(57)【要約】【課題】  ＭＩＭＯ通信における干渉除去のための、フィードバック情報量及び計算量を抑えること。【解決手段】  送信局と受信局とがＭＩＭＯによる無線通信を行う無線通信システムにおいて、受信局は、チャネル行列をエルミート行列と歪エルミート行列とに分解する。そして、これらの行列のいずれかの要素のうち、少なくとも一部を送信局へフィードバックする。送信局と受信局は、フィードバックされた行列を、ユニタリ行列と対角行列とに分解する。送信局は送信シンボルベクトルとそのユニタリ行列とを用いて送信信号を形成して複数の送信アンテナを用いて送信する。受信局は、受信信号ベクトルを、ユニタリ行列で変形する。その結果、チャネル行列は、対角優位行列化され、ＱＲ分解を用いた判定帰還型等価を高精度に行うことが可能となる。【選択図】  図３
2014179793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信アンテナを有する送信局と、複数の受信アンテナを有する受信局とが、多入力多出力（ＭＩＭＯ）による無線通信を行う無線通信システムであって、
前記受信局は、
前記複数の送信アンテナのそれぞれと前記複数の受信アンテナのそれぞれとの間のチャネルの状態を示す値を要素とするチャネル行列から、当該チャネル行列のエルミート成分の行列と歪エルミート成分の行列との少なくともいずれかを取得する取得手段と、
前記エルミート成分の行列と前記歪エルミート成分の行列のいずれかについて、当該行列の復元を可能とする当該要素の一部を、前記送信局へフィードバックするフィードバック手段と、
を有し、
前記送信局は、
前記要素の一部から復元される、前記エルミート成分の行列または前記歪エルミート成分の行列について、２つのユニタリ行列で対角行列を挟む行列積により前記復元された行列が表現される場合に、当該復元された行列を当該ユニタリ行列と当該対角行列とに分解する送信側分解手段と、
前記行列積において前記対角行列の右に乗じられる前記ユニタリ行列と、送信シンボルを要素とする送信シンボルベクトルとを用いて送信信号ベクトルを生成する生成手段と、
前記送信信号ベクトルの要素のそれぞれを前記複数の送信アンテナのそれぞれから送信する送信手段と、
を有し、
前記受信局は、さらに、
前記送信局が送信した前記送信信号ベクトルの要素を前記チャネルを介して前記複数の受信アンテナで受信する受信手段と、
前記エルミート成分の行列と前記歪エルミート成分の行列のうち、その要素の一部がフィードバックされた行列から、前記ユニタリ行列と前記対角行列とに分解する受信側分解手段と、
前記行列積において前記対角行列の左に乗じられる前記ユニタリ行列と、前記受信した信号を要素とする受信信号ベクトルとを用いて、前記受信信号ベクトルを変形する変形手段と、
前記変形された受信信号ベクトルから、前記送信シンボルベクトルの要素を推定する推定手段と、
を有することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
複数の送信アンテナを有する送信装置と、複数の受信アンテナを有する受信装置とが、多入力多出力（ＭＩＭＯ）による無線通信を行う無線通信システムにおける送信装置であって、
前記複数の送信アンテナのそれぞれと前記複数の受信アンテナのそれぞれとの間のチャネルの状態を示す値を要素とするチャネル行列から取得された、当該チャネル行列のエルミート成分の行列と歪エルミート成分の行列とのいずれかについて、当該行列の復元を可能とする当該要素の一部を、前記受信装置から受信する受信手段と、
前記要素の一部から復元された行列について、２つのユニタリ行列で対角行列を挟む行列積により前記復元された行列が表現される場合に、当該復元された行列を当該ユニタリ行列と当該対角行列とに分解する分解手段と、
前記行列積において前記対角行列の右に乗じられる前記ユニタリ行列と、送信シンボルを要素とする送信シンボルベクトルとを用いて送信信号ベクトルを生成する生成手段と、
前記送信信号ベクトルの要素のそれぞれを前記複数の送信アンテナのそれぞれから送信する送信手段と、
を有することを特徴とする送信装置。
【請求項３】
前記ユニタリ行列と前記対角行列とは、前記エルミート成分の行列または前記歪エルミート成分の行列を固有値分解することにより得られる行列である、
ことを特徴とする請求項２に記載の送信装置。
【請求項４】
前記生成手段は、前記行列積において前記対角行列の右から乗じられる前記ユニタリ行列が単位行列でない場合は、当該行列の共役転置行列を前記送信シンボルベクトルに左から乗じることにより前記送信信号ベクトルを生成し、当該ユニタリ行列が単位行列である場合は、前記送信シンボルベクトルをそのまま前記送信信号ベクトルとすることにより前記送信信号ベクトルを生成する、
ことを特徴とする請求項２または３に記載の送信装置。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか１項に記載の送信装置を含むことを特徴とする無線通信装置。
【請求項６】
複数の送信アンテナを有する送信装置と、複数の受信アンテナを有する受信装置とが、多入力多出力（ＭＩＭＯ）による無線通信を行う無線通信システムにおける受信装置であって、
前記複数の送信アンテナのそれぞれと前記複数の受信アンテナのそれぞれとの間のチャネルの状態を示す値を要素とするチャネル行列から、当該チャネル行列のエルミート成分の行列と歪エルミート成分の行列との少なくともいずれかを取得する取得手段と、
前記エルミート成分の行列と前記歪エルミート成分の行列のいずれかについて、当該行列の復元を可能とする当該要素の一部を、前記送信装置へフィードバックするフィードバック手段と、
前記送信装置において前記複数の送信アンテナのそれぞれからその要素が送信された送信信号ベクトルを、前記チャネルを介して前記複数の受信アンテナで受信する受信手段と、
前記エルミート成分の行列と前記歪エルミート成分の行列のうち、その要素の一部がフィードバックされた行列について、２つのユニタリ行列で対角行列を挟む行列積により当該行列が表現される場合に、当該行列を前記ユニタリ行列と前記対角行列とに分解する分解手段と、
前記行列積において前記対角行列の左に乗じられる前記ユニタリ行列と、前記受信した信号を要素とする受信信号ベクトルとを用いて、前記受信信号ベクトルを変形する変形手段と、
