JP2010109631A - 無線通信システム、送信装置、および通信信号送信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】伝搬路特性を受信装置から送信装置へフィードバックすることなく、受信装置において通信信号が正しく復調される無線通信システム、送信装置、および通信信号送信方法を提供する。
【解決手段】送信装置２０１は、受信装置から送信装置２０１へ向かう方向の伝搬路特性を逆方向伝搬路特性として算出し、逆方向伝搬路特性と、受信装置から通知される無線受信部に係る受信側校正情報と、無線送信部２０４，２０５に係る送信側校正情報と、に基づいて、送信装置２０１から受信装置に向かう方向の順方向伝搬路特性を算出するＳＶＤ演算部２０７と、順方向伝搬路特性に基づいて重みづけされた通信信号を生成する重み合成部２０８と、を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は無線通信システム、送信装置、および通信信号送信方法に関する。

無線通信において通信速度の向上を実現する通信方式としてＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ―Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ―Ｏｕｔｐｕｔ）方式がある。ＭＩＭＯ方式は、複数のアンテナを備える通信装置間の通信技術である。

図５は、ＭＩＭＯ方式の無線通信システム５０１の構成を示す図である。

ＭＩＭＯ方式では、送信側の通信装置（送信装置）５０２は、送信データを複数の部分データに分割して複数の送信アンテナに分配し、それぞれのアンテナから同じ周波数で送信する。図５では、２本の送信アンテナ５０４，５０５を備える例を示している。

受信側の通信装置（受信装置）５０３は、複数の受信アンテナ（ここでは２本の受信アンテナ５０６，５０７）において、送信アンテナ５０４，５０５から送信された信号を受信する。受信装置５０３は、受信された信号から、送信アンテナ５０４，５０５と受信アンテナ５０６，５０７の間の、送信装置５０２から受信装置５０３へ向かう方向の伝搬路特性Ｈ_ｆｗｄを用いて、送信アンテナのそれぞれから送信された複数の部分データを取得し、それらを組み合わせることで受信データを生成する。

ここで伝搬路特性Ｈ_ｆｗｄは、送信アンテナ５０４，５０５のそれぞれから、受信アンテナ５０６，５０７のそれぞれへの伝搬路特性ｈ_１１、ｈ_１２、ｈ_２１、ｈ_２２を要素とする行列であらわされる。

ＭＩＭＯ方式による通信では、１本のアンテナを使用する場合に対し、最大で送信アンテナの本数分だけ乗算された通信速度が実現できる。

さらに、伝搬路特性Ｈ_ｆｗｄを特異値分解（Ｓｉｎｇｕｌａｒ Ｖａｌｕｅ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＳＶＤ）することによって得られる、伝搬路特性_ｆｗｄと等価な直交伝搬路特性を送信装置５０２および受信装置５０３で利用する、ＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式がある。

以下に、Ｍ本（ここでは２本）の送信アンテナを備える送信装置５０２からＮ本（ここでは２本）の受信アンテナを備える受信装置へ信号を送信するＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式の概略を示す。

ＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式による通信においては、まず、送信装置５０２が送信側既知信号を送信アンテナ５０４，５０５のそれぞれから受信アンテナ５０６，５０７のそれぞれに送信する。

受信装置５０３は、予め把握している送信側既知信号および受信アンテナ５０６，５０７で受信した、送信アンテナ５０４，５０５から送信された送信側既知信号を用いて、送信装置５０２から受信装置５０３へ向かう方向の伝搬路特性Ｈ_ｆｗｄを算出する。伝搬路特性Ｈ_ｆｗｄは、Ｎ行Ｍ列の無線チャネル行列である。

次に、受信装置５０３は、伝搬路特性Ｈ_ｆｗｄを式（１）に示すように特異値分解する。

ここで、ＵはＭ行Ｍ列のユニタリ行列、ＶはＮ行Ｎ列のユニタリ行列であり、Ｖに付された「^Ｈ」は共役転置を示す。

受信装置５０３は、得られたユニタリ行列Ｖを送信装置５０２へフィードバックする。

送信装置５０２は、ユニタリ行列Ｖを、Ｍ（すなわち２）個の送信信号からなるベクトルｓにかけることによって重みづけを行い、得られる信号Ｖｓを送信アンテナ５０４，５０５から送信する。

受信装置５０３は、送信アンテナ５０４，５０５から送信されたＶｓの各要素が重畳されたＮ（すなわち２）個の信号からなる受信信号ベクトルｙを、受信アンテナ５０６，５０７で受信する。受信装置５０３は、信号ｙに、式（１）で示した特異値分解で得られたユニタリ行列Ｕの共役転置Ｕ^Ｈをかけて復調する。

