(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１アンテナを備える第１の無線通信装置と、複数の第２アンテナを備える第２の無線通信装置との間で多重入力多重出力通信を行う無線通信システムであって、
前記第１及び第２の無線通信装置の少なくとも一方は、
前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの組み合わせの内、伝送路における送受信信号のゲインが最大となる組み合わせを１つ選択する第１選択部と、
選択されていない前記第１アンテナと選択されていない前記第２アンテナとの全ての組み合わせについてチャネル行列の逆行列の更新を行い、前記更新後の逆行列に基づいて、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの組み合わせを選択する第２選択部と
選択された前記第１アンテナ及び前記第２アンテナを用いて多重入力多重出力通信を行う通信部と
を備え、
前記第２選択部は、所定の数の前記第１アンテナ及び前記第２アンテナが選択されるまで、前記逆行列の更新と、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの組み合わせの選択とを繰り返し実行し、
前記第２選択部は、選択されていない前記第１及び第２アンテナの一の組み合わせを（ｒ，ｔ）とし、選択済みの前記第１及び第２アンテナと選択されていない前記第１及び第２アンテナの一の組み合わせ（ｒ，ｔ）とを含むアンテナ群のチャンネル行列の逆行列をＢｎ＋１（ｒ、ｔ）とすると、数式１を用いて前記逆行列Ｂｎ＋１（ｒ、ｔ）を演算することで、選択されていない前記第１及び第２アンテナの一の組み合わせ（ｒ，ｔ）について前記逆行列の更新を行い、
前記数式１において、選択済みの前記第１アンテナの集合をＳｒとし、選択済みの前記第２アンテナの集合をＳｔとし、Ｆを数式２で定義し、ｖ２を数式３で定義し、ｄを数式４で定義し、
前記数式２において、選択済みの前記第１及び第２アンテナを含むアンテナ群のチャンネル行列の逆行列をＢｎとし、前記一の組み合わせに含まれる前記第１アンテナｒと集合Ｓｔに含まれる選択済みの前記第２アンテナとの間のチャネルゲインを要素とするベクトルをｂｎ＋１とし、
前記数式３において、ｖ１を数式５で定義し、
前記数式４において、ｇを数式６で定義し、ｕを数式７で定義し、
前記数式６において、集合Ｓｒに含まれる選択済みの前記第１アンテナと前記一の組み合わせに含まれる前記第２アンテナｔとの間のチャネルゲインを要素とするベクトルをａｎ＋１とし、選択されていない前記第１及び第２アンテナの一の組み合わせ（ｒ，ｔ）のチャネルゲインをｈｒ，ｔとし、前記第１及び第２アンテナの組み合わせにかかるノイズの有無を規定する要素をδとし、ノイズ成分をγとし、
前記数式７において、選択済みの前記第１及び第２アンテナのチャンネル行列をＨｎとすることを特徴とする無線通信システム。
【数１】
0005724496.tif 000017
【数２】
0005724496.tif 000018
【数３】
0005724496.tif 000019
【数４】
0005724496.tif 000020
【数５】
0005724496.tif 000021
【数６】
0005724496.tif 000022
【数７】
0005724496.tif 000023
【請求項２】
前記第２選択部は、選択されていない前記第１アンテナと、選択されていない前記第２アンテナとの全ての組み合わせについて演算した信号対干渉雑音比に応じて、前記逆行列の更新を行う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】
前記第１選択部は、前記第１アンテナ及び複数の前記第２の無線通信装置の前記第２アンテナの組み合わせの内、伝送路における送受信信号のゲインが最大となる組み合わせを１つ選択し、
前記第２選択部は、選択されていない前記第１アンテナと、複数の前記第２の無線通信装置の選択されていない前記第２アンテナとの全ての組み合わせについてチャネル行列の逆行列の更新を行い、前記更新後の逆行列に基づいて、前記第１アンテナ及び複数の前記第２の無線通信装置の前記第２アンテナの組み合わせを選択し、
通信部は、選択された前記第１アンテナ及び前記第２アンテナを用いてマルチユーザ多重入力多重出力通信を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記第１選択部は、複数の前記第１の無線通信装置の前記第１アンテナ及び複数の前記第２の無線通信装置の前記第２アンテナの組み合わせの内、伝送路における送受信信号のゲインが最大となる組み合わせを１つ選択し、
前記第２選択部は、複数の前記第１の無線通信装置の前記第１アンテナのうち選択されていない前記第１アンテナと、複数の前記第２の無線通信装置の選択されていない前記第２アンテナとの全ての組み合わせについてチャネル行列の逆行列の更新を行い、前記更新後の逆行列に基づいて、複数の前記第１の無線通信装置の前記第１アンテナ及び複数の前記第２の無線通信装置の前記第２アンテナの組み合わせを選択し、
通信部は、選択された前記第１アンテナ及び前記第２アンテナを用いてＣｏＭＰ（Cooperative Multi-Point）マルチユーザ多重入力多重出力通信を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信システム。
【請求項５】
複数の第１アンテナを備える第１の無線通信装置と、複数の第２アンテナを備える第２の無線通信装置との間で多重入力多重出力通信を行う無線通信方法であって、
前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの組み合わせの内、伝送路における送受信信号のゲインが最大となる組み合わせを１つ選択する第１選択工程と、
選択されていない第１アンテナと選択されていない第２アンテナとの全ての組み合わせについてチャネル行列の逆行列の更新を行い、前記更新後の逆行列に基づいて、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの組み合わせを選択する第２選択工程と
選択された前記第１アンテナ及び前記第２アンテナを用いて多重入力多重出力通信を行う通信工程と
を備え、
前記第２選択工程は、所定の数の前記第１アンテナ及び前記第２アンテナが選択されるまで、前記逆行列の更新と、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの組み合わせの選択とを繰り返し実行し、
前記第２選択工程は、選択されていない前記第１及び第２アンテナの一の組み合わせを（ｒ，ｔ）とし、選択済みの前記第１及び第２アンテナと選択されていない前記第１及び第２アンテナの一の組み合わせ（ｒ，ｔ）とを含むアンテナ群のチャンネル行列の逆行列をＢｎ＋１（ｒ、ｔ）とすると、数式８を用いて前記逆行列Ｂｎ＋１（ｒ、ｔ）を演算することで、選択されていない前記第１及び第２アンテナの一の組み合わせ（ｒ，ｔ）について前記逆行列の更新を行い、
前記数式８において、選択済みの前記第１アンテナの集合をＳｒとし、選択済みの前記第２アンテナの集合をＳｔとし、Ｆを数式９で定義し、ｖ２を数式１０で定義し、ｄを数式１１で定義し、
前記数式９において、選択済みの前記第１及び第２アンテナを含むアンテナ群のチャンネル行列の逆行列をＢｎとし、前記一の組み合わせに含まれる前記第１アンテナｒと集合Ｓｔに含まれる選択済みの前記第２アンテナとの間のチャネルゲインを要素とするベクトルをｂｎ＋１とし、
前記数式１０において、ｖ１を数式１２で定義し、
前記数式１１において、ｇを数式１３で定義し、ｕを数式１４で定義し、
前記数式１３において、集合Ｓｒに含まれる選択済みの前記第１アンテナと前記一の組み合わせに含まれる前記第２アンテナｔとの間のチャネルゲインを要素とするベクトルをａｎ＋１とし、選択されていない前記第１及び第２アンテナの一の組み合わせ（ｒ，ｔ）のチャネルゲインをｈｒ，ｔとし、前記第１及び第２アンテナの組み合わせにかかるノイズの有無を規定する要素をδとし、ノイズ成分をγとし、
前記数式１４において、選択済みの前記第１及び第２アンテナのチャンネル行列をＨｎとすることを特徴とする無線通信方法。
【数８】
0005724496.tif 000024
【数９】
0005724496.tif 000025
【数１０】
0005724496.tif 000026
