(57)【要約】【課題】送信局にＦＢ伝送する送信アンテナウェイト情報を削減する。【解決手段】受信局において、チャネル推定部１１１が、送信局からの受信信号に基づいて、送信局の各アンテナと受信局の各アンテナの組み合わせ毎にチャネル推定値を算出し、固有値分解部１１２が、チャネル推定値に基づいて、送信局の各アンテナのウェイトを表す送信アンテナウェイト情報と受信局の各アンテナのウェイトを表す受信アンテナウェイト情報を算出し、受信アンテナウェイト処理部１１４が、受信アンテナウェイト情報を用いて、受信信号に対する受信アンテナウェイト処理を行い、位相回転部１１３が、送信アンテナウェイト情報を位相回転してベクトル毎に特定の成分の虚数を０にし、送信ＲＦ部１１８やアンテナ１０８等が、位相回転後の送信アンテナウェイト情報を送信局に送信する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上のアンテナを有する送信局と、１以上のアンテナを有する受信局とを備えた無線通信システムにおいて、
前記受信局は、
前記送信局からの受信信号に基づいて、前記送信局の各アンテナと前記受信局の各アンテナの組み合わせ毎にチャネル推定値を算出するチャネル推定手段と、
前記チャネル推定値に基づいて、前記送信局の各アンテナのウェイトを表す送信アンテナウェイト情報と前記受信局の各アンテナのウェイトを表す受信アンテナウェイト情報を算出するウェイト算出手段と、
前記受信アンテナウェイト情報を用いて、前記受信信号に対する受信アンテナウェイト処理を行う受信アンテナウェイト処理手段と、
前記送信アンテナウェイト情報を位相回転してベクトル毎に特定の成分の虚数を０にする位相回転手段と、
位相回転後の前記送信アンテナウェイト情報を前記送信局に送信するフィードバック送信手段と、を備え、
前記送信局は、
前記受信局から送信された位相回転後の前記送信アンテナウェイト情報を受信するフィードバック受信手段と、
前記受信局から受信した位相回転後の前記送信アンテナウェイト情報を用いて、前記送信局への送信信号に対する送信アンテナウェイト処理を行う送信アンテナウェイト処理手段と、
送信アンテナウェイト処理後の前記送信信号を前記受信局に送信する送信手段と、を備えたことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記受信アンテナウェイト処理手段は、前記受信アンテナウェイト情報に代えて、位相回転後の前記送信アンテナウェイト情報と前記チャネル推定値を用いて、前記受信信号に対する受信アンテナウェイト処理を行うことを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記位相回転手段は、前記送信アンテナウェイト情報のユークリッドノルムが最大となる成分を検出し、その成分が固定値になるようなベクトル変換を前記送信アンテナウェイト情報に更に施し、
前記フィードバック送信手段は、ベクトル変換後の前記送信アンテナウェイト情報と前記検出された成分を前記送信局に送信し、
前記送信局は、前記受信局から受信した前記検出された成分に基づいて、前記受信局から受信したベクトル変換後の前記送信アンテナウェイト情報をベクトル変換前の状態に戻す復元手段を備えたことを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
送信局が有する１以上のアンテナから送信される信号を１以上のアンテナで受信する受信局において、
前記送信局からの受信信号に基づいて、前記送信局の各アンテナと前記受信局の各アンテナの組み合わせ毎にチャネル推定値を算出するチャネル推定手段と、
前記チャネル推定値に基づいて、前記送信局の各アンテナのウェイトを表す送信アンテナウェイト情報と前記受信局の各アンテナのウェイトを表す受信アンテナウェイト情報を算出するウェイト算出手段と、
前記受信アンテナウェイト情報を用いて、前記受信信号に対する受信アンテナウェイト処理を行う受信アンテナウェイト処理手段と、
前記送信アンテナウェイト情報を位相回転してベクトル毎に特定の成分の虚数を０にする位相回転手段と、
位相回転後の前記送信アンテナウェイト情報を前記送信局に送信するフィードバック送信手段と、を備えたことを特徴とする受信局。
【請求項５】
１以上のアンテナを有する受信局に対して１以上のアンテナから信号を送信する送信局において、
