(57)【要約】【課題】  ＭＩＭＯ技術を用いた無線通信を行う際に、良好な特性を実現しながらも、現実的な回路規模及び演算量にて伝達関数のトラッキング機能を実現可能な無線通信システムを提供する。【解決手段】  本発明の無線通信システムは、ＭＩＭＯ通信における伝達関数のトラッキングにおいて、１シンボルの受信信号列ベクトルＲから送信信号列ベクトルＴの推定し、さらに前記伝達関数行列を各列ベクトルに分解し、この中の所定の伝達関数列ベクトルのみを未知数とし、その時点の伝達関数行列の所定の列ベクトルをこの未知数である伝達関数列ベクトルにより置き換えた行列と、上記受信信号列ベクトルＲと、前記推定された送信信号ベクトルＴとの関係から時間変動した伝達関数行列を推定することにより、伝達関数行列のトラッキング処理を行う。【選択図】    図１
2006325013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一周波数チャネル上で複数の信号系列を空間上で多重化して送信するＮ（Ｎ≧２、Ｎは整数）本の送信アンテナを備えた送信局と、送信された無線信号を受信し前記複数の信号系列に分離して受信処理を行うＭ本（Ｍ≧１、Ｍは整数）の受信アンテナを備えた受信局により構成されたＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）通信が可能な無線通信装置において、
前記送信局は、
ユーザデータをＮ系統に分割するユーザデータ分割手段と、
前記Ｎ系統に分割されたデータに個別の既知のパターンの信号を付与してＮ系統の信号系列を生成する信号系列生成手段と、
Ｎ本の前記送信アンテナを用いて同一周波数にて同時に前記信号系列を重畳して送信する信号送信手段とを備え、
前記受信局は、
Ｍ本の前記受信アンテナを用いて個別に無線信号を受信する信号受信手段と、
受信信号に付与された前期既知のパターンの信号を参照信号として、前記送信アンテナのうちの第ｉアンテナと前記受信アンテナのうちの第ｊアンテナとの間のＭ×Ｎ組の伝達関数ｈｊ，ｉを取得する伝達関数取得手段と、
該伝達関数ｈｊ，ｉを第（ｊ，ｉ）成分とするＭ行Ｎ列の行列すなわち伝達関数行列をＨ、Ｎ系統の信号系列の送信信号をＮ行１列の送信信号列ベクトルＴ、Ｍ本のアンテナで受信されたシンボル単位の受信信号をＭ行１列の受信信号列ベクトルＲと表記した際に、
各シンボル毎に該伝達関数行列Ｈ、および該受信信号列ベクトルＲを用いて前記送信局が送信した送信信号列ベクトルＴの推定値である推定送信信号列ベクトルＴ'を取得する送信信号推定手段と、
前記伝達関数行列Ｈを列ベクトルに分解して、Ｈ＝（ｈ1，ｈ2，…，ｈN）と表記し、かつ所定のシンボルにおいて推定された前記送信信号列ベクトルをＴ'＝（ｔ1，ｔ2，…，ｔN）ｔ（右肩のｔは転置行列を示す）と表記した場合、
第ｋ（１≦ｋ≦Ｎ、ｋは整数）信号系統から推定送信信号ｔｋを送信した場合に、前記アンテナにて受信される受信信号を推定した受信信号レプリカ列ベクトルを生成するレプリカ受信ベクトル生成手段と、
前記受信信号列ベクトルＲから、第ｋ'（１≦ｋ'≦Ｎ、ｋ'は整数）系統以外の受信信号レプリカ列ベクトルをそれぞれ減算して干渉除去列ベクトルを求める干渉信号除去手段と、
該干渉信号除去手段で求めた干渉除去列ベクトルを、第ｋ'信号系列の推定送信信号により除算して、第ｋ'信号系統の推定伝達関数列ベクトルを生成する推定伝達関数列ベクトル生成手段と、
該推定伝達関数列ベクトルと前記伝達関数行列の第ｋ'列目の列ベクトルとを線形結合させて新規伝達関数列ベクトルを生成する伝達関数列ベクトル合成手段と、
伝達関数取得手段に格納されている前記伝達関数行列の第ｋ'行目を、前記新規伝達関数列ベクトルに更新する伝達関数列ベクトル更新手段と
を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記請求項１記載の無線通信装置において、
前記全ての信号系統毎に、前記干渉信号除去手段，推定伝達関数列ベクトル生成手段および伝達関数列ベクトル合成手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記請求項１記載の無線通信装置において、
前記干渉信号除去手段，推定伝達関数列ベクトル生成手段，伝達関数列ベクトル合成手段及び伝達関数列ベクトル更新手段が、１信号系列分設けられており、前記各信号系統に対して、順次新規伝達関数列ベクトルを生成し、前記新規伝達関数列ベクトルに更新することを特徴とする無線通信装置。
【請求項４】
前記請求項１から請求項３のいずれかに記載の無線通信装置において、
前記伝達関数列ベクトル合成手段が、忘却係数μ（０＜μ≦１：μは実数）を用い、前記伝達関数行列の列ベクトルｈｋの（１−μ）倍と、第ｋ信号系統の前記推定伝達関数列ベクトルｈｋ'のμ倍を線形合成することにより新規伝達関数行列を生成する
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項５】
前記請求項４に記載の無線通信装置において、
前記忘却係数μは、前記推定送信信号列ベクトルＴ'の第ｋ成分すなわちｔｋの絶対値に比例して動的に変更することを特徴とする無線通信装置。
【請求項６】
同一周波数チャネル上で複数の信号系列を空間上で多重化して送信するＮ（Ｎ≧２、Ｎは整数）本の送信アンテナを備えた送信局から、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）通信方式により送信された無線信号を受信し、前記複数の信号系列に分離して受信処理を行うＭ本（Ｍ≧１、Ｍは整数）の受信アンテナを備えた受信装置であり、
Ｍ本の前記受信アンテナを用いて個別に無線信号を受信する信号受信手段と、
受信信号に付与された前期既知のパターンの信号を参照信号として、前記送信アンテナのうちの第ｉアンテナと前記受信アンテナのうちの第ｊアンテナとの間のＭ×Ｎ組の伝達関数ｈｊ，ｉを取得する伝達関数取得手段と、
該伝達関数ｈｊ，ｉを第（ｊ，ｉ）成分とするＭ行Ｎ列の行列すなわち伝達関数行列をＨ、Ｎ系統の信号系列の送信信号をＮ行１列の送信信号列ベクトルＴ、Ｍ本のアンテナで受信されたシンボル単位の受信信号をＭ行１列の受信信号列ベクトルＲと表記した際に、
各シンボル毎に該伝達関数行列Ｈ、および該受信信号列ベクトルＲを用いて前記送信局が送信した送信信号列ベクトルＴの推定値である推定送信信号列ベクトルＴ'を取得する送信信号推定手段と、
前記伝達関数行列Ｈを列ベクトルに分解して、Ｈ＝（ｈ1，ｈ2，…，ｈN）と表記し、かつ所定のシンボルにおいて推定された前記送信信号列ベクトルをＴ'＝（ｔ1，ｔ2，…，ｔN）ｔ（右肩のｔは転置行列を示す）と表記した場合、
第ｋ（１≦ｋ≦Ｎ、ｋは整数）信号系統から推定送信信号ｔｋを送信した場合に、前記アンテナにて受信される受信信号を推定した受信信号レプリカ列ベクトルを生成するレプリカ受信ベクトル生成手段と、
