JP2007013455A - Channel matrix arithmetic unit, channel matrix arithmetic method, and computer program - Google Patents

Channel matrix arithmetic unit, channel matrix arithmetic method, and computer program Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new and improved channel matrix arithmetic unit for efficiently performing the inverse matrix arithmetic operation of a channel matrix by systematizing it, and for enabling a transmission/reception antenna to be compatible with an M×N system in a multi-carrier system MIMO system. <P>SOLUTION: This channel matrix arithmetic unit where a transmission/reception antenna is incorporated into a MIMO-OFDM transmission/reception device equipped with M×N(M and N are natural numbers which are 2 or more) transmission channels of variable sizes is provided with a small matrix dividing part for dividing a matrix H into 2×2 type matrix by using the element h<SB>ij</SB>(i is a natural number which is M or less, j is a natural number which is N or less) and a cofactor calculating part for calculating the cofactor of the divided 2×2 type matrix, a determinant calculating part for calculating the determinant of matrix ¾H¾ of the matrix H by using the calculated cofactor and a rank-down decision part (803) for deciding whether or not the matrix H is ranked down by using the determinant ¾H¾. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は,MIMOを使用したワイヤレス無線通信システムにおいて,送受信アンテナ数がM×N(例えば,M,N=2,3,4)でアンテナ数可変のMIMO−OFDM送受信装置におけるチャンネル行列演算に関する技術であり,チャンネル行列演算装置およびチャンネル行列演算方法,並びにその関連技術に関する。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a channel matrix operation in a MIMO-OFDM transmission / reception apparatus in which the number of transmission / reception antennas is M × N (for example, M, N = 2, 3, 4) and the number of antennas is variable in a wireless radio communication system using MIMO. The present invention relates to a channel matrix computing device, a channel matrix computing method, and related techniques.

送信,受信,またはその両方に,複数のアンテナ素子を使用することによって,通信容量あるいは伝送速度を大幅に向上することができる技術として,MIMO伝送方式が知られている。送信アンテナ数M,受信アンテナ数NのMIMO伝送モデルは一般に次式のように表現できる。   A MIMO transmission system is known as a technique that can significantly improve communication capacity or transmission speed by using a plurality of antenna elements for transmission, reception, or both. A MIMO transmission model with the number of transmitting antennas M and the number of receiving antennas N can be generally expressed as:

Figure 2007013455
Figure 2007013455

ここで,XはM×1型送信信号ベクトル,YはN×1型受信信号ベクトル,HはM×N型チャンネル行列,nはN×1型雑音+干渉ベクトルである。チャンネル行列Hは一般に以下のモデルで表される。   Here, X is an M × 1 type transmission signal vector, Y is an N × 1 type reception signal vector, H is an M × N type channel matrix, and n is an N × 1 type noise + interference vector. The channel matrix H is generally represented by the following model.

Figure 2007013455
Figure 2007013455

ここで,hnmはチャンネル行列Hの要素で以下のように表せる。 Here, h nm is an element of the channel matrix H and can be expressed as follows.

Figure 2007013455
Figure 2007013455

Dは到来波数,Rは第i番目の到来波の送信アンテナmから受信アンテナnへの到来波毎の伝搬距離,λは波長である。 D is the number of incoming waves, R i is the propagation distance of each i-th incoming wave from the transmitting antenna m to the receiving antenna n for each incoming wave, and λ is the wavelength.

受信側でチャンネル行列Hを得るには,既知のトレーニング系列などを送信し,受信側でトレーニング系列から推定する手法がよく用いられる。チャンネル行列が得られると,open loop型のMIMO受信機の場合,チャンネル行列の逆行列H−1を利用することで,送信信号を推定することができる。代表的な手法として,以下のZF(Zero Forcing)法,MMSE(Minimum Mean Square Error)法がある。 In order to obtain the channel matrix H on the receiving side, a method of transmitting a known training sequence and the like and estimating from the training sequence on the receiving side is often used. When the channel matrix is obtained, in the case of an open loop type MIMO receiver, the transmission signal can be estimated by using the inverse matrix H −1 of the channel matrix. Typical techniques include the following ZF (Zero Forcing) method and MMSE (Minimum Mean Square Error) method.

ZF法:   ZF method:

Figure 2007013455
Figure 2007013455

MMSE法:   MMSE method:

Figure 2007013455
Figure 2007013455

ここで,添え字“”は共役転置を表し,σ は雑音分散で各チャンネル等しいと仮定している。ZF法とMMSE法を比較すると,高SNRではほぼ等しい特性が得られ,低SNRではMMSEの方が良い特性が得られることが知られている。 Here, the subscript “ H ” represents a conjugate transpose, and σ n 2 is assumed to be equal to each channel in noise variance. Comparing the ZF method and the MMSE method, it is known that substantially the same characteristics can be obtained at high SNR, and that MMSE can obtain better characteristics at low SNR.

式(4)のRZFは次式のMoore−penrose一般逆行列と同じ形式であり,行列Hにランク落ちがない場合,H−1=(HH)−1であり,通常の逆行列演算と同じ結果を得る。また,ランク落ちがある場合,正確な逆行列が得られないので,H−1を計算する際,行列式の逆数に適当な値を入れて計算すれば,オーバーフローは避けられ,装置上の破綻は生じない。 R ZF in the equation (4) has the same form as the Moore-penrose general inverse matrix of the following equation, and when the matrix H has no rank drop, H −1 = (H H H) −1 H H The same result as the inverse matrix operation is obtained. In addition, when there is a rank drop, an accurate inverse matrix cannot be obtained. Therefore, when calculating H −1 , if an appropriate value is added to the reciprocal of the determinant, overflow can be avoided, and there is a failure on the device. Does not occur.

特開平6−231163号公報JP-A-6-231163

上述のように,逆行列演算の装置化に際して,ランク判定を行いその判定結果に従って逆行列演算を効率に行う手法が望まれているが,上記のシステム要求を満たすような逆行列演算法を装置化する場合,装置規模が大きくなるといった問題点があった。   As described above, when an inverse matrix operation is implemented as a device, a method of performing rank determination and performing an inverse matrix operation efficiently according to the determination result is desired, but an inverse matrix operation method that satisfies the above system requirements is provided. However, there is a problem that the scale of the device becomes large.

本発明は,従来技術が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり,本発明の目的は,OFDM伝送で必要となる全サブキャリアのチャンネル行列の計算を組織的に行うことにより,例えば,OFDMシンボル周期内での計算,あるいは,送受信アンテナ数がM×N(例えば,M,N=2,3,4)と可変するシステムに対応することが可能であり,さらに,ランク判定を行いその判定結果に従って逆行列演算を効率に行うことの可能な,新規かつ改良されたチャンネル行列演算装置およびチャンネル行列演算方法,並びにその関連技術(コンピュータプログラム等)を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to systematically calculate the channel matrix of all subcarriers necessary for OFDM transmission, for example, It is possible to correspond to a system in which the calculation within the OFDM symbol period or the number of transmitting and receiving antennas is variable as M × N (for example, M, N = 2, 3, 4), and further, rank determination is performed. It is an object of the present invention to provide a new and improved channel matrix calculation apparatus and channel matrix calculation method capable of efficiently performing an inverse matrix calculation according to a determination result, and a related technique (computer program or the like).

上記課題を解決するため,本発明の第1の観点によれば,送受信アンテナがM×N(M,Nは2以上の自然数)で可変サイズの伝送チャンネルを備えたMIMO−OFDM送受信装置に組み込まれるチャンネル行列演算装置が提供される。本発明のチャンネル行列演算装置は,行列Hの要素hij(iはM以下の自然数,jはN以下の自然数)を用いて,前記行列Hを2×2型行列に分割する小行列分割部と,前記分割された2×2型行列の余因子の計算を行う余因子計算部と,前記計算された余因子を用いて,前記行列Hの行列式|H|の計算を行う行列式計算部と,前記行列式|H|を用いて,前記行列Hがランク落ちであるかを判定するランク落ち判定部と,を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, according to a first aspect of the present invention, a transmission / reception antenna is incorporated into a MIMO-OFDM transmission / reception apparatus having M × N (M and N are natural numbers of 2 or more) and having a variable-size transmission channel. A channel matrix computing device is provided. The channel matrix arithmetic unit of the present invention uses a small matrix dividing unit that divides the matrix H into a 2 × 2 matrix using elements h ij of the matrix H (i is a natural number of M or less, j is a natural number of N or less). A cofactor calculation unit for calculating a cofactor of the divided 2 × 2 matrix, and a determinant calculation for calculating a determinant | H | of the matrix H using the calculated cofactor And a rank drop determination unit that determines whether the matrix H is rank-down using the determinant | H |.

かかる構成によれば,行列式計算を2×2型以下に分割した小行列のみで処理することができ,ランク落ち判定情報を利用したチャンネル行列演算装置を提供することができる。   According to such a configuration, the determinant calculation can be processed only with a small matrix divided into 2 × 2 type or less, and a channel matrix computing device using rank drop determination information can be provided.

前記ランク落ち判定部は,前記行列Hの全要素について予め設定した要素判定閾値との比較を行い,前記行列Hの特定の列または行の全要素が所定の要素判定閾値以下であるか,または,前記行列式|H|が行列式判定閾値以下であれば,前記行列Hがランク落ちであると判定するようにしてもよい。かかる構成によれば,ランク落ち判定において,行列式計算の前に,特定の列あるいは行が0に近いか否かの要素判定を行うことで,特定の列あるいは行が0といった明らかにランク落ちの場合には,行列式の計算を行わずに判定できるので,無駄な計算を省略できるチャンネル行列演算装置を提供することができる。   The rank drop determination unit compares all elements of the matrix H with a predetermined element determination threshold, and all elements of a specific column or row of the matrix H are equal to or lower than a predetermined element determination threshold. If the determinant | H | is less than or equal to the determinant determination threshold, the matrix H may be determined to be rank-down. According to such a configuration, in the rank drop determination, by performing an element determination as to whether or not a specific column or row is close to 0 before the determinant calculation, a rank drop is clearly made such that the specific column or row is 0. In this case, since the determination can be made without calculating the determinant, it is possible to provide a channel matrix arithmetic apparatus that can omit useless calculations.

