(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＩＭＯ通信の信号処理に用いるためのプリコーディング行列を、受信する信号から推定する受信機であって、
候補となる複数のプリコーディング行列が格納されたコードブックと、
受信した信号から算出されたチャネル推定値が入力され、該チャネル推定値の時間変動が第１の閾値よりも小さければ、前記チャネル推定値の時間領域を所定の間隔で間引くことと前記プリコーディング行列の使用数を制限することのうち少なくともいずれかを行ってメトリック計算を行うメトリック計算部と、
を有し、
前記時間変動についての閾値として第１の閾値とは異なり、該第１の閾値よりも小さい第３の閾値が予め設定され、
前記メトリック計算部は、
前記時間変動が前記第３の閾値より小さい場合、前記チャネル推定値に対して時間領域を所定の間隔で間引くこと、および前記プリコーディング行列の使用数を制限することを行い、前記時間変動が第３の閾値より大きく、かつ、前記第１の閾値よりも小さい場合、前記チャネル推定値に対して時間領域を所定の間隔で間引くこと、または前記プリコーディング行列の使用数を制限することを行う、受信機。
【請求項２】
前記チャネル推定値の周波数変動についての閾値として第２の閾値が予め設定され、
前記メトリック計算部は、
前記チャネル推定値の周波数変動が前記第２の閾値よりも小さければ、前記チャネル推定値の周波数領域を所定の間隔で間引き、前記メトリック計算を行う、請求項１記載の受信機。
【請求項３】
ＭＩＭＯ通信の信号処理に用いるためのプリコーディング行列を、受信する信号から推定する受信機であって、
候補となる複数のプリコーディング行列が格納されたコードブックと、
受信した信号から算出されたチャネル推定値が入力され、該チャネル推定値の周波数変動が第１の閾値よりも小さければ、前記チャネル推定値の周波数領域を所定の間隔で間引いた前記チャネル推定値に対してメトリック計算を行うメトリック計算部と、
を有し、
前記チャネル推定値の周波数変動についての閾値として前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値が予め設定され、
前記メトリック計算部は、
前記チャネル推定値の周波数変動が前記第２の閾値よりも小さければ、前記チャネル推定値から所定の間隔でサブキャリアを選択し、選択したサブキャリアに対して前記メトリック計算を行った結果に基づいて、メトリック計算に使用するプリコーディング行列を選択し、選択したプリコーディング行列を前記選択したサブキャリア以外のサブキャリアのうち一部に用いて前記メトリック計算を行う、受信機。
【請求項４】
ＭＩＭＯ通信の信号処理に用いるためのプリコーディング行列を、受信する信号から推定する受信機であって、
候補となる複数のプリコーディング行列が格納されたコードブックと、
受信した信号から算出されたチャネル推定値が入力され、該チャネル推定値の周波数変動と時間変動を比較し、周波数変動の方が時間変動よりも大きい場合、前記チャネル推定値の時間領域を所定の間隔で間引くことと前記プリコーディング行列の使用数を制限することの少なくともいずれかを行ってメトリック計算を行い、時間変動の方が周波数変動よりも大きい場合、前記チャネル推定値の周波数領域を所定の間隔で間引いてメトリック計算を行うメトリック計算部と、
を有する受信機。
【請求項５】
前記メトリック計算部は、
前回の前記メトリック計算で使用したプリコーディング行列の中から、次回のメトリック計算に使用するプリコーディング行列を選択する、請求項１、２および４のいずれか１項記載の受信機。
【請求項６】
前記メトリック計算部は、
使用したプリコーディング行列毎のメトリックの結果を比較して、プリコーディング行列を順位付けし、順位にしたがって、使用するプリコーディング行列を選択する、請求項３または５記載の受信機。
【請求項７】
前記順位付けは、前記メトリックの大きい方から順に並べるものである、請求項６記載の受信機。
【請求項８】
前記メトリック計算部は、
前記メトリックの大きい方から所定の数のメトリックに対応するプリコーディング行列を前記メトリック計算に使用する、請求項７記載の受信機。
【請求項９】
前記メトリック計算部は、
前記メトリックの最大値に対する所定の割合の値を算出し、算出した値より大きいメトリックのプリコーディング行列を使用する、請求項７記載の受信機。
【請求項１０】
前記メトリック計算部は、
前記チャネル推定値の変動量または雑音が大きいほど、前記プリコーディング行列の使用数を多くする、請求項１から９のいずれか１項記載の受信機。
【請求項１１】
ＭＩＭＯ通信の信号処理に用いるプリコーディング行列を、受信する信号から推定するための信号処理方法であって、
候補となる複数のプリコーディング行列を準備し、
受信した信号から算出されたチャネル推定値に対して、該チャネル推定値の時間変動が第１の閾値よりも小さければ、前記チャネル推定値の時間領域を所定の間隔で間引くことと前記プリコーディング行列の使用数を制限することのうち少なくともいずれかを行い、
