(57)【要約】【課題】オープンループＭＣＷ−ＭＩＭＯにおいて、より正確なランク数とレートの予測を行うことを可能とする。【解決手段】マッピング部３２は、レイヤー数を送信側無線通信装置が備える物理アンテナの数から１まで仮定し、レイヤーと物理アンテナとの対応関係を、仮定したレイヤー数毎に決定する。ランク・レート予測部３３は、マッピング部３２で決定したレイヤーを送信する物理アンテナの通信状況情報に基づいて、送信側無線端末装置が送信するデータのキャパシティを仮定したレイヤー数毎に予測する。また、ランク・レート予測部３３は、予測した仮定したレイヤー数毎のキャパシティに基づいて、最適なレイヤー数を決定する。【選択図】図１
2009177462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種類のデータを並列に送信するオープンループＭＣＷ−ＭＩＭＯシステムに含まれる無線通信装置であって、
前記データを送信するレイヤーの並列数を示すレイヤー数を送信側無線通信装置が備える物理アンテナの数から１まで仮定し、前記レイヤーと前記物理アンテナとの対応関係を、前記仮定したレイヤー数毎に決定するマッピング部と、
前記マッピング部で決定した前記レイヤーを送信する前記物理アンテナの通信状況情報に基づいて、前記送信側無線端末装置が送信する前記レイヤーのキャパシティを前記仮定したレイヤー数毎に予測する予測部と、
前記予測部が予測した前記仮定したレイヤー数毎の前記キャパシティに基づいて、最適な前記レイヤー数を決定するレイヤー数決定部と、
を備えたことを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記マッピング部は、前記複数のレイヤーの内、一のレイヤー以外の他のレイヤーに一つずつ前記物理アンテナをマッピングし、前記マッピングを行っていない前記物理アンテナを前記一のレイヤーにすべてマッピングする
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
複数種類のデータを並列に送信するオープンループＭＣＷ−ＭＩＭＯシステムに含まれる無線通信装置の無線通信方法であって、
前記データを送信するレイヤーの並列数を示すレイヤー数を送信側無線通信装置が備える物理アンテナの数から１まで仮定し、前記レイヤーと前記物理アンテナとの対応関係を、前記仮定したレイヤー数毎に決定するマッピングステップと、
前記マッピングステップで決定した前記レイヤーを送信する前記物理アンテナの通信状況情報に基づいて、前記送信側無線端末装置が送信する前記レイヤーのキャパシティを前記仮定したレイヤー数毎に予測する予測ステップと、
前記予測ステップで予測した前記仮定したレイヤー数毎の前記キャパシティに基づいて、最適な前記レイヤー数を決定するレイヤー数決定ステップと、
を含むことを特徴とする無線通信方法。
【請求項４】
前記マッピングステップは、前記複数のレイヤーの内、一のレイヤー以外の他のレイヤーに一つずつ前記物理アンテナをマッピングし、前記マッピングを行っていない前記物理アンテナを前記一のレイヤーにすべてマッピングする
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オープンループＭＣＷ−ＭＩＭＯ技術を使用する無線通信装置および無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ、多入力・多出力）技術は、送受信局に複数のアンテナを装備し、同一周波数干渉環境下でも異なる信号系列の同時空間多重化伝送を可能とする技術である（例えば、非特許文献１参照）。これにより、伝送路を空間的に多重化して伝送レートを向上させたり、あるいは時空間符号化による送受信ダイバーシチで誤り率を低減させたりといった効果が得られる。そのため、ＭＩＭＯ技術は様々な高速無線通信システムに採用されている。
【０００３】
ＭＩＭＯは、送受信局が同時に符号／復号、変調／復調するコードワードの数によってＳｉｎｇｌｅ  Ｃｏｄｅ  Ｗｏｒｄ（シングルコードワード、ＳＣＷ）ＭＩＭＯとＭｕｌｔｉ−Ｃｏｄｅ  Ｗｏｒｄ（マルチコードワード、ＭＣＷ）ＭＩＭＯとに分かれる。ＭＣＷ−ＭＩＭＯでは、送受信局が符号／復号、変調／復調するデータは複数のコードワードであり、複数のコードワードを並列に送受信を行う。
【０００４】
