ＭＩＭＯチャネル容量算出装置、ＭＩＭＯチャネル容量算出方法、及びコンピュータプログラム
【課題】２×２ＭＩＭＯシステムのチャネル容量を算出する際に、送信アンテナ毎の受信電力差と送信アンテナ間の相関値とを用いることにより、チャネル容量の算出精度の向上を図る。
【解決手段】送信アンテナと受信アンテナのペア毎に送信アンテナから受信アンテナへの受信電界を算出する受信電界算出部２と、受信電界を用いて受信電力差を算出する受信電力差算出部３と、受信電界を用いて送信アンテナ間相関値を算出するアンテナ間相関算出部５と、受信電力差と送信アンテナ間相関値とを用いて２×２ＭＩＭＯシステムのチャネル応答行列を特異値分解して得られる２個の固有値の比を推定する固有値比推定部６と、固有値比と平均ＳＮＲとを用いてチャネル容量を算出するチャネル容量算出部７とを備える。
【解決手段】送信アンテナと受信アンテナのペア毎に送信アンテナから受信アンテナへの受信電界を算出する受信電界算出部２と、受信電界を用いて受信電力差を算出する受信電力差算出部３と、受信電界を用いて送信アンテナ間相関値を算出するアンテナ間相関算出部５と、受信電力差と送信アンテナ間相関値とを用いて２×２ＭＩＭＯシステムのチャネル応答行列を特異値分解して得られる２個の固有値の比を推定する固有値比推定部６と、固有値比と平均ＳＮＲとを用いてチャネル容量を算出するチャネル容量算出部７とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＩＭＯチャネル容量算出装置、ＭＩＭＯチャネル容量算出方法、及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信システムにおける伝送速度を高速化する技術の一つとして、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）伝送技術が知られている。ＭＩＭＯ伝送技術では、複数の送信アンテナから複数の受信アンテナへ、同一周波数上で複数のストリームを同時に伝送する。ＭＩＭＯ伝送技術を利用した無線通信システム（以下、ＭＩＭＯシステムと称する）では、送信機（例えば基地局）は同一周波数上で複数のストリームを複数の送信アンテナから送信する。そして、受信機（例えば携帯端末）は、該送信機から送信された複数のストリームを複数の受信アンテナで受信し、該受信信号から複数のストリームを分離する処理を行う。
【０００３】
従来の電波伝搬シミュレータにおいて、ＭＩＭＯシステムのエリアを評価する場合、まず、例えばレイトレース法に基づき、ＭＩＭＯシステムで設置した複数のアンテナから送信されたレイをトレースし、受信点に到達したレイを複素振幅加算して得られる送信アンテナと受信アンテナのペア毎の受信電界強度からＭＩＭＯシステムのチャネル行列を求める。次いで、チャネル行列を特異値分解して固有値を算出し、算出した固有値を使ってシャノン式からＭＩＭＯシステムのチャネル容量を求めていた（例えば非特許文献１参照）。
【０００４】
送信アンテナ数がｎＴであり且つ受信アンテナ数がｎＲであるＭＩＭＯシステム（以下、ｎＴ×ｎＲＭＩＭＯシステムと称する）におけるチャネル容量（Ｃ［ｂｐｓ／Ｈｚ］）は、シャノンの定理を用いて、以下の式（１）で表すことができる（例えば非特許文献２参照）。
【０００５】
【数１】
【０００６】
γは受信アンテナの平均ＳＮＲ（signal-to-noise-ratio）である。ＨはｎＴ×ｎＲＭＩＭＯシステムにおけるチャネル応答行列である。ＩｎＲは、受信アンテナ数×受信アンテナ数の単位行列である。ｎＴは送信アンテナ数である。ｎＲは受信アンテナ数である。
【０００７】
式（１）は、式の変形によって式（２）となる。
【０００８】
【数２】
【０００９】
但し、λｉは、チャネル応答行列Ｈを特異値分解して得られるｉ番目の固有値である。
【００１０】
したがって、式（２）を用いてｎＴ×ｎＲＭＩＭＯシステムのチャネル容量Ｃを算出する場合には、固有値演算を行う必要がある。
【００１１】
一方、非特許文献３には、送信アンテナ毎の受信電力差を用いて２×２ＭＩＭＯシステムのチャネル容量を算出する技術が開示されている。非特許文献３に記載の従来技術では、送信アンテナ間の受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）を用いて、実験結果から求めた電力差と固有値比（ｋ）の関係式「１０×ＬＯＧ（ｋ）＝−ΔＧ［ｄＢ］」により、電力差から固有値比を推定している。そして、求めた固有値比（ｋ）と受信アンテナの平均ＳＮＲ（γ［ｄＢ］）を用いて、式（３）により２×２ＭＩＭＯシステムのチャネル容量（Ｃ［ｂｐｓ／Ｈｚ］）を算出している。
【００１２】
【数３】
【００１３】
この非特許文献３に記載の従来技術によれば、固有値演算を行う必要がない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】小川晃一, 天利悟, 山本温, "ブランチ間受信電力差のある端末MIMOアンテナの伝送容量解析", 電子情報通信学会, Vol.J91-B No.9, pp.948-959.
