無線通信装置及び無線通信方法
【課題】伝搬路状況に応じて送信ウェイト選択処理を切り替え、少ない計算負荷で適切な送信ウェイトを選択し、フィードバックＭＩＭＯにおける通信特性を高める無線通信装置を提供する。
【解決手段】複数のアンテナを備えた無線通信装置であって、他の無線通信装置から所定の周波数帯域に属するチャンネルの信号を受信し、前記チャンネルのチャンネル状態情報を取得する受信部と、前記チャンネル状態情報の変動を判定する判定部と、前記チャンネル状態情報に変動がない場合に、前記所定の周波数帯域に属する全ての前記チャンネル状態情報の平均値を、前記所定の周波数帯域全体の代表チャンネル状態情報として計算する、チャンネル状態情報計算部と、前記計算された代表チャンネル状態情報に基づいて、送信ウェイトを選択する送信ウェイト選択部と、前記送信ウェイトの識別情報を前記他の無線通信装置に送信する送信部と、を備えることを特徴とする無線通信装置。
【解決手段】複数のアンテナを備えた無線通信装置であって、他の無線通信装置から所定の周波数帯域に属するチャンネルの信号を受信し、前記チャンネルのチャンネル状態情報を取得する受信部と、前記チャンネル状態情報の変動を判定する判定部と、前記チャンネル状態情報に変動がない場合に、前記所定の周波数帯域に属する全ての前記チャンネル状態情報の平均値を、前記所定の周波数帯域全体の代表チャンネル状態情報として計算する、チャンネル状態情報計算部と、前記計算された代表チャンネル状態情報に基づいて、送信ウェイトを選択する送信ウェイト選択部と、前記送信ウェイトの識別情報を前記他の無線通信装置に送信する送信部と、を備えることを特徴とする無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無線通信装置及び無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信システムでは、信号の送受信に複数のアンテナを用いることにより、通信容量の増大や通信品質の向上を図っている。このような複数アンテナを用いた送受信技術はＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）と呼ばれており、特に、受信端末が、送信端末に対して、チャンネル状態情報である、ＣＳＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ：伝搬路情報）に関する何らかの情報をフィードバックすることにより、ＭＩＭＯの通信特性をさらに向上させる技術を、Ｃｌｏｓｅｄ−Ｌｏｏｐ ＭＩＭＯ、又はフィードバックＭＩＭＯと呼んでいる。
【０００３】
受信端末は、送信端末が一定周期で送信する専用の参照信号（ｘi）と、受信端末における受信信号（ｙj,i）との関係から、第ｋのサブキャリア（チャンネル）に対するＣＳＩｋを数１の通り測定することができる。ここでｋはサブキャリアのインデックスであり、第３．９世代移動体通信システム（以下「３．９Ｇ」という。）で採用されているＯＦＤＭシステムでは、周波数と時間との二次元座標により一意に決まる値である。なお、数１において、ＴｘＡｎｔは送信端末のアンテナ数、ＲｘＡｎｔは受信端末のアンテナ数を表し、ＣＳＩｋは、ＲｘＡｎｔ×ＴｘＡｎｔの次元を持つ複素行列として表されるものである。また、実際には受信端末が受信信号を分離できるように、送信アンテナ毎に、参照信号が挿入されるサブキャリアは異なっている場合が多いが、ここでは簡単の為、全サブキャリアで受信信号と参照信号がアンテナ毎に独立に得られるものとして表現している。
【０００４】
【数１】
【０００５】
フィードバックＭＩＭＯでは、受信端末から送信端末にフィードバックするＣＳＩの情報が詳細であればあるほど、ＭＩＭＯの通信特性が改善することになる。しかし、受信端末がフィードバックするＣＳＩの情報が詳細であればあるほど通信量が増加するため、結局はシステムの無線通信容量が逼迫してしまうことになる。かかる問題への対応として、送信端末及び受信端末で予め共通の送信ウェイトの情報を保持しておき、受信端末がＣＳＩに応じた当該送信ウェイトのインデックス情報（識別情報）のみを送信端末にフィードバックする（つまり、どの番号の送信ウェイトを使用するかのみを通知する）ことにより、フィードバック情報を大幅に削減することが行われている。また、一つの送信ウェイトを複数のサブキャリアに対してまとめて適用することで、フィードバックする送信ウェイトのインデックス自体を減らすことができ、さらなるフィードバック情報の削減が可能になる。
【０００６】
例えば、３．９Ｇの１つであるＵＭＢ（Ｕｌｔｒａ Ｍｏｂｉｌｅ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ、例えば、非特許文献１参照）やＥ−ＵＴＲＡ（ＬＴＥ）（Ｅｖｏｌｖｅｄ ＵＭＴＳ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ、Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ、例えば、非特許文献２参照）では、上記送信ウェイトの情報をＰＭ（Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ Ｍａｔｒｉｘ）として送信端末及び受信端末で共有している。このＰＭは、複数アンテナの本数等に応じて複数定義されており、受信端末は、ＣＳＩに応じて適切なＰＭを選択し、当該ＰＭの識別番号であるＰＭＩ（Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ Ｍａｔｒｉｘ Ｉｎｄｅｘ）を送信端末にフィードバックする。送信端末は受信端末からＰＭＩを受信すると、ＰＭＩによって特定されるＰＭを用いて複数アンテナの送信ウェイト制御を行うことになる。
【０００７】
Ｅ−ＵＴＲＡ（ＬＴＥ）は、図４に示す通り、例えば、通信に使用する周波数帯を４つのサブバンド（Ｓｕｂｂａｎｄ）に分割し、各サブバンドを１２個のリソースブロック（ＲＢ：Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｂｌｏｃｋ）に分割し、さらに、各リソースブロックを１２個のサブキャリア（Ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ）に分割している。Ｅ−ＵＴＲＡ（ＬＴＥ）では、複数のサブキャリアに対して共通に適用するＰＭを選択するために、受信端末は、サブバンド単位での送信ウェイト選択を行い、当該サブバンド単位のＰＭに対応したＰＭＩを送信端末にフィードバックする。なお、Ｅ−ＵＴＲＡ（ＬＴＥ）では、サブバンドあたりのリソースブロックの数は可変であり、前述する１２個に限られるものではないことに留意されたい。また、ＵＭＢは、通信に使用する周波数帯を８つのサブバンドに分割し、各サブバンドを８個のタイル（Ｔｉｌｅ）に分割し、さらに、各タイルを１６個のサブキャリアに分割しており、Ｅ−ＵＴＲＡ（ＬＴＥ）同様に、サブバンド単位でＰＭの選択を行っている。
【０００８】
図９は、Ｅ−ＵＴＲＡ（ＬＴＥ）におけるサブバンド単位のＰＭ選択のフローチャートである。図９に従い、従来技術である、Ｅ−ＵＴＲＡ（ＬＴＥ）におけるサブバンド単位のＰＭ選択方法の詳細を説明する。
【０００９】
