JP4892100B2 - マルチアンテナ無線チャネルのシミュレーション・システム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、マルチアンテナ無線チャネルのシミュレーション・システム、方法及びコンピュータ・プログラムに関する。

無線チャネルのシミュレーションは、ＭＩＭＯ型（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ（多入力多出力））基地局や移動端末のようなマルチアンテナ無線装置の試験において重要な役割を演じている。典型的な無線チャネルのシミュレーション・システムは、M個の送信アンテナを有する送信装置と、N個の受信アンテナを有する受信装置と、送信信号に対する（M×N）個のチャネル・モデルを実装する無線チャネル・エミュレータを含む。送信装置と受信装置はそれぞれ、送信アルゴリズムと受信アルゴリズムを実行する。

典型的な無線チャネルのシミュレーション・システムでは、チャネル係数が無線チャネル・シミュレーション・システムに提供され、これらチャネル係数が送信・受信アンテナ対間の各無線経路を特徴付けている。チャネル係数の信号伝達への物理的な影響は、多数のハードウエア資源、すなわち、プロセッサ、遅延要素、乗算器、及び加算要素などを備えているハードウエア資源で構成される処理ネットワーク上で実行される。
波動エア資源は、無線チャネル・シミュレーション・システムの精度と柔軟性に関する一次制限因子を形成する。従って、無線チャネル・シミュレーション・システムに関する改善を考慮することは、意義あるものである。

本発明の目的は、マルチアンテナ無線チャネルをシミュレートするための改善されたシステム、方法、及びコンピュータ・プログラムを提供することにある。

本発明の態様によれば、マルチアンテナ無線チャネルのシミュレーション・システムであって、それぞれがビーム固有送信信号を受信するよう構成されている入力バスと、変換アルゴリズムとビーム形成重みを用いてチャネル・モデルをアンテンナ領域からビーム領域に変換するよう構成された変換モジュールと、ビーム領域であらわされるチャネル・モデルに従ってビーム固有送信信号を処理するように構成された処理モジュールとを備えるシステムを提供する。

本発明の別の態様によれば、マルチアンテナ無線チャネルのシミュレーション方法であって、シミュレーション・システムへの複数のビーム固有送信信号を受信するステップと、変換アルゴリズムとビーム形成重みを用いてチャネル・モデルをアンテンナ領域からビーム領域に変換するステップと、ビーム領域で現されるチャネル・モデルに従ってビーム固有送信信号を処理することを備える方法を提供する。
本発明の更なる態様によれば、シミュレーション・システムでのマルチアンテナ無線チャネルをシミュレーションするコンピュータ・プロセスを実行するための命令のコンピュータ・プログラムを符号化するコンピュータ・プログラムであって、コンピュータ・プロセスは、シミュレーション・システムへの複数のビーム固有送信信号を受信し、変換アルゴリズムとビーム形成重みを用いてチャネル・モデルをアンテンナ領域からビーム領域に変換し、ビーム領域で現されるチャネル・モデルに従ってビーム固有送信信号を処理することを特徴とするコンピュータ・プログラムを提供する。

本発明は幾つかの利点を提供する。本発明の実施の形態では、従来技術の解決法と比較して、処理資源の必要量は実質的に低く、かくして、より大規模なアンテナ・システムとマルチユーザ事例を合理的な処理作業量でシミュレーションすることができる。更には、本発明の実施形態によれば、本発明は、現実的な干渉効果をシミュレーションすることが可能となる。

従来技術の無線チャネル・モデルを示す図である。 無線チャネル・シミュレータの従来技術の送信機の構造を示す図である。 従来技術の無線チャネル・シミュレータを示す図である。 シミュレーションされる無線通信システムの一例を示す図である。 本発明の実施形態に係わる無線チャネル・シミュレーション・システムの第１の例を示す図である。 無線チャネル・シミュレーション・システムの実施例を示す図である。 本発明の実施形態に係わる無線チャネル・シミュレーション・システムの第２の例を示す図である。 本発明の実施形態に係わる無線チャネル・シミュレーション・システムの第３の例を示す図である。 本発明の実施形態に係わる方法論とコンピュータ・プロセスの第１の例を示す図である。 本発明の実施形態に係わる方法論とコンピュータ・プロセスの第２の例を示す図である。

図１は、ＭＩＭＯ型（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ（多入力多出力）無線チャネル用の従来技術の無線チャネル・シミュレーションの原理を示すものであって、該無線チャネルは、少なくとも２つの送信アンテナ１２２、１２４と、少なくとも２つの受信アンテナ１２６、１２８を用いて形成される。
図１において、送信アンテナ１０６、１０８に接続される送信機１００と、受信アンテナ１１０、１１２に接続される受信機１０２と、無線伝送路とアンテナ１２２〜１２８からの影響をエミュレーション（模倣）する無線チャネル１０４とが示される。