前記ランク落ち判定部の判定結果に基づいて余因子を設定して出力する余因子設定部を備え,前記余因子設定部は,前記ランク落ち判定部によって,前記行列Hがランク落ちでないと判定された場合,前記余因子計算部で計算した余因子を出力し,前記ランク落ち判定部によって,前記行列Hがランク落ちであると判定された場合,余因子を前記行列式判定閾値に置き換えて出力するようにしてもよい。かかる構成によれば,ランク落ちがない場合は余因子を,ランク落ちの場合は予め設定した値(行列式判定閾値)に置き換えて出力することにより,逆行列計算時の数値的破綻を回避する行列式列演算装置を提供することができる。   A cofactor setting unit that sets and outputs a cofactor based on the determination result of the rank drop determination unit is provided, and the cofactor setting unit is determined by the rank drop determination unit that the matrix H is not rank drop. The cofactor calculated by the cofactor calculation unit is output, and when the rank deficient determination unit determines that the matrix H is rank deficient, the cofactor is replaced with the determinant determination threshold. You may make it do. According to such a configuration, when there is no rank drop, the cofactor is output by replacing it with a preset value (determinant decision threshold) when rank drop is avoided, thereby avoiding numerical failure during inverse matrix calculation. A determinant column arithmetic device can be provided.

前記余因子設定部が出力した余因子または前記行列式判定閾値を用いて,前記行列Hの逆行列を計算するようにしてもよい。かかる構成によれば,逆行列演算に小行列分割法を用いる場合,逆行列計算に必要となる値はランク落ち判定部で設定した値を用いることによって,逆行列計算でそれらの計算が不要になり,逆行列の計算量削減を図ることの可能なチャンネル行列演算装置を提供することができる。なお,行列分割法を用いた逆行列演算については,本願出願人がすでに出願した特願2005−39164の技術がある。   The inverse matrix of the matrix H may be calculated using the cofactor output from the cofactor setting unit or the determinant determination threshold. According to such a configuration, when using the sub-matrix division method for the inverse matrix calculation, the values required for the inverse matrix calculation use the values set in the rank drop determination unit, so that the calculation is not required in the inverse matrix calculation. Thus, it is possible to provide a channel matrix arithmetic apparatus capable of reducing the amount of calculation of the inverse matrix. As for the inverse matrix operation using the matrix partitioning method, there is a technique of Japanese Patent Application No. 2005-39164 already filed by the present applicant.

本発明の他の観点によれば,送受信アンテナがM×N(M,Nは2以上の自然数)で可変サイズの伝送チャンネルを備えたMIMO−OFDM送受信装置におけるチャンネル行列演算方法が提供される。本発明のチャンネル行列演算方法は,行列Hの要素hij(iはM以下の自然数,jはN以下の自然数)を用いて,前記行列Hを2×2型行列に分割する小行列分割工程と,前記分割された2×2型行列の余因子の計算を行う余因子計算工程と,前記計算された余因子を用いて,前記行列Hの行列式|H|の計算を行う行列式計算工程と,前記行列式|H|を用いて,前記行列Hがランク落ちであるかを判定するランク落ち判定工程と,を含むことを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a channel matrix calculation method in a MIMO-OFDM transmission / reception apparatus having a transmission / reception antenna of M × N (M and N are natural numbers of 2 or more) and a variable-size transmission channel. The channel matrix calculation method according to the present invention is a sub-matrix dividing step of dividing the matrix H into a 2 × 2 matrix using elements h ij of the matrix H (i is a natural number of M or less, j is a natural number of N or less). A cofactor calculation step for calculating the cofactor of the divided 2 × 2 matrix, and a determinant calculation for calculating the determinant | H | of the matrix H using the calculated cofactor And a rank drop determination step of determining whether or not the matrix H is rank dropped using the determinant | H |.

かかる構成によれば,行列式計算を2×2型以下に分割した小行列のみで処理することができ,ランク落ち判定情報を利用したチャンネル行列演算方法を提供することができる。   According to such a configuration, the determinant calculation can be processed only with a small matrix divided into 2 × 2 type or less, and a channel matrix calculation method using rank drop determination information can be provided.

本発明の他の観点によれば,コンピュータを,上記本発明の第1の観点にかかるチャンネル行列演算装置として機能せしめるコンピュータプログラムと,そのコンピュータプログラムを記録した,コンピュータにより読み取り可能な記録媒体が提供される。ここで,コンピュータプログラムはいかなるプログラム言語により記述されていてもよい。また,記録媒体としては,例えば,CD−ROM,DVD−ROM,フレキシブルディスクなど,プログラムを記録可能な記録媒体として現在一般に用いられている記録媒体,あるいは将来用いられるいかなる記録媒体をも採用することができる。   According to another aspect of the present invention, there is provided a computer program that causes a computer to function as the channel matrix arithmetic device according to the first aspect of the present invention, and a computer-readable recording medium that records the computer program Is done. Here, the computer program may be described in any programming language. In addition, as a recording medium, for example, a recording medium that is currently used as a recording medium capable of recording a program, such as a CD-ROM, a DVD-ROM, or a flexible disk, or any recording medium that is used in the future should be adopted. Can do.

上記課題を解決するため,本発明の第2の観点によれば,送受信アンテナがM×N(M,N=2,3,4)で可変サイズの伝送チャンネルを備えたMIMO−OFDM送受信装置に組み込まれるチャンネル行列演算装置が提供される。本発明のチャンネル行列演算装置は,4×4型の行列Hの要素hij(i,j=1,2,3,4)について,前記行列Hを以下の2×2型行列に分割する小行列分割部と,

Figure 2007013455
前記分割された2×2型行列の余因子|A11|,|A22|,|A12|,|A21|,|B1|,|B2|,|B3|,|B4|,|B5|,|B6|,|B7|,|B8|の計算を行う余因子計算部と,
前記計算された余因子を用いて,前記行列Hの行列式
Figure 2007013455
の計算を行う行列式計算部と,
前記行列式|H|を用いて,前記行列Hがランク落ちであるかを判定するランク落ち判定部と,を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, according to a second aspect of the present invention, there is provided a MIMO-OFDM transmission / reception apparatus having a transmission channel of M × N (M, N = 2, 3, 4) and a variable-size transmission channel. An integrated channel matrix computing device is provided. The channel matrix computing device of the present invention is a small matrix that divides the matrix H into the following 2 × 2 type matrix for the elements h ij (i, j = 1, 2, 3, 4) of the 4 × 4 type matrix H. A matrix partitioning unit;
Figure 2007013455
Cofactors of the divided 2 × 2 matrix | A 11 |, | A 22 |, | A 12 |, | A 21 |, | B 1 |, | B 2 |, | B 3 |, | B 4 |, | B 5 |, | B 6 |, | B 7 |, | B 8 |
The determinant of the matrix H using the calculated cofactor
Figure 2007013455
A determinant calculation unit for calculating
A rank drop determination unit that determines whether the matrix H is rank-down using the determinant | H |.

かかる構成によれば,4×4型,3×3型,2×2型行列の行列式計算を2×2型以下に分割した小行列のみで処理することができ,ランク落ち判定情報を利用したチャンネル行列演算装置を提供することができる。   According to such a configuration, the determinant calculation of 4 × 4 type, 3 × 3 type, and 2 × 2 type matrix can be processed with only a small matrix divided into 2 × 2 type or less, and rank-decision judgment information is used. Thus, a channel matrix computing device can be provided.

前記ランク落ち判定部は,前記行列Hの全要素について予め設定した要素判定閾値との比較を行い,前記行列Hの特定の列または行の全要素が所定の要素判定閾値以下であるか,または,前記行列式|H|が行列式判定閾値以下であれば,前記行列Hがランク落ちであると判定するようにしてもよい。かかる構成によれば,ランク落ち判定において,行列式計算の前に,特定の列あるいは行が0に近いか否かの要素判定を行うことで,特定の列あるいは行が0といった明らかにランク落ちの場合には,行列式の計算を行わずに判定できるので,無駄な計算を省略できるチャンネル行列演算装置を提供することができる。   The rank drop determination unit compares all elements of the matrix H with a predetermined element determination threshold, and all elements of a specific column or row of the matrix H are equal to or lower than a predetermined element determination threshold. If the determinant | H | is less than or equal to the determinant determination threshold, the matrix H may be determined to be rank-down. According to such a configuration, in the rank drop determination, by performing an element determination as to whether or not a specific column or row is close to 0 before the determinant calculation, a rank drop is clearly made such that the specific column or row is 0. In this case, since the determination can be made without calculating the determinant, it is possible to provide a channel matrix arithmetic apparatus that can omit useless calculations.

