(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビームフォーミングが施された信号を用いて通信する通信装置であって、
送信先ユーザの通信装置から取得したサブチャネル行列各々を特異値分解し、サブチャネル行列各々に対して零空間ベクトルを与えて特異値０に対応する右特異値ベクトルを取得し、サブチャネル行列各々に対して取得した複数の右特異値ベクトルを要素としてビームフォーミング行列を算出するビームフォーミング行列算出部と、
前記サブチャネル行列により構成されるチャネル行列に対して前記ビームフォーミング行列を積算し、ビームフォーミング後のチャネル行列の仮想的なビームフォーミングチャネル行列を推定し、ブロック対角化されたチャネル行列を算出するブロック対角化部と、
前記ビームフォーミング行列を用いて前記ブロック対角化されたチャネル行列に基づき、前記ビームフォーミングが施された信号の伝送誤り率を推定する伝送誤り率推定部と、
前記伝送誤り率が所定値以下になるように伝送制御パラメータを選択する伝送制御パラメータ選択部と、
を備えることを特徴とする、通信装置。
【請求項２】
前記伝送誤り率推定部は、前記送信先ユーザの通信装置から取得した雑音電力と、前記ブロック対角化されたチャネル行列のブロック毎に推定される受信電力と、を用いて前記伝送誤り率を推定することを特徴とする、請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記伝送誤り率推定部は、前記送信先ユーザの通信装置から取得した雑音電力と、前記ブロック対角化されたチャネル行列の各ブロックに対して選択可能な変調次数毎に推定される最小ユークリッド距離と、を用いてサブストリーム毎の信号対干渉・雑音電力比を計算し、当該信号対干渉・雑音電力比に基づいて前記伝送誤り率を推定することを特徴とする、請求項１に記載の通信装置。
【請求項４】
前記伝送制御パラメータ選択部は、前記送信先ユーザの通信装置において最尤検出及び誤り訂正の復号が実行された後のビット誤り率、又はパケット誤り率の予測値が所定値以下になるように、変調次数及びチャネル符号化率を選択することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の通信装置。
【請求項５】
前記伝送制御パラメータ選択部により選択された前記チャネル符号化率に基づいて送信信号を符号化するチャネル符号化部と、
前記伝送制御パラメータ選択部により選択された前記変調次数に基づいてチャネル符号化された送信信号を変調マッピングする変調マッピング部と、
前記ビームフォーミング行列を用いて前記変調マッピングされた送信信号に前記ビームフォーミングを施すビームフォーミング部と、
をさらに備えることを特徴とする、請求項４に記載の通信装置。
【請求項６】
前記送信先ユーザの通信装置により推定された前記サブチャネル行列を用いて予測される前記ビームフォーミング後のチャネル容量が大きくなるように前記送信先ユーザの組合せを選択する送信先ユーザ選択部をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の通信装置。
【請求項７】
ビームフォーミングが施された信号を用いて通信する通信装置であって、
送信元の通信装置から、当該通信装置との間の伝送特性を表すサブチャネル行列各々を特異値分解し、サブチャネル行列各々に対して零空間ベクトルを与えて特異値０に対応する右特異値ベクトルを取得し、サブチャネル行列各々に対して取得した複数の右特異値ベクトルを要素として算出されたビームフォーミング行列に基づいてビームフォーミングを施されたパイロット信号を取得し、自局に対する伝送経路のビームフォーミング後のサブチャネル行列を推定するサブチャネル行列推定部と、
前記サブチャネル行列推定部により推定されたサブチャネル行列を用いて受信電力を算出する受信電力算出部と、
前記受信電力と雑音電力とを用いて算出される信号対干渉・雑音電力比に基づき、前記ビームフォーミングが施された信号の伝送誤り率を推定する伝送誤り率推定部と、
前記伝送誤り率が所定値以下になるように伝送制御パラメータを選択する伝送制御パラメータ選択部と、
を備えることを特徴とする、通信装置。
【請求項８】
ビームフォーミングが施された信号を用いて通信する通信装置であって、
送信元の通信装置から、当該通信装置との間の伝送特性を表すサブチャネル行列サブチャネル行列各々を特異値分解し、サブチャネル行列各々に対して零空間ベクトルを与えて特異値０に対応する右特異値ベクトルを取得し、サブチャネル行列各々に対して取得した複数の右特異値ベクトルを要素として算出されたビームフォーミング行列に基づいてビームフォーミングを施されたパイロット信号を取得し、自局に対する伝送経路のビームフォーミング後のサブチャネル行列を推定するサブチャネル行列推定部と、
前記サブチャネル行列推定部により推定されたサブチャネル行列に基づき、選択可能な変調次数毎に最小ユークリッド距離を推定する最小ユークリッド距離推定部と、
前記最小ユークリッド距離と雑音電力とを用いてサブストリーム毎に最尤検出後の信号対干渉・雑音電力比を計算し、当該最尤検出後の信号対干渉・雑音電力比に基づいて伝送誤り率を推定する伝送誤り率推定部と、
前記伝送誤り率が所定値以下になるように伝送制御パラメータを選択する伝送制御パラメータ選択部と、
を備えることを特徴とする、通信装置。
【請求項９】
前記伝送制御パラメータ選択部により選択された伝送制御パラメータの情報を前記送信元の通信装置に帰還する伝送制御パラメータ帰還部をさらに備えることを特徴とする、請求項７又は８のいずれかに記載の通信装置。
【請求項１０】
前記伝送制御パラメータ選択部は、自局において最尤検出及び誤り訂正の復号が実行された後のビット誤り率、又はパケット誤り率が所定値以下になるように、変調次数及びチャネル符号化率を選択することを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の通信装置。
【請求項１１】
前記ビームフォーミング行列算出部は、前記サブチャネル行列を特異値分解し、特異値０に対応する零空間ベクトルを要素として前記ビームフォーミング行列を算出することを特徴とする、請求項１〜６いずれかに記載の通信装置。
【請求項１２】
ビームフォーミングが施された信号を用いて通信することが可能なマルチユーザＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）システムにおける送信レート設定方法であって、
送信元の通信装置と送信先ユーザの通信装置との間の伝送特性を表すサブチャネル行列各々を特異値分解し、サブチャネル行列各々に対して零空間ベクトルを与えて特異値０に対応する右特異値ベクトルを取得し、サブチャネル行列各々に対して取得した複数の右特異値ベクトルを要素としてビームフォーミング行列を算出するビームフォーミング行列算出ステップと、
前記ビームフォーミング行列に基づいて推定または算出されたビームフォーミング後のサブチャネル行列に基づき、前記ビームフォーミングが施された信号の伝送誤り率を推定する伝送誤り率推定ステップと、
前記伝送誤り率が所定値以下になるように伝送制御パラメータを選択する伝送制御パラメータ選択ステップと、
