(57)【要約】【課題】ＭＩＭＯのプリコーディング方法およびその装置を提供する。【解決手段】本発明に係るＭＩＭＯのプリコーディング方法では、所定のコードストリーム数および送信アンテナ数に基づいて、パラユニタリ行列形式のコードストリーム変換行列を決定し、所定のコードストリーム数に従って送信対象信号を構成し、コードストリーム変換行列を用いてストリーム間の干渉除去後の送信対象信号に対してコードストリーム変換処理を行う。本発明に係るプリコーディング装置は、コードストリーム変換処理モジュールと、干渉除去モジュールと、を含む。本発明によれば、ＭＩＭＯシステムにおける信号伝送品質を効果的に向上させることができる。【選択図】図２
2009253980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多入力多出力（ＭＩＭＯ）のプリコーディング方法であって、
所定のコードストリーム数および送信アンテナ数に基づいて、パラユニタリ行列形式のコードストリーム変換行列を決定し、
所定のコードストリーム数に従って送信対象信号を構成し、前記コードストリーム変換行列を用いてストリーム間の干渉除去後の送信対象信号に対してコードストリーム変換処理を行う、
ことを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記所定のコードストリーム数および送信アンテナ数に基づいて、パラユニタリ行列形式のコードストリーム変換行列を決定することは、前記コードストリーム数をｎとする場合、行数が送信アンテナ数、列数がｎであるパラユニタリ行列をコードストリーム変換行列に決定することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記コードストリーム変換行列を用いてストリーム間の干渉除去後の送信対象信号に対してコードストリーム変換処理を行うことは、前記コードストリーム変換行列と前記ストリーム間の干渉除去後の送信対象信号とを乗算することを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記所定のコードストリーム数に従って送信対象信号を構成した後に、
チャネル状態情報行列と前記コードストリーム変換行列とを用いて等価チャネル行列を得、得られた等価チャネル行列に基づいてフィードバック行列を決定し、
構成された送信対象信号に対して、変調およびモジュロ演算処理を行って、決定されたフィードバック行列を用いてフィードバック処理を行って、前記ストリーム間の干渉除去後の送信対象信号を得る、
ことをさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
前記チャネル状態情報行列と前記コードストリーム変換行列とを用いて等価チャネル行列を得ることは、前記チャネル状態情報行列と前記コードストリーム変換行列とを乗算して、前記等価チャネル行列を得ることを含み、
前記得られた等価チャネル行列に基づいてフィードバック行列を決定することは、前記等価チャネル行列をＱＲ分解して三角行列を得、該三角行列に基づいて下三角正規化行列を決定し、該下三角正規化行列を用いて前記フィードバック行列を算出することを含む、
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記等価チャネル行列をＱＲ分解することは、
式ＨＭ＝ＦHＲによって、前記等価チャネル行列をＱＲ分解し、ここで、ＨＭは等価チャネル行列であり、Ｈはチャネル状態情報行列であり、Ｍはコードストリーム変換行列であり、Ｒは三角行列であり、Ｆはユニタリ行列であり、ＦHは行列Ｆの共役転置行列を表す、
ことを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記所定のコードストリーム数に従って送信対象信号を構成する前に、所定のコードブック内の各プリコーディング行列、チャネル状態情報行列および前記コードストリーム変換行列を用いて、等価チャネル行列を得、得られた等価チャネル行列を分解して、各プリコーディング行列に対応する三角行列を得、対角要素の絶対値の最小値が最大となる三角行列に対応するプリコーディング行列を選択することをさらに含み、
前記コードストリーム変換行列を用いてストリーム間の干渉除去後の送信対象信号に対してコードストリーム変換処理を行った後に、選択されたプリコーディング行列を用いてコードストリーム変換処理後の送信対象信号に対してプリコーディング処理を行うことをさらに含む、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項８】
前記所定のコードブック内の各プリコーディング行列、チャネル状態情報行列および前記コードストリーム変換行列を用いて、等価チャネル行列を得ることは、前記チャネル状態情報行列と、前記コードブック内の各プリコーディング行列と、前記コードストリーム変換行列とを乗算して、各プリコーディング行列に対応する等価チャネル行列を得ることを含み、
前記得られた等価チャネル行列を分解して、各プリコーディング行列に対応する三角行列を得ることは、各プリコーディング行列に対応する等価チャネル行列をＱＲ分解して、前記各プリコーディング行列に対応する三角行列を得ることを含む、
ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記各プリコーディング行列に対応する等価チャネル行列をＱＲ分解することは、
式ＨＷiＭ＝ＦiHＲiによって、前記各プリコーディング行列に対応する等価チャネル行列をＱＲ分解し、ここで、ＨＷiＭは前記各プリコーディング行列に対応する等価チャネル行列であり、Ｈはチャネル状態情報行列であり、Ｗiは前記コードブック内のｉ番目（ｉは１以上の整数）のプリコーディング行列であり、Ｍは前記コードストリーム変換行列であり、Ｒiは三角行列であり、Ｆiはユニタリ行列であり、ＦiHは行列Ｆiの共役転置行列を表す、
ことを含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記乗算する前に、前記チャネル状態情報行列に対して、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）処理を行うことをさらに含むことを特徴とする請求項５または８に記載の方法。
【請求項１１】
前記ＭＭＳＥ処理を行った後に、ＭＭＳＥ処理結果に対して並べ替え処理を行い、並べ替え結果を前記チャネル状態情報行列として、前記乗算処理を実行することをさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記乗算した後に、得られた積に対して並べ替え処理を行い、並べ替え結果を前記等価チャネル行列とすることをさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記乗算する前に、前記チャネル状態情報行列に対して並べ替え処理を行い、並べ替え結果を前記チャネル状態情報行列とすることをさらに含むことを特徴とする請求項５または８に記載の方法。
【請求項１４】
前記乗算した後に、得られた積に対して並べ替え処理を行い、並べ替え結果を前記等価チャネル行列とすることをさらに含むことを特徴とする請求項５または８に記載の方法。
【請求項１５】
前記対角要素の絶対値の最小値が最大となる三角行列に対応するプリコーディング行列を選択した後に、選択されたプリコーディング行列に対応する三角行列に基づいてフィードバック行列を決定することをさらに含み、
前記コードストリーム変換処理を行う前に、構成された送信対象信号に対して、変調およびモジュロ演算処理を行って、決定されたフィードバック行列を用いてフィードバック処理を行って、前記ストリーム間の干渉除去後の送信対象信号を得ることをさらに含む、
ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１６】
