WO2021186699A1

WO2021186699A1 - 無線通信方法及び無線通信システム

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Publication number: WO2021186699A1
Application number: PCT/JP2020/012417
Authority: WO
Inventors: 圭太栗山; 隼人福園; 吉岡　正文; 崇文林
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 2020-03-19
Filing date: 2020-03-19
Publication date: 2021-09-23
Anticipated expiration: 2022-09-19
Also published as: US20230106272A1; JPWO2021186699A1; US12199710B2

Abstract

複数のアンテナを有する無線送信局装置と、アンテナを有する無線受信局装置とを備え、シングルキャリアによって無線信号の送受信を行う無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記無線受信局装置、または、前記無線送信局装置が、トレーニング信号に基づいて、通信路行列を推定し、前記無線受信局装置、または、前記無線送信局装置が、推定した前記通信路行列を周波数領域に変換し、変換した周波数領域の通信路行列に対して、周波数ごとに特異値分解を行うことにより得られるユニタリ行列と随伴行列の各々の複素共役転置行列を時間領域に変換し、各々を受信ウェイト行列と、送信ウェイト行列とし、前記無線送信局装置が、前記送信ウェイト行列に基づいて、送信ビーム形成を行い、前記無線受信局装置が、前記受信ウェイト行列に基づいて、受信ビーム形成を行う。

Description

無線通信方法及び無線通信システム

　本発明は、無線通信方法及び無線通信システムに関する。

　周波数選択性フェージング環境下で広帯域ＳＣ－ＭＩＭＯ(Single Carrier-Multiple Input Multiple Output)伝送を行う際、時間方向の伝送遅延によるシンボル間干渉と、空間方向のストリーム間干渉を抑制し、時間領域及び空間領域で重なり合う信号をストリームごとに分離する必要がある。

　例えば、図３の左図に示すように、各々がＮ本のアンテナを備える無線送信局装置２００と無線受信局装置３００との間で、無線通信が行われるとする。無線受信局装置３００は、無線送信局装置２００からの直接波及び障害物５０１，５０２等からの反射波を受信する。

　無線送信局装置２００のＮ本の送信アンテナの中のいずれか１つの任意の送信アンテナをｎ_ｔで表し、無線受信局装置３００のＮ本の受信アンテナの中のいずれか１つの任意の受信アンテナをｎ_ｒで表すとする。ＣＩＲ(Channel Impulse Response)長を「Ｌ」とすると、送信アンテナｎ_ｔと受信アンテナｎ_ｒ間のＣＩＲは、図３の右図に示すように、遅延時間を考慮した時刻ごとの送信アンテナｎ_ｔと受信アンテナｎ_ｒの間の利得の総和によって表される。

　例えば、非特許文献１に開示される技術では、時間方向において、送信アンテナと受信アンテナ間のＣＩＲの伝達関数を、次式（１）で示されるＦＩＲ(Finite Impulse Response)の伝達関数で近似する手法を採用している。

　式（１）においてｚ^－ｌは、Ｚ変換の変数ｚであり、時間シフトを行う遅延作用素である。空間方向については、送信アンテナと受信アンテナの組み合わせごとの時間方向のＣＩＲを行列の要素とするＣＩＲ行列で表すことができる。このＣＩＲ行列が、次式（２）に示すように、Ｎ×ＮのＭＩＭＯの通信路行列ｈ（ｚ）となる。

　例えば、非特許文献１に開示される技術では、以下のようにして、時間領域及び空間領域で重なり合う信号をストリームごとに分離する。次式（３）に表されるように、送信アンテナと受信アンテナの本数が、共にＮ本であるため、通信路行列ｈ（ｚ）は、Ｎ×Ｎの行列の集合に属しており、正則である。

