(57)【要約】  本発明の伝搬路推定装置は、複数の伝搬路を介してＭＩＭＯ通信を行う複数の受信機（１０）〜（１１）から出力される複数の伝搬路情報（５）を受信する入力部（２）と、入力部（２）で受信された複数の伝搬路情報（５）に基づいて、複数の伝搬路の状態を一括して推定し、推定結果を生成する推定部（３）と、推定結果（６）を、複数の受信機（１０）〜（１１）に出力する出力部４を備える装置である。この結果、ＭＩＭＯ通信を行う他の通信装置などからの干渉を抑制し、通信品質と通信容量を改善する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の伝搬路を介してＭＩＭＯ通信を行う複数の受信機から出力される複数の伝搬路情報を受信する入力部と、
前記入力部で受信された前記複数の伝搬路情報に基づいて、前記複数の伝搬路の状態を一括して推定し、推定結果を生成する推定部と、
前記推定結果を、前記複数の受信機に出力する出力部を備える伝搬路推定装置。
【請求項２】
前記複数の受信機の各々は、複数のアンテナと、前記複数のアンテナの各々に接続される複数の受信部を備え、前記複数の伝搬路情報は、前記複数の受信部の各々で受信された信号の受信電力である請求の範囲第１項記載の伝搬路推定装置。
【請求項３】
前記推定部は、前記受信電力を、所定の電力値で除算して前記推定結果を生成する請求の範囲第２項記載の伝搬路推定装置。
【請求項４】
前記推定部は、前記複数の伝搬路の全てに対する推定結果を生成する請求の範囲第１項記載の伝搬路推定装置。
【請求項５】
前記推定結果は、前記複数の伝搬路の数に相当する個数の値の組み合わせである請求の範囲第４項記載の伝搬路推定装置。
【請求項６】
前記複数の受信部の各々は、前記受信電力に対して重み付けを行う重み付け係数を有し、前記推定部は、前記重み付け係数に対応する係数を前記推定結果として生成する請求の範囲第２項記載の伝搬路推定装置。
【請求項７】
前記出力部は、複数の前記係数を含む係数セットを前記複数の受信機に出力する請求の範囲第６項記載の伝搬路推定装置。
【請求項８】
前記係数セットに含まれる複数の前記係数の個数は、前記複数の受信機が有する前記複数のアンテナの総数に相当する請求の範囲第７項記載の伝搬路推定装置。
【請求項９】
複数の伝搬路を介してＭＩＭＯ通信を行う複数の受信機から出力される複数の伝搬路情報を受信する入力部と、
前記入力部で受信された前記複数の伝搬路情報に基づいて、前記複数の受信機の伝搬路の情報を一括して推定し、推定結果を生成する推定部と、
前記推定結果を、前記複数の受信機に出力する出力部を備えるＭＩＭＯ通信を行う通信装置。
【請求項１０】
複数の伝搬路を介してＭＩＭＯ通信を行う複数の受信機と、
前記複数の伝搬路の状態を推定する伝搬路推定装置を備える通信システムであって、
前記伝搬路推定装置は、前記複数の受信機から出力される複数の伝搬路情報を受信する入力部と、
前記入力部で受信された前記複数の伝搬路情報に基づいて、前記複数の受信機の伝搬路の状態を一括して推定し、推定結果を生成する推定部と、
前記推定結果を、前記複数の受信機に出力する出力部を有する通信システム。
【請求項１１】
前記複数の受信機の各々は、複数のアンテナと、前記複数のアンテナの各々に接続される複数の受信部を備え、前記複数の伝搬路情報は、前記複数の受信部の各々で受信された信号の受信電力である請求の範囲第１０項記載の通信システム。
【請求項１２】
前記推定部は、前記受信電力を所定の電力値で除算して前記推定結果を生成する請求の範囲第１１項記載の通信システム。
【請求項１３】
前記推定部は、前記複数の伝搬路の全てに対する推定結果を生成する請求の範囲第１０項記載の通信システム。
【請求項１４】
前記推定結果は、前記複数の伝搬路の数に相当する個数の値の組み合わせである請求の範囲第１３項記載の通信システム。
【請求項１５】
前記複数の受信部の各々は、前記受信電力に対して重み付けを行う重み付け係数を有し、前記推定部は、前記重み付け係数に対応する係数を前記推定結果として生成する請求の範囲第１１項記載の通信システム。
【請求項１６】
前記出力部は、複数の前記係数を含む係数セットを前記複数の受信機に出力する請求の範囲第１５項記載の通信システム。
【請求項１７】
前記係数セットに含まれる複数の前記係数の個数は、前記複数の受信機が有する前記複数のアンテナの総数に相当する請求の範囲第１６項記載の通信システム。
【請求項１８】
前記複数の受信機の内、２以上の受信機が有するアンテナを用いてＭＩＭＯ通信を行う請求の範囲第１０項記載の通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間多重無線通信、特にマルチプル・インプット・マルチプル・アウトプット通信（以下、「ＭＩＭＯ通信」と言う）における通信品質、及び通信容量を改善する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＭＩＭＯ通信は、シングルアンテナ対シングルアンテナ、もしくはマルチプルアンテナ対シングルアンテナの通信に比べて、通信容量を劇的に増大させる。
【０００３】
文献１（"On limits of wireless communications in a fading environments when using multiple antennas" G. J. Foschini and M. J. Gans 1998 Wireless Personal Communications）は、ＭＩＭＯ通信の仕組みについて開示する。
【０００４】
また、文献２（特開２０００−１０１６６７号公報）、及び文献３（特開２００１−２３７７５１号公報）は、マルチプルアンテナを用いた通信方式について開示する。
【０００５】
ＭＩＭＯ通信では、一つ一つのアンテナの帯域が狭帯域であるが、複数のアンテナで受信された多数の狭帯域の信号が、最大比合成などにより合成され、結果的に通信容量が増大する。