チャネル状態情報行列のランク、または信号対雑音比に基づいて、前記コードストリーム数を設定することをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記チャネル状態情報行列のランクに基づいて、前記コードストリーム数を設定することは、前記コードストリーム数を前記チャネル状態情報行列のランク以下の正整数に設定することを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記信号対雑音比に基づいて、前記コードストリーム数を設定することは、異なるコードストリーム数に対応する、信号対雑音比とスループットとの関係、または、信号対雑音比とスペクトル効率との関係を用いて、前記信号対雑音比でのスループットまたはスペクトル効率が最大となるコードストリーム数を選択することを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
多入力多出力（ＭＩＭＯ）のプリコーディング装置であって、
所定のコードストリーム数および送信アンテナ数に基づいて、パラユニタリ行列形式のコードストリーム変換行列を決定し、所定のコードストリーム数に従って送信対象信号を構成し、前記コードストリーム変換行列を用いてストリーム間の干渉除去後の送信対象信号に対してコードストリーム変換処理を行うコードストリーム変換処理モジュールと、
構成された送信対象信号に対してストリーム間の干渉除去処理を行う干渉除去モジュールと、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項２０】
前記コードストリーム変換処理モジュールは、
前記コードストリーム数および送信アンテナ数に基づいて、パラユニタリ行列形式のコードストリーム変換行列を決定する選択サブモジュールと、
前記コードストリーム数に従って送信対象信号を構成し、前記コードストリーム変換行列と前記ストリーム間の干渉除去後の送信対象信号とを乗算することで、前記コードストリーム変換処理を行う処理サブモジュールと、
を含むことを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記処理サブモジュールは、さらに、送信対象信号を構成した後に、チャネル状態情報行列および前記コードストリーム変換行列を用いて等価チャネル行列を得、
前記干渉除去モジュールは、前記等価チャネル行列に基づいてフィードバック行列を決定し、前記処理サブモジュールで構成された送信対象信号に対して、変調およびモジュロ演算処理を行って、決定されたフィードバック行列を用いてフィードバック処理を行って、前記ストリーム間の干渉除去後の送信対象信号を得る、
ことを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記コードストリーム変換処理モジュールは、チャネル状態情報行列のランク、または信号対雑音比に基づいて、前記コードストリーム数を設定するコードストリーム数決定サブモジュールをさらに含むことを特徴とする請求項２０または２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記コードストリーム数決定サブモジュールは、前記コードストリーム数を前記チャネル状態情報行列のランク以下の正整数に設定することを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記コードストリーム数決定サブモジュールは、異なるコードストリーム数に対応する、信号対雑音比とスループットとの関係、または、信号対雑音比とスペクトル効率との関係を用いて、前記信号対雑音比でのスループットまたはスペクトル効率が最大となるコードストリーム数を選択することを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２５】
所定のコードブック内の各プリコーディング行列、チャネル状態情報行列および前記コードストリーム変換行列を用いて、等価チャネル行列を得、得られた等価チャネル行列を分解して、各プリコーディング行列に対応する三角行列を得、対角要素の絶対値の最小値が最大となる三角行列に対応するプリコーディング行列を選択するプリコーディング行列選択モジュールと、
前記プリコーディング行列選択モジュールで選択されたプリコーディング行列を用いて、コードストリーム変換処理後の送信対象信号に対してプリコーディング処理を行うプリコーディングモジュールと、
をさらに含むことを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２６】
前記プリコーディング行列選択モジュールは、
前記チャネル状態情報行列と、前記コードブック内の各プリコーディング行列と、前記コードストリーム変換行列とを乗算して、各プリコーディング行列に対応する等価チャネル行列を得、かつ、各プリコーディング行列に対応する等価チャネル行列をＱＲ分解して、各プリコーディング行列に対応する三角行列を得る算出サブモジュールと、
対角要素の絶対値の最小値が最大となる三角行列に対応するプリコーディング行列を選択する比較サブモジュールと、
を含むことを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記干渉除去モジュールは、前記プリコーディング行列選択モジュールで選択されたプリコーディング行列に対応する三角行列に基づいて、フィードバック行列を決定し、前記コードストリーム変換処理モジュールで構成された送信対象信号に対して、変調およびモジュロ演算処理を行って、決定されたフィードバック行列を用いてフィードバック処理を行って、前記ストリーム間の干渉除去後の送信対象信号を得ることを特徴とする請求項２５または２６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信分野の信号送信技術に関し、特に、多入力多出力（ＭＩＭＯ：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  ａｎｄ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）システムにおけるＴＨＰ（Ｔｏｍｌｉｎｓｏｎ−Ｈａｒａｓｈｉｍａ  Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ）プリコーディング方法およびプリコーディング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリコーディング技術は、ＭＩＭＯシステムの性能を向上させるキー技術として、ＭＩＭＯシステムにおける信号伝送過程での干渉除去を実現でき、よりよい信号伝送品質を得ることができる。ここで、ＴＨＰ技術は、送信側により実行される非線形プリコーディング技術である。
【０００３】