前記受信信号列ベクトルＲから、第ｋ'（１≦ｋ'≦Ｎ、ｋ'は整数）系統以外の受信信号レプリカ列ベクトルをそれぞれ減算して干渉除去列ベクトルを求める干渉信号除去手段と、
該干渉信号除去手段で求めた干渉除去列ベクトルを、第ｋ'信号系列の推定送信信号により除算して、第ｋ'信号系統の推定伝達関数列ベクトルを生成する推定伝達関数列ベクトル生成手段と、
該推定伝達関数列ベクトルと前記伝達関数行列の第ｋ'列目の列ベクトルとを線形結合させて新規伝達関数列ベクトルを生成する伝達関数列ベクトル合成手段と、
伝達関数取得手段に格納されている前記伝達関数行列の第ｋ'行目を、前記新規伝達関数列ベクトルに更新する伝達関数列ベクトル更新手段と
を有することを特徴とする受信装置。
【請求項７】
同一周波数チャネル上で複数の信号系列を空間上で多重化して送信するＮ（Ｎ≧２、Ｎは整数）本の送信アンテナを備えた送信局から、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）通信方式により送信された無線信号を、前記複数の信号系列に分離して受信処理を行うＭ本（Ｍ≧１、Ｍは整数）の受信アンテナにより受信する受信方法であり、
Ｍ本の前記受信アンテナを用いて個別に無線信号を受信する信号受信過程と、
受信信号に付与された前期既知のパターンの信号を参照信号として、前記送信アンテナのうちの第ｉアンテナと前記受信アンテナのうちの第ｊアンテナとの間のＭ×Ｎ組の伝達関数ｈｊ，ｉを取得する伝達関数取得過程と、
該伝達関数ｈｊ，ｉを第（ｊ，ｉ）成分とするＭ行Ｎ列の行列すなわち伝達関数行列をＨ、Ｎ系統の信号系列の送信信号をＮ行１列の送信信号列ベクトルＴ、Ｍ本のアンテナで受信されたシンボル単位の受信信号をＭ行１列の受信信号列ベクトルＲと表記した際に、
各シンボル毎に該伝達関数行列Ｈ、および該受信信号列ベクトルＲを用いて前記送信局が送信した送信信号列ベクトルＴの推定値である推定送信信号列ベクトルＴ'を取得する送信信号推定過程と、
前記伝達関数行列Ｈを列ベクトルに分解して、Ｈ＝（ｈ1，ｈ2，…，ｈN）と表記し、かつ所定のシンボルにおいて推定された前記送信信号列ベクトルをＴ'＝（ｔ1，ｔ2，…，ｔN）ｔ（右肩のｔは転置行列を示す）と表記した場合、
第ｋ（１≦ｋ≦Ｎ、ｋは整数）信号系統から推定送信信号ｔｋを送信した場合に、前記アンテナにて受信される受信信号を推定した受信信号レプリカ列ベクトルを生成するレプリカ行列生成過程と、
前記受信信号列ベクトルＲから、第ｋ'（１≦ｋ'≦Ｎ、ｋ'は整数）系統以外の受信信号レプリカ列ベクトルをそれぞれ減算して干渉除去列ベクトルを求める干渉信号除去過程と、
該干渉信号除去手段で求めた干渉除去列ベクトルを、第ｋ'信号系列の推定送信信号により除算して、第ｋ'信号系統の推定伝達関数列ベクトルを生成する推定伝達関数列ベクトル生成過程と、
該推定伝達関数列ベクトルと前記伝達関数行列の第ｋ'列目の列ベクトルとを線形結合させて新規伝達関数列ベクトルを生成する伝達関数列ベクトル合成過程と、
伝達関数取得手段に格納されている前記伝達関数行列の第ｋ'行目を、前記新規伝達関数列ベクトルに更新する伝達関数列ベクトル更新過程と
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、無線回線を介して通信を行う無線システムにおいて、送信するパケット長が長い場合、伝達関数の変動による受信品質の低下を抑制するため、伝達関数の経時変化に対応したチャネルトラッキング（伝達関数のチューニング）を行う技術に関する。
特に、本発明は、同一の周波数チャネルを用い、異なる複数の送信アンテナより独立なデータを送信し、複数の受信アンテナを用いて信号を受信し、各送受信アンテナ間の伝達関数行列をもとに受信局側でデータの復調を行うことにより無線通信を実現する高速無線アクセスシステムにおいて、回路規模を抑制しながら良好な伝送特性を実現するための受信技術に関する。
また、本発明は、特に、2.4ＧＨz帯または5ＧＨz帯を用いた高速無線アクセスシステムの伝送速度の高速化を行うためにおいて利用される。
【背景技術】
【０００２】
近年、2.4GHz帯または5GHz帯を用いた高速無線アクセスシステムとして、IEEE802.11g規格、IEEE802.11a規格などの普及が目覚しい。
これらのシステムでは、最大で54Ｍbpsの伝送速度  を実現しているが、無線ＬＡＮの普及に伴い更なる伝送速度の高速化が求められている。
そのための技術としては、ＭＩＭＯ (Multiple-Input Multiple-Output)技術が有力である。このＭＩＭＯ技術とは、送信局側において複数の送信アンテナから同一チャネル上で異なる独立な信号を送信し、受信局側において同じく複数のアンテナを用いて信号を受信し、各送信アンテナ／受信アンテナ間の伝達関数行列を求め、この行列を用いて送信局側の各アンテナから送信された独立な信号を推定し、送信された信号におけるデータを再生するものである。
【０００３】
ここで、上記ＭＩＭＯの無線送受信システムにおいて、Ｎ本の送信アンテナを用いてＮ系統の信号を送信し、Ｍ本のアンテナを用いて、送信されたＮ系統の信号を受信する場合を考える。
まず、送信局及び受信局の各アンテナ間にはＮ×Ｍ個の伝送のパスが存在し、第ｉ送信アンテナから送信され第ｊ受信アンテナで受信される場合の伝達関数をｈｊ，ｉとし、これを第（ｊ，ｉ）成分とするＭ行Ｎ列の行列をＨと表記する。さらに、第ｉ送信アンテナからの送信信号をｔｉとし(ｔ１, ｔ２, ｔ３,・・・,ｔＮ)を成分とする列ベクトルをＴ、第ｊ受信アンテナでの受信信号をｒjとし（ｒ１,ｒ２,ｒ３，・・・,ｒＭ)を成分とする列ベクトルをＲ、第ｊ受信アンテナの熱雑音をｎjとし(ｎ１,ｎ２,ｎ３,・・・ｎＭ）を成分とする列ベクトルをｎと表記する。
この場合、以下に示す（１）式の関係が成り立つ。
Ｒ＝Ｈ×Ｔ＋ｎ                    …（１）
【０００４】
したがって、受信局側で受信した信号Ｒをもとに、送信信号Ｔを推定する技術が求められている．このＭＩＭＯ技術の最も基本的なものとしては、一般にＺＦ (Zero Forcing)法と呼ばれる方法があげられる。（非特許文献１参照）
ここでは、上記の（１）式に対し、伝達関数行列の逆行列Ｈ−１を求め、これを式の両辺の左から掛け合わせる処理を行う。この結果、以下の（１ａ）式が得られる。
Ｈ−１×Ｒ＝Ｔ＋Ｈ−１×ｎ            …（１ａ）
つまり、各受信アンテナで受信した信号を合成し、所望の送信アンテナ以外からの信号による干渉を除去する処理を行う場合、実際の送信信号ベクトルＴに微小な熱雑音Ｈ−１×ｎが加わった信号点が得られることになる。
ここで、送信信号として、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、16ＱＡＭ、64ＱＡＭ等の多値変調を施した信号を用いる場合は、送信信号として取り得る信号点（デジタル信号を多値変調によりマッピングした信号）は不連続である。
