(57)【要約】【課題】  チャネル行列を取得する領域の拡大に伴う伝送路の変化の影響を回避し、有効なチャネル行列を用いてより正確な受信重みを得る。【解決手段】  ラージナンバーＭＩＭＯ通信システムにおいて、空間チャネルを複数のグループに分けてチャネル伝達関数の取得を行ない、数回のチャネル行列取得シーケンスによりシステム全体のチャネル行列を得る。１回のシーケンスで、先頭と最後のリファレンス信号の送受信時間の差が小さくし、チャネル変動の影響を抑える。受信機は、次回にリファレンス信号を受信するまでの間、受信したユーザ・データを利用して追従し、より正確なチャネル行列を常に保持する。【選択図】  図３
2006203685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナを持つ送信機と複数のアンテナを持つ受信機が対となって複数の空間チャネルを形成した空間多重通信を行なう無線通信システムであって、
前記複数の空間チャネルを１以上のグループに分割し、
送信機は、分割したグループ毎に、各空間チャネルに対応したリファレンス信号を時分割で順次送信し、
受信機は、分割したグループ毎に、各リファレンス信号から取得した各空間チャネルの伝達関数を列ベクトルとして構成されるチャネル行列を取得し、該チャネル行列に基づいて得られる受信重みを用いて受信信号の空間分離を行なう、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記送信機は、リファレンス信号の送信により前記受信機側でチャネル行列を取得したグループの空間チャネルから、ユーザ・データの送信を順次開始し、
前記受信機は、受信したユーザ・データを、該当するグループのリファレンス信号から得られたチャネル行列を用いて受信処理する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記受信機は、時分割受信したリファレンス信号から得られた各グループに関するチャネル行列を、受信したユーザ・データを利用して追従する、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記受信機は、デシジョン・フィードバックに基づくＬＭＳ又はＲＬＳを利用した追従アルゴリズムを用いて、チャネル行列の追従計算を行なう、
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
複数の送信アンテナを備え、複数の受信アンテナを持つ受信機と対となって複数の空間チャネルを形成した空間多重通信を行なう無線通信装置であって、
前記複数の空間チャネルを１以上のグループに分割する手段と、
各空間チャネルに対応したリファレンス信号の時分割送信を、分割したグループ毎に順次行なうリファレンス信号送信手段と、
ユーザ・データを空間多重して前記複数の空間チャネル上に送信するユーザ・データ送信手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項６】
前記ユーザ・データ送信手段は、リファレンス信号の送信により前記受信機側でチャネル行列を取得したグループの空間チャネルから、ユーザ・データの送信を順次開始する、
ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信装置。
【請求項７】
複数の受信アンテナを備え、複数の送信アンテナを持つ送信機と対となって複数の空間チャネルを形成した空間多重通信を行なう無線通信装置であって、
前記複数の空間チャネルを１以上のグループに分割する手段と、
送信機からグループ毎に時分割送信されるリファレンス信号を受信する手段と、
受信した各リファレンス信号に対応する空間チャネルの伝達関数を求め、各空間チャネルの伝達関数を列ベクトルとして構成されるチャネル行列を取得するチャネル行列取得手段と、
該チャネル行列に基づいて得られる受信重みを用いて受信信号の空間分離を行なう空間分離手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項８】
前記送信機は、リファレンス信号の送信により前記受信機側でチャネル行列を取得したグループの空間チャネルから、ユーザ・データの送信を順次開始し、
前記空間分離手段は、受信したユーザ・データを、該当するグループのリファレンス信号から得られたチャネル行列から得られる受信重みを用いて空間分離する、
ことを特徴とする請求項７に記載の無線通信装置。
【請求項９】
時分割受信したリファレンス信号から得られた各グループに関するチャネル行列を、受信したユーザ・データを利用して追従するチャネル行列追従手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項８に記載の無線通信装置。
【請求項１０】
前記チャネル行列追従手段は、デシジョン・フィードバックに基づくＬＭＳ又はＲＬＳを利用した追従アルゴリズムを用いて、チャネル行列の追従計算を行なう、
ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。
【請求項１１】
複数の送信アンテナを用い、複数の受信アンテナを持つ受信機と対となって複数の空間チャネルを形成した空間多重通信を行なう無線通信方法であって、
前記複数の空間チャネルを１以上のグループに分割するステップと、
各空間チャネルに対応したリファレンス信号の時分割送信を、分割したグループ毎に順次行なうリファレンス信号送信ステップと、
ユーザ・データを空間多重して前記複数の空間チャネル上に送信するユーザ・データ送信ステップと、
を具備する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用い、複数の送信アンテナを持つ受信機と対となって複数の空間チャネルを形成した空間多重通信を行なう無線通信方法であって、
前記複数の空間チャネルを１以上のグループに分割するステップと、
送信機からグループ毎に時分割送信されるリファレンス信号を受信するステップと、
受信した各リファレンス信号に対応する空間チャネルの伝達関数を求め、各空間チャネルの伝達関数を列ベクトルとして構成されるチャネル行列を取得するチャネル行列取得ステップと、
該チャネル行列に基づいて得られる受信重みを用いて受信信号の空間分離を行なう空間分離ステップと、
時分割受信したリファレンス信号から得られた各グループに関するチャネル行列を、受信したユーザ・データを利用して追従するチャネル行列追従ステップと、
を具備することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１３】
複数の送信アンテナを用い、複数の受信アンテナを持つ受信機と対となって複数の空間チャネルを形成した空間多重通信を行なうための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
