝１，２，...，ｐ−１）についてのチャンネル行列Ｈqの逆行列Ｂqに関する算出結果を用いて算出する。
【００８４】
具体的には、アンテナ選択部２４は、算出対象のサブセットｐと、算出済みのサブセットｑとを比較する。そして、最も多く共通するサブセットｑについて１〜ｎ番目の送信アンテナからなるグループが共通の場合、第２の逆行列算出部２６は、算出対象のサブセットｐの１〜ｎ＋１番目のアンテナからなるグループについてのチャンネル行列Ｈp,n+1の逆行列Ｂp,n+1を、算出済みのサブセットの１〜ｎ番目のアンテナからなるグループについてのチャンネル行列Ｈq,nの逆行列Ｂq,nを用いて算出する。そして、アンテナ選択部２４は、算出したＭ個の逆行列Ｂpに基づいて、算出した逆行列Ｂpに関する値がアンテナ選択基準を満たすＬ個の送信アンテナ１４のサブセットｐを選択する。
【００８５】
第２実施形態では、アンテナ選択基準として、行列の対角の和を最小にするアンテナ選択基準、逆行列の対角の積が最小となる基準、逆行列の対角の各要素値を反転した値の総和が最大となる基準、又は逆行列の対角の要素値の最大値を最小にする基準が用いられる。逆行列に関する値がこれらのアンテナ選択基準を満たすように、通信に使用する送信アンテナ１４を選択することで、システム容量の増大やBERの低減を図り通信性能を向上させることができる。
【００８６】
上述のアンテナ選択処理について、図７の例を用いて具体的に説明する。図７の例では、アンテナ選択部２４は、Ｎt＝５個の送信アンテナ１４からＬ＝３個の送信アンテナ１４を選択する。まず、５個の送信アンテナ１４から３個の送信アンテナ１４を選択する全ての取り得るＭ＝１０個のサブセットＰが算出される。そして、各サブセット１〜１０について、第１及び第２の逆行列算出部２５，２６により逆行列Ｂ1〜Ｂ10が算出される。１番目の送信アンテナ１４についてのみ直接演算で逆行列を算出し、２番目以降の送信アンテナ１４のグループについては、直接演算より簡易な更新演算で逆行列を算出するので処理時間が低減される。
【００８７】
このとき、図７において、各サブセット１〜１０は順に算出されるものとする。そして、図７中、破線で囲んだ送信アンテナ１４のグループについての逆行列は、他のサブセットについて算出した逆行列をそのまま用いる。例えば、２番目のサブセット｛１，２，４｝、３番目のサブセット｛１，２，５｝については、１番目のサブセットの｛１，２｝について算出した逆行列を用いて、逆行列が算出される。また、４番目のサブセット｛１，３，４｝、６番目のサブセット｛１，４，５｝については、１番目のサブセットの｛１｝について算出した逆行列を用いて、逆行列が算出される。また、５番目のサブセット｛１，３，５｝については、４番目のサブセットの｛１，３｝について算出した逆行列を用いて、逆行列が算出される。また、８番目のサブセット｛２，３，４｝については、７番目のサブセットの｛２，３｝について算出した逆行列を用いて、逆行列が算出される。また、９番目のサブセット｛２，４，５｝については、７番目のサブセットの｛２｝について算出した逆行列を用いて、逆行列が算出される。これにより、演算を省略して処理時間を低減することができる。
【００８８】
以上から、第２実施形態によれば、MIMO通信可能な無線通信システム１について、少ない処理時間で適切な送信アンテナ１４の組み合わせを選択することができる。
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について、図８を参照して説明する。なお、第３実施形態の無線通信システムは、第１実施形態の無線通信システム１と、アンテナ選択部２４の処理のみが相違する。以下では、他の構成については説明を省略する。
【００８９】
第３実施形態では、アンテナ選択部２４は、Ｎt個の送信アンテナのうち既に選択した１〜ｎ番目の送信アンテナ以外の送信アンテナ１４から、ｎ＋１番目の送信アンテナの候補として送信アンテナ１４を１つずつ選択する。そして、アンテナ選択部２４は、選択した各候補について、第２の逆行列算出処理２６により、１〜ｎ＋１番目の送信アンテナ１４からなるグループについてのチャンネル行列の逆行列に関する値（例えば、後述のf(j)）を算出する。アンテナ選択部２４は、算出した逆行列に関する値が上述のアンテナ選択基準を満たす候補をｎ＋１番目の送信アンテナとして選択する。そして、アンテナ選択部２４は、このように送信アンテナを選択する処理を繰り返すことにより、通信に使用するＬ個のアンテナを選択する。
【００９０】
詳細には、アンテナ選択部２４は、図８に示すフローチャートのように、Ｌ個の送信アンテナ１４のサブセットｐを決定する。なお、図８のＳ８１〜Ｓ８４，Ｓ８８〜Ｓ９０の処理は、第１実施形態の図３のＳ３１〜Ｓ３４，Ｓ３８〜Ｓ４０の処理と同様であるので、下記では説明を省略する。
【００９１】
図８のＳ８５で、アンテナ選択部２４は、残された送信アンテナ１４の集合Ωから、ｎ＋１番目の送信アンテナ１４の候補として送信アンテナｊを１つずつ選択する。そして、アンテナ選択部２４は、第２の逆行列算出部２５にて、選択した各候補ｊについて、１〜ｎ＋１番目のアンテナからなるグループについてのチャンネル行列Ｈn+1の逆行列Ｂn+1に関する値ｆ（ｊ）を、１〜ｎ番目の送信アンテナ１４からなるグループについてのチャンネル行列Ｈnの逆行列Ｂnを用いてそれぞれ算出する（Ｓ８５）。具体的には、値ｆ（ｊ）は、逆行列についての関係式を用いて、次式（１９）〜（２１）により算出される。
【００９２】
【数１９】
2010259049.tif 000021
【００９３】
【数２０】
2010259049.tif 000022
【００９４】
【数２１】