受信端末は、先ず、サブバンド範囲に属する全てのサブキャリアのＣＳＩを取得する（ステップＳ１０１）。図５は、伝搬路の違いによる周波数選択性の一例を示す図である。図５を一例として、各サブキャリアのＣＳＩは、周囲の環境によって変化するものであり、例えば各サブキャリアのＣＳＩが大きく変動する場合や、各サブキャリアの変化が比較的少ないフラットフェージングである場合など、様々な状態が考えられる。従来技術では、受信端末は、各サブキャリアのＣＳＩが大きく変動する場合や、フラットフェージングである場合など、全ての状態に対して、同じ送信ウェイト選択処理（ステップＳ１０２〜Ｓ１０６）を行っている。
【００１０】
受信端末は、複数の送信ウェイトの候補ＷＴｘ，ｉ（ｉは送信ウェイトの識別番号であるＰＭＩを表し、０≦ｉ＜送信ウェイトの数）を保持している。受信端末は、複数の送信ウェイトの候補ＷＴｘ，ｉから、サブバンド単位で最適な送信ウェイトを選択するために、各送信ウェイトの候補ＷＴｘ，ｉに対して、サブバンドに属する全てのサキャリアとのＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）の合計値を計算する（ステップＳ１０３〜Ｓ１０５）。
【００１１】
ステップＳ１０４では、まず、受信端末は、サブバンド範囲に属するサブキャリアｋ（０≦ｋ＜ＮＣＳＩ、ＮＣＳＩはサブバンドに含まれるキャリアの本数）のＣＳＩｋと、送信ウェイトの候補ＷＴｘ，ｉとを、数２の通り乗算する。
【００１２】
【数２】
【００１３】
ステップＳ１０４では、次に、受信端末は、例えばＶ−ＢＬＡＳＴ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｂｅｌｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ Ｌａｙｅｒｅｄ Ｓｐａｃｅ Ｔｉｍｅ）、ＱＲＭ−ＭＬＤ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｗｉｔｈ Ｑｒ−Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍ−ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）及びＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）などのＭＩＭＯ受信方式に応じた処理を数２の結果に対して行い、サブキャリアｋの予想受信ウェイトＷＲｘを作成する。数３は、ＭＭＳＥ受信の場合の、サブキャリアｋの予想受信ウェイトＷＲｘを示す式である。なお、数３の表記に関して、（Ａ）＋は行列Ａの擬似逆行列を意味している。
【００１４】
【数３】
【００１５】
ステップＳ１０４では、最後に、受信端末は、これら送信ウェイトＷＴｘ，ｉ、ＣＳＩｋ、及び受信ウェイトＷＲｘを掛け合わせ、対応するサブキャリアｋの送受信間の伝搬路応答を想定したＳＩＮＲを計算する。
【００１６】
受信端末は、ある送信ウェイト候補に対し、上記計算をサブバンド範囲内の全サブキャリアに対して行い、サブキャリア毎のＳＩＮＲを加算していく（ステップＳ１０５）。
【００１７】
全ての送信ウェイトの候補ＷＴｘ，ｉに対するＳＩＮＲの合計値の計算（ステップＳ１０３〜Ｓ１０５）が終了すると（ステップＳ１０２のＹＥＳ）、受信端末は、各送信ウェイトの候補ＷＴｘ，ｉから、ＳＩＮＲの合計値が最も大きくなる送信ウェイトを選択し（ステップＳ１０６）、当該ＰＭに対応するＰＭＩを送信端末にフィードバックする。数４は、上記過程を数式で表現したものである。
【００１８】
【数４】
【００１９】
【非特許文献１】“Physical Layer for Ultra Mobile Broadband (UMB) Air Interface Specification（C.S0084-001-0 v1.0）”、３ＧＰＰ２、平成１９年４月
【非特許文献２】“Multiplexing and channel coding (3GPP TS 36.212)”、３ＧＰＰ、平成２０年５月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
上記の通り、従来の方法では、受信端末は、サブバンド単位などといった、共通の送信ウェイト（ＰＭ）を適用する範囲（以下、「送信ウェイト適用範囲」という。）の伝搬路変動に応じた送信ウェイトを選択することができる。しかし、当該送信ウェイトを選択する過程で、全ての送信ウェイト候補と全てのサブキャリアとのＳＩＮＲを、受信アンテナ数×送信アンテナ数の次元の行列演算によって計算するため、送信ウェイト選択に要する演算量が膨大になってしまうという問題点がある。特に、Ｅ−ＵＴＲＡ（ＬＴＥ）の場合、ＮＣＳＩは、例えば１４４（１２×１２）であり、時間方向の１４シンボルも考慮すると、サブバンド単位の送信ウェイトを選択するために、上記行列演算を２０００回近く実行する必要がある。さらに、高度なＭＩＭＯを実現するには、必要となる受信アンテナ数および送信アンテナ数も大きくなるため、演算量が飛躍的に増加してしまうという問題があった。
【００２１】
従って、上記の諸課題を鑑みてなされた本発明の目的は、伝搬路状況に応じて送信ウェイトを選択する処理を切り替えることにより、少ない計算負荷で適切な送信ウェイトを選択し、フィードバックＭＩＭＯにおける通信特性を高める無線通信装置及び無線通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】
【００２２】
上述した諸課題を解決すべく、本発明の無線通信装置は、
複数のアンテナを備えた無線通信装置であって、
他の無線通信装置から所定の周波数帯域に属するチャンネルの信号を受信し、前記チャンネルのチャンネル状態情報を取得する受信部と、
前記チャンネル状態情報の変動を判定する判定部と、
前記チャンネル状態情報に変動がない場合に、前記所定の周波数帯域に属する全ての前記チャンネル状態情報の平均値を、前記所定の周波数帯域全体の代表チャンネル状態情報として計算する、チャンネル状態情報計算部と、
前記計算された代表チャンネル状態情報に基づいて、送信ウェイトを選択する送信ウェイト選択部と、
前記送信ウェイトの識別情報を前記他の無線通信装置に送信する送信部と、
を備えることを特徴とする。
【００２３】
また、前記判定部は、全ての前記チャンネル状態情報が、全ての前記チャンネル状態情報の平均値に基づく閾値以上である場合に、前記チャンネル状態に変動がないと判定する、ことが望ましい。
【００２４】
また、前記送信ウェイト選択部は、前記チャンネル状態情報と前記送信ウェイトとの対応を記憶しており、前記代表チャンネル状態情報に対応する、記憶された前記送信ウェイトを選択することが望ましい。
【００２５】
また、上述した諸課題を解決すべく、本発明の無線通信方法は、
複数のアンテナを備えた無線通信装置の無線通信方法であって、
他の無線通信装置から所定の周波数帯域に属するチャンネルの信号を受信し、前記チャンネルのチャンネル状態情報を取得するステップと、
前記チャンネル状態情報の変動を判定する判定ステップと、
前記チャンネル状態情報に変動がない場合に、前記所定の周波数帯域に属する全ての前記チャンネル状態情報の平均値を、前記所定の周波数帯域全体の代表チャンネル状態情報として計算する計算ステップと、
前記計算された代表チャンネル状態情報に基づいて、送信ウェイトを選択するステップと、
前記送信ウェイトの識別情報を前記他の無線通信装置に送信するステップと
を有することを特徴とする。
【００２６】
