JP2012074925A - 受信機、チャネル情報圧縮方法およびコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】送信機から受信機へ複数の通信チャネルを介して信号を送信する場合において、複数のチャネル情報のデータ量を削減して受信機から送信機へ送るときに、チャネル情報のデータ量に係る削減効率の向上を図る。
【解決手段】ＭＩＭＯ受信機は、チャネル情報を周波数変換するＤＴＦ部４１と、周波数変換結果の電力を算出する電力算出部４２と、電力が所定の閾値以上である周波数成分を選択する選択部４３と、選択された周波数成分の情報を記憶する記憶部４４と、周波数変換結果に係る情報を作成する情報作成部４５とを備え、前回チャネル情報を周波数変換してから所定時間経過するまで記憶部４４に記憶された周波数成分に対してのみ周波数変換する。
【選択図】図２

Description

本発明は、受信機、チャネル情報圧縮方法およびコンピュータプログラムに関する。

次世代の無線通信システムにおいては、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）システムを採用することが検討されている。ＭＩＭＯシステムでは、送信機が送信データに対して信号伝送路（通信チャネル）の状態を表すチャネル情報（ＣＳＩ：Channel State Information）に基づいたプリコーディング（Precoding）を行うことにより、プリコーディングを行わない場合に比べて周波数利用効率を向上できることが知られている。

また、ＦＤＤ（Frequency Division Duplex）の場合、一般的にチャネル情報は受信機で取得されるが、そのチャネル情報に基づいた送信データのプリコーディングを行う方法として、例えば、受信機が取得したチャネル情報（例えば、チャネル応答行列）を送信機へ送信し、送信機が該チャネル情報に応じたプリコーディングを行うことが知られている。

しかし、受信機が取得したチャネル情報をそのまま送信機へ送る場合、送信データ量が膨大になる。そこで、受信機から送信機へ送るデータ量を削減する技術として、例えば、非特許文献１が知られている。非特許文献１に記載の従来のチャネル情報圧縮技術では、チャネル情報を離散コサイン変換し、離散コサイン変換後のデータの中から電力が高い周波数成分のみを送信機へ送っている。

畑川養幸，小西聡，"チャネル推定誤りとフィードバック遅延を考慮したCSI圧縮手法の特性評価"，電子情報通信学会技術研究報告 RCS2009-227，pp.115-120，2010年1月

しかしながら、上述した従来のチャネル情報圧縮技術では、チャネル情報圧縮のための離散コサイン変換に要する演算量が膨大であるため、チャネル情報圧縮処理に時間がかかる、という問題がある。このため、受信機から送信機へ送るチャネル情報のデータ量に係る削減効率の向上が望まれている。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、送信機から受信機へ複数の通信チャネルを介して信号を送信する場合において、複数のチャネル情報のデータ量を削減して受信機から送信機へ送るときに、チャネル情報のデータ量に係る削減効率の向上を図ることができる受信機、チャネル情報圧縮方法およびコンピュータプログラムを提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係る受信機は、送信機から複数の通信チャネルを介して信号を受信し、前記通信チャネルの状態を表すチャネル情報を前記送信機に伝える受信機において、前記チャネル情報を時間領域から周波数領域に変換する第１の変換部と、前記第１の変換部による周波数変換結果の各周波数成分の電力を算出する第１の電力算出部と、前記第１の電力算出部により算出された電力が所定の閾値以上である周波数成分を選択する選択部と、前記選択部により選択された周波数成分の情報を記憶する第１の記憶部と、前記選択部により選択された周波数成分の周波数変換結果に係る情報を作成する第１の情報作成部と、前記第１の記憶部に記憶された周波数成分についてのみ、前記チャネル情報を時間領域から周波数領域に変換する第２の変換部と、前記第２の変換部による周波数変換結果に係る情報を作成する第２の情報作成部と、前記第１の変換部による変換が行われてから所定時間経過するまでは前記第２の変換部による変換を行い、前記第１の変換部による変換が行われてから前記所定時間経過すると前記第１の変換部による変換を行う制御部と、前記第１の情報作成部又は前記第２の情報作成部により作成された情報を前記送信機に送信する送信部と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係る受信機においては、前記第２の情報作成部は、前記第２の変換部による変換を行ったことを示す情報と、前記第２の変換部による周波数変換結果とから構成される情報を作成することを特徴とする。

本発明に係る受信機においては、ＭＩＭＯ伝送方式であり、前記第１の変換部及び前記第２の変換部は、同一の送信アンテナと受信アンテナとの組に係る通信チャネルであるチャネル情報の組合せからなるチャネル情報圧縮セット毎に時間領域から周波数領域に変換し、前記第１の記憶部は、全ての前記チャネル情報圧縮セットに対して共通であることを特徴とする。

本発明に係る受信機においては、前記第２の変換部による周波数変換結果の電力を算出する第２の電力算出部と、前記第２の電力算出部により算出された電力が前記所定の閾値より小さい場合に、フラグを立てて記憶する第２の記憶部と、を備え、前記制御部は、前記第２の記憶部に記憶されたフラグが立っていると、前記第１の変換部による変換を行い、前記フラグを降ろすことを特徴とする。

