(57)【要約】【課題】  ＭＩＭＯ通信方式により、一度に大量のデータを送信する際に、チャネル行列の経時的な変化に伴う復号特性の劣化を避けながら連続して送信する。【解決手段】  オープンループ型及びクローズドループ型のＭＩＭＯ通信方式を併用し、クローズドループＭＩＭＯ通信モード下でのデータ伝送中に、一度に送信したいデータ量があらかじめ決められているビット量又は送信時間を超えたことに応答して、オープンループＭＩＭＯ通信に切り替える。無意味なクローズドループＭＩＭＯ通信を継続せず、Ｚｅｒｏ−ｆｏｒｃｉｎｇよりも良好なオープンループＭＩＭＯ通信方式に切り替え、復号特性が徒に劣化していくことを抑制する。【選択図】  図１
2005318332.tif 000002
【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が対となって信号を空間的に多重化して通信する無線通信システムであって、
前記送信機から前記受信機に対してチャネル情報獲得用の信号送信を行なうとともに、前記受信機から前記送信機へチャネル情報のフィードバックを行なうクローズドループ空間多重通信モードと、
前記送信機から前記受信機に対してのみチャネル情報獲得用の信号送信を行なうオープンループ空間多重通信モードと、
前記クローズドループ空間多重通信モードと前記オープンループ空間多重通信モードを切り替えるモード切替手段と、
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】
前記モード切替手段は、前記クローズドループ空間多重通信モード下でのデータ伝送中に、一度に送信したいデータ量があらかじめ決められているビット量又は送信時間を超えたことに応答して、前記オープンループ空間多重通信モードに切り替える、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記モード切替手段は、前記クローズドループ空間多重通信モード下でのデータ伝送中に、エラー率が所定値を超えたことに応答して、前記オープンループ空間多重通信モードに切り替える、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記クローズドループ空間多重通信モード下では、前記受信機は、前記送信機から送られてくるリファレンス信号を受信してチャネル行列Ｈを求め、チャネル行列ＨをＵＤＶHに特異値分解して受信用重み行列ＵHと対角行列Ｄと送信用重み行列Ｖを取得するとともに、前記送信機に送信用重み行列Ｖをフィードバックし、前記送信機は送信用重み行列で重み付け送信し、前記受信機は受信用重み行列ＵHで重み付け受信するＳＶＤ−ＭＩＭＯ通信を行ない、
前記モード切替手段は、前記クローズドループ空間多重通信モード下でのデータ伝送中に、特異値分解して得られた送信用重み行列Ｖが所定値以上変化したことに応答して、オープンループ空間多重通信モードに切り替える、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記送信機は、前記オープンループ空間多重通信モード下では、送信重みをかけないでデータ送信する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記受信機は、前記オープンループ空間多重通信モード下では、伝搬路状況から得られるチャネル行列の逆行列Ｈ-に基づく受信重みを与える通信方式以外のオープンループ空間多重通信動作を行なう、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項７】
複数のアンテナを備え、複数のアンテナを持つ受信機に対し空間的に多重化させて信号を送信する無線通信装置であって、
前記受信機からのフィードバック情報に基づいて重み付け送信を行なうクローズドループ空間多重通信モードと、
重み付けを行なわないで送信するオープンループ空間多重通信モードと、
前記クローズドループ空間多重通信モードと前記オープンループ空間多重通信モードを切り替えるモード切替手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項８】
前記モード切替手段は、前記クローズドループ空間多重通信モード下でのデータ伝送中に、一度に送信したいデータ量があらかじめ決められているビット量又は送信時間を超えたことに応答して、前記オープンループ空間多重通信モードに切り替える、
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】
前記モード切替手段は、前記オープンループ空間多重通信モードに切り替わった旨を前記受信機に通知する、
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】
前記モード切替手段は、前記オープンループ空間多重通信モードに切り替わった旨の通知を前記受信機から受けたことに応答して、前記オープンループ空間多重通信モードに切り替える、
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】
前記クローズドループ空間多重通信モード下では、前記受信機からの送信用重み行列Ｖ獲得用のフィードバック情報を受信し、該送信用重み行列Ｖによる重み付け送信するＳＶＤ−ＭＩＭＯ伝送を行ない、
前記オープンループ空間多重通信モード下では、送信重みＶをかけないでデータ送信する、
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１２】
複数のアンテナを備え、複数のアンテナを持つ送信機からの多重化された信号を受信する無線通信装置であって、
前記送信機へチャネル情報のフィードバックを行なうクローズドループ空間多重通信モードと、
前記送信機へチャネル情報のフィードバックを行なわないオープンループ空間多重通信モードと、
前記クローズドループ空間多重通信モードと前記オープンループ空間多重通信モードを切り替えるモード切替手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項１３】
前記モード切替手段は、前記クローズドループ空間多重通信モード下でのデータ伝送中に、エラー率が所定値を超えたことに応答して、前記オープンループ空間多重通信モードに切り替える、
ことを特徴とする請求項１２に記載の無線通信装置。
【請求項１４】
