(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信相手との距離に基づいてプリ・コーディングを行うか否かを選択する選択手段と、
前記選択手段でプリ・コーディングを行うことが選択された場合に所定の変調多値数以下の変調多値数の変調方式で複数のブランチの入力情報ビットシーケンスを各々変調する変調手段と、
前記選択手段でプリ・コーディングを行うことが選択された場合にプリ・コーディング行列と前記変調手段で変調された入力情報ビットシーケンスとを乗算するプリ・コーディング手段と、
前記プリ・コーディング手段で前記プリ・コーディング行列と乗算した入力情報ビットシーケンスを複数のアンテナから同時に送信する送信手段と、
を具備するＭＩＭＯ送信装置。
【請求項２】
前記プリ・コーディング手段は、プリ・コーディング後のチャネル行列をプリ・コーディング行列とチャネル行列とで定義し、定義した前記プリ・コーディング後のチャネル行列より拡大係数行列を構成し、構成した前記拡大係数行列を書き換えて分解待ち行列を取得するとともに、取得した前記分解待ち行列に対して幾何平均値分解を行って入力情報ビットシーケンスと乗算するプリ・コーディング行列を取得する請求項１記載のＭＩＭＯ送信装置。
【請求項３】
前記選択手段は、前記通信相手との距離が１００メートル以上の場合にプリ・コーディングを行うことを選択する請求項１記載のＭＩＭＯ送信装置。
【請求項４】
前記変調手段は、前記選択手段でプリ・コーディングを行うことが選択された場合に６４ＱＡＭの多値数よりも低い多値数の変調方式で入力情報ビットシーケンスを各々変調する請求項３記載のＭＩＭＯ送信装置。
【請求項５】
通信相手との距離が所定の距離以上の場合にプリ・コーディングを行うことを選択するステップと、
前記プリ・コーディングを行うことが選択された場合に所定の変調多値数以下の変調多値数の変調方式で複数のブランチの入力情報ビットシーケンスを各々変調するステップと、
前記プリ・コーディングを行うことが選択された場合にプリ・コーディング行列と変調された入力情報ビットシーケンスとを乗算するステップと、
前記プリ・コーディング行列と乗算した入力情報ビットシーケンスを複数のアンテナから同時に送信するステップと、
を具備するＭＩＭＯ送信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＩＭＯ送信装置及びＭＩＭＯ送信方法に関し、特に低次変調方式において、低い消費電力を保ちつつ高速なデータ伝送を提供することができるＭＩＭＯ送信装置及びＭＩＭＯ送信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線ネットワーク、マルチメディア技術及びインターネットの融合に伴い、無線通信業務のタイプと品質への要求が高まりつつある。無線マルチメディア及び高速データ伝送に対する要求を満たすために、新世代無線通信システムの開発が求められている。中でも、マルチアンテナ入出力（ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output））無線伝送技術は広く注目を集めている。
【０００３】
ＭＩＭＯ技術を採用することによって、空間ダイバーシチ、多重利得を得られるが、受信アンテナ数が送信アンテナ数以上となる場合、レイリーフェージングにおけるＭＩＭＯチャネル容量と送信アンテナ数は線形関係にある。余計な電力と帯域幅を消費することなくシステム容量を大幅に増加させるとともに、伝送リンクの品質を著しく向上させることができるため、伝送レートの高いオーディオ、ビデオ等のマルチメディア業務に適している。
【０００４】