【０００５】
したがって、Ｈ−１×Ｒに対して、ユークリッド距離が最も近い信号点を、送信コンスタレーション上において検索する硬判定処理を行い、真の送信信号を推定する。
以上のＺＦ法においては、熱雑音項Ｈ−１×ｎが十分に小さく、かつ各送信アンテナ毎の成分が、各送信アンテナ間において均等であると仮定できる場合、良好な信号再生の特性が期待できる。
しかし、一般にはこの仮定は成り立たず、ある伝達関数行列に対して受信アンテナ毎の熱雑音Ｈ−１×ｎの絶対値の期待値は異なる（各送信アンテナ間の送信特性が異なる）。
さらには、もし伝達関数行列Ｈが逆行列をもたない行列（ないしはその逆行列の行列式が非常に小さい）の場合、送信信号の推定が非常に不安定になる。
上述したような状況において、受信局における受信アンテナによる受信特性が大幅に劣化する可能性がある。
この様な問題点を解決するための方法として、最も特性的に優れた方法がＭＬＤ法と呼ばれる方式である。（非特許文献２参照）
【０００６】
このＭＬＤ法においては、まず、各送信側のアンテナからの送信信号の変調方式が決まると、ひとつのアンテナから送信される信号が取り得る信号点の数（以降、Ｎｍａｘと呼ぶ）が決まる。Ｎ本のアンテナ全体で送信される信号ベクトルのバリエーションはＮｍａｘＮ種類となる。
またＭＬＤ法においては、送信信号として、取りえる全ての候補（全部でＮｍａｘＮ種）に対して、その信号が送信された場合の受信信号の予測を行い、それらの中で最も実際の受信信号に近いものを推定制度の最も高い信号点として選択する。つまり、任意に選択された送信号候補Ｔ、例えば、第ｋ番目の送信信号候補をＴ［ｋ］で表したとすると、以下に示す（２）式で定義されるユークリッド距離Ｅを最小にするｋの値を選択する。
Ｅ＝（Ｒ−Ｈ×Ｔ［ｋ］）Ｈ×（Ｒ−Ｈ×Ｔ［ｋ］）  …（２）
なお、行列Ｍに対してＭＨは、行列Ｍのエルミート共役である行列をさす。以上の処理により、ＭＬＤ法は、如何なる行列Ｈに対しても、安定した受信処理が可能であり、ＺＦ法に対して受信特性が大幅に改善する。
【０００７】
ここで、図２に従来技術におけるＭＩＭＯ技術を適用した送信局の送信部の構成を示す。この図において、送信局の送信部は、データ分割回路１０１、プリアンブル付与回路１０２−１、変調回路１０３−１〜１０３−Ｎ、無線部１０４−１〜１０４−Ｎ、送信アンテナ１０５−１〜１０５−Ｎから構成されている。
なお、ひとつの例として、送信局がＮ本の送信アンテナを用いてＮ系統のデータを送信する場合を例にとって説明する。
【０００８】
データ分割回路１０１は、外部回路から送信するデータが入力されると、このデータをＮ系統に分離し、各々を異なるプリアンブル回路へ出力する。
例えば、データ分割回路１０１は、第１系統のデータをプリアンブル付与回路１０２−１へ出力する。これにより、プリアンブル回路１０２−１は、プリアンブル信号が付与された状態で変調回路１０３−１(Chl) に入力される。
変調回路１０３−１においては、入力されるプリアンブル信号が付与されたデータに対して、所定の変調（ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等の多値変調）を実施し、変調された送信信号を無線部１０４−１へ出力する。
【０００９】
そして、無線部１０４−１は、上記送信信号を無線周波数に変換し、送信アンテナ１０５−１を介し、受信局に対して送信される（電波として放射される）。
また、上述した「Ｃｈ１」の系と同様に、データ分割回路１０１の出力する第２系統目のデータを、プリアンブル付与回路１０２−２，変調回路１０３−２（Ｃｈ２），及び無線部１０４−２において処理され、アンテナ１０５−２から送信される。
同様に、上述した「Ｃｈ１」及び「Ｃｈ２」の系と同様に、データ分割回路１０１の出力する第Ｎ系統のデータを、プリアンブル付与回路１０２−Ｎ，変調回路１０３−Ｎ（ＣｈＮ），及び無線部１０４−Ｎにおいて処理され、アンテナ１０５−Ｎから送信される。
これにより、データ分割回路１０１により分割された送信するデータが、異なるアンテナ（１０５−１〜１０５−Ｎ）からそれぞれ個別に送信される。
【００１０】
次に、図３に従来技術における受信局の受信部の構成を示す。
受信局の受信部は、受信アンテナ１１１−１〜１１１−Ｍ、無線部１１２−１〜１１２−Ｍ、チャネル推定回路１１３、受信信号管理部１１４、伝達関数行列管理回路１１５、信号検出回路１１６、データ合成回路１１７から構成されている。
また、第１の受信アンテナ１１１−１から第Ｍの受信アンテナ１１１−Ｍは、それぞれ個別に受信信号を受信する。
【００１１】
チャネル推定回路１１３は、無線部１１２−１〜１１２−Ｍを経由して、上記送信部の送信した信号（パケット）を入力する。
そして、チャネル推定回路１１３は、上記パケットにおける送信側で付与した所定のプリアンブル信号の受信状況から、各送信アンテナ１０５−１〜１０５−Ｎと、受信アンテナ１１１−１〜１１１−Ｍ間の伝達関数を取得する（予めプリアンブル信号におけるパイロットデータが送受信部双方で決められており、このパイロットデータの受信状況により伝達関数を求める）。
チャネル推定回路１１３は、取得された各伝達関数の情報ｈｊ，ｉが伝達関数行列管理回路１１５に出力するとともに、プリアンブル信号に後続するデータ信号を、１シンボルづつ受信信号管理回路１１４へ出力する。
ここで、伝達関数行列管理回路１１５は、チャネル推定回路１１３から入力されるｈｊ，iから構成される行列を伝達関数行列Ｈとして管理する。
【００１２】
そして、受信信号管理回路１１４は、シンボル単位で入力されるデータ信号を、受信アンテナ１１１−１及び１１１−Ｍの受信信号(ｒ１,ｒ２,・・・,ｒM)を成分とした受信信号ベクトルＲとして一旦、内部の記憶部により管理する。
【００１３】
信号検出回路１１６では、伝達関数行列管理回路115で管理された伝達関数行列と、受信信号管理回路１１４で管理する受信信号との関係から、最も確からしいと思われる送信信号を推定する。この際に用いる方法は、非特許文献１及び非特許文献２などで規定された方法を含め、その他の方式を用いても構わない。ここでは一般化して、信号検出回路116として説明を進める。
信号検出回路116から出力された推定送信信号としてのデータは、複数シンボルに渡り連続的に、時系列に処理されるが、一連のデータを受信後、データ合成回路１１７にてシンボルを合成しデータとして再構成し、出力される。
【非特許文献１】S.Kurosaki et. al.,“A SDM-COFDM Scheme Employing a  Simple Feed-Forward Inter-Channel Interference Canceller for MIMO Based Broadband Wireless LANs”,IEICE TRANS. COMMUN・, Vol.E86 B. No.l, January, 2003
