(57)【要約】【課題】  受信時だけでなく、送信時においてもダイバーシチ利得を得て、伝送品質を向上させる。【解決手段】  送受信兼用のＭ(Ｍ≧２：整数)本のアンテナを備える第１の無線装置と、送受信兼用のＮ(Ｍ＞Ｎ≧２：整数)本のアンテナを備える第２の無線装置との間でＳＤＭ通信を行うシステムであって、送信時にＮ個の独立した信号をそれぞれ送信するのに用いるＮ個のアンテナをＭ個の送受信兼用アンテナから、ＳＮＲに基づく重み係数を用いて選択する選択ダイバーシチを行う。または重み係数を用いて、無線装置が備えるＭ本のアンテナから互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信するときに、計Ｍ本の前記アンテナから送信する信号の送信電力の重み付けを行う重み付け送信ダイバーシチを行う（送信ダイバーシチ回路１１３）。【選択図】      図１
2005333443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送受信兼用のＭ(Ｍ≧２：整数)本のアンテナを備える第１の無線装置と、送受信兼用のＮ(Ｍ＞Ｎ≧２：整数)本のアンテナを備える第２の無線装置との間で、無線回線を介して通信を行い、前記第２の無線装置におけるＮ本のアンテナと前記第１の無線装置におけるＭ本のアンテナとにより、Ｎ×ＮのＭＩＭＯチャネルがＬ（＝ＭＣＮ：整数）本構成される通信システムであって、
前記第２の無線装置におけるＮ本のアンテナから同一周波数帯で同時に送信され、互いに独立である計Ｎ個の送信信号が空間上で重畳された空間分割多重信号をＭ本のアンテナで受信し、当該空間分割多重信号のうち前記ＭＩＭＯチャネルのうちいずれかを通じて伝搬された前記空間分割多重信号が入力され、前記ＭＩＭＯチャネルの伝達係数行列を推定するＫ(２≦Ｋ≦Ｌ)個のチャネル推定手段と、
前記推定された伝達係数行列が入力され、前記伝達係数行列における逆行列の行ベクトルにおける絶対値の自乗の逆数に比例する重み係数を取得するＫ個の重み係数演算手段と、
前記重み係数に基づき、前記Ｍ本のアンテナから、互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信する計Ｎ本のアンテナを選択する送信ダイバーシチ手段を備える前記第１の無線装置、
を有することを特徴とする通信システム。
【請求項２】
送受信兼用のＭ(Ｍ≧２：整数)本のアンテナを備える第１の無線装置と、送受信兼用のＮ(Ｍ＞Ｎ≧２：整数)本のアンテナを備える第２の無線装置との間で、無線回線を介して通信を行い、前記第２の無線装置におけるＮ本のアンテナと前記第１の無線装置におけるＭ本のアンテナとにより、Ｎ×ＮのＭＩＭＯチャネルがＬ（＝ＭＣＮ：整数）本構成される通信システムであって、
前記第２の無線装置におけるＮ本のアンテナから同一周波数帯で同時に送信され、互いに独立である計Ｎ個の送信信号が空間上で重畳された空間分割多重信号をＭ本のアンテナで受信し、当該空間分割多重信号のうち前記ＭＩＭＯチャネルのうちいずれかを通じて伝搬された前記空間分割多重信号が入力され、前記ＭＩＭＯチャネルの伝達係数行列を推定するＫ(２≦Ｋ≦Ｌ)個のチャネル推定手段と、
前記推定された伝達係数行列が入力され、前記伝達係数行列における逆行列の行ベクトルにおける絶対値の自乗の逆数に比例する重み係数を取得するＫ個の重み係数演算手段と、
前記重み係数を用いて、前記Ｍ本のアンテナから互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信するときに、計Ｍ本の前記アンテナから送信する信号の送信電力の重み付けを行う送信ダイバーシチ手段を備える前記第１の無線装置、
を有することを特徴とする通信システム。
【請求項３】
送受信兼用のＭ(Ｍ≧２：整数)本のアンテナを備える第１の無線装置と、送受信兼用のＮ(Ｍ＞Ｎ≧２：整数)本のアンテナを備える第２の無線装置との間で、無線回線を介して通信を行い、前記第２の無線装置におけるＮ本のアンテナと前記第１の無線装置におけるＭ本のアンテナとにより、Ｎ×ＮのＭＩＭＯチャネルがＬ（＝ＭＣＮ：整数）本構成される通信システムであって、
前記第２の無線装置におけるＮ本のアンテナから同一周波数帯で同時に送信され、互いに独立である計Ｎ個の送信信号が空間上で重畳された空間分割多重信号をＭ本のアンテナで受信し、当該空間分割多重信号のうち前記ＭＩＭＯチャネルのうちいずれかを通じて伝搬された前記空間分割多重信号が入力され、前記ＭＩＭＯチャネルの伝達係数行列を推定するＫ(２≦Ｋ≦Ｌ)個のチャネル推定手段と、
前記推定された伝達係数行列が入力され、前記伝達係数行列における逆行列の行ベクトルにおける絶対値の自乗の逆数に比例する重み係数を取得するＫ個の重み係数演算手段と、
前記重み係数に基づき、前記Ｍ本のアンテナから、互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信する計Ｎ本のアンテナを選択する第１の送信ダイバーシチ手段と、
前記重み係数を用いて、前記Ｍ本のアンテナから互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信するときに、計Ｍ本の前記アンテナから送信する信号の送信電力の重み付けを行う第２の送信ダイバーシチ手段を備える前記第１の無線装置、
を有することを特徴とする通信システム。
【請求項４】
送受信兼用のＭ(Ｍ≧２：整数)本のアンテナを備え、通信相手である無線装置のＮ本のアンテナと、自身で備えるＭ本のアンテナとにより、Ｎ×ＮのＭＩＭＯチャネルをＬ(＝ＭＣＮ：整数)本構成する無線装置であって、
互いに独立であり同―周波数帯で同時にＮ(Ｍ＞Ｎ≧２：整数)本の送信アンテナから送信されたＮ個の送信信号を空間上で重畳された空間分割多重信号を受信する前記Ｍ個のアンテナで受信し、前記空間分割多重信号のうち前記ＭＩＭＯチャネルのうちいずれかを通じて伝搬された前記空間分割多重信号が入力され、前記ＭＩＭＯチャネルの伝達係数行列を推定するＫ(２≦Ｋ≦Ｌ)個のチャネル推定手段と、
前記伝達係数行列が入力され、当該伝達係数行列における逆行列の行ベクトルにおける絶対値の自乗の逆数に比例する重み係数を取得するＫ個の重み係数演算手段と、
前記重み係数に基づき、前記Ｍ本のアンテナから、互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信する計Ｎ本のアンテナを選択する送信ダイバーシチ手段と、
を有することを特徴とする無線装置。
【請求項５】
送受信兼用のＭ(Ｍ≧２：整数)本のアンテナを備え、通信相手である無線装置のＮ本のアンテナと、自身で備えるＭ本のアンテナとにより、Ｎ×ＮのＭＩＭＯチャネルをＬ(＝ＭＣＮ：整数)本構成する無線装置であって、
互いに独立であり同―周波数帯で同時にＮ(Ｍ＞Ｎ≧２：整数)本の送信アンテナから送信されたＮ個の送信信号を空間上で重畳された空間分割多重信号を受信する前記Ｍ個のアンテナで受信し、前記空間分割多重信号のうち前記ＭＩＭＯチャネルのうちいずれかを通じて伝搬された前記空間分割多重信号が入力され、前記ＭＩＭＯチャネルの伝達係数行列を推定するＫ(２≦Ｋ≦Ｌ)個のチャネル推定手段と、
前記伝達係数行列が入力され、当該伝達係数行列における逆行列の行ベクトルにおける絶対値の自乗の逆数に比例する重み係数を取得するＫ個の重み係数演算手段と、
前記重み係数を用いて、前記Ｍ本のアンテナから互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信するときに、計Ｍ本の前記アンテナから送信する信号の送信電力の重み付けを行う送信ダイバーシチ手段と、
を有することを特徴とする無線装置。
【請求項６】
送受信兼用のＭ(Ｍ≧２：整数)本のアンテナを備え、通信相手である無線装置のＮ本のアンテナと、自身で備えるＭ本のアンテナとにより、Ｎ×ＮのＭＩＭＯチャネルをＬ(＝ＭＣＮ：整数)本構成する無線装置であって、
