(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各候補ユーザの受信データに対してチャネル推定を行うことにより、各候補ユーザのチャネル応答を取得することと、
前記各候補ユーザのチャネル応答を用い、全ての候補ユーザのチャネル応答行列を構築することと、
前記チャネル応答行列に対してランクリヴィーリング直交三角ＲＲＱＲ分解を行い、ＲＲＱＲ分解の結果を用い、基地局の空間分割ユーザ数の要求を満たす最大の線形独立な候補ユーザを空間分割ユーザとして確定することと、
を含む、空間分割ユーザの選択方法。
【請求項２】
前記各候補ユーザのチャネル応答を用い、全ての候補ユーザのチャネル応答行列を構築するステップは、
前記各候補ユーザのチャネル応答に対し正規化処理を行い、正規化処理により得られたチャネル応答を列要素として前記全ての候補ユーザのチャネル応答行列を構築することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記チャネル応答行列に対してＲＲＱＲ分解を行い、ＲＲＱＲ分解の結果を用い、基地局の空間分割ユーザ数の要求を満たす最大の線形独立な候補ユーザを空間分割ユーザとして確定するステップは、
前記チャネル応答行列に対してＲＲＱＲ分解を行うことにより、置換行列、Ｑ行列およびＲ行列を取得する（ここで、前記チャネル応答行列に置換行列を乗算した積は、前記Ｑ行列にＲ行列を乗算した積に等しい）ことと、
前記置換行列に基づき、全ての候補ユーザから最大の線形独立な複数の候補ユーザを確定することと、
基地局が要求する空間分割ユーザ数に従い、確定された最大の線形独立な複数の候補ユーザから、候補ユーザを空間分割ユーザとして選択することと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記基地局が要求する空間分割ユーザ数は、
前記最大の線形独立な複数の候補ユーザのチャネル応答行列、Ｑ行列およびＲ行列を用い、前記最大の線形独立な複数の候補ユーザのビームフォーミング重み行列を確定するステップと、
前記基地局の電力要求および前記最大の線形独立な複数の候補ユーザのビームフォーミング重み行列に基づき、前記基地局の要求を満たす空間分割ユーザ数を確定するステップと、
によって確定される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
ＲＲＱＲ分解の結果を用い、基地局の空間分割ユーザ数の要求を満たす最大の線形独立な候補ユーザを空間分割ユーザとして確定するステップの後、前記空間分割ユーザのチャネル応答行列、Ｑ行列およびＲ行列を用い、前記空間分割ユーザのビームフォーミング重み行列を確定する、請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
各候補ユーザの受信データに対してチャネル推定を行うことにより、各候補ユーザのチャネル応答を取得するように設置される候補ユーザチャネル応答取得モジュールと、
前記各候補ユーザのチャネル応答を用い、全ての候補ユーザのチャネル応答行列を構築するように設置されるチャネル応答行列構築モジュールと、
前記チャネル応答行列に対してランクリヴィーリング直交三角ＲＲＱＲ分解を行い、ＲＲ  ＱＲ分解の結果を用い、基地局の空間分割ユーザ数の要求を満たす最大の線形独立な候補ユーザを空間分割ユーザとして確定するように設置される空間分割ユーザ選択モジュールと、
を備える、空間分割ユーザの選択装置。
【請求項７】
前記空間分割ユーザ選択モジュールは、前記チャネル応答行列に対してＲＲＱＲ分解を行うことにより、置換行列、Ｑ行列およびＲ行列を取得し、前記置換行列に基づき、全ての候補ユーザから最大の線形独立な複数の候補ユーザを確定し、且つ、確定された最大の線形独立な複数の候補ユーザから、基地局が要求する空間分割ユーザ数に従い、候補ユーザを空間分割ユーザとして選択する（ここで、前記チャネル応答行列に置換行列を乗算した積は、前記Ｑ行列にＲ行列を乗算した積に等しい）ように設置される、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記空間分割ユーザ選択モジュールは、更に、前記線形独立な候補ユーザのチャネル応答行列、Ｑ行列およびＲ行列を用い、前記最大の線形独立な複数の候補ユーザのビームフォーミング重み行列を確定し、且つ、前記基地局の電力要求および前記最大の線形独立な複数の候補ユーザのビームフォーミング重み行列に基づき、前記基地局の要求を満たす空間分割ユーザ数を確定するように設置される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
ＲＲＱＲ分解の結果を用い、基地局の空間分割ユーザ数の要求を満たす最大の線形独立な候補ユーザを空間分割ユーザとして確定した後、前記空間分割ユーザのチャネル応答行列、Ｑ行列およびＲ行列を用い、前記空間分割ユーザのビームフォーミング重み行列を確定するように設置される賦形重み計算モジュールを、
