JP2011199850A

JP2011199850A - 時分割複信ｍｉｍｏシステムの校正方法および装置

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Publication number: JP2011199850A
Application number: JP2011028539A
Authority: JP
Inventors: Lan Yang; 蘭洋; Zhan Zhang; 張戦; Hidetoshi Kayama; 加山英俊; Hiroyuki Otsuka; 大塚裕幸
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2010-03-17
Filing date: 2011-02-14
Publication date: 2011-10-06
Anticipated expiration: 2031-02-14
Also published as: CN102195756B; JP5689331B2; CN102195756A

Abstract

【課題】ＴＤＤＭＩＭＯシステムの校正時間の低減。
【解決手段】基地局とユーザ端末のいずれか一方を校正側として決定し、他方を第２側として決定し、校正側にはＭ（Ｍ＞１）本のアンテナが設けられ、第２側にはＮ（Ｎ＞１）本のアンテナが設けられ、校正側から第２側までのすべてのリンクに対してチャネル推定を行い、かつ、第２側から校正側までのすべてのリンクに対してチャネル推定を行い、第２側は、その推定した、校正側のアンテナのうち１つであるアンテナＩから第２側までのすべてのリンク情報を校正側に報告し、校正側はＭ本のアンテナに対して自己校正を行って、自己調整係数を得、校正側は、自己調整係数と、第２側から報告されたアンテナＩから第２側までのすべてのリンク情報とに基づいて、校正係数を決定する、ことを含む。
【選択図】図５

Description

本発明は無線通信分野に関し、特に、時分割複信（ＴＤＤ）ＭＩＭＯシステムの校正方法および装置に関する。

情報理論から明らかになるように、マルチパス無線チャネルでは、適切な時空間符号を用いる多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムが、ＳＩＳＯシステムより大きな容量を提供することができる。ＭＩＭＯアンテナの配置で動作すると、ＭＩＭＯシステムは、帯域幅を増加しない場合で、情報伝送レートをＳＩＳＯシステムの２倍に引き上げることができるため、周波数利用効率を極めて向上させる。

ＭＩＭＯに基づく移動通信システムにおいて、複数の送信アンテナから信号を同時に送信する。システムの伝送レートおよび伝送性能を向上させるために、チャネル環境によって空間分割多重（ＳＤＭ）、時空間符号化（ＳＴＣ）、および時空間合成送信などの技術を採用することができる。具体的に、ＭＩＭＯ技術は、送信／受信ダイバーシティと空間多重とに大きく分かれる。ここで、ダイバーシティ技術は、チャネルフェージングを克服することに用いられる。受信ダイバーシティ技術について、同じ情報付きの信号が異なる経路によって送信され、受信側でデータシンボルの複数の独立フェージングの複製品を得ることができ、より高い受信信頼性を得ることができる。例えば、スローレイリーフェージングチャネルにおいて、システムが１本の送信アンテナ、Ｎ本の受信アンテナを用いるとき、信号はＮ個の異なる経路によって送信される。各受信アンテナ間でフェージングが独立する場合、得られる最大ダイバーシティ利得はＮとなる。同様に、送信ダイバーシティ技術も複数の経路の利得を利用してシステムの信頼性を向上させるものである。例えば、Ｍ本の送信アンテナ、Ｎ本の受信アンテナを備えるシステムにおいて、アンテナペア間の経路利得が独立に均一分布するレイリーフェージングである場合、得られる最大ダイバーシティ利得はＭ＊Ｎとなる。ここからわかるように、ＭＩＭＯシステムに使用されるアンテナ数が多いほど、得られるダイバーシティ利得が大きくなり、システム全体の信頼性も高くなる。

しかし、ＶＢＬＡＳＴ構成を用いるＭＩＭＯシステムについて、送信アンテナ数の増加につれて、受信側の信号検出の複雑度も指数的に増加している。従って、従来のＭＩＭＯシステムは、低次ＭＩＭＯ（即ち、送信アンテナ数が４以下であるＭＩＭＯ）を用いる場合が多い。

従来方法では、高次ＭＩＭＯシステムの校正係数を推定する過程は、図１に示すように、以下のステップを含む。説明すべきところとして、下記の過程では、基地局とＵＥのいずれか一方をＡ側と呼び、他方をＢ側と呼び、言い換えれば、送信機をＡ側と呼び、受信機をＢ側と呼ぶ。

ステップ１０１で、Ａ側からＢ側までのリンクに対してチャネル推定を行う。実現過程は図２（ａ）と（ｂ）を参照する。

該高次ＭＩＭＯシステムにおいて、Ａ側とＢ側のアンテナ数はいずれも８であるとする。そのため、ステップ１０１は、８個のタイムスロットを使用する必要がある。ここで、タイムスロット１の動作は、図２（ａ）に示す通りである。Ａ側のアンテナ１のアンテナスイッチを信号送信側に接続することにより、アンテナ１と送信信号とが接続され、ほかのアンテナスイッチを切断する。このとき、アンテナ１のみが信号送信に用いられる。Ａ側のアンテナ１から送信された信号を受信するために、Ｂ側の全てのアンテナスイッチを信号受信側に接続する。