図１Ａは、従来のＭＩＭＯ送信装置の構成を示すブロック図であり、図１Ｂは、従来のＭＩＭＯ受信装置の構成を示すブロック図である。送信側と受信側にはそれぞれＮｔの送信アンテナ１０６とＮｒの受信アンテナ１０８が設けられている。送信側で、入力情報ビットシーケンスを符号化モジュール１０１に送り、符号化モジュール１０１ではノイズに強くなるようビットシーケンスに対して誤り訂正符号化を行う。符号化後のビットシーケンスを変調モジュール１０２に送り、符号シーケンスにデジタル変調する。以上の動作は主に送信機のベースバンド部で行われる。変調後のベースバンド符号を送信側の無線部に送り、この無線部でまず周波数シンセサイザ１０７にてミキサ１０３で必要となるキャリア信号を生成し、この信号をミキサ１０３に送り、ベースバンド入力信号に対してキャリア変調を行う。キャリア変調後の信号をパルス成形フィルタ１０４に送り、送信符号に対してパルス成形処理を行う。最後に、電力増幅器１０５を用いて信号電力を増幅した後、チャネルに送信する。
【０００５】
受信側では、低雑音増幅器（ＬＮＡ）１０９で受信したキャリア信号を増幅してから、フィルタ１１０に入力し、信号のフィルタリング処理を行う。ミキサ１１１でキャリア信号をベースバンド信号にダウンコンバートし、中間周波増幅フィルタ１１２で信号に対して増幅及びフィルタリングを行った後、ベースバンド信号検出部１１３に入力し、各アンテナブランチの送信信号を分離する。復調部１１４で符号をビットシーケンスに戻す。復号部１１５で復調ビットシーケンスを情報ビットシーケンスに戻す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＭＩＭＯシステムにおいて、送受信側で複数のアンテナを用いるため、システム構成が倍数で増えることとなり、その分消費電力も増えるという問題がある。そのため、合理的な設計方法によって消費電力を低減させることが求められている。特にユーザ端末では、電池電力に限りがあるため、消費電力は電池を使って給電する装置において大きな役割を持つことになる。従って、今の無線通信装置、特に携帯型装置にとって、低消費電力、小型化が最も切実な要求である。現在、一部の低消費電力システムの設計技
術が伝送技術にのみ集中しており、各ビットの送信電力の最小化を目的としている。しかし、通信距離の変化に伴い、電子部品の電力消費は無視できないという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、通信距離の変化による影響を考慮することにより、低消費電力にすることができるとともに高性能にすることができるＭＩＭＯ送信装置及びＭＩＭＯ送信方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のＭＩＭＯ送信装置は、通信相手との距離に基づいてプリ・コーディングを行うか否かを選択する選択手段と、前記選択手段でプリ・コーディングを行うことが選択された場合に所定の変調多値数以下の変調多値数の変調方式で複数のブランチの入力情報ビットシーケンスを各々変調する変調手段と、前記選択手段でプリ・コーディングを行うことが選択された場合にプリ・コーディング行列と前記変調手段で変調された入力情報ビットシーケンスとを乗算するプリ・コーディング手段と、前記プリ・コーディング手段で前記プリ・コーディング行列と乗算した入力情報ビットシーケンスを複数のアンテナから同時に送信する送信手段と、を具備する構成を採る。
【０００９】
本発明のＭＩＭＯ送信方法は、通信相手との距離が所定の距離以上の場合にプリ・コーディングを行うことを選択するステップと、前記プリ・コーディングを行うことが選択された場合に所定の変調多値数以下の変調多値数の変調方式で複数のブランチの入力情報ビットシーケンスを各々変調するステップと、前記プリ・コーディングを行うことが選択された場合にプリ・コーディング行列と変調された入力情報ビットシーケンスとを乗算するステップと、前記プリ・コーディング行列と乗算した入力情報ビットシーケンスを複数のアンテナから同時に送信するステップと、を具備するようにした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、通信距離の変化による影響を考慮することにより、低消費電力にすることができるとともに高性能にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。ここで記述される実施の形態は本発明を説明するためものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００１２】