図３は、ＭＣＷ−ＭＩＭＯを使用する送信局の構成例を示した図である。送信局は、ターボエンコーダ部１１と、ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、直交振幅変調）部１２と、マッピング部１３と、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、直交波周波数分割多重）変調部１４と物理アンテナ１５と、受信部１６と、レート予測部１７とを備える。なお、送信局は、ターボエンコーダ部１１と、ＱＡＭ部１２と、ＯＦＤＭ変調部１４と物理アンテナ１５とをそれぞれＭＴ個含む。
【０００５】
図３を参照して、送信局がデータを送信する手順について説明する。初めに、ターボエンコーダ部１１は、送信するＭ個のコードワードを誤り訂正符号化する。なお、ターボエンコーダ部１１は複数個用意されており、１つのコードワードに対し１つのターボエンコーダ部１１が割り当てられ、割り当てられたコードワードを誤り訂正符号化する。
【０００６】
続いて、ＱＡＭ部１２は、誤り訂正符号化されたデータより変調シンボルを作成する。なお、ＱＡＭ部１２も複数個用意されており、１つの誤り訂正符号化されたコードワードに対し１つのＱＡＭ部１２が割り当てられ、割り当てられた誤り訂正符号化されたコードワードより変調シンボルを作成する。
【０００７】
続いて、マッピング部１３は、変調シンボル毎に、変調シンボルをどのＯＦＤＭ変調部１４および物理アンテナ１５に関連付けるのか決定する。この関連付けをマッピングと呼ぶ。続いてＯＦＤＭ変調部１４は、マッピングされた変調シンボルをＯＦＤＭ変調する。物理アンテナ１５は、ＯＦＤＭ変調された変調シンボルを受信局に対して送信する。
【０００８】
また、ＭＩＭＯシステムは、Ｐｒｅ−ｃｏｄｅｒ（プリコーダ）を使用するかどうかによって、大きくＣｌｏｓｅｄ  Ｌｏｏｐ  ＭＩＭＯ（クローズド・ループ・マイモ）システムとＯｐｅｎ  Ｌｏｏｐ  ＭＩＭＯ（オープン・ループ・マイモ）システムに分かれる。
【０００９】
Ｃｌｏｓｅｄ  Ｌｏｏｐ  ＭＩＭＯシステムは、予め用意したＰｒｅ−ｃｏｄｅｒによってＢｅａｍ  Ｆｏｒｍｉｎｇ（ビームフォーミング）を作成し、通信を行う。例えば、物理アンテナ１５に｛０，１｝の要素からなる送信アレー重みを乗じることにより、コードワードを送信する物理アンテナ１５を選択する。
【００１０】
Ｏｐｅｎ  Ｌｏｏｐ  ＭＩＭＯシステムは、Ｍ個のコードワードのうち一部のコードワードをコピーして、物理アンテナ１５にマッピングし、通信を行う。これにより、Ｏｐｅｎ  Ｌｏｏｐ  ＭＩＭＯシステムでは送信ダイバシチゲインを得られる。
【００１１】
Ｏｐｅｎ  Ｌｏｏｐ  ＭＩＭＯシステムでは、最大のキャパシティを得るために、受信局でランクとレートの予測を行い、送信局にフィードバックしている。なお、ランク（レイヤー、Ｌａｙｅｒ）は独立に送信するコードワードの数を意味する。また、レートはいわゆるＭＣＳ（エム・シー・エス、Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｄｉｎｇ  Ｓｃｈｅｍｅ）であり、送信コードワードの変調方式および符号化率を意味する。また、受信局が行うランクとレートの予測は、受信局で推定した空間チャネル特性Ｈに基づいて行う。
【００１２】
図４は、ＭＣＷ−ＭＩＭＯを使用する受信局の構成例を示した図である。受信局は、物理アンテナ２１と、ＯＦＤＭ復調部２２と、データ分離部２３と、対数尤度比（ＬＬＲ、Ｌｏｇ−Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  Ｒａｔｉｏ）算出部２５と、ターボデコーダ部２６と、干渉除去部２７と、ＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）予測部２８とを備える。なお、受信局は、物理アンテナ２１とＯＦＤＭ復調部２２とをそれぞれＭＲ個含む。また、ＭＣＷ−ＭＩＭＯでは、受信局はＳｕｃｃｅｓｓｉｖｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ（逐次干渉キャンセラ、ＳＩＣ）機能を有する。図４に示した例では、干渉除去部２７がＳｕｃｃｅｓｓｉｖｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎを有する。
【００１３】
図４を参照して、受信局がデータを受信する手順について説明する。初めに、物理アンテナ２１は、送信局より送信されたデータを受信する。なお、受信するデータには、Ｌａｙｅｒ１〜Ｌａｙｅｒ  Ｍの複数のレイヤーが含まれている。続いて、ＯＦＤＭ復調部２２は、物理アンテナ２１が受信したデータをＯＦＤＭ復調する。
【００１４】