前記ランク落ち判定部の判定結果に基づいて余因子を設定して出力する余因子設定部を備え,前記余因子設定部は,前記ランク落ち判定部によって,前記行列Hがランク落ちでないと判定された場合,前記余因子計算部で計算した余因子|A11|,|A22|を出力し,前記ランク落ち判定部によって,前記行列Hがランク落ちであると判定された場合,余因子|A11|,|A22|を前記行列式判定閾値に置き換えて出力するようにしてもよい。かかる構成によれば,ランク落ちがない場合は余因子|A11|と|A22|を,ランク落ちの場合は予め設定した値(行列式判定閾値)に|A11|と|A22|を置き換えて出力することにより,逆行列計算時に必要な1/|A11|あるいは1/|A22|の数値的破綻を回避する行列式列演算装置を提供することができる。 A cofactor setting unit that sets and outputs a cofactor based on the determination result of the rank drop determination unit is provided, and the cofactor setting unit is determined by the rank drop determination unit that the matrix H is not rank drop. If the surplus cofactor calculated by factor computation unit | a 11 |, | a 22 | outputs, by the rank deficient determination unit, if the matrix H is determined to be rank deficient, cofactor | A 11 | and | A 22 | may be replaced with the determinant determination threshold value and output. According to such a configuration, the cofactors | A 11 | and | A 22 | are set when there is no rank drop, and | A 11 | and | A 22 | By replacing and outputting, it is possible to provide a determinant column operation device that avoids the numerical failure of 1 / | A 11 | or 1 / | A 22 | required for inverse matrix calculation.

前記余因子設定部が出力した余因子|A11|,|A22|または前記行列式判定閾値を用いて,前記行列Hの逆行列を計算するようにしてもよい。かかる構成によれば,逆行列演算に小行列分割法を用いる場合,逆行列計算に必要となるA11,A22はランク落ち判定部で設定した値を用いることによって,逆行列計算でそれらの計算が不要になり,逆行列の計算量削減を図ることの可能なチャンネル行列演算装置を提供することができる。なお,行列分割法を用いた逆行列演算については,本願出願人がすでに出願した特願2005−39164の技術がある。 The inverse matrix of the matrix H may be calculated using the cofactors | A 11 |, | A 22 | output from the cofactor setting unit or the determinant determination threshold. According to such a configuration, when the submatrix division method is used for the inverse matrix calculation, A 11 and A 22 required for the inverse matrix calculation use those values set by the rank drop determination unit, so that the inverse matrix calculation uses those values. It is possible to provide a channel matrix calculation device that eliminates the need for calculation and can reduce the amount of calculation of the inverse matrix. As for the inverse matrix operation using the matrix partitioning method, there is a technique of Japanese Patent Application No. 2005-39164 already filed by the present applicant.

本発明の他の観点によれば,送受信アンテナがM×N(M,N=2,3,4)で可変サイズの伝送チャンネルを備えたMIMO−OFDM送受信装置におけるチャンネル行列演算方法が提供される。本発明のチャンネル行列演算方法は,4×4型の行列Hの要素hij(i,j=1,2,3,4)について,前記行列Hを以下の2×2型行列に分割する小行列分割工程と,

Figure 2007013455
前記分割された2×2型行列の余因子|A11|,|A22|,|A12|,|A21|,|B1|,|B2|,|B3|,|B4|,|B5|,|B6|,|B7|,|B8|の計算を行う余因子計算工程と,前記計算された余因子を用いて,前記行列Hの行列式
Figure 2007013455
の計算を行う行列式計算工程と,前記行列式|H|を用いて,前記行列Hがランク落ちであるかを判定するランク落ち判定工程と,を含むことを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a channel matrix calculation method in a MIMO-OFDM transmission / reception apparatus having a transmission / reception antenna of M × N (M, N = 2, 3, 4) and a variable-size transmission channel. . The channel matrix computation method of the present invention is a small matrix that divides the matrix H into the following 2 × 2 type matrix for the elements h ij (i, j = 1, 2, 3, 4) of the 4 × 4 type matrix H. Matrix partitioning process;
Figure 2007013455
Cofactors of the divided 2 × 2 matrix | A 11 |, | A 22 |, | A 12 |, | A 21 |, | B 1 |, | B 2 |, | B 3 |, | B 4 |, | B 5 |, | B 6 |, | B 7 |, | B 8 |, and a determinant of the matrix H using the calculated cofactor
Figure 2007013455
A determinant calculating step for calculating the above, and a rank drop determining step for determining whether or not the matrix H is rank dropped using the determinant | H |.

かかる方法によれば,4×4型,3×3型,2×2型行列の行列式計算を2×2型以下に分割した小行列のみで処理することができ,ランク落ち判定情報を利用したチャンネル行列演算方法を提供することができる。   According to this method, the determinant calculation of 4 × 4 type, 3 × 3 type, and 2 × 2 type matrix can be processed only with a small matrix divided into 2 × 2 type or less, and rank-decision judgment information is used. A channel matrix calculation method can be provided.

本発明の他の観点によれば,コンピュータを,上記本発明の第2の観点にかかるチャンネル行列演算装置として機能せしめるコンピュータプログラムと,そのコンピュータプログラムを記録した,コンピュータにより読み取り可能な記録媒体が提供される。ここで,コンピュータプログラムはいかなるプログラム言語により記述されていてもよい。また,記録媒体としては,例えば,CD−ROM,DVD−ROM,フレキシブルディスクなど,プログラムを記録可能な記録媒体として現在一般に用いられている記録媒体,あるいは将来用いられるいかなる記録媒体をも採用することができる。   According to another aspect of the present invention, there is provided a computer program that causes a computer to function as the channel matrix arithmetic device according to the second aspect of the present invention, and a computer-readable recording medium that records the computer program Is done. Here, the computer program may be described in any programming language. In addition, as a recording medium, for example, a recording medium that is currently used as a recording medium capable of recording a program, such as a CD-ROM, a DVD-ROM, or a flexible disk, or any recording medium that is used in the future should be adopted. Can do.

以上のように,本発明によれば,行列式計算を2×2型以下に分割した小行列のみで処理することができ,ランク落ち判定情報を利用したチャンネル行列演算装置を提供することができる。また,ランク落ち判定において,行列式計算の前に,特定の列あるいは行が0に近いか否かの要素判定を行うことで,特定の列あるいは行が0といった明らかにランク落ちの場合には,行列式の計算を行わずに判定できるので,無駄な計算を省略することができる。また,ランク落ちがない場合は余因子を,ランク落ちの場合は予め設定した値(行列式判定閾値)に置き換えて出力することにより,逆行列計算時に必要な値の数値的破綻を回避することができる。また,逆行列演算に小行列分割法を用いる場合,逆行列計算に必要となる値はランク落ち判定部で設定した値を用いることによって,逆行列計算でそれらの計算が不要になり,逆行列の計算量削減を図ることができる。   As described above, according to the present invention, a determinant calculation can be processed only with a small matrix divided into 2 × 2 types or less, and a channel matrix computing device using rank drop judgment information can be provided. . Also, in the rank drop determination, by performing element determination whether or not a specific column or row is close to 0 before the determinant calculation, in the case of a clear rank drop such as 0 for a specific column or row Since the determination can be made without calculating the determinant, useless calculation can be omitted. In addition, if there is no rank drop, the cofactor is output by replacing it with a preset value (determinant decision threshold) if rank drop, thereby avoiding numerical failure of the value required for inverse matrix calculation. Can do. In addition, when the small matrix partitioning method is used for the inverse matrix calculation, the values required for the inverse matrix calculation use the values set by the rank drop judgment unit, so that those calculations become unnecessary in the inverse matrix calculation. The amount of calculation can be reduced.

以下に添付図面を参照しながら,本発明にかかるチャンネル行列演算装置,チャンネル行列演算方法,およびコンピュータプログラムの好適な実施形態について詳細に説明する。なお,本明細書および図面において,実質的に同一の機能構成を有する構成要素については,同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of a channel matrix computing device, a channel matrix computing method, and a computer program according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

(1)チャンネル逆行列演算装置の概略構成
MIMOシステムを用いたOFDM送受信装置の一例の概略構成について,図1,図2を参照しながら説明する。本実施形態では,送信アンテナ4本,受信アンテナ4本から成る4×4型MIMOシステムの一例について説明する。OFDMで採用するサブキャリア数は52とし,OFDMシンボルには既知の系列をもったトレーニングシンボルが周期的に挿入されているとする。
(1) Schematic Configuration of Channel Inverse Matrix Operation Device An outline configuration of an example of an OFDM transmission / reception device using a MIMO system will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, an example of a 4 × 4 type MIMO system including four transmission antennas and four reception antennas will be described. Assume that the number of subcarriers employed in OFDM is 52, and training symbols having a known sequence are periodically inserted into the OFDM symbols.

<図1:4×4MIMO−OFDM送信装置例>
4×4MIMO−OFDM送信装置100は,図1に示したように,変調部101と,OFDMシンボル生成部102と,MIMO信号生成部103と,IFFT104と,MIMO−RF送信部105a〜105dとを含んで構成されている。
<FIG. 1: 4 × 4 MIMO-OFDM Transmitter Example>
As shown in FIG. 1, the 4 × 4 MIMO-OFDM transmission apparatus 100 includes a modulation unit 101, an OFDM symbol generation unit 102, a MIMO signal generation unit 103, an IFFT 104, and MIMO-RF transmission units 105a to 105d. It is configured to include.

4×4MIMO−OFDM送信装置100は,データのフレーム化,チャンネル符号化等の処理の後,送信データとして変調部101に入力し,OFDMサブキャリア毎に定められた変調を行い,OFDMシンボル生成部102でパイロットキャリア挿入などOFDMシンボル化された後,MIMO信号送信部103で定められたMIMOフォーマットに従って,送信アンテナ数4本それぞれで送信するデータストリームを生成する。これら4本のデータストリームはIFFT104で逆フーリエ変換されて52本のサブキャリアを形成し,ガードシンボル等が付加された後,MIMO−RF送信部105a〜105dの各D/A変換器で4本のストリームをアナログ信号に変換し,RF部でアップコンバートされて,それぞれの送信アンテナから適切なタイミングで4ストリームの信号が送信される。   The 4 × 4 MIMO-OFDM transmission apparatus 100 inputs data as transmission data to the modulation unit 101 after processing such as data framing and channel coding, performs modulation determined for each OFDM subcarrier, and generates an OFDM symbol generation unit After being converted to an OFDM symbol such as pilot carrier insertion at 102, a data stream to be transmitted by each of the four transmission antennas is generated according to the MIMO format defined by the MIMO signal transmission unit 103. These four data streams are subjected to inverse Fourier transform in IFFT 104 to form 52 subcarriers, guard symbols, etc. are added, and then four data are transmitted by each D / A converter of MIMO-RF transmitters 105a to 105d. Are converted to analog signals, up-converted by the RF unit, and four stream signals are transmitted from each transmission antenna at an appropriate timing.

