JP5133007B2 - 送信装置、及びビームフォーミング行列生成方法 - Google Patents

Description

本発明は、送信装置に関する。特に、移動通信システムにおけるマルチユーザＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ ａｎｄ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）方式に係る送信装置、及びビームフォーミング行列生成方法に関する。

無線装置間の通信速度を高速化する技術の一つとして、多入力・多出力伝送方式が知られている。この方式は、文字通り、複数のアンテナを用いた信号の入出力を基本としている。この方式の特徴は、異なる複数のアンテナを利用して、同じタイミング、かつ、同じ周波数で複数の送信データを一度に送信することが可能な点にある。そのため、同時に送信可能なチャネルの数が増加するにつれ、増加したチャネルの分だけ単位時間当たりに送信可能な情報量を増加させることが可能になる。また、この方式は、通信速度を向上させるに当たって、占有される周波数帯域が増加しないという利点も有する。

しかし、同一周波数の搬送波成分を有する複数の変調信号が同時に送信されるため、受信側において混信した変調信号を分離する手段が必要になる。そこで、受信側において、無線伝送路の伝送特性を表すチャネル行列が推定され、そのチャネル行列に基づき、受信信号から各サブストリームに対応する送信信号が分離される。尚、チャネル行列は、パイロットシンボル等を用いて推定される。

しかしながら、伝送路内で付加されるノイズやサブストリーム間に生じる干渉等の影響を十分に除去してサブストリーム毎に送信信号を精度良く再現するには特別な工夫が必要である。近年、ＭＩＭＯ信号検出に関する様々な技術が開発されてきている。特に最近は、ＭＩＭＯ方式の信号伝送が可能な複数の通信装置を含むマルチユーザＭＩＭＯシステムに関する話題に注目が集まっている。マルチユーザＭＩＭＯシステムにおける信号検出方法としては、例えば、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅｄ Ｅｒｒｏｒ）検出を利用する方法が知られている。この方法は、受信側でＭＭＳＥ検波後のＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｐｏｗｅｒ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｐｌｕｓ Ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）を算出して送信側に帰還し、そのＭＭＳＥ検波後のＳＩＮＲに基づいて伝送制御パラメータを設定することで伝送特性を向上させる技術である。

さらに、上記のＭＭＳＥ検波方式よりも伝送特性を向上させることが可能な方式として、例えば、ＭＬＤ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）検波方式等をマルチユーザＭＩＭＯシステムの受信側に利用したいという要望もある。そのため、受信装置毎にサブチャネルを分離する技術が求められている。これに関連する技術として、例えば、下記の非特許文献１には、各受信装置から帰還されたサブチャネル行列に所定の逆行列演算処理を施してビームフォーミングウェイトを算出し、これを用いてチャネル行列のビーム間干渉成分を除去する技術が開示されている。また、下記の非特許文献２には、各受信装置から帰還されたサブチャネル行列を特異値分解してビームフォーミング行列を算出する技術が開示されている。

T.Yoo and A.Goldsmith, "On the optimality of multiantennabroadcast scheduling using zero-forcing beamforming", IEEE Journal onSelected Areas in Communications, vol.24, no.3, pp.528-541, March 2006 Q.H.Spencer et al., "Zero-forcing methods for downlink spatialmultiplexing in multiuser MIMO channels", IEEE Trans. Signal Processing,vol.52, no.2, pp.461-471, Feb.2004

しかしながら、上記の非特許文献１に記載の技術を適用する場合、比較的単純な逆行列演算によりビームフォーミングウェイトが算出されるので演算量が小さいという利点があるものの、実効的なチャネル行列に含まれる全てのビーム間干渉成分が除去されるため、受信側でチャネル利得を得ることができないという問題がある。一方、上記の非特許文献２に記載の技術を適用する場合、ビームフォーミング行列を生成する際に特異値分解を利用するため、膨大な演算量が必要になるという問題がある。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ユーザ端末が有する複数アンテナ間の干渉成分を残しつつ実効的なチャネル行列をブロック対角化することが可能な、新規かつ改良された送信装置、及びビームフォーミング行列生成方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、ビームフォーミングを施して信号を送信する送信装置が提供される。当該送信装置は、チャネル行列に基づき、一のユーザ端末が有するアンテナの１つと、他のユーザ端末が有するアンテナとに関するサブセット行列を設定するサブセット行列設定部と、前記アンテナ毎に設定された前記サブセット行列に基づき、逆行列演算を用いてビームフォーミング行列を算出するビームフォーミング行列算出部とを備える。尚、ユーザ端末は、受信装置の一例である。

