(57)【要約】【課題】閉ループ方式を用いたＭＩＭＯ通信システムにおいてコードブック探索に伴う計算量を低減させるための装置及び方法を提供する。【解決手段】本発明は、多重送受信アンテナシステムにおける受信機装置において、ビーム形成加重値から構成されたコードブックを格納し、前記コードブックから所定のウィンドーサイズだけのビーム形成加重値を選択して出力するウィンドー決定器と、前記ウィンドー決定器から出力されるビーム形成加重値のうち、現在のチャネル状態に応じた最適なビーム形成加重値を選択して送信機にフィードバックするビーム形成加重値選択器とを備える。【選択図】図３
2006345531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多重送受信アンテナシステムにおける受信機装置において、
ビーム形成加重値から構成されたコードブックを格納し、前記コードブックから所定のウィンドーサイズだけのビーム形成加重値を選択して出力するウィンドー決定器と、
前記ウィンドー決定器から出力されるビーム形成加重値のうち、現在のチャネル状態に応じた最適なビーム形成加重値を選択して送信機にフィードバックするビーム形成加重値選択器と
を備えたことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記コードブックは、ビームの方向に応じて整列されたビーム形成加重値から構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ウィンドー決定器は、以前選択されたビーム形成ベクトルを基準として所定のウィンドーサイズだけのビーム形成加重値を選択して出力することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記ウィンドーサイズは、チャネル環境に応じて変更されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ウィンドーサイズの変更周期は、チャネル環境に応じて変更されることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記ウィンドーサイズは、固定されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記コードブックは、グラスマン  ライン  パッキング方式により構成されたコードブックをビームの方向に応じて整列したものであることを特徴とする請求項１に記載の特徴とする装置。
【請求項８】
前記ビーム形成加重値選択器は、前記選択されたビーム形成加重値に対するコードブックインデックスを前記送信機にフィードバックすることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
複数の受信アンテナを介して受信された信号を用いてチャネルを推定し、チャネル係数マトリックスを前記ビーム形成加重値選択器に提供するチャネル推定器をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
多重送受信アンテナシステムにおける送信機装置において、
ビームの方向に応じてビーム形成加重値が整列されたコードブックを格納し、受信機からフィードバックされたコードブックインデックスに応じたビーム形成加重値を発生するビーム形成加重値決定器と、
伝送されるシンボルと前記ビーム形成加重値決定器からのビーム形成加重値とをかけてビームを形成するビーム形成器と
を備えたことを特徴とする装置。
【請求項１１】
前記コードブックは、グラスマン  ライン  パッキング方式により構成されたコードブックをビームの方向に応じて整列したものであることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
ビーム形成加重値から構成されたコードブックを備えた多重送受信アンテナシステムにおける受信方法において、
前記コードブックから所定のウィンドーサイズだけのビーム形成加重値を選択する過程と、
前記選択されたビーム形成加重値のうち、現在のチャネル状態に応じた最適なビーム形成加重値を選択して送信機にフィードバックする過程と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記コードブックは、ビームの方向に応じて整列されたビーム形成加重値から構成されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記加重値選択過程は、
以前選択されたビーム形成ベクトルを確認する過程と、
前記確認されたビーム形成ベクトルを基準として前記ウィンドーサイズだけのビーム形成加重値を選択する過程と
