(57)【要約】送信局に、Ｍ−ＵＣＡを用いた送信アンテナと、各ＵＣＡから１以上のＯＡＭモードを同時に生成するＯＡＭモード生成手段とを備え、受信局に、Ｍ−ＵＣＡと同等の受信アンテナと、各ＵＣＡで受信した信号をＯＡＭモードごとに分離するＯＡＭモード分離手段と、ＯＡＭモードごとにチャネル行列を推定し、ウエイトを用いてＯＡＭモード間の干渉を補償するチャネル推定・干渉補償処理手段とを備え、ＯＡＭモードごとに１以上の系列の信号を多重伝送するＯＡＭ多重通信システムにおいて、チャネル推定・干渉補償処理手段は、ＯＡＭモードごとに、ＯＡＭモード分離手段で分離された各ＯＡＭモードの信号から自モードおよびその隣接モードの信号を選択し、自モードおよびその隣接モードのチャネル行列を用いて計算される近似ウエイトを乗算してモード間干渉を補償する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信局に、
複数のアンテナ素子を円形に等間隔に配置した等間隔円形アレーアンテナ（以下、ＵＣＡ）を複数用い、かつ径の異なる複数のＵＣＡを同心円状に配置したＭ−ＵＣＡを用いた送信アンテナと、
前記送信アンテナの各ＵＣＡから１以上の軌道角運動量（以下、ＯＡＭ）モードを同時に生成するＯＡＭモード生成手段と
を備え、
受信局に、
前記Ｍ−ＵＣＡと同等の構成の受信アンテナと、
前記受信アンテナの各ＵＣＡで受信した信号をＯＡＭモードごとに分離するＯＡＭモード分離手段と、
前記受信アンテナの各ＵＣＡで受信した信号から分離したＯＡＭモードごとにチャネル行列を推定し、そのチャネル行列から算出したウエイトを用いてＯＡＭモード間の干渉を補償するチャネル推定・干渉補償処理手段と
を備え、１以上のＯＡＭモードを用い、かつＯＡＭモードごとに１以上の系列の信号を多重伝送するＯＡＭ多重通信システムにおいて、
前記チャネル推定・干渉補償処理手段は、前記ＯＡＭモードごとに、前記ＯＡＭモード分離手段で分離された各ＯＡＭモードの信号から自モードおよびその隣接モードの信号を選択し、自モードおよびその隣接モードのチャネル行列を用いて計算される近似ウエイトを乗算してモード間干渉を補償する構成である
ことを特徴とするＯＡＭ多重通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載のＯＡＭ多重通信システムにおいて、
前記チャネル推定・干渉補償処理手段は、前記隣接モードの範囲として、前記送信局から送信される既知信号系列に基づき算出される前記近似ウエイトを用いた等化処理の性能が所定の基準を満たす範囲で決定する構成である
ことを特徴とするＯＡＭ多重通信システム。
【請求項３】
請求項１に記載のＯＡＭ多重通信システムにおいて、
前記チャネル推定・干渉補償処理手段は、前記チャネル行列を帯行列として近似した近似チャネル行列を用い、該近似チャネル行列を含む行列のコレスキー分解に基づいて前記モード間干渉を補償する構成である
ことを特徴とするＯＡＭ多重通信システム。
【請求項４】
送信局に、
複数のアンテナ素子を円形に等間隔に配置した等間隔円形アレーアンテナ（以下、ＵＣＡ）を複数用い、かつ径の異なる複数のＵＣＡを同心円状に配置したＭ−ＵＣＡを用いた送信アンテナと、
前記送信アンテナの各ＵＣＡから１以上の軌道角運動量（以下、ＯＡＭ）モードを同時に生成するＯＡＭモード生成手段と
を備え、
受信局に、
前記Ｍ−ＵＣＡと同等の構成の受信アンテナと、
前記受信アンテナの各ＵＣＡで受信した信号をＯＡＭモードごとに分離するＯＡＭモード分離手段と、