【０００６】
また、このときＭＩＭＯ通信を行う受信機において、伝搬路推定が行われることで、最大比合成での最適な合成比率が算出される。
【０００７】
しかしながら、ある周波数帯域を用いてＭＩＭＯ通信を行うＭＩＭＯ通信システムに、同一周波数帯域を用いてＭＩＭＯ通信を行う別のＭＩＭＯ通信システムが隣接することがある。このような場合には、図９に示されるように別のＭＩＭＯ通信システムからの信号が、干渉波となってしまう。このような干渉波により、通信品質が低下する問題がある。更に、通信品質の低下に伴い、通信容量も低下する問題がある。
【０００８】
特に、従来のＭＩＭＯ通信においては、伝搬路推定は、各受信機において実行されるため、隣接する他のＭＩＭＯ通信システムとの間で構成される伝搬路推定ができない。このため、干渉波を抑制できず、通信品質の劣化や通信容量の低下を生じさせる問題がある。
【０００９】
図９は、従来のＭＩＭＯ通信システムのブロック図である。
【００１０】
第１ＭＩＭＯ通信セットは、第１送信機１０２と第１受信機１０３同士の通信により構成される。第１送信機１０２と、第１受信機１０３は、それぞれ複数のアンテナを備えて通信する。この複数のアンテナ間での通信により、通信容量が増大する。
【００１１】
また、第１受信機１０３は、伝搬路推定部１１０を備え、第１送信機１０２と第１受信機１０３との間の伝搬路の状態を推定する。推定結果は、第１受信機１０３に設けられた各アンテナでの受信時の重み付け係数の基礎として用いられる。この重み付け係数により、各アンテナでは、最適な受信が実現される。
【００１２】
一方、第１ＭＩＭＯ通信セット１００に、第２ＭＩＭＯ通信セット１０１が隣接する場合、第２ＭＩＭＯ通信セット１０１に含まれる第２送信機１１１からの送信電波１０８、１０９が、第１受信機１０３に到達する。この第２送信機１１１からの送信電波は、第１受信機１０３にとって干渉波となる。例えば、第１受信機１０３に設けられたアンテナ１０５には、第１送信機１０２からの送信電波１０６、１０７以外に、この第２送信機１１１からの送信電波１０８、１０９が到達する。アンテナ１０５にとって、この送信電波１０８、１０９は、ＭＩＭＯ通信において想定外の送信電波である。このため、伝搬路推定部１１０は、この送信電波１０８、１０９に関する伝搬路推定は行えず、アンテナ１０５における受信で、送信電波１０８と１０９の影響を抑えることができない。
【００１３】
このため、送信電波１０８、１０９は、干渉波として作用し、アンテナ１０５での適切な受信が妨害される。結果として、通信品質が劣化し、通信容量も低下する。
【特許文献１】特開２０００−１０１６６７号公報
【特許文献２】特開２００１−２３７７５１号公報
【非特許文献１】"On limits of wireless communications in a fading environments when using multiple antennas" G. J. Foschini and M. J. Gans 1998 Wireless Personal Communications
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そこで、本発明は、ＭＩＭＯ通信において、通信品質と通信容量を改善する、伝搬路推定装置、および通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
第１の発明に係る伝搬路推定装置は、複数の伝搬路を介してＭＩＭＯ通信を行う複数の受信機から出力される複数の伝搬路情報を受信する入力部と、入力部で受信された複数の伝搬路情報に基づいて、複数の伝搬路の状態を一括して推定し、推定結果を生成する推定部と、推定結果を、複数の受信機に出力する出力部を備える。
【００１６】
この構成により、ＭＩＭＯ通信を行う受信機に隣接する他のＭＩＭＯ通信セットからの干渉が低減され、通信品質と通信容量が改善される。
【００１７】
第２の発明に係る伝搬路推定装置では、複数の受信機の各々は、複数のアンテナと、複数のアンテナの各々に接続される複数の受信部を備え、複数の伝搬路情報は、複数の受信部の各々で受信された信号の受信電力である。
【００１８】
この構成により、伝搬路推定に受信電力が用いられることで、伝搬路状態が容易且つ正確に推定される。
【００１９】
第３の発明に係る伝搬路推定装置では、推定部は、受信電力を、所定の電力値で除算して推定結果を生成する。
【００２０】
この構成により、容易に伝搬路の推定が行われる。
【００２１】
第４の発明に係る伝搬路推定装置では、推定部は、複数の伝搬路の全てに対する推定結果を生成する。
【００２２】
この構成により、ＭＩＭＯ通信を行う受信機に形成される全ての伝搬路が推定される。全ての伝搬路の推定結果が、受信機において用いられることで、隣接する他のＭＩＭＯ通信セットからの干渉が低減され、通信品質と通信容量が改善される。
【００２３】
第５の発明に係る伝搬路推定装置では、推定結果は、複数の伝搬路の数に相当する個数の値の組み合わせである。
【００２４】
この構成により、ＭＩＭＯ通信を行う受信機は、形成される全ての伝搬路の推定結果を用いて、最適な受信を行うことができる。
【００２５】
第６の発明に係る伝搬路推定装置では、複数の受信部の各々は、受信電力に対して重み付けを行う重み付け係数を有し、推定部は、重み付け係数に対応する係数を推定結果として生成する。
【００２６】
この構成により、ＭＩＭＯ通信を行う受信機は、伝搬路の推定結果を、受信時の重み付けに適用することができるため、形成される複数の伝搬路の状態に対応して受信できる。また、受信機は、推定結果を受信精度向上に容易に適用することができる。
【００２７】
第７の発明に係る伝搬路推定装置では、出力部は、複数の係数を含む係数セットを複数の受信機に出力する。
【００２８】
この構成により、複数の受信機の各々は、伝搬路の推定結果を容易且つ適切に利用することができる。
【００２９】