また、前記判定ステップにおいて、全ての前記チャンネル状態情報が、全ての前記チャンネル状態情報の平均値に基づく閾値以上である場合に、前記チャンネル状態に変動がないと判定することが望ましい。
【００２７】
また、前記送信ウェイト選択ステップにおいて、予め記憶してある前記チャンネル状態情報と前記送信ウェイトとの対応から、前記代表チャンネル状態情報に対応する、前記送信ウェイトを選択することが望ましい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明では、ＣＳＩ情報に基づいて、送受信間の伝搬路状況を判別し、伝搬路の変動状況に合わせ、送信ウェイトを選択する処理を切り替えることにより、伝搬路に変動がない場合に、少ない計算負荷で適切な送信ウェイトを選択し、フィードバックＭＩＭＯにおける通信特性を改善することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以降、諸図面を参照しながら、本発明の実施態様を詳細に説明する。
【００３０】
図１は、本発明の一実施の形態に係る通信端末１が使用可能な、通信ネットワークの概略構成を示す図である。図１において、通信端末１は、基地局２との間で、複数アンテナを用いたＭＩＭＯによる通信を行う。通信端末１は、基地局２が送信する参照信号からサブキャリア毎のＣＳＩを取得し、当該ＣＳＩに所定の処理を行った後に、基地局２が利用すべき送信ウェイト（ＰＭ）を選択し、当該送信ウェイトに対応した送信ウェイトインデックスを基地局２にフィードバックする。基地局２は、当該送信ウェイトインデックスに応じて送信ウェイトを選択し、フィードバックＭＩＭＯ制御を行う。
【００３１】
図２は、本発明の一実施の形態に係る通信端末１の構成を示す図である。ここで、通信端末１は、例えば、ＭＩＭＯの通信インターフェースを備える携帯電話機、ノートパソコン、又はＰＤＡ（携帯情報端末）などからなる。通信端末１は、基地局２から信号を受信し、サブキャリアのＣＳＩを取得する受信部１０と、受信部１０からＣＳＩの情報を取得し、伝搬路の変動を判定する伝搬路変動判定部（判定部）５０と、受信部１０からＣＳＩの情報を取得するとともに、伝搬路変動判定部５０から伝搬路の変動状態を取得して、ＣＳＩに関する所定の計算を行うＣＳＩ計算部（チャンネル状態情報計算部）２０と、ＣＳＩ計算部２０の結果に基づき、基地局２にフィードバックする送信ウェイトの送信ウェイトインデックスを選択する送信ウェイト選択部３０と、送信ウェイト選択部３０が選択した送信ウェイトインデックスを、通信データ等と同時に基地局２に送信する送信部４０と、を有する。
【００３２】
受信部１０及び送信部４０は、例えば、Ｅ−ＵＴＲＡ（ＬＴＥ）、ＵＭＢまたは他の任意の好適なフィードバックＭＩＭＯに対応したインターフェース機器から構成される。なお、受信部１０及び送信部４０は、無線信号の送受信に必要な信号の変調／復調、誤り訂正の復号化／符号化、ＰＳ／ＳＰ変換、及びチャンネル推定といった、無線通信に要する通常の機能を有しうる。伝搬路変動判定部５０、ＣＳＩ計算部２０及び送信ウェイト選択部３０は、例えば、ＣＰＵ（中央処理装置）等の任意の好適なプロセッサ構成されるものであり、ＣＳＩ計算部２０及び送信ウェイト選択部３０の各機能は、当該プロセッサ上で実行されるソフトウェアや、又は各機能の処理に特化した専用のプロセッサ（例えばＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ））によって構成することができる。
【００３３】
図３は、本発明の一実施の形態に係る通信端末の動作のフローチャートである。当該フローチャートを参照しながら、通信端末１の各機能ブロックの動作を詳述する。
【００３４】
通信端末１が基地局２から参照信号を受信すると、通信端末１において、ＣＳＩ計算部２０は、受信部１０から送信ウェイト適用範囲に属するサブキャリアのＣＳＩを取得する（ステップＳ００１）。本実施例では、例えば、送信ウェイト適用範囲には、Ｅ−ＵＴＲＡのサブバンドに相当する１４４本のサブキャリアが含まれるものとする（ＮＣＳＩ＝１４４）。なお、送信ウェイト適用範囲がサブキャリアが１４４本の場合に限られないことは、当業者にとって明らかな事項である。
【００３５】
伝搬路変動判定部５０は、送信ウェイト適用範囲に属するＣＳＩの平均電力（ＰｏｗＡｖｅ）を数５により計算する（ステップＳ００２）。
【００３６】
【数５】
【００３７】
伝搬路変動判定部５０は、平均電力の計算結果から、送信ウェイト適用範囲に属するＣＳＩに変動があるかどうかを判定する（ステップＳ００３）。この判定は、周波数選択性などの要因により落ち込みが生じているかを判断するものである。かかる変動の判定は、送信ウェイト適用範囲のＣＳＩの平均電力に基づいて設定した判定基準（閾値）に対し、各サブキャリアのＣＳＩの電力が、当該判定基準を下回っているかどうかによって判定する。当該判定基準は、送信ウェイト適用範囲のＣＳＩの平均電力の値そのものとしたり、当該平均電力値に所定の係数を乗除したり（例えば、平均電力値の０．８倍、１．２倍、１／２、１／３など）、加算減算（例えば、オフセットとして＋１、−０．５など）したものとすることができる。当該判定基準を高く設定すれば、変動が存在すると判定される確率は高くなり、低く設定すれば、変動が存在すると判定される確率は低くなる。また、当該判定基準を下回るＣＳＩの数に応じて変動の存在を判定することも可能であり、例えば、判定基準を下回るＣＳＩの数が所定値を上回る場合に、変動が存在すると判定することもできる。
【００３８】
ＣＳＩ計算部２０は、伝搬路変動判定部５０の判定結果を基に、送信ウェイト適用範囲全体の代表ＣＳＩ（代表チャンネル状態情報）の計算を行う。伝搬路変動が存在しない場合には（ステップＳ００３のＮｏ）、例えば、各サブキャリアのＣＳＩがフラットフェージング状態にあると考えられるため、ＣＳＩ計算部２０は、数６に従い、送信ウェイト適用範囲のＣＳＩの平均値（ＣＳＩＡｖｅ）を計算し、当該平均値を代表ＣＳＩとする（ステップＳ００４）。伝搬路がフラットフェージングに近い環境であれば、当該平均値の計算により、各サブキャリアのＣＳＩに含まれる雑音によるＣＳＩ推定誤差の影響を軽減することができ、ＣＳＩ毎に送信ウェイト候補とのＳＩＮＲを個別に計算することなく、代表ＣＳＩのみと送信ウェイト候補とのＳＩＮＲを計算することによって、適切な送信ウェイトを選択することが可能になるためである。
【００３９】
【数６】
【００４０】
送信ウェイト選択部３０は、ＣＳＩ計算部２０から供給された代表ＣＳＩ（ＣＳＩＡｖｅ）に基づき、送信ウェイトを選択する（ステップＳ００５〜Ｓ００７）。ステップＳ００５およびＳ００６において、送信ウェイト選択部３０は、数２および数３に従い、送信ウェイト選択部が保持する全ての送信ウェイト候補と、代表ＣＳＩ（ＣＳＩＡｖｅ）とのＳＩＮＲを計算する。全ての送信候補ウェイトについてＳＩＮＲの計算が終了すると（ステップＳ００５のＹｅｓ）、送信ウェイト選択部３０は、最大のＳＩＮＲとなる送信ウェイトを代表ＣＳＩ（ＣＳＩＡｖｅ）に対する送信ウェイトとして選択する（ステップＳ００７）。数７は、送信ウェイト選択部３０による上記選択過程を数式で表現したものである。数７と従来方式である数４とを比較すると、送信ウェイト選択部３０は、ＣＳＩ計算部２０から供給された代表ＣＳＩ（ＣＳＩＡｖｅ）のみに基づいてのみ送信ウェイトを選択するため、ＣＳＩ毎に送信ウェイト候補とのＳＩＮＲを個別に計算する場合に比べ、行列演算の回数を１／ＮＣＳＩに削減することが可能になる。送信ウェイト選択部３０は、選択した送信ウェイトに対応する送信ウェイトインデックスを、送信部４０を通じて基地局２にフィードバックする。