前記受信アンテナの各ＵＣＡで受信した信号から分離したＯＡＭモードごとにチャネル行列を推定し、そのチャネル行列から算出したウエイトを用いてＯＡＭモード間の干渉を補償するチャネル推定・干渉補償処理手段と
を備え、１以上のＯＡＭモードを用い、かつＯＡＭモードごとに１以上の系列の信号を多重伝送するＯＡＭ多重通信システムのモード間干渉補償方法において、
前記チャネル推定・干渉補償処理手段は、前記ＯＡＭモードごとに、前記ＯＡＭモード分離手段で分離された各ＯＡＭモードの信号から自モードおよびその隣接モードの信号を選択し、自モードおよびその隣接モードのチャネル行列を用いて計算される近似ウエイトを乗算してモード間干渉を補償する
ことを特徴とするモード間干渉補償方法。
【請求項５】
請求項４に記載のモード間干渉補償方法において、
前記チャネル推定・干渉補償処理手段は、前記隣接モードの範囲として、前記送信局から送信される既知信号系列に基づき算出される前記近似ウエイトを用いた等化処理の性能が所定の基準を満たす範囲で決定する
ことを特徴とするモード間干渉補償方法。
【請求項６】
請求項４に記載のモード間干渉補償方法において、
前記チャネル推定・干渉補償処理手段は、前記チャネル行列を帯行列として近似した近似チャネル行列を用い、該近似チャネル行列を含む行列のコレスキー分解に基づいて前記モード間干渉を補償する
ことを特徴とするモード間干渉補償方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波の軌道角運動量（Orbital Angular Momentum：ＯＡＭ）を用いて無線信号を空間多重伝送するＯＡＭ多重通信システムおよびモード間干渉補償方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信の伝送容量向上に向けた技術として、ＯＡＭを用いて無線信号を空間多重伝送する技術がある。ＯＡＭモードをもつ電波は、ビームの伝搬軸を中心とする回転方向に沿って等位相面が螺旋状に分布することを特徴とし、等位相面が形成する螺旋の周期が２π×ａのモードをＯＡＭモードａと呼ぶ。異なるＯＡＭモード同士は回転方向に直交性を有するため、複数のＯＡＭモードの信号を空間多重伝送できる。例えば、ＯＡＭモード１の信号とＯＡＭモード２の信号は空間上で互いに直交しているため、送信アンテナからこれらのモードの信号を同時に送信しても、受信側のＯＡＭモード分離処理回路によってＯＡＭモード１の信号とＯＡＭモード２の信号を分離できる。非特許文献１には、ＯＡＭモードの信号を多重伝送する方法として、複数のアンテナ素子を等間隔に円形配置した等間隔円形アレーアンテナ（Uniform Circular Array：ＵＣＡ）とバトラーマトリクス回路を用いる方法が報告されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】E.Sasaki,M.Hirabe,T.Maru,N.Zein,“Pragmatic OAM with polarizationmultiplexing transmission for future 5G ultra-highcapacityradio",inproc.of EuMA2016,Oct.2016.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１の構成では、送信ＵＣＡと受信ＵＣＡが正面で対向する位置に配置され、かつ、反射波がない見通し環境に限り、各ＯＡＭモードの信号を分離できる。しかし、実運用上は、送信ＵＣＡと受信ＵＣＡが正面対向配置からずれた位置に固定設置されている場合や、周辺環境による反射波などの影響も考慮する必要がある。このような影響によって、送信ＵＣＡと受信ＵＣＡ間のチャネル行列が理想的な正面対向配置から乖離すると、受信側のＯＡＭモード分離処理回路の出力段においてＯＡＭモード間の干渉成分が残留する。【０００５】
