(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信アンテナを含む送信側の無線通信装置との間で通信を行なう受信側の無線通信装置であって、
複数の受信アンテナと、
前記複数の送信アンテナの中から送信アンテナを選択し、前記複数の送信アンテナそれぞれを示すアンテナインデックスを含む集合を生成し、生成された前記集合中のアンテナインデックスを、選択された前記送信アンテナを示すアンテナインデックスから順に並び替え、前記複数の受信アンテナの数と同数の行と前記複数の送信アンテナの数と同数の列とから構成され、選択された前記送信アンテナに対応する列が先頭に配置されたチャネル行列と、選択された前記送信アンテナに対応する前記列から構成される選択チャネル行列とを生成し、生成された前記選択チャネル行列の逆行列と前記チャネル行列とを乗算して、前記複数の受信アンテナの数と同数の行から構成される単位行列と前記単位行列を除いたサブマトリクスとを含む評価行列を生成し、前記評価行列中の要素の値の大きさに従って前記集合中のアンテナインデックスを並び替え、並び替えられた前記集合のアンテナインデックスに従って使用アンテナを選択する、アンテナ選択処理部と、
前記アンテナ選択処理部により選択された前記使用アンテナを示すアンテナインデックスを前記送信側の無線通信装置に送信する送信部と
を含み、
前記アンテナ選択処理部は、
前記評価行列の要素の中で絶対値が１よりも大きい最大の値を有する要素を検索し、
検索された前記要素に対する行番号および列番号を取得し、
取得された前記列番号に対応する前記評価行列の列の要素と、取得された前記行番号と同一番号に対応する前記評価行列の列の要素とを交換して前記評価行列を更新し、
取得された前記列番号に対応する前記集合中のアンテナインデックスと取得された前記行番号に対応する前記集合中のアンテナインデックスとを交換し、
更新された前記評価行列の各要素の絶対値が１以下になるまで前記検索処理に戻る
処理を行い、
前記更新処理では、更新前の前記評価行列をＱｎ、更新後の前記評価行列をＱｎ＋１とすると、次の式（１）に基づいて前記評価行列を更新し、
【数４５】
0005873735.tif 000046
式（１）において、ｅｉは、単位行列のｉ列目を表し、ｅｊは、単位行列のｊ列目を表し、記号［ ］Tは、転置を意味し、記号［ ］−１は逆行列を意味し、行列をＡとすると、記号［Ａ］ｉｊは、行列Ａのｉ行目でｊ行目の要素を指し、Ａｉ＊は、行列Ａのｉ行を指し、Ａ＊ｊは、行列Ａのｊ列を指す
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
複数の送信アンテナを含む送信側の無線通信装置との間で通信を行なう受信側の無線通信装置であって、
複数の受信アンテナと、
前記複数の送信アンテナの中から送信アンテナを選択し、前記複数の送信アンテナそれぞれを示すアンテナインデックスを含む集合を生成し、生成された前記集合中のアンテナインデックスを、選択された前記送信アンテナを示すアンテナインデックスから順に並び替え、前記複数の受信アンテナの数と同数の行と前記複数の送信アンテナの数と同数の列とから構成され、選択された前記送信アンテナに対応する列が先頭に配置されたチャネル行列と、選択された前記送信アンテナに対応する前記列から構成される選択チャネル行列とを生成し、生成された前記選択チャネル行列の逆行列と前記チャネル行列とを乗算して、前記複数の受信アンテナの数と同数の行から構成される単位行列と前記単位行列を除いたサブマトリクスとを含む評価行列を生成し、前記評価行列中の要素の値の大きさに従って前記集合中のアンテナインデックスを並び替え、並び替えられた前記集合のアンテナインデックスに従って使用アンテナを選択する、アンテナ選択処理部と、
前記アンテナ選択処理部により選択された前記使用アンテナを示すアンテナインデックスを前記送信側の無線通信装置に送信する送信部と
を含み、
前記アンテナ選択処理部は、
前記サブマトリクスの要素の中で絶対値が１よりも大きい最大の値を有する要素を検索し、
検索された前記要素に対する行番号および列番号を取得し、
取得された前記列番号に対応する前記評価行列の列の要素と、取得された前記行番号と同一番号に対応する前記評価行列の列の要素とを交換して前記サブマトリクスを更新し、
取得された前記列番号に対応する前記集合中のアンテナインデックスと取得された前記行番号に対応する前記集合中のアンテナインデックスとを交換し、
更新された前記サブマトリクスの各要素の絶対値が１以下になるまで前記検索処理に戻る
処理を行い、
前記更新処理では、更新前の前記サブマトリクスをＢｎ、更新後の前記サブマトリクスをＢｎ＋１とすると、次の式（２）に基づいて前記サブマトリクスを更新し、
【数４６】
0005873735.tif 000047
式（２）において、ｉ０およびｊ０は、サブマトリクスＢのｉ０行目およびｊ０行目をそれぞれ指し、ｅｉ0は、単位行列のｉ０列目を表し、ｅｊ0は、単位行列のｊ０列目を表し、記号［ ］Tは、転置を意味し、記号［ ］−１は逆行列を意味し、行列をＡとすると、記号［Ａ］ｉ0,ｊ0は、行列Ａのｉ０行目でｊ０行目の要素を指し、Ａｉ0＊は、行列Ａのｉ０行を指し、Ａ＊ｊ0は、行列Ａのｊ０列を指す
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項３】
前記複数の送信アンテナの中から電力値が大きい送信アンテナを選択することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記複数の送信アンテナの電力値は、前記複数の受信アンテナについての平均信号対雑音比が大きい場合の値であることを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の無線通信装置、及び、前記無線通信装置と通信を行なう送信側の無線通信装置を含む無線通信システムであって、前記送信側の無線通信装置は、
複数の送信アンテナと、
前記送信部から送信された前記アンテナインデックスを受信する受信部と、
前記複数の送信アンテナの中から前記受信部により受信された前記アンテナインデックスに対応するアンテナを前記通信に使用するアンテナとして選択するように制御するアンテナ選択制御部とを含むことを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
複数の送信アンテナを含む送信側の無線通信装置との間で通信を行なう、複数の受信アンテナを含む受信側の無線通信装置が行なう無線通信方法であって、
アンテナ選択処理部は、
前記複数の送信アンテナの中から送信アンテナを選択し、
前記複数の送信アンテナそれぞれを示すアンテナインデックスを含む集合を生成し、生成された前記集合中のアンテナインデックスを、選択された前記送信アンテナを示すアンテナインデックスから順に並び替え、
前記複数の受信アンテナの数と同数の行と前記複数の送信アンテナの数と同数の列とから構成され、選択された前記送信アンテナに対応する列が先頭に配置されたチャネル行列と、選択された前記送信アンテナに対応する前記列から構成される選択チャネル行列とを生成し、
生成された前記選択チャネル行列の逆行列と前記チャネル行列とを乗算して、前記複数の受信アンテナの数と同数の行から構成される単位行列と前記単位行列を除いたサブマトリクスとを含む評価行列を生成し、
前記評価行列中の要素の値の大きさに従って前記集合中のアンテナインデックスを並び替え、並び替えられた前記集合のアンテナインデックスに従って使用アンテナを選択し、
送信部は、前記アンテナ選択処理部により選択された前記使用アンテナを示すアンテナインデックスを前記送信側の無線通信装置に送信し、
前記アンテナ選択処理部は、
前記評価行列の要素の中で絶対値が１よりも大きい最大の値を有する要素を検索し、
検索された前記要素に対する行番号および列番号を取得し、
取得された前記列番号に対応する前記評価行列の列の要素と、取得された前記行番号と同一番号に対応する前記評価行列の列の要素とを交換して前記評価行列を更新し、
取得された前記列番号に対応する前記集合中のアンテナインデックスと取得された前記行番号に対応する前記集合中のアンテナインデックスとを交換し、
更新された前記評価行列の各要素の絶対値が１以下になるまで前記検索処理に戻る
処理を行い、
前記更新処理では、更新前の前記評価行列をＱｎ、更新後の前記評価行列をＱｎ＋１とすると、次の式（３）に基づいて前記評価行列を更新し、
【数４７】
0005873735.tif 000048
式（３）において、ｅｉは、単位行列のｉ列目を表し、ｅｊは、単位行列のｊ列目を表し、記号［ ］Tは、転置を意味し、記号［ ］−１は逆行列を意味し、行列をＡとすると、記号［Ａ］ｉｊは、行列Ａのｉ行目でｊ行目の要素を指し、Ａｉ＊は、行列Ａのｉ行を指し、Ａ＊ｊは、行列Ａのｊ列を指す
ことを特徴とする、無線通信方法。
【請求項７】
複数の送信アンテナを含む送信側の無線通信装置との間で通信を行なう、複数の受信アンテナを含む受信側の無線通信装置が行なう無線通信方法であって、
アンテナ選択処理部は、
前記複数の送信アンテナの中から送信アンテナを選択し、
前記複数の送信アンテナそれぞれを示すアンテナインデックスを含む集合を生成し、生成された前記集合中のアンテナインデックスを、選択された前記送信アンテナを示すアンテナインデックスから順に並び替え、
前記複数の受信アンテナの数と同数の行と前記複数の送信アンテナの数と同数の列とから構成され、選択された前記送信アンテナに対応する列が先頭に配置されたチャネル行列と、選択された前記送信アンテナに対応する前記列から構成される選択チャネル行列とを生成し、
生成された前記選択チャネル行列の逆行列と前記チャネル行列とを乗算して、前記複数の受信アンテナの数と同数の行から構成される単位行列と前記単位行列を除いたサブマトリクスとを含む評価行列を生成し、
前記評価行列中の要素の値の大きさに従って前記集合中のアンテナインデックスを並び替え、並び替えられた前記集合のアンテナインデックスに従って使用アンテナを選択し、
送信部は、前記アンテナ選択処理部により選択された前記使用アンテナを示すアンテナインデックスを前記送信側の無線通信装置に送信し、
前記アンテナ選択処理部は、
前記サブマトリクスの要素の中で絶対値が１よりも大きい最大の値を有する要素を検索し、
検索された前記要素に対する行番号および列番号を取得し、
取得された前記列番号に対応する前記評価行列の列の要素と、取得された前記行番号と同一番号に対応する前記評価行列の列の要素とを交換して前記サブマトリクスを更新し、
取得された前記列番号に対応する前記集合中のアンテナインデックスと取得された前記行番号に対応する前記集合中のアンテナインデックスとを交換し、
更新された前記サブマトリクスの各要素の絶対値が１以下になるまで前記検索処理に戻る
処理を行い、
前記更新処理では、更新前の前記サブマトリクスをＢｎ、更新後の前記サブマトリクスをＢｎ＋１とすると、次の式（４）に基づいて前記サブマトリクスを更新し、
【数４８】
0005873735.tif 000049
式（４）において、ｉ０およびｊ０は、サブマトリクスＢのｉ０行目およびｊ０行目をそれぞれ指し、ｅｉ0は、単位行列のｉ０列目を表し、ｅｊ0は、単位行列のｊ０列目を表し、記号［ ］Tは、転置を意味し、記号［ ］−１は逆行列を意味し、行列をＡとすると、記号［Ａ］ｉ0,ｊ0は、行列Ａのｉ０行目でｊ０行目の要素を指し、Ａｉ0＊は、行列Ａのｉ０行を指し、Ａ＊ｊ0は、行列Ａのｊ０列を指す
ことを特徴とする、無線通信方法。
【請求項８】
複数の受信アンテナをそれぞれ含む複数の受信側の無線通信装置との間で通信を行なう送信側の無線通信装置であって、
前記複数の受信アンテナの中から受信アンテナを選択し、前記複数の受信アンテナそれぞれを示すアンテナインデックスを含む集合を生成し、生成された前記集合中のアンテナインデックスを、選択された前記受信アンテナを示すアンテナインデックスから順に並び替え、前記複数の送信アンテナの数と同数の行と前記複数の受信アンテナの数と同数の列とから構成され、選択された前記受信アンテナに対応する列が先頭に配置されたチャネル行列と、選択された前記受信アンテナに対応する前記列から構成される選択チャネル行列とを生成し、生成された前記選択チャネル行列の逆行列と前記チャネル行列とを乗算して、前記複数の送信アンテナの数と同数の行から構成される単位行列と前記単位行列を除いたサブマトリクスとを含む評価行列を生成し、前記評価行列中の要素の値の大きさに従って前記集合中のアンテナインデックスを並び替え、並び替えられた前記集合のアンテナインデックスに従って使用アンテナを選択する、アンテナ選択処理部と、
前記アンテナ選択処理部により選択された前記使用アンテナを示すアンテナインデックスを前記受信側の無線通信装置に送信する送信部と
を含み、
前記アンテナ選択処理部は、
前記評価行列の要素の中で絶対値が１よりも大きい最大の値を有する要素を検索し、
検索された前記要素に対する行番号および列番号を取得し、
取得された前記列番号に対応する前記評価行列の列の要素と、取得された前記行番号と同一番号に対応する前記評価行列の列の要素とを交換して前記評価行列を更新し、
取得された前記列番号に対応する前記集合中のアンテナインデックスと取得された前記行番号に対応する前記集合中のアンテナインデックスとを交換し、
更新された前記評価行列の各要素の絶対値が１以下になるまで前記検索処理に戻る
処理を行い、
前記更新処理では、更新前の前記評価行列をＱｎ、更新後の前記評価行列をＱｎ＋１とすると、次の式（５）に基づいて前記評価行列を更新し、
【数４９】
0005873735.tif 000050