前記クローズドループ空間多重通信モード下では、前記送信機から送られてくるリファレンス信号を受信してチャネル行列Ｈを求め、チャネル行列ＨをＵＤＶHに特異値分解して受信用重み行列ＵHと対角行列Ｄと送信用重み行列Ｖを取得し、受信用重み行列ＵHで重み付け受信するとともに前記送信機に送信用重み行列ＶをフィードバックするＳＶＤ−ＭＩＭＯ通信を行ない、
前記モード切替手段は、前記クローズドループ空間多重通信モード下でのデータ伝送中に、特異値分解して得られた送信用重み行列Ｖが所定値以上変化したことに応答して、オープンループ空間多重通信モードに切り替える、
ことを特徴とする請求項１２に記載の無線通信装置。
【請求項１５】
前記モード切替手段は、前記オープンループ空間多重通信モードに切り替わった旨を前記送信機に通知する、
ことを特徴とする請求項１２に記載の無線通信装置。
【請求項１６】
前記モード切替手段は、前記オープンループ空間多重通信モードに切り替わった旨の通知を前記送信機から受けたことに応答して、前記オープンループ空間多重通信モードに切り替える、
ことを特徴とする請求項１２に記載の無線通信装置。
【請求項１７】
前記オープンループ空間多重通信モード下では、伝搬路状況から得られるチャネル行列の逆行列Ｈ-に基づく受信重みを与える通信方式以外のオープンループ空間多重通信動作を行なう、
ことを特徴とする請求項１２に記載の無線通信装置。
【請求項１８】
複数のアンテナを備えた送信機において、複数のアンテナを持つ受信機に対し空間的に多重化させて信号を送信するための無線通信方法であって、
前記受信機からのフィードバック情報に基づいて重み付け送信を行なうクローズドループ空間多重通信ステップと、
一度に送信したいデータ量があらかじめ決められているビット量又は送信時間を超えたことに応答して、前記オープンループ空間多重通信に切り替えるステップと、
重み付けを行なわないで送信するオープンループ空間多重通信ステップと、
を具備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た受信機において、複数のアンテナを持つ送信機からの多重化された信号を受信するための無線通信方法であって、
前記送信機において送信重みがかけられたことを前提とした重み付け受信を行なうクローズドループ空間多重通信ステップと、
受信特性が変化したことに応答して、前記オープンループ空間多重通信に切り替えるステップと、
前記送信機において送信重みがかけられたことを前提とした重み付け受信を行なうオープンループ空間多重通信ステップと、
を具備することを特徴とする無線通信方法。
【請求項２０】
複数のアンテナを備えた送信機において、複数のアンテナを持つ受信機に対し空間的に多重化させて信号を送信するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
前記受信機からのフィードバック情報に基づいて重み付け送信を行なうクローズドループ空間多重通信ステップと、
一度に送信したいデータ量があらかじめ決められているビット量又は送信時間を超えたことに応答して、前記オープンループ空間多重通信に切り替えるステップと、
重み付けを行なわないで送信するオープンループ空間多重通信ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【請求項２１】
複数のアンテナを備えた受信機において、複数のアンテナを持つ送信機からの多重化された信号を受信するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
前記送信機において送信重みがかけられたことを前提とした重み付け受信を行なうクローズドループ空間多重通信ステップと、
受信特性が変化したことに応答して、前記オープンループ空間多重通信に切り替えるステップと、
前記送信機において送信重みがかけられたことを前提とした重み付け受信を行なうオープンループ空間多重通信ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）のように複数の無線局間で相互に通信を行なう無線通信システムに係り、特に、家庭内などの通信環境下で広帯域の無線伝送を実現する無線通信システムに関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、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が対となって、空間多重を利用した通信（ＭＩＭＯ通信）により伝送容量の拡大を行なう無線通信システムに係り、特に、ＭＩＭＯ通信方式により、一度に大量のデータを復号特性の劣化を避けながら連続して送信する無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
ＬＡＮを始めとするコンピュータ・ネットワーキングにより、情報資源の共有や機器資源の共有を効率的に実現することができる。ここで、旧来の有線方式によるＬＡＮ配線からユーザを解放するシステムとして、無線ＬＡＮが注目されている。無線ＬＡＮによれば、オフィスなどの作業空間において、有線ケーブルの大半を省略することができるので、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）などの通信端末を比較的容易に移動させることができる。
【０００４】
近年では、無線ＬＡＮシステムの高速化、低価格化に伴い、その需要が著しく増加してきている。特に、人の身の回りに存在する複数の電子機器間で小規模な無線ネットワークを構築して情報通信を行なうために、パーソナル・エリア・ネットワーク（ＰＡＮ）の導入が検討されている。例えば、２．４ＧＨｚ帯や、５ＧＨｚ帯など、監督官庁の免許が不要な周波数帯域を利用して、異なった無線通信システム並びに無線通信装置が規定されている。
【０００５】
無線ネットワークに関する標準的な規格の１つにＩＥＥＥ（Ｔｈｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１（例えば、非特許文献１を参照のこと）や、ＨｉｐｅｒＬＡＮ／２（例えば、非特許文献２又は非特許文献３を参照のこと）やＩＥＥＥ３０２．１５．３、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信などを挙げることができる。ＩＥＥＥ８０２．１１規格については、無線通信方式や使用する周波数帯域の違いなどにより、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ（例えば、非特許文献４を参照のこと），ｂ，ｇといった拡張規格が存在する。
【０００６】