続いて、データ分離部２３は、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ−Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ−Ｅｒｒｏｒ）空間フィルタにより、Ｌａｙｅｒ１のデータを分離する。続いて、対数尤度比算出部２５は、Ｌａｙｅｒ１のデータの誤り訂正を行う。続いて、ターボデコーダ部２６は、誤り訂正を行った信号をオリジナルの信号に復調・復号する。続いて、干渉除去部２７は、物理アンテナ２１が受信したデータからＬａｙｅｒ１のデータの干渉を取り除き、取り除いたデータをデータ分離部２３に入力する。
【００１５】
続いて、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ−Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ−Ｅｒｒｏｒ）空間フィルタにより、データ分離部２３は、干渉除去部２７より入力されたデータからＬａｙｅｒ２のデータを分離する。以下、Ｌａｙｅｒ１の場合と同様にＬａｎｅｒ２のデータを復調・復号する。その後、干渉除去部２７は、物理アンテナ２１が受信したデータからＬａｙｅｒ１とＬａｙｅｒ２とのデータの干渉を取り除き、取り除いたデータをデータ分離部２３に入力する。この手順を全てのレイヤーに対して行うことで、全てのレイヤーのデータを復号できる。
【００１６】
なお、データ分離部２３が出力するＭ個の出力は、送信局より送信されたレイヤーのデータの推定値を表す。なお、送信局の物理アンテナ１５毎に用意されるパイロット信号の送受信により、送信局の物理アンテナ１５と受信局の物理アンテナ２１との間のチャネル数の推定ができる。図３および図４の例では、Ｍ＝ＭＴである。
【００１７】
また、各レイヤーのデータの推定値と、無線通信に影響を与える雑音（熱雑音と他のレイヤーからの干渉）の電力比をＰｏｓｔ−ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ＳＮＲ（Ｓ／Ｎ比、Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）として定義する。ＣＱＩ予測部２８は、Ｐｏｓｔ−ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ＳＮＲに基づいて、ランクとレートの予測を行う。
【００１８】
以下、Ｐｏｓｔ−ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ＳＮＲの求め方を説明する。なお、以下の数式ではマトリックスのサイズを下付きの中括弧｛行×列｝で表記する。送信局の物理アンテナ１５の数ＭＴと受信局の物理アンテナ２１の数ＭＲ間のチャネルインパルス行列は（１）式と仮定する。
【００１９】
【数１】
2009177462.tif 000003
【００２０】
また、送信信号ベクトルを（２）式、受信信号ベクトルを（３）式、データ分離部２３からの復号信号ベクトルを（４）式、送信信号総電力をρ、雑音電力を（５）式、ＯＦＤＭシンボルＩＤをｎ、サブキャリアＩＤをｋ、受信アンテナ応答の単位行列を（６）式とすれば、（７）式および（８）式となる。ここで、（８）式において上付きのＨはエルミート転置を表す。また、（９）式はＭＭＳＥ空間フィルタのウェートを表す。
【００２１】
【数２】
2009177462.tif 000004
【００２２】
【数３】
2009177462.tif 000005
【００２３】
【数４】
2009177462.tif 000006
【００２４】
【数５】
2009177462.tif 000007
【００２５】
【数６】
2009177462.tif 000008
【００２６】
【数７】
2009177462.tif 000009
【００２７】
【数８】
2009177462.tif 000010
【００２８】
【数９】
2009177462.tif 000011
【００２９】
また、受信信号ベクトルｒは（１０）式となる。（１０）式において、Ｎは雑音を表す。
【００３０】
【数１０】
2009177462.tif 000012
【００３１】
また、ＭＭＳＥ空間フィルタの要素を（１１）式とし、（１２）式で示すチャネルインパルス行列の要素を（１３）式とすると、（８）式を（１４）式と書き換えることができる。このとき、ｑ＝１，２，・・・，ＭＴであり、送信局の物理アンテナ１５のｑ番目から送信された送信信号ベクトルはＳｑであり、物理アンテナ１５のｑ番目から送信され、受信局で受信した復号信号ベクトルの推定値は（１５）式である。
【００３２】
【数１１】
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【００３３】