式（５）において、ｅｉは、単位行列のｉ列目を表し、ｅｊは、単位行列のｊ列目を表し、記号［ ］Tは、転置を意味し、記号［ ］−１は逆行列を意味し、行列をＡとすると、記号［Ａ］ｉｊは、行列Ａのｉ行目でｊ行目の要素を指し、Ａｉ＊は、行列Ａのｉ行を指し、Ａ＊ｊは、行列Ａのｊ列を指す
ことを特徴とする、無線通信装置。
【請求項９】
複数の受信アンテナをそれぞれ含む複数の受信側の無線通信装置との間で通信を行なう送信側の無線通信装置であって、
前記複数の受信アンテナの中から受信アンテナを選択し、前記複数の受信アンテナそれぞれを示すアンテナインデックスを含む集合を生成し、生成された前記集合中のアンテナインデックスを、選択された前記受信アンテナを示すアンテナインデックスから順に並び替え、前記複数の送信アンテナの数と同数の行と前記複数の受信アンテナの数と同数の列とから構成され、選択された前記受信アンテナに対応する列が先頭に配置されたチャネル行列と、選択された前記受信アンテナに対応する前記列から構成される選択チャネル行列とを生成し、生成された前記選択チャネル行列の逆行列と前記チャネル行列とを乗算して、前記複数の送信アンテナの数と同数の行から構成される単位行列と前記単位行列を除いたサブマトリクスとを含む評価行列を生成し、前記評価行列中の要素の値の大きさに従って前記集合中のアンテナインデックスを並び替え、並び替えられた前記集合のアンテナインデックスに従って使用アンテナを選択する、アンテナ選択処理部と、
前記アンテナ選択処理部により選択された前記使用アンテナを示すアンテナインデックスを前記受信側の無線通信装置に送信する送信部と
を含み、
前記アンテナ選択処理部は、
前記サブマトリクスの要素の中で絶対値が１よりも大きい最大の値を有する要素を検索し、
検索された前記要素に対する行番号および列番号を取得し、
取得された前記列番号に対応する前記評価行列の列の要素と、取得された前記行番号と同一番号に対応する前記評価行列の列の要素とを交換して前記サブマトリクスを更新し、
取得された前記列番号に対応する前記集合中のアンテナインデックスと取得された前記行番号に対応する前記集合中のアンテナインデックスとを交換し、
更新された前記サブマトリクスの各要素の絶対値が１以下になるまで前記検索処理に戻る
処理を行い、
前記更新処理では、更新前の前記サブマトリクスをＢｎ、更新後の前記サブマトリクスをＢｎ＋１とすると、次の式（６）に基づいて前記サブマトリクスを更新し、
【数５０】
0005873735.tif 000051
式（６）において、ｉ０およびｊ０は、サブマトリクスＢのｉ０行目およびｊ０行目をそれぞれ指し、ｅｉ0は、単位行列のｉ０列目を表し、ｅｊ0は、単位行列のｊ０列目を表し、記号［ ］Tは、転置を意味し、記号［ ］−１は逆行列を意味し、行列をＡとすると、記号［Ａ］ｉ0,ｊ0は、行列Ａのｉ０行目でｊ０行目の要素を指し、Ａｉ0＊は、行列Ａのｉ０行を指し、Ａ＊ｊ0は、行列Ａのｊ０列を指す
ことを特徴とする、無線通信装置。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の無線通信装置、及び、前記無線通信装置と通信を行なう受信側の無線通信装置を含む無線通信システムであって、前記受信側の無線通信装置は、
複数の受信アンテナと、
前記送信部から送信された前記アンテナインデックスを受信する受信部と、
前記複数の受信アンテナの中から前記受信部により受信された前記アンテナインデックスに対応するアンテナを前記通信に使用するアンテナとして選択するように制御するアンテナ選択制御部とを含むことを特徴とする無線通信システム。
【請求項１１】
複数の受信アンテナをそれぞれ含む複数の受信側の無線通信装置との間で通信を行なう、複数の送信アンテナを含む送信側の無線通信装置が行なう無線通信方法であって、
アンテナ選択処理部は、
前記複数の受信アンテナの中から受信アンテナを選択し、
前記複数の受信アンテナそれぞれを示すアンテナインデックスを含む集合を生成し、生成された前記集合中のアンテナインデックスを、選択された前記受信アンテナを示すアンテナインデックスから順に並び替え、
前記複数の送信アンテナの数と同数の行と前記複数の受信アンテナの数と同数の列とから構成され、選択された前記受信アンテナに対応する列が先頭に配置されたチャネル行列と、選択された前記受信アンテナに対応する前記列から構成される選択チャネル行列とを生成し、
生成された前記選択チャネル行列の逆行列と前記チャネル行列とを乗算して、前記複数の送信アンテナの数と同数の行から構成される単位行列と前記単位行列を除いたサブマトリクスとを含む評価行列を生成し、
前記評価行列中の要素の値の大きさに従って前記集合中のアンテナインデックスを並び替え、並び替えられた前記集合のアンテナインデックスに従って使用アンテナを選択し、
送信部は、前記アンテナ選択処理部により選択された前記使用アンテナを示すアンテナインデックスを前記複数の受信側の無線通信装置に送信し、
前記アンテナ選択処理部は、
前記評価行列の要素の中で絶対値が１よりも大きい最大の値を有する要素を検索し、
検索された前記要素に対する行番号および列番号を取得し、
取得された前記列番号に対応する前記評価行列の列の要素と、取得された前記行番号と同一番号に対応する前記評価行列の列の要素とを交換して前記評価行列を更新し、
取得された前記列番号に対応する前記集合中のアンテナインデックスと取得された前記行番号に対応する前記集合中のアンテナインデックスとを交換し、
更新された前記評価行列の各要素の絶対値が１以下になるまで前記検索処理に戻る
処理を行い、
前記更新処理では、更新前の前記評価行列をＱｎ、更新後の前記評価行列をＱｎ＋１とすると、次の式（７）に基づいて前記評価行列を更新し、
【数５１】
0005873735.tif 000052
式（７）において、ｅｉは、単位行列のｉ列目を表し、ｅｊは、単位行列のｊ列目を表し、記号［ ］Tは、転置を意味し、記号［ ］−１は逆行列を意味し、行列をＡとすると、記号［Ａ］ｉｊは、行列Ａのｉ行目でｊ行目の要素を指し、Ａｉ＊は、行列Ａのｉ行を指し、Ａ＊ｊは、行列Ａのｊ列を指す
ことを特徴とする、無線通信方法。
【請求項１２】
複数の受信アンテナをそれぞれ含む複数の受信側の無線通信装置との間で通信を行なう、複数の送信アンテナを含む送信側の無線通信装置が行なう無線通信方法であって、
アンテナ選択処理部は、
前記複数の受信アンテナの中から受信アンテナを選択し、
前記複数の受信アンテナそれぞれを示すアンテナインデックスを含む集合を生成し、生成された前記集合中のアンテナインデックスを、選択された前記受信アンテナを示すアンテナインデックスから順に並び替え、
前記複数の送信アンテナの数と同数の行と前記複数の受信アンテナの数と同数の列とから構成され、選択された前記受信アンテナに対応する列が先頭に配置されたチャネル行列と、選択された前記受信アンテナに対応する前記列から構成される選択チャネル行列とを生成し、
生成された前記選択チャネル行列の逆行列と前記チャネル行列とを乗算して、前記複数の送信アンテナの数と同数の行から構成される単位行列と前記単位行列を除いたサブマトリクスとを含む評価行列を生成し、
前記評価行列中の要素の値の大きさに従って前記集合中のアンテナインデックスを並び替え、並び替えられた前記集合のアンテナインデックスに従って使用アンテナを選択し、
送信部は、前記アンテナ選択処理部により選択された前記使用アンテナを示すアンテナインデックスを前記複数の受信側の無線通信装置に送信し、
前記アンテナ選択処理部は、
前記サブマトリクスの要素の中で絶対値が１よりも大きい最大の値を有する要素を検索し、
検索された前記要素に対する行番号および列番号を取得し、
取得された前記列番号に対応する前記評価行列の列の要素と、取得された前記行番号と同一番号に対応する前記評価行列の列の要素とを交換して前記サブマトリクスを更新し、
取得された前記列番号に対応する前記集合中のアンテナインデックスと取得された前記行番号に対応する前記集合中のアンテナインデックスとを交換し、
更新された前記サブマトリクスの各要素の絶対値が１以下になるまで前記検索処理に戻る
処理を行い、
前記更新処理では、更新前の前記サブマトリクスをＢｎ、更新後の前記サブマトリクスをＢｎ＋１とすると、次の式（８）に基づいて前記サブマトリクスを更新し、
【数５２】
0005873735.tif 000053
式（８）において、ｉ０およびｊ０は、サブマトリクスＢのｉ０行目およびｊ０行目をそれぞれ指し、ｅｉ0は、単位行列のｉ０列目を表し、ｅｊ0は、単位行列のｊ０列目を表し、記号［ ］Tは、転置を意味し、記号［ ］−１は逆行列を意味し、行列をＡとすると、記号［Ａ］ｉ0,ｊ0は、行列Ａのｉ０行目でｊ０行目の要素を指し、Ａｉ0＊は、行列Ａのｉ０行を指し、Ａ＊ｊ0は、行列Ａのｊ０列を指す
ことを特徴とする、無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多入力多出力（Multiple Input Multiple Output、ＭＩＭＯ）通信技術を用いた無線通信装置、無線通信システム、および無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信の分野では、伝送速度の高速化、通信容量の大容量化、および受信品質の改善等の通信性能の向上を図るため、ＭＩＭＯ通信技術が提案されている。
ＭＩＭＯ通信技術では、送信側の無線通信装置および受信側の無線通信装置の双方に複数のアンテナが備えられる。送信側の無線通信装置は、送信データを複数のデータストリームに分割し、分割された複数のデータストリームを複数のアンテナを用いて同一周波数帯域で同時に送信する。一方、受信側の無線通信装置は、送信側の無線通信装置から送信された複数のデータストリームが伝播路上で混ざり合った信号を複数のアンテナにより受信する。受信側の無線通信装置は、通信路（チャネル）の状態を表すチャネル行列を用いて、複数のアンテナそれぞれによって受信された信号から、送信側の無線通信装置から送信された複数のデータストリームを個々に分離して、送信データを復元する。
【０００３】
ＭＩＭＯ技術を用いた無線通信システムでは、データの送受信に使用されるアンテナの数を増やすことによってチャネル数を増やせば、通信性能をより向上させることができる。そこで、無線通信装置に設置するアンテナの数を増やすことが考えられる。
【０００４】
しかしながら、使用アンテナ数を増やすと、アンテナに接続される増幅器等の回路も増えるため、無線通信装置の消費電力も増加する。また、受信側の無線通信装置では、複数のアンテナにより受信された信号から複数のデータストリームを個々に分離するための計算処理が複雑になり、システム全体の複雑度も増加する。
【０００５】
そこで、使用アンテナ数の増加に伴う上述の問題を解決するために、無線通信装置に設置された複数のアンテナの中から通信に使用するアンテナを選択する技術が提案されている。
【０００６】
なお、ＭＩＭＯ無線技術を用いた無線通信システムに関して、次のような従来技術がある。すなわち、送信用の符号化空間データストリームは、空間拡散マトリックスを用いて複数の送信チェーンに配信される。また、空間拡散マトリックスは、トランスミッタのアンテナ選択の計算に利用される。レシーバは、送信アンテナ選択、レシーバアンテナ選択、および結合送受信アンテナ選択の計算を行なうための空間拡散マトリックスを知っており、これを利用することができる。空間データストリームの数は、トランスミッタとレシーバとの間の送信チェーンまたは受信チェーンの数より少なく、送信チェーンまたは受信チェーンの数は、対応する送信アンテナまたは受信アンテナより少ない。
【０００７】
また、次のような従来技術がある。なお、以下の記載では、次のような従来技術のアンテナ選択方法を第１の従来例と便宜的に呼ぶ。すなわち、無線通信装置に設置されたＮ個（Ｎは２以上の整数）のアンテナの中からＬ個（Ｌは２以上の整数）のアンテナを選択してＭＩＭＯ通信を行なう際に、まず、Ｎ個のアンテナから１番目のアンテナを選択する。そして、選択された１番目のアンテナのチャネル行列Ｈ１の逆行列Ｂ１を算出する。次に、選択された１番目のアンテナと選択されていないＮ−１個のアンテナの内の１個とをそれぞれ組み合わせ、Ｎ−１個のアンテナグループを作る。そして、Ｎ−１個のアンテナグループそれぞれの逆行列Ｂ２をチャネル行列Ｈ１および逆行列Ｂ１を用いて算出する。選択されていないＮ−１個のアンテナの中から所定のアンテナ選択基準に適合する２番目のアンテナを算出されたＮ−１個の逆行列Ｂ２を用いて選択する。所定のアンテナ選択基準としては、信号対干渉雑音比（Signal to Interference Noise Ratio、ＳＩＮＲ）の最小値を最大にするという基準や、最小二乗誤差（Mean Square Error、ＭＳＥ）を最小にするという基準が用いられる。このような処理をＬ個のアンテナが選択されるまで繰り返す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２０１０−５２５６８３号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５９０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述のアンテナ選択技術において、無線通信装置に設置された複数のアンテナの中から通信性能が優れたアンテナを選択するために、次のようなアンテナ選択方法が考えられる。
【００１０】
無線通信装置に設置されたＮ個（Ｎは２以上の整数）のアンテナの中からＬ個（Ｌは２以上の整数）のアンテナを選択する場合、取り得るアンテナの組み合わせは、全部でNＣL個存在する。そこで、NＣL個全てのアンテナの組み合わせを通信に使用するアンテナの候補とし、候補とされたNＣL個のアンテナの組み合わせについて通信性能に関する計算を行う。そして、NＣL個のアンテナの組み合わせの中から、最も優れた通信性能を有するアンテナの組み合わせを通信に使用するアンテナとして選択する。なお、以下の記載では、このようなアンテナ選択方法を第２の従来例と便宜的に呼ぶ。