ＩＥＥＥ８０２．１１ａの規格では、最大で、５４Ｍｂｐｓの通信速度を達成する変調方式をサポートしている。しかし、通信速度として、さらなる高ビットレートを実現できる無線規格が求められている。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは、実効スループットで１００ＭＢＰＳを越える高速な無線ＬＡＮ技術の開発を目指し、次世代の無線ＬＡＮ規格を策定している。
【０００７】
無線通信の高速化を実現する技術の１つとしてＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）通信が注目を集めている。これは、送信器側と受信器側の双方において複数のアンテナ素子を備え、空間多重した伝送路（以下、「ＭＩＭＯチャネル」とも呼ぶ）を実現することにより、伝送容量の拡大を図り、通信速度向上を達成する技術である。ＭＩＭＯ通信は、空間多重を利用するので、周波数利用効率はよい。
【０００８】
ＭＩＭＯ通信方式は、送信機において複数アンテナに送信データを分配して送出し、複数の仮想的なＭＩＭＯチャネルを利用して伝送し、受信機では複数アンテナにより受信した信号から信号処理によって受信データを得るという、チャネルの特性を利用した通信方式であり、単なる送受信アダプティブ・アレーとは相違する。すなわち、送信側では、複数の送信データを空間／時間符号して多重化しＭ本のアンテナに分配して、複数のＭＩＭＯチャネルに送出し、受信側では、チャネル経由でＮ本のアンテナにより受信した受信信号を空間／時間復号して受信データを得ることができる。この場合のチャネル・モデルは、送信機周りの電波環境（伝達関数）と、チャネル空間の構造（伝達関数）と、受信機周りの電波環境（伝達関数）で構成される。各アンテナから伝送される信号を多重する際、クロストーク（Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ）が発生するが、受信側の信号処理により多重化された各信号をクロストーク無しに正しく取り出すことができる。
【０００９】
ＭＩＭＯ伝送を構成方法としてはさまざまな方式が提案されているが、アンテナのコンフィギュレーションに応じていかにしてチャネル情報を送受信間でやり取りするかが実装上の大きな課題となる。
【００１０】
チャネル情報をやり取りするには、既知情報（プリアンブル情報）を送信側から受信側のみ伝送する方法が容易であり、この場合は送信機と受信機が互いに独立して空間多重伝送を行なうことになり、オープンループ型のＭＩＭＯ伝送方式と呼ばれる。また、この方法の発展形として、受信側から送信側にもプリアンブル情報をフィードバックすることによって、送受信間で理想的な空間直交チャネルを作り出すクローズドループ型のＭＩＭＯ伝送方式もある。
【００１１】
オープンループ型のＭＩＭＯ伝送方式として、例えばＶ−ＢＬＡＳＴ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｂｅｌｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ  Ｌａｙｅｒｅｄ Ｓｐａｃｅ Ｔｉｍｅ）方式を挙げることができる（例えば、特許文献１を参照のこと）。送信側では、特にアンテナ重み係数行列を与えず、単純にアンテナ毎に信号を多重化して送る。言い換えれば、アンテナ重み係数行列を得るためのフィードバック手続きが一切省略される。送信機は、多重化信号を送出する前に、受信機側でチャネル推定を行なうためのトレーニング信号を、例えばアンテナ毎に時分割で挿入する。これに対し、受信機では、チャネル推定部でトレーニング信号を利用してチャネル推定を行ない、各アンテナ対に対応したチャネル情報行列Ｈを算定する。そして、Ｚｅｒｏ−ｆｏｒｃｉｎｇとキャンセリングを巧妙に組み合わせることで、キャンセリングによって生じたアンテナ自由度を活用してＳＮ比を向上させ、復号の確度を高める。
【００１２】
また、クローズドループ型のＭＩＭＯ伝送の理想的な形態の１つとして、伝播路関数の特異値分解（ＳＶＤ：Ｓｉｎｇｕｌａｒ  Ｖａｌｕｅ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）を利用したＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式が知られている（例えば、非特許文献５を参照のこと）。
【００１３】
ＳＶＤ−ＭＩＭＯ伝送では、各アンテナ対に対応するチャネル情報を要素とした数値行列すなわちチャネル情報行列Ｈを特異値分解してＵＤＶHを求め、送信側のアンテナ重み係数行列としてＶを与えるとともに、受信側のアンテナ重み係数行列としてＵHを与える。これによって、それぞれのＭＩＭＯチャネルは、各固有値λiの平方根を対角要素に持つ対角行列Ｄとして表され、全くクロストーク無しに信号を多重化して伝送することができる。この場合、送信器側と受信器側の双方において、空間分割すなわち空間直交多重された論理的に独立した複数の伝送路を実現することができる。
【００１４】
一般には、クローズドループ型ＭＩＭＯ方式は、送信機側が伝送路の情報を考慮し、最適なアンテナ重み係数算出、並びに各送信アンテナのビット・ストリームに与える符号化率や変調方式を最適化させることで、より理想的な情報伝送を実現することができるとされている。しかしながら、実システムとして導入するには、送受信機の移動によってチャネル変動が大きい場合に、受信側から送信側へのフィードバックをかける頻度が多く必要となるなどの問題もある。
【００１５】
以下、オープンループ型及びクローズドループ型それぞれのＭＩＭＯ通信方式について説明する。
【００１６】
図７には、オープンループ型のＭＩＭＯ送受信機の構成を模式的に示している。この場合、送信機側からは、伝搬路推定用のプリアンブル信号（ＴｘＰｒｅａｍｂｌｅ）を含んだデータ・フレームが送信される。受信機側では、受信したプリアンブル信号に基づいてチャネル行列Ｈを得て、これに基づいて算出された受信アンテナ重みを用いてデータ部分の重み付け受信を行なう。そして、受信機側から送信機へのフィードバック手続きは行なわれない。
【００１７】
また、図８には、クローズドループ型のＭＩＭＯ送受信機の構成を模式的に示している。この場合、送信機側からは、伝搬路推定用のプリアンブル信号（ＴｘＰｒｅａｍｂｌｅ１）が送信される。受信機側では、受信したプリアンブル信号に基づいてチャネル行列Ｈを得ることができる。次いで、受信機側からは、伝搬路推定用のプリアンブル信号（ＲｘＰｒｅａｍｂｌｅ）がフィードバックされる。送信機側では、受信したプリアンブル信号に基づいてチャネル行列Ｈを得ることができる。そして、送信機は、得られたチャネル行列Ｈに基づいて送信重み行列を得て、プリアンブル信号（ＴｘＰｒｅａｍｂｌｅ２）を付けたデータ・フレームを重み付け送信する。受信機側では、プリアンブル信号ＴｘＰｒｅａｍｂｌｅ２を基に新たなチャネル行列を得ることができるとともに、チャネル行列から算出される受信重み行列を用いてデータ・フレームの重み付け受信を行なう。
