(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送受信アンテナと、
前記送受信アンテナを通じ受信されるＭ個の無線周波数信号から基底帯域信号を抽出し、前記Ｍ個の無線周波数信号が経たチャンネルの状態を推定する基底帯域処理部と、
前記チャンネル状態を利用して所定目的関数を最大にするＭ次元の重み値を求め、Ｍ次元を表現できるＭ個の基底ベクトルと前記重み値とを内積して前記Ｍ個の基底ベクトルに該当する係数を求め、前記係数の中から大きさ順にＳ個（ここで、Ｍ＞Ｓである）を選択し、該選択された係数に該当するＳ個の基底ベクトルを選択することにより、前記Ｍ次元の重み値をＳ次元に近似して帰還情報を抽出する帰還情報近似部と、
前記帰還情報を無線周波数信号に変換して前記送信装置に帰還させる帰還部と、を備える無線受信装置。
【請求項２】
前記所定目的関数は、
前記チャンネル状態を行列Ｈ（Ｈはエルミート演算子）とし、前記重み値をベクトルＷとすれば、下記式で表され、
Ｐｗ＝ＷHＨHＨＷ
前記帰還情報近似部は、所定目的関数Ｐが最大となるＷoptを求め、当該Ｗoptを所定形態の基底ベクトルを基盤とする下位次元に近似して帰還情報を抽出することを特徴とする請求項１に記載の無線受信装置。
【請求項３】
前記Ｗoptは、
前記目的関数のうち、ＨHＨの最大固有数に対応することを特徴とする請求項２に記載の固有ベクトルの無線受信装置。
【請求項４】
複数の送受信アンテナと、
前記送受信アンテナを通じ受信されるＭ個の無線周波数信号から基底帯域信号を抽出し、前記Ｍ個の無線周波数信号が経たチャンネルの状態を推定する基底帯域処理部と、
前記送信アンテナの数と同数の基底ベクトルの中で、近似しようとする次元に相当する数の基底ベクトル及びその係数を全て選択し、選択された基底ベクトル及び係数から複数の重み値を求め、前記求められた複数の重み値の中で、前記チャンネル状態から求めた所定目的関数を最大化する重み値を帰還情報として抽出する帰還情報近似部と、
前記帰還情報を無線周波数信号に変換して前記送信装置に帰還させる帰還部と、を備える無線受信装置。
【請求項５】
前記所定目的関数Ｐiは、
前記チャンネル状態を行列Ｈ（Ｈはエルミート演算子）とし、ｉ番目に選択された基底ベクトル及び係数から求めた重み値をベクトルＷiとすれば、下記式で表され、
Ｐi＝ＷiHＨHＨＷi
前記帰還情報近似部は、前記目的関数を最大化するＷiを前記帰還情報として抽出することを特徴とする請求項４に記載の無線受信装置。
【請求項６】
送信装置から送信されるＭ個の無線周波数信号が、多重経路を通じ受信される際に、受信された信号から帰還情報を抽出し、前記帰還情報を前記送信装置に伝送する無線通信方法において、
（ａ）前記受信された信号から、前記多重経路であるチャンネルの状態を推定する段階と、
（ｂ）前記チャンネル状態を利用して所定目的関数を最大化するＭ次元の重み値を求める段階と、
（ｃ）Ｍ次元を表現できるＭ個の基底ベクトルと前記重み値とを内積して前記Ｍ個の基底ベクトルに該当する係数を求める段階と、
（ｄ）前記係数の中から大きさ順にＳ個（ここで、Ｍ＞Ｓである）を選択し、該選択された係数に該当するＳ個の基底ベクトルを選択する段階と、
（ｅ）前記選択された係数を量子化する段階と、
（ｆ）前記Ｓ個の基底ベクトル及びその量子化された係数、または、前記Ｓ個の基底ベクトル及びその量子化された係数を表すインデックスを、前記送信装置に帰還させる段階と
を含む無線通信方法。
【請求項７】
前記（ｂ）段階は、
前記多重経路の数がＬの場合、前記チャンネルの状態を、大きさがＬ×Ｍの行列Ｈで示し、前記重み値を大きさがＭ次元のベクトルＷで示し、下記式のＰの値が最大となるＷoptを帰還情報として抽出することを特徴とする請求項６に記載の無線通信方法。
Ｐ＝ＷHＨHＨＷ        （Ｈ：エルミート演算子）
【請求項８】
前記（ｆ）段階の帰還情報が基底ベクトル及び量子化係数の場合、
（ｇ）前記送信装置から受信された帰還信号から基底ベクトルと量子化係数を抽出する段階と、
（ｈ）抽出された基底ベクトルと量子化係数とから帰還情報を復元する段階と、