互いに独立であり同―周波数帯で同時にＮ(Ｍ＞Ｎ≧２：整数)本の送信アンテナから送信されたＮ個の送信信号を空間上で重畳された空間分割多重信号を受信する前記Ｍ個のアンテナで受信し、前記空間分割多重信号のうち前記ＭＩＭＯチャネルのうちいずれかを通じて伝搬された前記空間分割多重信号が入力され、前記ＭＩＭＯチャネルの伝達係数行列を推定するＫ(２≦Ｋ≦Ｌ)個のチャネル推定手段と、
前記伝達係数行列が入力され、当該伝達係数行列における逆行列の行ベクトルにおける絶対値の自乗の逆数に比例する重み係数を取得するＫ個の重み係数演算手段と、
前記重み係数に基づき、前記Ｍ本のアンテナから、互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信する計Ｎ本のアンテナを選択する第１の送信ダイバーシチ手段、
前記重み係数を用いて、前記Ｍ本のアンテナから互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信するときに、計Ｍ本の前記アンテナから送信する信号の送信電力の重み付けを行う第２の送信ダイバーシチ手段と、
を有することを特徴とする無線装置。
【請求項７】
Ｉ(Ｉ≧１:整数)個のサブキャリアを用いたＯＦＤＭ変調を用いた無線装置であって、
前記各空間分割多重信号が入力され、該空間分割多重信号に対し高速フーリエ変換を行い、サブキャリア毎の空間分割多重信号を出力するＭ個の高速フーリエ変換手段と、
前記サブキャリア毎の空間分割多重信号のうち、前記ＭＩＭＯチャネルのいずれかを通じて伝搬された前記サブキャリア毎の空間分割多重信号が入力され、前記ＭＩＭＯチャネルのサブキャリア毎の伝達係数行列を推定するＫ(２≦Ｋ≦Ｌ)個のチャネル推定手段と、
前記サブキャリア毎の伝達係数行列を推定する手段から出力されたサブキャリア毎の伝達係数行列が入力され、前記サブキャリア毎の伝達係数行列における逆行列の行ベクトルにおける絶対値の自乗の逆数に比例するサブキャリア毎の重み係数を取得するＫ個の重み係数演算手段と、
前記サブキャリア毎の重み係数に基づき、前記Ｍ本のアンテナから、互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信する計Ｎ本のアンテナをサブキャリア毎に選択する送信ダイバーシチ手段、
を有することを特徴とする請求項１または４に記載の無線装置。
【請求項８】
Ｉ(Ｉ≧１:整数)個のサブキャリアを用いたＯＦＤＭ変調を用いた無線装置であって、
前記各空間分割多重信号が入力され、該空間分割多重信号に対し高速フーリエ変換を行い、サブキャリア毎の空間分割多重信号を出力するＭ個の高速フーリエ変換手段と、
前記サブキャリア毎の空間分割多重信号のうち、前記ＭＩＭＯチャネルのいずれかを通じて伝搬された前記サブキャリア毎の空間分割多重信号が入力され、前記ＭＩＭＯチャネルのサブキャリア毎の伝達係数行列を推定するＫ(２≦Ｋ≦Ｌ)個のチャネル推定手段と、
前記サブキャリア毎の伝達係数行列を推定する手段から出力されたサブキャリア毎の伝達係数行列が入力され、前記サブキャリア毎の伝達係数行列における逆行列の行ベクトルにおける絶対値の自乗の逆数に比例するサブキャリア毎の重み係数を取得するＫ個の重み係数演算手段と、
前記重み係数を用いて、前記Ｍ本のアンテナから互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信するときに、計Ｍ本の前記アンテナから送信する信号の送信電力の重み付けをサブキャリア毎に行う送信ダイバーシチ手段、
を有することを特徴とする請求項２または５に記載の無線装置。
【請求項９】
Ｉ(Ｉ≧１:整数)個のサブキャリアを用いたＯＦＤＭ変調を用いた無線装置であって、
前記各空間分割多重信号が入力され、該空間分割多重信号に対し高速フーリエ変換を行い、サブキャリア毎の空間分割多重信号を出力するＭ個の高速フーリエ変換手段と、
前記サブキャリア毎の空間分割多重信号のうち、前記ＭＩＭＯチャネルのいずれかを通じて伝搬された前記サブキャリア毎の空間分割多重信号が入力され、前記ＭＩＭＯチャネルのサブキャリア毎の伝達係数行列を推定するＫ(２≦Ｋ≦Ｌ)個のチャネル推定手段と、
前記サブキャリア毎の伝達係数行列を推定する手段から出力されたサブキャリア毎の伝達係数行列が入力され、前記サブキャリア毎の伝達係数行列における逆行列の行ベクトルにおける絶対値の自乗の逆数に比例するサブキャリア毎の重み係数を取得するＫ個の重み係数演算手段と、
前記サブキャリア毎の重み係数に基づき、前記Ｍ本のアンテナから、互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信する計Ｎ本のアンテナをサブキャリア毎に選択する第３の送信ダイバーシチ手段と、
前記重み係数を用いて、前記Ｍ本のアンテナから互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信するときに、計Ｍ本の前記アンテナから送信する信号の送信電力の重み付けをサブキャリア毎に行う第４の送信ダイバーシチ手段、
を有することを特徴とする請求項３または６に記載の無線装置。
【請求項１０】
送受信兼用のＭ(Ｍ≧２：整数)本のアンテナを備える第１の無線装置と、送受信兼用のＮ(Ｍ＞Ｎ≧２：整数)本のアンテナを備える第２の無線装置との間で、無線回線を介して通信を行い、前記第２の無線装置におけるＮ本のアンテナと前記第１の無線装置におけるＭ本のアンテナとにより、Ｎ×ＮのＭＩＭＯチャネルがＬ（＝ＭＣＮ：整数）本構成される通信システムにおいて送信ダイバーシチを行う方法であって、
前記第１の無線装置は、
前記第２の無線装置におけるＮ本のアンテナから同一周波数帯で同時に送信され、互いに独立である計Ｎ個の送信信号が空間上で重畳された空間分割多重信号をＭ本のアンテナで受信し、当該空間分割多重信号のうち前記ＭＩＭＯチャネルのうちいずれかを通じて伝搬された前記空間分割多重信号が入力され、前記ＭＩＭＯチャネルの伝達係数行列をＫ(２≦Ｋ≦Ｌ)個推定するステップと、
前記推定された伝達係数行列が入力され、前記伝達係数行列における逆行列の行ベクトルにおける絶対値の自乗の逆数に比例する重み係数をＫ個取得するステップと、
前記重み係数に基づき、前記Ｍ本のアンテナから、互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信する計Ｎ本のアンテナを選択するステップと、
を有することを特徴とする通信システムにおいて送信ダイバーシチを行う方法。
【請求項１１】
送受信兼用のＭ(Ｍ≧２：整数)本のアンテナを備える第１の無線装置と、送受信兼用のＮ(Ｍ＞Ｎ≧２：整数)本のアンテナを備える第２の無線装置との間で、無線回線を介して通信を行い、前記第２の無線装置におけるＮ本のアンテナと前記第１の無線装置におけるＭ本のアンテナとにより、Ｎ×ＮのＭＩＭＯチャネルがＬ（＝ＭＣＮ：整数）本構成される通信システムにおいて送信ダイバーシチを行う方法であって、
前記第１の無線装置は、
前記第２の無線装置におけるＮ本のアンテナから同一周波数帯で同時に送信され、互いに独立である計Ｎ個の送信信号が空間上で重畳された空間分割多重信号をＭ本のアンテナで受信し、当該空間分割多重信号のうち前記ＭＩＭＯチャネルのうちいずれかを通じて伝搬された前記空間分割多重信号が入力され、前記ＭＩＭＯチャネルの伝達係数行列をＫ(２≦Ｋ≦Ｌ)個推定するステップと、
前記伝達係数行列が入力され、前記伝達係数行列における逆行列の行ベクトルにおける絶対値の自乗の逆数に比例する重み係数をＫ個取得するステップと、
前記重み係数を用いて、前記Ｍ本のアンテナから互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信するときに、計Ｍ本の前記アンテナから送信する信号の送信電力の重み付けを行うステップと、
を有することを特徴とする通信システムにおいて送信ダイバーシチを行う方法。
【請求項１２】
送受信兼用のＭ(Ｍ≧２：整数)本のアンテナを備え、通信相手である無線装置のＮ本のアンテナと、自身で備えるＭ本のアンテナとにより、Ｎ×ＮのＭＩＭＯチャネルをＬ(＝ＭＣＮ：整数)本構成する無線装置において送信ダイバーシチを行う方法であって、