2010259049.tif 000023
ここで、ｈjはチャンネル行列Ｈのｊ列を示すＮr×１のベクトルを示す。
【００９５】
次に、アンテナ選択部２４は、第２の逆行列算出部２６にて、Ｓ８５で算出した逆行列に関する値ｆ（ｊ）が次式（２２）を満たす候補Ｊをｎ＋１番目の送信アンテナとして選択する（Ｓ８６）。
【００９６】
【数２２】
2010259049.tif 000024
なお、値ｆ（ｊ）は、上述の式（１５）（１６）に示されているように、逆行列Ｂn+1の対角の最後の要素値の逆数に相当する。よって、式（２２）を満たす候補Ｊを選択することは、追加したアンテナのSINRを最大にする基準に相当する、逆行列の対角の最後の要素値を最小にする上述のアンテナ選択基準（ｂ）を満たす候補Ｊを選択することとなる。
【００９７】
次に、アンテナ選択部２４は、１〜ｎ＋１番目の送信アンテナ１４についてのチャンネル行列Ｈn+1、チャンネル行列Ｈn+1の逆行列Ｂn+1、残された送信アンテナの集合Ωを更新する。すなわち、チャンネル行列Ｈn+1＝Ｈn＋｛ｈJ｝、逆行列Ｂn+1＝Ｂn+1（Ｊ）、残された送信アンテナ１４の集合Ω＝Ω−｛Ｊ｝を設定する（Ｓ８７）。第３実施形態では、Ｓ８５では逆行列Ｂn+1そのものでなく逆行列に関する値ｆ（ｊ）を算出し、Ｓ８６で候補Ｊが選択されてから逆行列Ｂn+1を算出することで、演算を省略して処理時間を低減することができる。
【００９８】
そして、第１実施形態と同様、Ｓ８８〜Ｓ９０の処理が実行されることにより、Ｎt個の送信アンテナ１４からＬ個の送信アンテナ１４を選択するサブセットｐと、サブセットｐについてのチャンネル行列Ｈpと、逆行列Ｂpとが取得され、アンテナ選択処理が終了される。
【００９９】
以上から、第３実施形態によれば、MIMO通信可能な無線通信システム１について、少ない処理時間で適切な送信アンテナ１４の組み合わせを選択することができる。
（第４実施形態）
次に、第４実施形態について、図９〜図１０を参照して説明する。なお、第４実施形態の無線通信システムは、第１実施形態の無線通信システム１と、アンテナ選択部２４の処理のみが相違する。以下では、他の構成については説明を省略する。
【０１００】
図９は、第４実施形態におけるアンテナ選択処理を示すフローチャートである。第４実施形態では、アンテナ選択部２４は、第２実施形態と同様、まず、Ｎt個の送信アンテナ１４からＬ個の送信アンテナ１４を選択する全ての取り得るＭ＝Ｎt！／（Ｌ!（Ｎt−Ｌ）!）個のサブセットＰを算出する（Ｓ９１）。そして、アンテナ選択部２４は、各サブセットｐ∈Ｐについて、第１及び第２の逆行列算出部２５，２６により逆行列Ｂpを算出する。このとき、アンテナ選択部２４は、１番目のサブセットについてのチャンネル行列Ｈpの逆行列Ｂpを、第２実施形態と同様に算出する（Ｓ９２）。１番目の送信アンテナ１４についてのみ直接演算で逆行列を算出し、２番目以降の送信アンテナ１４のグループについては、直接演算より簡易な更新演算で逆行列を算出するので処理時間が低減される。また、アンテナ選択部２４は、２番目以降のサブセットｐについてのチャンネル行列Ｈpの逆行列Ｂpを、算出済みのサブセットｑ（ｑ＝１，２，...，ｐ−１）についてのチャンネル行列Ｈqの逆行列Ｂqに関する算出結果を用いて算出する。
【０１０１】
具体的には、アンテナ選択部２４は、算出対象のサブセットｐと、算出済みのサブセットｑとを比較する（Ｓ９３）。そして、比較の結果に応じて（Ｓ９４）、例えば、最も多く共通するサブセットｑについて１〜ｎ番目の送信アンテナからなるグループが共通の場合でｎが所定値以上のときは、第２の逆行列算出部２６は、第２実施形態と同様、算出対象のサブセットｐの１〜ｎ＋１番目のアンテナからなるグループについてのチャンネル行列Ｈp,n+1の逆行列Ｂp,n+1を、算出済みのサブセットの１〜ｎ番目の送信アンテナからなるグループについてのチャンネル行列Ｈq,nの逆行列Ｂq,nを用いて算出する（Ｓ９５）。
【０１０２】
また、比較の結果に応じて（Ｓ９４）、例えば、最も多く共通するサブセットｑについて１〜ｎ番目の送信アンテナからなるグループが共通の場合でｎが所定値未満のときは、第２の逆行列算出部２６は、相違する送信アンテナ数が最も少ないサブセットｑのチャンネル行列Ｈqの逆行列Ｂqに対して、相違する送信アンテナに対応する要素を入れ替える入替処理を実行して、算出対象のサブセットｐについての逆行列Ｂpを算出する（Ｓ９６）。
【０１０３】
この入替処理では、サブセットｐとサブセットｑで、ｊ番目の送信アンテナが相違する場合、まず、逆行列Ｂqから、サブセットｑのｊ番目の送信アンテナに対応する要素を削除し、次いで、サブセットｐのｊ番目の送信アンテナに対応する要素を追加して、逆行列Ｂpを算出する。
【０１０４】
１〜ｎ＋１番目のアンテナからなるグループについてのチャンネル行列Ｈn+1の逆行列Ｂn+1から、ｊ番目の送信アンテナに対応する要素を削除するには、まず、第２の逆行列算出部２６は、次式（２３）のように、逆行列Ｂn+1のｊ行とｊ列と、逆行列Ｂn+1の最後の行と列とを交換した行列Ｂn+1'を算出する。
【０１０５】
【数２３】
2010259049.tif 000025
ここで、C1はｎ×ｎの行列、ｃ2はｎ×１のベクトル、ｃ3は１×１のスカラーを示す。
【０１０６】
式（２３）の行列Ｂn+1'を用いて、上述の式（１２）〜（１６）と同様、逆行列についての関係式から、ｊ番目の送信アンテナに対応する要素を削除した逆行列Ｂn'が次式（２４）のように算出される。
【０１０７】
【数２４】
2010259049.tif 000026