　この場合、通信路行列ｈ（ｚ）の逆行列ｈ（ｚ）^－１は、次式（４）のように行列式の逆応答（ｄｅｔ［ｈ（ｚ）］^－１）と転置余因子行列（ａｄｊ［ｈ（ｚ）］）を用いて表現することができる。ここで、ｄｅｔ［・］は、行列式（determinant）の演算子であり、ａｄｊ［・］は、転置余因子行列（adjugate matrix）の演算子である。

　式（４）の転置余因子行列（ａｄｊ［ｈ（ｚ）］）も、式（５）に示すようにＮ×Ｎの行列の集合に属しており、正則である。

　転置余因子行列（ａｄｊ［ｈ（ｚ）］）を送信ウェイトとして送信ビームを形成すると、通信路応答の等価的表現は、次式（６）となる。

　式（６）に示されるように通信路応答の等価的表現は、対角化されているので、ストリーム間干渉が抑制される。このとき、シンボル間干渉としてｄｅｔ［ｈ（ｚ）］が残留するが、受信側で各受信アンテナの受信信号に対してｄｅｔ［ｈ（ｚ）］^－１を受信ウェイトとして乗算することで、単位行列化することができる。これにより、シンボル間干渉が抑制されるので、時間領域及び空間領域で重なり合う信号をストリームごとに分離することが可能になる。

栗山圭太、福園隼人、吉岡正文、立田努、"FIR型送信ビーム形成と双方向受信等化を適用した広帯域シングルキャリアMIMOシステム"、信学総合大会，通信講演論文集１，2019年3月19日～22日、B-5-105, p371

　しかしながら、非特許文献１に開示される技術では、転置余因子行列を用いており、転置余因子行列は、元の行列が正方行列の場合にのみ生成できる行列であるため、送信アンテナと、受信アンテナの本数が異なる場合、すなわち非正方のＭＩＭＯ通信路行列の場合には適用できないという問題がある。

　上記事情に鑑み、本発明は、送信側と受信側のアンテナの本数が異なる場合であっても、ＦＩＲフィルタ型の送信ビーム形成及び受信ビーム形成を可能とする技術の提供を目的としている。

　本発明の一態様は、複数のアンテナを有する無線送信局装置と、アンテナを有する無線受信局装置とを備え、シングルキャリアによって無線信号の送受信を行う無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記無線受信局装置、または、前記無線送信局装置が、トレーニング信号に基づいて、通信路行列を推定し、前記無線受信局装置、または、前記無線送信局装置が、推定した前記通信路行列を周波数領域に変換し、変換した周波数領域の通信路行列に対して、周波数ごとに特異値分解を行うことにより得られるユニタリ行列と随伴行列の各々の複素共役転置行列を時間領域に変換し、各々を受信ウェイト行列と、送信ウェイト行列とし、前記無線送信局装置が、前記送信ウェイト行列に基づいて、送信ビーム形成を行い、前記無線受信局装置が、前記受信ウェイト行列に基づいて、受信ビーム形成を行う、無線通信方法である。

　本発明の一態様は、複数のアンテナを有する無線送信局装置と、アンテナを有する無線受信局装置とを備え、シングルキャリアによって無線信号の送受信を行う無線通信システムであって、前記無線受信局装置、または、前記無線送信局装置は、トレーニング信号に基づいて、通信路行列を推定する通信路推定部を備え、前記無線受信局装置、または、前記無線送信局装置は、前記通信路推定部が推定した前記通信路行列を周波数領域に変換し、変換した周波数領域の通信路行列に対して、周波数ごとに特異値分解を行うことにより得られるユニタリ行列と随伴行列の各々の複素共役転置行列を時間領域に変換し、各々を受信ウェイト行列と、送信ウェイト行列とする送受信ウェイト算出部を備え、前記無線受信局装置は、前記受信ウェイト行列に基づいて、受信ビーム形成を行う受信ビーム形成処理部を備え、前記無線送信局装置は、前記無線受信局装置から受信する前記送信ウェイト行列に基づいて、送信ビーム形成を行う送信ビーム形成処理部を備える無線通信システムである。

