(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナを含むＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）受信機によって受信信号を処理する方法であって、前記方法は、
複数のＲＥ（ｒｅｓｏｕｒｃｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ）を含むＲＥグループから基準ＲＥを選択することと、
前記基準ＲＥのチャネル情報に基づいて、前記ＲＥグループの前記複数のＲＥ間で共有される共用フィルタを生成することと、
前記複数のＲＥの受信信号に前記共用フィルタを適用することによって、前記複数のＲＥのチャネル影響が除去された１次信号を検出することと、
前記複数のＲＥのうち前記基準ＲＥ以外のＲＥの１次信号を各ＲＥのチャネル情報を用いて補償することを、前記共用フィルタの代わりに各ＲＥの前記チャネル情報を用いて計算した時の結果と前記補償された１次信号との誤差が閾値未満になるまで、反復して行うことによって、２次信号を生成することと、
前記基準ＲＥの前記１次信号と、前記複数のＲＥのうち前記基準ＲＥ以外のＲＥの前記２次信号とを用いることによって、送信信号をデコードすることと
を含む、方法。
【請求項２】
前記共用フィルタは、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ）フィルタ、ＺＦ（Ｚｅｒｏ  ｆｏｒｃｉｎｇ）フィルタ、ＩＲＣ（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ  Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）フィルタ、又はＢＬＡＳＴ（Ｂｅｌｌ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ  Ｌａｙｅｒｅｄ  Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ）フィルタを用いて生成される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数のＲＥのうち前記基準ＲＥ以外のＲＥの前記１次信号に対する前記補償の反復の最大回数は、前記基準ＲＥと前記基準ＲＥ以外のＲＥとの相関関係又はユーザ入力に基づいて決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記複数のＲＥのうち前記基準ＲＥ以外のＲＥの前記１次信号に対する前記補償の反復の回数は、前記基準ＲＥ以外のＲＥのそれぞれに対して異なるように設定され、
前記反復の回数は、前記基準ＲＥと前記基準ＲＥ以外のＲＥとの前記相関関係に反比例する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記共用フィルタは、前記基準ＲＥ以外のＲＥの前記チャネル情報にさらに基づいて生成される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
複数のアンテナを含むＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）受信機であって、前記ＭＩＭＯ受信機は、前記複数のアンテナを介して受信される受信信号を処理するように構成されており、前記ＭＩＭＯ受信機は、
送信部と、
受信部と、
前記送信部及び前記受信部に接続されたプロセッサと
を備え、前記プロセッサは、前記受信信号を処理するように構成されており、
前記プロセッサは、
複数のＲＥ（ｒｅｓｏｕｒｃｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ）を含むＲＥグループから基準ＲＥを選択することと、
前記基準ＲＥのチャネル情報に基づいて、前記ＲＥグループの前記複数のＲＥ間で共有される共用フィルタを生成することと、
前記複数のＲＥの受信信号に前記共用フィルタを適用することによって、前記複数のＲＥのチャネル影響が除去された１次信号を検出することと、
前記複数のＲＥのうち前記基準ＲＥ以外のＲＥの１次信号を各ＲＥのチャネル情報を用いて補償することを、前記共用フィルタの代わりに各ＲＥの前記チャネル情報を用いて計算した時の結果と前記補償された１次信号との誤差が閾値未満になるまで、反復して行うことによって、２次信号を生成することと、
前記基準ＲＥの前記１次信号と、前記複数のＲＥのうち前記基準ＲＥ以外のＲＥの前記２次信号とを用いることによって、送信信号をデコードすることと
を実行する、ＭＩＭＯ受信機。
【請求項７】
前記共用フィルタは、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ）フィルタ、ＺＦ（Ｚｅｒｏ  ｆｏｒｃｉｎｇ）フィルタ、ＩＲＣ（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ  Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）フィルタ、又はＢＬＡＳＴ（Ｂｅｌｌ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ  Ｌａｙｅｒｅｄ  Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ）フィルタを用いて生成される、請求項６に記載のＭＩＭＯ受信機。
【請求項８】
前記複数のＲＥのうち前記基準ＲＥ以外のＲＥの前記１次信号に対する前記補償の反復の最大回数は、前記基準ＲＥと前記基準ＲＥ以外のＲＥとの相関関係又はユーザ入力に基づいて決定される、請求項６に記載のＭＩＭＯ受信機。
【請求項９】
前記複数のＲＥのうち前記基準ＲＥ以外のＲＥの前記１次信号に対する前記補償の反復の回数は、前記基準ＲＥ以外のＲＥのそれぞれに対して異なるように設定され、
前記反復の回数は、前記基準ＲＥと前記基準ＲＥ以外のＲＥとの前記相関関係に反比例する、請求項８に記載のＭＩＭＯ受信機。
【請求項１０】
前記共用フィルタは、前記基準ＲＥ以外のＲＥの前記チャネル情報にさらに基づいて生成される、請求項６に記載のＭＩＭＯ受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マッシブ（ｍａｓｓｉｖｅ）ＭＩＭＯ環境で送信機と受信機の性能劣化を最小化する一方で、具現複雑度及びメモリ要求量を減らす方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多重アンテナ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ：ＭＩＭＯ）システムは、多重送信アンテナと多重受信アンテナを利用する無線通信システムを意味する。ＭＩＭＯシステムでは、ダイバーシチ技法を用いて、無線チャネルで発生するフェーディング影響を最小化したり、空間マルチプレクシング（ｓｐａｔｉａｌ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を用いて複数のストリームを同時に送信して収率（ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）を向上させることができる。送信アンテナの数が
【０００３】
【化１】
0006509242.tif 000002
【０００４】
であり、受信アンテナの数が
【０００５】
【化２】
0006509242.tif 000003
【０００６】
であれば、空間マルチプレクシング（ＳＭ）技法の場合、伝送可能な最大のストリームの数は
【０００７】
【化３】
0006509242.tif 000004
【０００８】
となる。特に、高ＳＮＲ（ｈｉｇｈ  ＳＮＲ）では通信容量（ｃａｐａｃｉｔｙ）の勾配が
【０００９】
【化４】
0006509242.tif 000005
【００１０】
と表されることが既に知られている。通信容量は、与えられたチャネルで理論的に伝送可能な最大収率を意味するので、送受信アンテナの数が同時に増加する場合、通信容量も増加する。
【００１１】
非常に多い送受信アンテナを有するマッシブ（ｍａｓｓｉｖｅ）ＭＩＭＯシステムは、５Ｇを構成する技術の一つとして注目を受けている。多数の論文と実験において、マッシブＭＩＭＯシステムは、複数のアンテナを有する１つの基地局（分散アンテナシステム（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  ａｎｔｅｎｎａ  ｓｙｓｔｅｍ）を含む。）と１つのアンテナを有する複数の端末を仮定する。この場合、端末は、１つのアンテナを有するが、複数の端末が１つの基地局から同時にサービス受けることから、基地局と全端末とのチャネルをＭＩＭＯとして理解してもよい。全端末の数をＫと定義すれば、前述した高ＳＮＲ環境で通信容量の勾配は
【００１２】
【化５】
0006509242.tif 000006
【００１３】
と表現される。
【００１４】
一方、理論的に無限大の送信アンテナを有する基地局が複数の端末にデータを同時に送信するとき、基地局の最適（ｏｐｔｉｍａｌ）送信アルゴリズムはＭＲＴ（ｍａｘｉｍａｌ  ｒａｔｉｏ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）アルゴリズムである。一方、複数の端末が基地局に送信したデータを１つの基地局が受信するとき、基地局の最適受信アルゴリズムはＭＲＣ（ｍａｘｉｍａｌ  ｒａｔｉｏ  ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）アルゴリズムである。ＭＲＴとＭＲＣが干渉を考慮しないため、有限のアンテナ数を有する場合に性能の劣化を示すといっても、アンテナの数が無限大である場合にはそのような干渉が消えるため、ＭＲＴとＭＲＣは最適なソリューションになり得る。
【００１５】
基地局はアンテナビームフォーミングを用いてビームを細く（ｓｈａｒｐ）させることができ、特定の端末にエネルギーを集中させることができる。これは、少ない電力で同量の情報を伝達できる一方で、周辺における他の端末には干渉をほとんど与えないため、干渉によるシステムの性能劣化を最小化する方案であるといえる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、上記のような一般的な技術の問題点を解決するために案出されたものであり、本発明の目的は、マッシブＭＩＭＯ環境で受信機の性能を維持しながらも、受信信号検出の複雑度を最小化することにある。
【００１７】
本発明の他の目的は、マッシブＭＩＭＯ環境で送信機の伝送性能を維持しながらも、プリコーダ生成の複雑度を最小化することにある。
【００１８】
本発明の他の目的は、通信環境によって送信機及び受信機の目標性能を調節することによって、受信信号検出の複雑度及び送信プリコーダ生成の複雑度を能動的に調節することにある。
【００１９】
本発明の他の目的は、受信機がＲＥ間の相関関係に関する情報をあらかじめ知ることのできない場合にも信号検出の複雑度を最小化することにある。
【００２０】
本発明で遂げようとする技術的目的は以上で言及した事項に制限されず、言及していない他の技術的課題は、以下に説明する本発明の実施例から、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者にとって考慮可能である。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記技術的課題を解決するための受信信号処理方法は、複数のリソースエレメント（ＲＥ）を含むＲＥグループ内で基準ＲＥを選択するステップと、基準ＲＥのチャネル情報に基づいて、ＲＥグループ内の複数のＲＥが共有する共用フィルタを生成するステップと、複数のＲＥのそれぞれに対する受信信号に共用フィルタを適用することによって、複数のＲＥのそれぞれに対してチャネルの影響が除去された１次信号を検出するステップと、複数のＲＥのうち基準ＲＥ以外のＲＥの１次信号を各ＲＥのチャネル情報を用いて補償することによって２次信号を生成するステップと、を有する。
【００２２】
受信信号処理方法は、基準ＲＥに対する１次信号及び複数のＲＥのうち基準ＲＥ以外のＲＥに対する２次信号をデコードするステップをさらに有することができる。
【００２３】
共用フィルタは、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ）フィルタ、ＺＦ（Ｚｅｒｏ  ｆｏｒｃｉｎｇ）フィルタ、ＩＲＣ（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ  Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）フィルタ、又はＢＬＡＳＴフィルタを用いて生成されてもよい。
【００２４】
２次信号は、各ＲＥのチャネル情報と、ＣＧ（ｃｏｎｊｕｇａｔｅ  ｇｒａｄｉｅｎｔ）、ニュートン法（Ｎｅｗｔｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ）又は最急降下法（ｓｔｅｅｐｅｓｔ  ｄｅｓｃｅｎｔ  ｍｅｔｈｏｄ）のアルゴリズムを用いて１次信号を補償することによって生成されてもよい。
【００２５】
２次信号は、共用フィルタの代わりに各ＲＥのチャネル情報を用いて計算した時の結果と補償された１次信号との誤差が閾値未満になるまで補償過程を反復して行うことによって生成され、補償過程を反復して行う最大回数は、ＭＩＭＯチャネル環境又はユーザ入力によって決定されてもよい。
【００２６】
補償過程が反復して行われる回数は、基準ＲＥ以外のＲＥのそれぞれに対して異なるように設定され、反復して行われる回数は、基準ＲＥ以外のＲＥの基準ＲＥとの相関関係に反比例してもよい。
【００２７】
共用フィルタを生成するステップは、基準ＲＥのチャネル情報とＲＥグループ内の他のＲＥのチャネル情報を共に考慮して共用フィルタを生成し、２次信号を生成するステップは、基準ＲＥ以外のＲＥの１次信号及び基準ＲＥの１次信号をそれぞれ固有のチャネルに基づいて補償して２次信号を生成することができる。
【００２８】
上記技術的課題を解決するためのＭＩＭＯ受信機は、送信部と、受信部と、送信部及び受信部に接続して受信信号を処理するプロセッサとを備え、プロセッサは、複数のリソースエレメント（ｒｅｓｏｕｒｃｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ：ＲＥ）を含むＲＥグループ内で基準ＲＥを選択し、基準ＲＥのチャネル情報に基づいて、ＲＥグループ内の複数のＲＥが共有する共用フィルタを生成し、複数のＲＥのそれぞれに対する受信信号に共用フィルタを適用することによって、複数のＲＥのそれぞれに対してチャネルの影響が除去された１次信号を検出し、複数のＲＥのうち基準ＲＥ以外のＲＥの１次信号を各ＲＥのチャネル情報を用いて補償することによって２次信号を生成する。
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