本発明に係る受信機においては、前記第２の変換部は、前記第１の変換部による変換が行われてからの経過時間が長くなると、前記選択された周波数成分の周辺の周波数成分も追加して変換することを特徴とする。

本発明に係るチャネル情報圧縮方法は、送信機から複数の通信チャネルを介して受信機へ信号を送信する通信システムにおいて、前記通信チャネルの状態を表すチャネル情報を前記送信機に伝える際に前記チャネル情報を圧縮する方法であって、
前記受信機の第１の変換部が、前記チャネル情報を時間領域から周波数領域に変換するステップと、前記受信機の第１の電力算出部が、前記第１の変換部による周波数変換結果の各周波数成分の電力を算出するステップと、前記受信機の選択部が、前記第１の電力算出部により算出された電力が所定の閾値以上である周波数成分を選択するステップと、前記受信機の第１の記憶部が、前記選択部により選択された周波数成分の情報を記憶するステップと、前記受信機の情報作成部が、前記選択部により選択された周波数成分の周波数変換結果に係る情報を作成するステップと、前記受信機の第２の変換部が、前記第１の記憶部に記憶された周波数成分についてのみ、前記チャネル情報を時間領域から周波数領域に変換するステップと、前記受信機の第２の情報作成部が、前記第２の変換部による周波数変換結果に係る情報を作成するステップと、前記受信機の制御部が、前記第１の変換部による変換が行われてから所定時間経過するまでは前記第２の変換部による変換を行い、前記第１の変換部による変換が行われてから前記所定時間経過すると前記第１の変換部による変換を行うステップと、を含むことを特徴とする。

本発明に係るコンピュータプログラムは、送信機から複数の通信チャネルを介して受信機へ信号を送信する通信システムにおいて、前記通信チャネルの状態を表すチャネル情報を前記送信機に伝える際にチャネル情報圧縮処理を行うためのコンピュータプログラムであって、前記受信機の第１の変換部が、前記チャネル情報を時間領域から周波数領域に変換するステップと、前記受信機の第１の電力算出部が、前記第１の変換部による周波数変換結果の各周波数成分の電力を算出するステップと、前記受信機の選択部が、前記第１の電力算出部により算出された電力が所定の閾値以上である周波数成分を選択するステップと、前記受信機の第１の記憶部が、前記選択部により選択された周波数成分の情報を記憶するステップと、前記受信機の情報作成部が、前記選択部により選択された周波数成分の周波数変換結果に係る情報を作成するステップと、前記受信機の第２の変換部が、前記第１の記憶部に記憶された周波数成分についてのみ、前記チャネル情報を時間領域から周波数領域に変換するステップと、前記受信機の第２の情報作成部が、前記第２の変換部による周波数変換結果に係る情報を作成するステップと、前記受信機の制御部が、前記第１の変換部による変換が行われてから所定時間経過するまでは前記第２の変換部による変換を行い、前記第１の変換部による変換が行われてから前記所定時間経過すると前記第１の変換部による変換を行うステップと、をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであることを特徴とする。
これにより、前述の受信機がコンピュータを利用して実現できるようになる。

本発明によれば、送信機から受信機へ複数の通信チャネルを介して信号を送信する場合において、複数のチャネル情報のデータ量を削減して受信機から送信機へ送るときに、チャネル情報のデータ量に係る削減効率の向上を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る無線通信システムの構成を示す概略構成図である。 図１に示すチャネル情報圧縮部の構成を示すブロック図である。 図１に示すチャネル情報展開部の構成を示すブロック図である。 実施例１によるチャネル情報圧縮部のチャネル情報圧縮処理の手順を示すフローチャートである。 実施例３による無線通信システムのサブキャリア配列例を示す概略図である。 実施例３によるチャネル情報圧縮セットの例を示す概略図である。 実施例４によるチャネル情報圧縮部のチャネル情報圧縮処理の手順を示すフローチャートである。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る無線通信システムの構成を示す概略構成図である。この無線通信システムは、ＭＩＭＯ送信機１とＭＩＭＯ受信機２を有し、ＭＩＭＯ送信機１からＭＩＭＯ受信機２へＭＩＭＯ伝送を行う。

図１において、ＭＩＭＯ送信機１は、プリコーディング部１１と送信部１２と制御情報受信部１３とチャネル情報展開部１４を有する。プリコーディング部１１は、チャネル情報（ＣＳＩ）を用いて送信データのプリコーディングを行う。送信部１２は、複数の送信アンテナを有し、プリコーディングされた送信データを複数の送信アンテナから送信する。制御情報受信部１３は、ＭＩＭＯ受信機２から制御情報を受信する。この制御情報は、チャネル情報圧縮符号化データＢを有する。チャネル情報展開部１４は、制御情報を用いてチャネル情報を取得する。チャネル情報展開部１４は、取得したチャネル情報をプリコーディング部１１へ供給する。