同様に、タイムスロット２において、Ａ側のアンテナ２から信号を送信して、Ｂ側の全てのアンテナで受信する。このように類推すると、タイムスロット８の動作は、図２（ｂ）に示す通りである。Ａ側のアンテナ８のアンテナスイッチを信号送信側に接続し、ほかのアンテナスイッチを切断する。Ａ側のアンテナ８から送信された信号を受信するために、Ｂ側の全てのアンテナスイッチを信号受信側に接続する。

ステップ１０２で、Ｂ側からＡ側までのリンクに対してチャネル推定を行う。実現過程は図３（ａ）と（ｂ）を参照する。

同様に、ステップ１０２も８個のタイムスロットを使用する必要がある。ここで、タイムスロット１の動作は、図３（ａ）に示す通りである。Ｂ側のアンテナ１から信号を送信させて、Ａ側の全てのアンテナで該信号を受信するようにする。タイムスロット８の動作は、図３（ｂ）に示す通りである。

ステップ１０３で、Ａ側は受信された信号をＢ側に報告し（実現過程は図４を参照）、Ｂ側は校正係数（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｆａｃｔｏｒ）を算出する。この時、Ａ側から送信されたものは、該側で推定されたＢからＡまでのリンクのチャネル情報である。もちろん、該ステップでは、Ｂ側からＡ側に報告して、Ａ側が校正係数を算出するようにしてもよい。

ここからわかるように、（８，８）のシステムにおいて、ステップ１０１を実行するには８個のタイムスロットが必要となり、ステップ１０２では８個のタイムスロットが必要となり、ステップ１０３では８個のタイムスロットが必要となる。つまり、従来技術の方法によって、全ての校正係数を推定するために、合計２４個のタイムスロットが必要となる。高次ＭＩＭＯシステムのアンテナ数が大きいため、これに応じて校正時間も長くなる。しかし、未来の移動通信システムについて、高次ＭＩＭＯシステムの利用は、重要な検討内容の１つとなる。ＭＩＭＯシステム（特に高次ＭＩＭＯシステム）における校正時間を如何に低減するかが、解決すべき課題となる。

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、校正性能が従来方法に近いとともに、従来方法より少ない校正時間がかかる時分割複信（ＴＤＤ）多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムにおける校正方法および装置を提供している。

上記の目的を達成するために、本発明は下記の具体的な解決手段によって実現されるものである。

時分割複信ＭＩＭＯシステムの校正方法であって、基地局とユーザ端末のいずれか一方を校正側として決定し、基地局とユーザ端末の他方を第２側として決定し、前記校正側にはＭ（Ｍ＞１）本のアンテナが設けられ、前記第２側にはＮ（Ｎ＞１）本のアンテナが設けられ、校正側から第２側までのすべてのリンクに対してチャネル推定を行い、かつ、第２側から校正側までのすべてのリンクに対してチャネル推定を行い、第２側は、その推定した、校正側のアンテナのうち１つであるアンテナＩから第２側までのすべてのリンク情報を前記校正側に報告し、校正側は前記Ｍ本のアンテナに対して自己校正を行って、自己調整係数を得、前記校正側は、前記自己調整係数と、第２側から報告された、前記校正側のアンテナのうち１つであるアンテナＩから第２側までのすべてのリンク情報とに基づいて、校正係数を決定する、ことを含む。

前記校正側が前記Ｍ本のアンテナに対して自己校正を行って、自己調整係数を得ることは、校正側のアンテナｉのスイッチを信号送信側に接続し、校正側のアンテナｋのスイッチを信号受信側に接続し、アンテナｉの信号送信側からテスト信号を送信した後に、アンテナｋの信号受信側で第１信号を受信し、校正側のアンテナｋのスイッチを信号送信側に接続し、校正側のアンテナｉのスイッチを信号受信側に接続し、アンテナｋの信号送信側から前記テスト信号を送信した後に、アンテナｉの信号受信側で第２信号を受信し、第１信号と第２信号とを比較して、アンテナｋとアンテナｉとの間の自己調整係数
を得る、ことを含み、ここで、ｉ＝１，．．．，Ｍ；ｋ＝１，．．．，Ｍであり、かつｉ≠ｋであり、Ｒ_ｉはアンテナｉの受信係数であり、Ｔ_ｉはアンテナｉの送信係数であり、Ｒ_ｋはアンテナｋの受信係数であり、Ｔ_ｋはアンテナｋの送信係数である。

前記校正側は、起動後に前記Ｍ本のアンテナ間の自己校正を行う。

前記校正側が前記Ｍ本のアンテナに対して自己校正を行って、自己調整係数を得ることは、校正側のアンテナｉから第２側までのすべてのリンクに対してチャネル推定を行うとき、校正側のアンテナｉのスイッチを信号送信側に接続し、校正側のアンテナｋの信号受信側で信号の受信を行って、第１信号を得、校正側のアンテナｋから第２側までのすべてのリンクに対してチャネル推定を行うとき、校正側のアンテナｋのスイッチを信号送信側に接続し、校正側のアンテナｉの信号受信側で信号の受信を行って、第２信号を得、第１信号と第２信号とを比較して、アンテナｋとアンテナｉとの間の自己調整係数
を得る、ことを含み、ここで、ｉ＝１，．．．，Ｍ；ｋ＝１，．．．，Ｍであり、かつｉ≠ｋであり、Ｒ_ｉはアンテナｉの受信係数であり、Ｔ_ｉはアンテナｉの送信係数であり、Ｒ_ｋはアンテナｋの受信係数であり、Ｔ_ｋはアンテナｋの送信係数である。

