(57)【要約】  基地局で複数のシンボルを空間ブロック符号化して複数のアンテナから送信し、移動局で複数のアンテナにて受信した信号の空間ブロック復号を行い前記複数のシンボルを推定する無線通信方法において、前記基地局は、複数のシンボルに事前にプレコーディング処理を行ったのち空間ブロック符号化して複数のアンテナから送信し、前記移動局は、複数のアンテナで受信した信号の空間ブロック復号を行ったのちアンテナ合成してデプレコーディング処理を行い、前記デプレコーディング処理された信号から前記複数のシンボルを推定する。
2012035626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局で複数のシンボルを空間ブロック符号化して複数のアンテナから送信し、移動局で複数のアンテナにて受信した信号の空間ブロック復号を行い前記複数のシンボルを推定する無線通信方法において、
前記基地局は、複数のシンボルに事前にプレコーディング処理を行ったのち空間ブロック符号化して複数のアンテナから送信し、
前記移動局は、複数のアンテナで受信した信号の空間ブロック復号を行ったのちアンテナ合成してデプレコーディング処理を行い、前記デプレコーディング処理された信号から前記複数のシンボルを推定する
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項２】
請求項１記載の無線通信方法において、
前記移動局は、前記デプレコーディング処理された信号で受信対象の基地局に対する受信対象外の基地局の干渉を対角化するように前記受信対象外の基地局に対する前記プレコーディング処理のフィードバック情報を決定して前記受信対象外の基地局に送信し、
前記受信対象外の基地局は、前記移動局からのフィードバック情報に基づいて前記プレコーディング処理を行う
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項３】
請求項１記載の無線通信方法において、
前記移動局は、前記デプレコーディング処理された信号で受信対象の基地局に対する受信対象外の基地局の干渉を対角化するように前記受信対象の基地局に対する前記プレコーディング処理のフィードバック情報を決定して前記受信対象の基地局に送信し、
前記受信対象の基地局は、前記移動局からのフィードバック情報に基づいて前記プレコーディング処理を行う
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項４】
請求項３記載の無線通信方法において、
前記移動局は、受信対象外の複数の基地局のうち干渉が最大となる基地局の干渉を対角化するように前記プレコーディング処理のフィードバック情報を決定する
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項記載の無線通信方法において、
前記プレコーディング処理は、２つのシンボルの一方に対する複素共役を求めたのちユニタリ行列を乗算する処理を含む
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項６】
請求項５記載の無線通信方法において、
前記空間ブロック符号は、時空間ブロックであることを特徴とする無線通信方法。
【請求項７】
基地局で複数のシンボルを空間ブロック符号化して複数のアンテナから送信し、移動局で複数のアンテナにて受信した信号の空間ブロック復号を行い前記複数のシンボルを推定する無線通信システムにおいて、
前記基地局は、複数のシンボルに事前にプレコーディング処理を行ったのち空間ブロック符号化して複数のアンテナから送信する送信部を備え、
前記移動局は、複数のアンテナで受信した信号の空間ブロック復号を行ったのちアンテナ合成してデプレコーディング処理を行う処理部を備えた
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項８】
基地局で複数のシンボルを空間ブロック符号化して複数のアンテナから送信し、移動局で複数のアンテナにて受信した信号の空間ブロック復号を行い前記複数のシンボルを推定する無線通信システムの基地局において、
