JP5538152B2

JP5538152B2 - 受信機、チャネル情報圧縮方法およびコンピュータプログラム

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Publication number: JP5538152B2
Application number: JP2010204524A
Authority: JP
Inventors: 養幸畑川; 聡小西
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2010-09-13
Filing date: 2010-09-13
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2030-09-13
Also published as: US8605805B2; JP2012060586A; US20120063527A1

Description

本発明は、受信機、チャネル情報圧縮方法およびコンピュータプログラムに関する。

次世代の無線通信システムにおいては、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）システムを採用することが検討されている。ＭＩＭＯシステムでは、送信機が送信データに対して信号伝送路（通信チャネル）の状態を表すチャネル情報（ＣＳＩ：Channel State Information）に基づいたプリコーディング（Precoding）を行うことにより、プリコーディングを行わない場合に比べて周波数利用効率を向上できることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。

また、ＦＤＤ（Frequency Division Duplex）の場合、一般的にチャネル情報は受信機で取得されるが、そのチャネル情報に基づいた送信データのプリコーディングを行う方法として、例えば、受信機が取得したチャネル情報（例えば、チャネル応答行列）を送信機へ送信し、送信機が該チャネル情報に応じたプリコーディングを行うことが知られている。

しかし、受信機が取得したチャネル情報をそのまま送信機へ送る場合、送信データ量が膨大になる。そこで、受信機から送信機へ送るデータ量を削減する技術として、例えば、非特許文献２が知られている。非特許文献２に記載の従来のチャネル情報圧縮技術では、チャネル情報を離散コサイン変換し、離散コサイン変換後のデータの中から電力が高い周波数成分のみを送信機へ送っている。

M. Vu, A. Paulraj,"MIMO Wireless Linear Precoding", IEEE Signal Processing Magazine, Sep. 2007. 畑川養幸，小西聡，"チャネル推定誤りとフィードバック遅延を考慮したCSI圧縮手法の特性評価"，電子情報通信学会技術研究報告 RCS2009-227，pp.115-120，2010年1月

上述した従来のチャネル情報圧縮技術に対して、受信機から送信機へ送るチャネル情報のデータ量に係る削減効率の向上が望まれている。送信機から受信機へ複数の通信チャネルを介して信号を送信する場合、複数の通信チャネルに各々対応するチャネル情報が存在する。このとき、チャネル情報のデータ量に係る削減効率の向上を図るためには、複数のチャネル情報を離散コサイン変換する際に、まとめて離散コサイン変換する離散コサイン変換入力データをどのチャネル情報から構成するのかが課題となる。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、送信機から受信機へ複数の通信チャネルを介して信号を送信する場合において、複数のチャネル情報のデータ量を削減して受信機から送信機へ送るときに、チャネル情報のデータ量に係る削減効率の向上を図ることができる受信機、チャネル情報圧縮方法およびコンピュータプログラムを提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係る受信機は、送信機から複数の通信チャネルを介して信号を受信し、前記通信チャネルの状態を表すチャネル情報を前記送信機に伝える受信機において、前記複数の通信チャネルの各々に対応するチャネル情報の組合せに対して相関値を計算するチャネル相関値計算部と、前記相関値に基づいて相関が大きいと判断した前記チャネル情報の組合せを変換入力データとする変換入力データ生成部と、前記変換入力データを時間領域から周波数領域に変換する時間−周波数領域変換部と、前記時間−周波数領域変換部により得られた変換出力データに含まれる周波数成分の情報を圧縮する情報圧縮部と、前記情報圧縮部により得られた情報圧縮後データと、前記変換入力データに含めたチャネル情報を分離するための情報とを前記送信機に送信する送信部と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係る受信機においては、マルチキャリア伝送方式であり、前記変換入力データ生成部は、前記相関が大きいと判断したチャネル情報の組合せを同一サブキャリア毎にまとめて変換入力データを生成することを特徴とする。

本発明に係る受信機においては、マルチキャリア伝送方式であり、前記変換入力データ生成部は、前記相関が大きいと判断したチャネル情報の組合せを同一通信チャネル毎にまとめて変換入力データを生成することを特徴とする。

本発明に係る受信機においては、ＭＩＭＯ伝送方式であり、前記チャネル相関値計算部は、前記送信機の特定の送信アンテナに対して、特定の受信アンテナとの間の通信チャネルに対応するチャネル情報と、該特定の受信アンテナ以外の受信アンテナとの間の各通信チャネルに対応するチャネル情報との組合せに対してのみ相関値を計算し、前記変換入力データ生成部は、該相関値に基づいて該各通信チャネル間の相関が大きいと判断した場合には、前記送信機の同一送信アンテナに係るチャネル情報をまとめて変換入力データとすることを特徴とする。