（ｉ）復元された帰還情報を伝送しようとする情報信号に加重する段階と、
（ｊ）加重された情報信号を伝送する段階とをさらに具備する請求項６に記載の無線通信方法。
【請求項９】
前記（ｆ）段階の帰還情報がインデックスの場合、
（ｇ）前記送信装置内に前記Ｓ次元の基底ベクトルと量子化係数そしてこれらをそれぞれ指すインデックスを保存する段階と、
（ｈ）受信した帰還信号からインデックスを抽出し、前記（ｇ）段階にて保存された基底ベクトルと量子化係数の中から、抽出されたインデックスに対応する基底ベクトルと量子化係数とを抽出する段階と、
（ｉ）抽出された基底ベクトルと量子化係数とから帰還情報を復元する段階と、
（ｊ）復元された帰還情報を伝送しようとする情報信号に加重する段階と、
（ｋ）加重された情報信号を伝送する段階と
をさらに具備する請求項６に記載の無線通信方法。
【請求項１０】
送信装置から送信されるＭ個の無線周波数信号が多重経路を通じ受信される時、受信された信号から帰還情報を抽出し、前記帰還情報を前記送信装置に伝送する無線通信方法において、
（ａ）前記受信された信号から、前記多重経路であるチャンネルの状態を推定する段階と、
（ｂ）Ｍ次元を表現できる基底ベクトルを決定する段階と、
（ｃ）決定した基底ベクトルの中からＳ個（ここで、Ｍ＞Ｓである）の基底ベクトルを選択する段階と、
（ｄ）各基底ベクトルの量子化係数Ｎ個の中から１つを選択する段階と、
（ｅ）選択された基底ベクトル及び選択された量子化係数から帰還情報Ｗiを求める段階と、
（ｆ）前記Ｗi及び推定されたチャンネルの状態Ｈにもとづいて、所定目的関数から求めた値が最大ならば、前記ＷiまたはＷｉを示すインデックスを、前記送信装置に帰還させる段階と
を含む無線通信方法。
【請求項１１】
前記所定目的関数Ｐiは下記式、
Ｐi＝ＷiHＨHＨＷi          （Ｈ：エルミート演算子）
と表わされる請求項１０に記載の無線通信方法。
【請求項１２】
前記Ｗi及び推定されたチャンネルの状態Ｈにもとづいて、前記所定目的関数から求めた値が最大でない場合、前記Ｍ個の基底ベクトルの中から選択したＳ個の基底ベクトルのすべてについてＰiをもとめ、選択された各基底ベクトルに関して他の量子化係数をそれぞれ選択してＮS通りの場合について前記（ｅ）段階及び前記（ｆ）段階を反復する請求項１０に記載の無線通信方法。
【請求項１３】
前記（ｆ）段階にて帰還情報がＷiの場合、
（ｇ）受信された帰還信号からＷiを抽出する段階と、
（ｈ）抽出されたＷiを伝送しようとする情報信号に加重する段階と、
（ｉ）加重された情報信号を伝送する段階と
をさらに具備する請求項１０に記載の無線通信方法。
【請求項１４】
前記（ｆ）段階にて帰還情報がインデックスの場合、
（ｇ）前記送信装置から選択可能なＷi及びＷiを指すインデックスを保存する段階と、
（ｈ）受信されたインデックスに対応するＷiを抽出する段階と、
（ｇ）抽出されたＷiを伝送しようとする情報信号に加重する段階と、
（ｉ）加重された情報信号を伝送する段階と
をさらに具備する請求項１０に記載の無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は帰還機能を持つ無線受信装置及び無線通信方法に係り、特に多次元の帰還情報を近似して下位次元情報としたものを帰還させる無線受信装置及び無線通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線チャンネル環境は有線チャンネルと違い、多重経路干渉、シャドーイング、電波減衰、時変雑音、多重使用者干渉などにより低い信頼度を示す。
このような中で、反射体や人の動きに起因して、所望の信号と干渉信号とが互いに混ざって受信され、これにより受信信号が激しい歪曲を経る現象である多重経路によるフェーディング効果は、全体システム性能を大きく劣化させるものである。
そのため、この多重経路によるフェーディング効果は、無線環境にて高速データ通信を行う際の最も大きい難題であり、このようなフェーディング効果に対処するため多くの研究が行われてきた。
【０００３】