を含むことを特徴とする、送信レート設定方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置、及び送信レート設定方法に関する。特に、移動通信システムにおけるマルチユーザＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  ａｎｄ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）方式に係る通信装置、及び送信レート設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線装置間の通信速度を高速化する技術の一つとして、多入力・多出力伝送（ＭＩＭＯ；Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）方式が知られている。この方式は、文字通り、複数のアンテナを用いた信号の入出力を基本としている。この方式の特徴は、異なる複数のアンテナを利用して、同じタイミング、かつ、同じ周波数で複数の送信データを一度に送信することが可能な点にある。そのため、同時に送信可能なチャネルの数が増加するにつれ、増加したチャネルの分だけ単位時間当たりに送信可能な情報量を増加させることが可能になる。また、この方式は、通信速度を向上させるに当たって、占有される周波数帯域が増加しないという利点も有する。
【０００３】
しかし、同一周波数の搬送波成分を有する複数の変調信号が同時に送信されるため、受信側において混信した変調信号を分離する手段が必要になる。そこで、受信側において、無線伝送路の伝送特性を表すチャネル行列が推定され、そのチャネル行列に基づき、受信信号から各サブストリームに対応する送信信号が分離される。尚、チャネル行列は、パイロットシンボル等を用いて推定される。
【０００４】
しかしながら、伝送路内で付加されるノイズやサブストリーム間に生じる干渉等の影響を十分に除去してサブストリーム毎に送信信号を精度良く再現するには特別な工夫が必要である。近年、ＭＩＭＯ信号検出に関する様々な技術が開発されてきている。特に最近は、ＭＩＭＯ方式の信号伝送が可能な複数の通信装置を含むマルチユーザＭＩＭＯシステムに関する話題に注目が集まっている。マルチユーザＭＩＭＯシステムにおける信号検出方法としては、例えば、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅｄ  Ｅｒｒｏｒ）検出を利用する方法が知られている。この方法は、受信側でＭＭＳＥ検波後のＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｐｏｗｅｒ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｐｌｕｓ  Ｎｏｉｓｅ  ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ）を算出して送信側に帰還し、そのＭＭＳＥ検波後のＳＩＮＲに基づいて伝送制御パラメータを設定することで伝送特性を向上させる技術である。
【０００５】
また、下記の非特許文献１及び２には、ゼロ−フォーシング・ビームフォーミング（Ｚｅｒｏ−ｆｏｒｃｉｎｇ  Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）を応用したマルチユーザＭＩＭＯシステムに関する技術が開示されている。非特許文献１には、例えば、各受信装置から帰還されたサブチャネル行列を用いて、ビームフォーミング後のチャネル容量が最大になる受信装置の組合せを選択する方法が開示されている。非特許文献２には、例えば、各受信装置から帰還されたサブチャネル行列を用いてビームフォーミング行列を計算する方法が開示されている。
【０００６】
【非特許文献１】Ｍ．Ｘｕ  ａｎｄ  Ｄ．Ｌｉｎ，  “Ｌｏｗ−ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ  ｕｓｅｒ  ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ  ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｄｏｗｎｌｉｎｋ  ｏｆ  ｍｕｌｔｉ−ｕｓｅｒ  ｃｈａｎｎｅｌｓ”，  ＩＣＡＣＴ２００６，  ｐｐ．２０４−２０６，  Ｆｅｂ  ２００６．
【非特許文献２】Ｑ．Ｈ．Ｓｐｅｎｃｅｒ  ｅｔ  ａｌ，  “Ｚｅｒｏ−ｆｏｒｃｉｎｇ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ｄｏｗｎｌｉｎｋ  ｓｐａｔｉａｌ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ  ｉｎ  ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ  ＭＩＭＯ  ｃｈａｎｎｅｌｓ”，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，  ｖｏｌ．５２，  ｎｏ．２，  ｐｐ．４６１−４７１，  Ｆｅｂ  ２００４．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の非特許文献１及び２には、マルチユーザＭＩＭＯシステムにおける送信レートの制御方法が開示されていない。また、マルチユーザＭＩＭＯシステムにおいて送信レートの制御が適切に行われない場合、チャネル状況に応じて各受信装置における伝送誤り率が変動してしまうため、安定したスループットを維持することが難しい。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、マルチユーザＭＩＭＯシステムにおいて安定したスループットを維持することが可能な、新規かつ改良された通信装置、及び送信レート設定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、ビームフォーミングが施された信号を用いて通信する通信装置が提供される。当該通信装置は、前記ビームフォーミングが施された信号の伝送誤り率を推定する伝送誤り率推定部と、前記伝送誤り率が所定値以下になるように伝送制御パラメータを選択する伝送制御パラメータ選択部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、前記通信装置は、送信先ユーザの通信装置から取得したサブチャネル行列に基づいて前記ビームフォーミング行列を算出するビームフォーミング行列算出部と、前記サブチャネル行列により構成されるチャネル行列に対して前記ビームフォーミング行列を積算し、前記ブロック対角化されたチャネル行列を算出するブロック対角化部と、をさらに備えていてもよい。そして、前記伝送誤り率推定部は、前記ビームフォーミング行列を用いてブロック対角化されたチャネル行列に基づき、前記ビームフォーミングが施された信号の伝送誤り率を推定してもよい。
【００１１】
また、前記伝送誤り率推定部は、前記送信先ユーザの通信装置から取得した雑音電力と、前記ブロック対角化されたチャネル行列のブロック毎に推定される受信電力と、を用いて前記伝送誤り率を推定してもよい。
【００１２】
また、前記伝送誤り率推定部は、前記送信先ユーザの通信装置から取得した雑音電力と、前記ブロック対角化されたチャネル行列の各ブロックに対して選択可能な変調次数毎に推定される最小ユークリッド距離と、を用いてサブストリーム毎の信号対干渉・雑音電力比を計算し、当該信号対干渉・雑音電力比に基づいて前記伝送誤り率を推定してもよい。