を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記ウィンドーサイズは、チャネル環境に応じて変更されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記ウィンドーサイズの変更周期は、チャネル環境に応じて変更されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ウィンドーサイズは、固定されていることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記コードブックは、グラスマン  ライン  パッキング方式により構成されたコードブックをビームの方向に応じて整列したものであることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
前記フィードバック過程は、
前記選択されたビーム形成加重値のうち、現在のチャネル状態に応じた最適なビーム形成加重値を選択する過程と、
前記選択されたビーム形成加重値に対するコードブックインデックスを前記送信機にフィードバックする過程と
を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
前記フィードバック過程は、
複数の受信アンテナを介して受信された信号を用いてチャネルを推定し、チャネル係数マトリックスを生成する過程と、
前記選択されたビーム形成加重値のうち、現在のチャネル状態に応じた最適なビーム形成加重値を前記チャネル係数マトリックスを用いて検索する過程と、
前記検索された最適なビーム形成加重値に対するコードブックインデックスを前記送信機にフィードバックする過程と
を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項２１】
ビーム形成加重値から構成されたコードブックを備えた多重送受信アンテナシステムにおける受信方法において、
前記コードブックをビームの方向に応じて整列する過程と、
前記整列されたコードブックから所定のウィンドーサイズだけのビーム形成加重値を選択する過程と、
前記選択されたビーム形成加重値のうち、現在のチャネル状態に応じた最適なビーム形成加重値を選択して送信機にフィードバックする過程と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２２】
前記加重値選択過程は、
以前選択されたビーム形成ベクトルを確認する過程と、
前記確認されたビーム形成ベクトルを基準として前記ウィンドーサイズだけのビーム形成加重値を選択する過程と
を含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記ウィンドーサイズは、チャネル環境に応じて変更されることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記ウィンドーサイズの変更周期は、チャネル環境に応じて変更されることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記ウィンドーサイズは、固定されていることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記フィードバック過程は、
前記選択されたビーム形成加重値のうち、現在のチャネル状態に応じた最適なビーム形成加重値を選択する過程と、
前記選択されたビーム形成加重値に対するコードブックインデックスを前記送信機にフィードバックする過程と
を含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
多重送受信アンテナシステムにおける送信方法において、
ビームの方向に応じてビーム形成加重値が整列されたコードブックを備え、受信機からフィードバックされたコードブックインデックスに応じたビーム形成加重値を生成する過程と、
伝送されるシンボルと前記生成されたビーム形成加重値とをかけて複数のアンテナを介して送信する過程と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２８】