例えば、ＯＡＭモード１の信号の分離を受信側で試みたときに、送信ＵＣＡと受信ＵＣＡが理想的な正面対向配置の場合は、ＯＡＭモード１の信号成分だけを取り出せる。一方、送信ＵＣＡと受信ＵＣＡが理想的な正面対向配置からずれた位置に固定設置されている場合や、伝搬路やＲＦ回路の影響などにより、理想的なチャネル行列から乖離する反射波に起因し、ＯＡＭモード１の信号の分離を試みたとしても、回路出力段ではＯＡＭモード１の信号成分に、隣接するＯＡＭモード２やＯＡＭモード０など他のモードからの干渉成分が重畳されて通信品質が劣化する。【０００６】
本発明は、送信ＵＣＡと受信ＵＣＡとの間の光軸のずれ、チルト、反射波などによって生じるモード間干渉を低演算量で補償することができるＯＡＭ多重通信システムおよびモード間干渉補償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】
第１の発明は、送信局に、径の異なる複数のＵＣＡを同心円状に配置したＭ−ＵＣＡを用いた送信アンテナと、送信アンテナの各ＵＣＡから１以上のＯＡＭモードを同時に生成するＯＡＭモード生成手段とを備え、受信局に、Ｍ−ＵＣＡと同等の構成の受信アンテナと、受信アンテナの各ＵＣＡで受信した信号をＯＡＭモードごとに分離するＯＡＭモード分離手段と、受信アンテナの各ＵＣＡで受信した信号から分離したＯＡＭモードごとにチャネル行列を推定し、そのチャネル行列から算出したウエイトを用いてＯＡＭモード間の干渉を補償するチャネル推定・干渉補償処理手段とを備え、１以上のＯＡＭモードを用い、かつＯＡＭモードごとに１以上の系列の信号を多重伝送するＯＡＭ多重通信システムにおいて、チャネル推定・干渉補償処理手段は、ＯＡＭモードごとに、ＯＡＭモード分離手段で分離された各ＯＡＭモードの信号から自モードおよびその隣接モードの信号を選択し、自モードおよびその隣接モードのチャネル行列を用いて計算される近似ウエイトを乗算してモード間干渉を補償する構成である。【０００８】
第１の発明のＯＡＭ多重通信システムにおいて、チャネル推定・干渉補償処理手段は、隣接モードの範囲として、送信局から送信される既知信号系列に基づき算出される近似ウエイトを用いた等化処理の性能が所定の基準を満たす範囲で決定する構成である。【０００９】
第１の発明のＯＡＭ多重通信システムにおいて、チャネル推定・干渉補償処理手段は、チャネル行列を帯行列として近似した近似チャネル行列を用い、該近似チャネル行列を含む行列のコレスキー分解に基づいてモード間干渉を補償する構成である。【００１０】
第２の発明は、送信局に、径の異なる複数のＵＣＡを同心円状に配置したＭ−ＵＣＡを用いた送信アンテナと、送信アンテナの各ＵＣＡから１以上のＯＡＭモードを同時に生成するＯＡＭモード生成手段とを備え、受信局に、Ｍ−ＵＣＡと同等の構成の受信アンテナと、受信アンテナの各ＵＣＡで受信した信号をＯＡＭモードごとに分離するＯＡＭモード分離手段と、受信アンテナの各ＵＣＡで受信した信号から分離したＯＡＭモードごとにチャネル行列を推定し、そのチャネル行列から算出したウエイトを用いてＯＡＭモード間の干渉を補償するチャネル推定・干渉補償処理手段とを備え、１以上のＯＡＭモードを用い、かつＯＡＭモードごとに１以上の系列の信号を多重伝送するＯＡＭ多重通信システムのモード間干渉補償方法において、チャネル推定・干渉補償処理手段は、ＯＡＭモードごとに、ＯＡＭモード分離手段で分離された各ＯＡＭモードの信号から自モードおよびその隣接モードの信号を選択し、自モードおよびその隣接モードのチャネル行列を用いて計算される近似ウエイトを乗算してモード間干渉を補償する。【００１１】