また、前記ビームフォーミング行列算出部は、前記アンテナ毎に設定された前記サブセット行列Ｈ’に対して逆行列演算Ｈ’^Ｈ（Ｈ’Ｈ^Ｈ）^−１を施して得られるビームフォーミングウェイトＷ’を用いて、前記チャネル行列をブロック対角化するためのビームフォーミング行列を形成する機能を有していてもよい。但し、上付きＨは、エルミート共役を表す記号である。

また、前記ビームフォーミング行列算出部は、所定の前記アンテナに対応する前記ビームフォーミングウェイトＷ’の中から、当該所定のアンテナに対応するベクトル成分を抽出して、前記ビームフォーミング行列の前記所定のアンテナに対応する成分に設定する機能を有していてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、送信信号のビームフォーミングに利用されるビームフォーミング行列を生成するためのビームフォーミング行列生成方法が提供される。当該ビームフォーミング行列生成方法は、チャネル行列に基づき、一のユーザ端末が有するアンテナの１つと、他のユーザ端末が有するアンテナとに関するサブセット行列が設定されるサブセット行列設定ステップと、前記アンテナ毎に設定された前記サブセット行列に基づき、逆行列演算を用いて前記ビームフォーミング行列が算出されるビームフォーミング行列算出ステップとを含む。

上記の構成を適用すると、比較的演算量の少ない逆行列演算を用いて、ユーザ端末が備える複数アンテナ間のチャネル間干渉成分を残しつつ、チャネル行列をユーザ端末毎にブロック対角化することが可能になる。その結果、ビームフォーミング行列生成に要する演算量を低減しつつ、チャネル間利得を損なうことなくユーザ端末間のビーム干渉を除去することが可能になる。

以上説明したように本発明によれば、ユーザ端末が有する複数アンテナ間の干渉成分を残しつつ実効的なチャネル行列をブロック対角化することが可能になる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

［目的と概要］
まず、本発明に係る好適な実施形態について説明するに先立ち、以下で説明する本発明の実施形態が目的とするところについて、図１及び図２を参照しながら簡単に説明する。図１は、逆行列演算によって算出されたビームフォーミング行列を用いて通信するマルチユーザＭＩＭＯシステム１の構成を示す説明図である。図２は、特異値分解によって算出されたビームフォーミング行列を用いて通信するマルチユーザＭＩＭＯシステム２の構成を示す説明図である。

（逆行列演算によるビームフォーミング行列算出方法について）
まず、マルチユーザＭＩＭＯシステム１について簡単に説明する。

図１に示すように、マルチユーザＭＩＭＯシステム１は、主に、送信装置１０と、複数のユーザ端末２０（ユーザ端末Ａ、Ｂ）とにより構成されている。送信装置１０は、主に、ビームフォーミング行列計算部１２と、ビームフォーミング処理部１４と、複数のアンテナ１６とを有する。一方、ユーザ端末２０は、複数のアンテナ２２を有する。説明の都合上、送信装置１０のアンテナ数が４、ユーザ端末数が２、各ユーザ端末２０のアンテナ数が２の場合を例に挙げて説明する。

以下の説明において、下記の式（１）及び式（２）に示すように、ユーザ端末Ａにより推定されるチャネル行列をＨ_Ａ、ユーザ端末Ｂにより推定されるチャネル行列をＨ_Ｂと表記する。また、下記の式（３）に示すように、マルチユーザＭＩＭＯチャネルのチャネル行列をＨと表記する。尚、各ユーザ端末により推定されたチャネル行列をサブチャネル行列と呼ぶ場合がある。

