(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信品質値を算出する第１の算出手段と、
受信機で変動する変動値を算出する第２の算出手段と、
前記第１の算出手段で算出した通信品質値と、前記第２の算出手段で算出した変動値と、に応じた送信ランクを、通信容量を用いずに推定する第１のランク推定手段と、
を有し、
前記受信機で変動する変動値は、チャネル推定値の変動値であり、
前記第１のランク推定手段は、前記通信品質値から前記変動値を減算して得られた算出値が第１の閾値より大きい場合には、予め規定されたランク１の送信ランクと推定し、前記算出値が第２の閾値より小さい場合には、予め規定されたランク２の送信ランクと推定する
ことを特徴とするランク推定装置。
【請求項２】
通信容量を用いて送信ランクを推定する第２のランク推定手段を更に有し、
前記第１の閾値は、前記第２の閾値より大きい値であり、
前記算出値が前記第１の閾値と前記第２の閾値との間である場合には、前記第２のラン
ク推定手段で送信ランクを推定する
ことを特徴とする請求項１記載のランク推定装置。
【請求項３】
通信容量を用いて送信ランクを推定する第２のランク推定手段と、
送信ランクを推定する際に使用するランク推定手段を、前記第１のランク推定手段、または、前記第２のランク推定手段に切り替える切替手段と、を更に有し、
前記切替手段で切り替えた前記第１のランク推定手段、または、前記第２のランク推定手段を用いて送信ランクを推定する
ことを特徴とする請求項１記載のランク推定装置。
【請求項４】
通信品質値を算出する第１の算出手段と、
受信機で変動する変動値を算出する第２の算出手段と、
前記第１の算出手段で算出した通信品質値と、前記第２の算出手段で算出した変動値と、に応じた送信ランクを、通信容量を用いずに推定する第１のランク推定手段と、
を有し、
通信容量を用いて送信ランクを推定する第２のランク推定手段と、
送信ランクを推定する際に使用するランク推定手段を、前記第１のランク推定手段、または、前記第２のランク推定手段に切り替える切替手段と、を更に有し、
前記切替手段で切り替えた前記第１のランク推定手段、または、前記第２のランク推定手段を用いて送信ランクを推定し、
前記切替手段は、
前記第１のランク推定手段で推定した送信ランクと、前記第２のランク推定手段で推定した送信ランクと、を比較し、両者の送信ランクが一致する場合は、前記第１のランク推定手段に切り替え、両者の送信ランクが一致しない場合は、前記第２のランク推定手段に切り替えることを特徴とするランク推定装置。
【請求項５】
前記切替手段は、前記比較を所定時間毎に行うことを特徴とする請求項４記載のランク推定装置。
【請求項６】
前記切替手段は、両者の送信ランクが所定回数連続して一致する場合に、前記第１のランク推定手段に切り替えることを特徴とする請求項４または５記載のランク推定装置。
【請求項７】
請求項１から６の何れか１項に記載のランク推定装置を搭載したことを特徴とする受信機。
【請求項８】
送信機と、受信機と、を有して構成する通信システムであって、
前記受信機は、
通信品質値を算出する第１の算出手段と、
前記受信機で変動する変動値を算出する第２の算出手段と、
前記第１の算出手段で算出した通信品質値と、前記第２の算出手段で算出した変動値と、に応じた送信ランクを、通信容量を用いずに推定する第１のランク推定手段と、
を有し、
前記受信機で変動する変動値は、チャネル推定値の変動値であり、
前記第１のランク推定手段は、前記通信品質値から前記変動値を減算して得られた算出値が第１の閾値より大きい場合には、予め規定されたランク１の送信ランクと推定し、前記算出値が第２の閾値より小さい場合には、予め規定されたランク２の送信ランクと推定し、
送信機では推定された送信ランクに基づき送信信号を処理することを特徴とする通信システム。
【請求項９】
通信品質値を算出する第１の算出工程と、
受信機で変動する変動値を算出する第２の算出工程と、
前記第１の算出工程で算出した通信品質値と、前記第２の算出工程で算出した変動値と、に応じた送信ランクを、通信容量を用いずに推定する第１のランク推定工程と、
を有し、
前記受信機で変動する変動値は、チャネル推定値の変動値であり、
前記第１のランク推定工程は、前記通信品質値から前記変動値を減算して得られた算出値が第１の閾値より大きい場合には、予め規定されたランク１の送信ランクと推定し、前記算出値が第２の閾値より小さい場合には、予め規定されたランク２の送信ランクと推定する