　本発明により、送信側と受信側のアンテナの本数が異なる場合であっても、ＦＩＲフィルタ型の送信ビーム形成及び受信ビーム形成が可能となる。

本実施形態における無線通信システムの構成を示すブロック図である。本実施形態における無線通信システムによる処理の流れを示すシーケンス図である。無線送信局装置と無線受信局装置のアンテナの本数が同一の場合のＦＩＲフィルタ型の送信ビームの形成を説明するための図である。

　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態における無線通信システム１００の構成を示すブロック図である。無線通信システム１００は、無線送信局装置１と、無線受信局装置２とを備える。

　無線送信局装置１は、ビットデータ生成部１１、データ信号変調部１２、トレーニング信号生成部１３、送信ビーム形成処理部１４、送信信号変換部１５、受信信号変換部１６及びＭ本のアンテナ１７－１～１７－Ｍを備える。ここで、Ｍは、２以上の整数である。

　ビットデータ生成部１１は、無線受信局装置２に送信する送信データのビットデータを生成する。ビットデータ生成部１１は、ビットデータを生成する際に誤り訂正符号化及びインタリーブを行ってもよい。データ信号変調部１２は、ビットデータ生成部１１が生成したビットデータを、変調方式にしたがってデータ信号に変換する。変調方式としては、例えば、直交振幅変調（ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation））等が適用される。

　トレーニング信号生成部１３は、無線受信局装置２においても既知である予め定められるトレーニング信号を生成する。送信ビーム形成処理部１４は、無線受信局装置２の送受信ウェイト算出部２４が算出する送信ウェイト行列に基づいて、送信ビームを形成する処理を行う。送信ビーム形成処理部１４は、送信ビームを形成する際に送信電力の正規化を行ってもよい。

　送信信号変換部１５は、送信ビーム形成処理部１４が形成した送信ビームを各アンテナ１７－１～１７－Ｍから無線電波により送出するアナログの送信信号に変換する処理を行う。アンテナ１７－１～１７－Ｍは、無線受信局装置２との間で無線電波の送受信を行う。受信信号変換部１６は、アンテナ１７－１～１７－Ｍが受信した無線電波に対応するアナログの受信信号をデジタル信号に変換する。受信信号変換部１６は、変換したデジタル信号に含まれている送信ウェイト行列を送信ビーム形成処理部１４に出力する。

　無線受信局装置２は、受信信号変換部２２、通信路推定部２３、送受信ウェイト算出部２４、送信信号変換部２５、受信ビーム形成処理部２６、データ信号復調部２７、送信データ検出部２８及びＮ本のアンテナ２１－１～２１－Ｎを備える。ここで、Ｎは、２以上の整数であり、Ｎは、Ｍと同一の値であってもよいし、異なる値であってもよい。

　アンテナ２１－１～２１－Ｎは、無線送信局装置１との間で無線電波の送受信を行う。受信信号変換部２２は、アンテナ２１－１～２１－Ｎが受信した無線電波に対応するアナログの受信信号をデジタル信号に変換する。

　受信信号変換部２２は、変換したデジタル信号にトレーニング信号が含まれている場合、デジタル信号からトレーニング信号を読み出す。受信信号変換部２２は、読み出したトレーニング信号を通信路推定部２３に出力する。また、受信信号変換部２２は、変換したデジタル信号に受信ビーム形成前のデータ信号が含まれている場合、デジタル信号から受信ビーム形成前のデータ信号を読み出す。受信信号変換部２２は、読み出した受信ビーム形成前のデータ信号を受信ビーム形成処理部２６に出力する。

　通信路推定部２３は、受信信号変換部２２が出力するトレーニング信号に基づいて通信路行列ｈ（ｚ）を推定する。送受信ウェイト算出部２４は、通信路推定部２３が推定した通信路行列ｈ（ｚ）に基づいて、送信ウェイト行列と受信ウェイト行列を算出する。送受信ウェイト算出部２４は、算出した送信ウェイト行列を送信信号変換部２５に出力する。送受信ウェイト算出部２４は、算出した受信ウェイト行列を受信ビーム形成処理部２６に出力する。