互いに独立であり同―周波数帯で同時にＮ(Ｍ＞Ｎ≧２：整数)本の送信アンテナから送信されたＮ個の送信信号を空間上で重畳された空間分割多重信号を受信する前記Ｍ個のアンテナで受信し、前記空間分割多重信号のうち前記ＭＩＭＯチャネルのうちいずれかを通じて伝搬された前記空間分割多重信号が入力され、前記ＭＩＭＯチャネルの伝達係数行列をＫ(２≦Ｋ≦Ｌ)個推定するステップと、
前記伝達係数行列が入力され、当該伝達係数行列における逆行列の行ベクトルにおける絶対値の自乗の逆数に比例する重み係数をＫ個取得するステップと、
前記重み係数に基づき、前記Ｍ本のアンテナから、互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信する計Ｎ本のアンテナを選択するステップと、
を有することを特徴とする無線装置において送信ダイバーシチを行う方法。
【請求項１３】
送受信兼用のＭ(Ｍ≧２：整数)本のアンテナを備え、通信相手である無線装置のＮ本のアンテナと、自身で備えるＭ本のアンテナとにより、Ｎ×ＮのＭＩＭＯチャネルをＬ(＝ＭＣＮ：整数)本構成する無線装置において送信ダイバーシチを行う方法であって、
互いに独立であり同―周波数帯で同時にＮ(Ｍ＞Ｎ≧２：整数)本の送信アンテナから送信されたＮ個の送信信号を空間上で重畳された空間分割多重信号を受信する前記Ｍ個のアンテナで受信し、前記空間分割多重信号のうち前記ＭＩＭＯチャネルのうちいずれかを通じて伝搬された前記空間分割多重信号が入力され、前記ＭＩＭＯチャネルの伝達係数行列をＫ(２≦Ｋ≦Ｌ)個推定するステップと、
前記伝達係数行列が入力され、当該伝達係数行列における逆行列の行ベクトルにおける絶対値の自乗の逆数に比例する重み係数をＫ個取得するステップと、
前記重み係数を用いて、前記Ｍ本のアンテナから互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信するときに、計Ｍ本の前記アンテナから送信する信号の送信電力の重み付けを行うステップと、
を有することを特徴とする無線装置において送信ダイバーシチを行う方法。
【請求項１４】
Ｉ(Ｉ≧１:整数)個のサブキャリアを用いたＯＦＤＭ変調を用いた無線装置において送信ダイバーシチを行う方法であって、
前記各空間分割多重信号が入力され、該空間分割多重信号に対し高速フーリエ変換を行い、サブキャリア毎の空間分割多重信号をＭ個出力するステップと、
前記サブキャリア毎の空間分割多重信号のうち、前記ＭＩＭＯチャネルのいずれかを通じて伝搬された前記サブキャリア毎の空間分割多重信号が入力され、前記ＭＩＭＯチャネルのサブキャリア毎の伝達係数行列をＫ(２≦Ｋ≦Ｌ)個推定するステップと、
前記出力されたサブキャリア毎の伝達係数行列が入力され、前記サブキャリア毎の伝達係数行列における逆行列の行ベクトルにおける絶対値の自乗の逆数に比例するサブキャリア毎の重み係数をＫ個取得するステップと、
前記サブキャリア毎の重み係数に基づき、前記Ｍ本のアンテナから、互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信する計Ｎ本のアンテナをサブキャリア毎に選択するステップと、
を有することを特徴とする請求項１０または１２に記載の無線装置において送信ダイバーシチを行う方法。
【請求項１５】
Ｉ(Ｉ≧１:整数)個のサブキャリアを用いたＯＦＤＭ変調を用いた無線装置において送信ダイバーシチを行う方法であって、
前記各空間分割多重信号が入力され、該空間分割多重信号に対し高速フーリエ変換を行い、サブキャリア毎の空間分割多重信号をＭ個出力するステップと、
前記サブキャリア毎の空間分割多重信号のうち、前記ＭＩＭＯチャネルのいずれかを通じて伝搬された前記サブキャリア毎の空間分割多重信号が入力され、前記ＭＩＭＯチャネルのサブキャリア毎の伝達係数行列をＫ(２≦Ｋ≦Ｌ)個推定するステップと、
前記出力されたサブキャリア毎の伝達係数行列が入力され、前記サブキャリア毎の伝達係数行列における逆行列の行ベクトルにおける絶対値の自乗の逆数に比例するサブキャリア毎の重み係数をＫ個取得するステップと、
前記重み係数を用いて、前記Ｍ本のアンテナから互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信するときに、計Ｍ本の前記アンテナから送信する信号の送信電力の重み付けをサブキャリア毎に行うステップと、
を有することを特徴とする請求項１１または１３に記載の無線装置において送信ダイバーシチを行う方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、無線ＬＡＮ等に用いて好適な、送信ダイバーシチを行う方法および無線装置ならびに同装置を用いた通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、２．４ＧＨｚ帯または５ＧＨｚ帯を用いた高速無線アクセスシステムとして、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ規格、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格などの普及が進んでいる。これらのシステムでは、最大で５４Ｍｂｐｓの伝送速度を実現しているが、無線ＬＡＮ（Local Area Network）の普及に伴い更なる伝送速度の高速化が求められている。
伝送速度の高速化の手段として、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナを用いてＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output)チャネルを構成し、複数の送信アンテナから同一周波数帯で送信された送信信号を受信側において分離して復元することにより、占有周波数帯域幅を変えずに送信アンテナの数だけ伝送速度を増加させるＳＤＭ(Space Division Multiplexing：空間分割多重)方式が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
ＳＤＭ方式は、送信アンテナ数を一定にした場合に、受信アンテナ数を増やすほど、受信ダイバーシチを行うことにより、誤り率特性が改善する。ＳＤＭ方式におけるダイバーシチ受信として、ＳＤＭ信号の分離がなされた後、分離後の信号の信号対雑音電力比(ＳＮＲ)に基づく重み係数を伝達係数行列から計算し、ここで計算された重み係数を分離後の信号のダイバーシチ重み付けに用いる合成ダイバーシチ受信が提案されている（例えば、非特許文献２参照）
【０００４】
ＳＤＭ方式において上記した合成ダイバーシチ受信を適用した無線装置について、図５を参照することにより説明する。図５は従来の無線装置の内部構成ブロック図であり、ＳＤＭ信号の分離がなされた後、分離後の信号の信号対雑音電力比(ＳＮＲ)に基づく重み係数を伝達係数行列から計算し、この重み係数を分離後の信号のダイバーシチ重み付けに用いる合成ダイバーシチ受信を行う無線装置の構成例が示されている。なお、ここでは、送信アンテナが２個、受信アンテナが３個ある場合を想定している。
図５に示されるように無線装置は以下に列挙する構成から成る。すなわち、２個の送信アンテナから同時に同一周波数帯で送信された２系統の異なる信号系列が無線伝搬路上で重畳されたＳＤＭ信号をそれぞれ受信する３個の受信アンテナ４１１〜４１３と、受信アンテナ４１１、４１２が出力する受信ＳＤＭ信号のうちトレーニング信号部分が入力され、２個の送信アンテナと受信アンテナ４１１、４１２との間の以下の演算式（１）で示される伝達係数行列（ここでｈｎｍはｎ個目の送信アンテナから受信アンテナ４１１（ｎ）〜４１３（ｍ）までの伝達係数を指す)を推定するチャネル推定回路４３１を備えている。
【０００５】
【数１】
2005333443.tif 000003
【０００６】
また、受信アンテナ４１１、４１３が出力する受信ＳＤＭ信号のうちトレーニング信号部分が入力され、２個の送信アンテナと受信アンテナ４１１、４１３との間の以下の演算式（２）で示される伝達係数行列を推定するチャネル推定回路４３２も備えている。
【０００７】
【数２】