【００１３】
また、前記伝送制御パラメータ選択部は、前記送信先ユーザの通信装置において最尤検出及び誤り訂正の復号が実行された後のビット誤り率、又はパケット誤り率の予測値が所定値以下になるように、変調次数及びチャネル符号化率を選択してもよい。
【００１４】
また、前記通信装置は、前記伝送制御パラメータ選択部により選択された前記チャネル符号化率に基づいて送信信号を符号化するチャネル符号化部と、前記伝送制御パラメータ選択部により選択された前記変調次数に基づいてチャネル符号化された送信信号を変調マッピングする変調マッピング部と、前記ビームフォーミング行列を用いて前記変調マッピングされた送信信号に前記ビームフォーミングを施すビームフォーミング部と、をさらに備えていてもよい。
【００１５】
また、前記通信装置は、前記送信先ユーザの通信装置により推定された前記サブチャネル行列を用いて予測される前記ビームフォーミング後のチャネル容量が大きくなるように前記送信先ユーザの組合せを選択する送信先ユーザ選択部をさらに備えていてもよい。
【００１６】
また、前記通信装置は、送信元の通信装置からビームフォーミングを施されたパイロット信号を取得し、自局に対する伝送経路のサブチャネル行列を推定するサブチャネル行列推定部と、前記サブチャネル行列推定部により推定されたサブチャネル行列を用いて受信電力を算出する受信電力算出部と、をさらに備えていてもよい。そして、前記伝送誤り率推定部は、前記受信電力と雑音電力とを用いて算出される信号対干渉・雑音電力比に基づき、前記ビームフォーミングが施された信号の伝送誤り率を推定してもよい。
【００１７】
また、前記通信装置は、送信元の通信装置からビームフォーミングを施されたパイロット信号を取得し、自局に対する伝送経路のサブチャネル行列を推定するサブチャネル行列推定部と、前記サブチャネル行列推定部により推定されたサブチャネル行列に基づき、選択可能な変調次数毎に最小ユークリッド距離を推定する最小ユークリッド距離推定部と、をさらに備えていてもよい。そして、前記伝送誤り率推定部は、前記最小ユークリッド距離と雑音電力とを用いてサブストリーム毎に最尤検出後の信号対干渉・雑音電力比を計算し、当該最尤検出後の信号対干渉・雑音電力比に基づいて前記伝送誤り率を推定してもよい。
【００１８】
また、前記通信装置は、前記伝送制御パラメータ選択部により選択された伝送制御パラメータの情報を前記送信元の通信装置に帰還する伝送制御パラメータ帰還部をさらに備えていてもよい。
【００１９】
また、前記伝送制御パラメータ選択部は、自局において最尤検出及び誤り訂正の復号が実行された後のビット誤り率、又はパケット誤り率が所定値以下になるように、変調次数及びチャネル符号化率を選択してもよい。
【００２０】
また、前記ビームフォーミング行列算出部は、前記サブチャネル行列を特異値分解し、特異値０に対応する零空間ベクトルを要素として前記ビームフォーシング行列を算出してもよい。
【００２１】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、ビームフォーミングが施された信号を用いて通信することが可能なマルチユーザＭＩＭＯシステムにおける送信レート設定方法が提供される。当該送信レート設定方法は、前記ビームフォーミングが施された信号の伝送誤り率を推定する伝送誤り率推定ステップと、前記伝送誤り率が所定値以下になるように伝送制御パラメータを選択する伝送制御パラメータ選択ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２２】
上記の構成を適用すると、ゼローフォーシング・ビーム・フォーミングを用いるマルチユーザＭＩＭＯシステムにおいて、受信側で最尤検出を用いる場合であっても、適切に伝送レートの設定が可能になり、通信品質が安定し、かつ、スループットが増大するという効果が期待できる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように本発明によれば、マルチユーザＭＩＭＯシステムにおいて安定したスループットを維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２５】
まず、本発明の好適な実施形態について説明するのに先立ち、後述する本実施形態に係る通信システム１０００、２０００、３０００、４０００と一般的な通信システム５と間の構成上の相違点を明確にするため、マルチユーザＭＩＭＯ方式に係る通信システム５の構成例について、図１及び図２を参照しながら簡単に説明する。図１は、マルチユーザＭＩＭＯ方式に係る通信システム５の構成例を示す説明図である。図２は、ゼローフォーシング・ビームフォーミング技術の説明図である。
【００２６】
［通信システム５の構成］
図１に示すように、通信システム５は、送信装置１０と、複数の受信装置４０（ｕ１，ｕ２）とにより構成される。尚、図１に示す通信システム５は、ゼローフォーシング・ビームフォーミングを利用するマルチユーザＭＩＭＯシステムの一構成例である。
【００２７】
（受信装置４０）
受信装置４０は、チャネル推定部４４を有する。チャネル推定部４０は、送信装置１０と自局との間のサブチャネルの伝送特性を表すサブチャネル行列を推定する。例えば、チャネル推定部４０は、送信装置１０によって送信信号に付加されたパイロットシンボルを利用してサブチャネル行列を推定することができる。そして、受信装置４０は、チャネル推定部４４により推定されたサブチャネル行列を送信装置１０に帰還する。
【００２８】
（送信装置１０）
送信装置１０は、ユーザ選択部１２と、ビームフォーシング行列算出部１４と、チャネル符号化部１６と、変調マッピング部１８と、ビームフォーシング部２０と、複数のアンテナ２２とを有する。
【００２９】
ユーザ選択部１２は、各受信装置４０から帰還されたサブチャネル行列を用いて、予測されるビームフォーミング後のチャネル容量が最大になるように、同じタイミングで信号が送信される受信装置４０の組合せを選択する。以下、送信先となる受信装置４０のことを単にユーザと表現する場合がある。
【００３０】
ビームフォーミング行列算出部１４は、各受信装置４０から帰還されたサブチャネル行列に基づいて、以下に示す手順でビームフォーミング行列を算出する。尚、説明の便宜上、送信装置１０のアンテナ数が４本、各受信装置４０のアンテナ数が２本のケースについて考える。
【００３１】
まず、ユーザ選択部１２により２つの受信装置４０（ユーザｕ１、ｕ２）が選択されたものと仮定すると、ビームフォーミング行列算出部１４は、ユーザｕ１及びｕ２の受信装置４０から各々帰還された式（１）及び式（２）のサブチャネル行列Ｈ１及びＨ２を用いて、選択されたユーザに対するＭＩＭＯチャネル行列Ｈ（式（３））を生成する。但し、上付き文字のＴは転置を表す記号である。
【００３２】
【数１】
0005208453.tif 000002
【００３３】