第８の発明に係る伝搬路推定装置では、係数セットに含まれる複数の係数の個数は、複数の受信機が有する複数のアンテナの総数に相当する。
【００３０】
この構成により、推定結果が、各受信機における受信時の重み付けにそのまま用いられる。結果として、伝搬路状態が、各受信機での受信時の重み付けに反映されるので、干渉などが低減する。
【００３１】
第９の発明に係る通信装置は、複数の伝搬路を介してＭＩＭＯ通信を行う複数の受信機から出力される複数の伝搬路情報を受信する入力部と、入力部で受信された複数の伝搬路情報に基づいて、複数の受信機の伝搬路の情報を一括して推定し、推定結果を生成する推定部と、推定結果を、複数の受信機に出力する出力部を備えるＭＩＭＯ通信を行う。
【００３２】
この構成により、ＭＩＭＯ通信を行う受信機に隣接する他のＭＩＭＯ通信セットからの干渉が低減され、通信品質と通信容量が改善される。また、伝搬路推定の機能が、通信装置に含まれることで、通信システムの構成が容易となる。
【００３３】
第１０の発明に係る通信システムは、複数の伝搬路を介してＭＩＭＯ通信を行う複数の受信機と、複数の伝搬路の状態を推定する伝搬路推定装置を備える通信システムであって、
伝搬路推定装置は、複数の受信機から出力される複数の伝搬路情報を受信する入力部と、入力部で受信された複数の伝搬路情報に基づいて、複数の受信機の伝搬路の状態を一括して推定し、推定結果を生成する推定部と、推定結果を、複数の受信機に出力する出力部を有する。
【００３４】
この構成により、ＭＩＭＯ通信を行う受信機に隣接する他のＭＩＭＯ通信セットからの干渉が低減され、通信品質と通信容量が改善される。
【００３５】
第１１の発明に係る通信システムでは、複数の受信機の各々は、複数のアンテナと、複数のアンテナの各々に接続される複数の受信部を備え、複数の伝搬路情報は、複数の受信部の各々で受信された信号の受信電力である。
【００３６】
この構成により、伝搬路推定に受信電力が用いられることで、伝搬路状態が容易且つ正確に推定される。
【００３７】
第１２の発明に係る通信システムでは、推定部は、受信電力を所定の電力値で除算して推定結果を生成する。
【００３８】
この構成により、容易に伝搬路の推定が行われる。
【００３９】
第１３の発明に係る通信システムでは、推定部は、複数の伝搬路の全てに対する推定結果を生成する。
【００４０】
この構成により、ＭＩＭＯ通信を行う受信機に形成される全ての伝搬路が推定される。全ての伝搬路の推定結果が、受信機において用いられることで、隣接する他のＭＩＭＯ通信セットからの干渉が低減され、通信品質と通信容量が改善される。
【００４１】
第１４の発明に係る通信システムでは、推定結果は、複数の伝搬路の数に相当する個数の値の組み合わせである。
【００４２】
この構成により、ＭＩＭＯ通信を行う受信機は、形成される全ての伝搬路の推定結果を用いて、最適な受信を行うことができる。
【００４３】
第１５の発明に係る通信システムでは、複数の受信部の各々は、受信電力に対して重み付けを行う重み付け係数を有し、推定部は、重み付け係数に対応する係数を推定結果として生成する。
【００４４】
この構成により、ＭＩＭＯ通信を行う受信機は、伝搬路の推定結果を、受信時の重み付けに適用することができるため、複数の伝搬路の状態に対応して受信できる。また、受信機は、推定結果を受信精度向上に容易に適用することができる。
【００４５】
第１６の発明に係る通信システムでは、出力部は、複数の係数を含む係数セットを複数の受信機に出力する。
【００４６】
この構成により、複数の受信機の各々は、伝搬路の推定結果を容易且つ適切に利用することができる。
【００４７】
第１７の発明に係る通信システムでは、係数セットに含まれる複数の係数の個数は、複数の受信機が有する複数のアンテナの総数に相当する。
【００４８】
この構成により、推定結果が、各受信機における受信時の重み付けにそのまま用いられる。結果として、伝搬路状態が、各受信機での受信時の重み付けに反映されるので、干渉などが低減する。
【００４９】
第１８の発明に係る通信システムでは、複数の受信機の内、２以上の受信機が有するアンテナを用いてＭＩＭＯ通信を行う。
【００５０】
この構成により、ＭＩＭＯ通信において不使用となるアンテナを有効に活用した、ＭＩＭＯ通信システムが構築される。このため、フレキシブルな通信システムの構成が可能となる。
【発明の効果】
【００５１】
本発明によれば、複数のＭＩＭＯ通信セットが隣接する場合であっても、相互に生じる不要な干渉が抑制され、通信品質と通信容量の高いＭＩＭＯ通信が実現される。
【００５２】
特に、同一周波数帯域を用いるＭＩＭＯ通信セットの複数の受信機が隣接する場合、複数の受信機に到達する不要電波を、伝搬路状態に合わせて受信することで、不要電波を干渉波とすることなく、適切な受信が可能となる。
【００５３】
また、複数の伝搬路を一括して推定する伝搬路推定装置により、全ての受信機において、不要な干渉が抑制される。このため、家庭などの狭い空間において、多数のＭＩＭＯ通信を行う機器を設置する場合であっても、通信品質や通信容量の高いＭＩＭＯ通信が実現される。
【００５４】
また、伝搬路推定装置の機能を取り込んだ通信装置を、ＭＩＭＯ通信セットの一部に組み込むことで、フレキシビリティの高い通信システムの構築が容易となる。
【００５５】
更に、伝搬路推定装置による、複数の伝搬路の一括推定により、２以上の受信機にまたがって存在する未使用アンテナを有効利用したＭＩＭＯ通信セットが、不要な干渉を生じずに形成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００５７】
なお、本明細書において、受信機は、送信機能を有することもありうる受信機であり、送信機は、受信機能を有することもありうる送信機である。受信機と送信機のいずれもは、送受信のいずれかの機能に限られるものではない。
【００５８】