前記第２側が、その推定した、校正側のアンテナのうち１つであるアンテナＩから第２側までのすべてのリンク情報を前記校正側に報告することは、第２側が、数式
によって、アンテナＩを校正側の最も信頼性の高いアンテナとして決定し、該最も信頼性の高いアンテナから第２側までのすべてのリンク情報を前記校正側に報告する、ことを含み、ここで、前記ｈ_ｅｆｆ（ｉ，ｊ）は校正側のアンテナｉから第２側のアンテナｊまでのリンク情報であり、ｉ＝１，．．．，Ｍ；ｊ＝１，．．．，Ｎである。

前記校正側が前記Ｍ本のアンテナに対して自己校正を行って、自己調整係数を得ることは、校正側のアンテナＩのスイッチを信号送信側に接続し、校正側のアンテナｋのスイッチを信号受信側に接続し、アンテナＩの信号送信側からテスト信号を送信した後に、アンテナｋの信号受信側で第１信号を受信し、校正側のアンテナｋのスイッチを信号送信側に接続し、校正側のアンテナｉのスイッチを信号受信側に接続し、アンテナｋの信号送信側から前記テスト信号を送信した後に、アンテナＩの信号受信側で第２信号を受信し、第１信号と第２信号とを比較して、アンテナｋとアンテナＩとの間の自己調整係数
を得る、ことを含み、ここで、ｋ＝１，．．．，Ｍであり、かつｋ≠Ｉであり、Ｒ_ＩはアンテナＩの受信係数であり、Ｔ_ＩはアンテナＩの送信係数であり、Ｒ_ｋはアンテナｋの受信係数であり、Ｔ_ｋはアンテナｋの送信係数である。

前記校正側が前記Ｍ本のアンテナに対して自己校正を行って、自己調整係数を得ることは、校正側のアンテナＩから第２側までのすべてのリンクに対してチャネル推定を行うとき、校正側のアンテナＩのスイッチを信号送信側に接続し、校正側のアンテナｋの信号受信側で信号の受信を行って、第１信号を得、校正側のアンテナｋから第２側までのすべてのリンクに対してチャネル推定を行うとき、校正側のアンテナｋのスイッチを信号送信側に接続し、校正側のアンテナＩの信号受信側で信号の受信を行って、第２信号を得、第１信号と第２信号とを比較して、アンテナｋとアンテナＩとの間の自己調整係数
を得る、ことを含み、ここで、ｋ＝１，．．．，Ｍであり、かつｋ≠Ｉであり、Ｒ_ＩはアンテナＩの受信係数であり、Ｔ_ＩはアンテナＩの送信係数であり、Ｒ_ｋはアンテナｋの受信係数であり、Ｔ_ｋはアンテナｋの送信係数である。

前記校正側が、前記自己調整係数と、第２側から報告された、前記校正側のアンテナのうち１つであるアンテナＩから第２側までのすべてのリンク情報とに基づいて、校正係数を決定することは、校正側が、第２側から校正側までのすべてのリンクに対するリンク情報と、第２側から報告された、前記校正側のアンテナのうち１つであるアンテナＩから第２側までのすべてのリンク情報とに基づいて、アンテナＩに関連する校正係数α_Ｉ，ｊ（ｊ＝１，．．．，Ｎ）を決定し、校正側が、数式
によって、アンテナｋに関連する校正係数を決定する、ことを含む。

時分割複信ＭＩＭＯシステムに用いられる基地局であって、ユーザ端末から該基地局までのすべてのリンクに対してチャネル推定を行うチャネル推定ユニットと、自局のＭ本のアンテナに対して自己校正を行って、自己調整係数を得る自己校正ユニットと、前記ユーザ端末から報告された、該基地局のアンテナのうち１つであるアンテナＩから前記ユーザ端末までのすべてのリンク情報を受信し、該リンク情報と前記自己調整係数とに基づいて、校正係数を決定する校正係数決定ユニットと、を含む。

前記自己校正ユニットは、該基地局のアンテナｉのスイッチを信号送信側に接続し、該基地局のアンテナｋのスイッチを信号受信側に接続し、アンテナｉの信号送信側からテスト信号を送信してアンテナｋの信号受信側で第１信号を受信するように制御し、かつ、該基地局のアンテナｋのスイッチを信号送信側に接続し、該基地局のアンテナｉのスイッチを信号受信側に接続し、アンテナｋの信号送信側から前記テスト信号を送信してアンテナｉの信号受信側で第２信号を受信するように制御するテスト信号送受信モジュールと、第１信号と第２信号とを比較して、アンテナｋとアンテナｉとの間の自己調整係数
を得る自己調整係数生成モジュールと、を含み、ここで、ｉ＝１，．．．，Ｍ；ｋ＝１，．．．，Ｍであり、かつｉ≠ｋであり、Ｒ_ｉはアンテナｉの受信係数であり、Ｔ_ｉはアンテナｉの送信係数であり、Ｒ_ｋはアンテナｋの受信係数であり、Ｔ_ｋはアンテナｋの送信係数である。