（実施の形態）
マルチアンテナシステムの各ブランチで同一のデバイスを用いて、各ブランチの消費電
力も同一であるとする。システムの消費電力は、無線部とベースバンド部の各デバイスの消費電力を含む。中でも、無線部の消費電力は、送受信側の無線部の各電子部品の総消費電力である。送信側無線部の電力消費には、主に、周波数シンセサイザ、ミキサ及びパルス成形フィルタの消費電力が含まれる。また、受信側無線部の消費電力には、主に、低雑音増幅器、周波数シンセサイザ、ミキサ、フィルタ及び中間周波増幅フィルタの消費電力が含まれる。また、送信側バースバンド処理部の消費電力は、符号化、変調等の機能的手段及びシステムのパラメータと密接に関連している。また、受信側のベースバンド処理部の消費電力は、主に復号部の消費電力を含む。
【００１３】
低消費電力システムの設計目標はシステムの総消費電力を最小とすることである。システム設計におけるパラメータは多く存在し、研究によれば、システム電力の消耗は変調方式と伝搬距離に密接に関連しており、伝搬距離が短い（＜１０ｍ）場合、変調多値数の増加に連れてシステムの速度が高くなり、消費される電力は徐々に小さくなる。しかし、伝搬距離の増大（＜５０ｍ）に連れて、変調多値数に変曲点（inflection point）が存在し、変調多値数がその点の下にあれば、消費電力は下降の傾向にあるが、その点の上にあれば、消費電力は徐々に上昇する。伝搬距離が１００ｍ以上である場合、消費電力は急速に上昇することになる。
【００１４】
シミュレーションの結果によると、通信距離等の要素による消費電力への影響に注目しなければならない。そこで、距離の変化に応じて異なる変調方式を選択することが考えられる。距離が１００ｍ未満であれば、低次のＱＡＭ変調と高次のＱＡＭ変調とで消費電力に大差はないため、伝送業務の速度と品質要求に応じて通常の変調方式を用いることができる。距離が１００ｍを超えた場合、システムで６４ＱＡＭより高い変調方式を用いるとシステム消費電力が大幅に増加することになり、また、低次のＱＡＭ変調を用いるとシステムの速度への要求が満たされなくなる。従って、低次の変調方式において、低い消費電力を保ちつつ高い伝送レートを実現できるマルチアンテナ通信システムが望まれている。
【００１５】
このように、送信側でプリ・コーディング行列を導入することで、ＭＩＭＯチャネル行列を同一のサブチャネルに分解し、より多くの伝送情報シーケンスのブランチ数を提供できるため、高次の変調方式を使うことを回避し、小さい変調符号のコンスタレーションで高い伝送レートを実現することが可能となり、システム消費電力を低減することができる。
【００１６】
各アンテナブランチで同一のデバイスを採用するとすれば、各ブランチの消費電力が同一になる。まず、送受信側無線部の各電子部品の総消費電力を分析する。つまり、（１）式の関係になる。
【００１７】
【数１】
0004806675.tif 000002
【００１８】
送信側無線部の消費電力は、主に周波数シンセサイザ１０７〜１０７’とミキサ１０３〜１０３’とパルス成形フィルタ１０４〜１０４’の消費電力を含む。つまり、（２）式の関係になる。
【００１９】
【数２】
0004806675.tif 000003
【００２０】
受信側無線部の消費電力は、主に低雑音増幅器１０９〜１０９’と周波数シンセサイザ１１６〜１１６’とミキサ１１１〜１１１’とフィルタ１１０〜１１０’と中間周波増幅フィルタ１１２〜１１２’の消費電力を含む。つまり、（３）式の関係になる。
【００２１】
【数３】
0004806675.tif 000004
【００２２】
通常の電子部品については、S. Cui、A. J. Goldsmith とA. Bahaiが２００３年５月にアメリカアラスカで行われたICC’03において発表した“Modulation Optimization under
Energy Constraints”に示されるように、電力消費の典型値は表（１）のようになる。
【００２３】
【表１】
0004806675.tif 000005
【００２４】