更に備える、請求項７または８に記載の装置。
【請求項１０】
プロセッサと、前記プロセッサにより実行可能な指令が記憶されたメモリとを備える空間分割ユーザの選択装置であって、
前記プロセッサが指令を実行すると、
各候補ユーザの受信データに対してチャネル推定を行うことにより、各候補ユーザのチャネル応答を取得する動作と、
前記各候補ユーザのチャネル応答を用い、全ての候補ユーザのチャネル応答行列を構築する動作と、
前記チャネル応答行列に対してランクリヴィーリング直交三角ＲＲＱＲ分解を行い、ＲＲＱＲ分解の結果を用い、基地局の空間分割ユーザ数の要求を満たす最大の線形独立な候補ユーザを空間分割ユーザとして確定する動作と、
を実行する、空間分割ユーザの選択装置。
【請求項１１】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法をコンピュータに実行させるためのプログラムが記憶される、コンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信技術分野に関し、例えば、空間分割ユーザの選択方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大規模な多入力多出力技術は、スペクトル効率、エネルギー効率、信頼性およびロバスト性の面で巨大な潜在的利点を有するため、将来の第五世代移動通信技術（Ｔｈｅ  ５ｔｈ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、５Ｇ）における革命的技術の一つになる可能性がある。関連技術では、一般的に、２人のユーザ間の関連性に基づいて空間分割ユーザを選択するが、複数のユーザ間の関連性は反映できない。このようなアルゴリズムを採用すると、２人のユーザ間の関連性が低く、複数のユーザ間の関連性が高くなる恐れがあり、選択された空間分割ユーザが、最大の線形独立なものではない可能性がある。トラバースの方法で候補ユーザから最大の線形独立なユーザを選択して空間分割を行うと、演算量が候補ユーザ数の増加に伴って急激に増加し、リアルタイム性の要求を満たしにくい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明は、空間分割ユーザの選択問題を解決する空間分割ユーザの選択方法および装置を提供する。
【０００４】
本発明は、
各候補ユーザの受信データに対してチャネル推定を行うことにより、各候補ユーザのチャネル応答を取得することと、
前記各候補ユーザのチャネル応答を用い、全ての候補ユーザのチャネル応答行列を構築することと、
前記チャネル応答行列に対してランクリヴィーリング直交三角（Ｒａｎｋ−Ｒｅｖｅａｌｉｎｇ  ＱＲ、ＲＲＱＲ）分解を行い、ＲＲＱＲ分解の結果を用い、基地局の空間分割ユーザ数の要求を満たす最大の線形独立な候補ユーザを空間分割ユーザとして確定することと、
を含む空間分割ユーザの選択方法を提供する。
【０００５】
好ましくは、前記各候補ユーザのチャネル応答を用い、全ての候補ユーザのチャネル応答行列を構築するステップは、
前記各候補ユーザのチャネル応答に対し正規化処理を行い、正規化処理により得られたチャネル応答を列要素として前記全ての候補ユーザのチャネル応答行列を構築することを含む。
【０００６】
好ましくは、前記チャネル応答行列に対してＲＲＱＲ分解を行い、ＲＲＱＲ分解の結果を用い、基地局の空間分割ユーザ数の要求を満たす最大の線形独立な候補ユーザを空間分割ユーザとして確定するステップは、
前記チャネル応答行列に対してＲＲＱＲ分解を行うことにより、置換行列、Ｑ行列およびＲ行列を取得する（ここで、前記チャネル応答行列に置換行列を乗算した積は、前記Ｑ行列にＲ行列を乗算した積に等しい）ことと、
前記置換行列に基づき、全ての候補ユーザから最大の線形独立な複数の候補ユーザを確定することと、
基地局が要求する空間分割ユーザ数に従い、確定された最大の線形独立な複数の候補ユーザから、候補ユーザを空間分割ユーザとして選択することと、
を含む。
【０００７】
好ましくは、前記基地局が要求する空間分割ユーザ数は、
前記最大の線形独立な複数の候補ユーザのチャネル応答行列、Ｑ行列およびＲ行列を用い、前記最大の線形独立な複数の候補ユーザのビームフォーミング重み行列を確定するステップと、
前記基地局の電力要求および前記最大の線形独立な複数の候補ユーザのビームフォーミング重み行列に基づき、前記基地局の要求を満たす空間分割ユーザ数を確定するステップと、
によって確定される。
【０００８】
好ましくは、ＲＲＱＲ分解の結果を用い、基地局の空間分割ユーザ数の要求を満たす最大の線形独立な候補ユーザを空間分割ユーザとして確定するステップの後、前記空間分割ユーザのチャネル応答行列、Ｑ行列およびＲ行列を用い、前記空間分割ユーザのビームフォーミング重み行列を確定する。
【０００９】
本発明は、