【非特許文献２】G. J. Foschini and M. J. Gans, "On Limits of Wireless Communications in a Fading Environment When Using Multiple Antennas", Wireless Personal Communications. Vol. 6, No. 3, March 1998, p. 311-335
【非特許文献３】S.Nanba, Y.Hirota, and Y.Kishi, “Estimation of 2x2 MIMO Capacity with Dual-Polarized Antennas Under Received Power Imbalance Through Propagation Measurements,” in Proc. IEEE EuCAP 2011, pp. 2309-2312, April. 2011.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、上述した非特許文献１，２の従来技術では、固有値演算を必要とするため、計算量が多いという課題がある。
【００１６】
又、上述した非特許文献３の従来技術では、送信アンテナ間の相関が高い電波伝搬環境では、チャネル容量の算出精度が劣化するという課題がある。これは、固有値比が受信電力差だけではなく、送信アンテナ間の相関にも依存するためである。このため、送信アンテナ間の相関が大きく変動する電波伝搬環境において、非特許文献３の従来技術を適用すると、固有値比の推定誤差が大きくなり、この結果として算出されるチャネル容量の精度も劣化するという問題がある。
【００１７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、２×２ＭＩＭＯシステムのチャネル容量を算出する際に、送信アンテナ毎の受信電力差と送信アンテナ間の相関値とを用いることにより、チャネル容量の算出精度の向上を図ることができる、ＭＩＭＯチャネル容量算出装置、ＭＩＭＯチャネル容量算出方法、及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。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を解決するために、本発明に係るＭＩＭＯチャネル容量算出装置は、送信アンテナ数が２であり且つ受信アンテナ数が２であるＭＩＭＯシステムにおけるチャネル容量を算出するＭＩＭＯチャネル容量算出装置において、送信アンテナと受信アンテナのペア毎に送信アンテナから受信アンテナへの受信電界を算出する受信電界算出部と、前記受信電界算出部が算出した受信電界を用いて受信電力差を算出する受信電力差算出部と、前記受信電界算出部が算出した受信電界を用いて送信アンテナ間相関値を算出するアンテナ間相関算出部と、前記受信電力差算出部が算出した受信電力差と前記アンテナ間相関算出部が算出した送信アンテナ間相関値とを用いて、前記ＭＩＭＯシステムのチャネル応答行列を特異値分解して得られる２個の固有値の比を推定する固有値比推定部と、前記固有値比推定部が算出した固有値比と、前記ＭＩＭＯシステムの平均ＳＮＲとを用いて、チャネル容量を算出するチャネル容量算出部と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
本発明に係るＭＩＭＯチャネル容量算出装置において、各受信電力差に対応する送信アンテナ間相関値と固有値比の近似式を前記固有値比推定部に備え、前記固有値比推定部は、前記受信電力差算出部が算出した受信電力差に対応する前記近似式を用いて、前記アンテナ間相関算出部が算出した送信アンテナ間相関値に対応する固有値比を算出する、ことを特徴とする。
【００２０】
本発明に係るＭＩＭＯチャネル容量算出装置において、前記受信電界算出部が算出した受信電界を用いて平均ＳＮＲを算出する平均ＳＮＲ算出部を備えたことを特徴とする。
【００２１】
本発明に係るＭＩＭＯチャネル容量算出方法は、送信アンテナ数が２であり且つ受信アンテナ数が２であるＭＩＭＯシステムにおけるチャネル容量を算出するＭＩＭＯチャネル容量算出方法において、送信アンテナと受信アンテナのペア毎に送信アンテナから受信アンテナへの受信電界を算出する受信電界算出ステップと、前記受信電界算出ステップで算出した受信電界を用いて受信電力差を算出する受信電力差算出ステップと、前記受信電界算出ステップで算出した受信電界を用いて送信アンテナ間相関値を算出するアンテナ間相関算出ステップと、前記受信電力差算出ステップで算出した受信電力差と前記アンテナ間相関算出ステップで算出した送信アンテナ間相関値とを用いて、前記ＭＩＭＯシステムのチャネル応答行列を特異値分解して得られる２個の固有値の比を推定する固有値比推定ステップと、前記固有値比推定ステップで算出した固有値比と、前記ＭＩＭＯシステムの平均ＳＮＲとを用いて、チャネル容量を算出するチャネル容量算出ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２２】
本発明に係るコンピュータプログラムは、送信アンテナ数が２であり且つ受信アンテナ数が２であるＭＩＭＯシステムにおけるチャネル容量を算出するＭＩＭＯチャネル容量算出処理を行うためのコンピュータプログラムであって、送信アンテナと受信アンテナのペア毎に送信アンテナから受信アンテナへの受信電界を算出する受信電界算出ステップと、前記受信電界算出ステップで算出した受信電界を用いて受信電力差を算出する受信電力差算出ステップと、前記受信電界算出ステップで算出した受信電界を用いて送信アンテナ間相関値を算出するアンテナ間相関算出ステップと、前記受信電力差算出ステップで算出した受信電力差と前記アンテナ間相関算出ステップで算出した送信アンテナ間相関値とを用いて、前記ＭＩＭＯシステムのチャネル応答行列を特異値分解して得られる２個の固有値の比を推定する固有値比推定ステップと、前記固有値比推定ステップで算出した固有値比と、前記ＭＩＭＯシステムの平均ＳＮＲとを用いて、チャネル容量を算出するチャネル容量算出ステップと、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ＭＩＭＯチャネル容量算出装置がコンピュータを利用して実現できるようになる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、送信アンテナ毎の受信電力差と送信アンテナ間の相関値とを用いて２×２ＭＩＭＯシステムのチャネル容量を算出することにより、チャネル容量の算出精度の向上を図ることができる。又、固有値演算を行う必要がないので、計算量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係るＭＩＭＯチャネル容量算出装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】送信アンテナ間相関値（ρ）と受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）と固有値比（ｋ）の関係の例である。