複数のシンボルに事前にプレコーディング処理を行うプレコーディング部と、
前記プレコーディング部の出力信号を空間ブロック符号化する符号化部と、
前記符号化部の出力信号を送信する複数のアンテナと、
を有することを特徴とする基地局。
【請求項９】
請求項８記載の基地局において、
前記移動局から送信されたフィードバック情報を受信して前記プレコーディング処理を抽出し前記プレコーディング部に設定する設定部
を有することを特徴とする基地局。
【請求項１０】
基地局で複数のシンボルを空間ブロック符号化して複数のアンテナから送信し、移動局で複数のアンテナにて受信した信号の空間ブロック復号を行い前記複数のシンボルを推定する無線通信システムの移動局において、
前記複数のアンテナで受信した信号の空間ブロック復号を行う復号部と、
前記復号手段の出力信号のアンテナ合成を行うアンテナ合成部と、
前記アンテナ合成手段の出力信号のデプレコーディング処理を行うデプレコーディング部と、
前記デプレコーディング手段の出力信号から前記複数のシンボルを推定する推定部と、
前記デプレコーディング処理された信号で受信対象の基地局に対する受信対象外の基地局の干渉を対角化するように前記受信対象外の基地局に対する前記プレコーディング処理のフィードバック情報を決定して前記受信対象外の基地局に送信するフィードバック情報決定送信部と、
を有することを特徴とする移動局。
【請求項１１】
請求項１０記載の移動局において、
前記フィードバック情報決定送信部は、前記デプレコーディング処理された信号で受信対象の基地局に対する受信対象外の基地局の干渉を対角化するように前記受信対象の基地局に対する前記プレコーディング処理のフィードバック情報を決定して前記受信対象外の基地局に送信する
ことを特徴とする移動局。
【請求項１２】
請求項１１記載の移動局において、
前記移動局は、受信対象外の複数の基地局のうち干渉が最大となる基地局の干渉を対角化するように前記プレコーディング処理のフィードバック情報を決定する
ことを特徴とする移動局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の送信アンテナから送信された信号を複数の受信アンテナで受信する無線通信方法、無線通信システム、基地局及び移動局に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年ホームｅＮｏｄｅＢなどの小型基地局が注目されている。このような小型基地局には家庭内に配置され、特定ユーザしか利用できないようなアクセス制限のある基地局もある。通常の基地局が形成する広範囲のセルＡの中に、小型基地局が形成する小半径のアクセス制限があるセルＢが配置された場合を考える。セルＢに接続できないユーザがセルＢの近傍に存在し、セルＡと通信を行おうとする場合、通常の基地局からの信号が背景雑音に比べて十分な電力で受信されていても、セルＢの信号が支配的な干渉となり十分な通信性能を実現することができなくなる。【０００３】
通常のセルラシステムでは端末が移動しても、周辺に存在するセルのうち最も平均受信電力の大きいセルに接続先を切り変えることで、基本的には受信される複数基地局の中で受信電力が最も大きい信号が通信対象の基地局となる。しかし、上記のようなアクセス制限のあるセルＢの近傍では、通信対象のセルＡの信号よりもセルＢからの干渉信号が支配的な電力成分となる等の劣悪な環境となることも想定される。【０００４】
複数送信アンテナを用いた送信ダイバーシチとしてアラモチ符号と呼ばれる方法が知られている。これらは複数の送信シンボルを符号化して複数アンテナから送信するが、送信に用いるリソースとして、時間的に異なる複数のリソースを用いるＳＴＢＣ（Ｓｐａｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｂｌｏｃｋ  Ｃｏｄｅ：時空間ブロック符号）や、複数の周波数リソースを用いたＳＦＢＣ（Ｓｐａｃｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｂｌｏｃｋ  Ｃｏｄｅ：周波数空間ブロック符号）等の空間ブロック符号を用いる方法が知られており、ＷＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ−Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）やＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）等の無線通信システムで適用されている。【０００５】