少なくともいずれかの処理を行った前記チャネル推定値に対してメトリック計算を行うものであり、
前記時間変動についての閾値として第１の閾値とは異なり、該第１の閾値よりも小さい第３の閾値を予め設定し、
前記時間変動が前記第３の閾値より小さい場合、前記チャネル推定値に対して時間領域を所定の間隔で間引くこと、および前記プリコーディング行列の使用数を制限することを行い、前記時間変動が第３の閾値より大きく、かつ、前記第１の閾値よりも小さい場合、前記チャネル推定値に対して時間領域を所定の間隔で間引くこと、または前記プリコーディング行列の使用数を制限することを行う、信号処理方法。
【請求項１２】
前記チャネル推定値の周波数変動についての閾値として第２の閾値を予め設定し、
前記チャネル推定値の周波数変動が前記第２の閾値よりも小さければ、前記チャネル推定値の周波数領域を所定の間隔で間引き、前記メトリック計算を行う、請求項１１記載の信号処理方法。
【請求項１３】
ＭＩＭＯ通信の信号処理に用いるプリコーディング行列を、受信する信号から推定するための信号処理方法であって、
候補となる複数のプリコーディング行列を準備し、
受信した信号から算出されたチャネル推定値に対して、該チャネル推定値の周波数変動が第１の閾値よりも小さければ、前記チャネル推定値の周波数領域を所定の間隔で間引き、
間引いた後の前記チャネル推定値に対してメトリック計算を行うものであり、
前記チャネル推定値の周波数変動についての閾値として前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値を予め設定し、
前記チャネル推定値の周波数変動が前記第２の閾値よりも小さければ、前記チャネル推定値から所定の間隔でサブキャリアを選択し、
選択したサブキャリアに対して前記メトリック計算を行った結果に基づいて、メトリック計算に使用するプリコーディング行列を選択し、
選択したプリコーディング行列を前記選択したサブキャリア以外のサブキャリアのうち一部に用いて前記メトリック計算を行う、信号処理方法。
【請求項１４】
ＭＩＭＯ通信の信号処理に用いるプリコーディング行列を、受信する信号から推定するための信号処理方法であって、
候補となる複数のプリコーディング行列を準備し、
受信した信号から算出されたチャネル推定値について、該チャネル推定値の周波数変動と時間変動を比較し、周波数変動の方が時間変動よりも大きい場合、前記チャネル推定値の時間領域を所定の間隔で間引くことと前記プリコーディング行列の使用数を制限することの少なくともいずれかを行ってメトリック計算を行い、時間変動の方が周波数変動よりも大きい場合、前記チャネル推定値の周波数領域を所定の間隔で間引いてメトリック計算を行う、信号処理方法。
【請求項１５】
前回の前記メトリック計算で使用したプリコーディング行列の中から、次回のメトリック計算に使用するプリコーディング行列を選択する、請求項１１、１２および１４のいずれか１項記載の信号処理方法。
【請求項１６】
使用したプリコーディング行列毎のメトリックの結果を比較して、プリコーディング行列を順位付けし、順位にしたがって、使用するプリコーディング行列を選択する、請求項１３または１５記載の信号処理方法。
【請求項１７】
前記順位付けは、前記メトリックの大きい方から順に並べるものである、請求項１６記載の信号処理方法。
【請求項１８】
前記メトリックの大きい方から所定の数のメトリックに対応するプリコーディング行列を前記メトリック計算に使用する、請求項１７記載の信号処理方法。
【請求項１９】
前記メトリックの最大値に対する所定の割合の値を算出し、
算出した値より大きいメトリックのプリコーディング行列を使用する、請求項１７記載の信号処理方法。
【請求項２０】
前記チャネル推定値の変動量または雑音が大きいほど、前記プリコーディング行列の使用数を多くする、請求項１１から１９のいずれか１項記載の信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）通信において、受信する信号からプリコーディング行列を推定する受信機および信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信技術の発達はめざましく、大容量のデータを高速で通信するシステムが実現されつつある。これは、有線通信のみのことではなく、無線通信においても同様である。すなわち、携帯電話などの移動端末の普及に伴い、無線でも大容量のデータを高速で通信し、動画や音声などのマルチメディアデータを移動端末でも利用可能とする次世代通信方式の研究、開発が盛んに行われている。
【０００３】
このような中で、無線通信の次世代通信方式として、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）で議論されているＬＴＥ（Long Term Evolution）に代表されるようなＭＩＭＯ-ＯＦＤＭが注目されている。ＭＩＭＯ-ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）ではさらなる特性改善のための技術として、ＭＩＭＯプリコーディング技術が知られている。ＭＩＭＯプリコーディングでは、送信機、または、受信機において、無線チャネルの情報を元に最適なプリコーディング行列を推定し、送信信号に線形処理を施すことによって特性を改善することができる。