【数１１】
0005724496.tif 000027
【数１２】
0005724496.tif 000028
【数１３】
0005724496.tif 000029
【数１４】
0005724496.tif 000030
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output: 多入力多出力）通信を行う無線通信システム及び無線通信装置、並びに無線通信方法の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
空間多重による伝送速度の向上ないしは複数パスの異なる伝搬特性を利用したダイバーシティ効果による高信頼化を図るための無線通信システムとして、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output：多重入力多重出力）通信システムが提案されている。ＭＩＭＯ通信システムでは、例えば、複数のアンテナを備える無線通信装置（例えば、送信機）は、複数のアンテナを用いて同時にデータを送信し、通信相手となる無線通信装置（例えば、受信機）もまた複数のアンテナを用いて同時にデータを受信することが出来る。
【０００３】
ＭＩＭＯ通信システムには、ＳＵ（Single User：シングルユーザ）−ＭＩＭＯ、ＭＵ（Multi User：マルチユーザ）−ＭＩＭＯ、ＭＩＭＯアドホックマルチホップ通信、及びＣｏＭＰ（Cooperative Multi Point）−ＭＵ−ＭＩＭＯ等の複数通りの通信方法が存在する。例えば、ＳＵ−ＭＩＭＯ通信システムでは、単独の受信機が複数のアンテナを有し、該複数のアンテナで送信機の複数のアンテナから送信されたデータを受信する。これにより、データの通信容量の増加や、受信品質の改善等の利点が得られる。
【０００４】
他方で、ＭＩＭＯ通信システムでは、使用するアンテナ数が増加すると、多数のデータを送信及び受信して処理が行われる。このため、アンテナに接続される回路等のサイズやコストや消費電力等が増大すると共に、ＭＩＭＯ通信システム全体の複雑度も増大する。
【０００５】
特に、一つ又は複数のアンテナを有する複数の受信機に対して同時にデータの送信を行うＭＵ−ＭＩＭＯ等の通信システムにおいては、データの送受信を行う送信機のアンテナと受信機（言い換えれば、ユーザ）との選択又はスケジューリング作業が必要となる。
【０００６】
例えば、下記の先行技術文献には、コストや複雑度や消費電力等を減らすため、全てのアンテナから送受信に使用するアンテナの組み合わせを選択する技術について説明されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１５９３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＭＩＭＯ通信システムが複雑になるにつれて、送受信に用いるアンテナの組み合わせ数が膨大なものとなる。このため、先行技術文献において説明される従来の送受信アンテナの選択方法を用いたとしても、アンテナ組み合わせ数の増加により、最適な組み合わせを選択するために要する処理時間が膨大となるという技術的な問題が存在する。
【０００９】
従来用いられるアンテナの組み合わせ選択方法として、送受信アンテナセットのマトリクスから逆行列を算出し、選択のための基準として用いる手法が知られている。アンテナの組み合わせが増大するにつれ、逆行列の算出における複雑度が増大し、上述した処理時間の延長に繋がっている。
【００１０】
本発明は、上述した技術的な問題点に鑑みてなされたものであり、ＭＩＭＯ通信システムにおける送受信アンテナの組み合わせの選択において、計算回数を減少し、より少ない処理時間でアンテナの組み合わせの選択を実現可能な無線通信システム及び無線通信装置、並びに無線通信方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、開示の無線通信システムは、複数のアンテナを備える第１の無線通信装置と、複数のアンテナを備える第２の無線通信装置との間で多重入力多重出力通信を行う無線通信システムである。第１及び第２の無線通信装置の少なくとも一方は、第１選択部と、第２選択部と、通信部とを備える。
【００１２】
第１選択部は、第１の無線通信装置のアンテナ及び第２の無線通信装置のアンテナの組み合わせの内、伝送路における送受信信号のゲインが最大となる組み合わせを１つ選択する。
【００１３】
第２選択部は、第１の無線通信装置のアンテナのうち選択されていないアンテナと、第２の無線通信装置のアンテナのうち選択されていないアンテナとの全ての組み合わせについてチャネル行列の逆行列の更新を行い、更新後の逆行列に基づいて、第１の無線通信装置のアンテナ及び第２の無線通信装置のアンテナの組み合わせを選択する。また、第２選択部は、所定の数の第１の無線通信装置のアンテナ及び第２の無線通信装置のアンテナが選択されるまで、逆行列の更新と、第１の無線通信装置のアンテナ及び第２の無線通信装置のアンテナの組み合わせの選択とを繰り返し実行する。
【００１４】
通信部は、選択された第１の無線通信装置のアンテナ及び第２の無線通信装置のアンテナを用いて多重入力多重出力通信を行う。
【発明の効果】
【００１５】
開示の無線通信システム及び無線通信方法によれば、ＭＩＭＯ通信に使用する送受信アンテナを比較的少ない計算処理で選択することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ＳＵ−ＭＩＭＯ通信を行う無線通信システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】第１動作例の流れについて示すフローチャートである。
【図３】実施例における送受信アンテナの関係を示す図である。
【図４】第２動作例の流れについて示すフローチャートである。
【図５】ＭＵ−ＭＩＭＯ通信を行う無線通信システムの構成例を示すブロック図である。
【図６】ＣｏＭＰ−ＭＵ−ＭＩＭＯ通信を行う無線通信システムの構成例を示すブロック図である。
【図７】ＭＩＭＯアドホックマルチホップ通信を行う無線通信システムの構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、発明を実施するための実施形態について説明する。
【００１８】
（１）無線通信システム
図１を参照して、本実施形態のＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）無線通信システム１の基本構成の一例について説明する。ここに、図１は、本実施形態のＭＩＭＯ無線通信システム１の基本構成の一例を示すブロック図である。
【００１９】
図１に示されるように、本実施形態のＭＩＭＯ無線通信システム１は、無線基地局１０と、移動端末２０とを備えるＳＵ−ＭＩＭＯ無線通信システムである。無線基地局１０と、移動端末２０とは、夫々複数のアンテナを有し、該アンテナを介してデータの送受信を行うことでＭＩＭＯ無線通信を実施する。
【００２０】
無線通信システム１では、下りリンクにおいては、無線基地局１０が送信機となり且つ移動端末２０が受信機となる。一方で、上りリンクにおいては、無線基地局１０が受信機となり且つ移動端末２０が送信機となる。図１に示される例では、無線基地局１０から移動端末２０に対してデータの送信を行う下りリンクに着目して説明を進める。
【００２１】
無線基地局１０は、好適な一実施例として、携帯電話システムないしは移動体通信システムにおける無線基地局（例えば、ＮＢ（Ｎｏｄｅ  Ｂ）や、ｅＮｏｄｅＢ（ｅｖｏｌｖｅｄ  ＮｏｄｅＢ））や、無線ＬＡＮシステムにおけるアクセスポイント等が採用されてよい。また、それに対応して、移動端末２０は、好適な一実施例として、携帯電話システムにおける携帯電話や、無線ＬＡＮシステムにおけるクライアント（例えば、パーソナルコンピュータ等）等が採用されてよい。
【００２２】
無線基地局１０は、信号処理部１１と、Ｎｔ（但し、Ｎｔは、２以上の整数）個のＲＦ部１２（つまり、ＲＦ部１２−１からＲＦ部１２−Ｌｔ）と、ＲＦスイッチ１３と、Ｎｔ本のアンテナ１４（つまり、アンテナ１４−１からアンテナ１４−Ｎｔ）とを備える。
【００２３】
信号処理部１１は、移動端末２０に対して送信するデータの入力を受け、該データに対してエンコード処理や信号処理を施し、ＲＦ部１２−１から１２−Ｌｔに対して入力する。
【００２４】
ＲＦ部１２−１から１２−Ｌｔは、振り分けられたデータに対して無線送信処理を行う。