【００１８】
送受信機間でのプリアンブル信号ＴｘＰｒｅａｍｂｌｅ１及びＲｘＰｒｅａｍｂｌｅ信号の交換は、例えば、隠れ端末問題を解決するためのＲＴＳ／ＣＴＳシーケンスに併せて行なうことが可能である。なお、送信機側からのプリアンブル信号の送信は１回に省略してもよい。また、伝搬路の可逆性が成り立つ場合には、ＲｘＰｒｅａｍｂｌｅ→ＴｘＰｒｅａｍｂｌｅの順で伝送してもよい。
【００１９】
このように、オープンループ型及びクローズドループ型のいずれの伝送方式も、受信側では、ある時刻のチャネル情報を推定するプリアンブル情報を用い、残りのデータ部の復調を行なう。
【００２０】
ここで、ＭＩＭＯ伝送方式に代表されるような伝搬路状況から得られるチャネル行列Ｈに基づいて重み付け送受信する通信システムにおいては、チャネル行列Ｈの経時的な変化が問題となる。チャネル行列Ｈは、例えば室内での温度やその他の雰囲気の変化、人や機器の移動により反射路の変化などを原因として、時々刻々と変化する。とりわけ、大量のデータを一度に送る際には、時間の経過により、チャネル変動が生じ、プリアンブル情報の精度が低下するため、問題が顕在化する。
【００２１】
例えば、図８に示したクローズドループ型ＭＩＭＯ通信システムのデータ送信の過程において、送信データが長くなる場合には、必要に応じて、一定周期にＴｘプリアンブルを挿入し（図９を参照のこと）、受信機側で逐次的にチャネル行列を獲得し直して通信を確立することが現実的である。この際、クローズドループ型では送信機側で送信アンテナ重みを確定している分、プリアンブル情報の精度低下が復号特性に与える影響が大きいことは言うまでもない。
【００２２】
【特許文献１】特開平１０−８４３２４号公報
【非特許文献１】Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄ ＩＳＯ／ＩＥＣ ８８０２−１１：１９９９（Ｅ） ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１， １９９９  Ｅｄｉｔｉｏｎ， Ｐａｒｔ１１：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ） ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ） Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ
【非特許文献２】ＥＴＳＩ Ｓｔａｎｄａｒｄ ＥＴＳＩ ＴＳ １０１ ７６１−１ Ｖ１．３．１ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＢＲＡＮ）； ＨＩＰＥＲＬＡＮ Ｔｙｐｅ ２； Ｄａｔａ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＤＬＣ） Ｌａｙｅｒ； Ｐａｒｔ１： Ｂａｓｉｃ Ｄａｔａ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ
【非特許文献３】ＥＴＳＩ ＴＳ １０１ ７６１−２ Ｖ１．３．１ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＢＲＡＮ）； ＨＩＰＥＲＬＡＮ Ｔｙｐｅ ２； Ｄａｔａ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＤＬＣ） Ｌａｙｅｒ； Ｐａｒｔ２： Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＲＬＣ）ｓｕｂｌａｙｅｒ
【非特許文献４】Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ  ｔｏ  ＩＥＥＥ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ｆｏｒ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ−Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｅｘｃｈａｎｇｅ  ｂｅｔｗｅｅｎ  ｓｙｓｔｅｍｓ−Ｌｏｃａｌ  ａｎｄ  ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ  ａｒｅａ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ−Ｐａｒｔ  １１：  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＬＡＮ  Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ）  ａｎｄ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ）  ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ：  Ｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ  ｉｎ  ｔｈｅ  ５ＧＨＺ  Ｂａｎｄ
【非特許文献５】ｈｔｔｐ：／／ｒａｄｉｏ３．ｅｅ．ｕｅｃ．ａｃ．ｊｐ／ＭＩＭＯ（ＩＥＩＣＥ＿ＴＳ）.ｐｄｆ（平成１５年１０月２４日現在）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明の目的は、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が対となって、空間多重を利用した通信（ＭＩＭＯ通信）により伝送容量の拡大を行なうことができる、優れた無線通信システムを提供することにある。
【００２４】
本発明のさらなる目的は、ＭＩＭＯ通信方式により、一度に大量のデータを送信する際に、チャネル行列の経時的な変化に伴う復号特性の劣化を避けながら連続して送信することができる、優れた無線通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面は、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が対となって信号を空間的に多重化して通信する無線通信システムであって、