【０００４】
特許文献１では、受信側で最適受信できる最尤検出を用いた場合に、最小ビット誤り率を実現できるＭＩＭＯプリコーディング方式が提案されている。
【特許文献１】特開２００７−１１０６６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＭＩＭＯプリコーディングでは、無線チャネルの状態に応じて最適なプリコーディング行列を推定する必要があるため、計算量が増加するという問題点がある。特に、ＭＩＭＯ-ＯＦＤＭにおいては、周波数領域の推定処理も加わるため、計算量はさらに増加する。一方、計算量を削減するために、プリコーディング行列の推定頻度を減らした場合には、無線チャネルの変動に追従できず、受信特性が劣化するという問題点がある。
【０００６】
本発明は上述したような技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、ＭＩＭＯ通信の信号処理に用いられるプリコーディング行列を求めるための計算量を削減した受信機および信号処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の受信機は、ＭＩＭＯ通信の信号処理に用いるためのプリコーディング行列を、受信する信号から推定する受信機であって、
候補となる複数のプリコーディング行列が格納されたコードブックと、
受信した信号から算出されたチャネル推定値が入力され、該チャネル推定値の時間変動が第１の閾値よりも小さければ、前記チャネル推定値の時間領域を所定の間隔で間引くことと前記プリコーディング行列の使用数を制限することのうち少なくともいずれかを行ってメトリック計算を行うメトリック計算部と、
を有し、
前記時間変動についての閾値として第１の閾値とは異なり、該第１の閾値よりも小さい第３の閾値が予め設定され、
前記メトリック計算部は、
前記時間変動が前記第３の閾値より小さい場合、前記チャネル推定値に対して時間領域を所定の間隔で間引くこと、および前記プリコーディング行列の使用数を制限することを行い、前記時間変動が第３の閾値より大きく、かつ、前記第１の閾値よりも小さい場合、前記チャネル推定値に対して時間領域を所定の間隔で間引くこと、または前記プリコーディング行列の使用数を制限することを行う構成である。
【０００８】
また、本発明の受信機は、ＭＩＭＯ通信の信号処理に用いるためのプリコーディング行列を、受信する信号から推定する受信機であって、
候補となる複数のプリコーディング行列が格納されたコードブックと、
受信した信号から算出されたチャネル推定値が入力され、該チャネル推定値の周波数変動が第１の閾値よりも小さければ、前記チャネル推定値の周波数領域を所定の間隔で間引いた前記チャネル推定値に対してメトリック計算を行うメトリック計算部と、
を有し、
前記チャネル推定値の周波数変動についての閾値として前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値が予め設定され、
前記メトリック計算部は、
前記チャネル推定値の周波数変動が前記第２の閾値よりも小さければ、前記チャネル推定値から所定の間隔でサブキャリアを選択し、選択したサブキャリアに対して前記メトリック計算を行った結果に基づいて、メトリック計算に使用するプリコーディング行列を選択し、選択したプリコーディング行列を前記選択したサブキャリア以外のサブキャリアのうち一部に用いて前記メトリック計算を行う構成である。
【０００９】
また、本発明の受信機は、ＭＩＭＯ通信の信号処理に用いるためのプリコーディング行列を、受信する信号から推定する受信機であって、
候補となる複数のプリコーディング行列が格納されたコードブックと、
受信した信号から算出されたチャネル推定値が入力され、該チャネル推定値の周波数変動と時間変動を比較し、周波数変動の方が時間変動よりも大きい場合、前記チャネル推定値の時間領域を所定の間隔で間引くことと前記プリコーディング行列の使用数を制限することの少なくともいずれかを行ってメトリック計算を行い、時間変動の方が周波数変動よりも大きい場合、前記チャネル推定値の周波数領域を所定の間隔で間引いてメトリック計算を行うメトリック計算部と、
を有する構成である。
【００１０】
一方、上記目的を達成するための本発明の信号処理方法は、ＭＩＭＯ通信の信号処理に用いるプリコーディング行列を、受信する信号から推定するための信号処理方法であって、
候補となる複数のプリコーディング行列を準備し、
受信した信号から算出されたチャネル推定値に対して、該チャネル推定値の時間変動が第１の閾値よりも小さければ、前記チャネル推定値の時間領域を所定の間隔で間引くことと前記プリコーディング行列の使用数を制限することのうち少なくともいずれかを行い、
少なくともいずれかの処理を行った前記チャネル推定値に対してメトリック計算を行うものであり、