また、１〜ｎ番目のアンテナからなるグループについてのチャンネル行列Ｈnの逆行列Ｂnに、ｊ番目の送信アンテナに対応する要素を追加した逆行列Ｂn+1は、上述の式（１２）〜（１６）と同様、逆行列についての関係式から次式（２５）のように算出される。
【０１０８】
【数２５】
2010259049.tif 000027
ここで、ｈjはチャンネル行列Ｈのｊ列を示すＮr×１のベクトルを示す。
【０１０９】
そして、アンテナ選択部２４は、Ｍ個の逆行列Ｂpを算出すると（Ｓ９７）、算出したＭ個の逆行列Ｂpに基づいて、第２実施形態と同様に、算出した逆行列Ｂpに関する値がアンテナ選択基準を満たすＬ個の送信アンテナ１４のサブセットｐを選択する（Ｓ９８）。
【０１１０】
上述のアンテナ選択処理について、図１０の例を用いて具体的に説明する。図１０の例では、アンテナ選択部２４は、Ｎt＝８個の送信アンテナ１４からＬ＝７個の送信アンテナ１４を選択する。まず、８個の送信アンテナ１４から７個の送信アンテナ１４を選択する全ての取り得るＭ＝８個のサブセットＰが算出される。そして、各サブセット１〜８について、第１及び第２の逆行列算出部２５，２６により逆行列Ｂ1〜Ｂ8が算出される。１番目の送信アンテナ１４についてのみ直接演算で逆行列を算出し、２番目以降の送信アンテナ１４のグループについては、直接演算より簡易な更新演算で逆行列を算出するので処理時間が低減される。
【０１１１】
このとき、図１０において、各サブセット１〜８は順に算出されるものとする。そして、破線で囲んだ送信アンテナ１４のグループについての逆行列は、他のサブセットについて算出した逆行列をそのまま用いる。例えば、２番目のサブセットについての逆行列は、１番目のサブセットのグループ｛１，２，３，４，５，６｝について算出した逆行列を用いて算出される。また、３番目のサブセットについての逆行列は、１番目のサブセットのグループ｛１，２，３，４，５｝について算出した逆行列を用いて算出される。これにより、演算を省略して処理時間を低減することができる。
【０１１２】
さらに、４番目以降のサブセットについての逆行列は、算出済みのサブセットについての逆行列に、相違する送信アンテナ１４（図１０中、実線で囲んだ送信アンテナ１４）に対応する要素を入れ替える入替処理を行って算出する。例えば、４番目のサブセットについての逆行列は、３番目のサブセットについての逆行列について、送信アンテナ｛５｝を削除して送信アンテナ｛６｝を追加する処理を行って算出される。これにより、演算を省略して処理時間を低減することができる。
【０１１３】
以上から、第４実施形態によれば、MIMO通信可能な無線通信システム１について、少ない処理時間で適切な送信アンテナ１４の組み合わせを選択することができる。
（第５実施形態）
次に、第５実施形態について図９を参照して説明する。なお、第５実施形態の無線通信システムは、第１実施形態の無線通信システム１と、アンテナ選択部２４の処理のみが相違する。以下では、他の構成については説明を省略する。また、第５実施形態のアンテナ選択部２４の処理は、図９の第４実施形態のアンテナ選択部２４の処理と、相違する送信アンテナに対応する要素を入れ替える入替処理（Ｓ９６）の詳細のみが相違する。
【０１１４】
第５実施形態において、アンテナ選択部２４は、第４実施形態と同様、まず、Ｎt個の送信アンテナ１４からＬ個の送信アンテナ１４を選択する全ての取り得るＭ＝Ｎt！／（Ｌ!（Ｎt−Ｌ）!）個のサブセットＰを算出する。そして、アンテナ選択部２４は、各サブセットｐ∈Ｐについて、第１及び第２の逆行列算出部２５，２６により逆行列Ｂpを算出する。アンテナ選択部２４は、２番目以降のサブセットｐについてのチャンネル行列Ｈpの逆行列Ｂpを、算出済みのサブセットｑ（ｑ＝１，２，...，ｐ−１）についてのチャンネル行列Ｈqの逆行列Ｂqに関する算出結果を用いて算出する。
【０１１５】
具体的には、アンテナ選択部２４は、算出対象のサブセットｐと、算出済みのサブセットｑとを比較する。そして、比較の結果に応じて、例えば、最も多く共通するサブセットｑについて１〜ｎ番目の送信アンテナからなるグループが共通の場合でｎが所定値未満のときは、第２の逆行列算出部２６は、相違する送信アンテナ数が最も少ないサブセットｑのチャンネル行列Ｈqの逆行列Ｂqに対して、相違する送信アンテナに対応する要素を入れ替える入替処理を実行して、算出対象のサブセットｐについての逆行列Ｂpを算出する。これにより、演算を省略して処理時間を低減することができる。
【０１１６】
このとき、第５実施形態の入替処理では、サブセットｐとサブセットｑで、ｊ番目の送信アンテナが相違する場合、逆行列Ｂqのｊ番目の送信アンテナに対応する要素自体を変更して逆行列Ｂpが算出される。すなわち、逆行列Ｂqのｊ列を変更することにより逆行列Ｂpが算出される。
【０１１７】
ここで、行列Ｑのｊ列を列ベクトルｈで入れ替えた行列Ｐは、次式（２６）のように行列Ｄを算出し、行列Ｄを用いて、行列の数学的な関係式に基づいて次式（２７）により算出される。
【０１１８】
【数２６】
2010259049.tif 000028
【０１１９】
【数２７】
2010259049.tif 000029
以上から、第５実施形態によれば、MIMO通信可能な無線通信システム１について、少ない処理時間で適切な送信アンテナ１４の組み合わせを選択することができる。
（第６実施形態）
次に、第６実施形態について、図１１〜図１２を参照して説明する。図１１は、開示の無線通信システムの一例である第６実施形態の無線通信システム４０の構成を示すブロック図である。図１１に示す無線通信システム４０はMIMO通信を行うことが可能であり、少なくとも１台の送信側の無線通信装置（送信機）としての基地局５０と、少なくとも１台の受信側の無線通信装置（受信機）としての移動局６０とを備える。
【０１２０】