【００１１】
第２の従来例に従えば、通信性能が最も優れた最適なアンテナの組み合わせを選択し得る。しかしながら、第２の従来例では、無線通信装置に設置されたアンテナの数が多いと、候補とされるアンテナの組み合わせの数も多くなるため、候補とされるアンテナの組み合わせの中から使用アンテナを選択するために必要な計算処理の複雑度が増し、アンテナ選択処理に膨大な処理時間を要する。
【００１２】
そこで、無線通信装置に設置されたアンテナの数が多くても、計算処理の複雑度や処理時間を少なくできるアンテナ選択方法を検討する必要がある。
また、計算処理の複雑度や処理時間を抑制するためにアンテナ選択処理を効率化した結果、選択されたアンテナの組み合わせから得られる通信性能が最適なアンテナの組み合わせから得られる通信性能からかけ離れるならば、通信性能を向上させるために設置アンテナ数を増やした意義そのものを失う。
【００１３】
そこで、最適なアンテナの組み合わせ、または最適なアンテナの組み合わせから得られる通信性能と近似した通信性能が得られるアンテナの組み合わせを、計算処理の複雑度や処理時間を抑制しながら高精度で得られるアンテナ選択方法を検討する必要がある。
【００１４】
本発明の課題は、無線通信装置に設置された複数のアンテナの中から、所定のアンテナ選択基準に適合するアンテナを計算処理の複雑度が小さくかつ高精度で選択できる無線通信装置、無線通信システム、および無線通信方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
一実施形態に従うと、複数の送信アンテナを含む送信側の無線通信装置との間で通信を行なう受信側の無線通信装置は、複数の受信アンテナと、複数の送信アンテナの中から送信アンテナを選択し、複数の送信アンテナそれぞれを示すアンテナインデックスを含む集合を生成し、生成された集合中のアンテナインデックスを、選択された送信アンテナを示すアンテナインデックスから順に並び替え、複数の受信アンテナの数と同数の行と複数の送信アンテナの数と同数の列とから構成され、選択された送信アンテナに対応する列が先頭に配置されたチャネル行列と、選択された送信アンテナに対応する列から構成される選択チャネル行列とを生成し、生成されたチャネル行列の逆行列と選択チャネル行列とを乗算して、複数の受信アンテナの数と同数の行から構成される単位行列と単位行列を除いたサブマトリクスとを含む評価行列を生成し、評価行列中の要素の値の大きさに従って集合中のアンテナインデックスを並び替え、並び替えられた集合のアンテナインデックスに従って使用アンテナを選択するアンテナ選択処理部と、アンテナ選択処理部により選択された使用アンテナを示すアンテナインデックスを送信側の無線通信装置に送信する送信部とを含む。
【００１６】
一実施形態に従うと、前述の無線通信装置と通信を行なう送信側の無線通信装置を含む無線通信システムにおいて、送信側の無線通信装置は、複数の送信アンテナと、送信部から送信されたアンテナインデックスを受信する受信部と、複数の送信アンテナの中から受信部により受信されたアンテナインデックスに対応するアンテナを通信に使用するアンテナとして選択するように制御するアンテナ選択制御部とを含む。
【００１７】
一実施形態に従うと、複数の送信アンテナを含む送信側の無線通信装置との間で通信を行なう、複数の受信アンテナを含む受信側の無線通信装置が行なう無線通信方法において、アンテナ選択処理部は、複数の送信アンテナの中から送信アンテナを選択し、複数の送信アンテナそれぞれを示すアンテナインデックスを含む集合を生成し、生成された集合中のアンテナインデックスを、選択された送信アンテナを示すアンテナインデックスから順に並び替え、複数の受信アンテナの数と同数の行と複数の送信アンテナの数と同数の列とから構成され、選択された送信アンテナに対応する列を先頭から順に配置されたチャネル行列と、選択された送信アンテナに対応する列から構成される選択チャネル行列とを生成し、生成されたチャネル行列と選択チャネル行列とを乗算して、複数の受信アンテナの数と同数の行から構成される単位行列と単位行列を除いたサブマトリクスとを含む評価行列を生成し、評価行列中の要素の値の大きさに従って集合中のアンテナインデックスを並び替え、並び替えられた集合のアンテナインデックスに従って使用アンテナを選択し、送信部は、アンテナ選択処理部により選択された使用アンテナを示すアンテナインデックスを送信側の無線通信装置に送信する。
【００１８】
一実施形態に従うと、複数の受信アンテナをそれぞれ含む複数の受信側の無線通信装置との間で通信を行なう送信側の無線通信装置は、複数の送信アンテナと、複数の受信アンテナの中から受信アンテナを選択し、複数の受信アンテナそれぞれを示すアンテナインデックスを含む集合を生成し、生成された集合中のアンテナインデックスを、選択された受信アンテナを示すアンテナインデックスから順に並び替え、複数の送信アンテナの数と同数の行と複数の受信アンテナの数と同数の列とから構成され、選択された受信アンテナに対応する列が先頭に配置されたチャネル行列と、選択された受信アンテナに対応する列から構成される選択チャネル行列とを生成し、生成されたチャネル行列の逆行列と選択チャネル行列とを乗算して、複数の送信アンテナの数と同数の行から構成される単位行列と単位行列を除いたサブマトリクスとを含む評価行列を生成し、評価行列中の要素の値の大きさに従って集合中のアンテナインデックスを並び替え、並び替えられた集合のアンテナインデックスに従って使用アンテナを選択する、アンテナ選択処理部と、アンテナ選択処理部により選択された使用アンテナを示すアンテナインデックスを受信側の無線通信装置に送信する送信部とを含む。
【００１９】
一実施形態に従うと、前述の無線通信装置と通信を行なう受信側の無線通信装置を含む無線通信システムであって、受信側の無線通信装置は、複数の受信アンテナと、送信部から送信されたアンテナインデックスを受信する受信部と、複数の受信アンテナの中から受信部により受信されたアンテナインデックスに対応するアンテナを通信に使用するアンテナとして選択するように制御するアンテナ選択制御部とを含む。
【００２０】
一実施形態に従うと、複数の受信アンテナをそれぞれ含む複数の受信側の無線通信装置との間で通信を行なう、複数の送信アンテナを含む送信側の無線通信装置が行なう無線通信方法において、アンテナ選択処理部は、複数の送信アンテナの中から受信アンテナを選択し、複数の受信アンテナそれぞれを示すアンテナインデックスを含む集合を生成し、生成された集合中のアンテナインデックスを、選択された受信アンテナを示すアンテナインデックスから順に並び替え、複数の送信アンテナの数と同数の行と複数の受信アンテナの数と同数の列とから構成され、選択された受信アンテナに対応する列が先頭に配置されたチャネル行列と、選択された受信アンテナに対応する列から構成される選択チャネル行列とを生成し、生成されたチャネル行列の逆行列と選択チャネル行列とを乗算して、複数の送信アンテナの数と同数の行から構成される単位行列と、単位行列を除いたサブマトリクスとを含む評価行列を生成し、評価行列中の要素の値の大きさに従って集合中のアンテナインデックスを並び替え、並び替えられた集合のアンテナインデックスに従って使用アンテナを選択し、送信部は、アンテナ選択処理部により選択された使用アンテナを示すアンテナインデックスを複数の受信側の無線通信装置に送信する。
【発明の効果】
【００２１】
実施形態の無線通信装置、無線通信システム、および無線通信方法によれば、設置された複数のアンテナの中から、所定のアンテナ選択基準に適合するアンテナを計算処理の複雑度が小さくかつ高精度で選択できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施形態の無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に従った無線通信システムの処理フローの一例を示す図である。
【図３】実施形態に従ったアンテナ選択処理の第１例の選択処理フロー図である。
【図４】実施形態に従ったアンテナ選択処理の第２例の選択処理フロー図である。
【図５】実施形態に従ったアンテナ選択処理によるチャネル容量特性を示す図である。
【図６】実施形態に従ったアンテナ選択処理による符号誤り率特性を示す図である。
【図７】実施形態のアンテナ選択方法と第１および第２の従来例のアンテナ選択方法の複素数計算量を比較した一覧表である。
【図８】選択チャネル行列の初期値として電力値の大きい送信アンテナを選択した場合に使用アンテナが選択されるまで必要とされる評価行列の更新処理回数の度数分布図である。
【図９】選択チャネル行列の初期値として任意の送信アンテナを選択した場合に使用アンテナが選択されるまで必要とされる評価行列の更新処理回数の度数分布図である。
【図１０】第２の実施形態の無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図１１】第２の実施形態に従った無線通信システムの処理フローの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら、実施形態を詳細に説明する。
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態の無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【００２４】
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、実施形態の無線通信装置の一例である基地局１０および移動局２０を含む。図１には、１個の基地局１０および１個の移動局２０が図示されているが、無線通信システム１に含まれる基地局１０および移動局２０のそれぞれの数は、複数であってよい。
【００２５】
基地局１０は、空間多重変調回路１１、Ｌt個（Ｌtは２以上の整数）の送信Radio Frequency（ＲＦ）部１２−１〜１２−Ｌt、アンテナスイッチ１３、Ｎt個（Ｎtは２以上の整数でＮt＞Ｌt）の送信アンテナ１４−１〜１４−Ｎt、アンテナ選択制御回路１５、およびアップリンク受信部を含む。なお、以下の説明では、送信ＲＦ部１２−１〜１２−Ｌtを区別しない場合は、送信ＲＦ部１２と表記する。また、送信アンテナ１４−１〜１４−Ｎtを区別しない場合は、送信アンテナ１４と表記する。
【００２６】
基地局１０は、移動局２０へデータを送信する無線通信装置、すなわち送信装置として図１には示されているが、移動局２０からのデータを受信する無線通信装置、すなわち受信装置でもあり得る。このため、基地局１０は、図１に示した構成および機能に加えて、移動局２０からのデータを受信するための構成および機能を有し得る。
【００２７】
基地局１０の送信ＲＦ部１２の設置数がＬt個であることは、基地局１０で同時に処理可能な送信データストリーム数がＬt個であることを意味する。基地局１０は、Ｎt個の送信アンテナ１４からＬt個の送信アンテナ１４を選択し、選択されたＬt個の送信アンテナ１４を用いてデータストリームを送信する。
【００２８】
基地局１０の空間多重変調回路１１は、入力された送信データに所定の誤り訂正符号を付加して送信データを符号化し、符号化されたデータ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の一例としては、ターボ符号が挙げられる。また、所定の変調方式の一例としては、Quadrature Phase Shift Keying（ＱＰＳＫ）および１６ Quadrature Amplitude Modulation(ＱＡＭ）等が挙げられる。空間多重変調回路１１は、データチャネルの信号の他に、チャネル推定（チャネル行列の算出）に使用される既知の信号（パイロット信号あるいはプリアンブル信号）、および制御情報を伝送する制御チャネルの信号等の多重処理も行う。
【００２９】
送信ＲＦ部１２は、Ｌ個の送信データストリームに対してディジタル・アナログ変換、および無線周波数（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。
【００３０】
アンテナスイッチ１３は、アンテナ選択制御回路１５による制御に従って、送信に使用されるＬ個の送信アンテナ１４を選択し、選択されたＬ個の送信アンテナ１４と送信ＲＦ部１２との接続を行う。
【００３１】
送信アンテナ１４は、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。なお、基地局１０が移動局２０からのデータを受信する無線通信装置、すなわち受信装置でもある場合、送信アンテナ１４は、移動局２０からのデータを受信する受信アンテナでもあり得る。
【００３２】
アンテナ選択制御回路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を制御することにより、送信ＲＦ部１２と送信アンテナ１４との接続を制御する。
【００３３】
アップリンク受信部１６は、基地局１０と移動局２０との間に設けられるアップリンクのチャネルの１つであるフィードバックチャネル３０を介して、アップリンク送信部２５から送信されるデータを受信する。アップリンク送信部２５から送信されるデータの一例としては、アンテナインデックスが挙げられる。
【００３４】