送信機１００は、送信信号１２２、１２４をそれぞれ送信アンテナ１０６、１０８に入力する。送信アンテナは、アンテナ信号T_a1,、T_a2を無線チャネル１０４に送信する。受信機１０２は、送信アンテナ１０６、１０８から発生された電磁波の一部を受信し、受信信号１２６、１２８を受信アンテナ１１２０、１１２からそれぞれ出力する。
図１は更に、伝送チャネル１１４、１１６、１１８、１２０をそれぞれ複合アンテナ領域チャネル係数ｈ_１１、ｈ_１２、ｈ_２１、ｈ_２２の観点で示している。アンテナ領域チャネル係数は、アンテナ領域のチャネル・モデルの特性を表している。

各アンテナ領域チャネル係数は、送信アンテナ１２２、１２４と受信アンテナ１２６、１２８の各組み合わせからなる一対の送信アンテナ及び受信アンテナの間の伝送チャネルの特性を表している。アンテナ領域チャネル係数はまた、チャネル・タップ及び／又はインパルス応答と呼ばれており、これらチャネル係数は、対応する信号路の振幅及び位相の特性を定義づけする。帯域幅Bを有する広帯域チャネルでは、遅延領域チャネル・タップは、伝送チャネルの周波数応答の特性を表す。

次に、図２を参照する。従来技術の送信機（TX）200は、ビーム形成アンテナ構成とビーム形成器２１８を含み、該ビーム形成器２１８は、試験信号２１６を受信しビーム形成重みを試験信号２１６に付与する。その結果、波面２１４がアンテナ２０２、２０４、２０６、２０８により発生され、この波面２１４は指向性放射パターン２１２として現出する。

指向性放射パターン２１２用の複素数化ビーム形成アンテナ重みｗ_１２、ｗ_１２、ｗ_１３、ｗ_１４は、ビーム形成ベクトルｗ_１を形成する。典型的には、これは単位振幅位相シフターで構成され、位相シフトが一方のアンテナから他方のアンテナへと線形に生じる。仮に多種多様の並行ビームが所望される場合、各ビーム方向ｉは異なる重みベクトルｗ１と関連付けられ、これらビームの組は、ビーム形成マトリックス（Ｗ＝ｗ_１，ｗ_２，ｗ_３、ｗ_４）で表すことができる。なお、ｗ_１，ｗ_２，ｗ_３、ｗ_４は、４つのビームのビーム形成ベクトルである。ビーム形成重み２２０は、無線チャネル・シミュレーション・システムのユーザ・インターフェースを介して送信機２００へ入力される。アンテナ２０２〜２０８は、可干渉性の電磁界を与えるように配置され、この電磁界は、無線通信システムで適用される搬送波周波数の波長の１／２でアンテナ２０２〜２０８を分離して求められる。

図３に示すように、従来技術の無線チャネル・シミュレータ３００は、送信アンテナからの信号T_a1、T_a2、T_a3、T_a4を受信し、これら送信アンテナ信号T_a1、T_a2、T_a3、T_a4に対してアンテナ領域チャネル・モデル３０２を適用する。従来技術の無線チャネル・シミュレータ３００は、受信機３０４に送出された受信アンテナからの信号Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４を出力する。

（４ｘ４）の場合におけるアンテナ領域チャネル・モデル３０２での信号伝送は、以下のようにマトリックス・ベクトル形式で表される。

従来技術では、ビーム形成重みｗは送信アンテナ信号T_a1、T_a2、T_a3、T_a4に含まれる。式（４）において、Tはｗにより定義されるビーム方向での所望の送信信号である。簡易なビーム形成では、T_a1、T_a2、T_a3、T_a4はＴの位相シフト・バージョンである。
従来技術の無線チャネル・シミュレーションは、乗算器、加算器及び遅延要素などのハードウエア資源あるいは中央処理装置（ＣＰＵ）を有する信号空間での送信アンテナ信号T_a1、T_a2、T_a3、T_a4に対するＨマトリックスの影響を受けることを含む。

従来技術の無線チャネル・シミュレーションでは、Ｍ及びＮを送信アンテナ２０２〜２０８の数及び受信アンテナ３０６〜３１２の数とした場合に、基準の資源必要量はＭ×Ｎに比例している。４×４のＭＩＭＯシステムでは、基準資源必要量は１６に比例する。基準資源必要量は、狭域帯域チャネルにおける１つの遅延タップ上でのマルチアンテナ無線チャネル・シミュレーションを実施するために必要なハードウエア資源を特徴付ける。