複数のアンテナを含むＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）受信機が受信信号を処理する方法であって、
複数のリソースエレメント（ｒｅｓｏｕｒｃｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ：ＲＥ）を含むＲＥグループ内で基準ＲＥを選択するステップと、
前記基準ＲＥのチャネル情報に基づいて、前記ＲＥグループ内の前記複数のＲＥが共有する共用フィルタを生成するステップと、
前記複数のＲＥのそれぞれに対する受信信号に前記共用フィルタを適用することによって、前記複数のＲＥのそれぞれに対してチャネルの影響が除去された１次信号を検出するステップと、
前記複数のＲＥのうち前記基準ＲＥ以外のＲＥの１次信号を各ＲＥのチャネル情報を用いて補償することによって、２次信号を生成するステップと、
を有する、受信信号処理方法。
（項目２）
前記基準ＲＥに対する１次信号及び前記複数のＲＥのうち前記基準ＲＥ以外のＲＥに対する２次信号をデコードするステップをさらに有する、項目１に記載の受信信号処理方法。
（項目３）
前記共用フィルタは、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ）フィルタ、ＺＦ（Ｚｅｒｏ  ｆｏｒｃｉｎｇ）フィルタ、ＩＲＣ（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ  Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）フィルタ、又はＢＬＡＳＴフィルタを用いて生成される、項目１に記載の受信信号処理方法。
（項目４）
前記２次信号は、前記各ＲＥのチャネル情報と、ＣＧ（ｃｏｎｊｕｇａｔｅ  ｇｒａｄｉｅｎｔ）、ニュートン法（Ｎｅｗｔｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ）又は最急降下法（ｓｔｅｅｐｅｓｔ  ｄｅｓｃｅｎｔ  ｍｅｔｈｏｄ）のアルゴリズムを用いて前記１次信号を補償することによって生成される、項目１に記載の受信信号処理方法。
（項目５）
前記２次信号は、前記共用フィルタの代わりに前記各ＲＥのチャネル情報を用いて計算した時の結果と前記補償された１次信号との誤差が閾値未満になるまで前記補償過程を反復して行うことによって生成され、
前記補償過程を反復して行う最大回数は、ＭＩＭＯチャネル環境又はユーザ入力によって決定される、項目４に記載の受信信号処理方法。
（項目６）
前記補償過程が反復して行われる回数は、前記基準ＲＥ以外のＲＥのそれぞれに対して異なるように設定され、
前記反復して行われる回数は、前記基準ＲＥ以外のＲＥの前記基準ＲＥとの相関関係に反比例する、項目５に記載の受信信号処理方法。
（項目７）
前記共用フィルタを生成するステップは、前記基準ＲＥのチャネル情報及び前記ＲＥグループ内の他のＲＥのチャネル情報を共に考慮して前記共用フィルタを生成し、
前記２次信号を生成するステップは、前記基準ＲＥ以外のＲＥの１次信号及び前記基準ＲＥの１次信号をそれぞれ固有のチャネルに基づいて補償して前記２次信号を生成する、項目１に記載の受信信号処理方法。
（項目８）
複数のアンテナを有し、前記複数のアンテナから受信される受信信号を処理するＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）受信機であって、
送信部と、
受信部と、
前記送信部及び前記受信部に接続して受信信号を処理するプロセッサと、
を備え、
前記プロセッサは、
複数のリソースエレメント（ｒｅｓｏｕｒｃｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ：ＲＥ）を含むＲＥグループ内で基準ＲＥを選択し、
前記基準ＲＥのチャネル情報に基づいて、前記ＲＥグループ内の前記複数のＲＥが共有する共用フィルタを生成し、
前記複数のＲＥのそれぞれに対する受信信号に前記共用フィルタを適用することによって、前記複数のＲＥのそれぞれに対してチャネルの影響が除去された１次信号を検出し、
前記複数のＲＥのうち前記基準ＲＥ以外のＲＥの１次信号を各ＲＥのチャネル情報を用いて補償することによって、２次信号を生成する、受信機。
（項目９）
前記プロセッサは、前記基準ＲＥに対する１次信号及び前記複数のＲＥのうち前記基準ＲＥ以外のＲＥに対する２次信号をデコードする、項目８に記載の受信機。
（項目１０）
前記共用フィルタは、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ）フィルタ、ＺＦ（Ｚｅｒｏ  ｆｏｒｃｉｎｇ）フィルタ、ＩＲＣ（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ  Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）フィルタ、又はＢＬＡＳＴフィルタを用いて生成される、項目８に記載の受信機。
（項目１１）
前記２次信号は、前記各ＲＥのチャネル情報と、ＣＧ（ｃｏｎｊｕｇａｔｅ  ｇｒａｄｉｅｎｔ）、ニュートン法（Ｎｅｗｔｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ）又は最急降下法（ｓｔｅｅｐｅｓｔ  ｄｅｓｃｅｎｔ  ｍｅｔｈｏｄ）のアルゴリズムを用いて前記１次信号を補償することによって生成される、項目８に記載の受信機。
（項目１２）
前記２次信号は、前記共用フィルタの代わりに前記各ＲＥのチャネル情報を用いて計算した時の結果と前記補償された１次信号との誤差が閾値未満になるまで前記補償過程を反復して行うことによって生成され、
前記補償過程を反復して行う最大回数は、ＭＩＭＯチャネル環境又はユーザ入力によって決定される、項目１１に記載の受信機。
（項目１３）
前記補償過程が反復して行われる回数は、前記基準ＲＥ以外のＲＥのそれぞれに対して異なるように設定され、
前記反復して行われる回数は、前記基準ＲＥ以外のＲＥの前記基準ＲＥとの相関関係に反比例する、項目１２に記載の受信機。
（項目１４）
前記プロセッサは、
前記基準ＲＥのチャネル情報及び前記ＲＥグループ内の他のＲＥのチャネル情報を共に考慮して前記共用フィルタを生成し、
前記基準ＲＥ以外のＲＥの１次信号及び前記基準ＲＥの１次信号をそれぞれ固有のチャネルに基づいて補償して前記２次信号を生成する、項目８に記載の受信機。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の実施例によれば、次のような効果を期待することができる。
【００３０】
第一に、ＲＥ間の相関関係が大きいほど受信機の信号検出の複雑度が減少し、相関関係が小さい場合にも性能の劣化無しで複雑度を減らすことができる。
【００３１】
第二に、ＲＥ間の相関関係によって伝送プリコーダを生成するための複雑度が減少するため、性能劣化無しで送信信号生成の複雑度を減らすことができる。
【００３２】
第三に、受信信号検出及び伝送プリコーダ生成過程の複雑度を必要によって調節できるため、通信環境による適応的な性能調節が可能になる。
【００３３】
第四に、受信機が適応的にＲＥグループを設定できるため、ＲＥ間の相関関係を測定するための追加的な複雑度の増加無しにも性能劣化が発生しない。
【００３４】
本発明の実施例から得られる効果は、以上で言及した効果に制限されず、言及していない他の効果は、以下の本発明の実施例に関する記載から、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者に明確に導出され理解されるであろう。すなわち、本発明を実施することに伴う意図しない効果も、本発明の実施例から、当該技術の分野における通常の知識を有する者にとっては導出可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
以下に添付する図面は、本発明に関する理解を助けるためのものであり、詳細な説明と共に本発明に関する実施例を提供する。ただし、本発明の技術的特徴が特定の図面に限定されるものではなく、各図に開示する特徴を組み合わせて新しい実施例としてもよい。各図における参照番号（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｎｕｍｅｒａｌｓ）は、構造的構成要素（ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  ｅｌｅｍｅｎｔｓ）を意味する。
【図１】本発明と関連して、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）環境で受信ストリーム数による計算複雑度を示す図である。
【図２】本発明と関連して、ＭＩＭＯ環境で受信ストリーム数によるメモリ要求量を示す図である。
【図３】本発明と関連して、ＭＩＭＯ環境で同一セル内の端末間の干渉を示す図である。
【図４】本発明と関連して、ＭＩＭＯ環境で隣接セル間の干渉を示す図である。
【図５】本発明と関連して、端末に割り当てられるリソースブロック（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｂｌｏｃｋ：ＲＢ）の構造を示す図である。
【図６】本発明と関連して、複数のリソースエレメント（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔ：ＲＥ）が形成するＲＥグループを示す図である。
【図７】本発明と関連して、従来のＭＩＭＯ受信機の動作手続を示す図である。
【図８】本発明の一実施例に係るＭＩＭＯ受信機の動作手続を示す図である。
【図９】本発明と関連して、ＲＥグループ内でＲＥごとに補償過程の反復回数を異ならせる実施例を説明する図である。
【図１０】本発明の他の実施例に係るＭＩＭＯ受信機の動作手続を示す図である。
【図１１】従来技術と本発明の実施例間の計算複雑度を比較するグラフである。
【図１２】本発明の他の実施例に係るＭＩＭＯ受信機の動作手続を示す図である。
【図１３】本発明の一実施例によってＲＥグループが形成される過程を説明する図である。
【図１４】本発明の他の実施例に係るＭＩＭＯ受信機の動作手続を示す図である。
【図１５】本発明の一実施例によってＲＥグループが形成される過程を説明する図である。
【図１６】本発明の他の実施例に係るＭＩＭＯ受信機の動作手続を示す図である。
【図１７】従来技術と本発明の実施例間の計算複雑度を比較するグラフである。
【図１８】本発明と関連して、複数のリソースエレメントが形成するＲＥグループを示す図である。
【図１９】本発明と関連して、従来のＭＩＭＯプリコーダ動作手続を示す図である。
【図２０】本発明の一実施例に係るＭＩＭＯプリコーダ動作手続を示す図である。
【図２１】本発明の他の実施例に係るＭＩＭＯプリコーダ動作手続を示す図である。
【図２２】従来技術と本発明の実施例間の計算複雑度を比較するグラフである。
【図２３】本発明の一実施例に係る端末及び基地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】
【００３６】
本発明で使われる用語は、本発明における機能を考慮するとともに、可能な限り現在広く使われる一般的な用語を選択したが、これは、当該分野に従事する技術者の意図、判例、又は新しい技術の出現などによって変更されてもよい。また、特定の場合には、出願人が任意に選定した用語もあり、この場合、該当する発明の説明の部分において詳しくその意味を記載するものとする。したがって、本発明で使われる用語は、単純な用語の名称ではなく、その用語が有する意味と本発明の全般にわたる内容に基づいて定義されなければならない。
【００３７】
以下の実施例は、本発明の構成要素と特徴を所定の形態に結合したものである。各構成要素又は特徴は、別の明示的な言及がない限り、選択的なものとして考慮することができる。各構成要素又は特徴は、他の構成要素や特徴と結合しない形態で実施することもでき、一部の構成要素及び／又は特徴を結合して本発明の実施例を構成することもできる。本発明の実施例で説明する動作の順序は変更されてもよい。ある実施例の一部の構成や特徴は、他の実施例に含まれてもよく、他の実施例の対応する構成又は特徴に取って代わってもよい。
【００３８】
図面に関する説明において、本発明の要旨を曖昧にさせ得る手順又は段階などは記述を省略し、当業者のレベルで理解可能な程度の手順又は段階も記述しないものとする。
【００３９】
明細書の全体を通じて、ある部分がある構成要素を“含む（又は、備える）”としたとき、これは、特別に反対する記載がない限り、他の構成要素を除外するという意味ではなく、他の構成要素をさらに含み得るということを意味する。また、明細書に記載された“…部”，“…  器”，“モジュール”などの用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を意味し、これは、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェア及びソフトウェアの結合によって具現することができる。また、“一つ（ａ又はａｎ）”、“一（ｏｎｅ）”，“前記（ｔｈｅ）”及び類似の関連語は、本明細書及び以下の請求項において、本明細書に特別に指示されたり又は文脈によって明らかに反駁されない限り、単数及び複数の両意味で使われるものとする。
【００４０】
本明細書で、本発明の実施例は、基地局と移動局との間におけるデータ送受信関係を中心に説明されている。ここで、基地局は、移動局と直接的に通信を行うネットワークの終端ノード（ｔｅｒｍｉｎａｌ  ｎｏｄｅ）としての意味がある。本文書で基地局によって行われると説明された特定動作は、場合によっては、基地局の上位ノード（ｕｐｐｅｒ  ｎｏｄｅ）によって行われてもよい。
【００４１】
すなわち、基地局を含む複数のネットワークノード（ｎｅｔｗｏｒｋ  ｎｏｄｅｓ）で構成されるネットワークにおいて移動局との通信のために行われる様々な動作は、基地局又は基地局以外のネットワークノードによって行われる。ここで、‘基地局’は、固定局（ｆｉｘｅｄ  ｓｔａｔｉｏｎ）、Ｎｏｄｅ  Ｂ、ｅＮｏｄｅ  Ｂ（ｅＮＢ）、発展した基地局（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｂａｓｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ、ＡＢＳ）、又はアクセスポイント（ａｃｃｅｓｓ  ｐｏｉｎｔ）などの用語に言い換えてもよい。
【００４２】
また、‘移動局（Ｍｏｂｉｌｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ、ＭＳ）’は、ＵＥ（Ｕｓｅｒ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）、ＳＳ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｓｔａｔｉｏｎ）、ＭＳＳ（Ｍｏｂｉｌｅ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｓｔａｔｉｏｎ）、移動端末（Ｍｏｂｉｌｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ）、発展した移動端末（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ、ＡＭＳ）、又は端末（Ｔｅｒｍｉｎａｌ）などの用語に言い換えてもよい。
【００４３】
また、送信端は、データサービス又は音声サービスを提供する固定及び／又は移動ノードを意味し、受信端は、データサービス又は音声サービスを受信する固定及び／又は移動ノードを意味する。このため、上りリンクでは移動局を送信端とし、基地局を受信端とすることができる。同様に、下りリンクでは移動局を受信端とし、基地局を送信端とすることができる。
【００４４】
また、デバイスが‘セル’と通信を行うという記載は、デバイスが該当のセルの基地局と信号を送受信することを意味することができる。すなわち、デバイスが信号を送受信する実質的な対象は特定の基地局であるが、記載の便宜上、特定の基地局によって形成されるセルと信号を送／受信すると記載してもよい。同様に、‘マクロセル’及び／又は‘スモールセル’という記載は、それぞれ、特定のカバレッジ（ｃｏｖｅｒａｇｅ）を意味してもよく、‘マクロセルを支援するマクロ基地局’及び／又は‘スモールセルを支援するスモールセル基地局’を意味してもよい。
【００４５】
本発明の実施例は、無線接続システムであるＩＥＥＥ  ８０２．ｘｘシステム、３ＧＰＰシステム、３ＧＰＰ  ＬＴＥシステム、及び３ＧＰＰ２システムのうち少なくとも一つに開示された標準文書によって裏付けることができる。すなわち、本発明の実施例において説明していない自明な段階又は部分は、上記の文書を参照して説明することができる。
【００４６】
また、本文書で開示している全ての用語は、上記の標準文書によって説明することができる。特に、本発明の実施例は、ＩＥＥＥ  ８０２．１６システムの標準文書であるＰ８０２．１６ｅ−２００４、Ｐ８０２．１６ｅ−２００５、Ｐ８０２．１６．１、Ｐ８０２．１６ｐ及びＰ８０２．１６．１ｂ標準文書のうち一つ以上によって裏付けることができる。
【００４７】
また、本発明の実施例で使われる特定の用語は、本発明の理解を助けるために提供されるものであり、このような特定の用語の使用は、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲で他の形態に変更されてもよい。
【００４８】
（１．  マッシブＭＩＭＯ受信機）
（１．１  ＭＩＭＯ受信機一般）
マッシブＭＩＭＯシステムの構築において、マッシブＭＩＭＯ受信アルゴリズムの開発は必須である。既存のＭＩＭＯシステムに比べて、マッシブＭＩＭＯシステムでの受信機は次の２つの側面で向上が必要である。
【００４９】
第一に、マッシブＭＩＭＯ環境では、受信機が同時に受信すべきデータストリームの数が増加する。同時に処理すべきデータストリームの数の増加は、受信機における計算複雑度及びメモリ要求量の増加を招き、結局としてシステム具現コスト及びプロセシング時間の増加につながり、受信システムに大きな負担を与える。既存のＭＩＭＯ受信アルゴリズムの受信ストリームの数による計算複雑度及びメモリ要求量は、図１及び図２に示すように幾何級数的な増加属性を示す。
【００５０】
第二に、マッシブＭＩＭＯ環境では、干渉源の数が増加することにより、向上した干渉除去性能を有する受信アルゴリズムが要求される。マッシブＭＩＭＯシステムにおいて基地局が数十〜数百名のユーザに同時にデータを送信すると、各ユーザは、自身に送信されるデータ信号以外にも、数十個以上の多重ユーザ干渉信号を受信するようになる。したがって、それらを効率的に除去するためのマッシブＭＩＭＯ受信アルゴリズムが必要である。また、密集したスモールセル環境まで考慮すると、周辺セル及び周辺セルのユーザから受信される干渉の効率的な除去も要求される。
【００５１】
このような技術的課題を解決するために、下記のような技術的問題（ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  ｉｓｓｕｅｓ）を考慮する必要がある。
【００５２】
まず、マッシブＭＩＭＯ環境における計算複雑度及びメモリ要求量の増加について説明する。送信機のアンテナの数が受信機のアンテナの数よりも常に多い場合、送信機から送信可能なストリームの数は受信機のアンテナの数に比例して増加する。このとき、受信機は、受信信号からそれぞれのストリームを検出するために受信フィルタを用いる。ＬＴＥシステムの場合、フィルタは毎サブフレームごとに再計算される必要がある。
【００５３】
このような計算過程による負荷を計算複雑度及びメモリ要求量として定量化させることができる。複雑度及びメモリ要求量は、受信ストリームの数の２乗或いは３乗に比例する。したがって、受信ストリームの数
【００５４】
【化６】
0006509242.tif 000007
【００５５】
が大きい場合、計算複雑度及び要求メモリは急増する。これは図１に示されている。なお、ハードウェアの性能（ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）はワーストケース（ｗｏｒｓｔ  ｃａｓｅ）によって決定されるため、ハードウェア具現コストも、ストリームの数の増加によって大きく増加する。
【００５６】
以下では、従来のＭＩＭＯ受信機の受信アルゴリズム及び／又はフィルタによる計算複雑度及びメモリ要求量について説明する。
【００５７】
ＭＲＣ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｒａｔｉｏ  Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）アルゴリズムは、最小の計算複雑度
【００５８】
【化７】
0006509242.tif 000008
【００５９】
及びメモリを要求する。しかし、ＭＲＣアルゴリズムはストリーム間の干渉を考慮しないため、低い性能（すなわち、低い受信ＳＩＮＲ）を提供する。
【００６０】
ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ）フィルタは、線形（ｌｉｎｅａｒ）検出方法のうち、最良の性能（すなわち、高い受信ＳＩＮＲ）を提供する。しかし、複雑度は
【００６１】
【化８】
0006509242.tif 000009
【００６２】
で表され、逆行列演算のための追加的な
【００６３】
【化９】
0006509242.tif 000010
【００６４】
分だけのメモリを要求する。前述した図１及び図２は、ＭＭＳＥフィルタの受信ストリームの数による複雑度及びメモリ要求量を示す。
【００６５】
ＭＭＳＥフィルタを用いた受信のためにはチャネル行列に対する逆行列演算が必要である。この逆行列の大きさは受信ストリームの数によって決定されるが、例えば、ハイパフォーマンスＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）が１５×１５逆行列を求めるためにかかる時間は約
【００６６】
【化１０】
0006509242.tif 000011
【００６７】
である。このような時間遅延は、ＬＴＥチャネルモデルで仮定したコヒーレンスタイム（ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｔｉｍｅ）
【００６８】
【化１１】
0006509242.tif 000012
【００６９】
の約３０％に該当する。
【００７０】
また、ＭＭＳＥ受信のための逆行列演算のためには、新しいメモリに全てのチャネル情報を移す過程が必要であり、これは相当な遅延を誘発する。また、プロセッサが逆行列演算のためにメモリに接近するが、これは更なる遅延を誘発する。このような遅延は、全システムの処理時間を大きく増加させる。
【００７１】
最後に、ＩＣ（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ）フィルタは非線形（ｎｏｎ−ｌｉｎｅａｒ）検出方法であり、ＩＣの一例であるＤ−ＢＬＡＳＴ受信機の場合、最大通信容量に該当する性能を得ることができる。これよりも具現複雑度が低いＶ−ＢＬＡＳＴ受信機の場合、ＭＭＳＥとＳＩＣとが結合された形態で構成されている。特に、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ環境においてＶ−ＢＬＡＳＴ受信機はチャネルのセレクティビティ（ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ）が高いほど、最大通信容量に近接した性能を示す。しかし、Ｖ−ＢＬＡＳＴも、ＭＭＳＥフィルタに基づくものであるため、ＭＭＳＥよりも高い複雑度及びメモリを要求する。
【００７２】
また、ＩＣ技法は、以前に検出されたシンボルとレイヤを受信信号から除去することによって干渉を制御する。したがって、以前に検出された値が誤りを有する場合、後に検出性能が大きく低下する誤り伝搬現象が発生する。このような問題点を補完した様々なＩＣアルゴリズムが提案されたが、既存に比べて複雑度が非常に増加するという問題点がある。
【００７３】
図３は、本発明と関連して、ＭＩＭＯ環境で同一セル内の端末間の干渉を示す図である。図４は、本発明と関連して、ＭＩＭＯ環境で隣接セル間の干渉を示す図である。前述した計算複雑度及びメモリ要求量の増加に加えて、マッシブＭＩＭＯ環境で発生する干渉について、図３及び図４を用いて説明する。
【００７４】
基地局のアンテナが多い場合、１つの基地局は、図３に示すように、複数の端末を同時に支援することができる。この場合、基地局が端末Ａに送信した信号は端末Ｂに干渉として作用し、同様に、端末Ｂに送信した信号は端末Ａに干渉として作用する。上記干渉は、選好信号（ｄｅｓｉｒｅｄ  ｓｉｇｎａｌ）の基地局と同じ基地局から送信されたため、同じパスロス（ｐａｔｈ  ｌｏｓｓ）を経ることになる。したがって、干渉信号の電力は選好信号の電力と類似に受信され、受信ＳＩＮＲが急に減少する。このような問題点を解決するために、基地局は干渉を最小化するためにＭＵ−ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ  Ｕｓｅｒ−ＭＩＭＯ）プリコーディングを行うことができるが、この場合にも、チャネル情報の誤り、チャネルエージング（ａｇｉｎｇ）現象、及びコードブックサイズの制限などによって、多重ユーザ干渉を完壁に除去することは困難である。
【００７５】
また、多重セル環境を考慮すれば、様々なセル間干渉が存在する。代表的に、図４のような環境で、端末Ａは基地局Ｂから、端末Ｂは基地局Ａから干渉の影響を受ける。特に、端末が隣接セルとの境界に近接する場合、端末が隣接基地局から受ける干渉は一層大きくなる。そのうえ、スモールセル（例えば、マイクロセル、ピコセル、フェムトセルなど）のようにセル間の間隔が狭い場合、端末が隣接基地局から強い干渉を受ける確率は一層高くなる。
【００７６】
マッシブＭＩＭＯが導入された密集した多重セル環境を考慮するとき、ＭＩＭＯ受信機の干渉除去能力の向上は必須である。特に、強い干渉が存在する場合、ＩＣ（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ）系列の干渉除去受信アルゴリズムが必要であるが、既存のＩＣ受信機は、干渉源の数よりも多い受信アンテナの数が必要である。例えば、受信機で１０個の干渉源を除去するためには１１個の受信アンテナが必要である。十分な数のアンテナを装着し難い小型端末の場合、このような限界を克服するための技術の導入が必要である。例えば、多重ユーザ及び多重セル干渉に対して向上したＩＳ（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ）技術が適用されたり、送信機で干渉整列（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）技術を用いて干渉を特定の信号空間に整列させた後、ＩＣ系列の受信機を適用して、限られた数の受信アンテナで多数の干渉源からの干渉を除去することができる。
【００７７】
次に、以下では、上述した問題点と関連して従来のＭＩＭＯ受信機の動作アルゴリズムを説明する。図５は、本発明と関連して、端末に割り当てられるリソースブロック（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｂｌｏｃｋ：ＲＢ）の構造を示す図である。図６は、本発明と関連して、複数のリソースエレメント（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔ：ＲＥ）が形成するＲＥグループを示す図である。図７は、本発明と関連して、従来のＭＩＭＯ受信機の動作手続を示す図である。
【００７８】
図５は、特定端末に割り当てられた１つのＲＢを示し、縦軸／横軸はそれぞれ周波数軸／時間軸を表す。１個のＲＢは
【００７９】
【化１２】
0006509242.tif 000013
【００８０】
のＲＥで構成されており、各ＲＥで受信信号は次式１のように表現される。
【００８１】
【数１】
0006509242.tif 000014
【００８２】
式１で、
【００８３】
【化１３】
0006509242.tif 000015
【００８４】
は、ＲＥのインデックスを表現し、
【００８５】
【化１４】
0006509242.tif 000016
【００８６】
は、受信機でＤＭＲＳ（Ｄｅ−Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｉｇｎａｌ）を用いて推定したチャネルを意味し、
【００８７】
【化１５】
0006509242.tif 000017
【００８８】
は伝送信号、
【００８９】
【化１６】
0006509242.tif 000018
【００９０】
は干渉を表す。
【００９１】
【化１７】
0006509242.tif 000019
【００９２】
は、白色雑音（ｗｈｉｔｅ  ｎｏｉｓｅ）を表し、
【００９３】
【化１８】
0006509242.tif 000020
【００９４】
の共分散（ｃｏｖａｒｉａｎｃｅ）行列は、
【００９５】
【化１９】
0006509242.tif 000021
【００９６】
である。
【００９７】
一方、前述したように、受信機は、受信信号からチャネルの影響を除去するためにＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ）フィルタを用いることができる。ＭＭＳＥフィルタを用いて受信信号から検出した伝送信号は、次の式２のように表現される。
【００９８】
【数２】
0006509242.tif 000022
【００９９】
式２で、
【０１００】
【化２０】
0006509242.tif 000023
【０１０１】
は、ＭＭＳＥフィルタを表し、
【０１０２】