【数１２】
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【００３４】
【数１３】
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【００３５】
【数１４】
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【００３６】
【数１５】
2009177462.tif 000017
【００３７】
送信局の物理アンテナ１５のｑ番目から送信された送信信号のＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｐｌｕｓ  Ｎｏｉｓｅ  ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ、受信信号電力対干渉および雑音電力比）値であるＳＩＮＲｑは、（１４）式に基づいて計算すると（１６）式となる。このとき、ｑ＝１，・・・，ＭＴである。
【００３８】
【数１６】
2009177462.tif 000018
【００３９】
ランク（レイヤー）の予測方法としては、例えば、６４ＱＡＭの限界性能カーブＣ６４ＱＡＭに基づいて、レイヤー毎にキャパシティ（Ｃａｐ）と、有効ＳＩＮＲ（ＳＩＮＲＥｆｆ、Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  ＳＩＮＲ）値を算出し、算出した値に基づいてランク数を予測する方法が考えられる。
【００４０】
以下、ランク数を予測する方法の具体例を説明する。Ｃａｐは（１７）式となる。また、ＳＩＮＲＥｆｆは（１８）式となる。このとき、ｑ＝１，・・・，ＭＴであり、Ｋは総サブキャリア数であり、Ｎは総ＯＦＤＭシンボル数である。また、Ｃ６４ＱＡＭの逆関数は（１９）式となる。
【００４１】
【数１７】
2009177462.tif 000019
【００４２】
【数１８】
2009177462.tif 000020
【００４３】
【数１９】
2009177462.tif 000021
【００４４】
図５は６４ＱＡＭの限界性能カーブＣ６４ＱＡＭを示した図である。図の縦軸はキャパシティ（ｂｉｔ／Ｈｚ／ｓ）の値を示し、横軸はＳＮＲ値を示している。図示する例では、Ｃ６４ＱＡＭはＳＮＲ値が大きくなるにつれ、キャパシティの値も大きくなっている。
【００４５】
（１６）式、（１７）式、（１８）式に基づいて、キャパシティが最大となるようにランクとレートの予測を行う。なお、ＭＣＷ−ＭＩＭＯの受信機はＳｕｃｃｅｓｓｉｖｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ機能を有しており、後に復号されるデータほど先に復号されたデータの干渉が除去されているため、先に復号されるデータのＳＩＮＲＥｆｆより後に復号されるデータのＳＩＮＲＥｆｆが大きくなる。１からＭの順にデータを復号すると、一般的にはＳＩＮＲＥｆｆ１＜ＳＩＮＲＥｆｆ２＜・・・＜ＳＩＮＲＥｆｆＭＴとなる。
【００４６】
（ステップＳ１０１）ＳＩＮＲＥｆｆ１〜ＳＩＮＲＥｆｆＭＴの順に、ＭＣＳ（エム・シー・エス、Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｄｉｎｇ  Ｓｃｈｅｍｅ）にマッピングする。
【００４７】
（ステップＳ１０２）ＳＩＮＲＥｆｆ１に対応するパケットフォーマットが存在する場合、ランクＭをＭＴと予測し処理を終了する。それ以外はステップＳ１０３に進む。
【００４８】
（ステップＳ１０３）ＳＩＮＲＥｆｆ１に対応するパケットフォーマットが存在しない場合、ＳＩＮＲＥｆｆ２〜ＳＩＮＲＥｆｆＭＴを（２０）式を用いて更新する。なお、ｑ＝２，・・・，ＭＴである。その後、ステップＳ１０２に戻る。
【００４９】
【数２０】
2009177462.tif 000022
【００５０】
（ステップＳ１０２）ＳＩＮＲＥｆｆ２に対応するパケットフォーマットが存在する場合、ランクＭをＭＴと予測し処理を終了する。それ以外はステップＳ１０３に進む。
【００５１】
（ステップＳ１０３）ＳＩＮＲＥｆｆ１に対応するパケットフォーマットが存在しない場合、ＳＩＮＲＥｆｆ２〜ＳＩＮＲＥｆｆＭＴを（２０）式を用いて更新する。なお、ｑ＝２，・・・，ＭＴである。その後、ステップＳ１０２に戻る。
【００５２】
以下ステップＳ１０２〜ステップＳ１０３の処理を行い、ランクＭを予測する。
【００５３】
（ステップＳ２０１）次に、予測したランクＭに基づいてレートの予測を行う。なお、レートの予測に使用するＳＩＮＲＥｆｆｑをＦｉｎａｌ＿ＳＩＮＲＥｆｆｑとする。ステップＳ１０２で算出した予測ランクＭに従って、Ｆｉｎａｌ＿ＳＩＮＲＥｆｆｑを（２１）式を用いて算出する。なお、ｑ＝１，・・・，Ｍである。