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、Ｌr個（Ｌrは２以上の整数でＬr≦Ｎr）の受信ＲＦ部２２−１〜２２−Ｌr、ＭＩＭＯ信号処理回路２３、アンテナ選択処理部２４、およびアップリンク送信部２５を含む。なお、以下の説明では、受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎrを区別しない場合は、受信アンテナ２１と表記する。また、受信ＲＦ部２２−１〜２２−Ｌrを区別しない場合は、受信ＲＦ部２２と表記する。
【００３５】
移動局２０は、基地局１０からのデータを受信する無線通信装置、すなわち受信装置として図１には示されているが、基地局１０へデータを送信する無線通信装置、すなわち送信装置でもあり得る。このため、移動局２０は、図１に示した構成および機能に加えて、基地局１０へデータを送信するための構成および機能を有し得る。
【００３６】
移動局２０の受信ＲＦ部２２の設置数がＬr個であることは、移動局２０で同時に処理可能な受信データストリーム数がＬr個であることを意味する。
以下では、実施形態の一例として、受信アンテナ２１の個数Ｎrは、送信データストリーム数Ｌrと同じとし、移動局２０は、Ｎｒ個全ての受信アンテナ２１を使用してデータストームを受信するものとして説明する。また、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とは同じデータストリーム数Ｌであるとして説明する。なお、これらの仮定は、実施形態の一例の説明の便宜のためであり、実施形態がこれらの仮定に限定されることを意味するものではないことに留意すべきである。
【００３７】
受信アンテナ２１は、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。なお、移動局２０が基地局１０へデータを送信する無線通信装置、すなわち送信装置でもある場合、受信アンテナ２１は、基地局１０へデータを送信する送信アンテナでもあり得る。
【００３８】
受信ＲＦ部２２は、受信アンテナ２１により受信されたＲＦ信号に対して、ベースバンド周波数への周波数変換（ダウンコンバート）およびアナログ・デジタル変換等を含む所要の無線受信処理を行う。
【００３９】
ＭＩＭＯ信号処理回路２３は、受信ＲＦ部２２により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、復調および復号を行い、受信データを出力する。ＭＩＭＯ信号処理回路２３が行う分離処理は、チャネル行列の逆行列を用いて、ゼロフォーシング（Zero Forcing、ＺＦ）線形デコードによって行なう。また、最小二乗誤差法（Minimum Mean Square Error、ＭＭＳＥ）デコードによって行ってもよい。
【００４０】
チャネル行列は、送信アンテナ１４と受信アンテナ２１との間のチャネルの状態を表す行列である。例えば、移動局２０は、基地局１０から受信したパイロット信号（あるいは、プリアンブル信号）と既知のパイロット信号（パイロットレプリカ）との相関演算を行ってチャネル行列を算出する。
【００４１】
以下の説明において、チャネル行列Ｈは、特段の断りがない限り、Ｎt個の送信アンテナ１４とＮr個の受信アンテナ２１との間のチャネルの状態を表すＮr×Ｎtの行列を指す。
【００４２】
また、チャネル行列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との間のチャネル状態を表すＮr×Ｌの行列を指す。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が選択された１つの組み合わせであり、送信アンテナ１４の全ての取り得る送信アンテナ１４の組み合わせの集合をＰとすると、ｐ∈Ｐである。
【００４３】
ＭＩＭＯ信号処理回路２３には、受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎrに対応する受信信号ｙi（ｉ＝１，２，…，Ｎr）が受信ＲＦ部２２からそれぞれ入力される。このとき、受信信号ｙと送信信号ｓとの関係は、チャネル行列を用いて次式（１）で表される。
【数１】
0005873735.tif 000002
【００４４】
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。
【００４５】
ＭＩＭＯ信号処理回路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ｓ´を取得する。そして、ＭＩＭＯ信号処理回路２３は、取得された信号ｓ´を復調および復号して受信データを出力する。
【数２】
0005873735.tif 000003
【００４６】
フィルタ行列Ｇは、次式（３）に示すように、チャネル行列Ｈpを用いて表される。
【数３】
0005873735.tif 000004
ここで、ＩLは、Ｌ×Ｌの単位行列を示し、記号[ ]Hは、共役転置を示す。また、γ＝Ｌ／ρであり、ρは、受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎｒについての平均Signal to Noise Ratio（ＳＮＲ）を示す。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。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。
【００４７】
アンテナ選択処理部２４は、実施形態のアンテナ選択方法に従って、通信に使用するＬ個の送信アンテナ１４を選択するプロセッサである。
実施形態では、アンテナ選択処理部２４は、チャネル容量を最大にするという基準に従って、通信に使用されるＬ個の送信アンテナ１４を選択する。実施形態に従ったアンテナ選択処理部２４が行うアンテナ選択方法の基本理念を説明する。
【００４８】
図１に示すように、Ｎｔ個の送信アンテナ１４およびＮｒ個の受信アンテナ２１（但し、Ｎｔ≧Ｎｒ）を有するＭＩＭＯ無線通信システムにおいて、チャネル容量Ｃは、次の式（４）により表される。
【数４】
0005873735.tif 000005
ここで、ＩＮｒは、Ｎｒ×Ｎｒの単位行列である。
【００４９】
Ｎｔ個の送信アンテナ１４の中からＬ個（Ｌ＝Ｎｒ）の送信アンテナが選択された場合、アンテナ選択後のチャネル容量Ｃｐは、次の式（５）により表される。
【数５】
0005873735.tif 000006
【００５０】
チャネル容量を最大にするという基準に従って通信に使用されるＬ個の送信アンテナ１４を選択するということは、アンテナ選択後のチャネル容量Ｃｐが最大になるチャネル行列Ｈｐを検出することと等価と言える。すなわち、アンテナ選択後のチャネル容量Ｃｐが最大になるチャネル行列ＨｐをＨoptとすると、チャネル行列Ｈoptは、次の式（６）で表される。
【数６】
0005873735.tif 000007
【００５１】
また、Ｎｒ個の受信アンテナ２１についての平均ＳＮＲであるρの値が大きいと仮定すると、式（６）は、次の式（７）のように表すことができる。
【数７】
0005873735.tif 000008
【００５２】
そこで、アンテナ選択処理部２４は、チャネル行列Ｈｐの行列式の絶対値の最大値を検出することによって、チャネル容量Ｃｐが最大になる送信アンテナの組み合わせを選択する。
【００５３】
アップリンク送信部２５は、基地局１０と移動局２０との間に設けられるアップリンクのチャネルの１つであるフィードバックチャネル３０を介して、アップリンク受信部１６に情報を送信する。アップリンク送信部２５から送信される情報の一例としては、アンテナ選択処理部２４によって選択されたＬ個の送信アンテナ１４を示すアンテナインデックスが挙げられる。
【００５４】
無線通信システム１の処理フローの一例を図２を参照しながら説明する。
図２は、第１の実施形態に従った無線通信システムの処理フローの一例を示す図である。
【００５５】
図２に示すように、ステップＳ１１では、基地局１０は、送信アンテナ１４の個数やデータストリームの処理能力に関する情報を移動局２０に送信し、移動局２０は、基地局１０から送信されたそれらの情報を受信する。移動局２０は、通信相手である基地局１０の送信アンテナ１４の個数や処理能力等を把握する。
【００５６】
また、ステップＳ２１では、移動局２０は、受信アンテナ２１の個数やデータストリームの処理能力に関する情報を基地局１０に送信し、基地局１０は、移動局２０から送信されたそれらの情報を受信する。基地局１０は、通信相手である移動局２０の受信アンテナ２１の個数や処理能力等を把握する。
【００５７】
ステップＳ１２では、基地局１０は、パイロット信号を移動局２０に送信する。ステップＳ２２では、移動局２０は、基地局１０から送信されたパイロット信号を受信し、移動局２０のＭＩＭＯ信号処理回路２３は、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ってチャネル行列Ｈを推定する。
【００５８】
ステップＳ２３では、移動局２０のアンテナ選択処理部２４は、実施形態に従った処理手順に従って、チャネル容量を最大にするという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。ステップＳ２３における実施形態に従った処理手順の詳細については、後述する。
【００５９】
ステップＳ２４では、移動局２０のアップリンク送信部２５は、アンテナ選択処理部２４により選択されたＬ個の送信アンテナ１４を示すアンテナインデックスを、フィードバックチャネル３０を介して基地局１０に送信する。ステップＳ１３では、基地局１０のアップリンク受信部１６は、移動局２０から送信されたアンテナインデックスをフィードバックチャネル３０を介して受信する。
【００６０】
ステップＳ１４では、基地局１０のアンテナ選択制御回路１５は、アップリンク受信部１６により受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を制御する。アンテナスイッチ１３は、アンテナ選択制御回路１５の制御に従って送信ＲＦ部１２と送信アンテナ１４との間の接続を行う。
【００６１】
ステップＳ１５では、基地局１０は、アンテナスイッチ１４により接続された送信アンテナ１４を介して送信データストリームを送信する。ステップＳ１６では、移動局２０は、基地局１０から送信された送信データストリームを受信アンテナ２１を介して受信する。
【００６２】
図２のステップＳ２３において、送信データストリームの送信に使用されるＬ個の送信アンテナ１４のサブセットｐをアンテナ選択処理部２４が選択する処理について説明する。
【００６３】
まず、実施形態に従ったアンテナ選択処理の第１例を図３を参照しながら説明する。
図３は、実施形態に従ったアンテナ選択処理の第１例の選択処理フロー図である。
ステップＳ３０１において、アンテナ選択処理部２４は、次の式（８）を用いて、送信アンテナ１４の各送信アンテナ１４−ｊ（ｊ∈１，２，・・・，Ｎｔ）に対する電力値ｇ（ｊ）を算出する。
【数８】
0005873735.tif 000009
ここで、ｈｊは、チャネル行列Ｈのｊ列を示すＮr×１のベクトルを示す。
【００６４】
前述したように、Ｎｒ個の受信アンテナ２１についての平均ＳＮＲであるρの値が大きいと仮定すると、式（８）中の定数γは、０である。
【００６５】
アンテナ選択処理部２４は、Ｎ個の列（ｊ＝１〜Ｎｔ）から構成されるチャネル行列Ｈの各列に対応する送信アンテナ１４のインデックス値１〜Ｎｔを送信アンテナの集合Ｓに設定する。
【００６６】
ステップＳ３０２では、アンテナ選択処理部２４は、電力値ｇ（ｊ）の値が大きい順にＬ個の送信アンテナ１４を選択する。電力値が大きい順に選択された送信アンテナ１４は、チャネル容量を最大にするというアンテナ選択基準を満たすものとして最終的に選択されるＬ個の送信アンテナ１４のサブセットｐに含まれる可能性が高い。
【００６７】
ここで、選択されたＬ個の送信アンテナに対応するチャネル行列を選択チャネル行列Ｈselとする。また、選択されなかったＮｔ−Ｌ個の送信アンテナに対応するチャネル行列を非選択チャネル行列Ｈleftとする。選択チャネル行列Ｈselおよび非選択チャネル行列Ｈleftは、チャネル行列Ｈのサブマトリクスである。
【００６８】
アンテナ選択処理部２４は、チャネル行列Ｈの列を並び替え、チャネル行列Ｈの左から１列目からＬ列目までの選択チャネル行列Ｈselと、Ｌ＋１列目からＮｔ列目までの非選択チャネル行列Ｈleftとを生成する。アンテナ選択処理部２４によって並び替えられた後のチャネル行列Ｈは、次の式（９）のように表される。
【数９】
0005873735.tif 000010
【００６９】
ステップＳ３０２ではさらに、次の式（１０）によって、アンテナ選択処理部２４は、評価行列Ｑを計算する。
【数１０】
0005873735.tif 000011
【００７０】
ここで、Ｂは、評価行列Ｑのサブマトリクスであり、次の式（１１）により表される。
【数１１】
0005873735.tif 000012
【００７１】
ステップＳ３０３では、アンテナ選択処理部２４は、選択されたＬ個の送信アンテナ１４のインデックス値に従って、送信アンテナの集合Ｓを並べ替える。すなわち、アンテナ選択処理部２４は、送信アンテナの集合Ｓ内に設定された１番目からＬ番目の送信アンテナ１４のインデックス値を選択チャネル行列Ｈselの列を構成する送信アンテナ１４のインデックス値と交換する。
【００７２】
ステップＳ３０４では、カウント値ｎが１に設定される。
ステップＳ３０５では、アンテナ選択処理部２４は、Ｎｒ行、Ｎｔ列から構成される評価行列Ｑの要素の中で、絶対値が最大である要素を検索し、最大値を有する要素の行番号ｉおよび列番号ｊを取得する。
【００７３】