前記コードブックは、グラスマン  ライン  パッキング方式により構成されたコードブックをビームの方向に応じて整列したものであることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャネルの情報を利用して性能利得を得る閉ループ方式のＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ；以下、「ＭＩＭＯ」と記す）システムに関し、特にコードブックを用いた閉ループＭＩＭＯ通信システムにおけるコードブック探索装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＭＩＭＯ通信システムにおいて受信機はチャネル情報を知っているが、送信機はチャネル情報を知らない。チャネル情報を利用して性能改善を得るためには、送信機がチャネル情報を知っていなければならない。ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）システムの場合は、アップ／ダウンリンクのチャネルが同一であるという仮定により、送信機でダウンリンクチャネルを推定でき、それにより、アップ／ダウンリンクモードでビーム形成の使用が可能である。
【０００３】
送信機においてチャネル情報を利用して先処理（ｐｒｅ‐ｃｏｄｉｎｇ）を行うＭＩＭＯシステムについて説明すると、以下の通りである。ここで、前記先処理とは、送信信号に加重値をかけるビーム形成方法をいう。
【０００４】
送信機は、符号化された信号ｘにビーム形成のための加重値（ｗ）をかけた後、チャネルに伝送する。前記符号化された信号ｘを単一ストリームであると仮定すれば、前記ビーム形成のための加重値は、ビーム形成ベクトルからなる。ビーム形成により受信された信号は、以下の式（１）のように表される。
【０００５】
【数１】
2006345531.tif 000003
【０００６】
ここで、Ｅｓはシンボルエネルギーを表し、Ｎｒは受信アンテナの個数を表し、Ｈはチャネルを表し、ｎはゼロ平均ガウス（ｚｅｒｏ  ｍｅａｎ  Ｇａｕｓｓｉａｎ）ノイズを表す。送受信機は、送受信を開始する前に予め最適なビーム形成ベクトル（ｗ）を見つけ出した後、それを利用して信号の送受信を行う。送信アンテナの数（Ｎｔ）とストリームの数（ｍ）、ビーム形成ベクトルの数（Ｎ）によりビーム形成器（またはコードブック）Ｗが決定され、前記ビーム形成器Ｗを構成する方法としては、「グラスマン  ライン  パッキング（Ｇｒａｓｓｍａｎｎｉａｎ  Ｌｉｎｅ  Ｐａｃｋｉｎｇ）」方法がある。前記ビーム形成器Ｗは、以下の式（２）のように表される。
【０００７】
【数２】
2006345531.tif 000004
【０００８】
ここで、ｗｉはｉ番目のビーム形成ベクトル（Ｎｔ×１）を表し、Ｎ個のビーム形成ベクトルがビーム形成器Ｗを構成する。一般に、ビーム形成器（またはコードブック）は、ビーム形成ベクトルをランダムに発生させてベクトル間の最小距離を求め、前記最小距離が最大値を有するようにするＮ個のベクトルから構成される。以下の表１は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅシステムにおいて送信アンテナの数が４個、単一ストリーム、ビーム形成ベクトルの数が８個のコードブックを表す。前記のように、予め決定されたビーム形成ベクトルを利用してアンテナのビームを形成する。
【０００９】
【表１】
2006345531.tif 000005
【００１０】
最適なビーム形成ベクトルを見つけ出すには、受信機（または端末器）において以下の式（３）のような演算を行わなければならない。
【００１１】
【数３】
2006345531.tif 000006
【００１２】
ここで、Ｗｌは既に知っているコードブックのうち、選択されたビーム形成ベクトルである。そして、Ｉは恒等行列を表し、Ｎｔは送信アンテナの数を表し、Ｎｒは受信アンテナの数を表し、Ｈは送受信アンテナ間のチャネルを表し、ＥｓとＮ０はそれぞれ信号とノイズを表す。受信機は、前記式（３）のような演算により選択されたビーム形成ベクトル（ｗｌ）をフィードバックチャネルを介して送信機に伝送する。
【００１３】
図１は、従来技術に係るコードブックによる閉ループ方式を用いたＭＩＭＯシステムの構成を示す図である。
図示のように、送信機は、符号及び変調器１００、ビーム形成器１１０、ビーム形成ベクトル決定器１２０、複数の送信アンテナ１３０を備えて構成され、受信機は、複数の受信アンテナ１４０、チャネル推定及びシンボル検出器１５０、復調及び復号器１６０及びビーム形成ベクトル選択器１７０を備える。
【００１４】
まず、送信機を説明すると、符号及び変調器１００は、伝送されるデータを定められた符号方式により符号化し、前記符号化されたデータを定められた変調方式により変調して複素シンボルを発生する。ビーム形成ベクトル決定器１２０は、受信機からフィードバックされるインデックスに応じたビーム形成ベクトルを生成して出力する。前記ビーム形成ベクトル決定器１２０は、コードブックに対する情報がメモリに格納されているため、インデックスに該当するビーム形成ベクトルを生成することができる。ビーム形成器１１０は、前記符号及び変調器１１０からの複素シンボルと前記ビーム形成ベクトル決定器１２０からのビーム形成ベクトルとをかけて複数のアンテナ１３０を介して送信する。