また、本明細書において、ＭＩＭＯ通信は、マルチプル・インプット・マルチプル・アウトプットを用いた通信であり、複数のアンテナ同士を介した種々の通信を含む。
【００５９】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る伝搬路推定装置、及び通信システムを、図１から図６を用いて説明する。
【００６０】
図１は、本発明の実施の形態１における伝搬路推定装置のブロック図である。
【００６１】
伝搬路推定装置１は、次の要素を備える。入力部２は、複数の伝搬路情報５を受信する。これらの伝搬路情報５は、図示されていないＭＩＭＯ通信を行う複数の受信機から出力される。推定部３は、入力部２で受信された複数の伝搬路情報５に基づいて、ＭＩＭＯ通信を行う複数の受信機が構成する複数の伝搬路の状態を推定する。推定部３は、推定結果を生成して、出力部４に出力する。出力部４は、推定結果６を、図示されていない複数の受信機に出力する。
【００６２】
このとき、推定部３は、複数の伝搬路の状態を一括して推定する。また、伝搬路推定装置１は、複数の受信機からの伝搬路情報５を受けるので、複数の受信機において形成される複数の伝搬路の全てに対して、伝搬路状態を推定できる。このため、隣接する他のＭＩＭＯ通信を行う受信機が存在する場合でも、全ての伝搬路状態が推定される。
【００６３】
なお、推定部３は、全ての伝搬路の状態を推定できるが、仕様に応じて一部の伝搬路に対する推定のみを行っても良い。
【００６４】
このように、ＭＩＭＯ通信を行う受信機が複数存在する場合に、複数の受信機により形成される複数の伝搬路の状態が一括して推定されることで、隣接する受信機同士の干渉を抑制したＭＩＭＯ通信が可能となる。
【００６５】
次に、図２から図５を用いて動作の詳細について説明する。
【００６６】
図２は、本発明の実施の形態１における通信システムのブロック図である。
【００６７】
図２では、２組の送信機と受信機のセット（ＭＩＭＯ通信セット）が、隣接した状態でＭＩＭＯ通信を行う状態が示されている。
【００６８】
第１送信機１２と第１受信機１０が、第１ＭＩＭＯ通信セット８を構成する。同様に、第２送信機１３と第２受信機１１が、第２ＭＩＭＯ通信セット９を構成する。すなわち、２つのＭＩＭＯ通信セットが、隣接した状態にある。このとき、第１ＭＩＭＯ通信セット８と第２ＭＩＭＯ通信セット９は、同一周波数帯域を用いて通信を行っている。
【００６９】
このため、第１受信機１０においては、第２送信機１３からの信号が不要な信号であり、干渉波となりうる。同様に、第２受信機１１においては、第１送信機１０からの信号が不要な信号であり、干渉波となりうる。
【００７０】
ここで、伝搬路推定装置１内の入力部２は、第１受信機１０と第２受信機１１の両方から伝搬路情報５を受信する。
【００７１】
この入力部２で受信された伝搬路情報５に基づいて、推定部３は、第１ＭＩＭＯ通信セット８と第２ＭＩＭＯ通信セット９の両方に形成される複数の伝搬路の状態を全て推定する。
【００７２】
推定部３で推定された推定結果６は、出力部４から第１受信機１０と第２受信機１１に出力される。このとき、推定結果６には、二つのＭＩＭＯ通信セットにおける全ての伝搬路の推定結果が含まれるので、第１受信機１０と第２受信機１１は、これら全ての伝搬路推定を用いて、受信調整を行うことができる。
【００７３】
例えば、受信機に設けられている複数のアンテナでの、受信レベルの重み付け調整などが行われる。このとき、第１受信機１０、第２受信機１１が受信する推定結果６には、第１ＭＩＭＯ通信セット８と第２ＭＩＭＯ通信セット９の両方の伝搬路の推定結果が含まれている。このため、第１受信機１０は、第２送信機１３との間に形成される伝搬路の状態も認識できるので、第２送信機１３からの信号を低減させた上で受信できる。同様に、第２受信機１１は、第１送信機１２との間に形成される伝搬路の状態も認識できるので、第１送信機１２からの信号を低減させた上で受信できる。
【００７４】
次に、図３を用いて伝搬路推定の詳細について説明する。
【００７５】
図３は、本発明の実施の形態１における通信システムのブロック図である。
【００７６】
第１ＭＩＭＯ通信セット８に含まれる第１送信機１２と第１受信機１０は、ＭＩＭＯ通信を行う。
【００７７】
同様に、第２ＭＩＭＯ通信セット９に含まれる第２送信機１３と第２受信機１１は、ＭＩＭＯ通信を行う。
【００７８】
第１送信機１２、第１受信機１０、第２送信機１３、第２受信機１１は、それぞれ複数のアンテナを備えている。第１送信機１２は、アンテナ１８、アンテナ１９を備えている。第１受信機１０は、アンテナ１４とアンテナ１５を備えている。第２送信機１３は、アンテナ２０とアンテナ２１を備えている。第２受信機１１は、アンテナ１６とアンテナ１７を備えている。
【００７９】
なお、図３では、各受信機と各送信機は、それぞれ２つずつのアンテナを備えているが、アンテナの数は３以上であってもよい。
【００８０】
また、一つのＭＩＭＯ通信セットに含まれる送信機と受信機の備えるアンテナの数は、同数であっても、非同数であってもよい。また、一つのＭＩＭＯ通信セットに含まれる送信機と受信機の数も、同数であってもよく、非同数であっても良い。例えば、送信機が一つであって、この送信機とＭＩＭＯ通信を行う受信機が複数であっても良い。
【００８１】
ここで、ＭＩＭＯ通信の概略について説明する。
【００８２】
ＭＩＭＯ通信においては、この複数のアンテナのそれぞれが、狭帯域の信号を伝搬する。受信機においては、各々のアンテナで受信した信号を、各アンテナにおいて重み付けし、その後最大比合成などを行って、全てのアンテナで受信され狭帯域の信号を復調処理する。結果として、通信容量を増大させることができる。
【００８３】
あるいは、送信機と受信機に設けられた複数のアンテナの指向性の調整により、受信機に設けられたあるアンテナは、通信対象のアンテナ以外からの信号を非受信とする。
【００８４】
