【手続補正書】
【提出日】平成21年10月28日(2009.10.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナを持つ送信機と複数のアンテナを持つ受信機間で空間多重通信を行なう無線通信システムであって、
送受信間の各アンテナ対の伝達関数を要素とするチャネル情報行列を取得するチャネル情報行列取得手段と、
該取得したチャネル情報行列を基に重み係数行列を求める重み係数行列演算手段と、
該重み係数行列の正規化処理を行なう正規化手段と、
前記重み係数行列演算手段又は前記正規化手段による処理における異常の有無を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に応じて、前記送信機から送信する送信信号に対して該重み係数行列に基づく重み付け処理を行なう重み付け処理手段と、
前記重み付け処理手段により重み付け処理された送信信号を前記送信機から前記受信機へ伝送する伝送手段と、
を具備することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
複数のアンテナを持つ送信機と複数のアンテナを持つ受信機間で空間多重通信を行なう無線通信システムであって、
送受信間の各アンテナ対の伝達関数を要素とするチャネル情報行列を取得するチャネル情報行列取得手段と、
該取得したチャネル情報行列を基に重み係数行列を求める重み係数行列演算手段と、
前記送信機から送信する送信信号に対して該重み係数行列に基づく重み付け処理を行なう重み付け処理手段と、
各送信アンテナの送信信号の電力が規定の値となるように前記重み付け処理手段により重み付けされた送信信号の正規化処理を行なう送信信号正規化手段と、
前記送信機から送信する送信信号に所定の行列を乗算して重み付けを行なう行列積演算手段と、
前記重み付け処理手段又は前記正規化手段による処理における異常の有無を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に応じて、前記重み付け処理手段により重み付け処理された送信信号、又は、前記行列積演算手段により求められた送信信号のいずれかを前記送信機から前記受信機へ伝送する伝送手段と、
を具備することを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
複数のアンテナを備え、複数のアンテナを持つ受信機との間で空間多重通信を行なう無線通信装置であって、
送受信間の各アンテナ対の伝達関数を要素とするチャネル情報行列を基に重み係数行列を求める重み係数行列演算手段と、
該重み係数行列の正規化処理を行なう正規化手段と、
前記重み係数行列演算手段又は前記正規化手段による処理における異常の有無を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に応じて、送信信号に対して該重み係数行列に基づく重み付け処理を行なう重み付け処理手段と、
該重み付けされた送信信号を前記アンテナから送出する送信手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項４】
前記正規化手段は、前記重み係数行列演算手段によりチャネル情報行列の共分散行列の固有値から求めた固有ベクトルに対して行ノルムが規定の値となるように正規化を行なう、
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記検出手段は、前記正規化手段へ所定の範囲外となる入力信号が入力されたこと、又は、正規化の演算途中でのオーバーフロー又はアンダーフローが発生したことを異常として検出する、
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記重み付け処理手段は、前記検出手段により処理の異常が検出されたときには、前記重み係数行列演算手段により演算された重み係数行列により送信信号を重み付けすることに代えて、行ノルムが保証された他の重み付け送信信号を出力する、
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項７】
行ノルムが保証された１以上の重み係数行列をあらかじめ記憶する不揮発性記憶手段をさらに備え、
前記重み付け処理手段は、前記検出手段により処理の異常が検出されたときには、前記不揮発性記憶手段に記憶されている重み係数行列を用いて送信信号を重み付けする、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項８】
前記不揮発性記憶手段は、単位行列、適当な角度を持った回転行列、鏡像行列、Ｗａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ行列、又はこれらの２以上の行列を組み合わせた行列をあらかじめ記憶する、
ことを特徴とする請求項７に記載の無線通信装置。
【請求項９】
前記不揮発性記憶手段は複数の異なった重み係数行列を記憶し、
前記重み付け処理手段は、前記検出手段が異常を検出したときには、前記不揮発性記憶手段に記憶されている重み係数行列の中から最適のものを適宜選択して送信信号を重み付けする、
ことを特徴とする請求項７に記載の無線通信装置。
【請求項１０】
前記不揮発性記憶手段は角度が異なる複数の回転行列を記憶し、
前記重み付け処理手段は、前記検出手段が異常を検出したときには、前記不揮発性記憶手段に記憶されている回転行列の中から、正規化前の重み係数行列に最も近い角度を持つ回転行列を選択して送信信号を重み付けする、
ことを特徴とする請求項７に記載の無線通信装置。
【請求項１１】
前記重み係数行列演算手段は、該取得したチャネル情報行列の共分散行列から求まる固有値を基に固有ベクトルの複数の組を作成し、これらの中から適したものを選択する、
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項１２】
前記重み係数行列演算手段は、作成した固有ベクトルの複数の組のうち、最終的に演算誤差の生じる可能性が小さい行列を選択する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の無線通信装置。
【請求項１３】
２本のアンテナを備えるとともに、前記受信機は２本のアンテナを備えており、
前記重み係数行列演算手段は、該取得したチャネル情報行列ＨをＵＤＶHに特異値分解して得られる行列Ｖを基に重み係数行列を生成し、チャネル情報行列Ｈの共分散行列Ａ＝ＨHＨの各要素を［［ａ11，ａ21］T、［ａ12，ａ22］T］とし、該共分散行列Ａの固有値をλ1、λ2とし（但し、λ1≧λ2）、
ａ11＞ａ22、あるいは、ａ11≧ａ22のときは下式、
【数１】
