JP6047744B2 - 無線通信システム、無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents
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Description
ここで、シングルキャリアの場合について、MMSE法により、各アンテナに与える送信信号を合成するための「重み付け係数」(ビームフォーミングウェイト行列)を推定する方法については、特許文献2(特開2007−110664号公報)に開示されている。
このような問題に対しては、たとえば、非線形プリコーディング法のVP(Vector Perturbation)法が知られている。このような「非線形プリコーディング法」については、たとえば、特許文献4にも開示がある。
[摂動ベクトル探索のための正規化係数および送信信号に対する重み付け係数の算出のための正規化係数]
上述した非特許文献4では、各ストリームのSINR値を最大限にするために最適な正規化係数αを見つけることが送信データと受信データの平均二乗誤差(MSE)を最小化する最適の摂動ベクトルを見つけることと等価なことを示している。しかし、この方法は最適な摂動ベクトルの探索のために変形されたプリコーディング・マトリックスを要求する。
(MMSEベクトルパータベーション法およびQRDMエンコーディング法)
以下では、一部従来技術で説明した内容とも重複するが、本実施の形態の基地局1000での処理について説明する前提として、まず、MMSEベクトルパータベーション(MMSE−VP)法およびQRDMエンコーディング法の一般論について説明する。
しかしながら、一般に、スフィアデコーダの計算負荷は大きいために、効率的なスフィアデコーダ・アルゴリズムは、計算負荷および摂動ベクトルの多様性の程度のトレードオフを図ることのできるQR分解M−アルゴリズムエンコーダ(QRDM−E)を使用することで実現される。
QRDM−Eの概略を説明すると、摂動ベクトルlの整数値aおよびbを、対称な整数の組Aに制限する。ここで、A={−T,−T+1,…,−1,0,1,…,T−1,T}である。このような組Aを採用することで、より小さな値Tに範囲が制限され、探索の複雑さが縮小される。
(2重の正規化係数を備えたMMSE−VP法のアルゴリズム)
以下では、本実施の形態の2重の正規化係数を備えた提案MMSE−VP法のアルゴリズムについて説明する。
上述したように、基地局1000が、摂動ベクトルの探索する際と、ストリーム間の干渉をプリキャンセルする際に、正規化係数αを有する同一のプリコーディング・マトリックスWを使用する場合、VP法のアルゴリズムの目的は、各ストリームの信号対雑音比(SNR)の値を改善する最小の正規化された送信電力を得るための最適化ということになる。
(2)送信された摂動ベクトルが付加された信号と受信された摂動ベクトルの付加された信号との間の平均二乗誤差MSEの最適化を行うための正規化係数α
摂動ベクトル探索の後、送信データxは、以下のように摂動ベクトルが付加される:
(3)2重の正規化係数を用いる非線形プリコーディング方法
本実施の形態においては、摂動ベクトルの探索と送信シンボルに対する重み係数の算出とは、以下のような処理により実現される。
平坦フェージングおよび相関のある周波数選択フェージングのMIMOチャネルにおける提案された方法のシミュレーションによる性能評価について、以下説明する。
(1)数値計算による正規化係数α1の算出
まず、前提として、正規化係数α1の最適値を見つけるために、数値計算を利用した結果について説明する。
(2)平坦フェージングMIMOチャネル上での2重の正規化係数を用いる非線形プリコーディング方法の性能評価
図10および図11は、i.i.d.MIMOチャネルの上の異なる変調方式に対して、2重の正規化係数を用いる非線形プリコーディング方法をシミュレートした結果を示す図である。
(3)相関周波数選択フェージングMIMOチャネル上の重の正規化係数を用いる非線形プリコーディング方法の性能評価
図12は、シミュレーション仕様を示す図である。
Claims (7)
- 複数ストリームの信号をMIMO(Multiple Input Multiple Output)方式により無線通信する無線通信システムであって、
第1の通信装置を備え、
前記第1の通信装置は、
複数の第1のアンテナ素子と、
送信信号へ付加する摂動ベクトルおよび前記複数の第1のアンテナ素子から前記送信信号をMIMO方式で送信するための重み係数を算出する制御部と、
前記摂動ベクトルおよび前記重み係数を算出するための情報をコンスタレーション上の変調方式に対応付けて格納する記憶部とを含み、
前記制御部は、
前記記憶部に格納された第1の正規化係数に基づいて、MMSE(Minimum Mean Square Error)規範により、送信信号へ付加する前記摂動ベクトルを探索する摂動ベクトル探索手段と、