前記送信局の各アンテナのウェイトを表す送信アンテナウェイト情報であって、ベクトル毎に特定の成分の虚数を０にする位相回転が施された前記送信アンテナウェイト情報を前記受信局から受信するフィードバック受信手段と、
前記受信局から受信した位相回転後の前記送信アンテナウェイト情報を用いて、前記受信局への送信信号に対する送信アンテナウェイト処理を行う送信アンテナウェイト処理手段と、
送信アンテナウェイト処理後の前記送信信号を前記受信局に送信する送信手段と、を備えたことを特徴とする送信局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム、送信局及び受信局に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アナログ伝送であった無線伝送装置や伝送システムは、デジタル変調された信号を伝送する技術であるデジタル伝送システムの普及に伴い、より多くの情報量を伝送することが可能となった。
【０００３】
近年、所要伝送レートの増加に伴い、受信局と送信局に複数のアンテナを用いて伝送レートを向上させる信号処理技術として、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）がある（例えば、特許文献１参照）。
ＭＩＭＯは、送信データ（ストリーム）を複数の信号（サブストリーム）に分割し、サブストリームを複数のアンテナから同時に送信させ、複数の受信アンテナに受信させている。各アンテナで受信された信号は、それぞれの送信アンテナからのサブストリームが互いに干渉しているが、サブストリームを分離検出することで伝送レートの増加を実現している。
【０００４】
送信局と受信局間のＭＩＭＯ無線通信の実現方法の一つとして、通信の信頼性を高めつつ伝送容量を拡大する固有モード伝送が知られている。これは、送信局と受信局間のチャネル推定値やチャネル推定値から算出された固有値に基づく送信アンテナウェイト情報や各サブストリームに配分する送信電力や変調方式などの制御情報を受信局が送信局にＦＢ（フィードバック）送信し、送信局の送信信号に適応させることにより、各サブストリームを空間上で直交させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−３００５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
固有モード伝送では、特に移動伝送の場合、チャネル応答が時々刻々と変動するため、ＦＢ伝送による遅延が増大するとＦＢ遅延による固有モードの直交性の劣化が生じるという問題がある。送信アンテナウェイト情報を直接ＦＢ送信する場合、送信局のアンテナ数をＮ、受信局のアンテナ数をＭとすると、Ｎ×Ｍ行列のＩＱ成分に関する情報量を送る必要があるため情報量が多く、全ての情報を伝送するためには必然的に伝送時間も長くなり、ＦＢ遅延への影響が大きい。従って、伝送性能の劣化を抑圧しつつ送信アンテナウェイト情報の削減を図る必要がある。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、送信局にＦＢ伝送する送信アンテナウェイト情報を削減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、上記目的を達成するために無線通信システムを以下のように構成した。
すなわち、本発明に係る無線通信システムは、１以上のアンテナを有する送信局と、１以上のアンテナを有する受信局とを備える。
前記受信局では、チャネル推定手段により、前記送信局からの受信信号に基づいて、前記送信局の各アンテナと前記受信局の各アンテナの組み合わせ毎にチャネル推定値を算出し、ウェイト算出手段により、前記チャネル推定値に基づいて、前記送信局の各アンテナのウェイトを表す送信アンテナウェイト情報と前記受信局の各アンテナのウェイトを表す受信アンテナウェイト情報を算出し、受信アンテナウェイト処理手段により、前記受信アンテナウェイト情報を用いて、前記受信信号に対する受信アンテナウェイト処理を行い、位相回転手段により、前記送信アンテナウェイト情報を位相回転してベクトル毎に特定の成分の虚数を０にし、フィードバック送信手段により、位相回転後の前記送信アンテナウェイト情報を前記送信局に送信する。
前記送信局では、フィードバック受信手段により、前記受信局から送信された位相回転後の前記送信アンテナウェイト情報を受信し、送信アンテナウェイト処理手段により、前記受信局から受信した位相回転後の前記送信アンテナウェイト情報を用いて、前記送信局への送信信号に対する送信アンテナウェイト処理を行い、送信手段により、送信アンテナウェイト処理後の前記送信信号を前記受信局に送信する。
