JP2009021820A

JP2009021820A - Communication partner selection method, and communication equipment

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Publication number: JP2009021820A
Application number: JP2007182680A
Authority: JP
Inventors: Riichi Kudo; 理一工藤; Taiji Takatori; 泰司鷹取; Atsushi Ota; 厚太田; Kentaro Nishimori; 健太郎西森; Shuji Kubota; 周治久保田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2007-07-11
Filing date: 2007-07-11
Publication date: 2009-01-29
Anticipated expiration: 2027-07-11
Also published as: JP4528316B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To simply select combination of one or more communication partners when different signal series are transmitted to one or more communication partners among communication partners at the same time and in the same frequency band. <P>SOLUTION: A channel information acquisition circuit 105 estimates and acquires pieces of channel information for each communication partner communication equipment on the basis of a received signal received from the communication partner communication equipment. In addition, a signal space vector arithmetic circuit 106 calculates the signal space vector of communication partner communication equipment to be the candidate of a communication partner among the plurality of pieces of communication partner communication equipment on the basis of the acquired channel information and calculates the signal space vector based on the communication partner communication equipment selected as the communication partner. An inner product arithmetic circuit 107 calculates an inner product value based on the signal space vectors. A communication partner selection circuit 108 selects the communication partner communication equipment to newly serve as a communication partner on the basis of the inner product value. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、同一の周波数チャネルを用い、異なる複数の送信アンテナより独立な信号系列を空間多重し、複数の通信相手への情報伝道を実現する高速無線アクセスシステムにおいて、空間多重する通信相手を選択する通信相手選択方法、及び通信装置に関する。 The present invention selects a communication partner to be spatially multiplexed in a high-speed wireless access system that uses the same frequency channel and spatially multiplexes independent signal sequences from a plurality of different transmission antennas to realize information transmission to a plurality of communication partners. The present invention relates to a communication partner selection method and a communication device.

近年、２．４ＧＨｚ帯または、５ＧＨｚ帯を用いた高速無線アクセスシステムとして、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ規格、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格などの普及が目覚しい。これらのシステムでは、マルチパスフェージング環境での特性を安定化させるための技術である直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調方式を用い、最大で５４Ｍｂｐｓの伝送速度を実現している。ただし、ここでの伝送速度とは物理レイヤ上での伝送速度であり、実際にはＭＡＣ（Media Access Control）レイヤでの伝送効率が５０〜７０％程度であるため、実際のスループットの上限値は３０Ｍｂｐｓ程度である。一方、有線ＬＡＮの世界ではＥｔｈｅｒｎｅｔ(登録商標)の100Base-Tインタフェースをはじめ、各家庭にも光ファイバを用いたＦＴＴＨ(Fiber To The Home)の普及から、１００Ｍｂｐｓの高速回線の提供が普及しており、無線ＬＡＮの世界においても更なる伝送速度の高速化が求められている。 In recent years, as the high-speed wireless access system using the 2.4 GHz band or the 5 GHz band, the IEEE802.11g standard, the IEEE802.11a standard, and the like are remarkable. In these systems, an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) modulation scheme, which is a technique for stabilizing characteristics in a multipath fading environment, is used, and a maximum transmission rate of 54 Mbps is realized. However, the transmission rate here is the transmission rate on the physical layer, and the transmission efficiency in the MAC (Media Access Control) layer is actually about 50 to 70%, so the upper limit of the actual throughput is It is about 30 Mbps. On the other hand, in the world of wired LANs, the provision of 100Mbps high-speed lines has become widespread due to the widespread use of Ethernet (registered trademark) 100Base-T interface and FTTH (Fiber To The Home) using optical fiber in each home. In the world of wireless LAN, further increase in transmission speed is demanded.

そのための技術としては、ＢＤ（Block Diagonalization）指向性制御法（ＢＤアルゴリズム）がよく知られている。ＢＤ指向性制御法とは、送信局側において複数の送信アンテナから同一チャネル上で異なる独立な信号を複数の通信相手に送信し、お互いの通信相手の受信ウエイトにより形成される受信ビームに対し、ヌルを形成し、受信局側において他通信相手からの干渉を生じずに信号を受信し、それぞれの通信相手で独立に受信信号を推定し、データを再生するものである。 As a technique for that purpose, a BD (Block Diagonalization) directivity control method (BD algorithm) is well known. With the BD directivity control method, on the transmitting station side, different independent signals are transmitted from a plurality of transmission antennas on the same channel to a plurality of communication partners, and the reception beams formed by the reception weights of the communication partners are A null is formed, and a signal is received on the receiving station side without causing interference from other communication partners, and the received signal is estimated independently at each communication partner to reproduce data.

以下、通信装置のアンテナ素子数をＭｔ、通信相手の数をＭａ、ｉ番目の通信相手の受信アンテナ素子数をＭｒ（ｉ）とし、ｉ番目の通信相手に同時刻、同一周波数帯において送信する通信系列数をＬ（ｉ）、Ｍｔ≧Ｍｒ（ｉ）としてＢＤ指向性制御法により通信相手を選択する方法の一例を示す。 Hereinafter, Mt is the number of antenna elements of the communication device, Ma is the number of communication partners, and Mr (i) is the number of reception antenna elements of the i-th communication partner, and transmission is performed to the i-th communication partner at the same time and in the same frequency band. An example of a method of selecting a communication partner by the BD directivity control method with the number of communication sequences as L (i) and Mt ≧ Mr (i) is shown.

図５は、従来技術におけるＢＤ指向性制御法を適用した通信装置の構成例であり、伝搬環境に最適となるように送信指向性を制御し、空間多重を行って伝送速度を向上させるものである。通信装置は、データ出力回路９０１、送信信号変換回路９０２、無線部９０３−１〜９０３−Ｍ_Ｔ、アンテナ９０４−１〜９０４−Ｍ_Ｔ、送信ウエイト決定ブロック９１０を備えている。また、送信ウエイト決定ブロック９１０は、通信品質評価通信相手選択回路９０５、チャネル応答取得回路９０６を備えている。 FIG. 5 is a configuration example of a communication apparatus to which the BD directivity control method in the prior art is applied. The transmission directivity is controlled so as to be optimal for the propagation environment, and the transmission speed is improved by performing spatial multiplexing. is there. The communication apparatus includes a data output circuit 901, a transmission signal conversion circuit 902, radio units 903-1 to 903 -M _T , antennas 904-1 to 904 -M _T , and a transmission weight determination block 910. The transmission weight determination block 910 includes a communication quality evaluation communication partner selection circuit 905 and a channel response acquisition circuit 906.

アンテナ９０４−１〜９０４−Ｍ_Ｔ及び無線部９０３−１〜９０３−Ｍ_Ｔは、無線信号の送受信を行うことが可能であり、これらを介して各アンテナ９０４−１〜９０４−Ｍ_Ｔと通信相手の各アンテナ間のチャネル応答行列をチャネル応答取得回路９０６において推定することができる。このチャネル応答行列の取得方法は、例えば、アンテナ９０４−１〜９０４−Ｍ_Ｔにおいて既知信号の受信を行った際に得られる情報を元に推定するか、もしくは受信信号に含まれるフィードバック情報に含まれる情報によって推定して取得することになる。チャネル応答取得回路９０６で推定されたチャネル応答行列は、通信品質評価通信相手選択回路９０５に入力され、通信品質評価通信相手選択回路９０５は、各信号系列のそれぞれのアンテナにおける送信ウエイトと通信品質を算出し、通信相手を選択する。 The antennas 904-1 to 904 -M _T and the radio units 903-1 to 903 -M _T can transmit and receive radio signals, and communicate with the antennas 904-1 to 904 -M _T via these. A channel response acquisition circuit 906 can estimate a channel response matrix between the antennas of the other party. Method for acquiring the channel response matrix, for example, included in the feedback information included in or estimates based on information obtained when performing the reception of the known signal in the antenna 904-1~904-M _T, or the received signal It is estimated and acquired by the information to be obtained. The channel response matrix estimated by the channel response acquisition circuit 906 is input to the communication quality evaluation communication partner selection circuit 905, and the communication quality evaluation communication partner selection circuit 905 determines the transmission weight and communication quality at each antenna of each signal series. Calculate and select a communication partner.

次に、通信相手が選択されると、データ出力回路９０１では対応する通信相手へのデータを生成し、既知信号の付与や、符号化などの変換を送信信号変換回路９０２で行った後、無線部９０３−１〜９０３−Ｍ_Ｔに入力され、アンテナ９０４−１〜９０４−Ｍ_Ｔを介して無線信号として送信される。 Next, when a communication partner is selected, the data output circuit 901 generates data for the corresponding communication partner, performs transmission such as addition of a known signal or encoding in the transmission signal conversion circuit 902, and then wireless communication. are input to part _{903-1~903-M T,} is transmitted as a radio signal via the antenna _{904-1~904-M T.}

以下、マルチユーザＭＩＭＯ送信の例として、ＢＤ指向性制御法について説明する。チャネル応答取得回路９０６において得られたｉ番目の通信相手に対するチャネル情報を表すチャネル応答行列Ｈｉ（Ｍｒ（ｉ）×Ｍｔ行列）は、下式（１）に示すように特異値分解により、右特異行列Ｖｉ（Ｍｔ×Ｍｔ行列）、左特異行列Ｕｉ（Ｍｒ（ｉ）×Ｍｒ（ｉ）行列）及び固有値の二乗根であるλ^1/2を対角要素とし、非対角行列を０とする行列Ｄ（Ｍｒ×Ｍｔ行列）に分けることができる。 Hereinafter, a BD directivity control method will be described as an example of multi-user MIMO transmission. A channel response matrix Hi (Mr (i) × Mt matrix) representing channel information for the i-th communication partner obtained in the channel response acquisition circuit 906 is a right singular value decomposition by singular value decomposition as shown in the following equation (1). The matrix Vi (Mt × Mt matrix), the left singular matrix Ui (Mr (i) × Mr (i) matrix) and λ ^1/2 which is the square root of the eigenvalue are set as diagonal elements, and the non-diagonal matrix is set as 0. It can be divided into a matrix D (Mr × Mt matrix).

ここで、Ｈ_ｉ，ｊｋは、通信装置のｋ番目のアンテナからｉ番目の通信相手におけるｊ番目のアンテナまでの伝達係数を表す。右特異行列Ｖ_ｉのうち、Ｖ’_ｉは固有値に対応する列ベクトル群、Ｖ’’_ｉは０に対応する列ベクトル群である。シングルユーザ通信において、最大の周波数利用効率が得られる方法として知られる固有ベクトル送信においては、Ｖ’_ｉの列ベクトルを送信ウエイトとすることで、対応する固有値λ_ｉで表せる信号電力を得ることができる（λ_１≧λ_２≧…≧λ_{Ｍｒ（ｉ）}）。ここで、上付きの添え字Ｈは、共役複素行列を表す。 Here, H _{i, jk} represents a transfer coefficient from the k-th antenna of the communication device to the j-th antenna of the i-th communication partner. Of right singular matrix V _i, V _'i is the column vector group corresponding to the eigenvalue, V'is' _i is a column vector group corresponding to 0. In single user communication, in eigenvector transmission, which is known as a method for obtaining the maximum frequency utilization efficiency, signal power that can be expressed by a corresponding eigenvalue λ _i can be obtained by using a column vector of V ′ _i as a transmission weight. (Λ ₁ ≧ λ ₂ ≧... ≧ λ _{Mr (i)} ). Here, the superscript H represents a conjugate complex matrix.

これにより、固有ベクトル送信は、空間的に多重する信号系列に等電力を配分する仮定のもとにおいて、シャノンにより求められたチャネルCapacityを導出すると、以下の式（２）と表すことができる。 Thus, eigenvector transmission can be expressed as the following equation (2) when channel capacity obtained by Shannon is derived under the assumption that equal power is distributed to spatially multiplexed signal sequences.

式（２）において、行列Ｐ_ｉは、電力配分を表す対角行列であり、対角要素は、Ｐ_ｉ，１，…，Ｐ_{ｉ，Ｍｒ（ｉ）}と表すことができる。
ここで、同一時間に、単一通信相手に送信するようにＴＤＭＡ（Time Division Multiplexing access）方式を利用して、Ｍａ個の通信相手に送信を行う場合の固有ベクトル送信の達成可能な周波数利用効率は、以下の式（３）にて表すことができる。 In Equation (2), the matrix P _i is a diagonal matrix representing power distribution, and the diagonal elements can be expressed as P _{i, 1} ,..., P _{i, Mr (i)} .
Here, the frequency utilization efficiency attainable for eigenvector transmission when transmitting to Ma communication partners using the TDMA (Time Division Multiplexing access) method so as to transmit to a single communication partner at the same time is Can be represented by the following formula (3).

次に、マルチユーザに対するＢＤ指向性制御法による通信相手の選択方法の手段を示す。ここで、通信を行いたいＭｕの通信相手のうち、Ｍａ（ｌ）の通信相手ごとにブロック化し、ｌ（エル）番目のタイミングで、それら複数の通信相手に同時に送信を行うことを想定する。まず、ｌ番目のタイミングで送信する通信相手の組み合わせをΦ_ｌと表現し、ｌ番目のタイミングにおけるｉ番目の通信相手をΦ（ｌ，ｉ）番目の通信相手と表現する。ここで、１≦Φ（ｌ，ｉ）≦Ｍｕとする。 Next, means for selecting a communication partner by the BD directivity control method for multi-user will be described. Here, it is assumed that among the communication partners of Mu who want to perform communication, the communication partner of Ma (l) is blocked, and transmission is simultaneously performed to the plurality of communication partners at the l (el) th timing. First, a combination of communication partners to be transmitted at the l-th timing is expressed as Φ _l, and an i-th communication partner at the l-th timing is expressed as a Φ (l, i) -th communication partner. Here, 1 ≦ Φ (l, i) ≦ Mu.

上記の前提において、Ｍａ（ｌ）個の通信相手にＢＤ指向性制御法による送信を行う際にその伝送品質を評価する方法を以下に示す。
最初に、Ｍａ（ｌ）の通信相手のうちΦ（ｌ，ｉ）番目の通信相手に達成可能な伝送容量の評価方法を示す。まず、行列Ｈ^＋ _{Φ（ｌ，ｉ）}を、Φ（ｌ，ｉ）番目の通信相手以外のｌ番目のタイミングで、同一周波数帯を利用して同時に送信する通信相手のチャネル応答行列の集合行列とした場合、Ｈ^＋ _{Φ（ｌ，ｉ）}は、次式（４）にて表される。 Based on the above assumptions, a method for evaluating the transmission quality when transmitting to the Ma (l) communication partners by the BD directivity control method is shown below.
First, an evaluation method of the transmission capacity that can be achieved by the Φ (l, i) th communication partner among the communication partners of Ma (l) will be described. First, a set matrix of channel response matrices of communication partners that simultaneously transmit the matrix H ⁺ _{Φ (l, i)} at the l-th timing other than the Φ (l, i) -th communication partner using the same frequency band. In this case, H ⁺ _{Φ (l, i)} is expressed by the following equation (4).

式（４）において、行列Ｒ_{Φ（ｌ，ｊ）}は、Φ（ｌ，ｊ）番目の通信相手に対して仮定した受信ウエイトであり、対角行列とした場合には、受信ウエイトの仮定がない条件を示すことになる。この、行列Ｈ^＋ _{Φ（ｌ，ｉ）}に対し、特異値分解を行うと、次式（５）にて表すことができる。 In equation (4), the matrix R _{Φ (l, j)} is a reception weight assumed for the Φ (l, j) -th communication partner. Will show no conditions. When singular value decomposition is performed on this matrix H ⁺ _{Φ (l, i)} , it can be expressed by the following equation (5).

ここで、行列Ｖ^＋ _{Φ（ｌ，ｉ）}は、固有値Ｄ^＋ _{Φ（ｌ，ｉ）}に対応する信号空間ベクトルであり、Ｖ⁻ _{Φ（ｌ，ｉ）}は、固有値がない、もしくは固有値０に対応するヌル空間ベクトルである。ここで、Ｖ⁻ _ｌ（ｉ）（ｌ）のヌル空間に対し、送信を行うと、ｌ番目のタイミングにおけるΦ（ｌ，ｉ）以外の受信ウエイトに対し、干渉を生じないことになる。そこで、この送信空間において得られる通信品質を評価するには、次式（６）に示すように、Φ（ｌ，ｉ）番目の通信相手のチャネル応答行列に対し、このヌル空間ウエイトＶ⁻ _{Φ（ｌ，ｉ）}を乗算して得られる行列の特異値を算出すればよいことになる。 Here, the matrix V ⁺ _{Φ (l, i)} is a signal space vector corresponding to the eigenvalue D ⁺ _{Φ (l, i)} , and V ⁻ _{Φ (l, i)} has no eigenvalue or has an eigenvalue of 0. Corresponding null space vector. Here, if transmission is performed for the null space of V ⁻ _{l (i)} (l), no interference will occur with respect to reception weights other than Φ (l, i) at the l-th timing. Therefore, in order to evaluate the communication quality obtained in this transmission space, as shown in the following equation (6), the null space weight V ⁻ _{Φ is obtained} for the channel response matrix of the Φ (l, i) th communication partner. The singular value of the matrix obtained by multiplying _{(l, i)} may be calculated.