図４を参照すると、シミュレーションされる無線通信システム４００は、基地局（ＢＳ）４０４を備えており、該基地局４０４は、指向性放射パターン４０２Ａ、４０２Ｂ、４０２Ｃを形成する。これらパターンは、ビーム４０２Ａ、４０２Ｂ、４０２Ｃ及び／あるいはセクタ４０２Ａ、４０２Ｂ、４０２Ｃと称される。ビーム４０２Ａ、４０２Ｂ、４０２Ｃは、１又は複数の移動端末（ＭＴ＃１，・・・，ＭＴ＃８）１４Ａ〜１４Ｇに無線サービスを提供する。実施例では、第１のビーム（ＢＥＡＭ＃１）４０２Ａは移動端末１４Ａ〜１４Ｄに提供され、第２のビーム（ＢＥＡＭ＃２）４０２Ｂは移動端末１４Ｅ、１４Ｆに提供され、第３のビーム（ＢＥＡＭ＃３）４０２Ｃは移動端末１４Ｇ、１４Ｈに提供される。

実施例の場合、少なくとも３個の送信アンテナ要素が３本のビーム４０２Ａ、４０２Ｂ、４０２Ｃを形成するために必要とされる。
基地局２０４から移動端末１４Ａ〜１４Ｈまでの伝送路１６Ａ〜１６Ｈが示されている。
無線通信システム４００は、ＭＩＭＯ、ＭＩＳＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｓｉｎｇｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ：多入力単一出力）及び／又はＳＩＭＯ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ:単一入力多出力）などのマルチアンテナ通信を活用する。

図５の例を参照すると、本発明の実施形態に係わる無線チャネル・シミュレーション５００は、入力バス６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、変換モジュール（ＴＭ）５０４、及び処理モジュール（ＰＭ）５０２を備える。図５は更に送信機領域（ＴＸＤ）５１０と受信機領域（ＲＸ）５１２を示している。
図５の例及びその関連する説明では、４入力バス６Ａ〜６Ｄと４出力バス８Ａ〜８Ｄとを取り扱う。しかしながら、本発明のこの実施形態の教示を、マルチアンテナ・システムでの任意数の入出力バスを有する無線チャネル・シミュレーションに適用可能である。

送信領域５１０では、ビーム固有送信信号（Ｔ_ｂ１）２Ａ、（Ｔ_ｂ２）２Ｂ、（Ｔ_ｂ３）２Ｃ、（Ｔ_ｂ４）２Ｄが生成され、入力バス６Ａ〜６Ｄへビーム固有送信信号２Ａ〜２Ｄが入力される。入力バス６Ａ〜６Ｄを介して、ビーム固有送信信号２Ａ〜２Ｄが処理モジュール５０２に到達する。入力バス６Ａ〜６Ｄは接続手段を構成する。
ビーム固有送信信号２Ａ〜２Ｄは、選択されたビームに指向される信号である。例えば、ビーム固有送信信号２Ａ、２Ｂ、２Ｃはそれぞれ、第１のビーム４０２Ａ、第２のビーム４０２Ｂ、第３のビーム４０２Ｃに指向される信号である。

送信領域５１０は、単一の送信機、例えば、基地局４０４、移動端末あるいはその信号伝搬がシミュレーションされる任意の送信機等を表す領域である。本発明の実施の形態では、ビーム固有送信信号２Ａ〜２Ｄの各々は、異なる送信機、例えば、異なる基地局４０４などから発信される。
受信領域５１２は、単一の受信機あるいは複数の受信機を表す。実施形態では、受信領域５１２は、受信アンテナ群５１４〜５２０を有する単一の移動端末（１４Ａ〜１４Ｈのいずれか）を表す。他の実施形態では、受信領域５１２は複数の移動端末１４Ａ〜１４Ｈを表す領域であって、各移動端末１４Ａ〜１４Ｈは、少なくとも一つの受信アンテナ５１４〜５２０を含む。

変換モジュール５０４は、アンテナ領域で表示されるチャネル・モデルＨ（ベクトル）と信号５０８のビーム形成重みＷを受信し、ビーム形成重みＷを用いてアンテナ領域からビーム領域へチャネル・モデルの表示を変更すアルゴリズムを実行する。アンテナ領域でのチャネル・モデルの表示は、ここではベクトルＨで示されるアンテナ領域チャネル・モデルとして示される。ビーム領域でのチャネル・モデルの表示は、ここではベクトルＢで示されるビーム領域チャネル・モデルとして示される。

アンテナ領域とビーム領域間の表現変換は、以下の変換式で表される。
なお、ビーム形成チャネル・モデルＢは下記に示されるビーム領域係数ｂ_ｉｊで書き表しても良い。
また、送信信号Ｔは所定の（選択された）ビームを介して送信されてもよい。

