(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信局から送信局へ伝送する伝搬路のチャネル情報を用いて干渉制御を行う無線通信システムにおいて、
前記受信局は、前記チャネル情報を変換行列を用いて圧縮した圧縮チャネル情報と、該変換行列と１つの前の更新期間における変換行列との差分をとった差分変換行列を生成し、前記送信局へ該圧縮チャネル情報および該差分変換行列を伝送する手段を備え、
前記送信局は、前記圧縮チャネル情報および前記差分変換行列を受信し、前記差分変換行列と１つ前の更新期間における変換行列との加算により現在の変換行列を取得し、該現在の変換行列を用いて前記圧縮チャネル情報を解凍した解凍チャネル情報を生成する手段を備えた
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
受信局から送信局へ伝送する伝搬路のチャネル情報を用いて干渉制御を行う無線通信システムにおいて、
前記受信局は、前記チャネル情報を変換行列を用いて圧縮した圧縮チャネル情報を生成し、さらに該圧縮チャネル情報と１つ前のパケット伝送期間における圧縮チャネル情報との差分をとった差分チャネル情報を生成し、該変換行列と１つの前の更新期間における変換行列との差分をとった差分変換行列を生成し、前記送信局へ該差分チャネル情報および該差分変換行列を伝送する手段を備え、
前記送信局は、前記差分チャネル情報および前記差分変換行列を受信し、前記差分チャネル情報と１つ前のパケット伝送期間における圧縮チャネル情報との加算により現在の圧縮チャネル情報を取得し、前記差分変換行列と１つ前の更新期間における変換行列との加算により現在の変換行列を取得し、該現在の変換行列を用いて該現在の圧縮チャネル情報を解凍した解凍チャネル情報を生成する手段を備えた
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記受信局は、前記圧縮チャネル情報に代えて、前記圧縮チャネル情報の将来値を予測した予測圧縮チャネル情報を生成して伝送する構成であり、
前記送信局は、前記予測圧縮チャネル情報を受信し、前記現在の変換行列を用いて前記予測圧縮チャネル情報を解凍した予測解凍チャネル情報を生成する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
請求項２に記載の無線通信システムにおいて、
前記受信局は、前記圧縮チャネル情報の将来値を予測した予測圧縮チャネル情報を生成し、前記差分チャネル情報に代えて、１つ前のパケット伝送期間における予測圧縮チャネル情報との差分をとった予測差分チャネル情報を生成して伝送する構成であり、
前記送信局は、前記予測差分チャネル情報を受信し、前記予測差分チャネル情報と１つ前のパケット伝送期間における予測圧縮チャネル情報との加算により現在の予測圧縮チャネル情報を取得し、前記現在の変換行列を用いて該現在の予測圧縮チャネル情報を解凍した予測解凍チャネル情報を生成する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記送信局は、前記圧縮チャネル情報の将来値を予測した予測圧縮チャネル情報を生成し、前記現在の変換行列を用いて該予測圧縮チャネル情報を解凍した予測解凍チャネル情報を生成する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
請求項２に記載の無線通信システムにおいて、
前記送信局は、前記現在の圧縮チャネル情報の将来値を予測した予測圧縮チャネル情報を生成し、前記現在の変換行列を用いて該予測圧縮チャネル情報を解凍した予測解凍チャネル情報を生成する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項７】
受信局から送信局へ伝送する伝搬路のチャネル情報を用いて干渉制御を行う無線通信方法において、
前記受信局は、前記チャネル情報を変換行列を用いて圧縮した圧縮チャネル情報と、該変換行列と１つの前の更新期間における変換行列との差分をとった差分変換行列を生成し、前記送信局へ該圧縮チャネル情報および該差分変換行列を伝送し、
前記送信局は、前記圧縮チャネル情報および前記差分変換行列を受信し、前記差分変換行列と１つ前の更新期間における変換行列との加算により現在の変換行列を取得し、該現在の変換行列を用いて前記圧縮チャネル情報を解凍した解凍チャネル情報を生成する
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項８】
受信局から送信局へ伝送する伝搬路のチャネル情報を用いて干渉制御を行う無線通信方法において、
前記受信局は、前記チャネル情報を変換行列を用いて圧縮した圧縮チャネル情報を生成し、さらに該圧縮チャネル情報と１つ前のパケット伝送期間における圧縮チャネル情報との差分をとった差分チャネル情報を生成し、該変換行列と１つの前の更新期間における変換行列との差分をとった差分変換行列を生成し、前記送信局へ該差分チャネル情報および該差分変換行列を伝送し、
前記送信局は、前記差分チャネル情報および前記差分変換行列を受信し、前記差分チャネル情報と１つ前のパケット伝送期間における圧縮チャネル情報との加算により現在の圧縮チャネル情報を取得し、前記差分変換行列と１つ前の更新期間における変換行列との加算により現在の変換行列を取得し、該現在の変換行列を用いて該現在の圧縮チャネル情報を解凍した解凍チャネル情報を生成する
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項９】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載の無線通信システムの各手段における処理をコンピュータに実行させ、それぞれチャネル情報の処理を行うことを特徴とする無線通信プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信ウェイト制御や受信ウェイト制御が適用されるマルチユーザ通信ネットワークあるいは異種システムが混在する異種通信ネットワークにおいて、通信路の伝搬応答情報（チャネル応答情報またはチャネル情報）のフィードバックに起因する大量のネットワークオーバヘッドを回避・緩和するため、フィードバック情報の圧縮技術・削減技術を適用した無線通信システム、無線通信方法および無線通信プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、利便性、小型化、モバイルアプリの普及などの諸要因に後押しされ、無線通信局の機能を備えた無線基地局および無線端末が急増している。それに伴い、限られた無線通信に適した電波資源の高効率な利用がますます求められている。
【０００３】
従来は、多数の無線局が送信する無線信号を互いに干渉してスループットが低下することを回避するために、電波資源を周波数軸上あるいは時間軸上あるいは空間軸上、または周波数軸と時間軸と空間軸とを組み合わせた多元軸上での分割利用が主流である。具体的には、従来の干渉制御技術では、多数の無線局に対して利用できる電波資源全体をまず分割し、各無線局が分割で得られた電波資源の範囲内で通信を行うことにより他の無線局との干渉を回避している。
【０００４】
一方、近年新たな干渉制御の技術アプローチとして、マルチユーザＭＩＭＯ（Multiuser MIMO、以下ＭＵ−ＭＩＭＯという）技術（非特許文献１，２）や、干渉アライメント（Interference Alignment、以下ＩＡという）技術（非特許文献３，４）が提案されている。これらの干渉制御技術は、従来のように多数の無線局で利用できる電波資源全体を分割するのではなく、各無線局が電波資源全体を利用できるように無線局間に生じる干渉を許容している。そして、分割しない代わりに各無線局が送受ウェイトや受信ウェイトを通して、所望信号以外の干渉信号に対する干渉制御を行っている。
【０００５】
ＭＵ−ＭＩＭＯ技術やＩＡ技術による干渉制御を実現するには、正確な伝搬応答に基づいて算出された高精度な送信ウェイトや受信ウェイトが必要不可欠である。一方、伝搬応答を取得する方法としては、受信側で推定した伝搬応答を送信側にフィードバックする手法が主に使われている（非特許文献５）。その場合、フィードバックするチャネル情報の量はシステムが用いるアンテナ素子数に比例して増加し、特に大規模ＭＩＭＯ技術（非特許文献６，７）が適用される無線システムではフィードバック情報量が膨大となり、その大きなオーバヘッドによって無線ネットワークのスループットが著しく低下するおそれがあった。
【０００６】
一方、膨大なフィードバック情報量に起因するネットワークオーバヘッドの対策として、変換行列を用いてチャネル情報を圧縮する技術が提案されている（非特許文献８）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Quentin H. Spencer, A. Lee Swindlehurst, and Martin Haardt, “Zero-Forcing Methods for Downlink Spatial Multiplexing in Multiuser MIMOChannels, ”IEEE Trans. on Signal Processing, vol.52, no.2, pp.461-471, Feb. 2004.