次に、ビームフォーミング行列算出部１４は、式（４）に示すように、ユーザｕ２のサブチャネル行列Ｈ２を特異値分解する。同様に、ビームフォーミング行列算出部１４は、式（５）に示すように、ユーザｕ１のサブチャネル行列Ｈ１を特異値分解する。そして、ビームフォーミング行列算出部１４は、サブチャネル行列Ｈ１及びＨ２のそれぞれに対し、特異値０に対応する複数の右特異値ベクトルを抽出する。特異値０に対応するサブチャネル行列Ｈ２の右特異値ベクトルは、サブチャネル行列Ｈ２の零空間ベクトルを与える。そのため、特異値０に対応するサブチャネル行列Ｈ２の右特異値ベクトルにより構成される行列Ｖ２（０）をビームフォーミング行列として利用すると、ユーザｕ２の受信装置４０に対するチャネル間の干渉を除去することができる。
【００３４】
同様に、サブチャネル行列Ｈ１の右特異値ベクトルは、サブチャネル行列Ｈ１の零空間ベクトルを与える。そのため、特異値０に対応するサブチャネル行列Ｈ１の右特異値ベクトルにより構成される行列Ｖ１（０）をビームフォーミング行列として利用すると、ユーザｕ１の受信装置４０に対するチャネル間の干渉を除去することができる。但し、上付き文字のＨはエルミート共役を表す記号である。
【００３５】
【数２】
0005208453.tif 000003
【００３６】
そこで、ビームフォーミング行列算出部１４は、式（６）に示すように、サブチャネル行列Ｈ１及びＨ２の各々を特異値分解して得られた行列Ｖ１（０）及びＶ２（０）を用いてビームフォーミング行列Ｗを生成する。そして、ビームフォーミング行列算出部１４は、生成されたビームフォーミング行列をビームフォーミング部２０に伝送する。
【００３７】
【数３】
0005208453.tif 000004
【００３８】
一方、チャネル符号化部１６は、所定のチャネル符号化率に基づいて各受信装置４０に送信するデータを符号化する。そして、チャネル符号化部１６は、変調マッピング部１８に対して符号化されたデータを伝送する。変調マッピング部１８は、チャネル符号化部１６から取得したデータを所定の変調次数に基づいて変調マッピングして送信シンボルベクトルを生成する。そして、変調マッピング部１８は、生成された送信シンボルベクトルをビームフォーミング部２０に伝送する。以下、ユーザｕ１に対して送信する送信シンボルベクトルをｓ１＝［ｓ１１，ｓ１２］Ｔ、ユーザｕ２に対して送信する送信シンボルベクトルをｓ２＝［ｓ２１，ｓ２２］Ｔと表記する。
【００３９】
ビームフォーミング部２０は、変調マッピング部１８から取得した各ユーザの送信シンボルベクトルを、ビームフォーミング行列算出部１４により生成されたビームフォーミング行列に積算して、ビームフォーミングが施された送信シンボルベクトルを生成する。ユーザｕ１及びｕ２の送信シンボルベクトルｓ１及びｓ２を纏めてｓ＝［ｓ１Ｔ，ｓ２Ｔ］Ｔと表記すると、受信信号ベクトルｒ＝［ｒ１Ｔ，ｒ２Ｔ］Ｔは、式（７）に示すように、チャネル行列Ｈ、ビームフォーミング行列Ｗ、及び送信シンボルベクトルｓの積として表現される。さらに、ビームフォーミング行列Ｗが式（６）のように生成されることから、式（７）に示すように、ユーザ間の干渉成分が全て０となる。但し、ｒ１＝［ｒ１１，ｒ１２］Ｔ、ｒ２＝［ｒ２１，ｒ２２］Ｔである。
【００４０】
【数４】
0005208453.tif 000005
【００４１】
以上説明したように、上記の送信装置１０は、各受信装置４０から帰還されたサブチャネル行列を特異値分解して得られる零空間ベクトルを用いてビームフォーミング行列を算出し、そのビームフォーミング行列を送信シンボルベクトルに積算して送信することで、ユーザ間の干渉を与えないように送信することができる。この様子を概念的に示したのが図２である。図２に示すように、送信シンボルベクトルｓとゼローフォーシング・ビームフォーミング（ＺＦＢＦ）行列Ｗとの乗積ｓ’を送信することにより、受信装置ｕ１及びｕ２に到達するチャネルがそれぞれ独立したサブチャネルａ及びｂと看做され、各受信装置４０において送信シンボルベクトルｓ’を精度良く検出することができるようになる。
【００４２】
しかしながら、上記の通信システム５のように、送信レートが制御されていない場合、チャネル状況に応じて各受信装置４０における伝送誤り率が変動してしまうため、安定したスループットを維持することが難しくなる。そこで、後述する本発明の好適な実施形態は、ゼローフォーシング・ビームフォーミングを送信シンボルベクトルに施して送信する構成要素に加えて、チャネル状況に応じて送信レートを制御することが可能な構成要素を含むマルチユーザＭＩＭＯシステムを実現するものである。
【００４３】
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係る通信システム１０００について説明する。本実施形態に係る通信システム１０００は、受信側から帰還されたサブチャネル行列と雑音分散値とに基づいて、送信側で受信ＳＩＮＲを推定し、その受信ＳＩＮＲの推定値に基づいて変調次数とチャネル符号化率とを選択する構成に特徴がある。
【００４４】
図３を参照しながら、本実施形態に係る通信システム１０００の構成について詳細に説明する。図３は、本実施形態に係る通信システム１０００の構成を示す説明図である。
【００４５】
図３に示すように、通信システム１０００は、送信装置１００と、受信装置１５０とにより構成される。図３には、１つの受信装置１５０（ｕ１）しか明示されていないが、複数の受信装置１５０が含まれるものと仮定する。また、受信装置１５０（ｕ１）のアンテナ数が２本の場合を例示しているが、これに限定されず、３本以上であってもよい。
【００４６】
［受信装置１５０の構成］
まず、受信装置１５０の構成について説明する。図３に示すように、受信装置１５０は、主に、複数のアンテナ１５２と、チャネル推定部１５４と、雑音分散推定部１５６と、ビームフォーミングチャネル推定部１５８と、最尤検出部１６０と、チャネル復号部１６２とを有する。
【００４７】
（チャネル推定部１５４）
チャネル推定部１５４は、送信装置１００と自局との間のサブチャネルの伝送特性を表すサブチャネル行列を推定する。例えば、チャネル推定部１５４は、送信装置１００によって送信信号に付加されたパイロットシンボルを利用してサブチャネル行列を推定することができる。受信装置１５０は、チャネル推定部１５４により推定されたサブチャネル行列を送信装置１００に帰還する。
【００４８】
（雑音分散推定部１５６）
雑音分散推定部１５６は、パイロットシンボル等を用いて雑音分散値（又は雑音電力）を推定する。そして、受信装置１５０は、雑音分散推定部１５６により推定された雑音分散値を送信装置１００に帰還する。
【００４９】
（ビームフォーミングチャネル推定部１５８）
ビームフォーミングチャネル推定部１５８は、ビームフォーミングが施された送信信号に対するサブチャネル行列を推定する。受信信号ベクトルｒは、式（７）に示したように、チャネル行列Ｈとビームフォーミング行列Ｗとの乗積ＨＷに送信シンボルベクトルｓを乗算した形式で表現される。また、ビームフォーミング後のチャネル行列Ｇ＝ＨＷは、式（７）又は式（８）のようにサブチャネル毎にブロック対角化されている。例えば、ユーザｕ１の受信装置１５０の場合、ビームフォーミングチャネル推定部１５８は、ビームフォーミング後のチャネル行列Ｇに含まれ、自局（ｕ１）に対応するサブチャネル行列Ｇ１を推定する。そして、ビームフォーミングチャネル推定部１５８は、推定されたサブチャネル行列Ｇ１を最尤検出部１６０に伝送する。
【００５０】
【数５】
0005208453.tif 000006
【００５１】
（最尤検出部１６０）