前記複数の空間チャネルを１以上のグループに分割するステップと、
各空間チャネルに対応したリファレンス信号の時分割送信を、分割したグループ毎に順次行なうリファレンス信号送信ステップと、
ユーザ・データを空間多重して前記複数の空間チャネル上に送信するユーザ・データ送信ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【請求項１４】
複数の受信アンテナを用い、複数の送信アンテナを持つ送信機と対となって複数の空間チャネルを形成した空間多重通信を行なうための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
前記複数の空間チャネルを１以上のグループに分割するステップと、
送信機からグループ毎に時分割送信されるリファレンス信号を受信するステップと、
受信した各リファレンス信号に対応する空間チャネルの伝達関数を求め、各空間チャネルの伝達関数を列ベクトルとして構成されるチャネル行列を取得するチャネル行列取得ステップと、
該チャネル行列に基づいて得られる受信重みを用いて受信信号の空間分離を行なう空間分離ステップと、
時分割受信したリファレンス信号から得られた各グループに関するチャネル行列を、受信したユーザ・データを利用して追従するチャネル行列追従ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）若しくはＰＡＮ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）のように複数の無線局間で広帯域の無線伝送を実現する無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、複数のアンテナを持つ送信機と複数のアンテナを持つ受信機が対となって、空間多重を利用して複数の論理的なチャネルを形成した通信（ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ  Ｏｕｔｐｕｔ）通信）を行なうことにより伝送容量の拡大を行なう無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、厖大数の送受信アンテナ対を用いてＭＩＭＯ伝送を行ない、格段に大きな伝送容量を得る無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、厖大数の送受信アンテナ対を用いたラージナンバーＭＩＭＯ通信システムにおいて、チャネル行列を取得する領域の拡大に伴う伝送路の変化の影響を回避して、より正確な受信重みを使用して空間分離を行なう無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
【背景技術】
【０００３】
近年、ＩＥＥＥ８０２．１１並びにＩＥＥＥ８０２．１５に代表される無線ＬＡＮやＰＡＮに関する研究開発が盛んに行なわれている。ＩＥＥＥ８０２．１１ａでは最大で５４Ｍｂｐｓの通信速度を達成する変調方式をサポートしているが、さらなる高ビットレートを実現できる無線規格が求められている。そこで、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは、実効スループットで１００ＭＢＰＳを越える高速な無線ＬＡＮ技術の開発を目指し、次世代の無線ＬＡＮ規格を策定している。
【０００４】
無線通信の高速化を実現する技術の１つとして、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）通信が注目を集めている。ＭＩＭＯ通信方式は、送信機において複数のアンテナに送信データを分配し、複数の仮想的なＭＩＭＯチャネルを利用して伝送し、受信機では複数アンテナにより受信した信号から信号処理によって受信データを得るという、チャネルの特性を利用した通信方式であり、単なる送受信アダプティブ・アレーとは相違する。ＭＩＭＯ通信によれば、周波数帯域を増大させることになく、アンテナ本数に応じて通信容量を増やすことができるので、周波数利用効率がよい。
【０００５】
図５には、ＭＩＭＯ通信システムの構成を概念的に示している。同図に示すように、送受信機各々に複数のアンテナが装備されている。送信側では、複数の送信データを空間／時間符号して多重化しＭ本のアンテナに分配して、複数のＭＩＭＯチャネルに送出し、受信側では、チャネル経由でＮ本のアンテナにより受信した受信信号を空間／時間復号して受信データを得ることができる。この場合のチャネル・モデルは、送信機周りの電波環境（伝達関数）と、チャネル空間の構造（伝達関数）と、受信機周りの電波環境（伝達関数）で構成される。ＭＩＭＯ通信システムにおいて得られるＭＩＭＯチャネル数は、一般に、送信アンテナ本数Ｍと受信アンテナ本数Ｎのうち少ない方ｍｉｎ［Ｍ，ｎ］に相当する。
【０００６】
送信機は、多重化信号を送出する前に、受信機側でチャネル推定を行なうためのトレーニング信号を、例えばアンテナ毎に時分割で送信する。これに対し、受信機では、チャネル推定部でトレーニング信号を利用してチャネル推定を行ない、各アンテナ対に対応したチャネル情報行列Ｈを算定する。そして、得られたチャネル情報行列Ｈの逆行列Ｈ-1に基づいて受信用の重みを求める。
【０００７】
このような受信重みのトレーニングが行なわれた後、送信機は、複数の送信データを空間／時間符号して多重化しＭ本のアンテナに分配して、複数のＭＩＭＯチャネルに送出し、受信側は、チャネル経由でＮ本のアンテナにより受信した受信信号を、空間／時間復号し、ＭＩＭＯチャネル毎の受信データに空間分離する。各アンテナから伝送される信号を多重する際にはクロストーク（Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ）が発生するが、受信側ではチャネル情報行列Ｈの逆行列Ｈ-1から得られた受信用重みを用いて適切な信号処理を施すことにより、空間多重された各信号をクロストーク無しに正しく取り出す、すなわちＳＮ比を向上させ復号の確度を高めることができる。
【０００８】
ＭＩＭＯ伝送を構成方法としてはさまざまな方式が提案されているが、アンテナのコンフィギュレーションに応じていかにしてチャネル情報を送受信間でやり取りするかが実装上の大きな課題となる。
【０００９】
チャネル情報をやり取りするには、既知情報（プリアンブル情報）を送信側から受信側のみ伝送する方法が容易であり、この場合は送信機と受信機が互いに独立して空間多重伝送を行なうことになり、オープンループ型のＭＩＭＯ伝送方式と呼ばれる。また、この方法の発展形として、受信側から送信側にもプリアンブル情報をフィードバックすることによって、送受信間で理想的な空間直交チャネルを作り出すクローズドループ型のＭＩＭＯ伝送方式もある。
【００１０】