【化２１】
0006509242.tif 000024
【０１０３】
は、ＭＭＳＥフィルタによって推定された伝送信号である。共分散行列
【０１０４】
【化２２】
0006509242.tif 000025
【０１０５】
と定義される。このとき、ＭＭＳＥフィルタを用いて伝送信号を推定するために必要な複素数の乗算の計算複雑度は、概略的に式３のように表現することができる。
【０１０６】
【数３】
0006509242.tif 000026
【０１０７】
マッシブＭＩＭＯの場合、受信アンテナ
【０１０８】
【化２３】
0006509242.tif 000027
【０１０９】
が多く、この場合、最大受信アンテナ数だけのストリーム
【０１１０】
【化２４】
0006509242.tif 000028
【０１１１】
を受信することができる。この場合、受信機の通信容量を最大
【０１１２】
【化２５】
0006509242.tif 000029
【０１１３】
倍だけ向上させることができるが、複雑度は、ストリーム数の３乗
【０１１４】
【化２６】
0006509242.tif 000030
【０１１５】
に比例して急に増加する。したがって、受信ストリームの数が多い場合に、性能低下を最小化しながらも、低い複雑度で処理できる受信機が必要である。
【０１１６】
一方、図６は、図５のＲＢの一部を示すものであり、複数のＲＥで構成されるＲＥグループを示す。このとき、各ＲＥのチャネルは互いに相関関係を有することができる。特に、ドップラー効果が小さい場合（受信機が低速で移動したり固定されている場合）、同じ横軸に位置しているＲＥの相関関係が大きい。一方、チャネルの電力遅延分散（ｐｏｗｅｒ  ｄｅｌａｙ  ｓｐｒｅａｄ）が少ない場合、同じ縦軸に位置しているＲＥの相関関係が大きい。仮に、ドップラー効果が小さいと共に、チャネルの電力遅延分散が小さい場合、図６に示す全ＲＥの相関関係が大きくなる。図６の場合、中心ＲＥと周辺ＲＥとの相関関係を、陰影の濃さで示した。すなわち、各ＲＥの陰影が濃いほど中心ＲＥとの相関関係が大きく、逆に、薄いほど相関関係が小さい。
【０１１７】
図７に示すように、既存のＭＩＭＯ受信機は、このようなＲＥ間の相関関係を考慮しないでそれぞれのＲＥに同一作業を適用して伝送信号を検出した。すなわち、従来のＭＩＭＯ受信機は、受信信号に対して、各ＲＥごとにチャネル情報ＧｉからフィルタＢｉを計算し（７１０）、それぞれのＲＥに対して伝送信号を検出してデコードした（７２０）。しかし、このような従来の受信アルゴリズムは、上述したように、マッシブＭＩＭＯ環境でストリーム数の増加による計算複雑度及びメモリ要求量の増加を考慮するとき、改善される必要がある。
【０１１８】
以下では、上述したＲＥ間の相関関係を用いて、既存のアルゴリズムと同じ性能を提供しながらも、より一層小さい複雑度を有するアルゴリズムによって動作するＭＩＭＯ受信機を提案する。
【０１１９】
（１．２  提案するＭＩＭＯ受信機の動作アルゴリズム）
以下では、図８及び図９を参照して、性能を維持しながらも、少ない複雑度で動作するＭＩＭＯ受信機のアルゴリズムを提案する。図８は、本発明の一実施例に係るＭＩＭＯ受信機の動作手続を示す図である。図９は、本発明と関連して、ＲＥグループ内でＲＥごとに補償過程の反復回数を異ならせる実施例を説明する図である。
【０１２０】
図８で、
【０１２１】
【化２７】
0006509242.tif 000031
【０１２２】
のＲＥのＭＩＭＯチャネルに基づいて生成されたフィルタを表し、上記フィルタを用いて
【０１２３】
【化２８】
0006509242.tif 000032
【０１２４】
のＲＥの受信信号から検出された
【０１２５】
【化２９】
0006509242.tif 000033
【０１２６】
信号を１次信号と定義する。上記１次信号に対する補償（ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）過程を経た
【０１２７】
【化３０】
0006509242.tif 000034
【０１２８】
信号を２次信号と定義する。Ｎは、複数のＲＥを含むＲＥグループ内に属したＲＥの総個数を意味し、上記Ｎ個のＲＥのうちの１つが
【０１２９】
【化３１】
0006509242.tif 000035
【０１３０】
番目のＲＥとして選択される。
【０１３１】
本発明の一実施例によれば、複数のＲＥがＲＥグループを形成する。グループ内から選択された１つのＲＥは基準ＲＥとなり、基準ＲＥは、ＲＥグループ内における順序などとは無関係に決定されてもよい。例えば、基準ＲＥは、ＲＥグループ内で横軸及び縦軸を基準にして中心に位置したＲＥであってもよく、ＲＥグループ内で横／縦軸上で最初に位置したＲＥであってもよい。以下では、便宜上、基準ＲＥを
【０１３２】
【化３２】
0006509242.tif 000036
【０１３３】
である最初のＲＥとして説明する。すなわち、Ｇ１、Ｂ１などは、基準ＲＥに対するチャネルと受信フィルタをそれぞれ意味する。
【０１３４】
まず、基準ＲＥのチャネルＧ１に基づいて受信フィルタＢ１を生成する（８１０）。生成された受信フィルタＢ１は、ＲＥグループに対する共用フィルタであり、ＲＥグループ内の全ＲＥに共通に適用される（８２０）。すなわち、ＲＥグループ内で基準ＲＥ以外のＲＥは、受信フィルタＢ１を用いて１次信号を検出する（８３０）。１次信号を検出する過程は、ＭＭＳＥ、ＺＦ（Ｚｅｒｏ  ｆｏｒｃｉｎｇ）、ＩＲＣ（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ  Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）、ＢＬＡＳＴなどのアルゴリズムによって行うことができる。このような検出アルゴリズムは、ＴＲ３６．８６６  ｆｏｒ  ＮＡＩＣ  ｖ１．１．０に記述されている。一方、ＲＥグループ内で共有される受信フィルタＢ１は、受信フィルタ自体又は受信フィルタを構成する特定ターム（ｔｅｒｍ）を意味することができる。
【０１３５】
続いて、ＲＥグループ内の各ＲＥは、自身の固有チャネルに基づいて１次信号を補償して（８４０、８５０）２次信号を生成する（８６０）。デコーダ８７０は、生成された２次信号を復号化して伝送信号を復元する。
【０１３６】
一方、上述した補償過程は、ＣＧ（ｃｏｎｊｕｇａｔｅ  ｇｒａｄｉｅｎｔ）、ニュートン法（Ｎｅｗｔｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ）、最急降下法（ｓｔｅｅｐｅｓｔ  ｄｅｓｃｅｎｔ  ｍｅｔｈｏｄ）などのアルゴリズムによって行うことができる。以下では、図９を用いて、このような補償過程について具体的に説明し、ＣＧアルゴリズムを活用する実施例を説明する。
【０１３７】
図９は、ＲＥグループ内で中心ＲＥ（基準ＲＥ）と周辺ＲＥとの相関関係を陰影の濃さで示す。すなわち、ＲＥの陰影が濃いほど中心ＲＥとの相関関係が大きく、逆に、低いほど相関関係が小さい。ＲＥグループ内で基準ＲＥとの相関関係が類似なＲＥをまとめてそれぞれＲＥサブグループを形成する。同図の実施例で、基準ＲＥは９１０と示し、基準ＲＥに隣接して基準ＲＥとの相関関係が大きい８個のＲＥが形成する第１ＲＥサブグループを９２０と示し、基準ＲＥから離れていて相関関係が小さい１６個のＲＥが形成する第２ＲＥサブグループを９３０と示している。
【０１３８】
まず、受信機は、基準ＲＥ９１０のチャネルＧ１を用いてＭＭＳＥフィルタを求め、このようなフィルタはＲＥグループ全体に対する共用フィルタＢ１となる。基準ＲＥ９１０に対する１次信号は、自身の固有チャネルに基づいて生成されたフィルタを経て生成されるため、追加に補償する必要がない。したがって、基準ＲＥ９１０に対する１次信号は補償過程無しでデコーダに送信される。
【０１３９】
続いて、受信機は、共用フィルタを用いて基準ＲＥ以外の、第１ＲＥサブグループ９２０及び第２ＲＥサブグループ９３０のＲＥに対する１次信号を検出する。第１及び第２ＲＥサブグループに含まれるＲＥのチャネルは基準ＲＥ９１０のチャネルと異なるため、検出された１次信号は実際伝送信号と誤差を有する。仮に各ＲＥのチャネルが基準ＲＥ９１０と同一であれば、このような誤差は０になる。一方、各ＲＥの固有チャネルと基準ＲＥ９１０に対する１次信号から、各ＲＥの２次信号
【０１４０】
【化３３】
0006509242.tif 000037
【０１４１】
に関して次式４を導出することができる。
【０１４２】
【数４】
0006509242.tif 000038
【０１４３】
式４で、
【０１４４】
【化３４】
0006509242.tif 000039
【０１４５】
は、基準ＲＥのチャネルに基づいて生成されたＭＭＳＥフィルタを表し、
【０１４６】
【化３５】
0006509242.tif 000040
【０１４７】
を用いて生成された基準ＲＥ９１０の１次信号を表す。基準ＲＥ９１０以外のＲＥの２次信号
【０１４８】
【化３６】
0006509242.tif 000041
【０１４９】
と表現される。このとき、本発明の一実施例によれば、
【０１５０】
【化３７】
0006509242.tif 000042
【０１５１】
は、各ＲＥのそれぞれに対するフィルタ
【０１５２】
【化３８】
0006509242.tif 000043
【０１５３】
を用いて生成されるものではなく、上記式４から導出される。すなわち、２次信号
【０１５４】
【化３９】
0006509242.tif 000044
【０１５５】
は、基準ＲＥ９１０からの共用フィルタ
【０１５６】
【化４０】
0006509242.tif 000045
【０１５７】
を用いて生成された１次信号
【０１５８】
【化４１】
0006509242.tif 000046
【０１５９】
に対する補償過程を経て生成される。
【０１６０】
一方、上述した式４は、前述したＣＧアルゴリズムなどの様々なアルゴリズムによって解くことができる。ＣＧアルゴリズムによって式４を解析して２次信号
【０１６１】
【化４２】
0006509242.tif 000047
【０１６２】
を生成する一連の過程を、次式５のように表現することができる。式５のＣＧアルゴリズムは、既に決定された正確度を導出するまで反復して演算するアルゴリズムであるとともに、コンバージングアルゴリズム（ｃｏｎｖｅｒｇｉｎｇ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）であり、アルゴリズムの反復によって誤差が減る方向に結果が導出される。また、式５で、１次信号
【０１６３】
【化４３】
0006509242.tif 000048
【０１６４】
が正確であるほど、すなわち、各ＲＥと基準ＲＥとのチャネル差が少ないほど、２次信号
【０１６５】
【化４４】
0006509242.tif 000049
【０１６６】
が迅速に（すなわち、より少ない反復回数で）検出される。
【０１６７】
【数５】
0006509242.tif 000050
【０１６８】
式５で、
【０１６９】
【化４５】
0006509242.tif 000051
【０１７０】
は、ＣＧアルゴリズムの
【０１７１】
【化４６】
0006509242.tif 000052
【０１７２】
番目の反復で推定された伝送信号である。０番目の反復の伝送信号（すなわち、初期値）
【０１７３】
【化４７】
0006509242.tif 000053
【０１７４】
は、共用フィルタを用いて生成された１次信号
【０１７５】
【化４８】
0006509242.tif 000054
【０１７６】
と設定される。
【０１７７】
【化４９】
0006509242.tif 000055
【０１７８】
はそれぞれ、アルゴリズムにおいて結果を導出するための臨時ベクトルを表す。一方、
【０１７９】
【化５０】
0006509242.tif 000056
【０１８０】
ベクトルは、勾配ベクトル（ｇｒａｄｉｅｎｔ  ｖｅｃｔｏｒ）であり、反復実行アルゴリズムが正確な解答へと進行する最も速い方向を表す。このとき、更新された
【０１８１】
【化５１】
0006509242.tif 000057
【０１８２】
ベクトルと初期に生成された
【０１８３】
【化５２】
0006509242.tif 000058
【０１８４】
ベクトルとの差が特定閾値未満である場合、アルゴリズムの反復が止まる。すなわち、上記
【０１８５】
【化５３】
0006509242.tif 000059
【０１８６】
ベクトルの大きさから、ＭＭＳＥフィルタを直接算出して求めた結果と２次信号との誤差の大きさが間接的に分かる。仮に、
【０１８７】
【化５４】
0006509242.tif 000060
【０１８８】
値が０である場合、２次信号とＭＭＳＥフィルタを用いて求めた結果との差は０になる。
【０１８９】
式５で、
【０１９０】
【化５５】
0006509242.tif 000061
【０１９１】
は、上記アルゴリズムの終了時点を決定し、アルゴリズムが目標とする正確度を意味することができる。
【０１９２】
【化５６】
0006509242.tif 000062
【０１９３】
は、システムによって自動で決定されてもよく、ユーザの入力によって決定されてもよい。
【０１９４】
【化５７】
0006509242.tif 000063
【０１９５】
が小さいほどアルゴリズムの反復が多く行われるが、結果の正確度は高く、
【０１９６】
【化５８】
0006509242.tif 000064
【０１９７】
が大きいほどアルゴリズムの反復が少なく行われるが、結果の正確度は落ちる。
【０１９８】
したがって、
【０１９９】
【化５９】
0006509242.tif 000065
【０２００】
の大きさによって、１次信号を補償して取得した２次信号と
【０２０１】
【化６０】
0006509242.tif 000066
【０２０２】
を用いて直接計算した２次信号との誤差が決定される。結果的に、補正の程度
【０２０３】
【化６１】
0006509242.tif 000067
【０２０４】
を調整することによって、計算複雑度と性能間のトレードオフ（ｔｒａｄｅ−ｏｆｆ）を提供することができる。一方、上記ＣＧアルゴリズムは、反復数が正方行列の大きさに達する場合、１次信号を補償して取得した２次信号は、
【０２０５】
【化６２】
0006509242.tif 000068
【０２０６】
を用いて直接計算した結果と同一になる。すなわち、
【０２０７】
【化６３】
0006509242.tif 000069
【０２０８】
と表現することもできる。
【０２０９】
このような点を考慮するとき、受信機は、補償過程の反復回数を制限することによって、２次信号を生成するために必要な最大時間を制限することができる。すなわち、補償過程で反復される計算の所要時間は、各反復ごとに同一である。また、受信機が特定ＲＥの２次信号を生成するためにかかる時間が非常に大きいと、全体処理時間に影響を与える。このような点を防止するために、反復回数の制限によって、２次生成信号を生成するためにかかる時間を特定範囲内に制限することができる。しかし、制限された反復回数の範囲内で１次信号に対する補償が十分になされない場合、１次信号から補償された２次信号と自身の固有チャネルから生成されたフィルタ