最尤検出部１６０は、送信装置１００から通知された変調次数等の情報と、ビームフォーミングチャネル推定部１５８により推定されたビームフォーミング後のサブチャネル行列とを用いて受信信号を信号分離し、自局向けに送信された送信シンボルを検出する。このとき、最尤検出部１６０は、信号分離アルゴリズムとして、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ）検出よりも伝送特性に優れる最尤検出（ＭＬＤ；Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）法を用いることができる。そして、最尤検出部１６０は、サブストリーム毎に検出された送信シンボルをチャネル復号部１６２に伝送する。
【００５２】
（チャネル復号部１６２）
チャネル復号部１６２は、送信装置１００から通知されたチャネル符号化率等の情報に基づいて誤り訂正の復号を行って元のデータを復元する。
【００５３】
［送信装置１００の構成］
次に、送信装置１００の構成について説明する。図３に示すように、送信装置１００は、ユーザ選択部１０２と、ビームフォーミング行列算出部１０４と、ビームフォーミングチャネル行列算出部１０６と、受信側ＳＩＮＲ推定部１０８と、ＭＣＳ選択部１１０と、チャネル符号化部１１２と、変調マッピング部１１４と、ビームフォーミング部１１６と、複数のアンテナ１１８とを有する。尚、受信側ＳＩＮＲ推定部１０８は、伝送誤り率推定部の一例である。また、ＭＣＳ選択部１１０は、伝送制御パラメータ選択部の一例である。そして、ビームフォーミングチャネル行列算出部１０６は、ブロック対角化部の一例である。ユーザ選択部１０２は、送信先ユーザ選択部の一例である。
【００５４】
（ユーザ選択部１０２）
ユーザ選択部１０２は、各受信装置１５０から帰還されたサブチャネル行列（Ｈ１，Ｈ２，．．．）を用いて、予測されるビームフォーミング後のチャネル容量が最大になるように、同じタイミングで信号を送信する受信装置１５０の組合せを選択する。そして、ユーザ選択部１０２は、選択された受信装置１５０の組合せを示す情報をビームフォーミング行列算出部１０４に伝送する。尚、説明の便宜上、ユーザｕ１及びｕ２の受信装置１５０が選択されたものとして説明する。もちろん、本実施形態に係る送信装置１００は、この例に限定されるものではない。
【００５５】
（ビームフォーミング行列算出部１０４）
ビームフォーミング行列算出部１０４は、ユーザ選択部１０２により選択された受信装置１５０（ｕ１，ｕ２）から帰還されたサブチャネル行列（Ｈ１，Ｈ２）を用いて、互いに干渉を与えないようにするビームフォーミング行列Ｗを算出する。
【００５６】
より具体的に述べると、ビームフォーミング行列算出部１０４は、上記の式（４）に示すように、ユーザｕ２のサブチャネル行列Ｈ２を特異値分解する。同様に、ビームフォーミング行列算出部１０４は、上記の式（５）に示すように、ユーザｕ１のサブチャネル行列Ｈ１を特異値分解する。そして、ビームフォーミング行列算出部１４は、サブチャネル行列Ｈ１及びＨ２のそれぞれに対し、特異値０に対応する複数の右特異値ベクトルを抽出する。さらに、ビームフォーミング行列算出部１０４は、上記の式（６）に示すように、サブチャネル行列Ｈ１及びＨ２の各々を特異値分解して得られた行列Ｖ１（０）及びＶ２（０）を用いてビームフォーミング行列Ｗを生成する。
【００５７】
その後、ビームフォーミング行列算出部１０４は、生成されたビームフォーミング行列Ｗをビームフォーミング部１１６に伝送すると共に、特異値０に対応する右特異値ベクトルにより構成された行列Ｖ１（０）及びＶ２（０）をビームフォーミングチャネル行列算出部１０６に伝送する。例えば、ビームフォーミング行列算出部１０４は、ユーザｕ２に対応するビームフォーミングチャネル行列Ｇ１を算出するビームフォーミングチャネル行列算出部１０６に行列Ｖ２（０）を伝送する。
【００５８】
（ビームフォーミングチャネル行列算出部１０６）
ビームフォーミングチャネル行列算出部１０６は、ビームフォーミング行列算出部１０４から取得したビームフォーミング行列Ｗを、ユーザ選択部１０２により選択された組合せに対するチャネル行列Ｈに積算して仮想的なビームフォーミングチャネル行列Ｇを算出する。但し、サブチャネル行列Ｈ２に対応するビームフォーミングチャネル行列Ｇ２を算出する場合、ビームフォーミングチャネル行列算出部１０６は、ビームフォーミング行列算出部１０４から取得した行列Ｖ１（０）とユーザｕ２の受信装置１５０から取得したサブチャネル行列Ｈ２とを用いてビームフォーミングチャネル行列Ｇ２を算出することが可能である。同様にして、ビームフォーミングチャネル行列Ｇ１も算出される。尚、ビームフォーミングチャネル行列Ｇのサブ行列（Ｇ１，Ｇ２）は、選択されたユーザ（ｕ１，ｕ２）の受信装置１５０に対する等価なチャネル行列となる。つまり、各受信装置１５０に対するビームフォーミング後のチャネル行列が推定されたことになる。
【００５９】
（受信側ＳＩＮＲ推定部１０８）
受信側ＳＩＮＲ推定部１０８は、ビームフォーミングチャネル行列算出部１０６から取得したビームフォーミングチャネル行列（Ｇ１，Ｇ２）を用いて受信電力を計算する。そして、受信側ＳＩＮＲ推定部１０８は、受信装置１５０から帰還された雑音分散値と、ビームフォーミングチャネル行列（Ｇ１，Ｇ２）から算出された受信電力とを用いて、受信側で検出されるＳＩＮＲを推定する。その後、受信側ＳＩＮＲ推定部１０８は、推定されたＳＩＮＲの情報をＭＣＳ選択部１１０に伝送する。例えば、受信側ＳＩＮＲ推定部１０８は、ビームフォーミングチャネル行列Ｇ２と、ユーザｕ２の受信装置１５０から帰還された雑音分散値Ｐｎ２とを用いて、ユーザｕ２の受信装置１５０において検出される平均ＳＩＮＲを推定することができる。
【００６０】
（ＭＣＳ選択部１１０）
ＭＣＳ選択部１１０は、受信側ＳＩＮＲ推定部１０８から取得した各ユーザの受信装置１５０におけるＳＩＮＲの推定値に基づいて伝送制御パラメータ（ＭＣＳ；Ｍｏｄｕｌａｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｃｏｄｉｎｇ  Ｓｅｔ）を決定する。例えば、ＭＣＳ選択部１１０は、所定の誤り率以下になり、かつ、伝送速度が最大になる誤り訂正符号のチャネル符号化率と変調次数とを選択する。そして、ＭＣＳ選択部１１０は、選択されたチャネル符号化率の情報をチャネル符号化部１１２に伝送すると共に、選択された変調次数の情報を変調マッピング部１１４に伝送する。
【００６１】
（チャネル符号化部１１２、変調マッピング部１１４）
チャネル符号化部１１２は、ＭＣＳ選択部１１０により選択されたチャネル符号化率に基づいてデータを符号化する。そして、チャネル符号化部１１２は、符号化データを変調マッピング部１１４に伝送する。変調マッピング部１１４は、ＭＣＳ選択部１１０により選択された変調次数に基づいて、チャネル符号化部１１２により符号化されたデータを変調マッピングする。そして、変調マッピング部１１４は、変調マッピングして得られた送信シンボルをビームフォーミング部１１６に伝送する。例えば、ユーザｕ２の受信装置１５０に送信されるデータｄ２は、直並列変換された後、それぞれチャネル符号化部１１２により符号化され、変調マッピング部１１４により変調マッピングされて、ユーザｕ２に対する送信シンボルベクトルｓ２＝［ｓ２１，ｓ２２］に変換される。尚、ＭＣＳ選択部１１０により選択された変調次数及びチャネル符号化率の情報は、送信信号フォーマットの中にある制御信号が示すユーザに通知される。
【００６２】
（ビームフォーミング部１１６）