図１は、従来のＴＨＰプリコーディング方法を採用したシングルユーザのＭＩＭＯシステムにおける信号伝送を示す図である。図１を参照すると、ＴＨＰ技術を採用したシングルユーザのＭＩＭＯシステムにおいて、送信側は、チャネル状態情報行列ＨのＱＲ分解結果に基づいて、フィードバック行列を決定し、変調後の送信対象信号に対して、モジュロ演算処理を行って、該フィードバック行列を用いてフィードバック処理を行ってから受信側に送信する。受信側は、自局の受信アンテナで信号を受信した後、チャネル行列ＨをＱＲ分解し、即ちＨ＝ＦHＲを得、ユニタリ行列Ｆを決定し、三角行列Ｒの対角要素および送信アンテナ数を用いて対角行列Ｇを決定する。ここで、ＦHは行列Ｆの共役転置（Ｈｅｒｍｉｔｅｎ）行列を表す。そして、受信側は、行列ＧＦHを用いて信号を復元し、モジュロ演算処理および復調処理を行って、オリジナル信号を得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記説明からわかるように、従来のシングルユーザのＭＩＭＯシステムの受信側における信号復元に行列ＧＦHが用いられる。ここで、行列Ｇの対角要素は、チャネル行列ＨがＱＲ分解されて得られた三角行列Ｒの対角要素の逆数をとった結果、即ちＲii-1である。ここからわかるように、三角行列Ｒの対角要素の絶対値の最小値が小さいほど、行列ＧＦHによる雑音増幅度が大きくなる。このため、チャネル状態情報行列Ｈは信号対雑音比の決定要素である。チャネル状態情報行列Ｈに特異値がある場合、三角行列Ｒの対角要素は非常に小さく、例えば、０．０００１よりも小さい。この場合、ＭＩＭＯシステムにおける信号対雑音比は比較的に低い。現在、通常、送信対象信号に含まれるコードストリーム数が送信アンテナ数に等しいため、信号対雑音比が比較的に低い場合、各コードストリームに対応する信号対雑音比はさらに低くなる。このように、ＭＩＭＯシステムにおける受信側で受信された信号には、比較的に大きな干渉が存在し、かつ有効部分の占める比例が比較的に低い。従って、ビット誤り率が高くなり、信号品質が悪くなり、ＭＩＭＯシステムの性能の劣化につながる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、ＭＩＭＯシステムにおける信号伝送品質を向上させることができるＭＩＭＯのプリコーディング方法を提供している。
【０００６】
本発明に係るＭＩＭＯのプリコーディング方法は、
所定のコードストリーム数および送信アンテナ数に基づいて、パラユニタリ行列形式のコードストリーム変換行列を決定し、
所定のコードストリーム数に従って送信対象信号を構成し、前記コードストリーム変換行列を用いてストリーム間の干渉除去後の送信対象信号に対してコードストリーム変換処理を行う、ことを含む。
【０００７】
また、前記所定のコードストリーム数および送信アンテナ数に基づいて、パラユニタリ行列形式のコードストリーム変換行列を決定することは、前記コードストリーム数をｎとする場合、行数が送信アンテナ数、列数がｎであるパラユニタリ行列をコードストリーム変換行列に決定する、ことを含む。
【０００８】
また、前記コードストリーム変換行列を用いてストリーム間の干渉除去後の送信対象信号に対してコードストリーム変換処理を行うことは、前記コードストリーム変換行列と前記ストリーム間の干渉除去後の送信対象信号とを乗算する、ことを含む。
【０００９】
好ましくは、前記所定のコードストリーム数に従って送信対象信号を構成した後に、
チャネル状態情報行列と前記コードストリーム変換行列とを用いて等価チャネル行列を得、得られた等価チャネル行列に基づいてフィードバック行列を決定し、
構成された送信対象信号に対して、変調およびモジュロ演算処理を行って、決定されたフィードバック行列を用いてフィードバック処理を行って、前記ストリーム間の干渉除去後の送信対象信号を得る、ことをさらに含む。
【００１０】
また、前記チャネル状態情報行列と前記コードストリーム変換行列とを用いて等価チャネル行列を得ることは、前記チャネル状態情報行列と前記コードストリーム変換行列とを乗算して、前記等価チャネル行列を得ることを含み、
前記得られた等価チャネル行列に基づいてフィードバック行列を決定することは、前記等価チャネル行列をＱＲ分解して三角行列を得、該三角行列に基づいて下三角正規化行列を決定し、該下三角正規化行列を用いて前記フィードバック行列を算出する、ことを含む。
【００１１】
また、前記等価チャネル行列をＱＲ分解することは、
式ＨＭ＝ＦHＲによって、前記等価チャネル行列をＱＲ分解し、ここで、ＨＭは等価チャネル行列であり、Ｈはチャネル状態情報行列であり、Ｍはコードストリーム変換行列であり、Ｒは三角行列であり、Ｆはユニタリ行列であり、ＦHは行列Ｆの共役転置行列を表す、ことを含む。
【００１２】
好ましくは、前記所定のコードストリーム数に従って送信対象信号を構成する前に、所定のコードブック内の各プリコーディング行列、チャネル状態情報行列および前記コードストリーム変換行列を用いて、等価チャネル行列を得、得られた等価チャネル行列を分解して、各プリコーディング行列に対応する三角行列を得、対角要素の絶対値の最小値が最大となる三角行列に対応するプリコーディング行列を選択することをさらに含み、
前記コードストリーム変換行列を用いてストリーム間の干渉除去後の送信対象信号に対してコードストリーム変換処理を行った後に、選択されたプリコーディング行列を用いてコードストリーム変換処理後の送信対象信号に対してプリコーディング処理を行う、ことをさらに含む。
【００１３】
また、前記所定のコードブック内の各プリコーディング行列、チャネル状態情報行列および前記コードストリーム変換行列を用いて、等価チャネル行列を得ることは、前記チャネル状態情報行列と、前記コードブック内の各プリコーディング行列と、前記コードストリーム変換行列とを乗算して、各プリコーディング行列に対応する等価チャネル行列を得ることを含み、
前記得られた等価チャネル行列を分解して、各プリコーディング行列に対応する三角行列を得ることは、各プリコーディング行列に対応する等価チャネル行列をＱＲ分解して、前記各プリコーディング行列に対応する三角行列を得る、ことを含む。
【００１４】
また、前記各プリコーディング行列に対応する等価チャネル行列をＱＲ分解することは、
式ＨＷiＭ＝ＦiHＲiによって、前記各プリコーディング行列に対応する等価チャネル行列をＱＲ分解し、ここで、ＨＷiＭは前記各プリコーディング行列に対応する等価チャネル行列であり、Ｈはチャネル状態情報行列であり、Ｗiは前記コードブック内のｉ番目（ｉは１以上の整数）のプリコーディング行列であり、Ｍは前記コードストリーム変換行列であり、Ｒiは三角行列であり、Ｆiはユニタリ行列であり、ＦiHは行列Ｆiの共役転置行列を表す、ことを含む。
【００１５】
好ましくは、前記乗算する前に、前記チャネル状態情報行列に対して、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）処理を行う、ことをさらに含む。
【００１６】
好ましくは、前記ＭＭＳＥ処理を行った後に、ＭＭＳＥ処理結果に対して並べ替え処理を行い、並べ替え結果を前記チャネル状態情報行列として、前記乗算処理を実行する、ことをさらに含む。
【００１７】
好ましくは、前記乗算した後に、得られた積に対して並べ替え処理を行い、並べ替え結果を前記等価チャネル行列とする、ことをさらに含む。
【００１８】
好ましくは、前記乗算する前に、前記チャネル状態情報行列に対して並べ替え処理を行い、並べ替え結果を前記チャネル状態情報行列とする、ことをさらに含む。
【００１９】
好ましくは、前記対角要素の絶対値の最小値が最大となる三角行列に対応するプリコーディング行列を選択した後に、選択されたプリコーディング行列に対応する三角行列に基づいてフィードバック行列を決定することをさらに含み、
前記コードストリーム変換処理を行う前に、構成された送信対象信号に対して、変調およびモジュロ演算処理を行って、決定されたフィードバック行列を用いてフィードバック処理を行って、前記ストリーム間の干渉除去後の送信対象信号を得る、ことをさらに含む。
【００２０】
好ましくは、該方法は、チャネル状態情報行列のランク、または信号対雑音比に基づいて、前記コードストリーム数を設定する、ことをさらに含む。
【００２１】
ここで、前記チャネル状態情報行列のランクに基づいて、前記コードストリーム数を設定することは、前記コードストリーム数を前記チャネル状態情報行列のランク以下の正整数に設定する、ことを含む。
【００２２】
ここで、前記信号対雑音比に基づいて、前記コードストリーム数を設定することは、異なるコードストリーム数に対応する、信号対雑音比とスループットとの関係、または、信号対雑音比とスペクトル効率との関係を用いて、前記信号対雑音比でのスループットまたはスペクトル効率が最大となるコードストリーム数を選択する、ことを含む。
【００２３】