オープンループ型のＭＩＭＯ伝送方式として、例えばＶ−ＢＬＡＳＴ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｂｅｌｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ  Ｌａｙｅｒｅｄ Ｓｐａｃｅ Ｔｉｍｅ）方式を挙げることができる（例えば、特許文献１を参照のこと）。送信側では、特にアンテナ重み係数行列を与えず、単純にアンテナ毎に信号を多重化して送る。言い換えれば、アンテナ重み係数行列を得るためのフィードバック手続きが一切省略される。送信機は、多重化信号を送出する前に、受信機側でチャネル推定を行なうためのトレーニング信号を、例えばアンテナ毎に時分割で挿入する。これに対し、受信機では、チャネル推定部でトレーニング信号を利用してチャネル推定を行ない、各アンテナ対に対応したチャネル情報行列Ｈを算定する。そして、Ｚｅｒｏ−ｆｏｒｃｉｎｇとキャンセリングを巧妙に組み合わせることで、キャンセリングによって生じたアンテナ自由度を活用してＳＮ比を向上させ、復号の確度を高める。
【００１１】
また、クローズドループ型のＭＩＭＯ伝送の理想的な形態の１つとして、伝播路関数の特異値分解（ＳＶＤ：Ｓｉｎｇｕｌａｒ  Ｖａｌｕｅ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）を利用したＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式が知られている（例えば、非特許文献１を参照のこと）。ＳＶＤ−ＭＩＭＯ伝送では、各アンテナ対に対応するチャネル情報を要素とした数値行列すなわちチャネル情報行列Ｈを特異値分解してＵＤＶHを求め、送信側のアンテナ重み係数行列としてＶを与えるとともに、受信側のアンテナ重み係数行列としてＵHを与える。これによって、それぞれのＭＩＭＯチャネルは、ｉ番目の空間チャネルに関する特異値λiの平方根を対角要素に持つ対角行列Ｄとして表され、全くクロストーク無しに信号を多重化して伝送することができる。この場合、送信機側と受信機側の双方において、空間分割すなわち空間直交多重された論理的に独立した複数の伝送路を実現することができる。ＳＶＤ−ＭＩＭＯ伝送方式によれば、理論的には最大の通信容量を達成することができ、例えば送受信機がアンテナを２本ずつ持てば、最大２倍の伝送容量が得られる。
【００１２】
なお、室内で無線ネットワークを構築した場合、受信装置では直接波と複数の反射波・遅延波の重ね合わせを受信するというマルチパス環境が形成されるが、主な遅延ひずみ対策として、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）に代表されるマルチキャリア（多重搬送波）伝送方式を挙げることができる。例えば、ＭＩＭＯ伝送の適用対象となるＬＡＮシステムであるＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｎでは、ＯＦＤＭ変調方式が採用されている。
【００１３】
上述したように、ＭＩＭＯ通信システムでは、オープンループ方式、及びクローズドループ方式のいずれであっても、受信機は送信機から送られるリファレンス信号を用いてチャネル行列Ｈを取得し、その逆行列を受信用の重みとして用いて空間分離を行なうことを基本動作とする。ＳＶＤなどのクローズドループ方式では、送信側で送信重みとしてＶを使用する。一方、オープンループ方式では、送信側で使用するＶを単位行列に置き換えるだけであり、それ以外には基本的にはクローズドループ方式と同様に構成される。
【００１４】
ここで、受信機側で、送信機から送られてくるリファレンス信号を用いて受信重みをトレーニングする動作について考察してみる。
【００１５】
図２には、ＭＩＭＯ送信機から送信されるパケットの構成例を模式的に示している。ここでは、送信アンテナ本数及び受信アンテナ本数がともに４本となる４×４のＭＩＭＯ通信システムを想定しており、４本の受信ブランチが存在する。ここで言う受信ブランチは、各空間ストリームに対応した独立した土管すなわちＭＩＭＯチャネルに相当する。
【００１６】
各アンテナからは同一の同期信号が送信される。続いて、受信機側でチャネル推定を行なうための送信アンテナ毎のリファレンス信号がリファレンス１、リファレンス２、リファレンス３、リファレンス４の順で時分割送信される。その後、ＭＩＭＯチャネル毎のユーザ・データを空間多重して送信される。
【００１７】
ＭＩＭＯ受信機は、受信信号の空間分離を行なうために、受信用の重みを用いる。各アンテナからのリファレンス信号を利用してチャネル推定を行ない、リファレンス信号から取得したチャネル伝達関数を列ベクトルとするチャネル行列Ｈを取得し、このチャネル行列Ｈの逆行列Ｈ-1を求めることで得ることができる。
【００１８】
ところが、伝送路の状況は室内での人や機器の移動に起因する反射路の変化などを原因として時々刻々と変化する。このため、上述したように各リファレンス信号を時分割送信する場合、送受信時間の差があることから、異なる伝送路のチャネル推定していることになる、という問題かある。
【００１９】
４×４のＭＩＭＯ通信システムの場合には、図２に示したように時分割で４回のリファレンス信号の送信を行なっている。例えば５ＧＨｚ帯のＯＦＤＭ−ＭＩＭＯ通信システムでは、１つのリファレンス信号は多くても２ＯＦＤＭシンボルが使用される。４×４構成のＭＩＭＯ通信システムではそれを４回行なうので、８ＯＦＤＭシンボルの時間がチャネル行列Ｈの取得に費やされる。この時間は約３２マイクロ秒程度である。チャネル行列Ｈは時々刻々と変化するが、３２マイクロ秒程度の短い時間では、ほとんど変化がないとみなすことができる。
【００２０】
他方、ＭＩＭＯ通信システムは、送信アンテナ本数Ｍと受信アンテナ本数Ｎのうち少ない方ｍｉｎ［Ｍ，ｎ］に相当するＭＩＭＯチャネルを形成することができることから（前述）、理論的には、送受信アンテナ対の本数を増大してより多くのＭＩＭＯチャネルを獲得して空間多重を利用することで、伝送容量を大幅に拡大することができる。以下では、このようなＭＩＭＯ通信システムを「ラージナンバーＭＩＭＯ」と呼ぶことにする。
【００２１】
このようなラージナンバーＭＩＭＯ通信システムでは、送信機側の各アンテナからリファレンス信号を時分割送信し、受信機側でチャネル行列のトレーニングを行なおうとすると、先頭のリファレンス信号と最後のリファレンス信号とでは送受信時間の差はもはや無視し難いものとなり、伝送路の変化の影響により、有効なチャネル行列を取得することは困難になってしまう。例えば、１００×１００のＭＩＭＯ通信システムを実現しようとすると、チャネル行列を取得する領域として８００マイクロ秒も要してしまう。このため、受信用の重みも不正確となり、空間分離が困難になり、ＭＩＭＯ通信システムとしての性能を発揮することはできない。