ビームフォーミング部１１６は、変調マッピング部１１４から取得した各ユーザの送信シンボルベクトル（ｓ１，ｓ２）をビームフォーミング行列算出部１０４により生成されたビームフォーミング行列Ｗに積算して、ビームフォーミング後の送信シンボルベクトルｓ’を生成する。そして、ビームフォーミング部１１６は、各アンテナ１１８を介してビームフォーミング後の送信シンボルを送信する。
【００６３】
以上、本発明の第１実施形態に係る通信システム１０００の構成について詳細に説明した。上記の構成を適用すると、ビームフォーミングを施して送信する場合の各受信装置１５０に対するサブチャネル行列が送信側で計算できるため、各サブチャネル行列から受信側で検出されるＳＩＮＲを推定することが可能になる。その結果、推定されるＳＩＮＲに基づいて好適な誤り訂正符号化率と変調次数とを送信側で選択して送信することができるため、チャネル状況に依らずに安定したスループットを得ることが可能になる。また、上記の構成を適用すると、送信レートを設定する処理の大部分を送信側で実行することになるため、受信側の消費電力が低減されるという効果も得られる。尚、符号化率や変調次数等の伝送制御パラメータは、送信信号に含まれる制御信号を介して受信側に通知される。
【００６４】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る通信システム２０００について説明する。本実施形態に係る通信システム２０００は、受信側から帰還されたサブチャネル行列と雑音分散値とに基づいて、送信側でサブストリーム毎の最尤検出後ＳＩＮＲを推定し、サブストリーム毎に推定された最尤検出後ＳＩＮＲに基づいて変調次数とチャネル符号化率とを選択する構成に特徴がある。尚、上記の第１実施形態に係る通信システム１０００と実質的に同一の構成要素については同一の符号を付すことにより詳細な説明を省略する。
【００６５】
図４を参照しながら、本実施形態に係る通信システム２０００の構成について詳細に説明する。図４は、本実施形態に係る通信システム２０００の構成を示す説明図である。
【００６６】
図４に示すように、通信システム２０００は、送信装置２００と、受信装置１５０とにより構成される。図４には、１つの受信装置１５０（ｕ１）しか明示されていないが、複数の受信装置１５０が含まれるものと仮定する。図４からも明らかなように、通信システム２０００の特徴は、送信装置２００の構成にある。そこで、送信装置２００の構成について詳細に説明する。
【００６７】
［送信装置２００の構成］
図４に示すように、送信装置２００は、主に、ユーザ選択部１０２と、ビームフォーミング行列算出部１０４と、ビームフォーミングチャネル行列算出部１０６と、サブストリーム毎ＭＬＤ検波後ＳＩＮＲ推定部２０８と、サブストリーム毎ＭＣＳ選択部２１０と、チャネル符号化部１１２と、変調マッピング部１１４と、ビームフォーミング部１１６と、複数のアンテナ１１８とを有する。尚、サブストリーム毎ＭＬＤ検波後ＳＩＮＲ推定部２０８は、伝送誤り率推定部の一例である。また、サブストリーム毎ＭＣＳ選択部２１０は、伝送制御パラメータ選択部の一例である。
【００６８】
（サブストリーム毎ＭＬＤ検波後ＳＩＮＲ推定部２０８）
サブストリーム毎ＭＬＤ検波後ＳＩＮＲ推定部２０８（以下、ＳＩＮＲ推定部２０８）は、まず、ビームフォーミングチャネル行列算出部１０６により算出されたビームフォーミング後のサブチャネル行列（Ｇ１，Ｇ２）を取得し、そのサブチャネル行列に対して所定の変調次数毎に最小ユークリッド距離を計算する。
【００６９】
但し、サブストリーム毎の最小ユークリッド距離を推定するのは大変困難である。例えば、所定の変調方式の信号点配置に含まれる全ての変調信号点について、異なる２つの変調シンボルの差分である差分変調シンボルを算出し、差分変調シンボルの組合せで構成される多数の差分変調シンボルベクトルの各々についてユークリッド距離を計算しなければならない。さらに、各サブストリームに対応する差分変調シンボルが０にならない差分変調シンボルベクトルの中からユークリッド距離が最小となる差分変調シンボルベクトルを選択する必要がある。この差分変調シンボルベクトルに対応するユークリッド距離が最小ユークリッド距離である。
【００７０】
例えば、変調多値数をＭ、送信アンテナ数をＮＴとした場合、差分変調シンボルベクトルの組合せ数はＭＮＴ通りである。そこで、送信アンテナ数が４、変調方式が１６ＱＡＭの場合を考えると、最小ユークリッド距離を得るために、４９４＝５，７６４，８０１通りの組合せについてユークリッド距離を計算しなければならない。このように、計算量が膨大であるため、これまでは現実的な方法ではないと思われていた。
【００７１】
しかし、本件出願人は、上記の問題に対する極めて有効な解決手段を開発しており、既に日本国特許庁に出願している（特願２００６−２８２３７６）。この中で、本件出願人は、チャネル行列をユニタリ行列と上三角行列とに分解（ＱＲ分解）した上で、この上三角行列の各行ベクトルに対応するユークリッド距離が小さくなるように、差分変調シンボルベクトルの候補を選別し、所定の条件の下、これに対応するユークリッド距離が最小となる差分変調シンボルベクトルを抽出するトレリス探索アルゴリズムを提案している。このアルゴリズムに基づいて抽出された差分変調シンボルに対応するユークリッド距離が所望の最小ユークリッド距離になる。このアルゴリズムを用いると、送信アンテナ数が４、変調方式が１６ＱＡＭの場合で約２２，５００倍の高速化を図ることが可能になるため、上記のようなサブストリーム毎の最小ユークリッド距離を計算することが現実的なものになる。
【００７２】
そこで、ＳＩＮＲ推定部２０８は、ビームフォーミング後の各サブチャネル行列（Ｇ１，Ｇ２）に対し、上記のアルゴリズムを用いてサブストリーム毎の最小ユークリッド距離を算出する。さらに、ＳＩＮＲ推定部２０８は、サブストリーム毎に算出された最小ユークリッド距離と、各ユーザの受信装置１５０から帰還された雑音分散値とを用いて、所定の変調方式の候補に対し、サブストリーム毎の最尤検出後ＳＩＮＲを算出する。そして、ＳＩＮＲ推定部２０８は、算出されたサブストリーム毎の最尤検出後ＳＩＮＲをサブストリーム毎ＭＣＳ選択部２１０に伝送する。
【００７３】
（サブストリーム毎ＭＣＳ選択部２１０）
サブストリーム毎ＭＣＳ選択部２１０は、ＳＩＮＲ推定部２０８により算出されたサブストリーム毎の最尤検出後ＳＩＮＲに基づいて、最尤検出及び誤り訂正の復号を行った後のビット誤り率又はパケット誤り率を予測し、その予測値が所定値以下になり、かつ、伝送速度をより大きくすることが可能な符号化率と変調次数とを選択する。そして、サブストリーム毎ＭＣＳ選択部２１０は、選択された符号化率をチャネル符号化部１１２に伝送すると共に、選択された変調次数を変調マッピング部１１４に伝送する。
【００７４】
尚、送信装置２００は、サブストリーム毎ＭＣＳ選択部２１０により選択された符号化率及び変調次数の情報を送信信号フォーマットの制御信号に乗せて受信装置１５０に通知する。また、サブストリーム毎ＭＣＳ選択部２１０は、サブストリーム共通に符号化率と変調次数とを選択してもよいし、サブストリーム共通に符号化率と変調次数とを選択してもよい。前者の場合、チャネル符号化部１１２及び変調マッピング部１１４は、サブストリーム毎ＭＣＳ選択部２１０により選択された符号化率と変調次数とを用いて、サブストリーム毎にチャネル符号化及び変調マッピングを行う。後者の場合、チャネル符号化部１１２及び変調マッピング部１１４は、サブストリーム毎ＭＣＳ選択部２１０により選択された符号化率と変調次数とを用いて、サブストリーム共通にチャネル符号化及び変調マッピングを行う。