【００５４】
【数２１】
2009177462.tif 000023
【００５５】
（ステップＳ２０２）ステップＳ２０１で算出したＦｉｎａｌ＿ＳＩＮＲＥｆｆｑと、予め用意されているＭＣＳのＰＥＲ（Ｐａｃｋｅｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ、パケットの誤り率）カーブとに基づいて、要求するパケットの誤り率を満たすことができる最大のレートを選択する。これにより、ランクとレートを予測することができる。
【００５６】
【非特許文献１】唐沢  好男、”MIMO伝搬チャネルモデリング”、電子情報通信学会論文誌  B  Ｖｏｌ．J８６−B  No．９  pp．１７０６−１７２０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００５７】
しかしながら、オープンループＭＣＷ−ＭＩＭＯにおいて、ランク数と送信局の物理アンテナ数とが一致しない場合もありえるが、上述したランク数の決定方法では、ランクと送信局の物理アンテナとのマッピングについては考慮していない。そのため、ランクと物理アンテナとの組み合わせによってはレートが異なるため、正確なランク数とレートの予測を行うことが出来ないという問題があった。
【００５８】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、オープンループＭＣＷ−ＭＩＭＯにおいて、より正確なランク数とレートの予測を行うことが可能な無線通信装置および無線通信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】
【００５９】
本発明は、複数種類のデータを並列に送信するオープンループＭＣＷ−ＭＩＭＯシステムに含まれる無線通信装置であって、前記データを送信するレイヤーの並列数を示すレイヤー数を送信側無線通信装置が備える物理アンテナの数から１まで仮定し、前記レイヤーと前記物理アンテナとの対応関係を、前記仮定したレイヤー数毎に決定するマッピング部と、前記マッピング部で決定した前記レイヤーを送信する前記物理アンテナの通信状況情報に基づいて、前記送信側無線端末装置が送信する前記レイヤーのキャパシティを前記仮定したレイヤー数毎に予測する予測部と、前記予測部が予測した前記仮定したレイヤー数毎の前記キャパシティに基づいて、最適な前記レイヤー数を決定するレイヤー数決定部と、を備えたことを特徴とする無線通信装置である。
【００６０】
また、本発明の無線通信装置において、前記マッピング部は、前記複数のレイヤーの内、一のレイヤー以外の他のレイヤーに一つずつ前記物理アンテナをマッピングし、前記マッピングを行っていない前記物理アンテナを前記一のレイヤーにすべてマッピングすることを特徴とする。
【００６１】
また、本発明は、複数種類のデータを並列に送信するオープンループＭＣＷ−ＭＩＭＯシステムに含まれる無線通信装置の無線通信方法であって、前記データを送信するレイヤーの並列数を示すレイヤー数を送信側無線通信装置が備える物理アンテナの数から１まで仮定し、前記レイヤーと前記物理アンテナとの対応関係を、前記仮定したレイヤー数毎に決定するマッピングステップと、前記マッピングステップで決定した前記レイヤーを送信する前記物理アンテナの通信状況情報に基づいて、前記送信側無線端末装置が送信する前記レイヤーのキャパシティを前記仮定したレイヤー数毎に予測する予測ステップと、前記予測ステップで予測した前記仮定したレイヤー数毎の前記キャパシティに基づいて、最適な前記レイヤー数を決定するレイヤー数決定ステップと、を含むことを特徴とする無線通信方法である。
【００６２】
また、本発明の無線通信方法において、  前記マッピングステップは、前記複数のレイヤーの内、一のレイヤー以外の他のレイヤーに一つずつ前記物理アンテナをマッピングし、前記マッピングを行っていない前記物理アンテナを前記一のレイヤーにすべてマッピングすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００６３】
本発明によれば、オープンループＭＣＷ−ＭＩＭＯにおいて、より正確なランク数とレートの予測を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６４】
以下、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態では、オープンループＭＣＷ−ＭＩＭＯ技術を使用する無線通信システムを想定する。図１は本発明の一実施形態における無線通信装置の受信部分に関する構成を示した図である。
