JP4518184B2 - 無線通信装置、無線通信方法、無線通信システム及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Description
まず、本発明の第1の実施形態にかかる無線通信装置、および当該無線通信装置を用いた無線通信システムについて説明する。
G(H)の中で、その行列の共分散行列の固有値(またはその行列の特異値)の最小値が最大となる行列を選択する。つまり、H0∈G(H)として、H0 HH0またはH0H0 Hの固有値(またはH0の特異値)の最小値をλminとする。このλminが最大となる行列H0を選択して、サブ・チャネル行列HSとして出力する。
G(H)の中で、その行列の共分散行列の行列式が最大となる行列を選択する。つまり、H0∈G(H)として、det(H0 HH0)が最大となる行列H0を選択して、サブ・チャネル行列HSとして出力する。なお、H0 Hは行列H0の複素共役転置行列を表す。
G(H)の中で、その行列の共分散行列の固有値(またはその行列の特異値)の最大値が最大となる行列を選択する。つまり、H0∈G(H)として、H0 HH0またはH0H0 Hの固有値(またはH0の特異値)の最大値をλmaxとする。このλmaxが最大となる行列H0を選択して、サブ・チャネル行列HSとして出力する。
G(H)の中で、その行列の各要素の二乗和が最大となる行列を選択する。つまり、H0∈G(H)として、trace(H0 HH0)が最大となる行列H0を選択して、サブ・チャネル行列HSとして出力する。
G(H)の中で、その行列の共分散行列の行列式を、その行列の各要素の二乗和で割った値が最大となる行列を選択する。つまり、H0∈G(H)として、det(H0 HH0)/trace(H0 HH0)が最大となる行列H0を選択して、サブ・チャネル行列HSとして出力する。なお、このパターン5に関しては、det(H0 HH0)α/trace(H0 HH0)β(α、βは任意の値)が最大となる行列H0を選択してもよい。
上述したように本発明の第1の実施形態では、サブ・チャネル行列HSから仮アンテナ重み係数行列WTを一度算出した後に、行列の転置によって逆方向アンテナ重み係数行列WRを得て、さらに行列の転置によってアンテナ重み係数行列Wを算出した。なお、図3に示した係数計算回路322a、322b、322cの構成を変えることで、さらなる通信容量の収束特性の改善を図ることができる。その前提として、本発明の第2の実施形態では、チャネル行列H及びサブ・チャネル行列HSを用いてアンテナ重み係数行列Wを算出する場合について説明する。
上述したように本発明の第2の実施形態では、チャネル行列Hと、チャネル行列Hからデータ・ストリーム数の最大値分の行を抽出したサブ・チャネル行列HSとを演算回路214に入力してアンテナ重み係数行列Wを求めた。本発明の第3の実施形態では、上述の本発明の第1の実施形態に本発明の第2の実施形態を組み合わせて、チャネル行列Hとサブ・チャネル行列HSとを用いてアンテナ重み係数行列Wを算出する場合について説明する。
10 無線通信システム
11 送信機
12a〜12m アンテナ
21 受信機
22a〜22n アンテナ
100 送信機
101a〜101m アンテナ
102 チャネル推定回路
104 重み係数行列演算回路
106 送信回路
110 重み付け回路
112 選択回路
114 演算回路
200 受信機
201a〜201n アンテナ
202 送信回路
214 演算回路
222 係数計算回路
224a、224b 行列乗算回路
226 SVD回路
322a、322b、322c 係数計算回路
324a、324b 行列乗算回路
326a、326b、326c 転置回路
414、414’ 演算回路
422a、422b、422c 第1係数計算回路
424a、424b 行列乗算回路
426a、426b、426c 転置回路
432、432a、432b 第2係数計算回路