このようにして、複数の送信アンテナ５０４，５０５と複数の受信アンテナ５０６，５０７の間で、互いに相関のないデータのやりとりが実現されている。

この方式は、受信装置５０３がユニタリ行列Ｖを送信装置５０２にフィードバックすることから「クローズドループＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式」と呼ばれており、例えば非特許文献１に記載されている。
IEEE Computer Society and theIEEE Microwave Theory and Techniques Society, "IEEE Standard for Localand metropolitan area networks Part 16: Air Interface for Fixed and MobileBroadband Wireless Access Systems Amendment2: Physical and Medium AccessControl Layers for Combined Fixed and Mobile Operation in Licensed Bands andCorrigendum 1"、（米国）、２００６年２月２８日、ｐｐ．４２１−４２２

しかしながら、上述したクローズドループＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式では、受信装置５０３が、伝搬路特性を表すユニタリ行列Ｖを送信装置５０２にフィードバックするのに数フレーム程度の時間を要する。このフィードバックの間に、例えば送信装置５０２や受信装置５０３の移動等によって伝搬路が変化してしまった場合、送信装置５０２において送信時に行われるユニタリ行列Ｖを基にした重みづけは、実際に使用される伝搬路に対応したものではなくなり、こうして送信された通信信号は、受信装置５０３において正しく復調されない。

本発明は上記従来の課題を鑑みてなされたものであり、伝搬路特性を受信装置から送信装置へフィードバックすることなく、受信装置において通信信号が正しく復調される無線通信システム、送信装置、および通信信号送信方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係る無線通信システムは、複数の受信アンテナおよび該複数の受信アンテナにそれぞれ接続される複数の無線受信部を備える受信装置と、複数の送信アンテナおよび該複数の送信アンテナにそれぞれ接続される複数の無線送信部を備える送信装置と、を含み、前記受信装置は、前記送信装置から前記受信装置へ向かう方向の伝搬路特性に基づいて、前記複数の送信アンテナのそれぞれから送信される複数の通信信号を取得する、無線通信システムであって、前記受信装置は、前記複数の無線受信部に係る受信側校正情報を前記送信装置に通知する受信側校正情報通知手段を含み、前記送信装置は、前記受信装置から前記送信装置へ向かう方向の伝搬路特性を逆方向伝搬路特性として算出する逆方向伝搬路特性算出手段と、前記逆方向伝搬路特性と、前記受信装置から通知される前記受信側校正情報と、前記複数の無線送信部に係る送信側校正情報と、に基づいて、前記送信装置から前記受信装置へ向かう方向の前記伝搬路特性に対応する順方向伝搬路特性を算出する順方向伝搬路特性算出手段と、前記複数の送信アンテナのそれぞれから、前記順方向伝搬路特性に基づいて重みづけされた前記複数の通信信号を送信する通信信号送信手段と、を含む。

また、本発明に係る無線通信システムにおいて、前記送信装置から前記受信装置へ向かう方向の前記伝搬路特性は、前記複数の送信アンテナのそれぞれから送信される複数の送信側既知信号と、前記複数の受信アンテナのそれぞれで受信される、前記複数の送信側既知信号が重なり合った複数の重畳信号と、に基づいて算出され、前記受信装置から前記送信装置に向かう方向の前記伝搬路特性は、前記複数の受信アンテナのそれぞれから送信される複数の受信側既知信号と、前記複数の送信アンテナのそれぞれで受信される、前記複数の受信側既知信号が重なり合った複数の重畳信号と、に基づいて算出される。

さらに、本発明に係る無線通信システムにおいて、前記受信側校正情報は、前記複数の受信アンテナに入力され前記複数の無線受信部をそれぞれ経由する参照信号の変動量と、前記複数の無線受信部を経由し前記複数の受信アンテナからそれぞれ出力される参照信号の変動量と、に基づいて決定され、前記送信側校正情報は、前記複数の送信アンテナに入力され前記複数の無線送信部をそれぞれ経由する参照信号の変動量と、前記複数の無線送信部を経由し前記複数の送信アンテナからそれぞれ出力される参照信号の変動量と、に基づいて決定される。

また、本発明に係る無線通信システムにおいて、前記変動量は、振幅変動量および位相変動量の少なくとも一方である。

さらに、本発明に係る無線通信システムは、Ｍ本の送信アンテナを備える送信装置と、Ｎ本の受信アンテナを備える受信装置と、を含むＭＩＭＯシステムであり、前記複数の送信アンテナから前記複数の受信アンテナへ向かう方向の伝搬路特性は、Ｎ行Ｍ列の無線チャネル行列であり、前記複数の受信アンテナから前記複数の送信アンテナへ向かう方向の伝搬路特性は、Ｍ行Ｎ列の無線チャネル行列であり、前記受信側校正情報は、Ｎ個の要素からなる校正値ベクトルであり、前記送信側校正情報は、Ｍ個の要素からなる校正値ベクトルである。

