JP5157928B2 - Receiving apparatus and signal receiving method - Google Patents
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本発明は、ＭＩＭＯ通信に係り、特異ベクトルを選択してデータを受信する受信装置、及び信号受信方法に関する。 The present invention relates to MIMO communication, and relates to a receiving apparatus and a signal receiving method for receiving data by selecting a singular vector.
次世代移動通信の無線通信方式では、高速データ伝送を実現することが重要である。高速データ伝送を実現する技術として、複数の送信アンテナから同一の周波数、時間を用いて信号を送信し、複数の受信アンテナを用いて信号の復調（信号分離）を行なうＭＩＭＯ多重方式（Multiple Input Multiple Output）が注目されている。 It is important to realize high-speed data transmission in the next-generation mobile communication wireless communication system. As a technique for realizing high-speed data transmission, a MIMO multiplexing method (Multiple Input Multiplex) is used in which signals are transmitted from a plurality of transmitting antennas using the same frequency and time, and signals are demodulated (signal separation) using a plurality of receiving antennas. Output) is drawing attention.
図３は、送信アンテナの数をＭ（Ｍは１以上の整数）、受信アンテナの数をＮ（Ｎは１以上の整数）とした場合のＭＩＭＯ送受信装置を示すブロック図である。送信側は、送信アンテナ１−１〜１−Ｍ、及び送信装置２で構成され、受信側は、受信アンテナ３−１〜３−Ｎ、及び受信装置４で構成される。複数の送信アンテナ１−１〜１−Ｍから異なる信号を同一の周波数、時間を用いて送信し、複数の受信アンテナ３−１〜３−Ｎを用いて信号を受信することにより、伝送帯域幅を増加せずに送信アンテナ数に比例した高速データ伝送が可能となる。 FIG. 3 is a block diagram showing a MIMO transmitting / receiving apparatus when the number of transmission antennas is M (M is an integer of 1 or more) and the number of reception antennas is N (N is an integer of 1 or more). The transmission side includes transmission antennas 1-1 to 1-M and the transmission device 2, and the reception side includes reception antennas 3-1 to 3-N and the reception device 4. By transmitting different signals from the plurality of transmission antennas 1-1 to 1-M using the same frequency and time and receiving signals using the plurality of reception antennas 3-1 to 3-N, the transmission bandwidth High-speed data transmission proportional to the number of transmission antennas is possible without increasing the number of transmission antennas.
図４は、従来技術によるＭＩＭＯ受信装置の構成を示すブロック図である。チャネル推定部５−１は、受信アンテナで受信された受信信号に対し、チャネル推定を行ってチャネル行列Ｈを生成する。数値計算処理部５−２は、チャネル行列Ｈを入力とし、チャネル行列の特異値、及び特異ベクトルを算出する。ウエイト乗算部５−３は、数値計算処理部５−２から供給される特異ベクトルを受信信号に乗算し、図示しない後段の復調処理に供給する。 FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a MIMO receiving apparatus according to the prior art. The channel estimation unit 5-1 performs channel estimation on the reception signal received by the reception antenna to generate a channel matrix H. The numerical calculation processing unit 5-2 receives the channel matrix H and calculates a singular value and a singular vector of the channel matrix. The weight multiplication unit 5-3 multiplies the received signal by the singular vector supplied from the numerical calculation processing unit 5-2, and supplies the result to a subsequent demodulation process (not shown).
このようなＭＩＭＯシステムの中でも、例えば、特許文献１、２で開示されているＳＶＤ（Singular Value Decomposition）−ＭＩＭＯシステムでは、送受信装置の双方がチャネル行列Ｈを既知とすることにより、複数のアンテナ間の伝送路特性の値から生成されるチャネル行列Ｈについて特異値分解を行い、送受信側で処理を行うことによって、Ｍ×Ｎの行列で与えられた通信路をチャネルの特異値の数だけシングル入力シングル出力（ＳＩＳＯ）システムとして扱うことができる。 Among such MIMO systems, for example, in the SVD (Singular Value Decomposition) -MIMO system disclosed in Patent Documents 1 and 2, when both of the transmitting and receiving apparatuses make the channel matrix H known, a plurality of antennas can be connected. Singular value decomposition is performed on the channel matrix H generated from the values of the transmission path characteristics, and processing is performed on the transmitting and receiving sides, so that the communication path given by the M × N matrix is single-input for the number of singular values of the channel It can be treated as a single output (SISO) system.
また、分解されたＳＩＳＯ（Single input Single Output）通信路に対して送信装置は、通信路利得を知ることができるため、予め利得の大きな通信路には、大きな送信電力を与え、利得の小さな通信路には、小さな電力を配分、または電力を配分しないことで通信路容量を拡大することが可能となる。 In addition, since the transmitter can know the channel gain for the decomposed SISO (Single Input Single Output) channel, a large transmission power is given to the channel with a large gain in advance, and the communication with a small gain is performed. It is possible to expand the communication path capacity by allocating small power to the path or not allocating power.