【００４１】
【数７】
【００４２】
なお、伝搬路に変動が存在する場合には（ステップＳ００３のＹｅｓ）、ＣＳＩ計算部２０は、図９のステップＳ１０１〜Ｓ１０６に示すとおり、従来手法による送信ウェイト選択を行う。つまり、予め定義されている全ての送信ウェイト（ＰＭ）候補と、通信に使用する周波数帯に属する全てのサブキャリアのＣＳＩとに対して、受信アンテナ数×送信アンテナ数の次元の行列演算を実行することになる。
【００４３】
なお、送信ウェイト選択部３０は、予めＣＳＩと送信ウェイトとの対応を記憶しており、かかる対応によって、代表チャンネル状態情報に対応する、送信ウェイトを選択することもできる。
【００４４】
基地局２は、通信端末１よりフィードバックされた送信ウェイトインデックスを用いて送信ウェイトを選択することにより、フィードバックＭＩＭＯの通信特性を改善することができる。
【００４５】
本実施例によると、ＣＳＩの落ち込みがない場合には、各サブキャリアのＣＳＩがフラットフェージング状態にあると考えられるため、送信ウェイト適用範囲のＣＳＩの平均値（ＣＳＩＡｖｅ）を用いて、送信ウェイトの選択を行うことにより、少ない演算量で（少ない消費電力で）、適切な送信ウェイトを選択することが可能になる。
【００４６】
図６および図７は、本発明の一実施形態にかかる送信ウェイト選択方法と、従来方式の送信ウェイト選択方法とによる、ＭＩＭＯ通信時のスループット特性を示す図である。なお、図６は、チャンネルの伝搬路選択性が比較的穏やかな場合（Pedestrian-B）での特性を示し、図７は、チャンネルの伝搬路選択性が厳しい場合（Enhanced Typical Urban）での特性を示す。また、図８は、本発明の一実施形態にかかる送信ウェイト選択方法と、従来技術の送信ウェイト選択方法とによる、演算量を示す図である。図６〜８より明らかなとおり、本発明の一実施形態にかかる送信ウェイト選択方法では、少ない演算量（約２５％減）で、従来手法と同等のスループットを実現していることがわかる。
【００４７】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。
【００４８】
上記実施例では、伝搬路の変動判定基準として電力を用いているが、これは他の基準、例えば位相や振幅値などでも構わない。例えば、位相を基準とする場合には、受信部１０がＣＳＩの位相を検出し、伝搬路変動判定部５０が、隣接するチャンネル間で位相の回転方向が反転する場合を変動と判定することができる。さらに、位相の回転量に着目する場合には、伝搬路変動判定部５０が、位相の回転量が所定の閾値より多いサブキャリアがある場合を変動と判定することができる。また、振幅値を基準とする場合には、受信部１０が振幅値の大きさを検出し、伝搬路変動判定部５０が、振幅値が所定の閾値より低いサブキャリアがある場合を変動と判定することができる。また、上記実施例では単純にアンテナ間のＣＳＩに関して論じているが、例えばＣＳＩに送受信のウェイトを乗じた系としての電力値を基準としても構わない。
【００４９】
また、本願発明は、ＣＳＩの変動の有無によって、各送信ウェイト適用範囲において一律に、ＣＳＩ毎に送信ウェイト候補とのＳＩＮＲを個別に計算するか、代表ＣＳＩ（送信ウェイト適用範囲のＣＳＩの平均値）のみと送信ウェイト候補とのＳＩＮＲを計算するか、を切り換える態様に限られるものではなく、例えば、ＣＳＩの変動が激しい送信ウェイト適用範囲（例えばサブバンド）においては、ＣＳＩ毎に送信ウェイト候補とのＳＩＮＲを個別に計算し、ＣＳＩの変動がない送信ウェイト適用範囲においては、代表ＣＳＩ（送信ウェイト適用範囲のＣＳＩの平均値）のみと送信ウェイト候補とのＳＩＮＲを計算するといった、送信ウェイト適用範囲毎に処理を切り換える態様も、当然本願発明の範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る通信端末が使用可能な、通信ネットワークの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る通信端末の構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る通信端末の動作のフローチャートである。
【図４】Ｅ−ＵＴＲＡ（ＬＴＥ）における周波数分割単位を示す図である。
【図５】伝搬路の違いによる周波数選択性の一例を示す図である。
【図６】ＭＩＭＯ通信時のスループット特性を示す図である。
【図７】ＭＩＭＯ通信時のスループット特性を示す図である。
【図８】送信ウェイト選択にかかる演算量を示す図である。
【図９】従来の通信端末の動作のフローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１ 通信端末
２ 基地局
１０ 受信部
２０ ＣＳＩ計算部
３０ 送信ウェイト選択部
４０ 送信部
５０ 伝搬路変動判定部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無線通信装置及び無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信システムでは、信号の送受信に複数のアンテナを用いることにより、通信容量の増大や通信品質の向上を図っている。このような複数アンテナを用いた送受信技術はＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）と呼ばれており、特に、受信端末が、送信端末に対して、チャンネル状態情報である、ＣＳＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ：伝搬路情報）に関する何らかの情報をフィードバックすることにより、ＭＩＭＯの通信特性をさらに向上させる技術を、Ｃｌｏｓｅｄ−Ｌｏｏｐ ＭＩＭＯ、又はフィードバックＭＩＭＯと呼んでいる。
【０００３】
受信端末は、送信端末が一定周期で送信する専用の参照信号（ｘi）と、受信端末における受信信号（ｙj,i）との関係から、第ｋのサブキャリア（チャンネル）に対するＣＳＩｋを数１の通り測定することができる。ここでｋはサブキャリアのインデックスであり、第３．９世代移動体通信システム（以下「３．９Ｇ」という。）で採用されているＯＦＤＭシステムでは、周波数と時間との二次元座標により一意に決まる値である。なお、数１において、ＴｘＡｎｔは送信端末のアンテナ数、ＲｘＡｎｔは受信端末のアンテナ数を表し、ＣＳＩｋは、ＲｘＡｎｔ×ＴｘＡｎｔの次元を持つ複素行列として表されるものである。また、実際には受信端末が受信信号を分離できるように、送信アンテナ毎に、参照信号が挿入されるサブキャリアは異なっている場合が多いが、ここでは簡単の為、全サブキャリアで受信信号と参照信号がアンテナ毎に独立に得られるものとして表現している。
【０００４】
【数１】
【０００５】