これにより、行列Ｄ^０ _{Φ（ｌ，ｉ）}の対角成分の二乗値であるヌル空間固有値、λ’_{Φ（ｌ，ｉ），１}，…，λ’_{Φ（ｌ，ｉ），Ｍｒ（Φ（ｌ，ｉ））}に対する品質が得られることになる。ここで、式（３）と同様に組み合わせΦ_ｌに対するＢＤ法の達成可能な周波数利用効率を求めると、次式（７）のように表すことができる。 Accordingly, a null space eigenvalue which is a square value of a diagonal component of the matrix D ⁰ _{Φ (l, i)} , λ ′ _{Φ (l, i), 1} ,..., Λ ′ _{Φ (l, i), Mr (Φ The} quality for _{(l, i))} is obtained. Here, when the achievable frequency use efficiency of the BD method for the combination Φ ₁ is obtained in the same manner as the equation (3), it can be expressed as the following equation (7).

式（７）において、行列Ｐ’_{Φ（ｌ，ｉ）}は、電力配分を表す対角行列であり、対角要素は、Ｐ_{Φ（ｌ，ｉ），１}，…，Ｐ_{Φ（ｌ，ｉ，Ｍｒ（Φ（ｌ，ｉ）}と表すことができる。
ここで、サービスエリア内に多くのアクティブな通信相手が存在した場合、空間的に分離しやすい通信相手ごとに同時送信する組み合わせを決定する必要があり、この組み合わせにより特性が変わることになる。
Q.H.Spencer, A.L. Swindlehurst, and M.Haardt,"Zero-Forcing Methods for Downlink Spatial Multiplexing in Multiuser MIMO Channels,", IEEE Trans. Sig. Processing, vol.52, issue2, Feb. 2004, pp.461-71. In Expression (7), a matrix _{P′Φ (l, i)} is a diagonal matrix representing power distribution, and diagonal elements are _{PΦ (l, i), 1} ,..., _{PΦ (l, i). , Mr (Φ (l, i)} .
Here, when there are many active communication partners in the service area, it is necessary to determine a combination for simultaneous transmission for each communication partner that is easily separated in space, and the characteristics change depending on this combination.
QHSpencer, AL Swindlehurst, and M. Haardt, "Zero-Forcing Methods for Downlink Spatial Multiplexing in Multiuser MIMO Channels,", IEEE Trans. Sig. Processing, vol.52, issue2, Feb. 2004, pp.461-71.

しかしながら、上記の手段では、複数の通信相手に対し、同一時刻、同一周波数帯において、空間多重により高い伝送容量を得ることが可能となるが、直接ヌル空間固有値を求めるには演算量が大きく、また取り得る組み合わせも_ＭｕＣ_{Ｍａ（ｌ）}通り存在し、各組み合わせについて上記の手法にて各通信相手に対するヌル空間固有値を計算すると更に膨大な演算量が必要になるという問題がある。 However, in the above means, it is possible to obtain a high transmission capacity by spatial multiplexing at the same time and the same frequency band for a plurality of communication partners, but a large amount of computation is required to directly obtain the null space eigenvalue, There are also possible combinations of _Mu C _{Ma (l),} and there is a problem that if the null space eigenvalue for each communication partner is calculated for each combination by the above method, a much larger amount of calculation is required.

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、通信相手が複数存在し、それらの中から一つ以上の通信相手に対し、同一時刻、同一周波数帯において異なる信号系列を送信する場合に、一つ以上の通信相手の組み合わせを簡易に選択することを可能とする通信相手選択方法、及び通信装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and its purpose is that there are a plurality of communication partners, and one or more communication partners out of them have different signal sequences at the same time and in the same frequency band. It is an object of the present invention to provide a communication partner selection method and a communication device that can easily select a combination of one or more communication partners when transmitting.

上記問題を解決するために、本発明は、複数のアンテナ素子を備え、複数の通信相手通信装置に対し、同一周波数チャネル及び同一時刻に空間多重して送信を行う通信装置における通信相手選択方法であって、前記通信相手通信装置から受信した受信信号に基づいて、前記通信相手通信装置に対応するチャネル情報を推定して取得するチャネル情報取得ステップと、取得したチャネル情報に基づいて、前記通信相手通信装置に対応する信号空間ベクトルと、同一周波数チャネル及び同一時刻に送信を行うものとして選択された通信相手通信装置に対応する信号空間ベクトルを算出する第１のステップと、前記選択された通信相手通信装置と同一周波数チャネル及び同一時刻に送信を行う通信相手の候補となる通信相手通信装置の信号空間ベクトルと、前記選択された通信相手通信装置に対応する信号空間ベクトルとの内積値を算出する第２のステップと、算出した内積値に基づく評価値に従って、最大あるいは最小となる評価値に対応する前記通信相手通信装置を、同一周波数チャネル及び同一時刻に通信を行う通信相手通信装置として追加する第３のステップと、前記第１から第３のステップを繰り返し同一周波数チャネル及び同一時刻に送信を行う通信相手通信装置を選択するステップと、を含むことを特徴とする通信相手選択方法である。 In order to solve the above problems, the present invention provides a communication partner selection method in a communication device that includes a plurality of antenna elements and performs spatial multiplexing and transmission at the same frequency channel and the same time for a plurality of communication partner communication devices. A channel information acquisition step of estimating and acquiring channel information corresponding to the communication partner communication device based on a received signal received from the communication partner communication device; and the communication partner based on the acquired channel information. A first step of calculating a signal space vector corresponding to the communication device and a signal space vector corresponding to the communication partner communication device selected to transmit at the same frequency channel and the same time; and the selected communication partner The signal space vector of the communication partner communication device that is a candidate of the communication partner that transmits at the same frequency channel and the same time as the communication device. And a second step of calculating an inner product value of a signal space vector corresponding to the selected communication partner communication device, and an evaluation value corresponding to a maximum or minimum according to an evaluation value based on the calculated inner product value A third step of adding the communication partner communication device as a communication partner communication device that performs communication at the same frequency channel and at the same time and the first to third steps are repeated at the same frequency channel and at the same time. And a step of selecting a communication partner communication device.

また、本発明は、複数のアンテナ素子を備え、複数の通信相手通信装置に対し、同一周波数チャネル及び同一時刻に空間多重して送信を行う通信装置における通信相手選択方法であって、前記通信相手通信装置から受信した受信信号に基づいて、前記通信相手通信装置に対応するチャネル情報を推定して取得するチャネル情報取得ステップと、取得したチャネル情報に基づいて、前記通信相手通信装置に対応する信号空間ベクトルと、同一周波数チャネル及び同一時刻に送信を行うものとして選択された通信相手通信装置と、仮に選択された追加通信相手通信装置とで、仮の選択された通信相手通信装置を決定し、ある一つの仮の選択された通信相手通信装置以外の、仮の選択された通信相手通信装置に対応する信号空間ベクトルを算出する第１のステップと、前記仮の選択された通信相手通信装置の中の一つの通信相手通信装置の信号空間ベクトルと、当該通信相手通信装置以外の仮の選択された通信相手通信装置に対応する信号空間ベクトルとの内積値を算出する第２のステップと、算出した内積値に基づく評価値に従って、最大あるいは最小となる評価値に対応する前記仮の選択された追加通信相手通信装置を、同一周波数チャネル及び同一時刻に送信を行う通信相手通信装置として追加する第３のステップと、前記第１から第３のステップを繰り返し同一周波数チャネル及び同一時刻に送信を行う通信相手通信装置を選択するステップと、を含むことを特徴とする通信相手選択方法である。 The present invention also relates to a communication partner selection method in a communication apparatus that includes a plurality of antenna elements and performs spatial multiplexing and transmission to a plurality of communication partner communication apparatuses at the same frequency channel and the same time. A channel information acquisition step for estimating and acquiring channel information corresponding to the communication partner communication device based on a received signal received from the communication device, and a signal corresponding to the communication partner communication device based on the acquired channel information Determine the temporarily selected communication partner communication device with the space vector, the communication partner communication device selected to transmit at the same frequency channel and the same time, and the additional communication partner communication device temporarily selected, Calculate a signal space vector corresponding to a temporarily selected communication partner communication device other than one temporary selected communication partner communication device. 1, a signal space vector of one communication partner communication device in the temporarily selected communication partner communication device, and a signal corresponding to a temporarily selected communication partner communication device other than the communication partner communication device In accordance with the second step of calculating the inner product value with the space vector and the evaluation value based on the calculated inner product value, the provisionally selected additional communication partner communication device corresponding to the maximum or minimum evaluation value is set to the same frequency. A third step of adding a channel and a communication partner communication device that performs transmission at the same time; and a step of selecting a communication partner communication device that performs transmission at the same frequency channel and the same time by repeating the first to third steps. , Including a communication partner selection method.

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記第１のステップは、通信相手が選択されていない場合には、通信相手通信装置に対応するチャネル情報、チャネル情報から待機時間、優先権、装置スペックなどの情報を用い、１つの通信相手通信装置を選択された通信相手通信装置として決定するか、もしくは２つの通信相手通信装置の信号空間ベクトルの内積値を演算し、演算された内積値に基づく評価値に従って、前記評価値が最大あるいは最小となる２つの通信相手通信装置を選択された通信相手通信装置として選択することを特徴とする。 Further, in the present invention described above, in the above-described invention, when a communication partner is not selected, the first step includes channel information corresponding to the communication partner communication device, standby time from the channel information, priority, Using information such as device specifications, one communication partner communication device is determined as the selected communication partner communication device, or the inner product value of the signal space vector of the two communication partner communication devices is calculated, and the calculated inner product value According to the evaluation value based on the above, the two communication partner communication devices having the maximum or minimum evaluation value are selected as the selected communication partner communication devices.

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記第３のステップは、前記通信相手に追加する通信相手通信装置、もしくは追加する通信相手通信装置と既に選択されている通信相手通信装置の伝送特性を前記内積値から推定し、予め定める判定値を満たす追加する通信相手通信装置の候補の中から、最大もしくは最小の評価値に対応する通信相手通信装置を追加する通信相手通信装置として選択し、予め定める判定値を満たす通信相手通信装置がない場合には、通信相手通信装置を追加せず、既に選択されている通信相手通信装置を、同一周波数チャネル及び同一時刻に送信を行う通信相手として決定することを特徴とする。 Further, the present invention is the above-described invention, wherein the third step is a transmission of a communication partner communication device to be added to the communication partner, or a communication partner communication device already selected with the communication partner communication device to be added. Select the communication partner communication device corresponding to the maximum or minimum evaluation value as the communication partner communication device to be added from among the candidates of communication partner communication devices to be added that estimate the characteristics from the inner product value and satisfy the predetermined determination value. When there is no communication partner communication device that satisfies a predetermined determination value, the communication partner communication device that has already been selected is set as the communication partner that transmits at the same frequency channel and the same time without adding the communication partner communication device. It is characterized by determining.

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記第３のステップは、前記内積値のノルム、もしくは前記内積値で構成される行列の固有値を前記評価値として算出し、算出した評価値が最小となる前記内積値に対応する前記通信相手の候補となる通信相手通信装置を通信相手に追加する通信相手通信装置として選択するステップ、あるいは前記内積値で構成される行列の相関行列を算出し、算出した相関行列に基づいて前記評価値を算出し、算出した評価値が最大となる前記内積値に対応する前記通信相手の候補となる通信相手通信装置を通信相手に追加する通信相手通信装置として選択するステップを更に含むことを特徴とする。 In the invention described in the above, the third step calculates a norm of the inner product value or an eigenvalue of a matrix composed of the inner product values as the evaluation value, and the calculated evaluation value is Selecting a communication partner communication device that is a candidate of the communication partner corresponding to the minimum inner product value as a communication partner communication device to be added to the communication partner, or calculating a correlation matrix of a matrix composed of the inner product values The communication partner communication device that calculates the evaluation value based on the calculated correlation matrix and adds the communication partner communication device that is a candidate of the communication partner corresponding to the inner product value that maximizes the calculated evaluation value to the communication partner. The method further includes the step of selecting as

また、本発明は、複数の通信相手通信装置に対し、同一周波数チャネル及び同一時刻に空間多重して送信を行う通信装置であって、複数のアンテナと、前記複数のアンテナを通じて無線信号を送受信する無線部と、前記無線部が前記通信相手通信装置から受信した受信信号に基づいて、前記通信相手通信装置ごとにチャネル情報を推定して取得するチャネル情報取得回路と、前記チャネル情報取得回路が取得した前記チャネル情報に基づいて、通信相手通信装置に対応する信号空間ベクトルと、同一周波数チャネル及び同一時刻に送信を行う通信相手として選択された通信相手通信装置に対応する信号空間ベクトルを算出する信号空間ベクトル演算回路と、前記選択された通信相手通信装置と同一周波数チャネル及び同一時刻に送信を行う通信相手の候補となる通信相手通信装置の信号空間ベクトルと、選択された通信相手通信装置の信号空間ベクトルとの内積値を演算する内積値演算回路と、前記内積値演算回路が算出する内積値に基づく評価値を用いて、最大あるいは最小となる前記評価値に対応する通信相手通信装置を、前記選択された通信相手通信装置と同一周波数チャネル及び同一時刻に送信を行う追加通信相手通信装置として選択する通信相手選択回路とを備え、前記信号空間ベクトル演算回路は、通信相手が選択されていない場合には、通信相手通信装置に対応するチャネル情報、待機時間、優先権、装置スペックなどの情報を用い、１つ又は２つの通信相手通信装置を選択された通信相手通信装置として決定し、前記通信相手選択回路が、前記追加通信相手通信装置を選択した際には、前記選択された通信相手通信装置に前記追加通信相手通信装置を加え、前記通信相手として選択されている通信相手通信装置に対応する信号空間ベクトルを算出することを特徴とする通信装置である。 In addition, the present invention is a communication device that performs spatial multiplexing and transmission to a plurality of communication partner communication devices at the same frequency channel and the same time, and transmits and receives radio signals through the plurality of antennas and the plurality of antennas. A wireless unit, a channel information acquisition circuit that estimates and acquires channel information for each communication partner communication device based on a received signal received by the wireless unit from the communication partner communication device, and the channel information acquisition circuit acquires Based on the channel information, a signal for calculating a signal space vector corresponding to the communication partner communication device and a signal space vector corresponding to the communication partner communication device selected as the communication partner transmitting at the same frequency channel and the same time A space vector arithmetic circuit and a communication device that performs transmission at the same frequency channel and at the same time as the selected communication partner communication device. An inner product value calculation circuit that calculates an inner product value of the signal space vector of the communication partner communication device that is a candidate for the other party and the signal space vector of the selected communication partner communication device, and the inner product value calculated by the inner product value calculation circuit The communication partner communication device corresponding to the maximum or minimum evaluation value is selected as an additional communication partner communication device that transmits at the same frequency channel and at the same time as the selected communication partner communication device using the evaluation value based on A communication partner selection circuit, and when the communication partner is not selected, the signal space vector arithmetic circuit displays information such as channel information, standby time, priority, and device specifications corresponding to the communication partner communication device. Use, one or two communication partner communication devices are determined as the selected communication partner communication device, and the communication partner selection circuit includes the additional communication partner communication device. Is selected, the additional communication partner communication device is added to the selected communication partner communication device, and a signal space vector corresponding to the communication partner communication device selected as the communication partner is calculated. Communication device.

また、本発明は、複数の通信相手通信装置に対し、同一周波数チャネル及び同一時刻に空間多重して送信を行う通信装置であって、複数のアンテナと、前記複数のアンテナを通じて無線信号を送受信する無線部と、前記無線部が前記通信相手通信装置から受信した受信信号に基づいて、前記通信相手通信装置ごとにチャネル情報を推定して取得するチャネル情報取得回路と、前記チャネル情報取得回路が取得した前記チャネル情報に基づいて、通信相手通信装置に対応する信号空間ベクトルを算出し、同一周波数チャネル及び同一時刻に送信を行う通信相手として選択された通信相手通信装置に、選択されていない通信相手通信装置から仮の追加通信相手通信装置を加えた、仮の選択された通信相手通信装置を構成し、仮の選択された通信相手通信装置の中で、一つの仮の選択された通信相手通信装置を除くそれ以外の仮の選択された通信相手通信装置に対応する信号空間ベクトルを算出する信号空間ベクトル演算回路と、前記仮の選択された通信相手通信装置の中で１つの通信相手通信装置の信号空間ベクトルと、当該通信相手通信装置以外の仮の選択された通信相手通信装置に対応する信号空間ベクトルとの内積値を演算する内積値演算回路と、前記内積値演算回路が算出する内積値に基づく評価値を用いて、最大あるいは最小となる前記評価値に対応する通信相手通信装置を、前記選択された通信相手通信装置と同一周波数チャネル及び同一時刻に送信を行う追加通信相手通信装置として選択する通信相手選択回路とを備え、前記信号空間ベクトル演算回路は、通信相手が選択されていない場合には、通信相手通信装置に対応するチャネル情報、待機時間、優先権、装置スペックなどの情報を用い、１つ又は２つの通信相手通信装置を選択された通信相手通信装置として決定し、前記通信相手選択回路が、前記追加通信相手通信装置を選択した際には、前記選択された通信相手通信装置に前記追加通信相手通信装置を加え、前記通信相手として選択されている通信相手通信装置に対応する信号空間ベクトルを算出することを特徴とする通信装置である。 In addition, the present invention is a communication device that performs spatial multiplexing and transmission to a plurality of communication partner communication devices at the same frequency channel and the same time, and transmits and receives radio signals through the plurality of antennas and the plurality of antennas. A wireless unit, a channel information acquisition circuit that estimates and acquires channel information for each communication partner communication device based on a received signal received by the wireless unit from the communication partner communication device, and the channel information acquisition circuit acquires Based on the channel information, a signal space vector corresponding to the communication partner communication device is calculated, and a communication partner not selected by the communication partner communication device selected as the communication partner performing transmission at the same frequency channel and the same time is selected. The temporary selected communication partner communication device is configured by adding the temporary additional communication partner communication device from the communication device, and the temporary selected communication phase. Among the communication devices, a signal space vector arithmetic circuit for calculating a signal space vector corresponding to the other temporarily selected communication partner communication device excluding one temporary selected communication partner communication device; Calculates the inner product value of the signal space vector of one communication partner communication device in the selected communication partner communication device and the signal space vector corresponding to the temporarily selected communication partner communication device other than the communication partner communication device. And using the evaluation value based on the inner product value calculated by the inner product value calculation circuit, the communication partner communication device corresponding to the maximum or minimum evaluation value is selected as the selected communication partner communication device. And a communication partner selection circuit for selecting as an additional communication partner communication device that performs transmission at the same frequency channel and the same time, and the signal space vector arithmetic circuit is selected by the communication partner. If not, using information such as channel information, standby time, priority, and device specifications corresponding to the communication partner communication device, one or two communication partner communication devices are determined as the selected communication partner communication device. When the communication partner selection circuit selects the additional communication partner communication device, the communication partner selected by adding the additional communication partner communication device to the selected communication partner communication device. A communication device is characterized in that a signal space vector corresponding to the communication device is calculated.