なお、他セル干渉のうち一部のセルからの成分が支配的である場合に、他セルの信号と自セル信号をともにＭＩＭＯのアンテナブランチと見立ててＭＩＭＯ−ＭＬＤ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ−Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）により受信することで他セル干渉のある場合の受信性能を改善する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。【０００６】
また、無線通信装置に、互いに異なる伝送信号が空間多重された空間多重信号を受信する受信部と、受信した前記空間多重信号に線形演算を施し前記空間多重信号を分離する第１信号分離部と、前記分離した空間多重信号を各伝送信号に分離する第２信号分離部とを設け、分離処理を複数段に分けることによりハードウェアの規模も相対的に小さくする技術が提案されている（例えば特許文献２参照）。【０００７】
また、軟判定部は分離部でチャネル変動行列の逆行列演算を用いて分離された各変調信号を仮判定し、信号点削減部は多重化された変調信号の候補信号点数を仮判定した結果を用いて削減し、軟判定部は削減した候補信号点を用いて正確な判定を行って各変調信号の受信データことで、データ伝送効率を低下させることなく、比較的少ない演算回数で誤り率特性の良い受信データを得る技術が提案されている（例えば特許文献３参照）。【０００８】
また、無線通信装置は、複数のアンテナと、通信相手から通知信号を受信する受信手段と、ＭＩＭＯ多重法、ＭＩＭＯダイバーシチ法及び適応アレーアンテナ法の内の２以上の伝送法の各々に従ってデータ系列数を変更し、前記複数のアンテナに結合する２以上の手段と、前記２以上の手段の中から少なくとも１つを、前記通知信号に基づいて選択する選択手段と、選択した手段に対応する伝送法を前記通信相手に通知する送信手段とを備え、データ伝送のスループットを向上させる無線通信装置が提案されている（例えば特許文献４参照）。【０００９】
また、各基地局はパイロット信号を含むパイロットチャネルと、少なくとも移動局との通信に必要な制御情報を含む制御チャネルと、ユーザデータの情報を含むトラフィックチャネルとが多重されたＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕ１ｔｉｐ１ｅｘｉｎｇ）信号を送信し、移動局は自セル基地局からの希望信号ｓと他セル基地局２からの干渉信号ｕを受信し、パイロット信号から取得したチャネル情報と受信した制御情報に基づいて、ＭＬＤなどのＭＩＭＯにおける信号分離技術を用いて希望信号ｓと干渉信号ｕを検出し、他セル基地局からの干渉信号を除去して自セル基地局からの希望信号ｓを分離する技術が提案されている（例えば特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−３００３８４号公報
【特許文献２】特開２００７−２９５５４９号公報
【特許文献３】特開２００８−１０９６９７号公報
【特許文献４】特開２００９−２７８６６０号公報
【特許文献５】特開２００９−１００１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
他セル干渉のうち一部のセルからの成分が支配的である場合に、他セルの信号と自セル信号をともにＭＩＭＯのアンテナブランチと見立ててＭＩＭＯ−ＭＬＤにより受信することで他セル干渉のある場合の受信性能を改善する技術では、ＳＴＢＣ等の送信ダイバーシチを行っている場合に、自セルと他セルを合わせてＭＬＤを行おうとすると、多重されるシンボル数が多くなり、ＭＬＤの処理量が非常に大きくなるという問題があった。【００１２】