また、本発明に係る無線通信システムはＳＶＤ−ＭＩＭＯシステムであり、前記複数の送信アンテナのそれぞれから送信される前記複数の通信信号は、前記送信装置から前記受信装置へ向かう方向の伝搬路特性を特異値分解して得られるＭ次ユニタリ行列の複素共役転置に基づいて重みづけされている。

また、本発明に係る送信装置は、複数の受信アンテナおよび該複数の受信アンテナにそれぞれ接続される複数の無線受信部を備え、該送信装置から受信装置へ向かう方向の伝搬路特性に基づいて、複数の送信アンテナのそれぞれから送信される複数の通信信号を取得する前記受信装置に、前記複数の通信信号を送信する送信装置であって、前記複数の送信アンテナと、前記複数の送信アンテナにそれぞれ接続される複数の無線送信部と、前記受信装置から前記送信装置へ向かう方向の伝搬路特性を逆方向伝搬路特性として算出する逆方向伝搬路特性算出手段と、前記逆方向伝搬路特性と、前記受信装置から通知される前記複数の無線受信部に係る受信側校正情報と、前記複数の無線送信部に係る送信側校正情報と、に基づいて、前記送信装置から前記受信装置へ向かう方向の前記伝搬路特性に対応する順方向伝搬路特性を算出する順方向伝搬路特性算出手段と、前記複数の送信アンテナのそれぞれから、前記順方向伝搬路特性に基づいて重みづけされた前記複数の通信信号を送信する通信信号送信手段と、を含む。

また、本発明に係る通信信号送信方法は、複数の受信アンテナおよび該複数の受信アンテナにそれぞれ接続される複数の無線受信部を備える受信装置と、複数の送信アンテナおよび該複数の送信アンテナにそれぞれ接続される複数の無線送信部を備える送信装置と、を含み、前記受信装置は、前記送信装置から前記受信装置へ向かう方向の伝搬路特性に基づいて、前記複数の送信アンテナのそれぞれから送信される複数の通信信号を取得する、無線通信システムにおける通信信号送信方法であって、前記受信装置から前記送信装置へ向かう方向の伝搬路特性である逆方向伝搬路特性を算出するステップと、前記逆方向伝搬路特性と、前記複数の無線受信部に係る受信側校正情報と、前記複数の無線送信部に係る送信側校正情報と、に基づいて、前記送信装置から前記受信装置へ向かう方向の前記伝搬路特性に対応する順方向伝搬路特性を算出するステップと、前記複数の送信アンテナのそれぞれから、前記順方向伝搬路特性に基づいて重みづけされた複数の通信信号を送信するステップと、を含む。

送信装置が送信装置から受信装置に向かう方向の順方向伝搬路特性を算出し、これに基づいて重みづけされた通信信号を送信する。このため、伝搬路特性を受信装置から送信装置へフィードバックすることなく、受信装置において通信信号が正しく復調される。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明に係る無線通信システム１０１を示す図である。

無線通信システム１０１は、２本の送信アンテナ２０２、２０３を備える送信装置２０１、２本の受信アンテナ３０２、３０３を備える受信装置３０１を含む。

本実施の形態では、受信装置３０１がユニタリ行列Ｖを送信装置２０１にフィードバックする必要のない「オープンループＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式」を実現する。

なお、本実施の形態では、便宜上、オープンループＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式によりデータを送信する通信装置を「送信装置」、受信する通信装置を「受信装置」と表記し、同様に「送信アンテナ」などの表記を用いる。しかしながら、これらは例えば「送信」が付された部材は送信処理のみを行うという意味ではなく、伝搬路特性の算出などのために、いずれの部材も、信号の送信処理および受信処理の両方に関する処理を実行する。

従来のフィードバックを行わないＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式では、送信装置２０１は、受信アンテナ３０２，３０３のそれぞれから送信される受信側既知信号および送信アンテナ２０２，２０３のそれぞれで受信される、受信側既知信号が重なり合った信号から、受信装置３０１から送信装置２０１へ向かう方向の伝搬路特性Ｈ_ｒｅｖを求め、このＨ_ｒｅｖをＨ_ｆｗｄと見なして送信信号の重みづけに使用している。

本実施の形態では、受信側校正情報、送信側校正情報、および受信装置３０１から送信装置２０１へ向かう方向の伝搬路特性Ｈ_ｒｅｖを用いて、送信装置２０１から受信装置３０１への方向に特化した伝搬路特性Ｈ_ｆｗｄを算出して、この伝搬路特性Ｈ_ｆｗｄを送信信号の重みづけに用いることにより、より高精度な「オープンループＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式」による通信を実現する。

図２は、送信装置２０１の構成を示す図である。送信装置２０１は、送信アンテナ２０２、２０３、無線送信部２０４、２０５、ベースバンド部２０６を含む。

送信アンテナ２０２、２０３は、無線送信部２０４，２０５からそれぞれ入力される信号を電波として送信する。また、送信アンテナ２０２、２０３は、電波を受信して無線送信部２０４，２０５へそれぞれ出力する。