434a、434b 行列乗算回路
436 SVD回路
Claims (13)
- N行M列(N、Mは自然数)のチャネル行列を推定する行列推定部と、
前記行列推定部が推定した前記チャネル行列の中からS行(Sは自然数で、S<MIN(M,N))を選択して作られたS行M列のサブ・チャネル行列を生成する選択部と、
前記行列推定部が推定した前記チャネル行列及び前記選択部が生成した前記サブ・チャネル行列に基づいてアンテナ重み係数行列を演算する演算部と、
を含み、
前記演算部は、
前記サブ・チャネル行列に基づいて計算した仮アンテナ重み係数行列と前記チャネル行列とを乗算して重み付け後チャネル行列を生成する重み付け後チャネル行列生成部と、
前記チャネル行列及び前記重み付け後チャネル行列を転置し、転置後の前記重み付け後チャネル行列に基づいて計算した逆方向アンテナ重み係数行列と転置後の前記チャネル行列とを乗算して逆方向重み付け後チャネル行列を生成する逆方向重み付け後チャネル行列生成部と、
転置後の前記逆方向重み付け後チャネル行列に基づいて前記アンテナ重み係数行列を計算するアンテナ重み係数行列計算部と、
を含む、無線通信装置。 - 前記重み付け後チャネル行列生成部は、前記仮アンテナ重み係数行列の代わりに前記アンテナ重み係数行列計算部が算出した前記アンテナ重み係数行列を用いて重み付け後チャネル行列を繰り返して生成する、請求項1に記載の無線通信装置。
- 前記演算部は、
前記サブ・チャネル行列に基づいて仮アンテナ重み係数行列を計算する第1の係数計算部と、
前記仮アンテナ重み係数行列と前記チャネル行列とを乗算して重み付け後チャネル行列を生成する第1の行列乗算部と、
前記チャネル行列及び前記重み付け後チャネル行列を転置する第1の転置部と、
転置後の前記重み付け後チャネル行列に基づいて逆方向アンテナ重み係数行列を計算する第2の係数計算部と、
転置後の前記チャネル行列と前記逆方向アンテナ重み係数行列とを乗算して逆方向重み付け後チャネル行列を生成する第2の行列乗算部と、
前記逆方向重み付け後チャネル行列を転置する第2の転置部と、
転置後の前記逆方向重み付け後チャネル行列に基づいて前記アンテナ重み係数行列を計算する第3の係数計算部と、
を含む、請求項1に記載の無線通信装置。 - 前記第1の係数計算部は前記サブ・チャネル行列及び前記チャネル行列に基づいて仮アンテナ重み係数行列を計算し、
前記第2の係数計算部は転置後の前記重み付け後チャネル行列及び転置後の前記チャネル行列に基づいて逆方向アンテナ重み係数行列を計算し、
前記第3の係数計算部は転置後の前記逆方向重み付け後チャネル行列及び前記チャネル行列に基づいて前記アンテナ重み係数行列を計算する、請求項3に記載の無線通信装置。 - 前記第1の係数計算部〜前記第3の係数計算部の少なくともいずれか1つは、
前記サブ・チャネル行列に基づいて仮アンテナ重み係数行列を計算する第4の係数計算部と、
前記チャネル行列と前記仮アンテナ重み係数行列とを乗算して重み付け後チャネル行列を生成する第3の行列乗算部と、
前記重み付け後チャネル行列を特異値分解する特異値分解部と、
前記特異値分解部で得られる行列と前記仮アンテナ重み係数行列とを乗算して前記アンテナ重み係数行列を生成する第4の行列乗算部と、
を含む、請求項3に記載の無線通信装置。 - 前記選択部は、行列の各要素の二乗和が最大となる前記S行を選択する、請求項1に記載の無線通信装置。
- 前記選択部は、行列の共分散行列の固有値または行列の特異値の最大値が最大となる前記S行を選択する、請求項1に記載の無線通信装置。
- 前記選択部は、行列の共分散行列の固有値または行列の特異値の最小値が最大となる前記S行を選択する、請求項1に記載の無線通信装置。
- 前記選択部は、行列の共分散行列の行列式が最大となる前記S行を選択する、請求項1に記載の無線通信装置。