第２の発明のモード間干渉補償方法において、チャネル推定・干渉補償処理手段は、隣接モードの範囲について、送信局から送信される既知信号系列に基づき算出される近似ウエイトを用いた等化処理の性能が所定の基準を満たす範囲で決定する。【００１２】
第２の発明のモード間干渉補償方法において、チャネル推定・干渉補償処理手段は、チャネル行列を帯行列として近似した近似チャネル行列を用い、該近似チャネル行列を含む行列のコレスキー分解に基づいてモード間干渉を補償する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、送信ＵＣＡと受信ＵＣＡとの間の光軸のずれ、チルト、反射波などによって生じるモード間干渉について、ＯＡＭモードごとに隣接モードの干渉の範囲を限定して等化処理を行うことにより、低演算量でモード間干渉を補償することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のＯＡＭ多重通信システムの構成例を示す図である。
【図２】本発明のＯＡＭ多重通信システムのＭ−ＵＣＡの構成例を示す図である。
【図３】チャネル推定・干渉補償処理部２３の構成例を示す図である。
【図４】チャネル行列の例を示す図である。
【図５】チャネル推定・干渉補償処理部２３の処理例を示す図である。
【図６】考慮する隣接モードに対応する性能特性を示す図である。
【図７】近似チャネル行列の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明のＯＡＭ多重通信システムの構成例を示す。
図１において、送信局１０は、送信アンテナとして複数の送信ＵＣＡ１１−１〜１１−ＮTXと、それぞれＯＡＭモード１〜Ｌで送信する複数系列の変調信号を入力し、それぞれＯＡＭモード１〜Ｌの信号として送信されるように位相調整して各送信ＵＣＡのアンテナ素子に出力するＯＡＭモード生成処理部１２−１〜１２−ＮTXとを備える。
【００１６】
受信局２０は、受信アンテナとして複数の受信ＵＣＡ２１−１〜２１−ＮRXと、各受信ＵＣＡの受信信号からＯＡＭモード１〜Ｌの信号を分離するＯＡＭモード分離処理部２２−１〜２２−ＮRXと、ＯＡＭモード１〜Ｌごとに集約した信号ｒ1 〜ｒL を入力し、チャネル推定および干渉補償を行った信号ｒ1 〜ｒL を出力するチャネル推定・干渉補償処理部２３とを備える。
【００１７】
ここで、Ｌは使用するＯＡＭモードの数であり、１〜ＬはＯＡＭモードの番号を示している。Ｌ＝５の場合、例えばＯＡＭモード−２，−１，０，１，２の信号が多重伝送され、以下その一つをＯＡＭモードｋする。
【００１８】
送信ＵＣＡ１１−１〜１１−ＮTXおよび受信ＵＣＡ２１−１〜２１−ＮRXは、図２に示すように、複数のＵＣＡを同心円状に配置した多重円形アレーアンテナ（ Multi−ＵＣＡ）である。ここでは、互いに半径が異なる４つのＵＣＡを配置した構成を示す。すなわち、ＮTX＝ＮRX＝４であり、内側のＵＣＡから順番に、第１ＵＣＡ，第２ＵＣＡ，第３ＵＣＡ，第４ＵＣＡとする。なお、各ＵＣＡは、図中に●で示す16個のアンテナ素子を備える例を示すが、各ＵＣＡのアンテナ素子数は必ずしも同数である必要はない。
【００１９】
図３は、チャネル推定・干渉補償処理部２３の構成例を示す。ここでは、Ｌ＝５とし、ＯＡＭモード１〜５で表す。
【００２０】