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記通信相手選択回路は、前記通信相手に追加する通信相手通信装置、もしくは追加する通信相手通信装置と既に選択されている通信相手通信装置の伝送特性を前記内積値から推定し、予め定める判定値を満たす追加する通信相手通信装置の候補の中から、最大もしくは最小の評価値に対応する通信相手通信装置を追加する通信相手通信装置を選択し、予め定める判定値を満たす通信相手通信装置がない場合には、通信相手通信装置を追加せず、既に選択されている通信相手通信装置を、同一周波数チャネル及び同一時刻に送信を行う通信相手として決定することを特徴とする。 Further, in the present invention described above, the communication partner selection circuit may transmit the communication partner communication device to be added to the communication partner, or the communication partner communication device already selected with the communication partner communication device to be added. A communication partner communication device that adds a communication partner communication device corresponding to the maximum or minimum evaluation value is selected from candidates of communication partner communication devices that are estimated from the inner product value and satisfy a predetermined determination value. When there is no communication partner communication device that satisfies a predetermined determination value, the communication partner communication device that has already been selected is set as the communication partner that transmits at the same frequency channel and the same time without adding the communication partner communication device. It is characterized by determining.

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記通信相手選択回路は、前記内積値演算回路により算出された内積値のノルム、もしくは前記内積値で構成される行列の固有値を前記評価値とし、前記評価値が最小となる前記内積値に対応する前記通信相手の候補となる通信相手通信装置を通信相手に追加する通信相手通信装置として選択するか、あるいは前記内積値演算回路により算出された内積値で構成される行列の相関行列を算出し、算出した相関行列に基づいて評価値を算出し、算出した評価値が最大となる前記内積値に対応する前記通信相手の候補となる通信相手通信装置を通信相手に追加する通信相手通信装置として選択することを特徴とする。 Further, the present invention provides the communication partner selection circuit according to the invention described above, wherein the evaluation value is a norm of an inner product value calculated by the inner product value calculation circuit or an eigenvalue of a matrix composed of the inner product values. The communication partner communication device that is a candidate of the communication partner corresponding to the inner product value that minimizes the evaluation value is selected as a communication partner communication device to be added to the communication partner, or calculated by the inner product value calculation circuit Calculating a correlation matrix of a matrix composed of inner product values, calculating an evaluation value based on the calculated correlation matrix, and a communication partner that is a candidate of the communication partner corresponding to the inner product value at which the calculated evaluation value is maximum The communication apparatus is selected as a communication partner communication apparatus to be added as a communication partner.

本発明の通信装置は、通信相手通信装置から受信した受信信号に基づいて、通信相手通信装置ごとにチャネル情報を推定して取得し、取得したチャネル情報に基づいて、通信相手の候補となる通信相手通信装置の信号空間ベクトルを算出し、通信相手として選択されている通信相手通信装置が存在する場合、当該通信相手として選択されている全ての通信相手通信装置に基づく信号空間ベクトルを算出する。同一周波数チャネル及び同一時刻に送信する通信相手として追加する候補となる通信相手通信装置の信号空間ベクトルと、通信相手として選択されている全ての通信相手通信装置に基づく信号空間ベクトルとの内積値を算出し、算出する内積値に基づく評価値に従って、最大あるいは最小となる評価値に対応する通信相手通信装置を通信相手に追加する通信相手通信装置として選択する構成とした。
これにより、複数の通信相手に対して、同一時刻に、同一周波数帯で、空間多重によって異なる信号を送信する場合、より高い伝送容量を得るための通信相手の組み合わせを、信号空間ベクトル間の内積を利用した少ない演算量の演算で容易に選択することが可能となる。 The communication apparatus according to the present invention estimates and acquires channel information for each communication partner communication apparatus based on a received signal received from the communication partner communication apparatus, and performs communication as a communication partner candidate based on the acquired channel information. The signal space vector of the partner communication device is calculated, and when there is a communication partner communication device selected as the communication partner, the signal space vector based on all the communication partner communication devices selected as the communication partner is calculated. The inner product value of the signal space vector of the communication partner communication device that is a candidate to be added as a communication partner to be transmitted at the same frequency channel and the same time, and the signal space vector based on all the communication partner communication devices selected as the communication partner. The communication partner communication device corresponding to the maximum or minimum evaluation value is selected as the communication partner communication device to be added to the communication partner according to the calculated evaluation value based on the inner product value.
As a result, when different signals are transmitted to a plurality of communication partners at the same time in the same frequency band by spatial multiplexing, the combination of communication partners for obtaining a higher transmission capacity is obtained by calculating the inner product between the signal space vectors. It is possible to easily select with a small amount of calculation using the.

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態における通信装置の送信部に係る構成を示したブロック図である。通信装置は、データ出力回路１０１、送信信号変換回路１０２、無線部１０３−１〜１０３−Ｍ_Ｔ、アンテナ１０４−１〜１０４−Ｍ_Ｔ、通信相手決定ブロック１１０を備える。また、通信相手決定ブロック１１０は、チャネル情報取得回路１０５、信号空間ベクトル演算回路１０６、内積値演算回路１０７、通信相手選択回路１０８を備える。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration related to a transmission unit of a communication apparatus according to the present embodiment. The communication apparatus includes a data output circuit 101, a transmission signal conversion circuit 102, radio units 103-1 to 103 -M _T , antennas 104-1 to 104 -M _T , and a communication partner determination block 110. The communication partner determination block 110 includes a channel information acquisition circuit 105, a signal space vector calculation circuit 106, an inner product value calculation circuit 107, and a communication partner selection circuit 108.

アンテナ１０４−１〜１０４−Ｍ_Ｔ及び無線部１０３−１〜１０３−Ｍ_Ｔは、無線信号の送受信を行うことが可能である。チャネル情報取得回路１０５は、無線部１０３−１〜１０３−Ｍ_Ｔにおいて変換された受信信号に基づいて、通信装置の各アンテナ１０４−１〜１０４−Ｍ_Ｔと複数の通信相手の通信装置に備えられた受信アンテナ、もしくは受信ビームとの間のチャネル情報を推定して取得する。なお、チャネル情報の取得は、アンテナ（１０４−１〜１０４−Ｍ_Ｔにおいて既知信号を受信した際に得られる情報を元に推定するか、もしくは受信信号に含まれるフィードバック情報に含まれる情報に基づいて、各通信相手に対するチャネル応答行列の情報を推定することにより取得することになる。 Antenna 104-1 to _{104-M T} and the radio unit 103-1 to _{103-M T} is able to transmit and receive radio signals. Channel information obtaining circuit 105, based on the converted received signal by the wireless unit 103-1 to _{103-M T,} provided in the communication device of each antenna 104-1 to _{104-M T} and a plurality of communication partner of the communication device Estimate and acquire channel information between the received antenna and the received beam. The acquisition of the channel information based on the information included in the feedback information contained in the known signal or estimates based on information obtained when receiving, or the received signal at the antenna (104-1 to 104-M _T Thus, it is obtained by estimating channel response matrix information for each communication partner.

チャネル情報取得回路１０５は、通信相手の選択が行われる際、通信相手候補のチャネル情報であるチャネル応答行列を信号空間ベクトル演算回路１０６に出力する。信号空間ベクトル演算回路１０６は、入力されるチャネル応答行列に基づいて、信号空間ベクトルを算出して内積値演算回路１０７に出力する。内積値演算回路１０７は、入力される信号空間ベクトルについて内積値を算出して通信相手選択回路１０８に出力する。通信相手選択回路１０８は、入力される内積値に基づいて同一時刻に送信する通信相手を選択する。 When the communication partner is selected, the channel information acquisition circuit 105 outputs a channel response matrix that is channel information of the communication partner candidate to the signal space vector calculation circuit 106. The signal space vector calculation circuit 106 calculates a signal space vector based on the input channel response matrix and outputs it to the inner product value calculation circuit 107. The inner product value calculation circuit 107 calculates an inner product value for the input signal space vector and outputs the inner product value to the communication partner selection circuit 108. The communication partner selection circuit 108 selects a communication partner to be transmitted at the same time based on the input inner product value.

また、通信相手選択回路１０８は、選択した通信相手を示す情報に対してマルチユーザＭＩＭＯ(Multiple Input Multiple Output）通信を行うか、あるいはシングルユーザＭＩＭＯ通信を行うか、あるいは新たに通信相手となる通信相手通信装置（以下、通信相手ともいう）を選択するかを判定する。また、通信相手選択回路１０８は、マルチユーザＭＩＭＯ通信、もしくはシングルユーザＭＩＭＯ通信を行うと判定した際には、データ出力回路１０１に、判定した対象である通信相手を示す情報を出力する。また、通信相手選択回路１０８は、新たに通信相手を選択すると判定した場合、選択する通信相手を示す情報を信号空間ベクトル演算回路１０６に出力する。 The communication partner selection circuit 108 performs multi-user MIMO (Multiple Input Multiple Output) communication, single user MIMO communication, or communication that newly becomes a communication partner for information indicating the selected communication partner. It is determined whether to select a partner communication device (hereinafter also referred to as a communication partner). When the communication partner selection circuit 108 determines to perform multi-user MIMO communication or single user MIMO communication, the communication partner selection circuit 108 outputs information indicating the determined communication partner to the data output circuit 101. When it is determined that a communication partner is newly selected, the communication partner selection circuit 108 outputs information indicating the communication partner to be selected to the signal space vector calculation circuit 106.

通信相手選択回路１０８から新たに選択した通信相手を示す情報が信号空間ベクトル演算回路１０６に入力された場合、信号空間ベクトル演算回路１０６は、新たに選択した通信相手と既に選択されている通信相手に対応する信号空間ベクトルを算出して内積値演算回路１０７に出力する。また、このとき、内積値演算回路１０７は、新たに選択した通信相手と既に選択されている通信相手に対して信号空間ベクトル演算回路１０６により算出された信号空間ベクトルと、通信相手として選択されていない通信相手、すなわち、通信相手として選択される候補となる通信相手（以下、選択候補通信相手ともいう）の信号空間ベクトルとの内積値を算出して通信相手選択回路１０８に出力する。また、通信相手選択回路１０８は、入力された内積値に基づいて、選択候補通信相手の中から、同一時刻に送信する通信相手に追加する通信相手を選択する。また、通信相手選択回路１０８は、選択した通信相手に対しマルチユーザＭＩＭＯ通信を行うか、あるいは新たに追加した選択候補通信相手をのぞく通信相手にマルチユーザＭＩＭＯ通信を行うか、あるいは、更に新たに通信相手を追加するかを判定する。また、通信相手選択回路１０８は、マルチユーザＭＩＭＯ通信を行うと判定した場合、データ出力回路１０１に対応する通信相手を示す情報を出力する。また、通信相手選択回路１０８は、更に新たに通信相手を追加する場合、当該通信相手を示す情報を信号空間ベクトル演算回路１０６に出力し、前述した信号空間ベクトル演算回路１０６からの一連の処理が行われることになる。 When information indicating the newly selected communication partner is input from the communication partner selection circuit 108 to the signal space vector arithmetic circuit 106, the signal space vector arithmetic circuit 106 and the communication partner already selected are selected. Is calculated and output to the inner product value calculation circuit 107. At this time, the inner product value calculation circuit 107 is selected as the communication partner with the signal space vector calculated by the signal space vector calculation circuit 106 for the newly selected communication partner and the communication partner already selected. An inner product value with a signal space vector of a communication partner that is not selected, that is, a communication partner that is a candidate to be selected as a communication partner (hereinafter also referred to as a selection candidate communication partner) is calculated and output to the communication partner selection circuit 108. Further, the communication partner selection circuit 108 selects a communication partner to be added to the communication partner to be transmitted at the same time from the selection candidate communication partners based on the inputted inner product value. The communication partner selection circuit 108 performs multi-user MIMO communication with the selected communication partner, or performs multi-user MIMO communication with a communication partner other than the newly added selection candidate communication partner, or newly Determine whether to add a communication partner. If the communication partner selection circuit 108 determines that multi-user MIMO communication is to be performed, the communication partner selection circuit 108 outputs information indicating the communication partner corresponding to the data output circuit 101. In addition, when a communication partner is newly added, the communication partner selection circuit 108 outputs information indicating the communication partner to the signal space vector arithmetic circuit 106, and the series of processing from the signal space vector arithmetic circuit 106 described above is performed. Will be done.

次に、通信相手の選択方法について説明する。信号空間ベクトル演算回路１０６は、入力された各通信相手に対するチャネル応答行列Ｈ_１〜Ｈ_Ｍｕの共役複素数でできた行列Ｈ_１ ^＊〜Ｈ_Ｍｕ ^＊の行ベクトルに対して直交化法を行い、送信空間基底ベクトル群を算出する。Ｈ_ｉ ^＊のａ番目の行ベクトルをｇ_ｉ，ａとすると、ｉ番目の通信相手に対する送信空間基底ベクトルｅ_ｉ，１，ｅ_ｉ，２，…，ｅ_{ｉ，Ｍｒ（ｉ）}は、次式（８）のように算出される。 Next, a method for selecting a communication partner will be described. The signal space vector arithmetic circuit 106 performs orthogonalization on the row vectors of the matrices H ₁ ^{* to} H _Mu ^* made up of conjugate complex numbers of the channel response matrices H _{1 to} H _Mu for the input communication partners, and transmits them. A space basis vector group is calculated. Assuming that the a-th row vector of H _i ^* is g _{i, a} , the transmission space basis vectors e _{i, 1} , e _{i, 2} ,..., E _{i, Mr (i)} for the i-th communication partner are: Calculated as in (8).

ここで、（ａ，ｂ）は、ベクトルａとｂの内積値である。このとき、ベクトルＥ_ｉ＝［ｅ_ｉ，１ ^Ｔ，ｅ_ｉ，２ ^Ｔ，…，ｅ_{ｉ，Ｍｒ（ｉ）} ^Ｔ］がｉ番目の通信相手に対する信号空間ベクトル群となる。なお、信号空間ベクトル群Ｅ_ｉとしてチャネル応答行列Ｈ_ｉを特異値分解することで得られる右特異行列Ｖ_ｉのうち特異値に対応する列ベクトルや、ＱＲ分解することで得られる上三角行列の値を有する行ベクトルに対応する列ベクトルを適用するようにしてもよい。 Here, (a, b) is an inner product value of the vectors a and b. At this time, the vector E _i = [e _{i, 1} ^T , e _{i, 2} ^T ,..., E _{i, Mr (i)} ^T ] becomes a signal space vector group for the i-th communication partner. Incidentally, or column vector corresponding to the singular values of the right singular matrix V _i by performing singular value decomposition of the channel response matrix H _i as a signal space vector group E _i, of the upper triangular matrix by performing QR decomposition A column vector corresponding to a row vector having a value may be applied.

信号空間ベクトル演算回路１０６は、算出した信号空間ベクトル群Ｅ_ｉを内積値演算回路１０７に出力する。内積値演算回路１０７は、信号空間ベクトル群Ｅ_ｉを構成する行ベクトル同士の乗算を行い、通信相手選択回路１０８にて、内積値演算回路１０７による演算結果に基づいて、異なる通信相手同士で評価が行われる。α番目の通信相手とβ番目の通信相手の評価に利用される信号空間の相関行列Ｒ_α，βは、次式（９）により表すことができる。 The signal space vector calculation circuit 106 outputs the calculated signal space vector group E _i to the inner product value calculation circuit 107. The inner product value calculation circuit 107 performs multiplication between the row vectors constituting the signal space vector group E _i , and the communication partner selection circuit 108 evaluates between different communication partners based on the calculation result of the inner product value calculation circuit 107. Is done. The correlation matrix R _{α, β} of the signal space used for evaluation of the α th communication partner and the β th communication partner can be expressed by the following equation (9).

なお、通信相手を選択するための評価値として、相関行列Ｒ_α，βのノルム（総和）の値や、相関行列Ｒ_α，βの第１固有値の値を適用することもできる。そして、通信相手選択回路１０８にて、評価値が最小となる通信相手を、同一時刻に送信する通信相手として選択することになる。また、評価値として、次式（１０）に示される行列式評価値を適用することもできる。 Incidentally, as the evaluation value for selecting the communication partner, the correlation matrix R _alpha, values and the norm of _beta (sum), the correlation matrix R _alpha, can also be applied to the first eigenvalue value of _beta. Then, the communication partner selection circuit 108 selects the communication partner having the smallest evaluation value as the communication partner to be transmitted at the same time. Moreover, the determinant evaluation value shown by following Formula (10) can also be applied as an evaluation value.