【非特許文献２】A.van Zelst et.al.，“Space Division Multiplexing (SDM) for OFDM Systems”, Proc・ VTC2000 Spring, Vol. 2, pp.1070 -1074
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
以上の受信処理において、入力されるパケットのデータ長が長い場合、一旦、パケットの先頭のプリアンブルにより抽出した伝達関数行列Ｈが経時変化してしまい、パケットの後方に位置するシンボルの精度の高い再生が行えなくなる場合がある。従来技術においては、信号検出に用いる伝達関数に関する情報はパケットの先頭で取得し、その値がパケット内ではほぼ変動しないことを前提としていたが、MACレイヤにおける伝送効率の向上のためにパケット長を拡張し、長いパケットを送るような場合には、この仮定が崩れることになる。特に、高速無線アクセスシステムであるIEEE802.11a、802.11g等を拡張し、伝送速度の向上を目指し標準化が進められているIEEE802.11nにおいては、実際にこのような検討がなされており、その様な運用条件でも安定して長いパケットを受信できるための対応が求められていた。
【００１５】
このための対応策の例としては、「浅井他, “MIMO-OFDMのための簡略化されたブラインド伝搬路トラッキング方式”, 信学技報, RCS2004-290」に記載の方法があげられる。その原理を以下に簡単に示す。伝達関数情報は、既知の送信信号とその信号の実際の受信状態を比較することにより取得される。プリアンブル以外のデータ部分については、真の送信信号は受信側では知る由もないが、受信における信号検出処理の過程で推定することは可能である。
例えば、送受信アンテナ数が３でＭＩＭＯ多重数も同じく３の場合を例にとり説明する。ある時刻（シンボル）で、３つの送信アンテナから送信された信号を各成分とする３行１列の列ベクトルをＴ1とする。また、この信号に対する３つの受信アンテナでの受信信号を各成分とする列ベクトルをＲ1とする。同様に、別の時刻の送信信号及び受信信号の組み合わせとしてＴ2とＲ2、Ｔ3とＲ3が得られたとする。この時の伝達関数行列（３行３列）がＨであったとする。送信信号のベクトルＴ1、Ｔ2、Ｔ3を各列に配置した３行３列の送信信号のレプリカ行列をＴrepと表記し、さらに受信信号のベクトルＲ1、Ｒ2、Ｒ3を各列に配置した３行３列の受信信号の行列をＲrepと表記すると、以下の（３）式が与えられる。
Ｒrep＝Ｈ・Ｔrep＋  Ｎ                            …（３）
ここで最後の項は熱雑音に関する行列である。したがって、この項を無視すれば、以下の（４）式で伝達関数行列を推定可能である。
Ｈ ≒ Ｒrep・Ｔrep-1                               …（４）
したがって、受信信号をもとに構成した受信信号行列と、送信信号のレプリカ行列の逆行列の乗算から、その瞬間の伝達関数行列を推定することは可能である。
【００１６】
この場合、先の図３においては、伝達関数行列管理回路１１５は、所定の間隔にて、伝達関数のキャリブレーションを行う必要があり、復号された情報信号系列を再符号化及び再変調を行うことにより、送信信号のレプリカ行列を生成する。
また、伝達関数行列管理回路１１５は、このレプリカ行列に対応する時刻の受信信号行列を、受信信号管理回路１４に記憶されている受信信号行列群から読み出す。
そして、伝達関数行列管理回路１１５は、受信信号行列の右からレプリカ行列の逆行列を乗算することにより、伝達関数推定行列を求める。
このように、伝達関数行列管理回路１１５は、求めた上記伝達関数推定行列を、所定の時間毎にその時点で記憶されている伝達関数行列Ｈを置き換えることにより、伝達関数行列（すなわちチャネル）のトラッキングを行うことが可能となる。
【００１７】
上述したチャネルトラッキングの方法は、ＭＩＭＯであるために推定精度を上げる必要があり、複数シンボルの情報に対して送信信号のレプリカ信号を生成して、その逆行列及び受信信号行列を用いて伝達関数推定行列を推定している。
しかしながら、このチャネルトラッキングの方法は、使用するレプリカ行列の特性に推定精度が依存するとともに、レプリカ行列を求めるために複数のシンボルが必要となり、更新周期も複数シンボル周期以上必要となり、リアルタイムでのチャネルトラッキングに対応できないという欠点がある。さらに、ある時刻の送信信号ベクトルが、他の時刻のひとつまたは複数の送信信号ベクトルの線形結合で表わされる場合、送信信号のレプリカ行列は逆行列をもたないことになる。この場合には、伝達関数行列を求めることができず、更新処理は行うことができない。
【００１８】
また、上記チャネルトラッキングの方法は、ＭＩＭＯの多重数が多い場合、例えば、送信アンテナをＮ本、例えば４本使用して４重に多重されていれば、４×４の逆行列演算が必要になり、演算を行わせる演算回路の規模が大きくなるため１つのチップ内への全機能の実装を行う際の障害となっていた。さらには、この演算処理に伴う遅延が発生して、よりチャネルトラッキングに時間を要することにもなる。
従って、本発明の目的は、ＭＩＭＯ技術を用いた無線通信を行う際に、従来例に比較して短いシンボル周期にて、高速かつ推定精度の高いチャネルトラッキングを、現実的な回路規模及び演算量にて実現可能な無線通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するために、本発明の無線通信装置は、同一周波数チャネル上で複数の信号系列を空間上で多重化して送信するＮ（Ｎ≧２、Ｎは整数）本の送信アンテナを備えた送信局と、送信された無線信号を受信し前記複数の信号系列に分離して受信処理を行うＭ本（Ｍ≧１、Ｍは整数）の受信アンテナを備えた受信局により構成されたＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）通信が可能な無線通信装置において、前記送信局は、ユーザデータをＮ系統に分割するユーザデータ分割手段と、前記Ｎ系統に分割されたデータに個別の既知のパターンの信号を付与してＮ系統の信号系列を生成する信号系列生成手段と、Ｎ本の前記送信アンテナを用いて同一周波数にて同時に前記信号系列を重畳して送信する信号送信手段とを備え、前記受信局は、Ｍ本の前記受信アンテナを用いて個別に無線信号を受信する信号受信手段と、受信信号に付与された前期既知のパターンの信号を参照信号として、前記送信アンテナのうちの第ｉアンテナと前記受信アンテナのうちの第ｊアンテナとの間のＭ×Ｎ組の伝達関数ｈｊ，ｉを取得する伝達関数取得手段と、該伝達関数ｈｊ，ｉを第（ｊ，ｉ）成分とするＭ行Ｎ列の行列すなわち伝達関数行列をＨ、Ｎ系統の信号系列の送信信号をＮ行１列の送信信号列ベクトルＴ、Ｍ本のアンテナで受信されたシンボル単位の受信信号をＭ行１列の受信信号列ベクトルＲと表記した際に、各シンボル毎に該伝達関数行列Ｈ、および該受信信号列ベクトルＲを用いて前記送信局が送信した送信信号列ベクトルＴの推定値である推定送信信号列ベクトルＴ'を取得する送信信号推定手段と、前記伝達関数行列Ｈを列ベクトルに分解して、Ｈ＝（ｈ1，ｈ2，…，ｈN）と表記し、かつ所定のシンボルにおいて推定された前記送信信号列ベクトルをＴ'＝（ｔ1，ｔ2，…，ｔN）ｔ（右肩のｔは転置行列を示す）と表記した場合、第ｋ（１≦ｋ≦Ｎ、ｋは整数）信号系統から推定送信信号ｔkを送信した場合に、前記アンテナにて受信される受信信号を推定した受信信号レプリカ列ベクトルを生成するレプリカ受信ベクトル生成手段と、前記受信信号列ベクトルＲから、第ｋ'（１≦ｋ'≦Ｎ、ｋ'は整数）系統以外の受信信号レプリカ列ベクトルの信号系統を減算して干渉除去列ベクトルを求める干渉信号除去手段と、該干渉信号除去手段で求めた干渉除去列ベクトルを、第ｋ'信号系列の推定送信信号により除算して、第ｋ'信号系統の推定伝達関数列ベクトルを生成する推定伝達関数列ベクトル生成手段と、該推定伝達関数列ベクトルと前記伝達関数行列の第ｋ'列目の列ベクトルとを線形結合させて新規伝達関数列ベクトルを生成する伝達関数列ベクトル合成手段と、伝達関数取得手段に格納されている前記伝達関数行列の第ｋ'行目を、前記新規伝達関数列ベクトルに更新する伝達関数列ベクトル更新手段とを有することを特徴とする。
これにより、ＭＩＭＯによる通信装置にて、パケット長の長いパケットを受信する際、プリアンブルにて推定した伝達関数の時間経過による変動のトラッキング処理（チャネルトラッキング）を、１つのシンボルを入力したタイミングで、簡易な行列演算にて行うことが可能となり、従来のトラッキング方式のように、複数シンボルを用いた処理に比較し、短い周期にてチャネルトラッキングが行えるため、複数シンボル間の伝達関数の変動要因を含むことなく、より精度の高い伝達関数を推定することができる。
【００２０】
また、本発明の無線通信装置は、前記受信信号レプリカ列ベクトルの全ての信号系統毎に、前記干渉信号除去手段，推定伝達関数列ベクトル生成手段および伝達関数列ベクトル合成手段が設けられていることを特徴とする。
また、本発明の無線通信装置は、前記干渉信号除去手段，推定伝達関数列ベクトル生成手段，伝達関数列ベクトル合成手段及び伝達関数列ベクトル更新手段が、１信号系列分設けられており、前記受信信号レプリカ列ベクトルの各信号系統に対して、順次新規伝達関数列ベクトルを生成し、前記新規伝達関数列ベクトルに更新することを特徴とする。
これにより、受信したシンボルから求めた推定送信信号列ベクトルＴ'を用いて伝達関数の推定を行う際、この推定送信信号列ベクトルＴ'からなる推定送信信号行列において、各列ベクトルが他の列ベクトルとの干渉を防止することが可能となり、伝達関数の推定精度を向上させることができる。
【００２１】
また、本発明の無線通信装置は、前記伝達関数列ベクトル合成手段が、忘却係数μ（０＜μ≦１：μは実数）を用い、前記伝達関数行列の列ベクトルｈkの（１−μ）倍と、第ｋ信号系統の前記推定伝達関数列ベクトルｈk'のμ倍を線形合成することにより新規伝達関数行列を生成することを特徴とする。
これにより、本発明の無線通信装置は、伝達関数の急激な変化を抑制、すなわち、新規に推定される推定伝達関数列ベクトルｈk'がノイズ等の影響により、低い推定精度であり実際の伝達関数と大幅に異なる場合に、完全に入れ替えてしまうことによる通信効率の大幅な低下を防止し、誤り訂正が行える程度の通信品質を有する伝達関数の調整、すなわちチャネルトラッキングが行える。
【００２２】
また、本発明の無線通信装置は、前記忘却係数μが、前記推定送信信号列ベクトルＴ'の第ｋ成分すなわちｔkの絶対値に比例して動的に変更することを特徴とする。
これにより、本発明の無線通信装置は、推定される第ｋ系統の推定送信信号ｔkの絶対値が大きい場合、受信される受信信号強度が高いので、推定される伝達関数がより実際の伝達関数に近い、すなわち推定精度が高いことが考えられるため、忘却係数μを大きくし、一方、推定される推定送信信号の絶対値が小さい場合、受信される受信信号強度が低いのでノイズの影響を強く受けることが考えられ、推定される伝達関数が実際の伝達関数と異なる、すなわち推定精度が低いことが考えられるため、忘却係数μを小さくすることにより、チャネルトラッキングの精度を向上させることができる。
【００２３】
また、本発明の受信装置は、同一周波数チャネル上で複数の信号系列を空間上で多重化して送信するＮ（Ｎ≧２、Ｎは整数）本の送信アンテナを備えた送信局から、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）通信方式により送信された無線信号を受信し、前記複数の信号系列に分離して受信処理を行うＭ本（Ｍ≧１、Ｍは整数）の受信アンテナを備えた受信装置であり、Ｍ本の前記受信アンテナを用いて個別に無線信号を受信する信号受信手段と、受信信号に付与された前期既知のパターンの信号を参照信号として、前記送信アンテナのうちの第ｉアンテナと前記受信アンテナのうちの第ｊアンテナとの間のＭ×Ｎ組の伝達関数ｈｊ，ｉを取得する伝達関数取得手段と、該伝達関数ｈｊ，ｉを第（ｊ，ｉ）成分とするＭ行Ｎ列の行列すなわち伝達関数行列をＨ、Ｎ系統の信号系列の送信信号をＮ行１列の送信信号列ベクトルＴ、Ｍ本のアンテナで受信されたシンボル単位の受信信号をＭ行１列の受信信号列ベクトルＲと表記した際に、各シンボル毎に該伝達関数行列Ｈ、および該受信信号列ベクトルＲを用いて前記送信局が送信した送信信号列ベクトルＴの推定値である推定送信信号列ベクトルＴ'を取得する送信信号推定手段と、前記伝達関数行列Ｈを列ベクトルに分解して、Ｈ＝（ｈ1，ｈ2，…，ｈN）と表記し、かつ所定のシンボルにおいて推定された前記送信信号列ベクトルをＴ'＝（ｔ1，ｔ2，…，ｔN）ｔ（右肩のｔは転置行列を示す）と表記した場合、第ｋ（１≦ｋ≦Ｎ、ｋは整数）信号系統から推定送信信号ｔｋを送信した場合に、前記アンテナにて受信される受信信号を推定した受信信号レプリカ列ベクトルを生成するレプリカ受信ベクトル生成手段と、前記受信信号列ベクトルＲから、第ｋ'（１≦ｋ'≦Ｎ、ｋ'は整数）系統以外の受信信号レプリカ列ベクトルの信号系統を減算して干渉除去列ベクトルを求める干渉信号除去手段と、該干渉信号除去手段で求めた干渉除去列ベクトルを、第ｋ'信号系列の推定送信信号により除算して、第ｋ'信号系統の推定伝達関数列ベクトルを生成する推定伝達関数列ベクトル生成手段と、該推定伝達関数列ベクトルと前記伝達関数行列の第ｋ'列目の列ベクトルとを線形結合させて新規伝達関数列ベクトルを生成する伝達関数列ベクトル合成手段と、伝達関数取得手段に格納されている前記伝達関数行列の第ｋ'行目を、前記新規伝達関数列ベクトルに更新する伝達関数列ベクトル更新手段とを有することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の受信方法は、同一周波数チャネル上で複数の信号系列を空間上で多重化して送信するＮ（Ｎ≧２、Ｎは整数）本の送信アンテナを備えた送信局から、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）通信方式により送信された無線信号を、前記複数の信号系列に分離して受信処理を行うＭ本（Ｍ≧１、Ｍは整数）の受信アンテナにより受信する受信方法であり、Ｍ本の前記受信アンテナを用いて個別に無線信号を受信する信号受信過程と、受信信号に付与された前期既知のパターンの信号を参照信号として、前記送信アンテナのうちの第ｉアンテナと前記受信アンテナのうちの第ｊアンテナとの間のＭ×Ｎ組の伝達関数ｈｊ，ｉを取得する伝達関数取得過程と、該伝達関数ｈｊ，ｉを第（ｊ，ｉ）成分とするＭ行Ｎ列の行列すなわち伝達関数行列をＨ、Ｎ系統の信号系列の送信信号をＮ行１列の送信信号列ベクトルＴ、Ｍ本のアンテナで受信されたシンボル単位の受信信号をＭ行１列の受信信号列ベクトルＲと表記した際に、各シンボル毎に該伝達関数行列Ｈ、および該受信信号列ベクトルＲを用いて前記送信局が送信した送信信号列ベクトルＴの推定値である推定送信信号列ベクトルＴ'を取得する送信信号推定過程と、前記伝達関数行列Ｈを列ベクトルに分解して、Ｈ＝（ｈ1，ｈ2，…，ｈN）と表記し、かつ所定のシンボルにおいて推定された前記送信信号列ベクトルをＴ'＝（ｔ1，ｔ2，…，ｔN）ｔ（右肩のｔは転置行列を示す）と表記した場合、第ｋ（１≦ｋ≦Ｎ、ｋは整数）信号系統から推定送信信号ｔｋを送信した場合に、前記アンテナにて受信される受信信号を推定した受信信号レプリカ列ベクトルを生成するレプリカ行列生成過程と、前記受信信号列ベクトルＲから、第ｋ'（１≦ｋ'≦Ｎ、ｋ'は整数）系統以外の受信信号レプリカ列ベクトルの信号系統を減算して干渉除去列ベクトルを求める干渉信号除去過程と、該干渉信号除去手段で求めた干渉除去列ベクトルを、第ｋ'信号系列の推定送信信号により除算して、第ｋ'信号系統の推定伝達関数列ベクトルを生成する推定伝達関数列ベクトル生成過程と、該推定伝達関数列ベクトルと前記伝達関数行列の第ｋ'列目の列ベクトルとを線形結合させて新規伝達関数列ベクトルを生成する伝達関数列ベクトル合成過程と、伝達関数取得手段に格納されている前記伝達関数行列の第ｋ'行目を、前記新規伝達関数列ベクトルに更新する伝達関数列ベクトル更新過程と有することを特徴とする。
【００２５】
なお、以上の方法を、複数のサブキャリアを用いた直交周波数分割多重(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing)変調方式を用いた無線通信システムに適用することも好ましい。
特にＭＩＭＯ技術とＯＦＤＭ技術を適用し、受信側でＭＬＤ法ないしはそれに準ずる手法にて受信処理を行う際、チャネルトラッキング処理を行う場合、非常に多数の行列計算を行う必要が出てくるが、これを簡易かつ回路規模が小さな回路にて近似処理を行うことにより、回路規模の削減、更には消費電力の抑制につながる。
【発明の効果】
【００２６】
以上詳細に説明した様に、本発明によれば、ＭＩＭＯ技術を用いた高能率な無線通信を行う際に、チャネルトラッキング処理を１シンボルにて行う構成としたため、従来のチャンネルトラッキング方式に比べて大幅に回路規模及び演算量を削減可能とする効果を得ることができる。
この結果、本発明によれば、回路規模を大幅に削減することができるため、受信回路を１チップのＬＳＩ内に実装することが可能となる。また、上述した回路規模の縮小及び演算量の削減は、直接、消費電力を削減するという副次的な効果も期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の無線通信装置（システム）は、ＭＩＭＯ通信における伝達関数のトラッキングにおいて、１シンボルの受信信号列ベクトルＲから送信信号列ベクトルＴの推定を行い、伝達関数行列を列ベクトルに分解し、いずれか１つの伝達関数行列の列ベクトルｈｋの各成分を未知数とし、受信信号ベクトルＲからこの列ベクトルｈｋ以外の列ベクトルと推定送信信号との項を減算し、列ベクトルｈｋに乗算されている推定送信信号ｔｋにより除算することにより、推定伝達関数行列の列ベクトルｈｋ'を求めることでトラッキング処理を行う。
【００２８】
以下、本発明の一実施形態による無線通信装置を図面を参照して説明する。図１は同実施形態の構成を示すブロック図である。
以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。本発明と従来技術の差分は受信部の構成にあり、本発明の送信側の構成は、すでに説明した従来例と共通である。
したがって、以下には受信局のみに関する説明を行う。なお、従来方式と同様に、送信局がＮ本の送信アンテナを用いてＮ系統のデータを送信する場合をひとつの例として用いる。
【００２９】
図１は、本発明の実施形態における受信局の受信部の構成を示す図である。図において、本発明の受信部は、受信アンテナ１１１−１〜１１１−Ｍ、無線部１１２−１〜１１２−Ｍ、チャネル推定回路１１３、受信信号管理回路１１４、伝達関数行列管理回路１１５、信号検出回路１１６、データ合成回路１１７を従来例と同様に有している。
図１に示す本発明と図３に示す従来例との差異は、レプリカ受信ベクトル生成回路１，ｈ1生成回路２−１，ｈ2生成回路２−２，…，ｈN生成回路２−Ｎ，伝達関数ベクトル合成回路３及び伝達関数行列更新制御回路４を新たに設けた点にある。以下、新たに設けられた回路を含めて受信部についての説明を行う。
【００３０】
第１の受信アンテナ１１１−１，第２の受信アンテナ１１１−２，…，第Ｍの受信アンテナ１１１−Ｍは、それぞれ個別に受信信号を受信する。
無線部１１２−１〜１１２−Ｍは、それぞれ第１の受信アンテナ１１１−１，第２の受信アンテナ１１１−２，…，第Ｍの受信アンテナ１１１−Ｍが個別に受信した受信信号を入力し、増幅及びノイズ除去などの信号処理を行い、チャネル推定回路１１３へ出力する。
チャネル推定回路１１３は、送信側において付与された既知のパターンデータからなるプリアンブル信号を参照信号とし、この参照信号の受信状況から、すでに述べたように、Ｎ本の送信アンテナｉ（１≦ｉ≦Ｎ）と各受信アンテナｊ（１≦ｊ≦Ｍ）との間のＭ×Ｎ組の伝達関数（ｈｊ，ｉ）を取得し、伝達関数行列管理回路１１５に出力する。
伝達関数行列管理回路１１５は、入力される伝達関数（ｈｊ，ｉ）を行列の成分とする、Ｍ行Ｎ列の行列である伝達関数行列Ｈとして管理する。
【００３１】
受信信号管理回路１１４は、プリアンブル信号に後続するデータ信号を、チャネル推定回路１１３から１シンボルずつ入力し、各アンテナの受信信号（ｒ1，ｒ2，…，ｒM）を成分とした受信信号ベクトルＲとして一旦管理する。