【００１５】
次に、受信機を説明すると、複数の受信機１４０を介して受信される信号は、ノイズ（ｎ１、ｎＮｒ）が加算された形態でチャネル推定及びシンボル検出器１５０に入力される。前記チャネル推定及びシンボル検出器１５０は、チャネル推定によりチャネル係数マトリックスを算出し、受信ベクトルと前記チャネル係数マトリックスとを用いて受信シンボルを検出して出力する。復調及び復号器１６０は、前記チャネル推定及びシンボル検出器１５０からの受信シンボルを復調及び復号して元の情報データに復元する。
【００１６】
一方、ビーム形成ベクトル選択器１７０は、前記チャネル推定及びシンボル検出器１５０からのチャネル係数マトリックスを用いて最適なビーム形成ベクトルを見つけ出すことになる。コードブックに対する情報はメモリに格納されており、メモリから読み出されたそれぞれのビーム形成ベクトルとチャネル係数マトリックスにより、前記式（３）の演算を行って最適なビーム形成ベクトルを選択する。そして、前記選択されたビーム形成ベクトルのインデックスをフィードバックチャネルを介して送信機にフィードバックする。このように、送信機もコードブックに対する情報を知っているため、ビーム形成ベクトルのインデックスのみをフィードバックする。すなわち、インデックスを伝送することによって、フィードバック情報の大きさを小さくできる。その一例として、８種類のビーム形成ベクトルから構成されたコードブックの場合、インデックスは３ビットで表現可能である。
【００１７】
現在、ＩＥＥＥ８０２.１６ｅシステムにおいては、３ビット、６ビットの量子化されたフィードバック情報を用いてビーム形成ベクトルを決定する。すなわち、コードブックはフィードバック情報に応じて８個または６４個のビーム形成ベクトルから構成され得る。前記のように、コードブックが６４個のビーム形成ベクトルから構成される場合、受信機は６４個のビーム形成ベクトルの中から式（３）を満足するビーム形成ベクトルを選択し、それを送信機にフィードバックする。このとき、ビーム形成ベクトルの数だけの式（３）の探索過程（または演算過程）が必要とされ、そのため、このようなコードブックによるシステムは、ビーム形成ベクトルの数が増加すればするほど、計算量が増えてしまうという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、閉ループ方式を用いたＭＩＭＯ通信システムにおいてコードブック探索に伴う計算量を低減させるための装置及び方法を提供することにある。
【００１９】
また、本発明の他の目的は、閉ループ方式を用いたＭＩＭＯ通信システムにおいてコードブック探索に伴う時間を短縮するための装置及び方法を提供することにある。
【００２０】
本発明のさらに他の目的は、閉ループ方式を用いたＭＩＭＯ通信システムにおいてコードブックのビーム形成ベクトルをビームパターンに応じて整列することによって、コードブックの探索に伴う煩雑さを低減させるための装置及び方法を提供することにある。
【００２１】
本発明のさらに別の目的は、閉ループ方式を用いたＭＩＭＯ通信システムにおいてチャネル環境に応じて探索するビーム形成ベクトルの数を調節することで、コードブックの探索に伴う煩雑さを低減させるための装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成するための本発明の一側面によれば、多重送受信アンテナシステムにおける受信機装置において、ビーム形成加重値から構成されたコードブックを格納し、前記コードブックから所定のウィンドーサイズだけのビーム形成加重値を選択して出力するウィンドー決定器と、前記ウィンドー決定器から出力されるビーム形成加重値のうち、現在のチャネル状態に応じた最適なビーム形成加重値を選択して送信機にフィードバックするビーム形成加重値選択器とを備えることを特徴とする。
【００２３】
本発明の他の側面によれば、多重送受信アンテナシステムにおける送信機装置において、ビームの方向に応じてビーム形成加重値が整列されたコードブックを格納し、受信機からフィードバックされたコードブックインデックスに応じたビーム形成加重値を発生するビーム形成加重値決定器と、伝送されるシンボルと前記ビーム形成加重値決定器からのビーム形成加重値とをかけてビームを形成するビーム形成器とを備えることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の他の側面によれば、ビーム形成加重値から構成されたコードブックを備えた多重送受信アンテナシステムにおける受信方法において、前記コードブックから所定のウィンドーサイズだけのビーム形成加重値を選択する過程と、前記選択されたビーム形成加重値のうち、現在のチャネル状態に応じた最適なビーム形成加重値を選択して送信機にフィードバックする過程とを含むことを特徴とする。