【００２２】
【特許文献１】特開平１０−８４３２４号公報
【非特許文献１】ｈｔｔｐ：／／ｒａｄｉｏ３．ｅｅ．ｕｅｃ．ａｃ．ｊｐ／ＭＩＭＯ（ＩＥＩＣＥ＿ＴＳ）.ｐｄｆ（平成１５年１０月２４日現在）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明の目的は、空間多重を利用して複数の論理的なチャネルを形成したＭＩＭＯを行なうことにより伝送容量の拡大を行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００２４】
本発明のさらなる目的は、厖大数の送受信アンテナ対を用いてラージナンバーＭＩＭＯ伝送を行ない、格段に大きな伝送容量を好適に得ることができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００２５】
本発明のさらなる目的は、厖大数の送受信アンテナ対を用いたラージナンバーＭＩＭＯ通信システムにおいて、チャネル行列を取得する領域の拡大に伴う伝送路の変化の影響を回避し、有効なチャネル行列を用いてより正確な受信重みを使用して空間分離を行ない、ＭＩＭＯとしての性能を十分に発揮することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００２６】
本発明のさらなる目的は、ＭＩＭＯ送信機側から時分割で送信されるリファレンス信号を用いてＭＩＭＯ受信機がチャネル行列を取得する期間中の、各リファレンス信号の送受信時間の差による伝送路の変化の影響を回避して有効なチャネル行列を取得し、より正確な受信重みを使用して空間分離を行ない、ラージナンバーＭＩＭＯ通信システムとしての性能を十分に発揮することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面は、複数のアンテナを持つ送信機と複数のアンテナを持つ受信機が対となって複数の空間チャネルを形成した空間多重通信を行なう無線通信システムであって、
前記複数の空間チャネルを１以上のグループに分割し、
送信機は、分割したグループ毎に、各空間チャネルに対応したリファレンス信号を時分割で順次送信し、
受信機は、分割したグループ毎に、各リファレンス信号から取得した各空間チャネルの伝達関数を列ベクトルとして構成されるチャネル行列を取得し、該チャネル行列に基づいて得られる受信重みを用いて受信信号の空間分離を行なう、
ことを特徴とする無線通信システムである。
【００２８】
但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない（以下、同様）。
【００２９】
本発明に係る無線通信システムは、送信機側と受信機側の双方において複数のアンテナ素子を備え、空間多重したＭＩＭＯチャネルを実現することにより、伝送容量の拡大を図るものである。また、マルチパス環境における遅延歪の問題を解決するために、ＯＦＤＭ変調方式を適用している。
【００３０】
ＭＩＭＯ伝送を構成方法として、送信機と受信機が互いに独立して空間多重伝送を行なうオープンループ型のＭＩＭＯ伝送方式や、受信側から送信側にもプリアンブル情報をフィードバックして送受信間で理想的な空間直交チャネルを作り出すクローズドループ型のＭＩＭＯ伝送方式がある。送信アンテナ本数Ｍと受信アンテナ本数Ｎのうち少ない方ｍｉｎ［Ｍ，ｎ］に相当するＭＩＭＯチャネルを形成することから、理論的には、送受信アンテナ対の本数を増大したラージナンバーＭＩＭＯ通信システムを構成することにより、伝送容量を大幅に拡大することができる。
【００３１】
ＭＩＭＯ通信システムでは、受信機は、送信機の各アンテナから時分割で送信されるリファレンス信号を利用して、送受信の各アンテナ対に対応した要素を持つチャネル行列を取得し、このチャネル行列の逆行列から受信重みを得るようにしている。ところが、各リファレンス信号を異なる時間に送受信するため、チャネル変動の影響を受けるという問題がある。
【００３２】
例えば４×４で構成される５ＧＨｚ帯のＯＦＤＭ−ＭＩＭＯ通信システムでは、チャネル行列Ｈの取得に費やされる時間は約３２マイクロ秒程度であり、ほとんど変化がないとみなすことができる。
【００３３】
しかしながら、ラージナンバーＭＩＭＯ通信システムでは、ユーザ・データの伝送を開始する際に、送信機側のアンテナ毎のリファレンス信号をすべて時分割送信しようとすると、先頭のリファレンス信号と最後のリファレンス信号とでは送受信時間の差はもはや無視し難いものとなり、伝送路の変化の影響により、有効なチャネル行列を取得することは困難になる。このため、受信用の重みも不正確となり、空間分離が困難になり、ＭＩＭＯ通信システムとしての性能を発揮することはできない。
【００３４】
これに対し、本発明に係る無線通信システムでは、複数の空間チャネルを複数のグループに分割し、送信機は、リファレンス信号の時分割送信動作をグループに分けて行なうようにした。言い換えれば、１回のチャネル行列取得シーケンスでＭＩＭＯ通信システムを構成するすべてのＭＩＭＯチャネルに関する伝達関数の取得を行なわず（すなわち、一度に大きいサイズのチャネル行列を求めるのではなく）、ＭＩＭＯ通信システムを構成するＭＩＭＯチャネルを複数のグループに分け、グループ毎にチャネル伝達関数の取得を行ない、数回のチャネル行列取得シーケンスによりシステム全体のチャネル行列を得るようにした。
【００３５】
これによって、１回のリファレンス信号の送信動作において、先頭のリファレンス信号と最後のリファレンス信号とで生じる送受信時間の差を小さいものとし、この間のチャネル変動の影響を抑えることができる。
【００３６】
受信機は、グループ毎に、各リファレンス信号から取得した空間チャネル毎の伝達関数を列ベクトルとして構成されるチャネル行列を取得する。そして、該チャネル行列に基づいて得られる受信重みを用いて受信信号の空間分離を正確に行なう。
【００３７】
送信機は、リファレンス信号の送信により前記受信機側でチャネル行列を取得したグループの空間チャネルから、ユーザ・データの送信を順次開始する。これに対し、受信機は、受信したユーザ・データを、該当するグループのリファレンス信号から得られたチャネル行列を用いて受信処理することができる。
【００３８】
また、受信機は、時分割受信したリファレンス信号から得られた各グループに関するチャネル行列を、受信したユーザ・データを利用して追従していくことで、グループ毎に分割してシステム全体のチャネル行列を作る過程で常に正確な値で保持することができる。この結果、大きなサイズのチャネル行列をより正確につくることができ、ラージナンバーＭＩＭＯ通信システムとしての性能を十分に発揮し、厖大な伝送容量を確保することができるようになる。
【００３９】
ここで、受信機は、例えば、デシジョン・フィードバックに基づくＬＭＳやＲＬＳなどの追従アルゴリズムを用いて、チャネル行列の追従計算を行なうことができる。