前記時間変動についての閾値として第１の閾値とは異なり、該第１の閾値よりも小さい第３の閾値を予め設定し、
前記時間変動が前記第３の閾値より小さい場合、前記チャネル推定値に対して時間領域を所定の間隔で間引くこと、および前記プリコーディング行列の使用数を制限することを行い、前記時間変動が第３の閾値より大きく、かつ、前記第１の閾値よりも小さい場合、前記チャネル推定値に対して時間領域を所定の間隔で間引くこと、または前記プリコーディング行列の使用数を制限することを行うものである。
【００１１】
また、本発明の信号処理方法は、ＭＩＭＯ通信の信号処理に用いるプリコーディング行列を、受信する信号から推定するための信号処理方法であって、
候補となる複数のプリコーディング行列を準備し、
受信した信号から算出されたチャネル推定値に対して、該チャネル推定値の周波数変動が第１の閾値よりも小さければ、前記チャネル推定値の周波数領域を所定の間隔で間引き、
間引いた後の前記チャネル推定値に対してメトリック計算を行うものであり、
前記チャネル推定値の周波数変動についての閾値として前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値を予め設定し、
前記チャネル推定値の周波数変動が前記第２の閾値よりも小さければ、前記チャネル推定値から所定の間隔でサブキャリアを選択し、
選択したサブキャリアに対して前記メトリック計算を行った結果に基づいて、メトリック計算に使用するプリコーディング行列を選択し、
選択したプリコーディング行列を前記選択したサブキャリア以外のサブキャリアのうち一部に用いて前記メトリック計算を行うものである。
【００１２】
さらに、本発明の信号処理方法は、
ＭＩＭＯ通信の信号処理に用いるプリコーディング行列を、受信する信号から推定するための信号処理方法であって、
候補となる複数のプリコーディング行列を準備し、
受信した信号から算出されたチャネル推定値について、該チャネル推定値の周波数変動と時間変動を比較し、周波数変動の方が時間変動よりも大きい場合、前記チャネル推定値の時間領域を所定の間隔で間引くことと前記プリコーディング行列の使用数を制限することの少なくともいずれかを行ってメトリック計算を行い、時間変動の方が周波数変動よりも大きい場合、前記チャネル推定値の周波数領域を所定の間隔で間引いてメトリック計算を行うものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、無線チャネルの状況に関わらず、受信特性を維持し、最適なプリコーディング行列を求めるための計算量を削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施形態を、３ＧＰＰで議論されているＬＴＥのシステムを例に説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
本実施形態の送受信機について説明する。
【００１６】
図１は本実施形態におけるＬＴＥの送受信機の一構成例を示すブロック図である。
【００１７】
送信機１０は、チャネル符号化部１１と、変調部１２と、レイヤマッピング部１３と、プリコーディング部１４と、ＲＥ（Resource Element）マッピング部１５と、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部１６とを有する。
【００１８】
受信機２０は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部２１と、ＲＥデマッピング部２２と、チャネル推定部２３と、ＭＩＭＯ検出部２４と、復調部２５と、チャネル復号部２６と、ＰＭＩ（Precoding Matrix indicator）推定部３０とを有する。受信機２０で推定されたＰＭＩはフィードバック４０によって、送信機１０へ通知される。
【００１９】
次に、ＰＭＩ推定部３０の構成を説明する。図２はＰＭＩ推定部の一構成例を示すブロック図である。
【００２０】
ＰＭＩ推定部３０は、メトリック計算部３１と、プリコーディング行列の集合であるコードブック（Codebook）３２と、平均化部３３と、ＰＭＩ候補選択部３４と、ＴＢＳ（Transport Block Size）/ＭＳ（Modulation Scheme）推定部３５と、ＰＭＩ選択部３６と、判定部３８とを有する。判定部３８は、最適なＰＭＩを求めるための計算方法として複数の方法からどの方法を選択するかを判定する。判定部３８は、受信機２０内に設けられたＣＰＵ（Central Processing Unit）（不図示）がプログラムを実行することで仮想的に構成される。判定部３８の詳しい動作については、後述する。
【００２１】
次に、図１に示した送信器１０および受信機２０のそれぞれの動作を簡単に説明する。
【００２２】