その中で、最も効果的な方法がディバーシティ法である。ディバーシティ法とは、それぞれフェーディング現象を受けたいくつかの信号を複数のフィンガを使用して受信し、各フィンガからの出力を結合することでフェーディング現象に対処する方法である。
このようなディバーシティ法は、無線チャンネル環境にてかなり優秀な性能をあらわすと知らされており、多様なディバーシティ法が提案されて現在常用化されている。
このようなディバーシティ法には、大きく分けて、時間ディバーシティ、周波数ディバーシティ、空間ディバーシティがある。
【０００４】
多重のアンテナを使用した空間ディバーシティの場合、基地局に多重受信アンテナを設置してダウンリンクの性能を向上させるシステムが現在常用化されている。
同様に、端末機側においても、多重受信アンテナを利用してアップリンクの性能を向上させることができる。
しかし、端末機には、省電力消費、小型化、軽量化、複雑度などの制約があるために、端末機側に複数のアンテナを設置してディバーシティ法を利用するには、技術的に多くの課題があった。
【０００５】
この問題点を解決するために、基地局側に多重送信アンテナを設置して、アップリンクの性能を向上させる送信ディバーシティ法が提案された。
また、このような多重送信アンテナを用いた送信ディバーシティ法は、ディバーシティ獲得による性能向上の他に、端末機に多重受信アンテナを設置する方式よりも経済的にも適した方法とみなされている。
【０００６】
多重の送信アンテナを利用したディバーシティ法には、大きくアラモウチ（Ｓ．Ｍ．Ａｌａｍｏｕｔｉ、“Ａ ｓｉｍｐｌｅ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｓｃｈｅｍｅ ｆｏｒ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ”、ＩＥＥＥ Ｊ．Ｓｅｌｅｃｔ．ＡｒｅａｓＣｏｍｍｕｎ．，ｖｏｌ１６，ｐｐ．１４５１−１４５８、Ｏｃｔ．１９９８）が提案したチャンネル状態に関する情報なし時空間符号による方式と、
チャンネル状態情報を受信機にて帰還されて利用する帰還方式（３ＧＰＰ，“Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ（ＦＤＤ）”、Ｔｅｃｈ，Ｓｐｅｃ．，Ｄｏｃ．＃：３Ｇ ＴＳ ２５．２１４ ｖｅｒｓｉｏｎ ３．０．０，Ｏｃｔ，１９９９，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．３ｇｐｐ．ｏｒｇにも開示されている）に分けられる。
【０００７】
帰還方式において、次世代システム用に提案されている方式は、受信機からチャンネル状態に関する情報を求め、この情報から多重送信アンテナらに加重される最適アンテナ重み値を計算し、この値を送信して帰還させる方式である。
このような帰還方式は、チャンネル状態による最適のアンテナ重み値を多重送信アンテナに適用するために、時空間符号化による方式よりも優秀な性能を示すと知らされており、さらに、送信アンテナ数を増加させればアンテナ数に比例して性能が向上すると知られている。
【０００８】
ところが、このような帰還方式は、帰還に必要な情報が送信アンテナ数に比例して増加する。そのため、多重の送信アンテナを使用する場合に、帰還に必要なチャンネル容量を増やさなければならないという短所がある。
また、送信アンテナ数の増加による帰還情報の増加は、帰還に必要な時間、すなわち、遅延時間の増加をもたらすようになる。このような場合、帰還される間にチャンネル状態が変わるようになれば、深刻な性能低下をもたらすようになる。
従って、帰還方式による多重送信アンテナディバーシティ獲得方式の最も大きい問題は帰還情報量と関係する。
【０００９】
一般的に、帰還情報を伝送するのに使われるチャンネル容量は制限的で、また帰還情報量が増加するようになればそれだけ遅延が発生するようになる。