2005333443.tif 000004
【０００８】
更に、受信アンテナ４１２、４１３が出力する受信ＳＤＭ信号のうちトレーニング信号部分が入力され、２個の送信アンテナと受信アンテナ４１２、４１３との間の以下の演算式（３）で示される伝達係数行列を推定するチャネル推定回路４３３も備えている。
【０００９】
【数３】
2005333443.tif 000005
【００１０】
また、受信アンテナ４１１、４１２が出力する受信ＳＤＭ信号のうちデータ信号部分が入力され、チャネル推定回路４３１が出力する伝達係数行列を用いて、上記した２個の送信アンテナから送信された変調信号ｔ’１１、ｔ’１２に分離する空間分割多重信号分離回路４４１と、受信アンテナ４１１、４１３が出力する受信ＳＤＭ信号のうちデータ信号部分が入力され、チャネル推定回路４３２が出力する伝達係数行列を用いて、上記した２個の送信アンテナから送信された変調信号t’21 、t’ 22 に分離する空間分割多重信号分離回路４４２を備えている。
更に、受信アンテナ４１２、４１３が出力する受信ＳＤＭ信号のうちデータ信号部分が入力され、チャネル推定回路４３３が出力する伝達係数行列を用いて、上記した２個の送信アンテナから送信された変調信号t’３１、t’３２に分離する空間分割多重信号分離回路４４３と、チャネル推定回路４３１が出力する伝達係数行列を用いて、重み係数ｗ１１、ｗ１２を算出する重み係数演算器４５１と、テャネル推定回路４３２が出力する伝達係数行列を用いて、重み係数ｗ２１、ｗ２２を算出する重み係数演算器４５２を備えている。
【００１１】
また、チャネル推定回路４３３が出力する伝達係数行列を用いて、重み係数ｗ３１、ｗ３２を算出する重み係数演算器４５３と、空間分割多重信号分離回路４４１が出力する分離後の変調信号であり１、２個目の送信アンテナから送信された信号t’１１、t’１２に対して、重み係数演算器４５１が出力した重み係数ｗ１１、ｗ１２をそれぞれ乗算する重み係数乗算器５１１、５１２と、空間分割多重信号分離回路４４２が出力する分離後の変調信号であり１、２個目の送信アンテナから送信された信号t’２１、t’２２に対して、重み係数演算器４５２が出力した重み係数ｗ２１、ｗ２２をそれぞれ乗算する重み係数乗算器５１３、５１４を備えている。
【００１２】
更に、空間分割多重信号分離回路４４３が出力する分離後の変調信号であり１、２個目の送信アンテナから送信された信号t’３１、t’３２に対して、重み係数演算器４５３が出力した重み係数ｗ３１、ｗ３２をそれぞれ乗算する重み係数乗算器５１５、５１６と、重み係数乗算器５１１、５１３、５１５が出力した重み係数乗算後の１個目の送信アンテナから送信された変調信号ｗ１t’１１、ｗ２１t’ ２１、ｗ３１t’ ３１ を加算し、重み係数乗算器５１２、５１４、５１６が出力した重み係数乗算後の２個目の送信アンテナから送信された変調信号ｗ１２t’１２、ｗ２２t’２２、ｗ３２t’３２を加算する加算回路４０５と、加算回路４０５から出力された２つの変調信号ｗ１t’１１＋ｗ２１t’２１＋ｗ３１t’３１とｗ１２t’１２＋ｗ＋２２t’２２ ＋ｗ３２t’３２がそれぞれ入力され復調を行う復調回路４６１、４６２とを備えた無線装置である。
【００１３】
ＳＤＭ信号を送信アンテナから送信された変調信号に分離する方法にはいくつかあるが、ここでは、伝達係数行列の逆行列を受信信号に乗算することによってＳＤＭ信号に対する分離を行うＺＦ(Zero Forcing)法を用いる例を示す。
２個の送信された変調信号の組み合わせのベクトル表示をｔ、受信アンテナ４１１、４１２が出力する受信信号の組み合わせのベクトル表示をｒ1、受信信号に含まれるＡＷＧＮ（Additive White Gaussian Noise）成分のベクトル表示ｎ1をとすると、ｒ1は、以下の演算式（４）で書き表すことができる。
【００１４】
【数４】
2005333443.tif 000006
【００１５】
ここで、ｒ1は、以下の演算式（５）で示される。
【００１６】
【数５】
2005333443.tif 000007
【００１７】
空間分割多重信号分離回路４４１は、受信アンテナ４１１、４１２が出力する受信信号ｒ1に、チャネル推定回路４３１が出力する伝達係数行列Ｈ１の逆行列を乗算することにより、送信された変調信号を分離する。信号分離後における変調信号の組み合わせのベクトル表示t’１は、以下に示す演算式（６）により導<ことができる。
【００１８】
【数６】
2005333443.tif 000008
【００１９】
ここで、ｔ’、（Ｈ１）−１は、それぞれ以下の演算式（７）（８）で示される。
【数７】
2005333443.tif 000009
【００２０】
ここで、仮に、送信データt１、t2の振幅がどれも｜t｜で等しいとすれば、信号分離後のデータシンボルt’ｉｊ（ｊ＝１、２）の信号対雑音電力比は以下の演算式（９）、（１０）で示される。
【００２１】
【数８】
2005333443.tif 000010
【００２２】
ここで、ＡＷＧＮ成分ｎ１、ｎ２は独立したガウス分布をとるので、上記した演算式（９）は、以下の演算式（１１）、（１２）で近似できる。
【００２３】
【数９】
2005333443.tif 000011
【００２４】
但し、σｖ２はｎ１、ｎ２の複素ガウス分布における分散である。ここで、受信信号の平均雑音電力は各受信アンテナで等しいので、送信された変調信号における受信時のＳＮＲの比率は受信時における振幅の２乗の比率と等価となる。従って、t’１１、t’１２を最大比合成でダイバーシチ合成するための重み係数ｗ１１、ｗ１２は近似的に以下の演算式（１３）で表される。
【００２５】
【数１０】
2005333443.tif 000012
【００２６】
但し、Ｋ１は定数である。その他の重み係数ｗ２１、ｗ２２、ｗ３１、ｗ３２も同様に以下の運算式（１４）で求まる。
【００２７】
【数１１】
2005333443.tif 000013
【００２８】
但し、（Ｈ２）−１は、以下の演算式（１５）によって示される。
【００２９】
【数１２】
2005333443.tif 000014
【００３０】
上記した重み係数ｗ１１〜ｗ３２の分母は、各伝達係数行列における逆行列の各行ベクトルにおける絶対値の自乗に他ならない。上記した演算式（６）から（１５）により、重み係数ｗ１１〜ｗ３２は分離後の変調信号のＳＮＲに比例する値を表していることがわかる。
以上の重み係数ｗ１１〜ｗ３２を空間分割多重信号分離回路の出力値t’１１〜t’３２に乗ずることで、合成ダイバーシチ回路４０５における最大比合成による合成ダイバーシチのための重み付けを行うことができる。また、上記した重み係数の大小を基準とし、選択ダイバーシチを行うことも可能である。
【００３１】
これによってダイバーシチ後の変調信号の信号対雑音電力比(ＳＮＲ)を改善することができるため、ダイバーシチ利得を得て、伝送品質を向上させることができる。
【非特許文献１】黒崎、浅井、内田、杉山、梅比良「Ａ ＳＤＭ−ＣＯＦＤＭ ｓｃｈｅｍｅ ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ ａ ｓｉｍｐｌｅ ｆｅｅｄ−ｆｏｒｗａｒｄ ｉｎｔｅｒ−ｃｈａｎｎｅｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｃａｎｃｅｌｌｅｒ ｆｏｒ ＭＩＭＯ ｂａｓｅｄ ｂｒｏａｄ ｂａｎｄ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮｓ」ＩＥＩＣＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎ.,Ｖｏｌ．Ｅ８６−ＢＮｏ．１，Ｊａｎ．２００３
【非特許文献２】黒崎、浅井、内田、杉山、梅比良「ＳＤＭ-ＣＯＦＤＭ用受信ダイバーシチ方式に関する検討」電子情報通信学会総合大会，Ｂ−５−５，２００４年３月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３２】