無線部に消費電力が存在するほか、送受信側のベースバンド部でも電力が消費される。送信側ベースバンド処理部の消費電力は符号化、変調等の機能的手段とシステムのパラメータと密接に関連しており、R. MinとA. P. Chandrakasanが間もなく出版されるISLPED ‘02で発表した“A Framework for Energy-Scalable Communications in High-Density Wireless Networks”のモデルに基づいて、ベースバンド部の消費電力を次の（４）式にモデリングできる。
【００２５】
【数４】
0004806675.tif 000006
【００２６】
（４）式の受信電力Ｐｒｅｃは、システムのビット誤り率（ＢＥＲ）、符号化レートＲcとコード拘束長（constraint length）Ｋcの関数である。関数は表（２）のように定義される。
【００２７】
【表２】
0004806675.tif 000007
【００２８】
Ｍ−ＱＡＭ方式に関しては、受信電力を（５）式で表すことができる。
【００２９】
【数５】
0004806675.tif 000008
【００３０】
受信側ベースバンド処理部の消費電力は、主に復号部１１５〜１１５’の消費電力を含むが、復調部１１４〜１１４’の消費電力は相対的に低く、また、復調と復号の消費電力を合わせてモデリングすることが難しいため、復号部１１５〜１１５’の消費電力のみを考える。復号部１１５〜１１５’の消費電力は、（６）式のようにモデリングできる。
【００３１】
【数６】
0004806675.tif 000009
【００３２】
ただし、（６）式における各変数は表（３）のように定義される。
【表３】
0004806675.tif 000010
【００３３】
従って、システムの総消費電力は次の（７）式で表すことができる。
【００３４】
【数７】
0004806675.tif 000011
【００３５】
低消費電力システム設計は次のようにモデリングできる。最小のシステム消費電力がｍｉｎＥで、合理な変調多値数ｂｍｉｎ＜ｂ＜ｂｍａｘを選択し、その中でｂ＝log２Ｍは各符号が伝送するビット数である。システムは多くのパラメータに係るため、直接この問題の解を求めると複雑になるので、シミュレーションを通して分析する。
【００３６】
（シミュレーション実験１）
符号化拘束長Ｋc＝３、符号化レートＲc＝１/２、伝搬距離ｄ＝１０ｍ、システムのビット誤り率ＢＥＲ＝１e-５、また、ほかのパラメータをテーブルの記載通りとすると、図２に示す結果となる。変調多値数の増加に連れてシステムの消費電力が低減することがわかる。
【００３７】
（シミュレーション実験２）
符号化拘束長Ｋc＝３、符号化レートＲc＝１/２、伝搬距離ｄ＝２０ｍ、システムのビット誤り率ＢＥＲ＝１e-５、また、ほかのパラメータをテーブルの記載通りとすると、図３に示す結果となる。変調多値数の増加に連れてシステムの消費電力が低減するが、変調多値数が６４ＱＡＭ変調まで増えると、消費電力が徐々に増加の傾向になることがわかる。
【００３８】
（シミュレーション実験３）
符号化拘束長Ｋc＝３、符号化レートＲc＝１/２、伝搬距離ｄ＝３０ｍ、システムのビット誤り率ＢＥＲ＝１e-５、また、ほかのパラメータをテーブルの記載通りとすると、図４に示す結果となる。変調多値数の増加に連れてシステムの消費電力が低減するが、変調
多値数が６４ＱＡＭ変調まで増えると、消費電力の上昇が徐々に速くなることがわかる。
【００３９】
（シミュレーション実験４）
符号化拘束長Ｋc＝３、符号化レートＲc＝１/２、伝搬距離ｄ＝５０ｍ、システムのビット誤り率ＢＥＲ＝１e-５、また、ほかのパラメータをテーブルの記載通りとすると、図５に示す結果となる。低次変調の時は、変調多値数の増加に連れてシステムの消費電力が低減するが、変調多値数が６４ＱＡＭ変調まで増えると、消費電力の上昇が増大することがわかる。
【００４０】
（シミュレーション実験５）
符号化拘束長Ｋc＝３、符号化レートＲc＝１/２、伝搬距離ｄ＝１００ｍ、システムのビット誤り率ＢＥＲ＝１e-５、また、ほかのパラメータをテーブルの記載通りとすると、図６に示す結果となる。低次変調の時は、変調多値数が増加してもシステムの消費電力に大差はない。しかし、変調多値数が６４ＱＡＭ変調まで増えた時、消費電力が大幅に増大することがわかる。