<図2:4×4MIMO−OFDM受信装置例>
4×4MIMO−OFDM受信装置200は,図2に示したように,MIMO−RF受信部201a〜201dと,FFT202と,MIMO信号受信部203と,復調部204と,チャンネル行列推定部205と,チャンネル行列処理部206とを含んで構成されている。
<FIG. 2: Example of 4 × 4 MIMO-OFDM Receiver>
As shown in FIG. 2, the 4 × 4 MIMO-OFDM receiver 200 includes MIMO-RF receivers 201a to 201d, an FFT 202, a MIMO signal receiver 203, a demodulator 204, a channel matrix estimator 205, And a channel matrix processing unit 206.

4×4MIMO−OFDM受信装置200は,MIMO−RF受信部201a〜201dの各受信アンテナで送信された4ストリームの信号を受信し,各ストリームの信号はRF部でダウンコンバートされ,それぞれのA/D変換器でベースバンド信号に変換される。FFT202では,適切なタイミングで各ストリームのFFTを施して52本のサブキャリアに対応する信号を再生し,MIMO信号受信部でデータとトレーニングシンボルを分け,データを復調部204に,トレーニングシンボルをチャンネル行列推定器205に出力する。チャンネル行列推定器205では,既知の系列とトレーニングシンボルとの相関を取る等の処理により,チャンネル行列Hの要素を推定する。チャンネル行列処理部206は,ZF法を用いる場合RZFを,MMSE法を用いる場合RMMSEをOFDMシンボル毎に52サブキャリア分計算し,復調部204でサブキャリア毎に,ZF法の場合は式(4),MMSE法の場合は式(5)を計算することによって受信信号ベクトルの復調を行い,送信されたストリーム毎の復調データとして出力する。 The 4 × 4 MIMO-OFDM receiver 200 receives four streams of signals transmitted from the receiving antennas of the MIMO-RF receivers 201a to 201d, and the signals of the streams are down-converted by the RF unit. It is converted into a baseband signal by a D converter. The FFT 202 performs FFT on each stream at an appropriate timing to reproduce a signal corresponding to 52 subcarriers, separates the data and training symbols in the MIMO signal receiving unit, the data to the demodulation unit 204, and the training symbols to the channel. The result is output to the matrix estimator 205. The channel matrix estimator 205 estimates the elements of the channel matrix H by a process such as correlation between a known sequence and a training symbol. The channel matrix processing unit 206 calculates R ZF when using the ZF method, and R MMSE when using the MMSE method for 52 subcarriers for each OFDM symbol, and the demodulating unit 204 calculates for each subcarrier. (4) In the case of the MMSE method, the received signal vector is demodulated by calculating equation (5), and output as demodulated data for each transmitted stream.

(2)小行列分割法を用いた一般逆行列演算処理の概要
(2.1)小行列分割による逆行列演算
本実施形態にかかる小行列分割法による一般逆行列演算処理の概要について説明する。
本実施形態のシステムでは,逆行列演算の最大要素数は送信アンテナ数4,受信アンテナ数4の4×4の複素数である。ガウス消去法やLU分解を用いて逆行列を求める場合,4×4の要素に対して演算を行うため,装置化を行う場合,効率的なモジュールを構築し難い。そこで,本実施形態では,小行列分割法による行列分割を行い,2×2の行列,1×2,2×1のベクトルとスカラの演算を基本とし,かつ,エルミート行列の特徴を生かした演算処理を行う。
(2) Outline of general inverse matrix calculation process using small matrix division method (2.1) Inverse matrix calculation by small matrix division An outline of general inverse matrix calculation process by the small matrix division method according to the present embodiment will be described.
In the system of the present embodiment, the maximum number of elements in the inverse matrix calculation is a 4 × 4 complex number with 4 transmission antennas and 4 reception antennas. When an inverse matrix is obtained using the Gaussian elimination method or LU decomposition, an operation is performed on 4 × 4 elements. Therefore, when implementing a device, it is difficult to construct an efficient module. Therefore, in this embodiment, the matrix is divided by the small matrix partitioning method, the calculation is based on the calculation of the 2 × 2 matrix, the 1 × 2, 2 × 1 vector and the scalar, and the feature of the Hermitian matrix. Process.

まず,小行列分割法の原理を説明する(“Statistical and Adaptive Signal Processing”, D.G.Manolakis, V.K.Ingle,
S.M.Kogon参照)。本実施形態で対象とする4×4型より小さい行列を以下のように2×2型以下の行列に4分割する。
First, the principle of the submatrix partitioning method is explained (“Statistical and Adaptive Signal Processing”, DG Manolakis, VK Ingle,
S. M. See Kogon). A matrix smaller than the 4 × 4 type that is the object of the present embodiment is divided into four matrixes of 2 × 2 type or less as follows.

(1)4×4型の場合: (1) 4 × 4 type:

Figure 2007013455
Figure 2007013455

各小行列は以下のように表せる。   Each submatrix can be expressed as follows:

Figure 2007013455
Figure 2007013455

(2)3×3型の場合: (2) For 3 × 3 type:

Figure 2007013455
Figure 2007013455

各小行列は以下のように表せる。   Each submatrix can be expressed as follows:

Figure 2007013455
Figure 2007013455

各小行列は以下のように表せる。   Each submatrix can be expressed as follows:

(3)4×3型の場合: (3) For 4 × 3 type:

Figure 2007013455
Figure 2007013455

各小行列は以下のように表せる。   Each submatrix can be expressed as follows:

Figure 2007013455
Figure 2007013455

(4)3×4型の場合: (4) For 3 × 4 type:

Figure 2007013455
Figure 2007013455

各小行列は以下のように表せる。   Each submatrix can be expressed as follows:

Figure 2007013455
Figure 2007013455

(5)3×2型の場合: (5) For 3 × 2 type:

Figure 2007013455
Figure 2007013455

各小行列は以下のように表せる。   Each submatrix can be expressed as follows:

Figure 2007013455
Figure 2007013455

(6)2×3型の場合: (6) For 2 × 3 type:

Figure 2007013455
Figure 2007013455

各小行列は以下のように表せる。   Each submatrix can be expressed as follows:

Figure 2007013455
Figure 2007013455

このように分割した各小行列を用いると,行列Aの逆行列A−1は次式のように表せる。 When each sub-matrix divided in this way is used, the inverse matrix A -1 of the matrix A can be expressed as follows.

Figure 2007013455
Figure 2007013455

ここで,行列E,F,E,Fは次式のように置く。 Here, the matrices E 1 , F 1 , E 2 , and F 2 are set as follows.

Figure 2007013455
Figure 2007013455

また,A12=A21であり,逆行列A11 −1とA22 −1は存在すると仮定している。 In addition, it is assumed that A 12 = A 21 and the inverse matrices A 11 −1 and A 22 −1 exist.

一般逆行列の場合,式(22)の行列Aは式(4)の(HH),式(5)の(HH+σI)が対象となる。いずれも正方行列かつエルミート行列である。そのため,上記の4×4型,3×3型の小行列のみ考えれば良い。 In the case of the general inverse matrix, the matrix A in the equation (22) is targeted for (H H H) in the equation (4) and (H H H + σ 2 I) in the equation (5). Both are square matrices and Hermitian matrices. Therefore, only the 4 × 4 type and 3 × 3 type sub-matrices described above need be considered.

2×2型行列の逆行列は直接次式から求まる。   The inverse matrix of the 2 × 2 matrix can be obtained directly from the following equation.

Figure 2007013455
Figure 2007013455

式(22)より,以下の4つについて逆行列を計算する必要がある。   From equation (22), it is necessary to calculate inverse matrices for the following four.

Figure 2007013455
Figure 2007013455

4×4型行列の場合,式(25)の小行列は,いずれも2×2型行列なので,式(24)を用いて計算可能である。3×3型行列の場合,A22 −1とE −1はスカラの実数なので,それぞれの逆数を求めれば良い。 In the case of a 4 × 4 matrix, the sub-matrices in Equation (25) are all 2 × 2 matrices, and can be calculated using Equation (24). In the case of a 3 × 3 matrix, since A 22 −1 and E 1 −1 are scalar real numbers, their reciprocals may be obtained.

(2.2)小行列分割による逆行列演算
行列式はランク判定に用いるため,逆行列演算の前に計算する。ここで,|H|は行列式を表す。
(2.2) Inverse matrix operation by sub-matrix division Since the determinant is used for rank determination, it is calculated before the inverse matrix operation. Here, | H | represents a determinant.

(A)4×4型行列の場合
上記「(2.1)小行列分割による逆行列演算」の式(10)のHについて,以下のように,2×2型行列まで余因子分解を行う。
(A) In the case of a 4 × 4 type matrix For H in Expression (10) of the above “(2.1) Inverse matrix operation by submatrix division”, cofactor decomposition is performed up to a 2 × 2 type matrix as follows. .

Figure 2007013455
Figure 2007013455

このように分解することで,4×4型の行列式を2×2型の行列式のみを用いて計算できる。ここで,上記「(2.1)小行列分割による逆行列演算」の式(10)で用いた小行列A22,A21を用いて書き直す。 By decomposing in this way, a 4 × 4 determinant can be calculated using only a 2 × 2 determinant. Here, the submatrices A 22 and A 21 used in the equation (10) of “(2.1) Inverse matrix operation by submatrix division” are rewritten.