各候補ユーザの受信データに対してチャネル推定を行うことにより、各候補ユーザのチャネル応答を取得するように設置される候補ユーザチャネル応答取得モジュールと、
前記各候補ユーザのチャネル応答を用い、全ての候補ユーザのチャネル応答行列を構築するように設置されるチャネル応答行列構築モジュールと、
前記チャネル応答行列に対してランクリヴィーリング直交三角ＲＲＱＲ分解を行い、ＲＲＱＲ分解の結果を用い、基地局の空間分割ユーザ数の要求を満たす最大の線形独立な候補ユーザを空間分割ユーザとして確定するように設置される空間分割ユーザ選択モジュールと、
を備える空間分割ユーザの選択装置を更に提供する。
【００１０】
好ましくは、前記空間分割ユーザ選択モジュールは、前記チャネル応答行列に対してＲＲＱＲ分解を行うことにより、置換行列、Ｑ行列およびＲ行列を取得し、前記置換行列に基づき、全ての候補ユーザから最大の線形独立な複数の候補ユーザを確定し、且つ、確定された最大の線形独立な複数の候補ユーザから、基地局が要求する空間分割ユーザ数に従い、候補ユーザを空間分割ユーザとして選択する（ここで、前記チャネル応答行列に置換行列を乗算した積は、前記Ｑ行列にＲ行列を乗算した積に等しい）ように設置される。
【００１１】
好ましくは、前記空間分割ユーザ選択モジュールは、更に、前記線形独立な候補ユーザのチャネル応答行列、Ｑ行列およびＲ行列を用い、前記最大の線形独立な複数の候補ユーザのビームフォーミング重み行列を確定し、且つ、前記基地局の電力要求および前記最大の線形独立な複数の候補ユーザのビームフォーミング重み行列に基づき、前記基地局の要求を満たす空間分割ユーザ数を確定するように設置される。
【００１２】
好ましくは、
ＲＲＱＲ分解の結果を用い、基地局の空間分割ユーザ数の要求を満たす最大の線形独立な候補ユーザを空間分割ユーザとして確定した後、前記空間分割ユーザのチャネル応答行列、Ｑ行列およびＲ行列を用い、前記空間分割ユーザのビームフォーミング重み行列を確定するように設置される賦形重み計算モジュールを更に備える。
【００１３】
本発明は、
プロセッサと、前記プロセッサにより実行可能な指令が記憶されたメモリとを備える空間分割ユーザの選択装置であって、
前記プロセッサが指令を実行すると、
各候補ユーザの受信データに対してチャネル推定を行うことにより、各候補ユーザのチャネル応答を取得する動作と、
前記各候補ユーザのチャネル応答を用い、全ての候補ユーザのチャネル応答行列を構築する動作と、
前記チャネル応答行列に対してランクリヴィーリング直交三角ＲＲＱＲ分解を行い、ＲＲＱＲ分解の結果を用い、基地局の空間分割ユーザ数の要求を満たす最大の線形独立な候補ユーザを空間分割ユーザとして確定する動作と、
を実行する空間分割ユーザの選択装置を更に提供する。
【００１４】
本発明は、上記方法を実行するためのコンピュータに実行させるためのプログラムが記憶されるコンピュータ可読記憶媒体を更に提供する。
【００１５】
本発明は、非一時的コンピュータ可読記憶媒体に記憶されたコンピュータプログラムを含むコンピュータプログラム製品を更に提供し、前記コンピュータプログラムは、コンピュータによって実行されると、前記コンピュータに上記いずれか１種の方法を実行させるプログラム指令を含む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、ＲＲＱＲアルゴリズムによるチャネル応答行列のＲＲＱＲ分解結果を用い、数量要求を満たす空間分割ユーザを確定し、演算量が低く、演算速度が速く、低い演算量で空間分割ユーザを最適に選択する目的を実現し、通信システムの空間分割性能を大きく向上させる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一実施例に係る空間分割ユーザの選択方法のブロック図である。
【図２】一実施例に係る空間分割ユーザの選択装置のブロック図である。
【図３】一実施例に係る空間分割ユーザの選択のフローチャートである。
【図４】一実施例に係る空間分割ユーザの選択装置の模式図である。
【図５】一実施例に係る空間分割ユーザの選択装置のハードウェアの構造模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
大規模な多入力多出力通信システムにおいて、システムユーザが多い場合、高い確率で一部のユーザの直交性が良く、この場合、ゼロフォーシングプリコーディングアルゴリズムを採用することで、低い複雑度で最適な性能を実現することができる。
【００１９】
図１は、一実施例に係る空間分割ユーザの選択方法のブロック図であり、図１に示すように、該方法は以下のステップを含む。
【００２０】
ステップ１１０において、各候補ユーザの受信データに対してチャネル推定を行うことにより、各候補ユーザのチャネル応答を取得する。例えば、最小二乗（Ｌｅａｓｔ  Ｓｑｕａｒｅ、ＬＳ）または最小平均二乗誤差（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ、ＭＭＳＥ）でチャネル推定を行い、各候補ユーザのチャネル応答を取得する。