前記送信機から前記受信機に対してチャネル情報獲得用の信号送信を行なうとともに、前記受信機から前記送信機へチャネル情報のフィードバックを行なうクローズドループ空間多重通信モードと、
前記送信機から前記受信機に対してのみチャネル情報獲得用の信号送信を行なうオープンループ空間多重通信モードと、
前記クローズドループ空間多重通信モードと前記オープンループ空間多重通信モードを切り替えるモード切替手段と、
を具備することを特徴とする無線通信システムである。
【００２６】
但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。
【００２７】
本発明に係る無線通信システムでは、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が対となって信号を空間的に多重化するＭＩＭＯ通信を行なう。
【００２８】
一般に、ＭＩＭＯ通信システムは、既知情報（プリアンブル情報）を送信側から受信側のみ伝送するオープンループ型と、受信側から送信側にもプリアンブル情報をフィードバックすることによって、送受信間で理想的な空間直交チャネルを作り出すクローズドループ型に大別される。
【００２９】
クローズドループ型ＭＩＭＯ方式は、より理想的な情報伝送を実現することができるが、送受信機の移動によってチャネル変動が大きい場合に、受信側から送信側へのフィードバックをかける頻度が多く必要となるという問題がある。
【００３０】
例えば、大量のデータを一度に送る際には、時間の経過により、チャネル変動が生じ、プリアンブル情報の精度が低下するため、問題が顕在化する。すなわち、連続的なデータ通信を行なう間のチャネル変動によりチャネル行列が変化し、これに伴って送信重み行列Ｖも変化する。ここで、クローズドループ型ＭＩＭＯ通信により、送信機が古い送信重み送信重み行列Ｖを使用し続けたとする。この結果、本来は空間直交性が保たれた論理的に独立したＭＩＭＯチャネルが形成されるべきであるのに対し、使用する送信重み行列Ｖと正しい送信重み行列Ｖnewとの差により、ＭＩＭＯチャネル間でクロストークが生じてしまい、復号特性は著しく劣化していく。
【００３１】
クローズドループＭＩＭＯ方式の代表例であるＳＶＤ−ＭＩＭＯ通信によれば、本来は、送受信間で理想的な空間直交チャネルを作り出すことができるが、長いデータ通信の間にチャネル行列の学習が途絶えた結果として、クローズドループ型ＭＩＭＯ通信の受信機側における復号特性は、オープンループ型ＭＩＭＯ方式の中でもとりわけ復号特性の低いＺｅｒｏ−ｆｏｒｃｉｎｇ（ＺＦ：ゼロ化規範）と同程度の劣悪なものとなる。これは、Ｚｅｒｏ−ｆｏｒｃｉｎｇでは受信重みとしてチャネル逆行列Ｈ-1が受信信号に乗算されるのに対し、ＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式では受信重みとしてＵHが乗算され、重み付けの仕組みが類似することにも依拠する。
【００３２】
復号特性が劣化した状態ではもはやクローズドループＭＩＭＯ通信を継続する意味はなくなり、むしろＺｅｒｏ−ｆｏｒｃｉｎｇ以外のオープンループＭＩＭＯ通信により受信処理を行なう方が良好な復号特性が得られるものと、本発明者らは思料する。
【００３３】
これに対し、本発明に係る無線通信システムは、オープンループ型及びクローズドループ型のＭＩＭＯ通信方式を併用するシステムであり、モード切替手段は、伝搬路の変化に応じて前記クローズドループ空間多重通信モードと前記オープンループ空間多重通信モードをシームレスに切り替えることにより、復号特性の劣化を一定の範囲内に抑えることができる。
【００３４】
例えば、前記モード切替手段は、前記クローズドループ空間多重通信モード下でのデータ伝送中に、一度に送信したいデータ量があらかじめ決められているビット量又は送信時間を超えたことに応答して、前記オープンループ空間多重通信モードに切り替えることにより、無意味となるクローズドループＭＩＭＯ通信を継続せず、Ｚｅｒｏ−ｆｏｒｃｉｎｇよりも良好なオープンループＭＩＭＯ通信方式に切り替え、復号特性が徒に劣化していくことを抑制する。
【００３５】
あるいは、前記モード切替手段は、前記クローズドループ空間多重通信モード下でのデータ伝送中に、エラー率が所定値を超えたことに応答して、チャネル行列が経時的に変化したと推定し、前記オープンループ空間多重通信モードに切り替えるようにしてもよい。
【００３６】
また、クローズドループ空間多重通信としてＳＶＤ−ＭＩＭＯ通信方式を採用する場合、受信機側では、データ受信中においても、チャネル推定によりチャネル行列Ｈを獲得し、さらに特異値分解により正しい送信重み行列Ｖnewを取得することができる。ここで、送信機側で継続して使用する古いＶと比較し、両者の差が所定値を超えたときに、チャネル行列が経時的に変化したと推定し、前記オープンループ空間多重通信モードに切り替えるようにしてもよい。
【００３７】
そして、前記送信機は、前記オープンループ空間多重通信モード下では、送信重みＶをかけないでデータ送信することにより、受信機側での復号特性の劣化を抑制するようにする。
【００３８】
また、前記受信機は、前記オープンループ空間多重通信モード下では、Ｚｅｒｏ−ｆｏｒｃｉｎｇのような伝搬路状況から得られるチャネル行列の逆行列に基づく受信重みを与える通信方式以外のオープンループ空間多重通信、例えばＭＭＳＥ、ＢＬＡＳＴ、ＭＭＳＥ＋ＢＬＡＳＴ、最尤推定のような通信方式を適用し、伝搬路状況が変化してもクローズドループ空間多重通信を継続するよりも、良好な復号特性を得るようにする。
【００３９】
本発明に係る無線通信システムでは、送信機は、前記クローズドループ空間多重通信モード下でのデータ伝送中に、一度に送信したいデータ量があらかじめ決められているビット量又は送信時間を超えたことに応答して、チャネル行列の経時的な変化が生じたと推定し、前記オープンループ空間多重通信モードに切り替えることができる。この場合、送信機は、送信重みをかけないでデータ送信を行なうとともに、受信機に対してオープンループ空間多重通信モードに切り替わった旨を通知するようにする。あるいは、送信機は、受信機からのオープンループ空間多重通信モードに切り替わった旨の通知に応答して、自らもオープンループ空間多重通信モードに切り替えるようにしてもよい。
【００４０】