Figure 2007013455
Figure 2007013455

ここで,   here,

Figure 2007013455
Figure 2007013455

さらに,以下のように変形することで,上記「(2.1)小行列分割による逆行列演算」の式(10)で用いた小行列A11,A12も用いて書ける。 Furthermore, by modifying as follows, the sub-matrices A 11 and A 12 used in the equation (10) of “(2.1) Inverse matrix operation by sub-matrix division” can also be written.

Figure 2007013455
Figure 2007013455

さらに,変形すると次式を得る。   Further deformation yields

Figure 2007013455
Figure 2007013455

この結果,行列式演算で|A11|と|A22|の計算を行う。これらは,行列分割法を用いた逆行列演算を行う場合,逆行列演算においても計算する必要がある。そこで,これらをレジスタ記憶しておき,逆行列の計算のとき読み出せば,改めて計算する必要が無くなる。 As a result, | A 11 | and | A 22 | are calculated by determinant arithmetic. These need to be calculated in the inverse matrix operation when performing the inverse matrix operation using the matrix partitioning method. Therefore, if these are stored in a register and read when calculating the inverse matrix, there is no need to calculate again.

(B)3×3型行列の場合,
上記「(2.1)小行列分割による逆行列演算」の式(11)に基づいて3行目に関して余因子分解を行う。
(B) In the case of a 3 × 3 matrix,
Cofactor decomposition is performed on the third row based on the equation (11) of “(2.1) Inverse matrix operation by submatrix division”.

Figure 2007013455
Figure 2007013455

この結果,行列式演算で|A11|を得る。A22はスカラである。4×4型行列と同様に,行列分割法を用いた逆行列演算を行う場合,これらをレジスタ記憶しておき,逆行列の計算のとき読み出せば,改めて計算する必要が無くなる。 As a result, | A 11 | is obtained by determinant calculation. A 22 is a scalar. Similar to the 4 × 4 matrix, when performing inverse matrix operation using the matrix partitioning method, if these are stored in a register and read when calculating the inverse matrix, there is no need to calculate again.

(c)2×2型行列の場合, (C) In the case of a 2 × 2 matrix,

Figure 2007013455
Figure 2007013455

この場合,行列式演算は|A11|そのものであり,4×4型行列と同様に,行列分割法を用いた逆行列演算を行う場合,これをレジスタ記憶しておき,逆行列の計算のとき読み出せば,改めて計算する必要が無くなる。 In this case, the determinant operation is | A 11 | itself. Similarly to the 4 × 4 matrix, when performing the inverse matrix operation using the matrix partitioning method, this is stored in the register and the inverse matrix calculation is performed. If it is read at times, there is no need to calculate again.

(3)小行列分割法による逆行列演算装置の概略構成
本実施形態にかかる小行列分割法による一般逆行列演算装置の一例の概略構成について,チャンネル行列Hが4×4の場合を例に,図3を参照しながら説明する。
(3) Schematic Configuration of Inverse Matrix Operation Device Based on Submatrix Division Method With regard to the schematic configuration of an example of the general inverse matrix operation device based on the submatrix division method according to the present embodiment, a case where the channel matrix H is 4 × 4 is taken as an example This will be described with reference to FIG.

<図3:チャンネル行列演算装置>
上記「(2)小行列分割法を用いた一般逆行列演算処理の概要」で説明した小行列分割によるチャンネル行列演算装置の一例の概略構成を図3に示す。チャンネル行列演算装置300は,図3に示したように,レジスタ301と,入力行列モジュール302と,共役転置部303と,逆行列乗算モジュール304と,行列乗算モジュール(A)305と,行列減算部306と,逆行列乗算モジュール307と,行列乗算モジュール(B)308と,出力行列モジュール309と,ランク判定部310と,制御部311とを含んで構成されている。
<Figure 3: Channel matrix computing device>
FIG. 3 shows a schematic configuration of an example of a channel matrix calculation apparatus using small matrix division described in “(2) Outline of general inverse matrix calculation process using small matrix division method”. As shown in FIG. 3, the channel matrix arithmetic unit 300 includes a register 301, an input matrix module 302, a conjugate transposition unit 303, an inverse matrix multiplication module 304, a matrix multiplication module (A) 305, and a matrix subtraction unit. 306, an inverse matrix multiplication module 307, a matrix multiplication module (B) 308, an output matrix module 309, a rank determination unit 310, and a control unit 311.

本実施形態では,チャンネル逆行列演算装置を用いて,チャンネル行列Hが,4×4型,3×3型,2×2型といった正方行列でかつランク落ちがない場合,通常C=Hとして逆行列演算を行ってH−1を求める。また,ランク落ちがある場合,余因子の行列式を予め設定した閾値に置き換えて行列演算を行ってH−1を求める。 In the present embodiment, when the channel matrix H is a square matrix such as 4 × 4 type, 3 × 3 type, and 2 × 2 type and there is no rank drop using the channel inverse matrix arithmetic unit, it is normally assumed that C x = H An inverse matrix operation is performed to obtain H- 1 . If there is a rank drop, a matrix calculation is performed by replacing the determinant of the cofactor with a preset threshold value to obtain H- 1 .

Hが4×k型,k=2,3,3×2型といった縦長の非正方行列はC=H’H,一方,k×4型,k=2,3,2×3型といった横長の非正方行列はC=HH’を計算することで,行数と列数の少ない方で決まる正方行列Cを得た後,Cの逆行列C −1を計算し,縦長の非正方行列はH−1=C −1H’によって,横長の非正方行列はH−1=H’C −1によって擬似逆行列を求めるものとする。Cにランク落ちがある場合は,正方行列と同様に,余因子の行列式を予め設定した閾値に置き換えて行列演算を行ってC −1を求める。 A vertically long non-square matrix such that H is 4 × k type and k = 2, 3, 3 × 2 type is C x = H′H, whereas horizontal type such as k × 4 type, k = 2, 3, 2 × 3 type non-square matrices to calculate the C x = HH ', after obtaining the square matrix C x determined by the lesser of the number of rows and columns, and calculates the inverse matrix C x -1 of C x, the elongated The pseudo square matrix is obtained by H −1 = C x −1 H ′ for the non-square matrix and H −1 = H′C x −1 for the horizontally long non-square matrix. If there is a rank drop in C x , as in the square matrix, C x −1 is obtained by performing a matrix operation by replacing the determinant of the cofactor with a preset threshold value.

ランク落ち判定はランク判定部310で逆行列演算前に行い,ランク落ちのない場合は式(31),(32)に示した余因子|A11|や|A22|を用いて,逆行列演算モジュール304〜行列乗算モジュール308で逆行列演算を行う。一方,ランク落ちのある場合は余因子|A11|や|A22|を予め設定した閾値,例えば10−4に置き換えてから,逆行列演算モジュール304〜行列乗算モジュール308で逆行列演算を行う。ここで,余因子|A11|や|A22|を置き換える所定の閾値は,逆行列計算が破綻しないような値であれば任意の値に設定することができ,例えば,上述の行列式判定の閾値th_bと同じ値に設定してもよい。 The rank drop determination is performed before the inverse matrix calculation by the rank determination unit 310. If there is no rank drop, the inverse matrix is used by using the cofactors | A 11 | and | A 22 | shown in Expressions (31) and (32). An inverse matrix operation is performed by the operation module 304 to the matrix multiplication module 308. On the other hand, if there is a rank drop, the cofactors | A 11 | and | A 22 | are replaced with a preset threshold, for example, 10 −4 , and then the inverse matrix calculation module 304 to the matrix multiplication module 308 perform the inverse matrix calculation. . Here, the predetermined threshold value for replacing the cofactor | A 11 | or | A 22 | can be set to any value as long as the inverse matrix calculation does not fail. The threshold value th_b may be set to the same value.

正方行列の場合,行列Cは任意の要素を持った行列である。一方,非正方行列の場合,行列Cはエルミート行列となる。エルミート行列の効率的な逆行列演算装置は,本願出願人がすでに出願した特願2005−39164の技術がある。ここでは,任意の要素を持った場合の処理について説明する。また,ランク落ち判定において,要素判定の閾値をth_a,行列式判定の閾値をth_bとする。 In the case of a square matrix, the matrix C x is a matrix having arbitrary elements. On the other hand, in the case of a non-square matrix, the matrix C x is a Hermitian matrix. An efficient inverse matrix computing device for Hermitian matrix is the technology of Japanese Patent Application No. 2005-39164 already filed by the present applicant. Here, processing when an arbitrary element is included will be described. In the rank drop determination, the element determination threshold is th_a, and the determinant determination threshold is th_b.

図3の各ブロックの主要部分(逆行列演算,ランク判定)について,図4〜図9に示す。
逆行列演算は,逆行列演算モジュール304〜行列乗算モジュール(B)308で行う。
The main parts (inverse matrix operation, rank determination) of each block in FIG. 3 are shown in FIGS.
The inverse matrix calculation is performed by the inverse matrix calculation module 304 to the matrix multiplication module (B) 308.

<図4:逆行列演算モジュール>
逆行列演算モジュール304,307は,図4に示したように,逆行列計算部401,レジスタ402で構成される。逆行列計算部401については,図5を参照しながら説明する。
<Figure 4: Inverse matrix calculation module>
The inverse matrix calculation modules 304 and 307 are composed of an inverse matrix calculation unit 401 and a register 402 as shown in FIG. The inverse matrix calculation unit 401 will be described with reference to FIG.