基地局５０は、空間多重変調部５１と、Ｌt個（Ｌtは２以上の整数）の送信ＲＦ（Radio Frequency）部５２−１〜５２−Ｌt（以下、区別しない場合は送信ＲＦ部５２と表記する）と、Ｎt個（Ｎtは２以上の整数でＮt=Ｌt）の送信アンテナ５３−１〜５３−Ｎt（以下、区別しない場合は送信アンテナ５３と表記する）とを備える。送信ＲＦ部５２がＬt個であることは、基地局５０で一度に処理可能な送信データストリーム数がＬtであることを意味する。なお、第６実施形態では、送信アンテナ５３の個数ＮtはＬrと同じとし、全ての送信アンテナ５３を使用する。
【０１２１】
また、移動局６０は、Ｎr個（Ｎrは２以上の整数）の受信アンテナ６１−１〜６１−Ｎr（以下、区別しない場合は受信アンテナ６１と表記する）と、アンテナスイッチ６２と、Ｌr（Ｌrは２以上の整数でＬr＜Ｎr）個の受信ＲＦ部６３−１〜６３−Ｌr（以下、区別しない場合は受信ＲＦ部６３と表記する）と、MIMO受信信号処理部６４と、アンテナ選択部６５と、アンテナ選択制御部６６とを備える。受信ＲＦ部６３がＬr個であることは、移動局６０で一度に処理可能な受信データストリーム数がＬrであることを意味する。移動局６０では、Ｎr個のアンテナからＬr個のアンテナを選択して、このＬr個のアンテナを使用して受信を行う。また、以下、受信データストリーム数Ｌrと送信データストリーム数Ｌtとは同じＬとする。
【０１２２】
基地局５０において、空間多重変調部５１、送信ＲＦ部５２、送信アンテナ５３の詳細は、第１実施形態の基地局１０における空間多重変調部１１、送信ＲＦ部１２、送信アンテナ１４と同様である。
【０１２３】
一方、移動局６０において、受信アンテナ６１、受信ＲＦ部６３、MIMO受信信号処理部６４の詳細は、第１実施形態の移動局２０における受信アンテナ２１、受信ＲＦ部２２、MIMO受信信号処理部２３と同様である。
【０１２４】
また、移動局６０において、アンテナスイッチ６２は、アンテナ選択制御部６６による制御に応じて、受信に使用するＬ個の受信アンテナ６１を選択して受信ＲＦ部６３との接続を行う。
【０１２５】
アンテナ選択制御部６６は、アンテナ選択部６５から送信されたアンテナインデックスに従ってアンテナスイッチ６２を制御して受信ＲＦ部６３と受信アンテナ６１との接続を制御する。
【０１２６】
アンテナ選択部６５は、チャンネル行列の逆行列に関する値を用いて、所定のアンテナ選択基準に基づき、通信に使用するＬ個の受信アンテナ６１を選択する。アンテナ選択基準としては、通信性能を向上させる基準、例えば、SINR最小値を最大にすることに相当する基準、システム容量を最大にすることに相当する基準、又はMSEを最小にすることに相当する基準等が用いられる。
【０１２７】
このとき、アンテナ選択部６５は、Ｎr個の送信アンテナ６１からＬ個の受信アンテナ６１を選択するサブセットｐのうち、第１の逆行列算出部６７及び第２の逆行列算出部６８により算出した逆行列に関する値がアンテナ選択基準を満たすＬ個の受信アンテナ６１を用いて通信を行う。具体的には、第２実施形態と同様、アンテナ選択基準として、行列の対角の和を最小にするアンテナ選択基準、逆行列の対角の積が最小となる基準、逆行列の対角の各要素値を反転した値の総和が最大となる基準、又は逆行列の対角の要素値の最大値を最小にする基準が用いられる。逆行列に関する値がこれらのアンテナ選択基準を満たすように、通信に使用する受信アンテナ６１を選択することで、システム容量の増大やBERの低減を図り通信性能を向上させることができる。
【０１２８】
図１２は、第６実施形態におけるアンテナ選択処理を示すフローチャートである。第６実施形態では、アンテナ選択部６５は、まず、第２実施形態と同様、Ｎr個の受信アンテナ１４からＬ個の受信アンテナ６１を選択する全ての取り得るＭ＝Ｎr！／（Ｌ!（Ｎr−Ｌ）!）個のサブセットＰを算出する（Ｓ１２１）。そして、アンテナ選択部６５は、各サブセットｐ∈Ｐについて、第１及び第２の逆行列算出部６７，６８により逆行列Ｂpを算出する。このとき、アンテナ選択部６５は、１番目のサブセットについてのチャンネル行列Ｈpの逆行列Ｂpを、第２実施形態と同様に算出する（Ｓ１２２）。１番目の受信アンテナ６１についてのみ直接演算で逆行列を算出し、２番目以降の受信アンテナ６１のグループについては、直接演算より簡易な更新演算で逆行列を算出するので処理時間が低減される。
【０１２９】
また、アンテナ選択部６５は、２番目以降のサブセットｐについてのチャンネル行列Ｈpの逆行列Ｂpを、算出済みのサブセットｑ（ｑ＝１，２，...，ｐ−１）についてのチャンネル行列Ｈqの逆行列Ｂqに関する算出結果を用いて算出する。
【０１３０】
具体的には、アンテナ選択部６５は、算出対象のサブセットｐと、算出済みのサブセットｑとを比較する（Ｓ１２３）。そして、第２の逆行列算出部６８は、相違する受信アンテナ数が最も少ないサブセットｑのチャンネル行列Ｈqの逆行列Ｂqに対して、相違する受信アンテナに対応する要素を入れ替える入替処理を実行して、算出対象のサブセットｐについての逆行列Ｂpを算出する（Ｓ１２４）。これにより、演算を省略して処理時間を低減することができる。
【０１３１】
この入替処理では、サブセットｐとサブセットｑで、ｊ番目の受信アンテナが相違する場合、逆行列Ｂqのｊ番目の受信アンテナに対応する要素自体を変更して逆行列Ｂpが算出される。すなわち、逆行列Ｂqのｊ行を変更することにより逆行列Ｂpが算出される。
【０１３２】
ここで、行列Ｑのｊ行を行ベクトルｈで入れ替えた行列Ｐは、次式（２８）のように行列Ｄを算出し、行列Ｄを用いて、行列の数学的な関係式に基づいて次式（２９）により算出される。
【０１３３】
【数２８】