【図３】各受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）における、送信アンテナ間相関値（ρ）と固有値比（ｋ；真値）の関係の例である。
【図４】本発明に係る効果を説明するための表である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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ＭＩＭＯチャネル容量算出装置１の構成を示すブロック図である。ＭＩＭＯチャネル容量算出装置１は、２×２ＭＩＭＯシステムのチャネル容量を算出する装置である。
【００２６】
図１において、ＭＩＭＯチャネル容量算出装置１は、受信電界算出部２と受信電力差算出部３と平均ＳＮＲ算出部４とアンテナ間相関算出部５と固有値比推定部６とチャネル容量算出部７とを有する。
【００２７】
受信電界算出部２は、送信アンテナと受信アンテナのペア毎に、送信アンテナから受信アンテナへの受信電界を算出する。この受信電界の算出には公知の方法を利用することができる。公知の受信電界算出方法としては、例えば、レイトレースシミュレーションが知られている。レイトレースシミュレーションを利用する場合、受信電界算出部２には、レイトレースシミュレーションに必要な入力データとして、２×２ＭＩＭＯシステム周辺の建物の情報と、送信アンテナ及び受信アンテナの設置位置の情報と、アンテナパターン等のアンテナパラメータと、送信出力の情報と、ノイズレベルとが入力される。
【００２８】
受信電力差算出部３は、受信電界算出部２が算出した受信電界を用いて、式（４）により、受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）を算出する。
【００２９】
【数４】
【００３０】
但し、ｈ１，１は、第１の送信アンテナから第１の受信アンテナへの受信電界である。ｈ１，２は、第２の送信アンテナから第１の受信アンテナへの受信電界である。ｈ２，１は、第１の送信アンテナから第２の受信アンテナへの受信電界である。ｈ２，２は、第２の送信アンテナから第２の受信アンテナへの受信電界である。
【００３１】
平均ＳＮＲ算出部４は、受信電界算出部２が算出した受信電界を用いて、式（５）により、平均ＳＮＲ（γ［ｄＢ］）を算出する。
【００３２】
【数５】
【００３３】
但し、Ｎは熱雑音電力である。
【００３４】
なお、本実施形態では平均ＳＮＲ算出部４を備えて２×２ＭＩＭＯシステムの平均ＳＮＲを算出するが、２×２ＭＩＭＯシステムの平均ＳＮＲを別に求めてＭＩＭＯチャネル容量算出装置１へ入力するようにしてもよい。
【００３５】
アンテナ間相関算出部５は、受信電界算出部２が算出した受信電界を用いて、式（６）により、送信アンテナ間の相関値（ρ）を算出する。
【００３６】
【数６】
【００３７】
固有値比推定部６は、受信電力差算出部３が算出した受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）と、アンテナ間相関算出部５が算出した送信アンテナ間相関値（ρ）とを用いて、固有値比（ｋ）を推定する。この固有値比（ｋ）の推定方法については後述する。なお、固有値比（ｋ）は、２×２ＭＩＭＯシステムのチャネル応答行列Ｈを特異値分解して得られる２個の固有値（λ１、λ２）の比である。
【００３８】
チャネル容量算出部７は、固有値比推定部６が算出した固有値比（ｋ）と、平均ＳＮＲ算出部４が算出した平均ＳＮＲ（γ［ｄＢ］）とを用いて、式（７）により、チャネル容量（Ｃ［ｂｐｓ／Ｈｚ］）を算出する。但し、固有値比（ｋ）は、第１の固有値（λ１）に対する第２の固有値（λ２）の比である（λ１≧λ２）。
【００３９】
【数７】
【００４０】
チャネル容量算出部７は、算出したチャネル容量（Ｃ［ｂｐｓ／Ｈｚ］）を出力する。
【００４１】
次に、本実施形態に係る固有値比（ｋ）の推定方法を説明する。固有値比推定部６は、送信アンテナ間相関値（ρ）を用いて固有値比（ｋ）を算出するための算出式を有する。この固有値比算出式は、受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）に応じたものがそれぞれ事前に準備される。
【００４２】
固有値比推定部６は、受信電界算出部２が算出した受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）に応じて、該当する固有値比算出式を選択する。次いで、固有値比推定部６は、選択した固有値比算出式と、アンテナ間相関算出部５が算出した送信アンテナ間相関値（ρ）とを用いて、固有値比（ｋ）を算出する。
【００４３】
次に、固有値比算出式の作成方法を説明する。まず、２×２ＭＩＭＯシステムの伝送測定を行って、送信アンテナ間相関値（ρ）と受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）と固有値比（ｋ）の関係を取得する。２×２ＭＩＭＯシステムの伝送測定の方法としては、実験または計算機シミュレーションである。図２は、実験値から得られた、送信アンテナ間相関値（ρ）と受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）と固有値比（ｋ）の関係の例である。ここで、固有値比（ｋ［ｄＢ］）は、２×２ＭＩＭＯシステムのチャネル応答行列Ｈから２個の固有値（λ１、λ２）を算出し、第１の固有値（λ１）に対する第２の固有値（λ２）の比である（λ１≧λ２）。
【００４４】
図２において、○印で示される部分は、送信アンテナ間相関値（ρ）が０である場合の、受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）と固有値比（ｋ）の関係である。他の部分は、それぞれに、送信アンテナ間相関値（ρ）が「０＜ρ≦０．３」である場合、送信アンテナ間相関値（ρ）が「０．３＜ρ≦０．６」である場合、送信アンテナ間相関値（ρ）が「０．６＜ρ≦０．８」である場合、送信アンテナ間相関値（ρ）が「０．８＜ρ」である場合、の受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）と固有値比（ｋ）の関係である。
【００４５】
図２に示されるように、送信アンテナ間相関値（ρ）が大きくなるにつれて、固有値比（ｋ）は劣化する。
【００４６】
次いで、２×２ＭＩＭＯシステムの伝送測定から得られた「送信アンテナ間相関値（ρ）と受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）と固有値比（ｋ）の関係」、例えば図２に示される関係から、受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）毎に、送信アンテナ間相関値（ρ）と固有値比（ｋ；真値）との関係を求める。図３は、各受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）における、送信アンテナ間相関値（ρ）と固有値比（ｋ；真値）の関係の例である。
【００４７】
次いで、受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）毎に、送信アンテナ間相関値（ρ）と固有値比（ｋ；真値）との近似関係を表す近似式を求める。