前記自己校正ユニットは、該基地局のアンテナｉからユーザ端末までのすべてのリンクに対してチャネル推定を行うとき、該基地局のアンテナｋの信号受信側で信号の受信を行って、第１信号を得、かつ、該基地局のアンテナｋからユーザ端末までのすべてのリンクに対してチャネル推定を行うとき、該基地局のアンテナｉの信号受信側で信号の受信を行って、第２信号を得るテスト信号送受信モジュールと、第１信号と第２信号とを比較し、アンテナｋとアンテナｉとの間の自己調整係数
を得る自己調整係数生成モジュールと、を含み、ここで、ｉ＝１，．．．，Ｍ；ｋ＝１，．．．，Ｍであり、かつｉ≠ｋであり、Ｒ_ｉはアンテナｉの受信係数であり、Ｔ_ｉはアンテナｉの送信係数であり、Ｒ_ｋはアンテナｋの受信係数であり、Ｔ_ｋはアンテナｋの送信係数である。

前記校正係数決定ユニットは、受信された前記ユーザ端末から報告された、該基地局のアンテナのうち１つであるアンテナＩから前記ユーザ端末までのすべてのリンク情報と、前記チャネル推定ユニットから提供された、ユーザ端末から該基地局までのすべてのリンクに対するチャネル推定とに基づいて、アンテナＩに関連する校正係数α_Ｉ，ｊ（ｊ＝１，．．．，Ｎ）を決定し、数式
によって、アンテナｋに関連する校正係数を決定する。

時分割複信ＭＩＭＯシステムに用いられるユーザ端末であって、基地局から該ユーザ端末までのすべてのリンクに対してチャネル推定を行うチャネル推定ユニットと、自局のＭ本のアンテナに対して自己校正を行って、自己調整係数を得る自己校正ユニットと、前記基地局から報告された、該ユーザ端末のアンテナのうち１つであるアンテナＩから前記基地局までのすべてのリンク情報を受信し、該リンク情報と前記自己調整係数とに基づいて、校正係数を決定する校正係数決定ユニットと、を含む。

従来技術のＭＩＭＯシステムにおける校正の実現方法のフローチャートである。従来技術におけるＡからＢまでのチャネル推定の実現を示す図である。従来技術におけるＡからＢまでのチャネル推定の実現を示す図である。従来技術におけるＢからＡまでのチャネル推定の実現を示す図である。従来技術におけるＢからＡまでのチャネル推定の実現を示す図である。従来技術におけるＡからＢへ報告することの実現を示す図である。本発明の一実施例に係るＭＩＭＯシステムにおける校正の実現方法のフローチャートである。本発明の一実施例におけるＢからＡへ報告することの実現を示す図である。本発明の方法と従来方法とのチャネル推定の性能比較を示す図である。本発明の方法と従来方法とのチャネル推定の性能比較を示す図である。本発明の方法と従来方法とのビット誤り率の性能比較を示す図である。

本発明の目的、解決手段およびメリットをさらに明確にするために、以下、図面を参照して実施例を挙げながら、本発明をさらに詳しく説明する。

以下の説明で設定されるシステムモデルとして、受信側はＮ本のアンテナを備え、送信側はＭ本のアンテナを備える。ここで、送信側は基地局（ｅＮＢ）であってよく、ユーザ端末（ＵＥ）であってもよい。送信側は基地局であるとき、受信側はＵＥである。送信側はＵＥであるとき、受信側は基地局である。基地局とＵＥとの間の信号伝送は双方向なものであり、ＵＥから基地局までの上りリンク信号もあれば、基地局からＵＥまでの下りリンク信号もある。そのため、基地局とＵＥのいずれか一方をＡ側と呼び、他方をＢ側と呼ぶことができる。説明すべきところとして、受信側と送信側のアンテナ数は任意の数であってよく、かつ受信側のアンテナ数と送信側のアンテナ数とは関係しなく、例えば、受信側に２本のみのアンテナを設けるが、送信側に４本のアンテナを設けることができる。

これに応じて、Ａ側からＢ側までの信号ｙ_ＡＢは数式１に示し、Ｂ側からＡ側までの信号ｙ_ＢＡは数式２に示す。
［数式１］
［数式２］
ここで、ＨはＮ×Ｍのチャネル行列を表し、ＲとＴはそれぞれ受信係数行列と送信係数行列を表し、例えば、Ｒ_ＢはＢ側の受信係数行列を表し、Ｒ_ＡはＡ側の受信係数行列を表す。ｓは送信されたシンボルベクトルを表し、ｎは白色ガウス雑音ベクトルを表し、ｙは受信側で受信された信号ベクトルを表す。