2010259049.tif 000030
【０１３４】
【数２９】
2010259049.tif 000031
そして、アンテナ選択部６５は、Ｍ個の逆行列Ｂpを算出すると（Ｓ１２５）、算出したＭ個の逆行列Ｂpに基づいて、第２実施形態と同様に、算出した逆行列Ｂpに関する値がアンテナ選択基準を満たすＬ個の送信アンテナ１４のサブセットｐを選択する（Ｓ１２６）。
【０１３５】
以上から、第６実施形態によれば、MIMO通信可能な無線通信システム４０について、少ない処理時間で適切な受信アンテナ６１の組み合わせを選択することができる。
【０１３６】
なお、他の実施形態として、Ｎt個の送信アンテナ１４からＬ個の送信アンテナ１４を選択する全ての組み合わせ数Ｍが所定の基準数以上の場合は、第１実施形態と同様にＬ個の送信アンテナ１４を選択し、Mが基準数未満の場合は、第２実施形態と同様にＬ個の送信アンテナ１４を選択するものとしてもよい。この場合、組み合わせ数Mが基準数以上で比較的多い場合、電力が最大となるアンテナを１番目のアンテナとして選択し、２番目以降の送信アンテナ１４をアンテナ選択基準を満たすように順次選択していく。また、組み合わせ数Mが基準数未満で比較的少ない場合、Ｎ個のアンテナからＬ個のアンテナを選択する全ての組み合わせについて、第１及び第２の逆行列算出部２５，２６により逆行列を算出してＬ個のアンテナを選択する。
【０１３７】
また、他の実施形態として、基地局１０がアンテナ選択部、第１及び第２の逆行列算出部を備えるものとしてもよい。この場合、例えば、移動局２０がチャンネル行列に関する情報を基地局１０へ送信し、この情報を用いてアンテナ選択部２４、第１及び第２の逆行列算出部２５，２６はチャンネル行列の逆行列を算出する。
（第７実施形態）
次に、第７実施形態について、図１３を参照して説明する。なお、第７実施形態の無線通信システムは、第１実施形態の無線通信システム１と、アンテナ選択部２４の処理のみが相違する。以下では、他の構成については説明を省略する。
【０１３８】
図１３は、第７実施形態におけるアンテナ選択処理を示すフローチャートである。第７実施形態では、アンテナ選択部２４は、まず、上述の式（１１）を用いて、全ての送信アンテナΩの各送信アンテナｊに対し（ｊ∈Ω＝｛1,2,…,Ｎt｝）、電力値ｇ（ｊ）を算出する（Ｓ１３０１）。
【０１３９】
次に、アンテナ選択部２４は、電力値ｇ（ｊ）が最大となる送信アンテナを含むＬ個の送信アンテナ１４のサブセットωを選択する（Ｓ１３０２）。なお、Ｌ個の送信アンテナ１４は、例えば、任意に選択してもよいし、電力値ｇ（ｊ）が大きい順に選択してもよい。
【０１４０】
次に、アンテナ選択部２４は、サブセットωについてのチャンネル行列Ｈと、残された送信アンテナ１４の集合Ω＝Ω−ωを設定する（Ｓ１３０３）。
【０１４１】
次に、アンテナ選択部２４は、サブセットωについてのチャンネル行列Ｈの逆行列Ｂを算出する（Ｓ１３０４）。そして、アンテナ選択部２４は、カウント値ｎに１を設定する（Ｓ１３０５）。
【０１４２】
次に、アンテナ選択部２４は、次式（３０）により、サブセットωについての逆行列Ｂに基づいて、サブセットωのうちのＳＩＮＲが最小となる送信アンテナＩを特定する（Ｓ１３０６）。式（３０）は、サブセットωに含まれる送信アンテナｉのうち、逆行列Ｂの対角要素が示すＭＳＥが最大となる送信アンテナＩを特定することに相当する。
【０１４３】
【数３０】
2010259049.tif 000032
次に、アンテナ選択部２４は、特定した送信アンテナＩに対応するＭＳＥ（Ｉ）＝ＢI,Iを保存する（Ｓ１３０７）。次に、アンテナ選択部２４は、サブセットωから送信アンテナＩを削除する（Ｓ１３０８）。次に、アンテナ選択部２４は、上述の式（２４）を用いて、送信アンテナＩに対応する要素を削除する処理を行い、逆行列Ｂを更新する（Ｓ１３０９）。次に、アンテナ選択部２４は、残された送信アンテナ１４の集合Ωから１つずつ送信アンテナを選択し、選択した送信アンテナを追加したアンテナセットについて、上述の式（１９）〜（２１）を用いてｆ（ｊ）を算出し（Ｓ１３１０）、ＳＩＮＲが最大となる送信アンテナＪを特定する（Ｓ１３１１）。
【０１４４】
次に、アンテナ選択部２４は、送信アンテナＩに対応するＭＳＥ（Ｉ）が、送信アンテナＪに対応するＭＳＥ（Ｊ）＝１／ｆ（Ｊ）より大きいか否かを判定する（Ｓ１３１２）。
【０１４５】
ＭＳＥ（Ｉ）≦１／ｆ（Ｊ）の場合（Ｓ１３１２がＮＯ）、アンテナ選択部２４は、サブセットωに削除した送信アンテナＩを戻し、逆行列Ｂに送信アンテナＩに対応する要素を戻し（Ｓ１３１３）、アンテナ選択処理を終了する。
【０１４６】
ＭＳＥ（Ｉ）＞１／ｆ（Ｊ）の場合（Ｓ１３１２がＹＥＳ）、アンテナ選択部２４は、サブセットωに送信アンテナＪを追加し（Ｓ１３１４）、上述の式（２５）を用いて、送信アンテナＪに対応する要素を追加する処理を行って逆行列Ｂを更新する（Ｓ１３１５）。次に、アンテナ選択部２４は、残された送信アンテナ１４の集合Ω＝（Ω−Ｊ）＋Ｉを設定し（Ｓ１３０６）、カウント値ｎにｎ＋１を設定する（Ｓ１３０５）。そして、アンテナ選択部２４は、カウント値ｎがＬ以下であるか否かを判定する（Ｓ１３１８）。ｎ≦Ｌの場合（Ｓ１３１８がＹＥＳ）、アンテナ選択部２４はＳ１３０６に戻り処理を繰り返し、ｎ≦Ｌの場合（Ｓ１３１８がＹＥＳ）、アンテナ選択部２４はアンテナ選択処理を終了する。
【０１４７】
第７実施形態によれば、MIMO通信可能な無線通信システム１について、少ない処理時間で適切な送信アンテナ１４の組み合わせを選択することができる。
【０１４８】
なお、第７実施形態では、Ｓ１３０１〜Ｓ１３０２で、ｇ（ｊ）を算出し、ｇ（ｊ）の最大値を含むＬ個のアンテナを選択するものとしたが、ｇ（ｊ）を算出せず、任意のＬ個のアンテナを選択して、Ｓ１３０３〜Ｓ１３１８の処理を行うものとしてもよい。