前記変形された受信信号ベクトルに基づいて、前記送信装置から送信されたシンボルを推定する推定手段と、
を有することを特徴とする受信装置。
【請求項７】
前記フィードバック手段は、前記エルミート成分の行列と前記歪エルミート成分の行列のいずれかの上三角成分または下三角成分の各要素を、前記送信装置へフィードバックする、
ことを特徴とする請求項６に記載の受信装置。
【請求項８】
前記ユニタリ行列と前記対角行列とは、前記エルミート成分の行列または前記歪エルミート成分の行列を固有値分解することにより得られる行列である、
ことを特徴とする請求項６または７に記載の受信装置。
【請求項９】
前記変形手段は、前記行列積において前記対角行列の左から乗じられる前記ユニタリ行列が単位行列でない場合は、当該行列の共役転置行列を前記受信信号ベクトルの左から乗じることにより前記受信信号ベクトルを変形し、当該ユニタリ行列が単位行列である場合は、前記受信信号ベクトルの変形を行わない、
ことを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の受信装置。
【請求項１０】
前記推定手段は、前記チャネル行列と前記ユニタリ行列とから算出される変形チャネル行列に基づいて、当該変形チャネル行列のＱＲ分解を用いて、前記変形された受信信号ベクトルから、前記送信装置から送信されたシンボルを推定する、
ことを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載の受信装置。
【請求項１１】
前記変形チャネル行列は、前記チャネル行列に、前記行列積において前記対角行列の左から乗じられる前記ユニタリ行列の共役転置行列を左から、前記行列積において前記対角行列の右から乗じられる前記ユニタリ行列の共役転置行列を右から、それぞれ乗じて得られる行列である、
ことを特徴とする請求項１０に記載の受信装置。
【請求項１２】
請求項６から１１のいずれか１項に記載の受信装置を含むことを特徴とする無線通信装置。
【請求項１３】
複数の送信アンテナを有する送信局と、複数の受信アンテナを有する受信局とが、多入力多出力（ＭＩＭＯ）による無線通信を行う無線通信システムにおける通信方法であって、
前記受信局において、
取得手段が、前記複数の送信アンテナのそれぞれと前記複数の受信アンテナのそれぞれとの間のチャネルの状態を示す値を要素とするチャネル行列から、当該チャネル行列のエルミート成分の行列と歪エルミート成分の行列との少なくともいずれかを取得する取得工程と、
フィードバック手段が、前記エルミート成分の行列と前記歪エルミート成分の行列のいずれかについて、当該行列の復元を可能とする当該要素の一部を、前記送信局へフィードバックするフィードバック工程と、
を有し、
前記送信局において、
送信側分解手段が、前記要素の一部から復元される、前記エルミート成分の行列または前記歪エルミート成分の行列について、２つのユニタリ行列で対角行列を挟む行列積により前記復元された行列が表現される場合に、当該復元された行列を当該ユニタリ行列と当該対角行列とに分解する送信側分解工程と、
生成手段が、前記行列積において前記対角行列の右に乗じられる前記ユニタリ行列と、送信シンボルを要素とする送信シンボルベクトルとを用いて送信信号ベクトルを生成する生成工程と、
送信手段が、前記送信信号ベクトルの要素のそれぞれを前記複数の送信アンテナのそれぞれから送信する送信工程と、
を有し、
前記受信局において、さらに、
受信手段が、前記送信局が送信した前記送信信号ベクトルの要素を前記チャネルを介して前記複数の受信アンテナで受信する受信工程と、
受信側分解手段が、前記エルミート成分の行列と前記歪エルミート成分の行列のうち、その要素の一部がフィードバックされた行列から、前記ユニタリ行列と前記対角行列とに分解する受信側分解工程と、
変形手段が、前記行列積において前記対角行列の左に乗じられる前記ユニタリ行列と、前記受信した信号を要素とする受信信号ベクトルとを用いて、前記受信信号ベクトルを変形する変形工程と、
推定手段が、前記変形された受信信号ベクトルから、前記送信シンボルベクトルの要素を推定する推定工程と、
を有することを特徴とする通信方法。
【請求項１４】
複数の送信アンテナを有する送信装置と、複数の受信アンテナを有する受信装置とが、多入力多出力（ＭＩＭＯ）による無線通信を行う無線通信システムにおける送信装置の送信方法であって、
受信手段が、前記複数の送信アンテナのそれぞれと前記複数の受信アンテナのそれぞれとの間のチャネルの状態を示す値を要素とするチャネル行列から取得された、当該チャネル行列のエルミート成分の行列と歪エルミート成分の行列とのいずれかについて、当該行列の復元を可能とする当該要素の一部を、前記受信装置から受信する受信工程と、
分解手段が、前記要素の一部から復元された行列について、２つのユニタリ行列で対角行列を挟む行列積により前記復元された行列が表現される場合に、当該復元された行列を当該ユニタリ行列と当該対角行列とに分解する分解工程と、
生成手段が、前記行列積において前記対角行列の右に乗じられる前記ユニタリ行列と、送信シンボルを要素とする送信シンボルベクトルとを用いて送信信号ベクトルを生成する生成工程と、
送信手段が、前記送信信号ベクトルの要素のそれぞれを前記複数の送信アンテナのそれぞれから送信する送信工程と、
を有することを特徴とする送信方法。
【請求項１５】
複数の送信アンテナを有する送信装置と、複数の受信アンテナを有する受信装置とが、多入力多出力（ＭＩＭＯ）による無線通信を行う無線通信システムにおける受信装置の受信方法であって、
取得手段が、前記複数の送信アンテナのそれぞれと前記複数の受信アンテナのそれぞれとの間のチャネルの状態を示す値を要素とするチャネル行列から、当該チャネル行列のエルミート成分の行列と歪エルミート成分の行列との少なくともいずれかを取得する取得工程と、
フィードバック手段が、前記エルミート成分の行列と前記歪エルミート成分の行列のいずれかについて、当該行列の復元を可能とする当該要素の一部を、前記送信装置へフィードバックするフィードバック工程と、