ＲＦ部１２−１から１２−Ｌｔは、ＲＦスイッチ１３を介して夫々アンテナ１４−１から１４−Ｎｔのいずれかに接続される。アンテナ１４−１から１４−Ｎｔは、接続するＲＦ部１２−１から１２−Ｌｔにおいて無線送信処理されたデータを移動端末２０に対して送信を行う。
【００２５】
ＲＦスイッチ１３は、ＲＦ部１２−１から１２−Ｌｔの夫々と、アンテナ１４−１から１４−Ｎｔの夫々との間で接続の切り替えが可能なスイッチである。ＲＦスイッチ１３は、ＲＦ部１２−１から１２−Ｌｔの夫々において無線送信処理されたデータについて、送信するアンテナ１４−１から１４−Ｎｔから所定の数を選択して、データを並列に出力する。
【００２６】
より具体的には、ＲＦスイッチ１３は、無線基地局１０が有するＮｔ個のアンテナ１４−１から１４−Ｎｔのうち、選択された所定の数のアンテナに対して、ＲＦ部１２−１から１２−Ｌｔの夫々において無線送信処理されたデータを送信するよう、接続先を切り替える。ＲＦスイッチ１３は、例えば、後述する移動端末２０のセレクタ２５からのアンテナ選択結果に応じてデータの送信を行うアンテナを決定する。
【００２７】
ＲＦスイッチ１３によって振り分けられたデータは、アンテナ１４−１から１４−Ｎｔを介して、移動端末２０に向けて送信される。
【００２８】
移動端末２０は、信号処理部２１と、Ｌｒ（但し、Ｌｒは、２以上の整数）個のＲＦ部２２（つまり、ＲＦ部２２−１からＲＦ部２２−Ｌｒ）と、ＲＦスイッチ２３と、Ｎｒ本のアンテナ２４（つまり、アンテナ２４−１からアンテナ２４−Ｎｒ）と、セレクタ２５とを備える。
【００２９】
移動端末２０は、アンテナ２４−１から２４−Ｎｒを介して、無線基地局１０から送信されるデータを受信する。アンテナ２４−１から２４−Ｎｒは、ＲＦスイッチ２３を介して夫々ＲＦ部２２−１から２２−Ｌｒのいずれかに接続される。ＲＦ部２２−１から２２−Ｌｒは、接続するアンテナ２４−１から２４−Ｎｒにおいて受信したデータについて、無線受信処理を行い、信号処理部２１に入力する。
【００３０】
ＲＦスイッチ２３は、アンテナ２４−１から２４−Ｎｒの夫々と、ＲＦ部２２−１から２２−Ｌｒの夫々との間で接続の切り替えが可能なスイッチである。ＲＦスイッチ２３は、アンテナ２４−１から２４−Ｎｒのうち、所定のデータにおいてデータの受信を行うよう、無線受信処理を行うＲＦ部２２−１から２２−Ｌｒとアンテナ２４−１から２４−Ｎｒとの間の接続先を決定する。ＲＦスイッチ２３は、セレクタ２５からのアンテナ選択結果に応じてデータの受信を行うアンテナを決定する。
【００３１】
信号処理部２１は、無線基地局１０より受信し、ＲＦ部２２−１から２２−Ｌｒにおいて無線受信処理が行われた信号の入力を受け、該信号に対してデコード処理や信号処理を施してデータを生成し、移動端末２０内の処理回路等に入力する。
【００３２】
セレクタ２５は、信号処理部２１において検出されたデータに基づいて、無線基地局１０と、移動端末２０との間でのＭＩＭＯ無線通信に用いる送信用のアンテナ及び受信用のアンテナの組み合わせを選択し、アンテナ選択結果を無線基地局１０のＲＦスイッチ１３と、移動端末２０のＲＦスイッチ２３とに通知する。
【００３３】
（２）第１動作例
図２を参照して、上述した無線通信システム１におけるアンテナ選択動作の流れについて説明する。該アンテナ選択動作では、移動端末２０が備えるセレクタ２５の動作により、データの送信を行う際に、データの送受信を行うアンテナ１４−１から１４−Ｎｔのいずれかと、アンテナ２４−１から２４−Ｎｒのいずれかとのペアが所定の数選択される。言い換えれば、アンテナ選択動作では、送信側の無線基地局１０が備えるアンテナ１４−１から１４−Ｎｔから所定の数の送信用のアンテナが選択され、各送信用のアンテナに対応して受信側の移動端末２０が備えるアンテナ２４−１から２４−Ｎｒから所定の数の受信用のアンテナが選択される。
【００３４】
図２は、アンテナ選択動作の流れを示すフローチャートである。
【００３５】
移動端末２０のセレクタ２５は、図２に示すように、無線基地局１０が備える送信用のアンテナ１４−１から１４−Ｎｔと、移動端末２０が備える受信用のアンテナ２４−１から２４−Ｎｒとの夫々について、各アンテナ間の送信時のパスにおけるチャネルゲインを取得する。
【００３６】
セレクタ２５は、具体的には、アンテナ１４−１から１４−Ｎｔの夫々において送信した信号について、アンテナ２４−１から２４−Ｎｒの夫々において受信した際のパスのチャネルゲインを個別に取得し、以下の数式１に示すチャネル行列Ｈの態様で保持する（ステップＳ１０１）。
【００３７】
【数１】
0005724496.tif 000002
【００３８】
チャネル行列Ｈは、無線基地局１０が備えるアンテナ１４−１から１４−Ｎｔのいずれかの送信用アンテナｔと、移動端末２０が備えるアンテナ２４−１から２４−Ｎｒのいずれかの受信用アンテナｒとの全ての組み合わせについてチャネルゲインの値ｈｒｔを格納するチャネル行列である。
【００３９】
次に、セレクタ２５は、チャネル行列Ｈに格納される全てのチャネルゲインｈｒｔのうち、チャネルゲインが最大となる組み合わせ（ｉ，ｊ）を検出する（ステップＳ１０２）。具体的には、以下に示す式２に基づいて、チャネルゲインが最大となるアンテナの組み合わせ（ｉ，ｊ）を検出する。つまり、セレクタ２５は、以下の数式２を満たす組み合わせ（ｉ，ｊ）を検出する（ステップＳ１０２）。
【００４０】
【数２】
0005724496.tif 000003
【００４１】
次に、セレクタ２５は、選択された送受信アンテナの組み合わせ（ｉ，ｊ）について、未選択のアンテナと区別する。例えば、セレクタ２５は、選択したアンテナを識別するための情報（例えば、アンテナ毎に便宜上割り当てられたＩＤ番号等）を抽出して、選択された送信アンテナの集合Ｓｔと、選択された受信アンテナの集合Ｓｒとを作成する。送信アンテナとしてｊ、受信アンテナとしてｉが選択された状態では、選択受信アンテナセットＳｒ＝｛ｉ｝、選択送信アンテナセットＳｔ＝｛ｊ｝となる。
【００４２】
また、セレクタ２５は、選択された送受信アンテナの組み合わせに係るチャネル行列Ｈｎ及び該チャネル行列Ｈｎの逆行列Ｂｎについて、選択されたチャネルゲインが最大となる組み合わせ（ｉ，ｊ）に基づき、初期値を入力する（ステップＳ１０３）。
【００４３】
Ｈｎは、選択された送受信アンテナの組み合わせに係るチャネル行列であり、Ｂｎは、チャネル行列Ｈｎに関連する逆行列である。以降、Ｈｎを選択チャネル行列と定義して、チャネル行列Ｈと区別する。
【００４４】
アンテナ選択動作の第１動作例においては、Ｈｎ及びＢｎは、新しく送受信アンテナの組み合わせが選択される（言い換えれば、既に選択されたアンテナの組み合わせの集合に対して新しい組み合わせが追加される）毎に、新しく選択されたアンテナの組み合わせについてのチャネルゲイン情報を加えて更新される。従って、ｎ回目のアンテナの組み合わせ処理においては、送受信アンテナについてｎ個の組み合わせが選択され、チャネル行列Ｈｎは、ｎ次のチャネル行列となる。
【００４５】
チャネル行列Ｈから、チャネルゲインが最大となる組み合わせ（ｉ，ｊ）が選択される場合、選択チャネル行列Ｈ１の初期値は、以下の数式３に示される。
【００４６】
【数３】
0005724496.tif 000004
【００４７】
逆行列Ｂｎは、選択チャネル行列Ｈｎから、以下の数式４に示されるように算出される。
【００４８】
【数４】
0005724496.tif 000005
【００４９】
ここに、δは、送受信アンテナの組み合わせに係るノイズの有無を規定する要素であり、γは、ノイズ成分であり、例えば信号対雑音電力比等である。例えば、移動端末２０の受信機能がＭＭＳＥ（Minimum Mean-Square-Error）基準の線形デコーダ（Linear Decoder）を用いる場合は、δ＝１として、ノイズ成分を加算する。他方で、移動端末２０が、ＺＦ(Zero Forcing)基準の等化アルゴリズムを利用する線形デコーダを用いる場合には、δ＝０としてノイズの干渉成分を除去する。また、ＨｎＨは、選択チャネル行列Ｈｎのエルミート転置を示し、また行列Ｘに対してＸ−１は、行列Ｘの一般逆行列を示し、Ｉｎは、ｎ次の単位行列を示す。
【００５０】
数式２、数式３及び数式４から、組み合わせ（ｉ，ｊ）が選択される際の逆行列Ｂｎの初期値Ｂ１は、以下の数式５に示される。
【００５１】
【数５】
0005724496.tif 000006
【００５２】