また、受信機側では、チャネル行列の特異値分解により逐次得られる送信重みＶの変化や、受信エラー率の増大などの受信特性の劣化により、チャネル行列の経時的な変化を推定し、オープンループ空間多重通信モードに切り替えることができる。この場合、受信機は、ＭＭＳＥ、ＢＬＡＳＴ、ＭＭＳＥ＋ＢＬＡＳＴ、最尤推定のようなオープンループＭＩＭＯ通信方式に切り替え、クローズドループを継続することによる復号特性の劣化を回避する。また、送信機に対してオープンループ空間多重通信モードに切り替わった旨を通知するようにする。あるいは、受信機は、送信機からのオープンループ空間多重通信モードに切り替わった旨の通知に応答して、自らもオープンループ空間多重通信モードに切り替えるようにしてもよい。
【００４１】
また、本発明の第２の側面は、複数のアンテナを備えた送信機において、複数のアンテナを持つ受信機に対し空間的に多重化させて信号を送信するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
前記受信機からのフィードバック情報に基づいて重み付け送信を行なうクローズドループ空間多重通信ステップと、
一度に送信したいデータ量があらかじめ決められているビット量又は送信時間を超えたことに応答して、前記オープンループ空間多重通信に切り替えるステップと、
重み付けを行なわないで送信するオープンループ空間多重通信ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
【００４２】
また、本発明の第３の側面は、複数のアンテナを備えた受信機において、複数のアンテナを持つ送信機からの多重化された信号を受信するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
前記送信機において送信重みがかけられたことを前提とした重み付け受信を行なうクローズドループ空間多重通信ステップと、
受信特性が変化したことに応答して、前記オープンループ空間多重通信に切り替えるステップと、
前記送信機において送信重みがかけられたことを前提とした重み付け受信を行なうオープンループ空間多重通信ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
【００４３】
本発明の第２及び第３の各側面に係るコンピュータ・プログラムは、コンピュータ・システム上で所定の処理を実現するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムを定義したものである。換言すれば、本発明の第２及び第３の各側面に係るコンピュータ・プログラムをコンピュータ・システムにインストールすることによってコンピュータ・システム上では協働的作用が発揮され、通信装置として動作する。このような通信装置を複数起動して無線ネットワークを構築することによって、本発明の第１の側面に係る無線通信システムと同様の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、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が対となって、空間多重を利用した通信（ＭＩＭＯ通信）により伝送容量の拡大を行なうことができる、優れた無線通信システムを提供することができる。
【００４５】
また、本発明によれば、ＭＩＭＯ通信方式により、一度に大量のデータを送信する際に、チャネル行列の経時的な変化に伴う復号特性の劣化を避けながら連続して送信することができる、優れた無線通信システムを提供することができる。
【００４６】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
本発明は、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が対となって信号を空間的に多重化して通信するＭＩＭＯ通信システムに関する。以下では、家屋内など、低モビリティ環境での利用を想定する。まず、従来のクローズドループ型ＭＩＭＯ通信方式の仕組みとその問題点について説明した後、本発明の実施形態に係る送受信方式について、図面や数式を参照しながら詳解する。
【００４８】
まず、送信信号をｘ、伝搬路チャネル情報をＨとし、雑音項をｎとすると、受信信号ｙは下式のように表される。
【００４９】
【数１】
2005318332.tif 000003
【００５０】
ここで、チャネル行列Ｈを特異値分解（ＳＶＤ：Ｓｉｎｇｕｌａｒ  Ｖａｌｕｅ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）することにより、下式のように表すことができる。
【００５１】
【数２】
2005318332.tif 000004
【００５２】
ここで、行列ＶHは行列Ｖの複素共役転置行列（ハミルトニアン）を示している。一般に、元の行列とその複素共役転置行列の乗算は単位行列となる（Ｖ・ＶH＝Ｉ）。したがって、例えば図８に示したクローズドループ型ＭＩＭＯ通信方式において、受信機がＴｘＰｒｅａｍｂｌｅよりチャネル行列Ｈを獲得し、送信機が受信機からのフィードバックＲｘＰｒｅａｍｂｌｅに基づいて送信アンテナ重みＶを獲得し、Ｖを用いて重み付け送信したとすると、受信機における受信信号ｙ'は下式の通りとなる。
【００５３】
【数３】
2005318332.tif 000005
【００５４】
また、受信機では、ＴｘＰｒｅａｍｂｌｅより獲得したチャネル行列Ｈを特異値分解し、得られた受信重みＵHにより重み付け受信すると、その受信信号ｙ"は下式のように表される。
【００５５】
【数４】
2005318332.tif 000006
【００５６】
ここで、Ｄは対角行列であり、下式のように表される。
【００５７】
【数５】
2005318332.tif 000007
【００５８】
すなわち、ＳＶＤ−ＭＩＭＯ伝送では、各アンテナ対に対応するチャネル情報を要素とした数値行列すなわちチャネル情報行列Ｈを特異値分解してＵＤＶHを求め、送信側のアンテナ重み係数行列としてＶを与えるとともに、受信側のアンテナ重み係数行列としてＵHを与える。これによって、それぞれのＭＩＭＯチャネルは、各固有値λiの平方根を対角要素に持つ対角行列Ｄとして表され、全くクロストーク無しに信号を多重化して伝送することができる。
【００５９】
上式［数５］より、送信信号が、ある電力利得によって与えられることが分る。したがって、クローズドループ型ＭＩＭＯ通信における受信アーキテクチャは、受信重みとしてＨ-を用いるか、ＵHを用いるかの違いだけで、基本的にはＺｅｒｏ Ｆｏｒｃｉｎｇ（或はＮｕｌｌｉｎｇ：ゼロ化規範）と同じである。
【００６０】