しかしながら、上述した特許文献１、２で開示されているＳＶＤ−ＭＩＭＯ通信では、数値計算処理部５−２でチャネル行列Ｈの特異値分解を行って直交伝送路を形成しているが、送受信アンテナ数の増加とともに、送信アンテナの数をＮとした場合に、特異値分解の演算量がＮ３になるため、この処理部の演算量が増加するという問題がある。 However, in the SVD-MIMO communication disclosed in Patent Documents 1 and 2 described above, the numerical calculation processing unit 5-2 performs singular value decomposition of the channel matrix H to form an orthogonal transmission path. As the number increases, when the number of transmission antennas is N, the amount of computation of singular value decomposition becomes N 3, and there is a problem that the amount of computation of this processing unit increases.
また、チャネル行列Ｈの特異値が著しく小さな直交伝送路は、通信路利得が見込めずに電力を配分しないといったことがあり、このような場合においても、従来の特異値分解では、これに対応する特異値、及び特異ベクトルの算出も行うため、演算量が増加するという問題点がある。 In addition, the orthogonal transmission path having a remarkably small singular value of the channel matrix H may not be able to allocate the power because the channel gain cannot be expected. Even in such a case, the conventional singular value decomposition corresponds to this. Since calculation of singular values and singular vectors is also performed, there is a problem that the amount of calculation increases.
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、通信容量を確保しつつ、特異値分解を行うことによって生じる膨大な演算量を低減することができる受信装置、及び信号受信方法を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and the purpose thereof is a receiving apparatus capable of reducing the enormous amount of computation caused by performing singular value decomposition while ensuring communication capacity, And providing a signal receiving method.
上述した課題を解決するために、本発明は、ＭＩＭＯ通信を行う複数の受信アンテナを備える受信装置であって、前記複数の受信アンテナで受信された受信信号に対してチャネル推定を行い、チャネル行列を生成するチャネル推定手段と、前記チャネル推定手段によって生成されたチャネル行列に基づいてトレース値を算出する第１数値計算処理手段と、前記チャネル推定手段によって生成されたチャネル行列のランクを落としながら、チャネル行列の最大特異値、及びそれに対応する特異ベクトルを順次算出し、該順次算出された最大特異値と前記トレース値とに基づいて、前記チャネル行列の最大特異値、及びそれに対応する特異ベクトルの算出を打ち切り、その時点の特異ベクトルを選択する第２数値計算処理手段と、前記第２数値計算処理手段から選択された特異ベクトルを、前記複数の受信アンテナで受信された受信信号に乗算するウエイト乗算手段とを備えることを特徴とする受信装置である。 In order to solve the above-described problem, the present invention is a receiving apparatus including a plurality of receiving antennas that perform MIMO communication, and performs channel estimation on received signals received by the plurality of receiving antennas, and a channel matrix. A channel estimation means for generating a first value calculation processing means for calculating a trace value based on the channel matrix generated by the channel estimation means, while lowering the rank of the channel matrix generated by the channel estimation means, The maximum singular value of the channel matrix and the singular vector corresponding thereto are sequentially calculated, and the maximum singular value of the channel matrix and the singular vector corresponding thereto are calculated based on the sequentially calculated maximum singular value and the trace value. Second numerical calculation processing means for aborting the calculation and selecting a singular vector at that time, and the second numerical value meter The singular vectors selected from the processing unit, a receiving apparatus, characterized in that it comprises a weight multiplying means for multiplying the received signals received by the plurality of receiving antennas.