【００４１】
以上のシミュレーションの結果、システムの消費電力は変調方式及び伝搬距離と密接に関連しており、伝搬距離が短い（＜１０ｍ）場合、変調多値数の増加に連れてシステムの速度が高くなり、消費される電力は徐々に小さくなる。しかし、伝搬距離の増大（＜５０ｍ）に連れて、変調多値数に「変曲点」が存在し、変調多値数がその点の下にあれば、電力消費は下降の傾向にあるが、その点の上にあれば、電力消費は徐々に上昇する。伝搬距離が５０ｍ以上である場合、電力消費は急速に上昇することになる。
【００４２】
通常のＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格及びこれを拡張したＩＥＥＥ８０２．１１ｎ（ＭＩＭＯ ＯＦＤＭ）規格では適応ＭＱＡＭ変調を採用しているが、いずれも伝搬距離の変化に連れて異なる変調方式におけるシステムの消費電力に大きな差異が存在することを考慮していない。上述のシミュレーション結果に基づいて、本発明では低消費電力マルチアンテナ通信システムを提案する。
【００４３】
本発明の低消費電力マルチアンテナ通信システムは、通信距離に応じて異なる変調方式を選択する。通信相手との距離が１００ｍ未満であれば、低次のＱＡＭ変調と高次のＱＡＭ変調とで消費電力に大差はないため、伝送業務の速度と品質要求に応じて通常の変調方式を用いることができる。通信相手との距離が１００ｍ以上の場合、システムで６４ＱＡＭより高い変調方式を用いるとシステム消費電力が大幅に増加することになり、また、低次のＱＡＭ変調を用いるとシステムの速度への要求が満たされなくなる。従って、システムの消費電力を低減させるためには、低次変調方式において高い伝送レートを実現する必要がある。即ち、通信相手との距離が１００ｍ以上の場合、６４ＱＡＭの多値数よりも低い多値数の変調方式で変調する。
【００４４】
図７は、本発明の実施の形態に係るＭＩＭＯ送信装置を示すブロック図であり、図８は、低消費電力設計部７０１の構成を示すブロック図である。なお、図７において、図１Ａと同一構成である部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。また、ＭＩＭＯ受信装置は図１Ｂと同一構成であるので、その説明は省略する。
【００４５】
選択手段である低消費電力設計部７０１は、システムの低消費電力操作方法を実現するためのものであり、通信相手であるＭＩＭＯ受信装置との距離を推定し、推定した距離に基づいてプリ・コーディングを行うか否かを選択する。そして、低消費電力設計部７０１は、プリ・コーディングすることを選択した場合には、変調部７０２に対して低次のＱＡＭ変調を行うように指示するとともに、プリ・コーディング部７０３に対してプリ・コーディングを行うように指示する。
【００４６】
変調部７０２は、低消費電力設計部７０１から低次のＱＡＭ変調を行うように指示された場合には、符号化部１０１から入力した入力情報ビットシーケンスを低次のＱＡＭ変調方式で変調してプリ・コーディング部７０３へ出力する。一方、変調部７０２は、低消費電力設計部７０１から低次のＱＡＭ変調を行うように指示されない場合には、符号化部１０１から入力した入力情報ビットシーケンスを、伝送業務の速度と品質要求に応じて通常の変調方式で変調してプリ・コーディング部７０３へ出力する。この場合、高次のＱＡＭ変調方式及び低次のＱＡＭ変調方式の何れの変調方式でも良い。
【００４７】
プリ・コーディング部７０３は、低消費電力設計部７０１からプリ・コーディングを行うように指示された場合には、変換行列（プリ・コーディング行列）を生成し、生成したプリ・コーディング行列を利用して変調部７０２から入力した入力情報ビットシーケンスに対して前処理を行う。具体的には、プリ・コーディング部７０３は、前処理として、異なる送信アンテナ１０６から送信する各入力情報ビットシーケンスと生成したプリ・コーディング行列とを乗算する処理を行う。そして、プリ・コーディング部７０３は、プリ・コーディング行列と乗算した入力情報ビットシーケンスをミキサ１０３へ出力する。
【００４８】
