WO2006101209A1

WO2006101209A1 - Ｍｉｍｏ送信装置及びｍｉｍｏ送信方法

Info

Publication number: WO2006101209A1
Application number: PCT/JP2006/306020
Authority: WO
Inventors: Haitao Li; Jifeng Li
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2006-09-28
Also published as: JPWO2006101209A1; EP1852993A4; US7953181B2; CN101147351B; JP4806675B2; US20090003485A1; CN101147351A; CN1838653A; EP1852993A1

Abstract

　通信距離の変化による影響を考慮することにより、低消費電力にすることができるとともに高性能にすることができるＭＩＭＯ送信装置。この装置では、低消費電力設計部（７０１）は、通信相手との距離に基づいてプリ・コーディングを行うか否かを選択し、プリ・コーディングすることを選択した場合には、変調部（７０２）に対して低次のＱＡＭ変調を行うように指示するとともに、プリ・コーディング部（７０３）に対してプリ・コーディングを行うように指示する。変調部（７０２）は、低次のＱＡＭ変調を行うように指示された場合には、入力情報ビットシーケンスを低次のＱＡＭ変調方式で変調する。プリ・コーディング部（７０３）は、プリ・コーディングを行うように指示された場合には、プリ・コーディング行列を利用して入力情報ビットシーケンスに対して前処理を行う。

Description

明細書

MIMO送信装置及び MIMO送信方法

技術分野

[0001] 本発明は、 MIMO送信装置及び MIMO送信方法に関し、特に低次変調方式において、低い消費電力を保ちつつ高速なデータ伝送を提供することができる MIMO 送信装置及び MIMO送信方法に関する。

背景技術

[0002] 無線ネットワーク、マルチメディア技術及びインターネットの融合に伴い、無線通信業務のタイプと品質への要求が高まりつつある。無線マルチメディア及び高速データ伝送に対する要求を満たすために、新世代無線通信システムの開発が求められて、る。中でも、マルチアンテナ入出力（MIMO (Multiple- Input Multiple- Output) )無線伝送技術は広く注目を集めている。

[0003] MIMO技術を採用することによって、空間ダイバーシチ、多重利得を得られるが、受信アンテナ数が送信アンテナ数以上となる場合、レイリーフェージングにおける Ml MOチャネル容量と送信アンテナ数は線形関係にある。余計な電力と帯域幅を消費することなくシステム容量を大幅に増加させるとともに、伝送リンクの品質を著しく向上させることができるため、伝送レートの高いオーディオ、ビデオ等のマルチメディア業務に適している。

[0004] 図 1Aは、従来の MIMO送信装置の構成を示すブロック図であり、図 1Bは、従来の MIMO受信装置の構成を示すブロック図である。送信側と受信側にはそれぞれ N の送信アンテナ 106と Nの受信アンテナ 108が設けられている。送信側で、入力情報ビットシーケンスを符号化モジュール 101に送り、符号化モジュール 101ではノィズに強くなるようビットシーケンスに対して誤り訂正符号ィ匕を行う。符号ィ匕後のビットシ一ケンスを変調モジュール 102に送り、符号シーケンスにデジタル変調する。以上の動作は主に送信機のベースバンド部で行われる。変調後のベースバンド符号を送信側の無線部に送り、この無線部でまず周波数シンセサイザ 107にてミキサ 103で必要となるキャリア信号を生成し、この信号をミキサ 103に送り、ベースバンド入力信号に対してキャリア変調を行う。キャリア変調後の信号をパルス成形フィルタ 104に送り、送信符号に対してパルス成形処理を行う。最後に、電力増幅器 105を用いて信号電力を増幅した後、チャネルに送信する。