ここで、｜Ａ｜は行列Ａの行列式である。行列式評価値を通信相手選択の際に適用する場合には、当該行列式評価値は、多重を行うことによる劣化判定値を示すことになるため、当該劣化判定値が最大となる通信相手を選択する。 Here, | A | is a determinant of the matrix A. When the determinant evaluation value is applied at the time of communication partner selection, the determinant evaluation value indicates the deterioration determination value by performing multiplexing. Therefore, the communication partner having the maximum deterioration determination value is selected. select.

はじめの通信相手は、通信相手通信装置に対応するチャネル情報、待機時間、優先権、装置スペック、契約形態、許容消費電力などの情報を用いて決定することができる。もしくは、２つの通信相手通信装置に対応する信号空間ベクトル同士で式（９）や式（１０）で得られる評価値を用いて、はじめの通信相手を選択してもよい。 The first communication partner can be determined using information such as channel information corresponding to the communication partner communication device, standby time, priority, device specifications, contract form, and allowable power consumption. Alternatively, the first communication partner may be selected using the evaluation values obtained by the equations (9) and (10) between the signal space vectors corresponding to the two communication partner communication devices.

通信相手の数が２ユーザより多い場合には、既に選択されている通信相手に対して新たに信号空間ベクトルが信号空間ベクトル演算回路１０６により算出される。
ここで、ｐ番目の通信相手とｑ番目の通信相手が既に選択されており、３番目の通信相手を選択する場合について説明する。まず、ｐ番目の通信相手に対する信号空間ベクトルＥ_ｐ（Ｍｔ×Ｍｒ（ｐ）行列）と、ｑ番目の通信相手に対する信号空間ベクトルＥ_ｑ（Ｍｔ×Ｍｒ（ｑ））行列とからなる行列に対してＱＲ分解を適用してｐ番目とｑ番目の通信相手に対する信号空間ベクトルＥ_ｐ，ｑを、次式（１１）のように算出することができる。 When the number of communication partners is larger than two users, a signal space vector is newly calculated by the signal space vector calculation circuit 106 for the already selected communication partner.
Here, a case where the p-th communication partner and the q-th communication partner have already been selected and the third communication partner is selected will be described. First, for a matrix consisting of a signal space vector E _p (Mt × Mr (p) matrix) for the p-th communication partner and a signal space vector E _q (Mt × Mr (q)) matrix for the q-th communication partner. By applying QR decomposition, the signal space vector E _{p, q} for the p-th and q-th communication partners can be calculated as in the following equation (11).

ここで、（Ｅ_ｐ,ｑＥ’’_ｐ,ｑ）はＭｔ×Ｍｔのユニタリ行列である。また、行列Ｙ_ｐ,ｑは、Ｍｔ×Ｍｒ（ｐ）＋Ｍｒ（ｑ））の上三角行列である。信号空間ベクトルＥ_ｐ,ｑは、行列Ｙ_ｐ,ｑの０でない成分を有する行ベクトルに対応する列ベクトル群であり、Ｍ_ｔ×（Ｍｒ（ｐ）＋Ｍｒ（ｑ））の行列である。 Here, (E _{p, q} E ″ _{p, q} ) is an Mt × Mt unitary matrix. The matrix Y _{p, q} is an upper triangular matrix of Mt × Mr (p) + Mr (q)). The signal space vector E _{p, q} is a column vector group corresponding to a row vector having a non-zero component of the matrix Y _{p, q} , _and is a matrix of M _t × (Mr (p) + Mr (q)).

また、行列Ｅ’’_ｐ，ｑは、行列（Ｅ_ｐＥ_ｑ）をＱＲ分解して得られるユニタリ行列のうち、Ｒに対応する三角行列Ｙ_ｐ，ｑにおける０部分に対応する列ベクトル群である。 The matrix E ″ _{p, q} is a column vector group corresponding to the 0 portion in the triangular matrix Y _{p, q} corresponding to R among unitary matrices obtained by QR decomposition of the matrix (E _p E _q ). is there.

上記の信号空間ベクトルＥ_ｐ,ｑは、直交化法と等価な演算によって算出されることになる。すなわち、行列Ｅ_ｐのｊ番目の列ベクトルをｅ_ｐ,ｊとし、行列Ｅ_ｑのｊ番目の列ベクトルをｅ_ｑ,ｊとすると、信号空間ベクトルＥ_ｐ,ｑの１〜Ｍｒ（ｐ）番目の列ベクトルｅ_{（ｐ,ｑ）,１}〜ｅ_{（ｐ,ｑ）,Ｍｒ（ｐ）}としては、ｐ番目の通信相手に対する信号空間ベクトルＥ_ｐを適用することができる。また、Ｍｒ（ｐ）＋１〜Ｍｒ（ｐ）＋Ｍｒ（ｑ）番目の列ベクトルｅ_{（ｐ,ｑ）,Ｍｒ（ｐ）＋１}〜ｅ_{（ｐ,ｑ）,Ｍｒ（ｑ）}については、行列Ｅ_ｐに直交化法を適用することにより、次式（１２）として算出することができ、これにより、信号空間ベクトルＥ_ｐ,ｑを算出することができる。 The signal space vector E _{p, q} is calculated by an operation equivalent to the orthogonalization method. That is, if the j-th column vector of the matrix E _p is e _{p, j} and the j-th column vector of the matrix E _q is e _{q, j} , 1 to Mr (p) -th of the signal space vector E _{p, q} column vector _{e (p, q), 1} ~e (p, q), as a _{Mr (p),} can be applied a signal space vector _{E p} for p-th communication partner. For the Mr (p) +1 to Mr (p) + Mr (q) -th column vectors e _{(p, q), Mr (p) +1 to} e _{(p, q), Mr (q)} , the matrix E _p Can be calculated as the following equation (12), whereby the signal space vector E _{p, q} can be calculated.

信号空間ベクトル演算回路１０６は、算出した信号空間ベクトルＥ_ｐ,ｑを、内積値演算回路１０７に出力する。そして、通信相手選択回路１０８により、内積値演算回路１０７の演算結果に基づいて、信号空間ベクトルＥ_ｐ,ｑを構成する通信相手と同時通信に適した新たな通信相手の評価が行われる。ここで、ｐ番目、ｑ番目の通信相手と、追加の選択候補であるγ番目の通信相手の信号空間の相関行列Ｒ_{（ｐ,ｑ）,γ}は、次式（１３）により示すことができる。 The signal space vector calculation circuit 106 outputs the calculated signal space vector E _{p, q} to the inner product value calculation circuit 107. Based on the calculation result of the inner product value calculation circuit 107, the communication partner selection circuit 108 evaluates a new communication partner suitable for simultaneous communication with the communication partner configuring the signal space vector _{Ep, q} . Here, the correlation matrix R _{(p, q), γ} of the signal space of the p-th and q-th communication partners and the γ-th communication partner that is an additional selection candidate can be expressed by the following equation (13). .

なお、前述したように通信相手を選択するための評価値としては、相関行列Ｒ_α，βのノルム（総和）の値や、相関行列Ｒ_α，βの第１固有値の値を適用することもでき、評価値が最小となる通信相手を、同一時刻に送信する通信相手として選択することになる。 As the evaluation value for selecting the communication partner as described above, the correlation matrix R _alpha, values and the norm of _beta (sum), the correlation matrix R _alpha, also apply the first eigenvalue value of _beta The communication partner having the smallest evaluation value can be selected as the communication partner to be transmitted at the same time.

また、同じく前述したように、評価値として、行列式評価式を適用する場合には、次式（１４）にて行列式評価値が算出され、この場合、該行列式評価値（前述の劣化判定値）が最大なる通信相手を選択する。 Similarly, as described above, when the determinant evaluation formula is applied as the evaluation value, the determinant evaluation value is calculated by the following formula (14). In this case, the determinant evaluation value (the above-described degradation value) Select the communication partner with the largest (judgment value).

また、前述した通信相手を選択する方法を、３以上の通信相手を選択する場合にも拡張することができる。例えば、ｋ番目（ｋ＞３）の通信相手を選択する場合には、信号空間ベクトル演算回路１０６にて、（ｋ−１）の通信相手の信号空間ベクトルＥ_{（ｐ,ｑ,…,ｖ）}が算出される。（ｋ−２）の通信相手の信号空間ベクトルＥ_{（ｐ,ｑ,…,ｕ）}が算出されている場合には、ＱＲ分解により、次式（１５）として信号空間ベクトルＥ_{（ｐ,ｑ,…,ｖ）}が算出される。 In addition, the above-described method for selecting a communication partner can be extended to select three or more communication partners. For example, when the k-th (k> 3) communication partner is selected, the signal space vector calculation circuit 106 uses the signal space vector E _{(p, q,..., V)} of the communication partner (k−1 _). Is calculated. When the signal space vector E _{(p, q, ..., u} ) of the communication partner of (k-2) is calculated, the signal space vector E _{(p, q, ..., v)} is calculated.

（ｋ−２）の通信相手の信号空間ベクトルＥ_{（ｐ,ｑ,…,ｕ）}が算出されていない場合には、各通信相手の信号空間ベクトルを利用して、次式（１６）として信号空間ベクトルＥ_{（ｐ,ｑ,…,ｖ）}算出することになる。 When the signal space vector E _{(p, q,..., U} ) of the communication partner of (k-2) has not been calculated, the signal space vector of each communication partner is used to obtain a signal as the following equation (16) The space vector E _{(p, q,..., V) is} calculated.

信号空間ベクトル演算回路１０６により算出された信号空間ベクトルＥ_{（ｐ,ｑ,…,ｖ）}は内積値演算回路１０７に出力され、通信相手選択回路１０８にて、内積値演算回路１０７の演算結果に基づいて、信号空間ベクトルＥ_{（ｐ,ｑ,…,ｖ）}を構成する通信相手と同時送信に適した新たな通信相手の評価が行われる。ここで、ｐ〜ｖ番目の通信相手と、追加の選択候補であるε番目の通信相手の信号空間ベクトルの相関行列Ｒ_{（ｐ,ｑ,…,ｖ）,ε}は、次式（１７）として示される。 The signal space vector E _{(p, q,..., V)} calculated by the signal space vector calculation circuit 106 is output to the inner product value calculation circuit 107, and the communication partner selection circuit 108 obtains the calculation result of the inner product value calculation circuit 107. Based on this, an evaluation of a new communication partner suitable for simultaneous transmission with the communication partner constituting the signal space vector E _{(p, q,..., V)} is performed. Here, the correlation matrix R _{(p, q,..., V), ε} of the signal space vector of the _{p to v} th communication partner and the ε th communication partner that is an additional selection candidate is given by the following equation (17): Indicated.

なお、前述したように通信相手を選択するための評価値としては、相関行列Ｒ_{（ｐ,ｑ,…,ｖ）,ε}のノルム（総和）の値や、相関行列Ｒ_α，βの第１固有値の値を適用することもでき、評価値が最小となる通信相手を、同一時刻に送信する通信相手として選択することになる。 As described above, as an evaluation value for selecting a communication partner, the value of the norm (sum) of the correlation matrix R _{(p, q,..., V), ε} , or the first of the correlation matrices R _{α, β} The value of the eigenvalue can also be applied, and the communication partner with the smallest evaluation value is selected as the communication partner that transmits at the same time.

また、同じく前述したように、評価値として、行列式評価式を適用する場合には、次式（１８）にて行列式評価値が算出され、行列式評価値（前述の劣化判定値）が最大となる通信相手を選択する。すなわち、ｐ〜ｖ番目の通信相手を確定し、新たな通信相手を式（１８）から選択することができる。または、ｐ〜ε番目全ての通信相手について式（１７）、もしくは式（１８）による演算を行い、新たな通信相手を選択することもできる。つまり、ｐからｖまでのＸ−１の同時通信する通信相手通信装置に、新たにＸ番目の同時通信する通信相手通信装置を加えることを考える。ε番目の通信相手通信装置を仮の追加通信相手通信装置とし、ｐからｖまでの選択された通信相手通信装置と、ε番目の仮の追加通信相手通信装置を含めたＸ個の通信相手通信装置を仮の選択された通信相手通信装置と定義する。この仮の選択された通信相手通信装置の中で、ｐ番目の通信相手通信装置以外の仮の選択された通信相手通信装置の信号空間ベクトルＥ_{（ｑ，ｒ，…，ε）}、ｑ番目の通信相手通信装置以外の仮の選択された通信相手通信装置の信号空間ベクトルＥ_{（ｐ，ｒ，…，ε）}、同様にしてｐからε番目の通信相手通信装置以外の仮の選択された通信相手通信装置の信号空間ベクトルＥ_{（ｑ，ｒ，…，ε）}からＥ_{（ｐ，ｑ，…，ｖ）}まで、Ｘ個算出する。これらのＸ個の１つの仮の選択された通信相手通信装置以外の仮の選択された通信相手通信装置の信号空間ベクトルと、１つの仮の選択された通信相手通信装置の信号空間ベクトルを用いて、式（１７）からは相関行列をＸ個、行列Ｒ_{（ｑ，ｒ，…，ε），ｐ}、行列Ｒ_{（ｐ，ｒ，…，ε），ｑ}、…、行列Ｒ_{（ｐ，ｑ，…，ｖ），ε}、として求めることができる。これらＸ個の相関行列から得られるノルムの値や、第１固有値の値の和、もしくは最大値を評価値として用いることができ、評価値が小さくなる仮の追加通信相手通信装置を、同一時間に送信するＸ番目の通信相手通信装置として選択することができる。式（１８）を用いる場合には、Γ_{（ｑ,ｒ,…,ε）,ｐ},Γ_{（ｐ,ｒ,…,ε）,ｑ},…,Γ_{（ｐ,ｑ,…,ｖ）,ε}を算出し、得られるＸ個の評価値を求め、それらの総積の値や最小値を判定式として用いるようにしてもよい。例えば、３番目の通信相手を選択する場合には、式（１３）、式（１４）に加えて、Ｒ_{（ｑ，ｒ），ｐ}＝Ｅ_{（ｑ，ｒ）} ^ＨＥ_ｐ，Ｒ_{（ｐ，ｒ），ｑ}＝Ｅ_{（ｐ，ｒ）} ^ＨＥ_ｑ、もしくはΓ_{（ｑ，ｒ），ｐ}＝｜Ｉ―Ｅ_ｐ ^ＨＥ_{（ｑ，ｒ）}Ｅ_{（ｑ，ｒ）} ^ＨＥ_ｐ｜、Γ_{（ｐ，ｒ），ｑ}＝｜Ｉ−Ｅ_ｑ ^ＨＥ_{（ｐ，ｒ）}Ｅ_{（ｐ，ｒ）} ^ＨＥ_ｑ｜を演算することとなる。 Similarly, as described above, when the determinant evaluation formula is applied as the evaluation value, the determinant evaluation value is calculated by the following formula (18), and the determinant evaluation value (the above-described deterioration determination value) is calculated. Select the largest communication partner. That is, the p-vth communication partner can be determined and a new communication partner can be selected from Expression (18). Alternatively, a new communication partner can be selected by performing the calculation according to the equation (17) or the equation (18) for all the p to ε communication partners. In other words, it is considered that a communication partner communication device for X-th simultaneous communication is newly added to a communication partner communication device for simultaneous communication of X-1 from p to v. The ε-th communication partner communication device is a temporary additional communication partner communication device, and X communication partner communication including the selected communication partner communication devices from p to v and the ε-th temporary communication partner communication device are included. A device is defined as a tentatively selected communication partner communication device. Among the temporarily selected communication partner communication devices, the signal space vector E _{(q, r, ..., ε)} , qth of the temporarily selected communication partner communication device other than the pth communication partner communication device. Signal space vector E _{(p, r,..., Ε)} of the temporarily selected communication partner communication device other than the communication partner communication device, and the tentatively selected communication other than the ε th communication partner communication device from p. X is calculated from the signal space vector E _{(q, r,..., Ε)} to E _{(p, q,.} Using the signal space vector of the temporarily selected communication partner communication device other than these X one temporarily selected communication partner communication device and the signal space vector of one temporary selected communication partner communication device From equation (17), X correlation matrices, matrix R _{(q, r,..., .Epsilon.), P} , matrix R _{(p, r,..., .Epsilon.), Q} ..., Matrix R _{(p, q ,..., V), .epsilon} . The norm value obtained from these X correlation matrices, the sum of the values of the first eigenvalues, or the maximum value can be used as the evaluation value. Can be selected as the Xth communication partner communication device to be transmitted. When using equation (18), Γ _{(q, r,..., Ε), p 1} , Γ _{(p, r,..., Ε), q 1} ,..., Γ _{(p, q,..., V), ε} May be calculated, X evaluation values obtained may be obtained, and the value or minimum value of the total product may be used as a determination formula. For example, when the third communication partner is selected, in addition to the equations (13) and (14), R _{(q, r), p} = E _{(q, r)} ^H E _p , R _{(p, r), q} = E _{(p, r)} ^H E _q , or Γ _{(q, r), p} = | IE _p ^H E _{(q, r)} E _{(q, r)} ^H E _p |, Γ _{( _{^{_{p, r), q = |}}}} I-E q H E (p, r) E (p, r) H E q | the computing the.