ＭＩＭＯ受信機２は、受信部２１とチャネル推定部２２と受信処理部２３とチャネル情報圧縮部２４と制御情報送信部２５を有する。受信部２１は、複数の受信アンテナを有し、ＭＩＭＯ送信機１の複数の送信アンテナから送信された信号を複数の受信アンテナで受信する。チャネル推定部２２は、各受信アンテナの受信信号を用いてチャネル情報（ＣＳＩ）を推定する。受信処理部２３は、チャネル情報を用いて受信処理を行い、受信データを取得する。

チャネル情報圧縮部２４は、チャネル推定部２２で推定されたチャネル情報からチャネル情報圧縮符号化データＢを生成する。チャネル情報圧縮部２４は、チャネル情報圧縮符号化データＢを制御情報送信部２５へ出力する。制御情報送信部２５は、チャネル情報圧縮符号化データＢを含む制御情報をＭＩＭＯ送信機１へ送信する。

図２は、図１に示すチャネル情報圧縮部２４の構成を示すブロック図である。
図２において、チャネル情報圧縮部２４は、ＤＦＴ（離散フーリエ変換;Discrete Fourier Transform）部（第１の変換部、第２の変換部）４１と電力算出部（第１の電力算出部、第２の電力算出部）４２と選択部４３と記憶部（第１の記憶部、第２の記憶部）４４と情報作成部（第１の情報作成部、第２の情報作成部）４５と量子化・可変長符号化部４６と制御部４７を有する。

ＤＦＴ部４１には、チャネル推定部２２からチャネル情報（ＣＳＩ）が入力される。ＤＦＴ部４１は、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）により、チャネル情報を時間領域から周波数領域に変換する（以下、周波数変換と呼ぶ）。ＤＦＴ部４１は、チャネル情報を時間領域から周波数領域に変換した結果である周波数変換結果を電力算出部４２及び情報作成部４５へ出力する。

なお、本実施形態では、離散フーリエ変換を用いてチャネル情報を時間領域の信号から周波数領域の信号に変換しているが、例えば、離散コサイン変換（ＤＣＴ：Discrete Cosine Transform）、又は離散ウェーブレット変換（ＤＷＴ：Discrete wavelet transform）などを用いてもよい。

電力算出部４２は、周波数変換結果の電力を算出する。そして、電力算出部４２は、算出した電力を選択部４３へ出力する。選択部４３は、電力算出部４２により算出された電力が所定の閾値β以上である周波数成分を選択する。そして、選択部４３は、電力が閾値β以上である周波数成分のインデックスを記憶部４４へ出力する。記憶部４４は、ＲＡＭ（Random Access Memory）を備え、電力が閾値β以上である周波数成分のインデックス（情報）をＲＡＭへ書き込む。

情報作成部４５は、周波数変換結果からフィードバック情報を作成する。具体的には、情報作成部４５は、記憶部４４に記憶される周波数成分のインデックスを読み出し、当該周波数成分の周波数変換結果を抽出する。そして、情報作成部４５は、抽出した周波数変換結果を用いてフィードバック情報を作成する。情報作成部４５は、作成したフィードバック情報を量子化・可変長符号化部４６へ出力する。

量子化・可変長符号化部４６は、フィードバック情報を量子化し、量子化したフィードバック情報を可変長符号化する。量子化・可変長符号化部４６は、フィードバック情報を量子化及び可変長符号化した結果であるチャネル情報圧縮符号化データＢを制御情報送信部２５へ出力する。

制御部４７は、ＤＦＴ部４１、電力算出部４２、選択部４３、記憶部４４、情報作成部４５及び量子化・可変長符号化部４６の動作を制御する。

次に、図３を参照してチャネル情報展開部１４を説明する。図３は、図１に示すチャネル情報展開部１４の構成を示すブロック図である。
図３において、チャネル情報展開部１４は、可変長復号化・逆量子化部５１と情報展開部５２とＩＤＦＴ部５３と制御部５４を有する。これら図３の各部は図２の各部に対応したものである。

可変長復号化・逆量子化部５１には、制御情報受信部１３からチャネル情報圧縮符号化データＢが入力される。可変長復号化・逆量子化部５１は、チャネル情報圧縮符号化データＢを可変長復号化する。そして、可変長復号化・逆量子化部５１は、可変長復号化したチャネル情報圧縮符号化データＢを逆量子化する。可変長復号化・逆量子化部５１は、チャネル情報圧縮符号化データＢの可変長復号化及び逆量子化により得られたフィードバック情報を情報展開部５２へ出力する。

情報展開部５２は可変長復号化・逆量子化部５１から受け取ったフィードバック情報を情報展開する。情報展開部５２は、フィードバック情報の情報展開により得られたデータをＩＤＦＴ部５３へ出力する。

ＩＤＦＴ部５３は、情報展開部５２から入力されたデータを周波数領域から時間領域に変換（ＤＦＴ部４１の逆変換）する。ＩＤＦＴ部５３は、変換により得られたチャネル情報（ＣＳＩ）をプリコーディング部１１へ出力する。