フィードバックＭＩＭＯでは、受信端末から送信端末にフィードバックするＣＳＩの情報が詳細であればあるほど、ＭＩＭＯの通信特性が改善することになる。しかし、受信端末がフィードバックするＣＳＩの情報が詳細であればあるほど通信量が増加するため、結局はシステムの無線通信容量が逼迫してしまうことになる。かかる問題への対応として、送信端末及び受信端末で予め共通の送信ウェイトの情報を保持しておき、受信端末がＣＳＩに応じた当該送信ウェイトのインデックス情報（識別情報）のみを送信端末にフィードバックする（つまり、どの番号の送信ウェイトを使用するかのみを通知する）ことにより、フィードバック情報を大幅に削減することが行われている。また、一つの送信ウェイトを複数のサブキャリアに対してまとめて適用することで、フィードバックする送信ウェイトのインデックス自体を減らすことができ、さらなるフィードバック情報の削減が可能になる。
【０００６】
例えば、３．９Ｇの１つであるＵＭＢ（Ｕｌｔｒａ Ｍｏｂｉｌｅ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ、例えば、非特許文献１参照）やＥ−ＵＴＲＡ（ＬＴＥ）（Ｅｖｏｌｖｅｄ ＵＭＴＳ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ、Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ、例えば、非特許文献２参照）では、上記送信ウェイトの情報をＰＭ（Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ Ｍａｔｒｉｘ）として送信端末及び受信端末で共有している。このＰＭは、複数アンテナの本数等に応じて複数定義されており、受信端末は、ＣＳＩに応じて適切なＰＭを選択し、当該ＰＭの識別番号であるＰＭＩ（Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ Ｍａｔｒｉｘ Ｉｎｄｅｘ）を送信端末にフィードバックする。送信端末は受信端末からＰＭＩを受信すると、ＰＭＩによって特定されるＰＭを用いて複数アンテナの送信ウェイト制御を行うことになる。
【０００７】
Ｅ−ＵＴＲＡ（ＬＴＥ）は、図４に示す通り、例えば、通信に使用する周波数帯を４つのサブバンド（Ｓｕｂｂａｎｄ）に分割し、各サブバンドを１２個のリソースブロック（ＲＢ：Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｂｌｏｃｋ）に分割し、さらに、各リソースブロックを１２個のサブキャリア（Ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ）に分割している。Ｅ−ＵＴＲＡ（ＬＴＥ）では、複数のサブキャリアに対して共通に適用するＰＭを選択するために、受信端末は、サブバンド単位での送信ウェイト選択を行い、当該サブバンド単位のＰＭに対応したＰＭＩを送信端末にフィードバックする。なお、Ｅ−ＵＴＲＡ（ＬＴＥ）では、サブバンドあたりのリソースブロックの数は可変であり、前述する１２個に限られるものではないことに留意されたい。また、ＵＭＢは、通信に使用する周波数帯を８つのサブバンドに分割し、各サブバンドを８個のタイル（Ｔｉｌｅ）に分割し、さらに、各タイルを１６個のサブキャリアに分割しており、Ｅ−ＵＴＲＡ（ＬＴＥ）同様に、サブバンド単位でＰＭの選択を行っている。
【０００８】
図９は、Ｅ−ＵＴＲＡ（ＬＴＥ）におけるサブバンド単位のＰＭ選択のフローチャートである。図９に従い、従来技術である、Ｅ−ＵＴＲＡ（ＬＴＥ）におけるサブバンド単位のＰＭ選択方法の詳細を説明する。
【０００９】
受信端末は、先ず、サブバンド範囲に属する全てのサブキャリアのＣＳＩを取得する（ステップＳ１０１）。図５は、伝搬路の違いによる周波数選択性の一例を示す図である。図５を一例として、各サブキャリアのＣＳＩは、周囲の環境によって変化するものであり、例えば各サブキャリアのＣＳＩが大きく変動する場合や、各サブキャリアの変化が比較的少ないフラットフェージングである場合など、様々な状態が考えられる。従来技術では、受信端末は、各サブキャリアのＣＳＩが大きく変動する場合や、フラットフェージングである場合など、全ての状態に対して、同じ送信ウェイト選択処理（ステップＳ１０２〜Ｓ１０６）を行っている。
【００１０】
受信端末は、複数の送信ウェイトの候補ＷＴｘ，ｉ（ｉは送信ウェイトの識別番号であるＰＭＩを表し、０≦ｉ＜送信ウェイトの数）を保持している。受信端末は、複数の送信ウェイトの候補ＷＴｘ，ｉから、サブバンド単位で最適な送信ウェイトを選択するために、各送信ウェイトの候補ＷＴｘ，ｉに対して、サブバンドに属する全てのサキャリアとのＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）の合計値を計算する（ステップＳ１０３〜Ｓ１０５）。
【００１１】
ステップＳ１０４では、まず、受信端末は、サブバンド範囲に属するサブキャリアｋ（０≦ｋ＜ＮＣＳＩ、ＮＣＳＩはサブバンドに含まれるキャリアの本数）のＣＳＩｋと、送信ウェイトの候補ＷＴｘ，ｉとを、数２の通り乗算する。
【００１２】
【数２】
【００１３】
ステップＳ１０４では、次に、受信端末は、例えばＶ−ＢＬＡＳＴ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｂｅｌｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ Ｌａｙｅｒｅｄ Ｓｐａｃｅ Ｔｉｍｅ）、ＱＲＭ−ＭＬＤ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｗｉｔｈ Ｑｒ−Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍ−ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）及びＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）などのＭＩＭＯ受信方式に応じた処理を数２の結果に対して行い、サブキャリアｋの予想受信ウェイトＷＲｘを作成する。数３は、ＭＭＳＥ受信の場合の、サブキャリアｋの予想受信ウェイトＷＲｘを示す式である。なお、数３の表記に関して、（Ａ）＋は行列Ａの擬似逆行列を意味している。
【００１４】
【数３】
【００１５】
ステップＳ１０４では、最後に、受信端末は、これら送信ウェイトＷＴｘ，ｉ、ＣＳＩｋ、及び受信ウェイトＷＲｘを掛け合わせ、対応するサブキャリアｋの送受信間の伝搬路応答を想定したＳＩＮＲを計算する。
【００１６】
受信端末は、ある送信ウェイト候補に対し、上記計算をサブバンド範囲内の全サブキャリアに対して行い、サブキャリア毎のＳＩＮＲを加算していく（ステップＳ１０５）。
【００１７】
全ての送信ウェイトの候補ＷＴｘ，ｉに対するＳＩＮＲの合計値の計算（ステップＳ１０３〜Ｓ１０５）が終了すると（ステップＳ１０２のＹＥＳ）、受信端末は、各送信ウェイトの候補ＷＴｘ，ｉから、ＳＩＮＲの合計値が最も大きくなる送信ウェイトを選択し（ステップＳ１０６）、当該ＰＭに対応するＰＭＩを送信端末にフィードバックする。数４は、上記過程を数式で表現したものである。
【００１８】
【数４】
【００１９】
【非特許文献１】“Physical Layer for Ultra Mobile Broadband (UMB) Air Interface Specification（C.S0084-001-0 v1.0）”、３ＧＰＰ２、平成１９年４月
【非特許文献２】“Multiplexing and channel coding (3GPP TS 36.212)”、３ＧＰＰ、平成２０年５月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