ステップＳ３０６では、アンテナ選択処理部２４は、検索された要素の絶対値が１よりも大きいか否かを判定する。実施形態によっては、アンテナ選択処理の処理速度を上げるために、アンテナ選択処理部２４は、検索された要素の絶対値が１＋ε（εは１より小さい正の任意値、例えば０．０１）よりも大きいか否かを判定する。
【００７４】
ステップＳ３０６での判定の結果、検索された要素の絶対値が１よりも大きい場合（ステップＳ３０６で“Ｎ”）には、アンテナ選択処理部２４は、ステップＳ３０７の処理に進む。実施形態によっては、検索された要素の絶対値が１＋ε（εは１より小さい正の任意値、例えば０．０１）よりも大きい場合（ステップＳ３０６で“Ｎ”）には、アンテナ選択処理部２４は、ステップＳ３０７の処理に進む。
【００７５】
一方、ステップＳ３０６での判定の結果、検索された要素の絶対値が１以下である場合（ステップＳ３０６で“Ｙ”）には、アンテナ選択処理部２４は、ステップＳ３１１の処理に進む。実施形態によっては、検索された要素の絶対値が１＋ε以下である場合（ステップＳ３０６で“Ｙ”）には、アンテナ選択処理部２４は、ステップＳ３１１の処理に進む。
【００７６】
ステップＳ３０７では、アンテナ選択処理部２４は、ステップＳ３０５で取得された行番号ｉおよび列番号ｊを用いて、評価行列Ｑの更新処理を行う。アンテナ選択処理部２４が行う評価行列Ｑの更新処理は、次の式（１２）に従って行なわれる。
【００７７】
【数１２】
0005873735.tif 000013
【００７８】
ここで、ｅｉは、単位行列Ｉのｉ列目を表し、ｅｊは、単位行列Ｉのｊ列目を表す。記号［ ］Tは、転置を意味し、記号［ ］−１は逆行列を意味する。また、行列をＡとすると、［Ａ］ｉｊは、行列Ａのｉ行目でｊ行目の要素を指す。Ａｉ＊は、行列Ａのｉ行を指し、Ａ＊ｊは、行列Ａのｊ列を指す。
【００７９】
ステップＳ３０８では、アンテナ選択処理部２４は、ステップＳ３０５で取得された行番号ｉおよび列番号ｊを用いて、送信アンテナの集合Ｓのｉ番目のインデックス値とｊ番目のインデックス値を交換する。
【００８０】
ステップＳ３０９では、アンテナ選択処理部２４は、カウント値ｎの値を１つインクリメントする。
ステップＳ３１０では、アンテナ選択処理部２４は、カウント値ｎの値がループ処理最大値Ｋ（Ｋ＝Ｎｔ−１）以下か否かを判定する。
【００８１】
ステップＳ３１０の判定の結果、カウント値ｎの値がループ最大値Ｋ以下である場合（ステップＳ３１０で“Ｙ”）には、アンテナ選択処理部２４は、ステップＳ３０５の処理に戻って処理を継続する。
【００８２】
一方、ステップＳ３１０の判定の結果、カウント値ｎの値がループ最大値Ｋを越える場合（ステップＳ３１０で“Ｎ”）には、アンテナ選択処理部２４は、ステップＳ３１１の処理に進む。
【００８３】
ステップＳ３１１では、アンテナ選択処理部２４は、送信アンテナの集合Ｓの１番目からＬ番目の送信アンテナ１４のインデックス値を最終的に選択する送信アンテナ１４のインデックス値として取得する。すなわち、アンテナ選択処理部２４は、チャネル容量Ｃｐが最大になるというアンテナ選択基準に従った送信アンテナ１４のサブセットｐを取得する。
【００８４】
図３を参照しながら説明したアンテナ選択処理の第１例の理解を助けるために、具体例を用いてさらに説明する。
例えば、無線通信システム１において、送信アンテナ１４が送信アンテナ１４−１〜１４−５の５個であり、受信アンテナ２１が受信アンテナ２１−１〜２１−３の３個であるとする。この場合に、アンテナ選択処理部２４は、アンテナ選択処理の第１例に従って、５つの送信アンテナ１４−１〜１４−５の中から３つの送信アンテナ１４を選択すると仮定する。
【００８５】
送信アンテナ１４が５個であり、受信アンテナ２１が３個である場合、チャネル行列Ｈは、次の式（１３）に示すように３×５のマトリックスになる。
【数１３】
0005873735.tif 000014
ここで、式（１３）に示したチャネル行列の列番号が送信アンテナ１４のインデックス値に対応する。
【００８６】
ステップＳ３０１において各送信アンテナ１４−ｊ（ｊ∈１，２，・・・，５）に対する電力値ｇ（ｊ）を算出する。また、送信アンテナ１４のインデックス値“１”〜“５”が送信アンテナの集合Ｓに設定される。
【００８７】
ステップＳ３０２において、アンテナ選択処理部２４は、電力値ｇ（ｊ）の値が大きい順に３個の送信アンテナ１４を選択する。例えば、送信アンテナ１４−１〜１４−３が選択されたとする。この場合、選択チャネル行列Ｈselおよび非選択チャネル行列Ｈleftは、式（１４）および式（１５）のようにそれぞれ表される。
【数１４】
0005873735.tif 000015
【数１５】
0005873735.tif 000016
【００８８】
また、式（１０）に従って計算された評価行列Ｑは、例えば、次の式（１６）のような３×５のマトリクスで表される。
【数１６】
0005873735.tif 000017
ここで、式（１６）で示された評価行列Ｑの左から１列目から３列目までが単位行列Ｉであり、４列目から５列目までが評価行列ＱのサブマトリクスＢである。
【００８９】
ステップＳ３０３では、送信アンテナの集合Ｓが並べ替えられ、送信アンテナの集合Ｓの１番目から３番目までの値に送信アンテナのインデックス値“１”、“２”、および“３”が設定される。
【００９０】
ステップＳ３０４においてカウント値ｎの値が１に設定された後、ステップＳ３０５では、式（１６）の評価行列ＱのサブマトリクスＢの要素ｑ１４、ｑ２４、ｑ３４、ｑ１５、ｑ２５、およびｑ３５の中で、絶対値が最大である要素が検索され、絶対値が最大の要素の行番号ｉおよび列番号ｊが取得される。例えば、要素ｑ１４、ｑ２４、ｑ３４、ｑ１５、ｑ２５、およびｑ３５の中で、要素ｑ１５の絶対値｜ｑ１５｜が最も大きいと仮定する。この場合、要素ｑ１５の行番号“１”および列番号“５”が取得される。
【００９１】
例えば、ステップＳ３０６において、要素ｑ１５の絶対値｜ｑ１５｜が１より大きいと判定された場合には、評価行列Ｑの１列目の要素と５列目の要素とが交換される。交換された評価行列Ｑは、例えば、次の式（１７）のように表される。
【数１７】
0005873735.tif 000018
【００９２】
ここで、式（１６）で示した要素交換前の評価行列Ｑの左から３列の３×３の行列式の絶対値は、１である。一方、式（１７）で表される要素交換後の評価行列Ｑの左から３列の３×３の行列式の絶対値は、１よりも大きい。したがって、式（１６）の要素交換前の評価行列Ｑの左から３列の３×３で表されるチャネル容量Ｃｐは、最大のチャネル容量ではないことが分かる。
【００９３】
そこで、実施形態では、前述のように、評価行列Ｑ中の要素を交換することによって、評価行列Ｑの左から３列の３×３で表されるチャネル容量Ｃｐを大きくし、より大きなチャネル容量Ｃｐを有する送信アンテナ１４を選択する。
【００９４】
評価行列Ｑの１列目の要素と５列目の要素とが交換される場合、チャネル行列Ｈは、次の式（１８）のように表される。
【数１８】
0005873735.tif 000019
【００９５】
また、要素交換後の選択チャネル行列Ｈselおよび非選択チャネル行列Ｈleftは、次の式（１９）および式（２０）のようにそれぞれ表される。
【数１９】
0005873735.tif 000020
【数２０】
0005873735.tif 000021
【００９６】
ステップＳ３０６では、式（１８）のように要素が交換された後のチャネル行列Ｈに対する新たな評価行列Ｑを計算する。新たな評価行列次の式（２１）のように表される。
【数２１】
0005873735.tif 000022
【００９７】
ここで、式（２１）中の要素ｑ１４´、ｑ２４´、ｑ３４´、ｑ１５´、ｑ２５´およびｑ３５´は、新たな評価行列Ｑの要素を指し、新たな評価行列ＱのサブマトリクスＢの要素でもある。
【００９８】
仮に、式（２１）のように、式（１９）で表される要素交換後の選択チャネル行列Ｈselおよび式（１８）で表される要素交換後のチャネルＨを用いて新たな評価行列Ｑを直接演算する場合には、膨大な回数の複素数の計算処理が必要となる。この結果、送信アンテナ選択処理における複雑度が大きくなり、多くの処理時間が必要となる。
【００９９】
そこで、実施形態では、ステップＳ３０７では、要素交換後のチャネル行列Ｈに対する新たな評価行列Ｑを、前述の式（１２）で示した評価行列Ｑの更新式を用いて計算する。
式（１２）で示した評価行列Ｑの更新式は、次のような理論的根拠に基づき導出できる。
【０１００】
まず、チャネル行列Ｈのｉ列およびｊ列の交換は、次の式（２２）に示すランク１更新（rank-one update）により実現できる。
【数２２】
0005873735.tif 000023
【０１０１】
式（２２）中のｖｎおよびｄは、次の式（２３）および式（２４）に示すとおりである。
【数２３】
0005873735.tif 000024
【数２４】
0005873735.tif 000025
【０１０２】
また、チャネル行列Ｈのサブマトリクスである選択チャネル行列Ｈselおよび非選択チャネル行列Ｈleftは、次の式（２５）および式（２６）のようにそれぞれ更新される。
【数２５】
0005873735.tif 000026
【数２６】
0005873735.tif 000027
【０１０３】
ここで、シャーマン・モリソンの公式（Sherman-Morrison formula）は、次の式（２７）のように表わされる。
【数２７】
0005873735.tif 000028
【０１０４】
式（２７）を用いて、式（２５）で示した選択チャネル行列Ｈselの逆行列の更新式を求めると、次の式（２８）で示す更新式が得られる。
【数２８】
0005873735.tif 000029
【０１０５】
ここで、式（２８）中の分数の分母は、次の式（２９）のように表される。
【数２９】
0005873735.tif 000030
【０１０６】
式（２２）および式（２８）を用いて、評価行列Ｑの更新式を求めると、次の式（３０）のように表される。
【数３０】
0005873735.tif 000031
【０１０７】
ここで、次の式（３１）および次（３２）が成り立つ。
【数３１】
0005873735.tif 000032
【数３２】
0005873735.tif 000033
【０１０８】
従って、式（３１）および式（３２）を式（３０）に代入すれば、式（１２）で示した評価行列Ｑの更新式が得られる。
【０１０９】
このような式（１２）で示した評価行列Ｑの更新式を用いて新たな評価行列Ｑを計算すれば、複素数の演算処理回数を削減することができるので、アンテナ選択処理における複雑度が減らし、アンテナ選択処理の処理時間を短縮することができる。
【０１１０】
ステップＳ３０８では、送信アンテナ１４の集合Ｓの１番目のインデックス値と５番目のインデックス値が交換される。
ステップＳ３０９では、カウント値ｎの値が１つインクリメントされる。そして、インクリメント後のカウント値ｎの値がループ処理最大値Ｋを越えるか（ステップＳ３１０で“Ｎ”）または評価行列ＱのサブマトリクスＢの要素の絶対値の最大値が１以下の値になる（ステップＳ３０６で“Ｙ”）まで、図３に示したアンテナ選択のループ処理が続行される。
【０１１１】
インクリメント後のカウント値ｎの値がループ処理最大値Ｋを越えるか（ステップＳ３１０で“Ｎ”）または評価行列ＱのサブマトリクスＢの要素の絶対値の最大値が１以下の値になる（ステップＳ３０６で“Ｙ”）と、ステップＳ３１１の処理が実行される。すなわち、本具体例では、チャネル容量Ｃｐが最大となる３個の送信アンテナ１４の組み合わせである、送信アンテナのサブセットｐが取得される。
【０１１２】
次に、実施形態に従ったアンテナ選択処理の第２例を説明する。
図３を参照しながら前述したアンテナ選択処理の第１例では、アンテナ選択処理部２４は、式（１２）で示される評価行列Ｑの更新式を用いて送信アンテナの選択処理を実行する。これに対し、アンテナ選択処理の第２例では、アンテナ選択処理部２４は、評価行列ＱのサブマトリクスＢの更新式を用いて送信アンテナの選択処理を実行する。
【０１１３】
評価行列ＱのサブマトリクスＢの更新式は、式（１１）、式（２６）、および式（２８）を用いて、次の式（３３）のように得られる。
【数３３】
0005873735.tif 000034
ここで、ｉ０およびｊ０は、サブマトリクスＢのｉ０行目およびｊ０行目をそれぞれ指す。
【０１１４】
式（３３）に示した評価行列ＱのサブマトリクスＢの更新式を用いれば、式（２１）中の要素ｑ１４´、ｑ２４´、ｑ３４´、ｑ１５´、ｑ２５´およびｑ３５´で表されるような新たな評価行列ＱのサブマトリクスＢを直接演算により求める必要がない。すなわち、式（３３）に示したサブマトリクスＢの更新式を用いて新たなサブマトリクスＢを計算すれば、複素数の演算処理回数を削減することができる。したがって、アンテナ選択処理における複雑度を減らし、アンテナ選択処理の処理時間を短縮することができる。
【０１１５】
図４は、実施形態に従ったアンテナ選択処理の第２例の選択処理フロー図である。
ステップＳ４０１において、アンテナ選択処理部２４は、式（８）を用いて、送信アンテナ１４の各送信アンテナ１４−ｊ（ｊ∈１，２，・・・，Ｎｔ）に対する電力値ｇ（ｊ）を算出する。Ｎｒ個の受信アンテナ２１についての平均ＳＮＲであるρの値が大きいと仮定すると、式（８）中の定数γは、０である。
【０１１６】
アンテナ選択処理部２４は、Ｎ個の列（ｊ＝１〜Ｎｔ）から構成されるチャネル行列Ｈの各列に対応する送信アンテナ１４のインデックス値１〜Ｎｔを送信アンテナの集合Ｓに設定する。
【０１１７】
ステップＳ４０２では、アンテナ選択処理部２４は、電力値ｇ（ｊ）の値が大きい順にＬ個の送信アンテナ１４を選択する。そして、アンテナ選択処理部２４は、チャネル行列Ｈの列を並び替え、チャネル行列Ｈの左から１列目からＬ列目までの選択されたＬ個の送信アンテナ１４に対応する選択チャネル行列Ｈselと、Ｌ＋１列目からＮｔ列目までの選択されなかった送信アンテナ１４に対応する非選択チャネル行列Ｈleftとを生成する。