図７の低消費電力設計部７０１の具体的な構成を図８に示す。計算モジュール８０１は送信側と受信側との通信距離を推定し、判断モジュール８０２はこの距離を１００ｍと比較し、選択モジュール８０３は比較の結果に基づいて、異なるシステム操作方法を選択する。
【００４９】
本発明に係る低消費電力マルチアンテナ通信システムの操作方法を図９に示す。
【００５０】
まず、送信側と受信側との通信距離を確定し（ＳＴ９０１）、次に当該距離に基づいてシステム操作方法を選択し（ＳＴ９０２）、送信側と受信側との距離が１００ｍ以内であれば、通常の通信システム操作方法を選択し（ＳＴ９０４）、送信側と受信側との距離が１００ｍ以上であれば、送信側でプリ・コーディング行列を利用して入力ビットシーケンスに対して前処理を行った後に送信する（ＳＴ９０３）。
【００５１】
次に、プリ・コーディング器の動作原理を分析する。プリ・コーディング器を導入して各アンテナが送信する信号に対して変換を行う目的は、数学の角度から低消費電力且つ高い伝送レートを支持できるシステム方法を求めることにある。プリ・コーディングが行われていないＭＩＭＯシステムに対して、受信信号を（８）式とする。
【００５２】
【数８】
0004806675.tif 000012
【００５３】
ただし、ＹはＮｒ×１次元受信信号のベクトルであり、Ｎｔ×１次元のＸは分散σｘ２の送信信号のベクトルであり、ｎは分散σｘ２の白色ガウス騒音ベクトルである。チャネル行列Ｈは、（９）式のように表される。
【００５４】
【数９】
0004806675.tif 000013
【００５５】
チャネル行列Ｈの階数はＫ、チャネル行列Ｈにおける要素ｈｊｉは送信アンテナｉから受信アンテナｊまでのチャネルフェージング係数を表す。
【００５６】
行列Ｆを導入して送信信号に対してプリ・コーディングを行った後、受信信号は、（１０）式のようになる。
【００５７】
【数１０】
0004806675.tif 000014
【００５８】
Ｆ＝ＶΓ１／２Ｐ＊を設計する。Ｖはチャネル行列の固有値分解（ＳＶＤ）から得られる。即ち、Ｈ＝ＵΛＶＨ、しかもΛ＝ｄｉａｇ［λ１・・・λｋ］、Γ＝ｄｉａｇ［ｒ１・・・ｒｋ］は対角行列であり、各要素ｒｋ＝（μ−λｋ−１）＋で、μは電力拘束Σ（μ−λｋ−１）＋＝ＰＴ（ｋ＝１，・・・，Ｋ）を満たす。（ｘ）＋をｍａｘ｛ｘ，０｝と定義し、ＶΓ１／２＝Σは対角要素で｛σｉ｝の対角行列である。
【００５９】
通常のＭＩＭＯ通信システムにおいて、入力された情報ビットシーケンスブランチ数は送信側アンテナ数Ｎｔと同等である。しかし、これとは異なり、本発明の改良プリ・コーディング器はＮｒ×Ｌ行列で、しかもＬ＞Ｋ、理論上Ｌを任意の大きさとすることができる。Ｌ＞Ｋであるため、入力情報ビットシーケンスブランチ数がＬになる。図１０Ａは、プリ・コーディング前のデータシーケンスを示す図であり、図１０Ｂは、プリ・コーディング後のデータシーケンスを示す図である。図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、送信側で同時に伝送するビットサブシーケンス数を増やすことによって、システム速度を向上させ、低次変調方式において高速な伝送業務を行うことができる。
【００６０】
Y. Jiang、W. W. HagerとJ. Liが２００３年１２月に公開発表した“The Geometric Mean Decomposition, Linear Algebra and Its Applications”の方法を参照してＰを得ることができる。（１０）式からわかるように、チャネルの角度から見れば、プリ・コーディング後の「仮想」チャネル行列はＨｐ＝ＨＦであり、また、（１１）式の関係になる。
【００６１】
【数１１】
0004806675.tif 000015
【００６２】
対角行列Σ＝ΛΓ１／２を定義すると、Ｈｐ＝ＵΣＰ＊になる。拡大係数行列を構成すると、（１２）式のようになる。
【００６３】
【数１２】
0004806675.tif 000016
【００６４】
（１２）式の行列を、（１３）式のように書き換えることができる。
【００６５】
【数１３】
0004806675.tif 000017
ただし、Ｐ０はユニタリー行列（unitary matrix）であり、その前Ｋ列がＰを形成する。