ＢＤ法では、送信アンテナ数以上のデータストリームを送信することはできないため、上記方法によって選択された通信相手へのデータストリーム数が送信アンテナ数以下の条件となるように、上記方法により通信相手通信装置の選択を行い、データストリーム数が送信アンテナ数を超える条件となる場合には選択を終了し、同時に送信する通信相手通信装置を決定する。 In the BD method, since data streams exceeding the number of transmission antennas cannot be transmitted, communication partner communication is performed by the above method so that the number of data streams to the communication partner selected by the above method is equal to or less than the number of transmission antennas. A device is selected, and when the number of data streams exceeds the number of transmission antennas, the selection is terminated, and a communication partner communication device to be simultaneously transmitted is determined.

次に、式（１８）の行列式評価値について説明する。前提として、ＢＤアルゴリズムにより同時送信する通信相手の数をＭａとし、ｌ（エル）番目のタイムスロットに対する選択したＭａの通信相手の組み合わせをΦ（ｌ）として表す。ここで、Φ（ｌ，ｉ）は選択された組み合わせのうちｉ番目の通信相手を表すこととする。ＢＤ指向性制御法による送信で、通信相手の組み合わせをΦ（ｌ）とした場合のｉ番目の通信相手のｊ番目のヌル空間固有値λ’_{Φ（ｌ，ｉ），ｊ}（Φ（ｌ））、シングルユーザ通信時の伝送特性に対応するｉ番目の通信相手のｊ番目の固有値λ_{Φ（ｌ，ｉ），ｊ}との関係を次式（１９）として表すこととする。 Next, the determinant evaluation value of Expression (18) will be described. As a premise, the number of communication partners simultaneously transmitting by the BD algorithm is represented by Ma, and the combination of the selected Ma communication partners for the lth time slot is represented by Φ (l). Here, Φ (l, i) represents the i-th communication partner in the selected combination. In transmission by the BD directivity control method, the j-th null space eigenvalue _{λ′Φ (l, i), j} (Φ (l)) of the i-th communication partner when the combination of communication partners is Φ (l) The relationship between the i-th communication partner and the j-th eigenvalue _{λΦ (l, i), j} corresponding to the transmission characteristics during single-user communication is expressed as the following equation (19).

このとき、式（１９）において、０≦ａ_{Φ（ｌ，ｉ），ｊ}（Φ（ｌ））≦１が成立する。ここで、端末局における受信信号レベルと雑音信号レベルの比であるSignal to noise ratio(ＳＮＲ)が高い環境を考えると、次式（２０）が成立すると仮定できる。 At this time, in Expression (19), 0 ≦ a _{Φ (l, i), j} (Φ (l)) ≦ 1 is established. Here, considering an environment where the signal to noise ratio (SNR), which is the ratio of the received signal level to the noise signal level at the terminal station, is high, it can be assumed that the following equation (20) holds.

このような条件で式（３）と式（７）の達成可能な周波数利用効率は、それぞれ次式（２１）、（２２）のように近似することができる。 Under such conditions, the achievable frequency utilization efficiencies of the equations (3) and (7) can be approximated as the following equations (21) and (22), respectively.

式（２１）におけるシングルユーザＭＩＭＯ通信ではＴＤＭＡ方式を利用することを仮定しており、マルチユーザＭＩＭＯとの比較のためＭａで割られている。ここで、式（１９）と式（２１）を用いて、式（２２）で近似できるＢＤ法の達成可能な周波数利用効率を表すと、次式（２３）として表すことができる。 In the single user MIMO communication in Equation (21), it is assumed that the TDMA scheme is used, and is divided by Ma for comparison with multi-user MIMO. Here, using Equation (19) and Equation (21), the achievable frequency utilization efficiency of the BD method that can be approximated by Equation (22) can be expressed as the following Equation (23).

つまり、シングルユーザＭＩＭＯ時の達成可能な周波数利用効率、Πａと受信アンテナ素子数Ｍｒ（Φ（ｌ，ｉ））、電力配分係数ｐ_{Φ（ｌ，ｉ），ｊ}、ｐ’_{Φ（ｌ，ｉ），ｊ}、が分かれば、ＢＤ法送信の際に得られる達成可能な周波数利用効率が推定できる。ここで、電力配分として等電力配分を仮定すると、ｐ_{Φ（ｌ，ｉ），１}＝…＝ｐ_{Φ（ｌ，ｉ），Ｍｒ（Φ（ｌ，ｉ））}＝１／Ｍｒ（Φ（ｌ，ｉ）），ｐ’_{Φ（ｌ，ｉ），１}＝…＝ｐ’_{Φ（ｌ，ｉ），Ｍｒ（Φ（ｌ，ｉ））}＝１／（ＭａＭｒ（Φ（ｌ，ｉ）））と表すことができるため、式（２３）の最終行の式の第３項は、Ｍｒ（Φ（ｌ，ｉ））ｌｏｇ_２Ｍａと書き換えることができる。
よって、シングルユーザＭＩＭＯから周波数利用効率の増加量が高い通信相手を選択するのであれば、次式（２４）の値が増加する通信相手の組み合わせΦ（ｌ）を選択することができる。 That is, achievable frequency utilization efficiency during single user MIMO, Πa and the number of receiving antenna elements Mr (Φ (l, i)), power distribution coefficient p _{Φ (l, i), j} , p ′ _{Φ (l, i ), J} can be used to estimate the achievable frequency utilization efficiency obtained during BD transmission. Here, assuming equal power distribution as power distribution, _{pΦ (l, i), 1} =... = _{PΦ (l, i), Mr (Φ (l, i))} = 1 / Mr (Φ (l , I)), _{p′Φ (l, i), 1} =... = P′Φ ( _{l, i), Mr (Φ (l, i))} = 1 / (MaMr (Φ (l, i))) Therefore, the third term of the expression in the last row of Expression (23) can be rewritten as Mr (Φ (l, i)) log ₂ Ma.
Therefore, if a communication partner with a high increase in frequency utilization efficiency is selected from single user MIMO, a combination Φ (l) of communication partners whose value of the following equation (24) increases can be selected.

ここで、通信相手の受信アンテナ素子数が共通であれば、（Ｍｒ（１）＝Ｍｒ（２）＝…＝Ｍｒ（Ｍｕ）＝Ｍｒ）となり、式（２４）を、次式（２５）のように簡略化することができ、式（２５）を最大にする通信相手の組み合わせΦ（ｌ）を選択すればよいことになる。 Here, if the number of receiving antenna elements of the communication partner is the same, (Mr (1) = Mr (2) =... = Mr (Mu) = Mr), and the equation (24) is expressed by the following equation (25). It is only necessary to select the communication partner combination Φ (l) that maximizes the expression (25).

次に、Πａ_{Φ（ｌ，ｉ），ｊ}（Φ（ｌ））を推定することを考える。式（１９）の仮定を利用すると、次式（２６）の関係が成立する。 Next, consider estimating Πa _{Φ (l, i), j} (Φ (l)). If the assumption of Formula (19) is utilized, the relationship of following Formula (26) will be materialized.

式（１）に基づいて式（２６）を変形すると、次式（２７）として表すことができる。 When Expression (26) is modified based on Expression (1), it can be expressed as the following Expression (27).

式（２６）と式（２７）とにより、Πａ_{Φ（ｌ，ｉ），ｊ}（Φ（ｌ））は、次式（２８）として導くことができる。 From Expressions (26) and (27), Πa _{Φ (l, i), j} (Φ (l)) can be derived as the following Expression (28).

これにより、｜Ｖ’_{Φ（ｌ，ｉ）} ^ＨＶ⁻ _{Φ（ｌ，ｉ）} Ｖ⁻ _{Φ（ｌ，ｉ）} ^ＨＶ’_{Φ（ｌ，ｉ）}｜を算出することで、直接ＢＤ法を適用することなくマルチユーザＭＩＭＯの伝送容量を簡易に推定することができる。更に、式（２８）は、行列（Ｖ^＋ _{Φ（ｌ，ｉ）} Ｖ⁻ _{Φ（ｌ，ｉ）}）がユニタリ行列であることを用いると、次式（２９）のように変形することができる。 _{Thus, | V 'Φ (l,} i) H V - Φ (l, i) V - Φ (l, i) H V' Φ (l, i) | by calculating the applicable directly BD method Therefore, the transmission capacity of multi-user MIMO can be estimated easily. Furthermore, the expression (28) can be transformed into the following expression (29) using the fact that the matrix (V ⁺ _{Φ (l, i)} V ⁻ _{Φ (l, i)} ) is a unitary matrix. .

すなわち、Πａ_{Φ（ｌ，ｉ），ｊ}は、Φ（ｌ，ｉ）番目の通信相手の信号空間ベクトルＶ’_{Φ（ｌ，ｉ）}と、組み合わせΦ（ｌ）の中のΦ（ｌ，ｉ）番目の通信相手以外の通信相手の信号空間ベクトルＶ^＋ _{Φ（ｌ，ｉ）}を算出することにより得られる値である。ここで、式（２９）における信号空間ベクトルＶ’_{Φ（ｌ，ｉ）}には、式（１０）、（１４）、（１８）で用いた信号空間ベクトルＥ_{Φ（ｌ，ｉ）}を用いることができ、Ｖ^＋ _{Φ（ｌ，ｉ）}もΦ（ｌ，ｉ）以外の同時通信する通信相手に対する信号空間ベクトルＥ_{Φ（ｌ，１），…，Φ（ｌ，ｉ−１），Φ（ｌ，ｉ＋１），…，Φ（ｌ，Ｍａ）}そのものであるので、式（１０）、（１４）、（１８）は、達成可能な周波数利用効率の減少量と対応することになる。そのため、この値を大きくする通信相手を選択することが、達成可能な周波数利用効率を増大させることが分かる。式（９）、（１３）、（１７）で得られる相関行列のノルム（総和）の値や第１固有値の値は、この行列式の近似値となっており、これらの相関行列から得られるパラメータを用いることでも通信相手を選択できる。 That is, Πa _{Φ (l, i), j} is the signal space vector V ′ _{Φ (l, i)} of the Φ (l, i) th communication partner and _{Φ (l, i)} in the combination Φ (l). ) A value obtained by calculating the signal space vector V ⁺ _{Φ (l, i)} of a communication partner other than the communication partner. Here, the signal space vector V _'[Phi in equation (29) _{(l, i),} Equation (10), (14), using a signal space vector E _{[Phi (l, i)} used in (18) V ⁺ _{Φ (l, i)} is also a signal space vector E _{Φ (l, 1),..., Φ (l, i−1), Φ ( Since l, i + 1),..., Φ (l, Ma)} itself, equations (10), (14), and (18) correspond to the achievable reduction in frequency utilization efficiency. Therefore, it can be seen that selecting a communication partner to increase this value increases the achievable frequency utilization efficiency. The norm (sum) value and the first eigenvalue value of the correlation matrix obtained by the equations (9), (13), and (17) are approximate values of this determinant and are obtained from these correlation matrices. The communication partner can also be selected using parameters.

以下、信号空間ベクトルＥ_{Φ（ｌ，ｉ）}、Ｅ_{Φ（ｌ，１），…，Φ（ｌ，ｉ−１），Φ（ｌ，ｉ＋１），…，Φ（ｌ，Ｍａ）}の代わりに信号空間ベクトルＶ’_{Φ（ｌ，ｉ）}、Ｖ^＋ _{Φ（ｌ，ｉ）}を用いて説明する。
式（２９）と（２３）とを用いて、通信相手の組み合わせをΦ（ｌ）とした場合のＢＤ法におけるマルチユーザＭＩＭＯの周波数効率は、次式（３０）により示すことができる。 Hereafter, instead of the signal space vectors _{EΦ (l, i)} , _{EΦ (l, 1),..., Φ (l, i−1), Φ (l, i + 1),…, Φ (l, Ma)} A description will be given using the signal space vectors V ′ _{Φ (l, i)} and V ⁺ _{Φ (l, i)} .
Using equations (29) and (23), the frequency efficiency of multiuser MIMO in the BD method when the combination of communication partners is Φ (l) can be expressed by the following equation (30).

よって、Φ（ｌ，ｉ）番目の通信相手が、シングルユーザＭＩＭＯの際の周波数利用効率を上回るためには、次式（３１）が成り立つ必要がある。 Therefore, in order for the Φ (l, i) th communication partner to exceed the frequency utilization efficiency in the case of single user MIMO, the following equation (31) needs to be satisfied.

Φ（ｌ，ｉ）番目の通信相手が新しく追加する通信相手だとすると、式（３１）による検定により、シングルユーザＭＩＭＯの際の周波数利用効率を下回る際には選択しないこともできる。または、式（３１）の第１行目の右辺において、Ｃ^{（Ｍａ，Φ（ｌ））} _{ｓ，Φ（ｌ，ｉ）}に係数ρを乗算し、シングルユーザＭＩＭＯ通信からρ倍の周波数利用効率を保証するように制御することもできる。式（３１）は、仮の選択された通信相手のうちいずれに対しても用いることができ、仮の選択された通信相手が、いずれも式（３１）を満たす場合のみ選択することもできる。 If the Φ (l, i) th communication partner is a communication partner to be newly added, it is not possible to select when the frequency utilization efficiency in the case of single user MIMO is below, according to the test according to the equation (31). Alternatively, on the right side of the first row of the equation (31), C ^{(Ma, Φ (l))} _{s, Φ (l, i)} is multiplied by a coefficient ρ, and the frequency utilization efficiency is multiplied by ρ from single user MIMO communication. It can also be controlled to guarantee. Expression (31) can be used for any temporarily selected communication partner, and can be selected only when both of the temporarily selected communication partners satisfy Expression (31).

また、全通信相手への周波数利用効率の和で通信相手を追加するか否かを判定することもできる。通信相手の組み合わせをΦ（ｌ）とした場合におけるＢＤ指向性制御法を用いた送信による周波数利用効率は、次式（３２）により推定することができ、同時送信する通信相手数、およびその組み合わせが、当該式（３２）により算出される値を大きくする場合に、これらの通信相手を選択するようにすることもできる。 It is also possible to determine whether or not to add a communication partner based on the sum of frequency utilization efficiencies for all communication partners. The frequency utilization efficiency by transmission using the BD directivity control method when the combination of communication partners is Φ (l) can be estimated by the following equation (32). However, when the value calculated by the equation (32) is increased, these communication partners can be selected.

または、式（３２）の第一項は、通信相手の多重数が一定であるとすると、組み合わせによる全体の周波数利用効率に寄与しないため、次式（３３）を最大化する通信相手を選択することでシングルユーザＭＩＭＯからの周波数利用効率の増大度を最大にすることができる。 Alternatively, the first term of the equation (32) selects the communication partner that maximizes the following equation (33) because it does not contribute to the overall frequency utilization efficiency by the combination if the number of communication partners is constant. In this way, the degree of increase in frequency utilization efficiency from single user MIMO can be maximized.

または、シングルユーザＭＩＭＯからの周波数利用効率の増大度を指標としてとり、次式（３４）が最大になる組み合わせ選択することができる。 Alternatively, a combination that maximizes the following equation (34) can be selected by using the degree of increase in frequency utilization efficiency from single user MIMO as an index.

また、仮に選択された通信相手に含まれる各通信相手に対し、式（３４）を演算し、それらの総和、もしくは最小値が最大となるように新たに加える通信相手通信装置を決定することもできる。または、如何なる仮の追加通信相手に対しても、式（３１）を満たさない仮に選択された通信相手が存在する場合には、式（３１）を満たさない通信相手に対応する式（３４）の値が最も大きくなる通信相手を追加通信相手として選択することもできる。
また、Ｍａ−１の通信相手が選択されていた際の周波数利用効率から、Ｍａを選択した際の周波数利用効率が増大したかを判定値として用いることもできる。Ｍａ−１の通信相手が選択されていた際の周波数利用効率は、次式（３５）と表すことができる。 In addition, for each communication partner included in the selected communication partner, the equation (34) is calculated, and a communication partner communication device to be newly added may be determined so that the sum or the minimum value is maximized. it can. Or, for any temporary additional communication partner, when there is a temporarily selected communication partner that does not satisfy Expression (31), the expression (34) corresponding to the communication partner that does not satisfy Expression (31). The communication partner having the largest value can be selected as the additional communication partner.
Moreover, it can also be used as a determination value whether the frequency utilization efficiency at the time of selecting Ma increased from the frequency utilization efficiency at the time of Ma-1 communication partner being selected. The frequency utilization efficiency when the communication partner of Ma-1 is selected can be expressed by the following equation (35).

ここで、Φ’（ｌ）は、Φ（ｌ）からΦ（l，Ｍａ）を除いた通信相手の組み合わせである。つまり、以下の式（３６）が成り立つ場合に、Φ（ｌ，Ｍａ）を追加の通信相手として認めることもできる。 Here, Φ ′ (l) is a combination of communication partners excluding Φ (l, Ma) from Φ (l). That is, when the following formula (36) is satisfied, Φ (l, Ma) can be recognized as an additional communication partner.