制御部５４は、可変長復号化・逆量子化部５１、情報展開部５２及びＩＤＦＴ部５３の動作を制御する。

以下、本実施形態に係るチャネル情報圧縮部２４について、実施例を挙げて説明する。

図４は、本発明に係るチャネル情報圧縮部２４のチャネル情報圧縮処理の手順を示すフローチャートである。
以下、チャネル情報圧縮処理において圧縮対象となるチャネルの組合せであるチャネル情報圧縮セットを｛ｈ_０，ｈ_１，…ｈ_１０２３｝とする。ｈ_ｎ（ｎ＝０，１，…，１０２３）は、チャネル情報である。ここで、本実施形態による無線通信システムは、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式にて、ＭＩＭＯ送信機１からＭＩＭＯ受信機２へデータを送信する。ｎはＯＦＤＭの１０２４個のサブキャリアに各々対応するサブキャリア番号である。

まず、ステップＳ１０１において、制御部４７は、経過時間に関する閾値αと、電力に関する閾値βを決定する。まず、制御部４７は、ＭＩＭＯ受信機２の移動速度と環境情報に基づいて閾値αを決定する。環境情報とは、ＭＩＭＯ送信機１が存在する場所の環境に関する情報であり、例えば、高層ビルが多数存在する都市部環境や、周囲に障害物がない環境等の情報である。具体的には、制御部４７は、ＭＩＭＯ受信機２の移動速度が速いほど閾値αを小さな値とし、ＭＩＭＯ受信機２の移動速度が遅いほど閾値αを大きな値とする。これは、ＭＩＭＯ受信機２の移動速度が速いほどチャネル変動速度も速いと考えられるためである。また、制御部４７は、ＭＩＭＯ送信機１が存在する場所の環境が都市部環境である場合には、移動速度が遅くとも閾値αを小さな値にする。一方、制御部４７は、ＭＩＭＯ送信機１が存在する場所の環境が、周囲に障害物がない環境である場合には、移動速度が速くとも閾値αの値を大きな値とする。なお、ＭＩＭＯ受信機２は、移動速度を検知するためのセンサーを備えており、制御部４７には、センサーが検知した移動速度が入力される。また、ＭＩＭＯ受信機２は予めＭＩＭＯ送信機１から環境情報を受信しており、受信した環境情報が制御部４７に入力される。

次に、制御部４７は、前回のチャネル情報圧縮処理において、閾値βより電力が大きい周波数成分が所定の割合以上となる値を閾値βとする。なお、制御部４７は、チャネル情報圧縮処理が初回である場合には、予め設定されたパラメータを閾値βとする。
なお、本実施形態では、閾値αと閾値βを自律的に決定しているが、パラメータとしてＭＩＭＯ受信機２に予め設定しておいてもよい。

次に、ステップＳ１０２において、制御部４７は、チャネル情報圧縮処理が通信開始後、初回であるか（後述する処理ａをまだ一度も行っていないか）否かを判定する。初回のチャネル情報圧縮処理である場合には、処理ａへ進む。処理ａは、後述するステップＳ１０４〜Ｓ１０６に示す処理である。一方、２回目以降のチャネル情報圧縮処理である場合には、ステップＳ１０３へ進む。

ステップＳ１０３において、制御部４７は、処理ａを前回行った時刻からの経過時間が閾値α以上であるか否かを判定する。経過時間が閾値α以上である場合には、処理ａへ進む。一方、経過時間が閾値αより小さい場合には、処理ｂへ進む。処理ｂは、後述するステップＳ１０７〜Ｓ１０９に示す処理である。

処理ａでは、ステップＳ１０４において、まず、ＤＦＴ部４１が、チャネル情報を周波数変換する。具体的には、次の式（１）により、周波数変換結果Ｈ_ｋを算出する。

ここで、ｋはＤＦＴポイント番号（周波数成分のインデックス）である。本実施例ではＤＦＴポイント数（周波数成分の個数）は１０２４である。

次に、電力算出部４２が、次の式（２）により、周波数変換結果の周波数成分全てに対して電力Ｐ_ｋを算出する。

次に、ステップＳ１０５において、選択部４３が、電力Ｐ_ｋが閾値β以上である周波数成分を選択する。そして、記憶部４４が、選択部４３により選択された周波数成分のインデックスをＲＡＭに書き込む。

次に、ステップＳ１０６において、情報作成部４５が、選択部４３により選択された周波数成分の周波数変換結果からフィードバック情報を作成する。例えば、選択部４３により選択された周波数成分のインデックスがｋ＝３０，３２，３８であった場合には、周波数成分のインデックスと周波数変換結果から構成されるフィードバック情報は［３０，Ｈ_３０，３２，Ｈ_３２，３８，Ｈ_３８］となる。

一方、処理ｂでは、ステップＳ１０７において、まず、制御部４７が、処理ａにおいて記憶された周波数成分のインデックスを記憶部４４のＲＡＭから読み出す。

次に、ステップＳ１０８において、ＤＦＴ部４１が、読み出されたインデックスに対応する周波数成分に対してのみ、チャネル情報を周波数変換する。具体的には、読み出したインデックスがｋ＝３０，３２，３８であった場合には、ＤＦＴ部４１は、次の式（３）により、周波数変換結果Ｈ_ｋを算出する。