以上の処理により、１個の送受信アンテナの組み合わせ（ｉ，ｊ）が選択されたため、セレクタ２５は、カウンタ変数ｎ＝１を設定する（ステップＳ１０４）。
【００５３】
次に、セレクタ２５は、２つ目の送受信アンテナの組み合わせを選択するために、未選択の（つまり、Ｓｒに含まれない）受信アンテナｒ、及び未選択の（つまり、Ｓｔに含まれない）送信アンテナｔの中の全ての送受信アンテナの組み合わせ（ｒ，ｔ）について、逆行列Ｂ１の更新を行う（ステップＳ１０５）。具体的には、セレクタ２５は、送受信アンテナの組み合わせ（ｒ，ｔ）の全てについて、数式６に基づいて、逆行列Ｂｎ（この場合は、Ｂ１）から更新後の逆行列Ｂｎ＋１（この場合は、Ｂ２）を算出する。言い換えれば、セレクタ２５は、選択チャネル行列Ｈ１に対して、１つの未選択の送受信アンテナの組み合わせを加えた際に考えられる全ての仮想的な選択チャネル行列Ｈ２についての逆行列Ｂ２を算出する。
【００５４】
【数６】
0005724496.tif 000007
【００５５】
数式６に記載されるＦ、ｖ２、ｄの夫々は、数式７から数式１２によって夫々定義される。
【００５６】
【数７】
0005724496.tif 000008
【００５７】
【数８】
0005724496.tif 000009
【００５８】
【数９】
0005724496.tif 000010
【００５９】
【数１０】
0005724496.tif 000011
【００６０】
【数１１】
0005724496.tif 000012
【００６１】
【数１２】
0005724496.tif 000013
【００６２】
尚、「ａｎ＋１」は、「ＨＳｒ，ｔ」であり、ｎ×１の列ベクトルである。「ｂｎ＋１」は、「Ｈｒ，Ｓｔ」であり、１×ｎの行ベクトルである。
【００６３】
セレクタ２５は、逆行列の更新により、未選択の送受信アンテナの全ての組み合わせについて２次の逆行列Ｂ２を算出した後、該逆行列Ｂ２について、所定の判断基準を適用することで、２つ目の送受信アンテナの組み合わせ（ｋ，ｍ）を選択する（ステップＳ１０６）。ここに、ｋは、２つ目に（つまり、ｉの次に）選択される受信アンテナであり、ｍは、２つ目に（つまり、ｊの次に）選択される受信アンテナｋに対応する送信アンテナである。詳細な送受信アンテナの組み合わせの選択動作については、後述する。
【００６４】
続いて、セレクタ２５は、新規に追加された送受信アンテナ（ｋ，ｍ）に応じて、選択チャネル行列Ｈ１を更新して、２次のチャネル行列Ｈ２を算出する（ステップＳ１０７）。
【００６５】
更新後の選択チャネル行列Ｈｎ＋１は、更新前の選択チャネル行列Ｈｎ、ｎ次の列ベクトルＨＳｒ，ｍ、ｎ次の行ベクトルＨｋ，Ｓｔ、及び新しく選択された送受信アンテナ（ｋ，ｍ）におけるチャネルゲインｈｋ，ｍに基づいて、数式１３より求められる。
【００６６】
【数１３】
0005724496.tif 000014
【００６７】
ここに、ＨＳｒ，ｍは、新しく選択された送信アンテナｍと、選択受信アンテナセットＳｒに含まれる各受信アンテナｒとの間のチャネルゲインを要素とするｎ次の列ベクトルである。また、Ｈｋ，Ｓｔは、選択送信アンテナセットＳｔに含まれる各送信アンテナｔと、新しく選択された受信アンテナｋとの間のチャネルゲインを要素とするｎ次の行ベクトルである。
【００６８】
更に、セレクタ２５は、選択された送受信アンテナ（ｋ，ｍ）を、選択受信アンテナセットＳｒ及び選択送信アンテナセットＳｔに追加する。このとき、選択された送受信アンテナ（ｋ，ｍ）の追加後（言い換えれば、更新後の）選択受信アンテナセットをＳｒ’、選択送信アンテナセットをＳｔ’とすると、選択受信アンテナセットＳｒ’＝｛Ｓｒ，ｋ｝となり、選択送信アンテナセットＳｔ’＝｛Ｓｔ，ｍ｝となる。図２の例では、選択受信アンテナセットＳｒ’＝｛ｉ，ｋ｝となり、選択送信アンテナセットＳｔ’＝｛ｊ，ｍ｝となる。
【００６９】
また、セレクタ２５は、更新後の逆行列Ｂ２としてＢ２（ｋ，ｍ）を設定する。
【００７０】
続いて、セレクタ２５は、カウンタ変数ｎを１だけインクリメントする（ステップＳ１０８）。その後、セレクタ２５は、カウンタ変数ｎが選択可能な送受信アンテナの組み合わせの数Ｌから１を除算した値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。
【００７１】
ステップＳ１０９における判定の結果、カウンタ変数ｎがＬ−１以下であると判定された場合（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）、セレクタ２５は、ステップＳ１０５からステップＳ１０８までの処理を、カウンタ変数ｎがＬ−１となるまで繰り返し実行する。つまり、セレクタ２５は、インクリメントされるカウンタ変数ｎの値に応じて、新しく送受信アンテナの組み合わせ（ｋ，ｍ）を選択するために逆行列Ｂｎ＋１を更新して、選択された送受信アンテナの組み合わせ（ｋ，ｍ）に基づいて、選択チャネル行列Ｈｎ＋１及び逆行列Ｂｎ＋１の更新を繰り返す。
【００７２】
他方で、ステップＳ１０９における判定の結果、カウンタ変数ｎがＬ−１以下でないと判定された場合（ステップＳ１０９：Ｎｏ）、セレクタ２５は、ステップＳ１０２及びステップＳ１０６において選択された送受信アンテナについてのＬ次の選択チャネル行列ＨＬを有することになる。セレクタ２５は、該選択チャネル行列ＨＬに含まれる送受信アンテナを、無線通信システム１における無線基地局１０と移動端末２０との間の通信に用いるよう指定する（ステップＳ１１０）。
【００７３】
言い換えれば、セレクタ２５は、ステップＳ１０２及びステップＳ１０６において選択されなかった送信アンテナ１４については、データの送信を行わないよう無線基地局１０のＲＦスイッチ１３に指定する。また、セレクタ２５は、ステップＳ１０２及びステップＳ１０６において選択されなかった受信アンテナ２４については、データの受信に用いないよう移動端末２０のＲＦスイッチ２３に指定する。
【００７４】
尚、上述した第１動作例では、ＳＵ−ＭＩＭＯ通信を行う無線通信システム１において、受信側の移動端末２０が備えるセレクタ２５により送受信アンテナの選択を行う例について説明した。しかしながら、このようなセレクタ２５に相当する構成を無線基地局１０に設ける場合、送信側の無線基地局１０において、送受信アンテナの選択を行ってもよい。このとき、無線基地局１０は、移動端末２０より、各送受信アンテナの組み合わせにおけるパスのチャネルゲインの値についてフィードバックを受け、該チャネルゲインの値に基づいて送受信アンテナの選択を行ってもよい。
【００７５】
（３）判断基準に基づくアンテナの選択
上述した第１動作例におけるステップＳ１０６において、更新後の逆行列Ｂｎ＋１に基づいて、次に選択する送受信アンテナの組み合わせを選択する際の判断基準について説明する。ここに、判断基準とは、次に選択され得る送受信アンテナの組み合わせ（言い換えれば、選択されていない送信アンテナ及び選択されていない受信アンテナの全組み合わせ）（ｒ，ｔ）について、算出した更新後の逆行列Ｂｎ＋１（ｒ，ｔ）に基づいて送受信アンテナの組み合わせを選択する際の基準となるパラメータ及び該パラメータの条件を示す趣旨である。以下に示す複数通りの判断基準のうち、セレクタ２５は、状況や無線通信システム１の管理者の指示に基づいて好適なものを適宜選択して用いてよい。
【００７６】
セレクタ２５は、判断基準の一つとして、複数の更新後の逆行列Ｂｎ＋１（ｒ，ｔ）のうち、対角要素の最後の要素値が最小（言い換えれば、該アンテナの組み合わせを追加した際の信号対干渉雑音比が最大）となる送受信アンテナの組み合わせ（ｒ，ｔ）を送受信アンテナの組み合わせ（ｋ，ｍ）として選択してもよい。
【００７７】
また、セレクタ２５は、判断基準の一つとして、複数の更新後の逆行列Ｂｎ＋１（ｒ，ｔ）のうち、対角要素の和、言い換えれば平均二乗誤差が最小となる送受信アンテナの組み合わせ（ｒ，ｔ）を送受信アンテナの組み合わせ（ｋ，ｍ）として選択してもよい。
【００７８】
また、セレクタ２５は、判断基準の一つとして、複数の更新後の逆行列Ｂｎ＋１（ｒ，ｔ）のうち、対角要素の積、言い換えれば信号対雑音比の積の逆数が最小となる送受信アンテナの組み合わせ（ｒ，ｔ）を送受信アンテナの組み合わせ（ｋ，ｍ）として選択してもよい。
【００７９】
また、セレクタ２５は、判断基準の一つとして、複数の更新後の逆行列Ｂｎ＋１（ｒ，ｔ）のうち、対角要素の各要素値を互いに反転させて加算した値、言い換えれば信号対雑音比の総和が最大となる送受信アンテナの組み合わせ（ｒ，ｔ）を送受信アンテナの組み合わせ（ｋ，ｍ）として選択してもよい。