（第１の送信処理）
図２に、本実施形態における第１の送信処理のフローチャートを示す。通信を行う前に、チャネル情報取得回路１０５が、送信を行う通信相手に対するチャネル応答行列を推定して取得する（ステップＳ１１０）。第１通信相手は、任意の通信相手か、もしくは、通信相手の契約形態、端末装置の性能、待機時間、許容消費電力などによって予め設定されており、その通信相手を示す情報を信号空間ベクトル演算回路１０６に入力しておく（ステップＳ１１１）。次に、信号空間ベクトル演算回路１０６は、第１通信相手の信号空間ベクトルとともに同一時刻に送信する通信相手の候補の信号空間ベクトルを全て演算する（ステップＳ１１２）。信号空間ベクトル演算回路１０６は、選択されている通信相手の信号空間ベクトルを演算する。最初の処理では、前述した第１通信相手を選択されている通信相手として演算が行われる（ステップＳ１１３）。そして、内積値演算回路１０７は、選択された通信相手の信号空間ベクトルと通信相手候補の信号空間ベクトルとで内積値を演算する（ステップＳ１１４）。通信相手選択回路１０８は、前述した式（９）、（１０）、（１３）、（１４）、（１７）、（１８）、（３２）、（３３）、（３４）、（３６）から得られる評価値に基づいて、候補の中から新たな通信相手を選択する（ステップＳ１１５）。 (First transmission process)
FIG. 2 shows a flowchart of the first transmission process in the present embodiment. Before performing communication, the channel information acquisition circuit 105 estimates and acquires a channel response matrix for a communication partner that performs transmission (step S110). The first communication partner is an arbitrary communication partner, or is preset in accordance with the communication partner's contract form, terminal device performance, standby time, allowable power consumption, etc., and information indicating the communication partner is subjected to signal space vector calculation. This is input to the circuit 106 (step S111). Next, the signal space vector calculation circuit 106 calculates all signal space vectors of communication partner candidates to be transmitted at the same time together with the signal space vector of the first communication partner (step S112). The signal space vector calculation circuit 106 calculates the signal space vector of the selected communication partner. In the first process, calculation is performed with the first communication partner described above as the selected communication partner (step S113). Then, the inner product value calculation circuit 107 calculates an inner product value from the signal space vector of the selected communication partner and the signal space vector of the communication partner candidate (step S114). The communication partner selection circuit 108 is obtained from the above-described formulas (9), (10), (13), (14), (17), (18), (32), (33), (34), and (36). Based on the obtained evaluation value, a new communication partner is selected from the candidates (step S115).

次に、通信相手選択回路１０８は、送信アンテナ数から送信ストリーム数を減算して得られる値が、ユーザ受信アンテナ数未満であるかどうかを判定することにより、通信装置に残されている自由度で、残っている通信相手の受信アンテナ素子数分、新たに送信ストリームを割り当てられるか判定する（ステップＳ１１６）。送信アンテナ数から送信ストリーム数を減算して得られる値が、ユーザ受信アンテナ数未満でない場合、すなわち割り当てられると判定した場合には、選択した通信相手を更新して、選択した通信相手を示す情報を信号空間ベクトル演算回路１０６に出力する。信号空間ベクトル演算回路１０６は、入力された通信相手を示す情報に基づいて選択された通信相手に対する信号空間ベクトルを演算し（ステップＳ１１３）、ステップＳ１１４、Ｓ１１５、Ｓ１１６の処理が繰り返される。 Next, the communication partner selection circuit 108 determines whether the value obtained by subtracting the number of transmission streams from the number of transmission antennas is less than the number of user reception antennas, thereby leaving the degree of freedom remaining in the communication device. Then, it is determined whether or not new transmission streams can be allocated for the number of receiving antenna elements of the remaining communication partner (step S116). When the value obtained by subtracting the number of transmission streams from the number of transmission antennas is not less than the number of user reception antennas, that is, when it is determined that it is assigned, information indicating the selected communication partner is updated by updating the selected communication partner. Is output to the signal space vector arithmetic circuit 106. The signal space vector calculation circuit 106 calculates a signal space vector for the selected communication partner based on the input information indicating the communication partner (step S113), and the processes of steps S114, S115, and S116 are repeated.

ステップＳ１１６にて、送信アンテナ数から送信ストリーム数を減算して得られる値が、ユーザ受信アンテナ数未満の場合、すなわち通信装置に十分な自由度が残っていないと判定した場合、通信相手選択回路１０８は、同一タイミング同一周波数で送信する通信相手を選択し、選択された通信相手について送信データを生成する（ステップＳ１１７）。
なお、異なる時刻で送信する選択された通信相手以外の通信相手も選択する場合には、ステップＳ１１１において、残っている通信相手から第１通信相手を選択して設定し、ステップＳ１１２以下の処理が行われることになる。 In step S116, if the value obtained by subtracting the number of transmission streams from the number of transmission antennas is less than the number of user reception antennas, that is, if it is determined that there is no sufficient degree of freedom remaining in the communication device, a communication partner selection circuit 108 selects a communication partner to be transmitted at the same timing and the same frequency, and generates transmission data for the selected communication partner (step S117).
When a communication partner other than the selected communication partner to be transmitted at a different time is also selected, the first communication partner is selected and set from the remaining communication partners in step S111. Will be done.

（第２の送信処理）
図３に、本実施形態における第２の送信処理のフローチャートを示す。通信を行う前に、チャネル情報取得回路１０５が、送信を行う通信相手に対するチャネル応答行列を推定して取得する（ステップＳ２１０）。第１通信相手は、任意の通信相手か、もしくは、通信相手の契約形態、端末装置の性能、待機時間、許容消費電力などによって予め設定されており、その通信相手を示す情報を信号空間ベクトル演算回路１０６に入力しておく（ステップＳ２１１）。次に、信号空間ベクトル演算回路１０６は、第１通信相手の信号空間ベクトルとともに同一時刻に送信する通信相手の候補の信号空間ベクトルを全て演算する（ステップＳ２１２）。信号空間ベクトル演算回路１０６は、選択されている通信相手の信号空間ベクトルを演算する。最初の処理では、前述した第１通信相手を選択されている通信相手として演算が行われる（ステップＳ２１３）。そして、内積値演算回路１０７は、選択された通信相手の信号空間ベクトルと通信相手候補の信号空間ベクトルとで内積値を演算する（ステップＳ２１４）。通信相手選択回路１０８は、前述した式（１７）、（１８）、（３２）、（３３）、（３４）、（３６）から得られる評価値に基づいて、候補の中から新たな通信相手を選択する（ステップＳ２１５）。 (Second transmission process)
FIG. 3 shows a flowchart of the second transmission process in the present embodiment. Before performing communication, the channel information acquisition circuit 105 estimates and acquires a channel response matrix for the communication partner that performs transmission (step S210). The first communication partner is an arbitrary communication partner, or is preset in accordance with the communication partner's contract form, terminal device performance, standby time, allowable power consumption, etc., and information indicating the communication partner is subjected to signal space vector calculation. This is input to the circuit 106 (step S211). Next, the signal space vector calculation circuit 106 calculates all signal space vectors of communication partner candidates to be transmitted at the same time together with the signal space vector of the first communication partner (step S212). The signal space vector calculation circuit 106 calculates the signal space vector of the selected communication partner. In the first process, calculation is performed with the first communication partner described above as the selected communication partner (step S213). Then, the inner product value calculation circuit 107 calculates an inner product value from the signal space vector of the selected communication partner and the signal space vector of the communication partner candidate (step S214). The communication partner selection circuit 108 selects a new communication partner from among the candidates based on the evaluation values obtained from the expressions (17), (18), (32), (33), (34), and (36). Is selected (step S215).

次に、通信相手選択回路１０８は、式（３１）を、選択された通信相手、もしくは全通信相手に適用し、選択された通信相手に対する伝送特性が予め定められる既定値以上となるか否かを判定することにより、周波数利用効率の増大度が、同時通信相手数を増やす前に比べて、増加しているか否かを判定する（ステップＳ２１６）。増加している場合には、ステップＳ２１７に進み、通信相手選択回路１０８は、送信アンテナ数から送信ストリーム数を減算して得られる値が、ユーザ受信アンテナ数未満であるかどうかを判定することにより、通信装置に残されている自由度で、残っている通信相手の受信アンテナ素子数分、新たに送信ストリームを割り当てられるか判定する（ステップＳ２１７）。 Next, the communication partner selection circuit 108 applies Equation (31) to the selected communication partner or all communication partners, and determines whether or not the transmission characteristic for the selected communication partner is equal to or greater than a predetermined value. By determining this, it is determined whether or not the degree of increase in frequency utilization efficiency has increased compared to before increasing the number of simultaneous communication partners (step S216). If it has increased, the process proceeds to step S217, where the communication partner selection circuit 108 determines whether the value obtained by subtracting the number of transmission streams from the number of transmission antennas is less than the number of user reception antennas. Then, it is determined whether or not a new transmission stream can be allocated by the number of receiving antenna elements of the remaining communication partner with the degree of freedom remaining in the communication device (step S217).

一方、ステップＳ２１６において増加していない場合、通信相手選択回路１０８は、最新に、選択して追加された通信相手を除き、それ以外の通信相手を選択し（ステップＳ２１８）、選択した通信相手を同一タイミング同一周波数で送信する通信相手として送信データを生成する（ステップＳ２１９）。 On the other hand, if the communication partner has not increased in step S216, the communication partner selection circuit 108 selects the other communication partner except the communication partner that has been selected and added recently (step S218), and selects the selected communication partner. Transmission data is generated as a communication partner transmitting at the same timing and the same frequency (step S219).

ステップＳ２１７にて、通信相手選択回路１０８が、送信アンテナ数から送信ストリーム数を減算して得られる値が、ユーザ受信アンテナ数未満でない場合、すなわち割り当てられると判定した場合には、選択した通信相手を更新して、選択した通信相手を示す情報を信号空間ベクトル演算回路１０６に出力する。信号空間ベクトル演算回路１０６は、入力された通信相手を示す情報に基づいて選択された通信相手に対する信号空間ベクトルを演算し（ステップＳ２１３）、ステップＳ２１４、Ｓ２１５、Ｓ２１６の処理が繰り返される。 If the communication partner selection circuit 108 determines in step S217 that the value obtained by subtracting the number of transmission streams from the number of transmission antennas is not less than the number of user reception antennas, that is, if it is determined that it is assigned, the selected communication partner And information indicating the selected communication partner is output to the signal space vector arithmetic circuit 106. The signal space vector calculation circuit 106 calculates a signal space vector for the selected communication partner based on the input information indicating the communication partner (step S213), and the processes of steps S214, S215, and S216 are repeated.

ステップＳ２１７にて、送信アンテナ数から送信ストリーム数を減算して得られる値が、ユーザ受信アンテナ数未満の場合、すなわち通信装置に十分な自由度が残っていないと判定した場合、通信相手選択回路１０８は、同一タイミング同一周波数で送信する通信相手を選択し、選択された通信相手について送信データを生成する（ステップＳ２１９）。
なお、異なる時刻で送信する選択された通信相手以外の通信相手も選択する場合には、ステップＳ２１１において、残っている通信相手から第１通信相手を選択して設定し、ステップＳ２１２以下の処理が行われることになる。 In step S217, if the value obtained by subtracting the number of transmission streams from the number of transmission antennas is less than the number of user reception antennas, that is, if it is determined that there is no sufficient degree of freedom in the communication device, the communication partner selection circuit 108 selects a communication partner to transmit at the same timing and the same frequency, and generates transmission data for the selected communication partner (step S219).
When a communication partner other than the selected communication partner to be transmitted at a different time is also selected, the first communication partner is selected and set from the remaining communication partners in step S211, and the processing from step S212 onward is performed. Will be done.

ここで、Ｓ２１６の周波数利用効率の増大度の判定に利用されるシングルユーザＭＩＭＯ時の周波数利用効率は正確なものである必要はなく、予め定数としたり、シングルユーザＭＩＭＯ伝送を行った場合に割り当てていた変調方式と符号化率から決まるスループットを適用したり、受信相手の平均受信ＳＮＲや受信アンテナ素子数に対応する、おおまかな周波数利用効率値を表情報として予め記憶しておき、通信相手の情報から割り出すようにすることもできる。 Here, the frequency usage efficiency at the time of single user MIMO used for determining the increase in frequency usage efficiency in S216 does not have to be accurate, and is assigned in advance when a constant is used or when single user MIMO transmission is performed. A rough frequency utilization efficiency value corresponding to the average received SNR and the number of receiving antenna elements of the receiving party is stored in advance as table information by applying the throughput determined from the modulation method and coding rate that has been used, and the communication partner's It can also be determined from the information.

（第３の送信処理）
図４に、本実施形態における第３の送信処理のフローチャートを示す。通信を行う前に、チャネル情報取得回路１０５が、送信を行う通信相手に対するチャネル応答行列を推定して取得する（ステップＳ３１０）。第１通信相手は、任意の通信相手か、もしくは、通信相手の契約形態、端末装置の性能、待機時間、許容消費電力などによって予め設定されており、その通信相手を示す情報を信号空間ベクトル演算回路１０６に入力しておく（ステップＳ３１１）。次に、信号空間ベクトル演算回路１０６は、全ての通信相手の信号空間ベクトルを演算する（ステップＳ３１２）。信号空間ベクトル演算回路１０６は、選択されている通信相手と仮の追加通信相手からなる仮の選択された通信相手を決定し、仮の選択された通信相手の中の１つの通信相手以外の仮の選択された通信相手に対する信号空間ベクトルを仮の選択された全ての通信相手に対して演算する。最初の処理では、前述した第１通信相手を選択されている通信相手として演算が行われる（ステップＳ３１３）。そして、内積値演算回路１０７は、仮に選択された通信相手のうち１つの通信相手の信号空間ベクトルと、当該通信相手以外の仮の選択された通信相手に対応する信号空間ベクトルとの内積値を演算する（ステップＳ３１４）。通信相手選択回路１０８は、前述した式（９）、（１０）、（１３）、（１４）、（１７）、（１８）、（３２）、（３３）、（３４）、（３６）から得られる評価値に基づいて、候補の中から新たな通信相手を選択する（ステップＳ３１５）。 (Third transmission process)
FIG. 4 shows a flowchart of the third transmission process in the present embodiment. Before performing communication, the channel information acquisition circuit 105 estimates and acquires a channel response matrix for a communication partner that performs transmission (step S310). The first communication partner is an arbitrary communication partner, or is preset in accordance with the communication partner's contract form, terminal device performance, standby time, allowable power consumption, etc., and information indicating the communication partner is subjected to signal space vector calculation. The data is input to the circuit 106 (step S311). Next, the signal space vector calculation circuit 106 calculates signal space vectors of all communication partners (step S312). The signal space vector calculation circuit 106 determines a temporarily selected communication partner composed of the selected communication partner and a temporary additional communication partner, and determines a temporary communication partner other than one communication partner among the temporarily selected communication partners. The signal space vector for the selected communication partner is calculated for all the temporarily selected communication partners. In the first process, calculation is performed with the first communication partner described above as the selected communication partner (step S313). The inner product value calculation circuit 107 calculates the inner product value of the signal space vector of one communication partner among the temporarily selected communication partners and the signal space vector corresponding to the temporarily selected communication partner other than the communication partner. Calculation is performed (step S314). The communication partner selection circuit 108 is obtained from the above-described formulas (9), (10), (13), (14), (17), (18), (32), (33), (34), and (36). Based on the obtained evaluation value, a new communication partner is selected from the candidates (step S315).

次に、通信相手選択回路１０８は、送信アンテナ数から送信ストリーム数を減算して得られる値が、ユーザ受信アンテナ数未満であるかどうかを判定することにより、通信装置に残されている自由度で、残っている通信相手の受信アンテナ素子数分、新たに送信ストリームを割り当てられるか判定する（ステップＳ３１６）。送信アンテナ数から送信ストリーム数を減算して得られる値が、ユーザ受信アンテナ数未満でない場合、すなわち割り当てられると判定した場合には、選択した通信相手を更新して、選択した通信相手を示す情報を信号空間ベクトル演算回路１０６に出力する。信号空間ベクトル演算回路１０６は、入力された通信相手を示す情報に基づいて選択された通信相手に対する信号空間ベクトルを演算し（ステップＳ３１３）、ステップＳ３１４、Ｓ３１５、Ｓ３１６の処理が繰り返される。 Next, the communication partner selection circuit 108 determines whether the value obtained by subtracting the number of transmission streams from the number of transmission antennas is less than the number of user reception antennas, thereby leaving the degree of freedom remaining in the communication device. Thus, it is determined whether or not new transmission streams can be allocated for the remaining number of receiving antenna elements of the communication partner (step S316). When the value obtained by subtracting the number of transmission streams from the number of transmission antennas is not less than the number of user reception antennas, that is, when it is determined that it is assigned, information indicating the selected communication partner is updated by updating the selected communication partner. Is output to the signal space vector arithmetic circuit 106. The signal space vector calculation circuit 106 calculates a signal space vector for the selected communication partner based on the input information indicating the communication partner (step S313), and the processes of steps S314, S315, and S316 are repeated.

ステップＳ３１６にて、送信アンテナ数から送信ストリーム数を減算して得られる値が、ユーザ受信アンテナ数未満の場合、すなわち通信装置に十分な自由度が残っていないと判定した場合、通信相手選択回路１０８は、同一タイミング同一周波数で送信する通信相手を選択し、選択された通信相手について送信データを生成する（ステップＳ３１７）。
なお、異なる時刻で送信する選択された通信相手以外の通信相手も選択する場合には、ステップＳ３１１において、残っている通信相手から第１通信相手を選択して設定し、ステップＳ３１２以下の処理が行われることになる。 In step S316, when the value obtained by subtracting the number of transmission streams from the number of transmission antennas is less than the number of user reception antennas, that is, when it is determined that there is no sufficient degree of freedom in the communication device, the communication partner selection circuit 108 selects a communication partner to be transmitted at the same timing and the same frequency, and generates transmission data for the selected communication partner (step S317).
If a communication partner other than the selected communication partner to be transmitted at a different time is also selected, the first communication partner is selected and set from the remaining communication partners in step S311. Will be done.