【０１４９】
また、第７実施形態では、Ｓ１３１６で、残された送信アンテナ１４の集合ΩにＩを戻したが、Ｉを戻さずＪを削除するのみで処理を継続してもよい。
（第８実施形態）
次に、第８実施形態について、図１４を参照して説明する。なお、第８実施形態の無線通信システムは、第１実施形態の無線通信システム１と、アンテナ選択部２４の処理のみが相違する。以下では、他の構成については説明を省略する。
【０１５０】
図１４は、第８実施形態におけるアンテナ選択処理を示すフローチャートである。第８実施形態では、アンテナ選択部２４は、第７実施形態と同様に、まず、上述の式（１１）を用いて、全ての送信アンテナΩの各送信アンテナｊに対し（ｊ∈Ω＝｛1,2,…,Ｎt｝）、電力値ｇ（ｊ）を算出する（Ｓ１４０１）。
【０１５１】
次に、アンテナ選択部２４は、電力値ｇ（ｊ）が最大となる送信アンテナを含むＬ個の送信アンテナ１４のサブセットωを選択する（Ｓ１４０２）。なお、Ｌ個の送信アンテナ１４は、例えば、任意に選択してもよいし、電力値ｇ（ｊ）が大きい順に選択してもよい。
【０１５２】
次に、アンテナ選択部２４は、サブセットωについてのチャンネル行列Ｈと、残された送信アンテナ１４の集合Ω＝Ω−ωを設定する（Ｓ１４０３）。次に、アンテナ選択部２４は、サブセットωについてのチャンネル行列Ｈの逆行列Ｂを算出する（Ｓ１４０４）。そして、アンテナ選択部２４は、カウント値ｎに１を設定する（Ｓ１４０５）。
【０１５３】
次に、アンテナ選択部２４は、上述の式（３０）により、サブセットωについての逆行列Ｂに基づいて、サブセットωのうちのＳＩＮＲが最小となる送信アンテナＩを特定する（Ｓ１４０６）。次に、アンテナ選択部２４は、特定した送信アンテナＩに対応する第１実施形態で述べたようなアンテナ選択基準を示す値Ｅ（Ｉ）を保存する（Ｓ１４０７）。具体的には、例えば、逆行列の対角の和が最小となる基準Ａ、逆行列の対角の積が最小となる基準、逆行列の対角のよう措置の最大値が最小となる基準、又は逆行列の対角の各要素値を反転した値の総和が最大となる基準Ｄが用いられる。
【０１５４】
次に、アンテナ選択部２４は、サブセットωから送信アンテナＩを削除する（Ｓ１４０８）。次に、アンテナ選択部２４は、上述の式（２４）を用いて、送信アンテナＩに対応する要素を削除する処理を行い、逆行列Ｂを更新する（Ｓ１４０９）。次に、アンテナ選択部２４は、残された送信アンテナ１４の集合Ωから１つずつ送信アンテナを選択し、選択した送信アンテナを追加したアンテナセットについて、上述の式（１２）〜（１６）を用いて逆行列Ｂ（ｊ）を算出し（Ｓ１４１０）、逆行列Ｂ（ｊ）に基づいてアンテナ選択基準に関するＥ（ｊ）が最良となる送信アンテナＪを特定する（Ｓ１４１１）。すなわち、
次に、アンテナ選択部２４は、送信アンテナＩに対応するＥ（Ｉ）より、送信アンテナＪに対応するＥ（Ｊ）が良いか否かを判定する（Ｓ１４１２）。具体的には、例えば、選択基準Ａ，Ｂ，Ｃを用いる場合、Ｅ（Ｊ）＞Ｅ（Ｉ）のときが（Ｊ）がＥ（Ｉ）より良いことを示し、選択基準Ｄを用いる場合、Ｅ（Ｊ）＜Ｅ（Ｉ）のときが（Ｊ）がＥ（Ｉ）より良いことを示す。
【０１５５】
Ｅ（Ｊ）がＥ（Ｉ）と同じか悪い場合（Ｓ１４１２がＮＯ）、アンテナ選択部２４は、サブセットωに削除した送信アンテナＩを戻し、逆行列Ｂに送信アンテナＩに対応する要素を戻し（Ｓ１４１３）、アンテナ選択処理を終了する。
【０１５６】
Ｅ（Ｊ）がＥ（Ｉ）より良い場合（Ｓ１４１２がＹＥＳ）、アンテナ選択部２４は、サブセットωに送信アンテナＪを追加し（Ｓ１４１４）、上述の式（２５）を用いて、送信アンテナＪに対応する要素を追加する処理を行って逆行列Ｂを更新する（Ｓ１４１５）。次に、アンテナ選択部２４は、残された送信アンテナ１４の集合Ω＝（Ω−Ｊ）＋Ｉを設定し（Ｓ１４０６）、カウント値ｎにｎ＋１を設定する（Ｓ１４０５）。そして、アンテナ選択部２４は、カウント値ｎがＬ以下であるか否かを判定する（Ｓ１４１８）。ｎ≦Ｌの場合（Ｓ１４１８がＹＥＳ）、アンテナ選択部２４はＳ１４０６に戻り処理を繰り返し、ｎ≦Ｌの場合（Ｓ１４１８がＹＥＳ）、アンテナ選択部２４はアンテナ選択処理を終了する。
【０１５７】
第８実施形態によれば、MIMO通信可能な無線通信システム１について、少ない処理時間で適切な送信アンテナ１４の組み合わせを選択することができる。
【０１５８】
なお、第８実施形態では、Ｓ１４０１〜Ｓ１４０２で、ｇ（ｊ）を算出し、ｇ（ｊ）の最大値を含むＬ個のアンテナを選択するものとしたが、ｇ（ｊ）を算出せず、任意のＬ個のアンテナを選択して、Ｓ１４０３〜Ｓ１４１８の処理を行うものとしてもよい。
【０１５９】
また、第８実施形態では、Ｓ１４１６で、残された送信アンテナ１４の集合ΩにＩを戻したが、Ｉを戻さずＪを削除するのみで処理を継続してもよい。
【０１６０】
また、第１〜第８実施形態では、１つの基地局と１つの移動局とを例に説明したが、これには限られない。例えば、第１〜第５実施形態について、マルチユーザMIMOシステムにおけるアップリンク時のユーザ選択に用いてもよい。また、例えば、第６実施形態について、マルチユーザMIMOシステムにおけるダウンリンク時のユーザ選択に用いてもよい。
【０１６１】
また、第１〜第８実施形態における無線通信システムを、OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）無線通信システムのサブキャリアシステムとして用いてもよい。
【０１６２】
以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１６３】