【０００９】
このように、本発明では、送信アンテナウェイトをベクトル毎に任意の成分の虚数を０にするように位相回転を施すことで、送信アンテナウェイトの情報量を削減することができる。したがって、ＦＢ伝送に要する遅延時間を削減することが可能となり、固有モード伝送システム全体の信号品質や伝送レートを高めることが可能である。
【００１０】
ここで、一構成例として、前記受信アンテナウェイト処理手段は、前記受信アンテナウェイト情報に代えて、位相回転後の前記送信アンテナウェイト情報と前記チャネル推定値を用いて、前記受信信号に対する受信アンテナウェイト処理を行うようにしてもよい。
【００１１】
また、一構成例として、前記位相回転手段は、前記送信アンテナウェイト情報のユークリッドノルムが最大となる成分を検出し、その成分が固定値になるようなベクトル変換を前記送信アンテナウェイト情報に更に施し、前記フィードバック送信手段は、ベクトル変換後の前記送信アンテナウェイト情報と前記検出された成分を前記送信局に送信し、前記送信局は、前記受信局から受信した前記検出された成分に基づいて、前記受信局から受信したベクトル変換後の前記送信アンテナウェイト情報をベクトル変換前の状態に戻す復元手段を備えてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、送信アンテナウェイトの情報量を削減できるので、ＦＢ伝送に要する遅延時間を削減することが可能となり、固有モード伝送システム全体の信号品質や伝送レートを高めることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る無線通信システムの送信局の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る無線通信システムの受信局の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１実施例）
第１実施例について、図１、図２を用いて説明する。図１は、送信局の構成を示すブロック図である。図２は、受信局の構成を示すブロック図である。
【００１５】
第１実施例に係るＭＩＭＯ伝送システムは、送信局と受信局共に２系統以上の送信制御部と受信制御部を備え、双方向に無線通信を行う。以下、送信局と受信局共にＮ個の系統の送信制御部と受信制御部を備え、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重方式）変調された信号を送受信するＭＩＭＯ伝送システムを例にして説明を行うが、シングルキャリア変調においても適用可能である。
【００１６】
図１に示す送信局は、Ｎ本のアンテナ１０４−１〜Ｎを有しており、各アンテナがスイッチ（ＳＷ）１０３−１〜Ｎに接続されている。本実施例において、添え字の１やＮは、それぞれ系統１や系統Ｎであることを示している。ＳＷ１０３は、ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ：時分割複信）方式を採用する伝送システムにおいて、受信局が送信を行う際には送信回路とアンテナを接続し、受信を行う際には受信回路とアンテナを接続するように切り替える。以下、ＴＤＤ方式において説明を行うが、ＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ：周波数分割複信）方式でも適応可能であり、ＦＤＤ方式の場合はＳＷの代わりに帯域フィルタが使われる。
【００１７】
送信局は、送信制御部として、Ｎ系統に共通なＭＩＭＯ送信処理部１００および送信アンテナウェイト処理部１０１と、系統別にある送信ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）部１０２−１〜Ｎを備えている。
また、送信局は、受信制御部として、Ｎ系統に共通なＭＩＭＯ受信処理部１０６およびＦＢフレーム復号部１０７と、系統別にある受信ＲＦ部１０５−１〜Ｎを備えている。
【００１８】
図２に示す受信局は、Ｎ本のアンテナ１０８−１〜Ｎを有しており、各アンテナがスイッチ（ＳＷ）１０９−１〜Ｎに接続されている。ＳＷ１０９は、受信局が受信を行う際には受信回路とアンテナを接続し、送信を行う際には送信回路とアンテナを接続するように切り替える。