することを特徴とするランク推定方法。
【請求項１０】
通信品質値を算出する第１の算出処理と、
受信機で変動する変動値を算出する第２の算出処理と、
前記第１の算出処理で算出した通信品質値と、前記第２の算出処理で算出した変動値と、に応じた送信ランクを、通信容量を用いずに推定する第１のランク推定処理と、
を、コンピュータに実行させ、
前記受信機で変動する変動値は、チャネル推定値の変動値であり、
前記第１のランク推定処理は、前記通信品質値から前記変動値を減算して得られた算出値が第１の閾値より大きい場合には、予め規定されたランク１の送信ランクと推定し、前記算出値が第２の閾値より小さい場合には、予め規定されたランク２の送信ランクと推定する
ことを特徴とするプログラムを記録したプログラム記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランク推定装置、受信機、通信システム、ランク推定方法及びプログラム記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代の通信方式として、３ＧＰＰ（３ｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ  Ｐｒｏｊｅｃｔ）で標準化されているＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）などのＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）−ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式が注目されている。
ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式では、受信機側は、データ送信に最適な送信ランクを推定し、該推定した送信ランクを送信機にフィードバックし、送信機側は、受信機側からフィードバックされた送信ランクに従ってデータを送信する。これにより、受信機におけるスループットを最大化することを可能にしている。
上述した送信ランクを推定する技術内容が開示された技術文献として、例えば、特許文献１がある。
特許文献１では、送受信機間の通信容量を全てのランクについて計算し、通信容量が最大となるようなランクを選択する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００８−５２６１３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、通信容量を計算する処理は、非常に演算量が多い。このため、上記特許文献１に開示された技術では、送受信機間の通信容量を全てのランクについて計算しているので、ランク推定処理に負荷がかかってしまう。その結果、受信機における処理時間及び消費電力を圧迫してしまうという問題点があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、上述した課題である、ランク推定処理の負荷を軽減することが可能なランク推定装置、受信機、通信システム、ランク推定方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる目的を達成するために、本発明は、以下の特徴を有する。
＜ランク推定装置＞
本発明にかかるランク推定装置は、
通信品質値を算出する第１の算出手段と、
受信機で変動する変動値を算出する第２の算出手段と、
前記第１の算出手段で算出した通信品質値と、前記第２の算出手段で算出した変動値と、に応じた送信ランクを推定する第１のランク推定手段と、
を有することを特徴とする。
＜受信機＞
本発明にかかる受信機は、上記記載のランク推定装置を搭載したことを特徴とする。
＜通信システム＞
本発明にかかる通信システムは、
送信機と、受信機と、を有して構成する通信システムであって、
前記受信機は、
通信品質値を算出する第１の算出手段と、
前記受信機で変動する変動値を算出する第２の算出手段と、
前記第１の算出手段で算出した通信品質値と、前記第２の算出手段で算出した変動値と、に応じた送信ランクを推定する第１のランク推定手段と、
を有することを特徴とする。
＜ランク推定方法＞
本発明にかかるランク推定方法は、
通信品質値を算出する第１の算出工程と、
受信機で変動する変動値を算出する第２の算出工程と、