また、上述した課題を解決するために、本発明は、ＭＩＭＯ通信を行う複数の受信アンテナを備える受信装置であって、前記複数の受信アンテナで受信された受信信号に対してチャネル推定を行い、チャネル行列を生成するチャネル推定手段と、前記チャネル推定手段によって生成されたチャネル行列に基づいてトレース値を算出する第１数値計算処理手段と、前記チャネル推定手段によって生成されたチャネル行列のランクを落としながら、チャネル行列の最大特異値、及びそれに対応する特異ベクトルを順次算出し、該順次算出された最大特異値を累積加算した最大特異値と前記第１数値計算処理手段で算出されたトレース値との比が所定の閾値以上になると、前記チャネル行列の最大特異値、及びそれに対応する特異ベクトルの算出を打ち切り、その時点における最大特異値に対応する特異ベクトルを選択的に出力する第２数値計算処理手段と、前記第２数値計算処理手段から選択的に出力される特異ベクトルを、前記複数の受信アンテナで受信された受信信号に乗算するウエイト乗算手段とを備えることを特徴とする受信装置である。 Further, in order to solve the above-described problem, the present invention is a receiving apparatus including a plurality of receiving antennas that perform MIMO communication, and performs channel estimation on received signals received by the plurality of receiving antennas, A channel estimation unit for generating a channel matrix, a first numerical calculation processing unit for calculating a trace value based on the channel matrix generated by the channel estimation unit, and a rank of the channel matrix generated by the channel estimation unit However, the maximum singular value of the channel matrix and the corresponding singular vector are sequentially calculated, the maximum singular value obtained by accumulatively adding the sequentially calculated maximum singular values, and the trace value calculated by the first numerical value calculation processing unit, When the ratio of is equal to or greater than a predetermined threshold, the maximum singular value of the channel matrix and the corresponding singular vector are calculated. The second numerical calculation processing means for selectively outputting a singular vector corresponding to the maximum singular value at that time, and the singular vectors selectively output from the second numerical calculation processing means are received in the plurality of A receiving device comprising weight multiplying means for multiplying a received signal received by an antenna.
また、上述した課題を解決するために、本発明は、ＭＩＭＯ通信を行う複数の受信アンテナを備える受信装置であって、前記複数の受信アンテナで受信された受信信号に対してチャネル推定を行い、チャネル行列を生成するチャネル推定手段と、前記チャネル推定手段によって生成されたチャネル行列に基づいてトレース値を算出する第１数値計算処理手段と、前記チャネル推定手段によって生成されたチャネル行列のランクを落としながら、チャネル行列の最大特異値、及びそれに対応する特異ベクトルを順次算出し、該順次算出された最大特異値を累積加算する第２数値計算処理手段と、前記第２数値計算処理手段で順次累積加算された最大特異値を、前記第１数値計算処理手段で算出されたトレース値で除算する除算手段と、前記除算手段による除算結果と所定の閾値とを比較する比較手段と、前記第２数値計算処理手段から選択的に供給される特異ベクトルを、前記複数の受信アンテナで受信された受信信号に乗算するウエイト乗算手段とを備え、前記第２数値計算処理手段は、前記比較手段による比較結果に基づいて、前記除算手段による除算結果が所定の閾値以上になると、前記チャネル行列の最大特異値、及びそれに対応する特異ベクトルの算出を打ち切り、その時点における最大特異値に対応する特異ベクトルを選択的に前記ウエイト乗算手段に供給する、ことを特徴とする受信装置である。 Further, in order to solve the above-described problem, the present invention is a receiving apparatus including a plurality of receiving antennas that perform MIMO communication, and performs channel estimation on received signals received by the plurality of receiving antennas, A channel estimation unit for generating a channel matrix, a first numerical calculation processing unit for calculating a trace value based on the channel matrix generated by the channel estimation unit, and a rank of the channel matrix generated by the channel estimation unit However, the maximum singular value of the channel matrix and the corresponding singular vector are sequentially calculated, and the second numerical calculation processing means for cumulatively adding the sequentially calculated maximum singular values, and the second numerical calculation processing means sequentially accumulates them. Division means for dividing the added maximum singular value by the trace value calculated by the first numerical value calculation processing means; and the division A weighting multiplier that multiplies the reception signals received by the plurality of receiving antennas by a comparison unit that compares the division result of the stage with a predetermined threshold and a singular vector that is selectively supplied from the second numerical value calculation processing unit; And the second numerical value calculation processing means corresponds to the maximum singular value of the channel matrix and corresponding to the maximum singular value of the channel matrix when the division result by the division means is greater than or equal to a predetermined threshold based on the comparison result by the comparison means. The receiving apparatus is characterized in that the calculation of the singular vector is terminated and the singular vector corresponding to the maximum singular value at that time is selectively supplied to the weight multiplication means.
また、上述した課題を解決するために、本発明は、ＭＩＭＯ通信を行う複数の受信アンテナを備える受信装置による信号受信方法であって、前記複数の受信アンテナで受信された受信信号に対してチャネル推定を行い、チャネル行列を生成するステップと、前記チャネル行列に基づいてトレース値を算出するステップと、前記チャネル行列のランクを落としながら、チャネル行列の最大特異値、及びそれに対応する特異ベクトルを順次算出し、該順次算出された最大特異値と前記トレース値とに基づいて、前記チャネル行列の最大特異値、及びそれに対応する特異ベクトルの算出を打ち切り、その時点における最大特異値に対応する特異ベクトルを選択するステップと、前記選択された特異ベクトルを、前記複数の受信アンテナで受信された受信信号に乗算するステップとを含むことを特徴とする信号受信方法である。 Further, in order to solve the above-described problem, the present invention provides a signal reception method by a reception apparatus including a plurality of reception antennas that perform MIMO communication, and a channel for reception signals received by the plurality of reception antennas. Performing estimation, generating a channel matrix, calculating a trace value based on the channel matrix, and decreasing the rank of the channel matrix while sequentially determining the maximum singular value of the channel matrix and the corresponding singular vector Calculating, based on the sequentially calculated maximum singular value and the trace value, the calculation of the maximum singular value of the channel matrix and the corresponding singular vector is terminated, and the singular vector corresponding to the maximum singular value at that time And the selected singular vector is received by the plurality of receiving antennas. A signal receiving method which comprises a step of multiplying the signal signal.