【００２１】
ステップ１２０において、前記各候補ユーザのチャネル応答を用い、全ての候補ユーザのチャネル応答行列を構築する。好ましくは、前記各候補ユーザのチャネル応答に対して正規化処理を行った後、正規化処理により得られた各候補ユーザのチャネル応答を列要素として全ての候補ユーザのチャネル応答行列を構築する。
【００２２】
ステップ１３０において、前記チャネル応答行列に対してＲＲＱＲ分解を行い、且つ、分解結果を用い、基地局の空間分割ユーザ数の要求を満たす最大の線形独立な候補ユーザを空間分割ユーザとして確定する。
【００２３】
ステップ１３０は、前記チャネル応答行列に対してＲＲＱＲ分解を行うことにより、最大の線形独立な複数の候補ユーザを確定し、且つ、前記最大の線形独立な複数の候補ユーザから、基地局が要求する空間分割ユーザ数に従い、候補ユーザを空間分割ユーザとして選択することを含む。前記チャネル応答行列に対してＲＲＱＲ分解を行うことにより、置換行列、Ｑ行列およびＲ行列を取得し、ここで、チャネル応答行列に置換行列を乗算した積は、前記Ｑ行列にＲ行列を乗算した積に等しい。その後、前記置換行列に基づき、全ての候補ユーザから最大の線形独立な複数の候補ユーザを確定し、前記最大の線形独立な候補ユーザから基地局が要求する空間分割ユーザ数を満たす空間分割ユーザを選択するために、置換行列における各列中の要素「１」の位置を探索することによって最大の線形独立な候補ユーザを確定してもよい。好ましくは、空間分割ユーザ数は、基地局の電力要求および前記最大の線形独立な候補ユーザのビームフォーミング重み行列によって確定されたものであってもよく、前記最大の線形独立な候補ユーザのビームフォーミング重み行列（以下、「賦形重み行列」と呼ぶ場合もある）は、前記最大の線形独立な候補ユーザのチャネル応答行列、Ｑ行列およびＲ行列によって確定されたものである。
【００２４】
空間分割ユーザを選択した後、指向性を有するビームを生成するために、前記空間分割ユーザのチャネル応答行列、Ｑ行列およびＲ行列を用い、前記空間分割ユーザの賦形重み行列を確定してもよい。
【００２５】
当業者であれば、上記実施例の方法における全てまたは一部のステップの実現は、プログラムによって関連するハードウェアを指令することで行うことができ、前記プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶されてもよく、該プログラムが実行される場合、ステップ１１０〜ステップ１３０、または上記他の空間分割ユーザの選択方法を含むことが理解できる。ここで、前記の記憶媒体は、読み出し専用メモリ（Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ、ＲＯＭ）／ランダムアクセスメモリ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ、ＲＡＭ）、磁気ディスク、光ディスク等であってもよい。
【００２６】
図２は、一実施例に係る空間分割ユーザの選択装置のブロック図であり、図２に示すように、以下を備える。
【００２７】
候補ユーザチャネル応答取得モジュール２２は、各候補ユーザの受信データに対してチャネル推定（例えば、ＬＳチャネル推定またはＭＭＳＥチャネル推定）を行うことにより、各候補ユーザのチャネル応答を取得するように設置される。
【００２８】
チャネル応答行列構築モジュール２３は、前記各候補ユーザのチャネル応答を用い、全ての候補ユーザのチャネル応答行列を構築するように設置される。好ましくは、チャネル応答行列構築モジュール２３は、前記各候補ユーザのチャネル応答に対して正規化処理を行った後、正規化処理により得られた各候補ユーザのチャネル応答を列要素として全ての候補ユーザのチャネル応答行列を構築するように設置される。
【００２９】
空間分割ユーザ選択モジュール２４は、前記チャネル応答行列に対してＲＲＱＲ分解を行い、ＲＲＱＲ分解の結果を用い、基地局の空間分割ユーザ数の要求を満たす最大の線形独立な候補ユーザを空間分割ユーザとして確定するように設置される。すなわち、空間分割ユーザ選択モジュール２４は、前記チャネル応答行列に対してＲＲＱＲ分解を行うことにより、最大の線形独立な候補ユーザを確定し、且つ、前記最大の線形独立な候補ユーザから、基地局の要求を満たす空間分割ユーザ数に従い、候補ユーザを空間分割ユーザとして選択する。
【００３０】
好ましくは、空間分割ユーザ選択モジュール２４は、前記チャネル応答行列に対してＲＲＱＲ分解を行うことにより、置換行列、Ｑ行列およびＲ行列を取得し、且つ、前記置換行列に基づき、全ての候補ユーザから最大の線形独立な候補ユーザを確定するように設置され、前記最大の線形独立な候補ユーザから基地局が要求する空間分割ユーザ数を満たす空間分割ユーザを選択するために、置換行列における各列中の要素「１」の位置を探索することによって最大の線形独立な候補ユーザを確定してもよい。上記チャネル応答行列に置換行列を乗算した積は、上記Ｑ行列にＲ行列を乗算した積に等しい。