【００６５】
無線通信装置の受信部分は、物理アンテナ２１と、ＯＦＤＭ復調部２２と、データ分離部２３と、パラレル／シリアル変換部２４と、対数尤度比（ＬＬＲ、Ｌｏｇ−Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  Ｒａｔｉｏ）算出部２５と、ターボデコーダ部２６と、干渉除去部２７と、ＳＮＲ（Ｓ／Ｎ比、Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）計算部３１と、マッピング部３２と、ランク・レート予測部３３とを備える。なお、無線通信装置の受信部分は、物理アンテナ２１とＯＦＤＭ復調部２２とをそれぞれＭＲ個含む。また、無線通信装置の送信部分は、従来技術と同様の構成であり、図３に示した構成と同様である。
【００６６】
図１を参照して、無線通信装置の受信部分がテータを受信する手順について説明する。初めに、物理アンテナ２１は、他の無線通信装置より送信されたデータを受信する。なお、受信するデータにはＬａｙｅｒ１〜Ｌａｙｅｒ  Ｍの複数のレイヤーが含まれている。続いて、ＯＦＤＭ復調部２２は、物理アンテナ２１が受信したデータをＯＦＤＭ復調する。
【００６７】
続いて、データ分離部２３は、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ−Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ−Ｅｒｒｏｒ）空間フィルタにより、Ｌａｙｅｒ１のデータを分離する。続いて、パラレル／シリアル変換部２４は、データ分離部２３が分離したＬａｙｅｒ１のデータをパラレル／シリアル変換する。
【００６８】
続いて、対数尤度比算出部２５は、パラレル／シリアル変換したＬａｙｅｒ１のデータの誤り訂正を行う。続いて、ターボデコーダ部２６は、誤り訂正を行った信号をオリジナルの信号に復調・復号する。続いて、干渉除去部２７は、物理アンテナ２１が受信したデータからＬａｙｅｒ１のデータの干渉を取り除き、取り除いたデータをデータ分離部２３に入力する。
【００６９】
続いて、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ−Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ−Ｅｒｒｏｒ）空間フィルタにより、データ分離部２３は、干渉除去部２７より入力されたデータからＬａｙｅｒ２のデータを分離する。以下、Ｌａｙｅｒ１の場合と同様にＬａｎｅｒ２のデータを復調・復号する。その後、干渉除去部２７は、物理アンテナ２１が受信したデータからＬａｙｅｒ１とＬａｙｅｒ２とのデータの干渉を取り除き、取り除いたデータをデータ分離部２３に入力する。この手順を全てのレイヤーに対して行うことで、全てのレイヤーのデータを復号する。
【００７０】
また、データ分離部２３が出力するＭ個の出力は、送信局より送信されたレイヤーのデータの推定値を表す。なお、送信局の物理アンテナ１５毎に用意されるパイロット信号の送受信により、送信局の物理アンテナ１５と受信局の物理アンテナ２１との間のチャネル数の推定ができる。本実施形態では、Ｍ＝ＭＴである。
【００７１】
また、各レイヤーのデータの推定値と、無線通信に影響を与える雑音（熱雑音と他のレイヤーからの干渉）の電力比をＰｏｓｔ−ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ＳＮＲ（Ｓ／Ｎ比、Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）として定義する。ＳＮＲ計算部３１は、Ｐｏｓｔ−ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ＳＮＲを算出する。ランク・レート予測部３３は、ＳＮＲ計算部３１が算出したＰｏｓｔ−ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ＳＮＲに基づいて、ランクとレートの予測を行う。
【００７２】
次に、図２を参照して、本実施形態におけるランクおよびレートの予測方法について説明する。図２は、本実施形態におけるランクおよびレートの測定手順を示すフローチャートである。なお、以下の数式ではマトリックスのサイズを下付きの中括弧｛行×列｝で表記する。
【００７３】
ステップＳ１１０１〜ステップＳ１１０８の処理は、ランクをＭＴと仮定した場合のＦｉｎａｌ＿Ｃａｐを算出する処理である。