まず、ビームフォーミング行列計算部１２は、各ユーザ端末２０から帰還されたサブチャネル行列に下記の式（４）に示す逆行列演算を施してビームフォーミング行列Ｗを算出する。この演算は、ユーザ端末２０が有するアンテナを各々受信装置に見立てて、全アンテナ間の干渉成分を除去する処理に相当する。

ここで、ユーザ端末Ａに対して送信される送信シンボルベクトルをｓ_Ａ＝［ｓ_１，ｓ_２］^Ｔ、ユーザ端末Ｂに対して送信される送信シンボルベクトルをｓ_Ｂ＝［ｓ_３，ｓ_４］^Ｔと表記し、これらを纏めて、送信装置１０から送信される送信シンボルベクトルをｓ＝［ｓ_Ａ ^Ｔ，ｓ_Ｂ ^Ｔ］と表記する。同様に、ユーザ端末Ａにより受信される受信シンボルベクトルをｒ_Ａ＝［ｒ_１，ｒ_２］^Ｔ、ユーザ端末Ｂにより受信される受信シンボルベクトルをｒ_Ｂ＝［ｒ_３，ｒ_４］^Ｔと表記し、これらを纏めて、マルチユーザＭＩＭＯシステム１で受信される受信シンボルベクトルをｒ＝［ｒ_Ａ ^Ｔ，ｒ_Ｂ ^Ｔ］と表記する。但し、上付きのＴは、転置を表す記号である。

ビームフォーミング処理部１４は、ビームフォーミング行列計算部１２により算出されたビームフォーミング行列Ｗを送信シンボルベクトルｓに作用させてユーザ端末２０に対して送信する。このとき、マルチユーザＭＩＭＯシステム１における受信シンボルベクトルｒ＝［ｒ_１，ｒ_２］^Ｔは、下記の式（５）のように表現される。下記の式（５）から明らかなように、ビームフォーミング後の実効的なチャネル行列ＨＷは、ビーム間干渉を示す非対角要素が全て除去された対角行列になる。

以上説明した方法によると、各ユーザが備える複数アンテナ間の干渉成分が除去されるため、ダイバーシティ利得が失われてしまう。しかしながら、上記の式（４）に示した比較的単純な逆行列演算によりビームフォーミング行列が算出されるため、演算量が少ないという利点がある。

（特異値分解によるビームフォーミング行列の算出方法について）
次に、マルチユーザＭＩＭＯシステム２について簡単に説明する。但し、上記のマルチユーザＭＩＭＯシステム１と実質的に同一の機能構成については同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。

図２に示すように、マルチユーザＭＩＭＯシステム２は、主に、送信装置３０と、複数のユーザ端末４０（ユーザ端末Ａ、Ｂ）とにより構成される。送信装置３０は、主に、ビームフォーミング行列計算部３２と、ビームフォーミング処理部１４と、複数のアンテナ１６とを有する。一方、ユーザ端末４０は、複数のアンテナ２２と、ＭＩＭＯ信号検出部４２とを有する。

まず、ビームフォーミング行列計算部３２は、各ユーザ端末４０から帰還されたサブチャネル行列を特異値分解してビームフォーミング行列Ｗを算出する。例えば、ビームフォーミング行列計算部３２は、ユーザ端末Ｂから帰還されたサブチャネル行列Ｈ_Ｂに対して特異値分解（下記の式（６））を施し、特異値ベクトルＶ_Ｂを算出する。このとき、特異値０に対応する右特異値ベクトルＶ_Ｂ ^（０）は、サブチャネル行列Ｈ_Ａに対する零空間ベクトルを与える。そこで、ビームフォーミング行列計算部３２は、この右特異値ベクトルＶ_Ｂ ^（０）をユーザ端末Ａに対するビームフォーミング行列成分として用いる。