【００７５】
以上、本発明の第２実施形態に係る通信システム２０００について説明した。上記の構成を適用すると、ビームフォーミングを施して送信する場合の各受信装置１５０に対するサブチャネル行列が送信側で計算できるため、各サブチャネル行列から受信側で検出されるサブストリーム毎の最小ユークリッド距離を推定することが可能になる。その結果、サブストリーム毎に推定された最尤検出後ＳＩＮＲに基づいて符号化率及び変調次数を選択することが可能になる。その結果、チャネル状況に依らずに安定したスループットを得ることが可能になる。また、サブチャネル毎に伝送制御パラメータを選択することができるため、上記の第１実施形態に比べても、受信側で行う最尤検出に対して更に適した伝送制御が可能になる。従って、ＭＭＳＥ検出に比べて良い伝送特性が得られる最尤検出を適用できるだけでなく、さらに最尤検出に適した伝送制御が可能になるという格別な効果が得られる。
【００７６】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る通信システム３０００について説明する。本実施形態に係る通信システム３０００は、受信側でサブチャネル行列と雑音分散値とを推定し、そのサブチャネル行列と雑音分散値とから推定される受信ＳＩＮＲに基づいて好適な変調次数とチャネル符号化率とを選択する構成に特徴がある。尚、上記の第１実施形態に係る通信システム１０００と実質的に同一の構成要素については同一の符号を付すことにより詳細な説明を省略する。
【００７７】
図５を参照しながら、本実施形態に係る通信システム３０００の構成について詳細に説明する。図５は、本実施形態に係る通信システム３０００の構成を示す説明図である。図５に示すように、通信システム３０００は、送信装置３００と、受信装置３５０とにより構成される。図５には、１つの受信装置３５０（ｕ１）しか明示されていないが、複数の受信装置３５０が含まれるものと仮定する。尚、説明の便宜上、ユーザｕ１の受信装置３５０を参照して説明するが、本実施形態は、これに限定されるものではない。
【００７８】
［送信装置３００の構成］
まず、送信装置３００の構成について説明する。図５に示すように、送信装置３００は、主に、ユーザ選択部１０２と、ビームフォーミング行列算出部１０４と、チャネル符号化部１１２と、変調マッピング部１１４と、ビームフォーミングチャネル推定用パイロット信号多重部３０２と、ビームフォーミング部１１６と、複数のアンテナ１１８とを有する。図５から明らかなように、本実施形態に係る送信装置３００は、ビームフォーミングチャネル推定用パイロット信号多重部３０２の構成に特徴がある。そこで、ビームフォーミングチャネル推定用パイロット信号多重部３０２の構成について詳細に説明する。
【００７９】
（ビームフォーミングチャネル推定用パイロット信号多重部３０２）
ビームフォーミングチャネル推定用パイロット信号多重部３０２（以下、パイロット信号多重部３０２）は、変調マッピング部１１４から入力される送信シンボルベクトルに対し、ビームフォーミング後のサブチャネル行列を推定するためにパイロット信号を多重する。そして、パイロット信号多重部３０２は、パイロット信号が多重された送信シンボルベクトルをビームフォーミング部１１６に伝送する。ビームフォーミング部１１６は、ビームフォーミング行列算出部１０４により算出されたビームフォーミング行列に基づき、パイロット信号をビームフォーミングして送信する。尚、チャネル符号化部１１２、及び変調マッピング部１１４は、受信装置３５０から帰還された符号化率及び変調次数の情報に基づいてチャネル符号化及び変調マッピングを行う。
【００８０】
［受信装置３５０の構成］
次に、受信装置３５０（ｕ１）の構成について説明する。図５に示すように、受信装置３５０は、主に、複数のアンテナ１５２と、チャネル推定部１５４と、ビームフォーミングチャネル推定部１５８と、最尤検出部１６０と、チャネル復号部１６２と、受信ＳＩＮＲ推定部３５２と、ＭＣＳ選択部３５４とを有する。尚、受信ＳＩＮＲ推定部は、伝送誤り率推定部の一例である。また、ＭＣＳ選択部３５４は、伝送制御パラメータ選択部の一例である。さらに、ビームフォーミングチャネル推定部１５８は、サブチャネル行列推定部の一例である。受信ＳＩＮＲ推定部３５２は、受信電力算出部の一例である。ＭＣＳ選択部３５４は、伝送制御パラメータ帰還部の一例である。
【００８１】
（受信ＳＩＮＲ推定部３５２）
受信ＳＩＮＲ推定部３５２は、ビームフォーミングチャネル推定部１５８により推定されたビームフォーミング後のサブチャネル行列（Ｇ１）を用いて受信電力を計算する。そして、受信ＳＩＮＲ推定部３５２は、推定された雑音分散値と、ビームフォーミング後のサブチャネル行列（Ｇ１）から算出された受信電力とを用いてビームフォーミング後の受信ＳＩＮＲを推定する。その後、受信ＳＩＮＲ推定部３５２は、推定された受信ＳＩＮＲの情報をＭＣＳ選択部３５４に伝送する。
【００８２】
（ＭＣＳ選択部３５４）
ＭＣＳ選択部３５４は、受信ＳＩＮＲ推定部３５２から取得した受信ＳＩＮＲの推定値に基づいて伝送制御パラメータ（ＭＣＳ１）を決定する。例えば、ＭＣＳ選択部３５４は、所定の誤り率以下になり、かつ、伝送速度が最大になる誤り訂正符号のチャネル符号化率と変調次数とを選択する。そして、ＭＣＳ選択部３５４は、選択されたチャネル符号化率の情報を送信装置３００のチャネル符号化部１１２に伝送すると共に、選択された変調次数の情報を送信装置３００の変調マッピング部１１４に伝送する。尚、ＭＣＳ選択部３５４により選択された符号化率と変調次数とは、最尤検出部１６０又はチャネル復号部１６２において利用される。
【００８３】
以上、本発明の第３実施形態に係る通信システム３０００の構成について説明した。上記の構成を適用すると、パイロット信号にビームフォーミングを施して送信することで、受信側で自局向けのサブチャネル行列を推定することが可能になり、そのサブチャネル行列から推定される受信ＳＩＮＲに基づいて自局に適した誤り訂正符号化率と変調次数とを選択することができる。また、実際のチャネルを経由して取得した信号を基に伝送レートが設定されるため、上記の第１実施形態に比べても、より高い精度で好適な伝送制御パラメータの選択が可能になる。
【００８４】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係る通信システム４０００について説明する。本実施形態に係る通信システム４０００は、受信側でサブチャネル行列と雑音分散値とを推定し、そのサブチャネル行列と雑音分散値とから推定されるサブストリーム毎の最尤検波後ＳＩＮＲに基づいて好適な変調次数とチャネル符号化率とを選択する構成に特徴がある。尚、上記の第１実施形態に係る通信システム１０００又は第３実施形態に係る通信システム３０００と実質的に同一の構成要素については同一の符号を付すことにより詳細な説明を省略する。
【００８５】