ここで、一度に大量のデータを連続して送信したい場合などには、チャネル行列の経時的な変化の問題がある。すなわち、実際は、データ部の先頭に位置する送信側からのプリアンブル情報より得たチャネル行列Ｈは、チャネル変動が大きい場合や、一度に送るデータが長い場合にその精度が低下する。本来は、下式により受信信号ｙ'を得たいとする。
【００６１】
【数６】
2005318332.tif 000008
【００６２】
ところが、伝搬路変動によりチャネル行列がＨnewに変化してしまうと、実際の受信信号ｙnewは下式の通りとなる。
【００６３】
【数７】
2005318332.tif 000009
【００６４】
当然、プリアンブル情報より得たＨnewより、受信アンテナ重み係数Ｕnewを用いて受信しても、直交チャネルは形成できず、論理的に独立であるべきＭＩＭＯチャネル間にクロストークが生じ、干渉波の残留した受信系列が得られる。
【００６５】
このような問題は、フェージング・チャネルの変動によって、送信アンテナ重みＶの精度が低下することで起こる訳である。本実施形態では、クローズドループ型ＭＩＭＯ通信からオープンループ型ＭＩＭＯ通信にシームレスに切り替えることにより、この送信重みＶの精度の低下を受信機側単独の動作により対処し、復号特性の改善を図る。
【００６６】
送信重み行列Ｖの精度を測定するに当たり、受信機は、古いＶを覚えておく。そして、新しい送信プリアンブル（データ部の先頭に位置するもの）を用いて推定した新しい送信重み行列Ｖnewを基に、ある周期を以って相関値を算出し、ある基準閾値と比較する。例えば、相関値ρは下式に従い計算することができる。但し、Ｅ［・］はアンサンブル平均である。
【００６７】
【数８】
2005318332.tif 000010
【００６８】
この際、送信プリアンブルにも古い送信重み行列Ｖが乗算されている場合には、プリアンブル情報から推定されるＨnewＶにＶHを乗算し、下式を算出後に新しい送信重み行列Ｖnewを得ることができる。
【００６９】
【数９】
2005318332.tif 000011
【００７０】
送信重み行列Ｖの精度の低下はチャネル行列の変動に起因する。そして、Ｖの精度の低下により、古いＶと新しいＶnewとの相関によりその精度の低下を検出するのではなく、受信エラー率の低下によりＶの精度が低下したと判断するようにしてもよい。
【００７１】
そして、基準閾値を超えるＶの精度劣化が確認されると、受信機は、クローズドループ型によるＭＩＭＯ通信を停止し、オープンループ型ＭＩＭＯ通信による最適な受信方式を決定する。
【００７２】
ここで言う最適な受信方式とは、例えば、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）、ＢＬＡＳＴ（Ｂｅｌｌ Ｌａｙｅｒｅｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ Ｓｐａｃｅ Ｔｉｍｅ ｃｏｄｉｎｇ）、ＭＭＳＥ＋ＢＬＡＳＴや最尤推定などの方式である。但し、ハードウェアの設計上、複数の受信方式に対応できない場合は、ＺＦ以外の受信方式を利用可能にしておく。図１には、送受信アンテナが３本ずつ備えたＭＩＭＯを想定した、Ｅｂ／Ｎｏ対ビット・エラー率特性を参考のため示している。同図も含めて、一般的に、オープンループの特性としては、以下に示す順で良好な復号特性を与えることが判る。（ＭＭＳＥ単体ではＢＬＡＳＴの特性とほぼ同程度であることが知られている。）
【００７３】
ＺＦ＜ＭＭＳＥ＜ＢＬＡＳＴ＜ＭＭＳＥ＋ＢＬＡＳＴ＜最尤推定
【００７４】
そして、受信信号ｙnew＝Ｈnew（Ｖｘ）より、（Ｈnew・Ｖ）-を用い、上記選択アルゴリズムに従って、下式を得る。
【００７５】
【数１０】
2005318332.tif 000012
【００７６】
また、プリアンブルに関しては、送信重み行列Ｖを乗算しないで伝送する場合についても、記憶していた古いＶを用い、（Ｈnew・Ｖ）-を作り出して、復号する。
【００７７】
上記の式［数１０］を用いて受信動作を行なえばＶの精度が著しく低下しても、図９に示したようにデータ部に挿入された周期的なプリアンブル情報を用いてチャネル行列Ｈを更新すれば、確率統計的に複素ｉｉｄ．チャネル環境下におけるＺＦの復号特性に近づいていくことが予想される。すなわち、長いデータ通信の間にチャネル行列の学習が途絶えた結果として、クローズドループ型ＭＩＭＯ通信の受信機側における復号特性は、オープンループ型ＭＩＭＯ方式の中でもとりわけ復号特性の低いＺＦと同程度の劣悪なものとなる。
【００７８】
それゆえ、本実施形態では、上述したように送信重みＶの変化に基づいて受信方式の切り替えを行なうことで、クローズドループ方式のみを使い続けるよりもはるかに高品質な受信特性を維持することができる。また、始めにクローズドループ方式を用いて受信する分、オープンループ方式のみを使うよりは、良好な受信特性を獲得できることが分る。また、結果として、オープンループ方式の受信方式のみの利用も可能となる。オープンループ方式の端末は、何ら気にせず、プリアンブルより算出される（Ｈnew・Ｖ）-を用いて受信すればよく、クローズドループ型とオープンループ型のＭＩＭＯ通信方式の共存関係が成り立つ。
【００７９】
また、以下の方法を用いて、送信アンテナ重みＶを用いた送信を停止させ、 完全にクローズドループ型ＭＩＭＯ方式に切り替える方法も考えられる。まず、Ｖの精度が落ちていることを感知し、ＰＨＳやセンサーネットワーク機器のような他の通信機器を用いて、送信機側にオープンループ側で通信するよう知らせて送信アンテナ重みＶの乗算を停止する方法も考えられる。この際、各送信ブランチに異なる符合化や変調度をかけている場合は、必要に応じて切り替えて、送信する必要がある。
【００８０】
次に、一連のクローズドループの手順を踏んだ後、送信アンテナ重みＶの精度を許容できる範囲で維持できる連続ビット送信数や周期などをあらかじめ決めておき、その既定に従って、送受信機をオープンループ系ＭＩＭＯ方式に切り替えるという方法も考えられる。この際、各送信ブランチに異なる符合化や変調度をかけている場合は、必要に応じて切り替えて、送信する必要がある。
【００８１】
図２には、本実施形態に係るクローズドループ型及びオープンループ型が共存するＭＩＭＯ通信システムで動作する送信機１０の機能構成を模式的に示している。
【００８２】
図示の通り、送信機１０は、複数の送信アンテナ１１−１、１１−２、…、１１−ｍを持ち、複数の受信アンテナを持つ受信機（後述）との間で形成される複数のストリームを使って、ＭＩＭＯ通信を行なう。
【００８３】