なお、本実施形態では、ＦＤＤ（Frequency Division Duplex：周波数分割複信）方式を想定しているため、送信側および受信側の双方は、共通のコードブックと称されている、プリコーディング行列の候補一覧を保持している。図３はＬＴＥにおけるコードブックの一例を示す図である。受信側は無線チャネルの情報を元に、最適なプリコーディング行列を推定しそのIndicator（ＰＭＩ）を送信側にフィードバックし、送信側は、受信側からのフィードバックを元に、送信信号に施すプリコーディング行列を決定する。
【００２３】
送信機１０では、送信データが、まず、チャネル符号化部１１で誤り検出符号化・誤り訂正符号化が施され、続いて、変調部１２でＩ成分、Ｑ成分にマッピングされる。その後、レイヤマッピング部１３でＭＩＭＯチャネル上に伝送される情報信号列に分割され、プリコーディング部１４でプリコーディング行列を用いた線形処理が施される。プリコーディング処理後の情報シンボルは、ＲＥマッピング部１５で、周波数リソース上にマッピングされ、ＩＦＦＴ部１６で時間領域の信号波へ変換された後、無線部（不図示）から送信信号として送信される。
【００２４】
一方、受信機２０では、無線部（不図示）で受信された受信信号は、まず、ＦＦＴ部２１で時間領域の信号波からフーリエ変換によって各周波数成分に分けられた後、ＲＥデマッピング部２２で周波数リソースからデマッピングされる。その後、データと一緒にＲＥ上にマッピングされていた既知の信号（Reference signal）を用いて、チャネル推定部２３で無線チャネル特性が推定される。このチャネル推定値と、下り制御情報で通知される、送信側で適用したプリコーディング行列のIndicator（ＰＭＩ）を元にＭＩＭＯ検出部２４で受信信号から、各情報信号が分離される。分離後の各情報信号は復調部２５でＩ成分、Ｑ成分から尤度情報に変換され、チャネル復号部２６で誤り訂正復号・誤り検出が行われる。
【００２５】
また、受信機２０では、受信信号の復調と共に、ＰＭＩ推定部３０において、チャネル推定値から現在のチャネルの状態に最も適したプリコーディング行列がコードブックの中から推定され、そのIndicator（ＰＭＩ）が上り制御情報と共にフィードバック４０によって送信機１０へ送信される。フィードバックされたＰＭＩは、次回以降のプレコーディング処理に反映される。
【００２６】
次に、ＰＭＩ推定の一例として、２×２ ＭＩＭＯの場合のＰＭＩ推定部３０の基本的な動作を説明する。図４はＰＭＩ推定部の基本的な動作手順を示すフローチャートである。図２のブロック図と図４のフローチャートを参照してその動作を説明する。
【００２７】
メトリック計算部３１に、図１のチャネル推定部２３で推定された無線チャネル特性
【００２８】
【数１】
0005151581.tif 000002
【００２９】
と、プリコーディング行列
【００３０】
【数２】
0005151581.tif 000003
【００３１】
と、ＳＮＲの推定値
【００３２】
【数３】
0005151581.tif 000004
【００３３】
と、が入力されると、Rank毎、プリコーディング行列毎、サブキャリア毎に以下の式（１）または式（２）に基づいたメトリック
【００３４】
【数４】
0005151581.tif 000005
【００３５】
が計算される（ステップＳ１）。
Rank1の場合：
【００３６】
【数５】
0005151581.tif 000006
【００３７】
Rank2の場合：
【００３８】
【数６】
0005151581.tif 000007
【００３９】
ここで、
【００４０】
【数７】
0005151581.tif 000008
【００４１】
は送信アンテナ数とし、
【００４２】
【数８】
0005151581.tif 000009
【００４３】
は2x2の単位行列とする。
【００４４】
各サブキャリアのメトリック
【００４５】
【数９】
0005151581.tif 000010
【００４６】
は平均化部３３で平均され（ステップＳ２）、ＰＭＩ候補選択部３４でRank毎にメトリックが最大となるプリコーディング行列のindicatorが最適なＰＭＩの候補
【００４７】
【数１０】
0005151581.tif 000011
【００４８】
として選択される（ステップＳ３）。ＰＭＩの候補を式（３）に示す。
【００４９】
【数１１】
0005151581.tif 000012
【００５０】
次に、ＴＢＳ／ＭＳ推定部３５で無線チャネル特性
【００５１】
【数１２】
0005151581.tif 000013
【００５２】
と、SNR推定値
【００５３】
【数１３】
0005151581.tif 000014
【００５４】
と、ＰＭＩ候補
【００５５】
【数１４】
0005151581.tif 000015
【００５６】
を用いた場合のＴＢＳの最適値
【００５７】
【数１５】
0005151581.tif 000016
【００５８】
およびＭＳの最適値
【００５９】
【数１６】
0005151581.tif 000017
【００６０】
がRank毎に推定される（ステップＳ４）。
【００６１】
ＰＭＩ選択部３６で、ＰＭＩ候補
【００６２】
【数１７】
0005151581.tif 000018
【００６３】
の中から、スループットが最大となるRankのＰＭＩがＰＭＩ推定値
【００６４】
【数１８】