【非特許文献２】David Gesbert, Marios Kountouris, Robert W. Heath Jr., Chan-Byoung Chae, and Thomas Salzer, “Shifting the MIMO Paradigm, ”IEEE Signal  Processing Magazine, vol.24, no.5, pp.36-46, September 2007.
【非特許文献３】V. Cadambe and S. Jafar,“Interference alignment and degrees of freedom of the K-user interference channel, ”IEEE Trans. Infomation Theory, vol.54, no.8, pp.3425-3441, Aug. 2008.
【非特許文献４】K. Gomadam, V. R. Cadambe and S. A. Jafar,“A Distributed    Numerical Approach to Interference Alignment and Applications to Wireless       Interference Networks, ”IEEE Trans. Inf. Theory, vol.57, no.6, pp.3309-3322,   June 2011.
【非特許文献５】D. J. Love, R. W. Heath, Jr., V. K. N. Lau, D. Gesbert, B. D. Rao, and  M. Andrews, “An Overview of Limited Feedback in Wireless Communication Systems,” IEEE Journal on Sel. Areas in Comm., Special Issue on Exploiting Limited Feedback in Tomorrow’s Wireless Communication Networks, vol.26, no.8, pp.1341-1365, Oct. 2008.
【非特許文献６】F. Rusek, D. Persson, B. K. Lau, E. G. Larsson, T. L. Marzetta, O. Edfors, and F. Tufvesson,“Scaling up MIMO: Opportunities and challenges with very large arrays, ”IEEE Sig. Proc. Mag.,vol.30, no.1, pp.40-60, Jan.2013.
【非特許文献７】E. G. Larsson, O. Edfors, F. Tufvesson, and T. L. Marzetta, “Massive MIMO for next generation wireless systems,” IEEE Comm. Mag., vol.52, no.2, pp.186-195, Feb. 2014.
【非特許文献８】T. Al-Naffouri, “An EM-based forward-backward kalman filter for the estimation of time-variant channels in OFDM, ”IEEE Trans. Signal Processing, vol.55, no.7, pp.3924-3930, 2007.
【非特許文献９】T. Al-Naffouri, “An em-based forward-backward kalman filter for the estimation of time-variant channels in ofdm, ” IEEE Trans. Signal Processing, vol.55, no.7, pp.3924-3930, 2007.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の干渉制御技術の課題として以下のものがあげられる。
(1) 従来技術では、チャネル情報の圧縮に用いる変換行列もチャネル情報と一緒にフィードバックする必要があるため、圧縮効果が相殺されてしまい、最終的なオーバヘッドの削減効果が限定的なものであった。
【０００９】
(2) 従来技術では、移動通信環境における伝搬路の時間変動への対応ができず、フィードバックしたチャネル情報が時間とともに陳腐化してしまい、最終的に生成される送受信ウェイトの精度が大きく劣化し、伝送容量が低下する。
【００１０】
本発明は、チャネル情報や変換行列のフィードバック情報量を削減し、さらに移動通信環境における伝搬路の時間変動への対応を可能にする無線通信システム、無線通信方法および無線通信プログラ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】
【００１１】
第１の発明は、受信局から送信局へ伝送する伝搬路のチャネル情報を用いて干渉制御を行う無線通信システムにおいて、受信局は、チャネル情報を変換行列を用いて圧縮した圧縮チャネル情報と、該変換行列と１つの前の更新期間における変換行列との差分をとった差分変換行列を生成し、送信局へ該圧縮チャネル情報および該差分変換行列を伝送する手段を備え、送信局は、圧縮チャネル情報および差分変換行列を受信し、差分変換行列と１つ前の更新期間における変換行列との加算により現在の変換行列を取得し、該現在の変換行列を用いて圧縮チャネル情報を解凍した解凍チャネル情報を生成する手段を備える。
【００１２】
第２の発明は、受信局から送信局へ伝送する伝搬路のチャネル情報を用いて干渉制御を行う無線通信システムにおいて、受信局は、チャネル情報を変換行列を用いて圧縮した圧縮チャネル情報を生成し、さらに該圧縮チャネル情報と１つ前のパケット伝送期間における圧縮チャネル情報との差分をとった差分チャネル情報を生成し、該変換行列と１つの前の更新期間における変換行列との差分をとった差分変換行列を生成し、送信局へ該差分チャネル情報および該差分変換行列を伝送する手段を備え、送信局は、差分チャネル情報および差分変換行列を受信し、差分チャネル情報と１つ前のパケット伝送期間における圧縮チャネル情報との加算により現在の圧縮チャネル情報を取得し、差分変換行列と１つ前の更新期間における変換行列との加算により現在の変換行列を取得し、該現在の変換行列を用いて該現在の圧縮チャネル情報を解凍した解凍チャネル情報を生成する手段を備える。
【００１４】