本発明に係る受信機は、ＭＩＭＯ伝送方式において、送信機から複数の通信チャネルを介して信号を受信し、前記通信チャネルの状態を表すチャネル情報を前記送信機に伝える受信機であり、受信アンテナの間隔が所定値以下である受信アンテナの組合せに対して、前記送信機の同一送信アンテナに係るチャネル情報をまとめて変換入力データとする変換入力データ生成部と、前記変換入力データを時間領域から周波数領域に変換する時間−周波数領域変換部と、前記時間−周波数領域変換部により得られた変換出力データに含まれる周波数成分の情報を圧縮する情報圧縮部と、前記情報圧縮部により得られた情報圧縮後データと、前記変換入力データに含めたチャネル情報を分離するための情報とを前記送信機に送信する送信部と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係るチャネル情報圧縮方法は、送信機から複数の通信チャネルを介して受信機へ信号を送信する通信システムにおいて、前記通信チャネルの状態を表すチャネル情報を前記送信機に伝える際に前記チャネル情報を圧縮する方法であって、前記複数の通信チャネルの各々に対応するチャネル情報の組合せに対して相関値を計算するチャネル相関値計算ステップと、前記相関値に基づいて相関が大きいと判断した前記チャネル情報の組合せを変換入力データとする変換入力データ生成ステップと、前記変換入力データを時間領域から周波数領域に変換する時間−周波数領域変換ステップと、前記時間−周波数領域変換ステップにより得られた変換出力データに含まれる周波数成分の情報を圧縮する情報圧縮ステップと、前記情報圧縮ステップにより得られた情報圧縮後データと、前記変換入力データに含めたチャネル情報を分離するための情報とを出力するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明に係るチャネル情報圧縮方法は、送信機から複数の通信チャネルを介して受信機へ信号を送信するＭＩＭＯ伝送方式の無線通信システムにおいて、前記通信チャネルの状態を表すチャネル情報を前記送信機に伝える際に前記チャネル情報を圧縮する方法であって、受信アンテナの間隔が所定値以下である受信アンテナの組合せに対して、前記送信機の同一送信アンテナに係るチャネル情報をまとめて変換入力データとする変換入力データ生成ステップと、前記変換入力データを時間領域から周波数領域に変換する時間−周波数領域変換ステップと、前記時間−周波数領域変換ステップにより得られた変換出力データに含まれる周波数成分の情報を圧縮する情報圧縮ステップと、前記情報圧縮ステップにより得られた情報圧縮後データと、前記変換入力データに含めたチャネル情報を分離するための情報とを出力するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明に係るコンピュータプログラムは、送信機から複数の通信チャネルを介して受信機へ信号を送信する通信システムにおいて、前記通信チャネルの状態を表すチャネル情報を前記送信機に伝える際にチャネル情報圧縮処理を行うためのコンピュータプログラムであって、前記複数の通信チャネルの各々に対応するチャネル情報の組合せに対して相関値を計算するチャネル相関値計算ステップと、前記相関値に基づいて相関が大きいと判断した前記チャネル情報の組合せを変換入力データとする変換入力データ生成ステップと、前記変換入力データを時間領域から周波数領域に変換する時間−周波数領域変換ステップと、前記時間−周波数領域変換ステップにより得られた変換出力データに含まれる周波数成分の情報を圧縮する情報圧縮ステップと、前記情報圧縮ステップにより得られた情報圧縮後データと、前記変換入力データに含めたチャネル情報を分離するための情報とを出力するステップと、をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであることを特徴とする。
これにより、前述の受信機がコンピュータを利用して実現できるようになる。

本発明に係るコンピュータプログラムは、送信機から複数の通信チャネルを介して受信機へ信号を送信するＭＩＭＯ伝送方式の無線通信システムにおいて、前記通信チャネルの状態を表すチャネル情報を前記送信機に伝える際にチャネル情報圧縮処理を行うためのコンピュータプログラムであって、受信アンテナの間隔が所定値以下である受信アンテナの組合せに対して、前記送信機の同一送信アンテナに係るチャネル情報をまとめて変換入力データとする変換入力データ生成ステップと、前記変換入力データを時間領域から周波数領域に変換する時間−周波数領域変換ステップと、前記時間−周波数領域変換ステップにより得られた変換出力データに含まれる周波数成分の情報を圧縮する情報圧縮ステップと、前記情報圧縮ステップにより得られた情報圧縮後データと、前記変換入力データに含めたチャネル情報を分離するための情報とを出力するステップと、をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであることを特徴とする。
これにより、前述の受信機がコンピュータを利用して実現できるようになる。