（ステップＳ１１０１）ランク・レート予測部３３は、ランク＝ＭＴと仮定した場合のキャパシティ予測を行うためｉｎｉｔをＭＴとする。その後、ステップＳ１１０２に進む。なお、本実施形態ではｉｎｉｔ値はランク数である。
【００７４】
（ステップＳ１１０２）ランク・レート予測部３３は、ｉｎｉｔがＭＴであるか否か判断する。ｉｎｉｔがＭＴであると判断した場合はステップＳ１１０３に進み、それ以外はステップＳ１１０９に進む。
【００７５】
（ステップＳ１１０３）ランクがＭＴである場合、レイヤーと物理アンテナ１５とは１対１の関係であるため、チャネルＨと、ＭＭＳＥウェートと、Ｐｏｓｔ−ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ＳＮＲの算出方法は従来技術と同様である。よって、従来技術と同様に、（８）式および（１６）式に基づいて、ＳＮＲ計算部３１はＳＩＮＲｑ（ｎ，ｋ）を算出する。その後、ステップＳ１１０４に進む。なお、ｑ＝１，２，・・・，ＭＴである。
【００７６】
（ステップＳ１１０４）従来技術と同様に、（１７）式および（１８）式に基づいて、ＳＮＲ計算部３１はＳＩＮＲＥｆｆｑ（ｎ，ｋ）を算出する。なお、ｑ＝１，２，・・・，ＭＴである。その後、ステップＳ１１０３に進む。
【００７７】
（ステップＳ１１０５）ＳＮＲ計算部３１は、ステップＳ１１０４で算出したＳＩＮＲＥｆｆｑの最小値と、パケットフォーマットの要求ＳＮＲの最小値とを比較する。ＳＩＮＲＥｆｆｑの最小値がパケットフォーマットの要求ＳＮＲの最小値より小さい場合はステップＳ１１０７に進み、それ以外はステップＳ１１０６に進む。
【００７８】
（ステップＳ１１０６）ランク・レート予測部３３は、ステップＳ１１０４で算出したＳＩＮＲＥｆｆｑと、予め用意されているＭＣＳのＰＥＲ（Ｐａｃｋｅｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ、パケットの誤り率）カーブとに基づいて、要求するパケットの誤り率を満たすことができる最大のレートを選択する。また、選択したレートの変調方式の限界性能カーブと、ＳＩＮＲＥｆｆとに基づいてキャパシティ（Ｃａｐａｃｉｔｙｑ）を求め、その総和をＦｉｎａｌ＿Ｃａｐとして求める。その後、ステップＳ１１０７に進む。なお、ｑ＝１，２，・・・，ＭＴである。また、Ｆｉｎａｌ＿Ｃａｐは（２２）式となる。
【００７９】
【数２２】
2009177462.tif 000024
【００８０】
（ステップＳ１１０７）ランク・レート予測部３３は、ｉｎｉｔから１を減算する。その後、ステップＳ１１０８に進む。
（ステップＳ１１０８）ランク・レート予測部３３は、ｉｎｉｔが１であるか否か判断する。ｉｎｉｔが１であると判断した場合はステップＳ１１１８に進み、それ以外はステップＳ１１０２に戻る。
【００８１】
ステップＳ１１０９〜ステップＳ１１１７の処理は、ランクをＭと仮定した場合のＦｉｎａｌ＿Ｃａｐを算出する処理である。なお、１≦Ｍ≦ＭＴである。
（ステップＳ１１０９）マッピング部３２は、Ｌａｙｅｒ  Ｍ〜Ｌａｙｅｒ２に対して、ＭＴ〜ＭＴ−Ｍ＋２の順に一本ずつ物理アンテナ１５をマッピングする。また、Ｌａｙｅｒ１に対して１〜ＭＴ−Ｍ＋１の物理アンテナ１５をすべてマッピングする。その後、ステップＳ１１１０に進む。
【００８２】
（ステップＳ１１１０）ステップＳ１１０９で行ったマッピングに基づいて、データ分離部２３は、レイヤー（ランク）と物理アンテナ１５との間のチャネル行列Ｈ´を算出する。その後、ステップＳ１１１１に進む。具体的には、例えばＭＴが４であり、Ｍが２である場合のチャネル行列Ｈ´は（２３）式に示すとおりとなる。
【００８３】
【数２３】
2009177462.tif 000025
【００８４】
（ステップＳ１１１１）データ分離部２３は、ステップＳ１１１０に基づいてＭＭＳＥウェートω´を（２４）式により算出する。また、データ分離部２３は、算出したＭＭＳＥウェートω´をＳＮＲ計算部３１に入力する。その後、ステップＳ１１１２に進む。
【００８５】
【数２４】
2009177462.tif 000026
【００８６】
（ステップＳ１１１２）ＳＮＲ計算部３１は、ランクごとのＳＩＮＲを算出する。その後、ステップＳ１１１３に進む。なお、チャネルインパルス行列を（２５）式、ＭＭＳＥ空間フィルタの要素を（２６）式、チャネルインパルス行列の要素を（２７）式とすると、ＳＩＮＲ値は（２８）式より算出することができる。
【００８７】
【数２５】
2009177462.tif 000027
【００８８】
【数２６】
2009177462.tif 000028
【００８９】
【数２７】