【００４０】
また、本発明の第２の側面は、複数の送信アンテナを用い、複数の受信アンテナを持つ受信機と対となって複数の空間チャネルを形成した空間多重通信を行なうための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
前記複数の空間チャネルを１以上のグループに分割するステップと、
各空間チャネルに対応したリファレンス信号の時分割送信を、分割したグループ毎に順次行なうリファレンス信号送信ステップと、
ユーザ・データを空間多重して前記複数の空間チャネル上に送信するユーザ・データ送信ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
【００４１】
また、本発明の第３の側面は、複数の受信アンテナを用い、複数の送信アンテナを持つ送信機と対となって複数の空間チャネルを形成した空間多重通信を行なうための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
前記複数の空間チャネルを１以上のグループに分割するステップと、
送信機からグループ毎に時分割送信されるリファレンス信号を受信するステップと、
受信した各リファレンス信号に対応する空間チャネルの伝達関数を求め、各空間チャネルの伝達関数を列ベクトルとして構成されるチャネル行列を取得するチャネル行列取得ステップと、
該チャネル行列に基づいて得られる受信重みを用いて受信信号の空間分離を行なう空間分離ステップと、
時分割受信したリファレンス信号から得られた各グループに関するチャネル行列を、受信したユーザ・データを利用して追従するチャネル行列追従ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
【００４２】
本発明の第２乃至第３の各側面に係るコンピュータ・プログラムは、コンピュータ・システム上で所定の処理を実現するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムを定義したものである。換言すれば、本発明の第２乃至第３の各側面に係るコンピュータ・プログラムをコンピュータ・システムにインストールすることによってコンピュータ・システム上では協働的作用が発揮され、それぞれＭＩＭＯ送信機及びＭＩＭＯ受信機として動作する。このような無線通信装置を複数起動して無線ネットワークを構築することによって、本発明の第１の側面に係る無線通信システムと同様の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、厖大数の送受信アンテナ対を用いてＭＩＭＯ伝送を行ない、格段に大きな伝送容量を好適に得ることができる、優れた無線通信システム、無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【００４４】
また、本発明によれば、厖大数の送受信アンテナ対を用いたラージナンバーＭＩＭＯ通信システムにおいて、チャネル行列を取得する領域の拡大に伴う伝送路の変化の影響を回避し、有効なチャネル行列を用いてより正確な受信重みを使用して空間分離を行ない、ＭＩＭＯとしての性能を十分に発揮することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【００４５】
また、本発明によれば、ＭＩＭＯ送信機側から時分割で送信されるリファレンス信号を用いてＭＩＭＯ受信機がチャネル行列を取得する期間中の、各リファレンス信号の送受信時間の差による伝送路の変化の影響を回避して有効なチャネル行列を取得し、より正確な受信重みを使用して空間分離を行ない、ＭＩＭＯとしての性能を十分に発揮することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【００４６】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
【００４８】
本発明は、ＭＩＭＯ方式の通信システムに適用することができる。ＭＩＭＯ通信システムでは、複数のアンテナを持つ送信機と複数のアンテナを持つ受信機が対となって、互いに独立した複数の論理チャネルすなわちＭＩＭＯチャネルを構成するように、送信機又は受信機の一方又は両方でアンテナ合成を行なう。ＭＩＭＯ通信方式によれば複数のＲＦ送受信部を１つの無線機に集約して大容量データ伝送を実現する。また、マルチパス環境における遅延歪の問題を解決するために、ＯＦＤＭ変調方式を適用している。
【００４９】
また、本発明は、送受信アンテナ対の本数を増大してより多くのＭＩＭＯチャネルを獲得して空間多重を利用するラージナンバーＭＩＭＯ通信システムに適用することを想定しているが、勿論、アンテナ本数が比較的少ない通常のＭＩＭＯ通信システムにも当然、本発明を適用することかできる。
【００５０】
図１には、本発明の一実施形態に係る無線通信装置の構成を模式的に示している。図示の無線通信装置１００は送信機側と受信機側の双方において複数のアンテナ素子を備え、ＭＩＭＯ通信機として動作することができる。同図では、図面の錯綜を避けるため、送受信系統をそれぞれ２本ずつしか描いていないが、実際には１００本あるいはそれ以上の送受信系統を備え、ラージナンバーＭＩＭＯ送受信機を構成しているものとする。
【００５１】
各送受信アンテナ１１ａ及び１１ｂには、スイッチ１２ａ及び１２ｂを介して、それぞれ送信系統並びに受信系統が並列的に接続され、他の無線通信装置宛に信号を所定の周波数チャネル上で無線送信し、あるいは他の無線通信装置から送られる信号を収集する。但し、スイッチ１２ａ及び１２ｂは送受信アンテナ１１ａ及び１１ｂを送信系統又は受信系統の一方と排他的に接続し、送受信をともに並行しては行なえないものとする。
【００５２】
各送信系統は、変調符号化部２１と、ＩＦＦＴ２２と、ガード付与部２３と、プリアンブル／リファレンス付与部２４と、アンテナ毎のＤ／Ａ変換器２５及び送信用アナログ処理部２６を備えている。
【００５３】
変調符号化部２１は、通信プロトコルの上位レイヤから送られてきた送信データを誤り訂正符号で符号化するとともに、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭなどの所定の変調方式により送信信号を信号空間上にマッピングする。ここで、符号化後の送信信号を所定の送信重み行列で乗算することにより、空間多重により複数のＭＩＭＯチャネルを得ることができる。この時点で、パイロット・シンボル挿入パターン並びにタイミングに従って、既知のデータ系列をパイロット・シンボルとして変調シンボル系列に挿入するようにしてもよい。サブキャリア毎あるいはサブキャリア数本の間隔で、既知パターンからなるパイロット信号が挿入される。
【００５４】