- 前記選択部は、行列の共分散行列の行列式を該行列の各要素の二乗和で割った値が最大となる前記S行を選択する、請求項1に記載の無線通信装置。
- N行M列(N、Mは自然数)のチャネル行列を推定する行列推定ステップと、
前記行列推定ステップで推定した前記チャネル行列の中からS行(Sは自然数で、S<MIN(M,N))を選択して作られたS行M列のサブ・チャネル行列を生成する選択ステップと、
前記行列推定ステップが推定した前記チャネル行列及び前記選択ステップが生成した前記サブ・チャネル行列に基づいてアンテナ重み係数行列を演算する演算ステップと、
を含み、
前記演算ステップは、
前記サブ・チャネル行列に基づいて計算した仮アンテナ重み係数行列と前記チャネル行列とを乗算して重み付け後チャネル行列を生成する重み付け後チャネル行列生成ステップと、
前記チャネル行列及び前記重み付け後チャネル行列を転置し、転置後の前記重み付け後チャネル行列に基づいて計算した逆方向アンテナ重み係数行列と転置後の前記チャネル行列とを乗算して逆方向重み付け後チャネル行列を生成する逆方向重み付け後チャネル行列生成ステップと、
転置後の前記逆方向重み付け後チャネル行列に基づいて前記アンテナ重み係数行列を計算するアンテナ重み係数行列計算ステップと、
を含む、無線通信方法。 - N行M列(N、Mは自然数)のチャネル行列を推定する行列推定ステップと、
前記行列推定ステップで推定した前記チャネル行列の中からS行(Sは自然数で、S<MIN(M,N))を選択して作られたS行M列のサブ・チャネル行列を生成する選択ステップと、
前記行列推定ステップが推定した前記チャネル行列及び前記選択ステップが生成した前記サブ・チャネル行列に基づいてアンテナ重み係数行列を演算する演算ステップと、
を含み、
前記演算ステップは、
前記サブ・チャネル行列に基づいて計算した仮アンテナ重み係数行列と前記チャネル行列とを乗算して重み付け後チャネル行列を生成する重み付け後チャネル行列生成ステップと、
前記チャネル行列及び前記重み付け後チャネル行列を転置し、転置後の前記重み付け後チャネル行列に基づいて計算した逆方向アンテナ重み係数行列と転置後の前記チャネル行列とを乗算して逆方向重み付け後チャネル行列を生成する逆方向重み付け後チャネル行列生成ステップと、
転置後の前記逆方向重み付け後チャネル行列に基づいて前記アンテナ重み係数行列を計算するアンテナ重み係数行列計算ステップと、
を含む処理をコンピュータに実行させる、コンピュータプログラム。 - 第1の無線通信装置と第2の無線通信装置とを含み、
前記第1の無線通信装置は、複数本のアンテナを介して前記第2の無線通信装置にリファレンス信号を送信する送信部を備え、
前記第2の無線通信装置は、
複数本のアンテナを介して受信した前記リファレンス信号に基づいてN行M列(N、Mは自然数)のチャネル行列を推定する行列推定部と、
前記行列推定部が推定した前記チャネル行列の中からS行(Sは自然数で、S<MIN(M,N))を選択して作られたS行M列のサブ・チャネル行列を生成する選択部と、
前記行列推定部が推定した前記チャネル行列及び前記選択部が生成した前記サブ・チャネル行列に基づいてアンテナ重み係数行列を演算する演算部と、
を含み、
前記演算部は、
前記サブ・チャネル行列に基づいて計算した仮アンテナ重み係数行列と前記チャネル行列とを乗算して重み付け後チャネル行列を生成する重み付け後チャネル行列生成部と、
前記チャネル行列及び前記重み付け後チャネル行列を転置し、転置後の前記重み付け後チャネル行列に基づいて計算した逆方向アンテナ重み係数行列と転置後の前記チャネル行列とを乗算して逆方向重み付け後チャネル行列を生成する逆方向重み付け後チャネル行列生成部と、
転置後の前記逆方向重み付け後チャネル行列に基づいて前記アンテナ重み係数行列を計算するアンテナ重み係数行列計算部と、
を含む、無線通信システム。
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