この発明によれば、通信容量を確保しつつ、特異値分解を行うことによって生じる膨大な演算量を低減することができるという利点が得られる。 According to the present invention, there is an advantage that the enormous amount of calculation generated by performing the singular value decomposition can be reduced while ensuring the communication capacity.
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本発明の実施形態によるＭＩＭＯ通信における受信装置の構成を示すブロック図である。図において、本実施形態による受信装置は、チャネル推定部６−１、第１数値計算処理部６−２、第２数値計算処理部６−５、除算部６−３、比較部６−４、及びウエイト乗算部６−６を備えている。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a receiving apparatus in MIMO communication according to an embodiment of the present invention. In the figure, the receiving apparatus according to the present embodiment includes a channel estimation unit 6-1, a first numerical value calculation processing unit 6-2, a second numerical value calculation processing unit 6-5, a division unit 6-3, a comparison unit 6-4, And a weight multiplier 6-6.
チャネル推定部６−１は、受信アンテナで受信された受信信号に対し、チャネル推定を行ってチャネル行列Ｈを生成し、該チャネル行列Ｈを、第１数値計算処理部６−２、第２数値計算処理部６−５に供給する。ここで、チャネル推定とは、送信側の信号が受信装置に到達する際に、送信信号が受けるゲインを推定することを意味する。第１数値計算処理部６−２は、チャネル推定部６−１の出力であるチャネル行列Ｈを入力とし、チャネル行列Ｈのトレース値を算出し、該トレース値ｔｒａｃｅ（Ｈ）を除算部６−３に供給する。ここで、行列のトレースとは、行列の対角成分の総和であり、また、行列の特異値の総和と等価である。本実施形態では、該トレース値ｔｒａｃｅ（Ｈ）を、最大チャネル容量と定義する。 The channel estimation unit 6-1 performs channel estimation on the received signal received by the reception antenna to generate a channel matrix H, and the channel matrix H is converted into the first numerical value calculation processing unit 6-2 and the second numerical value. It supplies to the calculation process part 6-5. Here, the channel estimation means estimating a gain that the transmission signal receives when the signal on the transmission side reaches the reception device. The first numerical value calculation processing unit 6-2 receives the channel matrix H that is the output of the channel estimation unit 6-1 as an input, calculates a trace value of the channel matrix H, and divides the trace value trace (H) by the division unit 6- 6 3 is supplied. Here, the matrix trace is the sum of the diagonal components of the matrix and is equivalent to the sum of the singular values of the matrix. In the present embodiment, the trace value trace (H) is defined as the maximum channel capacity.
第２数値計算処理部６−５は、チャネル推定部６−１の出力であるチャネル行列Ｈを入力とし、後述する比較部６−４からの比較結果に従って、チャネル行列Ｈから特異ベクトル成分を除去し、行列のランクを落としながら、チャネル行列の最大特異値、及びそれに対応する特異ベクトルを繰り返し算出し、その都度、算出した最大特異値を記憶するとともに、該最大特異値と、過去に算出され記憶されている特異値とを加算して最大特異値の総和を算出して除算部６−３に供給する。また、第２数値計算処理部６−５は、後述する比較部６−４からの比較結果に従って、除算部６−３の除算結果βが閾値α以上となった場合に計算を打ち切り、その時点で、推定されたチャネル行列から算出した特異値に対応する特異ベクトルを選択し、ウエイト乗算部６−６に供給する。なお、本実施形態では、上記最大特異値の総和を、所有チャネル容量と定義し、除算結果βを、最大チャネル容量値対所有チャネル容量と定義する。 The second numerical calculation processing unit 6-5 receives the channel matrix H that is the output of the channel estimation unit 6-1 as an input, and removes a singular vector component from the channel matrix H according to the comparison result from the comparison unit 6-4 described later. Then, while decreasing the rank of the matrix, repeatedly calculate the maximum singular value of the channel matrix and the corresponding singular vector, each time storing the calculated maximum singular value, and calculating the maximum singular value and the past The sum of the singular values stored is added to calculate the sum of the maximum singular values and supplied to the dividing unit 6-3. Further, the second numerical calculation processing unit 6-5 aborts the calculation when the division result β of the division unit 6-3 is equal to or greater than the threshold value α in accordance with the comparison result from the comparison unit 6-4, which will be described later. Then, a singular vector corresponding to the singular value calculated from the estimated channel matrix is selected and supplied to the weight multiplier 6-6. In the present embodiment, the sum of the maximum singular values is defined as the owned channel capacity, and the division result β is defined as the maximum channel capacity value versus the owned channel capacity.