受信手段が、前記送信装置において前記複数の送信アンテナのそれぞれからその要素が送信された送信信号ベクトルを、前記チャネルを介して前記複数の受信アンテナで受信する受信工程と、
分解手段が、前記エルミート成分の行列と前記歪エルミート成分の行列のうち、その要素の一部がフィードバックされた行列について、２つのユニタリ行列で対角行列を挟む行列積により当該行列が表現される場合に、当該行列を前記ユニタリ行列と前記対角行列とに分解する分解工程と、
変形手段が、前記行列積において前記対角行列の左に乗じられる前記ユニタリ行列と、前記受信した信号を要素とする受信信号ベクトルとを用いて、前記受信信号ベクトルを変形する変形工程と、
推定手段が、前記変形された受信信号ベクトルに基づいて、前記送信装置から送信されたシンボルを推定する推定工程と、
を有することを特徴とする受信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多入力多出力（ＭＩＭＯ）を用いて複数のデータストリームを同時に送受信する無線通信技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
送受信局において複数のアンテナを用いて複数のデータストリームを同時に送受信することでデータ送受信の高速化を図る、多入力多出力（ＭＩＭＯ、Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）技術が知られている。ＭＩＭＯ技術においては、複数の送信側アンテナから同時に出力された信号が、受信側アンテナにおいて互いに干渉するため、受信側アンテナにおいてその干渉（レイヤ間干渉）を除去する技術が重要となる。
【０００３】
受信側におけるレイヤ間干渉を低減する技術として、受信されることが予想される干渉を、送信側において送信信号に加算するダーティペーパー符号化（Ｄｉｒｔｙ  Ｐａｐｅｒ  Ｃｏｄｉｎｇ、ＤＰＣ）が知られている（非特許文献１）。非特許文献１に記載の、送受信局において１本のアンテナを有する最も簡単なＤＰＣのモデルにおいては、送信局が、受信局で受信される干渉信号の波形を知っており、その波形を希望信号の波形から減算した後に送信する。すなわち、例えば、ｘを希望信号、ｓを加法的干渉、そしてｚを雑音とすると共に、信号ｘを送信したときに、受信信号がｙ＝ｘ＋ｓ＋ｚで表される場合、送信局は送信信号としてｕ＝ｘ−ｓを送信する。すると、受信局においては、信号はｙ＝ｕ＋ｓ＋ｚとして受信され、ｕ＋ｓ＋ｚ＝（ｘ−ｓ）＋ｓ＋ｚ＝ｘ＋ｚとなるため、干渉ｓがキャンセルされた形で受信される。このようにして、送信側において干渉を考慮して信号を変形して送信することで、受信側において、干渉の影響を受けずに希望信号を取り出すことが可能となる。なお、受信側において干渉信号の波形を完全に知っている場合には、単純に、受信信号ｙ＝ｘ＋ｓ＋ｚから、干渉成分ｓを除算することにより、干渉を除去することができる。
【０００４】
非特許文献２には、送信局と受信局との少なくともいずれかが複数のアンテナを有する場合に干渉を抑圧するためのＤＰＣの拡張技術として、トムリンソン−ハラシマ事前符号化（ＴＨＰ）が記載されている。ＤＰＣをＭＩＭＯに拡張することを考えると、各送信アンテナから各受信アンテナまでのチャネルを規定するチャネル行列が三角（上三角又は下三角）行列である必要がある。チャネル行列が三角行列でない場合には、逐次的に干渉をキャンセルすることができないからである。逆に、チャネル行列が例えば、下三角行列であれば、例えば、第ｎ行のチャネル行列に対応するデータストリームに対する干渉は、第１行から第ｎ−１行に対応するデータストリームからの干渉のみとなるため、ＤＰＣの手法を用いて、事前にキャンセルできる。しかしながら、チャネル行列が三角行列であることは極めて稀であり、単純にＤＰＣをＭＩＭＯに適用することはできなかった。
【０００５】
これに対し、チャネル行列を三角化するために、従来のＴＨＰ手法では、チャネル行列のＬＱ分解（非特許文献３及び４参照）を採用していた。以下、ＴＨＰ手法について簡単に説明する。なお、以下では、送信アンテナと受信アンテナは共にＮ本のアンテナを有するものとする。
【０００６】
ＭＩＭＯ受信局において受信される信号は、ベクトルと行列とを用いて、
2014179793.tif 000003
と表すことができる。ここで、ｙは各受信アンテナで受信される受信信号を示すＮ×１ベクトルであり、ｘは各送信アンテナで送信アンテナが送信する送信信号を示すＮ×１ベクトルである。また、ＨはＮ×Ｎのチャネル行列であり、ｚは各受信アンテナにおける雑音を示すＮ×１ベクトルである。
【０００７】
非特許文献２に記載のＴＨＰでは、チャネル行列のＬＱ分解を用いてチャネルを三角化する。ここで、チャネル行列ＨのＬＱ分解とは、Ｈ＝ＬＱとなるように、下三角行列Ｌとユニタリ行列Ｑとを探す処理のことである。このような行列ＬとＱに対しては、Ｑがユニタリ行列であるからＱＱH＝Ｉ（Ｉは単位行列）が成立するため、Ｈ＝ＬＱの両辺に右からＱHを乗ずることにより、ＨＱH＝Ｌが成り立つ。したがって、例えば、Ｎ＝３の場合、
2014179793.tif 000004
が成り立つ。なお、上付きのＨは共役転置を示す。
【０００８】
このことから、例えば、送信信号ベクトルｘに左からＱHを乗じたベクトル（ＱHｘ）を送信することで、受信側では、下三角行列のチャネル行列を経て信号が受信されたものとして処理することが可能となる。この場合、受信アンテナｉにおける受信信号ｙiは、それぞれ以下の通りとなる。
2014179793.tif 000005
この段階で、受信側においては、第ｎ番目のアンテナで受信した信号については、第１番目から第ｎ−１番目までのアンテナで受信した信号を用いて干渉をキャンセルすることができるが、ＤＰＣの手法に基づいて、さらに、送信信号を変形させる。すなわち、上述のベクトルｘを以下のベクトルｕに置き換え、ｖ＝ＱHｕを送信する。
2014179793.tif 000006
このようにすることにより、受信信号は、以下のようになる。
2014179793.tif 000007
このように、ＴＨＰによれば、送信側で適切に信号を変形して送信することにより、受信側においては、干渉の影響を何ら考慮することなく、信号を受信することができる。なお、ＴＨＰ手法により送信側で適切に信号を変形するためには、受信側で測定したチャネル情報（ＣＳＩ、Channel State Information）を送信側へフィードバックすることが必要である。