上記した非特許文献に開示された内容を含む従来の無線装置によれば、受信時においてＳＤＭ信号分離後の信号をＳＮＲに基づく重み係数を用いてダイバーシチ合成を行うことができるが、送信時におけるダイバーシチ効果についての提案、ならびに開示がない。
【００３３】
従って、本発明は、通信相手の無線装置のＮ(Ｎ≧２)個の送受信兼用アンテナから送信された信号を、空間上で多重された状態でＭ(Ｍ＞Ｎ)個の送受信兼用アンテナで受信し、空間分割多重(ＳＤＭ)信号分離後の信号のＳＮＲに基づく重み係数を用いた、該重み係数の大きさの比較結果を受信系統の選択基準とする選択ダイバーシチ受信、または上記した重み係数を重み付けに用いる合成ダイバーシチ受信を行う手段を備える場合において、送信時にＮ個の独立した信号をそれぞれ送信するのに用いるＮ個のアンテナを前記Ｍ個の送受信兼用アンテナから、ＳＮＲに基づく重み係数を用いて選択する選択ダイバーシチを、または重み係数を用いて、前記無線装置が備えるＭ本のアンテナから互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信するときに、計Ｍ本の前記アンテナから送信する信号の送信電力の重み付けを行う重み付け送信ダイバーシチを行い、受信時だけでなく、送信時においてもダイバーシチ利得を得て、伝送品質を向上させることができる無線装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
上記した課題を解決するために本発明は、送受信兼用のＭ(Ｍ≧２：整数)本のアンテナを備える第１の無線装置と、送受信兼用のＮ(Ｍ＞Ｎ≧２：整数)本のアンテナを備える第２の無線装置との間で、無線回線を介して通信を行い、前記第２の無線装置におけるＮ本のアンテナと前記第１の無線装置におけるＭ本のアンテナとにより、Ｎ×ＮのＭＩＭＯチャネルがＬ（＝ＭＣＮ：整数）本構成される通信システムであって、前記第２の無線装置におけるＮ本のアンテナから同一周波数帯で同時に送信され、互いに独立である計Ｎ個の送信信号が空間上で重畳された空間分割多重信号をＭ本のアンテナで受信し、当該空間分割多重信号のうち前記ＭＩＭＯチャネルのうちいずれかを通じて伝搬された前記空間分割多重信号が入力され、前記ＭＩＭＯチャネルの伝達係数行列を推定するＫ(２≦Ｋ≦Ｌ)個のチャネル推定手段と、前記伝達係数行列推定手段から出力された伝達係数行列が入力され、前記伝達係数行列における逆行列の行ベクトルにおける絶対値の自乗の逆数に比例する重み係数を取得するＫ個の重み係数演算手段と、前記重み係数に基づき、前記Ｍ本のアンテナから、互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信する計Ｎ本のアンテナを選択する送信ダイバーシチ手段を備える前記第１の無線装置、を有することを特徴とす。
【００３５】
また、本発明は、送受信兼用のＭ(Ｍ≧２：整数)本のアンテナを備える第１の無線装置と、送受信兼用のＮ(Ｍ＞Ｎ≧２：整数)本のアンテナを備える第２の無線装置との間で、無線回線を介して通信を行い、前記第２の無線装置におけるＮ本のアンテナと前記第１の無線装置におけるＭ本のアンテナとにより、Ｎ×ＮのＭＩＭＯチャネルがＬ（＝ＭＣＮ：整数）本構成される通信システムであって、前記第２の無線装置におけるＮ本のアンテナから同一周波数帯で同時に送信され、互いに独立である計Ｎ個の送信信号が空間上で重畳された空間分割多重信号をＭ本のアンテナで受信し、当該空間分割多重信号のうち前記ＭＩＭＯチャネルのうちいずれかを通じて伝搬された前記空間分割多重信号が入力され、前記ＭＩＭＯチャネルの伝達係数行列を推定するＫ(２≦Ｋ≦Ｌ)個のチャネル推定手段と、前記伝達係数行列推定手段から出力された伝達係数行列が入力され、前記伝達係数行列における逆行列の行ベクトルにおける絶対値の自乗の逆数に比例する重み係数を取得するＫ個の重み係数演算手段と、前記重み係数を用いて、前記Ｍ本のアンテナから互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信するときに、計Ｍ本の前記アンテナから送信する信号の送信電力の重み付けを行う送信ダイバーシチ手段を備える前記第１の無線装置、を有することを特徴とする。
【００３６】
また、本発明は、送受信兼用のＭ(Ｍ≧２：整数)本のアンテナを備える第１の無線装置と、送受信兼用のＮ(Ｍ＞Ｎ≧２：整数)本のアンテナを備える第２の無線装置との間で、無線回線を介して通信を行い、前記第２の無線装置におけるＮ本のアンテナと前記第１の無線装置におけるＭ本のアンテナとにより、Ｎ×ＮのＭＩＭＯチャネルがＬ（＝ＭＣＮ：整数）本構成される通信システムであって、前記第２の無線装置におけるＮ本のアンテナから同一周波数帯で同時に送信され、互いに独立である計Ｎ個の送信信号が空間上で重畳された空間分割多重信号をＭ本のアンテナで受信し、当該空間分割多重信号のうち前記ＭＩＭＯチャネルのうちいずれかを通じて伝搬された前記空間分割多重信号が入力され、前記ＭＩＭＯチャネルの伝達係数行列を推定するＫ(２≦Ｋ≦Ｌ)個のチャネル推定手段と、前記伝達係数行列が入力され、前記伝達係数行列における逆行列の行ベクトルにおける絶対値の自乗の逆数に比例する重み係数を取得するＫ個の重み係数演算手段と、前記重み係数に基づき、前記Ｍ本のアンテナから、互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信する計Ｎ本のアンテナを選択する第１の送信ダイバーシチ手段と、前記重み係数を用いて、前記Ｍ本のアンテナから互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信するときに、計Ｍ本の前記アンテナから送信する信号の送信電力の重み付けを行う第２の送信ダイバーシチ手段を備える前記第１の無線装置、を有することを特徴とする。
【００３７】
また、本発明は、送受信兼用のＭ(Ｍ≧２：整数)本のアンテナを備え、通信相手である無線装置のＮ本のアンテナと、自身で備えるＭ本のアンテナとにより、Ｎ×ＮのＭＩＭＯチャネルをＬ(＝ＭＣＮ：整数)本構成する無線装置であって、互いに独立であり同―周波数帯で同時にＮ(Ｍ＞Ｎ≧２：整数)本の送信アンテナから送信されたＮ個の送信信号を空間上で重畳された空間分割多重信号を受信する前記Ｍ個のアンテナで受信し、前記空間分割多重信号のうち前記ＭＩＭＯチャネルのうちいずれかを通じて伝搬された前記空間分割多重信号が入力され、前記ＭＩＭＯチャネルの伝達係数行列を推定するＫ(２≦Ｋ≦Ｌ)個のチャネル推定手段と、前記伝達係数行列が入力され、当該伝達係数行列における逆行列の行ベクトルにおける絶対値の自乗の逆数に比例する重み係数を取得するＫ個の重み係数演算手段と、前記重み係数に基づき、前記Ｍ本のアンテナから、互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信する計Ｎ本のアンテナを選択する送信ダイバーシチ手段と、を有することを特徴とする。
【００３８】
また、本発明は、送受信兼用のＭ(Ｍ≧２：整数)本のアンテナを備え、通信相手である無線装置のＮ本のアンテナと、自身で備えるＭ本のアンテナとにより、Ｎ×ＮのＭＩＭＯチャネルをＬ(＝ＭＣＮ：整数)本構成する無線装置であって、互いに独立であり同―周波数帯で同時にＮ(Ｍ＞Ｎ≧２：整数)本の送信アンテナから送信されたＮ個の送信信号を空間上で重畳された空間分割多重信号を受信する前記Ｍ個のアンテナで受信し、前記空間分割多重信号のうち前記ＭＩＭＯチャネルのうちいずれかを通じて伝搬された前記空間分割多重信号が入力され、前記ＭＩＭＯチャネルの伝達係数行列を推定するＫ(２≦Ｋ≦Ｌ)個のチャネル推定手段と、前記伝達係数行列が入力され、当該伝達係数行列における逆行列の行ベクトルにおける絶対値の自乗の逆数に比例する重み係数を取得するＫ個の重み係数演算手段と、前記重み係数を用いて、前記Ｍ本のアンテナから互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信するときに、計Ｍ本の前記アンテナから送信する信号の送信電力の重み付けを行う送信ダイバーシチ手段と、を有することを特徴とする。
【００３９】