単純な仮定では、マトリックスＷはその振幅が均一であるビーム形成重みを備えている。ただし、任意のウィンドウ関数を振幅のテーパリング（先細り）に用いることができる。例えば、チェビシェフ（Chebyshev）、パートレット（Bartlett）、ハミング（Hamming）、ブラックマン-ハリス（Blackman-Harris）もしくはガウシアン（Gaussian）のウィンドウ関数をビーム整形とサイドローブ・レベルの軽減に適用することができる。実施形態では、ビームは、基地局あるいは移動端末で使用される実用上のビーム・パターンと整合するように整形されても良い。

チャネル係数ｂ_ｉｊはｊ番目のビームとｉ番目の受信アンテナで形成される無線チャネルの特性を表わしている。かくして、ビーム領域でのチャネル・モデルの表示により、無線チャネル・シミュレーション・システム５００のユーザは、該当するビーム及び受信アンテナ５１４〜５１６を選択することができ、かつこの該当するビーム及び受信アンテナのみに検討分析を制限することができる。

変換モジュール５０４は、ビーム領域チャネル・モデル５０６、すなわち関連するｂ係数を処理モジュール５０２に入力する。
処理モジュール５０２は、ビーム領域チャネル・モデルに従うビーム固有の送信信号２Ａ〜２Ｄを処理し、出力信号（Ｒ’_１）４Ａ、（Ｒ’_２）４Ｂ、（Ｒ’_３）４Ｃ、（Ｒ’_４）４Dを、出力バス８Ａ〜８Ｄを介して受信領域５１２に出力する。

図６を参照すると、処理モジュール６００は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）のようなコンフィギュレーション可能（構成可能）な処理資源６０２Ａ〜６０２Ｄのネットワークを構成している。コンフィギュレーション可能な処理資源１２Ａ〜１２Ｈのネットワークは、ビーム固有送信信号２Ａ〜２Ｄを受信し、かつ伝送信号１２Ａ〜１２Ｈをビーム領域モデルにしたがってルーティングし処理する。
コンフィギュレーション可能な処理資源６０２Ａ〜６０２Ｄは、処理モジュール５００と変換モジュール５０４を実装するように構成されて良い。

処理モジュール６００は、コントローラ（ＣＮＴＬ）６１０を備えており、該コントローラは、コンフィギュレーション情報１０Ａ〜１０Ｄをコンフィギュレーション可能な処理資源６０２Ａ〜６０２Ｄに提供する。コンフィギュレーション情報１０Ａ〜１０Ｄは、所望のチャネル・モデルを実現するようにコンフィギュレーション可能な処理資源６０２Ａ〜６０２Ｄをコンフィギュレーション（環境設定）するために用いられる。
本発明の実施形態では、処理モジュール６００は、１又は複数のデジタル・プロセッサ及びソフトウエアにて実現される。
変換部６０４は、処理部６０６にて実行されメモリ・ユニット６０８に格納されるコンピュータ・プログラムで実現される。実施形態では、変換部の一部は、ＭＡＴＬＡＢ（ＭＡＴｒｉｘ ＬＡＢｏｒａｔｏｒｙ）のような汎用数学ツールで実現される。

第１のビーム４０２Ａ及び第１の移動端末１４Ａが選択されて、あるシステムが形成されるシミュレーション状況を考察してみよう。
図７は、このようなシステムのシミュレーションに適合する無線チャネル・シミュレーション・システム７００の構成を示している。送信領域５１０は基地局４０４を示しており、受信領域５１２は第１の移動端末１４Ａを示している。
送信信号（Ｔ_ｂ１）２Ａは、第１のビーム４０２Ａに指向される送信信号を表す。信号は受信領域５１２の４個のアンテナ５１４〜５２０で受信される。

ビーム領域では、信号伝送の特性が第１のビーム形成チャネル(BF CH #1)７０４Ａ、(BF CH #2)７０４Ｂ、(BF CH #3)７０４Ｃ、(BF CH #4)７０４Ｄで特徴付けられる。なお、ビーム形成チャネル７０４Ａ、７０４Ｂ、７０４Ｃ、７０４Ｄはそれぞれ、受信アンテナ５１４、５１６、５１８、５２０と対応付けされている。ビーム形成チャネル７０４Ａ〜７０４Ｄは処理モジュール７０２によって実現される。