受信局は、受信制御部として、Ｎ系統に共通なチャネル推定部１１１、受信アンテナウェイト処理部１１４およびＭＩＭＯ受信処理部１１５と、系統別にある受信ＲＦ部１１０−１〜Ｎを備えている。
また、移動局は、送信制御部として、Ｎ系統に共通なＦＢフレーム生成部１１６およびＭＩＭＯ送信処理部１１７と、系統別にある送信ＲＦ部１１８−１〜Ｎを備えている。
【００１９】
本例の無線通信システムにおいて行われる動作の一例を示す。
本例の無線通信システムは、送信局と受信局がＦＢループを成して互いに通信を行なう固有モード無線通信システムである。送信局は、受信局で算出したチャネル推定結果から得られる送信アンテナウェイト情報に関するＦＢデータを受信し、その送信アンテナウェイト情報を用いて送信を行ない、受信局は、チャネル推定結果より得られる受信アンテナウェイト情報を用いて受信を行う。
【００２０】
送信局内の送信制御部では、ＭＩＭＯ送信処理部１００は、情報ビットに対して符号化や変調処理を行い、送信信号ベクトルｘ' ＝［ｘ1   ｘ2   …  ｘN ］T を送信アンテナウェイト処理部１０１へ出力する。［ ］T は転置を示している。
送信アンテナウェイト処理部１０１では、受信局からの送信アンテナウェイト情報のＦＢデータの復号結果に基づいた送信アンテナウェイト情報Ｖを用いて、送信アンテナウェイトを送信信号ベクトルｘ' に乗算する。
【００２１】
例えば、Ｎ＝４の場合の送信アンテナウェイト処理後の送信信号ベクトルｘは、（式１）で表される。以下、アンテナ数Ｎ＝４で説明するがアンテナ数が変わっても基本的動作は同じである。
【数１】
2019161423.tif 000003
【００２２】
送信アンテナウェイト処理部１０１は、送信アンテナウェイト乗算後の送信信号ベクトルｘを送信ＲＦ部１０２へ出力する。送信ＲＦ部１０２は、送信アンテナウェイト処理部１０１から入力された信号に対して、Ｄ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｏ  Ａｎａｌｏｇ）変換、搬送波周波数帯への変換等を行って、その送信信号をＳＷ１０３へ出力する。ＳＷ１０３によってアンテナ１０４と送信回路が接続され、送信ＲＦ部１０２から入力された信号がアンテナ１０４より送信信号として出力される。
【００２３】
送信局から送信された無線信号は、受信局内のアンテナ１０８で受信される。ＳＷ１０９によってアンテナ１０８と受信回路が接続されて、アンテナ１０８による受信信号が受信制御部内の受信ＲＦ部１１０へ出力される。受信ＲＦ部１１０は、受信信号に対して、ベースバンド帯へのダウンコンバージョン、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ）変換などの処理を施し、その受信信号をチャネル推定部１１１へ出力する。チャネル推定部１１１は、受信ＲＦ部１１０からの入力信号に対してチャネル推定を行い、受信信号ベクトルｙ' ＝［ｙ1   ｙ2   …  ｙN ］T やチャネル推定により得られるＮ×Ｎチャネル行列Ｈを、受信アンテナウェイト処理部１１４及び固有値分解部１１２へ出力する。
【００２４】
チャネル推定部で得られるチャネル行列Ｈは（式２）で表される。
【数２】
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ｈijはｉ番目の受信アンテナとｊ番目の送信アンテナ間のチャネル応答の推定値を示す。
【００２５】
固有値分解部１１２は、チャネル行列Ｈから固有値を算出する方法として、一般にＳＶＤ（Ｓｉｎｇｕｌａｒ  Ｖａｌｕｅ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｏｎ：特異値分解）演算を施す。チャネル行列ＨのＳＶＤ演算は（式３）で表される。
【数３】
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行列Ｓは成分が全て正の実数となる対角行列であり、Ｓの対角成分λk はｋ番目のサブストリームの固有値を示している。行列Ｕ、Ｖはユニタリ行列であり、ＶH は行列Ｖのエルミート転置を表す。固有モード伝送において、行列ＵH は受信アンテナウェイト、行列Ｖは送信アンテナウェイトとして用いられる。固有値分解部１１２は、得られた送信アンテナウェイトＶを位相回転部１１３、受信アンテナウェイトＵH を受信アンテナウェイト処理部１１４へ出力する。
【００２６】
位相回転部１１３は、送信アンテナウェイトＶに対して、位相回転を施すことでベクトル毎に特定の成分の虚数を０にする。送信アンテナウェイトＶを極座標表現に置き換えると（式４）で表される。