また、第１の発明の無線通信システムにおいて、受信局は、圧縮チャネル情報に代えて、圧縮チャネル情報の将来値を予測した予測圧縮チャネル情報を生成して伝送する構成であり、送信局は、予測圧縮チャネル情報を受信し、現在の変換行列を用いて予測圧縮チャネル情報を解凍した予測解凍チャネル情報を生成する構成としてもよい。
【００１５】
また、第２の発明の無線通信システムにおいて、受信局は、圧縮チャネル情報の将来値を予測した予測圧縮チャネル情報を生成し、差分チャネル情報に代えて、１つ前のパケット伝送期間における予測圧縮チャネル情報との差分をとった予測差分チャネル情報を生成して伝送する構成であり、送信局は、予測差分チャネル情報を受信し、予測差分チャネル情報と１つ前のパケット伝送期間における予測圧縮チャネル情報との加算により現在の予測圧縮チャネル情報を取得し、現在の変換行列を用いて該現在の予測圧縮チャネル情報を解凍した予測解凍チャネル情報を生成する構成としてもよい。
【００１６】
また、第１の発明の無線通信システムにおいて、送信局は、圧縮チャネル情報の将来値を予測した予測圧縮チャネル情報を生成し、現在の変換行列を用いて該予測圧縮チャネル情報を解凍した予測解凍チャネル情報を生成する構成としてもよい。
【００１７】
また、第２の発明の無線通信システムにおいて、送信局は、現在の圧縮チャネル情報の将来値を予測した予測圧縮チャネル情報を生成し、現在の変換行列を用いて該予測圧縮チャネル情報を解凍した予測解凍チャネル情報を生成する構成としてもよい。
【００１８】
第３の発明は、受信局から送信局へ伝送する伝搬路のチャネル情報を用いて干渉制御を行う無線通信方法において、受信局は、チャネル情報を変換行列を用いて圧縮した圧縮チャネル情報と、該変換行列と１つの前の更新期間における変換行列との差分をとった差分変換行列を生成し、送信局へ該圧縮チャネル情報および該差分変換行列を伝送し、送信局は、圧縮チャネル情報および差分変換行列を受信し、差分変換行列と１つ前の更新期間における変換行列との加算により現在の変換行列を取得し、該現在の変換行列を用いて圧縮チャネル情報を解凍した解凍チャネル情報を生成する。
【００１９】
第４の発明は、受信局から送信局へ伝送する伝搬路のチャネル情報を用いて干渉制御を行う無線通信方法において、受信局は、チャネル情報を変換行列を用いて圧縮した圧縮チャネル情報を生成し、さらに該圧縮チャネル情報と１つ前のパケット伝送期間における圧縮チャネル情報との差分をとった差分チャネル情報を生成し、該変換行列と１つの前の更新期間における変換行列との差分をとった差分変換行列を生成し、送信局へ該差分チャネル情報および該差分変換行列を伝送し、送信局は、差分チャネル情報および差分変換行列を受信し、差分チャネル情報と１つ前のパケット伝送期間における圧縮チャネル情報との加算により現在の圧縮チャネル情報を取得し、差分変換行列と１つ前の更新期間における変換行列との加算により現在の変換行列を取得し、該現在の変換行列を用いて該現在の圧縮チャネル情報を解凍した解凍チャネル情報を生成する。
【００２１】
第５の発明の無線通信プログラムは、第１の発明または第２の発明の無線通信システムの各手段における処理をコンピュータに実行させ、それぞれチャネル情報の処理を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、チャネル情報や変換行列における差分情報の方が数値幅（ダイナミックレンジ）が小さい特徴に着目し、「直接情報」の代わりに「差分情報」をフィードバックすることでフィードバック情報量の削減を行うことができる。
【００２３】
本発明は、移動通信環境における伝搬路の時間変動への対応も考慮し、「現在時刻」の代わりに「将来時刻」における予測チャネル情報を用いて送受信ウェイトを生成することにより、送受信ウェイトの精度を高め、伝送容量を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の無線通信システムの構成例１を示す図である。
【図２】本発明の無線通信システムの構成例２を示す図である。
【図３】本発明の無線通信システムの基本となる処理手順例を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施例１における時間軸上の処理手順例を示すタイムチャートである。
【図５】本発明の実施例１における圧縮なし区間（ｋ＝０）の処理手順例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施例１における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施例２における時間軸上の処理手順例を示すタイムチャートである。
【図８】本発明の実施例２における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施例３における時間軸上の処理手順例を示すタイムチャートである。
【図１０】本発明の実施例３における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施例４における時間軸上の処理手順例を示すタイムチャートである。
【図１２】本発明の実施例４における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施例５における時間軸上の処理手順例を示すタイムチャートである。
【図１４】本発明の実施例５における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の実施例６における時間軸上の処理手順例を示すタイムチャートである。
【図１６】本発明の実施例６における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示すフローチャートである。
【図１７】本発明の実施例７における時間軸上の処理手順例を示すタイムチャートである。
【図１８】本発明の実施例７における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示すフローチャートである。
【図１９】本発明の実施例８における時間軸上の処理手順例を示すタイムチャートである。
【図２０】本発明の実施例８における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示すフローチャートである。
【図２１】本発明の実施例９における時間軸上の処理手順例を示すタイムチャートである。
【図２２】本発明の実施例９における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示すフローチャートである。