【００４８】
図３の例において、各受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）における、送信アンテナ間相関値（ρ）と固有値比（ｋ；真値）の近似式の例を以下に示す。
受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）が０の場合、近似式は、
ｋ＝０．４２０４ρ２−１．２８３５ρ＋０．８６５８
である。
受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）が１０の場合、近似式は、
ｋ＝−０．０５８６ρ２−０．０６６８ρ＋０．１２５４
である。
受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）が１５の場合、近似式は、
ｋ＝−０．０３３８ρ２−０．００１１ρ＋０．０３４４
である。
【００４９】
このようにして事前に得られた「各受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）に対応する、送信アンテナ間相関値（ρ）と固有値比（ｋ；真値）の近似式」を、固有値比推定部６に備える。固有値比推定部６は、その近似式を用いて、固有値比（ｋ）を算出する。
【００５０】
図４は、本発明に係る効果を説明するための表である。図４には、２×２ＭＩＭＯシステムのチャネル容量［ｂｐｓ／Ｈｚ］として、固有値演算を用いて算出された理論値、非特許文献３に記載の従来技術を用いて算出された値、及び本実施形態を用いて算出された値が示されている。図４には、受信電力差［ｄＢ］が９〜１０の範囲、及び１４〜１５の範囲における、各値が示されている。図４から明らかなように、従来技術に比べて本発明はチャネル容量の算出精度が向上している。
【００５１】
上述したように本実施形態によれば、送信アンテナ毎の受信電力差と送信アンテナ間の相関値とを用いて２×２ＭＩＭＯシステムのチャネル容量を算出することにより、チャネル容量の算出精度の向上を図ることができる。これにより、電波伝搬路の影響によりチャネル容量の算出精度が劣化することを防ぐことが可能となる。又、固有値演算を行う必要がないので、計算量を削減することができる。
【００５２】
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。
【００５３】
また、図１に示すＭＩＭＯチャネル容量算出装置１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、ＭＩＭＯチャネル容量算出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、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
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、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。
【００５４】
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。
【符号の説明】
【００５５】
１…ＭＩＭＯチャネル容量算出装置、２…受信電界算出部、３…受信電力差算出部、４…平均ＳＮＲ算出部、５…アンテナ間相関算出部、６…固有値比推定部、７…チャネル容量算出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＩＭＯチャネル容量算出装置、ＭＩＭＯチャネル容量算出方法、及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信システムにおける伝送速度を高速化する技術の一つとして、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）伝送技術が知られている。ＭＩＭＯ伝送技術では、複数の送信アンテナから複数の受信アンテナへ、同一周波数上で複数のストリームを同時に伝送する。ＭＩＭＯ伝送技術を利用した無線通信システム（以下、ＭＩＭＯシステムと称する）では、送信機（例えば基地局）は同一周波数上で複数のストリームを複数の送信アンテナから送信する。そして、受信機（例えば携帯端末）は、該送信機から送信された複数のストリームを複数の受信アンテナで受信し、該受信信号から複数のストリームを分離する処理を行う。
【０００３】
従来の電波伝搬シミュレータにおいて、ＭＩＭＯシステムのエリアを評価する場合、まず、例えばレイトレース法に基づき、ＭＩＭＯシステムで設置した複数のアンテナから送信されたレイをトレースし、受信点に到達したレイを複素振幅加算して得られる送信アンテナと受信アンテナのペア毎の受信電界強度からＭＩＭＯシステムのチャネル行列を求める。次いで、チャネル行列を特異値分解して固有値を算出し、算出した固有値を使ってシャノン式からＭＩＭＯシステムのチャネル容量を求めていた（例えば非特許文献１参照）。
【０００４】
送信アンテナ数がｎＴであり且つ受信アンテナ数がｎＲであるＭＩＭＯシステム（以下、ｎＴ×ｎＲＭＩＭＯシステムと称する）におけるチャネル容量（Ｃ［ｂｐｓ／Ｈｚ］）は、シャノンの定理を用いて、以下の式（１）で表すことができる（例えば非特許文献２参照）。
【０００５】
【数１】
【０００６】
γは受信アンテナの平均ＳＮＲ（signal-to-noise-ratio）である。ＨはｎＴ×ｎＲＭＩＭＯシステムにおけるチャネル応答行列である。ＩｎＲは、受信アンテナ数×受信アンテナ数の単位行列である。ｎＴは送信アンテナ数である。ｎＲは受信アンテナ数である。
【０００７】
式（１）は、式の変形によって式（２）となる。
【０００８】
【数２】
【０００９】
但し、λｉは、チャネル応答行列Ｈを特異値分解して得られるｉ番目の固有値である。
【００１０】
したがって、式（２）を用いてｎＴ×ｎＲＭＩＭＯシステムのチャネル容量Ｃを算出する場合には、固有値演算を行う必要がある。
【００１１】
一方、非特許文献３には、送信アンテナ毎の受信電力差を用いて２×２ＭＩＭＯシステムのチャネル容量を算出する技術が開示されている。非特許文献３に記載の従来技術では、送信アンテナ間の受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）を用いて、実験結果から求めた電力差と固有値比（ｋ）の関係式「１０×ＬＯＧ（ｋ）＝−ΔＧ［ｄＢ］」により、電力差から固有値比を推定している。そして、求めた固有値比（ｋ）と受信アンテナの平均ＳＮＲ（γ［ｄＢ］）を用いて、式（３）により２×２ＭＩＭＯシステムのチャネル容量（Ｃ［ｂｐｓ／Ｈｚ］）を算出している。
【００１２】
【数３】
【００１３】
この非特許文献３に記載の従来技術によれば、固有値演算を行う必要がない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】小川晃一, 天利悟, 山本温, "ブランチ間受信電力差のある端末MIMOアンテナの伝送容量解析", 電子情報通信学会, Vol.J91-B No.9, pp.948-959.