　送信信号変換部２５は、送信ウェイト行列を各アンテナ１７－１～１７－Ｍから無線電波により送出するアナログの送信信号に変換する処理を行う。

　受信ビーム形成処理部２６は、送受信ウェイト算出部２４が出力する受信ウェイト行列と、アンテナ２１－１～２１－Ｎに対応するＮ個の受信ビーム形成前のデータ信号とに基づいて、受信ビームを形成してデータ信号を復元する。

　データ信号復調部２７は、無線送信局装置１のデータ信号変調部１２が変調に用いた変調方式に対応する復調方式でデータ信号を復調してビットデータを復元する。送信データ検出部２８は、データ信号復調部２７が復調したビットデータから送信データを検出する。送信データ検出部２８は、ビットデータ生成部１１が、誤り訂正符号化を行っている場合、誤り訂正復号化を行い、インタリーブを行っている場合、デインタリーブを行う。

（無線通信システムによる処理）
　図２は、本実施形態の無線通信システム１００による処理の流れを示すシーケンス図である。
　無線送信局装置１のトレーニング信号生成部１３は、トレーニング信号を生成する（ステップＳ１０１）。トレーニング信号生成部１３は、生成したトレーニング信号を送信ビーム形成処理部１４に出力する。

　送信ビーム形成処理部１４は、トレーニング信号生成部１３が出力するトレーニング信号に基づいて送信ビームを形成する。送信信号変換部１５は、送信ビーム形成処理部１４が形成した送信ビームを各アンテナ１７－１～１７－Ｍから送出するアナログの送信信号に変換する処理を行う。その後、送信信号変換部１５は、アンテナ１７－１～１７－Ｍを介してアナログの送信信号を無線電波により無線受信局装置２に送信する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２の時点では、送信ビーム形成処理部１４には、送信ウェイト行列が与えられていない。そのため、送信ビーム形成処理部１４は、送信ウェイト行列を用いずに送信ビームを形成する。そのため、重み付けされていない送信信号がアンテナ１７－１～１７－Ｍの各々から送信されることになる。

　無線受信局装置２のアンテナ２１－１～２１－Ｎの各々は、無線送信局装置１のアンテナ１７－１～１７－Ｍの各々が送信した送信信号を受信する（ステップＳ１０３）。受信信号変換部２２は、アンテナ２１－１～２１－Ｎの各々が受信した送信信号に対応するアナログの受信信号をデジタル信号に変換する。受信信号変換部２２は、変換した複数のデジタル信号それぞれに含まれているトレーニング信号を読み出す。受信信号変換部２２は、読み出した複数のトレーニング信号を通信路推定部２３に出力する。

　通信路推定部２３は、読み出した複数のトレーニング信号に基づいて、通信路行列ｈ（ｚ）を推定する（ステップＳ１０４）。具体的には、通信路推定部２３は、ＣＩＲの伝達関数をＦＩＲの伝達関数で近似する上記の式（１）を行列の要素とする次式（７）で示されるＮ×Ｍの行列である通信路行列ｈ（ｚ）を算出する。式（１）の適用においては、ＣＩＲ長を「Ｌ」とし、無線送信局装置１のアンテナ１７－１～１７－Ｍの中のいずれか１つの任意のアンテナをｎ_ｔとし、無線受信局装置２のアンテナ２１－１～２１－Ｎの中のいずれか１つの任意のアンテナをｎ_ｒとしている。通信路推定部２３は、推定した通信路行列ｈ（ｚ）を送受信ウェイト算出部２４に出力する。