【０００９】
また、上述のような手法を、チャネル行列ＨのＱＲ分解を用いて受信側において適用することができる。チャネル行列ＨのＱＲ分解とは、Ｈ＝ＱＲとなるように、ユニタリ行列Ｑと上三角行列Ｒとを探す処理のことである。このような行列ＱとＲに対しては、Ｑがユニタリ行列であるからＱHＱ＝Ｉ（Ｉは単位行列）が成立するため、Ｈ＝ＱＲの両辺に左からＱHを乗ずることにより、ＱHＨ＝Ｒが成り立つ。したがって、例えば、Ｎ＝３の場合、
2014179793.tif 000008
が成り立つ。
【００１０】
この結果、ユニタリ行列Ｑを左から乗じた後の受信アンテナｉにおける信号ｙiは、それぞれ以下の通りとなる。
2014179793.tif 000009
したがって、受信側においては、第ｎ番目のアンテナで受信した信号については、第ｎ＋１番目から第Ｎ番目までのアンテナに対応する信号に基づいて、干渉をキャンセルすることができる。すなわち、第Ｎ番目のアンテナに対応する信号の判定結果を帰還させ、第Ｎ−１番目のアンテナに対応する信号における干渉成分をキャンセルすることができ、同様に、逐次的に全てのアンテナに対応する信号の干渉成分をキャンセルすることができる。
【００１１】
上述のＱＲ分解による方法では、ＱHの乗算後に、受信側において判定帰還型等化（ＤＦＥ）を行うため、送信側へＣＳＩをフィードバックする必要がない。しかしながら、このような方法の性能は、誤り伝播に起因して、ＴＨＰより性能が低くなる場合があるという問題があった。
【００１２】
これに対して、非特許文献５は、チャネル行列Ｈが対角優位行列である場合、上述のＱＲ−ＤＦＥはほぼ最適になり、ＴＨＰと同様の性能を達成することができることを記載している。ここで、対角優位行列とは、任意の１からＮまでの整数ｉ及びｊに対して、
2014179793.tif 000010
を満足する行列である。例えば、
2014179793.tif 000011
の場合、この行列Ａは対角優位行列である。１００＞５＋７、かつ３２＞１０＋２、かつ５４＞１５＋２．５だからである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Ｍ．Ｃｏｓｔａ、“ダーティペーパーへの書き込み（Ｗｒｉｔｉｎｇ  ｏｎｄｉｒｔｙ  ｐａｐｅｒ （Ｃｏｒｒｅｓｐ．））”、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｏｒｙ、１９８３年、ｐｐ．４３９−４４１
【非特許文献２】Ｒ．Ｆ．Ｈ．Ｆｉｓｃｈｅｒ、Ｃ．Ｗｉｎｄｐａｓｓｉｎｇｅｒ、Ａ．Ｌａｍｐｅ、及びＪ．Ｂ．Ｈｕｂｅｒ、“低レート逆方向通信路に対する時空間伝送におけるトムリンソン−ハラシマ事前符号化（Ｔｏｍｌｉｎｓｏｎ−Ｈａｒａｓｈｉｍａ  Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ  Ｉｎ  Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｆｏｒ  Ｌｏｗ−Ｒａｔｅ  Ｂａｃｋｗａｒｄ  Ｃｈａｎｎｅｌ）”、Ｐｒｏｃ．  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｚｕｒｉｃｈ  Ｓｅｍｉｎａｒ  ｏｎ  Ｂｒｏａｄｂａｎｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＩＺＳ）、スイス、２００２年２月
【非特許文献３】Ｊ．Ｆｒａｎｃｉｓ、“ＱＲ変換Ｉ（Ｔｈｅ  ＱＲ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｉ）”、Ｔｈｅ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｊｏｕｒｎａｌ、１９６１年、ｖｏｌ．４、ｎｏ．３、ｐｐ．２５６−２６１
【非特許文献４】Ｇ．Ｈ．Ｇｏｌｕｂ及びＣ．Ｆ．Ｖａｎ  Ｌｏａｎ、“行列計算（Ｍａｔｒｉｘ  Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｓ）”、Ｂａｌｔｉｍｏｒｅ：Ｊｏｈｎｓ  Ｈｏｐｋｉｎｓ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ、１９９６年
【非特許文献５】Ｇ．Ｇｉｎｉｓ、及びＪ．Ｃｉｏｆｆｉ、“デジタル加入者線システムのためのベクトル化伝送（Ｖｅｃｔｏｒｅｄ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）”、ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｎ  Ｓｅｌｅｃｔｅｄ  Ａｒｅａｓ  ｉｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、２００２年６月、ｖｏｌ．２０、ｎｏ．５、ｐｐ．１０８５−１１０４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ＴＨＰ手法は、ＣＳＩのフィードバックに要するコストが大きいという問題があった。すなわち、Ｎ×Ｎのチャネル行列ＨのＮ2個の要素の全てを、できるだけ高速に送信側へフィードバックする必要があり、このフィードバックのために非常に高速なフィードバックチャネルを用意する必要があった。
【００１５】
また、ＱＲ−ＤＦＥ手法は、ＣＳＩのフィードバックは不要であるが、その性能は、チャネル行列が対角優位行列でない限りは、一般に準最適であるという課題があった。しかしながら、チャネル行列が対角優位行列であるのは無線通信環境においては稀であり、多くの場合でチャネル行列は対角優位行列とならない。このため、多くの場合において、ＱＲ−ＤＦＥ手法の性能は準最適にとどまる、という問題があった。
【００１６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、フィードバック情報量を抑えながら、ＭＩＭＯ通信におけるレイヤ間干渉を十分に抑圧する技術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】