前記第１の算出工程で算出した通信品質値と、前記第２の算出工程で算出した変動値と、に応じた送信ランクを推定する第１のランク推定工程と、
を有することを特徴とする。
＜プログラム＞
本発明にかかるプログラムは、
通信品質値を算出する第１の算出処理と、
受信機で変動する変動値を算出する第２の算出処理と、
前記第１の算出処理で算出した通信品質値と、前記第２の算出処理で算出した変動値と、に応じた送信ランクを推定する第１のランク推定処理と、
を、コンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ランク推定処理の負荷を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施形態の通信システムのシステム構成例を示す図である。
【図２】ランク推定部（３０）の内部構成例を示す図である。
【図３】ランク推定部（３０）の処理動作例を示す図である。
【図４】チャネル変動値νの算出方式を示す図である。
【図５】簡略化ランク推定手法を用いて送信ランクが推定可能かどうかを判断するためのアルゴリズムを示す図である。
【図６】図５に示すアルゴリズムの出力結果のイメージ図である。
【図７】変動的な閾値（ＴＨＲＡＮＫ１’，ＴＨＲＡＮＫ２’）を用いた場合を示す図である。
【図８】簡略化ランク推定手法のみを用いてランク推定を行う場合を示す図である。
【図９】ＳＮＲ、受信機の移動速度αを用いて送信ランクを推定するアルゴリズムを示す図である。
【図１０】ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ）、チャネル変動値ν、受信機の移動速度αを用いて送信ランクを推定するアルゴリズムを示す図である。
【図１１】簡略化ランク推定手法と、通信容量を用いたランク推定手法と、を切り替えて使用する場合の処理動作を示す図である。
【図１２】ランク推定部（３０）の処理動作の他の例を示す図である。
【図１３】ランク推定部（３０）の内部構成例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
＜通信システムの概要＞
まず、図１、図２を参照しながら、本実施形態の通信システムの概要について説明する。図１は、本実施形態の通信システムのシステム構成例を示し、図２は、通信システムを構成する受信機（２０）側の内部構成例を示す図である。
本実施形態の通信システムは、図１に示すように、送信機（１０）と、受信機（２０）と、を有して構成する通信システムである。
本実施形態の受信機（２０）は、図２に示すように、通信品質値を算出する第１の算出手段（ＳＮＲ推定部（３１）に相当）と、受信機（２０）で変動する変動値を算出する第２の算出手段（チャネル変動推定部３２に相当）とを有することを特徴とする。更に本実施形態の受信機（２０）は、第１の算出手段（３１）で算出した通信品質値と、第２の算出手段（３２）で算出した変動値と、に応じた送信ランクを推定する第１のランク推定手段（簡略化ランク推定部（３３）に相当）と、を有することを特徴とする。
これにより、本実施形態の通信システムは、受信機（２０）側で行うランク推定処理の負荷を軽減することができる。以下、添付図面を参照しながら、本実施形態の通信システムについて詳細に説明する。なお、以下の説明では、３ＧＰＰにおいて標準化されているＬＴＥを例として説明する。但し、本実施形態は、ＬＴＥのみに限定されるものではない。
＜通信システムのシステム構成例＞
まず、図１を参照しながら、本実施形態の通信システムのシステム構成例について説明する。
本実施形態の通信システムは、送信機（１０）と、受信機（２０）と、を有して構成する。
送信機（１０）は、チャネル符号化部（１１）、変調部（１２）、レイヤマッピング部（１３）、プリコーディング部（１４）、ＲＥ（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔ）マッピング部（１５）、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部（１６）を有して構成する。
受信機（２０）は、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部（２１）、ＲＥデマッピング部（２２）、チャネル推定部（２３）、ランク推定部（３０）、復調部（２４）、チャネル復号部（２５）を有して構成する。