　送受信ウェイト算出部２４は、通信路推定部２３が出力する通信路行列ｈ（ｚ）を入力する。送受信ウェイト算出部２４は、入力した通信路行列ｈ（ｚ）に対して周波数領域における特異値分解により送信ウェイト行列と受信ウェイト行列とを算出する。送受信ウェイト算出部２４は、まず、次式（８）に示すように通信路行列ｈ（ｚ）に離散フーリエ変換（ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）を行うことによって、周波数領域の通信路行列Ｈ（ｆ）を算出する（ステップＳ１０５）。

　式（８）に示すように、周波数領域の通信路行列Ｈ（ｆ）は、時間領域の通信路行列ｈ（ｚ）と同様にＮ×Ｍの行列の集合に属しているので、Ｎ×Ｍの行列となる。

　送受信ウェイト算出部２４は、周波数領域の通信路行列Ｈ（ｆ）に対して、次式（９）に示すように特異値分解を行うことによってＮ行Ｎ列のユニタリ行列Ｕ（ｆ）と、随伴行列とを算出する（ステップＳ１０６）。随伴行列は、Ｍ行Ｍ列のユニタリ行列の複素共役転置行列Ｖ（ｆ）^Ｈである。

　式（９）において、Σ（ｆ）は、対角要素が特異値であるＮ行Ｍ列の対角行列である。

　送受信ウェイト算出部２４は、Ｎ行Ｎ列のユニタリ行列Ｕ（ｆ）の複素転置行列であるＵ（ｆ）^Ｈに対して、次式（１０）に示すように、離散逆フーリエ変換（ＩＤＦＴ（Inverse Discrete Fourier Transform）を行うことによって、時間領域の行列を算出する。ここで、次式（１０）に基づいて送受信ウェイト算出部２４が算出した行列を受信ウェイト行列ｗ_ｒ（ｚ）とする。

　また、送受信ウェイト算出部２４は、随伴行列Ｖ（ｆ）^Ｈの複素転置行列であるＶ（ｆ）に対して、次式（１１）に示すように、離散逆フーリエ変換（ＩＤＦＴ）を行うことによって、時間領域の行列を算出する。ここで、次式（１１）に基づいて送受信ウェイト算出部２４が算出した行列を送信ウェイト行列ｗ_ｔ（ｚ）とする（ステップＳ１０７）。

　送受信ウェイト算出部２４は、算出した送信ウェイト行列ｗ_ｔ（ｚ）を送信信号変換部２５に出力する。送受信ウェイト算出部２４は、受信ウェイト行列ｗ_ｒ（ｚ）を受信ビーム形成処理部２６に出力する。受信ビーム形成処理部２６は、送受信ウェイト算出部２４が出力する受信ウェイト行列ｗ_ｒ（ｚ）を入力する。

　送信信号変換部２５は、送受信ウェイト算出部２４が出力する送信ウェイト行列ｗ_ｔ（ｚ）を入力する。送信信号変換部２５は、入力した送信ウェイト行列ｗ_ｔ（ｚ）をアナログの送信信号に変換する。送信信号変換部２５は、変換したアナログの送信信号に対応する無線電波をアンテナ２１－１～２１－Ｎを介して無線送信局装置１に送信する（ステップＳ１０８）。

　無線送信局装置１の受信信号変換部１６は、アンテナ１７－１～１７－Ｍを介して受信した無線電波に対応するアナログの受信信号をデジタル信号に変換する。受信信号変換部１６は、変換したデジタル信号に含まれている送信ウェイト行列ｗ_ｔ（ｚ）を読み出す（ステップＳ１０９）。受信信号変換部１６は、読み出した送信ウェイト行列ｗ_ｔ（ｚ）を送信ビーム形成処理部１４に出力する。送信ビーム形成処理部１４は、受信信号変換部１６が出力する送信ウェイト行列ｗ_ｔ（ｚ）を入力する。