【００８０】
また、セレクタ２５は、判断基準の一つとして、複数の更新後の逆行列Ｂｎ＋１（ｒ，ｔ）のうち、対角要素の要素値の最大値、言い換えればブロックエラーレート（ＢＥＲ：Block Error Rate）が最小となる送受信アンテナの組み合わせ（ｒ，ｔ）を送受信アンテナの組み合わせ（ｋ，ｍ）として選択してもよい。
【００８１】
尚、他に好適な判断基準が存在する場合、セレクタ２５は適宜その他の判断基準を採用してもよい。
【００８２】
（４）実施例
以上の動作について、図３に示されるように、送信アンテナｔ１乃至ｔ５及び受信アンテナｔ１乃至ｔ５の中から３個の送受信アンテナの組み合わせを選択する場合（つまり、Ｎｔ＝５、Ｎｒ＝５であり且つＬ＝３となる場合）のアンテナ選択動作の具体的な例について説明する。
【００８３】
先ず、セレクタ２５は、送信アンテナセット｛ｔ１〜ｔ５｝のいずれかと、受信アンテナセット｛ｒ１〜ｒ５｝のいずれかとの組み合わせの全てについて、パスのチャネルゲインを取得することで全チャネルについてのチャネル行列Ｈを取得する。尚、チャネル行列Ｈについては、各パスのチャネルゲインの値について予め測定を行うことで、アンテナ選択動作の開始以前に保有していてもよい。
【００８４】
次にセレクタ２５は、チャネル行列を使って全ての送信アンテナセット｛ｔ１〜ｔ５｝及び受信アンテナセット｛ｒ１〜ｒ５｝の中からパスのチャネルゲインが最大となる組み合わせ（ｉ，ｊ）を選択する。ここでは、送信アンテナｔ２及び受信アンテナｒ３を選択すると仮定して説明する。
【００８５】
選択した送受信アンテナの組み合わせに応じて、セレクタ２５は、選択チャネル行列Ｈ１及び逆行列Ｂ１、並びに受信アンテナセットＳｒ及び送信アンテナセットＳｔに初期値を設定する。本実施例では、選択チャネル行列Ｈ１＝ｈ３，２、受信アンテナセットＳｒ＝｛ｒ３｝、送信アンテナセットＳｔ＝｛ｔ２｝のように初期値が設定される。
【００８６】
このとき、未選択の送信アンテナセットは｛ｔ１，ｔ３，ｔ４，ｔ５｝、未選択の受信アンテナセットは｛ｒ１，ｒ２，ｒ４，ｒ５｝となる。続いてセレクタ２５は、未選択の送信アンテナセット及び受信アンテナセットから、２つ目の送受信アンテナの組み合わせ（ｒ，ｔ）を選択し、選択チャネル行列Ｈ１に追加することで、各送受信アンテナの組み合わせを追加した場合の選択チャネル行列Ｈ２の逆行列Ｂ２（ｒ、ｔ）を算出する。
【００８７】
このとき、セレクタ２５は、未選択の送受信アンテナの組み合わせである（ｒ１，ｔ１）、（ｒ１，ｔ３）、（ｒ１，ｔ４）、（ｒ１，ｔ５）、（ｒ２，ｔ１）、（ｒ２，ｔ３）、（ｒ２，ｔ４）、（ｒ２，ｔ５）、（ｒ４，ｔ１）、（ｒ４，ｔ３）、（ｒ４，ｔ４）、（ｒ４，ｔ５）、（ｒ５，ｔ１）、（ｒ５，ｔ３）、（ｒ５，ｔ４）、（ｒ５，ｔ５）の１６個の組み合わせについて、１６個の逆行列Ｂ２（ｒ、ｔ）を算出する。
【００８８】
セレクタ２５は、算出した１６個の逆行列Ｂ２（ｒ、ｔ）の中から、任意の判断基準に基づいて送受信アンテナの組み合わせ（ｋ，ｍ）を選択する。ここでは、送信アンテナｔ３及び受信アンテナｒ５を選択すると仮定して説明する。
【００８９】
ここでセレクタ２５は、選択した送受信アンテナの組み合わせ（ｒ５，ｔ３）を選択チャネル行列Ｈ１に追加することで、２次の選択チャネル行列Ｈ２を算出する。また、セレクタ２５は、前述の処理で算出した逆行列Ｂ２（ｒ５，ｔ３）を２次の逆行列Ｂ２とする逆行列の更新を行う。また、セレクタ２５は、受信アンテナセットＳｒ＝｛ｒ３，ｒ５｝、送信アンテナセットＳｔ＝｛ｔ２，ｔ３｝として更新する。
【００９０】
このとき、未選択の送信アンテナセットは｛ｔ１，ｔ４，ｔ５｝、未選択の受信アンテナセットは｛ｒ１，ｒ２，ｒ４｝となる。続いてセレクタ２５は、未選択の送信アンテナセット及び受信アンテナセットから、３つ目の送受信アンテナの組み合わせ（ｒ，ｔ）を選択し、選択チャネル行列Ｈ２に追加することで、各送受信アンテナの組み合わせを追加した場合の選択チャネル行列Ｈ３の逆行列Ｂ３（ｒ、ｔ）を算出する。
【００９１】
このとき、セレクタ２５は、未選択の送受信アンテナの組み合わせである（ｒ１，ｔ１）、（ｒ１，ｔ４）、（ｒ１，ｔ５）、（ｒ２，ｔ１）、（ｒ２，ｔ４）、（ｒ２，ｔ５）、（ｒ４，ｔ１）、（ｒ４，ｔ４）、（ｒ４，ｔ５）の９個の組み合わせについて、９個の逆行列Ｂ３（ｒ、ｔ）を算出する。
【００９２】
セレクタ２５は、算出した９個の逆行列Ｂ３（ｒ、ｔ）の中から、任意の判断基準に基づいて送受信アンテナの組み合わせ（ｋ，ｍ）を選択する。ここでは、送信アンテナｔ５及び受信アンテナｒ１を選択すると仮定して説明する。
【００９３】
ここでセレクタ２５は、選択した送受信アンテナの組み合わせ（ｒ１，ｔ５）を選択チャネル行列Ｈ２に追加することで、３次の選択チャネル行列Ｈ３を算出する。また、セレクタ２５は、前述の処理で算出した逆行列Ｂ３（ｒ１，ｔ５）を３次の逆行列Ｂ３とする逆行列の更新を行う。また、セレクタ２５は、受信アンテナセットＳｒ＝｛ｒ１，ｒ３，ｒ５｝、送信アンテナセットＳｔ＝｛ｔ２，ｔ３，ｔ５｝として更新する。
【００９４】
セレクタ２５は、選択した送信アンテナセットＳｔ＝｛ｔ２，ｔ３，ｔ５｝を無線基地局１０のＲＦスイッチ１３に送信する。また、セレクタ２５は、選択した受信アンテナセットＳｒ＝｛ｒ１，ｒ３，ｒ５｝を移動端末２０のＲＦスイッチ２３に送信する。
【００９５】
無線基地局１０は、通知された送信アンテナセットＳｔ＝｛ｔ２，ｔ３，ｔ５｝を用いて移動端末２０に対するデータを送信する。移動端末２０は、通知された受信アンテナセットＳｒ＝｛ｒ１，ｒ３，ｒ５｝を用いてデータを受信する。このとき、組み合わせとして選択された送信アンテナと受信アンテナの間のパスでは、例えばチャネルゲイン等の伝送効率が他の、例えば選択されていないアンテナの組み合わせの間の伝送効率よりも劣化している可能性がある。しかしながら、夫々選択された送信アンテナセットＳｔ＝｛ｔ２，ｔ３，ｔ５｝及び受信アンテナセットＳｒ＝｛ｒ１，ｒ３，ｒ５｝の間での全体的な伝送効率では最適となる。
【００９６】
上述した実施例においては、全ての送受信アンテナの組み合わせからチャネルゲインが最大となる組み合わせを選択するために５ｘ５回、逆行列Ｂ２に基づく２つ目の組み合わせを選択するために４ｘ４回、逆行列Ｂ３に基づく３つ目の組み合わせを選択するために３ｘ３回の計５０回の計算処理が行われる。つまり、送信アンテナ数をＮｔ個、受信アンテナ数をＮｒ個とすると、Ｌ個の送受信アンテナの組み合わせを選択するためには、（ＮｔｘＮｒ）＋（（Ｎｔ−１）ｘ（Ｎｒ−１））＋（（Ｎｔ−２）ｘ（Ｎｒ−２））＋・・・＋（（Ｎｔ−（Ｌ−１））ｘ（Ｎｒ−（Ｌ−１）））回の計算処理を行えば足りる。
【００９７】
他方、従来の手法、言い換えれば、開示の無線通信システム１の動作例に係らない手法では、全ての送受信アンテナから考えられるＬ個の送受信アンテナの全ての組み合わせについて、逆行列又は逆行列の行列式を全て算出し、算出された値からＬ個ずつの送受信アンテナの最適な組み合わせを選択している。このとき、送信アンテナ数をＮｔ個、受信アンテナ数をＮｒ個とすると、Ｌ個の送受信アンテナの組み合わせを選択するために必要な計算処理の回数は、（Ｎｔ！／（Ｌ！ｘ（Ｎｔ−Ｌ）！）ｘ（Ｎｒ！／（Ｌ！ｘ（Ｎｒ−Ｌ）！）となる。上述した実施例では、該手法を用いて送受信アンテナの選択を行う場合、（５！／（３！ｘ２！）ｘ（５！／（３！ｘ２！））＝１０ｘ１０＝１００回の計算処理が必要となる。
【００９８】
従って、上述した実施例では、従来の手法と比較してより少ない計算処理回数で最適な送受信アンテナのセットを選択可能となる。また、本実施例のアンテナ選択動作における従来の手法に対する計算処理の減少効率は、アンテナ数が増加するにつれて、より増大する。このため、送受信アンテナを夫々多数用いる大規模なＭＩＭＯ通信においてより顕著に効果を発揮する。
【００９９】
（５）第２動作例
図４を参照して、アンテナ選択動作の第２動作例の流れについて説明する。図４は、アンテナ選択動作の第２動作例の流れを示すフローチャートである。尚、図４では、第１動作例と同様の動作については、図２と同様の番号を付しており、以降、それらの動作については説明を省略することがある。
【０１００】
図４に示されるように、第２動作例では、第１動作例と同様に、セレクタ２５は、送受信アンテナの全ての組み合わせについて、パスのチャネルゲインについチャネル行列Ｈの態様で保持する（ステップＳ１０１）。
【０１０１】