そこで、目的の一つは、上記の点に鑑みなされたものであり、多重されるシンボル数を削減して信号分離の処理量を削減できる移動通信方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
開示の一実施形態による無線通信方法は、基地局で複数のシンボルを空間ブロック符号化して複数のアンテナから送信し、移動局で複数のアンテナにて受信した信号の空間ブロック復号を行い前記複数のシンボルを推定する無線通信システムにおいて、前記基地局は、複数のシンボルに事前にプレコーディング処理を行ったのち空間ブロック符号化して複数のアンテナから送信し、前記移動局は、複数のアンテナで受信した信号の空間ブロック復号を行ったのちアンテナ合成してデプレコーディング処理を行い、前記デプレコーディング処理された信号から前記複数のシンボルを推定する。
【発明の効果】
【００１４】
本実施形態によれば、多重されるシンボル数を削減して信号分離の処理量を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】基地局装置の送信部の一実施形態の構成図である。
【図２】移動局装置の一実施形態の構成図である。
【図３】通信システムの第１実施形態のシーケンスを示す図である。
【図４】通信システムの第２実施形態のシーケンスを示す図である
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面に基づいて実施形態を説明する。
【００１７】
まず、ＳＴＢＣについて具体的に説明する。ＳＴＢＣは、基本的にはアラモチ符号と呼ばれる符号化の方法であって、ＯＦＤＭ等のシステムでは２つの異なる周波数リソースを用いたＳＦＢＣ等、呼び方が異なる場合があるが、これらは本実施形態にとっては全て同様に適用できる。
【００１８】
シンボルｓ１，ｓ２を送信する際に、時間×送信アンテナ＝２×２の行列で送信信号を（１）式で表す。また、アラモチ（ａｌａｍｏｕｔｉ）の論文では（２）式を用いる。（１）式と（２）式のいずれの行列でも同様の方式を構成することができ、以下は（１）式を用いて説明する。なお、「＊」は複素共役を表す。
【００１９】
【数１】
2012035626.tif 000003
ここで、（１）式で表される信号を送信した場合、アンテナ１，２のチャネルベクトル（伝送路特性）をｈ１，ｈ２とし、時刻１，２の受信信号をｙ１，ｙ２とすると、雑音がない場合、受信信号は（３）式で表される。また、（３）式は（４）式のように書き直すことができる。
【００２０】
【数２】
2012035626.tif 000004
これから、（４）式にチャネル行列の複素共役転置を乗算してシンボルｓ１，ｓ２＊を分離する受信処理は（５）式で表される。なお、「＋」は複素共役転置を表す。
【００２１】
【数３】
2012035626.tif 000005
次に、複数の基地局が構成するセルをまとめて表す。受信ベクトルｙ（ｋ）は（６ａ）式で表され、ｋは移動局の複数の受信アンテナ（例えばアンテナ１，２）を表す。信号ベクトルｓ（ｂ）は（６ｂ）式で表され、ｂは複数の基地局（例えば基地局ａを含む）を表す。チャネル行列Ｈ（ｂ，ｋ）は（６ｃ）式で表される。これから、複数の基地局から送信された信号の受信信号は（７）式で表される。ただし、ｎ（ｋ）は受信アンテナｋに入る熱雑音等の外部雑音を表す。
【００２２】
【数４】
2012035626.tif 000006
これから、（７）式にチャネル行列Ｈ（ｂ，ｋ）の複素共役転置を乗算するＳＴＢＣデコード処理は（８）式で表される。ξ（ａ，ｋ）は基地局ａからの信号を受信アンテナｋで受信した信号の受信処理後の信号を表している。
【００２３】
【数５】
2012035626.tif 000007
更に、（８）式を受信アンテナで合成すると、基地局ａからの信号を移動局の複数の受信アンテナ受信した受信処理後の信号η（ａ）は（９）式で表される。ＮＲはアンテナの本数である。
【００２４】
【数６】
2012035626.tif 000008