本発明によれば、送信機から受信機へ複数の通信チャネルを介して信号を送信する場合において、複数のチャネル情報のデータ量を削減して受信機から送信機へ送るときに、チャネル情報のデータ量に係る削減効率の向上を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る無線通信システムの構成を示す概略構成図である。図１に示すチャネル情報圧縮部２４の構成を示すブロック図である。図１に示すチャネル情報展開部１４の構成を示すブロック図である。本発明に係る変換前処理部４０の一実施例である。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る無線通信システムの構成を示す概略構成図である。この無線通信システムは、ＭＩＭＯ送信機１とＭＩＭＯ受信機２を有し、ＭＩＭＯ送信機１からＭＩＭＯ受信機２へＭＩＭＯ伝送を行う。

図１において、ＭＩＭＯ送信機１は、プリコーディング部１１と送信部１２と制御情報受信部１３とチャネル情報展開部１４を有する。プリコーディング部１１は、チャネル情報（ＣＳＩ）を用いて送信データのプリコーディングを行う。送信部１２は、複数の送信アンテナを有し、プリコーディングされた送信データを複数の送信アンテナから送信する。制御情報受信部１３は、ＭＩＭＯ受信機２から制御情報を受信する。この制御情報は、チャネル情報圧縮符号化データＢと制御データＣを有する。チャネル情報展開部１４は、チャネル情報圧縮符号化データＢと制御データＣを用いてチャネル情報を取得する。チャネル情報展開部１４は、取得したチャネル情報をプリコーディング部１１へ供給する。

ＭＩＭＯ受信機２は、受信部２１とチャネル推定部２２と受信処理部２３とチャネル情報圧縮部２４と制御情報送信部２５を有する。受信部２１は、複数の受信アンテナを有し、ＭＩＭＯ送信機１の複数の送信アンテナから送信された信号を複数の受信アンテナで受信する。チャネル推定部２２は、各受信アンテナの受信信号を用いてチャネル情報（ＣＳＩ）を推定する。受信処理部２３は、チャネル情報を用いて受信処理を行い、受信データを取得する。

チャネル情報圧縮部２４は、チャネル推定部２２で推定されたチャネル情報からチャネル情報圧縮符号化データＢを生成する。チャネル情報圧縮部２４は、チャネル情報圧縮符号化データＢと制御データＣを制御情報送信部２５へ出力する。制御情報送信部２５は、チャネル情報圧縮符号化データＢと制御データＣをＭＩＭＯ送信機１へ送信する。

図２は、図１に示すチャネル情報圧縮部２４の構成を示すブロック図である。図３は、図１に示すチャネル情報展開部１４の構成を示すブロック図である。
まず、図２を参照してチャネル情報圧縮部２４を説明する。図２において、チャネル情報圧縮部２４は、変換前処理部４０と時間−周波数領域変換部４１と情報圧縮部４２と可変長符号化部４３と制御部４４を有する。情報圧縮部４２は、情報削除部４５と量子化部４６を有する。

変換前処理部４０には、チャネル推定部２２からチャネル情報（ＣＳＩ）が入力される。変換前処理部４０は、チャネル情報から変換入力データＤを生成する。変換前処理部４０は、変換入力データＤを時間−周波数領域変換部４１へ出力する。又、変換前処理部４０は、変換入力データＤに含めたチャネル情報を分離するための分離制御情報Ａを制御部４４へ出力する。

時間−周波数領域変換部４１は、変換入力データＤを時間領域から周波数領域に変換する。変換入力データＤは、一緒に時間領域から周波数領域に変換するチャネル情報から構成される。時間−周波数領域変換部４１は、変換入力データＤを時間領域から周波数領域に変換した結果である変換出力データを情報圧縮部４２へ出力する。

時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する時間−周波数領域変換としては、離散コサイン変換（ＤＣＴ：Discrete Cosine Transform）、離散フーリエ変換（ＤＦＴ：Discrete Fourier Transform）又は離散ウェーブレット変換（ＤＷＴ：Discrete wavelet transform）などを用いることができる。

情報圧縮部４２は、変換出力データに含まれる周波数成分の情報を圧縮（情報のビット数の削減または情報の削除）する。情報圧縮部４２では、情報削除部４５と量子化部４６によって変換出力データの情報圧縮が行われる。周波数成分の情報を圧縮する方法としては、高周波成分の情報を圧縮したり、又は、電力が小さい周波数成分の情報を圧縮したりすることが挙げられる。