2008124533.tif 000001
を固有ベクトル［ｖ1，ｖ2］として選択して重み係数行列を求め、
ａ11≦ａ22、あるいは、ａ11＜ａ22のときは下式、
【数２】
2008124533.tif 000002
を固有ベクトル［ｖ1，ｖ2］として選択して重み係数行列を求める、
ことを特徴とする請求項１２に記載の無線通信装置（但し、ｋ1、ｋ2、ｋ3、ｋ4は０以外の任意の値（実数及び複素数を含む））。
【請求項１４】
複数のアンテナを備え、複数のアンテナを持つ受信機との間で空間多重通信を行なう無線通信装置であって、
送受信間の各アンテナ対の伝達関数を要素とするチャネル情報行列を基に重み係数行列を求める重み係数行列演算手段と、
前記アンテナから送信する送信信号に対して該重み係数行列に基づく重み付け処理を行なう重み付け処理手段と、
各送信アンテナの送信信号の電力が規定の値となるように前記重み付け処理手段により重み付けされた送信信号の正規化処理を行なう送信信号正規化手段と、
前記アンテナから送信する送信信号に所定の行列を乗算して重み付けを行なう行列積演算手段と、
前記重み付け処理手段又は前記正規化手段による処理における異常の有無を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に応じて、前記重み付け処理手段により重み付け処理された送信信号、又は、前記行列積演算手段により求められた送信信号のいずれかを前記アンテナから送出する送信手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項１５】
前記検出手段は、前記送信信号正規化手段へ所定の範囲外となる入力信号が入力されたこと、又は、正規化の演算途中でのオーバーフロー又はアンダーフローが発生したことを異常として検出する、
ことを特徴とする請求項１４に記載の無線通信装置。
【請求項１６】
前記行列積演算手段は、行ノルムが保証された重み係数行列をあらかじめ用意して、前記アンテナから送信する送信信号に乗算して重み付けを行なう、
ことを特徴とする請求項１４に記載の無線通信装置。
【請求項１７】
前記行列積演算手段は、単位行列、適当な角度を持った回転行列、鏡像行列、Ｗａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ行列、又はこれらの２以上の行列を組み合わせた行列をあらかじめ用意する、
ことを特徴とする請求項１６に記載の無線通信装置。
【請求項１８】
複数のアンテナを用いて、複数のアンテナを持つ受信機との間で空間多重通信を行なう無線通信方法であって、
送受信間の各アンテナ対の伝達関数を要素とするチャネル情報行列を基に重み係数行列を求める重み係数行列演算ステップと、
該重み係数行列の正規化処理を行なう正規化ステップと、
前記重み係数行列演算ステップ又は前記正規化ステップにおける処理の異常の有無を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにおける検出結果に応じて、送信信号に対して該重み係数行列に基づく重み付け処理を行なう重み付け処理ステップと、
該重み付けされた送信信号を前記アンテナから送出する送信ステップと、
を有することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１９】
複数のアンテナを備え、複数のアンテナを持つ受信機との間で空間多重通信を行なう無線通信方法であって、
送受信間の各アンテナ対の伝達関数を要素とするチャネル情報行列を基に重み係数行列を求める重み係数行列演算ステップと、
前記アンテナから送信する送信信号に対して該重み係数行列に基づく重み付け処理を行なう重み付け処理ステップと、
各送信アンテナの送信信号の電力が規定の値となるように前記重み付け処理ステップにおいて重み付けされた送信信号の正規化処理を行なう送信信号正規化ステップと、
前記アンテナから送信する送信信号に所定の行列を乗算して重み付けを行なう行列積演算ステップと、
前記重み付け処理ステップ又は前記正規化ステップで実行する処理における異常の有無を検出する検出ステップと、
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
チャネル情報行列Ｈの要素ｈijは、ｊ番目の送信アンテナからｉ番目の受信アンテナへの伝達関数である（但し、ｉは１〜Ｎの正の整数であり、ｊは１〜Ｍの正の整数である）。そして、受信信号ベクトルｙ’は、下式（１）のように、送信信号ベクトルにチャネル情報行列を掛け、雑音ベクトルｎを加算して表される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９９】
このとき、共分散行列Ａの要素ａ22が０に近いような場合には、上式（１５）中のｓ2、あるいは式（１６）中のｔ1が０に近くなる可能性が高い。分母が０に近くなると、整数除算の演算誤差は一般に大きくなる。そのため、この場合は式（２０）に示した固有ベクトルから重み係数行列Ｖdnの正規化演算を行なう方が、式（２１）に示した固有ベクトルから重み係数行列Ｖdnの正規化演算を行なうよりも、最終的に誤差を持つ可能性が高くなる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１００
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１００】
一方、共分散行列Ａの要素ａ11が０に近いような場合には、上式（１８）中のｓ2、あるいは式（２０）中のｔ2が０に近くなる可能性が高くなるため、この場合は式（２１）に示した固有ベクトルから重み係数行列Ｖdnの正規化演算を行なう方が、式（２０）に示した固有ベクトルから重み係数行列Ｖdnの正規化演算を行なうよりも、最終的に誤差を持つ可能性が高くなる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０６】
図５に示す構成例では、重み係数行列演算部１２内において、共分散行列演算部１２１はダウンリンクのチャネル情報行列から共分散行列Ａを計算し、固有値１２２は共分散行列Ａの固有値を求め、固有ベクトル演算部１２３は固有ベクトルを演算して、出力する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０７】
固有ベクトルとしては、多数の組み合わせが存在する（前述）。図６に示した構成例では、固有値λ1及びλ2を演算して得られる固有ベクトルの複数の組を用意し、これらの中から適したものをスイッチ１２８で選択して、後続の重み付け部１３に出力する。スイッチ１２８において複数の固有ベクトルから選択する選択基準として、例えば「最終的に演算誤差の生じる可能性が小さい行列」を挙げることができる（同上）。