次に、セレクタ２５は、チャネル行列Ｈに格納される全てのチャネルゲインｈｒｔのうち、チャネルゲインが最大となる組み合わせ（ｉ，ｊ）を検出し、１つ目の送受信アンテナの組み合わせとして選択する（ステップＳ１０２）。
【０１０２】
セレクタ２５は、選択された送受信アンテナの組み合わせ（ｉ，ｊ）に応じて、選択受信アンテナセットＳｒ、選択送信アンテナセットＳｔ、選択チャネル行列Ｈ１及び逆行列Ｂ１について、初期値を設定する（ステップＳ１０３）。その後、セレクタ２５は、カウンタ変数ｎ＝１を設定する（ステップＳ１０４）。
【０１０３】
次に、セレクタ２５は、２つ目の送受信アンテナの組み合わせを選択するために、未選択の（つまり、Ｓｒに含まれない）受信アンテナｒ、及び未選択の（つまり、Ｓｔに含まれない）送信アンテナｔの中の全ての送受信アンテナの組み合わせ（ｒ，ｔ）について、ＳＩＮＲ（ｒ，ｔ）の算出を行う。信号対雑音比ＳＩＮＲ（ｒ，ｔ）は、以下の数式１４により算出される。
【０１０４】
【数１４】
0005724496.tif 000015
【０１０５】
言い換えれば、セレクタ２５は、選択チャネル行列Ｈ１に対して、１つの未選択の送受信アンテナの組み合わせを加えた際に考えられる全ての仮想的な選択チャネル行列Ｈ２についての信号対雑音比ＳＩＮＲ（ｒ，ｔ）を算出する。数式１４に示されるｇ、ｕ、ｖ１については、上述のように定義済みである。
【０１０６】
セレクタ２５は、未選択の送受信アンテナの全ての組み合わせについて、信号対雑音比ＳＩＮＲ（ｒ，ｔ）を算出した後、信号対雑音比ＳＩＮＲ（ｒ，ｔ）が最大となる送受信アンテナの組み合わせを、２つ目の送受信アンテナの組み合わせ（ｋ，ｍ）として選択する（ステップＳ２０２）。具体的には、以下の数式１５に示される条件を満たす送受信アンテナの組み合わせ（ｒ，ｔ）を２つ目の送受信アンテナの組み合わせ（ｋ，ｍ）として選択する。
【０１０７】
【数１５】
0005724496.tif 000016
【０１０８】
次に、セレクタ２５は、選択された２つ目の送受信アンテナの組み合わせ（ｋ，ｍ）を選択チャネル行列Ｈ１に加えた仮想的な選択チャネル行列Ｈ２について、逆行列Ｂ２（ｋ，ｍ）を計算する（ステップＳ２０３）
続いて、セレクタ２５は、新規に追加された送受信アンテナ（ｋ，ｍ）に応じて、選択チャネル行列Ｈ１を更新して、２次のチャネル行列Ｈ２を算出する（ステップＳ１０７）。更に、セレクタ２５は、選択された送受信アンテナ（ｋ，ｍ）を、選択受信アンテナセットＳｒ及び選択送信アンテナセットＳｔに追加する。また、セレクタ２５は、更新後の逆行列Ｂ２としてＢ２（ｋ，ｍ）を設定する。
【０１０９】
続いて、セレクタ２５は、カウンタ変数ｎを１だけインクリメントする（ステップＳ１０８）。その後、セレクタ２５は、カウンタ変数ｎが選択可能な送受信アンテナの組み合わせの数Ｌから１を除算した値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。
【０１１０】
ステップＳ１０９における判定の結果、カウンタ変数ｎがＬ−１以下であると判定された場合（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）、セレクタ２５は、ステップＳ２０１からステップＳ１０８までの処理を、カウンタ変数ｎがＬ−１となるまで繰り返し実行する。つまり、セレクタ２５は、インクリメントされるカウンタ変数ｎの値に応じて、信号対雑音比ＳＩＮＲ（ｒ，ｔ）を算出して、信号対雑音比ＳＩＮＲ（ｒ，ｔ）が最大となる送受信アンテナの組み合わせ（ｋ，ｍ）の選択を繰り返す。
【０１１１】
他方で、ステップＳ１０９における判定の結果、カウンタ変数ｎがＬ−１以下でないと判定された場合（ステップＳ１０９：Ｎｏ）、セレクタ２５は、ステップＳ１０２及びステップＳ１０６において選択された送受信アンテナについてのＬ次の選択チャネル行列ＨＬを有することになる。セレクタ２５は、該選択チャネル行列ＨＬに含まれる送受信アンテナを、無線通信システム１における無線基地局１０と移動端末２０との間の通信に用いるよう指定する（ステップＳ１１０）。
【０１１２】
以上、説明した第２動作例においては、第１動作例と比較して、逆行列Ｂｎの更新処理について、未選択の送受信アンテナの全ての組み合わせについて実施せず、信号対雑音比ＳＩＮＲ（ｒ，ｔ）を基準とした送受信アンテナの選択を行っている。このため、逆行列Ｂｎの更新処理に求められる計算処理回数が少なくなり、アンテナ選択動作における計算処理の複雑度を低減することが出来る。第２動作例は、信号対雑音比ＳＩＮＲ（ｒ，ｔ）の最大値に基づいて送受信アンテナの選択を行う際に特に有効である。
【０１１３】
（６）変形例
図１に示す例では、無線通信システム１は、受信側が、複数のアンテナを有する移動端末２０である、ＳＵ−ＭＩＭＯ無線通信システムである。しかしながら、このような例に限定されず、ＭＵ−ＭＩＭＯ無線通信システム、ＣｏＭＰ−ＭＵ−ＭＩＭＯ無線通信システム及びＭＩＭＯアドホックマルチホップ無線通信システムにおいても上述した実施形態は適用可能である。
【０１１４】
以下に、図を参照して、無線通信システムの変形例について説明する。
【０１１５】
（６−１）第１変形例
図５を参照して、無線通信装置１の第１の変形例である無線通信システム２の構成について説明する。図５は、ＭＵ−ＭＩＭＯ無線通信を行う無線通信システム２の構成例について示すブロック図である。尚、図５において、図１に示されるＳＵ−ＭＩＭＯ無線通信を行う無線通信システム１と同様の構成については、同一の番号を付して説明を省略することがある。
【０１１６】
図５に示されるように、無線通信システム２は、無線基地局１１０と、Ｎｕ（但し、Ｎｕは２以上の整数）個の移動端末１２０（つまり、移動端末１２０−１から移動端末１２０−Ｎｕ）とを備える。尚、下りリンクにおいては、無線基地局１１０が送信機となり且つ移動端末１２０が受信機となる。一方で、上りリンクにおいては、無線基地局１１０が受信機となり且つ移動端末１２０が送信機となる。
【０１１７】
無線基地局１１０は、セレクタ１３と、Ｎｔ（但し、Ｎｔは、２以上の整数）個のＲＦ部１２（つまり、ＲＦ部１２−１からＲＦ部１２−Ｌｔ）と、ＲＦスイッチ１３と、Ｎｔ本のアンテナ１４（つまり、アンテナ１４−１からアンテナ１４−Ｎｔ）と、ユーザ−アンテナセレクタ１５と、ユーザスイッチ１６とを備える。
【０１１８】
Ｎｕ個の移動端末１２０の夫々は、Ｎｒ（但し、Ｎｒは１以上の整数）本のアンテナ１２１（つまり、アンテナ１２１−１からアンテナ１２１−Ｎｒ）を備える。尚、Ｎｕ個の移動端末１２０の夫々は、同一数のアンテナ１２１を備えていてもよいし、異なる数のアンテナ１２１を備えていてもよい。以下の説明では、説明の簡略化のため、Ｎｕ個の移動端末１２０の夫々がＮｒ本のアンテナ１２１−１から１２１−Ｎｒを備える例について説明する。
【０１１９】
ユーザスイッチ１６は、複数のユーザの端末（不図示）から入力される、Ｎｕ個の移動端末１２０に対して送信されるべきデータを、送信先の移動端末１２０に応じて振り分け、信号処理部１１に入力する。
【０１２０】
信号処理部１１は、入力されるデータに対してエンコード処理や信号処理を施し、ＲＦ部１２−１から１２−Ｌｔに対して入力する。
【０１２１】
ＲＦ部１２−１から１２−Ｌｔは、振り分けられたデータに対して無線送信処理を行う。ＲＦスイッチ１３は、ＲＦ部１２−１から１２−Ｌｔと、アンテナ１４−１から１４−Ｎｔとを接続する。ＲＦ部１２−１から１２−Ｌｔにおいて無線送信処理されたデータは、アンテナ１４−１から１４−Ｎｔを介して送信される。
【０１２２】
ユーザ−アンテナセレクタ１５は、ユーザスイッチ１６に対して、どのデータをＮｕ個の移動端末１２０のうちのどの移動端末１２０に送信するかを選択し、選択結果を指示する。また、ユーザ−アンテナセレクタ１５は、アンテナ１４−１から１４−Ｎｔのうちのどのアンテナ１４を用いてデータを送信するか（言い換えれば、ＲＦスイッチ１３において、どのＲＦ部１２とどのアンテナ１４とを接続するかを送信するか）を選択して、ＲＦスイッチ１３に通知する。
【０１２３】
つまり、ユーザ−アンテナセレクタ１５の動作によれば、データの送信元となるアンテナ１４と、受信先となるアンテナ１２１とが選択される。
【０１２４】
尚、ユーザ−アンテナセレクタ１５は、Ｎｕ個の移動端末１２０の夫々から、アンテナ１４−１から１４−Ｎｔと、各移動端末１２０におけるアンテナ１２１−１から１２１−Ｎｒとの間の夫々のパスについて、チャネルゲインの測定値のフィードバックを受ける。尚、ユーザ−アンテナセレクタ１５は、各移動端末１２０からチャネルゲインの測定値のフィードバックを受ける代わりに、無線基地局１１０が備える内部処理回路（不図示）から取得してもよい。