各ビーム形成チャネル７０４Ａ、７０４Ｂ、７０４Ｃ、７０４Ｄはそれぞれ、単一のビーム領域チャネル係数ｂ_１１、ｂ_１２、ｂ_１３、ｂ_１４で特徴づけされ、処理モジュール７００のコンフィギュレーション可能な処理資源６０２Ａ〜６０２Ｄで実現される。例えば、５１０〜５１２のビーム領域チャネル・ベクトルｂ_１は、ビーム領域チャネル係数ｂ_１１、ｂ_１２、ｂ_１３、ｂ_１４を含み、該ベクトルｂ_１は、下記のようにＨマトリックスとＷマトリックスの要素で記述される。

ベクトルｂ_１の各要素は、ビーム形成チャネル７０４Ａ、７０４Ｂ、７０４Ｃ、７０４Ｄに対応するものであって、それぞれは、１に比例する処理必要量（processing requirement）で分離１×１課題を仮想的に形成している。したがって、全体の資源必要量は４に比例しており、図３に示す基準システム３００と比較して、入力バス６Ｂ〜６Ｄと他の用途用の計算資源とを開放している。この場合、基準システム３００の基準資源必要量は３×４＝１２（３個の送信アンテナ、４個の受信アンテナ）に比例する。基準システム３００のハードウエア資源で、超過の計算資源は、ビーム形成チャネル６０４Ａ、６０４Ｂ、６０４Ｃ、６０４Ｄ用のチャネル・タップ数を増加するように及び／又は移動端末ＭＴ＃１から基地局６０４への帰還チャネルをシミュレーションするように用いることができる。

更に図４を参照し、第１ビーム４０２Ａを１次ビーム４０２Ａとして、第２ビーム４０２Ｂ及び第３ビーム４０２Ｃを２次ビーム４０２Ｂ、４０２Ｃとして考察する。第１の移動端末１４Ａ及び第２の移動端末１４Ｂは、受信領域８０６を形成している。本発明の実施形態に係わる無線チャネル・シミュレーション・システムは、２次ビーム４０２Ｂ、４０２Ｃによる受信領域での干渉効果をシミュレーションするように適用される。

図８に、このような無線通信のシミュレーションにする適合する無線チャネル・シミュレーション・システム８００の構成を示す。
第１の入力バス６Ａは、１次ビーム４０２Ａに指向される試験信号（Ｔ_ｂ１）８０８Ａを受信する。試験信号８０８Ａは、例えば、ペイロード又はパイロット信号のシミュレーションである。試験信号８０８Ａは下記のように記述される。
Ｔ_ｂ１＝Ｓ_１＋Ｓ_２＋Ｓ_３＋Ｓ_４ （８）
ただし、Ｓ_１、Ｓ_２、Ｓ_３、Ｓ_４はそれぞれ、移動端末ＭＴ＃１、ＭＴ＃２、ＭＴ＃３、ＭＴ＃４に専用の試験信号である。

第２の入力バス６Ｂと第３の入力バス６Ｃは、２次ビーム４０２Ｂ及び４０２Ｃで指向される干渉信号（Ｔ_ｂ２）８０８Ｂ及び（Ｔ_ｂ３）８０８Ｃをそれぞれ受信する。干渉信号８０８Ｂ及び８０８Ｃは下記のように記述される。
Ｔ_ｂ２＝Ｓ_５＋Ｓ_６
Ｔ_ｂ３＝Ｓ_７＋Ｓ_８ （９）
ただし、Ｓ_５、Ｓ_６、Ｓ_７、Ｓ_８はそれぞれ、移動端末ＭＴ＃５、ＭＴ＃６、ＭＴ＃７、ＭＴ＃８に専用の信号である。干渉信号Ｓ_５、Ｓ_６、Ｓ_７、Ｓ_８は、干渉効果のシミュレーションに適合すれば、ペイロード信号等の任意の信号であってよい。

移動端末ＭＴ＃１〜ＭＴ＃８への信号ｓ_１〜ｓ_８の提供手法(dedication)は、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）、ＷＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）、ＦＤＭＡ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）、ＴＤＭＡ （Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）及び／又はＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）などのマルチアクセス方法で実行（実現）される。