各データ生成部１３−１、１３−２、…、１３−ｍはストリーム毎の送信データを符号化及び変調処理する。そして、アンテナ重み付け部１２は、クローズドループ又はオープンループいずれの動作モードで動作中であるかに応じて、各ストリームにアンテナ重みを付ける。
【００８４】
制御部１４は、送信機１０の動作モードのコントロール、並びにクローズドループ又はオープンループいずれの動作モードで動作中であるかに応じた送信重み付けのコントロールを行なう。
【００８５】
送信機１０は、基本的には、クローズドループ型のＭＩＭＯ通信モードで動作し、受信機側からのフィードバック情報に基づいて適切な送信アンテナ重みＶを獲得し、送信重みを付けることで、より理想的な情報伝送を行なう。
【００８６】
ここで、制御部１４は、一度に送信したいデータ量があらかじめ決められているビット量又は送信時間を超えたことに応答して、チャネル行列の経時的な変化が生じたと推定し、オープンループ型のＭＩＭＯ通信モードに切り替える。図３には、送信機１０の動作手順を示している。このような動作によって、クローズドループ型ＭＩＭＯ通信の受信機側における復号特性が、オープンループ型ＭＩＭＯ方式の中でもとりわけ復号特性の低いＺＦと同程度の劣悪なものとなっていくことを防止する。
【００８７】
制御部１４は、送信機１０側でオープンループ型ＭＩＭＯ通信モードに切り替わったことを、受信機側に通知する。あるいは、制御部１４は、受信機からのオープンループ型ＭＩＭＯ通信モードに切り替わった旨の通知に応答して、自らもオープンループ型ＭＩＭＯ通信モードに切り替えるようにしてもよい。
【００８８】
図４には、送信アンテナ重み付け部１２の内部構成を示している。図示のように、クローズドループ型ＭＩＭＯ通信モード下では、各ストリームの送信データ毎にアンテナ重みが乗算されるが、オープンループ型ＭＩＭＯ通信モード下では、データが素通りとなるように切り替えられ、送信重みをかけないでデータ送信が行なわれる。
【００８９】
また、図５には、本実施形態に係るクローズドループ型及びオープンループ型が共存するＭＩＭＯ通信システムで動作する受信機２０の機能構成を模式的に示している。
【００９０】
図示の通り、受信機２０は、複数の受信アンテナ２１−１、２１−２、…、２１−ｎを持ち、複数の受信アンテナを持つ受信機（後述）との間で形成される複数のストリームを使って、ＭＩＭＯ通信を行なう。
【００９１】
各データ再生部２３−１、２３−２、…、２３−ｎはストリーム毎の送信データを符号化及び変調処理する。そして、アンテナ重み付け部２２は、クローズドループ又はオープンループいずれの動作モードで動作中であるかに応じて、各受信ストリームにアンテナ重みを付ける。
【００９２】
受信機２０は、基本的には、クローズドループ型のＭＩＭＯ通信モードで動作し、送信機からのリファレンス信号に基づいてチャネル行列Ｈを獲得するとともに、送信機に対しフィードバック情報を送信する。そして、受信アンテナ重みを付けることで、より理想的な情報伝送を行なう。
【００９３】
ここで、制御部２４は、チャネル行列の特異値分解により逐次得られる送信重みＶの変化や、受信エラー率の増大などの受信特性の劣化により、チャネル行列の経時的な変化を推定し、オープンループ型のＭＩＭＯ通信モードに切り替える。図６には、受信機１０の動作手順を示している。このような動作によって、クローズドループ型ＭＩＭＯ通信における復号特性が、オープンループ型ＭＩＭＯ方式の中でもとりわけ復号特性の低いＺＦと同程度の劣悪なものとなっていくことを防止する。
【００９４】
制御部２４は、受信機２０側でオープンループ型ＭＩＭＯ通信モードに切り替わったことを、送信機１０側に通知する。あるいは、制御部２４は、送信機１０からのオープンループ型ＭＩＭＯ通信モードに切り替わった旨の通知に応答して、自らもオープンループ型ＭＩＭＯ通信モードに切り替えるようにしてもよい。オープンループ空間多重通信モードに切り替わった旨の送信側への通知は、データ通信路と同じＭＩＭＯ通信によって知らせてもよいが、無線ＬＡＮ伝送路やセンサ・ネットワークなどＭＩＭＯ通信路以外の無線通信方式を用いて通知を行なうようにしてもよい。
【００９５】
受信アンテナ重み付け部２２は、制御部２４により決定された受信負う式にしたがってアンテナ重みを決定する。オープンループ型ＭＩＭＯ通信モード下では、ＭＭＳＥ、ＢＬＡＳＴ、ＭＭＳＥ＋ＢＬＡＳＴ、最尤推定など、Ｚｅｒｏ−ｆｏｒｃｉｎｇ以外の通信方式が適用される。
【００９６】
オープンループ、クローズドループの各受信アーキテクチャにおいて、Ｍｏｏｒｅ  ＰｅｎｒｏｓｅやＬＵ分解などの一般化逆行列演算回路や、アンテナ重み付け処理の複素共役乗算回路、ＣＤＭやＯＦＤＭ復調に関する演算回路などの回路処理部を各受信方式間で共用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】図１は、送受信アンテナが３本ずつ備えたＭＩＭＯを想定した、各通信方式におけるＥｂ／Ｎｏ対ビット・エラー率特性を示した図である。
【図２】図２は、本発明に係るクローズドループ型及びオープンループ型が共存するＭＩＭＯ通信システムで動作する送信機１０の機能構成を模式的に示した図である。
【図３】図３は、送信機１０の動作手順を示したフローチャートである。
【図４】図４は、送信アンテナ重み付け部１２の内部構成を示した図である。
【図５】図５は、本発明に係るクローズドループ型及びオープンループ型が共存するＭＩＭＯ通信システムで動作する受信機２０の機能構成を模式的に示した図である。
【図６】図６は、受信機２０の動作手順を示したフローチャートである。
【図７】図７は、オープンループ型のＭＩＭＯ送受信機の構成（従来例）を模式的に示した図である。
【図８】図８は、クローズドループ型のＭＩＭＯ送受信機の構成（従来例）を模式的に示した図である。
【図９】図９は、送信データの構成例を示した図である。
【符号の説明】
【００９９】
１０…送信機
１１…送信アンテナ
１２…送信重み付け部
１３…データ生成部
１４…制御部
２０…受信機
２１…受信アンテナ
２２…受信重み付け部
２３…データ再生部
２４…制御部
【図１】
2005318332.tif 000013
【図２】
2005318332.tif 000014
【図３】
2005318332.tif 000015
【図４】
2005318332.tif 000016
【図５】
2005318332.tif 000017
【図６】
2005318332.tif 000018
【図７】
2005318332.tif 000019
【図８】
2005318332.tif 000020
【図９】
2005318332.tif 000021