従って、多数の送信アンテナを採択した場合、帰還方式は帰還情報量により制限を受けることになる。よって、帰還情報量を減らすことが必要である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明がなそうとする技術的課題は、多次元の帰還情報を下位次元に近似して送信機に帰還させる無線受信装置及び無線通信方法を提供するところにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記技術的課題を解決するために本発明は、
複数の送受信アンテナと、前記送受信アンテナを通じ受信されるＭ個の無線周波数信号から基底帯域信号を抽出し、前記Ｍ個の無線周波数信号が経たチャンネルの状態を推定する基底帯域処理部と、前記チャンネル状態を利用して所定目的関数を最大にするＭ次元の重み値を求め、Ｍ次元を表現できるＭ個の基底ベクトルと前記重み値とを内積して前記Ｍ個の基底ベクトルに該当する係数を求め、前記係数の中から大きさ順にＳ個（ここで、Ｍ＞Ｓである）を選択し、該選択された係数に該当するＳ個の基底ベクトルを選択することにより、前記Ｍ次元の重み値をＳ次元に近似して帰還情報を抽出する帰還情報近似部と、前記帰還情報を無線周波数信号に変換して前記送信装置に帰還させる帰還部とを備える。
【００１２】
前記技術的課題をなすための本発明は、複数の送受信アンテナと、前記送受信アンテナを通じ受信されるＭ個の無線周波数信号から基底帯域信号を抽出し、前記Ｍ個の無線周波数信号が経たチャンネルの状態を推定する基底帯域処理部と、前記送信アンテナの数と同数の基底ベクトルの中で、近似しようとする次元に相当する数の基底ベクトル及びその係数を全て選択し、選択された基底ベクトル及び係数から複数の重み値を求め、前記求められた複数の重み値の中で、前記チャンネル状態から求めた所定目的関数を最大化する重み値を帰還情報として抽出する帰還情報近似部と、前記帰還情報を無線周波数信号に変換して前記送信装置に帰還させる帰還部とを備える。
【００１３】
前記技術的課題をなすための本発明は、送信装置から送信されるＭ個の無線周波数信号が多重経路を通じ受信される際に、受信された信号から帰還情報を抽出し、前記帰還情報を前記送信装置に伝送する無線通信方法において、前記受信された信号から前記多重経路であるチャンネルの状態を推定する段階と、前記チャンネル状態を利用して所定目的関数を最大化するＭ次元の重み値を求める段階と、Ｍ次元を表現できるＭ個の基底ベクトルと前記重み値とを内積して前記Ｍ個の基底ベクトルに該当する係数を求める段階と、前記係数の中から大きさ順にＳ個（ここで、Ｍ＞Ｓである）を選択し、該選択された係数に該当するＳ個の基底ベクトルを選択する段階と、前記選択された係数を量子化する段階と、前記Ｓ個の基底ベクトル及びその量子化された係数、または、前記Ｓ個の基底ベクトル及びその量子化された係数を表すインデックスを、前記送信装置に帰還させる段階とを含む。
【００１４】
前記技術的課題をなすための本発明は、送信装置から送信されるＭ個の無線周波数信号が多重経路を通じ受信される時、受信された信号から帰還情報を抽出し、前記帰還情報を前記送信装置に伝送する無線通信方法において、（ａ）前記受信された信号から前記多重経路であるチャンネルの状態を推定する段階と、（ｂ）Ｍ次元を表現できる基底ベクトルを決定する段階と、（ｃ）決定した基底ベクトルの中からＳ個（ここで、Ｍ＞Ｓである）の基底ベクトルを選択する段階と、（ｄ）各基底ベクトルの量子化係数Ｎ個の中から１つを選択する段階と、（ｅ）選択された基底ベクトル及び選択された量子化係数から帰還情報Ｗiを求める段階と、（ｆ）前記Ｗi及び推定されたチャンネルの状態Ｈにもとづいて、所定目的関数から求めた値が最大ならば、前記ＷiまたはＷｉを示すインデックスを前記送信装置に帰還させる段階を含む。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を適宜参照しながら、本発明の一実施の形態をより詳細に説明する。
図１は本発明における帰還機能を持つ無線通信システムのブロック図である。
【００１６】
図１に示すように、本発明の無線通信システムは、送信装置１００及び受信装置１５０を含む。