図６を参照しながら、本実施形態に係る通信システム４０００の構成について詳細に説明する。図６は、本実施形態に係る通信システム４０００の構成を示す説明図である。図６に示すように、通信システム４０００は、送信装置３００と、受信装置４５０とにより構成される。図６には、１つの受信装置４５０（ｕ１）しか明示されていないが、複数の受信装置４５０が含まれるものと仮定する。尚、説明の便宜上、ユーザｕ１の受信装置４５０を参照して説明するが、本実施形態は、これに限定されるものではない。
【００８６】
［受信装置４５０の構成］
図６に示すように、受信装置４５０（ｕ１）は、主に、複数のアンテナ１５２と、チャネル推定部１５４と、ビームフォーミングチャネル推定部１５８と、最尤検出部１６０と、チャネル復号部１６２と、サブストリーム毎ＭＬＤ検波後ＳＩＮＲ推定部４５２と、サブストリーム毎ＭＣＳ選択部４５４とを有する。尚、サブストリーム毎ＭＬＤ検波後ＳＩＮＲ推定部４５２は、伝送誤り率推定部の一例である。また、サブストリーム毎ＭＣＳ選択部４５４は、伝送制御パラメータ選択部の一例である。サブストリーム毎ＭＬＤ検波後ＳＩＮＲ推定部４５２は、最小ユークリッド距離推定部の一例である。サブストリーム毎ＭＣＳ選択部４５４は、伝送制御パラメータ帰還部の一例である。
【００８７】
（サブストリーム毎ＭＬＤ検波後ＳＩＮＲ推定部４５２）
サブストリーム毎ＭＬＤ検波後ＳＩＮＲ推定部４５２（以下、ＳＩＮＲ推定部４５２）は、まず、ビームフォーミングチャネル推定部１５８により推定されたビームフォーミング後のサブチャネル行列（Ｇ１）を取得し、そのサブチャネル行列（Ｇ１）に対して所定の変調方式毎に最小ユークリッド距離を計算する。既に述べた通り、サブストリーム毎の最小ユークリッド距離を推定するのは大変困難である。そこで、ＳＩＮＲ推定部４５２も、上記の第２実施形態に係るＳＩＮＲ推定部２０８と同様に、上記のアルゴリズムを用いてサブストリーム毎の最小ユークリッド距離を算出する。
【００８８】
そして、ＳＩＮＲ推定部４５２は、サブストリーム毎に算出された最小ユークリッド距離と推定された雑音分散値とを用いて、所定の変調方式の候補に対し、サブストリーム毎の最尤検出後ＳＩＮＲを算出する。その後、ＳＩＮＲ推定部４５２は、算出されたサブストリーム毎の最尤検出後ＳＩＮＲをサブストリーム毎ＭＣＳ選択部４５４に伝送する。
【００８９】
（サブストリーム毎ＭＣＳ選択部４５４）
サブストリーム毎ＭＣＳ選択部４５４は、ＳＩＮＲ推定部４５２により算出されたサブストリーム毎の最尤検出後ＳＩＮＲに基づいて、最尤検出及び誤り訂正の復号を行った後のビット誤り率又はパケット誤り率を予測し、その予測値が所定値以下になり、かつ、伝送速度をより大きくすることが可能な符号化率と変調次数とを選択する。そして、サブストリーム毎ＭＣＳ選択部４５４は、選択された符号化率を送信装置３００のチャネル符号化部１１２に伝送すると共に、選択された変調次数を送信装置３００の変調マッピング部１１４に伝送する。
【００９０】
以上、本発明の第４実施形態に係る通信システム４０００の構成について説明した。上記の構成を適用すると、パイロット信号にビームフォーミングを施して送信することで、受信側で自局向けのサブチャネル行列を推定することが可能になり、そのサブチャネル行列から推定される受信ＳＩＮＲに基づいて自局に適した誤り訂正符号化率と変調次数とを選択することができる。また、実際のチャネルを経由して取得した信号を基に伝送レートが設定されるため、上記の第１実施形態に比べても、より高い精度で好適な伝送制御パラメータの選択が可能になる。さらに、サブストリーム毎の最尤検出後ＳＩＮＲに基づいてサブストリーム毎の伝送制御パラメータを選択することが可能になるため、上記の第３実施形態に係る通信システム３０００よりも、より最尤検出に適した送信レート制御が可能になる。
【００９１】
以上説明したように、本発明の好適な実施形態を適用すると、ゼローフォーシング・ビーム・フォーミングを用いるマルチユーザＭＩＭＯシステムにおいて、受信側で最尤検出を用いる場合であっても、適切に伝送レートの設定が可能になる。その結果、通信品質が安定し、スループットが増大する効果が期待できる。
【００９２】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００９３】
例えば、上記の各実施形態における説明では、説明の都合上、特定のユーザに対する送信方法や処理方法等を例に挙げて説明した。しかし、上記の各実施形態に係る技術は、同様に他のユーザの送信装置又は受信装置に適用することが可能である。また、上記の説明の中で各実施形態の特徴に触れているが、これらの特徴を組み合わせた構成についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。また、上記の送信装置が受信機能を有していてもよいし、受信装置が送信機能を有していてもよい。さらに、送信装置の構成と受信装置の構成とが一の筐体に格納された通信装置の構成も変形例に含まれる。また、送信装置又は受信装置は、送信装置から受信装置に情報を通知する通知手段や、受信装置から送信装置に情報を帰還する帰還手段等を別途有していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】マルチユーザＭＩＭＯ方式の通信システムの構成例を示す説明図である。
【図２】ゼローフォーシング・ビームフォーミングの説明図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る通信システムの構成を示す説明図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る通信システムの構成を示す説明図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る通信システムの構成を示す説明図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る通信システムの構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００９５】
１０００    通信システム
１００    送信装置
１０２    ユーザ選択部
１０４    ビームフォーミング行列算出部
１０６    ビームフォーミングチャネル行列算出部
１０８    受信側ＳＩＮＲ推定部
１１０    ＭＣＳ選択部
１１２    チャネル符号化部
１１４    変調マッピング部
１１６    ビームフォーミング部
１１８    アンテナ
１５０    受信装置
１５２    アンテナ
１５４    チャネル推定部
１５６    雑音分散推定部
１５８    ビームフォーミングチャネル推定部
１６０    最尤検出部
１６２    チャネル復号部
２０００    通信システム
２００    送信装置
２０８    サブストリーム毎ＭＬＤ検波後ＳＩＮＲ推定部
２１０    サブストリーム毎ＭＣＳ選択部
３０００    通信システム
３００    送信装置
３０２    ビームフォーミングチャネル推定用パイロット信号多重部
３５０    受信装置
３５２    受信ＳＩＮＲ推定部
３５４    ＭＣＳ選択部
４０００    通信システム
４５０    受信装置
４５２    サブストリーム毎ＭＬＤ検波後ＳＩＮＲ推定部
４５４    サブストリーム毎ＭＣＳ選択部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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