無線送信部２０４，２０５は半導体回路からなり、送信アンテナ２０２、２０３からそれぞれ入力される信号に対しダウンコンバート処理等を行い、ベースバンド部２０６へ出力する。また、無線送信部２０４，２０５は、ベースバンド部２０６から入力される信号に対しアップコンバート処理等を行い送信アンテナ２０２，２０３へそれぞれ出力する。

ベースバンド部２０６は、ＣＰＵ等からなり、ベースバンド信号の生成および処理を行う。ベースバンド部２０６は、ＳＶＤ演算部２０７、重み合成部２０８、送信データ生成部２１１、変調部２１２、メモリー２１３、参照信号生成部２１４、参照信号変調部２１５、変動演算部２１６を含む。

メモリー２１３は、送信装置２０１が使用する各種データを記憶する。

参照信号生成部２１４は、変動演算部２１６で行われる位相振幅変動の演算に使用される参照信号を生成する。

参照信号変調部２１５は、参照信号生成部２１４で生成される参照信号に対してマッピングを行い、生成された信号は無線送信部２０４，２０５を介して、送信アンテナ２０２，２０３から出力される。

変動演算部２１６は、送信時の、無線送信部２０４，２０５を経由し、送信アンテナ２０２および２０３からそれぞれ出力される参照信号の変動量である送信時変動Ｅｔｘ＿Ａ（ｋ）、受信時の、送信アンテナ２０２および２０３に入力され無線送信部２０４，２０５をそれぞれ経由する参照信号の変動量である受信時変動Ｅｒｘ＿Ａ（ｋ）、および無線送信部２０４，２０５に係る送信側校正情報（送信側キャリブレーションベクトル）Ｃ_Ａを算出する。

ここでｋは送信アンテナ２０２，２０３のそれぞれを指すアンテナ素子番号であり、２本のアンテナを備える本実施の形態ではｋ＝１または２である。また、Ａは、送信装置２０１に関する値であることを示す記号で、後述する受信装置３０１に関する値にはＢを付する。

変動演算部２１６は、無線送信部２０４，２０５を経由し送信アンテナ２０２，２０３からそれぞれ出力される参照信号の変動量を検出することにより、送信時の無線送信部２０４，２０５、および送信アンテナ２０２，２０３のそれぞれを流れる通信信号の変動量である送信時変動Ｅｔｘ＿Ａ（ｋ）を算出する。

送信時変動Ｅｔｘ＿Ａ（ｋ）は、送信アンテナ２０２および２０３から送信される参照信号およびそれらを再帰的に送信アンテナ２０２および２０３が受信した受信信号を用いて、以下の式（２）から算出される。

ここでｆは周波数方向シンボル、ｓは参照信号、ｙは受信信号である。

また、変動演算部２１６は、送信アンテナ２０２，２０３に入力され無線送信部２０４，２０５をそれぞれ経由する参照信号の変動量を検出することにより、受信時の送信アンテナ２０２，２０３および無線送信部２０４，２０５のそれぞれを流れる通信信号の変動量である受信時変動Ｅｒｘ＿Ａ（ｋ）を算出する。

この参照信号は後述する受信アンテナ３０２および３０３のそれぞれから送信される。受信時変動Ｅｒｘ＿Ａ（ｋ）は以下の式（３）から算出される。

ここでｆは周波数方向シンボル、ｓは参照信号、ｙは受信信号である。

なお、本実施の形態において求められている変動量とは、振幅変動量および位相変動量の少なくとも一方である。

そして、変動演算部２１６は、得られた送信時変動Ｅｔｘ＿Ａ（ｋ）および受信時変動Ｅｒｘ＿Ａ（ｋ）を基に、以下の式（４）で表される送信側校正情報（送信側キャリブレーションベクトル）Ｃ_Ａを算出する。
Ｃ_Ａ＝Ｅｒｘ＿Ａ（ｋ）／Ｅｔｘ＿Ａ（ｋ） …（４）
Ｃ_Ａは、メモリー２１３に保存される。

ＳＶＤ演算部２０７は、受信装置３０１から送信装置２０１へ向かう方向の伝搬路特性である逆方向伝搬路特性Ｈ_ｒｅｖ、送信側および受信側の校正情報を反映した、送信装置２０１から受信装置３０１へ向かう方向の伝搬路特性である順方向伝搬路特性Ｈ_ｆｗｄ’、およびユニタリ行列Ｕ，Ｖを算出する。

逆方向伝搬路特性Ｈ_ｒｅｖは、後述する受信アンテナ３０２，３０３から送信される受信側既知信号と、送信アンテナ２０２、２０３のそれぞれで受信される、受信側既知信号が重なり合った重畳信号と、に基づいて算出される。受信側既知信号は予め規定されており、メモリー２１３に保存されている。