前記記憶部に格納された第2の正規化係数に基づいて、アンテナ指向性を制御するための重み係数をMMSE規範により算出する係数算出手段と、
前記算出された重み係数を前記摂動ベクトルを付加された送信信号に対して乗算し、前記複数の第1のアンテナ素子から送信するための送信部をさらに含み、
前記第2の通信装置は、
第2のアンテナ素子と、
前記複数ストリームのうち自身宛に送信されたストリームの信号を前記第2のアンテナ素子により受信する受信部とを含む、無線通信システム。 - 前記第1の正規化係数は、各前記ストリームの信号対干渉雑音比を最大化するように前記変調方式に応じて予め算出された値であり、
前記第2の正規化係数は、各前記ストリームについて、前記第1の通信装置からの送信信号ベクトルと前記第2の通信装置での受信信号ベクトルとの間の平均二乗誤差が最小となるように設定される、請求項1記載の無線通信システム。 - 前記第1の通信装置は、
通信相手からフィードバックされたチャネル状態情報を受信するフィードバック情報受信部をさらに含み、
前記第2の通信装置は、
前記第2のアンテナ素子と、前記複数の第1のアンテナ素子の各々との間のチャネル状態情報を推定するチャネル応答推定部と、
推定されたチャネル状態情報を、前記第1の通信装置にフィードバックして送信するチャネル状態情報送信処理部とをさらに含み、
前記摂動ベクトル探索手段は、フィードバックされた前記チャネル状態情報と前記第1の正規化係数に基づいて、MMSE規範型のプリコーディングマトリックスにより前記摂動ベクトルを探索し、
前記係数算出手段は、フィードバックされた前記チャネル状態情報と前記第2の正規化係数に基づいて、MMSE規範型のプリコーディングマトリックスにより前記重み係数を算出する、請求項1または2記載の無線通信システム。 - 複数ストリームの信号をMIMO方式により無線通信する無線通信装置であって、
複数のアンテナ素子と、
送信信号へ付加する摂動ベクトルおよび前記複数のアンテナ素子から前記送信信号をMIMO方式で送信するための重み係数を算出する制御部と、
前記摂動ベクトルおよび前記重み係数を算出するための情報をコンスタレーション上の変調方式に対応付けて格納する記憶部とを備え、
前記制御部は、
前記記憶部に格納された第1の正規化係数に基づいて、MMSE規範により、送信信号へ付加する前記摂動ベクトルを探索する摂動ベクトル探索手段と、
前記記憶部に格納された第2の正規化係数に基づいて、アンテナ指向性を制御するための重み係数をMMSE規範により算出する係数算出手段と、
前記算出された重み係数を前記摂動ベクトルを付加された送信信号に対して乗算し、前記複数のアンテナ素子から送信する送信部をさらに含む、無線通信装置。 - 前記第1の正規化係数は、各前記ストリームの信号対干渉雑音比を最大化するように前記変調方式に応じて予め算出された値であり、
前記第2の正規化係数は、各前記ストリームについて、前記第1の通信装置からの送信信号ベクトルと前記第2の通信装置での受信信号ベクトルとの間の平均二乗誤差が最小となるように設定される、請求項4記載の無線通信装置。 - 通信相手からフィードバックされたチャネル状態情報を受信するフィードバック情報受信部をさらに含み、
前記摂動ベクトル探索手段は、フィードバックされた前記チャネル状態情報と前記第1の正規化係数に基づいて、MMSE規範型のプリコーディングマトリックスにより前記摂動ベクトルを探索し、
前記係数算出手段は、フィードバックされた前記チャネル状態情報と前記第2の正規化係数に基づいて、MMSE規範型のプリコーディングマトリックスにより前記重み係数を算出する、請求項4または5記載の無線通信装置。 - 複数のアンテナ素子および記憶装置を備える第1の通信装置と、前記第1の通信装置と通信する第2の通信装置との間において、複数のサブキャリアによる直交周波数分割多重方式で変調された信号をMIMO方式により無線通信する無線通信方法であって、
前記第1の通信装置が、送信信号へ付加する摂動ベクトルおよび前記複数のアンテナ素子から前記送信信号をMIMO方式で送信するための重み係数を算出するための情報をコンスタレーション上の変調方式に対応付けて前記記憶装置に格納するステップと、
前記記憶装置に格納された第1の正規化係数に基づいて、MMSE規範により、前記送信信号へ付加する前記摂動ベクトルを探索するステップと、
前記記憶装置に格納された第2の正規化係数に基づいて、アンテナ指向性を制御するための重み係数をMMSE規範により算出するステップと、
前記算出された重み係数を前記摂動ベクトルを付加された送信信号に対して乗算し、前記複数のアンテナ素子から送信するステップとを備える、無線通信方法。
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