図３において、チャネル推定・干渉補償処理部２３は、ＯＡＭモード分離処理部２２−１〜２２−ＮRXでそれぞれＯＡＭモード１〜５に分離され、ＯＡＭモード１〜５ごとに集約された信号ｒ1 〜ｒ5 を入力する。すなわち、ＯＡＭモードｋの信号ｒk は、受信ＵＣＡ２１−１〜２１−ＮRXで受信されたＯＡＭモードｋの信号の集合となる。ＯＡＭモード１の信号ｒ1 〜ＯＡＭモード５の信号ｒ5 は、チャネル推定・ウエイト算出部３１に入力されるとともに、それぞれ干渉補償を行うために、隣接モード選択部３２−１〜３２−５を介してウエイト乗算処理部３３−１〜３３−５に入力する。
【００２１】
チャネル推定・ウエイト算出部３１は、ＯＡＭモード１〜５の信号を多重伝送するときに、送信局１０のＯＡＭモード生成処理部１２、伝搬チャネル、受信局２０のＯＡＭモード分離処理部２２を介して合成されたＯＡＭモード間のチャネル行列Ｈを推定し、さらに各ＯＡＭモードの信号の干渉補償を行うためのウエイトＵk,k-p 〜Ｕk,k+p を算出する。自モードに対する隣接モードの範囲を示すｐについては後述する。
【００２２】
送信ＯＡＭモードと受信ＯＡＭモードとの間のチャネル行列Ｈを図４に示す。ここでは、ＯＡＭモード−２，−１，０，１，２の例を示す。送信ＵＣＡと受信ＵＣＡが正面対向配置のような理想的な状況では、ＯＡＭモードごとに直交するため、対角ブロック成分Ｈk,k のみが存在し、他は０になる。しかし、位置ずれやアナログ回路の不完全性等に起因するモード間干渉が生じる状況では、ＯＡＭモードｋの信号の等化処理の際に、ｐ個の隣接モードである非対角ブロック成分も考慮したチャネル行列Ｈk,k-p 〜Ｈk,k+p と、その逆行列を用いて計算されるウエイトＵk,k-p 〜Ｕk,k+p を用いる。ウエイトの計算方法としては、Zero-Forcing（ＺＦ）法や Minimum mean-square-error（ＭＭＳＥ）法を用いることができる。
【００２３】
図５は、チャネル推定・干渉補償処理部２３の処理例を示す。
図５(1) は、ＯＡＭモード分離処理部２２−１〜２２−ＮRXでそれぞれＯＡＭモード１〜５の信号に分離され、チャネル推定・干渉補償処理部２３に入力するＯＡＭモードｋの信号ｒk に対して、自ＯＡＭモードおよび他ＯＡＭモードからの干渉に対応するウエイトＵ1,k 〜Ｕ5,k を乗算し、さらにモード間干渉を補償したＯＡＭモードｋの信号ｒk として、
ｒk ＝ΣＵk,m ｒm （ｍ＝１〜５）
を出力する処理例を示す。すなわち、以下のようになる。
ｒ1 ＝Ｕ1,1ｒ1＋Ｕ1,2ｒ2＋Ｕ1,3ｒ3＋Ｕ1,4ｒ4＋Ｕ1,5ｒ5 
ｒ2 ＝Ｕ2,1ｒ1＋Ｕ2,2ｒ2＋Ｕ2,3ｒ3＋Ｕ2,4ｒ4＋Ｕ2,5ｒ5 
ｒ3 ＝Ｕ3,1ｒ1＋Ｕ3,2ｒ2＋Ｕ3,3ｒ3＋Ｕ3,4ｒ4＋Ｕ3,4ｒ4 
ｒ4 ＝Ｕ4,1ｒ1＋Ｕ4,2ｒ2＋Ｕ4,3ｒ3＋Ｕ4,4ｒ4＋Ｕ4,5ｒ5 
ｒ5 ＝Ｕ5,1ｒ1＋Ｕ5,2ｒ2＋Ｕ5,3ｒ3＋Ｕ5,4ｒ4＋Ｕ5,5ｒ5 
【００２４】
この場合は、ＯＡＭモード多重数の２乗のオーダーで演算処理し、計算量が多重数に応じて指数的に増大するので、回路規模に制約がない場合にのみ適用できる。
【００２５】
ここで、モード間干渉は、隣接モードからの干渉が支配的であるので、図４に太枠で示す自モードのチャネル行列に対して破線で示す隣接する帯状のチャネル行列のみを考慮し、その帯状のチャネル行列とその逆行列を用いて計算される帯状の近似ウエイトを用いて干渉を補償する近似処理が可能となる。
【００２６】
図５(2) は、チャネル推定・干渉補償処理部２３に入力するＯＡＭモードｋの信号ｒk に、自モードおよびｐだけ隣接するＯＡＭモードからの干渉に対応するウエイトＵk-p,k 〜Ｕk+p,k を乗算し、さらにモード間干渉を補償したＯＡＭモードｋの信号ｒk として、
ｒk ＝ΣＵk,m ｒm （ｍ＝ｋ−ｐ〜ｋ＋ｐ）
を出力する処理例を示す。ここでは、考慮する隣接モードの数ｐ＝１とする。
【００２７】
図３に示す隣接モード選択部３２−ｋは、ＯＡＭモード１〜５の信号ｒ1 〜ｒ5 からＯＡＭモードｋ−１〜ｋ＋１の信号ｒk-1 〜ｒk+1 を選択する。ウエイト乗算処理部３３−ｋは、信号ｒk-1 〜ｒk+1 にウエイトＵk,k-1 〜Ｕk,k+1 をそれぞれ乗算し、モード間干渉を補償したＯＡＭモードｋの信号ｒk として、
ｒk ＝Ｕk,k-1ｒk-1＋Ｕk,kｒk＋Ｕk,k+1ｒk+1 
を出力する。すなわち、ｋ＝１〜５のときは、次のようになる。
ｒ1 ＝Ｕ1,1ｒ1＋Ｕ1,2ｒ2 
ｒ2 ＝Ｕ2,1ｒ1＋Ｕ2,2ｒ2＋Ｕ2,3ｒ3 
ｒ3 ＝          Ｕ3,2ｒ2＋Ｕ3,3ｒ3＋Ｕ3,4ｒ4 
ｒ4 ＝                    Ｕ4,3ｒ3＋Ｕ4,4ｒ4＋Ｕ4,5ｒ5 
ｒ5 ＝                              Ｕ5,4ｒ4＋Ｕ5,5ｒ5 
【００２８】
このウエイトの近似等化処理により、演算処理を図５(2) に示すように低減することができる。
【００２９】
図６は、考慮する隣接モードに対応する性能特性を示す。
図６において、横軸はアンテナのチルト角であり、縦軸は、近似しないＭＭＳＥ等化時の容量を 100％とした通信路容量比を示す。
【００３０】
本シミュレーションは以下の条件に基づいて行っている。
周波数              ：28.5ＧHz
ＵＣＡの数ＮTX，ＮRX：４（各リング16素子）
多重モード          ：ＵＣＡごとに−２〜＋２を多重、合計20モード
伝送距離            ：５ｍ
等化ウエイト        ：ＭＭＳＥ
【００３１】
この例では、容量劣化を20％まで許容すれば、自モードのみで等化するｐ＝０の場合に0.1 度、隣接モードのみで等化するｐ＝１の場合に0.45度、隣接モード２つで等化するｐ＝２の場合に１度までのずれを補償できる。なお、多重モード数５に対して、隣接モード３つで等化するｐ＝３の場合は、図５(1) に示すフルＭＩＭＯ等化処理に近い性能が得られる。
【００３２】
なお、考慮する隣接モードｐの決め方については、次のように行う。
まず、ｐ＝０として、送信局から送信された既知信号系列、例えば、チャネル推定用のプリアンブルに対し、自モードのみの近似ウエイトを乗算する。このウエイト乗算結果と既知信号系列の信号点との間のユークリッド距離やＥＶＭ、ＳＩＮＲ、等化器を近似しない場合の等化器出力と近似等化器出力の差の絶対値などに基づきコストを計算する。ここで計算したコストが、管理者などがあらかじめ設定した閾値を超えれば、パラメータｐに対する当該ウエイトに決定する。コストが閾値を超えなければ、ｐを＋１インクリメントし、自モードおよび隣接モードを含む近似ウエイトを決定し、同様に計算されるコストが閾値を超えるか否かを判定する。そして、等化処理の性能がある一定の基準を上回ったときに、直前のｐの値を等化器の近似用のパラメータに決定し、ウエイト近似を行う。そして、受信信号に対して決定したウエイトを乗算し、モード間干渉を補償する。
【００３３】
なお、ｐの値は、アンテナの位置校正器の精度に従ってシステム管理者があらかじめ設定した固定値であってもよい。例えば、校正器の精度が±0.4 度であり、システム容量に20％のマージンが存在する場合は、容量劣化20％を許容できるため、常にｐ＝１に設定する。