次に、ステップＳ１０９において、情報作成部４５が、ステップＳ１０８における周波数変換結果からフィードバック情報［３０，Ｈ_３０，３２，Ｈ_３２，３８，Ｈ_３８］を作成する。

次に、ステップＳ１１０において、量子化・可変長符号化部４６が、フィードバック情報を量子化及び可変長符号化してチャネル情報圧縮符号化データＢを作成する。そして、ステップＳ１１１において、量子化・可変長符号化部４６は、チャネル情報圧縮符号化データＢを制御情報送信部２５へ出力する。制御情報送信部２５は、チャネル情報圧縮符号化データＢをＭＩＭＯ送信機１へ送信する。

このように、従来技術では常に全ての周波数成分について周波数変換を行っていたのに対し、本実施例では、前回の処理ａからの経過時間が閾値α以内である場合には、前回の処理ａで閾値βを超えた電力を持つ周波数成分に対してのみ周波数変換を行っている。これにより、周波数変換、電力算出、及び閾値βを超える電力を探索する処理の頻度を削減し、性能を劣化させることなくチャネル情報圧縮処理における演算量を削減することができる。

実施例２は、実施例１の変形例である。実施例２に係るチャネル情報圧縮処理の動作は図４と同様である。実施例２では、処理ｂにおけるフィードバック情報のデータ量を削減することを図る。

実施例１では、フィードバック情報がインデックスと周波数変換結果の組から構成される。これに対して、実施例２では、処理ｂのステップＳ１０９において、情報作成部４５は、処理ｂが選択されたことを表すビットＴと周波数変換結果からフィードバック情報を作成する。具体的には、ＲＡＭに記憶されたインデックスがｋ＝３０，３２，３８だった場合には、情報作成部４５は、フィードバック情報［ビットＴ，Ｈ_３０，Ｈ_３２，Ｈ_３８］を作成する。

この場合、ＭＩＭＯ送信機１におけるチャネル情報展開部１４は、ＲＡＭを備える記憶部を有する。そして、この記憶部は、ＭＩＭＯ受信機２から受信したフィードバック情報に周波数成分のインデックスが含まれる場合に、そのインデックスをＲＡＭに書き込む。一方、ＭＩＭＯ受信機２から受信したフィードバック情報にビットＴが含まれている場合には、制御部５４は、ＲＡＭから周波数成分のインデックスを読み出し、読み出したインデックスを情報展開部５２に出力する。情報展開部５２は、制御部５４から入力されたインデックスに基づいて、フィードバック情報を展開する。つまり、チャネル情報展開部１４は、前回受信したフィードバック情報に含まれる周波数成分のインデックスを保持しておいき、保持していたインデックスに基づいてチャネル情報を展開する。

このように、本実施例では、処理ｂにおけるフィードバック情報のデータ量を実施例１よりも減らすことができる。

実施例３は、実施例１又は２の変形例である。実施例３に係るチャネル情報圧縮処理の動作は図４と同様である。実施例３では、チャネル情報圧縮セットがどの送受信アンテナ間のチャネル情報の組合せから構成されているかに着目し、実施例１及び２よりも更にチャネル情報圧縮処理における演算量を削減することを図る。

まず、本実施例によるチャネル情報圧縮セットの作成方法について説明する。なお、ここで示すチャネル情報圧縮セットは既存技術として存在するものである。また、本実施例では、送信部１２が備える送信アンテナを２本、受信部２１が備える受信アンテナを２本とした場合を例に説明する。ここで、各送信アンテナを送信アンテナ＃１，＃２とし、各受信アンテナを受信アンテナ＃１，＃２とする。

図５は、本実施例による無線通信システムのサブキャリア配列例を示す概略図である。
本図において、縦軸はＯＦＤＭのサブキャリアｆであり、横軸は時刻（ＯＦＤＭシンボル）ｔである。Ｇ^{（ｆ，ｔ）}は、サブキャリアｆ、時刻ｔにおけるチャネル行列である。Ｇ^{（ｆ，ｔ）}は、次の式（４）で表される。

ここで、ｇ_１１ ^{（ｆ，ｔ）}は、サブキャリアｆ、時刻ｔにおける送信アンテナ＃１−受信アンテナ＃１間のチャネル情報である。また、ｇ_２１ ^{（ｆ，ｔ）}は、サブキャリアｆ、時刻ｔにおける送信アンテナ＃２−受信アンテナ＃１間のチャネル情報である。また、ｇ_１２ ^{（ｆ，ｔ）}は、サブキャリアｆ、時刻ｔにおける送信アンテナ＃１−受信アンテナ＃２間のチャネル情報である。また、ｇ_２２ ^{（ｆ，ｔ）}は、サブキャリアｆ、時刻ｔにおける送信アンテナ＃２−受信アンテナ＃２間のチャネル情報である。