具体的に、
である。

ＭＩＭＯシステムにおいて、有効チャネルパラメータが
に定義され、ここで、ｉ＝１，．．．，Ｍ；ｊ＝１，．．．，Ｎである。

さらに、時分割複信ＭＩＭＯシステムにおいて、上り・下りチャネルに同じ周波数および異なるタイムスロットを用いるため、その上り・下りチャネルは対称のものと考えられる。しかし、実際の応用では、ベースバンドから無線周波数までの過程において、信号が例えばアンプ、フィルターなどの多くのデバイスを通過するせいで、その線形特性が破壊され、非線形誤差が生じて、上り・下りチャネルの対称性に影響が与えられる。この非線形誤差は、ランダム変数と見なしてよく、起動時に生成しかつ相対的に固定するものであり、普通、温度が大幅に変化する場合だけで変化する。従って、通信前に誤差校正を行って校正係数を得る限り、ＴＤＤシステムのチャネル対称の特徴を依然として利用することができる。一般的に、該校正係数は長期間で変化が発生しない。

つまり、ＭＩＭＯシステムに対して校正を行って、下記の受信係数と送信係数との比を得る。即ち、
であり、ここで、ｉ＝１，．．．，Ｍ；ｊ＝１，．．．，Ｎである。

これにより、１つのリンクの有効チャネルパラメータ
を知った後に、校正係数α_ｉ，ｊに基づいてバックチャネルパラメータ
を得ることができ、即ち、
である。

ＴＤＤシステムの特徴を考えると、校正速度を向上させ、校正時間を低減させるために、本発明の実施例では、改善された校正方法を提供している。その具体的な過程は図５を参照する。

ステップ５００で、Ａ側は、自局の複数本のアンテナ間の校正を行って、自己調整係数（ｓｅｌｆ−ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｆａｃｔｏｒ）を得る。

本発明の具体的な実現では、Ａ側が自己調整係数を取得する過程は以下の通りである。

Ａ側のアンテナｉのスイッチを信号送信側に接続し、Ａ側のアンテナｋのスイッチを信号受信側に接続する。このように、アンテナｉのＴｘから送信された信号は、アンテナｋのＲｘ側で受信でき、Ｓ１と記す。

Ａ側のアンテナｋのスイッチを信号送信側に接続し、Ａ側のアンテナｉのスイッチを信号受信側に接続する。このように、アンテナｋのＴｘから送信された信号は、アンテナｉのＲｘ側で受信でき、Ｓ２と記す。

アンテナｉのＴｘから送信された信号と、アンテナｋのＴｘから送信されたテスト信号とはいずれもＳであるとすると、
であり、
であり、
を得る。ここで、ｉ＝１，．．．，Ｍ；ｋ＝１，．．．，Ｍかつｉ≠ｋである。説明すべきところとして、該具体的な実現では、Ｂ側の全てのアンテナスイッチが切断状態にある。

本発明の別の具体的な実現では、ステップ５０１において、Ａ側のアンテナｉのスイッチを信号送信側に接続し、Ｂ側の全てのアンテナに信号を送信するとともに、Ａ側のアンテナｋの信号受信側で信号の受信を行い、次に、Ａ側のアンテナｋのスイッチを信号送信側に接続し、Ｂ側の全てのアンテナに信号を送信するとともに、Ａ側のアンテナｉの信号受信側で信号の受信を行うことにより（この時、Ａ側のほかの全てのアンテナのスイッチは切断される）、自己調整係数
を算出するようにしてよい。

ステップ５０１で、ＡからＢまでのリンクに対してチャネル推定を行う。該ステップは、ステップ１０１と同じである。具体的に、タイムスロット１に
を得、タイムスロット２に
を得、このように類推する。

ステップ５０２で、ＢからＡまでのリンクに対してチャネル推定を行う。該ステップは、ステップ１０２と同じである。具体的に、タイムスロット１に
を得、タイムスロット２に
を得、このように類推する。

ステップ５０３で、Ｂ側は、受信されたＡ側のアンテナのうち１つのアンテナ（アンテナＩとする）からの信号をＡ側に報告し、Ａ側は、ステップ５００で得られた自己調整係数に基づいて、全ての校正係数を算出する。具体的に、以下の通りである。

５０３１で、Ｂ側は、トレーニングで最も信頼性の高いアンテナを選択し、例えば、数式
によって、アンテナＩを決定する。もちろん、Ｂ側は、必ずしも最も信頼性の高いアンテナの選択を行う必要がなく、任意の１本のアンテナＩを選択して、受信されたＡ側のアンテナＩからの信号を報告するようにしてよい。

５０３２で、Ａ側は、Ｂ側から報告された信号と自局のチャネル推定とに基づいて、アンテナＩの校正係数
を決定する。Ｂ側がＡ側に報告したのはＡ側のアンテナ２の信号、即ち
であるとすると、
によって、Ａ側のアンテナ２に関連する校正係数を算出することができる。