【０１２５】
ユーザ−アンテナセレクタ１５は、無線基地局１１０が備えるアンテナ１４−１から１４−Ｎｔを送信用のアンテナとし、Ｎｕ個の移動端末１２０が備えるアンテナ１２１−１から１２１−Ｎｒの全てを受信用のアンテナとして、第１動作例又は第２動作例に示されるチャネル行列Ｈを生成する。言い換えれば、ユーザ−アンテナセレクタ１５は、移動端末１２０−１から１２０−Ｎｕの夫々が備えるアンテナ１２１−１から１２１−Ｎｒを、まとめた上で１つのチャネル行列Ｈを生成する。
【０１２６】
その後、ユーザ−アンテナセレクタ１５は、上述したアンテナ選択動作の第１動作例、又は第２動作例と同様の動作により、無線基地局１１０とＮｕ個の移動端末１２０との間のＭＵ−ＭＩＭＯ通信において用いる送受信アンテナを選択する。
【０１２７】
このように、無線通信システム２においては、無線基地局１１０と、Ｎｕ個の移動端末１２０との間で、上述したアンテナ選択動作の第１動作例、又は第２動作例と同様の動作による送受信アンテナの選択が行われる。このため、無線基地局１１０と複数の移動端末１２０との間のＭＵ−ＭＩＭＯ無線通信においても上述したアンテナ選択動作の第１動作例、又は第２動作例により得られる利点を享受することが出来る。
【０１２８】
（６−２）第２変形例
図６を参照して、無線通信装置１の第２の変形例である無線通信システム３の構成について説明する。図６は、ＣｏＭＰ−ＭＵ−ＭＩＭＯの無線基地局２１０を備える無線通信システム３の構成例について示すブロック図である。尚、図６において、図１又は図５に示されるものと同様の構成については、同一の番号を付して説明を省略することがある。
【０１２９】
図６に示されるように、無線通信システム３は、Ｎｖ（但し、Ｎｖは２以上の整数）個の無線基地局２１０（つまり、無線基地局２１０−１から無線基地局２１０−Ｎｖ）と、Ｎｕ（但し、Ｎｕは２以上の整数）個の移動端末２２０（つまり、移動端末２２０−１から移動端末２２０−Ｎｕ）と、制御ユニット２３０とを備える。ＣｏＭＰ−ＭＵ−ＭＩＭＯでは、制御ユニット２３０の制御のもと、複数の無線基地局２１０−１から２１０−Ｎｖが協調して、複数の移動端末２２０−１から２２０−Ｎｕに対してデータを送信する。
【０１３０】
Ｎｖ個の無線基地局２１０の夫々は、Ｎｔ（但し、Ｎｔは１以上の整数）本のアンテナ２１１（つまり、アンテナ２１１−１からアンテナ２１１−Ｎｔ）と、アンテナスイッチ２１２とを備える。尚、Ｎｖ個の無線基地局２１０の夫々は、同一数のアンテナ２１１を備えていてもよいし、異なる数のアンテナ２１１を備えていてもよい。以下の説明では、説明の簡略化のため、Ｎｖ個の無線基地局２１０の夫々がＮｔ本のアンテナ２１１−１から２１１−Ｎｒを備える例について説明する。
【０１３１】
Ｎｕ個の移動端末２２０の夫々は、Ｎｒ（但し、Ｎｒは１以上の整数）本のアンテナ２２１（つまり、アンテナ２２１−１からアンテナ２２１−Ｎｒ）を備える。尚、Ｎｕ個の移動端末２２０の夫々は、同一数のアンテナ２２１を備えていてもよいし、異なる数のアンテナ２２１を備えていてもよい。以下の説明では、説明の簡略化のため、Ｎｕ個の移動端末２２０の夫々がＮｒ本のアンテナ２２１−１から２２１−Ｎｒを備える例について説明する。
【０１３２】
制御ユニット２３０は、ユーザスイッチ２３１と、信号処理部２３２と、ユーザ−基地局セレクタ２３３とを備える。
【０１３３】
ユーザスイッチ２３１は、複数のユーザの端末（不図示）から入力される、Ｎｕ個の移動端末２２０に対して送信されるべきデータを、送信先の移動端末２２０に応じて振り分け、信号処理部２３２に入力する。
【０１３４】
信号処理部２３２は、入力されるデータに対してエンコード処理や信号処理を施し、Ｎｖ個の無線基地局２１０の夫々に対して入力する。
【０１３５】
無線基地局２１０−１から２１０−Ｎｖのアンテナスイッチ２１２は、制御ユニット２３０のユーザ−基地局セレクタ２３３からの指示に応じて、入力されたデータを無線送信処理した上でアンテナ２１１−１から２１１−Ｎｔを介して送信する。
【０１３６】
ユーザ−基地局セレクタ２３３は、ユーザスイッチ２１３に対して、どのデータをＮｕ個の移動端末２２０のうちのどの移動端末２２０に送信するかを選択し、選択結果を指示する。また、ユーザ−基地局セレクタ２３３は、無線基地局２１０−１から２１０−Ｎｖのアンテナ２１１−１から２１１−Ｎｔのうちのどのアンテナ２１１を用いてデータを送信するかを選択して、無線基地局２１０−１から２１０−Ｎｖのアンテナスイッチ２１２に通知する。
【０１３７】
つまり、ユーザ−基地局セレクタ２３３の動作によれば、データの送信元となる無線基地局２１０及び該無線基地局２１０におけるアンテナ２１１、並びに受信先となる移動端末２２０及び該移動端末におけるアンテナ２２１が選択される。
【０１３８】
尚、ユーザ−基地局セレクタ２３３は、Ｎｕ個の移動端末２２０の夫々から、アンテナ１４−１から１４−Ｎｔと、各移動端末２２０におけるアンテナ２２１−１から２２１−Ｎｒとの間の夫々のパスについて、チャネルゲインの測定値のフィードバックを受ける。尚、ユーザ−基地局セレクタ２３３は、各移動端末２２０からチャネルゲインの測定値のフィードバックを受ける代わりに、制御ユニット２３０が備える内部処理回路（不図示）から取得してもよい。
【０１３９】
ユーザ−基地局セレクタ２３３は、Ｎｖ個の無線基地局２１０が備えるアンテナ２１１−１から２１１−Ｎｔの全てを送信用のアンテナとし、Ｎｕ個の移動端末２２０が備えるアンテナ２２１−１から２２１−Ｎｒの全てを受信用のアンテナとして、第１動作例又は第２動作例に示されるチャネル行列Ｈを生成する。言い換えれば、ユーザ−基地局セレクタ２３３は、無線基地局２１０−１から２１０−Ｎｖが備えるアンテナ２１１−１からアンテナ２１１−Ｎｔを送信用のアンテナとしてまとめ、移動端末２２０−１から２２０−Ｎｕの夫々が備えるアンテナ２２１−１から２２１−Ｎｒを受信用のアンテナとしてまとめた上で１つのチャネル行列Ｈを生成する。
【０１４０】
その後、ユーザ−基地局セレクタ２３３は、上述したアンテナ選択動作の第１動作例、又は第２動作例と同様の動作により、Ｎｖ個の無線基地局２１０とＮｕ個の移動端末２２０との間のＣｏＭＰ−ＭＵ−ＭＩＭＯ通信において用いる送受信アンテナを選択する。
【０１４１】
このように、無線通信システム３においては、Ｎｖ個の無線基地局２１０と、Ｎｕ個の移動端末２２０との間で、上述したアンテナ選択動作の第１動作例、又は第２動作例と同様の動作による送受信アンテナの選択が行われる。このため、複数の無線基地局２１０と複数の移動端末２２０との間のＣｏＭＰ−ＭＵ−ＭＩＭＯ無線通信においても上述したアンテナ選択動作の第１動作例、又は第２動作例により得られる利点を享受することが出来る。
【０１４２】
（６−３）第３変形例
図７を参照して、無線通信装置１の第３の変形例である無線通信システム４の構成について説明する。図７は、無線通信システム１の第３変形例であるＭＩＭＯアドホックマルチホップ無線通信を行う無線通信システム４の構成を示すブロック図である。無線通信システム４では、データの送受信を行う無線基地局３１０と移動端末３２０との間で、１つ又は複数の中継局３３０が信号の中継を行う。尚、下りリンクにおいては、無線基地局３１０が送信機となり且つ移動端末３２０が受信機となる。一方で、上りリンクにおいては、無線基地局３１０が受信機となり且つ移動端末３２０が送信機となる。
【０１４３】
無線基地局３１０は、複数のアンテナ３１１−１乃至３１１−Ｌを備え、その他特記しない点については、図１に示す基地局１０と同様の構成であってよい。
【０１４４】
移動端末３２０は、複数のアンテナ３２１−１乃至３２１−Ｎと、セレクタ３２２を備え、その他特記しない点については、図１に示す移動端末２０と同様の構成であってよい。
【０１４５】
中継局３３０は、複数のアンテナ３３１−１乃至３３１−Ｍと、セレクタ３３２を備える。無線通信システム４において、無線基地局３１０と移動端末３２０との間に複数の中継局３３０が配置されることもある。このとき、複数の中継局３３０は、全て同様の構成であってよい。
【０１４６】
無線通信システム４では、中継局３３１のセレクタ３３２は、上述したアンテナ選択動作の第１動作例、又は第２動作例と同様の動作により、無線基地局３１０と中継局３３０との間のＭＩＭＯ通信において、用いる送受信アンテナを選択する。セレクタ３３２は、選択した送信アンテナについて無線基地局３１０に通知し、選択した受信アンテナについて中継局３３０内のＲＦスイッチ（不図示）に通知する。無線基地局３１０と中継局３３０とは、選択された送信アンテナ及び受信アンテナを用いてデータの送受信を行う。