上記の通り、従来の方法では、受信端末は、サブバンド単位などといった、共通の送信ウェイト（ＰＭ）を適用する範囲（以下、「送信ウェイト適用範囲」という。）の伝搬路変動に応じた送信ウェイトを選択することができる。しかし、当該送信ウェイトを選択する過程で、全ての送信ウェイト候補と全てのサブキャリアとのＳＩＮＲを、受信アンテナ数×送信アンテナ数の次元の行列演算によって計算するため、送信ウェイト選択に要する演算量が膨大になってしまうという問題点がある。特に、Ｅ−ＵＴＲＡ（ＬＴＥ）の場合、ＮＣＳＩは、例えば１４４（１２×１２）であり、時間方向の１４シンボルも考慮すると、サブバンド単位の送信ウェイトを選択するために、上記行列演算を２０００回近く実行する必要がある。さらに、高度なＭＩＭＯを実現するには、必要となる受信アンテナ数および送信アンテナ数も大きくなるため、演算量が飛躍的に増加してしまうという問題があった。
【００２１】
従って、上記の諸課題を鑑みてなされた本発明の目的は、伝搬路状況に応じて送信ウェイトを選択する処理を切り替えることにより、少ない計算負荷で適切な送信ウェイトを選択し、フィードバックＭＩＭＯにおける通信特性を高める無線通信装置及び無線通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】
【００２２】
上述した諸課題を解決すべく、本発明の無線通信装置は、
複数のアンテナを備えた無線通信装置であって、
他の無線通信装置から所定の周波数帯域に属するチャンネルの信号を受信し、前記チャンネルのチャンネル状態情報を取得する受信部と、
前記チャンネル状態情報の変動を判定する判定部と、
前記チャンネル状態情報に変動がない場合に、前記所定の周波数帯域に属する全ての前記チャンネル状態情報の平均値を、前記所定の周波数帯域全体の代表チャンネル状態情報として計算する、チャンネル状態情報計算部と、
前記計算された代表チャンネル状態情報に基づいて、送信ウェイトを選択する送信ウェイト選択部と、
前記送信ウェイトの識別情報を前記他の無線通信装置に送信する送信部と、
を備えることを特徴とする。
【００２３】
また、前記判定部は、全ての前記チャンネル状態情報が、全ての前記チャンネル状態情報の平均値に基づく閾値以上である場合に、前記チャンネル状態に変動がないと判定する、ことが望ましい。
【００２４】
また、前記送信ウェイト選択部は、前記チャンネル状態情報と前記送信ウェイトとの対応を記憶しており、前記代表チャンネル状態情報に対応する、記憶された前記送信ウェイトを選択することが望ましい。
【００２５】
また、上述した諸課題を解決すべく、本発明の無線通信方法は、
複数のアンテナを備えた無線通信装置の無線通信方法であって、
他の無線通信装置から所定の周波数帯域に属するチャンネルの信号を受信し、前記チャンネルのチャンネル状態情報を取得するステップと、
前記チャンネル状態情報の変動を判定する判定ステップと、
前記チャンネル状態情報に変動がない場合に、前記所定の周波数帯域に属する全ての前記チャンネル状態情報の平均値を、前記所定の周波数帯域全体の代表チャンネル状態情報として計算する計算ステップと、
前記計算された代表チャンネル状態情報に基づいて、送信ウェイトを選択するステップと、
前記送信ウェイトの識別情報を前記他の無線通信装置に送信するステップと
を有することを特徴とする。
【００２６】
また、前記判定ステップにおいて、全ての前記チャンネル状態情報が、全ての前記チャンネル状態情報の平均値に基づく閾値以上である場合に、前記チャンネル状態に変動がないと判定することが望ましい。
【００２７】
また、前記送信ウェイト選択ステップにおいて、予め記憶してある前記チャンネル状態情報と前記送信ウェイトとの対応から、前記代表チャンネル状態情報に対応する、前記送信ウェイトを選択することが望ましい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明では、ＣＳＩ情報に基づいて、送受信間の伝搬路状況を判別し、伝搬路の変動状況に合わせ、送信ウェイトを選択する処理を切り替えることにより、伝搬路に変動がない場合に、少ない計算負荷で適切な送信ウェイトを選択し、フィードバックＭＩＭＯにおける通信特性を改善することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以降、諸図面を参照しながら、本発明の実施態様を詳細に説明する。
【００３０】
図１は、本発明の一実施の形態に係る通信端末１が使用可能な、通信ネットワークの概略構成を示す図である。図１において、通信端末１は、基地局２との間で、複数アンテナを用いたＭＩＭＯによる通信を行う。通信端末１は、基地局２が送信する参照信号からサブキャリア毎のＣＳＩを取得し、当該ＣＳＩに所定の処理を行った後に、基地局２が利用すべき送信ウェイト（ＰＭ）を選択し、当該送信ウェイトに対応した送信ウェイトインデックスを基地局２にフィードバックする。基地局２は、当該送信ウェイトインデックスに応じて送信ウェイトを選択し、フィードバックＭＩＭＯ制御を行う。
【００３１】
図２は、本発明の一実施の形態に係る通信端末１の構成を示す図である。ここで、通信端末１は、例えば、ＭＩＭＯの通信インターフェースを備える携帯電話機、ノートパソコン、又はＰＤＡ（携帯情報端末）などからなる。通信端末１は、基地局２から信号を受信し、サブキャリアのＣＳＩを取得する受信部１０と、受信部１０からＣＳＩの情報を取得し、伝搬路の変動を判定する伝搬路変動判定部（判定部）５０と、受信部１０からＣＳＩの情報を取得するとともに、伝搬路変動判定部５０から伝搬路の変動状態を取得して、ＣＳＩに関する所定の計算を行うＣＳＩ計算部（チャンネル状態情報計算部）２０と、ＣＳＩ計算部２０の結果に基づき、基地局２にフィードバックする送信ウェイトの送信ウェイトインデックスを選択する送信ウェイト選択部３０と、送信ウェイト選択部３０が選択した送信ウェイトインデックスを、通信データ等と同時に基地局２に送信する送信部４０と、を有する。
【００３２】
受信部１０及び送信部４０は、例えば、Ｅ−ＵＴＲＡ（ＬＴＥ）、ＵＭＢまたは他の任意の好適なフィードバックＭＩＭＯに対応したインターフェース機器から構成される。なお、受信部１０及び送信部４０は、無線信号の送受信に必要な信号の変調／復調、誤り訂正の復号化／符号化、ＰＳ／ＳＰ変換、及びチャンネル推定といった、無線通信に要する通常の機能を有しうる。伝搬路変動判定部５０、ＣＳＩ計算部２０及び送信ウェイト選択部３０は、例えば、ＣＰＵ（中央処理装置）等の任意の好適なプロセッサ構成されるものであり、ＣＳＩ計算部２０及び送信ウェイト選択部３０の各機能は、当該プロセッサ上で実行されるソフトウェアや、又は各機能の処理に特化した専用のプロセッサ（例えばＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ））によって構成することができる。
【００３３】
図３は、本発明の一実施の形態に係る通信端末の動作のフローチャートである。当該フローチャートを参照しながら、通信端末１の各機能ブロックの動作を詳述する。
【００３４】
通信端末１が基地局２から参照信号を受信すると、通信端末１において、ＣＳＩ計算部２０は、受信部１０から送信ウェイト適用範囲に属するサブキャリアのＣＳＩを取得する（ステップＳ００１）。本実施例では、例えば、送信ウェイト適用範囲には、Ｅ−ＵＴＲＡのサブバンドに相当する１４４本のサブキャリアが含まれるものとする（ＮＣＳＩ＝１４４）。なお、送信ウェイト適用範囲がサブキャリアが１４４本の場合に限られないことは、当業者にとって明らかな事項である。