＜ランク推定部（３０）の構成例＞
次に、図２を参照しながら、本実施形態のランク推定部（３０）の構成例について説明する。
ランク推定部（３０）は、ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ）推定部（３１）、チャネル変動推定部（３２）、簡略化ランク推定部（３３）、通常ランク推定部（３４）を有して構成する。
＜通信システムの処理動作＞
次に、図１、図２を参照しながら、本実施形態の通信システムの処理動作について説明する。
＜送信機（１０）側の処理動作＞
まず、送信機（１０）側の処理動作について説明する。
送信機（１０）側では、送信データは、チャネル符号化部（１１）において、誤り検出符号化・誤り訂正符号化が施され、変調部（１２）において、予め指定された変調方式に基づいてＩ成分・Ｑ成分へとマッピングされる。
変調部（１２）で変調されたデータは、受信機（２０）から通知されたフィードバック情報（４０）に基づいて、レイヤマッピング部（１３）で送信レイヤにマッピングされる。その後、変調されたデータにはプリコーディング部（１４）が、予め指定されたＰｒｅｃｏｄｉｎｇ  Ｍａｔｒｉｘを乗算する。
続いて、ＲＥマッピング部（１５）で、周波数リソース上のＲＥにマッピングされ、ＩＦＦＴ部（１６）で時間領域の信号に変換された後、送信アンテナから送信信号として送信される。
＜受信機（２０）側の処理動作＞
次に、受信機（２０）側の処理動作について説明する。
受信機（２０）側では、受信アンテナで受信した受信信号は、ＦＦＴ部（２１）においてフーリエ変換により周波数成分のデータに分けられた後、ＲＥデマッピング部（２２）で周波数リソースからデマッピングされる。
チャネル推定部（２３）では、周波数リソース上に予めマッピングされていた既知信号（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｉｇｎａｌ）を用いてチャネル状態を表すチャネル推定行列を推定する。復号部（２４）では、受信信号と、チャネル推定部（２３）で推定したチャネル推定行列等を基に、Ｉ成分・Ｑ成分から尤度情報へと復調され、チャネル復号部（２５）で誤り訂正復号・誤り検出が行われる。
また、受信機（２０）中のランク推定部（３０）では、チャネル推定部（２３）で推定したチャネル推定行列を基に最適な送信ランクを推定し、該推定した送信ランクをフィードバック情報（４０）として送信機（１０）に通知する。フィードバック情報（４０）は、送信機（１０）におけるレイヤマッピング部（１３）での処理に反映される。
＜ランク推定部（３０）の処理動作＞
次に、図２、図３を参照しながら、ランク推定部（３０）の処理動作について説明する。以下の説明では、２送信アンテナのＯｐｅｎ  Ｌｏｏｐ  Ｓｐａｔｉａｌ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇを例に説明する。
チャネル推定部（２３）で算出されたチャネル推定行列は、ランク推定部（３０）に出力される。
ランク推定部（３０）のＳＮＲ推定部（３１）は、チャネル推定部（２３）で算出されたチャネル推定行列を基に、Ｓｕｂｂａｎｄ毎、及び、全帯域の受信品質の良好さを示す指標であるＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ）を算出する（ステップＳ１）。Ｓｕｂｂａｎｄは、全帯域を一定幅毎に分割したそれぞれの帯域を示す。
また、チャネル変動推定部（３２）は、チャネル推定部（２３）で算出されたチャネル推定行列を基に、受信機で変動する変動値としてチャネル推定値の変動の度合いを示すチャネル変動値νを算出する（ステップＳ２）。なお、ここでは、受信機で変動する変動値として、チャネル変動値νを用いているが、後述のように受信機の移動速度等を用いてもよい。
チャネル変動値νは、チャネル推定値の時間方向の変動値（ξ）、及び、周波数方向の変動値（η）の合計値として求めることができる。チャネル変動値νの算出方式のイメージを図４に示す。
チャネル変動推定部（３２）は、時間方向の変動値（ξ）を以下のようにして算出する。
0005500165.tif 000002
0005500165.tif 000003