情報圧縮部４２は、変換出力データを情報圧縮した結果である情報圧縮後データを可変長符号化部４３へ出力する。可変長符号化部４３は、情報圧縮部４２から受け取った情報圧縮後データを可変長符号化する。可変長符号化部４３は、情報圧縮後データの可変長符号化により得られたチャネル情報圧縮符号化データＢを制御情報送信部２５へ出力する。

制御部４４には、変換前処理部４０から分離制御情報Ａが入力される。制御部４４は、時間−周波数領域変換部４１、情報圧縮部４２及び可変長符号化部４３の動作を制御する。制御部４４は、チャネル情報圧縮符号化データＢに係る制御データＣを制御情報送信部２５へ出力する。制御データＣは、分離制御情報Ａを含む。

次に、図３を参照してチャネル情報展開部１４を説明する。図３において、チャネル情報展開部１４は、可変長復号化部５１と情報展開部５２と周波数−時間領域変換部５３と制御部５４と逆変換後処理部６０を有する。情報展開部５２は、逆量子化部５５と情報補完部５６を有する。これら図３の各部は図２の各部に対応したものである。

可変長復号化部５１には、制御情報受信部１３からチャネル情報圧縮符号化データＢが入力される。可変長復号化部５１は、チャネル情報圧縮符号化データＢを可変長復号化する。可変長復号化部５１は、チャネル情報圧縮符号化データＢの可変長復号化により得られた情報圧縮後データを情報展開部５２へ出力する。

情報展開部５２は、可変長復号化部５１から受け取った情報圧縮後データを情報展開する。情報展開部５２では、逆量子化部５５と情報補完部５６によって情報圧縮後データの情報展開が行われる。情報展開部５２は、情報圧縮後データの情報展開により得られたデータを周波数−時間領域変換部５３へ出力する。

周波数−時間領域変換部５３は、情報展開部５２から入力されたデータに対して、周波数領域から時間領域に変換する周波数−時間領域変換（時間−周波数領域変換部４１の逆変換）を行う。周波数−時間領域変換部５３は、周波数−時間領域変換により得られた逆変換出力データＥを逆変換後処理部６０へ出力する。

制御部５４には、制御情報受信部１３から制御データＣが入力される。制御部５４は、可変長復号化部５１、情報展開部５２及びＩＤＣＴ部５３の動作を制御する。又、制御部５４は、制御データＣに含まれる分離制御情報Ａを逆変換後処理部６０へ出力する。

逆変換後処理部６０は、分離制御情報Ａに基づいて、逆変換出力データＥからチャネル情報を分離する。逆変換後処理部６０は、チャネル情報（ＣＳＩ）をプリコーディング部１１へ出力する。

以下、本実施形態に係るチャネル情報圧縮部２４内の変換前処理部４０について、実施例を挙げて説明する。

図４は本発明に係る変換前処理部４０の実施例１である。図４において、変換前処理部４０は、チャネル相関値計算部７１と変換入力データ生成部７２を有する。チャネル相関値計算部７１は、複数の通信チャネルの各々に対応するチャネル情報（ＣＳＩ）の組合せに対して相関値を計算する。変換入力データ生成部７２は、チャネル相関値計算部７１により得られた相関値に基づいて相関が大きいと判断したチャネル情報の組合せを変換入力データＤとする。又、変換入力データ生成部７２は、変換入力データＤに含めたチャネル情報を分離するための分離制御情報Ａを生成する。

ここで、具体例を挙げて、チャネル相関値計算部７１および変換入力データ生成部７２が行う処理を説明する。式（１）は、チャネル情報としてのチャネル応答行列Ｈ^{（ｔ，ｎ）}の例である。式（１）のチャネル応答行列Ｈ^{（ｔ，ｎ）}は、ＭＩＭＯ送信機１の送信アンテナが４本であり、且つＭＩＭＯ受信機２の受信アンテナが４本である場合に対応する。又、式（１）のチャネル応答行列Ｈ^{（ｔ，ｎ）}は、マルチキャリア伝送方式に対応する。マルチキャリア伝送方式としては、例えば、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式が挙げられる。

従って、式（１）のチャネル応答行列Ｈ^{（ｔ，ｎ）}は、ＭＩＭＯ伝送方式かつマルチキャリア伝送方式（マルチキャリアＭＩＭＯシステムと称する）に対応する。このマルチキャリアＭＩＭＯシステムでは、サブキャリア毎に、４本の送信アンテナと４本の受信アンテナとの組合せの各々に通信チャネルが形成される。従って、該マルチキャリアＭＩＭＯシステムは、サブキャリア毎に、送信アンテナ（４本）と受信アンテナ（４本）の組合せ数分の１６個の通信チャネルを有する。そして、式（１）のチャネル応答行列Ｈ^{（ｔ，ｎ）}は、サブキャリア毎に、１６個の通信チャネルの各々に対応するチャネル情報を有する。