【００１７】
上記目的を達成するため、本発明による無線通信システムは、複数の送信アンテナを有する送信局と、複数の受信アンテナを有する受信局とが、多入力多出力（ＭＩＭＯ）による無線通信を行う無線通信システムであって、前記受信局は、前記複数の送信アンテナのそれぞれと前記複数の受信アンテナのそれぞれとの間のチャネルの状態を示す値を要素とするチャネル行列から、当該チャネル行列のエルミート成分の行列と歪エルミート成分の行列との少なくともいずれかを取得する取得手段と、前記エルミート成分の行列と前記歪エルミート成分の行列のいずれかについて、当該行列の復元を可能とする当該要素の一部を、前記送信局へフィードバックするフィードバック手段と、を有し、前記送信局は、前記要素の一部から復元される、前記エルミート成分の行列または前記歪エルミート成分の行列について、２つのユニタリ行列で対角行列を挟む行列積により前記復元された行列が表現される場合に、当該復元された行列を当該ユニタリ行列と当該対角行列とに分解する送信側分解手段と、前記行列積において前記対角行列の右に乗じられる前記ユニタリ行列と、送信シンボルを要素とする送信シンボルベクトルとを用いて送信信号ベクトルを生成する生成手段と、前記送信信号ベクトルの要素のそれぞれを前記複数の送信アンテナのそれぞれから送信する送信手段と、を有し、前記受信局は、さらに、前記送信局が送信した前記送信信号ベクトルの要素を前記チャネルを介して前記複数の受信アンテナで受信する受信手段と、前記エルミート成分の行列と前記歪エルミート成分の行列のうち、その要素の一部がフィードバックされた行列から、前記ユニタリ行列と前記対角行列とに分解する受信側分解手段と、前記行列積において前記対角行列の左に乗じられる前記ユニタリ行列と、前記受信した信号を要素とする受信信号ベクトルとを用いて、前記受信信号ベクトルを変形する変形手段と、前記変形された受信信号ベクトルから、前記送信シンボルベクトルの要素を推定する推定手段と、を有する。
【００１８】
また、本発明による送信装置は、複数の送信アンテナを有する送信装置と、複数の受信アンテナを有する受信装置とが、多入力多出力（ＭＩＭＯ）による無線通信を行う無線通信システムにおける送信装置であって、前記複数の送信アンテナのそれぞれと前記複数の受信アンテナのそれぞれとの間のチャネルの状態を示す値を要素とするチャネル行列から取得された、当該チャネル行列のエルミート成分の行列と歪エルミート成分の行列とのいずれかについて、当該行列の復元を可能とする当該要素の一部を、前記受信装置から受信する受信手段と、前記要素の一部から復元された行列について、２つのユニタリ行列で対角行列を挟む行列積により前記復元された行列が表現される場合に、当該復元された行列を当該ユニタリ行列と当該対角行列とに分解する分解手段と、前記行列積において前記対角行列の右に乗じられる前記ユニタリ行列と、送信シンボルを要素とする送信シンボルベクトルとを用いて送信信号ベクトルを生成する生成手段と、前記送信信号ベクトルの要素のそれぞれを前記複数の送信アンテナのそれぞれから送信する送信手段と、を有する。
【００１９】
また、本発明による受信装置は、複数の送信アンテナを有する送信装置と、複数の受信アンテナを有する受信装置とが、多入力多出力（ＭＩＭＯ）による無線通信を行う無線通信システムにおける受信装置であって、
前記複数の送信アンテナのそれぞれと前記複数の受信アンテナのそれぞれとの間のチャネルの状態を示す値を要素とするチャネル行列から、当該チャネル行列のエルミート成分の行列と歪エルミート成分の行列との少なくともいずれかを取得する取得手段と、前記エルミート成分の行列と前記歪エルミート成分の行列のいずれかについて、当該行列の復元を可能とする当該要素の一部を、前記送信装置へフィードバックするフィードバック手段と、前記送信装置において前記複数の送信アンテナのそれぞれからその要素が送信された送信信号ベクトルを、前記チャネルを介して前記複数の受信アンテナで受信する受信手段と、前記エルミート成分の行列と前記歪エルミート成分の行列のうち、その要素の一部がフィードバックされた行列について、２つのユニタリ行列で対角行列を挟む行列積により当該行列が表現される場合に、当該行列を前記ユニタリ行列と前記対角行列とに分解する分解手段と、前記行列積において前記対角行列の左に乗じられる前記ユニタリ行列と、前記受信した信号を要素とする受信信号ベクトルとを用いて、前記受信信号ベクトルを変形する変形手段と、前記変形された受信信号ベクトルに基づいて、前記送信装置から送信されたシンボルを推定する推定手段と、を有する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、フィードバック情報量を抑えながら、ＭＩＭＯ通信におけるレイヤ間干渉を十分に抑圧することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来のＴＨＰ手法を実装する無線通信システムの概略構成を示す図。
【図２】従来のＱＲ−ＤＦＥ手法を実装する無線通信システムの概略構成を示す図。
【図３】実施形態に係るチャネル行列の対角優位行列化を用いた通信手法を実装する無線通信システムの概略構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。まず、以下では、従来のＴＨＰ手法とＱＲ−ＤＦＥ手法について説明した後に、本実施形態に係る通信技術について説明する。
【００２３】
（従来のＴＨＰ手法）
図１に、従来のＴＨＰ手法を用いる無線通信システムを示す。なお、図示はしていないが、送信局と受信局とは共に複数（Ｎ本）の送信アンテナ及び受信アンテナを有し、多入力多出力（ＭＩＭＯ）による無線通信を行うものとする。ＴＨＰ手法においては、送信局は、まず、フィードバックされたチャネル行列ＨをＬＱ分解する。そして、送信局は、受信局に送信するべきシンボルを要素とする希望信号ベクトルｘが入力されると、行列Ｌを用いて希望信号ベクトルｘを変形して、別の送信信号ベクトルｕを生成する。その後、変形後の送信信号ベクトルｕに、ＱHを左から乗じ、受信局に向けて送信する。受信局では、干渉がない状態で受信され、受信信号とチャネル行列とに基づいて、希望信号ベクトルの推定値ｘ’を再生する。詳細な動作原理は、先述したとおりである。なお、本ＴＨＰ手法には、上述のように、チャネル情報（ＣＳＩ）の完全かつ高速なフィードバックが必要であるという課題がある。