ＩＦＦＴ２２では、変調されたシリアル形式の信号を、並列キャリア数並びにタイミングに従って、並列キャリア数分のパラレル・データに変換してまとめた後、所定のＦＦＴサイズ並びにタイミングに従ってＦＦＴサイズ分の逆フーリエ変換を行なう。
【００５５】
ガード付与部２３は、シンボル間干渉の除去のため、１ＯＦＤＭシンボルの前後にガード・インターバル区間を設ける。ガード・インターバルの時間幅は、伝搬路の状況、すなわち復調に影響を及ぼす遅延波の最大遅延時間によって決定される。そして、直列の信号に直し、周波数軸での各キャリアの直交性を保持したまま時間軸の信号に変換して、送信信号とする。
【００５６】
プリアンブル／リファレンス付与部２４は、ＲＴＳ、ＣＴＳ、ＤＡＴＡパケットなどの送信信号の先頭にプリアンブル信号やリファレンス信号を付加する。
【００５７】
パケットの受信機側でチャネル行列をトレーニングするために、既知パターンからなるリファレンス信号を、各アンテナから時分割で送信する。但し、一度に大きいサイズのチャネル行列を求めるのではなく、システム全体のＭＩＭＯチャネルを複数のグループに分け、グループ毎にリファレンス信号の送信シーケンスを行なうようにしている。受信機側では、グループ毎にリファレンス信号の受信並びにチャネル伝達関数の取得を行ない、数回のチャネル行列取得シーケンスによりシステム全体のチャネル行列を得るようにしている。この結果、ラージナンバーＭＩＭＯ通信システムにおいて、１回のシーケンスにおける先頭のリファレンス信号と最後のリファレンス信号とで送受信時間の差が小さく、チャネル行列取得期間におけるチャネル変動の影響を抑えることができる。本実施形態では、プリアンブル／リファレンス付与部２４は、グループ単位でのリファレンス信号の送信動作を実現するために、リファレンス信号を送信するアンテナを決定する送信制御手順を実行している。
【００５８】
アンテナ毎の送信信号は、それぞれのＤ／Ａ変換器２５によりアナログのベースバンド信号に変換され、さらにそれぞれの送信用アナログ処理部２６によりＲＦ周波数帯にアップコンバートされてから、各アンテナ１１より各ＭＩＭＯチャネルへ送出される。
【００５９】
一方、各受信系統は、アンテナ毎の受信用アナログ処理部３１及びＡ／Ｄ変換器３２と、同期獲得部３３と、周波数オフセット補償部３４と、ガード・インターバル除去部３５と、ＦＦＴ３６と、チャネル行列取得部３７と、空間分離部３８と、チャネル行列更新部３９と、復調復号器４０と、チャネル行列合成部４１で構成される。
【００６０】
各アンテナ系統のデジタル・ベースバンド信号は、同期獲得部３３により検出された同期タイミングに従って、シリアル・データとしての受信信号をパラレル・データに変換してまとめられる（ここでは、ガード・インターバルまでを含む１ＯＦＤＭシンボル分の信号がまとめられる）。
【００６１】
周波数オフセット補償部３４は、周波数誤差推定値に基づいて、それぞれのデジタル・ベースバンド信号に対し周波数補正を行なう。
【００６２】
ガード・インターバル除去部３５は、シンボル間干渉の除去のために送信機側で１ＯＦＤＭシンボルの前後に設けられたガード・インターバル区間を除去する。
【００６３】
ＦＦＴ３６は、有効シンボル長分の信号をフーリエ変換により時間軸の信号を周波数軸の信号に変換し、受信信号をサブキャリア信号に分解する。
【００６４】
チャネル行列取得部３７は、パケットのプリアンブル部のＦＦＴ出力を基に、チャネル行列Ｈをサブキャリア毎に生成する。空間分離部３８は、得られたチャネル行列Ｈの逆行列Ｈ-1を利用して、パケットのデータ部のＦＦＴ出力をサブキャリア毎に合成して、独立した複数のＭＩＭＯチャネルに分離する。
【００６５】
送信機側からは、チャネル行列Ｈをトレーニングするためのリファレンス信号が送信アンテナ毎に時分割で送信される。チャネル行列取得部３７は、各リファレンス信号から取得した伝達関数を列ベクトルとして構成されるチャネル行列Ｈを取得し、空間分離部３８は、その逆行列Ｈ-1を求め、これを受信重みに用いてＭＩＭＯ合成を行なう。
【００６６】
但し、一度に大きいサイズのチャネル行列を求めるのではなく、ラージナンバーＭＩＭＯ通信システム全体のＭＩＭＯチャネルを複数のグループに分け、グループ毎にリファレンス信号の送信シーケンスが行なわれる。そして、チャネル行列取得部３７は、分割したグループ毎に時分割受信されるリファレンス信号を基にチャネル伝達関数の取得を行ない、数回のチャネル行列取得シーケンスによりシステム全体についてのチャネル行列を得るようにしている。この結果、ラージナンバーＭＩＭＯ通信システムにおいて、１回のシーケンスにおける先頭のリファレンス信号と最後のリファレンス信号とで送受信時間の差が小さく、チャネル行列取得期間におけるチャネル変動の影響を抑えることができる。
【００６７】
また、送信機は、リファレンス信号の送信により受信機側でチャネル行列を取得したグループの空間チャネルから、ユーザ・データの送信を順次開始する。空間分離部３８は、受信したユーザ・データを、該当するグループのリファレンス信号から得られた部分的なチャネル行列を用いて受信データの空間分離するようにすればよい。
【００６８】
また、チャネル行列更新部３９は、時分割受信したリファレンス信号から得られた各グループに関するチャネル行列を、受信したユーザ・データを利用して追従するようにしている。チャネル行列更新部３９は、例えば、デシジョン・フィードバックに基づくＬＭＳやＲＬＳなどの追従アルゴリズムを用いて、チャネル行列の追従計算を行なうことができる。この場合、空間分離受信したデータと、コンスタレーションのマッピング点との差分を測定し、それを誤差信号としてＬＭＳアルゴリズムを動作させ、リファレンス信号を受信した以降のチャネル行列の時間的変動を推定し、補償する。
【００６９】
チャネル行列合成部４１は、チャネル行列取得部３７がリファレンス信号から取得したチャネル行列と、チャネル行列更新部３９において、ユーザ・データ受信の間に追従するチャネル行列を合成し、大きなサイズのチャネル行列をより正確な値で常に保持することができる。そして、空間分離部３８は、このような正確なチャネル行列を用いて空間分離を行なうので、ラージナンバーＭＩＭＯ通信システムとしての性能を十分に発揮し、厖大な伝送容量を確保することができるようになる。
【００７０】
復調復号部４１は、位相回転補正後に、位相空間（ｃｏｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ）上の変調点から元の値に復調する。
【００７１】
ＳＶＤなどのクローズドループ方式では送信側で送信重みとしてＶを使用する。一方、オープンループ方式では、送信側で使用するＶを単位行列に置き換えるだけで、それ以外には基本的にはクローズドループ方式と同様に構成される。要するに、オープンループ方式、及びクローズドループ方式のいずれであっても、ＭＩＭＯ通信システムでは、受信機は送信機から送られるリファレンス信号を用いてチャネル行列Ｈを取得し、その逆行列Ｈ-1を受信用の重みとして用いて空間分離を行なう。