また、本発明は、送受信兼用のＭ(Ｍ≧２：整数)本のアンテナを備え、通信相手である無線装置のＮ本のアンテナと、自身で備えるＭ本のアンテナとにより、Ｎ×ＮのＭＩＭＯチャネルをＬ(＝ＭＣＮ：整数)本構成する無線装置であって、互いに独立であり同―周波数帯で同時にＮ(Ｍ＞Ｎ≧２：整数)本の送信アンテナから送信されたＮ個の送信信号を空間上で重畳された空間分割多重信号を受信する前記Ｍ個のアンテナで受信し、前記空間分割多重信号のうち前記ＭＩＭＯチャネルのうちいずれかを通じて伝搬された前記空間分割多重信号が入力され、前記ＭＩＭＯチャネルの伝達係数行列を推定するＫ(２≦Ｋ≦Ｌ)個のチャネル推定手段と、前記伝達係数行列が入力され、当該伝達係数行列における逆行列の行ベクトルにおける絶対値の自乗の逆数に比例する重み係数を取得するＫ個の重み係数演算手段と、前記重み係数に基づき、前記Ｍ本のアンテナから、互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信する計Ｎ本のアンテナを選択する第１の送信ダイバーシチ手段、前記重み係数を用いて、前記Ｍ本のアンテナから互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信するときに、計Ｍ本の前記アンテナから送信する信号の送信電力の重み付けを行う第２の送信ダイバーシチ手段と、を有することを特徴とする。
【００４０】
また、本発明において、Ｉ(Ｉ≧１:整数)個のサブキャリアを用いたＯＦＤＭ変調を用いた無線装置であって、前記各空間分割多重信号が入力され、該空間分割多重信号に対し高速フーリエ変換を行い、サブキャリア毎の空間分割多重信号を出力するＭ個の高速フーリエ変換手段と、前記サブキャリア毎の空間分割多重信号のうち、前記ＭＩＭＯチャネルのいずれかを通じて伝搬された前記サブキャリア毎の空間分割多重信号が入力され、前記ＭＩＭＯチャネルのサブキャリア毎の伝達係数行列を推定するＫ(２≦Ｋ≦Ｌ)個のチャネル推定手段と、前記サブキャリア毎の伝達係数行列を推定する手段から出力されたサブキャリア毎の伝達係数行列が入力され、前記サブキャリア毎の伝達係数行列における逆行列の行ベクトルにおける絶対値の自乗の逆数に比例するサブキャリア毎の重み係数を取得するＫ個の重み係数演算手段と、前記サブキャリア毎の重み係数に基づき、前記Ｍ本のアンテナから、互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信する計Ｎ本のアンテナをサブキャリア毎に選択する送信ダイバーシチ手段、を有することを特徴とする。
【００４１】
また、本発明において、Ｉ(Ｉ≧１:整数)個のサブキャリアを用いたＯＦＤＭ変調を用いた無線装置であって、前記各空間分割多重信号が入力され、該空間分割多重信号に対し高速フーリエ変換を行い、サブキャリア毎の空間分割多重信号を出力するＭ個の高速フーリエ変換手段と、前記サブキャリア毎の空間分割多重信号のうち、前記ＭＩＭＯチャネルのいずれかを通じて伝搬された前記サブキャリア毎の空間分割多重信号が入力され、前記ＭＩＭＯチャネルのサブキャリア毎の伝達係数行列を推定するＫ(２≦Ｋ≦Ｌ)個のチャネル推定手段と、前記サブキャリア毎の伝達係数行列を推定する手段から出力されたサブキャリア毎の伝達係数行列が入力され、前記サブキャリア毎の伝達係数行列における逆行列の行ベクトルにおける絶対値の自乗の逆数に比例するサブキャリア毎の重み係数を取得するＫ個の重み係数演算手段と、前記重み係数を用いて、前記Ｍ本のアンテナから互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信するときに、計Ｍ本の前記アンテナから送信する信号の送信電力の重み付けをサブキャリア毎に行う送信ダイバーシチ手段、を有することを特徴とする。
【００４２】
また、本発明において、Ｉ(Ｉ≧１:整数)個のサブキャリアを用いたＯＦＤＭ変調を用いた無線装置であって、前記各空間分割多重信号が入力され、該空間分割多重信号に対し高速フーリエ変換を行い、サブキャリア毎の空間分割多重信号を出力するＭ個の高速フーリエ変換手段と、前記サブキャリア毎の空間分割多重信号のうち、前記ＭＩＭＯチャネルのいずれかを通じて伝搬された前記サブキャリア毎の空間分割多重信号が入力され、前記ＭＩＭＯチャネルのサブキャリア毎の伝達係数行列を推定するＫ(２≦Ｋ≦Ｌ)個のチャネル推定手段と、前記サブキャリア毎の伝達係数行列を推定する手段から出力されたサブキャリア毎の伝達係数行列が入力され、前記サブキャリア毎の伝達係数行列における逆行列の行ベクトルにおける絶対値の自乗の逆数に比例するサブキャリア毎の重み係数を取得するＫ個の重み係数演算手段と、前記サブキャリア毎の重み係数に基づき、前記Ｍ本のアンテナから、互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信する計Ｎ本のアンテナをサブキャリア毎に選択する第３の送信ダイバーシチ手段と、前記重み係数を用いて、前記Ｍ本のアンテナから互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信するときに、計Ｍ本の前記アンテナから送信する信号の送信電力の重み付けをサブキャリア毎に行う第４の送信ダイバーシチ手段、を有することを特徴とする。
【００４３】
また、本発明は、送受信兼用のＭ(Ｍ≧２：整数)本のアンテナを備える第１の無線装置と、送受信兼用のＮ(Ｍ＞Ｎ≧２：整数)本のアンテナを備える第２の無線装置との間で、無線回線を介して通信を行い、前記第２の無線装置におけるＮ本のアンテナと前記第１の無線装置におけるＭ本のアンテナとにより、Ｎ×ＮのＭＩＭＯチャネルがＬ（＝ＭＣＮ：整数）本構成される通信システムにおいて送信ダイバーシチを行う方法であって、前記第１の無線装置は、前記第２の無線装置におけるＮ本のアンテナから同一周波数帯で同時に送信され、互いに独立である計Ｎ個の送信信号が空間上で重畳された空間分割多重信号をＭ本のアンテナで受信し、当該空間分割多重信号のうち前記ＭＩＭＯチャネルのうちいずれかを通じて伝搬された前記空間分割多重信号が入力され、前記ＭＩＭＯチャネルの伝達係数行列をＫ(２≦Ｋ≦Ｌ)個推定するステップと、前記推定された伝達係数行列が入力され、前記伝達係数行列における逆行列の行ベクトルにおける絶対値の自乗の逆数に比例する重み係数をＫ個取得するステップと、前記重み係数に基づき、前記Ｍ本のアンテナから、互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信する計Ｎ本のアンテナを選択するステップと、を有することを特徴とする。
【００４４】
また、本発明は、送受信兼用のＭ(Ｍ≧２：整数)本のアンテナを備える第１の無線装置と、送受信兼用のＮ(Ｍ＞Ｎ≧２：整数)本のアンテナを備える第２の無線装置との間で、無線回線を介して通信を行い、前記第２の無線装置におけるＮ本のアンテナと前記第１の無線装置におけるＭ本のアンテナとにより、Ｎ×ＮのＭＩＭＯチャネルがＬ（＝ＭＣＮ：整数）本構成される通信システムにおいて送信ダイバーシチを行う方法であって、前記第１の無線装置は、前記第２の無線装置におけるＮ本のアンテナから同一周波数帯で同時に送信され、互いに独立である計Ｎ個の送信信号が空間上で重畳された空間分割多重信号をＭ本のアンテナで受信し、当該空間分割多重信号のうち前記ＭＩＭＯチャネルのうちいずれかを通じて伝搬された前記空間分割多重信号が入力され、前記ＭＩＭＯチャネルの伝達係数行列をＫ(２≦Ｋ≦Ｌ)個推定するステップと、前記伝達係数行列が入力され、前記伝達係数行列における逆行列の行ベクトルにおける絶対値の自乗の逆数に比例する重み係数をＫ個取得するステップと、前記重み係数を用いて、前記Ｍ本のアンテナから互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信するときに、計Ｍ本の前記アンテナから送信する信号の送信電力の重み付けを行うステップと、を有することを特徴とする。
【００４５】