但し、Ｈ^{（ｔ，ｎ）}は、時刻ｔにおける第ｎ番サブキャリアのチャネル応答行列である。ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（ｍ_Ｔ，ｍ_Ｒ）は、時刻ｔにおける第ｎ番サブキャリアに係る第ｍ_Ｔ番送信アンテナと第ｍ_Ｒ番受信アンテナとの組合せによる通信チャネルの周波数応答を表すチャネル情報である。ｎは１からＮ_ｍａｘまでの自然数である。Ｎ_ｍａｘはサブキャリア数である。ＴおよびＲは１、２、３、４のいずれかである。なお、数式中の下付き部分については、＿で表す。

チャネル相関値計算部７１は、チャネル応答行列Ｈ^{（ｔ，ｎ）}が入力されると、式（２）により、チャネル情報ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（ｍ_Ｔ，ｍ_Ｒ）の全組合せに対して、チャネル情報の組合せ毎に相関値を計算する。チャネル相関値計算部７１は、その計算結果である相関値を変換入力データ生成部７２に出力する。

但し、ｒ^{（ｔ，ｎ）}＿（ｍ_Ｔ１→ｍ_Ｒ１，ｍ_Ｔ２→ｍ_Ｒ２）は、時刻ｔにおける第ｎ番サブキャリアに係る、第ｍ_Ｔ１番送信アンテナと第ｍ_Ｒ１番受信アンテナとの組合せに対応するチャネル情報ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（ｍ_Ｔ１，ｍ_Ｒ１）と、第ｍ_Ｔ２番送信アンテナと第ｍ_Ｒ２番受信アンテナとの組合せに対応するチャネル情報ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（ｍ_Ｔ２，ｍ_Ｒ２）との相関値である。ｒｅ（ｘ）はｘの実数部を表す。｜ｘ｜はｘの絶対値を表す。†は共役複素数を表す。

変換入力データ生成部７２は、チャネル相関値計算部７１から相関値ｒ^{（ｔ，ｎ）}＿（ｍ_Ｔ１→ｍ_Ｒ１，ｍ_Ｔ２→ｍ_Ｒ２）が入力されると、所定の基準値と比較する。この基準値よりも大きい相関値ｒ^{（ｔ，ｎ）}＿（ｍ_Ｔ１→ｍ_Ｒ１，ｍ_Ｔ２→ｍ_Ｒ２）を有するチャネル情報の組合せ「ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（ｍ_Ｔ１，ｍ_Ｒ１），ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（ｍ_Ｔ２，ｍ_Ｒ２）」は相関が大きいと判断できる。

なお、相関値ｒ^{（ｔ，ｎ）}＿（ｍ_Ｔ１→ｍ_Ｒ１，ｍ_Ｔ２→ｍ_Ｒ２）と基準値との比較をサブキャリア毎に行う場合は、基準値よりも大きい相関値の個数に応じて、当該チャネル情報の組合せ「ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（ｍ_Ｔ１，ｍ_Ｒ１），ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（ｍ_Ｔ２，ｍ_Ｒ２）」は相関が大きいか否かを判断する。又は、全サブキャリアに係る相関値ｒ^{（ｔ，ｎ）}＿（ｍ_Ｔ１→ｍ_Ｒ１，ｍ_Ｔ２→ｍ_Ｒ２）の平均値と基準値とを比較し、該平均値が基準値よりも大きい場合に、当該チャネル情報の組合せ「ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（ｍ_Ｔ１，ｍ_Ｒ１），ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（ｍ_Ｔ２，ｍ_Ｒ２）」は相関が大きいと判断してもよい。又は、特定のサブキャリアｎに係る相関値ｒ^{（ｔ，ｎ）}＿（ｍ_Ｔ１→ｍ_Ｒ１，ｍ_Ｔ２→ｍ_Ｒ２）のみを基準値と比較し、基準値よりも大きい場合に、当該チャネル情報の組合せ「ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（ｍ_Ｔ１，ｍ_Ｒ１），ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（ｍ_Ｔ２，ｍ_Ｒ２）」は相関が大きいと判断してもよい。

変換入力データ生成部７２は、式（３）に例示されるように、相関が大きいと判断した相関値ｒ^{（ｔ，ｎ）}＿（ｍ_Ｔ１→ｍ_Ｒ１，ｍ_Ｔ２→ｍ_Ｒ２）を有するチャネル情報の組合せ「ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（ｍ_Ｔ１，ｍ_Ｒ１），ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（ｍ_Ｔ２，ｍ_Ｒ２）」を変換入力データＤとする。