除算部６−３は、第１数値計算処理部６−２からのチャネル行列Ｈのトレース値ｔｒａｃｅ（Ｈ）、及び第２数値計算処理部６−５からの最大特異値を入力とし、数式（１）に従って、第２数値計算処理部６−５で計算された最大特異値を、第１数値計算処理部６−２で計算されたトレース値ｔｒａｃｅ（Ｈ）で除算し、その除算結果β（最大チャネル容量値対所有チャネル容量）を比較部６−４に供給する。 The division unit 6-3 receives the trace value trace (H) of the channel matrix H from the first numerical value calculation processing unit 6-2 and the maximum singular value from the second numerical value calculation processing unit 6-5 as inputs. 1), the maximum singular value calculated by the second numerical value calculation processing unit 6-5 is divided by the trace value trace (H) calculated by the first numerical value calculation processing unit 6-2, and the division result β ( The maximum channel capacity value versus the owned channel capacity) is supplied to the comparison unit 6-4.
上記数式（１）において、ｎは、第２数値計算処理部６−５において算出された特異値の数である。Ｈは、推定されたチャネル行列である。 In the above mathematical formula (1), n is the number of singular values calculated by the second numerical value calculation processing unit 6-5. H is the estimated channel matrix.
比較部６−４は、除算部６−３の出力である除算結果βと、所定の閾値αとを比較し、比較結果を第２数値計算処理部６−５に供給する。閾値αは、任意に決定される０＜α＜１の値である。ウエイト乗算部６−６は、第２数値計算処理部６−５から供給される特異ベクトルを入力とし、該特異ベクトルを受信信号に乗算し、図示しない後段の復調処理に供給する。 The comparison unit 6-4 compares the division result β output from the division unit 6-3 with a predetermined threshold value α, and supplies the comparison result to the second numerical value calculation processing unit 6-5. The threshold value α is a value of 0 <α <1 that is arbitrarily determined. The weight multiplication unit 6-6 receives the singular vector supplied from the second numerical value calculation processing unit 6-5, multiplies the singular vector by the received signal, and supplies it to the subsequent demodulation processing (not shown).
次に、上述した実施形態の動作について説明する。
図２は、本実施形態によるＭＩＭＯ通信における受信装置の動作を説明するためのフローチャートである。まず、チャネル推定部６−１で、受信アンテナで受信された受信信号に対してチャネル推定を行ない、チャネル行列Ｈを生成する（ステップＳ１）。なお、送信アンテナ数がＭ本で、受信アンテナがＮ本であるときのチャネルゲインは、Ｍ×Ｎ個となり、これを行列に直した形がチャネル行列Ｈである。
Next, the operation of the above-described embodiment will be described.
FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the receiving apparatus in the MIMO communication according to the present embodiment. First, the channel estimation unit 6-1 performs channel estimation on the received signal received by the receiving antenna, and generates a channel matrix H (step S1). The channel gain when the number of transmission antennas is M and the number of reception antennas is N is M × N, and the channel matrix H is obtained by converting this into a matrix.
次に、第１数値計算処理部６−２では、チャネル推定部６−１で推定したチャネル行列Ｈのトレース値ｔｒａｃｅ（Ｈ）を算出する（ステップＳ２）。次に、チャネル行列Ｈに対し、第２数値計算処理部６−５が、数値計算処理を行い、最大特異値、及びそれに対応する特異ベクトルを算出する（ステップＳ３）。 Next, the first numerical value calculation processing unit 6-2 calculates the trace value trace (H) of the channel matrix H estimated by the channel estimation unit 6-1 (step S2). Next, the second numerical value calculation processing unit 6-5 performs numerical value calculation processing on the channel matrix H to calculate the maximum singular value and the singular vector corresponding thereto (step S3).
次に、第２数値計算処理部６−５では、算出された最大特異値と、過去に算出された特異値があれば、過去の特異値とを加算して最大特異値の総和を算出し（ステップＳ４）、除算部６−３では、最大特異値の総和を、チャネル行列Ｈのトレース値ｔｒａｃｅ（Ｈ）で除算し、除算結果βとして比較部６−４に供給する（ステップＳ５）。 Next, in the second numerical value calculation processing unit 6-5, if there is a calculated maximum singular value and a singular value calculated in the past, the past singular value is added to calculate the sum of the maximum singular values. (Step S4) The division unit 6-3 divides the total sum of the maximum singular values by the trace value trace (H) of the channel matrix H and supplies the result to the comparison unit 6-4 as the division result β (step S5).