信号検出回路１１６では、伝達関数行列管理回路115で管理された伝達関数行列と、受信信号管理回路114で管理する受信信号ベクトルＲの関係から、最も確からしいと思われる推定送信信号Ｔ（Ｎ本のアンテナで送信されたシンボル単位のＮ行１列の推定送信信号列ベクトル）を求めて、レプリカ受信ベクトル生成回路１へ出力する。この際の送信信号の推定方法は、従来技術で説明したように非特許文献１及び非特許文献２などで規定された方法を含め、その他の方式を用いても構わない。
【００３２】
レプリカ受信ベクトル生成回路１は、伝達関数行列管理回路１１５に記憶されている伝達関数行列Ｈを列ベクトルに分解、すなわちＨ＝（ｈ1，ｈ2，…，ｈN）とし、この分解した伝達関数行列（列ベクトル）と、推定送信信号列べクトルＴ＝（ｔ1，ｔ2，…，ｔN）の中の１成分を乗算して、ある送信アンテナからの送信信号ｔkに対する受信信号レプリカ列ベクトルＲ'(ｔk)を算出する。（１≦ｋ≦Ｎ，ｋは整数）
【００３３】
上述したように、レプリカ受信ベクトル生成回路１は、下記に示す（５）により、受信信号レプリカ列ベクトルＲ'(ｔk)を算出する。
Ｒ'(ｔk)＝ｔk・ｈk                            …（５）
この受信信号レプリカ列ベクトルＲ'(ｔk)は、第ｋ信号系統から推定送信信号ｔｋを送信する際、各受信アンテナ、すなわち、第１の受信アンテナ１１１−１，第２の受信アンテナ１１１−２，…，第Ｍの受信アンテナ１１１−Ｍにより受信されるであろう受信信号の推定値を要素としてもつ列ベクトルとして求められる。
【００３４】
ここで、所定の周期でトラッキングを行う場合、その時間変動により伝達関数行列Ｈ＝（ｈ1，ｈ2，…，ｈN）が伝達関数行列Ｈ'＝（ｈ1'，ｈ2'，…，ｈN'）に変化したとしても、その変化量が微細であるため、推定送信信号ベクトルTと実際の受信信号ベクトルＲ、伝達関数行列H及びH’の間には以下の近似式が成り立つことになる。
ここで、受信信号列ベクトルはＲ＝（ｒ1，ｒ2，…，ｒN）ｔであり、「（ｔ1，ｔ2，…，ｒN）」の右肩の「ｔ」の記載は、上記「（ｒ1，ｒ2，…，ｒN）ｔ」が行ベクトル「（ｒ1，ｒ2，…，ｒN）」の転置行列（すなわち列ベクトル）であることを示している。
【００３５】
Ｒ≒ｔ1・ｈ1'＋ｔ2・ｈ1＋…＋ｔN・ｈN
≒ｔ1・ｈ1＋ｔ2・ｈ2'＋…＋ｔN・ｈN
・
・
・
≒ｔ1・ｈ1＋ｔ2・ｈ2＋…＋ｔN・ｈN'        …（６）
この式（６）に式（５）を代入し、以下の（６-a）を生成する。
Ｒ≒ｔ1・ｈ1'  ＋Ｒ’(ｔ2)＋…＋Ｒ’(ｔN)
≒ｔ2・ｈ2'  ＋Ｒ’(ｔ1)＋Ｒ’(ｔ3)＋…＋Ｒ’(ｔN)
・
・
・
≒ｔN・ｈN'  ＋R’(ｔ1)＋…＋R’(ｔN-1)     …（６-a）
この式（６-a）の各行は、ｈk'の各成分を未定数とする1次方程式であり、以下の式（７）の様に変形して簡単に求めることができる。
ｈ1'≒｛Ｒ−Ｒ’(ｔ2)−…−Ｒ’(ｔN)｝／ｔ1
ｈ2'≒｛Ｒ−Ｒ’(ｔ1)−Ｒ’(ｔ3)−…−Ｒ’(ｔN)｝／ｔ2
・
ｈk'≒｛Ｒ−Ｒ’(ｔ1)−…−Ｒ’(ｔｋ-1)−Ｒ’(ｔk＋１)−…−Ｒ’(ｔN)｝／ｔｋ
・
ｈN'≒｛Ｒ−Ｒ’(ｔ1)−…−Ｒ’(ｔN-1)｝／ｔN    …（７）
【００３６】
ｈ1生成回路２−１は、上記（７）式の1行目に示すように、第１信号系列以外の第ｋ’信号系列（２≦ｋ’≦Ｎ，ｋ’は整数）に対する受信信号レプリカ列ベクトルＲ'(ｔk’)をそれぞれ実際の受信信号列ベクトルＲから減算し、列ベクトルｈ1’を推定伝達関数列ベクトルとして算出する。
また、ｈ2生成回路２−２は、同様に上記（７）式の２行目に示すように、第２信号系列以外の第ｋ’信号系列（１≦ｋ’≦Ｎ且つｋ’≠２、ｋ’は整数）に対する受信信号レプリカ列ベクトルＲ'(ｔk’)をそれぞれ実際の受信信号列ベクトルＲから減算し、列ベクトルｈ2’を推定伝達関数列ベクトルｈ2'として算出する。
同様に、ｈN生成回路２−Ｎは、上記（７）式のＮ行目に示すように、第１信号系列以外の第ｋ’信号系列（１≦ｋ’≦Ｎ−１，ｋ’は整数）に対する受信信号レプリカ列ベクトルＲ'(ｔk’)をそれぞれ実際の受信信号列ベクトルＲから減算し、列ベクトルｈN’を推定伝達関数列ベクトルとして算出する。
【００３７】
伝達関数列ベクトル合成回路３は、これまで使用していた伝達関数行列の第ｋ列目すなわちｈｋと、上記推定伝達関数列ベクトルｈｋ'とを線形結合させて、新規伝達関数列ベクトルｈｋ（ｎｅｗ）を求める。
ここで、伝達関数列ベクトル合成回路３は、伝達関数行列管理回路１１５に現在記憶されている伝達関数行列Ｈ＝（ｈ1，ｈ2，…，ｈN）におけるｈｋを読み出し、所定の忘却係数μ（０＜μ≦１）を用いて、以下の（４）式により、新たに伝達関数行列管理回路１１５に記憶させる新規の伝達関数列ベクトルｈｋ（ｎｅｗ）の計算を行う。
ｈｋ（ｎｅｗ）  ＝  （１−μ）・ｈｋ  ＋  μ・ｈｋ'  …（８）
上記（８）式により、所定の忘却係数μを乗算した推定伝達関数列ベクトルｈｋ'と、「１−μ」を乗算した伝達関数行列ベクトルｈｋとを加算することにより線形結合させ、推定された推定伝達関数列ベクトルｈｋ'へ急激に置き換えるのではなく、直前の成分を残しつつ緩やかに調整する。
【００３８】
伝達関数行列更新制御回路４は、得られた伝達関数列ベクトルｈｋ（ｎｅｗ）を、伝達関数行列管理回路１１５に記憶されている伝達関数行列Ｈ＝（ｈ1，ｈ2，…，ｈｋ，…ｈN）の対応する各列ベクトルに対して上書きし、新たな伝達関数行列Ｈとする。
また、伝達関数行列更新制御回路４は、他のｈ1生成回路２−１，ｈ2生成回路２−２，ｈN生成回路２−Ｎが各々算出する、推定伝達関数列ベクトルｈ1'，ｈ2'，…，ｈN'も、上述した処理と同様に、伝達関数行列管理回路１１５に記憶されている伝達関数行列Ｈ＝（ｈ1，ｈ2，…，ｈｋ，…ｈN）の対応する各列ベクトルに対して上書きする。  このとき、伝達関数行列更新制御回路４は、周期的なトラッキングのタイミングにおいて、あるシンボルでは伝達関数行列の１列目を新規の伝達関数列ベクトルにより置換し、次のタイミングのシンボルでは２行目を置換するように、列を順番に時系列に置き換えていくように制御しても良い。
【００３９】
上述した構成においては、送信部が有する送信信号の信号系統各々に対応して、ｈ1生成回路２−１〜ｈN生成回路２−ＮのＮ個の推定伝達関数列ベクトルを算出する回路が個別に設けられていた。
しかしながら、ｈｋ生成回路２−ｋを１個設けて、順序回路により、推定伝達関数列ベクトルｈ1'〜ｈｋ'を時系列に順番に求める構成としてもよい。例えば、ひとつのｈk生成回路２−kを用いて、周期的なトラッキングのタイミングにおいて、あるシンボルでは伝達関数行列の１列目を求めるためにｈ1生成回路２−１として利用し、次のタイミングのシンボルでは伝達関数行列の２列目を求めるためにｈ2生成回路２−2として利用し、N番目のタイミングのシンボルでは伝達関数行列のN列目を求めるためにｈN生成回路２−Nとして利用することも可能である。