0005151581.tif 000019
【００６５】
として選択される（ステップＳ５）。
【００６６】
メトリック計算部３１では、各サブキャリア、各プリコーディング行列に対してメトリック計算を行うため、サブキャリア数を
【００６７】
【数１９】
0005151581.tif 000020
【００６８】
とし、Rank rのプリコーディング行列数を
【００６９】
【数２０】
0005151581.tif 000021
【００７０】
とすると、各Rankに対して
【００７１】
【数２１】
0005151581.tif 000022
【００７２】
回のメトリック計算が必要となる。
【００７３】
実施形態として用いているＬＴＥのシステムでは、サブキャリア数は最大１２００、プリコーディング行列数は２×２ ＭＩＭＯの場合のRank1の場合６、Rank2の場合３となり、それぞれ７２００回、３６００回のメトリック計算が必要となる。
【００７４】
以上の基本動作による処理を踏まえて、以下に本実施形態の方法を説明する。
【００７５】
本実施形態のＰＭＩ推定部３０は、次の２通りの計算量削減方法を無線チャネルの状況に応じて、切り替えて使用、または、併用することによって、上記のメトリック計算の計算量を削減する。２つの方法とは、
第１の方法：前回の処理結果を用いることによって、計算量を削減する方法
第２の方法：周波数領域の処理を間引くことによって、計算量を削減する方法
である。
【００７６】
はじめに、第１の方法を説明する。メトリック計算の際に、前回のメトリック計算結果で得られたプリコーディング行列を順位付けする。そして、次回以降のメトリック計算では、順位付けしたプリコーディング行列のうち順位の高い方から優先的にメトリックを計算し、順位の低いものはメトリック計算を省略する。このような第１の方法は、次のような理由で計算量が削減される。
【００７７】
チャネルの時間変動が小さい場合は、メトリックの計算結果は前回の計算結果と同じような結果になるため、前回のメトリック計算で順位が高かったプリコーディング行列が次回も選択される可能性が高い。つまり、順位が低いプリコーディング行列のメトリック計算を省略しても、結果的に選択されるプリコーディング行列には影響がない。そのため、第１の方法では、チャネルの時間変動が小さい場合には受信特性を劣化させずに計算量を削減することができる。
【００７８】
第１の方法を図５を用いて説明する。図５は本実施形態の計算量削減方法における第１の方法の一例を説明するための図である。
【００７９】
図５（ａ）は、通常のメトリック計算を表している。コードブックのインデックス順に各プリコーディング行列に対するメトリックが計算され、図５（ａ）では、インデックス３のメトリックが最も大きく、インデックス１→０→４→２→５の順でメトリックが小さくなっていく結果が得られたものとする。その結果、最もメトリックの大きいインデックス３のプリコーディング行列が候補として選択されたことを図５（ａ）は示している。
【００８０】
一方、図５（ｂ）では、図５（ａ）に示した前回の計算結果を元にコードブックのインデックスを順位付けし、順位の大きいもののみ、メトリックを計算している。この例では、順位の大きいもの３つのみをメトリックの計算対象としており、この場合、計算回数は半分で済むことになる。
【００８１】
次に、第２の方法について説明する。第２の方法は、メトリック計算の際に用いるチャネル推定値を削減するものであり、次のような理由でメトリック計算の計算量が削減される。
【００８２】
チャネルの周波数変動が小さい場合には、隣り合うサブキャリアのチャネル推定値は同じような値になるため、メトリックの計算結果も同様に同じような値になる。つまり、メトリック計算に使用するチャネル推定値を間引いても、選択されるプリコーディング行列への影響は小さい。そのため、第２の方法では、チャネルの周波数変動が小さい場合には受信特性を劣化させずに計算量を削減することができる。間引く間隔は予め決められている。
【００８３】
第２の方法を図６を用いて説明する。図６は本実施形態の計算量削減方法における第２の方法の一例を説明するための図である。
【００８４】
図６（ａ）は、通常のメトリック計算を表しており、全サブキャリアに対してメトリック計算を行っている。これに対し、図６（ｂ）は第２の方法を表しており、この例では、３サブキャリアおきにメトリック計算を行っている。その結果、第２の方法の計算回数は通常のメトリック計算の１／３になっている。
【００８５】
上述した第１の方法および第２の方法のそれぞれは、無線チャネルの変動によって有効な場合とそうでない場合がある。そのため、本実施形態では、無線チャネルの状況に応じて、２つの削減方法を切り替えて使用する、または、併用する。
【００８６】
無線チャネルの時間変動と周波数変動は、時間を
【００８７】
【数２２】
0005151581.tif 000023
【００８８】
とし、サブキャリア
【００８９】
【数２３】
0005151581.tif 000024
【００９０】
のチャネル推定値を
【００９１】
【数２４】
0005151581.tif 000025