【図２３】本発明の定量数値評価に用いるシミュレーション諸元を示す図である。
【図２４】通信容量の特性評価を示す図である。
【図２５】オーバヘッド削減の特性評価を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、本発明の無線通信システムの構成例１を示す。
図１において、１個の送信局１とＫ個（Ｋは２以上の整数）の受信局２−ｉ（ｉは１〜Ｋ）が存在し、１個の送信局１がＫ個の受信局２−ｉへ向かって同時に情報伝送を行うＭＵ−ＭＩＭＯ構成である。その場合、送信局１が各受信局２−ｉ宛の所望信号を送ると同時に、各受信局２−ｉへの干渉信号を抑圧あるいは回避できるように、送信局１の送信ウェイトおよび受信局２−１〜２−Ｋの受信ウェイトによる干渉信号の制御が行われる。
【００２６】
図２は、本発明の無線通信システムの構成例２を示す。
図２おいて、Ｋ組の送信局１−ｉと受信局２−ｉが存在し、互いに同時に情報伝送を行うＭＵ−ＭＩＭＯ構成である。その場合、受信局２−ｉは、無線通信を行う送信局１−ｉからの所望信号以外に、その他の送信局からＫ−１個の干渉信号も受信する。その干渉信号を各受信局の中で消去できるように、送信局１−１〜１−Ｋに送信ウェイトを設定し、送信局２−１〜２−Ｋに受信ウェイトを設定し、干渉信号の制御が行われる。
【００２７】
ここで、図１および図２に示す無線通信システムにおいて、干渉制御に用いる送信ウェイトや受信ウェイトは、送信局または受信局の中で既知の伝搬応答から未知の伝搬応答を予測して生成するか、送信局に接続される中央処理局３に入力する各送受信局間の既知の伝搬応答から未知の伝搬応答を予測して生成する構成でもよい。
【００２８】
上記のように、ＭＵ−ＭＩＭＯ技術やＡＩ技術による干渉制御を実現するには、正確な伝搬応答に基づいて生成された高精度な送信ウェイトや受信ウェイトが必要不可欠である。一方、伝搬応答を取得する方法としては、図１および図２に示すように、受信側で推定したチャネル情報を送信側にフィードバックする手法が使われているが、フィードバック情報量が膨大になることが課題であった。また、伝搬路の時間変動が速い場合には、取得したチャネル情報が時間とともに陳腐化し、干渉制御に用いる送信ウェイトや受信ウェイトの精度が大きく劣化することも課題であった。
【００２９】
本発明の特徴は、以下の通りである。
(1) チャネル情報や変換行列は、その１つ前との差分情報の方が数値幅（ダイナミックレンジ）が小さいことに着目し、「直接情報」の代わりに「差分情報」をフィードバックすることにより、フィードバック情報の伝送に用いるビット数を減らし、フィードバック情報量を削減する。
【００３０】
(2) 伝搬路の時間変動を考慮し、「現在時刻」の代わりに「将来時刻」におけるチャネル情報が最終的な送受信ウェイト生成に用いられるように、チャネル情報に対する予測処理を取り入れることで送信時刻における送受信ウェイトと伝搬応答の一致性を高め、伝送容量の向上を図る。
【００３１】
以下、この２つの特徴をそれぞれ実現する実施例について説明する。本実施例では、チャネル情報の圧縮に用いる変換行列Ｕの更新期間をＴL とし、ＴL 内には複数Ｎ回のデータパケット伝送期間ＴS が含まれるものとする。
【００３２】
図３は、本発明の無線通信システムの基本となる処理手順例を示す。
図３において、ｋとｎはそれぞれ更新期間ＴL とパケット伝送期間ＴS のインデックスであり、初期化処理としてｋ＝０，ｎ＝１とする（Ｓ１）。次に、ＴS 期間の処理として、チャネル情報Ｈ(k,n) の取得およびデータパケットの伝送を１〜Ｎ回繰り返す（Ｓ２〜Ｓ４）。次に、ＴL 期間の処理として、ＴS 期間の処理をＮ回繰り返して取得したＮ個のチャネル情報Ｈ(k,1) 〜Ｈ(k,N) から変換行列Ｕ(k) を生成・更新し、以上の処理を繰り返す（Ｓ５，Ｓ６）。すなわち、１回のＴL 期間の処理の中にＮ回のＴS 期間の処理が含まれる。
【００３３】
以下、変換行列Ｕを用いてチャネル情報Ｈを圧縮した圧縮チャネル情報ＨC を伝送する構成をベースに、現在と１つ前のＴL 時刻の変換行列Ｕの差分である差分変換行列ＵD を用いる実施例、現在と１つ前のＴS 時刻の圧縮チャネル情報ＨC の差分である差分チャネル情報ＨD を用いる実施例、圧縮チャネル情報ＨC から将来値を予測した予測圧縮チャネル情報ＨCPを用いる実施例、現在と１つ前のＴS 時刻の予測圧縮チャネル情報ＨCPの差分である予測差分チャネル情報ＨDPを用いる実施例、それらを組合せた実施例について説明する。
【００３４】
（実施例１）
実施例１は、差分変換行列ＵD を用いる例を示す。
図４は、本発明の実施例１における時間軸上の処理手順例を示す。
図４において、対向する無線局Ａと無線局Ｂとの間で、無線局Ｂから無線局Ａにトレーニング信号ＴＮを送信し、無線局Ａが受信したトレーニング信号ＴＮを用いてチャネル情報Ｈを推定し、無線局Ｂにフィードバックする構成を想定する。図１および図２との関係では、無線局Ｂが送信局であり、無線局Ａが受信局となる。点線矢印は無線伝送する信号、実線矢印は内部保存する信号を示す。
【００３５】
１回目のＴL 期間（ｋ＝０）では、無線局Ａは変換行列Ｕ(0) をまだ生成していないため、トレーニング信号ＴＮから推定したチャネル情報Ｈ(0,n) をそのまま無線局Ｂにフィードバックし、最後に変換行列Ｕ(0) を生成し、次のＴL 期間で使用するとともに無線局Ｂにフィードバックする「圧縮なし区間」となる。
【００３６】
２回目以降のＴL 期間（ｋ≧１）では、無線局Ａは１つ前のＴL 期間で生成された変換行列Ｕ(k-1) を用いてチャネル情報Ｈ(k,n) を圧縮した圧縮チャネル情報ＨC(k,n)を生成し、無線局Ｂへフィードバックするとともに、１つ前のＴL 期間で生成された変換行列Ｕ(k-1) との差分である差分変換行列ＵD(k)を生成し、無線局Ａの内部で使用するとともに無線局Ｂにフィードバックする「圧縮あり区間」となる。
【００３７】
図５は、圧縮なし区間（ｋ＝０）の処理手順例を示す。なお、以下に示す実施例２以降でも圧縮なし区間の処理は共通である。
【００３８】
図５において、まず無線局Ａ，ＢにおけるＴS 期間の処理Ｓ２について説明する。無線局Ｂは、無線局Ａでチャネル情報を推定できるように、無線局Ａ宛にトレーニング信号ＴＮを送信し、無線局Ａは受信したトレーニング信号ＴＮを用いてチャネル情報Ｈを推定する。次に無線局Ａは、無線局Ｂ宛に推定したチャネル情報Ｈをフィードバック送信し、無線局Ｂはフィードバックされたチャネル情報Ｈを受信する。さらに、無線局Ｂはチャネル情報Ｈを用いて送信ウェイトを生成し、その送信ウェイトを用いてデータパケットを無線局Ａ宛に送信し、無線局Ａはデータパケットを受信する。最後に、無線局Ａがデータパケット受信の成否を示すＡＣＫを無線局Ｂ宛に返信し、無線局ＢがＡＣＫを受信し、１回のＴS 期間におけるデータパケット伝送が完了する。