【００４０】
次に、図１及び図２を参照して、上述した実施形態における送信部及び受信部を有する無線通信システムの動作を説明する。
ここで、説明を簡略化するため、例えば、４×４（Ｍ＝４，Ｎ＝４）ＭＩＭＯの場合の無線通信システムの構成で説明する。
すなわち、送信アンテナを４本及び受信アンテナを４本として、すなわち、送信部は送信アンテナ１０５−１〜１０５−４を有し、受信部は受信アンテナ１１１−１〜１１１−４を有しており、他の構成もこのアンテナ数に対応して構成されている。
送信部が送信アンテナ１０５−１〜１０５−４から個別にデータを発信する。
【００４１】
そして、第１の受信アンテナ１１１−１〜第４の受信アンテナ１１１−４は、それぞれ個別に受信信号を受信する。
これにより、無線部１１２−１〜１１２−４は、それぞれ第１の受信アンテナ１１１−１〜第４の受信アンテナ１１１−４が個別に受信した受信信号Ｒ｛ｒ1，ｒ2，ｒ3，ｒ4｝を入力し、増幅及びノイズ除去などの信号処理を行い、チャネル推定回路１１３へ出力する。
次に、チャネル推定回路１１３は、送信側において付与された既知のパターンデータからなるプリアンブル信号を参照信号とし、この参照信号の受信状況から、すでに述べたように、４本の各送信アンテナｉ（１≦ｉ≦４）と４本の各受信アンテナｊ（１≦ｊ≦４）との間の４×４組の伝達関数（ｈｊ，ｉ）を取得し、列ベクトルに分解して、Ｈ＝｛ｈ1、ｈ2、ｈ3、ｈ4｝として伝達関数行列管理回路１１５に出力して管理させる。
【００４２】
そして、受信信号管理回路１１４は、プリアンブル信号に後続するデータ信号を、チャネル推定回路１１３から１シンボルずつ入力される、各アンテナの受信信号（ｒ1，ｒ2，ｒ3，ｒ4）を成分とした受信信号列ベクトルＲ＝｛ｒ1，ｒ2，ｒ3，ｒ4｝ｔを記憶する。
次に、信号検出回路１１６は、受信信号管理回路１１４から受信信号ベクトルＲを読み出し、また、伝達関数行列管理回路１１５から伝達関数行列を読み出し、送信信号の推定値を求め、４行１列の推定送信信号列ベクトルＴ＝｛ｔ1、ｔ2、ｔ3、ｔ4｝ｔを出力する。
【００４３】
次に、レプリカ受信ベクトル生成回路１は、（１）式により受信信号レプリカ列ベクトルＲ'(ｔｋ)を算出する。
そして、レプリカ受信ベクトル生成回路１は、ｈ1生成回路２−１〜ｈ4生成回路２−４各々に対して、上記受信信号レプリカ列ベクトルＲ'(ｔｋ)を出力する。
このとき、ｈ1生成回路２−１〜ｈ4生成回路２−４各々には、受信信号管理回路１１４から、推定送信信号列ベクトルＴを算出する際に用いた、実際に受信した受信信号列ベクトルＲ＝｛ｒ1，ｒ2，ｒ3，ｒ4｝ｔが入力されている。
【００４４】
次に、ｈ1生成回路２−１は、上記（３）式において、伝達関数ｈ1'を未知数として方程式を解く。
つまり、ｈ1生成回路２−１は、受信信号ベクトルRから未知数と定義した信号系統「ｔ1・ｈ1'」以外の項「ｔ2・ｈ2＋ｔ3・ｈ3＋ｔ4・ｈ4」を減算し、未知数と定義したｈ1'の係数である送信信号ｔ1により除算することにより、未知数ｈ1'を算出する以下の（９）式を得る。
ｈ1'≒｛Ｒ−ｔ2・ｈ2−ｔ3・ｈ3−ｔ4・ｈ4｝／ｔ1   …（９）
これにより、ｈ1生成回路２−１は、推定伝達関数列ベクトルｈ1'を算出する。
同様に、ｈ2生成回路２−２，ｈ3生成回路２−３，ｈ4生成回路２−４も、各々設定されている未知数としての伝達関数列ベクトルに対応させて、ｈ1生成回路２−１と同様な処理により、それぞれ、推定伝達関数列ベクトルｈ2'，ｈ3'，ｈ4'を算出する。
【００４５】
次に、伝達関数列ベクトル合成回路３は、ｈ1生成回路２−１，ｈ2生成回路２−２，ｈ3生成回路２−３，ｈ4生成回路２−４各々から、それぞれ推定伝達関数列ベクトルｈ1'，ｈ2'，ｈ3'，ｈ4'を入力する。
また、伝達関数列ベクトル合成回路３は、伝達関数行列管理回路１１５から、現在の伝達関数行列Hnowの各列ベクトルｈ1，ｈ2，ｈ3，ｈ4を読み込み、上記（８）式を用いて、各信号系統に対応する新規の伝達関数列ベクトルｈ1（ｎｅｗ）、ｈ2（ｎｅｗ）、ｈ3（ｎｅｗ）、ｈ4（ｎｅｗ）を算出する。
そして、伝達関数列ベクトル合成回路３は、算出した新規の伝達関数列ベクトルｈ1（ｎｅｗ）、ｈ2（ｎｅｗ）、ｈ3（ｎｅｗ）、ｈ4（ｎｅｗ）を伝達関数行列更新制御回路４へ出力する。
【００４６】
次に、伝達関数行列更新制御回路４は、伝達関数行列管理回路１１５に記憶されている伝達関数行列Ｈの各伝達関数列ベクトルｈ1〜ｈ4各々を、入力される新規の伝達関数列ベクトルｈ1（ｎｅｗ）、ｈ2（ｎｅｗ）、ｈ3（ｎｅｗ）、ｈ4（ｎｅｗ）により、上書きして置き換える。
このとき、伝達関数行列更新制御回路４は、すでに述べたように、一括して伝達関数行列を置き換えるのではなく、トラッキング周期で順番に、伝達関数行列管理回路１１５に記憶されている既存の伝達関数行列の行を、得られた新規の伝達関数列ベクトルｈ1（ｎｅｗ）、ｈ2（ｎｅｗ）、ｈ3（ｎｅｗ）、ｈ4（ｎｅｗ）により置き換えるようにしてもよい。
ここで、得られた伝達関数行列hk（ｎｅｗ）が推定精度として不十分であった場合には伝達関数行列の置き換えを保留するなど、必要に応じて置き換えの実施を制御することも可能である。
【００４７】
なお、図１における受信部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより受信におけるデータの再生を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【００４８】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態による受信局の受信部の一構成例を示すブロック図である。
【図２】ＭＩＭＯ技術を適用した送信局の送信部の構成を示すブロック図である。
【図３】従来技術における受信局の受信部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５０】
１・・・レプリカ受信ベクトル生成回路
２−１・・・ｈ1生成回路
２−２・・・ｈ2生成回路
２−Ｎ・・・ｈN生成回路
３・・・伝達関数列ベクトル合成回路
４・・・伝達関数行列更新制御回路
１０１・・・データ分割回路
１０２−１，１０２−２，１０２−Ｎ・・・プリアンブル付与回路
１０３−１，１０３−２，１０３−Ｎ・・・変調回路
１０４−１，１０４−２，１０４−Ｎ・・・無線部
１０５−１，１０５−２，１０５−Ｍ・・・送信アンテナ
１１１−１，１１１−２，１１１−Ｍ・・・受信アンテナ
１１２−１，１１２−２，１１２−Ｍ・・・無線部
１１３・・・チャネル推定回路
１１４・・・受信信号管理回路
１１５・・・伝達関数行列管理回路
１１６・・・信号検出回路
１１７・・・データ合成回路
【図１】
2006325013.tif 000003
【図２】
2006325013.tif 000004
【図３】
2006325013.tif 000005