【００３１】
上記空間分割ユーザ数は、基地局の電力要求および前記最大の線形独立な候補ユーザの賦形重み行列によって確定されたものであってもよい。上記最大の線形独立な複数の候補ユーザの賦形重み行列は、前記最大の線形独立な複数の候補ユーザのチャネル応答行列、Ｑ行列およびＲ行列によって確定されたものであってもよい。
【００３２】
前記装置は、ＲＲＱＲ分解の結果を用い、基地局の空間分割ユーザ数の要求を満たす最大の線形独立な候補ユーザを空間分割ユーザとして確定した後、該賦形重み行列に基づいて指向性を有するビームを生成するために、前記空間分割ユーザのチャネル応答行列、Ｑ行列およびＲ行列を用い、前記空間分割ユーザの賦形重み行列を確定するように設置される賦形重み計算モジュール２５を更に備えてもよい。
【００３３】
前記空間分割ユーザの選択装置は、基地局に設置されるべきである。
【００３４】
図５に示すように、本出願の実施例は、
プロセッサ５０と、前記プロセッサにより実行可能な指令が記憶されたメモリ５１とを備える空間分割ユーザの選択装置であって、
前記プロセッサ５０が指令を実行すると、
各候補ユーザの受信データに対してチャネル推定を行うことにより、各候補ユーザのチャネル応答を取得する動作と、
前記各候補ユーザのチャネル応答を用い、全ての候補ユーザのチャネル応答行列を構築する動作と、
前記チャネル応答行列に対してＲＲＱＲ分解を行い、ＲＲＱＲ分解の結果を用い、基地局の空間分割ユーザ数の要求を満たす最大の線形独立な候補ユーザを空間分割ユーザとして確定する動作と、
を実行する空間分割ユーザの選択装置を更に提供する。
【００３５】
好ましくは、プロセッサ５０は、前記各候補ユーザのチャネル応答に対して正規化処理を行った後、正規化処理により得られた各候補ユーザのチャネル応答を列要素として全ての候補ユーザのチャネル応答行列を構築する。
【００３６】
好ましくは、プロセッサ５０は、前記チャネル応答行列に対してＲＲＱＲ分解を行うことにより、置換行列、Ｑ行列およびＲ行列を取得し、チャネル応答行列に置換行列を乗算した積が前記Ｑ行列にＲ行列を乗算した積に等しいことを満たす。前記置換行列に基づき、全ての候補ユーザから最大の線形独立な複数の候補ユーザを確定し、且つ、前記最大の線形独立な候補ユーザのチャネル応答行列、Ｑ行列およびＲ行列を用い、前記最大の線形独立な候補ユーザの賦形重み行列を確定し、基地局の電力要求および前記最大の線形独立な候補ユーザの賦形重み行列に基づき、基地局の要求を満たす空間分割ユーザ数を確定し、空間分割ユーザ数に従い、前記線形独立な候補ユーザからユーザを空間分割ユーザとして選択する。
【００３７】
好ましくは、プロセッサ５０は、ＲＲＱＲ分解の結果を用い、基地局の空間分割ユーザ数の要求を満たす最大の線形独立な候補ユーザを空間分割ユーザとして確定した後、該賦形重み行列に基づいて指向性を有するビームを生成するために、前記空間分割ユーザのチャネル応答行列、Ｑ行列およびＲ行列を用い、前記空間分割ユーザの賦形重み行列を確定する。
【００３８】
メモリ５１はプログラム記憶エリアおよびデータ記憶エリアを含んでもよく、プログラム記憶エリアは、オペレーティングシステムおよび少なくとも１つの機能に必要なアプリケーションプログラムを記憶することができる。データ記憶エリアは、電子機器の使用に応じて作成されたデータ等を記憶することができる。また、メモリ５１は、例えば、ランダムアクセスメモリの揮発性メモリを含んでもよく、不揮発性メモリを更に含んでもよい。例えば、少なくとも１つの磁気ディスク記憶デバイス、フラッシュメモリデバイス、または他の非一時的固体記憶デバイスである。
【００３９】
また、上記メモリ５１内の論理指令は、ソフトウェア機能ユニットの形式で実現でき、且つ、独立した製品として販売または使用する場合、該論理指令は１つのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶されてもよい。
【００４０】
当業者であれば、上記実施例の方法における全てまたは一部のフローの実現は、コンピュータプログラムによって関連するハードウェアを指示することで行うことができ、該プログラムは１つの非一時的コンピュータ可読記憶媒体に記憶されてもよく、該プログラムが実行される場合、上記方法の実施例のようなフローを含んでもよいことが理解できる。
【００４１】
図１および図２の空間分割ユーザの選択方法および装置を採用し、ＲＲＱＲ分解結果を利用することにより、候補ユーザから空間分割ユーザを迅速に選択することができ、空間分割システムの性能を向上させる。
【００４２】
図３は、一実施例に係る空間分割ユーザの選択のフローチャートであり、該方法は通信システムに適用され、図３に示すように、一般的には、以下の５つのステップを含む。
【００４３】
ステップ２０１において、候補ユーザ数を確定する。
【００４４】