送信装置１００は、基底帯域処理部１０４、加重部１０６、ＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）処理部１０８及び帰還情報復元部１１０を具備する。
また、送信装置１００は信号送受信のための多重送受信アンテナ１２０、１８０を具備する。
【００１７】
受信装置１５０は、ＲＦ及び基底帯域処理部１５２、復元部１５４、帰還情報近似部１５６及び帰還部１５８を具備する。
また、受信装置１５０は信号送受信のための多重送受信アンテナ１４０、１６０を具備する。
【００１８】
送信装置１００の基底帯域処理部１０４は、基底帯域の情報信号の符号化及び変調といった処理を行う。
送信装置１００の加重部１０６は、基底帯域処理部１０４の出力信号に、受信装置１５０から伝送され、帰還情報復元部１１０にて復元させた帰還情報を加重させる。
【００１９】
送信装置１００のＲＦ処理部１０８は、加重部１０６の出力信号を無線帯域信号に変換して多重送信アンテナ１２０を通じ伝送する。
送信装置１００の帰還情報復元部１１０は、多重受信アンテナ１８０を通じ受信した帰還信号から帰還情報を復元し、復元された情報を加重部１０６に出力する。
【００２０】
受信装置１５０のＲＦ及び基底帯域処理部１５２は、多重受信アンテナ１４０を通じ受信した信号を処理して基底帯域信号を抽出し、基底帯域信号からチャンネル状態を推定する。
受信装置１５０の復元部１５４は、基底帯域信号を復号化して送信された情報信号を復元する。
【００２１】
受信装置１５０の帰還情報近似部１５６は、推定されたチャンネル状態から多次元の重み値を求め、多次元重み値を下位次元に近似して帰還情報を求める。
受信装置１５０の帰還部１５８は、前記帰還情報を基底帯域処理及びＲＦ処理して多重送信アンテナ１６０を通じ伝送する。
【００２２】
前記帰還情報近似部１５６にて重み値を近似する方法または帰還情報復元部１１０にて帰還情報を復元する方法を以下に説明する。
【００２３】
帰還情報は、前記ＲＦ及び基底帯域処理部１５２において推定されたチャンネル状態から得られる最適の重み値を下位次元に近似することにより得られる。
例えば、Ｍ個のアンテナより構成された多重送信アンテナ１２０及びチャンネルを通じＬ個の多重経路が発生すると仮定し、多重受信アンテナ１４０は１つのアンテナを具備すると仮定し、送受信装置１００、１５０にてこのようなＬ個の多重経路信号を分離できるとすれば、チャンネル状態Ｈは次の式のように表現され得る。
【００２４】
【数１】
0004608124.tif 000002
【００２５】
ここで、ｈmlはｍ番目の送信アンテナからのチャンネルのうち最初の多重経路信号を示す。
このチャンネル状態Ｈは、受信装置１５０のＲＦ及び基底帯域処理部１５２で推定される。この時、チャンネル推定方法は従来のいかなるチャンネル推定方法も採択されうる。
【００２６】
帰還情報近似部１５６は、前記ＲＦ及び基底帯域処理部１５２で推定されたチャンネル状態から、送信アンテナにかけられる重み値を求める。
送信装置１００の加重部１０６は、帰還情報復元部１１０で復元された帰還情報を情報信号に加重することにより、情報信号を伝送する前に情報信号にあらかじめチャンネル状態を反映させることができるので、多重経路によるフェーディングの影響を減らすことができる。
【００２７】
最適の送信アンテナ加重値は、次の式のような目的関数Ｐを最大化させるベクトルＷとして与えられる。
【００２８】
【数２】
0004608124.tif 000003
【００２９】
ここで、Ｈはエルミート演算子、Ｗは送信アンテナの重み値を示すベクトルであり、Ｗは次式で表される。
【００３０】
【数３】
0004608124.tif 000004
【００３１】
ここで、Ｗmはｍ番目の送信アンテナの重み値を示す。Ｔは行列の前置を示す。
最適の送信アンテナ加重値Ｗoptは、前記数式（２）のＰを最大化するＷとして求められる。
ＷoptはＨHＨの最大固有数に対応する固有ベクトルとして与えられる。
【００３２】
システムが、Ｍ個の送信アンテナとＭ’個の受信アンテナより構成される場合には、上述した方法を応用して、最適の送信アンテナ加重値を得ることができる。