【００６６】
（１４）式は分解待ち行列である。
【００６７】
【数１４】
0004806675.tif 000018
（１４）式に対して、幾何平均値分解を行って、（１５）式を得る。
【００６８】
【数１５】
0004806675.tif 000019
【００６９】
最後に、半ユニタリー行列（semi-unitary matrix）、即ちプリ・コーディング行列Ｐ＝［Ｐ０＊（：,１：Ｋ）］Ｌ×Ｋを得る。
【００７０】
図１１にプリ・コーディング行列の解を求めるステップを示しており、プリ・コーディング行列及びチャネル行列を定義して、さらにプリ・コーディング後のチャネル行列を定義し（ＳＴ１１０１）、プリ・コーディング後のチャネル行列を利用して拡大係数行列を構成し（ＳＴ１１０２）、拡大係数行列を書き換え（ＳＴ１１０３）、行列に対して幾何平均値分解を行ってプリ・コーディング行列を得る（ＳＴ１１０４）。
【００７１】
このように、送信側でプリ・コーディング行列Ｐを導入することで、ＭＩＭＯチャネル行列をＬの同一のサブチャネルに分解し、より多くの伝送情報シーケンスのブランチ数を提供できるため、高次の変調方式を使うことを回避し、小さい変調符号のコンスタレーションで高い伝送レートを実現することが可能となり、システム消費電力を低減することができる。また、チャネル行列に対して幾何平均分解を行うことによって得られたプリ・コーディング行列は、アンテナの各サブチャネルの利得を同一のものとし、ディープフェージングのサブチャネルが伝送するデータシーケンスに与える影響を低減することによって、システムのビット誤り率特性を向上させることができる。
【００７２】
また、上述した１００ｍという距離は、例示を目的とするものであり、本発明を制限するものではない。図２から図６によれば、８０〜１５０ｍ等の距離範囲の閾値であってもよい。また、シミュレーションからわかるように、当該距離範囲以内かそれを超えた場合には、高次変調のシステムの消費電力が大幅に増加するので、本発明で提案された低消費電力操作方法を使えばよい。
【００７３】
上述の通り、典型的な実施の形態を示して本発明について説明した。本発明の思想と範囲から外れることなく、種々の変更、置換または追加が可能であることは、当業者にとって自明である。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明にかかるＭＩＭＯ送信装置及びＭＩＭＯ送信方法は、低い消費電力を保ちつつ高速なデータ伝送を提供するのに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１Ａ】従来のＭＩＭＯ送信装置の構成を示すブロック図
【図１Ｂ】従来のＭＩＭＯ受信装置の構成を示すブロック図
【図２】変調多値数と消費電力との関係を示す図
【図３】変調多値数と消費電力との関係を示す図
【図４】変調多値数と消費電力との関係を示す図
【図５】変調多値数と消費電力との関係を示す図
【図６】変調多値数と消費電力との関係を示す図
【図７】本発明の実施の形態に係るＭＩＭＯ送信装置の構成を示すブロック図
【図８】本発明の実施の形態に係る低消費電力設計部の構成を示すブロック図
【図９】本発明の実施の形態に係るＭＩＭＯ送信方法を示すフロー図
【図１０Ａ】プリ・コーディング前のデータシーケンスを示す図
【図１０Ｂ】プリ・コーディング後のデータシーケンスを示す図
【図１１】プリ・コーディング行列の解を求める方法を示すフロー図
【図１Ａ】
0004806675.tif 000020
【図１Ｂ】
0004806675.tif 000021
【図２】
0004806675.tif 000022
【図３】
0004806675.tif 000023
【図４】
0004806675.tif 000024
【図５】
0004806675.tif 000025
【図６】
0004806675.tif 000026
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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