候補ユーザ数が多ければ多いほど、直交性の良いユーザを選択する確率が高くなるが、システム計算の複雑度も高くなる。候補ユーザ数が少なければ少ないほど、直交性の良いユーザを選択する確率が低くなるが、システム計算の複雑度も低くなる。通信システムの演算能力およびリアルタイムトラヒックの状況に基づき、候補ユーザ数を確定することができる。
【００４５】
ステップ２０２において、各候補ユーザのチャネル応答を取得し、正規化処理を行う。
【００４６】
サウンディング信号により、各候補ユーザのチャネル経由の受信データを取得することができる。受信データに対してＬＳまたはＭＭＳＥチャネル推定を行うことにより、候補ユーザｊのチャネル応答ｈｊ’を取得することができ、その後、候補ユーザｊのチャネル応答ｈｊ’に対して正規化処理を行い、ｈｊ＝ｈｊ’／｜｜ｈｊ’｜｜を取得する。ここで、ｊの値は候補ユーザのセットであり、｜｜ｈｊ’｜｜はｈｊ’のノルムである。
【００４７】
ステップ２０３において、各候補ユーザの正規化処理後のチャネル応答を列要素としてチャネル応答行列を構築する。
【００４８】
チャネル応答行列をＨ、アンテナ数をａ、候補ユーザ数をＮと仮定する。すると、Ｈの次元はａ＊Ｎである。すると、ｈｊはＨのｊ列目のベクトルである。
【００４９】
ステップ２０４において、該チャネル応答行列に対してＲＲＱＲ分解を行い、ＲＲＱＲ分解の中間結果に基づいて空間分割ユーザの選択を確定する。
【００５０】
Ｈに対してＲＲＱＲ分解を行い、下記分解結果を得る。
【００５１】
【数１】
0006839290.tif 000002
【００５２】
選択された空間分割ユーザ数をＭと仮定する。すると、ここでＱはａ＊ａ次元の直交行列であり、ＩＩはＮ＊Ｎ次元の置換行列であり、
【００５３】
【数２】
0006839290.tif 000003
【００５４】
はＲ行列であり、ＡＭはＭ＊Ｍ次元の上三角行列であり、ＥＭはＭ＊（Ｎ−Ｍ）次元の行列であり、ＦＭは（ａ−Ｍ）＊（Ｎ−Ｍ）次元の行列である。ＲＲＱＲ分解アルゴリズムには様々な種類があり、例えば、列枢軸選択のＱＲ分解を採用して実現してもよい。
【００５５】
置換行列ＩＩにより、Ｎ個の候補ユーザのうちのＭ個の最大の線形独立なユーザを確定することができ、置換行列ＩＩにおいて、１列目の全ての要素を選択し、その中から要素「１」の所在位置を見つけ出し、該位置の候補ユーザを最大の線形独立な候補ユーザとして確定し、アルゴリズムは以下のとおりである。
【００５６】
【数３】
0006839290.tif 000004
【００５７】
ここで、ＳｅｌｅｃｔＵｓｅｒとは、Ｎ個の候補ユーザから選択されたＭ個の最大の線形独立なユーザである。
【００５８】
Ｍ個の最大の線形独立なユーザのチャネル応答行列が列ベクトル構築行列Ｃ＝Ｑ（１：Ｍ，１：Ｍ）ＡＭである場合、Ｍ個の最大の線形独立なユーザの賦形行列（すなわち、賦形重み行列）Ｂ＝Ｃ（Ｃ＊Ｃ）−１である。基地局が送信電力の制限を有するため、賦形行列Ｂは、ｋ＊ｔｒａｃｅ（Ｂ＊Ｂ）＜Ｐ（ここで、ｋが電力バックオフ係数を表し、Ｐが基地局の送信電力の制限を表し、ｔｒａｃｅが行列のトレースを表す）という条件を満たす必要がある。電力バックオフ係数ｋをある固定の数値ｋＣよりも大きく設定することができれば、ｔｒａｃｅ（Ｂ＊Ｂ）＜Ｐ／ｋＣを満たす必要がある。ｔｒａｃｅ（Ｂ＊Ｂ）は以下のような数式により計算できる。
【００５９】
【数４】
0006839290.tif 000005
【００６０】
ＡＭが上三角行列であるため、ｔｒａｃｅ（Ｂ＊Ｂ）は計算により得られる。Ｍの値は、Ｔｒａｃｅ（Ｂ＊Ｂ）がＰ／ｋＣを超えないようにする最大の整数である。
【００６１】
ここで、ＡＭ＊がＡＭの共役転置行列で、Ｃ＊がＣの共役転置行列で、Ｂ＊がＢの共役転置行列で、ＡＭ−１がＡＭの逆行列で、（ＡＭ＊）−１がＡＭ＊の逆行列で、（ＡＭ＊ＡＭ）−１がＡＭ＊ＡＭの逆行列で、（Ｃ＊Ｃ）−１がＣ＊Ｃの逆行列である。
【００６２】
ステップ２０５において、ＲＲＱＲ分解結果を用いてゼロフォーシング賦形重みを計算する。
【００６３】
Ｍ個の最大の線形独立なユーザのチャネル応答行列が列ベクトル構築行列Ｃ＝Ｑ（１：Ｍ，１：Ｍ）ＡＭである場合、Ｍ個の最大の線形独立なユーザの賦形行列（すなわち、賦形重み行列）Ｂ＝Ｃ（Ｃ＊Ｃ）−１である。Ｂは以下のような計算により得られる。
【００６４】
【数５】
0006839290.tif 000006
【００６５】
図４は、別の実施例に係る空間分割ユーザの選択装置の模式図であり、該装置は空間分割システム性能を向上させるように設置され、図４に示すように、前記装置は、図２の候補ユーザチャネル応答取得モジュール２２、チャネル応答行列構築モジュール２３、空間分割ユーザ選択モジュール２４、賦形重み計算モジュール２５の基に、候補ユーザ数確定モジュール２１を追加する。候補ユーザ数確定モジュール２１は、候補ユーザ数を確定するように設置される。チャネル応答行列構築モジュール２３は、各候補ユーザの正規化処理後のチャネル応答を列要素としてチャネル応答行列を構築するように設置される。空間分割ユーザ選択モジュール２４は、該チャネル応答行列に対してＲＲＱＲ分解を行い、ＲＲＱＲ分解の中間結果に基づいて空間分割ユーザの選択を確定するように設置される。賦形重み計算モジュール２５は、ＲＲＱＲ分解結果を用いてゼロフォーシング賦形重みを計算する。