【０２１０】
【化６４】
0006509242.tif 000070
【０２１１】
から得た２次信号との誤差が大きくなり、性能が劣化しうる。
【０２１２】
以上で図８及び図９を参照して説明した実施例とは違い、ＲＥグループ内で基準ＲＥと隣接するＲＥに対しては、共用フィルタを用いて１次信号検出した後、基準ＲＥとのチャネル相関関係によって補償過程を省略してもよい。すなわち、基準ＲＥとの相関関係が閾値以上と大きいＲＥに対しては補償過程を行わなくても１次信号間の誤差が十分に小さい。このような誤差が性能の劣化に及ぼす影響が無視できる程度に小さいと判断されると、受信機は、該当のＲＥに対する１次信号を補償無しで２次信号として活用する。すなわち、１次信号を直接デコードして、計算複雑度をより一層減少させることができる。
【０２１３】
図９を参照すると、第１ＲＥサブグループ９２０に含まれたＲＥの基準ＲＥ９１０との相関関係が、既に決定された閾値よりも大きいと、それらのＲＥに対しては補償過程を省略し、１次信号を２次信号として直ちに決定することができる。
【０２１４】
図１０では、本発明の他の実施例に係る受信機動作アルゴリズムを説明する。
【０２１５】
図１０では、図８及び図９とは違い、共用フィルタをグループ内の全ＲＥのチャネルに基づいて求める実施例を説明する。すなわち、受信機は、ＲＥグループ内の全ＲＥのチャネルを用いて新しいチャネル行列
【０２１６】
【化６５】
0006509242.tif 000071
【０２１７】
を求める。
【０２１８】
【化６６】
0006509242.tif 000072
【０２１９】
を式６のように表現することができる。
【０２２０】
【数６】
0006509242.tif 000073
【０２２１】
式６で、Ｎは、ＲＥグループ内のＲＥの個数を表す。
【０２２２】
【化６７】
0006509242.tif 000074
【０２２３】
は、各ＲＥのチャネル行列に対する重み値であり、
【０２２４】
【化６８】
0006509242.tif 000075
【０２２５】
は、全チャネル行列の平均と定義される。
【０２２６】
【化６９】
0006509242.tif 000076
【０２２７】
は、ＲＥグループ内のＲＥ別にそれぞれ設定されてもよい。上記チャネル行列
【０２２８】
【化７０】
0006509242.tif 000077
【０２２９】
に基づいて、全ＲＥグループ内に共有される共用受信フィルタは、式７のように定義される。
【０２３０】
【数７】
0006509242.tif 000078
【０２３１】
上記式７で、
【０２３２】
【化７１】
0006509242.tif 000079
【０２３３】
と定義され、
【０２３４】
【化７２】
0006509242.tif 000080
【０２３５】
は、各ＲＥの共分散行列を意味し、
【０２３６】
【化７３】
0006509242.tif 000081
【０２３７】
に対する重み値である。
【０２３８】
すなわち、図１０の実施例では、全ＲＥのチャネルに基づいて共用フィルタＢＡを計算し（１０１０）、共用フィルタを用いてＲＥグループ内の全ＲＥに対する１次信号を生成する（１０２０，１０３０）。次に、１次信号に対する補償過程（１０４２，１０４４，１０４６）を経て２次信号を生成し（１０５０）、該信号をデコーダに送信する（１０６０）。図１０に示す実施例が図８及び図９と異なる点は、図８及び図９では基準ＲＥの受信フィルタを共用フィルタとして活用することから、基準ＲＥに対しては補償過程が行われなくて済む。しかし、図１０の実施例では、基準ＲＥに対しても補償過程が行われる（１０４２）。
【０２３９】
図１１は、従来技術と本発明の実施例間の計算複雑度を比較したグラフである。
【０２４０】
図１１は、図９に示したＲＥを、図７で説明した従来の受信機動作アルゴリズムで解く場合における計算複雑度と、提案した実施例の動作アルゴリズムで解く場合における計算複雑度とを比較したグラフである。図１１には、提案した実施例において補償過程の反復回数を３種類にした場合の計算複雑度が示されている。反復回数１及び２を併せて適用する場合は、図９で、第１ＲＥサブグループ９２０のＲＥに対しては補償過程を１回反復し、第２ＲＥサブグループ９３０のＲＥに対しては補償過程を２回反復したことを表す。同図に示すように、提案した実施例に係る受信機動作アルゴリズムは、受信ストリームの数が多いほど、従来技術に比べてより一層の計算複雑度上の利得を得ることができる。
【０２４１】
以上提案した受信機動作アルゴリズムを整理すると、ＲＥグループ内で基準ＲＥに対して計算されたフィルタ
【０２４２】
【化７４】
0006509242.tif 000082
【０２４３】
が全ＲＥに対して共有される。仮に全ＲＥの基準ＲＥとの相関関係が１であれば、全
【０２４４】
【化７５】
0006509242.tif 000083
【０２４５】
と同一になり、
【０２４６】
【化７６】
0006509242.tif 000084
【０２４７】
に基づいて計算された１次信号の補償過程が省略される。したがって、５×５＝２５個のＲＥを含むＲＥグループに対して１つの基準ＲＥのみの受信フィルタを計算すればいいので、従来技術に比べて受信フィルタ具現の複雑度が１／２５と減る。
【０２４８】
仮に、上記相関関係が１よりも小さい場合、共用フィルタ
【０２４９】
【化７７】
0006509242.tif 000085
【０２５０】
を用いて推定された１次信号と
【０２５１】
【化７８】
0006509242.tif 000086
【０２５２】
を用いて得た信号との間に誤差が出る。このとき、基準ＲＥとの相関関係が大きいほど、誤差の小さい１次信号を取得できるので、２次信号を取得するための補償過程にかかる反復回数と時間が減る。結果的に、提案された受信機動作アルゴリズムは、ＲＥ同士の相関関係を利用することによって、性能の低下を最小化しながらも計算複雑度を減少させることができる。
【０２５３】
また、補償過程における反復回数を制限することによって、受容可能な範囲内における２次信号に対する誤差を許容し、複雑度を減少させることもできる。したがって、提案された受信機動作アルゴリズムは、通信環境及びＳＮＲ領域を考慮して、計算複雑度と性能とのトレード−オフを調節することができる。
【０２５４】
また、逆行列計算過程を基準ＲＥに対してのみ行うことによって、逆行列計算に必要なメモリ要求量を減らすことができる。すなわち、基準ＲＥに対する逆行列計算過程を除いては、全ての演算が行列Ｘベクトル演算で行われていて並列化が非常に容易であるため、分散処理技法を適用しやすく、よって全体の処理時間を著しく減らすことができる。
【０２５５】
（１．３  提案するＭＩＭＯ受信機でのＲＥグループの設定方法）
以下では、ＭＩＭＯ受信機が上記提案した受信アルゴリズムによって動作するためにＲＥグループを設定する２つの実施例について説明する。第一の実施例を図１２及び図１３を参照して説明し、第二の実施例を図１４及び図１５を参照して説明する。一方、以下で具体的な説明が省略された部分にも、上記のセクション１．２で説明した実施例を同様に適用することができる。
【０２５６】
第一の実施例を説明すると、受信機は、全ＲＥのうち特定ＲＥを基準ＲＥと設定し、基準ＲＥのチャネル情報に基づいて、基準ＲＥに対する受信フィルタ（すなわち、共用フィルタ）を生成する（１２１０）。次に、共用フィルタは、基準ＲＥに最も隣接したＲＥに適用される（１２２０）。前述した実施例との差異点は、図１２の実施例ではＲＥグループがあらかじめ決定されていない状態であるということである。すなわち、共用フィルタが適用されるＲＥは、ＲＥグループ内のＲＥではなく、基準ＲＥに隣接したＲＥである。
【０２５７】
一方、特定ＲＥが基準ＲＥに隣接するということは、ＲＢ上で基準ＲＥから時間軸又は周波数軸の方向に最も近い位置に存在するＲＥであることを意味することができる。基準ＲＥから時間軸又は周波数軸の方向に最も近い位置にＲＥが存在しない場合（例えば、ＲＢの境界など）、基準ＲＥから時間軸と周波数軸上で物理的に離れた位置が近いほど、基準ＲＥに隣接したＲＥとなる。一般に、隣接したＲＥ同士は高い相関関係を有する。
【０２５８】
まず、図１２におけるパラメータを説明すると、
【０２５９】
【化７９】
0006509242.tif 000087
【０２６０】
は、ｋ番目のＲＥグループの基準ＲＥの位置を表す。
【０２６１】
【化８０】
0006509242.tif 000088
【０２６２】
は、該当のＲＥグループ内で基準ＲＥに隣接したＲＥのうち、ｎ番目に選択されたＲＥの位置を表す。すなわち、
【０２６３】
【化８１】
0006509242.tif 000089
【０２６４】
は、１つのＲＥグループ内で処理されるＲＥの順序を意味することができる。
【０２６５】
【化８２】
0006509242.tif 000090
番目のＲＥグループの基準ＲＥに基づいて生成される共用フィルタを表す。
【０２６６】
一方、受信機は、基準ＲＥと基準ＲＥに隣接したＲＥ
【化８３】
0006509242.tif 000091
に共用フィルタ
【０２６７】
【化８４】
0006509242.tif 000092
【０２６８】
を適用することによって１次信
【０２６９】
【化８５】
0006509242.tif 000093
【０２７０】
を生成する（１２３０）。基準ＲＥに対する１次信号は、自身のチャネル情報を用いて生成されたフィルタが適用されたため、誤差のない正確な値であり、よって、１次信号が２次信号となる（１２８０）。これに対し、基準ＲＥに隣接したＲＥに対する１次信号は、基準ＲＥとの相関関係によって誤差が発生する。前述した実施例のように、受信機はこのような１次信号を補償して（１２４０）２次信号
【０２７１】
【化８６】
0006509242.tif 000094
【０２７２】
を生成する（１２８０）。万一、十分の補償がなされた場合には、２次信号
【０２７３】
【化８７】
0006509242.tif 000095
【０２７４】
は、該当のＲＥのチャネル情報を用いて計算された
【０２７５】
【化８８】
0006509242.tif 000096
【０２７６】
と同一になる。
【０２７７】
補償の具体的な過程には、図８及び図９で上述した内容を類似に適用することができる。すなわち、１次信号の生成のためにＭＭＳＥ／ＺＦ／ＩＲＣ／ＢＬＡＳＴフィルタなどを共有フィルタとして用いることができ、２次信号の生成のための補償過程には、ＣＧ／ニュートン法／最急降下法のアルゴリズムなどを用いることができる。また、このようなアルゴリズムは、補償結果（すなわち、２次信号を直接計算した場合との誤差）が一定範囲以内になるまで反復して行うことができる。
【０２７８】
１次信号を補償するための補償過程を、次式８を満たすように具現することができる。
【０２７９】
【数８】
0006509242.tif 000097
【０２８０】
式８で、
【０２８１】
【化８９】
0006509242.tif 000098
【０２８２】
は共用フィルタを用いて得られた１次信号を表す。
【０２８３】
【化９０】
0006509242.tif 000099
【０２８４】
と定義され、共用フィルタの代わりに自身のチャネル情報を用いてＭＭＳＥフィルタ
【０２８５】
【化９１】
0006509242.tif 000100
【０２８６】
を求めた後、これに基づいて直接計算された２次信号を表す。補償過程は、式８で
【０２８７】
【化９１−１】
0006509242.tif 000101
【０２８８】
を利用しないで
【０２８９】
【化９１−２】
0006509242.tif 000102
【０２９０】
を探す反復的な過程を意味し、上記で説明した実施例のようにＣＧアルゴリズムを取り上げると、式９のように表される。
【０２９１】
【数９】
0006509242.tif 000103
【０２９２】
式９で、
【０２９３】
【化９２】
0006509242.tif 000104
【０２９４】
番目の反復で推定された伝送信号である。０番目の反復の伝送信号（初期値）
【０２９５】
【化９３】
0006509242.tif 000105
【０２９６】
は、１次信号
【０２９７】
【化９４】
0006509242.tif 000106
【０２９８】
と設定される。
【０２９９】
【化９５】
0006509242.tif 000107
【０３００】
はソリューションを求めるための臨時ベクトルを表す。一方、
【０３０１】
【化９６】
0006509242.tif 000108
【０３０２】
ベクトルは勾配ベクトル（ｇｒａｄｉｅｎｔ  ｖｅｃｔｏｒ）であり、反復実行アルゴリズムが正確な解答へと進行する最も速い方向を表す。このとき、更新された
【０３０３】
【化９７】
0006509242.tif 000109
【０３０４】
ベクトルと初期に生成された
【０３０５】
【化９８】
0006509242.tif 000110
【０３０６】
ベクトルとの差が特定閾値未満であれば、アルゴリズムの反復が止まる。すなわち、上記
【０３０７】
【化９９】
0006509242.tif 000111
【０３０８】
ベクトルの大きさから、ＭＭＳＥフィルタを直接算出して求めた結果と２次信号との誤差の大きさが間接的に分かる。仮に、
【０３０９】
【化１００】
0006509242.tif 000112
【０３１０】
値が０であれば、２次信号とＭＭＳＥフィルタを用いて求めた結果との差は０になる。
【０３１１】
式９で、
【０３１２】
【化１０１】
0006509242.tif 000113
【０３１３】
は、上記アルゴリズムの終了時点を決定し、アルゴリズムが目標とする正確度を意味することができる。
【０３１４】
【化１０２】
0006509242.tif 000114
【０３１５】
は、システムによって自動的に決定されてもよく、ユーザの入力によって決定されてもよい。
【０３１６】
【化１０３】
0006509242.tif 000115
【０３１７】
が小さいほど、アルゴリズムの反復が多く行われるが、結果の正確度は高く、
【０３１８】
【化１０４】
0006509242.tif 000116
【０３１９】
が大きいほど、アルゴリズムの反復が少なく行われるが、結果の正確度は落ちる。
【０３２０】
したがって、
【０３２１】
【化１０５】
0006509242.tif 000117
【０３２２】
の大きさによって、１次信号を補償して取得した２次信号と
【０３２３】
【化１０６】
0006509242.tif 000118
【０３２４】
に基づいて直接計算した２次信号との誤差が決定される。結果的に、補正の程度
【０３２５】
【化１０７】
0006509242.tif 000119
【０３２６】
を調整することによって、計算複雑度と性能とのトレードオフ（ｔｒａｄｅ−ｏｆｆ）を提供することができる。一方、上記ＣＧアルゴリズムは、反復回数が正方行列の大きさに達する場合、１次信号を補償して取得した２次信号は、
【０３２７】
【化１０８】
0006509242.tif 000120
【０３２８】