【００３９】
次に、無線局Ａ，ＢにおけるＴL 期間の処理Ｓ５について説明する。無線局Ａは、ＴL 期間内で得られたＮ回のＴS 期間におけるＮ個のチャネル情報Ｈから、ＰＣＡ（Principal Component Analysis）手法（非特許文献８）に基づいて変換行列Ｕを生成し、無線局Ａの中で更新する。さらに、無線局Ａは更新した変換行列Ｕを無線局Ｂ宛にフィードバック送信し、無線局Ｂは変換行列Ｕを受信し、更新を行う。
【００４０】
図６は、実施例１における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示す。
図４および図６において、まず無線局Ａ，ＢにおけるＴS 期間の処理Ｓ２について説明する。無線局Ｂは、無線局Ａでチャネル情報を推定できるように、無線局Ａ宛にトレーニング信号ＴＮを送信し、無線局Ａは受信したトレーニング信号ＴＮを用いてチャネル情報Ｈを推定する。次に無線局Ａは、推定したチャネル情報Ｈから、１つ前のＴL 期間で更新した変換行列Ｕを用いて、圧縮チャネル情報ＨC ＝ＨＵを生成し、その圧縮チャネル情報ＨC を無線局Ｂ宛にフィードバック送信する。
【００４１】
無線局Ｂは、フィードバックされた圧縮チャネル情報ＨC を受信し、圧縮チャネル情報ＨC から１つ前のＴL 期間で更新した変換行列Ｕを用いて、解凍チャネル情報ＨR ＝ＨC Ｕ* を生成する。ただし、Ｕ* はＵの複素共役転置を意味する。さらに、無線局Ｂは解凍チャネル情報ＨR を用いて送信ウェイトを生成し、その送信ウェイトを用いてデータパケットを無線局Ａ宛に送信し、無線局Ａはデータパケットを受信する。最後に、無線局Ａがデータパケット受信の成否を示すＡＣＫを無線局Ｂ宛に返信し、無線局ＢがＡＣＫを受信し、１回のＴS 期間におけるデータパケット伝送が完了する。
【００４２】
次に、無線局Ａ，ＢにおけるＴL 期間の処理Ｓ５について説明する。無線局Ａは、ＴL 期間内で得られたＮ回のＴS 期間におけるＮ個のチャネル情報Ｈから、ＰＣＡ手法に基づいて変換行列Ｕを生成し、無線局Ａの中で更新する。さらに、無線局Ａは更新した現在のＴL 期間の変換行列Ｕ(k) から、１つ前のＴL 期間の変換行列Ｕ(k−1)を減算した差分変換行列ＵD(k)を生成し、無線局Ｂ宛にフィードバック送信する。
ＵD(k)＝Ｕ(k)−Ｕ(k-1) 
【００４３】
無線局Ｂは、差分変換行列ＵD(k)を受信し、１つ前のＴL 期間の変換行列Ｕ(k−1)と加算して現在のＴL 期間における変換行列Ｕ(k) を生成し、更新する。
Ｕ(k) ＝ＵD(k)＋Ｕ(k-1) 
【００４４】
差分変換行列ＵD は変換行列Ｕよりもダイナミックレンジが小さいため、より少ない量子化ビット割当でフィードバックすることができる。また、変換行列Ｕは、推定から生成されるものではないため、推定処理に起因する雑音誤差が含まれない。従って、変換行列Ｕに対する連続な差分処理による雑音誤差の累積も少ない。
【００４５】
（実施例２）
実施例２は、差分チャネル情報ＨD を用いる例を示す。
図７は、本発明の実施例２における時間軸上の処理手順例を示す。
図７において、無線局Ａ，Ｂの関係は実施例１と同様である。１回目のＴL 期間（ｋ＝０）は「圧縮なし区間」となる。圧縮なし区間の処理は図５に示す実施例１と同様である。２回目以降のＴL 期間（ｋ≧１）では、無線局Ａは１つ前のＴL 期間で生成された変換行列Ｕ(k-1) を用いてチャネル情報Ｈ(k,n) を圧縮した圧縮チャネル情報ＨC(k,n)を生成し、さらに差分チャネル情報ＨD(k,n)を生成して無線局Ｂへフィードバックする「圧縮あり区間」となる。
【００４６】
図８は、実施例２における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示す。
図７および図８において、まず無線局Ａ，ＢにおけるＴS 期間の処理Ｓ２について説明する。無線局Ｂは、無線局Ａでチャネル情報を推定できるように、無線局Ａ宛にトレーニング信号ＴＮを送信し、無線局Ａは受信したトレーニング信号ＴＮを用いてチャネル情報Ｈを推定する。次に無線局Ａは、推定したチャネル情報Ｈから、１つ前のＴL 期間で更新した変換行列Ｕを用いて、圧縮チャネル情報ＨC ＝ＨＵを生成する。
【００４７】
次に無線局Ａは、最初の圧縮チャネル情報ＨC(k,1)を無線局Ｂ宛にフィードバック送信し、次に更新した現在のＴS 期間の圧縮チャネル情報ＨC(k,n)から、１つ前のＴS 期間の圧縮チャネル情報ＨC(k,n-1)を減算した差分チャネル情報ＨD(k,n)を生成し、無線局Ｂ宛にフィードバック送信する。
ＨD(k,n)＝ＨC(k,n)−ＨC(k,n-1)   （ｎ≧２）
【００４８】
無線局Ｂは、圧縮チャネル情報ＨC(k,1)に続いて差分チャネル情報ＨD(k,n)を受信し、ＨD(k,n)と１つ前のＴS 期間の圧縮チャネル情報ＨC(k,n-1)とを加算し、現在のＴS 期間における圧縮チャネル情報ＨC(k,n)を生成し、更新する。
ＨC(k,n)＝ＨD(k,n)＋ＨC(k,n-1) 
【００４９】
無線局Ｂは、生成した圧縮チャネル情報ＨC から、１つ前のＴL 期間で更新した変換行列Ｕを用いて、解凍チャネル情報ＨR ＝ＨC Ｕ* を生成する。ただし、Ｕ* はＵの複素共役転置を意味する。さらに、無線局Ｂは解凍チャネル情報ＨR を用いて送信ウェイトを生成し、その送信ウェイトを用いてデータパケットを無線局Ａ宛に送信し、無線局Ａはデータパケットを受信する。最後に、無線局Ａがデータパケット受信の成否を示すＡＣＫを無線局Ｂ宛に返信し、無線局ＢがＡＣＫを受信し、１回のＴS 期間におけるデータパケット伝送が完了する。
【００５０】
ここで、無線局Ａから無線局Ｂにフィードバックされる差分チャネル情報ＨD は、圧縮チャネル情報ＨC よりもダイナミックレンジが小さいため、より少ない量子化ビット割当でフィードバックすることができる。
【００５１】
次に、無線局Ａ，ＢにおけるＴL 期間の処理Ｓ５について説明する。
無線局Ａは、ＴL 期間内で得られたＮ回のＴS 期間におけるＮ個のチャネル情報Ｈから、ＰＣＡ手法に基づいて変換行列Ｕを生成し、無線局Ａの中で更新する。さらに、無線局Ａは更新した変換行列Ｕを無線局Ｂ宛にフィードバック送信し、無線局Ｂは変換行列Ｕを受信し、更新する。
【００５２】