次に、順方向伝搬路特性Ｈ_ｆｗｄ’の算出方法を説明する。順方向伝搬路特性Ｈ_ｆｗｄ’は、以下の式（５）で表される。
Ｈ_ｆｗｄ’＝Ｅｔｘ＿Ａ × Ｈ_ｆｗｄ ×Ｅｒｘ＿Ｂ …（５）

ここで、Ｈ_ｆｗｄは送信アンテナ２０２，２０３と受信アンテナ３０２，３０３との間の伝搬路特性であり、式（５）は、伝搬路特性Ｈに、送信装置２０１の送信時変動Ｅｔｘ＿Ａおよび受信装置３０１の受信時変動Ｅｒｘ＿Ｂを乗じることにより、送信装置２０１および受信装置３０１におけるアンテナ間の変動も考慮した順方向伝搬路特性Ｈ_ｆｗｄ’が得られることを表している。

式（５）は以下のように変形できる。
Ｈ_ｆｗｄ＝Ｅｔｘ＿Ａ × Ｈ ×Ｅｒｘ＿Ｂ …（５）
＝（Ｅｔｘ＿Ｂ × Ｈ ×Ｅｒｘ＿Ａ）
×（Ｅｒｘ＿Ｂ／Ｅｔｘ＿Ｂ）／（Ｅｒｘ＿Ａ／Ｅｔｘ＿Ａ） …（６）

ここで、逆方向伝搬路特性Ｈ_ｒｅｖは（５）と同様に
Ｈ_ｒｅｖ＝Ｅｔｘ＿Ｂ × Ｈ ×Ｅｒｘ＿Ａ …（７）
と表され、後述する受信装置３０１の無線受信部３０４，３０５に係る受信側校正情報Ｃ_Ｂは式（４）と同様に
Ｃ_Ｂ＝Ｅｒｘ＿Ｂ（ｋ）／Ｅｔｘ＿Ｂ（ｋ） …（８）
と表されるため、式（４）、（６）、（７）、（８）より
Ｈ_ｆｗｄ＝Ｈ_ｒｅｖ × Ｃ_Ｂ／Ｃ_Ａ …（９）
が得られる。
ＳＶＤ演算部２０７は式（９）を用いて順方向伝搬路特性Ｈ_ｆｗｄ’を算出する。

さらに、ＳＶＤ演算部２０７は、式（９）から得られるＨ_ｆｗｄ’を特異値分解してユニタリ行列ＵおよびＶを生成し、Ｖを重み合成部２０８に出力する。

送信データ生成部２１１は、受信装置３０１に送信される送信データを生成し、変調部２１２へ出力する。ここで生成される送信データには、受信装置３０１で伝搬路特性の算出に用いられる送信側既知信号も含まれる。

変調部２１２は、送信データ生成部２１１から入力された送信データに対しマッピングを行い、送信信号ｙを生成する。

重み合成部２０８は、ＳＶＤ演算部２０７から出力されるユニタリ行列Ｖと変調部２１２から出力される送信信号ｙとを掛け合わせることにより重みづけを行い、送信アンテナ２０２，２０３のそれぞれから送信される通信信号を生成する。なお、送信側既知信号に対しては重みづけを行わない。

図３は、受信装置３０１の構成を示す図である。受信装置３０１は、受信アンテナ３０２，３０３、無線受信部３０４，３０５、ベースバンド部３０６を含む。

受信アンテナ３０２，３０３は、無線受信部３０４，３０５からそれぞれ入力される信号を電波として送信する。また、受信アンテナ３０２，３０３は、電波を受信して無線受信部３０４，３０５へそれぞれ出力する。

無線受信部３０４，３０５は、半導体回路からなる。無線受信部３０４，３０５は、受信アンテナ３０２，３０３からそれぞれ入力される信号に対しダウンコンバート処理等を行い、ベースバンド部３０６へ出力する。また、無線受信部３０４，３０５は、ベースバンド部３０６から入力される信号に対しアップコンバート処理等を行い受信アンテナ３０２，３０３へ出力する。

ベースバンド部３０６は、ＣＰＵ等からなり、ベースバンド信号の生成および処理を行う。ベースバンド部３０６は、ＳＶＤ演算部３０７、重み合成部３０８、復調部３０９、復号部３１０、送信データ生成部３１１、変調部３１２、メモリー３１３、参照信号生成部３１４、参照信号変調部３１５、変動演算部３１６を含む。

メモリー３１３は、受信装置３０１が使用する各種データを記憶する。

参照信号生成部３１４は、送信装置２０１における動作と同様に、参照信号を生成し、参照信号は参照信号変調部３１５を介して送信される。

変動演算部３１６は、送信装置２０１における変動演算部２１６と同様に、受信時変動Ｅｒｘ＿Ｂ（ｋ）、送信時変動Ｅｔｘ＿Ｂ（ｋ）、および無線受信部３０４，３０５に係る受信側校正情報（受信側キャリブレーションベクトル）Ｃ_Ｂを算出する。