また、本発明は、送受信兼用のＭ(Ｍ≧２：整数)本のアンテナを備え、通信相手である無線装置のＮ本のアンテナと、自身で備えるＭ本のアンテナとにより、Ｎ×ＮのＭＩＭＯチャネルをＬ(＝ＭＣＮ：整数)本構成する無線装置において送信ダイバーシチを行う方法であって、互いに独立であり同―周波数帯で同時にＮ(Ｍ＞Ｎ≧２：整数)本の送信アンテナから送信されたＮ個の送信信号を空間上で重畳された空間分割多重信号を受信する前記Ｍ個のアンテナで受信し、前記空間分割多重信号のうち前記ＭＩＭＯチャネルのうちいずれかを通じて伝搬された前記空間分割多重信号が入力され、前記ＭＩＭＯチャネルの伝達係数行列をＫ(２≦Ｋ≦Ｌ)個推定するステップと、前記伝達係数行列が入力され、当該伝達係数行列における逆行列の行ベクトルにおける絶対値の自乗の逆数に比例する重み係数をＫ個取得するステップと、前記重み係数に基づき、前記Ｍ本のアンテナから、互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信する計Ｎ本のアンテナを選択するステップと、を有することを特徴とする。
【００４６】
また、本発明は、送受信兼用のＭ(Ｍ≧２：整数)本のアンテナを備え、通信相手である無線装置のＮ本のアンテナと、自身で備えるＭ本のアンテナとにより、Ｎ×ＮのＭＩＭＯチャネルをＬ(＝ＭＣＮ：整数)本構成する無線装置において送信ダイバーシチを行う方法であって、互いに独立であり同―周波数帯で同時にＮ(Ｍ＞Ｎ≧２：整数)本の送信アンテナから送信されたＮ個の送信信号を空間上で重畳された空間分割多重信号を受信する前記Ｍ個のアンテナで受信し、前記空間分割多重信号のうち前記ＭＩＭＯチャネルのうちいずれかを通じて伝搬された前記空間分割多重信号が入力され、前記ＭＩＭＯチャネルの伝達係数行列をＫ(２≦Ｋ≦Ｌ)個推定するステップと、前記伝達係数行列が入力され、当該伝達係数行列における逆行列の行ベクトルにおける絶対値の自乗の逆数に比例する重み係数をＫ個取得するステップと、前記重み係数を用いて、前記Ｍ本のアンテナから互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信するときに、計Ｍ本の前記アンテナから送信する信号の送信電力の重み付けを行うステップと、を有することを特徴とする。
【００４７】
また、本発明において、Ｉ(Ｉ≧１:整数)個のサブキャリアを用いたＯＦＤＭ変調を用いた無線装置において送信ダイバーシチを行う方法であって、前記各空間分割多重信号が入力され、該空間分割多重信号に対し高速フーリエ変換を行い、サブキャリア毎の空間分割多重信号をＭ個出力するステップと、前記サブキャリア毎の空間分割多重信号のうち、前記ＭＩＭＯチャネルのいずれかを通じて伝搬された前記サブキャリア毎の空間分割多重信号が入力され、前記ＭＩＭＯチャネルのサブキャリア毎の伝達係数行列をＫ(２≦Ｋ≦Ｌ)個推定するステップと、前記出力されたサブキャリア毎の伝達係数行列が入力され、前記サブキャリア毎の伝達係数行列における逆行列の行ベクトルにおける絶対値の自乗の逆数に比例するサブキャリア毎の重み係数をＫ個取得するステップと、前記サブキャリア毎の重み係数に基づき、前記Ｍ本のアンテナから、互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信する計Ｎ本のアンテナをサブキャリア毎に選択するステップと、を有することを特徴とする。
【００４８】
また、本発明において、Ｉ(Ｉ≧１:整数)個のサブキャリアを用いたＯＦＤＭ変調を用いた無線装置において送信ダイバーシチを行う方法であって、前記各空間分割多重信号が入力され、該空間分割多重信号に対し高速フーリエ変換を行い、サブキャリア毎の空間分割多重信号をＭ個出力するステップと、前記サブキャリア毎の空間分割多重信号のうち、前記ＭＩＭＯチャネルのいずれかを通じて伝搬された前記サブキャリア毎の空間分割多重信号が入力され、前記ＭＩＭＯチャネルのサブキャリア毎の伝達係数行列をＫ(２≦Ｋ≦Ｌ)個推定するステップと、前記出力されたサブキャリア毎の伝達係数行列が入力され、前記サブキャリア毎の伝達係数行列における逆行列の行ベクトルにおける絶対値の自乗の逆数に比例するサブキャリア毎の重み係数をＫ個取得するステップと、前記重み係数を用いて、前記Ｍ本のアンテナから互いに独立であるＮ個の信号を同一周波数帯で同時に送信するときに、計Ｍ本の前記アンテナから送信する信号の送信電力の重み付けをサブキャリア毎に行うステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００４９】
本発明によれば、通信相手の無線装置のＮ(Ｎ≧２)個の送受信兼用アンテナから送信された信号を空間上で多重された状態でＭ(Ｍ＞Ｎ)個の送受信兼用アンテナで受信し、空間分割多重(ＳＤＭ)信号分離後の信号のＳＮＲに基づく重み係数を用いた、当該重み係数の大きさの比較結果を受信系統の選択基準とする選択ダイバーシチ受信し、または重み係数を重み付けに用いる合成ダイバーシチ受信を行う手段を無線装置が備えた通信システムにおいて、送信時にＮ個の独立した信号をそれぞれ送信するのに用いるＮ個のアンテナをＭ個の送受信兼用アンテナから、ＳＮＲに基づく重み係数を用いて選択する選択ダイバーシチを行うことにより、受信時は勿論のこと、送信時においてもダイバーシチ利得を得ることができ、従って、伝送品質を向上させることができる。
また、重み係数と伝達係数行列を用いて、無線装置が備えるＭ本のアンテナから互いに独立であるＮ個の信号を同ー周波数帯で同時に送信するときに、計Ｍ本のアンテナから送信する信号の送信電力の重み付けを行う重み付け送信ダイバーシチを行うことにより、受信時は勿論、送信時においてもダイバーシチ利得を得ることができ、このことにより、伝送品質を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
図１、図２は、本実施形態の無線装置の構成を示すブロック図である。ここでは、本発明の無線装置は、送受信兼用アンテナを３個（１１〜１３）備え、通信相手である無線装置が送受信兼用アンテナを２個（３１１、３１２）備える場合を想定している。
図１、図２に示す各構成ブロックのうち、送受切替器１０１〜１０３は、受信時に送受信兼用アンテナ１１〜１３から入力された受信信号を、チャネル推定回路３１〜３３および空間分割多重信号分離回路４１〜４３に出力し、送信時に送信ダイバーシチ回路１１３から入力された送信信号を、送受信兼用アンテナ１１〜１３に出力する。
【００５１】
受信時における無線装置は、送受信兼用アンテナ１１〜１３が出力した受信信号が送受切替器１０１〜１０３を経由して、チャネル推定回路３１〜３３および空間分割多重信号分離回路４１〜４３に入力される以外は、図５に示す従来の無線装置と同一の動作を行う。
送信時における無線装置は、変調回路１１１〜１１２から出力される変調後の独立した２系統の送信信号と、重み係数演算器８１〜８３が出力する重み係数ｗ１１〜ｗ３２とが、送信ダイバーシチ回路１１３に入力される。送信ダイバーシチ回路１１３は、重み係数ｗ１１〜ｗ３２に基づき入力された２系統の送信信号ｕ１、ｕ２を送信するアンテナを送受信兼用アンテナ１１〜１３から２個選択する選択送信ダイバーシチを行う、または入力された２系統の送信信号ｕl、ｕ２に重み付けを行う重み付け送信ダイバーシチを行い、送信ダイバーシチ後の信号であるu”１〜u”３をそれぞれ送受切替器１０１〜１０３に出力する。
【００５２】
選択送信ダイバーシチを行う場合の送信ダイバーシチ回路１１３の構成例を図３に示す。図３において、送信ダイバーシチ回路１１３に入力された重み係数ｗ１１〜ｗ３２は、加算器１２１〜１２３に入力され、ｗ１１＋ｗ１２、ｗ２１＋ｗ２２、ｗ３１＋ｗ３２がそれぞれ計算され出力される。加算器１２１〜１２３の出力は、比較回路１２４で比較され、比較結果が切替器制御回路１２５に出力される。
【００５３】