【００６６】
図３および図４の実施例の空間分割ユーザの選択方法および装置を採用することにより、通信システムの空間分割性能を大きく向上させることができる。
【００６７】
本実施例の空間分割ユーザの選択方法および装置により、まず、候補ユーザ数を確定し、次に、各候補ユーザチャネル応答を取得して正規化処理を行い、続いて各候補ユーザの正規化処理後のチャネル応答を列要素としてチャネル応答行列を構築し、その後、該チャネル応答行列に対してＲＲＱＲ分解を行い、ＲＲＱＲ分解の中間結果に基づいて空間分割ユーザの選択を確定し、最後に、ＲＲＱＲ分解結果を用いてゼロフォーシング賦形重みを計算する。
【００６８】
実施例１
【００６９】
候補ユーザ数Ｎ＝３２、アンテナ数を６４と仮定し、実施手順は以下のとおりである。
【００７０】
ステップ１において、候補ユーザ数を確定する。
【００７１】
候補ユーザ数が多ければ多いほど、直交性の良いユーザを選択する確率が高くなるが、システム計算の複雑度も高くなる。候補ユーザ数が少なければ少ないほど、直交性の良いユーザを選択する確率が低くなるが、システム計算の複雑度も低くなる。通信システムの演算能力およびリアルタイムトラヒックの状況に基づき、候補ユーザ数を３２として確定することができる。
【００７２】
ステップ２において、各候補ユーザのチャネル応答を取得して正規化処理を行う。
【００７３】
サウンディング信号により、各候補ユーザのチャネル経由の受信データを取得することができる。受信データに対してＬＳまたはＭＭＳＥチャネル推定を行うことにより、候補ユーザｊのチャネル応答ｈｊ’を取得することができ、その後、候補ユーザｊのチャネル応答ｈｊ’に対して正規化処理を行い、ｈｊ＝ｈｊ’／｜｜ｈｊ’｜｜を取得する。ここで、ｊの値は候補ユーザのセットである。
【００７４】
ステップ３において、各候補ユーザの正規化処理後のチャネル応答を列要素としてチャネル応答行列を構築する。
【００７５】
チャネル応答行列をＨ、アンテナ数を６４、候補ユーザ数を３２と仮定する。すると、Ｈの次元は６４＊３２である。すると、ｈｊはＨのｊ列目のベクトルである。
【００７６】
ステップ４において、該チャネル応答行列に対してＲＲＱＲ分解を行い、ＲＲＱＲ分解の中間結果に基づいて空間分割ユーザの選択を確定する。
【００７７】
Ｈに対してＲＲＱＲ分解を行い、下記分解結果を得る。
【００７８】
【数６】
0006839290.tif 000007
【００７９】
選択された空間分割ユーザ数をＭと仮定する。すると、ここで６４＊６４次元の行列Ｑは直交行列であり、３２＊３２次元の行列ＩＩは置換行列であり、Ｍ＊Ｍ次元の行列ＡＭは上三角行列であり、ＥＭはＭ＊（３２−Ｍ）次元の行列であり、ＦＭは（６４−Ｍ）＊（３２−Ｍ）次元の行列である。ＲＲＱＲ分解アルゴリズムには様々な種類があり、例えば、列枢軸選択のＱＲ分解を採用して実現してもよい。
【００８０】
置換行列ＩＩにより、３２個の候補ユーザのうちのＭ個の最大の線形独立なユーザを確定することができ、アルゴリズムは以下のとおりである。
【００８１】
【数７】
0006839290.tif 000008
【００８２】
ここで、ＳｅｌｅｃｔＵｓｅｒとは、３２個の候補ユーザから選択されたＭ個の最大の線形独立なユーザである。
【００８３】
Ｍ個の最大の線形独立なユーザのチャネル応答が列ベクトル構築行列Ｃ＝Ｑ（１：Ｍ，１：Ｍ）ＡＭである場合、Ｍ個の最大の線形独立なユーザの賦形行列Ｂ＝Ｃ（Ｃ＊Ｃ）−１である。基地局が送信電力の制限を有するため、賦形行列Ｂは、ｋ＊ｔｒａｃｅ（Ｂ＊Ｂ）＜Ｐ（ここで、ｋが電力バックオフ係数を表し、Ｐが基地局の送信電力の制限を表し、ｔｒａｃｅが行列のトレースを表す）という条件を満たす必要がある。電力バックオフ係数がある固定の数値ｋＣよりも大きくなり得るため、ｔｒａｃｅ（Ｂ＊Ｂ）＜Ｐ／ｋＣを満たす必要がある。ｔｒａｃｅ（Ｂ＊Ｂ）は以下のような数式により計算できる。
【００８４】
【数８】
0006839290.tif 000009
【００８５】
ＡＭが上三角行列であるため、ｔｒａｃｅ（Ｂ＊Ｂ）は計算により得られる。Ｍの値は、Ｔｒａｃｅ（Ｂ＊Ｂ）がＰ／ｋＣを超えないようにする最大の整数である。
【００８６】
ステップ５において、ＲＲＱＲ分解結果を用いてゼロフォーシング賦形重みを計算する。
【００８７】
Ｍ個の最大の線形独立なユーザのチャネル応答が列ベクトル構築行列Ｃ＝Ｑ（１：Ｍ，１：Ｍ）ＡＭである場合、Ｍ個の最大の線形独立なユーザの賦形行列Ｂ＝Ｃ（Ｃ＊Ｃ）−１である。Ｂは以下のような計算により得られる。
【００８８】
【数９】
0006839290.tif 000010
【００８９】
実施例２
【００９０】
候補ユーザ数Ｎ＝１６、アンテナ数を６４と仮定し、実施手順は以下のとおりである。