同様に、ビームフォーミング行列計算部３２は、ユーザ端末Ａから帰還されたサブチャネル行列Ｈ_Ａに対して特異値分解（下記の式（７））を施し、特異値ベクトルＶ_Ａを算出する。このとき、特異値０に対応する右特異値ベクトルＶ_Ａ ^（０）は、サブチャネル行列Ｈ_Ｂに対する零空間ベクトルを与える。そこで、ビームフォーミング行列計算部３２は、この右特異値ベクトルＶ_Ａ ^（０）をユーザ端末Ｂに対するビームフォーミング行列成分として用いる。つまり、ビームフォーミング行列計算部３２は、ビームフォーミング行列Ｗ＝［Ｖ_Ｂ ^（０），Ｖ_Ａ ^（０）］を得る。

次いで、ビームフォーミング処理部１４は、上記のビームフォーミング行列Ｗを送信シンボルベクトルｓに作用させる。上記のように、ビームフォーミング行列Ｗは、他のユーザ端末のサブチャネル行列に対する零空間ベクトルを要素としている。そのため、このビームフォーミング行列Ｗを用いると、ユーザ端末間の干渉成分が除去される。送信シンボルベクトルｓに対し、このビームフォーミング行列Ｗを作用させると、受信シンボルベクトルｒは、下記の式（８）のようにブロック対角化された形で表現される。

上記の式（８）のように、ユーザ端末間の干渉成分が除去されているため、各ユーザ端末が備えるＭＩＭＯ信号検出部４２は、自装置向けのＭＩＭＯサブチャネルを推定し、ＭＭＳＥ検波やＭＬＤ検波等の技術を利用して信号検出をすることが可能になる。

以上説明した方法によると、各ユーザ端末が備える複数アンテナ間の干渉成分を残しつつ、ユーザ端末間の干渉成分を除去することが可能になる。つまり、ユーザ端末間の干渉を０にしつつ、ユーザ端末毎にＭＩＭＯサブチャネルが形成される。しかしながら、上記の式（６）及び式（７）に示した特異値分解に要する演算負荷が非常に高いため、演算処理能力が格別に高い送信装置を利用しない限り、上記の方法を実現させることが難しい。そうした送信装置が非常に高価であるのはもちろんのこと、小型の機器に応用することは現実的に困難である。

このように、「チャネル利得の低下」、及び「演算負荷の増大」という２つの問題を解消することが、以下で説明する実施形態における具体的な目的である。

＜本発明の一実施形態＞
以下、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態は、ユーザ端末間の干渉が除去され、且つ、ユーザ端末毎にＭＩＭＯサブチャネルが形成されるようなビームフォーミング行列が、比較的演算量の少ない逆行列演算に基づいて算出される点に特徴がある。

［マルチユーザＭＩＭＯシステム１０００の構成］
まず、図３を参照しながら、本実施形態に係るマルチユーザＭＩＭＯシステム１０００の構成について説明する。図３は、本実施形態に係るマルチユーザＭＩＭＯシステム１０００の構成、及びそれに含まれる送信装置１００の機能構成を示す説明図である。

図３に示すように、マルチユーザＭＩＭＯシステム１０００は、主に、送信装置１００と、複数のユーザ端末２００（ユーザ端末Ａ、Ｂ）とにより構成される。尚、ユーザ端末２００は、複数のアンテナ２０２を有している。また、送信装置１００には、各ユーザ端末２００で推定されたサブチャネル行列（Ｈ_Ａ、Ｈ_Ｂ）が帰還されるものとする。

［送信装置１００の機能構成］
図３を参照しながら、本実施形態に係る送信装置１００の機能構成について説明する。

図３に示すように、送信装置１００は、主に、サブセット行列設定部１０２と、逆行列演算部１０４と、ビームフォーミング行列生成部１０８と、ビームフォーミング処理部１１０と、複数のアンテナ１１２とにより構成される。尚、逆行列演算部１０４、又はビームフォーミング行列生成部１０８は、ビームフォーミング行列算出部の一例である。

（サブセット行列設定部１０２）
サブセット行列設定部１０２は、チャネル行列Ｈの要素に基づき、一のユーザ端末２００が有するアンテナ２０２の１つ（＃ｉ）と、他のユーザ端末２００が有する全アンテナ２０２とに関するサブセット行列Ｈ_ｉ’を設定する。このとき、サブセット行列設定部１０２は、マルチユーザＭＩＭＯシステム１０００に含まれる全てのユーザ端末２００に対して、各ユーザ端末２００が備えるアンテナ２０２（＃ｉ）毎にサブセット行列Ｈ_ｉ’が設定される。但し、＃ｉは、ｉ番目のアンテナ２０２を示すインデックスである。