[0005] 受信側では、低雑音増幅器 (LNA) 109で受信したキャリア信号を増幅してから、フィルタ 110に入力し、信号のフィルタリング処理を行う。ミキサ 111でキャリア信号をベースバンド信号にダウンコンバートし、中間周波増幅フィルタ 112で信号に対して増幅及びフィルタリングを行った後、ベースバンド信号検出部 113に入力し、各アンテナブランチの送信信号を分離する。復調部 114で符号をビットシーケンスに戻す。復号部 115で復調ビットシーケンスを情報ビットシーケンスに戻す。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] しかしながら、 MIMOシステムにお!/、て、送受信側で複数のアンテナを用いるため、システム構成が倍数で増えることとなり、その分消費電力も増えるという問題がある。そのため、合理的な設計方法によって消費電力を低減させることが求められている。特にユーザ端末では、電池電力に限りがあるため、消費電力は電池を使って給電する装置において大きな役割を持つことになる。従って、今の無線通信装置、特に携帯型装置にとって、低消費電力、小型化が最も切実な要求である。現在、一部の低消費電力システムの設計技術が伝送技術にのみ集中しており、各ビットの送信電力の最小化を目的としている。しかし、通信距離の変化に伴い、電子部品の電力消費は無視できな、と、う問題がある。

[0007] 本発明の目的は、通信距離の変化による影響を考慮することにより、低消費電力にすることができるとともに高性能にすることができる MIMO送信装置及び MIMO送信方法を提供することである。

課題を解決するための手段

[0008] 本発明の MIMO送信装置は、通信相手との距離に基づいてプリ'コーディングを行うか否かを選択する選択手段と、前記選択手段でプリ'コーディングを行うことが選択された場合に所定の変調多値数以下の変調多値数の変調方式で複数のブランチの入力情報ビットシーケンスを各々変調する変調手段と、前記選択手段でプリ'コーデイングを行うことが選択された場合にプリ 'コーディング行列と前記変調手段で変調された入力情報ビットシーケンスとを乗算するプリ'コーディング手段と、前記プリ'コーデイング手段で前記プリ'コーディング行列と乗算した入力情報ビットシーケンスを複数のアンテナから同時に送信する送信手段と、を具備する構成を採る。

[0009] 本発明の MIMO送信方法は、通信相手との距離が所定の距離以上の場合にプリ · コーディングを行うことを選択するステップと、前記プリ'コーディングを行うことが選択された場合に所定の変調多値数以下の変調多値数の変調方式で複数のブランチの入力情報ビットシーケンスを各々変調するステップと、前記プリ 'コーディングを行うことが選択された場合にプリ'コーディング行列と変調された入力情報ビットシーケンスとを乗算するステップと、前記プリ'コーディング行列と乗算した入力情報ビットシーケンスを複数のアンテナから同時に送信するステップと、を具備するようにした。

発明の効果

[0010] 本発明によれば、通信距離の変化による影響を考慮することにより、低消費電力にすることができるとともに高性能にすることができる。

図面の簡単な説明

[0011] [図 1A]従来の MIMO送信装置の構成を示すブロック図

[図 1B]従来の MIMO受信装置の構成を示すブロック図

[図 2]変調多値数と消費電力との関係を示す図

[図 3]変調多値数と消費電力との関係を示す図

圆 4]変調多値数と消費電力との関係を示す図

[図 5]変調多値数と消費電力との関係を示す図

[図 6]変調多値数と消費電力との関係を示す図

[図 7]本発明の実施の形態に係る MIMO送信装置の構成を示すブロック図

[図 8]本発明の実施の形態に係る低消費電力設計部の構成を示すブロック図

[図 9]本発明の実施の形態に係る MIMO送信方法を示すフロー図

[図 10A]プリ'コーディング前のデータシーケンスを示す図

[図 10B]プリ'コーディング後のデータシーケンスを示す図

[図 11]プリ'コーディング行列の解を求める方法を示すフロー図発明を実施するための最良の形態

[0012] 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。ここで記述される実施の形態は本発明を説明するためものであり、本発明の範囲を限定するものではない。

[0013] (実施の形態）

マルチアンテナシステムの各ブランチで同一のデバイスを用いて、各ブランチの消費電力も同一であるとする。システムの消費電力は、無線部とベースバンド部の各デバイスの消費電力を含む。中でも、無線部の消費電力は、送受信側の無線部の各電子部品の総消費電力である。送信側無線部の電力消費には、主に、周波数シンセサイザ、ミキサ及びパルス成形フィルタの消費電力が含まれる。また、受信側無線部の消費電力には、主に、低雑音増幅器、周波数シンセサイザ、ミキサ、フィルタ及び中間周波増幅フィルタの消費電力が含まれる。また、送信側バースバンド処理部の消費電力は、符号化、変調等の機能的手段及びシステムのパラメータと密接に関連している。また、受信側のベースバンド処理部の消費電力は、主に復号部の消費電力を含む。