例えば、第１受信機１０に設けられたアンテナ１４は、第１送信機１２に設けられたアンテナ１８と通信を行う。一方、第１受信機に設けられたアンテナ１５は、第１送信機１２に設けられたアンテナ１９と通信を行う。このとき、アンテナ１８とアンテナ１４との指向性が最大に調整され、アンテナ１９とアンテナ１４との指向性が最小に調整されることで、アンテナ１４は、アンテナ１８からの信号のみを受信することができる。同様に、アンテナ１５においても、アンテナ１８との指向性は最小に調整され、アンテナ１９との指向性が最大に調整されることで、アンテナ１５は、アンテナ１９からの信号のみを受信できる。
【００８５】
この処理により、同一周波数帯域を用いる複数のアンテナによる多重通信であっても、各々のアンテナにおいて適切に信号が受信され、結果的に高容量の通信が実現される。
【００８６】
しかしながら、図３に示されるように、異なるＭＩＭＯ通信セットが隣接する場合には、伝搬路が増加する。このため、ある一つのアンテナは、多数の伝搬路を経由した異なる信号を受信する。
【００８７】
図３において、第１受信機１０に設けられたアンテナ１４は、第１送信機１２に設けられたアンテナ１８とアンテナ１９からの信号に加え、第２送信機１３に設けられたアンテナ２０とアンテナ２１からの信号も受信する。
【００８８】
このため、アンテナ１４は、まず、アンテナ１８からの送信信号ｓ１に、伝搬路ｈ１１を乗じた信号を受信する。加えて、アンテナ１４は、アンテナ１９からの送信信号ｓ２に伝搬路ｈ２１を乗じた信号を受信する。更に、アンテナ１４は、他のＭＩＭＯ通信セットに含まれるアンテナ２０からの送信信号ｓ３に伝搬路ｈ３１を乗じた信号と、アンテナ２１からの送信信号ｓ４に伝搬路ｈ４１を乗じた信号を受信する。
【００８９】
すなわち、アンテナ１４での受信信号ｒ１は、次の通りに表される。
【００９０】
ｒ１＝（ｈ１１ｘｓ１）＋（ｈ２１ｘｓ２）＋（ｈ３１ｘｓ３）＋（ｈ４１ｘｓ４）
同様に、アンテナ１５での受信信号ｒ２も、アンテナ１８からアンテナ２１までの送信信号に、各々の伝搬路が乗じられた信号の合成で表される。アンテナ１６での受信信号ｒ３、及びアンテナ１７での受信信号ｒ４も同様である。
【００９１】
これらの受信信号「ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４」は、次の（数１）で表される。
【００９２】
【数１】
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【００９３】
このため、これら伝搬路ｈ１１などの状態が推定されれば、これらの推定結果による重み付けにより、各アンテナは、余分な信号を低減して受信できる。
【００９４】
例えば、アンテナ１４は、送信信号ｓ１以外を低減するように重み付けして受信する。
【００９５】
このとき、伝搬路ｈ１１などは、（数１）に示されるように送信信号ｓ１〜ｓ４と、受信信号ｒ１〜ｒ４の行列式で表される。このため、伝搬路ｈ１１などは、受信信号ｒ１〜ｒ４と送信信号ｓ１〜ｓ４の除算により推定される。これらの伝搬路ｈ１１などの推定は、伝搬路推定装置１により行われる。
【００９６】
次に、この伝搬路推定装置１での、伝搬路ｈ１１などの状態推定について説明する。
【００９７】
まず、第１受信機１０と第２受信機１１は、受信した受信信号「ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４」の電力情報（受信電力）を、伝搬路情報５として伝搬路推定装置１に出力する。
【００９８】
入力部２は、伝搬路情報５を受信して、推定部３に出力する。
【００９９】
次に、推定部３は、伝搬路情報５に基づいて、伝搬路ｈ１１などの状態を算出する。推定部３は、伝搬路情報５として受信電力を受け取っており、送信信号「ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４」は送信機において定められた送信電力を有するので、送信電力は既知である。
【０１００】
よって、推定部３は、（数１）で定義される行列式に対して、伝搬路情報５に含まれる受信電力（ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４の電力）と、既知の送信電力（ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４の電力）を当てはめて、伝搬路ｈ１１などの状態を算出する。
【０１０１】
このとき、伝搬路ｈ１１からｈ４４までの、全ての伝搬路状態が一括で推定される。すなわち、ＭＩＭＯ通信に用いられる全ての伝搬路の状態が一括で推定される。
【０１０２】
このため、第１ＭＩＭＯ通信セット８と第２ＭＩＭＯ通信セット９のそれぞれに個別に形成される伝搬路のみでなく、二つのＭＩＭＯ通信セットにまたがって形成される伝搬路についても、その状態推定が行われる。
【０１０３】
なお、仕様に応じて、推定部３は、複数の伝搬路の一部のみについて、推定を行っても良い。
【０１０４】
また、伝搬路推定は、電力を基準に求められるのではなく、電圧や電流を基準に求められても良い。
【０１０５】
推定部３は、算出結果を出力部４に出力する。このとき、全ての伝搬路ｈ１１〜ｈ４４についての伝搬路状態が算出されている。
【０１０６】
出力部４は、推定部３での算出結果を、推定結果６として第１受信機１０と第２受信機１１に出力する。結果として、推定結果６は、全ての伝搬路ｈ１１〜ｈ４４の推定値を含んでいる。
【０１０７】
なお、出力部４は、仕様に応じて、第１受信機１０と第２受信機１１に対して、別個の推定結果６を出力しても良い。
【０１０８】
推定結果６を受信した第１受信機１０と第２受信機１１は、推定結果６に含まれる伝搬路ｈ１１〜ｈ４４の推定値を用いて、不要な信号を低減して、信号を受信する。例えば、第１受信機１０と第２受信機１１は、伝搬路の推定結果６を基に、アンテナの指向性を変化させて、余分な信号電力を低減させる。指向性変化により、アンテナ１４は、アンテナ１８以外の送信機のアンテナとの指向性を最小に調整し、ＭＩＭＯ通信に必要なアンテナ１８からの送信信号ｓ１を主に受信する。受信機に設けられた他のアンテナも同様である。この指向性調整により、第１受信機１０と第２受信機１１とで、相互に伝達される信号による干渉が防止される。よって、複数のＭＩＭＯ通信セットが隣接する場合でも、通信品質と通信容量を低下させずに、ＭＩＭＯ通信が行われる。