Ｅｒｘ＿Ｂ（ｋ）は、受信アンテナ３０２，３０３へ入力され無線受信部３０４，３０５をそれぞれ経由する参照信号の変動量を算出することにより得られ、Ｅｔｘ＿Ｂ（ｋ）は、無線受信部３０４，３０５を経由し受信アンテナ３０２，３０３からそれぞれ出力される参照信号の変動量を算出することにより得られる。

そして、変動演算部３１６は、得られた送信時変動Ｅｔｘ＿Ｂ（ｋ）および受信時変動Ｅｒｘ＿Ｂ（ｋ）を基に、以下の式（１０）で表される送信側校正情報（送信側キャリブレーションベクトル）Ｃ_Ｂを算出する。
Ｃ_Ｂ＝Ｅｒｘ＿Ｂ（ｋ）／Ｅｔｘ＿Ｂ（ｋ） …（１０）
Ｃ_Ｂは通信開始時に送信装置２０１に、例えば受信装置３０１から送信される送信データに含まれることにより通知される。

ＳＶＤ演算部３０７は、送信側既知信号と、受信アンテナ３０２，３０３のそれぞれで受信される、送信アンテナ２０２，２０３から送信された送信側既知信号が重なり合った重畳信号と、に基づいて、送信側および受信側の校正情報も反映された、送信装置２０１から受信装置３０１へ向かう方向の伝搬路特性である順方向伝搬路特性Ｈ_ｆｗｄ’を算出する。

さらに、ＳＶＤ演算部３０７は、順方向伝搬路特性Ｈ_ｆｗｄ’を特異値分解してユニタリ行列Ｕ、Ｖを生成し、ユニタリ行列Ｕを復調部３０９に、ユニタリ行列Ｖを重み合成部３０８に、それぞれ出力する。

送信データ生成部３１１は、送信装置２０１に送信される送信データを生成する。ここで生成される送信データには、送信装置２０１で伝搬路特性の算出に用いられる送信側既知信号も含まれる。

送信データは、送信装置２０１と同様に、変調部３１２、重み合成部３０８を介して送信される。なお、重み合成部３０８においては、送信装置２０１における重み合成部２０８と同様、送信側既知信号に対しては重みづけを行わない。

復調部３０９は、送信アンテナ２０２，２０３から送信され、受信アンテナ３０２，３０２で受信された信号と、ＳＶＤ演算部３０７で生成されたユニタリ行列Ｕの共役転置とを掛け合わせて復調することで、送信アンテナ２０２，２０３から送信された通信信号を取得する。

復号部３１０は、復調部３０９で取得された通信信号に対し、ターボ復号、ＣＲＣ確認等を行う。

以下、本実施例に係る無線通信システム１０１の動作を、シーケンスを用いて説明する。

図４は、無線通信システム１０１の動作を示すシーケンスである。

まず、起動時もしくは通信の開始前に、送信装置２０１の変動演算部２１６は、無線送信部２０４，２０５の送信側校正情報Ｃ_Ａを算出する（Ｓ１０１）。

また、受信装置３０１の変動演算部３１６は、無線受信部３０４，３０５の受信側校正情報Ｃ_Ｂを算出する（Ｓ１０２）。

次に、通信開始時に、受信装置３０１は、送信装置２０１に、受信側校正情報Ｃ_Ｂを通知する（Ｓ１０３）。

次に、送信装置２０１は、送信アンテナ２０２，２０３から送信側既知信号を送信し、受信装置３０１は、これらの信号が重なり合った重畳信号を受信アンテナ３０２，３０３で受信する（Ｓ１０４）。また、受信装置３０１は、受信アンテナ３０２，３０３から受信側既知信号を送信し、送信装置２０１は、これらの信号が重なり合った重畳信号を送信アンテナ２０２，２０３で受信する（Ｓ１０５）。

送信装置２０１のＳＶＤ演算部２０７は、メモリー２１３に保存されている受信側既知信号およびＳ１０４で受信した重畳信号から逆方向伝搬路特性Ｈ_ｒｅｖを算出する（Ｓ１０６）。

次に、送信装置２０１のＳＶＤ演算部２０７は、Ｓ１０１で算出された送信側校正情報Ｃ_Ａ、Ｓ１０３で通知された受信側校正情報、およびＳ１０６で算出された逆方向伝搬路特性Ｈ_ｒｅｖから、順方向伝搬路特性Ｈ_ｆｗｄ’を算出する（Ｓ１０７）。

続いて、送信装置２０１のＳＶＤ演算部２０７は、Ｓ１０７で算出された順方向伝搬路特性Ｈ_ｆｗｄ’を特異値分解して、ユニタリ行列Ｖを算出する（Ｓ１０８）。

受信装置３０１のＳＶＤ演算部３０７は、メモリー３１３に保存されている送信側既知信号およびＳ１０４で受信した重畳信号から順方向伝搬路特性Ｈ_ｆｗｄ’を算出する（Ｓ１０９）。