[0014] 低消費電力システムの設計目標はシステムの総消費電力を最小とすることである。

システム設計におけるパラメータは多く存在し、研究によれば、システム電力の消耗は変調方式と伝搬距離に密接に関連しており、伝搬距離が短い（< 10m)場合、変調多値数の増加に連れてシステムの速度が高くなり、消費される電力は徐々に小さくなる。しかし、伝搬距離の増大（< 50m)に連れて、変調多値数に変曲点 (inflection point)が存在し、変調多値数がその点の下にあれば、消費電力は下降の傾向にある力その点の上にあれば、消費電力は徐々に上昇する。伝搬距離が 100m以上である場合、消費電力は急速に上昇することになる。

[0015] シミュレーションの結果によると、通信距離等の要素による消費電力への影響に注目しなければならない。そこで、距離の変化に応じて異なる変調方式を選択することが考えられる。距離が 100m未満であれば、低次の QAM変調と高次の QAM変調とで消費電力に大差はないため、伝送業務の速度と品質要求に応じて通常の変調方式を用いることができる。距離が 100mを超えた場合、システムで 64QAMより高い変調方式を用いるとシステム消費電力が大幅に増加することになり、また、低次の QA M変調を用いるとシステムの速度への要求が満たされなくなる。従って、低次の変調方式において、低い消費電力を保ちつつ高い伝送レートを実現できるマノレチアンテナ通信システムが望まれてレ、る。

[0016] このように、送信側でプリ-コーディング行列を導入することで、 MIMOチャネル行列を同一のサブチャネルに分解し、より多くの伝送情報シーケンスのブランチ数を提供できるため、高次の変調方式を使うことを回避し、小さい変調符号のコンスタレーシヨンで高い伝送レートを実現することが可能となり、システム消費電力を低減することができる。

[0017] 各アンテナブランチで同一のデバイスを採用するとすれば、各ブランチの消費電力が同一になる。まず、送受信側無線部の各電子部品の総消費電力を分析する。つまり、（1)式の関係になる。

[0018] [数 1] _F p _T , _{D τ} ただし、は総消費電力

P _txは送信側の消費電力

T _txは送信機応答時間

P。_ir__rJま受信側の消費電力

T_rxは受信機応答時間。

[0019] 送信側無線部の消費電力は、主に周波数シンセサイザ 107〜： 107'とミキサ 103〜 103'とパルス成形フィルタ 104〜104'の消費電力を含む。つまり、（2)式の関係になる。

[0020] [数 2]

p - p Λ. ρ . P

(ゥ ) '

ただし、 P_nixはミキサの消費電力

PfUはパルス成形フィルタの消費電力

P _synは周波数シンセサイザの消費電力

[0021] 受信側無線部の消費電力は、主に低雑音増幅器 109〜109'と周波数シンセサイザ 116〜116，とミキサ 111〜111 'とフイノレタ 110〜： 110，と中間周波增幅フイノレタ 1

12〜： 112'の消費電力を含む。つまり、（3)式の関係になる。

[0022] [数 3]

差替え用紙（細' J26) ただし、 P,_IJTはミキサの消費電力

P _FILはフィルタの消費電力

P _sy„は周波数シンセサイザの消費電力

P LNAは低雑音増幅器の消費電力

Ρ ΐΡΛは中間周波増幅フィルタの消費電力

[0023] 通常の電子部品については、 S. Cui、 A. J. Goldsmithと A. Bahaiが 2003年 5月にアメリカアラスカで行われた ICC，03において発表した" Modulation Optimization unde r Energy Constraints"に示されるように、電力消費の典型値は表（1)のようになる。

[0024] [表 1]

[0025] 無線部に消費電力が存在するほか、送受信側のベースバンド部でも電力が消費される。送信側ベースバンド処理部の消費電力は符号化、変調等の機能的手段とシステムのパラメータと密接に関連しており、 R. Minと A. P. Chandrakasanが間もなく出版れる iSLPED 02で発表した A Framework for Energy-Scalableし ommunications in High-Density Wireless Networks"のモデルに基づいて、ベースバンド部の消費電力を次の（4)式にモデリングできる。