【００７２】
図２には、ＭＩＭＯ通信システムにおけるパケットの構成例を模式的に示している。図示の例では、４×４構成のＭＩＭＯ通信システムを想定している。基本的に、受信機は、送信機の各アンテナから時分割で送信されるリファレンス信号を利用して、送受信の各アンテナ対に対応した要素を持つチャネル行列を取得する。
【００７３】
送信機の各アンテナからは同一の同期信号が同時に送信される。続いて、受信機側でチャネル推定を行なうためのリファレンス信号がアンテナ毎に時分割で送信される。その後、ＭＩＭＯチャネル毎のユーザ・データを空間多重して送信される。受信機では、各アンテナからのリファレンス信号を利用してチャネル推定を行ない、送受信機間の各アンテナ対に対応したチャネル行列Ｈを算定することができる。
【００７４】
ここで、各リファレンス信号を異なる時間に送受信するため、チャネル変動の影響を受けるという問題がある。
【００７５】
例えば５ＧＨｚ帯のＯＦＤＭ−ＭＩＭＯ通信システムでは、１つのリファレンス信号は多くても２ＯＦＤＭシンボルが使用される。４×４構成のＭＩＭＯ通信システムではそれを４回行なうので、８ＯＦＤＭシンボルの時間がチャネル行列Ｈの取得に費やされる。この時間は約３２マイクロ秒程度である。チャネル行列Ｈは時々刻々と変化するが、３２マイクロ秒程度の短い時間では、ほとんど変化がないとみなすことができる。
【００７６】
ところが、ラージナンバーＭＩＭＯ通信システムでは、送信機側の各アンテナからリファレンス信号を時分割送信し、受信機側でチャネル行列のトレーニングを行なおうとすると、先頭のリファレンス信号と最後のリファレンス信号とで送受信時間の差はもはや無視し難く、伝送路の変化の影響により、有効なチャネル行列を取得することは困難である。例えば、１００×１００のＭＩＭＯ通信システムを実現しようとすると、チャネル行列を取得する領域として８００マイクロ秒も要してしまう。このため、受信用の重みも不正確となり、空間分離が困難になり、ＭＩＭＯ通信システムとしての性能を発揮することはできない。
【００７７】
そこで、本実施形態では、上述したように、１回のチャネル行列取得シーケンスでＭＩＭＯ通信システムを構成するすべてのＭＩＭＯチャネルに関する伝達関数の取得を一括して行なわず（すなわち、一度に大きいサイズのチャネル行列を求めるのではなく）、ＭＩＭＯ通信システムを構成するＭＩＭＯチャネルを複数のグループに分け、グループ毎にリファレンス信号の送信シーケンスを行なうようにしている。
【００７８】
この場合、受信機側では、システム全体のチャネル行列の取得を１度に行なうのではなく、グループ毎にチャネル伝達関数の取得を行ない、数回のチャネル行列取得シーケンスによりシステム全体のチャネル行列を段階的に得る。すなわち、チャネル変動の影響を受けない範囲で、最初は小さいサイズのチャネル行列を取得する。そして、その小さいサイズのチャネル行列を、デシジョン・フィードバックを用いＬＭＳ若しくはＲＬＳに基づく追従アルゴリズムでチャネルの変動に追従させながら、新たな送信アンテナからリファレンス信号を順次送信し、このような段階を経てチャネル行列のサイズを徐々に大きくしていく。
【００７９】
図３には、ラージナンバーＭＩＭＯ通信システムにおいて送信動作を行なう場合のパケットの構成例を模式的に示している。図示の例では、８×８構成のＭＩＭＯ通信システムを想定し、このシステムを４×４のＭＩＭＯチャネルからなる２つのグループに分け、１回のチャネル行列取得シーケンスで１グループすなわち４×４のチャネル行列を段階的に取得する。但し、ラージナンバーＭＩＭＯ通信システムは８×８以上（例えば１００×１００若しくはそれ以上）の送受信アンテナ構成であってもよい。また、１回のチャネル行列取得シーケンスで取得するチャネル行列の単位（すなわちグループのサイズ）は、チャネル変動の影響を受けない範囲であれば特に４×４に限定されない。
【００８０】
送信機の最初のグループをなす４本のアンテナからは、同一の同期信号が同時に送信される。続いて、受信機側でチャネル推定を行なうためのリファレンス信号が、これら最初のグループをなす４本のアンテナから時分割で送信される。その後、既にリファレンス信号の送信を終えた４本のアンテナから、ユーザ・データの空間多重伝送を開始する。
【００８１】
続いて、送信機の次のグループをなす４本のアンテナから、受信機側でチャネル推定を行なうためのリファレンス信号が時分割で送信される。その後、既にリファレンス信号の送信を終えた８本すべてのアンテナから、ユーザ・データの空間多重伝送を行なう。
【００８２】
図３では、８×８構成のＭＩＭＯ通信システムの例を示しているが、８本以上のアンテナ構成のシステムであっても、４×４のグループに分割し、グループ単位でリファレンス信号の時分割伝送を行ない、次いで、リファレンス信号の伝送を終えたアンテナから順に、ユーザ・データの空間多重伝送を開始していくという操作を繰り返し行なうことで、同様のデータ伝送を実現することができる。
【００８３】
このような構成のパケットを受信するＭＩＭＯ受信機側では、１回のチャネル行列取得シーケンスでＭＩＭＯ通信システムを構成するすべてのＭＩＭＯチャネルに関する伝達関数の取得を行なわず（すなわち、一度に大きいサイズのチャネル行列を求めるのではなく）、４×４本からなるグループ毎にチャネル伝達関数の取得を行ない、数回のチャネル行列取得シーケンスに分けてシステム全体のチャネル行列を段階的に得る。１回のリファレンス信号の送信動作では先頭のリファレンス信号と最後のリファレンス信号とで送受信時間の差が小さいので、チャネル変動の影響を抑え、より正確なチャネル行列をグループ単位で得ることができる。
【００８４】
また、リファレンス信号の伝送を終えたアンテナから順に、ユーザ・データの空間多重伝送が開始されるが、受信機側では、既に取得したチャネル行列を、受信したユーザ・データを利用して追従することで、大きなサイズのチャネル行列をより正確な値で常に保持することができる。
【００８５】
図３に示したパケットを受信するＭＩＭＯ受信機側の動作について、以下に説明する。
【００８６】
最初のリファレンス信号の時分割送信により、受信機側では、最初に４×４のチャネル行列を取得する。この段階では、送信機側の送信アンテナ１〜送信アンテナ４と、受信機側の受信アンテナ１〜受信アンテナ８との間の各アンテナ対の伝達関数を要素とする部分的なチャネル行列Ｈ_1to4を取得する。チャネル行列Ｈ_1to4を下式に示しておく。
【００８７】
【数１】
2006203685.tif 000003
【００８８】
ここで、送信機側からは送信アンテナ１〜送信アンテナ４からリファレンス信号が送信されるが、受信機側ではすべての受信アンテナ１〜受信アンテナ８を用いてこれを受信する点に留意されたい。
【００８９】