【００２５】
さらに、本発明の他の側面によれば、ビーム形成加重値から構成されたコードブックを備えた多重送受信アンテナシステムにおける受信方法において、前記コードブックをビームの方向に応じて整列する過程と、前記整列されたコードブックから所定のウィンドーサイズだけのビーム形成加重値を選択する過程と、前記選択されたビーム形成加重値のうち、現在のチャネル状態に応じた最適なビーム形成加重値を選択して送信機にフィードバックする過程とを含むことを特徴とする。
【００２６】
本発明のさらに他の側面によれば、多重送受信アンテナシステムにおける送信方法において、ビームの方向に応じてビーム形成加重値が整列されたコードブックを備え、受信機からフィードバックされたコードブックインデックスに応じたビーム形成加重値を生成する過程と、伝送されるシンボルと前記生成されたビーム形成加重値とをかけて複数のアンテナを介して送信する過程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
前述したような本発明によれば、コードブックを用いた閉ループＭＩＭＯシステムにおいてコードブック探索に伴う煩雑さの問題を解決できるという効果を奏する。ランダムに構成されたコードブックをビームパターンに応じて整列することによって、ウィンドー内で選択されたコードブックを探索するだけで、コードブック全体を探索する場合と類似の性能を維持でき、探索するビーム形成ベクトルの数が減少し、受信機の複雑さを顕著に低減できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、添付図面を参照して、本発明の動作原理について詳細に説明する。以下で本発明を説明するに際して、関連する公知機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不要に不明確にする恐れがあると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。そして、後述する用語などは本発明における機能を考慮して定義されたものであって、これは使用者や、運用者の意図または慣例などにより異なり得る。したがって、その定義は本明細書の全般にわたる内容を基になされるべきであろう。
【００２９】
以下、本発明は、コードブックを用いた閉ループ方式のＭＩＭＯ通信システムにおいてコードブックの探索に伴う煩雑さを低減するための技術について説明する。コードブックは、伝送ストリームの個数によってビーム形成ベクトルから構成されるか、ビーム形成マトリックスから構成されることができる。以下の説明は、ビーム形成ベクトルから構成されるコードブックを例に説明を行う。
【００３０】
図２は、本発明の実施形態に係る閉ループ方式を用いたＭＩＭＯ通信システムの構成を示す図である。
図示のように、本発明に係る送信機は、符号及び変調器２００、ビーム形成器２１０、ビーム形成ベクトル決定器２２０、複数の送信アンテナ２３０を含んで構成され、受信機は複数の受信アンテナ２４０、チャネル推定及びシンボル検出器２５０、復調及び復号器２６０、ビーム形成ベクトル選択器２７０及びウィンドー決定器２８０を含んで構成される。
【００３１】
まず、送信機を説明すると、符号及び変調器２１０は、伝送されるデータを定められた符号方式により符号化し、前記符号化されたデータを定められた変調方式により変調して複素シンボルを発生する。ここで、符号方式としては、畳み込み符号（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ ｃｏｄｅ）、ターボ符号（ｔｕｒｂｏ ｃｏｄｅ）、畳み込みターボ符号（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ ｔｕｒｂｏ ｃｏｄｅ）及びＬＤＰＣ（Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ ｐａｒｉｔｙ Ｃｈｅｃｋ）符号などを用いることができる。そして、変調方式としては、１個のビット（s＝１）を一つの信号点（複素信号）に写像するＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、２個のビット（s＝２）を一つの複素信号に写像するＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、３個のビット（s＝３）を一つの複素信号に写像する８ＱＡＭ（８ａｒｙ  Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、４個のビット（s＝４）を一つの複素信号に写像する１６ＱＡＭ、６個のビット（ｓ＝６）を一つの複素信号に写像する６４ＱＡＭなどを用いることができる。