<図5:逆行列計算部>
逆行列計算部401は,図5に示したように,セレクタ(I)501,複素乗算器502a,502b,レジスタ503a,503b,減算部504,セレクタ(II)505,逆数演算部506,レジスタ507,複素乗算器508a,508b,508c,508d,符号反転部509a,509bで構成される。
<FIG. 5: Inverse matrix calculation unit>
As shown in FIG. 5, the inverse matrix calculation unit 401 includes a selector (I) 501, complex multipliers 502 a and 502 b, registers 503 a and 503 b, a subtraction unit 504, a selector (II) 505, an inverse operation unit 506, and a register 507. , Complex multipliers 508a, 508b, 508c, 508d, and sign inversion units 509a, 509b.

<図6:行列乗算モジュール(A)>
行列乗算モジュール(A)305は,図6に示したように,セレクタ601,行列乗算部602,レジスタ603,セレクタ(II)604で構成される。
<FIG. 6: Matrix Multiplication Module (A)>
As shown in FIG. 6, the matrix multiplication module (A) 305 includes a selector 601, a matrix multiplication unit 602, a register 603, and a selector (II) 604.

<図7:行列乗算モジュール(B)>
行列乗算モジュール(B)308は,図7に示したように,行列乗算部701,レジスタ702で構成される。
<FIG. 7: Matrix Multiplication Module (B)>
The matrix multiplication module (B) 308 includes a matrix multiplication unit 701 and a register 702 as shown in FIG.

<図8:ランク判定部>
ランク判定はランク判定部310で行う。ランク判定部310は,図8に示したように,要素判定部801,行列式計算部802,行列式判定部803,余因子設定部804で構成される。
<FIG. 8: Rank determination unit>
Rank determination is performed by the rank determination unit 310. As shown in FIG. 8, the rank determining unit 310 includes an element determining unit 801, a determinant calculating unit 802, a determinant determining unit 803, and a cofactor setting unit 804.

<図9:行列式計算部>
行列式計算部802は,図9に示したように,セレクタ901,複素乗算部902a,902b,904,減算部903,レジスタ(I)905,レジスタ(II)906,加算部907,レジスタ(III)908で構成される。
<FIG. 9: Determinant Calculation Unit>
As shown in FIG. 9, the determinant calculation unit 802 includes a selector 901, complex multiplication units 902a, 902b, 904, a subtraction unit 903, a register (I) 905, a register (II) 906, an addition unit 907, a register (III 908.

以下,逆行列計算の概略を4×4型正方行列,4×3または3×4型行列を例に説明する。   Hereinafter, an outline of inverse matrix calculation will be described by taking a 4 × 4 square matrix, 4 × 3 or 3 × 4 matrix as an example.

(A)ランク判定
チャンネル行列推定部205で得られたチャンネル行列Hはレジスタ301に記憶される。
(A) Rank Determination The channel matrix H obtained by the channel matrix estimation unit 205 is stored in the register 301.

Hが正方行列の場合,レジスタ301からランク判定部310にHを出力する。ランク判定部301は,要素判定部801で,列または行の各要素と閾値th_aとの比較を行い,結果をランク落ち判定部803に出力する。ランク落ち判定部803では,ある特定の列または行の全要素が閾値以下であればランク落ちと判定し結果を余因子設定部804に出力する。   When H is a square matrix, H is output from the register 301 to the rank determination unit 310. The rank determination unit 301 compares the element in the column or row with the threshold th_a in the element determination unit 801 and outputs the result to the rank drop determination unit 803. The rank drop determination unit 803 determines rank drop and outputs the result to the cofactor setting unit 804 if all elements in a specific column or row are equal to or less than the threshold value.

該要素判定結果がランク落ちでない場合,行列式計算部802は,式(27)〜(30)に従ってセレクタ901で小行列に分割して行列式|H|を計算すると共に,計算途中で得られる余因子|A11|と|A22|をレジスタ(II)に記憶する。行列式|H|の計算結果はレジスタ(III)908からランク落ち判定部803に,余因子|A11|と|A22|はレジスタ(II)906から余因子設定部804にそれぞれ出力される。ランク落ち判定部803は,行列式|H|と閾値th_bとの比較を行い,|H|>th_bならばランク落ちなし,|H|≦th_bならばランク落ちと判定し,結果を余因子設定部804に出力する。 If the element determination result is not a rank drop, the determinant calculation unit 802 calculates the determinant | H | by dividing it into sub-matrices by the selector 901 according to the equations (27) to (30), and is obtained during the calculation. The cofactors | A 11 | and | A 22 | are stored in the register (II). The calculation result of the determinant | H | is output from the register (III) 908 to the rank drop determination unit 803, and the cofactors | A 11 | and | A 22 | are output from the register (II) 906 to the cofactor setting unit 804, respectively. . The rank drop determination unit 803 compares the determinant | H | and the threshold th_b. If | H |> th_b, it is determined that there is no rank drop and if | H | ≦ th_b, the rank drop is determined, and the result is set as a cofactor. Output to the unit 804.

ランク落ち判定部803は上記2種類のランク落ち判定の結果より,ランク落ち有無のフラグを出力する。余因子設定部804はランク落ちがない場合,余因子|A11|と|A22|をそのまま出力する。一方,ランク落ちがある場合,余因子を|A11|=th_b,|A22|=th_bと置き換えて出力する。 The rank drop determination unit 803 outputs a rank drop presence / absence flag based on the above two types of rank drop determination results. When there is no rank drop, the cofactor setting unit 804 outputs the cofactors | A 11 | and | A 22 | as they are. On the other hand, if there is a rank drop, the cofactors are replaced with | A 11 | = th_b, | A 22 | = th_b, and output.

Hが非正方行列の場合,レジスタ301から行列入力モジュール302にHを出力し,縦長行列はC=H’H,横長行列はC=HH’を計算し,行数と列数の少ない方で決まる正方行列Cをランク判定部310に出力する。ランク判定部310は,Cを上記の正方行列Hの場合と同様のランク判定を行う。 When H is a non-square matrix, H is output from the register 301 to the matrix input module 302, C x = H′H is calculated for the vertical matrix, and C x = HH ′ is calculated for the horizontal matrix, and the number of rows and columns is small. The square matrix C x determined by the direction is output to the rank determination unit 310. Rank determination unit 310, the C x performs the same rank determined in the case of the square matrix H described above.

(B)逆行列演算
行列式計算の結果から,逆行列計算を行う場合は以下の手順で処理を行う。すなわち,Hが正方行列のとき,行列入力モジュール302で何もせずに通過した2×2型に小行列分割されたHについて,式(10)のA11,A22の逆行列A11 −1,A22 −1を逆行列計算部304で計算する。計算に必要な行列式|A11|と|A22|は余因子設定部804の設定値を用いるので,これら値を出力できるようにセレクタ(I)501とセレクタ(II)502で選択して逆数演算部506に送り,1/|A11|,1/|A22|を計算してレジスタ507に記憶し,式(24)に従って逆行列A11 −1,A22 −1を計算する。
(B) Inverse Matrix Calculation From the result of the determinant calculation, when the inverse matrix calculation is performed, processing is performed in the following procedure. That is, when H is a square matrix, the inverse matrix A 11 −1 of A 11 and A 22 of Equation (10) is obtained for H that is submatrix-divided into 2 × 2 type that is passed through the matrix input module 302 without doing anything. , A 22 −1 is calculated by the inverse matrix calculation unit 304. Since the determinants | A 11 | and | A 22 | required for the calculation use the set values of the cofactor setting unit 804, the values are selected by the selector (I) 501 and the selector (II) 502 so that these values can be output. 1 / | A 11 |, 1 / | A 22 | is calculated and stored in the register 507, and inverse matrices A 11 −1 and A 22 −1 are calculated according to the equation (24).

Hが非正方行列のとき,行列入力モジュール302で計算したCについて小行列分解を行う。この場合,行列Hは3×4型または4×3型なので,Cは3×3型である。式(13)のように分割すると2×2型の小行列はA11のみとなり,逆行列計算部304はA11について,上記と同じように逆行列を計算する。一方,A22はスカラなので逆数演算部506で1/A22を計算する。 When H is a non-square matrix, small matrix decomposition is performed on C x calculated by the matrix input module 302. In this case, since the matrix H is 3 × 4 type or 4 × 3 type, C x is 3 × 3 type. When divided as shown in Equation (13), the sub-matrix of 2 × 2 type is only A 11 , and the inverse matrix calculation unit 304 calculates an inverse matrix for A 11 as described above. On the other hand, since A 22 is a scalar, 1 / A 22 is calculated by the reciprocal calculation unit 506.

続いて,式(22)に従って,E −1,−E −1,−E −1,E −1を計算する。これらは,A×B×Cの乗算を行う行列乗算モジュール(A)305,2つの行列の減算を行う行列減算部306,E,Eの逆行列E −1,E −1の計算を行う逆行列モジュール307,−E −1とF,E −1とFの乗算を行う行列乗算モジュール308でそれぞれの処理を行う。この結果,Hが正方行列の場合はH−1が得られ,行列出力モジュール309では何もせずに出力する。Hが非正方行列の場合はC −1が得られ,行列出力モジュール309では縦長の非正方行列の場合H−1=C −1H’によって,横長の非正方行列の場合H−1=H’C −1によって擬似逆行列を計算して結果を出力する。 Subsequently, E 1 −1 , −E 1 −1 F 1 , −E 2 −1 F 2 , and E 2 −1 are calculated according to the equation (22). These matrix multiplication module performing multiplication of A × B × C (A) a matrix performing 305,2 one subtraction matrix subtraction unit 306, E 1, E 2 of the inverse matrix E 1 -1, the E 2 -1 The inverse matrix module 307 that performs the calculation, -E 1 −1 and F 1 , and the matrix multiplication module 308 that performs the multiplication of E 2 −1 and F perform each processing. As a result, when H is a square matrix, H −1 is obtained, and the matrix output module 309 outputs it without doing anything. H is for non-square matrices obtained C x -1, the case of the matrix output module 309 in the elongated non-square matrix H -1 = C x -1 H ' , if the oblong non-square matrix H -1 Calculate the pseudo inverse matrix by = H′C x −1 and output the result.