次に、比較部６−４では、上記除算結果βが予め設定された閾値α以上であるか否かを判定する（ステップＳ６）。そして、第２数値計算処理部６−５では、上記除算結果βが閾値αより小さい場合には、チャネル行列Ｈから特異ベクトル成分を除去し、行列のランクを落とし（ステップＳ７）、ステップＳ３に戻り、そのチャネル行列Ｈに対して上述した処理を行い、以下、再帰的に繰り返す。 Next, the comparison unit 6-4 determines whether or not the division result β is equal to or greater than a preset threshold value α (step S6). Then, in the second numerical calculation processing unit 6-5, when the division result β is smaller than the threshold value α, the singular vector component is removed from the channel matrix H, the rank of the matrix is lowered (step S7), and the process goes to step S3. Returning, the above-described processing is performed on the channel matrix H, and the following is repeated recursively.
一方、上記値βが閾値α以上となった場合には、第２数値計算処理部６−５では、その時点で算出した特異値に対応する特異ベクトルを選択し、該選択した特異ベクトルをウエイト乗算部６−６に出力し、特異ベクトルの選択を終了する（ステップＳ８）。 On the other hand, when the value β is equal to or greater than the threshold value α, the second numerical value calculation processing unit 6-5 selects a singular vector corresponding to the singular value calculated at that time, and the selected singular vector is weighted. The result is output to the multiplier 6-6, and the selection of the singular vector is finished (step S8).
上述した実施形態によれば、除算部６−３の除算結果β（最大チャネル容量値対所有チャネル容量）を所定の閾値αと比較することによって、支配的となる直交伝送路に対応する特異値の高い特異ベクトルのみを選択することで、従来方式と同程度の通信容量を保ちつつ、特異値分解を行なうことによって生じる膨大な演算量を低減することができる。 According to the embodiment described above, the singular value corresponding to the dominant orthogonal transmission path is obtained by comparing the division result β (maximum channel capacity value vs. owned channel capacity) of the division unit 6-3 with the predetermined threshold value α. By selecting only a high singular vector, it is possible to reduce an enormous amount of calculation caused by performing singular value decomposition while maintaining a communication capacity comparable to that of the conventional method.
本発明は、ＭＩＭＯ通信に係り、例えば、移動通信装置（移動局）、無線基地局装置等の受信装置に利用可能である。 The present invention relates to MIMO communication, and can be used for receiving apparatuses such as mobile communication apparatuses (mobile stations) and radio base station apparatuses.
１−１〜１−Ｍ 送信アンテナ
２ 送信装置
３−１〜３−Ｎ 受信アンテナ
４ 受信装置
５−１ チャネル推定部
５−２ 数値計算処理部
５−３ ウエイト乗算部
６−１ チャネル推定部
６−２ 第１数値計算処理部
６−３ 除算部
６−４ 比較部
６−５ 第２数値計算処理部
６−６ ウエイト乗算部
1-1 to 1-M transmitting antenna 2 transmitting device 3-1 to 3-N receiving antenna 4 receiving device 5-1 channel estimation unit 5-2 numerical calculation processing unit 5-3 weight multiplication unit 6-1 channel estimation unit 6 -2 First numerical calculation processing unit 6-3 Division unit 6-4 Comparison unit 6-5 Second numerical calculation processing unit 6-6 Weight multiplication unit
Claims (8)
前記複数の受信アンテナで受信された受信信号に対してチャネル推定を行い、チャネル行列を生成するチャネル推定手段と、
前記チャネル推定手段によって生成されたチャネル行列に基づいてトレース値を算出する第１数値計算処理手段と、
前記チャネル推定手段によって生成されたチャネル行列のランクを落としながら、チャネル行列の最大特異値、及びそれに対応する特異ベクトルを順次算出し、該順次算出された最大特異値と前記トレース値とに基づいて、前記チャネル行列の最大特異値、及びそれに対応する特異ベクトルの算出を打ち切り、その時点の特異ベクトルを選択する第２数値計算処理手段と、
前記第２数値計算処理手段から選択された特異ベクトルを、前記複数の受信アンテナで受信された受信信号に乗算するウエイト乗算手段と
を備えることを特徴とする受信装置。 A receiving apparatus including a plurality of receiving antennas for performing MIMO communication,
Channel estimation means for performing channel estimation on reception signals received by the plurality of reception antennas and generating a channel matrix;
First numerical calculation processing means for calculating a trace value based on a channel matrix generated by the channel estimation means;
While decreasing the rank of the channel matrix generated by the channel estimation means, sequentially calculate the maximum singular value of the channel matrix and the corresponding singular vector, and based on the sequentially calculated maximum singular value and the trace value A second numerical calculation processing means for aborting the calculation of the maximum singular value of the channel matrix and the singular vector corresponding thereto, and selecting the singular vector at that time;
A receiving apparatus comprising: weight multiplying means for multiplying the received signals received by the plurality of receiving antennas by a singular vector selected from the second numerical calculation processing means.