【００９２】
とすると、それぞれ以下の式（４）、式（５）のように表すことができる。
無線チャネルの時間変動：
【００９３】
【数２５】
0005151581.tif 000026
【００９４】
無線チャネルの周波数変動：
【００９５】
【数２６】
0005151581.tif 000027
【００９６】
本実施形態では、ＰＭＩ推定部３０の判定部３８は、図２に示すように、無線チャネル特性の値から上記変動量を監視する。また、メトリック計算部３１の計算結果からプリコーディング行列の順位付けの情報を取得して記録する。そして、変動量と予め設定された閾値とを比較し、変動量が閾値以下の場合、次のようにして計算量削減方法を適用する。
【００９７】
時間変動が第１の閾値よりも小さい場合、判定部３８は、第１の方法を適用して上述したように、メトリック計算に用いるプリコーディング行列の情報をメトリック計算部３１に提供する。周波数変動が第２の閾値よりも小さい場合、第２の方法を適用して上述したように、メトリック計算に用いるサブキャリアをメトリック計算部３１に指示する。なお、第１の閾値および第２の閾値は判定部３８に予め格納されている。
【００９８】
図７は判定部における判定方法の一例を説明するための表である。
【００９９】
上述したように時間変動が閾値よりも小さい場合には第１の方法を適用し、周波数変動が閾値よりも小さい場合には第２の方法を適用する。時間変動および周波数変動がともに閾値よりも小さい場合には、第１の方法と第２の方法を併用してもよい。一方、時間変動および周波数変動がともに閾値よりも大きい場合には、受信特性が劣化する恐れがあるため、計算量削減方法の適用は行わないようにするのが望ましい。
【０１００】
なお、判定部３８はＣＰＵ（不図示）がプログラムを実行することで仮想的に構成されるものとしたが、上述の判定を行うための専用の回路で構成してもよい。
【０１０１】
本実施形態によれば、無線チャネルの状況に応じてＰＭＩ推定の計算量を削減する方法を切り替えて使用、または、併用することによって、無線チャネルの状況に関わらず、受信特性を維持しつつＰＭＩ推定の計算量を削減できる。
【０１０２】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、無線チャネルの時間変動が小さい場合には、使用するプリコーディング行列数を制限することによって計算量を削減する方法を用いているが、判定部３８は、時間領域の処理を間引くことによって、計算量を削減する方法を用いてもよい。つまり、ＰＭＩの推定頻度を低くすることで、計算量を削減する方法を用いてもよい。間引く間隔は予め決められている。
【０１０３】
（第３の実施形態）
第１の実施形態では、無線チャネルの周波数変動が小さい場合には、周波数領域の処理を間引くことによって計算量を削減する方法を用いているが、使用するプリコーディング行列数を制限することを一部に組み合わせて計算量を削減する方法を用いてもよい。図７に示した表で、第１の方法と第２の方法をそのまま組み合わせた場合と違うことを、以下に説明する。
【０１０４】
図８は２つの計算量削減方法を組み合わせた場合の処理の一例を説明するための図である。
【０１０５】
図８に示すように、はじめに、判定部３８は、対象となるサブキャリアのうち一部（図中でハッチングされたもの）を選択し、選択したサブキャリアに対し通常のメトリック計算をし、その結果によってコードブックを順序付けする。選択の仕方は予め決められている。順序付けの一例として、メトリックの大きさの値で順序付けする。続いて、判定部３８は、選択したサブキャリア以外のサブキャリア（図中でハッチングされていないもの）の計算時には、順序付けされたコードブックの中から順位の高いプリコーディング行列のみを使用する。これにより計算量を削減することができる。
【０１０６】
さらに、この場合で、選択したサブキャリアに近いサブキャリアに対して選択したプリコーディング行列を使用してもよい。図８では、選択したサブキャリアの前後のそれぞれ２つを選択している。
【０１０７】
（第４の実施形態）
第１の実施形態では、使用するプリコーディング行列数を制限する際に、上位３つの行列を使用しているが、必ずしもこれに限るものではない。３つ以外の数でもよいし、コードブックやRankに応じて使用数を変えるようにしてもよい。この場合、判定部３８が予め決められた手順によってコードブックやRankの情報から使用数を決めてもよく、ユーザによって指定されてもよい。
【０１０８】
また、判定部３８は、チャネルの変動量や雑音の大きさによって、使用する行列の数を決定してもよい。つまり、チャネルの変動量や雑音が所定の基準値よりも大きい場合には使用する行列の数を大きくし、チャネルの変動量や雑音が基準値よりも小さい場合には使用する行列の数を小さくしてもよい。さらに、メトリックの最大値を基準に、メトリックが最大値の所定の割合以内に入っているプリコーディング行列のみを次回の計算に使用する構成にしてもよい。所定の割合の値は、判定部３８に予め格納されている。
【０１０９】
（第５の実施形態）