試験信号８０８Ａは、第１のビーム形成チャネル（ＢＦＣＨ＃１）８０４Ａ及び第２のビーム形成チャネル（ＢＦＣＨ＃２）８０４Ｂへ入力される。
第１のビーム形成チャネル８０４Ａは、第１の移動通信端末１４Ａへの第１のビーム４０２Ａにおける送信信号８０８Ａの伝搬をシミュレートする。
第２のビーム形成チャネル８０４Ｂは、第２の移動端末１４Ｂへの第１のビーム４０２Ａにおける送信信号８０８Ａの伝搬をシミュレートする。
干渉信号８０８Ｂは、第３のビーム形成チャネル（ＢＦＣＨ＃３）８０４Ｃと第４のビーム形成チャネル（ＢＦＣＨ＃４）８０４Ｄとへ入力される。
干渉信号８０８Ｃは、第５のビーム形成チャネル（ＢＦＣＨ＃５）８０４Ｅと第６のビーム形成チャネル（ＢＦＣＨ＃６）８０４Ｆとへ入力される。
第３のビーム形成チャネル８０４Ｃは、第１の移動端末１４Ａへの第２のビーム４０２Ｂにおける干渉信号８０８Ｂの伝搬をシミュレートする。
第４のビーム形成チャネル８０４Ｄは、第２の移動端末への第２のビーム４０２Ｂにおける干渉信号８０８Ｂの伝搬をシミュレートする。
第５のビーム形成チャネル８０４Ｅは、第１の移動端末１４Ａへの第３のビーム４０２Ｃにおける干渉信号８０８Ｃの伝搬をシミュレートする。
第６のビーム形成チャネル８０４Ｆは、第２の移動端末１４Ｂへの第３のビーム４０２Ｃにおける干渉信号８０８Ｃの伝搬をシミュレートする。

ビーム形成チャネル８０４Ａ〜８０４Ｅから出力される信号１８Ａ〜１８Ｅのミキシングは、コンバイナ２０Ａ，２０Ｂで実行される。コンバイナは、アンテ信号Ｒ’_１、Ｒ’_２を出力する。
この場合、ビーム形成チャネル８０４Ａ〜８０４Ｆは、たとえば、コンフィギュレーション可能な処理資源６０２Ａ〜６０２Ｄのネットワークに実装される。

１次ビーム４０２ＡからＭＴ＃１のアンテナへのビーム領域チャネル応答ｂ_１１は、以下のように、ベクトルＨの第一の列をビーム形成重みベクトルｗ_１で乗算することにより、単一複素係数に減少する。
ただし、ベクトルＨ_１はベクトルＨの第１の列を表す。第２のビーム４０２ＢからＭＴ＃１のアンテナへの干渉は同様に以下のように計算できる。
ただし、ｂ_１２は第二のビーム４０２ＢからＭＴ＃１のアンテナへのビーム領域チャネル応答である。第３のビーム４０２Ｃからの干渉は同様に計算される。

式（１０）と（１１）は、ビーム領域モデルにより一般的なＭ×Ｎ課題を複数の１×１課題に分割可能であることを示している。本発明により、適切な１×１課題が選択可能となり、他方、２次的な１×１課題に対しては注意を払わなくてもよい。逆に、アンテンナ領域の解決手法では、システムの一部に注意を払う必要があるが、総体のＭ×Ｎ課題の解決が必要とされる。

図８は更に帰還チャネル（ＦＢＣＨ）８１２を示しており、この帰還チャネルは移動端末１４Ａ、１４Ｂから送信機領域への帰還シグナリング無線路をシミュレーションしている。移動端末１４Ａ、１４Ｂは、帰還信号８１６Ａ、８１６Ｂを生成し、これら帰還信号はコンバイナ２０Ｃにて組み合わされる。コンバイナ２０Ｃは、組み合わせ帰還信号８１８を生成し、該帰還信号は入力バス６Ｄに入力される。
帰還チャネル８１２は、組み合わせ帰還信号を処理し、受信帰還信号８１４を出力する。

ビーム領域での干渉影響（干渉効果）のシミュレーションの技術的な効果は、干渉影響がシステムへの規則的な入力信号として導入されるものであるのに対して、基準システム３００では、干渉影響は、典型的には、コンフィギュレーション可能な処理資源６０２Ａ〜６０２Ｄによりシステム内部で生成される。従って、ビーム領域シミュレーションにより、干渉影響に対するより現実的な考慮が提供されることとなる。

図８の実施例と関連する記載では、ビーム領域シミュレーションによりマルチユーザ・システム・レベルのシミュレーションの実現が可能となり、ここで入力信号は、基地局などの分離された送信機で生成される無線信号であり、受信領域は移動端末のような幾つかの独立した受信機を備えている。計算作業量とシステム必要量とは、明示的な考慮について関心下のビームと受信機に限定することで軽減できるものであり、他方、干渉信号源は干渉影響のみを生成するために用いられる。

図９には、本発明の実施形態に係わる一例の方法を示すフローチャートである。
該方法はステップ９００で開始される。
ステップ９０２において、複数のビーム固有送信信号２Ａ〜２Ｄがシミュレーション・システム５００内で受信される。本発明の実施形態では、ビーム領域のチャネル・モデルが、コンフィギュレーション可能な処理資源６０２Ａ〜６０２Ｄをコンフィギュレーション（環境設定）するために、該コンフィギュレーション可能な処理資源６０２Ａ〜６０２Ｄに入力される。
ステップ９０４において、変換アルゴリズムとビーム形成重みを用いて、チャネル・モデルがアンテナ領域からビーム領域へと変換される。本発明の実施形態では、チャネル・モデルは、所定のビームについてアンテナ領域からビーム領域へと変換される。