但し、ａは受信アンテナのＩｎｄｅｘ  Ｎｕｍｂｅｒ、ｂは送信アンテナのＩｎｄｅｘ  Ｎｕｍｂｅｒ、ｎはＳｌｏｔ  Ｎｕｍｂｅｒ、ｔはＳｙｍｂｏｌ  Ｎｕｍｂｅｒ、ｉはＲｅｆｅｒｅｎｃｅ  ＳｉｇｎａｌのＩｎｄｅｘ  Ｎｕｍｂｅｒを、それぞれ表す。また、ｈＺＦはＺＦ（Ｚｅｒｏ  Ｆｏｒｃｉｎｇ）後のチャネル推定値、Ｎｒｘは受信アンテナ数、Ｎｔｘは送信アンテナ数、ＮＲＳは帯域内に含まれるＲｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｉｇｎａｌ数を、それぞれ表す。
また、チャネル変動推定部（３２）は、周波数方向の変動値（η）を以下のようにして算出する。
0005500165.tif 000004
チャネル変動推定部（３２）は、上記の処理で算出した時間方向の変動値（ξ）、及び、周波数方向の変動値（η）を用いて、チャネル変動値νを以下のようにして算出する。
0005500165.tif 000005
但し、λは、重み付け係数を示す。
簡略化ランク推定部（３３）は、ＳＮＲ推定部（３１）で算出された全帯域のＳＮＲ、及び、チャネル変動推定部（３２）で算出されたチャネル変動値νを基に、簡略化ランク推定手法を用いて送信ランクを推定する（ステップＳ３）。
簡略化ランク推定部（３３）は、簡略化ランク推定手法を用いて送信ランクが推定可能かどうかを判断する（ステップＳ４）。
簡略化ランク推定部（３３）は、簡略化ランク推定手法を用いて送信ランクが推定可能と判断した場合は、簡略化ランク推定手法を用いて推定した送信ランクを、フィードバック情報（４０）として送信機（１０）に通知する（ステップＳ５）。
簡略化ランク推定手法を用いて送信ランクが推定可能かどうかを判断するためのアルゴリズムを図５に示す。
図５に示すアルゴリズムは、ＳＮＲ推定部（３１）で算出された全帯域のＳＮＲと、チャネル変動推定部（３２）で算出されたチャネル変動値νと、を以下の式（１）に代入する（Ｉｎｐｕｔ；ＳＮＲ、チャネル変動値ν）。但し、κは、重み付け係数を示す。
ν−κ×ＳＮＲ・・・式（１）
もし、上記式（１）の値が所定の閾値；ＴＨＲＡＮＫ１より大きい場合（ν−κ×ＳＮＲ＞ＴＨＲＡＮＫ１）は、送信ランクＲ＝１を出力する。
また、上記式（１）の値が所定の閾値；ＴＨＲＡＮＫ２より小さい場合（ν−κ×ＳＮＲ＜ＴＨＲＡＮＫ２）は、送信ランクＲ＝２を出力する。
また、上記の何れにも該当しない場合には、送信ランクＲ＝Ｅｒｒｏｒを出力する。
このため、図５に示すアルゴリズムは、ＳＮＲ推定部（３１）で算出された全帯域のＳＮＲが低く、且つ、チャネル変動推定部（３２）で算出されたチャネル変動値νが大きい（受信機の受信状態が悪い）場合は、送信ランク１を出力する。
また、ＳＮＲ推定部（３１）で算出された全帯域のＳＮＲが高く、且つ、チャネル変動推定部（３２）で算出されたチャネル変動値νが小さい（受信機の受信状態が良い）場合は、送信ランク２を出力する。
また、上記の送信ランク１、送信ランク２の何れにも該当しない中間の場合は、簡略化ランク推定方法では送信ランクの推定が不可能である旨（Ｅｒｒｏｒ）を出力する。Ｅｒｒｏｒを出力するのは、簡略化ランク推定手法で送信ランクを推定すると特性劣化の恐れが大きいためである。図５に示すアルゴリズムの出力結果のイメージを図６に示す。
送信ランクが推定不可能と簡略化ランク推定部（３３）が判断した場合（即ち、簡略化ランク推定部（３３）からの出力がＥｒｒｏｒだった場合）は、通常ランク推定部（３４）は、通信容量を用いたランク推定手法によって送信ランクの推定を行なう。その後、ランク推定部（３０）は、その推定した送信ランクを、フィードバック情報（４０）として送信機（１０）に通知する（ステップＳ６）。
通常ランク推定部（３４）は、以下の式を用いて、各ランクが適用された場合のＳＮＲを表すＥｆｆｅｃｔｉｖｅ  ＳＮＲを算出する。
0005500165.tif 000006
但し、ｌ（エル）は、レイヤ番号を、ｆは、周波数軸上のＲｅｆｅｒｅｎｃｅ  ＳｉｇｎａｌがマッピングされているＳｕｂｃａｒｒｉｅｒ番号を、Ｋは、Ｓｕｂｂａｎｄ番号を表す。また、ＩＲは、Ｒ×Ｒの単位行列を、ＶＲは、ランクＲが適用された場合のＰｒｅｃｏｄｉｎｇ  Ｍａｔｒｉｘを、Ｈ（ｆ）は、ｆ番目のＳｕｂｃａｒｒｉｅｒにおけるチャネル推定値を表す。また、［  ］ｌ，ｌは、行列におけるｌ（エル）行ｌ（エル）列の成分を表す。なお、ＶＲは、３ＧＰＰ  ＴＳ  ３６．２１１  ｖ８．４．０において表１のように規定されている。
0005500165.tif 000007
通常ランク推定部（３４）は、上記の処理で求めたＥｆｆｅｃｔｉｖｅ  ＳＮＲから送受信機（１０，２０）間の通信容量Ｃ（Ｒ）を下記のように算出し、通信容量Ｃ（Ｒ）が最大となるような送信ランクＲを推定する。