（実施例３）
実施例３は、差分チャネル情報ＨD と差分変換行列ＵD を用いる例を示す。すなわち、実施例３は、実施例１と実施例２を合わせたものとなる。
【００５３】
図９は、本発明の実施例３における時間軸上の処理手順例を示す。
図９において、無線局Ａ，Ｂの関係は実施例１，２と同様である。１回目のＴL 期間（ｋ＝０）は「圧縮なし区間」となる。圧縮なし区間の処理は図５に示す実施例１と同様である。２回目以降のＴL 期間（ｋ≧１）では、無線局Ａは１つ前のＴL 期間で生成された変換行列Ｕ(k-1) を用いてチャネル情報Ｈ(k,n) を圧縮した圧縮チャネル情報ＨC (k,n) を生成し、無線局Ｂへフィードバックするとともに、１つ前のＴL 期間で生成された変換行列Ｕ(k-1) との差分である差分変換行列ＵD(k)を生成し、無線局Ａの内部で使用するとともに無線局Ｂにフィードバックする「圧縮あり区間」となる。
【００５４】
図１０は、実施例３における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示す。
図９および図１０において、無線局Ａ，ＢにおけるＴS 期間の処理Ｓ２として、差分チャネル情報ＨD を無線局Ａから無線局Ｂへフィードバックする処理は、図８に示す実施例２と同様である。また、無線局Ａ，ＢにおけるＴL 期間の処理Ｓ５として、差分変換行列ＵD を無線局Ａから無線局Ｂへフィードバックする処理は、図６に示す実施例１と同様である。
【００５５】
（実施例４）
実施例４は、予測圧縮チャネル情報ＨCPと差分変換行列ＵD を用いる例を示す。
図１１は、本発明の実施例４における時間軸上の処理手順例を示す。
図１１において、無線局Ａ，Ｂの関係は実施例１〜３と同様である。１回目のＴL 期間（ｋ＝０）は「圧縮なし区間」となる。圧縮なし区間の処理は図５に示す実施例１と同様である。２回目以降のＴL 期間（ｋ≧１）では、無線局Ａは１つ前のＴL 期間で生成された変換行列Ｕを用いてチャネル情報Ｈを圧縮した圧縮チャネル情報ＨC を生成し、さらに予測圧縮チャネル情報ＨCPを生成して無線局Ｂへフィードバックするとともに、１つ前のＴL 期間で生成された変換行列Ｕ(k-1) との差分である差分変換行列ＵD(k)を生成し、無線局Ａの内部で使用するとともに無線局Ｂにフィードバックする「圧縮あり区間」となる。
【００５６】
図１２は、実施例４における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示す。
図１１および図１２において、まず無線局Ａ，ＢにおけるＴS 期間の処理Ｓ２について説明する。無線局Ｂは、無線局Ａでチャネル情報を推定できるように、無線局Ａ宛にトレーニング信号ＴＮを送信し、無線局Ａは受信したトレーニング信号ＴＮを用いてチャネル情報Ｈを推定する。次に無線局Ａは、推定したチャネル情報Ｈから、１つ前のＴL 期間で更新した変換行列Ｕを用いて、圧縮チャネル情報ＨC ＝ＨＵを生成する。次に無線局Ａは、無線局Ｂがデータパケットを送信するＴS 期間に合わせて、圧縮チャネル情報ＨC の将来値を予測した予測圧縮チャネル情報ＨCPを生成し、無線局Ｂ宛にフィードバック送信する。ここで、予測に用いるアルゴリズムは本発明において限定されるものではなく、例えば非特許文献９に示されるカルマンフィルターを用いる予測手法を適用することができる。
【００５７】
無線局Ｂは、予測圧縮チャネル情報ＨCPを受信し、その予測圧縮チャネル情報ＨCPから１つ前のＴL 期間で更新した変換行列Ｕを用いて、予測解凍チャネル情報ＨRP＝ＨCPＵ* を生成する。ただし、Ｕ* はＵの複素共役転置を意味する。さらに、無線局Ｂは予測解凍チャネル情報ＨRPを用いて送信ウェイトを生成し、その送信ウェイトを用いてデータパケットを無線局Ａ宛に送信し、無線局Ａはデータパケットを受信する。最後に、無線局Ａがデータパケット受信の成否を示すＡＣＫを無線局Ｂ宛に返信し、無線局ＢがＡＣＫを受信し、１回のＴS 期間におけるデータパケット伝送が完了する。
【００５８】
次に、無線局Ａ，ＢにおけるＴL 期間の処理Ｓ５として、差分変換行列ＵD を無線局Ａから無線局Ｂへフィードバックする処理は、図６に示す実施例１と同様である。
【００５９】
（実施例５）
実施例５は、予測圧縮チャネル情報ＨCPと予測差分チャネル情報ＨDPを用いる例を示す。
図１３は、本発明の実施例５における時間軸上の処理手順例を示す。
図１３において、無線局Ａ，Ｂの関係は実施例１〜４と同様である。１回目のＴL 期間（ｋ＝０）は「圧縮なし区間」となる。圧縮なし区間の処理は図５に示す実施例１と同様である。２回目以降のＴL 期間（ｋ≧１）では、１つ前のＴL 期間で生成された変換行列Ｕを用いてチャネル情報Ｈを圧縮した圧縮チャネル情報ＨC を生成し、さらに予測圧縮チャネル情報ＨCPおよび予測差分チャネル情報ＨDPを生成して無線局Ａから無線局Ｂへフィードバックする「圧縮あり区間」となる。
【００６０】
図１４は、実施例５における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示す。
図１３および図１４において、まず無線局Ａ，ＢにおけるＴS 期間の処理Ｓ２について説明する。無線局Ｂは、無線局Ａでチャネル情報を推定できるように、無線局Ａ宛にトレーニング信号ＴＮを送信し、無線局Ａは受信したトレーニング信号ＴＮを用いてチャネル情報Ｈを推定する。次に無線局Ａは、推定したチャネル情報Ｈから、１つ前のＴL 期間で更新した変換行列Ｕを用いて、圧縮チャネル情報ＨC ＝ＨＵを生成する。次に無線局Ａは、無線局Ｂがデータパケットを送信するＴS 期間に合わせて、圧縮チャネル情報ＨC の将来値を予測した予測圧縮チャネル情報ＨCPを生成する。ここで、予測に用いるアルゴリズムは本発明において限定されるものではなく、例えば非特許文献９に示されるカルマンフィルターを用いる予測手法を適用することができる。
【００６１】
次に無線局Ａは、最初の予測圧縮チャネル情報ＨCP(k,1) を無線局Ｂ宛にフィードバック送信し、次に更新した現在のＴS 期間の予測圧縮チャネル情報ＨCP(k,n) から、１つ前のＴS 期間の予測圧縮チャネル情報ＨCP(k,n-1) を減算した予測差分チャネル情報ＨDP(k,n) を生成し、無線局Ｂ宛にフィードバック送信する。
ＨDP(k,n)＝ＨCP(k,n)−ＨCP(k,n-1)     （ｎ≧２）
【００６２】
無線局Ｂは、予測圧縮チャネル情報ＨCP(k,1) および予測差分チャネル情報ＨDP(k,n) を受信し、ＨDP(k,n) と１つ前のＴS 期間の予測圧縮チャネル情報ＨCP(k,n-1) とを加算し、現在のＴS 期間における予測圧縮チャネル情報ＨCP(k,n) を生成し、更新する。