(4)ランク判定とチャンネル行列の信頼度
ランク落ち判定部803でランク落ちと判定された場合,余因子設定部で|A11|,|A22|を閾値th_bで置き換えたが,ランク落ちは|A11|あるいは|A22|が0に近い場合に生じる。そのため,そのまま|A11|,|A22|を逆行列計算に用いると1/|A11|あるいは1/|A22|を計算するとき,値が非常に大きくなり,装置化を行う場合,オーバーフローしてしまう。オーバーフローしない程度の値だとしても,逆行列の要素が大きくなりチャンネル行列Hそのものが特異に近い行列と見なせるので,推定したチャンネル行列自体の信頼度も低いとみなせる。そのため,特異に近い行列に対して厳密に逆行列を求めても意味がないので,ランク落ちと判定された場合,|A11|や|A22|を逆行列計算が破綻しないような値に閾値th_bを選べばよい。また,処理速度と装置規模に余裕があれば,ランク落ちと判定された場合は,特異値分解を用いて擬似逆行列を求めるのもひとつの手法である。
(4) Rank determination and channel matrix reliability When rank drop determination unit 803 determines rank drop, | A 11 | and | A 22 | are replaced by threshold th_b in cofactor setting unit. This occurs when | A 11 | or | A 22 | is close to zero. Therefore, if | A 11 | and | A 22 | are used in inverse matrix calculation as they are, the value becomes very large when 1 / | A 11 | or 1 / | A 22 | is calculated. It overflows. Even if the value does not overflow, the inverse matrix element becomes large and the channel matrix H itself can be regarded as a singular matrix, so that the reliability of the estimated channel matrix itself can be regarded as low. For this reason, there is no point in finding exactly the inverse matrix for a matrix close to singularity. Therefore, when it is determined that the rank is dropped, | A 11 | or | A 22 | is set to a value that does not cause the inverse matrix calculation to fail. The threshold th_b may be selected. In addition, if there is a margin in processing speed and device scale, if it is determined that the rank is lowered, one method is to obtain a pseudo inverse matrix using singular value decomposition.

本実施形態で説明した技術を無線LANに適用する場合,OFDMで52本のサブキャリアについて逆行列を計算する必要がある。チャンネルの周波数特性が全サブキャリアでほぼ同じ,あるいは送受信間の伝搬路構成が全サブキャリアでほぼ同じ,時間変動がほとんどないといったとき,サブキャリア毎のチャンネル行列もほぼ同じ特徴をもつ。このような環境で,あるサブキャリアでランク落ちを判定された場合,隣接するサブキャリアもランク落ちする可能性が高く,隣接する複数サブキャリアでランク落ちが生じることも考えられる。例えば,単一回折波が支配的な伝搬環境では,チャンネル行列の収縮が生じ,ランク落ちが起こる。隣接する複数サブキャリアでランク落ちが観測された場合,チャンネル行列信頼度が低いと判断することもできる。ランク落ち判定はこのような伝搬路の信頼度情報としても利用できる。   When the technique described in this embodiment is applied to a wireless LAN, it is necessary to calculate an inverse matrix for 52 subcarriers using OFDM. When the channel frequency characteristics are almost the same for all subcarriers, the propagation path configuration between transmission and reception is almost the same for all subcarriers, and there is almost no time variation, the channel matrix for each subcarrier has almost the same characteristics. In such an environment, when a rank drop is determined for a certain subcarrier, there is a high possibility that adjacent subcarriers will also drop in rank, and rank drop may occur in a plurality of adjacent subcarriers. For example, in a propagation environment where a single diffracted wave is dominant, the channel matrix contracts and rank drops occur. If rank drop is observed in a plurality of adjacent subcarriers, it can be determined that the channel matrix reliability is low. The rank drop determination can also be used as the reliability information of such a propagation path.

以上,本実施形態にかかるチャンネル行列演算装置300およびこれを用いたチャンネル行列演算方法について説明した。かかるチャンネル行列演算装置300は,コンピュータに上記機能を実現するためのコンピュータプログラムを組み込むことで,コンピュータをチャンネル行列演算装置300として機能させることが可能である。かかるコンピュータプログラムは,所定の記録媒体(例えば,CD−ROM)に記録された形で,あるいは,電子ネットワークを介したダウンロードの形で市場を流通させることが可能である。   The channel matrix calculation device 300 and the channel matrix calculation method using the same according to the present embodiment have been described above. Such a channel matrix computing device 300 can cause a computer to function as the channel matrix computing device 300 by incorporating a computer program for realizing the above functions into the computer. Such a computer program can be distributed in the market in a form recorded on a predetermined recording medium (for example, a CD-ROM) or downloaded via an electronic network.

以上,添付図面を参照しながら本発明にかかるチャンネル行列演算装置,チャンネル行列演算方法,およびコンピュータプログラムの好適な実施形態について説明したが,本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば,特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり,それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the channel matrix computing device, the channel matrix computing method, and the computer program according to the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be obvious to those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea described in the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. It is understood that it belongs.

例えば,上記実施形態では,逆行列演算の具体例として,4×4型正方行列,4×3または3×4型行列などを例に挙げて説明したが,本発明はこれに限定されず,任意のM×N(M,Nは2以上の自然数)行列に適用可能である。   For example, in the above embodiment, as a specific example of the inverse matrix operation, a 4 × 4 square matrix, a 4 × 3 or 3 × 4 matrix, and the like have been described as examples. However, the present invention is not limited to this, The present invention can be applied to an arbitrary M × N matrix (M and N are natural numbers of 2 or more).

また,上記実施形態を適用することの可能な逆行列演算の手法として,本願出願人がすでに出願した特願2005−39164の技術(行列分割法を用いた逆行列演算)について説明したが,本発明はこれに限定されず,あらゆる逆行列演算に適用可能である。   In addition, as the inverse matrix calculation technique to which the above embodiment can be applied, the technique (inverse matrix calculation using the matrix division method) of Japanese Patent Application No. 2005-39164 already filed by the present applicant has been described. The invention is not limited to this, and can be applied to any inverse matrix operation.

本発明は,多重アンテナを使用したワイヤレス無線通信システムにおいて,送受信アンテナがM×N(例えば,M,N=2,3,4)で可変サイズの伝送チャンネルを備えたMIMO−OFDM送受信装置のチャンネル行列演算に関する技術であり,チャンネル行列演算装置およびチャンネル行列演算方法,並びにその関連技術に利用可能である。   The present invention relates to a channel of a MIMO-OFDM transmission / reception apparatus having a transmission / reception antenna of M × N (for example, M, N = 2, 3, 4) and a variable-size transmission channel in a wireless radio communication system using multiple antennas. It is a technique related to matrix calculation, and can be used for a channel matrix calculation device, a channel matrix calculation method, and related techniques.

4×4MIMO−OFDM送信装置の説明図である。It is explanatory drawing of a 4x4 MIMO-OFDM transmission apparatus. 4×4MIMO−OFDM受信装置の説明図である。It is explanatory drawing of a 4x4 MIMO-OFDM receiver. チャンネル行列演算装置の説明図である。It is explanatory drawing of a channel matrix calculating apparatus. 逆行列演算モジュールの説明図である。It is explanatory drawing of an inverse matrix calculating module. 逆行列計算部の説明図である。It is explanatory drawing of an inverse matrix calculation part. 行列乗算モジュール(A)の説明図である。It is explanatory drawing of a matrix multiplication module (A). 行列乗算モジュール(B)の説明図である。It is explanatory drawing of a matrix multiplication module (B). ランク判定部の説明図である。It is explanatory drawing of a rank determination part. 行列式計算部の説明図である。It is explanatory drawing of a determinant calculation part.

符号の説明Explanation of symbols

100 4×4MIMO−OFDM送信装置
200 4×4MIMO−OFDM受信装置
300 チャンネル行列演算装置
301 レジスタ
302 行列入出力モジュール
303 共役転置部
304 逆行列演算モジュール
305 行列乗算モジュール(A)
306 行列減算部
307 逆行列演算モジュール
308 行列乗算モジュール(B)
309 行列出力モジュール
310 ランク判定部
311 制御部
401 逆行列計算部
800 ランク判定部
900 行列式計算部
100 4 × 4 MIMO-OFDM transmitter 200 4 × 4 MIMO-OFDM receiver 300 Channel matrix computing device 301 Register 302 Matrix input / output module 303 Conjugate transposition unit 304 Inverse matrix computing module 305 Matrix multiplication module (A)
306 Matrix Subtraction Unit 307 Inverse Matrix Operation Module 308 Matrix Multiplication Module (B)
309 Matrix output module 310 Rank determination unit 311 Control unit 401 Inverse matrix calculation unit 800 Rank determination unit 900 Determinant calculation unit

Claims (12)