0005500165.tif 000008
0005500165.tif 000009
但し、ＮＳは、帯域内に含まれるＳｕｂｂａｎｄ数を表す。
＜ランク推定部（３０）の処理動作の他の例＞
上記で説明したランク推定部（３０）の説明では、簡略化ランク推定部（３３）で簡略化ランク推定手法を用いて送信ランクを推定し（ステップＳ３）、その後に簡略化ランク推定手法を用いて送信ランクが推定可能かどうかを判断している（ステップＳ４）。
また、図１２に示すようなステップでも良い。即ち、チャネル変動値ν算出後に（ステップＳ２）、簡略化ランク推定部（３３）は、簡略化ランク推定手法を用いて送信ランクが推定可能かどうかを判断する（ステップＳ３）。
簡略化ランク推定手法を用いて送信ランクが推定可能と判断した場合は、簡略化ランク推定部（３３）は、全帯域のＳＮＲ、及び、チャネル変動値νを基に、簡略化ランク推定手法を用いて送信ランクを推定する（ステップＳ４）。
その後、簡略化ランク推定部（３３）は、簡略化ランク推定手法を用いて推定した送信ランクを、フィードバック情報（４０）として送信機（１０）に通知する（ステップＳ５）。
＜本実施形態の通信システムの作用・効果＞
このように、本実施形態のランク推定部（３０）は、ＳＮＲ推定部（３１）で算出された全帯域のＳＮＲ、及び、チャネル変動推定部（３２）で算出されたチャネル変動値νを基に、簡略化ランク推定部（３３）にて簡略化ランク推定手法を用いて送信ランクを推定する。簡略化ランク推定手法で用いている各指標は、受信機（１０）の他の処理において必要となるパラメータであるため、これらの値を算出するための演算処理は、受信機（１０）にとっての演算オーバヘッドとはならない。従って、簡略化ランク推定部（３３）にて、簡略化ランク推定手法を用いて送信ランクが推定できる場合には、送信ランクを推定する際の処理の負荷を軽減することが可能となる。また、本実施形態のランク推定部（３０）は、簡略化ランク推定手法を用いて送信ランクが推定できない場合には、通信容量を用いたランク推定手法によって送信ランクの推定を行う。これにより、特性劣化の恐れが大きい場合には、通信容量を用いたランク推定手法を用いてランク推定を行い、ランク推定精度の劣化を防ぐことができる。この様にして、本実施形態のランク推定部（３０）は、チャネル状態の変動に因ってランクの推定方法を切り換えているので、ランク推定精度の劣化を防ぎつつ平均的なランク推定処理の負荷を軽減することが可能となる。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
第１の実施形態は、簡略化ランク推定手法におけるランク推定を図６に示すように、ｌ固定的な閾値（ＴＨＲＡＮＫ１、ＴＨＲＡＮＫ２）を用いて行うことにした。しかし、固定的でなく変動的な閾値（ＴＨＲＡＮＫ１’，ＴＨＲＡＮＫ２’）、例えば、図７のようにＳＮＲ、νの値に依って変動する閾値を用いてランク推定を行うことも可能である。
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。
上記の実施形態では、図６、図７に示すように、送信ランクがランク＝１、ランク＝２及び判定不能（簡略化ランク推定手法の使用不可）の３つに分類して判定を行うことにした。しかし、例えば、図８のように、送信ランクがランク＝１、ランク＝２の２つに分類し、簡略化ランク推定手法のみを用いてランク推定を行い、通信容量を用いたランク推定手法を用いないようにすることも可能である。この場合、ランクを決定する閾値（ＴＨＲＡＮＫ３）は、図８のように線形であっても良いし、非線形であっても良い。
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。
先述の第１〜３の実施形態では、ＳＮＲに代表される受信品質、及び、チャネル変動値νという指標を用いてランク推定を行うことにした。しかし、チャネル変動値νの代わりに受信機の移動速度αのような別の指標を用いることも可能である。この場合、図５に示すアルゴリズムを図９に示すように変更する。但し、κ’は、重み付け係数を示す。このように、ＳＮＲと、受信機の移動速度αと、を用いて送信ランクを推定するように構築することも可能である。即ち、チャネル変動値νや受信機の移動速度等のように受信機において変動する変動値を用いて送信ランクを推定するように構築することも可能である。また、ＳＮＲと、チャネル変動値νと、受信機の移動速度αと、の全ての指標を組み合わせてランク推定を行うように構築することも可能である。この場合、図５に示すアルゴリズムを図１０に示すように変更する。但し、κ１”、κ２”は、重み付け係数を示す。