ＨCP(k,n)＝ＨDP(k,n)＋ＨCP(k,n-1) 
【００６３】
無線局Ｂは、生成した予測圧縮チャネル情報ＨCPから、１つ前のＴL 期間で更新した変換行列Ｕを用いて、予測解凍チャネル情報ＨRP＝ＨCPＵ* を生成する。ただし、Ｕ* はＵの複素共役転置を意味する。さらに、無線局Ｂは予測解凍チャネル情報ＨRPを用いて送信ウェイトを生成し、その送信ウェイトを用いてデータパケットを無線局Ａ宛に送信し、無線局Ａはデータパケットを受信する。最後に、無線局Ａがデータパケット受信の成否を示すＡＣＫを無線局Ｂ宛に返信し、無線局ＢがＡＣＫを受信し、１回のＴS 期間におけるデータパケット伝送が完了する。
【００６４】
次に、無線局Ａ，ＢにおけるＴL 期間の処理Ｓ５として、変換行列Ｕを無線局Ａから無線局Ｂへフィードバックする処理は、図８に示す実施例２と同様である。
【００６５】
（実施例６）
実施例６は、予測圧縮チャネル情報ＨCPと予測差分チャネル情報ＨDPと差分変換行列ＵD を用いる例を示す。すなわち、実施例６は、実施例４と実施例５を合わせたものとなる。
【００６６】
図１５は、本発明の実施例６における時間軸上の処理手順例を示す。
図１５において、無線局Ａ，Ｂの関係は実施例１〜５と同様である。１回目のＴL 期間（ｋ＝０）は「圧縮なし区間」となる。圧縮なし区間の処理は、図５に示す実施例１と同様である。２回目以降のＴL 期間（ｋ≧１）では、１つ前のＴL 期間で生成された変換行列Ｕを用いてチャネル情報Ｈを圧縮した圧縮チャネル情報ＨC を生成し、さらに予測圧縮チャネル情報ＨCPおよび予測差分チャネル情報ＨDPを生成して無線局Ａから無線局Ｂへフィードバックするとともに、１つ前のＴL 期間で生成された変換行列Ｕ(k-1) との差分である差分変換行列ＵD(k)を生成し、無線局Ａの内部で使用するとともに無線局Ｂにフィードバックする「圧縮あり区間」となる。
【００６７】
図１６は、実施例６における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示す。
図１５および図１６において、無線局Ａ，ＢにおけるＴS 期間の処理Ｓ２として、予測圧縮チャネル情報ＨCPおよび予測差分チャネル情報ＨDPを無線局Ａから無線局Ｂへフィードバックする処理は、図１４に示す実施例５と同様である。また、無線局Ａ，ＢにおけるＴL 期間の処理Ｓ５として、差分変換行列ＵD を無線局Ａから無線局Ｂへフィードバックする処理は、図１２に示す実施例４と同様である。
【００６８】
（実施例７）
実施例７は、予測圧縮チャネル情報ＨCPと差分変換行列ＵD を用いる例を示す。ただし、実施例４と異なり、予測圧縮チャネル情報ＨCPはデータパケットを送信する無線局Ｂにおいて生成される。
【００６９】
図１７は、本発明の実施例７における時間軸上の処理手順例を示す。
図１７において、無線局Ａ，Ｂの関係は実施例１〜６と同様である。１回目のＴL 期間（ｋ＝０）は「圧縮なし区間」となる。圧縮なし区間の処理は、図５に示す実施例１と同様である。２回目以降のＴL 期間（ｋ≧１）では、無線局Ａは１つ前のＴL 期間で生成された変換行列Ｕを用いてチャネル情報Ｈを圧縮した圧縮チャネル情報ＨC を生成し、無線局Ｂへフィードバックするとともに、１つ前のＴL 期間で生成された変換行列Ｕ(k-1) との差分である差分変換行列ＵD(k)を生成し、無線局Ａの内部で使用するとともに無線局Ｂにフィードバックする「圧縮あり区間」となる。さらに、無線局Ｂでは圧縮チャネル情報ＨC から予測圧縮チャネル情報ＨCPを生成する。
【００７０】
図１８は、実施例７における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示す。
図１７および図１８において、まず無線局Ａ，ＢにおけるＴS 期間の処理Ｓ２について説明する。無線局Ｂは、無線局Ａでチャネル情報を推定できるように、無線局Ａ宛にトレーニング信号ＴＮを送信し、無線局Ａは受信したトレーニング信号ＴＮを用いてチャネル情報Ｈを推定する。次に無線局Ａは、推定したチャネル情報Ｈから、１つ前のＴL 期間で更新した変換行列Ｕを用いて、圧縮チャネル情報ＨC ＝ＨＵを生成し、その圧縮チャネル情報ＨC を無線局Ｂ宛にフィードバック送信する。
【００７１】
無線局Ｂは、フィードバックされた圧縮チャネル情報ＨC を受信し、データパケットを送信するＴS 期間に合わせて、圧縮チャネル情報ＨC の将来値を予測した予測圧縮チャネル情報ＨCPを生成する。ここで、予測に用いるアルゴリズムは本発明において限定されるものではなく、例えば非特許文献９に示されるカルマンフィルターを用いる予測手法を適用することができる。次に無線局Ｂは、予測圧縮チャネル情報ＨCPから１つ前のＴL 期間で更新した変換行列Ｕを用いて、予測解凍チャネル情報ＨRP＝ＨCPＵ* を生成する。ただし、Ｕ* はＵの複素共役転置を意味する。さらに、無線局Ｂは予測解凍チャネル情報ＨRPを用いて送信ウェイトを生成し、その送信ウェイトを用いてデータパケットを無線局Ａ宛に送信し、無線局Ａはデータパケットを受信する。最後に、無線局Ａがデータパケット受信の成否を示すＡＣＫを無線局Ｂ宛に返信し、無線局ＢがＡＣＫを受信し、１回のＴS 期間におけるデータパケット伝送が完了する。
【００７２】
次に、無線局Ａ，ＢにおけるＴL 期間の処理Ｓ５として、差分変換行列ＵD を無線局Ａから無線局Ｂへフィードバックする処理は、図６に示す実施例１と同様である。
【００７３】
（実施例８）
実施例８は、差分チャネル情報ＨD と予測圧縮チャネル情報ＨCPを用いる例を示す。ただし、予測圧縮チャネル情報ＨCPはデータパケットを送信する無線局Ｂにおいて生成される。
【００７４】
図１９は、本発明の実施例８における時間軸上の処理手順例を示す。
図１９において、無線局Ａ，Ｂの関係は実施例１〜７と同様である。１回目のＴL 期間（ｋ＝０）は「圧縮なし区間」となる。圧縮なし区間の処理は、図５に示す実施例１と同様である。２回目以降のＴL 期間（ｋ≧１）では、無線局Ａは１つ前のＴL 期間で生成された変換行列Ｕを用いてチャネル情報Ｈを圧縮した圧縮チャネル情報ＨC を生成し、無線局Ｂへフィードバックする「圧縮あり区間」となる。さらに、無線局Ｂでは圧縮チャネル情報ＨC から予測圧縮チャネル情報ＨCPを生成する。
【００７５】
図２０は、実施例８における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示す。