【００３５】
伝搬路変動判定部５０は、送信ウェイト適用範囲に属するＣＳＩの平均電力（ＰｏｗＡｖｅ）を数５により計算する（ステップＳ００２）。
【００３６】
【数５】
【００３７】
伝搬路変動判定部５０は、平均電力の計算結果から、送信ウェイト適用範囲に属するＣＳＩに変動があるかどうかを判定する（ステップＳ００３）。この判定は、周波数選択性などの要因により落ち込みが生じているかを判断するものである。かかる変動の判定は、送信ウェイト適用範囲のＣＳＩの平均電力に基づいて設定した判定基準（閾値）に対し、各サブキャリアのＣＳＩの電力が、当該判定基準を下回っているかどうかによって判定する。当該判定基準は、送信ウェイト適用範囲のＣＳＩの平均電力の値そのものとしたり、当該平均電力値に所定の係数を乗除したり（例えば、平均電力値の０．８倍、１．２倍、１／２、１／３など）、加算減算（例えば、オフセットとして＋１、−０．５など）したものとすることができる。当該判定基準を高く設定すれば、変動が存在すると判定される確率は高くなり、低く設定すれば、変動が存在すると判定される確率は低くなる。また、当該判定基準を下回るＣＳＩの数に応じて変動の存在を判定することも可能であり、例えば、判定基準を下回るＣＳＩの数が所定値を上回る場合に、変動が存在すると判定することもできる。
【００３８】
ＣＳＩ計算部２０は、伝搬路変動判定部５０の判定結果を基に、送信ウェイト適用範囲全体の代表ＣＳＩ（代表チャンネル状態情報）の計算を行う。伝搬路変動が存在しない場合には（ステップＳ００３のＮｏ）、例えば、各サブキャリアのＣＳＩがフラットフェージング状態にあると考えられるため、ＣＳＩ計算部２０は、数６に従い、送信ウェイト適用範囲のＣＳＩの平均値（ＣＳＩＡｖｅ）を計算し、当該平均値を代表ＣＳＩとする（ステップＳ００４）。伝搬路がフラットフェージングに近い環境であれば、当該平均値の計算により、各サブキャリアのＣＳＩに含まれる雑音によるＣＳＩ推定誤差の影響を軽減することができ、ＣＳＩ毎に送信ウェイト候補とのＳＩＮＲを個別に計算することなく、代表ＣＳＩのみと送信ウェイト候補とのＳＩＮＲを計算することによって、適切な送信ウェイトを選択することが可能になるためである。
【００３９】
【数６】
【００４０】
送信ウェイト選択部３０は、ＣＳＩ計算部２０から供給された代表ＣＳＩ（ＣＳＩＡｖｅ）に基づき、送信ウェイトを選択する（ステップＳ００５〜Ｓ００７）。ステップＳ００５およびＳ００６において、送信ウェイト選択部３０は、数２および数３に従い、送信ウェイト選択部が保持する全ての送信ウェイト候補と、代表ＣＳＩ（ＣＳＩＡｖｅ）とのＳＩＮＲを計算する。全ての送信候補ウェイトについてＳＩＮＲの計算が終了すると（ステップＳ００５のＹｅｓ）、送信ウェイト選択部３０は、最大のＳＩＮＲとなる送信ウェイトを代表ＣＳＩ（ＣＳＩＡｖｅ）に対する送信ウェイトとして選択する（ステップＳ００７）。数７は、送信ウェイト選択部３０による上記選択過程を数式で表現したものである。数７と従来方式である数４とを比較すると、送信ウェイト選択部３０は、ＣＳＩ計算部２０から供給された代表ＣＳＩ（ＣＳＩＡｖｅ）のみに基づいてのみ送信ウェイトを選択するため、ＣＳＩ毎に送信ウェイト候補とのＳＩＮＲを個別に計算する場合に比べ、行列演算の回数を１／ＮＣＳＩに削減することが可能になる。送信ウェイト選択部３０は、選択した送信ウェイトに対応する送信ウェイトインデックスを、送信部４０を通じて基地局２にフィードバックする。
【００４１】
【数７】
【００４２】
なお、伝搬路に変動が存在する場合には（ステップＳ００３のＹｅｓ）、ＣＳＩ計算部２０は、図９のステップＳ１０１〜Ｓ１０６に示すとおり、従来手法による送信ウェイト選択を行う。つまり、予め定義されている全ての送信ウェイト（ＰＭ）候補と、通信に使用する周波数帯に属する全てのサブキャリアのＣＳＩとに対して、受信アンテナ数×送信アンテナ数の次元の行列演算を実行することになる。
【００４３】
なお、送信ウェイト選択部３０は、予めＣＳＩと送信ウェイトとの対応を記憶しており、かかる対応によって、代表チャンネル状態情報に対応する、送信ウェイトを選択することもできる。
【００４４】
基地局２は、通信端末１よりフィードバックされた送信ウェイトインデックスを用いて送信ウェイトを選択することにより、フィードバックＭＩＭＯの通信特性を改善することができる。
【００４５】
本実施例によると、ＣＳＩの落ち込みがない場合には、各サブキャリアのＣＳＩがフラットフェージング状態にあると考えられるため、送信ウェイト適用範囲のＣＳＩの平均値（ＣＳＩＡｖｅ）を用いて、送信ウェイトの選択を行うことにより、少ない演算量で（少ない消費電力で）、適切な送信ウェイトを選択することが可能になる。
【００４６】
図６および図７は、本発明の一実施形態にかかる送信ウェイト選択方法と、従来方式の送信ウェイト選択方法とによる、ＭＩＭＯ通信時のスループット特性を示す図である。なお、図６は、チャンネルの伝搬路選択性が比較的穏やかな場合（Pedestrian-B）での特性を示し、図７は、チャンネルの伝搬路選択性が厳しい場合（Enhanced Typical Urban）での特性を示す。また、図８は、本発明の一実施形態にかかる送信ウェイト選択方法と、従来技術の送信ウェイト選択方法とによる、演算量を示す図である。図６〜８より明らかなとおり、本発明の一実施形態にかかる送信ウェイト選択方法では、少ない演算量（約２５％減）で、従来手法と同等のスループットを実現していることがわかる。
【００４７】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。
【００４８】
上記実施例では、伝搬路の変動判定基準として電力を用いているが、これは他の基準、例えば位相や振幅値などでも構わない。例えば、位相を基準とする場合には、受信部１０がＣＳＩの位相を検出し、伝搬路変動判定部５０が、隣接するチャンネル間で位相の回転方向が反転する場合を変動と判定することができる。さらに、位相の回転量に着目する場合には、伝搬路変動判定部５０が、位相の回転量が所定の閾値より多いサブキャリアがある場合を変動と判定することができる。また、振幅値を基準とする場合には、受信部１０が振幅値の大きさを検出し、伝搬路変動判定部５０が、振幅値が所定の閾値より低いサブキャリアがある場合を変動と判定することができる。また、上記実施例では単純にアンテナ間のＣＳＩに関して論じているが、例えばＣＳＩに送受信のウェイトを乗じた系としての電力値を基準としても構わない。
【００４９】
また、本願発明は、ＣＳＩの変動の有無によって、各送信ウェイト適用範囲において一律に、ＣＳＩ毎に送信ウェイト候補とのＳＩＮＲを個別に計算するか、代表ＣＳＩ（送信ウェイト適用範囲のＣＳＩの平均値）のみと送信ウェイト候補とのＳＩＮＲを計算するか、を切り換える態様に限られるものではなく、例えば、ＣＳＩの変動が激しい送信ウェイト適用範囲（例えばサブバンド）においては、ＣＳＩ毎に送信ウェイト候補とのＳＩＮＲを個別に計算し、ＣＳＩの変動がない送信ウェイト適用範囲においては、代表ＣＳＩ（送信ウェイト適用範囲のＣＳＩの平均値）のみと送信ウェイト候補とのＳＩＮＲを計算するといった、送信ウェイト適用範囲毎に処理を切り換える態様も、当然本願発明の範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る通信端末が使用可能な、通信ネットワークの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る通信端末の構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る通信端末の動作のフローチャートである。