【００３２】
前記ビーム形成ベクトル決定器２２０は、本発明によってビーム形成ベクトルがビームの方向に応じて整列されたコードブックを格納し、受信機からフィードバックされるインデックスに該当するビーム形成ベクトルを生成して出力する。ビーム形成器２１０は、前記符号及び変調器２００からの複素シンボルと前記ビーム形成ベクトル決定器２２０からのビーム形成ベクトルとをかけて複数のアンテナ２３０を介して送信する。
【００３３】
次に、受信機を説明すると、複数の受信機２４０を介して受信される信号は、ノイズ（ｎ１、ｎＮｒ）が加算された形態でチャネル推定及びシンボル検出器２５０に入力される。前記チャネル推定及びシンボル検出器２５０は、チャネルの推定によりチャネル係数マトリックスを算出し、受信ベクトルと前記チャネル係数マトリックスとを用いて受信シンボルを検出して出力する。ここで、前記受信シンボル検出アルゴリズムとしては、ＺＦ（Ｚｅｒｏ‐Ｆｏｒｃｉｎｇ）、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ-Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ）アルゴリズムなどを用いることができる。復調及び復号器２６０は、前記チャネル推定及び受信シンボル検出器２５０からの受信シンボルを復調及び復号して元の情報データに復元する。
【００３４】
ウィンドーサイズ決定器２８０は、ビームの方向に応じてビーム形成ベクトルが整列されたコードブックを格納する。前記ウィンドーサイズ決定器２８０は、チャネル変化に応じた探索ウィンドーサイズを決定し、以前受信信号に対するビーム形成ベクトルを基準として前記ウィンドーサイズだけのビーム形成ベクトルを選択してビーム形成ベクトル選択器２７０に提供する。ここで、前記探索ウィンドーサイズは、チャネル変化が大きい場合は大きく設定され、チャネル変化が小さい場合には小さく設定される。前記チャネル変化は、受信ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏｎ）または端末の移動速度などを用いて予測できる。例えば、受信ＳＮＲの変化が大きいか、端末の移動速度が大きい場合は、チャネル変化が大きいと判断できる。このように、探索ウィンドーサイズ（または探索するビーム形成ベクトルの数）はチャネル変化に応じて可変されるか、予め定められた値（例えば、コードブックサイズ全体の１／４または１／２）に固定されることができる。ここで、前記探索ウィンドーサイズが可変される場合、その更新周期も予め定められた値を有するか、チャネル環境に応じて変更されることができる。
【００３５】
前記ビーム形成ベクトル選択器２７０は、前記ウィンドーサイズ決定器２８０で選択されたビーム形成ベクトルと前記チャネル推定及びシンボル検出器２５０からのチャネル係数マトリックス（Ｈ）により、式（３）の演算を行つて最適なビーム形成ベクトルを選択し、前記選択されたビーム形成ベクトルに対するインデックスを前記送信機にフィードバックする。前記式（３）は、ビーム形成ベクトルを選択するための多様なアルゴリズムの一つを示すもので、その他のアルゴリズムを用いて最適なビーム形成ベクトルを選択することもできる。
【００３６】
以上説明したように、本発明に係るコードブック探索装置は、ウィンドーサイズ決定器２８０とビーム形成ベクトル選択器２７０とから構成される。「Ｇｒａｓｓｍａｎｎｉａｎ  ｌｉｎｅ  ｐａｃｋｉｎｇ」方式により構成された従来のコードブック（ランダム特性のコードブック）は、ビーム形成ベクトルをランダムに発生させてコードブックを構成したため、ビーム形成ベクトルがビームパターンに応じて整列されていない。これに対し、本発明は、予め決定されたビーム形成ベクトルのビームをステアリングベクトルを用いて示し、ビームの方向を０゜から１８０゜方向にビーム形成ベクトルの順序（またはインデックス）を決定してコードブックを構成する。
【００３７】