第１の実施形態では、ある閾値を用いて計算量削減方法の切り替えを行っているが、必ずしもこれに限るものではない。判定部３８は、時間領域の変動量と、周波数領域の変動量を比較し、どちらかの計算量削減方法を使用するようにしてもよい。時間変動と周波数変動を比較し、時間変動の方が小さい場合、第１の実施形態で説明した第１の方法を選択し、周波数変動の方が小さい場合、第１の実施形態で説明した第２の方法を選択してもよい。
【０１１０】
（第６の実施形態）
第１の実施形態では、閾値は１つのみであったが、必ずしもこれに限るものではない。時間領域用と、周波数領域用とで別々の閾値を使用してもよい。
【０１１１】
また、時間領域および周波数領域のそれぞれに複数の閾値を設定して、判定部３８は、計算量削減方法を複数組み合わせて使用してもよい。つまり、以下のような構成としてもよい。ここでは、時間変動に対して２つの閾値を設定した場合とする。複数の閾値は判定部３８に予め格納されている。
・チャネル変動が小さい方の閾値未満：「コードブック内のプリコーディング行列の使用数を制限する」＋「時間領域の処理を間引く」。
・チャネル変動が小さい方の閾値以上、大きい方の閾値未満：「コードブック内のプリコーディング行列の使用数を制限する」または「時間領域の処理を間引く」。
・チャネル変動が大きい方の閾値以上：計算量削減方法を適用しない。
【０１１２】
周波数変動に対して２つの閾値を設定した場合を、第３の実施形態に適用してもよい。チャネル変動が小さい方の閾値未満であれば、図８で説明した処理を実施し、チャネル変動が小さい方の閾値以上、大きい方の閾値未満であれば、周波数領域の処理を間引くようにする。
【０１１３】
（第７の実施形態）
第１の実施形態、第２の実施形態では、チャネル推定値を間引く間隔は予め決められていたが、チャネル変動に応じて可変にしてもよい。チャネル変動が小さいほど、チャネル推定値の間引き間隔を小さくして計算に用いるチャネル推定値の数を減らすことで、メトリック計算の計算量をさらに削減することができる。
【０１１４】
第２から第７の実施形態のいずれの方法でも、第１の実施形態と同様に、無線チャネルの状況に関わらず、受信特性を維持しつつＰＭＩ推定の計算量を削減できる。
【０１１５】
なお、第１から第７の実施形態では、ＦＤＤ方式を想定しているため、受信側におけるＰＭＩ推定を例に説明したが、必ずしもこれに限るものではない。ＴＤＤ（Time Division Duplex）方式において、送信側で最適なプリコーディング行列を推定する際にも、上記の計算量削減方法を適用することができる。
【０１１６】
また、３ＧＰＰで議論されているＬＴＥを例に説明したが、必ずしもこれに限るものではない。また、ＭＩＭＯ-ＯＦＤＭに限定されるものでもない。他のＭＩＭＯを用いた無線通信システムに用いてもよい。
【０１１７】
さらに、上記実施形態では、判定部３８をメトリック計算部３１とは別に設けて説明したが、メトリック計算部３１に判定部３８の機能を設けるようにしてもよい。この場合のブロック図を図９に示す。図９に示すように、判定部３８を設ける代わりに、判定部３８の機能を備えたメトリック計算部３９が設けられている。
【０１１８】
本発明を、携帯電話機、ＰＨＳ(Personal Handyphone System)、ＰＤＡ(Personal Data Assistance, Personal Digital Assistants：個人向け携帯型情報通信機器)、無線基地局の通信装置に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】第１の実施形態におけるＬＴＥの送受信機の一構成例を示すブロック図である。
【図２】図１に示したＰＭＩ推定部の一構成例を示すブロック図である。
【図３】ＬＴＥにおけるコードブックの一例を示す図である。
【図４】ＰＭＩ推定部の基本的な動作手順を示すフローチャートである。
【図５】第１の実施形態における計算量削減方法の一例を説明するための図である。
【図６】第１の実施形態における計算量削減方法の別の例を説明するための図である。
【図７】図２に示した判定部における判定方法の一例を説明するための表である。
【図８】２つの計算量削減方法を組み合わせた場合の処理の一例を説明するための図である。
【図９】他の実施形態におけるＰＭＩ推定部の一構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１２０】
２０    受信機
３０    ＰＭＩ推定部
３１    メトリック計算部
３２    コードブック
３８    判定部
【図１】
0005151581.tif 000028
【図２】
0005151581.tif 000029
【図３】
0005151581.tif 000030
【図４】
0005151581.tif 000031
【図５】
0005151581.tif 000032
【図６】
0005151581.tif 000033
【図７】
0005151581.tif 000034
【図８】
0005151581.tif 000035
【図９】
0005151581.tif 000036