2009177462.tif 000029
【００９０】
【数２８】
2009177462.tif 000030
【００９１】
（ステップＳ１１１３）ランク・レート予測部３３は（１７）式と（１８）式とを用いて各レイヤーのＣａｐとＳＩＮＲＥｆｆとを算出する。その後、ステップＳ１１１４に進む。
【００９２】
（ステップＳ１１１４）ＳＮＲ計算部３１は、ステップＳ１１１３で算出したＳＩＮＲＥｆｆｑの最小値と、パケットフォーマットの要求ＳＮＲの最小値とを比較する。ＳＩＮＲＥｆｆｑの最小値がパケットフォーマットの要求ＳＮＲの最小値より小さい場合はステップＳ１１１５に進み、それ以外はステップＳ１１１６に進む。
【００９３】
（ステップＳ１１１５）ランク・レート予測部３３は、ステップＳ１１１３で算出したＳＩＮＲＥｆｆｑと、予め用意されているＭＣＳのＰＥＲ（Ｐａｃｋｅｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ、パケットの誤り率）カーブとに基づいて、要求するパケットの誤り率を満たすことができる最大のレートを選択する。また、選択したレートの変調方式の限界性能カーブと、ＳＩＮＲＥｆｆとに基づいてキャパシティ（Ｃａｐａｃｉｔｙｑ）を求め、その総和をＦｉｎａｌ＿Ｃａｐとして求める。その後、ステップＳ１１１６に進む。なお、ｑ＝１，２，・・・，Ｍである。また、Ｆｉｎａｌ＿Ｃａｐは（２９）式となる。
【００９４】
【数２９】
2009177462.tif 000031
【００９５】
（ステップＳ１１１６）ランク・レート予測部３３は、ｉｎｉｔから１を減算する。その後、ステップＳ１１０８に進む。
（ステップＳ１１１７）ランク・レート予測部３３は、ｉｎｉｔが１であるか否か判断する。ｉｎｉｔが１であると判断した場合はステップＳ１１１８に進み、それ以外はステップＳ１１０２に戻る。
【００９６】
（ステップＳ１１１８）ランク・レート予測部３３は、ステップＳ１１０６とステップＳ１１１５で算出したＦｉｎａｌ＿Ｃａｐのうち、最大となるＦｉｎａｌ＿Ｃａｐのときのランク数をランク予測の結果（Ｒａｎｋ）とする。また、ランク予測の結果のときのレートをレート予測の結果（ＣＱＩ）とする。また、ランク・レート予測部３３は、決定したランク予測の結果とレート予測の結果とを送信局に送信する。その後、処理を終了する。
【００９７】
なお、送信局となる無線通信装置は、受信局となる無線通信装置より受信したランク予測の結果のランク数にて、受信局となる無線通信装置に対してデータの送信を行う。
【００９８】
上述したとおり、ランク数がＭＴから１（ＭＴは送信局の物理アンテナ数）の場合を想定し、各ランク数の場合におけるレイヤーと物理アンテナとのマッピングを決定し、決定したマッピングの場合のキャパシティをランク数がＭＴから１の場合毎に算出する。その後、ランク数毎に算出したキャパシティを比較し、一番良いキャパシティの場合のランク数を予測ランク数と決定し、決定した予測ランク数に基づいたレートを予測レートとする。このことにより、オープンループＭＣＷ−ＭＩＭＯにおいて、より正確なランク数とレートの予測を行うことが可能となる。
【００９９】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の一実施形態における無線通信装置の受信部分に関する構成を示した図である。
【図２】本実施形態におけるランクおよびレートの決定手順を示すフローチャートである。
【図３】ＭＣＷ−ＭＩＭＯを使用する送信局の構成例を示した図である。
【図４】ＭＣＷ−ＭＩＭＯを使用する受信局の構成例を示した図である。
【図５】６４ＱＡＭの限界性能カーブＣ６４ＱＡＭを示した図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１１・・・ターボエンコーダ部、１２・・・ＱＡＭ部、１３・・・マッピング部、１４・・・ＯＦＤＭ変調部、１５，２１・・・物理アンテナ、１６・・・受信部、１７・・・レート予測部、２２・・・ＯＦＤＭ復調部、２３・・・データ分離部、２４・・・パラレル／シリアル変換部、２５・・・対数尤度比算出部、２６・・・ターボデコーダ部、２７・・・干渉除去部、２８・・・ＣＱＩ予測部、３１・・・ＳＮＲ計算部、３２・・・マッピング部、３３・・・ランク・レート予測部
【図１】
2009177462.tif 000032
【図２】
2009177462.tif 000033
【図３】
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【図４】
2009177462.tif 000035
【図５】
2009177462.tif 000036