例えば、ｗ１１＋ｗ１２が加算器１２１〜１２３の出力の中で最も大きい場合、受信時における空間分割多重信号分離回路４１の出力である２系統の信号におけるＳＮＲの和が、すなわち、送受信兼用アンテナ１１、１２での受信信号を分離した後における２系統の信におけるのＳＮＲの和が、他の空間分割多重信号分離回路における出力信号のそれより大きいということを意味する。従って、切替器制御回路１２５は、切替器１２６を制御して、切替器１２６の出力ｕ’1として出力変調回路１１１から入力された変調後の送信信号ｕ１を、切替器１２６の出力ｕ’２として出力変調回路１１１から入力された変調後の送信信号ｕ２をそれぞれ出力する。ｕ’３はこのとき値を零として出力する。これは、送信信号ｕ１を送受信兼用アンテナ１１から、送信信号ｕ２を送受信兼用アンテナ１２から、それぞれ送信することを意味する。
【００５４】
同様に、ｗ２１＋ｗ２２が加算器１２１〜１２３の出力の中で最も大きい場合、ｕ’１＝ｕ１、ｕ’２＝０、ｕ’３＝ｕ２として出力する。同様に、ｗ３１＋ｗ３２が加算器１２１〜１２３の出力の中で最も大きい場合、ｕ’１＝０、ｕ’２＝ｕ１、ｕ’３＝ｕ２として出力する。
このように図１、図２に示す無線装置は、選択送信ダイバーシチを行う場合、受信時の空間分割多重信号分離後における信号のＳＮＲの和が最も大きくなる受信アンテナと同一のアンテナを送信アンテナとして選択することになる。
【００５５】
重み付け送信ダイバーシチを行う場合の送信ダイバーシチ回路１１３の構成例を図４に示す。
図４において、送信ダイバーシチ回路１１３に入力された変調後の送信信号ｕ１、ｕ２は、それぞれ分波器２８１、２８２で分波され、乗算器２９１〜２９６に出力される。送信ダイバーシチ回路１１３に入力された重み係数ｗ１１〜ｗ３２は、乗算器２９１〜２９６に入力され、ｕ１にｗ１１、ｗ２１、ｗ３１が、ｕ２にｗ１２、ｗ２２、ｗ３２がそれぞれ乗算される。
【００５６】
乗算器２９１〜２９６の出力のうち、乗算器２９１の出力ｗ１１ｕ１と乗算器２９２の出力ｗ１２ｕ２とは、伝達係数逆行列乗算器２１０１に入力される。伝達係数逆行列乗算器２１０１は、チャネル推定器３１から入力された伝達係数行列Ｈ１の逆行列をｗ１１ｕ１、ｗ１２ｕ２からなるベクトルに乗算し、ｕ”11(＝ｈ'１１１ｗ１１ｕ１＋ｈ'１２１ｗ１２ｕ２)、ｕ'１２(＝ｈ'１１２ｗ１１ｕ１＋ｈ'１２２ｗ１２ｕ２)を出力する。
同様の操作で、伝達係数逆行列乗算器２１０２は、乗算器２９３〜２９４から入力された信号ｗ２１ｕ１、ｗ２２ｕ２と、チャネル推定器３２から入力されたＨ２から、ｕ'21(=ｈ'２１１ｗ２１ｕ１＋ｈ２２１ｗ２２ｕ２)、ｕ'２２(―ｈ'２１３ｗ２１ｕ１＋ｈ'２３３ｗ２２ｕ２)を出力する。また、同様の操作で、伝達係数逆行列乗算器２１０３は、乗算器２９５〜２９５から入力された信号ｗ３１ｕ１、ｗ３２ｕ２と、チャネル推定器３２から入力されたＨ３から、ｕ'３１(＝ｈ'３１２ｗ２１ｕ１＋ｈ'３２２ｗ２２ｕ２)、ｕ'３２(＝ｈ'３１３ｗ２２ｕ１＋ｈ'３３３ｗ２２ｕ２)を出力する。
【００５７】
伝達係数逆行列乗算器２１０１〜２１０３の出力ｕ'１１〜ｕ'３２のうち、ｕ'１１ とｕ'２１とは加算器２１１１において加算され、ｕ'１(＝ｕ'１１＋ｕ'２１)が出力される。これと同様に、加算器２１１２からはｕ'２(＝ｕ’１２＋ｕ'３１)が、加算器２１１３からはｕ'３(＝ｕ'２２＋ｕ'３２)が、それぞれ出力される。
このとき送信ダイバーシチ回路１１３に入力される送信信号ｕ１、ｕ２とｕ'１〜ｕ'３との関係は、以下の演算式（１６）で表される。
【００５８】
【数１３】
2005333443.tif 000015
【００５９】
ここで、ｕ１は以下の演算式（１７）で、（Ｈ１０）−１、（ｗ１０）−１は以下の演算式（１８）で示される。
【００６０】
【数１４】
2005333443.tif 000016
【００６１】
無線装置の送受信兼用アンテナ１１〜１３から送信される信号ｕ'１〜ｕ'３と、無線装置の送受信兼用アンテナ３１１、３１２で受信される信号ｖ１、ｖ２との関係は、無線装置がそれぞれ持つアンテナ間の各伝達係数が無線装置での受信時と同一ならば、以下の演算式（１９）のように表される。
【００６２】
【数１５】
2005333443.tif 000017
【００６３】
なお、上記した演算式（１９）は雑音成分を省略している。ここでｖとＨは、以下の演算式（２０）で示される。
【００６４】
【数１６】
2005333443.tif 000018
【００６５】
上記した演算式（７）（８）、（１５）〜（２０）から、送信信号ｕ１、ｕ２と受信信号ｖ１、ｖ２との関係は、以下の演算式（２１）で表される。
【００６６】
【数１７】
2005333443.tif 000019
【００６７】
このように、図１、図２に示す無線装置が上記のような重み付け送信ダイバーシチを行うことによって、通信相手である無線装置における受信信号は、無線装置における送信信号が最大比合成された場合と同等の重み付けをされた上で合成された信号となっている。
以上の重み係数ｗ１１〜ｗ３２を無線装置の選択送信ダイバーシチまたは重み付け送信ダイバーシチに用いることで、通信相手との無線伝送の品質を改善することができる。
なお、図１、図２に示す本発明実施形態では、無線装置が受信ダイバーシチと送信ダイパーシチとを共に行う場合について示したが、受信ダイバーシチを行わない場合でも、あるいは空間分割多重信号分離回路４１〜４３、重み係数乗算器９１１〜９１６、および加算回路１５がない場合でも、送信ダイバーシチを行うことが可能である。
また、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交波周波数分割多重）と組み合わせて送信ダイバーシチを行う時には、ＯＦＤＭサブキャリア毎に選択送信ダイバーシチまたは重み付け送信ダイバーシチを行うことも可能である。
【００６８】
以上説明のように本発明は、通信相手の無線装置のＮ(Ｎ≧２)個の送受信兼用アンテナから送信された信号を空間上で多重された状態でＭ(Ｍ＞Ｎ)個の送受信兼用アンテナで受信し、空間分割多重(ＳＤＭ)信号分離後の信号のＳＮＲに基づく重み係数を用いた、当該重み係数の大きさの比較結果を受信系統の選択基準とする選択ダイバーシチ受信、または重み係数を重み付けに用いる合成ダイバーシチ受信を行う手段を無線装置が備える通信システムにおいて、送信時にＮ個の独立した信号をそれぞれ送信するのに用いるＮ個のアンテナを前記Ｍ個の送受信兼用アンテナから、ＳＮＲに基づく重み係数を用いて選択する選択ダイバーシチを行うものである。
また、重み係数と伝達係数行列を用いて、無線装置が備えるＭ本のアンテナから互いに独立であるＮ個の信号を同ー周波数帯で同時に送信するときに、計Ｍ本のアンテナから送信する信号の送信電力の重み付けを行う重み付け送信ダイバーシチを行うことにより、受信時は勿論、送信時においてもダイバーシチ利得を得ることができ、このことにより、伝送品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の無線装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の無線装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図３】図２における送信ダイバーシチ回路の一実施形態を示すブロック図である。
【図４】送信ダイバーシチ回路の他の実施形態を示すブロック図である。
【図５】従来の無線装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７０】
１１〜１３…送受信兼用アンテナ、３１〜３３…チャネル推定回路、４１〜４３…空間分割多重信号分離回路、８１〜８３、９１１〜９１６…重み係数演算器、１１３…送信ダイバーシチ回路、１２１〜１２３…加算器、１２４…比較回路、１２５…切替器制御回路、
１２６…切替器、２９１〜２９６…乗算器、２１０１〜２１０３…伝達係数逆行列乗算器、
２１１１〜２１１３…加算器
【図１】
2005333443.tif 000020
【図２】
2005333443.tif 000021
【図３】
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【図４】
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【図５】
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