ここで、（９）式の右辺第１項の受信電力で（９）式を規格化すると、（１０）式が得られる。（１０）式の右辺第１項は受信対象である基地局ａからの信号であり、右辺第２項は受信対象以外の基地局からの信号であり、右辺第３項は外部雑音である。
【００２５】
【数７】
2012035626.tif 000009
ここで、Ａ（ａ，ｂ）、Ｂ（ａ，ｂ）、Ｅ（ａ，ｂ）、ｎ〜を（１１）〜（１４）式で定義すると、η（ａ）は（１５）式で表される。
【００２６】
【数８】
2012035626.tif 000010
次に、事前のプレコーディングについて説明する。ＱＰＳＫや１６ＱＡＭ等の複素シンボルを２つまとめた基地局ａにおけるベクトルｕ（ａ）を（１６ａ）式で表す。（１６ａ）式では数式の扱いを簡単にするために片方を複素共役としている。複数の基地局ａ，ｂからのＳＴＢＣ符号化前の送信信号ｓ（ａ），ｓ（ｂ）が１６ＱＡＭ等の信号点を表すシンボルそのものではなく、基地局ａ，ｂで事前にプレコーディング行列Ｗ（ａ），Ｗ（ｂ）によりプレコーディングされた信号であるとする。つまり、（１６ｂ），（１６ｃ）式のように定義する。
【００２７】
【数９】
2012035626.tif 000011
受信側の移動局ではＳＴＢＣデコード後に規格化処理を含むブランチ合成を行った信号に対してデプレコーディング処理を行うと、（１５）式と（１６ｂ），（１６ｃ）式から（１７）式で表される信号ζ（ａ）が得られる。
【００２８】
【数１０】
2012035626.tif 000012
ここで、Ｅ（ａ，ｂ）は（１８）式が成り立つ。
【００２９】
【数１１】
2012035626.tif 000013
このため、Ｅ（ａ，ｂ）／（｜Ａ（ａ，ｂ）｜２＋｜Ｂ（ａ，ｂ）｜２）１／２はユニタリ行列である。
【００３０】
＜基地局装置の構成＞
図１は基地局装置の送信部の一実施形態の構成図を示す。図１において、送信部１０の端子１１ａ，１１ｂには基地局装置のベースバンド処理部からデータ１，２が入力され、シンボル変調部１２に供給される。シンボル変調部１２は上記データ１，２をＱＰＳＫ又は１６ＱＡＭ等のシンボル変調を行って信号ベクトルｕ１，ｕ２を生成する。
【００３１】
本実施形態では、プレコーディングマトリクス１３ａと複素共役部１３ｂ，１３ｃにて事前プレコーディング処理を実行するが、複素共役部１３ｂ，１３ｃは必ずしも設ける必要はない。
【００３２】
信号ベクトルｕ１（ｂ）はプレコーディングマトリクス１３ａに供給され、信号ベクトルｕ２（ｂ）は複素共役部１３ｂにおいて複素共役がとられ信号ベクトルｕ２＊（ｂ）としてプレコーディングマトリクス１３ａに供給される。プレコーディングマトリクス１３ａでは信号ｕ（ｂ）に対し（１６ｃ）式で表される演算を行って、ベクトルｓ１（ｂ），ｓ２＊（ｂ）からなる信号ｓ（ｂ）を生成する。なお、信号ｕ（ｂ），ｓ（ｂ），プレコーディング行列Ｗ（ｂ）において基地局ｂは基地局ａを含むものとする。ベクトルｓ２＊（ｂ）は複素共役部１３ｃにおいて複素共役がとられベクトルｓ２（ｂ）として出力される。ＳＴＢＣ符号化部１４はベクトルｓ１（ｂ），ｓ２（ｂ）のＳＴＢＣ符号化を行い、ＳＴＢＣ符号化された信号はアンテナ１５，１６から移動局に向けて送信される。
【００３３】
また、アンテナ１７は移動局から送信された信号を受信してフィードバック情報抽出部１８に供給する。フィードバック情報抽出部１８は移動局から送信されたフィードバック情報としてのプレコーディング行列Ｗ（ｂ）を抽出してプレコーディングマトリクス１３ａに供給する。なお、アンテナ１７はアンテナ１５，１６のいずれかと共有するものであっても良い。
【００３４】
＜移動局装置の構成＞
図２は移動局装置の一実施形態の構成図を示す。図２において、移動局３０のアンテナ３１，３２は基地局装置から送信された信号を受信してＳＴＢＣデコード部３４，３５，チャネル推定部３６，制御チャネル受信部３７それぞれに供給する。
【００３５】
チャネル推定部３６は２系統の受信信号それぞれから、例えば送信信号に重畳された既知のパイロット信号を検出することでアンテナ３１，３２のチャネルベクトル（伝搬路特性）を推定して（６ｃ）式で示すチャネル行列Ｈ（ｂ，ｋ）を生成し、ＳＴＢＣデコード部３４，３５，制御チャネル受信部３７，ＭＬＤ部４０それぞれに供給する。