【非特許文献２】G. J. Foschini and M. J. Gans, "On Limits of Wireless Communications in a Fading Environment When Using Multiple Antennas", Wireless Personal Communications. Vol. 6, No. 3, March 1998, p. 311-335
【非特許文献３】S.Nanba, Y.Hirota, and Y.Kishi, “Estimation of 2x2 MIMO Capacity with Dual-Polarized Antennas Under Received Power Imbalance Through Propagation Measurements,” in Proc. IEEE EuCAP 2011, pp. 2309-2312, April. 2011.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、上述した非特許文献１，２の従来技術では、固有値演算を必要とするため、計算量が多いという課題がある。
【００１６】
又、上述した非特許文献３の従来技術では、送信アンテナ間の相関が高い電波伝搬環境では、チャネル容量の算出精度が劣化するという課題がある。これは、固有値比が受信電力差だけではなく、送信アンテナ間の相関にも依存するためである。このため、送信アンテナ間の相関が大きく変動する電波伝搬環境において、非特許文献３の従来技術を適用すると、固有値比の推定誤差が大きくなり、この結果として算出されるチャネル容量の精度も劣化するという問題がある。
【００１７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、２×２ＭＩＭＯシステムのチャネル容量を算出する際に、送信アンテナ毎の受信電力差と送信アンテナ間の相関値とを用いることにより、チャネル容量の算出精度の向上を図ることができる、ＭＩＭＯチャネル容量算出装置、ＭＩＭＯチャネル容量算出方法、及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。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を解決するために、本発明に係るＭＩＭＯチャネル容量算出装置は、送信アンテナ数が２であり且つ受信アンテナ数が２であるＭＩＭＯシステムにおけるチャネル容量を算出するＭＩＭＯチャネル容量算出装置において、送信アンテナと受信アンテナのペア毎に送信アンテナから受信アンテナへの受信電界を算出する受信電界算出部と、前記受信電界算出部が算出した受信電界を用いて受信電力差を算出する受信電力差算出部と、前記受信電界算出部が算出した受信電界を用いて送信アンテナ間相関値を算出するアンテナ間相関算出部と、前記受信電力差算出部が算出した受信電力差と前記アンテナ間相関算出部が算出した送信アンテナ間相関値とを用いて、前記ＭＩＭＯシステムのチャネル応答行列を特異値分解して得られる２個の固有値の比を推定する固有値比推定部と、前記固有値比推定部が算出した固有値比と、前記ＭＩＭＯシステムの平均ＳＮＲとを用いて、チャネル容量を算出するチャネル容量算出部と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
本発明に係るＭＩＭＯチャネル容量算出装置において、各受信電力差に対応する送信アンテナ間相関値と固有値比の近似式を前記固有値比推定部に備え、前記固有値比推定部は、前記受信電力差算出部が算出した受信電力差に対応する前記近似式を用いて、前記アンテナ間相関算出部が算出した送信アンテナ間相関値に対応する固有値比を算出する、ことを特徴とする。
【００２０】
本発明に係るＭＩＭＯチャネル容量算出装置において、前記受信電界算出部が算出した受信電界を用いて平均ＳＮＲを算出する平均ＳＮＲ算出部を備えたことを特徴とする。
【００２１】
本発明に係るＭＩＭＯチャネル容量算出方法は、送信アンテナ数が２であり且つ受信アンテナ数が２であるＭＩＭＯシステムにおけるチャネル容量を算出するＭＩＭＯチャネル容量算出方法において、送信アンテナと受信アンテナのペア毎に送信アンテナから受信アンテナへの受信電界を算出する受信電界算出ステップと、前記受信電界算出ステップで算出した受信電界を用いて受信電力差を算出する受信電力差算出ステップと、前記受信電界算出ステップで算出した受信電界を用いて送信アンテナ間相関値を算出するアンテナ間相関算出ステップと、前記受信電力差算出ステップで算出した受信電力差と前記アンテナ間相関算出ステップで算出した送信アンテナ間相関値とを用いて、前記ＭＩＭＯシステムのチャネル応答行列を特異値分解して得られる２個の固有値の比を推定する固有値比推定ステップと、前記固有値比推定ステップで算出した固有値比と、前記ＭＩＭＯシステムの平均ＳＮＲとを用いて、チャネル容量を算出するチャネル容量算出ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２２】
本発明に係るコンピュータプログラムは、送信アンテナ数が２であり且つ受信アンテナ数が２であるＭＩＭＯシステムにおけるチャネル容量を算出するＭＩＭＯチャネル容量算出処理を行うためのコンピュータプログラムであって、送信アンテナと受信アンテナのペア毎に送信アンテナから受信アンテナへの受信電界を算出する受信電界算出ステップと、前記受信電界算出ステップで算出した受信電界を用いて受信電力差を算出する受信電力差算出ステップと、前記受信電界算出ステップで算出した受信電界を用いて送信アンテナ間相関値を算出するアンテナ間相関算出ステップと、前記受信電力差算出ステップで算出した受信電力差と前記アンテナ間相関算出ステップで算出した送信アンテナ間相関値とを用いて、前記ＭＩＭＯシステムのチャネル応答行列を特異値分解して得られる２個の固有値の比を推定する固有値比推定ステップと、前記固有値比推定ステップで算出した固有値比と、前記ＭＩＭＯシステムの平均ＳＮＲとを用いて、チャネル容量を算出するチャネル容量算出ステップと、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ＭＩＭＯチャネル容量算出装置がコンピュータを利用して実現できるようになる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、送信アンテナ毎の受信電力差と送信アンテナ間の相関値とを用いて２×２ＭＩＭＯシステムのチャネル容量を算出することにより、チャネル容量の算出精度の向上を図ることができる。又、固有値演算を行う必要がないので、計算量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係るＭＩＭＯチャネル容量算出装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】送信アンテナ間相関値（ρ）と受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）と固有値比（ｋ）の関係の例である。