[0026] 画 = [a_amp + „ " (層, )] ( 4 ) ただし、 7；は応答時間

R xR_c x log₂ M

P„。は受信電力

[0027] (4)式の受信電力 P は、システムのビット誤り率 (BER)、符号化レート Rとコード rec c 拘束長（constraint length) Kcの関数である。関数は表（2)のように定義される。 [0028] [表 2]

[0029] M— QAM方式に関しては、受信電力を（5)式で表すことができる _c

[0030] [数 5]

4Π- -¹²)

= 。 - l)log (5)

BER

ただし、 N。は雑音電力

[0031] 受信側ベースバンド処理部の消費電力は、主に復号部 115〜115'の消費電力を含むが、復調部 114〜114'の消費電力は相対的に低ぐまた、復調と復号の消費電力を合わせてモデリングすることが難しいため、復号部 115〜115'の消費電力のみを考える。復号部 115〜115'の消費電力は、（6)式のようにモデリングできる。

[0032] [数 6]

(6)

[0033] ただし、（6)式における各変数は表（3)のように定義される

[表 3] 変数物理的意味典型値

スイツチ容量/ビット (^形係

c„ 51.6nF

数）

«, スィツチ容量/ビット 2.62 v_M 処理器供給電圧 0·9〜1.5ν

J 最高処理器周波数 59-206 MHz

f 処理器周波数 59〜206 MHz

復号時間/ビット (線形係数） 219 ns

a, 復号時間/ビット 2.99

閾値漏洩係数形係数） 1.196 mA

閾値漏洩係数 21.26

v_T 閾値電圧 26 mV

[0034] 従って、システムの総消費電力は次の（7)式で表すことができる。

[0035] [数 7]

Ε ^ Ε,^Ε^Ε^ ( 7 )

[0036] 低消費電力システム設計は次のようにモデリングできる。最小のシステム消費電力が minEで、合理な変調多値数 b <b<b を選択し、その中で b = log Mは各符 mm max 2 号が伝送するビット数である。システムは多くのパラメータに係るため、直接この問題の解を求めると複雑になるので、シミュレーションを通して分析する。

[0037] (シミュレーション実験 1)

符号化拘束長 K = 3、符号化レート R = 1/2、伝搬距離 d= 10m、システムのビット誤り率 BER= le-5、また、ほかのパラメータをテーブルの記載通りとすると、図 2に示す結果となる。変調多値数の増加に連れてシステムの消費電力が低減することがわかる。

[0038] (シミュレーション実験 2)

符号化拘束長 K = 3、符号化レート R = 1/2、伝搬距離 d= 20m、システムのビット誤り率 BER= le-5、また、ほかのパラメータをテーブルの記載通りとすると、図 3に示す結果となる。変調多値数の増加に連れてシステムの消費電力が低減するが、変調多値数が 64QAM変調まで増えると、消費電力が徐々に増加の傾向になることがわ力る。 [0039] (シミュレーション実験 3)

符号化拘束長 K_e= 3、符号ィ匕レート 1/2、伝搬距離 d= 30m、システムのビット誤り率 BER= le-5、また、ほかのパラメータをテーブルの記載通りとすると、図 4に示す結果となる。変調多値数の増加に連れてシステムの消費電力が低減するが、変調多値数が 64QAM変調まで増えると、消費電力の上昇が徐々に速くなることがわかる

[0040] (シミュレーション実験 4)

符号化拘束長 K = 3、符号化レート R = 1/2、伝搬距離 d= 50m、システムのビット誤り率 BER= le-5、また、ほかのパラメータをテーブルの記載通りとすると、図 5に示す結果となる。低次変調の時は、変調多値数の増加に連れてシステムの消費電力が低減するが、変調多値数が 64QAM変調まで増えると、消費電力の上昇が増大することがわ力ゝる。

[0041] (シミュレーション実験 5)

符号化拘束長 K = 3、符号化レート R = 1/2、伝搬距離 d= 100m、システムのビット誤り率 BER= le-5、また、ほかのパラメータをテーブルの記載通りとすると、図 6に示す結果となる。低次変調の時は、変調多値数が増加してもシステムの消費電力に大差はない。しかし、変調多値数が 64QAM変調まで増えた時、消費電力が大幅に増大することがわかる。