【０１１８】
また、アンテナ選択処理部２４は、評価行列ＱのサブマトリクスＢを式（１１）により計算する。サブマトリクスＢは、Ｎｒ個の行、すなわち、行番号ｉ０が“１”から“Ｎｒ”までの行、および（Ｎｔ―Ｎｒ）個の列、すなわち、列番号ｊ０が“１”から“Ｎｔ−Ｎｒ”までの列により構成される。
【０１１９】
ステップＳ４０３では、アンテナ選択処理部２４は、選択されたＬ個の送信アンテナ１４のインデックス値に従って、送信アンテナ１４の集合Ｓを並べ替える。すなわち、アンテナ選択処理部２４は、送信アンテナの集合Ｓの１番目からＬ番目の送信アンテナ１４のインデックス値を選択チャネル行列Ｈselの列を構成する送信アンテナ１４のインデックス値に交換する。
【０１２０】
ステップＳ４０４では、カウント値ｎが１に設定される。
ステップＳ４０５では、アンテナ選択処理部２４は、サブマトリクスＢの要素の中で、絶対値が最大である要素を検索し、最大値を有する要素の行番号ｉ０および列番号ｊ０を取得する。
【０１２１】
ステップＳ４０６では、アンテナ選択処理部２４は、検索された要素の絶対値が１よりも大きいか否かを判定する。実施形態によっては、アンテナ選択処理の処理速度を上げるために、アンテナ選択処理部２４は、検索された要素の絶対値が１＋ε（εは１より小さい正の任意値、例えば０．０１）よりも大きいか否かを判定する。
【０１２２】
ステップＳ４０６での判定の結果、検索された要素の絶対値が１よりも大きい場合（ステップＳ４０６で“Ｎ”）には、アンテナ選択処理部２４は、ステップＳ４０７の処理に進む。実施形態によっては、検索された要素の絶対値が１＋ε（εは１より小さい正の任意値、例えば０．０１）よりも大きい場合（ステップＳ４０６で“Ｎ”）には、アンテナ選択処理部２４は、ステップＳ４０７の処理に進む。
【０１２３】
一方、ステップＳ４０６での判定の結果、検索された要素の絶対値が１以下である場合（ステップＳ４０６で“Ｙ”）には、アンテナ選択処理部２４は、ステップＳ４１１の処理に進む。実施形態によっては、検索された要素の絶対値が１＋ε以下である場合（ステップＳ４０６で“Ｙ”）には、アンテナ選択処理部２４は、ステップＳ４１１の処理に進む。
【０１２４】
ステップＳ４０７では、アンテナ選択処理部２４は、ステップＳ４０５で取得された行番号ｉ０および列番号ｊ０を用いて、評価行列ＱのサブマトリクスＢの更新処理を行う。アンテナ選択処理部２４が行うサブマトリクスＢの更新処理は、前述の式（３３）を用いて実行される。
【０１２５】
ステップＳ４０８では、アンテナ選択処理部２４は、ステップＳ４０５で取得された行番号ｉ０および列番号ｊ０を用いて、送信アンテナインデックスの集合Ｓのｉ０番目のインデックス値と（ｊ０＋Ｌ）番目のインデックス値を交換する。
【０１２６】
ステップＳ４０９では、アンテナ選択処理部２４は、カウント値ｎの値を１つインクリメントする。
ステップＳ４１０では、アンテナ選択処理部２４は、カウント値ｎの値がループ処理最大値Ｋ（Ｋ＝Ｎｔ−１）以下か否かを判定する。
【０１２７】
ステップＳ４１０の判定の結果、カウント値ｎの値がループ最大値Ｋ以下である場合（ステップＳ４１０で“Ｙ”）には、アンテナ選択処理部２４は、ステップＳ４０５の処理に戻って処理を継続する。
【０１２８】
一方、ステップＳ４１０の判定の結果、カウント値ｎの値がループ最大値Ｋを越える場合（ステップＳ４１０で“Ｎ”）には、アンテナ選択処理部２４は、ステップＳ４１１の処理に進む。
【０１２９】
ステップＳ４１１では、アンテナ選択処理部２４は、送信アンテナ１４の集合Ｓの１番目からＬ番目の送信アンテナ１４のインデックス値を最終的に選択する送信アンテナ１４のインデックス値として取得する。すなわち、アンテナ選択処理部２４は、チャネル容量Ｃｐが最大になるというアンテナ選択基準に従った送信アンテナ１４のサブセットｐを取得する。
【０１３０】
このように、アンテナ選択処理の第２例では、アンテナ選択処理部２４は、評価行列ＱのサブマトリクスＢの更新式を用いて送信アンテナの選択処理を実行するので、複素数の演算処理回数を削減できる。したがって、アンテナ選択処理における複雑度を減らし、アンテナ選択処理の処理時間を短縮することができる。
【０１３１】
第１の実施形態のアンテナ選択処理に従って選択された送信アンテナ１４を用いて得られる通信性能をシミュレーションにより解析した結果の一例を図５および図６に示す。
図５は、実施形態に従ったアンテナ選択処理によるチャネル容量特性を示す図である。
図５において、横軸は、信号対雑音比（Signal Noise Ratio、ＳＮＲ）であり、縦軸は、チャネル容量である。
【０１３２】
図５において、記号“○”は、図３および図４を参照しながら前述した実施形態のアンテナ選択方法により選択された送信アンテナ１４から得られるシミュレーション結果を指す。記号“＊”は、複数の送信アンテナ１４の中からランダムに選択されたＬ個の送信アンテナ１４から得られるシミュレーション結果を指す。記号“△”は、前述した第１の従来例により選択された送信アンテナ１４から得られるシミュレーション結果を指す。記号“＋”は、前述した第２の従来例により選択されたチャネル容量を最大にできる最適な組み合わせの送信アンテナ１４から得られるシミュレーション結果を指す。図５には、基地局１０に備わる送信アンテナ１４の数（Ｔｘ）を８個とし、移動局２０に備わる受信アンテナ２１の数（Ｒｘ）および使用アンテナ数（Ｌ）を６個、４個、または２個とした場合のそれぞれのアンテナ選択方法のシミュレーション結果が示されている。
【０１３３】
図５に示すように、実施形態のアンテナ選択方法のチャネル容量特性は、チャネル容量を最大にできる最適な組み合わせを選択した第２の従来例のチャネル容量特性とほぼ一致する。
したがって、実施形態のアンテナ選択方法に従えば、チャネル容量を最大にできるアンテナの組み合わせを高精度で選択できる。
【０１３４】
図６は、実施形態に従ったアンテナ選択処理による符号誤り率特性を示す図である。図６において、横軸は、信号対雑音比であり、縦軸は、符号誤り率（Bit Error Rate、ＢＥＲ）である。また、図６には、空間多重変調回路１１およびＭＩＭＯ信号処理回路２３における変調方式を１６ＱＡＭとした場合のシミュレーション結果が示されている。
【０１３５】
図６において、記号“○”、“＊”、“△”、および“＋”のそれぞれの意味は、前述の図５と同じである。また、記号“□”は、前述した第２の従来例により選択された符号誤り率を最小にできる最適な組み合わせの送信アンテナ１４から得られるシミュレーション結果である。図６には、基地局１０に備わる送信アンテナ１４の数（Ｔｘ）を８個とし、移動局２０に備わる受信アンテナ２１の数（Ｒｘ）および使用アンテナ数（Ｌ）を６個、４個、または２個とした場合のそれぞれのアンテナ選択方法のシミュレーション結果が示されている。
【０１３６】
図６に示すように、実施形態のアンテナ選択方法の符号誤り率特性は、チャネル容量を最大にできる最適な組み合わせを選択した第２の従来例の符号誤り率特性とほぼ一致する。また、実施形態のアンテナ選択方法の符号誤り率特性は、第１の従来例の符号誤り率特性と比較して、符号誤り率を最小にできる最適な組み合わせを選択した第２の従来例の符号誤り率特性に近似する。
【０１３７】
したがって、実施形態のアンテナ選択方法に従えば、チャネル容量のみならず符号誤り率に関しても、最適なアンテナの組み合わせを高精度で選択できる。
また、実施形態のアンテナ選択方法は、以下に説明するように、第１および第２の従来例のアンテナ選択方法よりも複素数の計算量が少なくできる。
【０１３８】
すなわち、実施形態のアンテナ選択方法では、図３に示した第１例において評価行列Ｑが繰り返し演算処理される回数は、最大でＬ回である。同様に、図４に示した第２例においてサブマトリクスＢが繰り返し演算処理される回数は、最大でＬ回である。
【０１３９】
また、第１例において評価行列Ｑの最初の計算処理（ステップＳ３０２）での複素数計算量は、Ｏ（Ｌ３＋ＮｔＬ２）であり、評価行列Ｑの更新式を用いた計算処理（ステップＳ３０７）の複素数計算量は、Ｏ（Ｌ×(Ｎｔ−Ｌ)）である。同様に、第２例においてサブマトリクスＢの最初の計算処理（ステップＳ４０２）での複素数計算量は、Ｏ（ＮｔＬ２）であり、サブマトリクスＢの更新式を用いた計算処理（ステップＳ４０７）の複素数計算量は、Ｏ（Ｌ×(Ｎｔ−Ｌ)）である。
【０１４０】
したがって、実施形態のアンテナ選択方法を実行したときに使用アンテナが選択されるまでの最大の複素数計算量は、次の式（３４）のように表すことができる。
【数３４】
0005873735.tif 000035
【０１４１】
一方、第１の従来例では、Ｌ個のアンテナを選択するためには、Ｌ（２Ｎｔ−Ｌ＋１）／２回の繰り返しの計算が必要であり、繰り返される各計算の複素数計算量は、Ｏ（Ｌ２）である。したがって、第１の従来例を実行したときに使用アンテナが選択されるまでの複素数計算量は、次の式（３５）のように表すことができる。
【数３５】
0005873735.tif 000036
【０１４２】
また、第２の従来例では、Ｎｔ個の中からＬ個のアンテナを選択する組み合わせは、NＣL個であり、Ｌ×Ｌのチャネル行列およびその逆行列における複素数の計算量は、Ｏ（2Ｌ３）である。したがって、第２の従来例を実行したときに使用アンテナが選択されるまでの複素数の計算量は、次の式（３６）のように表すことができる。
【数３６】
0005873735.tif 000037
【０１４３】
式（３４）〜式（３６）により表される各アンテナ選択方法の複素数の計算量を具体的に比較した具体例を、図７に示す。
図７は、実施形態のアンテナ選択方法と第１および第２の従来例のアンテナ選択方法の複素数計算量を比較した一覧表である。
図７には、設置された送信アンテナ１４の数を８個とし、選択する送信アンテナ１４の個数を６、４、または２とした場合の各アンテナ選択方法の複素数計算量が示されている。
【０１４４】
図７に示すように、実施形態に従ったアンテナ選択方法の複素数計算量は、第２の従来例のアンテナ選択方法の複素数計算量よりも格段に少ない。また、実施形態に従ったアンテナ選択方法の複素数計算量は、第１の従来例のアンテナ選択方法の複素数計算量と同等またはそれ以下である。
【０１４５】
したがって、実施形態に従ったアンテナ選択方法は、第１および第２の従来例のアンテナ選択方法よりも処理の複雑度が少なく、処理時間を短縮することができる。
なお、第１の実施形態に従ったアンテナ選択方法は、図１〜図４を参照しながら前述した具体例に限定されないことに留意すべきである。
【０１４６】
例えば、前述の説明では、図３のステップＳ３０１および図４のステップＳ４０１では、アンテナ選択処理部２４は、送信アンテナ１４の各送信アンテナ１４に対する電力値ｇ（ｊ）を算出した。また、図３のステップＳ３０２および図４のステップＳ４０２では、アンテナ選択処理部２４は、電力値ｇ（ｊ）の値が大きい順にＬ個の送信アンテナを選択した。そして、アンテナ選択処理部２４は、選択されたＬ個の送信アンテナに対応する選択チャネル行列Ｈselと、選択されなかった（Ｎｔ−Ｌ）個の送信アンテナに対応する非選択チャネル行列Ｈleftとを生成した。
【０１４７】
図３のステップＳ３０２において電力値ｇ（ｊ）が大きいＬ個の送信アンテナを選択する処理は、ステップＳ３１１に進んで送信アンテナ１４が最終的に選択されるまで繰り返される評価行列Ｑの更新処理（ステップＳ３０７）の回数を少なくするために有効である。同様に、図４のステップＳ４０２において電力値ｇ（ｊ）が大きいＬ個の送信アンテナを選択する処理は、スステップＳ４１１に進んで送信アンテナ１４が最終的に選択されるまで繰り返されるサブマトリクスＢの更新処理（ステップＳ４０７）の回数を少なくするために有効である。なぜなら、電力値ｇ（ｊ）が大きい順に選択された送信アンテナは、チャネル容量を最大にするというアンテナ選択基準を満たすものとして最終的に選択されるＬ個の送信アンテナ１４のサブセットｐに含まれる可能性が高いからである。
【０１４８】
しかしながら、アンテナ選択処理部２４は、これらの処理に代えて、次のような処理を実行してもよい。すなわち、アンテナ選択処理部２４は、Ｎｔ個の送信アンテナ１４の中から任意のＬ個の送信アンテナ１４を選択する。そして、アンテナ選択処理部２４は、選択されたＬ個の送信アンテナ１４に対応する選択チャネル行列Ｈselと、選択されなかったＮｔ−Ｌ個の送信アンテナ１４に対応する非選択チャネル行列Ｈleftとを生成する。
【０１４９】
このように、選択チャネル行列Ｈselの初期値として任意のＬ個の送信アンテナ１４が選択された場合に、使用される送信アンテナ１４が最終的に選択されるまで必要とされる評価行列Ｑの更新処理回数をシミュレーション解析した結果の一例を図９に示す。また、選択チャネル行列Ｈselの初期値として電力値ｇ（ｊ）が大きいＬ個の送信アンテナを選択された場合に、使用される送信アンテナ１４が最終的に選択されるまでに必要とされる評価行列Ｑの更新処理回数をシミュレーション解析した結果の一例を図８に示す。
【０１５０】
図８は、選択チャネル行列の初期値として電力値の大きい送信アンテナを選択した場合に使用アンテナが選択されるまで必要とされる評価行列の更新処理回数の度数分布図である。図９は、選択チャネル行列の初期値として任意の送信アンテナを選択した場合に使用アンテナが選択されるまで必要とされる評価行列の更新処理回数の度数分布図である。
【０１５１】
図８および図９には、設置された送信アンテナ１４を８個、選択する送信アンテナの個数を４個とし、実施形態に従ったアンテナ選択処理を１００００回実行した場合の評価行列Ｑの更新処理回数の度数分布図が示されている。