に基づいて直接計算した結果と同一になる。すなわち、
【０３２９】
【化１０９】
0006509242.tif 000121
【０３３０】
と表現することもできる。
【０３３１】
一方、受信機は、基準ＲＥに隣接したＲＥを補償する過程で、このような反復回数に対する閾値
【化１０９−１】
0006509242.tif 000122
をあらかじめ設定することができる。次いで、該当のＲＥに対する２次信号を生成するために行われた反復回数が閾値以下であるか判断する（１２５０）。閾値以下であるということは、提案した技法を用いて１次信号を補正した信号と、実際自身のチャネルに基づいてＭＭＳＥフィルタを直接算出した後にこれを用いて求めた結果との誤差が大きくないことを意味する。言い換えると、基準ＲＥとの相関関係が十分に大きいということを意味する。一方、反復回数が閾値を超えるということは、該当のＲＥと基準ＲＥとの相関関係が小さいため、既に設定された反復回数の補償だけでは目標の範囲以内で１次信号を補償することができないということを意味する。
【０３３２】
したがって、反復回数が閾値以下である場合には、補償過程が行われたＲＥの次のＲＥを選択する（１２６０）。ここで、次のＲＥは、基準ＲＥと次の順番で隣接するＲＥを意味することができる。続いて、共用フィルタを適用して１次信号を生成し、１次信号を補償して２次信号を生成する。このような過程を、特定ＲＥの１次信号に対する補償回数が閾値を超えるまで行う。
【０３３３】
特定ＲＥに対する補償回数が閾値を超えるということは、前述したように、基準ＲＥと特定ＲＥとの相関関係が低いということを意味する。言い換えると、基準ＲＥのチャネル情報を用いて生成された共用フィルタをそのまま適用するには誤差が大きすぎ、無理がある場合である。したがって、新しい基準ＲＥを設定し、新しい共用フィルタを生成する過程を行う（１２７０）。
【０３３４】
受信機は、このように基準ＲＥの共用フィルタを適用しても、一定回数内で補償できるＲＥを１つのＲＥグループに設定し、当該ＲＥグループに対しては共用フィルタをそのまま適用する。しかし、補償回数が臨界回数を越える場合、新しい基準ＲＥが設定され、新しい共用フィルタが生成される。すなわち、図８及び図９で説明した実施例とは違い、ＲＥグループがあらかじめ決定されず、２次信号を生成するための補償過程の反復回数によって、共用フィルタが活用される領域が決定される。ＲＥグループの観点からすれば、基準ＲＥとの相関関係をあらかじめ知っていなくても、適応的にＲＥグループが決定される。
【０３３５】
図１３は、新しい基準ＲＥを設定する実施例を説明する図である。すなわち、１番ＲＥにおける共用フィルタをＲＥに共有して２次信号を生成する過程で、２番ＲＥで補償回数が閾値を超えると仮定する。これによって、１番ＲＥを基準ＲＥにした共用フィルタは廃棄される。新しい基準ＲＥとして選択される３番ＲＥは、以前の基準ＲＥ（１番ＲＥ）から共用フィルタが廃棄されるＲＥ（２番ＲＥ）までの距離だけさらに移動した位置から選択することができる。
【０３３６】
図示の実施例とは違い、新しい基準ＲＥは、ＲＢ内で様々な基準によって選択してもよい。例えば、以前基準ＲＥから周波数軸／時間軸の方向に一定の距離だけ離れた位置のＲＥを選択してもよく、ＲＢ内の任意のＲＥを選択してもよい。
【０３３７】
次に、図１４及び図１５を参照して、ＲＥグループを設定する第二の実施例を説明する。図１４は、本発明の他の実施例に係るＭＩＭＯ受信機の動作手続を示す図である。図１５は、本発明の一実施例によってＲＥグループが形成される過程を説明する図である。一方、図１４で、
【０３３８】
【化１１０】
0006509242.tif 000123
【０３３９】
は特定ＲＥのインデックス番号ではなく、単純な処理順序を表す。また、ｋは、ＲＢ内で処理されるＲＥグループの順序を表す（ｋ＝Ａ，Ｂ，Ｃ，…）。
【０３４０】
図１４で、１４０５乃至１４２０の過程は、図１２で説明した１２１０乃至１２４０とほぼ同様である。すなわち、受信機は、基準ＲＥのチャネル情報から共用フィルタを生成し、共用フィルタを基準ＲＥと基準ＲＥに隣接したＲＥに適用して１次信号を生成する。基準ＲＥの１次信号はそのまま２次信号となり、基準ＲＥ以外のＲＥの１次信号は、補償アルゴリズムの反復を経て２次信号として生成される。
【０３４１】
一方、図１４の実施例で、共用フィルタが適用されるＲＥは、周波数軸方向に基準ＲＥと隣接したＲＥが順次に選択される。周波数軸方向に進行しつつ２次信号を生成する途中に特定ＲＥで反復回数が閾値以上となる場合、次のＲＥとしては、時間軸方向に基準ＲＥと隣接したＲＥを順次に選択する。続いて、時間軸方向への進行中に特定ＲＥで反復回数が閾値以上となる場合、それ以上ＲＥを選択しない。その代わりに、周波数軸への進行過程における最後のＲＥと時間軸への進行過程における最後のＲＥを境界にする長方形が１つのＲＥグループとなる。このように、基準ＲＥから周波数軸及び時間軸の方向への進行中に１次信号の補償過程が閾値以上の回数で反復される最初のＲＥを‘境界ＲＥ’とする。ＲＥグループを形成する過程で周波数軸方向への進行と時間軸方向への進行によって２つの境界ＲＥが選択され、それぞれ‘第１境界ＲＥ’及び‘第２境界ＲＥ’となる。一方、以上の説明とは違い、時間軸方向にまず進行し、続いて周波数軸方向に進行してもよい。
【０３４２】
決定されたＲＥグループ内における全ＲＥに対しては基準ＲＥの共用フィルタを用いて１次、２次信号を生成する。勿論、周波数／時間軸方向への進行過程で２次信号が生成されたＲＥに対しては重複して２次信号を生成する必要はない。一方、ＲＥグループ内の２次信号生成が完了すると、当該ＲＥグループと隣接したＲＥを新しい基準ＲＥにして上記の過程を反復する。
【０３４３】
図１４を参照すると、ｎ番目のＲＥに対する補償過程が行われると（１４２０）、受信機は、現在グループモードが１であるか判断する（１４２５）。グループモードは、基準ＲＥから周波数軸又は時間軸方向への進行が完了したか（すなわち、ＲＥグループを形成する過程であるか）、又はＲＥグループが形成され、グループ内のＲＥに対する２次信号を生成する過程であるかを表す。グループモードが０である場合は、まだＲＥグループが形成されておらず、基準ＲＥからＲＥが所定方向に順次に選択されていることを示す。逆に、グループモードが１である場合、周波数／時間軸方向への境界が形成され、ＲＥグループが選択されたことを示す。
【０３４４】
まだＲＥグループが形成されておらず、グループモードが０であれば、受信機は、ｎ番目のＲＥの２次信号を生成する過程で、補償過程の反復回数が閾値以下であるか判断する（１４５０）。閾値以下であれば、基準ＲＥとの相関関係が十分に大きいため、共用フィルタをｎ番目のＲＥに適用できることを意味する。したがって、次のＲＥを選択し（１４３５）、次のＲＥに対する２次信号を生成する過程を行う。
【０３４５】
逆に、反復回数が閾値を超えると、第１境界ＲＥが選択され、受信機はＲＥマッピングモードを確認する（１４５５）。ＲＥマッピングモードは、基準ＲＥから隣接したＲＥを選択する過程が周波数軸方向に進行中であったか、時間軸方向への進行中であったかを表す。ＲＥマッピングモードは０又は１で示すことができ、それぞれ周波数軸又は時間軸方向を意味する。本実施例では、ＲＥマッピングモードが０である場合を周波数軸方向への進行であるとして説明する。
【０３４６】
次いで、受信機はＲＥマッピングモードをスイッチする（１４６５）。すなわち、ｎ番目のＲＥの２次信号を生成するための反復回数が閾値を超えたため、それ以上共用フィルタを適用することは難しい。したがって、受信機は、周波数軸方向への進行を中断し、ＲＥマッピングモードをスイッチして、基準ＲＥから時間軸方向へのＲＥを選択する。
【０３４７】
受信機は、基準ＲＥから時間軸方向に隣接したｎ＋１番目のＲＥを選択し（１４３５）、２次信号を生成する過程を行う。次に、時間軸方向への進行中に任意のＲＥで補償過程が閾値を超える回数で反復される場合（１４５０）、当該ＲＥが第２境界ＲＥとなり、受信機はＲＥマッピングモードを再び確認する（１４５５）。時間軸方向への進行によってＲＥマッピングモードが１であるから、受信機は周波数軸方向の境界に続いて時間軸方向の境界まで設定されたことが分かる。受信機は両境界ＲＥが形成する四角形をＲＥグループと選択し（１４７０）、グループモードを１に設定する（１４７５）。グループ内のＲＥの個数を
【０３４８】
【化１１１】
0006509242.tif 000124
【０３４９】
とする。
【０３５０】
次いで、受信機は、現在グループモードが１であるので（１４２５）、ＲＥグループ内の全ＲＥに対する２次信号を生成する。すなわち、受信機は、２次信号が生成されたＲＥの個数がＲＥグループ内の最大ＲＥの個数に到達したか確認し（１４３０）、到達していないと、ＲＥグループ内の他のＲＥを選択して２次信号を生成する過程を反復する（１４３５）。すなわち、受信機は、選択された基準ＲＥによる共用フィルタを、ＲＥグループ内の全ＲＥに対して適用する過程を進行する。一方、全ＲＥに対する２次信号を生成する過程が完了すると、受信機は、新しい基準ＲＥを選択し（１４４０）、グループモード及びＲＥマッピングモードをリセットする（１４４５）。続いて、受信機は、上述した基準ＲＥから周波数軸又は時間軸の方向に進行して２次信号を生成する過程を反復する。
【０３５１】
以上で説明したＲＥグループ設定過程を、図１５を取り上げて説明する。まず、図１５（ａ）は、図１４で説明した実施例によってＲＥグループが形成される過程を説明する。図１５（ａ）でボックスＡを説明すると、０番ＲＥが基準ＲＥとして選択され、縦軸（すなわち、周波数軸）方向に進行しつつ２次信号を生成する。４番ＲＥで２次信号の補償過程が閾値以上の回数で反復されると、受信機は、４番ＲＥを縦軸方向境界として設定し、それ以上進行しない。続いて、受信機は、０番ＲＥから横軸（すなわち、時間軸）方向に進行しつつ２次信号を生成する。６番ＲＥで補償過程が一定回数以上反復されると、６番ＲＥが横軸方向境界となる。
【０３５２】
次に、受信機は、４番、６番ＲＥを境界とするＲＥグループを形成し、ボックスＡ内の全ＲＥに対して０番ＲＥの受信フィルタを共用フィルタとして適用して２次信号を生成する。さらに、受信機は、ボックスＡに対する処理が完了すると、ボックスＡに隣接した新しいＲＥ（ボックスＢの０番ＲＥ）を新しい基準ＲＥと設定し、該当の過程を反復する。ボックスＢの時間軸方向にはＲＢの境界が隣接しているので、周波数軸方向への進行が完了すると直ちにＲＥグループが形成される。ボックスＣ、Ｄ、Ｅに対しては、上述した過程を類似に反復することができる。
【０３５３】
一方、ボックスＡにおいて最初の基準ＲＥは、ＲＢの左上端ＲＥではなく、境界から１ＲＥずつ離れたＲＥが選択される。これは、基準ＲＥに隣接したＲＥは基準ＲＥとの相関関係が大きい可能性が非常に高いためである。すなわち、ボックスＡで０番ＲＥに隣接し、ＲＢ境界に位置するＲＥは、２次信号の補償過程が閾値未満の回数で行われる可能性が非常に高い。したがって、受信機は、ＲＥグループを形成する過程を簡素化するために、頂点から横／縦軸の方向に１ＲＥずつ離れたＲＥを基準ＲＥとして選択することができる。
【０３５４】
図１５（ｂ）は、図１５（ａ）と全般的に似ているが、ＲＥマッピングモードを切り替える方式に差異点がある。すなわち、図１５（ｂ）のボックスＡでは、４番ＲＥが縦軸方向の境界であることが確認されると、０番ＲＥから横軸方向に進行するのではなく、３番ＲＥから横軸方向に進行する。これは、単純な具現上の差異点にすぎない。ただし、４番ＲＥは、既に補償過程の反復回数が閾値を超えたＲＥであるので、４番ＲＥから横軸方向に進行すると、５番〜８番ＲＥに対する補償過程も反復回数が閾値を超える可能性が高い。したがって、受信機は、４番ＲＥの前の３番ＲＥから横軸方向に進行しつつ２次信号を生成する過程を反復する。
【０３５５】
図１５（ｃ）では、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）が複合的に適用される実施例を示す。すなわち、ボックスＡに対しては図１５（ａ）が適用され、０番ＲＥを基準にＲＥマッピングモードが変更される。一方、ボックスＤに対しては図１５（ｂ）が適用され、３番ＲＥを基準にＲＥマッピングモードが変更される。
【０３５６】
図１６は、本発明の他の実施例に係るＭＩＭＯ受信機の動作手続を示す図である。図１６では、図１４で説明した実施例を部分的に変形した実施例を説明する。
【０３５７】
基準ＲＥと隣接するＲＥに対しては、基準ＲＥとのチャネル相関関係によって１次信号を補償する過程を省略してもよい。すなわち、基準ＲＥとの相関関係が閾値以上と大きいＲＥに対しては補償過程を省略しても、１次信号間の誤差が十分に小さい。このような誤差が性能の劣化に及ぼす影響が無視できる程度に小さいと判断されると、受信機は、これらのＲＥに対する１次信号を補償無しで２次信号として活用する。すなわち、１次信号を直接デコードし、計算複雑度をより一層減少させることができる。
【０３５８】
図１４とは違い、図１６におけるｎは、特定ＲＥが基準ＲＥに隣接した順序を表す。すなわち、ｎは、基準ＲＥから横軸又は縦軸方向に隣接した距離を表すことができる。また、Ｎは、補償過程を省略するＲＥの個数に対する閾値である。すなわち、Ｎが９に設定された場合、基準ＲＥの左右上下及び対角線方向に隣接した８個のＲＥ（すなわち、ｎ＝１，２，３，…，８）に対しては、１次信号を２次信号に補償する過程が省略される。
【０３５９】
図１６で、１６０５〜１６１５の過程は、図１４の説明と類似／同一である。一方、受信機は、共用フィルタを適用して１次信号が生成されたｎ番目のＲＥに対して、ｎが閾値Ｎ未満であるか確認する（１６２０）。処理順序がＮ未満であるＲＥに対しては補償過程を省略し、１次信号が直ちにデコーダに入力される（１６５０）。一方、処理順序がＮ以上であれば、補償過程を経て２次信号を生成し（１６２５）、このような補償過程の反復回数が臨界範囲以内であるか確認する（１６３０）。このような過程を反復し（１６３５）、臨界範囲を外れるＲＥに対しては、新しい基準ＲＥを選択する（１６４０）。続いて、基準ＲＥから隣接したＲＥから補償過程を省略するか否かを判断する過程を反復する。
【０３６０】
図１７は、従来技術と本発明の実施例間の計算複雑度を比較したグラフである。
【０３６１】
このセクションで説明したＭＩＭＯ受信機の最大の長所は、共用フィルタを共有する領域を（ＲＥグループを）あらかじめ決定しなくてもよいという点である。これによって、受信機は各ＲＥグループの大きさを決定するためにＲＥ間のチャネル相関関係をあらかじめ知る必要がなく、具現の複雑度が減少する。すなわち、図１２及び図１３では、ＲＥグループを形成する過程で特定ＲＥが境界になると、他のＲＥにジャンプ（ｊｕｍｐ）して新しいＲＥグループを形成する実施例を説明した。また、図１４及び図１５では、周波数軸／時間軸の方向への進行による境界によってＲＥグループを形成する実施例を説明した。
【０３６２】
結果的に、提案された受信機の場合、追加の複雑度無しで、ＲＥのチャネル相関関係によってＲＥグループを適応的に設定することによって、性能は維持しながらも、複雑度を最小化させることができる。このような長所の他にも、図１１で説明した様々な長所が、このＲＥグループ設定方法からも類似に導出される。