[0042] 以上のシミュレーションの結果、システムの消費電力は変調方式及び伝搬距離と密接に関連しており、伝搬距離が短い（< 10m)場合、変調多値数の増加に連れてシステムの速度が高くなり、消費される電力は徐々に小さくなる。しかし、伝搬距離の増大（< 50m)に連れて、変調多値数に「変曲点」が存在し、変調多値数がその点の下にあれば、電力消費は下降の傾向にあるが、その点の上にあれば、電力消費は徐々に上昇する。伝搬距離が 50m以上である場合、電力消費は急速に上昇することになる。

[0043] 通常の IEEE802. 11a規格及びこれを拡張した IEEE802. l ln (MIMO OFDM )規格では適応 MQAM変調を採用してヽるが、ヽずれも伝搬距離の変化に連れて異なる変調方式におけるシステムの消費電力に大きな差異が存在することを考慮していない。上述のシミュレーション結果に基づいて、本発明では低消費電力マルチアンテナ通信システムを提案する。

[0044] 本発明の低消費電力マルチアンテナ通信システムは、通信距離に応じて異なる変調方式を選択する。通信相手との距離が 100m未満であれば、低次の QAM変調と高次の QAM変調とで消費電力に大差はないため、伝送業務の速度と品質要求に応じて通常の変調方式を用いることができる。通信相手との距離が 100m以上の場合、システムで 64Q AMより高、変調方式を用、るとシステム消費電力が大幅に増加することになり、また、低次の QAM変調を用いるとシステムの速度への要求が満たされなくなる。従って、システムの消費電力を低減させるためには、低次変調方式において高い伝送レートを実現する必要がある。即ち、通信相手との距離が 100m以上の場合、 64QAMの多値数よりも低、多値数の変調方式で変調する。

[0045] 図 7は、本発明の実施の形態に係る MIMO送信装置を示すブロック図であり、図 8 は、低消費電力設計部 701の構成を示すブロック図である。なお、図 7において、図 1Aと同一構成である部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。また、 MIMO受信装置は図 1Bと同一構成であるので、その説明は省略する。

[0046] 選択手段である低消費電力設計部 701は、システムの低消費電力操作方法を実現するためのものであり、通信相手である MIMO受信装置との距離を推定し、推定した距離に基づいてプリ'コーディングを行うか否かを選択する。そして、低消費電力設計部 701は、プリ'コーディングすることを選択した場合には、変調部 702に対して低次の QAM変調を行うように指示するとともに、プリ 'コーディング部 703に対してプリ ·コーディングを行うように指示する。

[0047] 変調部 702は、低消費電力設計部 701から低次の QAM変調を行うように指示された場合には、符号ィ匕部 101から入力した入力情報ビットシーケンスを低次の QAM変調方式で変調してプリ'コーディング部 703へ出力する。一方、変調部 702は、低消費電力設計部 701から低次の QAM変調を行うように指示されない場合には、符号化部 101から入力した入力情報ビットシーケンスを、伝送業務の速度と品質要求に応じて通常の変調方式で変調してプリ'コーディング部 703へ出力する。この場合、高次の QAM変調方式及び低次の QAM変調方式の何れの変調方式でも良!ヽ。 [0048] プリ'コーディング部 703は、低消費電力設計部 701からプリ'コーディングを行うように指示された場合には、変換行列 (プリ'コーディング行列）を生成し、生成したプリ 'コーディング行列を利用して変調部 702から入力した入力情報ビットシーケンスに対して前処理を行う。具体的には、プリ'コーディング部 703は、前処理として、異なる送信アンテナ 106から送信する各入力情報ビットシーケンスと生成したプリ'コーディング行列とを乗算する処理を行う。そして、プリ'コーディング部 703は、プリ'コーディング行列と乗算した入力情報ビットシーケンスをミキサ 103へ出力する。

[0049] 図 7の低消費電力設計部 701の具体的な構成を図 8に示す。計算モジュール 801 は送信側と受信側との通信距離を推定し、判断モジュール 802はこの距離を 100m と比較し、選択モジュール 803は比較の結果に基づいて、異なるシステム操作方法を選択する。