【０１５２】
図８および図９の横軸は、使用される送信アンテナ１４が最終的に選択されるまでに要した評価行列Ｑの更新処理の回数であり、縦軸は、アンテナ選択処理の数である。
図８および図９を比較すると、選択チャネル行列Ｈselの初期値として電力値ｇ（ｊ）が大きいＬ個の送信アンテナ１４を選択すれば、任意のＬ個の送信アンテナ１４を選択するよりも、使用される送信アンテナ１４が選択されるまでに必要とされる評価行列Ｑの更新処理回数を削減することができることが分かる。
【０１５３】
したがって、選択チャネル行列Ｈselの初期値として電力値ｇ（ｊ）が大きいＬ個の送信アンテナ１４を選択すれば、実施形態に従ったアンテナ選択処理の複雑度をより少なくでき、処理時間をより短縮できる。
【０１５４】
また、図９を参照すると、選択チャネル行列Ｈselの初期値として任意のＬ個の送信アンテナ１４を選択する場合であっても、評価行列Ｑが繰り返し演算処理される理論的な最大値Ｌ回（図９の例では８回）に達する前に、実施形態に従ったアンテナ選択処理を完了できることが分かる。すなわち、式（３４）で示される最大の複素数計算量に達する前に、実施形態に従ったアンテナ選択処理を完了することができる。
【０１５５】
したがって、選択チャネル行列Ｈselの初期値として任意のＬ個の送信アンテナ１４を選択する場合であっても、アンテナ選択処理の複雑度を十分少なくでき、処理時間を十分短縮できる。
【０１５６】
［第２の実施形態］
第１の実施形態では、１個の送信側の無線通信装置が送信データを１個の受信側の無線通信装置に送信する場合を例示的に説明した。しかしながら、図３および図４を参照しながら前述した実施形態に従ったアンテナ選択方法は、１個の送信側の無線通信装置が複数の受信側の無線通信装置に対する送信データを複数の受信側の無線通信装置に同時に送信する場合にも用いることができる。１個の送信側の無線通信装置が複数の受信側の無線通信装置に対する送信データを複数の受信側の無線通信装置に同時に送信する技術は、マルチユーザＭＩＭＯ通信技術と呼ばれる。
【０１５７】
図１０は、第２の実施形態の無線通信システムの構成を示すブロック図である。
図１０に示す無線通信システム２は、ＭＩＭＯ通信を行うことが可能であり、実施形態の無線通信装置の一例である基地局４０およびＭ個（Ｍは２以上の整数）の移動局５０（１）〜５０（Ｍ）を含む。図１０には、１個の基地局４０が図示されているが、無線通信システム２に含まれる基地局４０は、複数であってよい。なお、以下の説明では、移動局５０（１）〜５０（Ｍ）を区別しない場合は、移動局５０（ｘ）と表記する。
【０１５８】
基地局４０は、移動局５０へデータを送信する送信側の無線通信装置であると共に、移動局５０から送信されたデータを受信する受信側の無線通信装置でもあり得る。第２の実施形態の基地局４０は、図１に示した基地局１０および移動局２０と同様の構成要素を必要に応じて有し得る。
【０１５９】
また、移動局５０（ｘ）は、基地局４０から送信されたデータを受信する受信側の無線通信装置であると共に、基地局４０へデータを送信する送信側の無線通信装置でもあり得る。第２の実施形態の移動局５０（ｘ）は、図１に示した移動局２０および基地局１０と同様の構成要素を必要に応じて有し得る。
【０１６０】
基地局４０は、Ｎt個（Ｎtは２以上の整数）のアンテナ４１−１〜４１−Ｎｔを含む。
また、移動局５０（ｘ）は、Ｎｒ個（Ｎrは２以上の整数）のアンテナ５１（ｘ）−１〜５１（ｘ）−Ｎｒをそれぞれ含む。ただし、それぞれの移動局５０（ｘ）に備えられるアンテナの数は、同一でなくてもよい。なお、以下の説明では、アンテナ５１（ｘ）−１〜５１（ｘ）−Ｎｒを区別しない場合は、アンテナ５１（ｘ）と表記する。
【０１６１】
図１１は、第２の実施形態に従った無線通信システムの処理フローの一例を示す図である。
ステップＳ６１では、Ｍ個の移動局５０（ｘ）は、アンテナ５１（ｘ）の個数やデータストリームの処理能力に関する情報を基地局４０にそれぞれ送信する。ステップＳ５１では、基地局４０は、Ｍ個の移動局５０（ｘ）からぞれぞれ送信された情報を受信する。基地局４０は、通信相手であるＭ個の移動局５０（ｘ）それぞれのアンテナ５１（ｘ）の個数や処理能力等を把握する。
【０１６２】
ステップＳ６２では、Ｍ個の移動局５０（ｘ）は、パイロット信号等の基地局４０と移動局５０との間で既知の信号をアンテナ５１（ｘ）を介して基地局４０に送信する。ステップＳ５２では、基地局４０は、移動局５０（ｘ）から送信されたパイロット信号をアンテナ４１を介して受信し、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って、Ｍ個の移動局５０（ｘ）ぞれぞれのチャネル行列Ｈ（ｘ）を推定する。
【０１６３】
ステップＳ５３では、基地局４０は、Ｍ個の移動局５０（ｘ）ぞれぞれのチャネル行列Ｈ（ｘ）を１つのチャネル行列Ｈに纏める。１つに纏められたチャネル行列Ｈは、Ｎｔ個の行と、Ｍ×Ｎｒ個の列とから構成される。チャネル行列Ｈの行数が列数よりも多い場合、すなわち、Ｎｔ＞Ｍ×Ｎｒが成り立つ場合には、チャネル行列Ｈを転置する。そして、基地局４０は、Ｍ個の移動局５０（ｘ）に備えられたＭ×Ｎｒ個のアンテナ５１（ｘ）の中から、チャネル容量を最大にするという所定のアンテナ選択基準を満たすＬ個（Ｌは、２以上の整数で、Ｌ≦Ｎｔ）のアンテナ５１（ｘ）を選択する。
【０１６４】
すなわち、基地局４０は、図３および図４を参照しながら前述した実施形態に従ったアンテナ選択処理手順に従って、チャネル容量Ｃｐを最大にするアンテナ５１（ｘ）のサブセットｐを選択する。なお、図３および図４を参照しながら前述したアンテナ選択処理手順における送信アンテナ１４は、第２の実施形態におけるアンテナ５１（ｘ）に相当する。また、図３および図４を参照しながら前述したアンテナ選択処理手順における受信アンテナ５１は、第２の実施形態におけるアンテナ４１に相当する。
【０１６５】
サブセットｐは、Ｍ×Ｎｒ個のアンテナ５１（ｘ）の中で、所定のアンテナ選択基準を満たすアンテナ５１（ｘ）のインデックスの集合であり、Ｌ個のアンテナ５１（ｘ）のインデックス値から構成される。サブセットｐによって、通信に使用される選択されたＬ個のアンテナ５１（ｘ）と、選択されたＬ個のアンテナ５１（ｘ）を備える選択された移動局５０（ｘ）とが示される。
【０１６６】
ステップＳ５４では、基地局４０は、選択されたＬ個のアンテナ５１（ｘ）を示すアンテナインデックスを移動局５０（ｘ）に送信する。ステップＳ６３では、移動局５０（ｘ）は、基地局４０から送信されたアンテナインデックスを受信する。
【０１６７】
ステップＳ５６では、基地局４０は、サブセットｐに従って、アンテナ４１の指向性を制御し、選択された移動局５０（ｘ）に対するデータをその選択された移動局５０（ｘ）に送信する。また、ステップＳ６４では、移動局５０（ｘ）は、基地局４０から受信したアンテナインデックスに従って、基地局から送信された自装置に対するデータを受信する。
【０１６８】
このように、実施形態に従ったアンテナ選択方法を用いれば、マルチユーザＭＩＭＯ通信技術を用いた無線通信システムにおいても、無線通信装置に設置されたアンテナの中から、所定のアンテナ選択基準に従ったアンテナの組み合わせを計算処理の複雑度が小さくかつ高精度で選択することができる。
【０１６９】
本発明の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
複数の送信アンテナを含む送信側の無線通信装置との間で通信を行なう受信側の無線通信装置であって、
複数の受信アンテナと、
前記複数の送信アンテナの中から送信アンテナを選択し、前記複数の送信アンテナそれぞれを示すアンテナインデックスを含む集合を生成し、生成された前記集合中のアンテナインデックスを、選択された前記送信アンテナを示すアンテナインデックスから順に並び替え、前記複数の受信アンテナの数と同数の行と前記複数の送信アンテナの数と同数の列とから構成され、選択された前記送信アンテナに対応する列が先頭に配置されたチャネル行列と、選択された前記送信アンテナに対応する前記列から構成される選択チャネル行列とを生成し、生成された前記チャネル行列の逆行列と前記選択チャネル行列とを乗算して、前記複数の受信アンテナの数と同数の行から構成される単位行列と前記単位行列を除いたサブマトリクスとを含む評価行列を生成し、前記評価行列中の要素の値の大きさに従って前記集合中のアンテナインデックスを並び替え、並び替えられた前記集合のアンテナインデックスに従って使用アンテナを選択する、アンテナ選択処理部と、
前記アンテナ選択処理部により選択された前記使用アンテナを示すアンテナインデックスを前記送信側の無線通信装置に送信する送信部と
を含むことを特徴とする、無線通信装置。
（付記２）
前記アンテナ選択処理部は、
前記評価行列の要素の中で絶対値が１よりも大きい最大の値を有する要素を検索し、
検索された前記要素に対する行番号および列番号を取得し、
取得された前記列番号に対応する前記評価行列の列の要素と、取得された前記行番号と同一番号に対応する前記評価行列の列の要素とを交換して前記評価行列を更新し、
取得された前記列番号に対応する前記集合中のアンテナインデックスと取得された前記行番号に対応する前記集合中のアンテナインデックスとを交換し、
更新された前記評価行列の各要素の絶対値が１以下になるまで前記検索処理に戻る
ことを特徴とする付記１に記載の無線通信装置。
（付記３）
前記アンテナ選択処理部は、
更新前の前記評価行列をＱｎ、更新後の前記評価行列をＱｎ＋１とすると、次の式（１）に基づいて前記評価行列を更新し、
【数３７】
0005873735.tif 000038
式（１）において、ｅｉは、単位行列のｉ列目を表し、ｅｊは、単位行列のｊ列目を表し、記号［ ］Tは、転置を意味し、記号［ ］−１は逆行列を意味し、行列をＡとすると、記号［Ａ］ｉｊは、行列Ａのｉ行目でｊ行目の要素を指し、Ａｉ＊は、行列Ａのｉ行を指し、Ａ＊ｊは、行列Ａのｊ列を指す
ことを特徴とする付記２に記載の無線通信装置。
（付記４）
前記アンテナ選択処理部は、
前記サブマトリクスの要素の中で絶対値が１よりも大きい最大の値を有する要素を検索し、
検索された前記要素に対する行番号および列番号を取得し、
取得された前記列番号に対応する前記評価行列の列の要素と、取得された前記行番号と同一番号に対応する前記評価行列の列の要素とを交換して前記サブマトリクスを更新し、
取得された前記列番号に対応する前記集合中のアンテナインデックスと取得された前記行番号に対応する前記集合中のアンテナインデックスとを交換し、
更新された前記サブマトリクスの各要素の絶対値が１以下になるまで前記検索処理に戻る
ことを特徴とする付記１に記載の無線通信装置。
（付記５）
前記アンテナ選択処理部は、
更新前の前記サブマトリクスをＢｎ、更新後の前記サブマトリクスをＢｎ＋１とすると、次の式（２）に基づいて前記サブマトリクスを更新し、
【数３８】
0005873735.tif 000039
式（２）において、ｉ０およびｊ０は、サブマトリクスＢのｉ０行目およびｊ０行目をそれぞれ指し、ｅｉ0は、単位行列のｉ０列目を表し、ｅｊ0は、単位行列のｊ０列目を表し、記号［ ］Tは、転置を意味し、記号［ ］−１は逆行列を意味し、行列をＡとすると、記号［Ａ］ｉ0,ｊ0は、行列Ａのｉ０行目でｊ０行目の要素を指し、Ａｉ0＊は、行列Ａのｉ０行を指し、Ａ＊ｊ0は、行列Ａのｊ０列を指す
ことを特徴とする付記４に記載の無線通信装置。
（付記６）
前記複数の送信アンテナの中から電力値が大きい送信アンテナを選択することを特徴とする付記１〜５の何れか一項に記載の無線通信装置。
（付記７）
前記複数の送信アンテナの電力値は、前記複数の受信アンテナについての平均信号対雑音比が大きい場合の値であることを特徴とする付記６に記載の無線通信装置。
（付記８）
付記１〜７に記載の無線通信装置と通信を行なう送信側の無線通信装置を含む無線通信システムであって、前記送信側の無線通信装置は、
複数の送信アンテナと、
前記送信部から送信された前記アンテナインデックスを受信する受信部と、
前記複数の送信アンテナの中から前記受信部により受信された前記アンテナインデックスに対応するアンテナを前記通信に使用するアンテナとして選択するように制御するアンテナ選択制御部とを含むことを特徴とする無線通信システム。
（付記９）
複数の送信アンテナを含む送信側の無線通信装置との間で通信を行なう、複数の受信アンテナを含む受信側の無線通信装置が行なう無線通信方法であって、
アンテナ選択処理部は、
前記複数の送信アンテナの中から送信アンテナを選択し、
前記複数の送信アンテナそれぞれを示すアンテナインデックスを含む集合を生成し、生成された前記集合中のアンテナインデックスを、選択された前記送信アンテナを示すアンテナインデックスから順に並び替え、
前記複数の受信アンテナの数と同数の行と前記複数の送信アンテナの数と同数の列とから構成され、選択された前記送信アンテナに対応する列が先頭に配置されたチャネル行列と、選択された前記送信アンテナに対応する前記列から構成される選択チャネル行列とを生成し、
生成された前記チャネル行列の逆行列と前記選択チャネル行列とを乗算して、前記複数の受信アンテナの数と同数の行から構成される単位行列と前記単位行列を除いたサブマトリクスとを含む評価行列を生成し、
前記評価行列中の要素の値の大きさに従って前記集合中のアンテナインデックスを並び替え、並び替えられた前記集合のアンテナインデックスに従って前記使用アンテナを選択し、
送信部は、前記アンテナ選択処理部により選択された前記使用アンテナを示すアンテナインデックスを前記送信側の無線通信装置に送信する
ことを特徴とする、無線通信方法。
（付記１０）
前記アンテナ選択処理部は、