また、本発明は、ＭＩＭＯシステムにおける信号伝送品質を向上させることができるＭＩＭＯのプリコーディング装置を提供している。
【００２４】
本発明に係るＭＩＭＯのプリコーディング装置は、
所定のコードストリーム数および送信アンテナ数に基づいて、パラユニタリ行列形式のコードストリーム変換行列を決定し、所定のコードストリーム数に従って送信対象信号を構成し、前記コードストリーム変換行列を用いてストリーム間の干渉除去後の送信対象信号に対してコードストリーム変換処理を行うコードストリーム変換処理モジュールと、
構成された送信対象信号に対してストリーム間の干渉除去処理を行う干渉除去モジュールと、を含む。
【００２５】
好ましくは、前記コードストリーム変換処理モジュールは、
前記コードストリーム数および送信アンテナ数に基づいて、パラユニタリ行列形式のコードストリーム変換行列を決定する選択サブモジュールと、
前記コードストリーム数に従って送信対象信号を構成し、前記コードストリーム変換行列と前記ストリーム間の干渉除去後の送信対象信号とを乗算することで、前記コードストリーム変換処理を行う処理サブモジュールと、を含む。
【００２６】
好ましくは、前記処理サブモジュールは、さらに、送信対象信号を構成した後に、チャネル状態情報行列および前記コードストリーム変換行列を用いて等価チャネル行列を得、
前記干渉除去モジュールは、前記等価チャネル行列に基づいてフィードバック行列を決定し、前記処理サブモジュールで構成された送信対象信号に対して、変調およびモジュロ演算処理を行って、決定されたフィードバック行列を用いてフィードバック処理を行って、前記ストリーム間の干渉除去後の送信対象信号を得る。
【００２７】
好ましくは、前記コードストリーム変換処理モジュールは、チャネル状態情報行列のランク、または信号対雑音比に基づいて、前記コードストリーム数を設定するコードストリーム数決定サブモジュールをさらに含む。
【００２８】
ここで、前記コードストリーム数決定サブモジュールは、前記コードストリーム数を前記チャネル状態情報行列のランク以下の正整数に設定する。
【００２９】
または、前記コードストリーム数決定サブモジュールは、異なるコードストリーム数に対応する、信号対雑音比とスループットとの関係、または、信号対雑音比とスペクトル効率との関係を用いて、前記信号対雑音比でのスループットまたはスペクトル効率が最大となるコードストリーム数を選択する。
【００３０】
好ましくは、該装置は、
所定のコードブック内の各プリコーディング行列、チャネル状態情報行列および前記コードストリーム変換行列を用いて、等価チャネル行列を得、得られた等価チャネル行列を分解して、各プリコーディング行列に対応する三角行列を得、対角要素の絶対値の最小値が最大となる三角行列に対応するプリコーディング行列を選択するプリコーディング行列選択モジュールと、
前記プリコーディング行列選択モジュールで選択されたプリコーディング行列を用いて、コードストリーム変換処理後の送信対象信号に対してプリコーディング処理を行うプリコーディングモジュールと、をさらに含む。
【００３１】
好ましくは、前記プリコーディング行列選択モジュールは、
前記チャネル状態情報行列と、前記コードブック内の各プリコーディング行列と、前記コードストリーム変換行列とを乗算して、各プリコーディング行列に対応する等価チャネル行列を得、かつ、各プリコーディング行列に対応する等価チャネル行列をＱＲ分解して、各プリコーディング行列に対応する三角行列を得る算出サブモジュールと、
対角要素の絶対値の最小値が最大となる三角行列に対応するプリコーディング行列を選択する比較サブモジュールと、を含む。
【００３２】
好ましくは、前記干渉除去モジュールは、前記プリコーディング行列選択モジュールで選択されたプリコーディング行列に対応する三角行列に基づいて、フィードバック行列を決定し、前記コードストリーム変換処理モジュールで構成された送信対象信号に対して、変調およびモジュロ演算処理を行って、決定されたフィードバック行列を用いてフィードバック処理を行って、前記ストリーム間の干渉除去後の送信対象信号を得る。
【発明の効果】
【００３３】
上記解決手段からわかるように、本発明は、所定のコードストリーム数に従って送信対象信号を構成することによって、該信号に含まれるコードストリーム数を送信側のアンテナ数より少なくする。本発明では、信号対雑音比が比較的に低い場合、伝送コードストリーム数が減少し、コードストリームごとの使用可能なリソースが相応に増加し、従来のＴＨＰプリコーディング手段に比べて、本発明の各コードストリームの信号対雑音比が全て向上しているため、信号品質を向上させることができる。また、本発明では、コードストリーム数に基づいて、所定の候補ユニタリ行列からコードストリーム変換行列を構成する要素を選択し、該コードストリーム変換行列とチャネル状態情報行列とを用いて等価チャネル行列を得、プリコーディングプロセスにおいて該等価チャネル行列を基礎とする。受信側では、送信側のコードストリーム変換に用いられたコードストリーム変換行列を、チャネルの一部と見なすことができるため、信号を復元する際に、余計な処理を追加する必要がなく、実用性および互換性が良好である。
【００３４】
また、本発明は、コードストリーム数を減少すると共に、三角行列の対角要素の絶対値の最小値最大化原則に基づいて、所定のコードブックからプリコーディング行列を選択することによって、もともと相対的に固定するチャネル行列を調整可能にする。これにより、三角行列Ｒの対角要素が調整可能になり、受信側の信号復元による雑音増幅度が低減する。さらに、異なる信号対雑音比の場合でも信号のビット誤り率を低減でき、信号伝送品質を効果的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来のＴＨＰプリコーディング方法を採用したシングルユーザのＭＩＭＯシステムにおける信号伝送を示す図である。
【図２】本発明に係るＴＨＰプリコーディング方法の例示的なフローチャートである。
【図３】本発明に係るＴＨＰプリコーディング装置の例示的な構成を示す図である。
【図４】実施例１に係るＴＨＰプリコーディング方法を採用したシングルユーザのＭＩＭＯシステムにおける信号伝送を示す図である。
【図５】本発明の実施例１に係るＴＨＰプリコーディング方法のフローチャートである。
【図６】本発明の実施例１に係るＴＨＰプリコーディング装置の構成を示す図である。
【図７】本発明の実施例１に係るＴＨＰプリコーディング方法の異なるコードストリーム数での性能シミュレーショングラフである。
【図８】本発明の実施例２に係るＴＨＰプリコーディング方法のフローチャートである。
【図９】本発明の実施例２に係るＴＨＰプリコーディング装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明の目的、解決手段をさらに明確にするために、以下、図面を参照して実施例を挙げながら、本発明についてさらに詳しく説明する。
【００３７】
本発明は、ＭＩＭＯシステムの信号伝送品質を向上させるために、ＴＨＰプリコーディングを行う際、まず、所定のコードストリーム数に基づいて、送信対象信号のコードストリーム数を送信アンテナ数より少ないように減少し、次いでコードストリーム変換処理を行う。
【００３８】
図２は本発明に係るＴＨＰプリコーディング方法の例示的なフローチャートである。図２を参照すると、該方法は以下のステップを含む。
【００３９】
ステップ２０１で、所定のコードストリーム数および送信アンテナ数に基づいて、パラユニタリ行列形式のコードストリーム変換行列を決定する。
【００４０】
ステップ２０２で、所定のコードストリーム数に従って送信対象信号を構成し、コードストリーム変換行列を用いてストリーム間の干渉除去後の送信対象信号に対してコードストリーム変換処理を行う。
【００４１】
図３は本発明に係るＴＨＰプリコーディング装置の例示的な構成を示す。図３を参照すると、該装置は、