５０３３で、Ａ側は、アンテナＩに関連する校正係数
と自己調整係数
とに基づいて、ほかの校正係数α_ｋ，ｊ（ｋ＝１，．．．，Ｍかつｋ≠Ｉ）を算出する。

説明すべきところとして、ステップ５００の実行タイミングは比較的に柔軟であり、例えば、起動時に実行するようにしてよく、ステップ５０１と同時に実行するようにしてもよく、ステップ５０３でＡ側がＢ側の報告を受信した後に実行するようにしてもよい。自己調整係数を得ることは、ステップ５０３で校正係数を算出する前にさえあればよい。また、走査でＡ側の全てのアンテナの自己調整係数を得るようにしてよく、ステップ５０３でＡ側がＢ側で選択されたアンテナＩを決定した後に、β_ｋ，Ｉだけを算出するようにしてもよい。なお、ｉとｋは校正側の任意のアンテナを指すものであり、一定の範囲（例えば１〜Ｍ）にある。Ｉは校正側の特定のアンテナを指すものである。第２側から報告されたものは、アンテナＩの情報である。ｊは第２側の任意のアンテナを指すものであり、一定の範囲（例えば１〜Ｎ）にある。

同様に（８，８）のシステムを例として、ステップ５００における自己校正通信が自側で行われるため、通信時間コストは無視してもよい（例えば、携帯電話は起動後に短時間で自己校正を行う）。ステップ５０１では８個のタイムスロットが必要となり、ステップ５０２では８個のタイムスロットが必要となり、ステップ５０３の報告には１つのタイムスロットが必要となる（図６を参照）。従って、合計１７個のタイムスロットだけで全ての校正係数を推定することができる。ここからわかるように、報告ステップは、従来方法（図４を参照）と比べて、８７．５％の時間が節約される。

以下、本発明の実施例と従来方法との性能比較のシミュレーション曲線を示す。ここで、図７（ａ）と図７（ｂ）は、チャネル推定の最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ：Ｍｉｎｉｍｕｍ−Ｍｅａｎ−Ｓｑｕａｒｅｄ−Ｅｒｒｏｒ）性能の比較である。具体的に、図７（ａ）では、軽度誤差の場合、即ち、遅延が０．１個のシンボル周期であり、位相ずれが２度であり、振幅誤差が１％である場合が考えられる。図７（ｂ）では、最悪誤差の場合、即ち、遅延が０．５個のシンボル周期であり、位相ずれが２０度であり、振幅誤差が１０％である場合が考えられる。図８はビット誤り率（ＢＥＲ：Ｂｉｔｅｒｒｏｒｒａｔｅ）性能の比較である。

シミュレーション結果からわかるように、本発明の実施例に係る校正方法は、実現が簡単であって、校正時間の面で極めて大きな優位性を有するだけでなく、性能上で従来方法と大きく異ならない。

さらに、本発明の実施例では、時分割複信ＭＩＭＯシステムに用いられる基地局が提供されている。該基地局は、ユーザ端末から該基地局までのすべてのリンクに対してチャネル推定を行うチャネル推定ユニットと、自局のＭ本のアンテナに対して自己校正を行って、自己調整係数を得る自己校正ユニットと、前記ユーザ端末から報告された、該基地局のアンテナのうち１つであるアンテナＩから前記ユーザ端末までのすべてのリンク情報を受信し、該リンク情報と前記自己調整係数とに基づいて、校正係数を決定する校正係数決定ユニットと、を含む。

さらに、本発明の実施例では、時分割複信ＭＩＭＯシステムに用いられるユーザ端末が提供されている。該ユーザ端末は、基地局から該ユーザ端末までのすべてのリンクに対してチャネル推定を行うチャネル推定ユニットと、自局のＭ本のアンテナに対して自己校正を行って、自己調整係数を得る自己校正ユニットと、前記基地局から報告された、該ユーザ端末のアンテナのうち１つであるアンテナＩから前記基地局までのすべてのリンク情報を受信し、該リンク情報と前記自己調整係数とに基づいて、校正係数を決定する校正係数決定ユニットと、を含む。

説明すべきところとして、ユーザ端末と基地局のいずれか一方を校正側とすることができる。ユーザ端末を校正側とする場合、校正側の内部構成（例えば、自己校正ユニットおよび校正係数決定ユニット）は、基地局を校正側とする場合と類似している。校正側としてのユーザ端末は、第２側としての基地局との情報やり取りを行う必要がある点で異なる。

上記は、本発明の好ましい実施例にすぎず、本発明の保護範囲を限定するものではない。本発明の精神と原則内で行われる種々の修正、均等置換え、改善などは全て本発明の保護範囲内に含まれるべきである。