【０３６３】
（２．  マッシブＭＩＭＯ送信機）
（２．１  ＭＩＭＯ送信機一般）
異機種セルラーネットワーク（Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ  ｃｅｌｌｕｌａｒ  ｎｅｔｗｏｒｋ：ＨｅｔＮｅｔ）は、１つのマクロセル及び複数のスモールセルで定義される。マクロセル基地局は、スモールセルでカバーできない範囲に位置している端末を支援する役割を担う。このため、マクロセル基地局は同時に多数の端末にサービスを提供可能でなければならない。
【０３６４】
理論的に、端末が単一ストリームを受信する条件下で、基地局は自身のアンテナの数だけの端末にサービスを提供することができる。これによって、マクロセル基地局は、多数のアンテナ（Ｍ個）を有するマッシブＭＩＭＯ基地局であることを仮定する。このとき、１つの基地局がＫ個の端末を同時に支援する場合、基地局からみた受信アンテナの数はＫ個となり、基地局と端末間のチャネルは、Ｍ×Ｋ行列で表現することができる。
【０３６５】
一方、基地局が端末にサービスを提供するために選択するプリコーディング方法の代表として、ＭＲＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｒａｔｉｏ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）技法とＺＦ（Ｚｅｒｏ  Ｆｏｒｃｉｎｇ）技法を挙げることができる。ＭＲＴ技法の場合、複雑度は低いが、端末に干渉を誘発するので、受信端では性能が減少する。一方、ＺＦ技法は、端末に干渉を与えないが、アンテナの数が大きくなる場合には複雑度が急増する。アンテナの数が無限大に増加する場合、ＭＲＴ技法の短所である干渉誘発が消え、ＺＦ技法と同じ性能を示し得るという点が証明されたが、有限のアンテナ数では、ＭＲＴ技法よりもＺＦ技法が常に良い性能を有する。したがって、マッシブＭＩＭＯ環境で既存のＺＦ技法と類似の性能を有しながらも、一層小さい複雑度で動作する新しい送信機プリコーディング技法が必要である。
【０３６６】
次に、以下では、上述した問題点と関連して、従来のＭＩＭＯ送信機の動作アルゴリズムを説明する。図１８は、本発明と関連して、複数のＲＥが形成するＲＥグループを示す図である。図１９は、本発明と関連して、従来のＭＩＭＯプリコーダ動作手続を示す図である。
【０３６７】
図１８は、図５のＲＢの一部分であり、複数のＲＥで構成されるＲＥグループを示している。図１８で、縦軸／横軸はそれぞれ周波数／時間軸を意味する。受信機動作アルゴリズムで上述したように、ＲＥグループ内のＲＥのチャネルは互いに相関関係を有することができる。各ＲＥの陰影が濃いほど、中心ＲＥとの相関関係が大きく、逆に、低いほど相関関係が小さい。
【０３６８】
図１９に示すように、既存ＭＩＭＯ送信機の場合、このようなＲＥ間の相関関係を考慮せず、図１９のように各ＲＥごとにプリコーダを計算して生成した（１９１０）。すなわち、ＲＢ内で
【０３６９】
【化１１２】
0006509242.tif 000125
【０３７０】
番目のＲＥのＭＩＭＯチャネルを
【０３７１】
【化１１３】
0006509242.tif 000126
【０３７２】
と定義するとき、各ＲＥの送信データ
【０３７３】
【化１１４】
0006509242.tif 000127
【０３７４】
は、次式１０のようにプリコーディング過程を経て送信される。
【０３７５】
【数１０】
0006509242.tif 000128
【０３７６】
ＭＲＴ技法を取り上げて説明すれば、式１０でプリコーディング行列
【０３７７】
【化１１５】
0006509242.tif 000129
【０３７８】
と表される。一方、規則化された（ｒｅｇｕｌａｒｉｚｅｄ）ＺＦ技法を取り上げると、
【０３７９】
【化１１６】
0006509242.tif 000130
【０３８０】
と表され、
【０３８１】
【化１１７】
0006509242.tif 000131
【０３８２】
は規則化ターム（ｒｅｇｕｌａｒｉｚｅｄ  ｔｅｒｍ）となる。
【０３８３】
【化１１８】
0006509242.tif 000132
【０３８４】
の場合、規則化されたＺＦ技法によるプリコーディング行列は、一般ＺＦプリコーディング行列となる。一方、規則化されたＺＦ技法を用いる場合、プリコーディング行列を計算するために必要な計算複雑度は、概略的に、次式１１で表現される。
【０３８５】
【数１１】
0006509242.tif 000133
【０３８６】
ＭＩＭＯ送信機の場合、最大送信アンテナ数だけのストリーム
【０３８７】
【化１１９】
0006509242.tif 000134
【０３８８】
を複数の端末に送信することができる。したがって、システムの収率は基地局アンテナの数に線形的に比例して増加するが、上記複雑度はストリームの数の３乗
【０３８９】
【化１２０】
0006509242.tif 000135
【０３９０】
に比例して急増する。このため、送信ストリームの数が多い場合、上述したプリコーディング技法では複雑度問題が発生する。
【０３９１】
以下ではＲＥグループ内でＲＥ間の相関関係を用いて、既存アルゴリズムと同じ性能を提供しながらも、一層小さい複雑度で動作するＭＩＭＯ送信機の動作アルゴリズムを提案する。
【０３９２】
（２．２  提案するＭＩＭＯ送信機の動作アルゴリズム）
以下では、図２０を参照して、性能を維持しながらも少ない複雑度で動作するＭＩＭＯ送信機の動作アルゴリズムを提案する。図２０は、本発明の一実施例に係るＭＩＭＯプリコーダ動作手続を示す図である。図２０では、ＲＥグループ内で基準ＲＥを選択し、基準ＲＥのチャネルに基づいて決定された送信フィルタ（すなわち、プリコーディング行列又はプリコーダ）をＲＥグループ内に共有する実施例を説明する。一方、図２０の実施例では、図８及び図９で上述した受信機動作アルゴリズムを類似に適用することができる。
【０３９３】
提案する送信機動作アルゴリズムは、大きく、ステージ１（２０８０）、ステージ２（２０９０）の２段階で構成される。ステージ１（２０８０）では、共用プリコーダを用いて１次信号を生成する過程が行われ、ステージ２（２０９０）では、１次信号に対する補償過程を経て最終送信信号が生成される。以下、各ステージ別に具体的に説明する。
【０３９４】
まず、図２０で、
【０３９５】
【化１２１】
0006509242.tif 000136
【０３９６】
は、基準ＲＥのＭＩＭＯチャネルに基づいて生成されたプリコーダを表し（２０１０）、ＲＥグループ内の
【０３９７】
【化１２２】
0006509242.tif 000137
【０３９８】
番目のＲＥが
【０３９９】
【化１２３】
0006509242.tif 000138
【０４００】
を共用プリコーダとして用いて（２０２０）生成した信号
【０４０１】
【化１２４】
0006509242.tif 000139
【０４０２】
を１次信号と定義する（２０３０）。一方、基準ＲＥを任意の基準によって設定可能であることは、上記の受信機動作アルゴリズムで説明したとおりである。このような１次信号は、補償過程を経て（２０４２，２０４４）２次信号
【０４０３】
【化１２５】
0006509242.tif 000140
【０４０４】
になり（２０５０）、２次信号はＲＥ自身のチャネルに関連した関数
【０４０５】
【化１２６】
0006509242.tif 000141
【０４０６】
がさらに適用されて（２０６２，２０６４，２０６６）、実際伝送信号である３次信号に変換される（２０７０）。すなわち、図２０で、ステージ１（２０８０）は、ＲＥグループ内のＲＥが共用プリコーダを活用する段階を意味し、ステージ２（２０９０）は、各ＲＥが自身の固有チャネルに関する情報を活用する段階を意味する。
【０４０７】
一方、図２０で、Ｎはグループ内に属したＲＥの個数を意味し、プリコーダは、ＺＦ（Ｚｅｒｏ  Ｆｏｒｃｉｎｇ）、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ）、又は規則化されたＺＦプリコーダを意味したり、又は各プリコーダを構成する特定ターム（ｔｅｒｍ）を表す。
【０４０８】
各段階を具体的に説明する。規則化されたＺＦ技法を取り上げると、ＲＥグループ内の基準ＲＥのプリコーダは、式１２によって定義される。
【０４０９】
【数１２】
0006509242.tif 000142
【０４１０】
一方、図２０で、ＲＥグループ内に共有される共用プリコーダ
【０４１１】
【化１２７】
0006509242.tif 000143
【０４１２】
と表され、式１２の
【０４１３】
【化１２８】
0006509242.tif 000144
【０４１４】
の一部のタームとなる。共用プリコーダ
【０４１５】
【化１２９】
0006509242.tif 000145
【０４１６】
は、ＺＦ技法が用いられる場合に
【０４１７】
【化１３０】
0006509242.tif 000146
【０４１８】
となり、ＭＭＳＥ技法が用いられる場合には
【０４１９】
【化１３１】
0006509242.tif 000147
【０４２０】
となる。ＭＭＳＥ技法において、
【０４２１】
【化１３２】
0006509242.tif 000148
【０４２２】
は雑音分散（ｎｏｉｓｅ  ｖａｒｉａｎｃｅ）を意味し、
【０４２３】
【化１３３】
0006509242.tif 000149
【０４２４】
は伝送シンボルの平均電力を意味する。
【０４２５】
共用プリコーダ
【０４２６】
【化１３４】
0006509242.tif 000150
【０４２７】
が決定されると、ＲＥグループ内で基準ＲＥ以外のＲＥは、
【０４２８】
【化１３５】
0006509242.tif 000151
【０４２９】
を用いて１次信号をそれぞれ生成する。次いで、基準ＲＥの１次信号は、自身の固有チャネル情報を用いて生成された信号であるので、補償過程は不要である。すなわち、基準ＲＥの１次信号を直ちに２次信号として用いることができる。一方、基準ＲＥ以外のＲＥの１次信号は、自身のチャネル情報ではなく共用プリコーダを用いて生成される。したがって、２次信号は、このような誤差に対する補償過程を経て生成される。
【０４３０】
次に、ステージ２における補償過程を説明する。ＲＥに対する補償過程を２番目のＲＥを取り上げて説明すると、２番目のＲＥ自身のチャネルＨ２と共用プリコーダに基づく１次信号
【０４３１】
【化１３６】
0006509242.tif 000152
【０４３２】
から、２番目のＲＥの２次信号を、次式１３のように表現することができる。
【０４３３】
【数１３】
0006509242.tif 000153
【０４３４】
上記の式１３による補償過程は、上記の受信機動作アルゴリズムで説明したように、ＣＧ、ニュートン法（Ｎｅｗｔｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ）、最急降下法（ｓｔｅｅｐｅｓｔ  ｄｅｓｃｅｎｔ  ｍｅｔｈｏｄ）のアルゴリズムなどを用いることができる。次式１４は、ＣＧアルゴリズムを用いた補償過程の実施例を説明する。
【０４３５】
【数１４】
0006509242.tif 000154
【０４３６】
式１４で、
【０４３７】
【化１３７】
0006509242.tif 000155
【０４３８】
は、ＣＧアルゴリズムの
【０４３９】
【化１３８】
0006509242.tif 000156
【０４４０】
番目の反復で推定された信号である。０番目の反復の初期値である
【０４４１】
【化１３９】
0006509242.tif 000157
【０４４２】
は、１次信号
【０４４３】
【化１４０】
0006509242.tif 000158
【０４４４】
と設定される。
【０４４５】
【化１４１】
0006509242.tif 000159
【０４４６】
は、補償過程における臨時ベクトルを表す。一方、
【０４４７】
【化１４２】
0006509242.tif 000160
【０４４８】
ベクトルは、勾配ベクトル（ｇｒａｄｉｅｎｔ  ｖｅｃｔｏｒ）であり、反復実行アルゴリズムが正確な解答へと進行する最も速い方向を表す。このとき、更新された
【０４４９】
【化１４３】
0006509242.tif 000161
【０４５０】
ベクトルと初期に生成された
【０４５１】
【化１４４】
0006509242.tif 000162
【０４５２】
ベクトルとの差が特定閾値未満である場合、アルゴリズムの反復が止まる。すなわち、上記
【０４５３】
【化１４５】
0006509242.tif 000163
【０４５４】
ベクトルの大きさから、
【０４５５】
【化１４６】
0006509242.tif 000164
【０４５６】
を直接算出して求めた結果と２次信号との誤差の大きさが間接的に分かる。仮に、
【０４５７】
【化１４７】
0006509242.tif 000165
【０４５８】
値が０である場合、２次信号と
【０４５９】
【化１４８】
0006509242.tif 000166
【０４６０】
を用いて求めた結果との差は０になる。
【０４６１】
【化１４９】
0006509242.tif 000167
【０４６２】
は、上記アルゴリズムの終了時点を決定する。
【０４６３】
【化１５０】
0006509242.tif 000168
【０４６４】
が小さいほど、アルゴリズムの反復は多いが、一層正確な解答を得ることができ、
【０４６５】
【化１５１】
0006509242.tif 000169
【０４６６】
が大きい場合、アルゴリズムの反復回数は減るが、解答の正確性は落ちる。一方、上記ＣＧアルゴリズムは、反復回数が正方行列の大きさに達する場合、推定されたソリューション（２次信号）は、実際
【０４６７】
【化１５２】
0006509242.tif 000170
【０４６８】
を用いた値と理論的に完全に同一である。すなわち、２次信号
【０４６９】
【化１５３】
0006509242.tif 000171
【０４７０】
と同一になる。
【０４７１】
一方、補償過程における反復回数を制限して、２次信号を生成するためにかかる最大時間を制限してもよい。すなわち、提案するＭＩＭＯ送信機アルゴリズムが特定ＲＥの２次信号を生成するためにかかる時間が非常に大きいと、全体処理時間に影響を与えることになる。したがって、２次生成信号を生成するためにかかる時間を特定範囲内に制限する必要がある。例えば、補償過程の反復回数を制限すると、提案された技法が２次信号を生成するためにかかる最大時間を制限することができる。しかし、制限された反復回数内で補正が十分になされない場合、補償された２次信号
【０４７２】
【化１５４】
0006509242.tif 000172
【０４７３】
と自身のチャネル情報を用いて直接生成された信号
【０４７４】
【化１５５】
0006509242.tif 000173
【０４７５】
との誤差が大きくなり、性能が劣化しうる。
【０４７６】