所定のコードストリーム数および送信アンテナ数に基づいて、パラユニタリ行列形式のコードストリーム変換行列を決定し、所定のコードストリーム数に従って送信対象信号を構成し、コードストリーム変換行列を用いてストリーム間の干渉除去後の送信対象信号に対してコードストリーム変換処理を行うコードストリーム変換処理モジュールと、構成された送信対象信号に対してストリーム間の干渉除去処理を行う干渉除去モジュールと、を含む。
【００４２】
本発明におけるパラユニタリ行列形式のコードストリーム変換行列として、正方行列である場合、該行列はユニタリ行列であるが、行数と列数が異なる場合、即ち正方行列でない場合、該行列はＵＵH＝ＩまたはＵHＵ＝Ｉを満たし、ここで、ＵHは行列Ｕの共役転置行列を表す。
【００４３】
上記説明からわかるように、本発明は、所定のコードストリーム数に従って送信対象信号を構成することによって、該信号に含まれるコードストリーム数を送信側のアンテナ数より少なくする。本発明では、信号対雑音比が比較的に低い場合、伝送コードストリーム数が減少し、コードストリームごとの使用可能なリソースが相応に増加し、従来のＴＨＰプリコーディング手段に比べて、本発明の各コードストリームの信号対雑音比が全て向上しているため、信号品質を向上させることができる。また、本発明では、コードストリーム数に基づいて、所定の候補ユニタリ行列からコードストリーム変換行列を構成する要素を選択し、該コードストリーム変換行列とチャネル状態情報行列とを用いて等価チャネル行列を得、プリコーディングプロセスにおいて該等価チャネル行列を基礎とする。受信側では、送信側のコードストリーム変換に用いられたコードストリーム変換行列を、チャネルの一部と見なすことができるため、信号を復元する際に、余計な処理を追加する必要がなく、実用性および互換性が良好である。
【００４４】
以下、本発明の具体的な応用を２つの実施例でそれぞれ説明する。
【００４５】
（実施例１）
本実施例は、受信側が１つだけのユーザであるシングルユーザのＭＩＭＯシステムに対するものである。該受信側は、少なくとも１本の受信アンテナを備えるようにしてよい。
【００４６】
図４は本実施例に係るＴＨＰプリコーディング方法を採用したシングルユーザのＭＩＭＯシステムにおける信号伝送を示す図である。図４を参照すると、本実施例では、信号を伝送する前に、コードストリーム数ｎ（ｎ＜送信アンテナ数）を予め設定し、行数および列数が送信アンテナ数である候補ユニタリ行列も予め設定し、コードストリーム数に基づいて、候補ユニタリ行列から先頭ｎ列の要素を選択して、コードストリーム変換行列を構成し、チャネル状態情報行列とコードストリーム変換行列とを乗算して、等価チャネル行列を得、得られた等価チャネル行列に基づいてフィードバック行列（Ｂ−Ｉ）を決定する。信号伝送過程において、まず、所定のコードストリーム数に従って送信対象信号を構成し、変調、モジュロ演算処理、およびフィードバック行列（Ｂ−Ｉ）が用いられたフィードバック処理を行って、コードストリーム変換行列でコードストリーム変換処理を行って、ＴＨＰプリコーディングを完成する。そして、ＴＨＰプリコーディング後の送信対象信号は、コードストリーム数の情報と共に、チャネルＨを介して受信側に伝送される。受信側は自局の受信アンテナで信号を受信した後、受信されたコードストリーム数の情報を用いて、行列ＧとＦを決定する。行列Ｇを決定する際に、まず、コードストリーム数ｎに従って、等価チャネル行列がＱＲ分解されて得られた三角行列Ｒの先頭ｎ個の対角要素を取り出し、各対角要素の逆数をとって、Ｇ＝ｄｉａｇ（Ｒ11-1，Ｒ22-1，・・・，Ｒnn-1）を得る。ここで、演算子ｄｉａｇ（*）は括弧内の内容を対角要素とする行列を表し、ｎはコードストリーム数であり、Ｒii-1は
【数１】
2009253980.tif 000003
を表す。そして、受信側は、行列ＧＦHを用いて信号を復元し、モジュロ演算処理および復調処理を行って、オリジナル信号を得る。
【００４７】
本実施例では、シングルユーザのＭＩＭＯシステムは送信側で送信対象信号のコードストリーム数を減少し、かつ信号のストリーム間の干渉除去を完成した後、コードストリーム変換処理を実行する。シングルユーザのＭＩＭＯシステムにおいて、コードストリーム数が減少した後、各ストリームの信号対雑音比が全て効果的に増大できるため、ビット誤り率が大幅に低減でき、信号伝送品質が効果的に改善できる。
【００４８】
図５は本実施例に係るＴＨＰプリコーディング方法のフローチャートである。図５を参照すると、該方法は以下のステップを含む。
【００４９】
ステップ５０１で、所定のコードストリーム数および送信アンテナ数に基づいて、パラユニタリ行列形式のコードストリーム変換行列を決定する。
【００５０】
本実施例では、２種類の方式でコードストリーム変換行列を決定することができる。方式１として、候補ユニタリ行列から要素を選択して、行数が送信アンテナ数、列数がコードストリーム数であるパラユニタリ行列形式のコードストリーム変換行列を構成する。方式２として、行数が送信アンテナ数、列数がコードストリーム数であるパラユニタリ行列形式のコードストリーム変換行列を直接に構成する。
【００５１】
方式１について、送信アンテナ数がＮｔである場合、候補ユニタリ行列のサイズはＮｔ×Ｎｔであってよい。ここで、コードストリーム数ｎに従って、該候補ユニタリ行列から先頭ｎ列の要素を選択して、コードストリーム変換行列Ｍを構成するため、Ｍは、行数が送信アンテナ数Ｎｔであり、列数がコードストリーム数ｎである。
【００５２】
例えば、４本の送信アンテナがある場合、所定の候補ユニタリ行列は
【数２】
2009253980.tif 000004
であってよい。
【００５３】
コードストリーム数が２である場合、候補ユニタリ行列の先頭２列の要素を選択して、コードストリーム変換行列Ｍを構成し、即ち
【数３】
2009253980.tif 000005
である。
【００５４】
方式２について、行数が送信アンテナ数Ｎｔ、列数がコードストリーム数ｎであるコードストリーム変換行列を直接に構成する。例えば、前記４×２サイズのコードストリーム変換行列Ｍである。
【００５５】
ステップ５０２で、チャネル状態情報行列とコードストリーム変換行列とを乗算して、等価チャネル行列を得る。
【００５６】
本ステップにおいて、チャネル状態情報行列Ｈとコードストリーム変換行列Ｍとを乗算して得られた等価チャネル行列はＨＭである。ここでの等価チャネル行列は、後続のステップにコードストリーム数が減少された送信対象信号に適応するように、コードストリーム変換行列を用いてチャネル行列を改良するものと見なされてよい。
【００５７】
ステップ５０３で、等価チャネル行列をＱＲ分解して三角行列を得る。
【００５８】
本ステップにおいて、ＱＲ分解の対象は、チャネル状態情報行列Ｈとコードストリーム変換行列Ｍとを乗算して得られた等価チャネル行列ＨＭである。式ＨＭ＝ＦHＲによってＱＲ分解し、ここで、Ｒは三角行列であり、Ｆはユニタリ行列であり、ＦHは行列Ｆの共役転置行列を表す。
【００５９】
ステップ５０４〜５０５で、三角行列に基づいて下三角正規化行列Ｂを決定し、下三角正規化行列Ｂに基づいてフィードバック行列（Ｂ−Ｉ）を決定し、ここで、Ｉは単位行列である。
【００６０】
ここで、下三角正規化行列Ｂを決定する際、まず、等価チャネル行列がＱＲ分解されて得られた三角行列Ｒの先頭ｎ個（ｎはコードストリーム数）の対角要素を取り出し、各対角要素の逆数をとって、行列Ｇを構成する。次いで、式Ｂ＝ＧＲによって、対角要素が１である下三角正規化行列Ｂを得る。
【００６１】
ステップ５０６で、所定のコードストリーム数に従って送信対象信号を構成し、変調およびモジュロ演算処理を行って、フィードバック行列（Ｂ−Ｉ）を用いてフィードバック処理を行う。
【００６２】