前記評価行列の要素の中で絶対値が１よりも大きい最大の値を有する要素を検索し、
検索された前記要素に対する行番号および列番号を取得し、
取得された前記列番号に対応する前記評価行列の列の要素と、取得された前記行番号と同一番号に対応する前記評価行列の列の要素とを交換して前記評価行列を更新し、
取得された前記列番号に対応する前記集合中のアンテナインデックスと取得された前記行番号に対応する前記集合中のアンテナインデックスとを交換し、
更新された前記評価行列の各要素の絶対値が１以下になるまで前記検索処理に戻る
ことを特徴とする付記９に記載の無線通信方法。
（付記１１）
前記アンテナ選択処理部は、
更新前の前記評価行列をＱｎ、更新後の前記評価行列をＱｎ＋１とすると、次の式（３）に基づいて前記評価行列を更新し、
【数３９】
0005873735.tif 000040
式（３）において、ｅｉは、単位行列のｉ列目を表し、ｅｊは、単位行列のｊ列目を表し、記号［ ］Tは、転置を意味し、記号［ ］−１は逆行列を意味し、行列をＡとすると、記号［Ａ］ｉｊは、行列Ａのｉ行目でｊ行目の要素を指し、Ａｉ＊は、行列Ａのｉ行を指し、Ａ＊ｊは、行列Ａのｊ列を指す
ことを特徴とする付記１０に記載の無線通信方法。
（付記１２）
前記アンテナ選択処理部は、
前記サブマトリクスの要素の中で絶対値が１よりも大きい最大の値を有する要素を検索し、
検索された前記要素に対する行番号および列番号を取得し、
取得された前記列番号に対応する前記評価行列の列の要素と、取得された前記行番号と同一番号に対応する前記評価行列の列の要素とを交換して前記サブマトリクスを更新し、
取得された前記列番号に対応する前記集合中のアンテナインデックスと取得された前記行番号に対応する前記集合中のアンテナインデックスとを交換し、
更新された前記サブマトリクスの各要素の絶対値が１以下になるまで前記検索処理に戻る
ことを特徴とする付記９に記載の無線通信方法。
（付記１３）
前記アンテナ選択処理部は、
更新前の前記サブマトリクスをＢｎ、更新後の前記サブマトリクスをＢｎ＋１とすると、次の式（４）に基づいて前記サブマトリクスを更新し、
【数４０】
0005873735.tif 000041
式（４）において、ｉ０およびｊ０は、サブマトリクスＢのｉ０行目およびｊ０行目をそれぞれ指し、ｅｉ0は、単位行列のｉ０列目を表し、ｅｊ0は、単位行列のｊ０列目を表し、記号［ ］Tは、転置を意味し、記号［ ］−１は逆行列を意味し、行列をＡとすると、記号［Ａ］ｉ0,ｊ0は、行列Ａのｉ０行目でｊ０行目の要素を指し、Ａｉ0＊は、行列Ａのｉ０行を指し、Ａ＊ｊ0は、行列Ａのｊ０列を指す
ことを特徴とする付記１２に記載の無線通信方法。
（付記１４）
前記複数の送信アンテナの中から電力値が大きい送信アンテナを選択することを特徴とする付記９〜１３の何れか一項に記載の無線通信方法。
（付記１５）
前記複数の送信アンテナの電力値は、前記複数の受信アンテナについての平均信号対雑音比が大きい場合の値であることを特徴とする付記１４に記載の無線通信方法。
（付記１６）
複数の受信アンテナをそれぞれ含む複数の受信側の無線通信装置との間で通信を行なう送信側の無線通信装置であって、
複数の送信アンテナと、
前記複数の受信アンテナの中から受信アンテナを選択し、前記複数の受信アンテナそれぞれを示すアンテナインデックスを含む集合を生成し、生成された前記集合中のアンテナインデックスを、選択された前記受信アンテナを示すアンテナインデックスから順に並び替え、前記複数の送信アンテナの数と同数の行と前記複数の受信アンテナの数と同数の列とから構成され、選択された前記受信アンテナに対応する列が先頭に配置されたチャネル行列と、選択された前記受信アンテナに対応する前記列から構成される選択チャネル行列とを生成し、生成された前記チャネル行列の逆行列と前記選択チャネル行列とを乗算して、前記複数の送信アンテナの数と同数の行から構成される単位行列と前記単位行列を除いたサブマトリクスとを含む評価行列を生成し、前記評価行列中の要素の値の大きさに従って前記集合中のアンテナインデックスを並び替え、並び替えられた前記集合のアンテナインデックスに従って使用アンテナを選択する、アンテナ選択処理部と、
前記アンテナ選択処理部により選択された前記使用アンテナを示すアンテナインデックスを前記受信側の無線通信装置に送信する送信部と
を含むことを特徴とする、無線通信装置。
（付記１７）
前記アンテナ選択処理部は、
前記評価行列の要素の中で絶対値が１よりも大きい最大の値を有する要素を検索し、
検索された前記要素に対する行番号および列番号を取得し、
取得された前記列番号に対応する前記評価行列の列の要素と、取得された前記行番号と同一番号に対応する前記評価行列の列の要素とを交換して前記評価行列を更新し、
取得された前記列番号に対応する前記集合中のアンテナインデックスと取得された前記行番号に対応する前記集合中のアンテナインデックスとを交換し、
更新された前記評価行列の各要素の絶対値が１以下になるまで前記検索処理に戻る
ことを特徴とする付記１６に記載の無線通信装置。
（付記１８）
前記アンテナ選択処理部は、
更新前の前記評価行列をＱｎ、更新後の前記評価行列をＱｎ＋１とすると、次の式（５）に基づいて前記評価行列を更新し、
【数４１】
0005873735.tif 000042
式（５）において、ｅｉは、単位行列のｉ列目を表し、ｅｊは、単位行列のｊ列目を表し、記号［ ］Tは、転置を意味し、記号［ ］−１は逆行列を意味し、行列をＡとすると、記号［Ａ］ｉｊは、行列Ａのｉ行目でｊ行目の要素を指し、Ａｉ＊は、行列Ａのｉ行を指し、Ａ＊ｊは、行列Ａのｊ列を指す
ことを特徴とする付記１７に記載の無線通信装置。
（付記１９）
前記アンテナ選択処理部は、
前記サブマトリクスの要素の中で絶対値が１よりも大きい最大の値を有する要素を検索し、
検索された前記要素に対する行番号および列番号を取得し、
取得された前記列番号に対応する前記評価行列の列の要素と、取得された前記行番号と同一番号に対応する前記評価行列の列の要素とを交換して前記サブマトリクスを更新し、
取得された前記列番号に対応する前記集合中のアンテナインデックスと取得された前記行番号に対応する前記集合中のアンテナインデックスとを交換し、
更新された前記サブマトリクスの各要素の絶対値が１以下になるまで前記検索処理に戻る
ことを特徴とする付記１６に記載の無線通信装置。
（付記２０）
前記アンテナ選択処理部は、
更新前の前記サブマトリクスをＢｎ、更新後の前記サブマトリクスをＢｎ＋１とすると、次の式（６）に基づいて前記サブマトリクスを更新し、
【数４２】
0005873735.tif 000043
式（６）において、ｉ０およびｊ０は、サブマトリクスＢのｉ０行目およびｊ０行目をそれぞれ指し、ｅｉ0は、単位行列のｉ０列目を表し、ｅｊ0は、単位行列のｊ０列目を表し、記号［ ］Tは、転置を意味し、記号［ ］−１は逆行列を意味し、行列をＡとすると、記号［Ａ］ｉ0,ｊ0は、行列Ａのｉ０行目でｊ０行目の要素を指し、Ａｉ0＊は、行列Ａのｉ０行を指し、Ａ＊ｊ0は、行列Ａのｊ０列を指す
ことを特徴とする付記１９に記載の無線通信装置。
（付記２１）
前記複数の送信アンテナの中から電力値が大きい送信アンテナを選択することを特徴とする付記１６〜２０の何れか一項に記載の無線通信装置。
（付記２２）
前記複数の送信アンテナの電力値は、前記複数の受信アンテナについての平均信号対雑音比が大きい場合の値であることを特徴とする付記２１に記載の無線通信装置。
（付記２３）
付記１６〜２２に記載の無線通信装置と通信を行なう受信側の無線通信装置を含む無線通信システムであって、前記受信側の無線通信装置は、
複数の受信アンテナと、
前記送信部から送信された前記アンテナインデックスを受信する受信部と、
前記複数の受信アンテナの中から前記受信部により受信された前記アンテナインデックスに対応するアンテナを前記通信に使用するアンテナとして選択するように制御するアンテナ選択制御部とを含むことを特徴とする無線通信システム。
（付記２４）
複数の受信アンテナをそれぞれ含む複数の受信側の無線通信装置との間で通信を行なう、複数の送信アンテナを含む送信側の無線通信装置が行なう無線通信方法であって、
アンテナ選択処理部は、
前記複数の送信アンテナの中から受信アンテナを選択し、
前記複数の受信アンテナそれぞれを示すアンテナインデックスを含む集合を生成し、生成された前記集合中のアンテナインデックスを、選択された前記受信アンテナを示すアンテナインデックスから順に並び替え、
前記複数の送信アンテナの数と同数の行と前記複数の受信アンテナの数と同数の列とから構成され、選択された受信アンテナに対応する列が先頭に配置されたチャネル行列と、選択された前記受信アンテナに対応する前記列から構成される選択チャネル行列とを生成し、
生成された前記チャネル行列の逆行列と前記選択チャネル行列とを乗算して、前記複数の送信アンテナの数と同数の行から構成される単位行列と前記単位行列を除いたサブマトリクスとを含む評価行列を生成し、
前記評価行列中の要素の値の大きさに従って前記集合中のアンテナインデックスを並び替え、並び替えられた前記集合のアンテナインデックスに従って前記使用アンテナを選択し、
送信部は、前記アンテナ選択処理部により選択された前記使用アンテナを示すアンテナインデックスを前記複数の受信側の無線通信装置に送信する
ことを特徴とする、無線通信方法。
（付記２５）
前記アンテナ選択処理部は、
前記評価行列の要素の中で絶対値が１よりも大きい最大の値を有する要素を検索し、
検索された前記要素に対する行番号および列番号を取得し、
取得された前記列番号に対応する前記評価行列の列の要素と、取得された前記行番号と同一番号に対応する前記評価行列の列の要素とを交換して前記評価行列を更新し、
取得された前記列番号に対応する前記集合中のアンテナインデックスと取得された前記行番号に対応する前記集合中のアンテナインデックスとを交換し、
更新された前記評価行列の各要素の絶対値が１以下になるまで前記検索処理に戻る
ことを特徴とする付記２４に記載の無線通信方法。
（付記２６）
前記アンテナ選択処理部は、
更新前の前記評価行列をＱｎ、更新後の前記評価行列をＱｎ＋１とすると、次の式（７）に基づいて前記評価行列を更新し、
【数４３】
0005873735.tif 000044
式（７）において、ｅｉは、単位行列のｉ列目を表し、ｅｊは、単位行列のｊ列目を表し、記号［ ］Tは、転置を意味し、記号［ ］−１は逆行列を意味し、行列をＡとすると、記号［Ａ］ｉｊは、行列Ａのｉ行目でｊ行目の要素を指し、Ａｉ＊は、行列Ａのｉ行を指し、Ａ＊ｊは、行列Ａのｊ列を指す
ことを特徴とする付記２５に記載の無線通信方法。
（付記２７）
前記アンテナ選択処理部は、
前記サブマトリクスの要素の中で絶対値が１よりも大きい最大の値を有する要素を検索し、
検索された前記要素に対する行番号および列番号を取得し、
取得された前記列番号に対応する前記評価行列の列の要素と、取得された前記行番号と同一番号に対応する前記評価行列の列の要素とを交換して前記サブマトリクスを更新し、
取得された前記列番号に対応する前記集合中のアンテナインデックスと取得された前記行番号に対応する前記集合中のアンテナインデックスとを交換し、
更新された前記サブマトリクスの各要素の絶対値が１以下になるまで前記検索処理に戻る
ことを特徴とする付記２４に記載の無線通信方法。
（付記２８）
前記アンテナ選択処理部は、
更新前の前記サブマトリクスをＢｎ、更新後の前記サブマトリクスをＢｎ＋１とすると、次の式（８）に基づいて前記サブマトリクスを更新し、
【数４４】
0005873735.tif 000045
式（８）において、ｉ０およびｊ０は、サブマトリクスＢのｉ０行目およびｊ０行目をそれぞれ指し、ｅｉ0は、単位行列のｉ０列目を表し、ｅｊ0は、単位行列のｊ０列目を表し、記号［ ］Tは、転置を意味し、記号［ ］−１は逆行列を意味し、行列をＡとすると、記号［Ａ］ｉ0,ｊ0は、行列Ａのｉ０行目でｊ０行目の要素を指し、Ａｉ0＊は、行列Ａのｉ０行を指し、Ａ＊ｊ0は、行列Ａのｊ０列を指す
ことを特徴とする付記２７に記載の無線通信方法。
（付記２９）
前記複数の送信アンテナの中から電力値が大きい送信アンテナを選択することを特徴とする付記２４〜２８の何れか一項に記載の無線通信方法。
（付記３０）
前記複数の送信アンテナの電力値は、前記複数の受信アンテナについての平均信号対雑音比が大きい場合の値であることを特徴とする付記２９に記載の無線通信方法。
【符号の説明】
【０１７０】
１、２      無線通信システム
１０、４０      基地局
１１      空間多重変調回路
１２      送信ＲＦ部
１３      アンテナスイッチ
１４      送信アンテナ
１５      アンテナ選択制御回路
１６      アップリンク受信部
２０、５０（ｘ）      移動局
２１      受信アンテナ
２２      受信ＲＦ部
２３      ＭＩＭＯ信号処理回路
２４      アンテナ選択処理部
２５      アップリンク送信部
３０      フィードバックチャネル
４１、５１（ｘ）      アンテナ
【図１】
0005873735.tif 000054
【図２】
0005873735.tif 000055
【図３】
0005873735.tif 000056
【図４】
0005873735.tif 000057
【図７】
0005873735.tif 000058
【図８】
0005873735.tif 000059
【図９】
0005873735.tif 000060
【図１０】
0005873735.tif 000061
【図１１】
0005873735.tif 000062
【図５】
0005873735.tif 000063
【図６】
0005873735.tif 000064