すなわち、本発明は、ビームの方向に応じてビーム形成ベクトルが整列されたコードブックを用いる。このようにコードブックを整列すると、チャネル変化の少ない環境において隣接するビーム形成ベクトルを用いる確率が高くなる。すなわち、以前受信信号のビーム形成ベクトルを基準に隣接するベクトルが次の受信信号のビーム形成ベクトルとして選択される確率が高くなるため、以前受信信号のビーム形成ベクトルを基準として探索するビーム形成ベクトルの数（またはウィンドーサイズ）を適切に選択できる。すなわち、本発明は、ビーム形成ベクトルの全体を全部探索して最適なビーム形成ベクトルを見つけるのではなく、一部のビーム形成ベクトルを探索して最適なビーム形成ベクトルを見つけ出すことを特徴とする。
【００３８】
図３は、本発明の実施形態に係る受信機のコードブック探索の手順を示す図である。
図３を参照すると、まず、段階３０１で（ｉ）番目の受信信号が受信されれば、前記受信機は段階３０３で前記受信信号またはパイロット信号を用いてチャネルの推定を行い、チャネル係数マトリックスを算出する。例えば、フレーム周期でビーム形成ベクトルの探索を行えば、前記（ｉ）番目の受信信号は（ｉ）番目のフレーム信号となる。その後、前記受信機は段階３０５でチャネル変化に応じて探索ウィンドーサイズ（探索するビーム形成ベクトルの数）を決定する。ここで、チャネル変化が大きければ、前記探索ウィンドーサイズを大きく設定し、前記チャネル変化が小さければ、前記探索ウィンドーサイズを小さく設定する。
【００３９】
そして、前記受信機は段階３０７で以前（（ｉ-１）番目）受信信号に対するビーム形成ベクトルのインデックスを確認し、段階３０９でコードブックをアクセスして前記（ｉ-１）番目のビーム形成ベクトルを基準として前記ウィンドーサイズだけのビーム形成ベクトルを選択する。
【００４０】
その後、前記受信機は、段階３１１で前記選択されたビーム形成ベクトルと前記チャネル係数マトリックスにより、式（３）の演算を行って最適なビーム形成ベクトルを決定する。そして、前記受信機は、段階３１３で前記決定された最適なビーム形成ベクトルのインデックスを送信機にフィードバックする。
【００４１】
もし、段階３０１で最初の受信信号が受信されれば、以前ビーム形成ベクトルに対する情報がないため、ビーム形成ベクトルの全体に対して式（３）の演算を行い、最適なビーム形成ベクトルを決定することになる。そして、その後の受信信号に対しては、以前受信信号のビーム形成ベクトルを基準として定められたウィンドーサイズだけのビーム形成ベクトルを選択して探索を行う。例えば、以前受信信号のビーム形成ベクトルを中心に所定大きさのウィンドーを取り、前記ウィンドー内のビーム形成ベクトルを選択して探索を行う。
【００４２】
図４は、本発明に係るコードブック探索の一例を示す図である。特に、図４は、本発明に係るウィンドー探索と従来の全体コードブック探索とが類似の性能を維持することを示す図である。
図示のように、送信アンテナが４個、伝送ストリームが１個、ビーム形成ベクトルのインデックスを６ビットで表現する場合のコードブックであり、ＩＥＥＥ８０２.１６ｅに採択されているコードブック（４、１、６）をビームの方向に応じて再び整列したものである。
【００４３】
まず、探索ウィンドーのサイズは、ビーム形成ベクトル全体の１／４に仮定した場合であり、探索ウィンドーのサイズ（探索するビーム形成ベクトルの数）は１６個となる。前述したように、最初の受信信号タイム（ｔ＝１）ではビーム形成ベクトルの全体をいずれも探索して最適なビーム形成ベクトルを決定し、その後の受信信号タイム（ｔ＝２、３、．．．）では以前に決定されたビーム形成ベクトル周辺の１６個のビーム形成ベクトルに対してのみ探索を行う。図示のように、ビーム形成ベクトル全体に対して計算された最適なビーム形成ベクトル（ハッチング部分）と、ウィンドー内のビーム形成ベクトルに対して計算された最適なビーム形成ベクトル（ハッチングの無い部分）とは同一であることが分かる。すなわち、ウィンドーを取ることにより、探索するビーム形成ベクトルの数が１／４に減るため、受信機における煩雑さを１／４に低減させることができる。
【００４４】
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】従来技術に係るコードブックによる閉ループ方式を用いたＭＩＭＯシステムの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る閉ループ方式を用いたＭＩＭＯ通信システムの構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る受信機のコードブック探索の手順を示す図である。
【図４】本発明に係るコードブック探索の一例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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