例えば、サブセット行列設定部１０２は、下記の式（９）に示すように、ユーザ端末Ａのアンテナ＃１と、ユーザ端末Ｂの全アンテナ（＃３、＃４）とに関するサブセット行列Ｈ_１’を設定する。同様に、サブセット行列設定部１０２は、ユーザ端末Ａのアンテナ＃２とユーザ端末Ｂの全アンテナ（＃３、＃４）とに関するサブセット行列Ｈ_２’（式（１０））、ユーザ端末Ｂのアンテナ＃３とユーザ端末Ａの全アンテナ（＃１、＃２）とに関するサブセット行列Ｈ_３’（式（１１））、及びユーザ端末Ｂのアンテナ＃４とユーザ端末Ａの全アンテナ（＃１、＃２）とに関するサブセット行列Ｈ_４’（式（１２））を設定する。

（逆行列演算部１０４）
逆行列演算部１０４は、サブセット行列設定部１０２により設定された各サブセット行列Ｈ_ｉ’に対し、下記の式（１３）に示す逆行列演算を施して、サブセット行列Ｈ_ｉ’毎のビームフォーミングウェイトＷ_ｉ’を算出する。この演算は、上記の式（４）に対応するが、サブセット行列に含まれないアンテナ成分に対する干渉成分が除去されない点で相違する。この相違点により、ビームフォーミング後のマルチユーザＭＩＭＯチャネル内にユーザ端末毎のＭＩＭＯサブチャネルが形成される。

（ビームフォーミング行列生成部１０８）
ビームフォーミング行列生成部１０８は、サブセット行列Ｈ_ｉ’毎に算出されたビームフォーミングウェイトＷ_ｉ’を用いて、チャネル行列Ｈをユーザ端末単位でブロック対角化するためのビームフォーミング行列Ｗ’を生成する。まず、ビームフォーミング行列生成部１０８は、ビームフォーミングウェイトＷ_ｉ’＝｛ｗ_ｊ ^（ｉ）；ｊ＝１，２，…｝の構成要素（以下、ウェイトベクトル）の中から、ユーザ端末２００のアンテナ＃ｉに対応するウェイトベクトルｗ_ｋ ^（ｉ）を抽出する。但し、ｋは、アンテナ＃ｉに対応する構成要素のインデックスを表す。そして、ビームフォーミング行列生成部１０８は、抽出したウェイトベクトルｗ_ｋ ^（ｉ）（ｋ＝１，２，…）を用いてビームフォーミング行列Ｗ’を生成する。

一例として、ユーザ端末Ａのアンテナ＃１に対応するウェイトベクトルｗ_ｋ ^（ｉ）を選択する方法について考える。まず、上記の式（９）を参照すると、アンテナ＃１に対応するサブセット行列Ｈ_１’の第１行目に、ユーザ端末２００のアンテナ＃１に対応した行列要素が存在することが分かる。上記の式（１３）に従って、このサブセット行列Ｈ_１’に逆行列演算を施すと、下記の式（１４）が得られる。このとき、サブセット行列Ｈ_１’の第１行目の成分は、ビームフォーミングウェイトＷ_１’の第１列目の成分に対応する。そのため、ビームフォーミング行列生成部１０８は、ビームフォーミングウェイトＷ_１’の第１番目に位置するベクトルｗ_１ ^（１）をウェイトベクトルとして抽出する。

同様に、ビームフォーミング行列生成部１０８は、ユーザ端末２００のアンテナ＃ｉ（ｉ＝２，３，４）についても、ウェイトベクトル（ｗ_１ ^（２）、ｗ_３ ^（３）、ｗ_３ ^（４））を抽出する。そして、ビームフォーミング行列生成部１０８は、抽出されたウェイトベクトルｗ_１ ^（１）、ｗ_１ ^（２）、ｗ_３ ^（３）、ｗ_３ ^（４）を用いて、下記の式（１５）に示すように、ビームフォーミング行列Ｗ’を生成する。