ステップ９０６では、ビーム固有送信信号２Ａ〜２Ｄがビーム領域で表現されるチャネル・モデルに従って処理される。本発明の実施形態では、処理工程はビーム固有送信信号２Ａ〜２Ｄをコンフィギュレーション可能な処理資源６０２Ａ〜６０２Ｄのネットワークで処理している。一実施形態では、ビーム固有送信信号２Ａ〜２Ｄは所定のビームについて処理される。
ステップ９０８で、本方法が終了する。

図１０には、本発明の別の実施形態に係わる方法のフローチャートが示されている。
該方法は、ステップ９２０で開始する。
ステップ９２２で、関心下のビーム４０２Ａで指向されるビーム固有試験信号８０８Ａが受信される。
ステップ９２４において、２次ビーム４０２Ｂ、４０２Ｃで指向されるビーム固有送干渉信号８０８Ｂ、８０８Ｃが受信される。
ステップ９２６において、ビーム固有試験信号８０８Ａとビーム固有送干渉信号８０８Ｂ、８０８Ｃとが、ビーム領域で表現されるチャネル・モデルに従って処理される。
ステップ９２８で、方法が終了する。

本発明の実施形態は、ＦＰＧＡのようなコンフィギュレーション可能な処理資源あるいはデジタル・プロセッサ及びソフトウエアにおいて実現されても良い。アンテナ領域からビーム領域への変換等の幾つかの機能を、処理部６０６で実行されるコンピュータ・プログラムとして実現してもよく、またメモリ・ユニット６０８に格納しても良い。ビーム形成マトリックスＷもまた、アナログのネットワークとして実現することができる。コンピュータ・プログラムをコンピュータ読み取り可能又はプロセッサ読み取り可能なコンピュータ・プログラム配布媒体上に格納しても良い。コンピュータ・プログラム媒体は、例えば、限定されるわけではないが、電気媒体、磁気媒体、光学媒体、赤外媒体又は半導体システム、装置媒体もしくは送信媒体である。コンピュータ・プログラム記憶媒体は少なくとも以下の媒体のうち、すなわち、コンピュータ可読媒体、プログラム記憶媒体、記録媒体、コンピュータ可読メモリ、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、消去可能プログラマブル・リード・オンリー・メモリ（ＥＰＲＯＭ）、コンピュータ可読ソフトウエア配布パッケージ、コンピュータ可読信号、コンピュータ可読通信信号、コンピュータ可読印刷物及びコンピュータ可読圧縮ソフトウエアパッケージのうちの一つを含んでよい。
本発明は添付の図面に従う実施例を参照して記述されたが、発明はそれらに限定されず、添付の特許請求の範囲内で幾つかの方法により変更できることは明らかである。

Claims (14)