（第４の送信処理）
図５に、本実施形態における第４の送信処理のフローチャートを示す。通信を行う前に、チャネル情報取得回路１０５が、送信を行う通信相手に対するチャネル応答行列を推定して取得する（ステップＳ４１０）。第１通信相手は、任意の通信相手か、もしくは、通信相手の契約形態、端末装置の性能、待機時間、許容消費電力などによって予め設定されており、その通信相手を示す情報を信号空間ベクトル演算回路１０６に入力しておく（ステップＳ４１１）。次に、信号空間ベクトル演算回路１０６は、全ての通信相手の信号空間ベクトルを演算する（ステップＳ４１２）。信号空間ベクトル演算回路１０６は、選択されている通信相手と仮の追加通信相手からなる仮の選択された通信相手を決定し、仮の選択された通信相手の中の１つの通信相手以外の仮の選択された通信相手に対する信号空間ベクトルを仮の選択された全ての通信相手に対して演算する。最初の処理では、前述した第１通信相手を選択されている通信相手として演算が行われる（ステップＳ４１３）。そして、内積値演算回路１０７は、仮に選択された通信相手のうち１つの通信相手の信号空間ベクトルと、当該通信相手以外の仮の選択された通信相手に対応する信号空間ベクトルとの内積値を演算する（ステップＳ４１４）。通信相手選択回路１０８は、仮の選択された通信相手に対応する内積値から、式（３１）、（３６）の判定式を満たす仮の追加通信相手のみを通信相手の候補とする（ステップＳ４１５）。候補となる仮の追加通信相手が存在しない場合には、これまでに選択している通信相手を同一タイミング同一周波数で送信する通信相手として決定する。通信相手選択回路１０８は、前述した式（１７）、（１８）、（３２）、（３３）、（３４）、（３６）から得られる評価値に基づいて、候補の中から新たな通信相手を選択する（ステップＳ４１６）。 (Fourth transmission process)
FIG. 5 shows a flowchart of the fourth transmission process in the present embodiment. Before performing communication, the channel information acquisition circuit 105 estimates and acquires a channel response matrix for the communication partner that performs transmission (step S410). The first communication partner is an arbitrary communication partner, or is preset in accordance with the communication partner's contract form, terminal device performance, standby time, allowable power consumption, etc., and information indicating the communication partner is subjected to signal space vector calculation. This is input to the circuit 106 (step S411). Next, the signal space vector calculation circuit 106 calculates the signal space vectors of all communication partners (step S412). The signal space vector calculation circuit 106 determines a temporarily selected communication partner composed of the selected communication partner and a temporary additional communication partner, and determines a temporary communication partner other than one communication partner among the temporarily selected communication partners. The signal space vector for the selected communication partner is calculated for all the temporarily selected communication partners. In the first process, calculation is performed with the first communication partner described above as the selected communication partner (step S413). The inner product value calculation circuit 107 calculates the inner product value of the signal space vector of one communication partner among the temporarily selected communication partners and the signal space vector corresponding to the temporarily selected communication partner other than the communication partner. Calculation is performed (step S414). The communication partner selection circuit 108 sets only temporary additional communication partners that satisfy the determination formulas (31) and (36) from the inner product values corresponding to the temporarily selected communication partner as candidates for the communication partner (step S415). ). If there is no candidate temporary additional communication partner, the communication partner selected so far is determined as the communication partner that transmits at the same timing and the same frequency. The communication partner selection circuit 108 selects a new communication partner from among the candidates based on the evaluation values obtained from the expressions (17), (18), (32), (33), (34), and (36). Is selected (step S416).

次に、通信相手選択回路１０８は、送信アンテナ数から送信ストリーム数を減算して得られる値が、ユーザ受信アンテナ数未満であるかどうかを判定することにより、通信装置に残されている自由度で、残っている通信相手の受信アンテナ素子数分、新たに送信ストリームを割り当てられるか判定する（ステップＳ４１７）。送信アンテナ数から送信ストリーム数を減算して得られる値が、ユーザ受信アンテナ数未満でない場合、すなわち割り当てられると判定した場合には、選択した通信相手を更新して、選択した通信相手を示す情報を信号空間ベクトル演算回路１０６に出力する。信号空間ベクトル演算回路１０６は、入力された通信相手を示す情報に基づいて選択された通信相手に対する信号空間ベクトルを演算し（ステップＳ４１３）、ステップＳ４１４、Ｓ４１５、Ｓ４１６、Ｓ４１７の処理が繰り返される。 Next, the communication partner selection circuit 108 determines whether the value obtained by subtracting the number of transmission streams from the number of transmission antennas is less than the number of user reception antennas, thereby leaving the degree of freedom remaining in the communication device. Then, it is determined whether or not new transmission streams can be allocated for the remaining number of receiving antenna elements of the communication partner (step S417). When the value obtained by subtracting the number of transmission streams from the number of transmission antennas is not less than the number of user reception antennas, that is, when it is determined that it is assigned, information indicating the selected communication partner is updated by updating the selected communication partner. Is output to the signal space vector arithmetic circuit 106. The signal space vector calculation circuit 106 calculates a signal space vector for the selected communication partner based on the input information indicating the communication partner (step S413), and the processes of steps S414, S415, S416, and S417 are repeated.

ステップＳ４１７にて、送信アンテナ数から送信ストリーム数を減算して得られる値が、ユーザ受信アンテナ数未満の場合、すなわち通信装置に十分な自由度が残っていないと判定した場合、通信相手選択回路１０８は、同一タイミング同一周波数で送信する通信相手を選択し、選択された通信相手について送信データを生成する（ステップＳ４１８）。
なお、異なる時刻で送信する選択された通信相手以外の通信相手も選択する場合には、ステップＳ４１１において、残っている通信相手から第１通信相手を選択して設定し、ステップＳ４１２以下の処理が行われることになる。 In step S417, when the value obtained by subtracting the number of transmission streams from the number of transmission antennas is less than the number of user reception antennas, that is, when it is determined that there is no sufficient degree of freedom remaining in the communication device, the communication partner selection circuit 108 selects a communication partner to be transmitted at the same timing and the same frequency, and generates transmission data for the selected communication partner (step S418).
When a communication partner other than the selected communication partner to be transmitted at a different time is also selected, in step S411, the first communication partner is selected and set from the remaining communication partners, and the processing from step S412 onward is performed. Will be done.

また、第１から第４の送信処理で、ステップＳ１１１、Ｓ２１１、Ｓ３１１、Ｓ４１１において第１の通信相手を決定せず、ステップＳ１１２、Ｓ２１２、Ｓ３１２、Ｓ４１２において信号空間ベクトルを演算した後、２つの通信相手同士で信号空間ベクトルの内積値を演算し、式（９）、式（１０）から得られる判定式が最小、もしくは最大となるように第１の通信相手として２つの通信相手を選択することもできる。 In the first to fourth transmission processes, the first communication partner is not determined in steps S111, S211, S311, and S411, and the signal space vector is calculated in steps S112, S212, S312, and S412. The inner product value of the signal space vector is calculated between the communication partners, and two communication partners are selected as the first communication partner so that the judgment formula obtained from the equations (9) and (10) is minimized or maximized. You can also.

（本実施形態における計算機シミュレーション）
上述した実施形態による構成の効果を示すため、送信アンテナ素子数を６、各通信相手の受信アンテナ数を２、通信相手数を９とした際のＮＬＯＳ(Nonline of sight）レイリーフェージングチャネルを用いた計算機シミュレーション結果を示す。このモデルにおいて、受信側では無相関、送信側のフェージングは有相関を仮定し、通信相手毎に５０波の到来波を仮定し、通信装置からみた角度拡がりを７５°で与えている。このとき、ｋ番目の通信相手に対するチャネル応答行列は次式（３７）で与えられる。 (Computer simulation in this embodiment)
In order to show the effect of the configuration according to the above-described embodiment, an NLOS (Nonline of sight) Rayleigh fading channel is used when the number of transmitting antenna elements is 6, the number of receiving antennas of each communicating party is 2, and the number of communicating parties is 9. The computer simulation result is shown. In this model, the receiver side is assumed to be uncorrelated and the transmission side fading is assumed to be correlated, and 50 incoming waves are assumed for each communication partner, and the angle spread from the communication device is given by 75 °. At this time, the channel response matrix for the kth communication partner is given by the following equation (37).

ここで、行列Ｇ_ｋは、２×５０のi.i.d.複素ガウス分布行列であり、各要素の期待値が０になるように設定した。行列Ａ_ｋは、ステアリング行列であり、５０波の到来波に対応するステアリングベクトルからなる。通信装置のアンテナ素子配置を１．０λ間隔、直線配置と仮定すると、ステアリング行列Ａ_ｋは、次式（３８）で表される。 Here, the matrix G _k is a 2 × 50 iid complex Gaussian distribution matrix and is set so that the expected value of each element is zero. The matrix A _k is a steering matrix and includes steering vectors corresponding to 50 arriving waves. Assuming that the antenna elements of the communication device are arranged at intervals of 1.0λ and linear, the steering matrix A _k is expressed by the following equation (38).

ここで、θ_ｋ，ｉは、ｋ番目の通信相手に対するｉ番目の到来波に対応する到来波角度である。θの分散値が通信装置の相関と対応することとなる。計算機シミュレーションでは、同一送信時刻に３通信相手ずつ、ＢＤ法を利用したマルチユーザＭＩＭＯ送信を行うものとし、９通信相手を３つの時間スロットで送信した際の達成可能な周波数利用効率を評価した。行列Ｇ_ｋの各要素の分散値σ_Ｈ ^２と熱雑音の分散値σ_Ｈ ^２との比を２５ｄＢとし、送信側の相関を決める、到来波の到来角分散値を７５°で与えた。各通信相手に対応する到来角の期待値は、通信装置のまわり３６０°に独立にランダムに与えた。 Here, θ _{k, i} is an incoming wave angle corresponding to the i-th incoming wave for the k-th communication partner. The variance value of θ corresponds to the correlation of the communication device. In the computer simulation, multi-user MIMO transmission using the BD method is performed for three communication partners at the same transmission time, and the achievable frequency utilization efficiency when nine communication partners are transmitted in three time slots was evaluated. The ratio of the variance sigma _H ² of variance sigma _H ² and the thermal noise of each element of the matrix G _k and 25 dB, determines the correlation of the transmission side, the arrival angle dispersion value of the incoming wave was given by 75 °. The expected value of the arrival angle corresponding to each communication partner was randomly given around 360 ° around the communication device.

計算機シミュレーションでは、上記モデルに従い、５０００回ランダムにチャネル応答行列を与え、得られた達成可能な周波数利用効率を算出した。９つの通信相手を３つの通信相手毎３つの時間スロットに振り分ける全ての組み合わせを演算し、最大の達成可能な周波数利用効率及び最小の達成可能な周波数利用効率を得た組み合わせの累積確率分布と、式（１０）、（１４）で得られる減衰係数を用い、以下の４つの場合についてシミュレーションを行った。第１の提案方法「提案方法１」として、新たに加える通信相手に対応する値が最大になるように選択した方法を行った。また、第２の提案方法「提案方法２」として、式（３２）を用い、シングルユーザＭＩＭＯの伝送容量を一定値０と代入した場合の判定値が最大となる通信相手を選択した方法を行った。「提案方法１」と「提案方法２」を比較すると、「提案方法１」は、評価する通信相手の組み合わせ数を削減し、且つ、ＢＤ法による直接計算による周波数利用効率の推定を必要としないため、著しく演算量を削減ことができる。「提案方法２」は、総当りで組み合わせを判定するため、考慮する組み合わせの数は多いが、数式（１０）、（１４）、（１８）で与えられる判定式の演算のみから通信相手を決定するため演算量は軽い。 In the computer simulation, a channel response matrix was randomly given 5000 times according to the above model, and the achievable frequency utilization efficiency obtained was calculated. Calculate all combinations that allocate nine communication partners to three time slots for every three communication partners, and obtain a cumulative probability distribution of combinations that achieve the maximum achievable frequency utilization efficiency and the minimum achievable frequency utilization efficiency; Using the attenuation coefficient obtained by the equations (10) and (14), simulation was performed for the following four cases. As the first proposal method “proposition method 1”, a method was selected in which the value corresponding to the newly added communication partner was maximized. Further, as a second proposed method “proposed method 2”, a method is used in which the communication partner that maximizes the determination value when the transmission capacity of single user MIMO is substituted with a constant value 0 is used using equation (32). It was. Comparing “Proposed Method 1” and “Proposed Method 2”, “Proposed Method 1” reduces the number of combinations of communication partners to be evaluated, and does not require estimation of frequency utilization efficiency by direct calculation using the BD method. Therefore, the calculation amount can be remarkably reduced. In “Proposed method 2”, combinations are determined based on brute force, so there are many combinations to consider. Therefore, the calculation amount is light.

図４は、提案方法１及び提案方法２並びに最良選択及び最悪選択を行った４つの選択方法に対する達成可能な周波数利用効率の累積確率分布のグラフをグラフに示したものである。図４において、縦軸は、累積確率分布関数ＣＤＦ（Continuous Distribution Function)から得られる値の軸であり、横軸は、達成可能な周波数利用効率（Achievable bit rate）を示す軸である。図４より、「提案方法２」によると、ほぼ完全に最良の組み合わせを選択した場合と同様の達成可能な周波数利用効率が得られていることが分かる。提案方法１は著しく演算量を軽減するのにもかかわらず、累積確率の１０％値で、最良の組み合わせで得られる達成可能な周波数利用効率の９１．１％もの周波数利用効率が得られていることが示されている。 FIG. 4 is a graph showing the cumulative probability distribution of the achievable frequency utilization efficiency for Proposed Method 1 and Proposed Method 2 and the four selection methods with the best selection and the worst selection. In FIG. 4, the vertical axis is an axis of values obtained from a cumulative probability distribution function CDF (Continuous Distribution Function), and the horizontal axis is an axis indicating achievable bit rate (Achievable bit rate). FIG. 4 shows that according to “Proposed method 2”, the achievable frequency utilization efficiency similar to the case where the best combination is almost completely obtained is obtained. The proposed method 1 has a frequency utilization efficiency as high as 91.1% of the achievable frequency utilization efficiency obtained by the best combination with a 10% value of the cumulative probability even though the calculation amount is remarkably reduced. It has been shown.

以上、説明したように、本実施形態によれば、複数の通信相手に対して、同一時刻に、同一周波数帯で、空間多重によって異なる信号を送信する場合、より高い伝送容量を得るための通信相手の組み合わせを、ＢＤ指向性制御法を用いることなく、信号空間ベクトルの内積を利用した少ない演算量の演算で容易に選択することができる。これにより、複数の通信相手通信装置宛に、１つまたは複数の信号系列を同一周波数チャネル上で同時刻に空間多重を用い、ＭＩＭＯ通信を実施する際に、最適な送信ウエイトの組み合わせを選択して、良好な通信特性を実現することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, when different signals are transmitted to a plurality of communication partners at the same time in the same frequency band by spatial multiplexing, communication for obtaining a higher transmission capacity is performed. The combination of the other party can be easily selected with a small amount of calculation using the inner product of the signal space vectors without using the BD directivity control method. As a result, the optimum transmission weight combination is selected when performing MIMO communication using one or more signal series addressed to a plurality of communication partner communication devices on the same frequency channel at the same time. Thus, good communication characteristics can be realized.

本実施形態による通信装置の構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structure of the communication apparatus by this embodiment. 同実施形態における第１の送信処理を示す図である。It is a figure which shows the 1st transmission process in the embodiment. 同実施形態における第２の送信処理を示す図である。It is a figure which shows the 2nd transmission process in the embodiment. 同実施形態における第３の送信処理を示す図である。It is a figure which shows the 3rd transmission process in the embodiment. 同実施形態における第４の送信処理を示す図である。It is a figure which shows the 4th transmission process in the embodiment. 同実施形態における送信６素子、受信２素子、通信相手数９における選択方法に対する達成可能な周波数利用効率の累積確率分布を示す図である。It is a figure which shows the cumulative probability distribution of the frequency utilization efficiency which can be achieved with respect to the selection method in 6 transmission elements, 2 reception elements, and the number of communication partners in the embodiment. 従来技術における通信装置の構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structure of the communication apparatus in a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

１０１データ出力回路
１０２送信信号変換回路
１０３−１〜１０３−Ｍ_Ｔ無線部
１０４−１〜１０４−Ｍ_Ｔアンテナ
１０５チャネル情報取得回路
１０６信号空間ベクトル演算回路
１０７内積値演算回路
１０８通信相手選択回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Data output circuit 102 Transmission signal conversion circuit 103-1 to 103-M _T radio | wireless part 104-1 to 104-M _T antenna 105 Channel information acquisition circuit 106 Signal space vector calculation circuit 107 Inner product value calculation circuit 108 Communication partner selection circuit

Claims

複数のアンテナ素子を備え、複数の通信相手通信装置に対し、同一周波数チャネル及び同一時刻に空間多重して送信を行う通信装置における通信相手選択方法であって、
前記通信相手通信装置から受信した受信信号に基づいて、前記通信相手通信装置に対応するチャネル情報を推定して取得するチャネル情報取得ステップと、
取得したチャネル情報に基づいて、前記通信相手通信装置に対応する信号空間ベクトルと、同一周波数チャネル及び同一時刻に送信を行うものとして選択された通信相手通信装置に対応する信号空間ベクトルを算出する第１のステップと、
前記選択された通信相手通信装置と同一周波数チャネル及び同一時刻に送信を行う通信相手の候補となる通信相手通信装置の信号空間ベクトルと、前記選択された通信相手通信装置に対応する信号空間ベクトルとの内積値を算出する第２のステップと、
算出した内積値に基づく評価値に従って、最大あるいは最小となる評価値に対応する前記通信相手通信装置を、同一周波数チャネル及び同一時刻に通信を行う通信相手通信装置として追加する第３のステップと、
前記第１から第３のステップを繰り返し同一周波数チャネル及び同一時刻に送信を行う通信相手通信装置を選択するステップと、
を含むことを特徴とする通信相手選択方法。 A communication partner selection method in a communication device that includes a plurality of antenna elements and performs spatial multiplexing and transmission at the same frequency channel and the same time for a plurality of communication partner communication devices,
Channel information acquisition step of estimating and acquiring channel information corresponding to the communication partner communication device based on a received signal received from the communication partner communication device;
Based on the acquired channel information, a signal space vector corresponding to the communication partner communication device and a signal space vector corresponding to the communication partner communication device selected to transmit at the same frequency channel and the same time are calculated. 1 step,
A signal space vector of a communication partner communication device that is a candidate of a communication partner that transmits at the same frequency channel and the same time as the selected communication partner communication device, and a signal space vector corresponding to the selected communication partner communication device A second step of calculating an inner product value of
According to an evaluation value based on the calculated inner product value, a third step of adding the communication partner communication device corresponding to the maximum or minimum evaluation value as a communication partner communication device that performs communication at the same frequency channel and at the same time;
Repeating the first to third steps to select a communication partner communication device that performs transmission at the same frequency channel and at the same time;
Including a communication partner.