Claims

時分割複信ＭＩＭＯシステムの校正方法であって、
基地局とユーザ端末のいずれか一方を校正側として決定し、基地局とユーザ端末の他方を第２側として決定し、前記校正側にはＭ（Ｍ＞１）本のアンテナが設けられ、前記第２側にはＮ（Ｎ＞１）本のアンテナが設けられ、
校正側から第２側までのすべてのリンクに対してチャネル推定を行い、かつ、第２側から校正側までのすべてのリンクに対してチャネル推定を行い、
第２側は、その推定した、校正側のアンテナのうち１つであるアンテナＩから第２側までのすべてのリンク情報を前記校正側に報告し、
校正側は前記Ｍ本のアンテナに対して自己校正を行って、自己調整係数を得、
前記校正側は、前記自己調整係数と、第２側から報告された、前記校正側のアンテナのうち１つであるアンテナＩから第２側までのすべてのリンク情報とに基づいて、校正係数を決定する、
ことを含むことを特徴とする方法。
前記校正側が前記Ｍ本のアンテナに対して自己校正を行って、自己調整係数を得ることは、
校正側のアンテナｉのスイッチを信号送信側に接続し、校正側のアンテナｋのスイッチを信号受信側に接続し、アンテナｉの信号送信側からテスト信号を送信した後に、アンテナｋの信号受信側で第１信号を受信し、
校正側のアンテナｋのスイッチを信号送信側に接続し、校正側のアンテナｉのスイッチを信号受信側に接続し、アンテナｋの信号送信側から前記テスト信号を送信した後に、アンテナｉの信号受信側で第２信号を受信し、
第１信号と第２信号とを比較して、アンテナｋとアンテナｉとの間の自己調整係数
を得る、ことを含み、
ここで、ｉ＝１，．．．，Ｍ；ｋ＝１，．．．，Ｍであり、かつｉ≠ｋであり、Ｒ_ｉはアンテナｉの受信係数であり、Ｔ_ｉはアンテナｉの送信係数であり、Ｒ_ｋはアンテナｋの受信係数であり、Ｔ_ｋはアンテナｋの送信係数である、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記校正側は、起動後に前記Ｍ本のアンテナ間の自己校正を行う、ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
前記校正側が前記Ｍ本のアンテナに対して自己校正を行って、自己調整係数を得ることは、
校正側のアンテナｉから第２側までのすべてのリンクに対してチャネル推定を行うとき、校正側のアンテナｉのスイッチを信号送信側に接続し、校正側のアンテナｋの信号受信側で信号の受信を行って、第１信号を得、
校正側のアンテナｋから第２側までのすべてのリンクに対してチャネル推定を行うとき、校正側のアンテナｋのスイッチを信号送信側に接続し、校正側のアンテナｉの信号受信側で信号の受信を行って、第２信号を得、
第１信号と第２信号とを比較して、アンテナｋとアンテナｉとの間の自己調整係数
を得る、ことを含み、
ここで、ｉ＝１，．．．，Ｍ；ｋ＝１，．．．，Ｍであり、かつｉ≠ｋであり、Ｒ_ｉはアンテナｉの受信係数であり、Ｔ_ｉはアンテナｉの送信係数であり、Ｒ_ｋはアンテナｋの受信係数であり、Ｔ_ｋはアンテナｋの送信係数である、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記第２側が、その推定した、校正側のアンテナのうち１つであるアンテナＩから第２側までのすべてのリンク情報を前記校正側に報告することは、
第２側が、数式
によって、アンテナＩを校正側の最も信頼性の高いアンテナとして決定し、該最も信頼性の高いアンテナから第２側までのすべてのリンク情報を前記校正側に報告する、ことを含み、
ここで、前記ｈ_ｅｆｆ（ｉ，ｊ）は校正側のアンテナｉから第２側のアンテナｊまでのリンク情報であり、ｉ＝１，．．．，Ｍ；ｊ＝１，．．．，Ｎである、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記校正側が前記Ｍ本のアンテナに対して自己校正を行って、自己調整係数を得ることは、
校正側のアンテナＩのスイッチを信号送信側に接続し、校正側のアンテナｋのスイッチを信号受信側に接続し、アンテナＩの信号送信側からテスト信号を送信した後に、アンテナｋの信号受信側で第１信号を受信し、
校正側のアンテナｋのスイッチを信号送信側に接続し、校正側のアンテナｉのスイッチを信号受信側に接続し、アンテナｋの信号送信側から前記テスト信号を送信した後に、アンテナＩの信号受信側で第２信号を受信し、
第１信号と第２信号とを比較して、アンテナｋとアンテナＩとの間の自己調整係数
を得る、ことを含み、
ここで、ｋ＝１，．．．，Ｍであり、かつｋ≠Ｉであり、Ｒ_ＩはアンテナＩの受信係数であり、Ｔ_ＩはアンテナＩの送信係数であり、Ｒ_ｋはアンテナｋの受信係数であり、Ｔ_ｋはアンテナｋの送信係数である、
ことを特徴とする請求項１または５に記載の方法。
前記校正側が前記Ｍ本のアンテナに対して自己校正を行って、自己調整係数を得ることは、