【００９１】
ステップ１において、候補ユーザ数を確定する。
【００９２】
候補ユーザ数が多ければ多いほど、直交性の良いユーザを選択する確率が高くなるが、システム計算の複雑度も高くなる。候補ユーザ数が少なければ少ないほど、直交性の良いユーザを選択する確率が低くなるが、システム計算の複雑度も低くなる。通信システムの演算能力およびリアルタイムトラヒックの状況に基づき、候補ユーザ数を１６として確定することができる。
【００９３】
ステップ２において、各候補ユーザのチャネル応答を取得して正規化処理を行う。
【００９４】
サウンディング信号により、各候補ユーザのチャネル経由の受信データを取得することができる。受信データに対してＬＳまたはＭＭＳＥチャネル推定を行うことにより、候補ユーザｊのチャネル応答ｈｊ’を取得することができ、その後、候補ユーザｊのチャネル応答ｈｊ’に対して正規化処理を行い、ｈｊ＝ｈｊ’／｜｜ｈｊ’｜｜を取得する。ここで、ｊの値は候補ユーザのセットである。
【００９５】
ステップ３において、各候補ユーザの正規化処理後のチャネル応答を列要素としてチャネル応答行列を構築する。
【００９６】
チャネル応答行列をＨ、アンテナ数を６４、候補ユーザ数を１６と仮定する。すると、Ｈの次元は６４＊１６である。すると、ｈｊはＨのｊ列目のベクトルである。
【００９７】
ステップ４において、該チャネル応答行列に対してＲＲＱＲ分解を行い、ＲＲＱＲ分解の中間結果に基づいて空間分割ユーザの選択を確定する。
【００９８】
Ｈに対してＲＲＱＲ分解を行い、下記分解結果を得る。
【００９９】
【数１０】
0006839290.tif 000011
【０１００】
選択された空間分割ユーザ数をＭと仮定する。すると、ここで６４＊６４次元の行列Ｑは直交行列であり、１６＊１６次元の行列ＩＩは置換行列であり、Ｍ＊Ｍ次元の行列ＡＭは上三角行列であり、ＥＭはＭ＊（１６−Ｍ）次元の行列であり、ＦＭは（６４−Ｍ）＊（１６−Ｍ）次元の行列である。ＲＲＱＲ分解アルゴリズムには様々な種類があり、例えば、列枢軸選択のＱＲ分解を採用して実現してもよい。
【０１０１】
置換行列ＩＩにより、１６個の候補ユーザのうちのＭ個の最大の線形独立なユーザを確定することができ、アルゴリズムは以下のとおりである。
【０１０２】
【数１１】
0006839290.tif 000012
【０１０３】
ここで、ＳｅｌｅｃｔＵｓｅｒとは、１６個の候補ユーザから選択されたＭ個の最大の線形独立なユーザである。
【０１０４】
Ｍ個の最大の線形独立なユーザのチャネル応答が列ベクトル構築行列Ｃ＝Ｑ（１：Ｍ，１：Ｍ）ＡＭである場合、Ｍ個の最大の線形独立なユーザの賦形行列Ｂ＝Ｃ（Ｃ＊Ｃ）−１である。基地局が送信電力の制限を有するため、賦形行列Ｂは、ｋ＊ｔｒａｃｅ（Ｂ＊Ｂ）＜Ｐ（ここで、ｋが電力バックオフ係数を表し、Ｐが基地局の送信電力の制限を表し、ｔｒａｃｅが行列のトレースを表す）という条件を満たす必要がある。電力バックオフ係数がある固定の数値ｋＣよりも大きいことが好ましいため、ｔｒａｃｅ（Ｂ＊Ｂ）＜Ｐ／ｋＣを満たす必要がある。ｔｒａｃｅ（Ｂ＊Ｂ）は以下のように計算できる。  
【０１０５】
【数１２】
0006839290.tif 000013
【０１０６】
ＡＭが上三角行列であるため、ｔｒａｃｅ（Ｂ＊Ｂ）は容易に計算され得る。Ｍの値は、Ｔｒａｃｅ（Ｂ＊Ｂ）がＰ／ｋＣを超えないようにする最大の整数である。
【０１０７】
ステップ５において、ＲＲＱＲ分解結果を用いてゼロフォーシング賦形重みを計算する。
【０１０８】
Ｍ個の最大の線形独立なユーザのチャネル応答が列ベクトル構築行列Ｃ＝Ｑ（１：Ｍ，１：Ｍ）ＡＭである場合、Ｍ個の最大の線形独立なユーザの賦形行列Ｂ＝Ｃ（Ｃ＊Ｃ）−１である。Ｂは以下のような計算により得られる。
【０１０９】
【数１３】
0006839290.tif 000014
【０１１０】
本実施例は、候補ユーザから最大の線形独立なユーザを選択することができ、他の空間分割ユーザの選択アルゴリズムに比べ、低い演算量で最適な性能を取得することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明に係る空間分割ユーザの選択方法および装置は、ＲＲＱＲアルゴリズムによるチャネル応答行列のＲＲＱＲ分解結果を用い、数量要求を満たす空間分割ユーザを確定し、演算量が低く、演算速度が速く、低い演算量で空間分割ユーザを最適に選択することを実現し、通信システムの空間分割性能を大きく向上させる。
【図１】
0006839290.tif 000015
【図２】
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【図３】
0006839290.tif 000017
【図４】
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【図５】
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