次に、受信装置３０１のＳＶＤ演算部３０７は、Ｓ１０９で算出された順方向伝搬路特性Ｈ_ｆｗｄ’を特異値分解して、ユニタリ行列Ｕを算出する（Ｓ１１０）。

送信装置２０１の重み合成部２０８は、ユニタリ行列Ｖと送信信号ｓを掛け合わせる（Ｓ１１１）。得られた信号Ｖｓは、送信アンテナ２０２，２０３から送信され、これらの信号が重なり合った重畳信号ｙが受信アンテナ３０２、３０３で受信される（Ｓ１１２）。

受信装置３０１は、Ｓ１１０で算出したユニタリ行列Ｕの共役転置Ｕ^ＨとＳ１１２で受信した信号ｙとを掛け合わせ、復調する（Ｓ１１３）。

以上の構成により、送信装置２０１においてユニタリ行列が算出されるため、ユニタリ行列を受信装置３０１から送信装置２０１にフィードバックする必要がなく、受信装置３０１は通信信号を正しく復調できる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、本実施の形態においては、送信装置２０１と受信装置３０１が異なる構成を有する例を説明したが、これらが互いに同じ構成を有し、いずれの装置も、本実施の形態において述べた送信処理および受信処理を実行できる構成としてもよい。

また、例えば、本実施の形態においては、送信装置２０１および受信装置３０１がそれぞれ２本のアンテナを備える構成を説明したが、アンテナの本数はさらに多くしてもよく、また、送信装置２０１と受信装置３０１とにおいてアンテナの本数が異なる構成としてもよい。

また、本実施の形態では、ＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式の無線通信システムにおける構成を説明したが、本発明は本方式に限らず、伝搬路特性を送信信号の変調および受信信号の復調に用いるさまざまな方式の無線通信システムに応用可能である。

本発明に係る無線通信システムを示す図である。 送信装置の構成を示す図である。 受信装置の構成を示す図である。 無線通信システムの動作を示すシーケンスである。 ＭＩＭＯ方式の無線通信システムの構成を示す図である。

符号の説明

１０１ 無線通信システム、２０１ 送信装置、２０２ 送信アンテナ、２０３ 送信アンテナ、２０４ 無線送信部、２０５ 無線送信部、２０６ ベースバンド部、２０７ ＳＶＤ演算部、２０８ 重み合成部、２１１ 送信データ生成部、２１２ 変調部、２１３ メモリー、２１４ 参照信号生成部、２１５ 参照信号変調部、２１６ 変動演算部、３０１ 受信装置、３０２ 受信アンテナ、３０３ 受信アンテナ、３０４ 無線受信部、３０５ 無線受信部、３０６ ベースバンド部、３０７ ＳＶＤ演算部、３０８ 重み合成部、３０９ 復調部、３１０ 復号部、３１１ 送信データ生成部、３１２ 変調部、３１３ メモリー、３１４ 参照信号生成部、３１５ 参照信号変調部、３１６ 変動演算部、５０１ 無線通信システム、５０２ 送信装置、５０３ 受信装置、５０４ 送信アンテナ、５０５ 送信アンテナ、５０６ 受信アンテナ、５０７ 受信アンテナ。

Claims (8)