[0050] 本発明に係る低消費電力マルチアンテナ通信システムの操作方法を図 9に示す。

[0051] まず、送信側と受信側との通信距離を確定し (ST901)、次に当該距離に基づいてシステム操作方法を選択し (ST902)、送信側と受信側との距離が 100m以内であれば、通常の通信システム操作方法を選択し (ST904)、送信側と受信側との距離が 1 OOm以上であれば、送信側でプリ'コーディング行列を利用して入力ビットシーケンスに対して前処理を行った後に送信する（ST903)。

[0052] 次に、プリ 'コーディング器の動作原理を分析する。プリ 'コーディング器を導入して各アンテナが送信する信号に対して変換を行う目的は、数学の角度から低消費電力且つ高い伝送レートを支持できるシステム方法を求めることにある。プリ'コーディングが行われて、な、MIMOシステムに対して、受信信号を（8)式とする。

[0053] [数 8]

Y = HX + n ( 8 )

[0054] ただし、 Yは N X 1次元受信信号のベクトルであり、 N X 1次元の Xは分散 σ ²の送信信号のベクトルであり、 ηは分散 σ ²の白色ガウス騒音ベクトルである。チャネル行列 Ηは、（9)式のように表される。

[0055] [数 9] チャネル行列 (9)

[0056] チャネル行列 Hの階数は K、チャネル行列 Hにおける要素 hは送信アンテナ iから

]1

受信アンテナ jまでのチャネルフェージング係数を表す。

[0057] 行列 Fを導入して送信信号に対してプリ'コーディングを行った後、受信信号は、（1

0)式のようになる。

[0058] [数 10]

Y = HFX + n (10)

[0059] F=Vr^1/2P*を設計する。 Vはチャネル行列の固有値分解 (SVD)力も得られる。

即ち、 H=UAV^H、し力も A=diag[ ··· λ ]、 r=diag[r " ]は対角行列で

1 k l k

あり、各要素 r で、は電力拘束∑ ( 一え ^_1) + = P (k=l, ···,

k k k T

K)を満たす。（x)+を ma_X{_X, 0}と定義し、 νΓ^1/2=Σは対角要素で {σ の対角行列である。

[0060] 通常の ΜΙΜΟ通信システムにおいて、入力された情報ビットシーケンスブランチ数は送信側アンテナ数 Νと同等である。しかし、これとは異なり、本発明の改良プリ'コ一ディング器は N XL行列で、しかも L>K、理論上 Lを任意の大きさとすることができる。 L>Kであるため、入力情報ビットシーケンスブランチ数がになる。図 10Aは、プリ ·コーディング前のデータシーケンスを示す図であり、図 10Bは、プリ'コーデイング後のデータシーケンスを示す図である。図 10A及び図 10Bに示すように、送信側で同時に伝送するビットサブシーケンス数を増やすことによって、システム速度を向上させ、低次変調方式にぉ、て高速な伝送業務を行うことができる。

[0061] Y. Jiang, W. W. Hagerと J. Li力 2003年 12月に公開発表した" The Geometric Mea n Decomposition, Linear Algebra and Its Applications 'の方法照し HP 得ることができる。（10)式からわかるように、チャネルの角度から見れば、プリ'コーディング後の「仮想」チャネル行列は H =HFであり、また、（11)式の関係になる。

P

[0062] [数 11] =(UAV")(vr^1/2P*j

(11)

= UAr¹²P*

[0063] 対角行列∑ = Λ Γ ^1/2を定義すると、 H =U∑P*になる。拡大係数行列を構成す

P

ると、（12)式のようになる。

[0064] [数 12]

たたし、《:

[0065] ( 12)式の行列を、 ( 13)式のように書き換えることができる。

[0066] [数 13]

ただし、 Pはュニタリー行列（unitary matrix)であり、その前 K列が Pを形成する,

0

[0067] (14)式は分解待ち行列である。

[0068] [数 14] 分解待ち行列 4)

(14)式に対して、幾何平均値分解を行って、（15)式を得る。

[数 15]

QRP₀ (15)