（ビームフォーミング処理部１１０）
ビームフォーミング処理部１１０は、ビームフォーミング行列生成部１０８により生成されたビームフォーミング行列Ｗ’を用いて、送信シンボルベクトルｓにビームフォーミングを施して送信する。その結果、受信シンボルベクトルｒは、下記の式（１６）のように表現される。下記の式（１６）に示すように、ビームフォーミング後の実効的なチャネル行列ＨＷ’は、ユーザ端末毎にブロック対角化され、ユーザ端末間の干渉成分が除去されている。さらに、この実行的なチャネル行列ＨＷ’には、ユーザ端末２００が備える複数アンテナ間の干渉成分が残存している。下記の式（１６）において、例えば、ρ_２１は、アンテナ＃１向けのウェイトベクトルと、アンテナ＃２のチャネルベクトルに含まれる相互相関成分とに対応し、アンテナ＃２により受信される成分である。

この効果は、本実施形態に係るサブセット行列設定部１０２により、ＭＩＭＯサブチャネルを残すようにサブセット行列が選択された結果として得られる。この方式によると、ユーザ端末２００が有する一のアンテナに向けたビームが他のアンテナに対してナルを形成せず、さらに、他のアンテナに向けたビームが前記一のアンテナに対してナルを形成しないように制御される。その結果、各ユーザ端末２００が有する複数アンテナに対してMIMOチャネルを形成しつつ、ユーザ端末２００の間で相互に干渉を与えないように、マルチユーザMIMOチャネルのチャネル行列をブロック対角化することが可能になる。

［具体的な構成例］
ここで、図４を参照しながら、本実施形態に係る送信装置１００、及びユーザ端末２００について、実施の状況を想定した、より具体的な装置構成例について簡単に説明する。図４は、本実施形態に係るマルチユーザＭＩＭＯシステム１０００の具体的な構成例を示す説明図である。

［送信装置１００の構成例と変調処理］
図４に示すように、送信装置１００は、主に、サブセット行列設定部１０２と、逆行列演算部１０４と、ビームフォーミング行列生成部１０８と、ビームフォーミング処理部１１０と、シリアル／パラレル変換部１２２と、チャネル符号化部１２４と、変調マッピング部１２６とにより構成される。

まず、サブセット行列設定部１０２が、各ユーザ端末２００から帰還されたサブチャネル行列（Ｈ_Ａ、Ｈ_Ｂ）に基づいてサブチャネル行列Ｈ_ｉ’を設定する。次いで、逆行列演算部１０４が、各サブチャネル行列Ｈ_ｉ’に逆行列演算を施し、各アンテナ向けのビームフォーミングウェイトＷ_ｉ’を算出する。次いで、ビームフォーミング行列生成部１０８が、ビームフォーミングウェイトＷ_ｉ’に基づいてビームフォーミング行列Ｗ’を生成し、それをビームフォーミング処理部１１０に伝送する。

また、各ユーザ端末２００に対して送信されるデータ（データｕ_Ａ、ｕ_Ｂ）は、シリアル／パラレル変換部１２２により複数のサブストリームに分配される。次いで、サブストリーム毎のデータは、それぞれ、チャネル符号化部１２４によりチャネル符号化された後、変調マッピング部１２６により所定の変調方式で変調マッピングされる。そして、ビームフォーミング処理部１１０は、変調マッピング部１２６から入力された送信シンボルを含む送信シンボルベクトルｓに対して、ビームフォーミング行列生成部１０８により生成されたビームフォーミング行列Ｗ’を作用させる。そして、ビームフォーミング処理部１１０は、アンテナ１１２を介してビームフォーミング後の送信シンボルベクトルをユーザ端末２００に送信する。