従って、任意の受信アンテナ数に対してＷoptは、送信アンテナの数Ｍに相当する要素を持ち、本発明ではこのようなＭ次元を持つ最適の送信アンテナ加重分Ｗoptを下位次元情報に近似して帰還情報を求める。
【００３３】
最適の送信アンテナ加重値Ｗoptは、Ｍ次元ベクトル（このＭは、送信アンテナの数と同じ数である。）であり、ここで、各要素は一般に複素数である。
従って、Ｗoptは、Ｍ次元空間の１点とみなされ、その点は、Ｍ次元を表現できる基底ベクトルと、各基底ベクトルに該当する複素数係数とにより表すことができる。
【００３４】
例えば、ＷoptをＷopt＝［ａ、ｂ、ｃ］Tと、基底ベクトルをそれぞれＢ1＝［１００］T、Ｂ2＝［０１０］T、Ｂ3＝［００１］Tとして、３次元のＷoptを基底ベクトルとその係数として表現すると、Ｗoptは次の式のように表現できる。
【００３５】
【数４】
0004608124.tif 000005
【００３６】
図２乃至図３は、投影によりＷoptを下位次元へ近似する例を図示したものである。近似化される以前の重み値をＷopt２００とすれば、Ｗopt２００を３次元情報に表現するためには最小限３つの基底ベクトルが必要である。
この基底ベクトルをＢ1２０２、Ｂ2２０４、Ｂ3２０６とし、それぞれ１の大きさを持ち、互いに直交すると仮定すると、この仮定の下、Ｗopt２００の係数ｃ1、ｃ2、ｃ3は、Ｗoptと各基底ベクトルとの内積により求めることができる。このようにして、Ｗoptは次の式のように求めることができる。
【００３７】
【数５】
0004608124.tif 000006
【００３８】
ここで、係数がそれぞれ｜ｃ1｜＞｜ｃ2｜＞｜ｃ3｜の条件を満たすとすれば、Ｗoptを表す成分の中で、Ｂ1成分が最も大きな割合を占めるようになる。
【００３９】
図２（ａ）はＷoptを各基底ベクトル（Ｂ1２０２、Ｂ2２０４、Ｂ3２０６）に投影した時の関係を示した図であり、図２（ｂ）はＷoptを１次元情報に近似した場合を図示したものである。
この場合、３種類の近似が可能であり、それぞれｃ1Ｂ1２１２、ｃ2Ｂ2２１４、ｃ3Ｂ3２１６と表現可能である。
ところで、係数が｜ｃ1｜＞｜ｃ2｜＞｜ｃ3｜の条件を満たすとすれば、Ｗoptの１次元最適近似はｃ1Ｂ1２１２と表現できる。
【００４０】
図３（ａ）は、２次元近似の場合を示した図である。この場合、Ｗoptはｃ1Ｂ1＋ｃ2Ｂ2２２０、ｃ2Ｂ2＋ｃ3Ｂ3２２２、ｃ1Ｂ1＋ｃ3Ｂ3２２４と表すことができる。また、前記各係数が、｜ｃ1｜＞｜ｃ2｜＞｜ｃ3｜の条件を満たすとすれば、Ｗoptの２次元最適近似は、ｃ1Ｂ1＋ｃ2Ｂ2２２０と表すことができる。
図３（ｂ）は、３次元近似２３０を示し、この場合はｃ1Ｂ1＋ｃ2Ｂ2＋ｃ3Ｂ3の１種類だけ存在し、この時の近似値は最適値と同一である。
【００４１】
加重分近似に必要な基底ベクトル集合は、Ｗoptの次元を表現すればよい。従って、加重分近似には多様な基底ベクトルの集合を利用できる。ここで基底ベクトルは直交せずとも差し支えなく、直交する場合には情報の重複を避けることができる長所がある。
【００４２】
図４（ａ）乃至（ｆ）は、重み値を近似するのに必要な基底ベクトル集合の例を示した図である。
図４（ａ）、（ｃ）、（ｅ）はそれぞれ２次元、３次元、４次元の直交基底ベクトルを示したものであり、各基底ベクトルの成分は各アンテナを使用するものと使用しないものとを示す。
例えば、２次元基底ベクトル［１  ０］が選択されたとすれば、これは２つあるアンテナのうち一番目のアンテナを使用して信号を伝送することを示す。一方、［０  １］が選択されたとすれば、２番目のアンテナを使用して信号を伝送することを示す。
【００４３】
図４（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）は、各アンテナ間のパワー差を最小に保ちながら、各ベクトル同士の直交性を維持させた基底ベクトルを、それぞれ２次元、３次元、４次元の直交基底ベクトルで示したものである。
【００４４】
重み値を近似するには、基底ベクトル以外に各基底ベクトルごとの係数が必要である。本発明では、この係数は実数または複素数として表現され、帰還のための量子化に用いられるものである。