【図３】各受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）における、送信アンテナ間相関値（ρ）と固有値比（ｋ；真値）の関係の例である。
【図４】本発明に係る効果を説明するための表である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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ＭＩＭＯチャネル容量算出装置１の構成を示すブロック図である。ＭＩＭＯチャネル容量算出装置１は、２×２ＭＩＭＯシステムのチャネル容量を算出する装置である。
【００２６】
図１において、ＭＩＭＯチャネル容量算出装置１は、受信電界算出部２と受信電力差算出部３と平均ＳＮＲ算出部４とアンテナ間相関算出部５と固有値比推定部６とチャネル容量算出部７とを有する。
【００２７】
受信電界算出部２は、送信アンテナと受信アンテナのペア毎に、送信アンテナから受信アンテナへの受信電界を算出する。この受信電界の算出には公知の方法を利用することができる。公知の受信電界算出方法としては、例えば、レイトレースシミュレーションが知られている。レイトレースシミュレーションを利用する場合、受信電界算出部２には、レイトレースシミュレーションに必要な入力データとして、２×２ＭＩＭＯシステム周辺の建物の情報と、送信アンテナ及び受信アンテナの設置位置の情報と、アンテナパターン等のアンテナパラメータと、送信出力の情報と、ノイズレベルとが入力される。
【００２８】
受信電力差算出部３は、受信電界算出部２が算出した受信電界を用いて、式（４）により、受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）を算出する。
【００２９】
【数４】
【００３０】
但し、ｈ１，１は、第１の送信アンテナから第１の受信アンテナへの受信電界である。ｈ１，２は、第２の送信アンテナから第１の受信アンテナへの受信電界である。ｈ２，１は、第１の送信アンテナから第２の受信アンテナへの受信電界である。ｈ２，２は、第２の送信アンテナから第２の受信アンテナへの受信電界である。
【００３１】
平均ＳＮＲ算出部４は、受信電界算出部２が算出した受信電界を用いて、式（５）により、平均ＳＮＲ（γ［ｄＢ］）を算出する。
【００３２】
【数５】
【００３３】
但し、Ｎは熱雑音電力である。
【００３４】
なお、本実施形態では平均ＳＮＲ算出部４を備えて２×２ＭＩＭＯシステムの平均ＳＮＲを算出するが、２×２ＭＩＭＯシステムの平均ＳＮＲを別に求めてＭＩＭＯチャネル容量算出装置１へ入力するようにしてもよい。
【００３５】
アンテナ間相関算出部５は、受信電界算出部２が算出した受信電界を用いて、式（６）により、送信アンテナ間の相関値（ρ）を算出する。
【００３６】
【数６】
【００３７】
固有値比推定部６は、受信電力差算出部３が算出した受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）と、アンテナ間相関算出部５が算出した送信アンテナ間相関値（ρ）とを用いて、固有値比（ｋ）を推定する。この固有値比（ｋ）の推定方法については後述する。なお、固有値比（ｋ）は、２×２ＭＩＭＯシステムのチャネル応答行列Ｈを特異値分解して得られる２個の固有値（λ１、λ２）の比である。
【００３８】
チャネル容量算出部７は、固有値比推定部６が算出した固有値比（ｋ）と、平均ＳＮＲ算出部４が算出した平均ＳＮＲ（γ［ｄＢ］）とを用いて、式（７）により、チャネル容量（Ｃ［ｂｐｓ／Ｈｚ］）を算出する。但し、固有値比（ｋ）は、第１の固有値（λ１）に対する第２の固有値（λ２）の比である（λ１≧λ２）。
【００３９】
【数７】
【００４０】
チャネル容量算出部７は、算出したチャネル容量（Ｃ［ｂｐｓ／Ｈｚ］）を出力する。
【００４１】
次に、本実施形態に係る固有値比（ｋ）の推定方法を説明する。固有値比推定部６は、送信アンテナ間相関値（ρ）を用いて固有値比（ｋ）を算出するための算出式を有する。この固有値比算出式は、受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）に応じたものがそれぞれ事前に準備される。
【００４２】
固有値比推定部６は、受信電界算出部２が算出した受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）に応じて、該当する固有値比算出式を選択する。次いで、固有値比推定部６は、選択した固有値比算出式と、アンテナ間相関算出部５が算出した送信アンテナ間相関値（ρ）とを用いて、固有値比（ｋ）を算出する。
【００４３】
次に、固有値比算出式の作成方法を説明する。まず、２×２ＭＩＭＯシステムの伝送測定を行って、送信アンテナ間相関値（ρ）と受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）と固有値比（ｋ）の関係を取得する。２×２ＭＩＭＯシステムの伝送測定の方法としては、実験または計算機シミュレーションである。図２は、実験値から得られた、送信アンテナ間相関値（ρ）と受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）と固有値比（ｋ）の関係の例である。ここで、固有値比（ｋ［ｄＢ］）は、２×２ＭＩＭＯシステムのチャネル応答行列Ｈから２個の固有値（λ１、λ２）を算出し、第１の固有値（λ１）に対する第２の固有値（λ２）の比である（λ１≧λ２）。
【００４４】
図２において、○印で示される部分は、送信アンテナ間相関値（ρ）が０である場合の、受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）と固有値比（ｋ）の関係である。他の部分は、それぞれに、送信アンテナ間相関値（ρ）が「０＜ρ≦０．３」である場合、送信アンテナ間相関値（ρ）が「０．３＜ρ≦０．６」である場合、送信アンテナ間相関値（ρ）が「０．６＜ρ≦０．８」である場合、送信アンテナ間相関値（ρ）が「０．８＜ρ」である場合、の受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）と固有値比（ｋ）の関係である。