本ステップにおいて、送信アンテナ数より少ないコードストリーム数ｎに従って送信対象信号を構成することによって、該信号に含まれるコードストリーム数を従来のＴＨＰプリコーディング手段の送信対象信号より少なくする。そして、送信対象信号のストリーム間の干渉除去を実現するために、変調後の送信対象信号の第１チャネル信号に対してモジュロ演算処理を行って、モジュロ演算処理の結果とフィードバック行列（Ｂ−Ｉ）とを乗算し、第１チャネル信号のフィードバック処理後の結果と送信対象信号の第２チャネル信号とを加算し、加算結果に対してモジュロ演算処理を行って、モジュロ演算処理の結果とフィードバック行列（Ｂ−Ｉ）とを乗算する。上記から類推して、最後のチャネルの信号まで処理を繰り返して、変調後の送信対象信号と同じチャネル数の信号を得る。
【００６３】
ステップ５０７で、コードストリーム変換行列を用いて、モジュロ演算およびフィードバック処理後の送信対象信号に対してコードストリーム変換処理を行って、ＴＨＰプリコーディング後の送信対象信号を得る。
【００６４】
コードストリーム変換行列Ｍの列数がコードストリーム数に等しく、行数が送信アンテナ数に等しいため、本ステップにおいて、送信側は、コードストリーム変換行列とモジュロ演算およびフィードバック処理後の送信対象信号とを乗算すると、ｎ個のコードストリームを含む送信対象信号を、チャネル数が送信アンテナ数と同じであるように変換することができる。これにより、信号を伝送する際に、送信対象信号が各送信アンテナに割当てられることが可能になり、かつ、このような信号がチャネルＨを経た後、受信側で信号対雑音比が比較的に高いオリジナル信号を復元することができる。
【００６５】
本実施例では、チャネル状態情報行列のランク、または信号対雑音比などのパラメータに基づいて、コードストリーム数を設定するようにしてもよい。
【００６６】
チャネル状態情報行列のランクに基づいて、コードストリーム数を設定する方式について、コードストリーム数は前記チャネル状態情報行列のランク以下である。例えば、４送信４受信のＭＩＭＯシステムにおいて、チャネル状態情報行列のランクが３であるとする。３より大きいコードストリーム数を採用すれば、少なくとも１つのコードストリームのビット誤り率が常に比較的に高い場合がある。本実施例によれば、コードストリーム数は３以下の正整数、例えば、２または３となり、この場合、ビット誤り率が常に比較的に高いコードストリームはない。従って、本実施例では、全ての送信対象信号の対応する信号品質が比較的に高く、システムの性能が比較的に高い。もちろん、チャネル状態情報行列のランクに関連するほかのパラメータに基づいて、コードストリーム数を設定するようにしてもよい。
【００６７】
信号対雑音比に基づいて、コードストリーム数を設定する方式について、シミュレーションまたは測定により、異なるコードストリーム数に対応する、信号対雑音比とスループットとの関係、または、信号対雑音比とスペクトル効率との関係を得、該関係に基づいて、所定の信号対雑音比でのスループットまたはスペクトル効率が最大となるコードストリーム数を選択するようにしてもよい。このような場合は、高信号対雑音比の条件で、比較的に多いコードストリーム数を採用し、各コードストリームは高次変調を採用するが、低信号対雑音比の条件で、比較的に少ないコードストリーム数を採用し、各コードストリームは低次変調を採用する、と理解されてよい。コードストリーム数が送信アンテナ数に等しい従来の解決手段に比べて、このようなコードストリーム選択方式は、同じスペクトル効率でよりよい信号品質を得ることができ、さらに、セルエッジにおけるユーザの通信品質を向上させ、またはカバーエリアを拡大することができる。もちろん、信号対雑音比に関連するほかのパラメータに基づいて、コードストリーム数を設定するようにしてもよい。
【００６８】
ここまで、本実施例におけるＴＨＰプリコーディングプロセスを終了する。以上の処理は全て送信側によって完成される。その後、送信側はＴＨＰプリコーディング後の信号を送信アンテナに割当てて、受信側に送信する。
【００６９】
上記通常のＱＲ分解以外に、本実施例では、並べ替え付きＱＲ分解、または最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）ＱＲ分解、またはＭＭＳＥ並べ替え付きＱＲ分解などの方式を採用するようにしてもよい。
【００７０】
並べ替え付きＱＲ分解において、まず、チャネル状態情報行列に対して並べ替え処理を行い、次いで、並べ替え結果とコードストリーム変換行列とを乗算して、等価チャネル行列を得るようにしてもよい。または、まず、チャネル状態情報行列とコードストリーム変換行列とを乗算し、次いで、得られた積に対して並べ替え処理を行って、等価チャネル行列を得るようにしてもよい。
【００７１】
ＭＭＳＥ  ＱＲ分解において、まず、雑音をチャネル状態情報行列に追加し、次いで、雑音追加後のチャネル状態情報行列とコードストリーム変換行列とを乗算して、等価チャネル行列を得る。
【００７２】
ＭＭＳＥ並べ替え付きＱＲ分解において、まず、チャネル状態情報行列に対してＭＭＳＥ処理を行って雑音を該行列に追加し、次いで、処理結果に対して並べ替え処理を行ってから、並べ替え結果とコードストリーム変換行列とを乗算して、等価チャネル行列を得るようにしてもよい。または、まず、チャネル状態情報行列に対してＭＭＳＥ処理を行って雑音を該行列に追加し、次いで、処理結果とコードストリーム変換行列とを乗算し、積に対して並べ替え処理を行って、等価チャネル行列を得るようにしてもよい。
【００７３】
図６は本実施例に係るＴＨＰプリコーディング装置の構成を示す。図６を参照すると、本実施例では、図３のコードストリーム変換処理モジュールが細分化されている。具体的に、本実施例におけるコードストリーム変換処理モジュールは、所定のコードストリーム数および送信アンテナ数に基づいて、パラユニタリ行列形式のコードストリーム変換行列を決定する選択サブモジュールと、所定のコードストリーム数に従って送信対象信号を構成し、前記コードストリーム変換行列と前記ストリーム間の干渉除去後の送信対象信号とを乗算することで、前記コードストリーム変換処理を行って、ＴＨＰプリコーディング後の送信対象信号を得る処理サブモジュールと、を含む。
【００７４】
また、本実施例におけるコードストリーム変換処理モジュールは、チャネル状態情報行列のランク、または信号対雑音比などのパラメータに基づいて、コードストリーム数を設定し、設定されたコードストリーム数をコードストリーム変換処理モジュールの選択サブモジュールおよび処理サブモジュールに送信するコードストリーム数決定サブモジュールをさらに含む。チャネル状態情報行列のランクに基づいて、コードストリーム数を設定する方式について、コードストリーム数決定サブモジュールは、コードストリーム数を前記チャネル状態情報行列のランク以下に設定する。信号対雑音比に基づいて、コードストリーム数を設定する方式について、コードストリーム数決定サブモジュールは、シミュレーションまたは測定により、異なるコードストリーム数に対応する、信号対雑音比とスループットとの関係、または、信号対雑音比とスペクトル効率との関係を得、該関係に基づいて、所定の信号対雑音比でのスループットまたはスペクトル効率が最大となるコードストリーム数を選択する。
【００７５】
本実施例における処理サブモジュールは、さらに、送信対象信号を構成した後に、チャネル状態情報行列および前記コードストリーム変換行列を用いて等価チャネル行列を得る。このように、本実施例における干渉除去モジュールは、前記処理サブモジュールによって得られた等価チャネル行列に基づいてフィードバック行列を決定し、処理サブモジュールで構成された送信対象信号に対して、変調およびモジュロ演算処理を行って、決定されたフィードバック行列を用いてフィードバック処理を行って、前記ストリーム間の干渉除去後の送信対象信号を得る。
【００７６】
本実施例では、コードストリーム数を減少する方式で、各コードストリームの信号対雑音比を向上させることによって、該信号のビット誤り率を低減し、信号伝送品質を向上させる。これにより、チャネル状態情報行列に特異値がある場合のシステム性能の急激な悪化を避けることができる。