【００４５】
図５は、複素数係数についての量子化例を示す。図５（ａ）は、係数の実数成分の符号により２水準で量子化した場合であり、係数の実数成分が正数である場合は係数を代表値ｅj0と量子化し、負数の場合は代表値ｅjπと量子化する。
図５（ｂ）の場合は２水準量子化の他の例であり、係数の虚数成分の符号により量子化した場合を示す。
【００４６】
図６及び図７は、前述の過程に従って、重み値を近似するアルゴリズムについてのフローチャートである。図６は投影による方法を示した図であり、図７は検索による方法を示した図である。
【００４７】
以下、送信アンテナ数がＭであり、Ｓ次元への近似を行うと仮定し、係数の量子化水準はＮであると仮定して説明する。
【００４８】
図６によれば、投影により重み値を近似する方法は、まず最適の送信アンテナ加重分Ｗoptを求める（５０２段階）。
求めたＷoptを各基底ベクトルに投影する。すなわちＷoptと各基底ベクトルとの内積により係数を求める（５０４段階）。
係数を大きさ順にＳ個選択した後で、選択された係数に該当する基底ベクトルを選択する（５０６段階）。
選択された係数を量子化する（５０８段階）。
選択された基底ベクトルと量子化された係数を利用して重み値を近似する（５１０段階）。
【００４９】
図７によれば、検索により重み値を近似する方法は、まずＭ個の基底ベクトルのうちＳ個の基底ベクトルを選択する（５２０段階）。
選択されたＳ個の基底ベクトルそれぞれについてＮ個の量子化された係数の中から１つを選択する（５２２段階）。
選択された基底ベクトル及び選択された係数から加重分Ｗiを求め、前記数式（１）のＨを利用して、前記数式（２）のＰi＝ＷiHＨHＨＷiを計算する（５２４段階）。
ここで、ＨはＲＦ及び基底帯域処理部１５２で推定されたチャンネル状態を表す。Ｐiが最大であるかを判別し、Ｐiが最大ならばこの時のＷiを選択する（５３４段階）。
【００５０】
Ｐiが最大でなければ、他の基底ベクトルを選択し（５２８段階）、他の量子化係数を選択して（５３０段階）し、ついでＷiを求める（５３２段階）。求めたＷiについて前述の段階を反復してＮS通りの場合について前記５３０段階を反復し、Ｍ個の基底ベクトルのＳ個の基底ベクトルのすべての場合について５２８段階を反復する。
【００５１】
このような重み値を近似する方法により、受信装置１５０の帰還情報近似部１５６から出力される値は量子化係数を指すインデックスになりうる。
【００５２】
次表は量子化水準が２の場合を仮定した時のインデックス表現過程とインデックスをデジタルで表現した場合を例に示す。
【００５３】
【表１】
0004608124.tif 000007
【００５４】
同じく、基底ベクトルに関する情報も選択された基底ベクトルのインデックスで表現できる。
次表２は、選択された基底ベクトルをインデックスで表現した過程を示す。
送信装置１００の送信アンテナ１２０の数が４の場合を仮定し、１次元に近似する場合を仮定した場合である。
基底ベクトルはそれぞれ［１０００］T、［０１００］T、［００１０］T、［０００１］Tを採択した。
【００５５】
【表２】
0004608124.tif 000008
【００５６】
また、前述のように同じ環境で２次元への近似を仮定するならば、この時基底ベクトルを選択できる場合の数は総６種類になり、この情報を示すためには３ビットのデータが必要である。次の表はこの場合についての例を示す。
【００５７】
【表３】
0004608124.tif 000009
【００５８】
このように、下位次元に近似された加重値は下位次元をなす基底ベクトルとそれに対応する係数よりなるので、基底ベクトルとそれに対応する係数、そして、これらを指すインデックスがテーブル形式で送信装置１００に保存されているならば、前記インデックスを送信装置１００に伝送できる。
送信装置１００の帰還情報復元部１１０は、保存されたテーブルからインデックスに対応する基底ベクトルと量子化係数を抽出できる。
【００５９】