Vol,

[0070] 最後に、半ュニタリー行列（semi-unitary matrix)、即ちプリ'コーディング行列 P= [ P *(:,1:K)] を得る。

0 LX

[0071] 図 11にプリ'コーディング行列の解を求めるステップを示しており、プリ'コーデイング行列及びチャネル行列を定義して、さらにプリ'コーディング後のチャネル行列を定義し (ST1101)、プリ'コーディング後のチャネル行列を利用して拡大係数行列を構成し (ST1102)、拡大係数行列を書き換え（ST1103)、行列に対して幾何平均値分解を行ってプリ 'コーディング行列を得る（ST1104)。

[0072] このように、送信側でプリ 'コーディング行列 Pを導入することで、 MIMOチャネル行列を Lの同一のサブチャネルに分解し、より多くの伝送情報シーケンスのブランチ数を提供できるため、高次の変調方式を使うことを回避し、小さい変調符号のコンスタレーシヨンで高い伝送レートを実現することが可能となり、システム消費電力を低減することができる。また、チャネル行列に対して幾何平均分解を行うことによって得られたプリ ·コーディング行列は、アンテナの各サブチャネルの利得を同一のものとし、ディープフエージングのサブチャネルが伝送するデータシーケンスに与える影響を低減することによって、システムのビット誤り率特性を向上させることができる。

[0073] また、上述した 100mという距離は、例示を目的とするものであり、本発明を制限するものではない。図 2から図 6によれば、 80〜 150m等の距離範囲の閾値であってもよい。また、シミュレーションからわ力るように、当該距離範囲以内かそれを超えた場合には、高次変調のシステムの消費電力が大幅に増加するので、本発明で提案された低消費電力操作方法を使えばょヽ。

[0074] 上述の通り、典型的な実施の形態を示して本発明につヽて説明した。本発明の思想と範囲力外れることなぐ種々の変更、置換または追加が可能であることは、当業者にとって自明である。

産業上の利用可能性

[0075] 本発明にかかる MIMO送信装置及び MIMO送信方法は、低ヽ消費電力を保ちつつ高速なデータ伝送を提供するのに好適である。

Claims

請求の範囲

[1] 通信相手との距離に基づいてプリ'コーディングを行うか否かを選択する選択手段と、

前記選択手段でプリ'コーディングを行うことが選択された場合に所定の変調多値数以下の変調多値数の変調方式で複数のブランチの入力情報ビットシーケンスを各々変調する変調手段と、

前記選択手段でプリ 'コーディングを行うことが選択された場合にプリ 'コーディング行列と前記変調手段で変調された入力情報ビットシーケンスとを乗算するプリ'コーデイング手段と、

前記プリ 'コーディング手段で前記プリ 'コーディング行列と乗算した入力情報ビットシーケンスを複数のアンテナカゝら同時に送信する送信手段と、

を具備する MIMO送信装置。

[2] 前記プリ 'コーディング手段は、プリ 'コーディング後のチャネル行列をプリ 'コーディング行列とチャネル行列とで定義し、定義した前記プリ'コーディング後のチャネル行列より拡大係数行列を構成し、構成した前記拡大係数行列を書き換えて分解待ち行列を取得するとともに、取得した前記分解待ち行列に対して幾何平均値分解を行つて入力情報ビットシーケンスと乗算するプリ'コーディング行列を取得する請求項 1記載の MIMO送信装置。

[3] 前記選択手段は、前記通信相手との距離が 100メートル以上の場合にプリ'コーデイングを行うことを選択する請求項 1記載の MIMO送信装置。

[4] 前記変調手段は、前記選択手段でプリ'コーディングを行うことが選択された場合に 64QAMの多値数よりも低い多値数の変調方式で入力情報ビットシーケンスを各々変調する請求項 3記載の MIMO送信装置。

[5] 通信相手との距離が所定の距離以上の場合にプリ'コーディングを行うことを選択するステップと、

前記プリ'コーディングを行うことが選択された場合に所定の変調多値数以下の変調多値数の変調方式で複数のブランチの入力情報ビットシーケンスを各々変調するステップと、前記プリ'コーディングを行うことが選択された場合にプリ'コーディング行列と変調された入力情報ビットシーケンスとを乗算するステップと、

前記プリ'コーディング行列と乗算した入力情報ビットシーケンスを複数のアンテナから同時に送信するステップと、

を具備する MIMO送信方法。