［ユーザ端末２００の構成例と復調処理］
図４に示すように、受信装置２００は、主に、ビームフォーミング後サブチャネル推定部２０４と、最尤検出部２０６と、チャネル復号部２０８とにより構成される。ビームフォーミング後サブチャネル推定部２０４は、ビームフォーミング後のサブチャネル行列を推定する。次いで、最尤検出部２０６は、推定されたビームフォーミング後のサブチャネル行列に基づき、受信したビームフォーミング後の受信シンボルベクトルに対して最尤検出の処理を実行する。次いで、チャネル復号部２０８は、最尤検出部２０６により信号分離された変調信号をチャネル復号してデータを再生する。

以上、本実施形態に係るマルチユーザＭＩＭＯシステム１０００について詳細に説明した。上記の構成を適用すると、ゼロフォーシング・ビームフォーミング（ｚｅｒｏ−ｆｏｒｃｉｎｇ ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）技術を利用するマルチユーザＭＩＭＯシステムにおいて、あるユーザ端末にマルチストリームを送信するためのビームフォーミング行列を容易に計算することが可能になる。そのため、そのユーザ端末に対するスループットを増大させることが可能になる。尚、上記の技術は、ユーザ端末が複数のアンテナを有し、ＭＩＭＯ信号検出アルゴリズムを備えている場合に有効である。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

マルチユーザＭＩＭＯシステムの一構成例を示す説明図である。 マルチユーザＭＩＭＯシステムの一構成例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る送信装置の機能構成を示す説明図である。 同実施形態に係る送信装置のより詳細な機能構成を示す説明図である。

符号の説明

１０００ マルチユーザＭＩＭＯシステム
１００ 送信装置
１０２ サブセット行列設定部
１０４ 逆行列演算部
１０８ ビームフォーミング行列生成部
１１０ ビームフォーミング処理部
１１２ アンテナ
１２２ シリアル／パラレル変換部
１２４ チャネル符号化部
１２６ 変調マッピング部
２００ ユーザ端末
２０２ アンテナ
２０４ ビームフォーミング後サブチャネル推定部
２０６ 最尤検出部
２０８ チャネル復号部

Claims (4)

1. ビームフォーミングを施して信号を送信する送信装置であって、
   チャネル行列に基づき、二のユーザ端末が有するアンテナのうち、一のユーザ端末が有するアンテナの１つと、他のユーザ端末が有するアンテナとに関するサブセット行列を、前記二のユーザ端末が有するアンテナ毎に設定するサブセット行列設定部と、
   前記アンテナ毎に設定された前記サブセット行列に基づき、逆行列演算を用いてビームフォーミング行列を算出するビームフォーミング行列算出部と、
   を備え、
   前記サブセット行列は、各々のユーザ端末のアンテナに対するチャネル行列であることを特徴とする、送信装置。
2. 前記ビームフォーミング行列算出部は、前記アンテナ毎に設定された前記サブセット行列Ｈ’に対して逆行列演算Ｈ’^Ｈ（Ｈ’Ｈ^Ｈ）^−１を施して得られるビームフォーミングウェイトＷ’を用いて、前記チャネル行列をブロック対角化するためのビームフォーミング行列を形成することを特徴とする、請求項１に記載の送信装置。
3. 前記ビームフォーミング行列算出部は、所定の前記アンテナに対応する前記ビームフォーミングウェイトＷ’の中から、当該所定のアンテナに対応するベクトル成分を抽出して、前記ビームフォーミング行列の前記所定のアンテナに対応する成分に設定することを特徴とする、請求項２に記載の送信装置。
4. 送信信号のビームフォーミングに利用されるビームフォーミング行列を生成するためのビームフォーミング行列生成方法であって、
   チャネル行列に基づき、二のユーザ端末が有するアンテナのうち、一のユーザ端末が有するアンテナの１つと、他のユーザ端末が有するアンテナとに関するサブセット行列が、前記二のユーザ端末が有するアンテナ毎に設定されるサブセット行列設定ステップと、
   前記アンテナ毎に設定された前記サブセット行列に基づき、逆行列演算を用いて前記ビームフォーミング行列が算出されるビームフォーミング行列算出ステップと、
   を含み、
   前記サブセット行列は、各々のユーザ端末のアンテナに対するチャネル行列であることを特徴とする、ビームフォーミング行列生成方法。
   
   

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