【００２４】
（従来のＱＲ−ＤＦＥ手法）
図２に、従来のＱＲ−ＤＦＥ手法を用いる無線通信システムを示す。なお、図示はしていないが、送信局と受信局とは共に複数（Ｎ本）の送信アンテナ及び受信アンテナを有し、多入力多出力（ＭＩＭＯ）による無線通信を行うものとする。ＱＲ−ＤＦＥ手法においては、送信局は、信号を特に加工することなく送信する。受信局では、受信信号からチャネル行列Ｈを推定し、当該チャネル行列をＱＲ分解する。その後、受信信号にＱHを乗じ、その乗算後の信号を用いて、判定帰還型等化器を用いて逐次的に干渉除去して判定し、希望信号ベクトルの推定値ｘ’を再生する。詳細な動作原理は、先述したとおりである。なお、本ＱＲ−ＤＦＥ手法では、送信局の負担はほとんどないが、上述のように、ＴＨＰ手法と比べて性能が劣化する場合が多いという課題がある。
【００２５】
（本実施形態に係る通信手法）
本実施形態に係る無線通信システムでは、（ほぼ）最適な干渉除去性能を得るために、少量のフィードバック情報を用いて、送信側と受信側とが協働することにより、チャネル行列を対角優位行列化する。チャネル行列が対角優位行列となることにより、例えば、ＱＲ−ＤＦＥ手法を用いてほぼ最適な干渉除去性能を得ることが可能となる。
【００２６】
まず、本実施形態に係る手法の詳細な説明に先立って、用語と本手法で使用する定理とを説明する。
【００２７】
［エルミート行列］
行列Ａは、Ａ＝ＡHである場合、すなわち行列Ａの要素ａi,jがａi,j＝ａj,iHである場合に、エルミート行列と呼ばれる。例えば、
2014179793.tif 000012
はエルミート行列である。
【００２８】
［歪エルミート行列］
行列Ａは、Ａ＝−ＡHである場合、すなわち行列Ａの要素ａi,jがａi,j＝−ａj,iHである場合に、歪エルミート行列と呼ばれる。例えば、
2014179793.tif 000013
は歪エルミート行列である。
【００２９】
［行列のエルミート成分及び歪エルミート成分への分解］
任意の行列Ａを、エルミート行列Ｂと歪エルミート行列Ｃとを用いて、
Ａ＝Ｂ＋Ｃ
のように表現することができる。ここで、
Ｂ＝（Ａ＋ＡH）／２
Ｃ＝（Ａ−ＡH）／２
である。例えば、行列Ａが
2014179793.tif 000014
である場合、行列Ｂ及びＣは、
2014179793.tif 000015
となる。このようにして、任意の行列Ａから、エルミート成分の行列と、歪エルミート成分の行列とを抽出することができる。
【００３０】
［エルミート行列及び歪エルミート行列の固有値分解］
エルミート行列と歪エルミート行列は、正規行列である。このため、ユニタリ行列により対角化ができる。すなわち、Ａがエルミート行列、または歪エルミート行列である場合、
2014179793.tif 000016
を満足するユニタリ行列Ｕが存在する。なおΛ＝diag（λ1，．．．，λN）の各要素は、行列Ａの固有値を示す。さらに、これらの固有値は、Ａがエルミート行列の場合は実数値となり、Ａが歪エルミート行列の場合は純虚数値となる。
【００３１】
（本実施形態に係る手法）
本実施形態では、まず、受信局が、チャネル行列Ｈを推定する。チャネル推定は、例えば、送信局が信号に含めたパイロット系列やトレーニング系列等を使用して推定することができる。そして、受信局は、チャネル行列Ｈのエルミート成分の行列と歪エルミート成分の行列との少なくともいずれかを、上述の分解手法を用いて抽出する。すなわち、エルミート成分の行列Ｂと、歪エルミート成分の行列Ｃとの少なくともいずれかを、推定したチャネル行列Ｈを用いて、
Ｂ＝（Ｈ＋ＨH）／２
Ｃ＝（Ｈ−ＨH）／２
のようにして抽出する。なお、フィードバックされるのは、これらの行列のいずれかについての要素である。以下では、このエルミート行列Ｂをフィードバックするものとして説明するが、以下の議論は、歪エルミート行列Ｃ＝（Ｈ−ＨH）／２をフィードバックする場合に対しても適用することができる。
【００３２】
続いて、受信局は、エルミート行列Ｂの上三角成分または下三角成分の各要素のみを送信局へフィードバックする。エルミート行列Ｂの性質上、ａi,j＝ａj,iHであるため、送信局は、上三角成分または下三角成分の各要素を取得するだけで、エルミート行列Ｂ全体を再構成することができる。これは歪エルミート行列を用いる場合も同様であり、このように、エルミート行列または歪エルミート行列の性質を利用することにより、フィードバックされる情報をチャネル行列全体をフィードバックする場合と比較して約半分とすることができる。
【００３３】
なお、以下の本実施形態の処理は、送信局において、エルミート行列Ｂまたは歪エルミート行列Ｃが復元できれば実施可能である。すなわち、フィードバックされるエルミート行列Ｂと歪エルミート行列Ｃの要素は、その行列を復元できるものであればどのようなものであってもよい。例えば、全要素をフィードバックすると、フィードバック情報量の削減には寄与しないが、ＴＨＰと同様の性能を得ることは可能である。すなわち、フィードバックされる情報は、エルミート行列Ｂまたは歪エルミート行列Ｃの復元を可能とする、当該行列の要素の少なくとも一部である、と言うことができる。ここで、行列の要素の全てをフィードバックすることさえしなければ、フィードバック量が削減されることは明らかである。
【００３４】
次に、送信局は、フィードバックで受信した上三角成分または下三角成分の情報に基づいて、エルミート行列Ｂを復元する。その後、送信局は、復元されたエルミート行列Ｂを、
2014179793.tif 000017
のように固有値分解し、ユニタリ行列Ｕを取得する。なお、本実施形態では、固有値分解を行うとしたが、２つのユニタリ行列で対角行列を挟む行列積の構成で行列が表現される場合、その行列を当該ユニタリ行列と対角行列とに分解する方法であれば、どのようなものが用いられてもよい。ユニタリ行列Ｕ並びにＶ（Ｕ≠Ｖ）、対角行列Λの行列積として、Ｂ＝ＵΛＶH、Ｂ＝ＵΛ、Ｂ＝ΛＶHのいずれかのように分解されてもよい。例えば、固有値分解に代えて、特異値分解が行われてもよい。