【０１０９】
次に、図４、図５を用いて、推定結果６が、受信機に設けられる各アンテナの受信部での重み付け係数に対応する場合について説明する。
【０１１０】
図４は、本発明の実施の形態１における通信システムのブロック図であり、図５は、本発明の実施の形態１における複数の受信機のブロック図である。
【０１１１】
第１受信機１０は、アンテナ１４とアンテナ１５を備え、アンテナ１４での受信を処理する受信部２２と、アンテナ１５での受信を処理する受信部２３を更に備えている。
【０１１２】
受信部２２は、ＭＩＭＯ通信における重み付け係数２６を有し、受信部２３は、ＭＩＭＯ通信における重み付け係数２７を有している。
【０１１３】
同様に、第２受信機１１は、アンテナ１６とアンテナ１７を備え、アンテナ１６での受信を処理する受信部２４と、アンテナ１７での受信を処理する受信部２５を備えている。
【０１１４】
受信部２４は、ＭＩＭＯ通信における重み付け係数２８を有し、受信部２５は、ＭＩＭＯ通信における重み付け係数２９を有している。
【０１１５】
受信部２２〜２５は、これらの重み付け係数２６〜２９を用いて、受信信号の最大比合成を行う。結果として、受信部２２〜２５は、干渉を防止した信号の受信を行うことができる。
【０１１６】
このため、図４に示される推定部３は、伝搬路情報５に基づいて、これらの重み付け係数２６〜２９に対応する係数を算出する。
【０１１７】
推定部３は、係数セット生成部２００を備えている。
【０１１８】
係数セット生成部２００は、重み付け係数２６〜２９に対応する係数の組み合わせである、係数セット２０１を生成する。この係数セットは、ＭＩＭＯ通信を行う複数の受信機（図４では、第１受信機１０と第２受信機１１）の備える複数のアンテナ（図４では、アンテナ１４からアンテナ１７の４つのアンテナ）の総数と同数の係数を含む。各アンテナでは、このアンテナ総数に相当する個数の伝搬路を介した信号を受信するからである。なお、係数セットに含まれる係数の個数は、アンテナ総数と異なる数であってもよい。
【０１１９】
係数セット生成部２００で生成された係数セット２０１は、出力部４から第１受信機１０と第２受信機１１に出力される。
【０１２０】
係数セット２０１は、受信部２２〜２５において、受信時の重み付け係数として利用される。すなわち、受信部２２においては、重み付け係数２６として利用される。受信部２３においては、重み付け係数２７として利用される。受信部２４においては、重み付け係数２８として利用される。受信部２５においては、重み付け係数２９として利用される。
【０１２１】
受信部２２〜２５は、係数セット２０１により定まる重み付け係数２６〜２９を用いて、信号を重み付けして受信する。係数セット２０１は、伝搬路状態の推定結果を基に生成されているので、各受信部２２〜２５は、複数の伝搬路を考慮した受信を行える。結果として、各受信部２２〜２５は、係数セット２０１を用いた重み付け受信により、精度の高い受信を行える。
【０１２２】
図５を用いて、係数セット２０１を用いた受信について説明する。
【０１２３】
図５は、本発明の実施の形態１における通信システムの一部のブロック図である。
【０１２４】
第１受信機１０は、アンテナ１４とこれに接続される受信部２２と、アンテナ１５とこれに接続される受信部２３を備えている。受信部２２は、重み付け係数２６を有し、受信部２３は、重み付け係数２７を有している。
【０１２５】
同様に、第２受信機１１は、アンテナ１６とこれに接続される受信部２４と、アンテナ１７とこれに接続される受信部２５を有している。受信部２４は、重み付け係数２８を有し、受信部２５は、重み付け係数２９を有している。
【０１２６】
重み付け係数２６〜２９は、伝搬路推定装置１から受信される係数セット２０１によりアップデートされる。図５に示されるように、重み付け係数２６は、係数セット２０１ａによりアップデートされ、受信部２２での受信時の重み付けに用いられる。重み付け係数２７は、係数セット２０１ｂによりアップデートされ、受信部２３での受信時の重み付けに用いられる。重み付け係数２８は、係数セット２０１ｃによりアップデートされ、受信部２４での受信時の重み付けに用いられる。重み付け係数２９は、係数セット２０１ｄによりアップデートされ、受信部２５での受信時の重み付けに用いられる。
【０１２７】
ここで、重み付け係数２６に対応する係数セット２０１ａは、（７／１０、１／１０、１／１０、１／１０）の４つの係数を含む。このため、重み付け係数２６は、係数セット２０１ａによりアップデートされ、（７／１０、１／１０、１／１０、１／１０）の値となる。受信部２２は、アンテナ１４を介して、４つの伝搬路を経由する信号Ａ、信号Ｂ、信号Ｃ、信号Ｄを受信する。受信部２２は、この信号Ａ、信号Ｂ、信号Ｃ、信号Ｄのそれぞれに対して、重み付け係数２６（７／１０、１／１０、１／１０、１／１０）をそれぞれ乗じる。
【０１２８】
結果として、アンテナ１４に到達する複数の信号（信号Ａ、信号Ｂ、信号Ｃ、信号Ｄ）は、それぞれ重み付けされて受信される。他の受信部２３〜２５においても同様である。
【０１２９】
重み付けされた受信により、不要な干渉が抑えられ、通信品質と通信容量の高いＭＩＭＯ通信が行われる。
【０１３０】
このように、伝搬路推定装置１において、ＭＩＭＯ通信において形成される複数の伝搬路の推定に基づく係数セット２０１が、各受信部２２〜２５での重み付け係数に用いられることで、不要な干渉が抑制されたＭＩＭＯ通信が実現される。
【０１３１】
なお、推定部３は、干渉キャンセラ方式や最尤推定方式を用いて、伝搬路推定を行うことも好適である。
【０１３２】