一方、変換入力データ生成部７２は、相関が大きいと判断しなかった相関値ｒ^{（ｔ，ｎ）}＿（ｍ_Ｔ１→ｍ_Ｒ１，ｍ_Ｔ２→ｍ_Ｒ２）を有するチャネル情報の組合せ「ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（ｍ_Ｔ１，ｍ_Ｒ１），ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（ｍ_Ｔ２，ｍ_Ｒ２）」については、式（４）、式（５）に例示されるように、各チャネル情報ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（ｍ_Ｔ１，ｍ_Ｒ１）、ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（ｍ_Ｔ２，ｍ_Ｒ２）を個別に変換入力データＤとする。

但し、式（４）において、ｍ_Ｒは３又は４である。

但し、式（５）において、ｍ_Ｔは２、３又は４であり、ｍ_Ｒは１、２、３又は４である。

式（３）、式（４）及び式（５）の例は、（ｍ_Ｔ１，ｍ_Ｒ１）＝（１，１）と（ｍ_Ｔ２，ｍ_Ｒ２）＝（１，２）とに係るチャネル情報の組合せ「ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（１，１），ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（１，２）」のみが、相関が大きいと判断された場合である。又、時間−周波数領域変換部４１は離散フーリエ変換器（ＤＦＴ）を有し、そのＤＦＴポイント数はＮ_ＤＦＴである。又、サブキャリア数Ｎ_ｍａｘはＤＦＴポイント数Ｎ_ＤＦＴと同じである。

変換入力データ生成部７２は、式（３）、式（４）及び式（５）の例では、式（３）による１個の変換入力データＤと、式（４）による２個の変換入力データＤと、式（５）による１２個の変換入力データＤとの合計１５個の変換入力データＤを生成する。時間−周波数領域変換部４１は、該１５個の変換入力データＤに対して、それぞれ別個にＤＦＴによる変換を行う。

又、変換入力データ生成部７２は、式（３）、式（４）及び式（５）に係る１５個の変換入力データＤの各々について、変換入力データＤに含めたチャネル情報を分離するための分離制御情報Ａを生成する。例えば、第１の分離制御情報Ａには、第１の変換入力データＤに含めたチャネル情報の全てについて、チャネル情報の識別子とＤＦＴ入力端子番号との組を格納する。

本実施例１によれば、相関が大きいと判断したチャネル情報の組合せをまとめて時間−周波数領域変換し、この変換出力データに含まれる周波数成分の情報を圧縮する。これにより、チャネル情報のデータ量に係る削減効率の向上を図ることができる。

なお、式（３）では、相関が大きいと判断したチャネル情報の組合せ「ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（１，１），ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（１，２）」を同一サブキャリア毎にまとめて変換入力データを生成している。これに対して、式（６）に示されるように、相関が大きいと判断したチャネル情報の組合せ「ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（１，１），ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（１，２）」を同一通信チャネル毎にまとめて変換入力データを生成してもよい。

又、時間−周波数領域変換部４１は、ＤＦＴポイント数がＮ_ＤＦＴであるＤＦＴを２個備え、式（３）による変換入力データＤ（要素数がＮ_ＤＦＴの２倍ある）を２個のＤＦＴに半分ずつ分けて変換する。又は、ＤＦＴポイント数がＮ_ＤＦＴの２倍であるＤＦＴを備えて、式（３）による変換入力データＤ（要素数がＮ_ＤＦＴの２倍ある）を一度に変換してもよい。

実施例２は、実施例１の変形例である。実施例２に係る変換前処理部４０は図４と同様である。実施例２では、チャネル情報の組合せに係る相関値の計算量を削減することを図る。

実施例１では、チャネル相関値計算部７１は、式（２）により、チャネル情報ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（ｍ_Ｔ，ｍ_Ｒ）の全組合せに対して、チャネル情報の組合せ毎に相関値を計算した。これに対して、実施例２では、チャネル相関値計算部７１は、式（７）に例示されるように、ＭＩＭＯ送信機１の特定の送信アンテナに対して、特定の受信アンテナとの間の通信チャネルに対応するチャネル情報と、該特定の受信アンテナ以外の受信アンテナとの間の通信チャネルに対応するチャネル情報との組合せに対してのみ相関値を計算する。

