JP4561868B2 - 無線通信装置、無線通信方法、コンピュータプログラム及び無線通信システム - Google Patents
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- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
- H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
- H04B7/0413—MIMO systems
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、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を演算回路114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、本発明の第2の実施形態と同様に、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。そして、本実施形態では、行列の転置によって逆方向のアンテナ重み係数行列を算出してから、さらに行列の転置によってアンテナ重み係数行列Wを算出する場合について説明する。
上述したように本発明の第3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。本発明の第4の実施形態では、本発明の第3の実施形態と同様に、行列の転置によっ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
204 重み係数行列演算回路
212 選択回路
214 演算回路
222 係数計算回路
224a、224b 行列乗算回路
226 SVD回路
314 演算回路
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 (17)
- 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、
前記選択部が生成したサブ・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仮アンテナ重み係数行列を計算する係数計算部と、
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1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右特異行列と前記仮アンテナ重み係数行列とを乗算してアンテナ重み係数行列を生成する第2の行列乗算部と、
を含み、
前記選択部は、前記N行から前記S行を選んで出来る全ての行列の中から前記サブ・チャネル行列の大きさが最大となる前記S行を選択する、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。
- 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、
前記選択部が生成したサブ・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仮アンテナ重み係数行列を計算する係数計算部と、
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1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右特異行列と前記仮アンテナ重み係数行列とを乗算してアンテナ重み係数行列を生成する第2の行列乗算部と、
を含み、
前記選択部は、N行からS行を選んで出来る全ての行列の中から前記サブ・チャネル行列の可逆性が最も高い前記S行を選択する、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4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4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4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仮アンテナ重み係数行列を計算する係数計算部と、
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1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右特異行列と前記仮アンテナ重み係数行列とを乗算してアンテナ重み係数行列を生成する第2の行列乗算部と、
を含む、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、
前記選択ステップで生成したサブ・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仮アンテナ重み係数行列を計算する係数計算ステップと、
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1の行列乗算ステップと、
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ステップと、
前記特異値分解ステップで得られる右特異行列と前記仮アンテナ重み係数行列とを乗算してアンテナ重み係数行列を生成する第2の行列乗算ステップと、
を含み、
前記選択ステップは、N行からS行を選んで出来る全ての行列の中から前記サブ・チャネル行列の大きさが最大となる前記S行を選択する、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、
前記選択ステップで生成したサブ・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仮アンテナ重み係数行列を計算する係数計算ステップと、
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1の行列乗算ステップと、
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ステップと、
前記特異値分解ステップで得られる右特異行列と前記仮アンテナ重み係数行列とを乗算してアンテナ重み係数行列を生成する第2の行列乗算ステップと、
を含み、
前記選択ステップは、N行からS行を選んで出来る全ての行列の中から前記サブ・チャネル行列の可逆性が最も高い前記S行を選択する、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で推定した前記チャネル行列及び前記選択ステップで生成した前記サブ・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仮アンテナ重み係数行列を計算する係数計算ステップと、
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1の行列乗算ステップと、
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ステップと、
前記特異値分解ステップで得られる右特異行列と前記仮アンテナ重み係数行列とを乗算してアンテナ重み係数行列を生成する第2の行列乗算ステップと、
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、
前記選択ステップで生成したサブ・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仮アンテナ重み係数行列を計算する係数計算ステップと、
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1の行列乗算ステップと、
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ステップと、
前記特異値分解ステップで得られる右特異行列と前記仮アンテナ重み係数行列とを乗算してアンテナ重み係数行列を生成する第2の行列乗算ステップと、
を含み、
前記選択ステップは、N行からS行を選んで出来る全ての行列の中から前記サブ・チャネル行列の大きさが最大となる前記S行を選択する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。 - 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、
前記選択ステップで生成したサブ・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仮アンテナ重み係数行列を計算する係数計算ステップと、
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1の行列乗算ステップと、
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ステップと、
前記特異値分解ステップで得られる右特異行列と前記仮アンテナ重み係数行列とを乗算してアンテナ重み係数行列を生成する第2の行列乗算ステップと、
を含み、
前記選択ステップは、N行からS行を選んで出来る全ての行列の中から前記サブ・チャネル行列の可逆性が最も高い前記S行を選択する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。 - 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で推定した前記チャネル行列及び前記選択ステップで生成した前記サブ・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仮アンテナ重み係数行列を計算する係数計算ステップと、
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1の行列乗算ステップと、
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ステップと、
前記特異値分解ステップで得られる右特異行列と前記仮アンテナ重み係数行列とを乗算してアンテナ重み係数行列を生成する第2の行列乗算ステップと、
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信号送信部を含み、
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、
前記選択部が生成したサブ・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仮アンテナ重み係数行列を計算する係数計算部と、
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1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右特異行列と前記仮アンテナ重み係数行列とを乗算してアンテナ重み係数行列を生成する第2の行列乗算部と、
を含み、
前記選択部は、N行からS行を選んで出来る全ての行列の中から前記サブ・チャネル行列の大きさが最大となる前記S行を選択する、無線通信システム。 - 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信号送信部を含み、
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、
前記選択部が生成したサブ・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仮アンテナ重み係数行列を計算する係数計算部と、
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1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右特異行列と前記仮アンテナ重み係数行列とを乗算してアンテナ重み係数行列を生成する第2の行列乗算部と、
を含み、
前記選択部は、N行からS行を選んで出来る全ての行列の中から前記サブ・チャネル行列の可逆性が最も高い前記S行を選択する、無線通信システム。 - 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信号送信部を含み、
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仮アンテナ重み係数行列を計算する係数計算部と、
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1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右特異行列と前記仮アンテナ重み係数行列とを乗算してアンテナ重み係数行列を生成する第2の行列乗算部と、
を含む無線通信システム。
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