【００４５】
図２に示されるように、送信アンテナ間相関値（ρ）が大きくなるにつれて、固有値比（ｋ）は劣化する。
【００４６】
次いで、２×２ＭＩＭＯシステムの伝送測定から得られた「送信アンテナ間相関値（ρ）と受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）と固有値比（ｋ）の関係」、例えば図２に示される関係から、受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）毎に、送信アンテナ間相関値（ρ）と固有値比（ｋ；真値）との関係を求める。図３は、各受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）における、送信アンテナ間相関値（ρ）と固有値比（ｋ；真値）の関係の例である。
【００４７】
次いで、受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）毎に、送信アンテナ間相関値（ρ）と固有値比（ｋ；真値）との近似関係を表す近似式を求める。
【００４８】
図３の例において、各受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）における、送信アンテナ間相関値（ρ）と固有値比（ｋ；真値）の近似式の例を以下に示す。
受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）が０の場合、近似式は、
ｋ＝０．４２０４ρ２−１．２８３５ρ＋０．８６５８
である。
受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）が１０の場合、近似式は、
ｋ＝−０．０５８６ρ２−０．０６６８ρ＋０．１２５４
である。
受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）が１５の場合、近似式は、
ｋ＝−０．０３３８ρ２−０．００１１ρ＋０．０３４４
である。
【００４９】
このようにして事前に得られた「各受信電力差（ΔＧ［ｄＢ］）に対応する、送信アンテナ間相関値（ρ）と固有値比（ｋ；真値）の近似式」を、固有値比推定部６に備える。固有値比推定部６は、その近似式を用いて、固有値比（ｋ）を算出する。
【００５０】
図４は、本発明に係る効果を説明するための表である。図４には、２×２ＭＩＭＯシステムのチャネル容量［ｂｐｓ／Ｈｚ］として、固有値演算を用いて算出された理論値、非特許文献３に記載の従来技術を用いて算出された値、及び本実施形態を用いて算出された値が示されている。図４には、受信電力差［ｄＢ］が９〜１０の範囲、及び１４〜１５の範囲における、各値が示されている。図４から明らかなように、従来技術に比べて本発明はチャネル容量の算出精度が向上している。
【００５１】
上述したように本実施形態によれば、送信アンテナ毎の受信電力差と送信アンテナ間の相関値とを用いて２×２ＭＩＭＯシステムのチャネル容量を算出することにより、チャネル容量の算出精度の向上を図ることができる。これにより、電波伝搬路の影響によりチャネル容量の算出精度が劣化することを防ぐことが可能となる。又、固有値演算を行う必要がないので、計算量を削減することができる。
【００５２】
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。
【００５３】
また、図１に示すＭＩＭＯチャネル容量算出装置１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、ＭＩＭＯチャネル容量算出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、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
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、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。
【００５４】
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。
【符号の説明】
【００５５】
１…ＭＩＭＯチャネル容量算出装置、２…受信電界算出部、３…受信電力差算出部、４…平均ＳＮＲ算出部、５…アンテナ間相関算出部、６…固有値比推定部、７…チャネル容量算出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信アンテナ数が２であり且つ受信アンテナ数が２であるＭＩＭＯシステムにおけるチャネル容量を算出するＭＩＭＯチャネル容量算出装置において、
送信アンテナと受信アンテナのペア毎に送信アンテナから受信アンテナへの受信電界を算出する受信電界算出部と、
前記受信電界算出部が算出した受信電界を用いて受信電力差を算出する受信電力差算出部と、
前記受信電界算出部が算出した受信電界を用いて送信アンテナ間相関値を算出するアンテナ間相関算出部と、
前記受信電力差算出部が算出した受信電力差と前記アンテナ間相関算出部が算出した送信アンテナ間相関値とを用いて、前記ＭＩＭＯシステムのチャネル応答行列を特異値分解して得られる２個の固有値の比を推定する固有値比推定部と、
前記固有値比推定部が算出した固有値比と、前記ＭＩＭＯシステムの平均ＳＮＲとを用いて、チャネル容量を算出するチャネル容量算出部と、
を備えたことを特徴とするＭＩＭＯチャネル容量算出装置。
【請求項２】
各受信電力差に対応する送信アンテナ間相関値と固有値比の近似式を前記固有値比推定部に備え、
前記固有値比推定部は、前記受信電力差算出部が算出した受信電力差に対応する前記近似式を用いて、前記アンテナ間相関算出部が算出した送信アンテナ間相関値に対応する固有値比を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭＯチャネル容量算出装置。
【請求項３】
前記受信電界算出部が算出した受信電界を用いて平均ＳＮＲを算出する平均ＳＮＲ算出部を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のＭＩＭＯチャネル容量算出装置。
【請求項４】
送信アンテナ数が２であり且つ受信アンテナ数が２であるＭＩＭＯシステムにおけるチャネル容量を算出するＭＩＭＯチャネル容量算出方法において、