図６は、本実施例によるチャネル情報圧縮セットの例を示す概略図である。
本図に示すとおり、チャネル情報圧縮セットは、同一時刻、同一送受信アンテナのチャネル情報の組合せである。

本実施形態によるチャネル情報圧縮部２４は、異なる送受信アンテナに係るチャネル情報圧縮セットに対しても、図４に示すチャネル情報圧縮処理を行う。つまり、記憶部４４は全てのチャネル情報圧縮セットに対して共通である。例えば、通信開始後、チャネル情報圧縮部２４は、まず、チャネル情報圧縮セット１に対してチャネル情報圧縮処理を行う。このとき、チャネル情報圧縮部２４は、上述した処理ａを行い、電力が閾値βを超えた周波数成分のインデックスをＲＡＭに書き込む。

次に、チャネル情報圧縮部２４は、チャネル情報圧縮セット２に対してチャネル情報圧縮処理を行う。ここで、チャネル情報圧縮セット１とチャネル情報圧縮セット２とは、異なる送受信アンテナに係るチャネル情報圧縮セットであるが、チャネル情報圧縮部２４は、上述したステップＳ１０２及びＳ１０３の判定を行い、処理ｂを行う。このとき、チャネル情報圧縮部２４は、チャネル情報圧縮セット１に処理ａを行った際にＲＡＭに書き込んだインデックスに対応する周波数成分についてのみチャネル情報を周波数変換する。

以後、チャネル情報圧縮セット１に対し処理ａを行った時刻からの経過時間が閾値αをこえるまで、チャネル情報圧縮セット１に処理ａを行った際にＲＡＭに書き込んだインデックスに基づいて、チャネル情報圧縮セット３以降を処理する。

なお、処理ａを行ったチャネル情報圧縮セット１と送受信アンテナが異なるチャネル情報圧縮セットに対して処理ｂを行う場合、チャネル情報圧縮セット１と変換すべき周波数成分がわずかにずれている場合を考慮し、ＲＡＭに書き込まれている周波数成分のインデックス周辺の周波数成分の周波数変換結果を合わせてフィードバック情報としてもよい。

このように、本実施例によれば、異なる送受信アンテナに係るチャネル情報圧縮セットも処理ｂの適用対象とすることにより、実施例１及び２よりも更なる演算量の削減が可能となる。

実施例４は、実施例１、２又は３の変形例である。実施例４では、処理ｂを行うことに対する妥当性を検証する。
図７は、本実施例によるチャネル情報圧縮部２４のチャネル情報圧縮処理の手順を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ４０１において、制御部４７は、経過時間に関する閾値αと、電力に関する閾値βを決定する。閾値α及びβの決定方法は実施例１と同様である。

次に、ステップＳ４０２において、制御部４７は、チャネル情報圧縮処理が通信開始後初回であるか否かを判定する。初回のチャネル情報圧縮処理である場合には、処理ａへ進む。処理ａは、後述するステップＳ４０６〜Ｓ４０８に示す処理である。一方、２回目以降のチャネル情報圧縮処理である場合には、ステップＳ４０３へ進む。

ステップＳ４０３において、制御部４７は、記憶部４４に記憶されている妥当性判定のためのフラグＦが立っているか否かを判定する。なお、フラグＦの初期値は「０」である。フラグＦが立っている（フラグ＝１）場合には、ステップＳ４０４へ進む。ステップＳ４０４において、制御部４７は、フラグを降ろす（フラグ値＝０にする）。一方、フラグが立っていない（フラグ＝０）場合には、ステップＳ４０５へ進む。

ステップＳ４０５において、制御部４７は、処理ａを前回行った時間からの経過時間が閾値α以上であるか否かを判定する。経過時間が閾値α以上である場合には、処理ａへ進む。一方、経過時間が閾値αより小さい場合には、処理ｂへ進む。処理ｂは、後述するステップＳ４０９〜Ｓ４１３に示す処理である。

処理ａでは、ステップＳ４０６において、まず、ＤＦＴ部４１が、チャネル情報を周波数変換する。次に、電力算出部４２が、周波数変換結果の周波数成分全てに対して電力を算出する。周波数変換方法及び電力算出方法は実施例１と同様である。

次に、ステップＳ４０７において、選択部４３が、電力が閾値β以上である周波数成分を選択する。そして、記憶部４４が、選択部４３により選択された周波数成分のインデックスをＲＡＭに書き込む。

次に、ステップＳ４０８において、情報作成部４５が、選択部４３により選択された周波数成分の周波数変換結果からフィードバック情報を作成する。フィードバック情報の作成方法は実施例１と同様である。

一方、処理ｂでは、ステップＳ４０９において、まず、制御部４７が、処理ａにおいて記憶された周波数成分のインデックスを記憶部４４のＲＡＭから読み出す。

次に、ステップＳ４１０において、ＤＦＴ部４１が、読み出されたインデックスに対応する周波数成分に対してのみ、チャネル情報を周波数変換する。次に、電力算出部４２が、読み出されたインデックスに対応する周波数変換結果の電力を算出する。具体的には、読み出したインデックスがｋ＝３０，３２，３８であった場合には、電力算出部４２は、次の式（５）により、電力Ｐ_ｋを算出する。