順次算出される最大特異値を累積加算する加算手段と、
前記加算手段により累積加算された最大特異値と前記トレース値とに基づいて、前記チャネル行列の最大特異値、及びそれに対応する特異ベクトルの算出を打ち切り、該打ち切った時点の特異ベクトルを選択する選択手段と
を備えることを特徴とする請求項１記載の受信装置。 The second numerical calculation processing means includes
Adding means for cumulatively adding the maximum singular values calculated sequentially;
Selection for selecting the singular vector at the time of the truncation of the maximum singular value of the channel matrix and the calculation of the singular vector corresponding thereto based on the maximum singular value cumulatively added by the adding means and the trace value The receiving apparatus according to claim 1, further comprising: means.
前記複数の受信アンテナで受信された受信信号に対してチャネル推定を行い、チャネル行列を生成するチャネル推定手段と
前記チャネル推定手段によって生成されたチャネル行列に基づいてトレース値を算出する第１数値計算処理手段と、
前記チャネル推定手段によって生成されたチャネル行列のランクを落としながら、チャネル行列の最大特異値、及びそれに対応する特異ベクトルを順次算出し、該順次算出された最大特異値を累積加算した最大特異値と前記第１数値計算処理手段で算出されたトレース値との比が所定の閾値以上になると、前記チャネル行列の最大特異値、及びそれに対応する特異ベクトルの算出を打ち切り、その時点における最大特異値に対応する特異ベクトルを選択的に出力する第２数値計算処理手段と、
前記第２数値計算処理手段から選択的に出力される特異ベクトルを、前記複数の受信アンテナで受信された受信信号に乗算するウエイト乗算手段と
を備えることを特徴とする受信装置。 A receiving apparatus including a plurality of receiving antennas for performing MIMO communication,
Channel estimation means for performing channel estimation on received signals received by the plurality of receiving antennas and generating a channel matrix; and first numerical calculation for calculating a trace value based on the channel matrix generated by the channel estimation means Processing means;
While reducing the rank of the channel matrix generated by the channel estimation means, the maximum singular value of the channel matrix and the singular vector corresponding thereto are sequentially calculated, and the maximum singular value obtained by cumulatively adding the sequentially calculated maximum singular values and When the ratio with the trace value calculated by the first numerical calculation processing means is equal to or greater than a predetermined threshold value, the calculation of the maximum singular value of the channel matrix and the corresponding singular vector is terminated, and the maximum singular value at that time is obtained. Second numerical calculation processing means for selectively outputting corresponding singular vectors;
A receiving apparatus comprising: weight multiplying means for multiplying the reception signals received by the plurality of receiving antennas by singular vectors selectively output from the second numerical value calculation processing means.
前記複数の受信アンテナで受信された受信信号に対してチャネル推定を行い、チャネル行列を生成するチャネル推定手段と、
前記チャネル推定手段によって生成されたチャネル行列に基づいてトレース値を算出する第１数値計算処理手段と、
前記チャネル推定手段によって生成されたチャネル行列のランクを落としながら、チャネル行列の最大特異値、及びそれに対応する特異ベクトルを順次算出し、該順次算出された最大特異値を累積加算する第２数値計算処理手段と、
前記第２数値計算処理手段で順次累積加算された最大特異値を、前記第１数値計算処理手段で算出されたトレース値で除算する除算手段と、
前記除算手段による除算結果と所定の閾値とを比較する比較手段と、
前記第２数値計算処理手段から選択的に供給される特異ベクトルを、前記複数の受信アンテナで受信された受信信号に乗算するウエイト乗算手段と
を備え、
前記第２数値計算処理手段は、
前記比較手段による比較結果に基づいて、前記除算手段による除算結果が所定の閾値以上になると、前記チャネル行列の最大特異値、及びそれに対応する特異ベクトルの算出を打ち切り、その時点における最大特異値に対応する特異ベクトルを選択的に前記ウエイト乗算手段に供給する、
ことを特徴とする受信装置。 A receiving apparatus including a plurality of receiving antennas for performing MIMO communication,
Channel estimation means for performing channel estimation on reception signals received by the plurality of reception antennas and generating a channel matrix;
First numerical calculation processing means for calculating a trace value based on a channel matrix generated by the channel estimation means;
Second numerical calculation for sequentially calculating the maximum singular value of the channel matrix and the singular vector corresponding to the channel matrix while lowering the rank of the channel matrix generated by the channel estimation means, and accumulating the sequentially calculated maximum singular value. Processing means;
Division means for dividing the maximum singular value sequentially accumulated and added by the second numerical value calculation means by the trace value calculated by the first numerical value calculation means;
Comparing means for comparing the result of division by the dividing means with a predetermined threshold;
Weight multiplying means for multiplying received signals received by the plurality of receiving antennas by a singular vector selectively supplied from the second numerical calculation processing means,
The second numerical calculation processing means includes
Based on the comparison result by the comparison means, when the division result by the division means is equal to or greater than a predetermined threshold, the calculation of the maximum singular value of the channel matrix and the corresponding singular vector is terminated, and the maximum singular value at that time is obtained. Selectively supplying corresponding singular vectors to the weight multiplication means;
A receiving apparatus.