本発明のように、重み値を近似して帰還情報を求める場合、帰還情報量を減少させられる。例えば、各次元の複素数係数を示すのに４ビットが必要であると仮定すれば、４次元の近似しない重み値を帰還情報に伝送する場合、帰還させる必要のない係数も近似させると、総計１２ビットの帰還情報が必要になる。
ここで、ある次元の係数は帰還させる必要ないものである。その理由は、送信アンテナの全体送信電力は固定されていて、ある次元に関する係数の大きさ情報は送られなくともよく、各アンテナの位相情報はあるアンテナに対する相対的な位相情報により表現できるためである。
【００６０】
近似による帰還方法によるビット数は、近似に使われる基底ベクトルの種類を示すのに必要なビット数と係数を示すのに必要なビット数で割ることができる。
第一に、１次元近似を使用する場合、４つの基底ベクトルのうちから１つの選択する場合の数を示すのに必要なビット数は２ビットが必要であり、この場合、係数は１に固定されたと考えられるために係数を示す帰還情報が必要でなくなる。
従って、総２ビットの情報が必要になる。
【００６１】
第二に、２次元近似を使用した場合、基底ベクトル選択の場合の数は６種類であり、６種類を区分するビット数は３ビットである。
量子化係数の場合、ある次元の係数は必要でないので、残りのある次元の係数を表現するのに４ビットが必要となるようになるので、総７ビットの情報が必要である。
【００６２】
第三に、３次元近似を使用する場合、基底ベクトル選択の場合の数は４種類である。よって、これを示すのに２ビットの情報が必要であり、量子化係数は８ビットの情報が必要なので、総計１０ビットの情報が必要である。
【００６３】
第四に、４次元に近似する場合には総１２ビットが必要になる。
従って、近似化方法を適用する場合、近似化次元が低くなるほど帰還に必要な情報は減少することが分かり、あらゆる場合に近似化しない場合より小さいか同じ数の帰還情報量を持つということが分かる。
【００６４】
次表４は、近似化方法と近似化しない方法とを比較して示したものである。
【００６５】
【表４】
0004608124.tif 000010
【００６６】
この表によれば、より下位次元への近似は近似化しない場合よりもより多くの情報量を減少させられる。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によれば、帰還を利用する多重送受信アンテナを持つ通信システムにて帰還情報量を減らすことにより帰還に必要なチャンネルをより効率的に使用でき、帰還に必要な遅延時間を減らせられる。また帰還情報量を最適の形に減らすことにより近似化による性能低下を最小化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による帰還機能を持つ無線通信システムについてのブロック図である。
【図２】  （ａ）、（ｂ）はともに、投影による下位次元への近似の例を図示したものである。
【図３】  （ａ）、（ｂ）はともに、投影による下位次元への近似の例を図示したものである。
【図４】  （ａ）乃至（ｆ）は、帰還情報を近似化するのに必要な基底ベクトル集合の例を示した図である。
【図５】  複素数係数についての量子化例を示す。
【図６】  投影による帰還情報の近似方法を図示したものである。
【図７】  検索による帰還情報の近似方法を図示したものである。
【符号の説明】
１００・・・送信装置
１０４・・・基底帯域処理部
１０６・・・加重部
１０８・・・ＲＦ処理部
１１０・・・情報復元部
１２０、１４０、１６０、１８０・・・送受信アンテナ
１５０・・・受信装置
１５２・・・ＲＦ及び基底帯域処理部
１５４・・・復元部
１５６・・・帰還情報近似部
１５８・・・帰還部
【図１】
0004608124.tif 000011
【図２】
0004608124.tif 000012
【図３】
0004608124.tif 000013
【図４】
0004608124.tif 000014
【図５】
0004608124.tif 000015
【図６】
0004608124.tif 000016
【図７】
0004608124.tif 000017