（付記１）
Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のアンテナを有する無線通信装置を用いてMIMO（Multiple Input Multiple Output）通信が可能な無線通信方法において、前記Ｎ個のアンテナから選択した１番目のアンテナについてのチャンネル行列を用いて、該チャンネル行列の逆行列を算出する第１の逆行列算出処理を行い、前記Ｎ個のアンテナのうち既に選択した１〜ｎ番目（ｎ＝１，２，…，Ｌ−１、Ｌはアンテナの所定の使用数で２以上Ｎ以下の整数）のアンテナ以外のアンテナから選択したｎ＋１番目のアンテナについて、１〜ｎ＋１番目のアンテナからなるグループについてのチャンネル行列の逆行列を、１〜ｎ番目のアンテナからなるグループについてのチャンネル行列の逆行列を用いた演算により算出する第２の逆行列算出処理を行い、前記Ｎ個のアンテナから前記Ｌ個のアンテナを選択する組み合わせのうち、前記第１及び第２の逆行列算出処理により算出した逆行列に関する値が所定のアンテナ選択基準を満たすＬ個のアンテナの組み合わせを用いて通信を行う、
無線通信方法。
【０１６４】
（付記２）
前記Ｎ個のアンテナのうち既に選択した１〜ｎ番目のアンテナ以外のアンテナから、ｎ＋１番目のアンテナの候補としてアンテナを１つずつ選択し、選択した各候補について前記第２の逆行列算出処理により１〜ｎ＋１番目のアンテナからなるグループについての逆行列をそれぞれ算出し、算出した該逆行列に関する値が所定の第１のアンテナ選択基準を満たす前記候補をｎ＋１番目のアンテナとして決定する処理を繰り返すことにより得られる、Ｌ個のアンテナの組み合わせを用いて通信を行う付記１に記載の無線通信方法。
【０１６５】
（付記３）
前記Ｎ個のアンテナのうち電力が最大となるアンテナを、前記１番目のアンテナとして選択する付記１又は２に記載の無線通信方法。
【０１６６】
（付記４）
前記Ｎ個のアンテナから前記Ｌ個のアンテナを選択する複数の組み合わせについて、前記第１及び第２の逆行列算出処理により算出した逆行列に基づいて、算出した該逆行列に関する値が所定の第２のアンテナ選択基準を満たすＬ個のアンテナの組み合わせを用いて通信を行う付記１に記載の無線通信方法。
【０１６７】
（付記５）
前記Ｎ個のアンテナから前記Ｌ個のアンテナを選択する各組み合わせについてのチャンネル行列の逆行列を算出する際に、他の組み合わせについて既に算出したチャンネル行列の逆行列を用いる付記４に記載の無線通信方法。
【０１６８】
（付記６）
前記Ｎ個のアンテナから前記Ｌ個のアンテナを選択する一の組み合わせについて、前記第２の逆行列算出処理により１〜ｎ＋１番目のアンテナからなるグループについてのチャンネル行列の逆行列を算出する際に、他の組み合わせについて前記第１及び第２の逆行列算出処理により既に算出した１〜ｎ番目のアンテナからなるグループについてのチャンネル行列の逆行列を用いて算出する付記４に記載の無線通信方法。
【０１６９】
（付記７）
前記Ｎ個のアンテナから前記Ｌ個のアンテナを選択する一の組み合わせについてのチャンネル行列の逆行列を算出する際に、他の組み合わせについて既に算出したチャンネル行列の逆行列に対して該一の組み合わせと該他の組み合わせとで相違するアンテナに対応する要素を入れ替える入替処理を行って算出する付記５又は６に記載の無線通信方法。
【０１７０】
（付記８）
前記Ｎ個のアンテナから前記Ｌ個のアンテナを選択する全ての組み合わせ数Ｍが所定の基準数以上の場合、前記１番目のアンテナとして電力が最大となるアンテナを選択し、前記Ｎ個のアンテナのうち既に選択した１〜ｎ番目のアンテナ以外のアンテナから、ｎ＋１番目のアンテナの候補としてアンテナを１つずつ選択し、選択した各候補について前記第２の逆行列算出処理により１〜ｎ＋１番目のアンテナからなるグループについての逆行列をそれぞれ算出し、算出した該逆行列に関する値が所定の第１のアンテナ選択基準を満たす前記候補をｎ＋１番目のアンテナとして決定する処理を繰り返すことにより得られる、Ｌ個のアンテナの組み合わせを用いて通信を行い、組み合わせ数Ｍが所定の基準数未満の場合、前記Ｎ個のアンテナから前記Ｌ個のアンテナを選択する全ての組み合わせについて、前記第１及び第２の逆行列算出処理により算出した逆行列に基づいて、算出した該逆行列に関する値が所定の第２のアンテナ選択基準を満たすＬ個のアンテナの組み合わせを用いて通信を行う付記１に記載の無線通信方法。
【０１７１】
（付記９）
前記Ｎ個のアンテナから前記Ｌ個のアンテナを選択する一の組み合わせについて、前記第２の逆行列算出処理により１〜ｎ＋１番目のアンテナからなるグループについてのチャンネル行列の逆行列を算出する際に、他の組み合わせについて前記第１及び第２の逆行列算出処理により既に算出した１〜ｎ番目のアンテナからなるグループについてのチャンネル行列の逆行列を用いて算出する付記８に記載の無線通信方法。
【０１７２】
（付記１０）
前記第１のアンテナ選択基準として、前記逆行列の対角の最後の要素値が最小となる基準、前記逆行列の対角の和が最小となる基準、前記逆行列の対角の積が最小となる基準、前記逆行列の対角の各要素値を反転した値の総和が最大となる基準、又は前記逆行列の対角の要素値の最大値が最小となる基準を用いる付記２、３、８、９のうちいずれかに記載の無線通信方法。
【０１７３】
（付記１１）
前記第２のアンテナ選択基準として、前記逆行列の対角の和が最小となる基準、前記逆行列の対角の積が最小となる基準、前記逆行列の対角の各要素値を反転した値の総和が最大となる基準、又は前記逆行列の対角の要素値の最大値が最小となる基準を用いる付記４〜８のうちいずれかに記載の無線通信方法。