【数４】
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送信アンテナウェイトＶの振幅成分や位相成分を算出する方法としては、一般にＣＯＲＤＩＣ（ＣＯｏｒｄｉｎａｔｅ  Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ  ＤＩｇｉｔａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）などが知られている。
【００２７】
送信アンテナウェイトＶに対して位相回転を施すための行列Ｒは（式５）で表される。
【数５】
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【００２８】
位相回転後の送信アンテナウェイトＶ' は（式６）で表される。
【数６】
2019161423.tif 000008
【００２９】
このとき、例えばφ11＝−θ11、φ22＝−θ12、φ33＝−θ13、φ44＝−θ14とすれば、Ｖ' の一行目が実数のみで表現でき、例えばφ11＝−θ11、φ22＝−θ22、φ33＝−θ33、φ44＝−θ44とすれば、Ｖ' の対角成分が実数のみで表現できるようになる。これにより、送信アンテナウェイト情報の各成分の量子化ビット数をＱとすると、位相回転前は送信アンテナウェイト情報に２Ｎ2 Ｑビット必要だったが、虚数成分を０としたことにより、虚数成分をＦＢ伝送する必要がなくなり、位相回転後は２Ｎ2 Ｑ−ＮＱビットに削減される。
【００３０】
位相回転部１１３は、位相回転後の送信アンテナウェイト情報Ｖ' をＦＢフレーム生成部１１６に出力する。ＦＢフレーム生成部１１６は、送信局と事前に取り決めた送信方式で送信アンテナウェイト情報Ｖ' をＦＢフレームに格納し、ＭＩＭＯ送信処理部１１７へ出力する。ＭＩＭＯ送信処理部１１７は、ＦＢ情報データに対して符号化、プリアンブル挿入などの信号処理を行い、送信ＲＦ部１１８へ出力する。送信ＲＦ部１１８は、ＭＩＭＯ送信処理部１１８から入力された信号に対して、Ｄ／Ａ変換、搬送波周波数帯への変換等を行ってＳＷ１０９へ出力する。ＳＷ１０９によって送信回路とアンテナ１０８が接続され、送信ＲＦ部１１８から入力された信号がアンテナ１０８より送信信号として出力される。
【００３１】
従って、送信局では、送信アンテナウェイト処理部１０１において、受信局からの送信アンテナウェイト情報のＦＢデータの復号結果に基づいた送信アンテナウェイト情報Ｖ' を用いて、送信アンテナウェイトを送信信号ベクトルｘ' に乗算する。Ｎ＝４の場合の送信アンテナウェイト処理後の送信信号ベクトルｘは（式７）で表される。
【数７】
2019161423.tif 000009
【００３２】
送信アンテナウェイト処理部１０１は、送信アンテナウェイト乗算後の送信信号ベクトルｘを送信ＲＦ部１０２へ出力する。送信ＲＦ部１０２は、送信アンテナウェイト処理部１０１から入力された信号に対して、Ｄ／Ａ変換、搬送波周波数帯への変換等を行って、その送信信号をＳＷ１０３へ出力する。ＳＷ１０３によってアンテナ１０４と送信回路が接続され、送信ＲＦ部１０２から入力された信号がアンテナ１０４より送信信号として出力される。
【００３３】
受信アンテナウェイト処理部１１４は、前記算出した受信アンテナウェイト情報ＵH を受信信号ベクトルｙに対して乗算する。このとき、乗算後の受信信号ベクトルｙ' は（式８）で表せる。
【数８】
2019161423.tif 000010
ここで、ｎは雑音成分を表す。ユニタリ行列はエルミート共役が逆行列と等しくなるという性質よりＵH Ｕ＝Ｉ、ＶH Ｖ＝Ｉ、ＲH Ｒ＝Ｉを満たす。ここで、Ｉは単位行列である。
【００３４】
従って、ｙ' は（式９）で表せる。
【数９】
2019161423.tif 000011
【００３５】
ユニタリ行列の性質により、（式９）の最後の雑音項ｎでは雑音の大きさが全く変化せず、Ｓが対角行列であることを考えると、受信信号ベクトルｙ' は送信信号ベクトルｘ' に特異値を乗算した信号が分離して得られることになる。受信アンテナウェイト処理部１１４は、得られた受信信号ベクトルｙ' をＭＩＭＯ受信処理部１１５へ出力する。ＭＩＭＯ受信処理部１１５は、全系統の受信信号に対して復調処理を施し、各系統から送信された信号をそれぞれ得ることが可能となる。
【００３６】