次に、ステップＳ４１１において、制御部４７が、ステップＳ４１０において算出された全ての電力が閾値β以上であるか否かを判定する。全ての電力が閾値β以上であればステップＳ４１３へ進む。一方、閾値βより小さい電力がある場合には、ステップＳ４１２へ進む。ステップＳ４１２において、記憶部４４は、ＲＡＭに記憶されているフラグＦを立てる（フラグ値＝１にする）。

次に、ステップＳ４１３において、情報作成部４５が、ステップＳ４１０における周波数変換結果からフィードバック情報を作成する。

次に、ステップＳ４１４において、量子化・可変長符号化部４６が、フィードバック情報を量子化及び可変長符号化してチャネル情報圧縮符号化データＢを作成する。そして、ステップＳ４１５において、量子化・可変長符号化部４６は、チャネル情報圧縮符号化データＢを制御情報送信部２５へ出力する。制御情報送信部２５は、チャネル情報圧縮符号化データＢをＭＩＭＯ送信機１へ送信する。

このように、本実施例によれば、処理ｂの妥当性を検証することにより、ＭＩＭＯ受信機２の移動速度が急激に変化するなどして、閾値αに適切な値を設定することが難しくなった場合であっても、特性劣化を抑制することができる。

実施例５は、実施例１、２、３又は４の変形例である。実施例５におけるチャネル情報圧縮部２４のＤＦＴ部４１は、前回処理ａを行った時刻からの経過時間が長くなると（閾値αに近づくにつれて）、ＲＡＭに記憶された周波数成分の周辺の周波数成分も追加して周波数変換する。つまり、ＤＦＴ部４１は、経過時間が閾値αに近づくにつれて、周波数変換を行う周波数成分を増やす。これにより、経過時間に伴う性能劣化を防ぐことができる。

また、実施例１〜５によれば、従来ではハードウェア性能の制約上チャネル情報圧縮処理が不可能であった場合でも、チャネル情報圧縮処理が可能になる。具体的に、ハードウェア性能の制約上、１ＯＦＤＭシンボルの継続時間内に周波数変換を完了できない場合を例に説明する。ここで、チャネル情報に対してＤＦＴポイント数１０２４の周波数変換を行うのに１０ＯＦＭＤシンボル分の時間を要するとする。この場合、チャネル情報圧縮部２４は、ＯＦＤＭシンボルｔ＝１からｔ＝１０までの間に処理ａを実行する。この間、チャネル情報のフィードバック（チャネル情報圧縮符号化データＢの送信）は行わない。処理ａが完了すると、チャネル情報圧縮部２４は、チャネル情報圧縮符号化データＢを作成し、作成したチャネル情報圧縮符号化データＢを制御情報送信部２５へ出力する。制御情報送信部２５は、チャネル情報圧縮符号化データＢをＭＩＭＯ送信機１へ送信する。その後、処理ａからの経過時間が閾値αに達するまでの期間は、チャネル情報圧縮部２４は、処理ｂを実施する。処理ｂでは、ＲＡＭに記憶された周波数成分に対してのみ周波数変換を行うため、１ＯＦＤＭシンボル内で周波数変換を行うことができる。これにより、１ＯＦＤＭシンボル内でチャネル情報圧縮処理を行うことができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、本発明は、ＭＩＭＯシステム以外の無線通信システムに適用し、通信チャネルの状態を表すチャネル情報を情報圧縮することも可能である。
また、チャネル情報圧縮符号化データＢを送信するための専用チャネルを確保する必要はなく、例えば、３ＧＰＰ ＬＴＥ（3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution）のようなシステムであれば、ＰＵＳＣＨ(Physical Uplink Shared Channel)等のユーザデータの送信チャネルを利用してチャネル情報圧縮符号化データＢを伝送してもよい。

また、図２に示すチャネル情報圧縮部２４の機能を実現するためのプログラムをコンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、チャネル情報圧縮処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

１…ＭＩＭＯ送信機、２…ＭＩＭＯ受信機、１１…プリコーディング部、１２…送信部、１３…制御情報受信部、１４…チャネル情報展開部、２１…受信部、２２…チャネル推定部、２３…受信処理部、２４…チャネル情報圧縮部、２５…制御情報送信部、４１…ＤＴＦ部、４２…電力算出部、４３…選択部、４４…記憶部、４５…情報作成部、４６…量子化・可変長符号化部、４７…制御部、５１…可変長復号化・逆量子化部、５２…情報展開部、５３…ＩＤＦＴ変換部、５４…制御部、

Claims (7)