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態について説明する。
第１の実施形態では、簡略化ランク推定部（３３）にて簡略化ランク推定手法を用いて送信ランクが推定できない場合に、通信容量を用いたランク推定手法によって送信ランクの推定を行うことにした。しかし、図１１に示すように、簡略化ランク推定手法と、通信容量を用いたランク推定手法と、を切り替えて使用するように構築することも可能である。
図１１では、ランク推定部（３０）は、簡略化ランク推定手法でランク推定を行うと共に（ステップＡ１）、通信容量を用いたランク推定手法でランク推定を行う（ステップＡ２）。
次に、ランク推定部（３０）は、ステップＡ１で推定した推定結果（推定ランク）と、ステップＡ２で推定した推定結果（推定ランク）と、が一致するか否かを判定する（ステップＡ３）。
ランク推定部（３０）は、ステップＡ１で推定した推定結果と、ステップＡ２で推定した推定結果と、が一致する場合は（ステップＡ３／Ｙｅｓ）、簡略化ランク推定手法に切り替え、簡略化ランク推定手法を用いて以降のランク推定処理を実施する（ステップＡ４）。
また、ランク推定部（３０）は、ステップＡ１で推定した推定結果と、ステップＡ２で推定した推定結果と、が一致しない場合は（ステップＡ３／Ｎｏ）、通信容量を用いたランク推定手法に切り替える。その後、ランク推定部（３０）は、通信容量を用いたランク推定手法を用いて以降のランク推定処理を実施する（ステップＡ５）。
このように、ランク推定部（３０）は、簡略化ランク推定手法、または、通信容量を用いたランク推定手法と、のどちらか一方の手法に切り替え、その切り替えた手法を用いて以降のランク推定処理を実施する。
ランク推定部（３０）は、ステップＡ３の判定処理を行ってから一定時間が経過した場合に（ステップＡ６／Ｙｅｓ，Ａ７／Ｙｅｓ）、ステップＡ１、Ａ２の処理を開始し、再度、双方の手法で推定した推定結果の一致判定処理を行うことになる（ステップＡ３）。
これにより、ステップＡ３の判定処理を一定時間毎に行い、簡略化ランク推定手法、または、通信容量を用いたランク推定手法と、のどちらか一方の手法に切り替え、その切り替えた手法を用いて以降のランク推定処理を実施することになる。
なお、上述した処理では、一度の一致判定処理で（ステップＡ３）、どちらか一方の手法に切り替えることにした（ステップＡ４ｏｒＡ５）。しかし、双方の手法で推定した推定結果が何度か連続して一致した場合に、簡略化ランク推定手法に切り替えるように構築することも可能である。
（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態について説明する。
第６の実施形態のランク推定装置は、図１３に示すように、通信品質値を算出する第１の算出手段（１３１）と、受信信号の変動値を算出する第２の算出手段（１３２）とを有することを特徴とする。更に本実施形態のランク推定装置は、第１の算出手段（１３１）で算出した通信品質値と、第２の算出手段（１３２）で算出した変動値と、に応じた送信ランクを推定する第１のランク推定手段（１３３）と、を有することを特徴とする。
これにより、本実施形態のランク推定装置は、演算量の多い通信容量の演算を行わずにランクを推定しているので、ランク推定処理の負荷を軽減することができる。
ここで、図１３中の通信品質値を算出する第１の算出手段（１３１）は第一の実施形態及び図２に於けるＳＮＲ推定部（３１）に、受信信号の変動値を算出する第２の算出手段（１３２）は第一の実施形態及び図２ではチャネル変動推定部（３２）に、それぞれ相当する。また図１３中の第１のランク推定手段（１３３）は第一の実施形態及び図２に於ける簡略化ランク推定部（３３）に相当する。
なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。
例えば、上述した実施形態では、送受信機（１０，２０）間で用いる送信ランクを２つの場合を例として説明したが、２以上の送信ランクを使用可能なシステムについても、同様の簡略化手法を適用することが可能である。