【００３４】
（他の方法）
本方法では、干渉の成分を帯行列で近似し、ウエイトを用いて等化する。本方法では、全信号系列に渡って等化処理を行うフルＭＩＭＯより低い演算量で等化処理を実施でき、以下に示すようにウエイト算出に必要な逆行列の導出に係る演算が不要となる。このため、風などの振動でアンテナが揺動し、チャネルが変動する場合にもウエイトを計算するために都度逆行列を計算する必要がなくなる。
【００３５】
図３〜図５を参照して説明した方法におけるチャネル行列の特徴のとおり、アンテナが理想的な対向配置でない場合、チャネル行列が帯状になり、隣接モードからの干渉が強い。以下に示す方法は、ウエイトを近似する代わりにチャネル行列を帯状に近似し、近似したチャネル行列に対してウエイトを乗算する処理を実施する。
【００３６】
はじめに帯幅ｐを導入して、例えばｐ＝１の場合は図７に示すようにチャネルを帯状に近似する。近似後のチャネル行列をＨとすれば、送信信号Ｓに対して受信信号Ｒの近似表現は
Ｒ〜ＨＳ
である。受信信号Ｒに対する近似ＭＭＳＥ重みの乗算結果は、信号対雑音電力比ＳＮＲ、単位行列Ｉを用いて、
Ｒ’＝（ＨH Ｈ＋ＳＮＲ・Ｉ)-1ＨHＲ
である。
【００３７】
本方法に従えば、上記の計算を逆行列（ＨH Ｈ＋ＳＮＲ・Ｉ)-1 を計算することなく実施できる。
【００３８】
まず、次の計算を行う。
Ｈ* ＝（ＨH Ｈ＋ＳＮＲ・Ｉ) 
Ｈ* のコレスキー分解を行う。
Ｈ* ＝ＱＱH 
Ｈ* は帯行列であるため、Ｑもまた帯幅をＨ* と同じくする帯行列、かつ下三角行列である。続いて、次の計算を実施する。
ｚ＝ＨH Ｒ
【００３９】
この演算は、帯行列部分についてのみ演算処理を実施すればよい。続いて、次の方程式をｆについて解く。
Ｑｆ＝ｚ
【００４０】
このとき、Ｑは下三角行列かつ帯行列のため、Ｑの逆行列を導くことなく逐次的に解ける。この方程式を解くアルゴリズムは任意のものを使用してもよい。
【００４１】
続いて、次の方程式をＲ’について解く。
ＱH Ｒ' ＝ｆ
このとき、ＱＨは上三角行列かつ帯行列のため、Ｑの逆行列を導くことなく逐次的に解ける。この方程式を解くアルゴリズムは任意のものを使用してよい。
【００４２】
また、コレスキー分解で得られる計算結果Ｑは、続く信号系列の等化にも適用できる。すなわち、Ｈ* の計算およびコレスキー分解を干渉除去処理において１度だけ実行し、続いて到達するデータ部の演算は、ｚ，ｆの処理だけを実施すればよい。
【００４３】
なお、本方法は、すべて干渉補償処理を受信側で実施したが、同様の処理を送信側で実施する装置であったとしても同様の干渉補償効果が得られる。
【符号の説明】
【００４４】
１０  送信局
１１  送信ＵＣＡ
１２  ＯＡＭモード生成処理部
２０  受信局
２１  受信ＵＣＡ
２２  ＯＡＭモード分離処理部
２３  チャネル推定・干渉補償処理部
３１  チャネル推定・ウエイト算出部
３２  隣接モード選択部
３３  ウエイト乗算処理部
【図１】
2019189706.tif 000003
【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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【国際調査報告】
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2019189706.tif 000011
2019189706.tif 000012
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