上記の説明では、受信局から送信局へのＦＢ送信に関してＭＩＭＯ伝送を前提に説明したが、ＳＩＳＯ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｓｉｎｇｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）伝送、ＳＩＭＯ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）伝送やＭＩＳＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｓｉｎｇｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）伝送を用いてもよい。
【００３７】
第１実施例によれば、送信アンテナウェイトの情報量を削減することでＦＢ伝送に要する遅延時間を削減することが可能となり、固有モード伝送システム全体の信号品質や伝送レートを高めることが可能である。
【００３８】
（第２実施例）
第２実施例では、第１実施例で説明した受信局とは異なり、送信アンテナウェイト情報Ｖ' を用いて受信アンテナウェイト処理を施す機能を備えていることを特徴とする。なお、第１実施例とは異なる処理について主に説明し、第１実施例と同様な部分については説明を省略する。
【００３９】
位相回転部１１３は、図２に破線矢印で示すように、算出した送信アンテナウェイト情報Ｖ' を受信アンテナウェイト処理部１１４へ出力する。受信アンテナウェイト処理部１１４は、チャネル行列Ｈに対して送信アンテナウェイト情報Ｖ' を乗算する。乗算後のチャネル行列Ｈ' は（式１０）で表せる。
【数１０】
2019161423.tif 000012
【００４０】
受信アンテナウェイト処理部１１４は、乗算後のチャネル行列Ｈ' を用いて受信アンテナウェイト処理を施す。受信アンテナウェイト処理として、ＺＦ（Ｚｅｒｏ  Ｆｏｒｃｉｎｇ）やＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ）が一般に知られている。以下、本実施例ではＭＭＳＥを用いて説明を行う。
【００４１】
フィードバック遅延による固有モードの直交性の劣化に伴うストリーム間の干渉が生じ、性能劣化に繋がるが受信アンテナウェイトＵH の代わりにＭＭＳＥウェイトＷを用いることでロバストになることが一般に知られている。総送信電力をＰs ＝Ｎ 、雑音電力をσ2 としたとき、ＭＭＳＥウェイトＷは（式１１）で表せる。
【数１１】
2019161423.tif 000013
【００４２】
前記算出したＭＭＳＥウェイトＷを受信信号ベクトルｙに対して乗算することでサブストリーム毎に空間分離される。空間分離後の受信信号ベクトルｙ' は（式１２）で表せる。
【数１２】
2019161423.tif 000014
受信アンテナウェイト処理部１１４は、空間分離後の受信信号ベクトルｙ' をＭＩＭＯ受信処理部１１５へ出力する。ＭＩＭＯ受信処理部１１５は、全系統の受信信号に対して復調処理を施し、各系統から送信された信号をそれぞれ得ることが可能となる。
【００４３】
第２実施例によれば、第１実施例の効果に加え、送信アンテナウェイトの一部の虚数値が０に置換されるため、ＭＭＳＥウェイトＷを算出する際の演算回数が少なくなるという利点がある。
例えば、（式１０）の演算は、位相回転前の送信アンテナウェイト情報Ｖを用いて算出する場合、乗算器が１９２個必要であるが、位相回転後の送信アンテナウェイト情報Ｖ' を用いて算出する場合、乗算器を１７６個に削減できる。ここでは、複素乗算に必要な乗算器数は３個とした。
【００４４】
（第３実施例）
第３実施例は、第１実施例で説明した受信局とは異なり、送信アンテナウェイト情報の一部の成分を１もしくは固定値にするよう位相回転させる機能を備えていることを特徴とする。なお、第１実施例とは異なる処理について主に説明し、第１実施例と同様な部分については説明を省略する。
【００４５】
第３実施例では、位相回転部１１３は、送信アンテナウェイトＶの列ベクトル毎にユークリッドノルムが最大となる成分を検出し、その成分が１もしくは固定値となるようにベクトル変換させる。送信アンテナウェイトＶに対して位相回転を施すための行列Ｒは（式１２）で表される。
【数１３】
2019161423.tif 000015
【００４６】