また、図３などでは、同数の送信機と受信機を有するＭＩＭＯ通信セットが隣接している場合が示されているが、一つの送信機と複数の受信機を有するＭＩＭＯ通信セットであっても同様である。
【０１３３】
例えば、図６に示されるように、一つの送信機３０と二つの受信機（第１受信機１０と第２受信機１１）との間でＭＩＭＯ通信が行われるＭＩＭＯ通信セットであっても同様である。
【０１３４】
図６に示されるＭＩＭＯ通信セットを有する通信システムであっても、伝搬路推定装置１は、第１受信機１０と第２受信機１１のそれぞれに形成される複数の伝搬路の状態を一括して推定する。このように、全ての伝搬路の状態が一括して推定されるので、不要な干渉を抑えたＭＩＭＯ通信が実現される。
【０１３５】
なお、入力部２、および推定部３、及び出力部４は、それぞれ別の回路で構成されてもよく、同じ回路で構成されても良い。また、入力部２、及び推定部３、及び出力部４は、少なくとも一つがＩＣやＬＳＩで構成されてもよい。ＩＣやＬＳＩで構成されることで、小型化や低消費電力化が実現される。
【０１３６】
なお、実施の形態１では、２つのＭＩＭＯ通信セットを用いて説明したが、ＭＩＭＯ通信セットが３以上であっても良い。
【０１３７】
また、ＭＩＭＯ通信は、無線ＬＡＮや構内無線などに用いられる。また、ＭＩＭＯ通信は、ダイバーシティ通信に用いられてもよい。
【０１３８】
また、実施の形態１で説明された伝搬路推定装置１は、無線ＬＡＮなどのマルチプルアンテナを用いた無線通信を行う機器やシステムに組み込まれることも好適である。また、単独で用いられてもよく、通信システムにオプションとして組み入れられても良い。
【０１３９】
同様に、実施の形態１で説明された通信システムは、マルチプルアンテナを用いた各種の無線通信に組み込まれることも好適であり、他の装置や機器を組み合わせた別途のシステムに適用されることも好適である。
【０１４０】
（実施の形態２）
次に図７を用いて、実施の形態２について説明する。
【０１４１】
実施の形態２では、ＭＩＭＯ通信を行う通信装置の少なくとも一つが、伝搬路推定の機能を含む構成について説明する。
【０１４２】
図７は、本発明の実施の形態２における通信システムのブロック図である。
【０１４３】
第１送信機１２と第１受信機１０は、それぞれ複数のアンテナを備えて、複数のアンテナ同士の間で形成される複数の伝搬路を介してＭＩＭＯ通信を行う。
【０１４４】
一方、第２送信機１３と通信装置４０は、それぞれ複数のアンテナを備えて、複数のアンテナ同士の間で形成される複数の伝搬路を介してＭＩＭＯ通信を行う。ここで、通信装置４０は、受信機の役割を担っている。なお、送信機、受信機は、図７において送信機能と受信機能をそれぞれ有することから、送信機、受信機と呼ばれる。しかし、送信機が受信機能を有し、受信機が送信機能を有していても良い。また、通信装置４０は、図７においては受信機として動作しているが、送信機能を有していてもよく、単機能であっても良い。
【０１４５】
通信装置４０は、複数のアンテナと、複数のアンテナのそれぞれに接続される受信部４１を備える以外に、次の要素を備える。
【０１４６】
入力部２は、通信装置４０内部の受信部４１からの伝搬路情報４２と、第１受信機１０からの伝搬路情報４２を受信する。すなわち、入力部２は、入力部２を備える通信装置４０の伝搬路情報４２に加えて、他の受信機（図７では第１受信機１０）からの伝搬路情報４２を受信する。
【０１４７】
次に、推定部３は、入力部２で受信された伝搬路情報４２に基づいて、伝搬路の状態を推定する。このとき、第１送信機１２から通信装置４０の間で形成される複数の伝搬路の状態を一括して推定する。このため、例えば第１送信機１２と通信装置４０との間で形成される伝搬路も、第２送信機１３と第１受信機１０との間で形成される伝搬路も、推定部３で推定される。
【０１４８】
出力部４は、推定部３で推定された推定結果６を出力する。このとき、出力部４は、出力部４を含む通信装置４０内部の受信部４１と、第１受信機１０に含まれる受信部４１に対して、推定結果６を出力する。
【０１４９】
第１受信機１０と通信装置４０は、受信した推定結果６を基に、受信部４１での重み付けを行ったり、アンテナの指向性を調整したりして、最適な受信を行う。
【０１５０】
例えば、推定結果６を用いて、ＭＩＭＯ通信で対になるアンテナ以外に対しては、最小となるように指向性が調整され、ＭＩＭＯ通信で対になるアンテナに対しては、最大となるように指向性が調整される。結果として、ＭＩＭＯ通信に関係の無い、他の送信機などからの不要な干渉を抑制したＭＩＭＯ通信が実現される。このため、他のＭＩＭＯ通信セットが隣接する場合であっても、通信品質と通信容量の高いＭＩＭＯ通信が実現される。
【０１５１】
あるいは、推定結果６は、受信部４１で使用される重み付け係数に対応する係数を含む係数セットであり、受信部４１は、この係数セットを用いて受信時の重み付けを実行する。この重み付け時には、複数の伝搬路の推定結果６が反映されるため、他の送信機などからの不要な干渉が防止される。結果として、ＭＩＭＯ通信に関係の無い、他の送信機などからの不要な干渉を抑制したＭＩＭＯ通信が実現される。このため、他のＭＩＭＯ通信セットが隣接する場合であっても、通信品質と通信容量の高いＭＩＭＯ通信が実現される。
【０１５２】
以上のように、伝搬路推定を行う機能が、ＭＩＭＯ通信における受信機能や送信機能を有する通信装置に組み込まれることで、通信品質と通信容量の高い通信システムが容易に構成される。特に、通信装置に伝搬路推定の機能が含まれることで、フレキシビリティの高い通信システムの構築が容易となる。
【０１５３】
なお、入力部２、および推定部３、及び出力部４は、それぞれ別の回路で構成されてもよく、同じ回路で構成されても良い。また、入力部２、及び推定部３、及び出力部４は、少なくとも一つがＩＣやＬＳＩで構成されてもよい。ＩＣやＬＳＩで構成されることで、小型化や低消費電力化が実現される。
【０１５４】