1. 送信機から複数の通信チャネルを介して信号を受信し、前記通信チャネルの状態を表すチャネル情報を前記送信機に伝える受信機において、
   前記チャネル情報を時間領域から周波数領域に変換する第１の変換部と、
   前記第１の変換部による周波数変換結果の各周波数成分の電力を算出する第１の電力算出部と、
   前記第１の電力算出部により算出された電力が所定の閾値以上である周波数成分を選択する選択部と、
   前記選択部により選択された周波数成分の情報を記憶する第１の記憶部と、
   前記選択部により選択された周波数成分の周波数変換結果に係る情報を作成する第１の情報作成部と、
   前記第１の記憶部に記憶された周波数成分についてのみ、前記チャネル情報を時間領域から周波数領域に変換する第２の変換部と、
   前記第２の変換部による周波数変換結果に係る情報を作成する第２の情報作成部と、
   前記第１の変換部による変換が行われてから所定時間経過するまでは前記第２の変換部による変換を行い、前記第１の変換部による変換が行われてから前記所定時間経過すると前記第１の変換部による変換を行う制御部と、
   前記第１の情報作成部又は前記第２の情報作成部により作成された情報を前記送信機に送信する送信部と、
   を備えたことを特徴とする受信機。
2. 前記第２の情報作成部は、前記第２の変換部による変換を行ったことを示す情報と、前記第２の変換部による周波数変換結果とから構成される情報を作成することを特徴とする請求項１に記載の受信機。
3. ＭＩＭＯ伝送方式であり、
   前記第１の変換部及び前記第２の変換部は、同一の送信アンテナと受信アンテナとの組に係る通信チャネルであるチャネル情報の組合せからなるチャネル情報圧縮セット毎に時間領域から周波数領域に変換し、
   前記第１の記憶部は、全ての前記チャネル情報圧縮セットに対して共通である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の受信機。
4. 前記第２の変換部による周波数変換結果の電力を算出する第２の電力算出部と、
   前記第２の電力算出部により算出された電力が前記所定の閾値より小さい場合に、フラグを立てて記憶する第２の記憶部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記第２の記憶部に記憶されたフラグが立っていると、前記第１の変換部による変換を行い、前記フラグを降ろす
   ことを特徴とする請求項１から３いずれか１項に記載の受信機。
5. 前記第２の変換部は、前記第１の変換部による変換が行われてからの経過時間が長くなると、前記選択された周波数成分の周辺の周波数成分も追加して変換することを特徴とする請求項１から４いずれか１項に記載の受信機。
6. 送信機から複数の通信チャネルを介して受信機へ信号を送信する通信システムにおいて、前記通信チャネルの状態を表すチャネル情報を前記送信機に伝える際に前記チャネル情報を圧縮する方法であって、
   前記受信機の第１の変換部が、前記チャネル情報を時間領域から周波数領域に変換するステップと、
   前記受信機の第１の電力算出部が、前記第１の変換部による周波数変換結果の各周波数成分の電力を算出するステップと、
   前記受信機の選択部が、前記第１の電力算出部により算出された電力が所定の閾値以上である周波数成分を選択するステップと、
   前記受信機の第１の記憶部が、前記選択部により選択された周波数成分の情報を記憶するステップと、
   前記受信機の情報作成部が、前記選択部により選択された周波数成分の周波数変換結果に係る情報を作成するステップと、
   前記受信機の第２の変換部が、前記第１の記憶部に記憶された周波数成分についてのみ、前記チャネル情報を時間領域から周波数領域に変換するステップと、
   前記受信機の第２の情報作成部が、前記第２の変換部による周波数変換結果に係る情報を作成するステップと、
   前記受信機の制御部が、前記第１の変換部による変換が行われてから所定時間経過するまでは前記第２の変換部による変換を行い、前記第１の変換部による変換が行われてから前記所定時間経過すると前記第１の変換部による変換を行うステップと、
   を含むことを特徴とするチャネル情報圧縮方法。
7. 送信機から複数の通信チャネルを介して受信機へ信号を送信する通信システムにおいて、前記通信チャネルの状態を表すチャネル情報を前記送信機に伝える際にチャネル情報圧縮処理を行うためのコンピュータプログラムであって、
   前記受信機の第１の変換部が、前記チャネル情報を時間領域から周波数領域に変換するステップと、
   前記受信機の第１の電力算出部が、前記第１の変換部による周波数変換結果の各周波数成分の電力を算出するステップと、
   前記受信機の選択部が、前記第１の電力算出部により算出された電力が所定の閾値以上である周波数成分を選択するステップと、
   前記受信機の第１の記憶部が、前記選択部により選択された周波数成分の情報を記憶するステップと、
   前記受信機の情報作成部が、前記選択部により選択された周波数成分の周波数変換結果に係る情報を作成するステップと、
   前記受信機の第２の変換部が、前記第１の記憶部に記憶された周波数成分についてのみ、前記チャネル情報を時間領域から周波数領域に変換するステップと、
   前記受信機の第２の情報作成部が、前記第２の変換部による周波数変換結果に係る情報を作成するステップと、
   前記受信機の制御部が、前記第１の変換部による変換が行われてから所定時間経過するまでは前記第２の変換部による変換を行い、前記第１の変換部による変換が行われてから前記所定時間経過すると前記第１の変換部による変換を行うステップと、
   をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。

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