【０１７４】
（付記１２）
受信信号の処理に使用するMMSE（Minimum Mean Square Error）デコード又はZF（Zero Forcing）線形デコードで用いる逆行列として、前記アンテナ選択基準を満たす前記逆行列を用いる付記１〜１１のうちいずれかに記載の無線通信方法。
【０１７５】
（付記１３）
受信信号の処理に使用するMMSE（Minimum Mean Square Error）デコード又はZF（Zero Forcing）線形デコードで用いる逆行列を、前記第１及び第２の逆行列算出処理を用いて算出する付記１〜１１のうちいずれかに記載の無線通信方法。
【０１７６】
（付記１４）
Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のアンテナを有する無線通信装置を用いてMIMO（Multiple Input Multiple Output）通信が可能な無線通信システムにおいて、前記Ｎ個のアンテナから選択した１番目のアンテナについてのチャンネル行列を用いて、該チャンネル行列の逆行列を算出する第１の逆行列算出部と、前記Ｎ個のアンテナのうち既に選択した１〜ｎ番目（ｎ＝１，２，…，Ｌ−１、Ｌはアンテナの所定の使用数で２以上Ｎ以下の整数）のアンテナ以外のアンテナから選択したｎ＋１番目のアンテナについて、１〜ｎ＋１番目のアンテナからなるグループについてのチャンネル行列の逆行列を、１〜ｎ番目のアンテナからなるグループについてのチャンネル行列の逆行列を用いた演算により算出する第２の逆行列算出部と、前記Ｎ個のアンテナから前記Ｌ個のアンテナを選択する組み合わせのうち、前記第１及び第２の逆行列算出部により算出した逆行列に関する値が所定のアンテナ選択基準を満たす組み合わせを、通信に用いる前記Ｌ個のアンテナとして決定するアンテナ選択部と、前記アンテナ選択部により選択した前記Ｌ個のアンテナを用いて通信を行う制御を実行するアンテナ選択制御部と、を備える無線通信システム。
【０１７７】
（付記１５）
MIMO（Multiple Input Multiple Output）通信が可能な無線通信システムで用いられる、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のアンテナを有する無線通信装置と通信を行う無線通信装置であって、前記Ｎ個のアンテナから選択した１番目のアンテナについてのチャンネル行列を用いて、該チャンネル行列の逆行列を算出する第１の逆行列算出部と、前記Ｎ個のアンテナのうち既に選択した１〜ｎ番目（ｎ＝１，２，…，Ｌ−１、Ｌはアンテナの所定の使用数で２以上Ｎ以下の整数）のアンテナ以外のアンテナから選択したｎ＋１番目のアンテナについて、１〜ｎ＋１番目のアンテナからなるグループについてのチャンネル行列の逆行列を、１〜ｎ番目のアンテナからなるグループについてのチャンネル行列の逆行列を用いた演算により算出する第２の逆行列算出部と、前記Ｎ個のアンテナから前記Ｌ個のアンテナを選択する組み合わせのうち、前記第１及び第２の逆行列算出部により算出した逆行列に関する値が所定のアンテナ選択基準を満たす組み合わせを、通信に用いる前記Ｌ個のアンテナとして決定するアンテナ選択部と、前記アンテナ選択部により選択した前記Ｌ個のアンテナに関する情報を前記Ｎ個のアンテナを有する無線通信装置に送信する送信部と、を備える無線通信装置。
【０１７８】
（付記１６）
MIMO（Multiple Input Multiple Output）通信が可能な無線通信システムで用いられる、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のアンテナを有する無線通信装置であって、前記Ｎ個のアンテナから選択した１番目のアンテナについてのチャンネル行列を用いて、該チャンネル行列の逆行列を算出する第１の逆行列算出部と、前記Ｎ個のアンテナのうち既に選択した１〜ｎ番目（ｎ＝１，２，…，Ｌ−１、Ｌはアンテナの所定の使用数で２以上Ｎ以下の整数）のアンテナ以外のアンテナから選択したｎ＋１番目のアンテナについて、１〜ｎ＋１番目のアンテナからなるグループについてのチャンネル行列の逆行列を、１〜ｎ番目のアンテナからなるグループについてのチャンネル行列の逆行列を用いた演算により算出する第２の逆行列算出部と、前記Ｎ個のアンテナから前記Ｌ個のアンテナを選択する組み合わせのうち、前記第１及び第２の逆行列算出部により算出した逆行列に関する値が所定のアンテナ選択基準を満たす組み合わせを、通信に用いる前記Ｌ個のアンテナとして決定するアンテナ選択部と、前記アンテナ選択部により選択した前記Ｌ個のアンテナを用いて通信を行う制御を実行するアンテナ選択制御部と、を備える無線通信装置。
【符号の説明】
【０１７９】
１，４０…無線通信システム、１０，５０…基地局（無線通信装置）、１１，５１…空間多重変調部、１２−１〜１２−Ｌt，５２−１〜５２−Ｌt…送信ＲＦ部、１３，６２…アンテナスイッチ、１４−１〜１４−Ｎt，５３−１〜５３−Ｎt…送信アンテナ、１５，６６…アンテナ選択制御部、２０，６０…移動局（無線通信装置）、２１−１〜２１−Ｎr，６１−１〜６１−Ｎr…受信アンテナ、２２−１〜２２−Ｌr，６３−１〜６３−Ｌr…受信ＲＦ部、２３，６４…MIMO受信信号処理部、２４，６５…アンテナ選択部、２５，６７…第１の逆行列算出部、２６，６８…第２の逆行列算出部、３０…フィードバックチャンネル、３１…アップリンク送信部、３２…アップリンク受信部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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