　その後、送信データを送信する処理が開始する。ビットデータ生成部１１は、外部より与えられる送信データのビットデータを生成する。データ信号変調部１２は、ビットデータ生成部１１が生成したビットデータを、予め定められる変調方式にしたがってデータ信号に変換する（ステップＳ１１０）。データ信号変調部１２は、変換したデータ信号を送信ビーム形成処理部１４に出力する。

　送信ビーム形成処理部１４は、データ信号変調部１２が出力するデータ信号を入力する。送信ビーム形成処理部１４は、入力したデータ信号と、送信ウェイト行列ｗ_ｔ（ｚ）とに基づいて、ＦＩＲフィルタ型の送信ビームを形成する（ステップＳ１１１）。

　送信信号変換部１５は、送信ビーム形成処理部１４が形成した送信ビームを各アンテナ１７－１～１７－Ｍから送出するアナログの送信信号に変換する処理を行う。送信信号変換部１５は、アナログの送信信号に対応する無線電波をアンテナ１７－１～１７－Ｍを介して無線受信局装置２に送信する（ステップＳ１１２）。

　無線受信局装置２の受信信号変換部２２は、アンテナ２１－１～２１－Ｎを介して受信した無線電波に対応するアナログの受信信号をデジタル信号に変換する（ステップＳ１１３）。受信信号変換部２２は、変換したデジタル信号から受信ビーム形成前のデータ信号を読み出す。受信信号変換部２２は、読み出した受信ビーム形成前のデータ信号を受信ビーム形成処理部２６に出力する。

　受信ビーム形成処理部２６は、受信信号変換部２２が出力する受信ビーム形成前のデータ信号を入力する。受信ビーム形成処理部２６は、入力した受信ビーム形成前のデータ信号と、受信ウェイト行列ｗ_ｒ（ｚ）とに基づいて、ＦＩＲフィルタ型の受信ビームを形成することによってデータ信号を復元する（ステップＳ１１４）。

　受信ビーム形成処理部２６が入力した受信ビーム形成前のデータ信号、すなわち、通信路応答は、通信路行列ｈ（ｚ）に対して、送信ウェイト行列ｗ_ｔ（ｚ）を乗じたｈ（ｚ）ｗ_ｔ（ｚ）で表されることになる。受信ウェイト行列ｗ_ｒ（ｚ）と、受信ビーム形成前のデータ信号とを乗算すると、次式（１２）として表されることになる。

　式（１２）において、Δは、式（１３）に示す行列であり、特異値の伝達関数λ_１～ｑ（ｚ）を要素とする対角行列になっている。

　式（１３）において、ｑ＝ｒａｎｋ［行列ｈ（ｚ）］であり、ｑ≦（Ｎ，Ｍ）である。したがって、受信ビーム形成処理部２６は、受信ウェイト行列ｗ_ｒ（ｚ）と、受信ビーム形成前のデータ信号とを乗算した結果に対して、行ごと、すなわち、ストリームごとにλ_１～ｑ（ｚ）^－１の各々を乗算する。これにより、シンボル間干渉を抑制して、ストリームごとに分離することが可能になる。送信ビーム形成処理部１４が、送信ビームを形成する際に、各ストリームのλ_１～ｑ（ｚ）^－１を処理しておくことで、Δが、単位行列になるようにしておいてもよい。

　受信ビーム形成処理部２６は、復元したデータ信号をデータ信号復調部２７に出力する。

　データ信号復調部２７は、受信ビーム形成処理部２６が出力するデータ信号を入力する。データ信号復調部２７は、入力したデータ信号を復調してビットデータを復元する（ステップＳ１１５）。送信データ検出部２８は、データ信号復調部２７が復調したビットデータから送信データを検出する。送信データ検出部２８は、検出した送信データを外部に出力する。