【０１４７】
中継局３３０は、次の中継点となる中継局（仮に、中継局３３０−２と定義する）に対して、無線基地局３１０から送信されるデータの送信を行う。中継局３３０−２は、上述したアンテナ選択動作の第１動作例、又は第２動作例と同様の動作により、中継局３３０と中継局３３０−２との間のＭＩＭＯ通信において、用いる送受信アンテナを選択する。中継局３３０−２のセレクタ３３２は、選択した送信アンテナについて中継局３３０に通知し、選択した受信アンテナについて中継局３３０−２内のＲＦスイッチ（不図示）に通知する。中継局３３０と中継局３３０ー２とは、選択された送信アンテナ及び受信アンテナを用いてデータの送受信を行う。
【０１４８】
このように、無線通信システム４においては、無線基地局３１０と、データの中継を行う中継局３３０と、移動端末３２０との間で、上述したアンテナ選択動作の第１動作例、又は第２動作例と同様の動作による送受信アンテナの選択が行われる。このため、マルチホップ無線通信のいずれの装置間においても上述したアンテナ選択動作の第１動作例、又は第２動作例により得られる利点を享受することが出来る。
【０１４９】
本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う無線通信システム及び無線通信方法等もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【０１５０】
以上、本明細書で説明した実施形態について、以下の付記を更に記載する。
（付記１）
複数のアンテナを備える第１の無線通信装置と、複数のアンテナを備える第２の無線通信装置との間で多重入力多重出力通信を行う無線通信システムであって、
前記第１及び第２の無線通信装置の少なくとも一方は、
前記第１の無線通信装置のアンテナ及び前記第２の無線通信装置のアンテナの組み合わせの内、伝送路における送受信信号のゲインが最大となる組み合わせを１つ選択する第１選択部と、
前記第１の無線通信装置のアンテナのうち選択されていないアンテナと、前記第２の無線通信装置のアンテナのうち選択されていないアンテナとの全ての組み合わせについてチャネル行列の逆行列の更新を行い、前記更新後の逆行列に基づいて、前記第１の無線通信装置のアンテナ及び前記第２の無線通信装置のアンテナの組み合わせを選択する第２選択部と
選択された前記第１の無線通信装置のアンテナ及び前記第２の無線通信装置のアンテナを用いて多重入力多重出力通信を行う通信部と
を備え、
前記第２選択部は、所定の数の前記第１の無線通信装置のアンテナ及び前記第２の無線通信装置のアンテナが選択されるまで、前記逆行列の更新と、前記第１の無線通信装置のアンテナ及び前記第２の無線通信装置のアンテナの組み合わせの選択とを繰り返し実行することを特徴とする無線通信システム。
（付記２）
前記第２選択部は、前記第１の無線通信装置のアンテナのうち選択されていないアンテナと、前記第２の無線通信装置のアンテナのうち選択されていないアンテナとの全ての組み合わせについて演算した信号対干渉雑音比に応じて、前記逆行列の更新を行うことを特徴とする付記１に記載の無線通信システム。
（付記３）
前記第２選択部は、複数の前記更新後の逆行列のうち対角要素の最後の要素値が最小となる前記第１の無線通信装置のアンテナ及び前記第２の無線通信装置のアンテナの組み合わせを選択することを特徴とする付記１又は２に記載の無線通信システム。
（付記４）
前記第２選択部は、複数の前記更新後の逆行列のうち対角要素の和が最小となる前記第１の無線通信装置のアンテナ及び前記第２の無線通信装置のアンテナの組み合わせを選択することを特徴とする付記１又は２に記載の無線通信システム。
（付記５）
前記第２選択部は、複数の前記更新後の逆行列のうち対角要素の積が最小となる前記第１の無線通信装置のアンテナ及び前記第２の無線通信装置のアンテナの組み合わせを選択することを特徴とする付記１又は２に記載の無線通信システム。
（付記６）
前記第２選択部は、複数の前記更新後の逆行列のうち対角要素の各要素値を互いに反転させて加算した値が最大となる前記第１の無線通信装置のアンテナ及び前記第２の無線通信装置のアンテナの組み合わせを選択することを特徴とする付記１又は２に記載の無線通信システム。
（付記７）
前記第２選択部は、複数の前記更新後の逆行列のうち対角要素の要素値の最大値が最小となる前記第１の無線通信装置のアンテナ及び前記第２の無線通信装置のアンテナの組み合わせを選択することを特徴とする付記１又は２に記載の無線通信システム。
（付記８）
前記第１選択部は、前記第１の無線通信装置のアンテナ及び複数の前記第２の無線通信装置のアンテナの組み合わせの内、伝送路における送受信信号のゲインが最大となる組み合わせを１つ選択し、
前記第２選択部は、前記第１の無線通信装置のアンテナのうち選択されていないアンテナと、複数の前記第２の無線通信装置のアンテナのうち選択されていないアンテナとの全ての組み合わせについてチャネル行列の逆行列の更新を行い、前記更新後の逆行列に基づいて、前記第１の無線通信装置のアンテナ及び複数の前記第２の無線通信装置のアンテナの組み合わせを選択し、
通信部は、選択された前記第１の無線通信装置のアンテナ及び前記第２の無線通信装置のアンテナを用いてマルチユーザ多重入力多重出力通信を行うことを特徴とする付記１から７のいずれか一項に記載の無線通信システム。
（付記９）
前記第１選択部は、複数の前記第１の無線通信装置のアンテナ及び複数の前記第２の無線通信装置のアンテナの組み合わせの内、伝送路における送受信信号のゲインが最大となる組み合わせを１つ選択し、
前記第２選択部は、複数の前記第１の無線通信装置のアンテナのうち選択されていないアンテナと、複数の前記第２の無線通信装置のアンテナのうち選択されていないアンテナとの全ての組み合わせについてチャネル行列の逆行列の更新を行い、前記更新後の逆行列に基づいて、複数の前記第１の無線通信装置のアンテナ及び複数の前記第２の無線通信装置のアンテナの組み合わせを選択し、
通信部は、選択された前記第１の無線通信装置のアンテナ及び前記第２の無線通信装置のアンテナを用いてＣｏＭＰ（Cooperative Multi-Point）マルチユーザ多重入力多重出力通信を行うことを特徴とする付記１から７のいずれか一項に記載の無線通信システム。
（付記１０）
複数のアンテナを備える第１の無線通信装置と、複数のアンテナを備える第２の無線通信装置との間で多重入力多重出力通信を行う無線通信方法であって、
前記第１の無線通信装置のアンテナ及び前記第２の無線通信装置のアンテナの組み合わせの内、伝送路における送受信信号のゲインが最大となる組み合わせを１つ選択する第１選択工程と、
前記第１の無線通信装置のアンテナのうち選択されていないアンテナと、前記第２の無線通信装置のアンテナのうち選択されていないアンテナとの全ての組み合わせについてチャネル行列の逆行列の更新を行い、前記更新後の逆行列に基づいて、前記第１の無線通信装置のアンテナ及び前記第２の無線通信装置のアンテナの組み合わせを選択する第２選択工程と
選択された前記第１の無線通信装置のアンテナ及び前記第２の無線通信装置のアンテナを用いて多重入力多重出力通信を行う通信工程と
を備え、
前記第２選択工程は、所定の数の前記第１の無線通信装置のアンテナ及び前記第２の無線通信装置のアンテナが選択されるまで、前記逆行列の更新と、前記第１の無線通信装置のアンテナ及び前記第２の無線通信装置のアンテナの組み合わせの選択とを繰り返し実行することを特徴とする無線通信方法。
【符号の説明】
【０１５１】
１  無線通信システム、
１０  無線基地局、
１１  信号処理部、
１２  ＲＦ部、
１３  ＲＦスイッチ、
１４  アンテナ、
２０  移動端末、
２１  信号処理部、
２２  ＲＦ部、
２３  ＲＦスイッチ、
２４  アンテナ、
２５  セレクタ。
【図１】
0005724496.tif 000031
【図２】
0005724496.tif 000032
【図３】
0005724496.tif 000033
【図４】
0005724496.tif 000034
【図５】
0005724496.tif 000035
【図６】
0005724496.tif 000036
【図７】
0005724496.tif 000037