【００７７】
図７は本実施例に係るＴＨＰプリコーディング方法の異なるコードストリーム数での性能シミュレーションを示す。図７を参照すると、四角印の線は、送信対象信号に２つのコードストリームが含まれる場合の本実施例に係るＴＨＰプリコーディング方法を表し、丸印の線は、送信対象信号に４つのコードストリームが含まれる場合の本実施例に係るＴＨＰプリコーディング方法を表す。図７からわかるように、同じシンボル信号対雑音比（Ｅｓ／Ｎ０）の場合に、送信対象信号に含まれるコードストリーム数が少ないほど、対応のビット誤り率（ＢＥＲ）が低くなり、従来の方法に比べて信号伝送品質の向上が顕著になる。
【００７８】
本実施例では、コードストリーム数の変更処理を送信側のＴＨＰプリコーディングプロセスに追加した後、受信側は、コードストリーム変換行列をチャネル状態情報の一部と見なすことができるため、信号を復元する際に、コードストリーム逆変換処理を実行することなく、従来技術と同じ方式で処理しても、オリジナル信号を復元することができる。従って、本実施例は、受信側の処理の複雑性の増加もなく、受信側機器に対する新たな要求もなく、実用性および互換性が良好である。
【００７９】
（実施例２）
本実施例もシングルユーザのＭＩＭＯシステムに対するものである。
【００８０】
受信側が信号を復元する際に行列ＧＦHが用いられたことを考慮する。ここで、対角行列Ｇの対角要素は、チャネル行列ＨがＱＲ分解されて得られた三角行列Ｒの対角要素の逆数をとった結果、即ちＲii-1である。ここからわかるように、三角行列Ｒの対角要素の絶対値の最小値が小さいほど、行列ＧＦHによる雑音増幅度が大きくなる。本実施例は実施例１の上で、三角行列Ｒの対角要素の絶対値の最小値最大化原則に基づいて、所定のコードブックからプリコーディング行列を選択することによって、もともと相対的に固定するチャネル行列Ｈを調整可能にする。これにより、三角行列Ｒの対角要素が調整可能になり、受信側の信号復元による雑音増幅度が低減する。さらに、異なる信号対雑音比の場合でも信号のビット誤り率を低減でき、信号伝送品質を効果的に向上させることができる。
【００８１】
実施例１に類似し、本実施例においても、コードストリーム数ｎ（ｎ＜送信アンテナ数）を予め設定し、行数および列数が送信アンテナ数である候補ユニタリ行列も予め設定する。
【００８２】
図８は本実施例に係るＴＨＰプリコーディング方法のフローチャートを示す。図８を参照すると、該方法は以下のステップを含む。
【００８３】
ステップ８０１で、所定のコードストリーム数および送信アンテナ数に基づいて、パラユニタリ行列形式のコードストリーム変換行列を決定する。
【００８４】
本ステップの処理は実施例１におけるステップ５０１と同じである。そして、実施例１と同じ方式でコードストリーム数を予め設定するようにしてもよい。
【００８５】
ステップ８０２で、チャネル状態情報行列Ｈと、所定のコードブック内の各プリコーディング行列と、コードストリーム変換行列とを乗算して、各プリコーディング行列に対応する等価チャネル行列を得る。
【００８６】
所定のコードブックを｛Ｗ1，Ｗ2，・・・Ｗn｝と仮定し、その中には総ｎ個のプリコーディング行列が含まれる。チャネル状態情報行列Ｈと、各プリコーディング行列と、コードストリーム変換行列Ｍとを乗算して得られた等価チャネル行列は、ＨＷ1Ｍ，ＨＷ2Ｍ，・・・ＨＷnＭである。ここでの等価チャネル行列は、もともと相対的に固定するチャネル行列がプリコーディング行列およびコードストリーム変換行列の影響で調整可能な目的に達するように、プリコーディング行列およびコードストリーム変換行列を用いてチャネル行列を改良するものと見なされてよい。
【００８７】
ステップ８０３で、各プリコーディング行列に対応する等価チャネル行列をＱＲ分解して、各プリコーディング行列に対応する三角行列を得る。
【００８８】
ここで、ＱＲ分解の対象は、チャネル状態情報行列Ｈと、プリコーディング行列と、コードストリーム変換行列Ｍとを乗算して得られた等価チャネル行列である。プリコーディング行列Ｗiを例として、式ＨＷiＭ＝ＦiHＲiによってＱＲ分解し、ここで、Ｒiは三角行列であり、Ｆiはユニタリ行列であり、ＦiHは行列Ｆiの共役転置行列を表し、ｉは１以上の整数である。
【００８９】
ステップ８０４で、各プリコーディング行列に対応する三角行列の対角要素の絶対値の最小値を比較し、今回のプリコーディング行列として、対角要素の絶対値の最小値が最大となる三角行列に対応するプリコーディング行列を選択する。
【００９０】
また、コードブック｛Ｗ1，Ｗ2，・・・Ｗn｝を例として、各プリコーディング行列に対応する三角行列Ｒ1，Ｒ2，・・・Ｒnを得てから、各三角行列の対角要素の最小値を決定し、これらの対角要素の絶対値の最小値を比較して、対角要素の絶対値の最小値が最大となる三角行列に対応するプリコーディング行列を検索する。三角行列Ｒの対角要素が小さいほど、受信側で雑音増幅度が大きくなり、信号伝送品質が悪くなることから、信号伝送品質と三角行列Ｒの対角要素の最小値との間に直接関係があることがわかった。対角要素の絶対値の最小値が比較的に大きい場合、信号伝送品質は相応に向上する。この原則に基づいて、本ステップにおいて、三角行列の対角要素の絶対値の最小値が最大となるプリコーディング行列を検索することは、後続のステップにおいてこのプリコーディング行列を用いて信号に対してプリコーディングを行うと、受信側の雑音増幅度をなるべく小さく抑えることができ、信号伝送のビット誤り率を改善することを目的とする。
【００９１】
ステップ８０５〜８０６で、今回のプリコーディング行列に対応する三角行列に基づいて下三角正規化行列Ｂを決定し、下三角正規化行列Ｂに基づいてフィードバック行列（Ｂ−Ｉ）を決定し、ここで、Ｉは単位行列である。
【００９２】
ここで、下三角正規化行列Ｂおよびフィードバック行列（Ｂ−Ｉ）を求める際、根拠はチャネル状態情報行列Ｈと、今回のフィードバック行列と、コードストリーム行列Ｍとの積によって決定された等価チャネル行列である。
【００９３】
ステップ８０７で、所定のコードストリーム数に従って送信対象信号を構成し、変調およびモジュロ演算処理を行って、フィードバック行列（Ｂ−Ｉ）を用いてフィードバック処理を行う。
【００９４】
本ステップにおけるモジュロ演算およびフィードバック処理は、実施例１におけるステップ５０６と同じである。
【００９５】
ステップ８０８で、コードストリーム変換行列を用いて、モジュロ演算およびフィードバック処理後の送信対象信号に対してコードストリーム変換処理を行う。
【００９６】
コードストリーム変換行列Ｍの列数がコードストリーム数に等しく、行数が送信アンテナ数に等しいため、本ステップにおいて、送信側はコードストリーム変換行列とモジュロ演算およびフィードバック処理後の送信対象信号とを乗算すると、ｎ個のコードストリームを含む送信対象信号を、チャネル数が送信アンテナ数と同じであるように変換することができる。これにより、後続のステップにおいてプリコーディング処理を順調に実行することができ、送信対象信号が各送信アンテナに割当てられることが可能になる。
【００９７】
ステップ８０９で、今回のプリコーディング行列を用いて、コードストリーム変換後の送信対象信号に対してプリコーディング処理を行って、ＴＨＰプリコーディング後の送信対象信号を得る。
【００９８】
本ステップにおいて、前記ステップ８０４で選択された今回のプリコーディング行列を用いてプリコーディング処理を行い、即ち、コードストリーム変換後の送信対象信号と今回のプリコーディング行列とを乗算することによって、該信号がチャネルＨを経た後、受信側で高品質のオリジナル信号を復元しやすくすることができる。
【００９９】
ここまで、本実施例に係るＴＨＰプリコーディングプロセスを終了する。以上の処理は全て送信側によって完成される。その後、送信側はＴＨＰプリコーディング後の信号を送信アンテナに割当てて、受信側に送信する。