【００３５】
なお、Ｂ＝ＵΛ及びＢ＝ΛＶHのような形態は、ユニタリ行列が右か左かのいずれかからのみ乗じられているように見えるが、実際はユニタリ行列である単位行列が反対側から乗じられていると考えることができる。したがって、これらの場合も、２つのユニタリ行列で対角行列を挟む行列積の構成で行列が表現される場合に含まれることは明らかである。
【００３６】
送信局は、続いて、取得したユニタリ行列Ｕを送信シンボルを構成要素とする送信シンボルベクトルｘに乗じて、送信信号ベクトルＵｘへと変形する。なお、対角行列をＵとＵH以外のユニタリ行列で挟む構成としてエルミート行列Ｂを分解した場合は、行列積において対角行列の右側に乗じられたユニタリ行列の共役転置行列を送信シンボルベクトルｘに乗じて、変形後の送信信号ベクトルを取得する。すなわち、Ｂ＝ＵΛＶHまたはＢ＝ΛＶHのように行列Ｂが分解される場合は、送信信号ベクトルをＶｘとする。また、Ｂ＝ＵΛのように行列Ｂが分解される場合は、対角行列の右から単位行列が乗じられているのと同様であるため、送信信号ベクトルはＩｘ＝ｘとなり、送信シンボルベクトルｘがそのまま送信信号ベクトルとなる。
【００３７】
なお、上述の説明では、行列積において対角成分の右に乗じられるユニタリ行列を送信シンボルベクトルに乗じる、としたが、厳密な意味でユニタリ行列である必要はない。すなわち、ユニタリ行列をスカラー倍した行列を送信シンボルベクトルに乗じることも、送信シンボルベクトルにユニタリ行列を乗じる、の意義に含まれることは明らかである。
【００３８】
その後、送信局は、送信信号ベクトルの各要素を、対応するアンテナを介して送信する。
【００３９】
受信局は、送信局が送信し、チャネルを経て到来した信号を、複数のアンテナで受信する。なお、このときの受信信号ベクトルｙは、
ｙ＝ＨＵｘ＋ｚ
のように表される。
【００４０】
ここで、受信局は、フィードバックしたエルミート行列Ｂを、送信側と同様に分解してユニタリ行列Ｕを取得する。このユニタリ行列の取得は、信号の受信に先立って行われてもよいし、信号の受信と同時または受信後に行われてもよい。なお、受信局と送信局とは、同じ分解手法を用いるのであれば、どのような分解手法を用いてもよい。すなわち、送信局が固有値分解を実行する場合は、受信局でも固有値分解を実行する。また、送信局がユニタリ行列Ｕ並びにＶ（Ｕ≠Ｖ）及び対角行列Λの行列積として、Ｂ＝ＵΛＶH、Ｂ＝ＵΛ、Ｂ＝ΛＶHのいずれかのように分解する場合は、受信局も同様の分解を実行する。
【００４１】
そして、送信局と受信局とで固有値分解をする場合は、受信局は、得られたユニタリ行列Ｕの共役転置行列ＵHを受信信号ベクトルｙの左から乗じる。これにより、受信信号ベクトルｙは、ＵHＢＵ＝ＵHＵΛＵHＵ＝Λであるから、
2014179793.tif 000018
のように変形される。したがって変形後の受信信号ベクトルは、送信シンボルベクトルｘに対角優位行列である変形チャネル行列Ｈeqが乗じられたものと等価となる。このため、この対角優位行列に対して、上述のＱＲ−ＤＦＥを実行することで、ＴＨＰと同様の干渉除去性能を得ることができる。すなわち、この時のフィードバック情報量は、チャネル行列の全要素のおよそ半分であるため、フィードバック量を削減しながら、十分に高い干渉除去性能を得ることが可能となる。
【００４２】
なお、Ｂ＝ＵΛＶHのように分解される場合は、送信局において、送信信号ベクトルＶｘが送信される。このときは、受信局では、受信信号ベクトルｙに対して左からユニタリ行列ＵHを乗じる。なお、Ｕが単位行列である場合は、ＵHｙ＝ｙであるため、受信信号ベクトルの変形は行われない。これにより、受信信号ベクトルｙは、ＵHＢＶ＝ＵHＵΛＶHＶ＝Λであるから、
2014179793.tif 000019
のように変形される。したがって、この場合も、変形後の受信信号ベクトルは、送信シンボルベクトルｘに対角優位行列である変形チャネル行列Ｈeqが乗じられたものと等価となる。このため、この場合も、上述のＱＲ−ＤＦＥを適用することで、ＴＨＰと同様の干渉除去性能を得ることができる。
【００４３】
なお、ＱＲ分解の対象となる変形チャネル行列Ｈeqは、チャネル行列Ｈを用いて事前に算出することができる。すなわち、チャネル行列Ｈをチャネル推定により取得し、チャネル行列Ｈからエルミート成分Ｂと歪エルミート成分Ｃとの少なくともいずれかを取得し、例えば、エルミート行列Ｂを固有値分解することにより、ユニタリ行列Ｕと対角行列Λとを取得することができる。そして、取得したユニタリ行列Ｕと、チャネル行列Ｈとを用いてＵHＨＵを計算することにより、変形チャネル行列Ｈeqを算出することができる。したがって、Ｈeq＝ＱＲとしたときのユニタリ行列Ｑと上三角行列Ｒとを、事前に求めることも可能となる。
【００４４】
したがって、受信局では、チャネル行列の対角優位行列化のためのユニタリ行列Ｕと予め算出したユニタリ行列Ｑとのそれぞれの共役転置行列を乗じたＱHＵHを予め用意しておくことができる。そして、受信信号ベクトルｙにＱHＵHを乗じることで、送信シンボルベクトルｘに上三角行列Ｒを乗じたベクトルを得ることができる。
【００４５】
なお、上述の説明では、チャネル行列の対角優位行列化の後に、ＱＲ分解を用いて送信されたシンボルを推定するとしたが、これに限られない。例えば、対角優位行列化後のチャネル行列の対角成分が、当該行列の他の要素の大きさの和より十分に大きい場合は、ＱＲ分解をせずに、対角優位行列化の後のベクトルＨeqｘ＋ｚをそのまま復調してもよい。これは、対角成分が他の要素より十分に大きい場合は、干渉を雑音として扱っても復調性能に大きな問題は生じないからである。なお、対角優位行列化後の行列Ｈeqを用いて、送信シンボルの推定において、ＱＲ分解をするか否かが判定されてもよい。
【００４６】
以上を模式的な図で表すと、図３のようになる。なお、図示はしていないが、送信局と受信局とは共に複数（Ｎ本）の送信アンテナ及び受信アンテナを有しているものとする。本実施形態では、フィードバックでは、チャネル行列Ｈのエルミート成分Ｂ（又は歪エルミート成分Ｃ）の上三角成分または下三角成分のみがフィードバックされる。送信局は、受信したフィードバック情報からエルミート成分Ｂ（又は歪エルミート成分Ｃ）を復元して、復元した行列を固有値分解等でユニタリ行列と対角行列とに分解する。そして、対角成分の右から乗じられるユニタリ行列（ＵH）の共役転置行列（Ｕ）を送信シンボルベクトルｘに乗じたＵｘを送信する。