　上記の実施形態の無線通信システム１００は、複数のアンテナ１７－１～１７－Ｍを有する無線送信局装置１と、複数のアンテナ２１－１～２１－Ｍを有する無線受信局装置２とを備える。無線受信局装置２において、通信路推定部２３は、無線送信局装置１から受信するトレーニング信号に基づいて、通信路行列ｈ（ｚ）を推定する。送受信ウェイト算出部２４は、通信路推定部２３が推定した通信路行列ｈ（ｚ）を周波数領域に変換し、変換した周波数領域の通信路行列に対して、周波数ごとに特異値分解を行うことにより得られるユニタリ行列Ｕ（ｆ）と随伴行列Ｖ（ｆ）^Ｈの各々の複素共役転置行列を時間領域に変換し、各々を受信ウェイト行列ｗ_ｒ（ｚ）と、送信ウェイト行列ｗ_ｔ（ｚ）とする。受信ビーム形成処理部２６は、受信ウェイト行列ｗ_ｒ（ｚ）に基づいて、受信ビーム形成を行う。無線送信局装置１において、送信ビーム形成処理部１４は、無線受信局装置２から受信する送信ウェイト行列ｗ_ｔ（ｚ）に基づいて、送信ビーム形成を行う。これにより、送信側と受信側のアンテナの本数が異なる場合、すなわち、通信路行列ｈ（ｚ）が非正方の行列の場合であっても、ＦＩＲフィルタ型の送信ビーム形成及び受信ビーム形成が可能となる。

　また、上記の無線通信システム１００では、式（１２）の最後に示されるように、無線送信局装置１のアンテナ１７－１～１７－Ｍの本数「Ｍ」と、無線受信局装置２のアンテナ２１－１～２１－Ｎの本数「Ｎ」とが、同一の場合であっても、異なる場合であっても、各ストリームの利得は、各特異値の伝達関数λ_１（ｚ）～λ_ｑ（ｚ）に依存することになる。そのため、通信路行列ｈ（ｚ）の相関が高い場合、幾つかの特異値が０、すなわちｑ＜ｍｉｎ（Ｎ，Ｍ）となる。この場合、一部の特異値が０になることから、ストリームの幾つかが低スループットまたは通信不可となる可能性があるが、全てのストリームにおいて通信不可になることはない。

　また、上記の無線通信システム１００では、周波数領域で送信ウェイト行列ｗ_ｔ（ｚ）及び受信ウェイト行列ｗ_ｒ（ｚ）を算出しており、時間領域で送信ウェイト行列ｗ_ｔ（ｚ）及び受信ウェイト行列ｗ_ｒ（ｚ）を乗算する処理、すなわち送信ビーム、受信ビームを形成する処理を行う。そのため、時間領域での送信ビーム、受信ビームの形成の処理は、データ信号に対して逐次的に処理を行うことができるので、データ信号に対して離散フーリエ変換を行う手法を採用するよりも処理遅延を軽減することが可能となる。

　上記の実施形態の送受信ウェイト算出部２４における処理において、離散フーリエ変換に替えて、高速フーリエ変換を適用してもよいし、逆離散フーリエ変換に替えて、高速逆フーリエ変換を適用してもよい。

　また、上記の実施形態では、無線受信局装置２が、送受信ウェイト算出部２４を備えるようにしているが、無線送信局装置１が、送受信ウェイト算出部２４を備えて、受信ウェイト行列ｗ_ｒ（ｚ）と、送信ウェイト行列ｗ_ｔ（ｚ）を算出するようにしてもよい。この場合、無線送信局装置１の送信信号変換部１５が、送受信ウェイト算出部２４から受信ウェイト行列ｗ_ｒ（ｚ）を受けて、無線受信局装置２に受信ウェイト行列ｗ_ｒ（ｚ）を送信することになる。

　また、上記の実施形態では、無線送信局装置１が、トレーニング信号生成部１３を備え、無線受信局装置２が、通信路推定部２３を備えるようにしているが、無線受信局装置２が、トレーニング信号生成部１３を備え、無線送信局装置１が、通信路推定部２３を備えて、無線送信局装置１が、通信路行列ｈ（ｚ）を推定するようにしてもよい。この場合において、無線受信局装置２が送受信ウェイト算出部２４を備える場合、無線送信局装置１の送信信号変換部１５が通信路推定部２３から通信路行列ｈ（ｚ）を受けて、無線受信局装置２に通信路行列ｈ（ｚ）を送信することになる。