図１９および図２０において、まず無線局Ａ，ＢにおけるＴS 期間の処理Ｓ２について説明する。無線局Ｂは、無線局Ａでチャネル情報を推定できるように、無線局Ａ宛にトレーニング信号ＴＮを送信し、無線局Ａは受信したトレーニング信号ＴＮを用いてチャネル情報Ｈを推定する。次に無線局Ａは、推定したチャネル情報Ｈから、１つ前のＴL 期間で更新した変換行列Ｕを用いて、圧縮チャネル情報ＨC ＝ＨＵを生成する。次に無線局Ａは、実施例２と同様に圧縮チャネル情報ＨC から差分チャネル情報ＨD を生成し、無線局Ｂ宛にフィードバック送信する。
【００７６】
無線局Ｂは、差分チャネル情報ＨD を受信し、実施例２と同様に１つ前のＴS 期間の圧縮チャネル情報ＨC と加算して現在のＴS 期間における圧縮チャネル情報ＨC を生成し、更新する。次に無線局Ｂは、生成した圧縮チャネル情報ＨC から、データパケットを送信するＴS 期間に合わせて、圧縮チャネル情報ＨC の将来値を予測した予測圧縮チャネル情報ＨCPを生成する。ここで、予測に用いるアルゴリズムは本発明において限定されるものではなく、例えば非特許文献９に示されるカルマンフィルターを用いる予測手法を適用することができる。
【００７７】
次に無線局Ｂは、予測圧縮チャネル情報ＨCPから１つ前のＴL 期間で更新した変換行列Ｕを用いて、予測解凍チャネル情報ＨRP＝ＨCPＵ* を生成する。ただし、Ｕ* はＵの複素共役転置を意味する。さらに、無線局Ｂは予測解凍チャネル情報ＨRPを用いて送信ウェイトを生成し、その送信ウェイトを用いてデータパケットを無線局Ａ宛に送信し、無線局Ａはデータパケットを受信する。最後に、無線局Ａがデータパケット受信の成否を示すＡＣＫを無線局Ｂ宛に返信し、無線局ＢがＡＣＫを受信し、１回のＴS 期間におけるデータパケット伝送が完了する。
【００７８】
次に、無線局Ａ，ＢにおけるＴL 期間の処理Ｓ５として、変換行列Ｕを無線局Ａから無線局Ｂへフィードバックする処理は、図８に示す実施例２と同様である。
【００７９】
（実施例９）
実施例９は、差分チャネル情報ＨD と予測圧縮チャネル情報ＨCPと差分変換行列ＵD を用いる例を示す。ただし、予測圧縮チャネル情報ＨCPはデータパケットを送信する無線局Ｂにおいて生成される。すなわち、実施例９は、実施例７と実施例８を合わせたものとなる。
【００８０】
図２１は、本発明の実施例９における時間軸上の処理手順例を示す。
図２１において、無線局Ａ，Ｂの関係は実施例１〜８と同様である。１回目のＴL 期間（ｋ＝０）は「圧縮なし区間」となる。圧縮なし区間の処理は、図５に示す実施例１と同様である。２回目以降のＴL 期間（ｋ≧１）では、無線局Ａは１つ前のＴL 期間で生成された変換行列Ｕを用いてチャネル情報Ｈを圧縮した圧縮チャネル情報ＨC を生成し、さらに差分チャネル情報ＨD を生成して無線局Ａから無線局Ｂへフィードバックするとともに、１つ前のＴL 期間で生成された変換行列Ｕ(k-1) との差分である差分変換行列ＵD(k)を生成し、無線局Ａの内部で使用するとともに無線局Ｂにフィードバックする「圧縮あり区間」となる。さらに、無線局Ｂでは圧縮チャネル情報ＨC から予測圧縮チャネル情報ＨCPを生成する。
【００８１】
図２２は、実施例９における圧縮あり区間（ｋ≧１）の処理手順例を示す。
図２１および図２２において、無線局Ａ，ＢにおけるＴS 期間の処理Ｓ２として、差分チャネル情報ＨD を無線局Ａから無線局Ｂへフィードバックし、無線局Ｂで圧縮チャネル情報ＨC から予測圧縮チャネル情報ＨCPを生成する処理は、図２０に示す実施例８と同様である。また、無線局Ａ，ＢにおけるＴL 期間の処理Ｓ５として、差分変換行列ＵD を無線局Ａから無線局Ｂへフィードバックする処理は、図１８に示す実施例７と同様である。
【００８２】
（定量評価）
ここで、図１に示すようなマルチユーザＭＩＭＯ通信構成において行った定量数値評価を示す。定量数値評価に用いるシミュレーション諸元として、図２３に示すように送信局１（無線局Ｂ）のアンテナ数は100 、４個の受信局２−１〜２−４（無線局Ａ）のアンテナ数はそれぞれ１とする。また、無線伝搬路の時変動として最大ドプラー周波数を35Ｈz とする。変換行列Ｕの更新期間ＴL 内にデータパケット伝送期間ＴS が10回または20回あるものとする。
【００８３】
図２４は、通信容量の特性評価を示す。(1) はＴL ＝ＴS ×10、(2) はＴL ＝ＴS ×20の場合を示す。
ここでは、本発明において差分チャネル情報ＨD と差分変換行列ＵD を用いる実施例３と、圧縮チャネル情報ＨC を用いる従来技術（非特許文献８）における無線局ごとの周波数利用効率（単位周波数の通信容量）を比較している。なお、参照情報として圧縮なしの場合の特性も示す。
【００８４】
従来技術では、複素数の圧縮チャネル情報ＨC をフィードバックするのに実部および虚部にそれぞれ５ビットの割当を適用している。一方、発明技術では実部および虚部にそれぞれ３ビットの割当に抑えている。発明技術の所要するフィードバック用量子化ビット数は従来技術より少ないが、その周波数利用効率は従来技術に比べてまったく低下しないことが図２４から確認できる。すなわち、発明技術はチャネル情報のフィードバック量を抑えながら通信容量の維持ができることを意味する。
【００８５】
図２５は、オーバヘッド削減の特性評価を示す。
ここでは、本発明において差分チャネル情報ＨD と差分変換行列ＵD を用いる実施例３と、圧縮チャネル情報ＨC を用いる従来技術（非特許文献８）における合計フィードバック量（すべての端末から送信局への合計フィードバック量）を比較している。発明技術は、圧縮なしの場合と比べて合計フィードバック量を約１／５程度に削減している。また、従来技術と比較すると所要フィードバック量を約１／２以下に抑えていることが確認できる。
【００８６】
本発明は、例えば無線通信システムの送信局または受信局または中央処理局における差分チャネル情報、予測圧縮チャネル情報、予測差分チャネル情報、差分変換行列の各生成処理を、コンピュータと、上記の処理を行うコンピュータプログラムにより実現することができる。このコンピュータプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶することも、ネットワークを介して提供することも可能なものである。
【符号の説明】
【００８７】
１  送信局
２  受信局
３  中央処理局
【図１】
0006577417.tif 000002
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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