前記順次算出される最大特異値を記憶する記憶手段と、
前記順次算出される最大特異値と前記記憶手段に記憶されている過去の最大特異値とを累積加算する加算手段と
を備えることを特徴とする請求項３または４に記載の受信装置。 The second numerical calculation processing means includes
Storage means for storing the sequentially calculated maximum singular value;
The receiving apparatus according to claim 3, further comprising an adding unit that cumulatively adds the sequentially calculated maximum singular value and a past maximum singular value stored in the storage unit.
前記複数の受信アンテナで受信された受信信号に対してチャネル推定を行い、チャネル行列を生成するステップと、
前記チャネル行列に基づいてトレース値を算出するステップと、
前記チャネル行列のランクを落としながら、チャネル行列の最大特異値、及びそれに対応する特異ベクトルを順次算出し、該順次算出された最大特異値と前記トレース値とに基づいて、前記チャネル行列の最大特異値、及びそれに対応する特異ベクトルの算出を打ち切り、その時点における最大特異値に対応する特異ベクトルを選択するステップと、
前記選択された特異ベクトルを、前記複数の受信アンテナで受信された受信信号に乗算するステップと
を含むことを特徴とする信号受信方法。 A signal reception method by a reception device including a plurality of reception antennas for performing MIMO communication,
Performing channel estimation on received signals received by the plurality of receiving antennas to generate a channel matrix;
Calculating a trace value based on the channel matrix;
While decreasing the rank of the channel matrix, the maximum singular value of the channel matrix and the corresponding singular vector are sequentially calculated, and the maximum singular value of the channel matrix is calculated based on the sequentially calculated maximum singular value and the trace value. Censoring the calculation of the value and the corresponding singular vector, and selecting the singular vector corresponding to the maximum singular value at that time;
Multiplying the selected singular vectors by the received signals received by the plurality of receiving antennas.
前記チャネル行列のランクを落としながら、チャネル行列の最大特異値、及びそれに対応する特異ベクトルを順次算出するステップと、
前記順次算出される最大特異値を累積加算するステップと
前記累積加算された最大特異値と前記トレース値とに基づいて、前記チャネル行列の最大特異値、及びそれに対応する特異ベクトルの算出を打ち切り、その時点における最大特異値に対応する特異ベクトルを選択するステップと
を含むことを特徴とする請求項６記載の信号受信方法。 The step of selecting the singular vector includes
Calculating a maximum singular value of the channel matrix and a singular vector corresponding thereto while lowering the rank of the channel matrix;
Based on the step of cumulatively adding the sequentially calculated maximum singular value, the cumulatively added maximum singular value, and the trace value, the calculation of the maximum singular value of the channel matrix and the singular vector corresponding thereto is terminated, The signal receiving method according to claim 6, further comprising: selecting a singular vector corresponding to the maximum singular value at that time.
前記累積加算された最大特異値を、前記トレース値で除算するステップと、
前記除算結果と所定の閾値とを比較するステップと、
前記比較結果に基づいて、前記除算結果が所定の閾値以上になると、前記チャネル行列の最大特異値、及びそれに対応する特異ベクトルの算出を打ち切り、その時点における最大特異値に対応する特異ベクトルを選択するステップと
を含むことを特徴とする請求項７記載の信号受信方法。 Selecting a singular vector based on the cumulatively added maximum singular value and the trace value;
Dividing the cumulatively added maximum singular value by the trace value;
Comparing the division result with a predetermined threshold;
Based on the comparison result, when the division result exceeds a predetermined threshold, the calculation of the maximum singular value of the channel matrix and the corresponding singular vector is terminated, and the singular vector corresponding to the maximum singular value at that time is selected. The signal receiving method according to claim 7, further comprising:
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