【００４７】
受信局においても同様に、チャネル行列Ｈのエルミート成分Ｂを固有値分解等で分解し、その分解の結果得られるユニタリ行列Ｕ、対角行列Λ及びチャネル行列Ｈの歪エルミート成分Ｃを用いて、変形チャネル行列Ｈeqを算出する。そして、その変形チャネル行列ＨeqをＱＲ分解し、ユニタリ行列Ｑと上三角行列Ｒとを算出する。信号を受信すると、受信信号ベクトルｙに算出したユニタリ行列Ｕ及びＱを乗じ、ベクトルＱHＵHｙ＝Ｒｘ＋ｚを得る。その後、この得られたベクトルＲｘ＋ｚに判定帰還型等化を適用することにより、送信シンボルベクトルｘの要素を逐次的に得ることができる。
【００４８】
なお、本手法によれば、フィードバック量の削減と、ＴＨＰと同等の干渉除去性能に加え、ＴＨＰと比較して、チャネル推定誤差が生じた場合の耐性が向上するという利点がある。これは、変形チャネル行列が正規かつ対角優位行列であるため、分解等の線形処理における誤差に対する耐性が高いからである。また、送信側においては、チャネル行列のＬＱ分解より比較的計算量の少ない、エルミート行列の固有値分解を行うため、ＴＨＰと比べて演算量の負担が少ないという利点もある。
【００４９】
（動作例）
以下、シミュレーションによる動作例を示す。なお、以下の例では、チャネル行列の歪エルミート成分Ｃの上三角成分がフィードバックされる（固有値分解される）場合の例について説明する。
【００５０】
チャネル行列Ｈが、
2014179793.tif 000020
で与えられるものとする。この行列は、対角優位行列ではないことは明らかである。例えば、第３行に着目すると、対角成分の大きさは、０．００４４８９である。一方、３行２列成分に着目すると、その大きさは０．５２７８８１７である。したがって、第３行の他の要素を見るまでもなく、第３行は対角成分の大きさが、その他の成分の大きさの和より小さい。
【００５１】
このとき、チャネル行列Ｈの歪エルミート成分Ｃは、
2014179793.tif 000021
となる。受信局は、歪エルミート行列Ｃの上三角成分のみ、すなわち、
2014179793.tif 000022
をフィードバック情報として送信局へ送信する。
【００５２】
送信局は、歪エルミート行列Ｃを再現し、再現した歪エルミート行列Ｃを固有値分解することにより、ユニタリ行列Ｕと対角行列Λとを算出する。このとき、ＵとΛは
2014179793.tif 000023
となる。この例では、歪エルミート行列Ｃを分解しているため、Λは純虚数を構成要素とする対角行列となる。
【００５３】
ここで、送信シンボルベクトルｘをｘ＝（３．０＋３．０ｉ  １．０−１．０ｉ  ３．０−３．０ｉ  −１．０＋３．０ｉ）Tとする。ここで、Ｔは転置を表す。したがって、送信信号ベクトルは、Ｕｘ＝（３．８１３２−１．０４２１ｉ  −０．２８５７＋０．５５１３ｉ  １．６７９６＋３．８５７５ｉ  ３．６２７９＋１．０６０５ｉ）Tとなる。
【００５４】
送信局は、信号を受信し、受信信号ベクトルｙ＝ＨＵｘ＋ｚを得る。ここで、ｚ＝（−０．０１７２＋０．０２１３ｉ  −０．０５５０＋０．００８２ｉ  ０．０６３６−０．００５４ｉ  ０．０２７７＋０．０７５３ｉ）Tであるとする。このとき、受信信号ベクトルｙはｙ＝（１．０２６８＋３．７０００ｉ  −１．６２５８＋３．４４７８ｉ  ２．３１９６＋４．８７３９ｉ  ２．１０３９＋３．４９５１ｉ）Tとなる。
【００５５】
送信局においても、上述の歪エルミート行列Ｃから、ユニタリ行列Ｕと対角行列Λとを計算する。そして、ユニタリ行列Ｕの共役転置行列ＵHを受信信号ベクトルｙの左から乗じる。このとき、ＵHｙ＝（−０．４２４０＋８．１０００ｉ  １．７４７４＋０．２１７６ｉ  １．５５５２−１．３８０１ｉ  ０．６６４０＋１．２５９１ｉ）となる。ユニタリ行列Ｕの共役転置行列ＵHが左から乗じられることにより、上述の通り、送信シンボルベクトルｘに変形チャネル行列Ｈeqを左から乗じたものと雑音を加算したものと等しくなる。このとき、変形チャネル行列Ｈeqは、
2014179793.tif 000024
となる。本式から分かるように、変形チャネル行列Ｈeqは、対角優位行列となっている。したがって、この変形チャネル行列Ｈeqに基づいて、ＱＲ−ＤＦＥを適用することにより、最適又はほぼ最適な干渉除去性能を得ることができる。
【００５６】
ここで、実際にＱＲ分解をした場合について説明する。変形チャネル行列ＨeqをＱＲ分解すると、ユニタリ行列Ｑと上三角行列Ｒを
2014179793.tif 000025
のように得ることができる。
【００５７】
続いて、受信局は、ＵHｙに左からＱHを乗じて、
2014179793.tif 000026
を得る。このとき、ｗは、受信信号ベクトルｙに含まれる雑音ベクトルｚに、ＱHＵHｙを左から乗じたベクトルをｚ’とした場合に、
2014179793.tif 000027
と表現できる。したがって、
2014179793.tif 000028
のようにして、逐次的に送信シンボルベクトルの要素の推定値ｘ’を得ることが可能となる。
【００５８】
以上、本実施形態に係る通信手法について説明した。これにより、少ないフィードバック量で、チャネル行列を対角優位行列化することができ、その結果、ＱＲ−ＤＦＥを用いて最適又はほぼ最適な干渉除去性能を得ることが可能となる。
【００５９】
なお、上述の各処理は、専用のハードウェアにより実現してもよいし、当該計算等を実現するプログラムをＣＰＵ等のプロセッサを含むコンピュータに実行させることによりソフトウェア的に実現してもよい。
【００６０】
また、基地局や携帯電話などの無線通信装置は、上述の送信局と受信局とのいずれかを含んでもよいし、両方を含んでもよい。すなわち、上述の処理を行う送信装置と受信装置との少なくともいずれかが、無線通信装置に含まれることにより、当該無線通信装置が本発明の技術範囲に属することとなる。
【図１】
2014179793.tif 000029
【図２】
2014179793.tif 000030
【図３】
2014179793.tif 000031