式（７）の例は、式（１）のチャネル応答行列Ｈ^{（ｔ，ｎ）}において、第１番送信アンテナ（ｍ_Ｔ１＝１）に対して、第１番受信アンテナ（ｍ_Ｒ１＝１）との間の通信チャネルに対応するチャネル情報ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（１，１）と、該第１番受信アンテナ（ｍ_Ｒ１＝１）以外の第２、３、４番受信アンテナ（ｍ_Ｒ２＝２、３、４）との間の各通信チャネルに対応するチャネル情報ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（１，２）、ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（１，３）、ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（１，４）との組合せに対してのみ相関値を計算している。

変換入力データ生成部７２は、該相関値に基づいて該各通信チャネル間の相関が大きいと判断した場合には、式（８）から式（１１）に例示されるように、ＭＩＭＯ送信機１の同一送信アンテナに係るチャネル情報をまとめて変換入力データとする。

式（８）から式（１１）の例は、式（７）の計算結果が所定の基準値よりも大きかった場合である。式（８）では、第１番送信アンテナ（ｍ_Ｔ＝１）に係るチャネル情報ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（１，１）、ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（１，２）、ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（１，３）、ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（１，４）をまとめて変換入力データＤとしている。式（９）では、第２番送信アンテナ（ｍ_Ｔ＝２）に係るチャネル情報ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（２，１）、ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（２，２）、ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（２，３）、ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（２，４）をまとめて変換入力データＤとしている。式（１０）では、第３番送信アンテナ（ｍ_Ｔ＝３）に係るチャネル情報ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（３，１）、ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（３，２）、ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（３，３）、ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（３，４）をまとめて変換入力データＤとしている。式（１１）では、第４番送信アンテナ（ｍ_Ｔ＝４）に係るチャネル情報ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（４，１）、ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（４，２）、ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（４，３）、ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（４，４）をまとめて変換入力データＤとしている。

なお、式（７）の計算結果が所定の基準値以下であった場合には、実施例１と同様の処理を行う。従って、チャネル情報ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（ｍ_Ｔ，ｍ_Ｒ）の全組合せに対して、チャネル情報の組合せ毎に相関値を計算し、チャネル情報の組合せ毎に相関が大きいか否かを判断する。

本実施例２によれば、チャネル情報の組合せに係る相関値の計算量を削減することができる。

実施例３では、チャネル情報の組合せに係る相関値を計算しない。従って、実施例３に係る変換前処理部４０は、図４においてチャネル相関値計算部７１を有さない。

実施例３において、変換入力データ生成部７２は、受信アンテナの間隔が所定値以下である受信アンテナの組合せに対して、式（１２）から式（１５）に例示されるように、ＭＩＭＯ送信機１の同一送信アンテナに係るチャネル情報をまとめて変換入力データとする。これは、受信アンテナの間隔が所定値以下である受信アンテナの組合せについては、そのチャネル情報の組合せに係る相関値が大きいと考えられるためである。

式（１２）から式（１５）の例は、４本の受信アンテナ（ｍ_Ｒ＝１、２、３、４）についてそれぞれの間隔が所定値以下である場合である。式（１２）では、第１番送信アンテナ（ｍ_Ｔ＝１）に係るチャネル情報ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（１，１）、ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（１，２）、ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（１，３）、ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（１，４）をまとめて変換入力データＤとしている。式（１３）では、第２番送信アンテナ（ｍ_Ｔ＝２）に係るチャネル情報ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（２，１）、ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（２，２）、ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（２，３）、ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（２，４）をまとめて変換入力データＤとしている。式（１４）では、第３番送信アンテナ（ｍ_Ｔ＝３）に係るチャネル情報ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（３，１）、ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（３，２）、ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（３，３）、ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（３，４）をまとめて変換入力データＤとしている。式（１５）では、第４番送信アンテナ（ｍ_Ｔ＝４）に係るチャネル情報ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（４，１）、ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（４，２）、ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（４，３）、ｈ^{（ｔ，ｎ）}＿（４，４）をまとめて変換入力データＤとしている。

ＭＩＭＯ受信機２において、受信アンテナの配置は固定的であるので、どの受信アンテナとどの受信アンテナとの間隔が所定値以下であるのかは事前に分かる。従って、本実施例３では、変換入力データ生成部７２に対して、変換入力データＤを生成する規則を固定的に設定しておく。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、本発明に係る無線通信システムは、マルチキャリア伝送方式を使用するものであってもよく、又は、シングルキャリア伝送方式を使用するものであってもよい。また、本発明は、ＭＩＭＯシステム以外の無線通信システムに適用し、通信チャネルの状態を表すチャネル情報を情報圧縮することも可能である。

また、図２に示すチャネル情報圧縮部２４の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、チャネル情報圧縮処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