例えば１行１列、２行２列目、３行３列、４行４列目が各列ベクトルにおいてユークリッドノルムが最大の場合、Ａ11＝｜ｖ11｜ 、Ａ22＝｜ｖ22｜ 、Ａ33＝｜ｖ33｜ 、Ａ44＝｜ｖ44｜ およびφ11＝−θ11、φ22＝−θ12、φ33＝−θ13、φ44＝−θ14とすれば、ベクトル変換後の送信アンテナウェイトＶ' は（式１４）で表される。
【数１４】
2019161423.tif 000016
【００４７】
ベクトル変換後の送信アンテナウェイトＶ' はユークリッドノルムが最大の成分が１に置き換わるため、ユニタリ行列ではなくなるが、固有ベクトルのユークリッドノルムは１になる性質を利用して、元のベクトルに戻すことが可能である。従って、１に置き換えた成分をＦＢ伝送する必要がなくなるため、送信アンテナウェイトの情報量が削減される。
但し、ユークリッドノルムが最大となる成分は固定ではないので、どの成分が１に置き換わっているか送信局に通知するための情報が必要となる。アンテナ数Ｎ＝４の場合は、各ベクトルに２ビットずつ必要である。しかしながら、各成分の情報に要するビット数が３ビット以上であれば、送信アンテナウェイトの情報量は削減することが可能となる。
送信局は、ＦＢフレーム復号部１０７において、固有ベクトルのユークリッドノルムは１になる性質を利用して、ベクトル変換後の送信アンテナウェイトＶ' をベクトル変換前の状態に戻す。
【００４８】
第３実施例によれば、送信アンテナウェイトの情報量を削減することでＦＢ伝送に要する遅延時間を削減することが可能となり、固有モード伝送システム全体の信号品質や伝送レートを高めることが可能である。
なお、第３実施例では、送信アンテナウェイトの位相回転の際に、ユークリッドノルムが最大の成分が１になるようにベクトル変換を施したが、送信局と受信局が共通に認識している固定値になるようなベクトル変換であればよく、受信局でベクトル変換した送信アンテナウェイトを送信局がベクトル変換前の状態に戻せればよい。
【００４９】
ここで、上記の各実施例では、チャネル推定部１１１が本発明に係るチャネル推定手段に対応し、固有値分解部１１２が本発明に係るウェイト算出手段に対応し、受信アンテナウェイト処理１１４が本発明に係る受信アンテナウェイト処理手段に対応し、位相回転部１１３が本発明に係る位相回転手段に対応し、送信ＲＦ部１１８やアンテナ１０８等が本発明に係るフィードバック送信手段に対応し、アンテナ１０４や受信ＲＦ部１０５等が本発明に係るフィードバック受信手段に対応し、送信アンテナウェイト処理部１０１が本発明に係る送信アンテナウェイト処理手段に対応し、送信ＲＦ部１０２やアンテナ１０４等が本発明に係る送信手段に対応し、ＦＢフレーム復号部１０７が本発明に係る復元手段に対応している。
【００５０】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載された無線通信システムに限定されるものではなく、上記以外の無線通信システムに広く適用することができることは言うまでもない。また、本発明は、上記のような無線通信システムを構成する送信局や受信局として把握することもできる。
また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法や方式、そのような方法や方式を実現するためのプログラム、そのプログラムを記憶する記憶媒体などとして提供することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、送信局と受信局の間で無線通信を行う無線通信システムに利用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１００：送信局のＭＩＭＯ送信処理部、  １０１：送信局の送信アンテナウェイト処理部、  １０２：送信局の送信ＲＦ部、  １０３：送信局のＳＷ、  １０４：送信局のアンテナ、  １０５：送信局の受信ＲＦ部、  １０６：送信局のＭＩＭＯ受信処理部、  １０７：ＦＢフレーム復号部、  １０８：受信局のアンテナ、  １０９：受信局のＳＷ、  １１０：受信局の受信ＲＦ部、  １１１：チャネル推定部、  １１２：固有値分解部、  １１３：位相回転部、  １１４：受信アンテナウェイト処理部、  １１５：ＭＩＭＯ受信処理部、  １１６：ＦＢフレーム生成部、  １１７：受信局のＭＩＭＯ送信処理部、  １１８：受信局の送信ＲＦ部
【図１】
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【図２】
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