　また、上記の実施形態では、無線受信局装置２が、複数のアンテナ２１－１～２１－Ｎを備えるようにしているが、単一のアンテナ２１－１を備える無線受信局装置２が、複数台あってもよいし、複数のアンテナ２１－１～２１－Ｎを備える無線受信局装置２が、複数台あってもよい。

　上述した実施形態における無線送信局装置１と無線受信局装置２をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、こ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、実行することによって実現してもよい。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とする。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、ＣＤ－ＲＯＭ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を送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その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のように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。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よく、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であってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

　以上、この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、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

　ＳＣ－ＭＩＭＯ伝送を行う無線通信に適用できる。

１…無線送信局装置、２…無線受信局装置、１１…ビットデータ生成部、１２…データ信号変調部、１３…トレーニング信号生成部、１４…送信ビーム形成処理部、１５…送信信号変換部、１６…受信信号変換部、１７－１～１７－Ｍ…アンテナ、２１－１～２１－Ｎ…アンテナ、２２…受信信号変換部、２３…通信路推定部、２４…送受信ウェイト算出部、２５…送信信号変換部、２６…受信ビーム形成処理部、２７…データ信号復調部、２８…送信データ検出部

Claims

　複数のアンテナを有する無線送信局装置と、アンテナを有する無線受信局装置とを備え、シングルキャリアによって無線信号の送受信を行う無線通信システムにおける無線通信方法であって、
　前記無線受信局装置、または、前記無線送信局装置が、トレーニング信号に基づいて、通信路行列を推定し、
　前記無線受信局装置、または、前記無線送信局装置が、推定した前記通信路行列を周波数領域に変換し、変換した周波数領域の通信路行列に対して、周波数ごとに特異値分解を行うことにより得られるユニタリ行列と随伴行列の各々の複素共役転置行列を時間領域に変換し、各々を受信ウェイト行列と、送信ウェイト行列とし、
　前記無線送信局装置が、前記送信ウェイト行列に基づいて、送信ビーム形成を行い、
　前記無線受信局装置が、前記受信ウェイト行列に基づいて、受信ビーム形成を行う、
　無線通信方法。
　前記無線受信局装置は、複数のアンテナを有する単一の無線受信局装置であるか、または、単一または複数のアンテナを有する複数の無線受信局装置である、
　請求項１に記載の無線通信方法。
　前記無線送信局装置のアンテナの本数と、前記無線受信局装置のアンテナの本数が異なる、
　請求項１または２に記載の無線通信方法。
　複数のアンテナを有する無線送信局装置と、アンテナを有する無線受信局装置とを備え、シングルキャリアによって無線信号の送受信を行う無線通信システムであって、
　前記無線受信局装置、または、前記無線送信局装置は、
　トレーニング信号に基づいて、通信路行列を推定する通信路推定部を備え、
　前記無線受信局装置、または、前記無線送信局装置は、
　前記通信路推定部が推定した前記通信路行列を周波数領域に変換し、変換した周波数領域の通信路行列に対して、周波数ごとに特異値分解を行うことにより得られるユニタリ行列と随伴行列の各々の複素共役転置行列を時間領域に変換し、各々を受信ウェイト行列と、送信ウェイト行列とする送受信ウェイト算出部を備え、
　前記無線受信局装置は、
　前記受信ウェイト行列に基づいて、受信ビーム形成を行う受信ビーム形成処理部、
　を備え、
　前記無線送信局装置は、
　前記無線受信局装置から受信する前記送信ウェイト行列に基づいて、送信ビーム形成を行う送信ビーム形成処理部、
　を備える無線通信システム。