1. マルチアンテナ無線チャネルをシミュレーションするシステムにおいて、該システムは、
   それぞれがビーム固有送信信号を受信するよう構成される複数の入力バス（６Ａ〜６Ｃ）と、
   変換アルゴリズムとビーム形成重みとを用いて、アンテナ領域からビーム領域へチャネル・モデルを変換するよう構成された変換モジュール（５０４）と、
   ビーム領域で表現されたチャネル・モデルに応じて、ビーム固有送信信号を処理するよう構成される処理モジュール（５０２）と
   を備えることを特徴とするシミュレーション・システム。
2. 請求項１記載のシミュレーション・システムにおいて、処理モジュール（５０２）は、コンフィギュレーション可能な処理要素（６０２Ａ〜６０２Ｄ）のネットワークを備え、シミュレーション・システムは更に、コンフィギュレーション可能な処理要素（６０２Ａ〜６０２Ｄ）をコンフィギュレーションするために、ビーム領域のチャネル・モデルをコンフィギュレーション可能な処理要素（６０２Ａ〜６０２Ｄ）に入力するよう構成されたコントローラ（６１０）を備えることを特徴とするシミュレーション・システム。
3. 請求項１記載のシミュレーション・システムにおいて、変換モジュール（５０４）は所定のビームについて、チャネル・モデルをアンテナ領域からビーム領域へと変換するよう構成され、処理モジュール（５０２）は、該所定のビームについて、ビーム固有送信信号を処理するように構成されることを特徴とするシミュレーション・システム。
4. 請求項１記載のシステムにおいて、第１の入力バス（６Ａ）は、１つのビーム（６０２Ａ）で指向されるビーム固有試験信号を受信するよう構成され、第２の入力バス（６Ｂ、６Ｃ）は、他のビーム（６０２Ｂ、６０２Ｃ）で指向されるビーム固有干渉信号を受信するよう構成されており、処理モジュール（５０２）は、ビーム領域で表現されるチャネル・モジュールに応じて、ビーム固有試験信号とビーム固有干渉信号とを処理するよう構成されることを特徴とするシミュレーション・システム。
5. マルチアンテナ無線チャネルをシミュレーションする方法において、
   シミュレーション・システムへの複数のビーム固有送信信号を受信する受信ステップ（９０２）と、
   変換アルゴリズムとビーム形成重みとを用いて、アンテナ領域からビーム領域へチャネル・モデルを変換するする変換ステップ（９０４）と、
   ビーム領域で表現されたチャネル・モデルに応じて、ビーム固有送信信号を処理する処理ステップ（９０６）と
   を備えていることを特徴とする方法。
6. 請求項５記載の方法において、処理ステップは、コンフィギュレーション可能な処理要素のネットワークによってビーム固有送信信号を処理するステップからなり、方法が更に、コンフィギュレーション可能な処理要素をコンフィギュレーションするために、ビーム領域のチャネル・モデルをコンフィギュレーション可能な処理要素に入力するステップを備えていることを特徴とする方法。
7. 請求項５記載の方法において、該方法はさらに、所定のビームについて、チャネル・モデルをアンテナ領域からビーム領域へと変換するステップと、該所定のビームについて、ビーム固有送信信号を処理するステップを更に備えていることを特徴とする方法。
8. 請求項５記載の方法において、該方法はさらに、
   １つのビームで指向されるビーム固有試験信号を受信する（９２２）するステップ（９２２）と、
   他のビームで指向されるビーム固有干渉信号を受信するステップ（９２４）と、
   ビーム領域で表現されるチャネル・モジュールに応じて、ビーム固有試験信号とビーム固有干渉信号を処理するステップ（９２６）とを更に備えていることを特徴とする方法。
9. シミュレーション・システムにおいてマルチアンテナ無線チャネルをシミュレーションするコンピュータ・プロセスを実行するための命令のコンピュータ・プログラムを符号化するコンピュータ・プログラムであって、コンピュータ・プロセスは、
   シミュレーション・システムへの複数のビーム固有送信信号を受信するステップ（９０２）と、
   変換アルゴリズムとビーム形成重みを用いて、チャネル・モデルをアンテンナ領域からビーム領域に変換するステップ（９０４）と、
   ビーム領域で表されるチャネル・モデルに応じてビーム固有送信信号を処理する処理ステップ（９０６）と
   を備えることを特徴とするコンピュータ・プログラム。
10. 請求項９記載のコンピュータ・プログラムにおいては、処理ステップは、コンフィギュレーション可能な処理要素のネットワークによってビーム固有送信信号を処理するステップであり、方法は更に、コンフィギュレーション可能な処理要素を構成するために、ビーム領域のチャネル・モデルをコンフィギュレーション可能な処理要素に入力するステップを備えていることを特徴とするコンピュータ・プログラム。
11. 請求項９記載のコンピュータ・プログラムにおいて、コンピュータはさらに、所定のビームについて、チャネル・モデルをアンテナ領域からビーム領域へと変換するステップと、該所定のビームについて、ビーム固有送信信号を処理するステップとを更に備えていることを特徴とするコンピュータ・プログラム。
12. 請求項９記載のコンピュータ・プログラムにおいて、コンピュータが１つのビームで指向されるビーム固有試験信号を受信する（９２２）するステップと、他のビームで指向されるビーム固有干渉信号を受信するステップ（９２４）と、ビーム領域で表現されるチャネル・モジュールに応じて、ビーム固有試験信号とビーム固有干渉信号を処理するステップ（９２６）とを更に備えることを特徴とするコンピュータ・プログラム。
13. コンピュータ・プログラム記憶媒体であて、該媒体は、コンピュータ読み取り可能であり請求項９〜１２いずれかに記載のコンピュータ・プログラムを記憶していることを特徴とするコンピュータ・プログラム記憶媒体。
14. 請求項１３記載のコンピュータ・プログラム記憶媒体において、該媒体は、少なくとも以下の媒体のうち、すなわち、コンピュータ可読媒体、プログラム記憶媒体、記録媒体、コンピュータ可読メモリ、コンピュータ可読ソフトウエア配布パッケージ、コンピュータ可読信号、コンピュータ可読通信信号、及びコンピュータ可読圧縮ソフトウエア・パッケージのうちの１つを含むことを特徴とするコンピュータ・プログラム記憶媒体。