1. 複数の受信アンテナおよび該複数の受信アンテナにそれぞれ接続される複数の無線受信部を備える受信装置と、複数の送信アンテナおよび該複数の送信アンテナにそれぞれ接続される複数の無線送信部を備える送信装置と、を含み、
   前記受信装置は、前記送信装置から前記受信装置へ向かう方向の伝搬路特性に基づいて、前記複数の送信アンテナのそれぞれから送信される複数の通信信号を取得する、
   無線通信システムであって、
   前記受信装置は、
   前記複数の無線受信部に係る受信側校正情報を前記送信装置に通知する受信側校正情報通知手段を含み、
   前記送信装置は、
   前記受信装置から前記送信装置へ向かう方向の伝搬路特性を逆方向伝搬路特性として算出する逆方向伝搬路特性算出手段と、
   前記逆方向伝搬路特性と、前記受信装置から通知される前記受信側校正情報と、前記複数の無線送信部に係る送信側校正情報と、に基づいて、前記送信装置から前記受信装置へ向かう方向の前記伝搬路特性に対応する順方向伝搬路特性を算出する順方向伝搬路特性算出手段と、
   前記複数の送信アンテナのそれぞれから、前記順方向伝搬路特性に基づいて重みづけされた前記複数の通信信号を送信する通信信号送信手段と、
   を含むことを特徴とする無線通信システム。
2. 請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
   前記送信装置から前記受信装置へ向かう方向の前記伝搬路特性は、前記複数の送信アンテナのそれぞれから送信される複数の送信側既知信号と、前記複数の受信アンテナのそれぞれで受信される、前記複数の送信側既知信号が重なり合った複数の重畳信号と、に基づいて算出され、
   前記受信装置から前記送信装置に向かう方向の前記伝搬路特性は、前記複数の受信アンテナのそれぞれから送信される複数の受信側既知信号と、前記複数の送信アンテナのそれぞれで受信される、前記複数の受信側既知信号が重なり合った複数の重畳信号と、に基づいて算出される、
   ことを特徴とする無線通信システム。
3. 請求項１または２に記載の無線通信システムにおいて、
   前記受信側校正情報は、前記複数の受信アンテナに入力され前記複数の無線受信部をそれぞれ経由する参照信号の変動量と、前記複数の無線受信部を経由し前記複数の受信アンテナからそれぞれ出力される参照信号の変動量と、に基づいて決定され、
   前記送信側校正情報は、前記複数の送信アンテナに入力され前記複数の無線送信部をそれぞれ経由する参照信号の変動量と、前記複数の無線送信部を経由し前記複数の送信アンテナからそれぞれ出力される参照信号の変動量と、に基づいて決定される、
   ことを特徴とする無線通信システム。
4. 請求項３に記載の無線通信システムにおいて、
   前記変動量は、振幅変動量および位相変動量の少なくとも一方である、
   ことを特徴とする無線通信システム。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の無線通信システムにおいて、
   前記無線通信システムは、Ｍ本の送信アンテナを備える送信装置と、Ｎ本の受信アンテナを備える受信装置と、を含むＭＩＭＯシステムであり、
   前記複数の送信アンテナから前記複数の受信アンテナへ向かう方向の伝搬路特性は、Ｎ行Ｍ列の無線チャネル行列であり、
   前記複数の受信アンテナから前記複数の送信アンテナへ向かう方向の伝搬路特性は、Ｍ行Ｎ列の無線チャネル行列であり、
   前記受信側校正情報は、Ｎ個の要素からなる校正値ベクトルであり、
   前記送信側校正情報は、Ｍ個の要素からなる校正値ベクトルである、
   ことを特徴とする、無線通信システム。
6. 請求項５に記載の無線通信システムにおいて、
   前記無線通信システムはＳＶＤ−ＭＩＭＯシステムであり、
   前記複数の送信アンテナのそれぞれから送信される前記複数の通信信号は、前記送信装置から前記受信装置へ向かう方向の伝搬路特性を特異値分解して得られるＭ次ユニタリ行列の複素共役転置に基づいて重みづけされている、
   ことを特徴とする、無線通信システム。
7. 複数の受信アンテナおよび該複数の受信アンテナにそれぞれ接続される複数の無線受信部を備え、該送信装置から受信装置へ向かう方向の伝搬路特性に基づいて、複数の送信アンテナのそれぞれから送信される複数の通信信号を取得する前記受信装置に、前記複数の通信信号を送信する送信装置であって、
   前記複数の送信アンテナと、
   前記複数の送信アンテナにそれぞれ接続される複数の無線送信部と、
   前記受信装置から前記送信装置へ向かう方向の伝搬路特性を逆方向伝搬路特性として算出する逆方向伝搬路特性算出手段と、
   前記逆方向伝搬路特性と、前記受信装置から通知される前記複数の無線受信部に係る受信側校正情報と、前記複数の無線送信部に係る送信側校正情報と、に基づいて、前記送信装置から前記受信装置へ向かう方向の前記伝搬路特性に対応する順方向伝搬路特性を算出する順方向伝搬路特性算出手段と、
   前記複数の送信アンテナのそれぞれから、前記順方向伝搬路特性に基づいて重みづけされた前記複数の通信信号を送信する通信信号送信手段と、
   を含むことを特徴とする送信装置。
8. 複数の受信アンテナおよび該複数の受信アンテナにそれぞれ接続される複数の無線受信部を備える受信装置と、複数の送信アンテナおよび該複数の送信アンテナにそれぞれ接続される複数の無線送信部を備える送信装置と、を含み、
   前記受信装置は、前記送信装置から前記受信装置へ向かう方向の伝搬路特性に基づいて、前記複数の送信アンテナのそれぞれから送信される複数の通信信号を取得する、
   無線通信システムにおける通信信号送信方法であって、
   前記受信装置から前記送信装置へ向かう方向の伝搬路特性である逆方向伝搬路特性を算出するステップと、
   前記逆方向伝搬路特性と、前記複数の無線受信部に係る受信側校正情報と、前記複数の無線送信部に係る送信側校正情報と、に基づいて、前記送信装置から前記受信装置へ向かう方向の前記伝搬路特性に対応する順方向伝搬路特性を算出するステップと、
   前記複数の送信アンテナのそれぞれから、前記順方向伝搬路特性に基づいて重みづけされた複数の通信信号を送信するステップと、
   を含むことを特徴とする通信信号送信方法。

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