送信アンテナと受信アンテナのペア毎に送信アンテナから受信アンテナへの受信電界を算出する受信電界算出ステップと、
前記受信電界算出ステップで算出した受信電界を用いて受信電力差を算出する受信電力差算出ステップと、
前記受信電界算出ステップで算出した受信電界を用いて送信アンテナ間相関値を算出するアンテナ間相関算出ステップと、
前記受信電力差算出ステップで算出した受信電力差と前記アンテナ間相関算出ステップで算出した送信アンテナ間相関値とを用いて、前記ＭＩＭＯシステムのチャネル応答行列を特異値分解して得られる２個の固有値の比を推定する固有値比推定ステップと、
前記固有値比推定ステップで算出した固有値比と、前記ＭＩＭＯシステムの平均ＳＮＲとを用いて、チャネル容量を算出するチャネル容量算出ステップと、
を含むことを特徴とするＭＩＭＯチャネル容量算出方法。
【請求項５】
送信アンテナ数が２であり且つ受信アンテナ数が２であるＭＩＭＯシステムにおけるチャネル容量を算出するＭＩＭＯチャネル容量算出処理を行うためのコンピュータプログラムであって、
送信アンテナと受信アンテナのペア毎に送信アンテナから受信アンテナへの受信電界を算出する受信電界算出ステップと、
前記受信電界算出ステップで算出した受信電界を用いて受信電力差を算出する受信電力差算出ステップと、
前記受信電界算出ステップで算出した受信電界を用いて送信アンテナ間相関値を算出するアンテナ間相関算出ステップと、
前記受信電力差算出ステップで算出した受信電力差と前記アンテナ間相関算出ステップで算出した送信アンテナ間相関値とを用いて、前記ＭＩＭＯシステムのチャネル応答行列を特異値分解して得られる２個の固有値の比を推定する固有値比推定ステップと、
前記固有値比推定ステップで算出した固有値比と、前記ＭＩＭＯシステムの平均ＳＮＲとを用いて、チャネル容量を算出するチャネル容量算出ステップと、
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。
【請求項１】
送信アンテナ数が２であり且つ受信アンテナ数が２であるＭＩＭＯシステムにおけるチャネル容量を算出するＭＩＭＯチャネル容量算出装置において、
送信アンテナと受信アンテナのペア毎に送信アンテナから受信アンテナへの受信電界を算出する受信電界算出部と、
前記受信電界算出部が算出した受信電界を用いて受信電力差を算出する受信電力差算出部と、
前記受信電界算出部が算出した受信電界を用いて送信アンテナ間相関値を算出するアンテナ間相関算出部と、
前記受信電力差算出部が算出した受信電力差と前記アンテナ間相関算出部が算出した送信アンテナ間相関値とを用いて、前記ＭＩＭＯシステムのチャネル応答行列を特異値分解して得られる２個の固有値の比を推定する固有値比推定部と、
前記固有値比推定部が算出した固有値比と、前記ＭＩＭＯシステムの平均ＳＮＲとを用いて、チャネル容量を算出するチャネル容量算出部と、
を備えたことを特徴とするＭＩＭＯチャネル容量算出装置。
【請求項２】
各受信電力差に対応する送信アンテナ間相関値と固有値比の近似式を前記固有値比推定部に備え、
前記固有値比推定部は、前記受信電力差算出部が算出した受信電力差に対応する前記近似式を用いて、前記アンテナ間相関算出部が算出した送信アンテナ間相関値に対応する固有値比を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭＯチャネル容量算出装置。
【請求項３】
前記受信電界算出部が算出した受信電界を用いて平均ＳＮＲを算出する平均ＳＮＲ算出部を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のＭＩＭＯチャネル容量算出装置。
【請求項４】
送信アンテナ数が２であり且つ受信アンテナ数が２であるＭＩＭＯシステムにおけるチャネル容量を算出するＭＩＭＯチャネル容量算出方法において、
送信アンテナと受信アンテナのペア毎に送信アンテナから受信アンテナへの受信電界を算出する受信電界算出ステップと、
前記受信電界算出ステップで算出した受信電界を用いて受信電力差を算出する受信電力差算出ステップと、
前記受信電界算出ステップで算出した受信電界を用いて送信アンテナ間相関値を算出するアンテナ間相関算出ステップと、
前記受信電力差算出ステップで算出した受信電力差と前記アンテナ間相関算出ステップで算出した送信アンテナ間相関値とを用いて、前記ＭＩＭＯシステムのチャネル応答行列を特異値分解して得られる２個の固有値の比を推定する固有値比推定ステップと、
前記固有値比推定ステップで算出した固有値比と、前記ＭＩＭＯシステムの平均ＳＮＲとを用いて、チャネル容量を算出するチャネル容量算出ステップと、
を含むことを特徴とするＭＩＭＯチャネル容量算出方法。
【請求項５】
送信アンテナ数が２であり且つ受信アンテナ数が２であるＭＩＭＯシステムにおけるチャネル容量を算出するＭＩＭＯチャネル容量算出処理を行うためのコンピュータプログラムであって、
送信アンテナと受信アンテナのペア毎に送信アンテナから受信アンテナへの受信電界を算出する受信電界算出ステップと、
前記受信電界算出ステップで算出した受信電界を用いて受信電力差を算出する受信電力差算出ステップと、
前記受信電界算出ステップで算出した受信電界を用いて送信アンテナ間相関値を算出するアンテナ間相関算出ステップと、
前記受信電力差算出ステップで算出した受信電力差と前記アンテナ間相関算出ステップで算出した送信アンテナ間相関値とを用いて、前記ＭＩＭＯシステムのチャネル応答行列を特異値分解して得られる２個の固有値の比を推定する固有値比推定ステップと、
前記固有値比推定ステップで算出した固有値比と、前記ＭＩＭＯシステムの平均ＳＮＲとを用いて、チャネル容量を算出するチャネル容量算出ステップと、
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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−９００５５（Ｐ２０１３−９００５５Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２７０７５（Ｐ２０１１−２２７０７５）
【出願日】平成２３年１０月１４日（２０１１．１０．１４）
【出願人】（０００２０８８９１）ＫＤＤＩ株式会社 (2,700)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１４日（２０１１．１０．１４）
【出願人】（０００２０８８９１）ＫＤＤＩ株式会社 (2,700)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]