【図４】Ｅ−ＵＴＲＡ（ＬＴＥ）における周波数分割単位を示す図である。
【図５】伝搬路の違いによる周波数選択性の一例を示す図である。
【図６】ＭＩＭＯ通信時のスループット特性を示す図である。
【図７】ＭＩＭＯ通信時のスループット特性を示す図である。
【図８】送信ウェイト選択にかかる演算量を示す図である。
【図９】従来の通信端末の動作のフローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１ 通信端末
２ 基地局
１０ 受信部
２０ ＣＳＩ計算部
３０ 送信ウェイト選択部
４０ 送信部
５０ 伝搬路変動判定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナを備えた無線通信装置であって、
他の無線通信装置から所定の周波数帯域に属するチャンネルの信号を受信し、前記チャンネルのチャンネル状態情報を取得する受信部と、
前記チャンネル状態情報の変動を判定する判定部と、
前記チャンネル状態情報に変動がない場合に、前記所定の周波数帯域に属する全ての前記チャンネル状態情報の平均値を、前記所定の周波数帯域全体の代表チャンネル状態情報として計算する、チャンネル状態情報計算部と、
前記計算された代表チャンネル状態情報に基づいて、送信ウェイトを選択する送信ウェイト選択部と、
前記送信ウェイトの識別情報を前記他の無線通信装置に送信する送信部と、
を備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記判定部は、
全ての前記チャンネル状態情報が、
全ての前記チャンネル状態情報の平均値に基づく閾値以上である場合に、
前記チャンネル状態に変動がないと判定する、
請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記送信ウェイト選択部は、
前記チャンネル状態情報と前記送信ウェイトとの対応を記憶しており、
前記代表チャンネル状態情報に対応する、記憶された前記送信ウェイトを選択する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
複数のアンテナを備えた無線通信装置の無線通信方法であって、
他の無線通信装置から所定の周波数帯域に属するチャンネルの信号を受信し、前記チャンネルのチャンネル状態情報を取得するステップと、
前記チャンネル状態情報の変動を判定する判定ステップと、
前記チャンネル状態情報に変動がない場合に、前記所定の周波数帯域に属する全ての前記チャンネル状態情報の平均値を、前記所定の周波数帯域全体の代表チャンネル状態情報として計算する計算ステップと、
前記計算された代表チャンネル状態情報に基づいて、送信ウェイトを選択するステップと、
前記送信ウェイトの識別情報を前記他の無線通信装置に送信するステップと
を有することを特徴とする無線通信方法。
【請求項５】
前記判定ステップにおいて、
全ての前記チャンネル状態情報が、
全ての前記チャンネル状態情報の平均値に基づく閾値以上である場合に、
前記チャンネル状態に変動がないと判定する、
請求項４に記載の無線通信方法。
【請求項６】
前記送信ウェイト選択ステップにおいて、
予め記憶してある前記チャンネル状態情報と前記送信ウェイトとの対応から、
前記代表チャンネル状態情報に対応する、前記送信ウェイトを選択する、
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の無線通信方法。
【請求項１】
複数のアンテナを備えた無線通信装置であって、
他の無線通信装置から所定の周波数帯域に属するチャンネルの信号を受信し、前記チャンネルのチャンネル状態情報を取得する受信部と、
前記チャンネル状態情報の変動を判定する判定部と、
前記チャンネル状態情報に変動がない場合に、前記所定の周波数帯域に属する全ての前記チャンネル状態情報の平均値を、前記所定の周波数帯域全体の代表チャンネル状態情報として計算する、チャンネル状態情報計算部と、
前記計算された代表チャンネル状態情報に基づいて、送信ウェイトを選択する送信ウェイト選択部と、
前記送信ウェイトの識別情報を前記他の無線通信装置に送信する送信部と、
を備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記判定部は、
全ての前記チャンネル状態情報が、
全ての前記チャンネル状態情報の平均値に基づく閾値以上である場合に、
前記チャンネル状態に変動がないと判定する、
請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記送信ウェイト選択部は、
前記チャンネル状態情報と前記送信ウェイトとの対応を記憶しており、
前記代表チャンネル状態情報に対応する、記憶された前記送信ウェイトを選択する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
複数のアンテナを備えた無線通信装置の無線通信方法であって、
他の無線通信装置から所定の周波数帯域に属するチャンネルの信号を受信し、前記チャンネルのチャンネル状態情報を取得するステップと、
前記チャンネル状態情報の変動を判定する判定ステップと、
前記チャンネル状態情報に変動がない場合に、前記所定の周波数帯域に属する全ての前記チャンネル状態情報の平均値を、前記所定の周波数帯域全体の代表チャンネル状態情報として計算する計算ステップと、
前記計算された代表チャンネル状態情報に基づいて、送信ウェイトを選択するステップと、
前記送信ウェイトの識別情報を前記他の無線通信装置に送信するステップと
を有することを特徴とする無線通信方法。
【請求項５】
前記判定ステップにおいて、
全ての前記チャンネル状態情報が、
全ての前記チャンネル状態情報の平均値に基づく閾値以上である場合に、
前記チャンネル状態に変動がないと判定する、
請求項４に記載の無線通信方法。
【請求項６】
前記送信ウェイト選択ステップにおいて、
予め記憶してある前記チャンネル状態情報と前記送信ウェイトとの対応から、
前記代表チャンネル状態情報に対応する、前記送信ウェイトを選択する、
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の無線通信方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−８１３９６（Ｐ２０１０−８１３９６Ａ）
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４８８２４（Ｐ２００８−２４８８２４）
【出願日】平成２０年９月２６日（２００８．９．２６）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２６日（２００８．９．２６）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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