１…ＭＩＭＯ送信機、２…ＭＩＭＯ受信機、１１…プリコーディング部、１２…送信部、１３…制御情報受信部、１４…チャネル情報展開部、２１…受信部、２２…チャネル推定部、２３…受信処理部、２４…チャネル情報圧縮部、２５…制御情報送信部、４０…変換前処理部、４１…時間−周波数領域変換部、４２…情報圧縮部、４３…可変長符号化部、４４…制御部、４５…情報削除部、４６…量子化部、５１…可変長復号化部、５２…情報展開部、５３…周波数−時間領域変換部、５４…制御部、５５…逆量子化部、５６…情報補完部、６０…逆変換後処理部、７１…チャネル相関値計算部、７２…変換入力データ生成部

Claims

送信機から複数の通信チャネルを介して信号を受信し、前記通信チャネルの状態を表すチャネル情報を前記送信機に伝える受信機において、
前記複数の通信チャネルの各々に対応するチャネル情報の組合せに対して相関値を計算するチャネル相関値計算部と、
前記相関値に基づいて相関が大きいと判断した前記チャネル情報の組合せを変換入力データとする変換入力データ生成部と、
前記変換入力データを時間領域から周波数領域に変換する時間−周波数領域変換部と、
前記時間−周波数領域変換部により得られた変換出力データに含まれる周波数成分の情報を圧縮する情報圧縮部と、
前記情報圧縮部により得られた情報圧縮後データと、前記変換入力データに含めたチャネル情報を分離するための情報とを前記送信機に送信する送信部と、を備え、
ＭＩＭＯ伝送方式であり、
前記チャネル相関値計算部は、前記送信機の特定の送信アンテナに対して、特定の受信アンテナとの間の通信チャネルに対応するチャネル情報と、該特定の受信アンテナ以外の受信アンテナとの間の各通信チャネルに対応するチャネル情報との組合せに対してのみ相関値を計算し、
前記変換入力データ生成部は、該相関値に基づいて該全ての通信チャネル間の相関が大きいと判断した場合には、前記送信機の同一送信アンテナに係るチャネル情報をまとめて変換入力データとする、
ことを特徴とする受信機。
ＭＩＭＯ伝送方式において、送信機から複数の通信チャネルを介して信号を受信し、前記通信チャネルの状態を表すチャネル情報を前記送信機に伝える受信機であり、
受信アンテナの間隔が所定値以下である受信アンテナの組合せに対して、前記送信機の同一送信アンテナに係るチャネル情報をまとめて変換入力データとする変換入力データ生成部と、
前記変換入力データを時間領域から周波数領域に変換する時間−周波数領域変換部と、
前記時間−周波数領域変換部により得られた変換出力データに含まれる周波数成分の情報を圧縮する情報圧縮部と、
前記情報圧縮部により得られた情報圧縮後データと、前記変換入力データに含めたチャネル情報を分離するための情報とを前記送信機に送信する送信部と、
を備えたことを特徴とする受信機。
送信機から複数の通信チャネルを介して受信機へ信号を送信するＭＩＭＯ伝送方式の無線通信システムにおいて、前記通信チャネルの状態を表すチャネル情報を前記送信機に伝える際に前記チャネル情報を圧縮する方法であって、
受信アンテナの間隔が所定値以下である受信アンテナの組合せに対して、前記送信機の同一送信アンテナに係るチャネル情報をまとめて変換入力データとする変換入力データ生成ステップと、
前記変換入力データを時間領域から周波数領域に変換する時間−周波数領域変換ステップと、
前記時間−周波数領域変換ステップにより得られた変換出力データに含まれる周波数成分の情報を圧縮する情報圧縮ステップと、
前記情報圧縮ステップにより得られた情報圧縮後データと、前記変換入力データに含めたチャネル情報を分離するための情報とを出力するステップと、
を含むことを特徴とするチャネル情報圧縮方法。
送信機から複数の通信チャネルを介して受信機へ信号を送信するＭＩＭＯ伝送方式の無線通信システムにおいて、前記通信チャネルの状態を表すチャネル情報を前記送信機に伝える際にチャネル情報圧縮処理を行うためのコンピュータプログラムであって、
受信アンテナの間隔が所定値以下である受信アンテナの組合せに対して、前記送信機の同一送信アンテナに係るチャネル情報をまとめて変換入力データとする変換入力データ生成ステップと、
前記変換入力データを時間領域から周波数領域に変換する時間−周波数領域変換ステップと、
前記時間−周波数領域変換ステップにより得られた変換出力データに含まれる周波数成分の情報を圧縮する情報圧縮ステップと、
前記情報圧縮ステップにより得られた情報圧縮後データと、前記変換入力データに含めたチャネル情報を分離するための情報とを出力するステップと、
をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。