複数のアンテナ素子を備え、複数の通信相手通信装置に対し、同一周波数チャネル及び同一時刻に空間多重して送信を行う通信装置における通信相手選択方法であって、
前記通信相手通信装置から受信した受信信号に基づいて、前記通信相手通信装置に対応するチャネル情報を推定して取得するチャネル情報取得ステップと、
取得したチャネル情報に基づいて、前記通信相手通信装置に対応する信号空間ベクトルと、同一周波数チャネル及び同一時刻に送信を行うものとして選択された通信相手通信装置と、仮に選択された追加通信相手通信装置とで、仮の選択された通信相手通信装置を決定し、ある一つの仮の選択された通信相手通信装置以外の、仮の選択された通信相手通信装置に対応する信号空間ベクトルを算出する第１のステップと、
前記仮の選択された通信相手通信装置の中の一つの通信相手通信装置の信号空間ベクトルと、当該通信相手通信装置以外の仮の選択された通信相手通信装置に対応する信号空間ベクトルとの内積値を算出する第２のステップと、
算出した内積値に基づく評価値に従って、最大あるいは最小となる評価値に対応する前記仮の選択された追加通信相手通信装置を、同一周波数チャネル及び同一時刻に送信を行う通信相手通信装置として追加する第３のステップと、
前記第１から第３のステップを繰り返し同一周波数チャネル及び同一時刻に送信を行う通信相手通信装置を選択するステップと、
を含むことを特徴とする通信相手選択方法。 A communication partner selection method in a communication device that includes a plurality of antenna elements and performs spatial multiplexing and transmission at the same frequency channel and the same time for a plurality of communication partner communication devices,
Channel information acquisition step of estimating and acquiring channel information corresponding to the communication partner communication device based on a received signal received from the communication partner communication device;
Based on the acquired channel information, the signal space vector corresponding to the communication partner communication device, the communication partner communication device selected to transmit at the same frequency channel and the same time, and the temporarily selected additional communication partner communication The apparatus determines a temporarily selected communication partner communication apparatus, and calculates a signal space vector corresponding to the temporarily selected communication partner communication apparatus other than one temporary selected communication partner communication apparatus. A first step;
The inner product of the signal space vector of one communication partner communication device in the temporarily selected communication partner communication device and the signal space vector corresponding to the temporarily selected communication partner communication device other than the communication partner communication device. A second step of calculating a value;
According to the evaluation value based on the calculated inner product value, the provisionally selected additional communication partner communication device corresponding to the maximum or minimum evaluation value is added as a communication partner communication device that performs transmission at the same frequency channel and at the same time. A third step;
Repeating the first to third steps to select a communication partner communication device that performs transmission at the same frequency channel and at the same time;
Including a communication partner.

前記第１のステップは、
通信相手が選択されていない場合には、通信相手通信装置に対応するチャネル情報、チャネル情報から待機時間、優先権、装置スペックなどの情報を用い、１つの通信相手通信装置を選択された通信相手通信装置として決定するか、もしくは２つの通信相手通信装置の信号空間ベクトルの内積値を演算し、演算された内積値に基づく評価値に従って、前記評価値が最大あるいは最小となる２つの通信相手通信装置を選択された通信相手通信装置として選択する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の通信相手選択方法。 The first step includes
When a communication partner is not selected, channel information corresponding to the communication partner communication device, information such as standby time, priority, and device specifications from the channel information is used, and one communication partner communication device is selected. Two communication partner communications that are determined as communication devices or that calculate the inner product value of the signal space vectors of the two communication partner communication devices and that have the maximum or minimum evaluation value according to the evaluation value based on the calculated inner product value The communication partner selection method according to claim 1 or 2, wherein the device is selected as a selected communication partner communication device.

前記第３のステップは、
前記通信相手に追加する通信相手通信装置、もしくは追加する通信相手通信装置と既に選択されている通信相手通信装置の伝送特性を前記内積値から推定し、予め定める判定値を満たす追加する通信相手通信装置の候補の中から、最大もしくは最小の評価値に対応する通信相手通信装置を追加する通信相手通信装置として選択し、
予め定める判定値を満たす通信相手通信装置がない場合には、通信相手通信装置を追加せず、既に選択されている通信相手通信装置を、同一周波数チャネル及び同一時刻に送信を行う通信相手として決定する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の通信相手選択方法。 The third step includes
The communication partner communication device to be added to the communication partner, or the communication partner communication device to be added that estimates the transmission characteristics of the communication partner communication device to be added and the communication partner communication device already selected from the inner product value and satisfies a predetermined determination value Select the communication partner communication device corresponding to the maximum or minimum evaluation value from the device candidates as the communication partner communication device to be added,
If there is no communication partner communication device that satisfies the predetermined determination value, the communication partner communication device that has already been selected is determined as the communication partner that transmits at the same frequency channel and the same time without adding the communication partner communication device. The communication partner selection method according to claim 1 or 2, wherein:

前記第３のステップは、
前記内積値のノルム、もしくは前記内積値で構成される行列の固有値を前記評価値として算出し、算出した評価値が最小となる前記内積値に対応する前記通信相手の候補となる通信相手通信装置を通信相手に追加する通信相手通信装置として選択するステップ、
あるいは前記内積値で構成される行列の相関行列を算出し、算出した相関行列に基づいて前記評価値を算出し、算出した評価値が最大となる前記内積値に対応する前記通信相手の候補となる通信相手通信装置を通信相手に追加する通信相手通信装置として選択するステップ
を更に含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の通信相手選択方法。 The third step includes
A norm of the inner product value or an eigenvalue of a matrix composed of the inner product values is calculated as the evaluation value, and a communication partner communication device that is a candidate of the communication partner corresponding to the inner product value that minimizes the calculated evaluation value Selecting as a communication partner communication device to add to the communication partner,
Alternatively, a correlation matrix of a matrix composed of the inner product values is calculated, the evaluation value is calculated based on the calculated correlation matrix, and the communication partner candidate corresponding to the inner product value at which the calculated evaluation value is maximized The communication partner selection method according to any one of claims 1 to 4, further comprising: selecting a communication partner communication device to be added as a communication partner communication device to be added to the communication partner.

複数の通信相手通信装置に対し、同一周波数チャネル及び同一時刻に空間多重して送信を行う通信装置であって、
複数のアンテナと、
前記複数のアンテナを通じて無線信号を送受信する無線部と、
前記無線部が前記通信相手通信装置から受信した受信信号に基づいて、前記通信相手通信装置ごとにチャネル情報を推定して取得するチャネル情報取得回路と、
前記チャネル情報取得回路が取得した前記チャネル情報に基づいて、通信相手通信装置に対応する信号空間ベクトルと、同一周波数チャネル及び同一時刻に送信を行う通信相手として選択された通信相手通信装置に対応する信号空間ベクトルを算出する信号空間ベクトル演算回路と、
前記選択された通信相手通信装置と同一周波数チャネル及び同一時刻に送信を行う通信相手の候補となる通信相手通信装置の信号空間ベクトルと、選択された通信相手通信装置の信号空間ベクトルとの内積値を演算する内積値演算回路と、
前記内積値演算回路が算出する内積値に基づく評価値を用いて、最大あるいは最小となる前記評価値に対応する通信相手通信装置を、前記選択された通信相手通信装置と同一周波数チャネル及び同一時刻に送信を行う追加通信相手通信装置として選択する通信相手選択回路とを備え、
前記信号空間ベクトル演算回路は、
通信相手が選択されていない場合には、通信相手通信装置に対応するチャネル情報、待機時間、優先権、装置スペックなどの情報を用い、１つ又は２つの通信相手通信装置を選択された通信相手通信装置として決定し、
前記通信相手選択回路が、前記追加通信相手通信装置を選択した際には、前記選択された通信相手通信装置に前記追加通信相手通信装置を加え、前記通信相手として選択されている通信相手通信装置に対応する信号空間ベクトルを算出する
ことを特徴とする通信装置。 A communication device that performs spatial multiplexing and transmission at the same frequency channel and the same time for a plurality of communication partner communication devices,
Multiple antennas,
A radio unit for transmitting and receiving radio signals through the plurality of antennas;
A channel information acquisition circuit that estimates and acquires channel information for each communication partner communication device based on a received signal received by the wireless unit from the communication partner communication device;
Based on the channel information acquired by the channel information acquisition circuit, the signal space vector corresponding to the communication partner communication device and the communication partner communication device selected as the communication partner transmitting at the same frequency channel and the same time A signal space vector arithmetic circuit for calculating a signal space vector;
The inner product value of the signal space vector of the communication partner communication device that is a candidate of the communication partner that transmits at the same frequency channel and the same time as the selected communication partner communication device, and the signal space vector of the selected communication partner communication device Inner product value calculation circuit for calculating
Using the evaluation value based on the inner product value calculated by the inner product value calculation circuit, the communication partner communication device corresponding to the maximum or minimum evaluation value is set to the same frequency channel and the same time as the selected communication partner communication device. A communication partner selection circuit for selecting as an additional communication partner communication device that transmits to
The signal space vector arithmetic circuit is:
When a communication partner is not selected, information such as channel information, standby time, priority, and device specifications corresponding to the communication partner communication device is used to select one or two communication partner communication devices. Determined as a communication device,
When the communication partner selection circuit selects the additional communication partner communication device, the communication partner communication device selected as the communication partner by adding the additional communication partner communication device to the selected communication partner communication device A signal space vector corresponding to is calculated.

複数の通信相手通信装置に対し、同一周波数チャネル及び同一時刻に空間多重して送信を行う通信装置であって、
複数のアンテナと、
前記複数のアンテナを通じて無線信号を送受信する無線部と、
前記無線部が前記通信相手通信装置から受信した受信信号に基づいて、前記通信相手通信装置ごとにチャネル情報を推定して取得するチャネル情報取得回路と、
前記チャネル情報取得回路が取得した前記チャネル情報に基づいて、通信相手通信装置に対応する信号空間ベクトルを算出し、同一周波数チャネル及び同一時刻に送信を行う通信相手として選択された通信相手通信装置に、選択されていない通信相手通信装置から仮の追加通信相手通信装置を加えた、仮の選択された通信相手通信装置を構成し、仮の選択された通信相手通信装置の中で、一つの仮の選択された通信相手通信装置を除くそれ以外の仮の選択された通信相手通信装置に対応する信号空間ベクトルを算出する信号空間ベクトル演算回路と、
前記仮の選択された通信相手通信装置の中で１つの通信相手通信装置の信号空間ベクトルと、当該通信相手通信装置以外の仮の選択された通信相手通信装置に対応する信号空間ベクトルとの内積値を演算する内積値演算回路と、
前記内積値演算回路が算出する内積値に基づく評価値を用いて、最大あるいは最小となる前記評価値に対応する通信相手通信装置を、前記選択された通信相手通信装置と同一周波数チャネル及び同一時刻に送信を行う追加通信相手通信装置として選択する通信相手選択回路とを備え、
前記信号空間ベクトル演算回路は、
通信相手が選択されていない場合には、通信相手通信装置に対応するチャネル情報、待機時間、優先権、装置スペックなどの情報を用い、１つ又は２つの通信相手通信装置を選択された通信相手通信装置として決定し、
前記通信相手選択回路が、前記追加通信相手通信装置を選択した際には、前記選択された通信相手通信装置に前記追加通信相手通信装置を加え、前記通信相手として選択されている通信相手通信装置に対応する信号空間ベクトルを算出する
ことを特徴とする通信装置。 A communication device that performs spatial multiplexing and transmission at the same frequency channel and the same time for a plurality of communication partner communication devices,
Multiple antennas,
A radio unit for transmitting and receiving radio signals through the plurality of antennas;
A channel information acquisition circuit that estimates and acquires channel information for each communication partner communication device based on a received signal received by the wireless unit from the communication partner communication device;
Based on the channel information acquired by the channel information acquisition circuit, a signal space vector corresponding to the communication partner communication device is calculated, and the communication partner communication device selected as the communication partner that performs transmission at the same frequency channel and the same time. A temporary communication partner communication device is configured by adding a temporary additional communication partner communication device to a communication partner communication device that has not been selected. A signal space vector calculation circuit for calculating a signal space vector corresponding to the other temporarily selected communication partner communication device excluding the selected communication partner communication device;
The inner product of the signal space vector of one communication partner communication device in the temporarily selected communication partner communication device and the signal space vector corresponding to the temporarily selected communication partner communication device other than the communication partner communication device. Inner product value calculation circuit for calculating a value;
Using the evaluation value based on the inner product value calculated by the inner product value calculation circuit, the communication partner communication device corresponding to the maximum or minimum evaluation value is set to the same frequency channel and the same time as the selected communication partner communication device. A communication partner selection circuit for selecting as an additional communication partner communication device that transmits to
The signal space vector arithmetic circuit is:
When a communication partner is not selected, information such as channel information, standby time, priority, and device specifications corresponding to the communication partner communication device is used to select one or two communication partner communication devices. Determined as a communication device,
When the communication partner selection circuit selects the additional communication partner communication device, the communication partner communication device selected as the communication partner by adding the additional communication partner communication device to the selected communication partner communication device A signal space vector corresponding to is calculated.

前記通信相手選択回路は、
前記通信相手に追加する通信相手通信装置、もしくは追加する通信相手通信装置と既に選択されている通信相手通信装置の伝送特性を前記内積値から推定し、予め定める判定値を満たす追加する通信相手通信装置の候補の中から、最大もしくは最小の評価値に対応する通信相手通信装置を追加する通信相手通信装置を選択し、
予め定める判定値を満たす通信相手通信装置がない場合には、通信相手通信装置を追加せず、既に選択されている通信相手通信装置を、同一周波数チャネル及び同一時刻に送信を行う通信相手として決定する
ことを特徴とする請求項６または７に記載の通信装置。 The communication partner selection circuit is:
The communication partner communication device to be added to the communication partner, or the communication partner communication device to be added that estimates the transmission characteristics of the communication partner communication device to be added and the communication partner communication device already selected from the inner product value and satisfies a predetermined determination value Select a communication partner communication device to add a communication partner communication device corresponding to the maximum or minimum evaluation value from the device candidates,
If there is no communication partner communication device that satisfies the predetermined determination value, the communication partner communication device that has already been selected is determined as the communication partner that transmits at the same frequency channel and the same time without adding the communication partner communication device. The communication device according to claim 6 or 7, wherein:

前記通信相手選択回路は、
前記内積値演算回路により算出された内積値のノルム、もしくは前記内積値で構成される行列の固有値を前記評価値とし、前記評価値が最小となる前記内積値に対応する前記通信相手の候補となる通信相手通信装置を通信相手に追加する通信相手通信装置として選択するか、
あるいは
前記内積値演算回路により算出された内積値で構成される行列の相関行列を算出し、算出した相関行列に基づいて評価値を算出し、算出した評価値が最大となる前記内積値に対応する前記通信相手の候補となる通信相手通信装置を通信相手に追加する通信相手通信装置として選択する
ことを特徴とする請求項６から８のいずれか１つに記載の通信装置。 The communication partner selection circuit is:
The norm of the inner product value calculated by the inner product value calculation circuit or the eigenvalue of a matrix composed of the inner product values is used as the evaluation value, and the communication partner candidate corresponding to the inner product value at which the evaluation value is minimized Select the communication partner communication device to be added as the communication partner communication device, or
Alternatively, a correlation matrix of a matrix composed of inner product values calculated by the inner product value calculation circuit is calculated, an evaluation value is calculated based on the calculated correlation matrix, and the calculated evaluation value corresponds to the maximum inner product value The communication apparatus according to any one of claims 6 to 8, wherein the communication partner communication apparatus that is a candidate of the communication partner to be selected is selected as a communication partner communication apparatus to be added to the communication partner.