受信機側では、このチャネル行列Ｈ_1to4の逆行列を求め、これを空間多重された受信データを４つの異なるデータに空間分離するための重みとして使用する。続いて、送信機側では、リファレンス信号の送信を終えた送信アンテナ１〜送信アンテナ４から、空間チャネル１〜空間チャネル４に相当する４種類のユーザ・データを空間多重送信する。そして、受信機は、チャネル行列Ｈ_1to4から計算した逆行列Ｈ_1to4-1でこれらのユーザ・データを空間分離受信することができる。
【００９０】
さらに、受信機側では、空間分離受信したデータと、コンスタレーションのマッピング点との差分を測定し、それを誤差信号としてＬＭＳアルゴリズムを動作させる。
【００９１】
なお、ＬＭＳアルゴリズムは、パラメータ推定アルゴリズムとして当業界において一般的である。そのアルゴリズムを下式に示しておく。但し、送信データＸtの推定値は、デシジョン・フィードバックで決定する。デコードした信号の最も近いコンスタレーション上のマッピング点から推定する。
【００９２】
【数２】
2006203685.tif 000004
【００９３】
このようにして、受信機側では、リファレンス信号を受信した以降のチャネル行列の時間的変動を推定し、補償する。ＬＭＳアルゴリズムでチャネル行列Ｈ_1to4がほぼ伝送路の変動と同一になったら、送信機からは新たな（すなわち次の４×４グループに相当する）リファレンス信号を追加送信する。
【００９４】
今度は、残りの送信アンテナ５〜送信アンテナ８からリファレンス信号が時分割送信され、受信機側では、送信アンテナ５〜送信アンテナ８と受信機側の受信アンテナ１〜受信アンテナ８との間の各アンテナ対の伝達関数を新たに取得する。そして、このように追加で取得した伝達関数を、既に得ているチャネル行列Ｈ_1to4に追加することで、当該ＭＩＭＯ通信システム全体のチャネル行列Ｈ_1to8を作る。チャネル行列Ｈ_1to8を下式に示しておく。
【００９５】
【数３】
2006203685.tif 000005
【００９６】
このチャネル行列Ｈ_1to8を受信データの空間分離用の重みとして使用することにより、空間多重された受信データを８つの異なるデータに空間分離することが可能になる。
【００９７】
図４には、ラージナンバーＭＩＭＯ通信システムにおいて、図３に示した構成のパケットを受信したＭＩＭＯ受信機の受信処理の手順を示している。
【００９８】
送信機から同期用の信号を送信アンテナ１から送信アンテナ４を使用して送信される。受信機では、まず同期ポイントを取得する（ステップＳ１）。
【００９９】
次いで、送信機から、リファレンス信号１からリファレンス信号４を送信アンテナ１から送信アンテナ４を用いて時分割で送信する。受信機では、受信アンテナ１から受信アンテナ８を用いて、リファレンス信号１からリファレンス信号４を受信して伝達関数を取得して、チャネル行列取得部３７はチャネル行列Ｈ_1to4を取得する（ステップＳ２）。
【０１００】
そして、受信機の空間分離部３８は、チャネル行列Ｈ_1to4の一般逆行列を計算する（ステップＳ３）。
【０１０１】
次いで、送信機から、空間チャネル１から空間チャネル４に相当するユーザ・データを送信する。受信機の空間分離部３８では、先行ステップＳ３で求めたチャネル行列Ｈ_1to4の一般逆行列を用いて、ユーザ・データを空間分離して受信する（ステップＳ４）。これと並行して、チャネル行列更新部３９では、デシジョン・フィードバックにＬＭＳアルゴリズムを適用して、チャネル行列Ｈ_1to4の値を更新していく。
【０１０２】
次いで、送信機は、リファレンス信号５〜リファレンス信号８を、送信アンテナ５〜送信アンテナ８を用いて時分割で送信する。受信機では、受信アンテナ１〜受信アンテナ８を用いて、リファレンス信号５〜リファレンス信号８を受信する。チャネル行列取得部３７は、これによって得た伝達関数と、更新されたチャネル行列Ｈ_1to4から、追加の伝達関数を要素に含む新たなチャネル行列Ｈ_1to8を作る（ステップＳ５）。
【０１０３】
そして、受信機の空間分離部３８は、新たに作成したチャネル行列Ｈ_1to8の逆行列を計算する（ステップＳ６）。
【０１０４】
次いで、送信機は、空間チャネル１から空間チャネル８に相当するユーザ・データを送信する。受信機の空間分離部３８は、チャネル行列Ｈ_1to8の一般逆行列を用いてユーザ・データを空間分離して受信する。これと並行して、チャネル行列更新部３９は、デシジョン・フィードバックにＬＭＳアルゴリズムを適用してＨ_1to8値を更新していく（ステップＳ７）。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。
【０１０６】
本発明は、ＭＩＭＯ方式の通信システム、とりわけマルチキャリア方式のＭＩＭＯ通信システムの受信機に対し好適に適用することができ、その適用範囲はＶ−ＢＬＡＳＴなどのオープンループ方式、ＳＶＤ−ＭＩＭＯなどのクローズドループ方式の如何を問わない。
【０１０７】
また、本発明は、送受信アンテナ対の本数を増大してより多くのＭＩＭＯチャネルを獲得して空間多重を利用するラージナンバーＭＩＭＯ通信システムに適用することを想定しているが、勿論、アンテナ本数が比較的少ない通常のＭＩＭＯ通信システムにも当然適用することかできる。
【０１０８】
要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲の記載を参酌すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る無線通信装置の構成を模式的に示した図である。
【図２】図２は、パケットの構成例を模式的に示した図である。
【図３】図３は、ラージナンバーＭＩＭＯ通信システムにおいて送信動作を行なう場合のパケットの構成例を模式的に示した図である。
【図４】図４は、図３に示した構成のパケットを受信したＭＩＭＯ受信機の受信処理の手順を示した図である。
【図５】図５は、ＭＩＭＯ通信システムの構成を概念的に示した図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１１…アンテナ
１２…スイッチ
２１…変調符号化部
２２…ＩＦＦＴ
２３…ガード付与部
２４…プリアンブル／リファレンス付与部
２５…Ｄ／Ａ変換器
２６…送信用アナログ処理部
３１…受信用アナログ処理部
３２…Ａ／Ｄ変換器
３３…同期獲得部
３４…周波数オフセット補償部
３５…ガード・インターバル除去部
３６…ＦＦＴ
３７…チャネル行列取得部
３８…空間分離部
３９…チャネル行列更新部
４０…復調復号器
４１…チャネル行列合成部
【図１】
2006203685.tif 000006
【図２】
2006203685.tif 000007
【図３】
2006203685.tif 000008
【図４】
2006203685.tif 000009
【図５】
2006203685.tif 000010