また、上述した実施形態では、ＬＴＥを利用した通信システムを例に説明した。しかし、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ・ＦＤＭを利用した携帯電話機、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙ−ｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）やＷｉｒｅｌｅｓｓ  ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの無線通信システムにおいても同様の手法を適用することが可能である。
また、通信容量を用いたランク推定手法は、上述した実施形態の推定手法に限定するものではなく、例えば、特許文献１に開示されている推定手法等の公知の推定手法にすることも可能である。
また、上述した本実施形態における通信システムを構成する送信機（１０）及び受信機（２０）の各装置における制御動作は、ハードウェア、または、ソフトウェア、あるいは、両者の複合構成を用いて実行することも可能である。
なお、ソフトウェアを用いて処理を実行する場合には、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ内のメモリにインストールして実行させることが可能である。あるいは、各種処理が実行可能な汎用コンピュータにプログラムをインストールして実行させることが可能である。
例えば、プログラムは、記録媒体としてのハードディスクやＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）に予め記録しておくことが可能である。あるいは、プログラムは、リムーバブル記録媒体に、一時的、あるいは、永続的に格納（記録）しておくことが可能である。このようなリムーバブル記録媒体は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することが可能である。リムーバブル記録媒体としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｏ  ｏｐｔｉｃａｌ）ディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）、磁気ディスク、半導体メモリなどが挙げられる。
なお、プログラムは、上述したようなリムーバブル記録媒体からコンピュータにインストールすることになる。また、ダウンロードサイトから、コンピュータに無線転送することになる。また、ネットワークを介して、コンピュータに有線で転送することになる。
また、本実施形態の通信システムを構成する送信機（１０）及び受信機（２０）は、上記実施形態で説明した処理動作に従って時系列的に実行することに限られない。即ち処理を実行する装置の処理能力、あるいは、必要に応じて並列的にあるいは個別に実行するように構築することも可能である。
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる
この出願は、２００９年３月９日に出願された日本出願特願２００９−０５５４５０を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【産業上の利用可能性】
【０００９】
本発明は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ・ＦＤＭを利用した携帯電話機、ＰＨＳ、Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＬＡＮなどの通信システムに適用可能である。
【符号の説明】
【００１０】
１０  送信機
２０  受信機
１１  チャネル符号化部
１２  変調部
１３  レイヤマッピング部
１４  プリコーディング部
１５  ＲＥマッピング部
１６  ＩＦＦＴ部
２１  ＦＦＴ部
２２  ＲＥデマッピング部
２３  チャネル推定部
２４  復調部
２５  チャネル復号部
３０  ランク推定部（ランク推定装置）
３１  ＳＮＲ測定部（第１の算出手段）
３２  チャネル変動推定部（第２の算出手段）
３３  簡易化ランク推定部（第１のランク推定手段）
３４  通常ランク推定部（第２のランク推定手段）
【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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