送受信アンテナがM×N(M,Nは2以上の自然数)で可変サイズの伝送チャンネルを備えたMIMO−OFDM送受信装置に組み込まれるチャンネル行列演算装置であって,
行列Hの要素hij(iはM以下の自然数,jはN以下の自然数)を用いて,前記行列Hを2×2型行列に分割する小行列分割部と,
前記分割された2×2型行列の余因子の計算を行う余因子計算部と,
前記計算された余因子を用いて,前記行列Hの行列式|H|の計算を行う行列式計算部と,
前記行列式|H|を用いて,前記行列Hがランク落ちであるかを判定するランク落ち判定部と,
を備えたことを特徴とする,チャンネル行列演算装置。
A channel matrix computing device incorporated in a MIMO-OFDM transceiver device having a transmission / reception antenna of M × N (M and N are natural numbers of 2 or more) and a variable-size transmission channel,
A sub-matrix dividing unit that divides the matrix H into 2 × 2 type matrices using elements h ij of the matrix H (i is a natural number of M or less and j is a natural number of N or less);
A cofactor calculation unit for calculating cofactors of the divided 2 × 2 matrix;
A determinant calculating unit that calculates a determinant | H | of the matrix H using the calculated cofactor;
Using the determinant | H |, a rank drop determination unit that determines whether the matrix H is rank drop;
A channel matrix computing device comprising:
前記ランク落ち判定部は,
前記行列Hの全要素について予め設定した要素判定閾値との比較を行い,前記行列Hの特定の列または行の全要素が所定の要素判定閾値以下であるか,または,前記行列式|H|が行列式判定閾値以下であれば,前記行列Hがランク落ちであると判定することを特徴とする,請求項1に記載のチャンネル行列演算装置。
The rank drop determination unit
All elements of the matrix H are compared with a predetermined element determination threshold, and all elements in a specific column or row of the matrix H are equal to or less than a predetermined element determination threshold, or the determinant | H | 2. The channel matrix computing device according to claim 1, wherein the matrix H is determined to be rank deficient if is equal to or less than a determinant determination threshold.
前記ランク落ち判定部の判定結果に基づいて余因子を設定して出力する余因子設定部を備え,
前記余因子設定部は,
前記ランク落ち判定部によって,前記行列Hがランク落ちでないと判定された場合,前記余因子計算部で計算した余因子を出力し,
前記ランク落ち判定部によって,前記行列Hがランク落ちであると判定された場合,余因子を前記行列式判定閾値に置き換えて出力することを特徴とする,請求項2に記載のチャンネル行列演算装置。
A cofactor setting unit that sets and outputs a cofactor based on the determination result of the rank drop determination unit;
The cofactor setting part is:
When the rank drop determination unit determines that the matrix H is not rank drop, outputs the cofactor calculated by the cofactor calculation unit;
3. The channel matrix computing device according to claim 2, wherein, when the rank drop determination unit determines that the matrix H is rank drop, a cofactor is output after being replaced with the determinant determination threshold value. .
前記余因子設定部が出力した余因子または前記行列式判定閾値を用いて,前記行列Hの逆行列を計算することを特徴とする,請求項3に記載のチャンネル行列演算装置。   4. The channel matrix computing apparatus according to claim 3, wherein an inverse matrix of the matrix H is calculated using the cofactor output by the cofactor setting unit or the determinant determination threshold. 送受信アンテナがM×N(M,Nは2以上の自然数)で可変サイズの伝送チャンネルを備えたMIMO−OFDM送受信装置におけるチャンネル行列演算方法であって,
行列Hの要素hij(iはM以下の自然数,jはN以下の自然数)を用いて,前記行列Hを2×2型行列に分割する小行列分割工程と,
前記分割された2×2型行列の余因子の計算を行う余因子計算工程と,
前記計算された余因子を用いて,前記行列Hの行列式|H|の計算を行う行列式計算工程と,
前記行列式|H|を用いて,前記行列Hがランク落ちであるかを判定するランク落ち判定工程と,
を含むことを特徴とする,チャンネル行列演算方法。
A channel matrix calculation method in a MIMO-OFDM transmitter / receiver having a transmission / reception antenna of M × N (M and N are natural numbers of 2 or more) and a variable-size transmission channel,
A sub-matrix dividing step of dividing the matrix H into a 2 × 2 matrix using elements h ij of the matrix H (i is a natural number of M or less, j is a natural number of N or less);
A cofactor calculation step of calculating a cofactor of the divided 2 × 2 matrix;
A determinant calculating step of calculating a determinant | H | of the matrix H using the calculated cofactor;
A rank drop determination step of determining whether the matrix H is rank-down using the determinant | H |;
A channel matrix calculation method comprising:
コンピュータを,請求項1〜4のいずれかに記載のチャンネル行列演算装置として機能せしめるコンピュータプログラム。   A computer program for causing a computer to function as the channel matrix arithmetic device according to any one of claims 1 to 4. 送受信アンテナがM×N(M,N=2,3,4)で可変サイズの伝送チャンネルを備えたMIMO−OFDM送受信装置に組み込まれるチャンネル行列演算装置であって,
4×4型の行列Hの要素hij(i,j=1,2,3,4)について,前記行列Hを以下の2×2型行列に分割する小行列分割部と,
Figure 2007013455
前記分割された2×2型行列の余因子|A11|,|A22|,|A12|,|A21|,|B1|,|B2|,|B3|,|B4|,|B5|,|B6|,|B7|,|B8|の計算を行う余因子計算部と,
前記計算された余因子を用いて,前記行列Hの行列式
Figure 2007013455
の計算を行う行列式計算部と,
前記行列式|H|を用いて,前記行列Hがランク落ちであるかを判定するランク落ち判定部と,
を備えたことを特徴とする,チャンネル行列演算装置。
A channel matrix arithmetic device incorporated in a MIMO-OFDM transceiver device having a transmission / reception antenna of M × N (M, N = 2, 3, 4) and a variable-size transmission channel,
A sub-matrix dividing unit that divides the matrix H into the following 2 × 2-type matrix for the elements h ij (i, j = 1, 2, 3, 4) of the 4 × 4-type matrix H;
Figure 2007013455
Cofactors of the divided 2 × 2 matrix | A 11 |, | A 22 |, | A 12 |, | A 21 |, | B 1 |, | B 2 |, | B 3 |, | B 4 |, | B 5 |, | B 6 |, | B 7 |, | B 8 |
The determinant of the matrix H using the calculated cofactor
Figure 2007013455
A determinant calculation unit for calculating
Using the determinant | H |, a rank drop determination unit that determines whether the matrix H is rank drop;
A channel matrix computing device comprising:
前記ランク落ち判定部は,
前記行列Hの全要素について予め設定した要素判定閾値との比較を行い,前記行列Hの特定の列または行の全要素が所定の要素判定閾値以下であるか,または,前記行列式|H|が行列式判定閾値以下であれば,前記行列Hがランク落ちであると判定することを特徴とする,請求項7に記載のチャンネル行列演算装置。
The rank drop determination unit
All elements of the matrix H are compared with a predetermined element determination threshold, and all elements in a specific column or row of the matrix H are equal to or less than a predetermined element determination threshold, or the determinant | H | 8. The channel matrix computing device according to claim 7, wherein if the value is equal to or less than a determinant determination threshold, the matrix H is determined to be rank-down.
前記ランク落ち判定部の判定結果に基づいて余因子を設定して出力する余因子設定部を備え,
前記余因子設定部は,
前記ランク落ち判定部によって,前記行列Hがランク落ちでないと判定された場合,前記余因子計算部で計算した余因子|A11|,|A22|を出力し,
前記ランク落ち判定部によって,前記行列Hがランク落ちであると判定された場合,余因子|A11|,|A22|を前記行列式判定閾値に置き換えて出力することを特徴とする,請求項8に記載のチャンネル行列演算装置。
A cofactor setting unit that sets and outputs a cofactor based on the determination result of the rank drop determination unit;
The cofactor setting part is:
When the rank drop determination unit determines that the matrix H is not rank drop, outputs the cofactors | A 11 |, | A 22 | calculated by the cofactor calculation unit;
When the rank drop determination unit determines that the matrix H is rank drop, cofactors | A 11 | and | A 22 | are replaced with the determinant determination threshold and output. Item 9. The channel matrix computing device according to Item 8.
前記余因子設定部が出力した余因子|A11|,|A22|または前記行列式判定閾値を用いて,前記行列Hの逆行列を計算することを特徴とする,請求項9に記載のチャンネル行列演算装置。 10. The inverse matrix of the matrix H is calculated using the cofactors | A 11 |, | A 22 | output from the cofactor setting unit or the determinant determination threshold value. Channel matrix arithmetic unit. 送受信アンテナがM×N(M,N=2,3,4)で可変サイズの伝送チャンネルを備えたMIMO−OFDM送受信装置におけるチャンネル行列演算方法であって,
4×4型の行列Hの要素hij(i,j=1,2,3,4)について,前記行列Hを以下の2×2型行列に分割する小行列分割工程と,
Figure 2007013455
前記分割された2×2型行列の余因子|A11|,|A22|,|A12|,|A21|,|B1|,|B2|,|B3|,|B4|,|B5|,|B6|,|B7|,|B8|の計算を行う余因子計算工程と,
前記計算された余因子を用いて,前記行列Hの行列式
Figure 2007013455
の計算を行う行列式計算工程と,
前記行列式|H|を用いて,前記行列Hがランク落ちであるかを判定するランク落ち判定工程と,
を含むことを特徴とする,チャンネル行列演算方法。
A channel matrix calculation method in a MIMO-OFDM transceiver apparatus having a transmission / reception antenna of M × N (M, N = 2, 3, 4) and a variable-size transmission channel,
A sub-matrix dividing step of dividing the matrix H into the following 2 × 2-type matrix for the elements h ij (i, j = 1, 2, 3, 4) of the 4 × 4 type matrix H;
Figure 2007013455
Cofactors of the divided 2 × 2 matrix | A 11 |, | A 22 |, | A 12 |, | A 21 |, | B 1 |, | B 2 |, | B 3 |, | B 4 |, | B 5 |, | B 6 |, | B 7 |, | B 8 |
The determinant of the matrix H using the calculated cofactor
Figure 2007013455
A determinant calculation process for calculating
A rank drop determination step of determining whether the matrix H is rank-down using the determinant | H |;
A channel matrix calculation method comprising:
コンピュータを,請求項7〜10のいずれかに記載のチャンネル行列演算装置として機能せしめるコンピュータプログラム。   A computer program for causing a computer to function as the channel matrix arithmetic device according to any one of claims 7 to 10.
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