【０１００】
本実施例では、並べ替え付きＱＲ分解、またはＭＭＳＥ  ＱＲ分解、またはＭＭＳＥ並べ替え付きＱＲ分解などの方式を用いて、上記ＱＲ分解を代替するようにしてもよい。
【０１０１】
並べ替え付きＱＲ分解において、まず、チャネル状態情報行列に対して並べ替え処理を行い、次いで、並べ替え結果と、コードブック内の各プリコーディング行列と、コードストリーム変換行列とを乗算して、各プリコーディング行列に対応する等価チャネル行列を得るようにしてもよい。または、まず、チャネル状態情報行列と、各プリコーディング行列と、コードストリーム変換行列とを乗算し、次いで、得られた積に対して並べ替え処理を行って、各プリコーディング行列に対応する等価チャネル行列を得るようにしてもよい。
【０１０２】
ＭＭＳＥ  ＱＲ分解において、まず、雑音をチャネル状態情報行列に追加し、次いで、雑音追加後のチャネル状態情報行列と、各プリコーディング行列と、コードストリーム変換行列とを乗算して、各プリコーディング行列に対応する等価チャネル行列を得る。
【０１０３】
ＭＭＳＥ並べ替え付きＱＲ分解において、まず、チャネル状態情報行列に対してＭＭＳＥ処理を行って雑音を該行列に追加し、次いで、処理結果に対して並べ替え処理を行ってから、並べ替え結果と、各プリコーディング行列と、コードストリーム変換行列とを乗算して、各プリコーディング行列に対応する等価チャネル行列を得るようにしてもよい。または、まず、チャネル状態情報行列に対してＭＭＳＥ処理を行って雑音を該行列に追加し、次いで、処理結果と、各プリコーディング行列と、コードストリーム変換行列とを乗算し、積に対して並べ替え処理を行って、各プリコーディング行列に対応する等価チャネル行列を得るようにしてもよい。
【０１０４】
本実施例では、コードストリーム数を減少する方式を採用することで、各コードストリームの信号対雑音比を向上させ、信号伝送品質を向上させる。一方、三角行列の対角要素の絶対値の最小値が最大となるプリコーディング行列を選択することによって、受信側で雑音増幅度の効果的な低減を実現する。このため、実施例１の上で、本実施例はシングルユーザのＭＩＭＯシステムの信号伝送品質をさらに向上させることができる。
【０１０５】
また、実施例１に類似し、本実施例では、プリコーディング行列の選択処理、プリコーディング行列を用いてプリコーディングを行う処理、およびコードストリーム数の変更処理を、送信側のＴＨＰプリコーディングプロセスに追加した後、受信側がやはり、追加されたプリコーディング行列およびコードストリーム変換行列をチャネル状態情報の一部と見なすことができるため、信号を復元する際に、余計な処理を実行することなく、従来技術と同じ方式で処理しても、オリジナル信号を復元することができる。従って、本実施例は、受信側の処理の複雑性の増加もなく、受信側機器に対する新たな要求もなく、実用性および互換性が良好である。
【０１０６】
図９は本実施例に係るＴＨＰプリコーディング装置の構成を示す。図９を参照すると、本実施例に係るＴＨＰプリコーディング装置は、実施例１の上でプリコーディング行列選択モジュールとプリコーディングモジュールとが追加されている。
【０１０７】
本実施例におけるコードストリーム変換処理モジュールは、選択サブモジュールと処理サブモジュールとを含む。ここで、選択サブモジュールは、役割が実施例１と同じであり、即ち、所定のコードストリーム数および送信アンテナ数に基づいて、パラユニタリ行列形式のコードストリーム変換行列を決定する。本実施例における処理サブモジュールは、実施例１における処理サブモジュールの処理の一部のみを実行し、即ち、所定のコードストリーム数に従って送信対象信号を構成し、コードストリーム変換行列とストリーム間の干渉除去後の送信対象信号とを乗算することで、コードストリーム変換処理を行う。
【０１０８】
また、本実施例におけるコードストリーム変換処理モジュールは、チャネル状態情報行列のランク、または信号対雑音比などのパラメータに基づいて、コードストリーム数を設定し、設定されたコードストリーム数をコードストリーム変換処理モジュールの選択サブモジュールおよび処理サブモジュールに送信するコードストリーム数決定サブモジュールをさらに含む。チャネル状態情報行列のランクに基づいて、コードストリーム数を設定する方式について、コードストリーム数決定サブモジュールは、コードストリーム数を前記チャネル状態情報行列のランク以下に設定する。信号対雑音比に基づいて、コードストリーム数を設定する方式について、コードストリーム数決定サブモジュールは、シミュレーションまたは測定により、異なるコードストリーム数に対応する、信号対雑音比とスループットとの関係、または、信号対雑音比とスペクトル効率との関係を得、該関係に基づいて、所定の信号対雑音比でのスループットまたはスペクトル効率が最大となるコードストリーム数を選択する。
【０１０９】
プリコーディング行列選択モジュールは、所定のコードブック内の各プリコーディング行列、チャネル状態情報行列、およびコードストリーム変換処理モジュールで決定されたコードストリーム変換行列を用いて、等価チャネル行列を得、得られた等価チャネル行列を分解して、各プリコーディング行列に対応する三角行列を得、対角要素の絶対値の最小値が最大となる三角行列に対応するプリコーディング行列を選択する。
【０１１０】
該プリコーディング行列選択モジュールは、チャネル状態情報行列Ｈと、所定のコードブック内の各プリコーディング行列と、コードストリーム変換処理モジュールからのコードストリーム変換行列Ｍとを乗算して、各プリコーディング行列に対応する等価チャネル行列を得、かつ、各プリコーディング行列に対応する等価チャネル行列をＱＲ分解して、各プリコーディング行列に対応する三角行列を得る算出サブモジュールと、各プリコーディング行列に対応する三角行列の対角要素の絶対値の最小値を比較し、対角要素の絶対値の最小値が最大となる三角行列に対応するプリコーディング行列を選択する比較サブモジュールと、を含む。
【０１１１】
相応に、干渉除去モジュールは、プリコーディング行列選択モジュールの比較サブモジュールで決定された今回のプリコーディング行列に対応する三角行列に基づいて、下三角正規化行列Ｂを決定し、下三角正規化行列Ｂに基づいてフィードバック行列（Ｂ−Ｉ）を決定し、ここで、Ｉは単位行列であり、コードストリーム変換処理モジュールの処理サブモジュールで構成された送信対象信号に対して、変調およびモジュロ演算処理を行って、フィードバック行列（Ｂ−Ｉ）を用いてフィードバック処理を行って、ストリーム間の干渉除去後の送信対象信号を得る。
【０１１２】
また、本実施例におけるプリコーディングモジュールは、プリコーディング行列選択モジュールの比較サブモジュールからの今回のプリコーディング行列を用いて、コードストリーム変換処理後の送信対象信号に対してプリコーディング処理を行って、ＴＨＰプリコーディング後の送信対象信号を得る。
【０１１３】
シミュレーションの証明によると、同じスペクトル効率の場合に、送信対象信号に含まれるコードストリーム数が少ないほど、信号は、信号対雑音比が大きくなり、ビット誤り率が低くなり、信号品質が高くなる。プリコーディング行列の選択によるビット誤り率の低減も考えると、従来のＴＨＰプリコーディング方法に比べて、本実施例に係るＴＨＰプリコーディング方法は、はるかに優れた信号品質およびシステム性能を得ることができる。
【０１１４】
上記は、本発明の好ましい実施例にすぎず、本発明の保護範囲を限定するものではない。本発明の精神と原則内で行われる種々の修正、均等置換え、改善などは全て本発明の保護範囲内に含まれるべきである。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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