補償過程を経て２次信号が生成されると、ＲＥは、２次信号に自身のチャネル情報を反映する関数を適用して３次信号を生成する。例えば、基準ＲＥに対しては、関数
【０４７７】
【化１５６】
0006509242.tif 000174
【０４７８】
を２次信号に適用して３次信号
【０４７９】
【化１５７】
0006509242.tif 000175
【０４８０】
を生成する。同様に、２番目のＲＥに対しては、関数
【０４８１】
【化１５８】
0006509242.tif 000176
【０４８２】
を適用して３次信号
【０４８３】
【化１５９】
0006509242.tif 000177
【０４８４】
を生成する。グループ内の他のＲＥに対しても、基準ＲＥ、２番目のＲＥと類似の方法でプリコーディング信号
【０４８５】
【化１６０】
0006509242.tif 000178
【０４８６】
を生成する。
【０４８７】
以上では１次信号に補償過程を適用して２次信号を生成する実施例を説明したが、これとは違い、ＲＥ間の相関関係によって補償過程を省略してもよい。すなわち、基準ＲＥに隣接するＲＥに対して、共用プリコーダによって１次信号が検出されると、ＲＥのチャネル相関関係が所定閾値以上である場合には補償過程を省略し、１次信号を２次信号として決定することができる。
【０４８８】
すなわち、２番目のＲＥに対する１次信号
【０４８９】
【化１６１】
0006509242.tif 000179
【０４９０】
が補償過程を経て２次信号
【０４９１】
【化１６２】
0006509242.tif 000180
【０４９２】
になるが、補償が十分になされた場合、
【０４９３】
【化１６３】
0006509242.tif 000181
【０４９４】
となる。このとき、基準ＲＥと２番目のＲＥ間の相関関係が閾値以上である場合、補償過程を省略しても、１次信号
【０４９５】
【化１６４】
0006509242.tif 000182
【０４９６】
間の誤差
【０４９７】
【化１６５】
0006509242.tif 000183
【０４９８】
は、無視できる程度に小さくなり得る。このような誤差が性能劣化に及ぼす影響が少ないと予想される場合、１次信号を補償しないで直ちに２次信号と決定することができる。
【０４９９】
図２１は、本発明の他の実施例に係るＭＩＭＯプリコーダ動作手続を示す図である。図２１では、図１０の受信機動作アルゴリズムと類似に、ＲＥグループ内の全チャネルを用いて共用プリコーダを決定する実施例を説明する。
【０５００】
図２１で、ＲＥグループ内の全ＲＥのチャネル情報に基づいて新しいチャネル行列を定義し、次式１５のように表現される。
【０５０１】
【数１５】
0006509242.tif 000184
【０５０２】
式１５で、ＮはＲＥグループ内のＲＥ個数を表す。
【０５０３】
【化１６６】
0006509242.tif 000185
【０５０４】
は、各チャネル行列に対する重み値であり、
【０５０５】
【化１６７】
0006509242.tif 000186
【０５０６】
は、全チャネル行列の平均と定義される。上記チャネル行列に基づいて全グループ内に共有される共用プリコーダは、式１６のように定義される。
【０５０７】
【数１６】
0006509242.tif 000187
【０５０８】
式１６で、
【０５０９】
【化１６８】
0006509242.tif 000188
【０５１０】
と定義され、
【０５１１】
【化１６９】
0006509242.tif 000189
【０５１２】
に対する重み値である。
【０５１３】
すなわち、図２１の実施例では、全ＲＥのチャネルに基づいて共用プリコーダＰＡが計算され（２１１０）、共用プリコーダを用いて全ＲＥに対する１次信号が生成される（２１２０，２１３０）。図２１では、１番目のＲＥ（すなわち、基準ＲＥ）に対しても共用プリコーダを経て１次信号が生成されるという点が、図２０と異なり、このため、１番目のＲＥに対しても１次信号に対する補償過程を経て２次信号が生成される。それ以外には、図２１に、図２０で説明した過程を類似に適用することができる。
【０５１４】
図２２は、従来技術と本発明の実施例間の計算複雑度を比較したグラフである。
【０５１５】
図２２は、図１８のＲＥを、従来の送信機動作アルゴリズムで解く場合における計算複雑度と、提案した実施例の動作アルゴリズムで解く場合における計算複雑度とを比較したグラフである。提案した実施例の３つの方法のうち、反復回数１及び２が併せて適用された場合は、図１８の１６個のＲＥのうち、半分のＲＥに対しては補償過程を１回反復し、残り半分のＲＥに対しては補償過程を２回反復したことを意味する。図示のように、提案された実施例に係る送信機動作アルゴリズムは、送信ストリームの数が多いほど、より一層の複雑度利得を有することが確認できる。
【０５１６】
以上提案した送信機動作アルゴリズムを整理すると、ＲＥグループ内で基準ＲＥに対して計算されたプリコーダ
【０５１７】
【化１７０】
0006509242.tif 000190
【０５１８】
が全ＲＥに共有される。仮に全ＲＥの基準ＲＥとの相関関係が１であれば、
【０５１９】
【化１７１】
0006509242.tif 000191
【０５２０】
のみを用いても全ＲＥに対して正確な伝送信号を生成することができる。この場合、ＲＥグループに対して１つの
【０５２１】
【化１７２】
0006509242.tif 000192
【０５２２】
のみを計算すればいいので、送信プリコーダの具現複雑度は１／１６と減る。
【０５２３】
ＲＥの基準ＲＥとの相関関係が１よりも小さいと、共用プリコーダを用いて計算された１次信号は、固有チャネルに基づいて計算された１次信号と誤差を有する。この場合、基準ＲＥとの相関関係が大きいほど、誤差の小さい１次信号を取得できるため、２次信号を取得するための補償過程にかかる反復回数と時間が減る。一方、相関関係が小さいため誤差が大きい場合にも、反復回数を増加させて十分に正確な伝送信号を生成することができる。結果的に、提案された送信機動作アルゴリズムは、ＲＥの相関関係を用いることによって、性能の低下を最小化しながらも計算複雑度を減少させることができる。
【０５２４】
また、補償過程における反復回数を制限することによって、受容可能な範囲内で２次信号に対する誤差を許容して複雑度を減少させることができる。したがって、提案された送信機動作アルゴリズムは、通信環境とＳＮＲ領域を考慮して計算複雑度と性能とのトレード−オフを調節することができる。
【０５２５】
また、逆行列計算過程を基準ＲＥに対してのみ行うことによって、逆行列計算に必要なメモリ要求量を減らすことができる。すなわち、基準ＲＥに対する逆行列計算過程を除いては、全ての演算が行列Ｘベクトル演算で行われていて並列化が非常に容易であるため、分散処理技法を適用しやすく、よって全体の処理時間を著しく減らすことができる。
【０５２６】
従来のＭＩＭＯ送信機は、ＲＥグループ内の全ＲＥが１つのプリコーダを共有することで、プリコーダ生成に必要な複雑度を減らすことができた。しかし、このような方式は、各ＲＥのＭＩＭＯチャネル特性を十分に反映できず、干渉の影響を適切に制御することができない。基地局が複数の端末を同時に支援する場合、従来の送信機動作アルゴリズムは端末間に干渉を発生させてシステム収率を減少させ、端末にとってそれを制御するためには非常に複雑な受信機が必要である。特に、ＲＥグループ内に位置しているＲＥ間にチャネル相関関係が小さいほど干渉の影響が増加し、性能劣化が深刻化する。
【０５２７】
これに比べて、提案されたＭＩＭＯ送信機動作アルゴリズムは、ＲＥグループ内のＲＥが共用プリコーダを利用するステージ１、及び各ＲＥのＭＩＭＯチャネル特性を反映するステージ２を行うことによって、従来の技術的問題点を解決することができる。
【０５２８】
（３．  装置構成）
図２３は、本発明の一実施例に係る端末及び基地局の構成を示すブロック図である。
【０５２９】
図２３で、端末１００及び基地局２００はそれぞれ、無線周波（ＲＦ）ユニット１１０，２１０、プロセッサ１２０，２２０、及びメモリ１３０，２３０を含むことができる。図２３では、端末１００と基地局２００間の１：１通信環境を示しているが、複数の端末と基地局２００間に通信環境が構築されてもよい。また、図２３に示す基地局２００は、マクロセル基地局にもスモールセル基地局にも適用することができる。
【０５３０】
各ＲＦユニット１１０，２１０はそれぞれ、送信部１１２，２１２及び受信部１１４，２１４を含むことができる。端末１００の送信部１１２及び受信部１１４は、基地局２００及び他の端末と信号を送信及び受信するように構成し、プロセッサ１２０は、送信部１１２及び受信部１１４と機能的に接続して、送信部１１２及び受信部１１４が他の機器と信号を送受信する過程を制御するように構成することができる。また、プロセッサ１２０は、送信する信号に対する各種処理を行った後に送信部１１２に送信し、受信部１１４が受信した信号に対する処理を行う。
【０５３１】
必要な場合、プロセッサ１２０は、交換されたメッセージに含まれた情報をメモリ１３０に格納させることができる。このような構造により、端末１００は、以上で説明した本発明の様々な実施の形態の方法を実行することができる。
【０５３２】
基地局２００の送信部２１２及び受信部２１４は、他の基地局及び端末と信号を送信及び受信するように構成し、プロセッサ２２０は、送信部２１２及び受信部２１４と機能的に接続して送信部２１２及び受信部２１４が他の機器と信号を送受信する過程を制御するように構成することができる。また、プロセッサ２２０は、送信する信号に対する各種処理を行った後に送信部２１２に送信し、受信部２１４が受信した信号に対する処理を行うことができる。必要な場合、プロセッサ２２０は、交換されたメッセージに含まれた情報をメモリ２３０に記憶させることができる。このような構造により、基地局２００は、前述した様々な実施の形態の方法を実行することができる。
【０５３３】
端末１００及び基地局２００のプロセッサ１２０，２２０はそれぞれ、端末１００及び基地局２００における動作を指示（例えば、制御、調整、管理など）する。それぞれのプロセッサら１２０，２２０は、プログラムコード及びデータを格納するメモリ１３０，２３０と接続してもよい。メモリ１３０，２３０は、プロセッサ１２０，２２０に接続して、オペレーティングシステム、アプリケーション、及び一般ファイル（ｇｅｎｅｒａｌ  ｆｉｌｅｓ）を格納する。
【０５３４】
本発明のプロセッサ１２０，２２０は、コントローラ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、マイクロコントローラ（ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、マイクロプロセッサ（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、マイクロコンピュータ（ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ）などと呼ぶこともできる。一方、プロセッサ１２０，２２０は、ハードウェア（ｈａｒｄｗａｒｅ）又はファームウェア（ｆｉｒｍｗａｒｅ）、ソフトウェア、又はそれらの組み合わせによって具現することができる。ハードウェアを用いて本発明の実施例を具現する場合には、本発明を実行するように構成されたＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＤＳＰ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＤＳＰＤ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）、ＰＬＤ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ  ｄｅｖｉｃｅ）、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｇａｔｅ  ａｒｒａｙ）などをプロセッサ１２０，２２０に具備することができる。
【０５３５】
一方、上述した方法は、コンピュータで実行可能なプログラムとして作成することができ、コンピュータ読み取り可能媒体を用いて上記プログラムを動作させる汎用デジタルコンピュータで具現することができる。また、上述した方法で用いられたデータの構造は、コンピュータ読み取り可能媒体に様々な手段によって記録されてもよい。本発明の様々な方法を実行するための実行可能なコンピュータコードを含む格納デバイスを説明するために使用可能なプログラム格納デバイスは、搬送波（ｃａｒｒｉｅｒ  ｗａｖｅｓ）又は信号のように一時的な対象を含むものとして理解してはならない。上記コンピュータ読み取り可能媒体は、磁気記憶媒体（例えば、ＲＯＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光学的読み取り媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）のような記憶媒体を含む。
【０５３６】
本願発明の実施例に関連した技術の分野における通常の知識を有する者にとって、上述した本質的な特性から逸脱しない範囲で様々な変形が可能であることは明らかである。したがって、開示された方法は、限定的な観点ではなく説明的な観点で考慮しなければならない。本発明の範囲は、発明の詳細な説明ではなく特許請求の範囲によって定められ、特許請求の範囲と同等範囲内における差異点はいずれも本発明の範囲に含まれるものとして解釈しなければならない。
【図１】
0006509242.tif 000193
【図２】
0006509242.tif 000194
【図３】
0006509242.tif 000195
【図４】
0006509242.tif 000196
【図５】
0006509242.tif 000197
【図６】
0006509242.tif 000198
【図７】
0006509242.tif 000199
【図８】
0006509242.tif 000200
【図９】
0006509242.tif 000201
【図１０】
0006509242.tif 000202
【図１１】
0006509242.tif 000203
【図１２】
0006509242.tif 000204
【図１３】
0006509242.tif 000205
【図１４】
0006509242.tif 000206
【図１５（ａ）】
0006509242.tif 000207
【図１５（ｂ）】
0006509242.tif 000208
【図１５（ｃ）】
0006509242.tif 000209
【図１６】
0006509242.tif 000210
【図１７】
0006509242.tif 000211
【図１８】
0006509242.tif 000212
【図１９】
0006509242.tif 000213
【図２０】
0006509242.tif 000214
【図２１】
0006509242.tif 000215
【図２２】
0006509242.tif 000216
【図２３】
0006509242.tif 000217