校正側のアンテナＩから第２側までのすべてのリンクに対してチャネル推定を行うとき、校正側のアンテナＩのスイッチを信号送信側に接続し、校正側のアンテナｋの信号受信側で信号の受信を行って、第１信号を得、
校正側のアンテナｋから第２側までのすべてのリンクに対してチャネル推定を行うとき、校正側のアンテナｋのスイッチを信号送信側に接続し、校正側のアンテナＩの信号受信側で信号の受信を行って、第２信号を得、
第１信号と第２信号とを比較して、アンテナｋとアンテナＩとの間の自己調整係数
を得る、ことを含み、
ここで、ｋ＝１，．．．，Ｍであり、かつｋ≠Ｉであり、Ｒ_ＩはアンテナＩの受信係数であり、Ｔ_ＩはアンテナＩの送信係数であり、Ｒ_ｋはアンテナｋの受信係数であり、Ｔ_ｋはアンテナｋの送信係数である、
ことを特徴とする請求項１または５に記載の方法。
前記校正側が、前記自己調整係数と、第２側から報告された、前記校正側のアンテナのうち１つであるアンテナＩから第２側までのすべてのリンク情報とに基づいて、校正係数を決定することは、
校正側が、第２側から校正側までのすべてのリンクに対するリンク情報と、第２側から報告された、前記校正側のアンテナのうち１つであるアンテナＩから第２側までのすべてのリンク情報とに基づいて、アンテナＩに関連する校正係数α_Ｉ，ｊ（ｊ＝１，．．．，Ｎ）を決定し、
校正側が、数式
によって、アンテナｋに関連する校正係数を決定する、
ことを含むことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の方法。
時分割複信ＭＩＭＯシステムに用いられる基地局であって、
ユーザ端末から該基地局までのすべてのリンクに対してチャネル推定を行うチャネル推定ユニットと、
自局のＭ本のアンテナに対して自己校正を行って、自己調整係数を得る自己校正ユニットと、
前記ユーザ端末から報告された、該基地局のアンテナのうち１つであるアンテナＩから前記ユーザ端末までのすべてのリンク情報を受信し、該リンク情報と前記自己調整係数とに基づいて、校正係数を決定する校正係数決定ユニットと、
を含むことを特徴とする基地局。
前記自己校正ユニットは、
該基地局のアンテナｉのスイッチを信号送信側に接続し、該基地局のアンテナｋのスイッチを信号受信側に接続し、アンテナｉの信号送信側からテスト信号を送信してアンテナｋの信号受信側で第１信号を受信するように制御し、かつ、該基地局のアンテナｋのスイッチを信号送信側に接続し、該基地局のアンテナｉのスイッチを信号受信側に接続し、アンテナｋの信号送信側から前記テスト信号を送信してアンテナｉの信号受信側で第２信号を受信するように制御するテスト信号送受信モジュールと、
第１信号と第２信号とを比較して、アンテナｋとアンテナｉとの間の自己調整係数
を得る自己調整係数生成モジュールと、を含み、
ここで、ｉ＝１，．．．，Ｍ；ｋ＝１，．．．，Ｍであり、かつｉ≠ｋであり、Ｒ_ｉはアンテナｉの受信係数であり、Ｔ_ｉはアンテナｉの送信係数であり、Ｒ_ｋはアンテナｋの受信係数であり、Ｔ_ｋはアンテナｋの送信係数である、
ことを特徴とする請求項９に記載の基地局。
前記自己校正ユニットは、
該基地局のアンテナｉからユーザ端末までのすべてのリンクに対してチャネル推定を行うとき、該基地局のアンテナｋの信号受信側で信号の受信を行って、第１信号を得、かつ、該基地局のアンテナｋからユーザ端末までのすべてのリンクに対してチャネル推定を行うとき、該基地局のアンテナｉの信号受信側で信号の受信を行って、第２信号を得るテスト信号送受信モジュールと、
第１信号と第２信号とを比較し、アンテナｋとアンテナｉとの間の自己調整係数
を得る自己調整係数生成モジュールと、を含み、
ここで、ｉ＝１，．．．，Ｍ；ｋ＝１，．．．，Ｍであり、かつｉ≠ｋであり、Ｒ_ｉはアンテナｉの受信係数であり、Ｔ_ｉはアンテナｉの送信係数であり、Ｒ_ｋはアンテナｋの受信係数であり、Ｔ_ｋはアンテナｋの送信係数である、
ことを特徴とする請求項９に記載の基地局。
前記校正係数決定ユニットは、
受信された前記ユーザ端末から報告された、該基地局のアンテナのうち１つであるアンテナＩから前記ユーザ端末までのすべてのリンク情報と、前記チャネル推定ユニットから提供された、ユーザ端末から該基地局までのすべてのリンクに対するチャネル推定とに基づいて、アンテナＩに関連する校正係数α_Ｉ，ｊ（ｊ＝１，．．．，Ｎ）を決定し、
数式
によって、アンテナｋに関連する校正係数を決定する、
ことを特徴とする請求項１０または１１に記載の基地局。
時分割複信ＭＩＭＯシステムに用いられるユーザ端末であって、
基地局から該ユーザ端末までのすべてのリンクに対してチャネル推定を行うチャネル推定ユニットと、
自局のＭ本のアンテナに対して自己校正を行って、自己調整係数を得る自己校正ユニットと、
前記基地局から報告された、該ユーザ端末のアンテナのうち１つであるアンテナＩから前記基地局までのすべてのリンク情報を受信し、該リンク情報と前記自己調整係数とに基づいて、校正係数を決定する校正係数決定ユニットと、
を含むことを特徴とするユーザ端末。