あるいは、受信部４１も含めてＩＣやＬＳＩで構成されることで、更なる小型化が実現される。
【０１５５】
なお、実施の形態２では、２つのＭＩＭＯ通信セットを用いて説明したが、ＭＩＭＯ通信セットが３以上であっても良い。
【０１５６】
また、送信機と受信機のそれぞれの数は、異なる個数であってもよい。
【０１５７】
また、ＭＩＭＯ通信は、無線ＬＡＮや構内無線などに用いられる。また、ＭＩＭＯ通信は、ダイバーシティ通信に用いられてもよい。
【０１５８】
実施の形態２で説明された通信装置４０は、無線ＬＡＮなどの無線通信を行う通信装置や、通信モデムなどに実装されることも好適である。
【０１５９】
（実施の形態３）
次に、図８を用いて、実施の形態３について説明する。
【０１６０】
実施の形態３では、複数の受信機のうち、２以上の受信機にまたがったアンテナを用いて、ＭＩＭＯ通信を行うＭＩＭＯ通信セットを形成する通信システムについて説明する。
【０１６１】
図８は、本発明の実施の形態３における通信システムのブロック図である。
【０１６２】
通信システム５０は、送信機５１、及び第１受信機１０、及び第２受信機１１、及び伝搬路推定装置１を備えている。
【０１６３】
送信機５１と第１受信機１０と第２受信機１１は、それぞれ複数のアンテナを有している。
【０１６４】
ここで、送信機５１と第１受信機１０は、送信機５１に備えられているアンテナ６０とアンテナ６１、第１受信機１０に備えられているアンテナ６２とアンテナ６３とを介して、ＭＩＭＯ通信を行う。
【０１６５】
また、送信機５１と第２受信機１１は、送信機５１に備えられているアンテナ８０とアンテナ８１、第２受信機１１に備えられているアンテナ８２とアンテナ８３とを介して、ＭＩＭＯ通信を行う。
【０１６６】
ここで、送信機５１に備えられているアンテナ７０とアンテナ７１、及び第１受信機１０のアンテナ７２、及び第２受信機１１のアンテナ７３は、使われていない。
【０１６７】
ここで、これらの使われていないアンテナを有効利用してＭＩＭＯ通信が行われる。ＭＩＭＯ通信セット５２は、アンテナ７０、及びアンテナ７１と、アンテナ７２及びアンテナ７３とを用いて、ＭＩＭＯ通信を行う。すなわち、送信機５１のアンテナ７０とアンテナ７１から、第１受信機１０のアンテナ７２、及び第２受信機１１のアンテナ７３に対して信号を送信する。
【０１６８】
ここで、アンテナ７２とアンテナ７３は、異なる受信機（図８では、第１受信機１０と第２受信機１１）に備えられている。このため、受信部５３は、アンテナ７２とアンテナ７３の双方からの信号を受信する。このとき、第１受信機１０は、受信部５３に対して、アンテナ７２で受信された信号を出力する。
【０１６９】
なお、受信部５３は、第２受信機１１に設けられても、第１受信機１０に設けられても、いずれでも良い。また、第１受信機１０と第２受信機１１は、相互にネゴシエーションを行って、互いに未使用のアンテナを共用できるかを確認した上で、ＭＩＭＯ通信セット５２を形成することも好適である。
【０１７０】
このように、異なる受信機にまたがるアンテナでの受信信号を、受信部５３が受信することで、未使用のアンテナを有効利用することができる。
【０１７１】
特に、複数のアンテナを用いるＭＩＭＯ通信では、不要なアンテナが生じることがある。このような場合、別の受信機のアンテナを共用することで、新たなＭＩＭＯ通信セットが形成されて、未使用アンテナの有効利用が図られる。
【０１７２】
また、このように２以上の受信機にまたがったアンテナを用いて、ＭＩＭＯ通信セットが形成される場合でも、伝搬路推定装置１は、形成される複数の伝搬路を推定するため、他のアンテナなどとの干渉を抑制した受信が実現される。
【０１７３】
すなわち、送信機と受信機の間に形成される複数の伝搬路を一括して推定する伝搬路推定装置１により、複数のＭＩＭＯ通信セットが隣接する場合でも、不要な干渉が抑制されて、通信品質や通信容量の高いＭＩＭＯ通信が行われる。特に、未使用のアンテナを有効利用してＭＩＭＯ通信セットが形成される場合は、複数のＭＩＭＯ通信セットが必ず隣接するため、相互の不要な干渉が問題となる。しかしながら、複数の伝搬路を一括して推定する伝搬路推定装置１の処理により、上記の相互干渉の問題は解決される。
【０１７４】
以上より、未使用のアンテナを有効利用しつつ、通信品質と通信容量の高いＭＩＭＯ通信が行われる。
【０１７５】
なお、図８では、二つの受信機（第１受信機１０と第２受信機１１）にまたがった未使用アンテナを用いたＭＩＭＯ通信セットが形成されているが、３以上の受信機にまたがった未使用アンテナを用いたＭＩＭＯ通信セットが形成されても良い。
【０１７６】
また、送信機は、２以上であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１７７】
本発明は、例えば、マルチアンテナを備えた無線ＬＡＮや線路多重方式の無線モデムなどのＭＩＭＯ通信を行う通信装置や通信システムに好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１７８】
【図１】本発明の実施の形態１における伝搬路推定装置のブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における通信システムのブロック図
【図３】本発明の実施の形態１における通信システムのブロック図
【図４】本発明の実施の形態１における通信システムのブロック図
【図５】本発明の実施の形態１における複数の受信機のブロック図
【図６】本発明の実施の形態１における複数の受信機のブロック図
【図７】本発明の実施の形態２における通信システムのブロック図
【図８】本発明の実施の形態３における通信システムのブロック図
【図９】従来のＭＩＭＯ通信システムのブロック図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
2007536767.tif 000013
2007536767.tif 000014