【００３６】
ＳＴＢＣデコード部３４はアンテナ３１で受信した信号の受信処理を行って信号ξ（ａ，１）を生成して受信ブランチ合成部３８に供給する。ＳＴＢＣデコード部３５はアンテナ３２で受信した信号の受信処理を行って信号ξ（ａ，２）を生成して受信ブランチ合成部３８に供給する。
【００３７】
受信ブランチ合成部３８は信号ξ（ａ，１）及びξ（ａ，２）を合成して信号ベクトルη１（ａ），η２＊（ａ）からなる信号η（ａ）を生成し、デプレコーディングマトリクス３９に供給する。本実施形態では、デプレコーディングマトリクス３９にてデプレコーディング処理を実行するが、デプレコーディングマトリクス３９の前後にプレコーディングマトリクス１３ａと同様に複素共役部を設ける構成としても良い。
【００３８】
なお、ξ（ａ），η（ａ），ζ（ａ）それぞれは以下の（１９ａ），（１９ｂ），（１９ｃで表される。
【００３９】
【数１２】
2012035626.tif 000014
デプレコーディングマトリクス３９ではη（ａ）に対し（１７）式で表される演算を行って、演算結果の信号ζ（ａ）を構成する信号ベクトルζ１（ａ），ζ２＊（ａ）をＭＬＤ部４０に供給する。
【００４０】
ＭＬＤ部４０はＭＬＤを用いて信号分離を行う。すなわち、信号ζ（ａ）とチャネル推定部３６で得たチャネル行列Ｈ（ｂ，ｋ）と制御チャネル受信部３６で得た変調方式情報を用いて、（１７）式の演算結果の信号を信号候補点のレプリカと比較して尤度の高い信号候補点を選択することでＱＰＳＫ又は１６ＱＡＭ等のシンボル復調を行う。これにより得られたデータは端子４１から出力される。
【００４１】
制御チャネル受信部３６はアンテナ３１，３２の受信信号から制御チャネルで伝送された変調方式情報とプレコーディング情報を抽出し、抽出したプレコーディング情報をデプレコーディングマトリクス３９に供給し、抽出した変調方式情報をＭＬＤ部４０に供給する。
【００４２】
プレコーディング情報決定部４２はチャネル推定部３６から供給されるチャネル行列Ｈ（ｂ，ｋ）から受信対象の基地局又は受信対象外の各基地局に対するプレコーディング行列を決定し、上記プレコーディング行列をフィードバック情報としてフィードバック情報送信部４３から基地局に対しアンテナ４４を通して送信する。なお、アンテナ４４はアンテナ３１，３２のいずれかと共有するものであっても良い。
【００４３】
ＭＬＤ部４０は、ＭＬＤを用いて、デプレコーディング後の信号から送信シンボルを判定する処理を行う。まず、受信対象の基地局（自セル）からの信号だけを対象としたＭＬＤを行う場合について説明する。例えば単純に受信対象外の基地局（他セル）からの信号を不明として、受信対象の基地局からの信号の送信信号点を判定する場合には、自セルの送信シンボルレプリカをｕｒｅｐ（ａ）として、ｕｒｅｐ（ａ）の取りえる可能性の全てについて、｜ζ（ａ）−ｕｒｅｐ（ａ）｜を計算し、この計算値が最小となるｕｒｅｐ（ａ）を送信信号点として検出する。
【００４４】
次に、受信対象の基地局（自セル）からの信号と受信対象外の基地局（他セル）からの信号を合わせたＭＬＤについて説明する。他セル信号も含めてＭＬＤを行う場合には、自セルのレプリカｕｒｅｐ（ａ）と他セルの信号点レプリカｕｒｅｐ（ｂ），ｕｒｅｐ（ｂ'）の可能な組み合わせ（ｕｒｅｐ（ａ），ｕｒｅｐ（ｂ），ｕｒｅｐ（ｂ'））全てに対して、
【００４５】
【数１３】
2012035626.tif 000015
を計算し、この（２０）式が最小となる（ｕｒｅｐ（ａ），ｕｒｅｐ（ｂ），ｕｒｅｐ（ｂ'））から、自セル送信シンボルをｕｒｅｐ（ａ）と判定する。
【００４６】
次に、受信対象の基地局（自セル）からの信号と１つの受信対象外の基地局（他セル）からの信号を合わせたＭＬＤについて説明する。この場合には、自セルのレプリカｕｒｅｐ（ａ）と他セルの信号点レプリカｕｒｅｐ（ｂ））の可能な組み合わせ（ｕｒｅｐ（ａ），ｕｒｅｐ（ｂ））全てに対して、
【００４７】
【数１４】
2012035626.tif 000016
を計算し、この（２１）式が最小となる（ｕｒｅｐ（ａ），ｕｒｅｐ（ｂ））から、自セル送信シンボルをｕｒｅｐ（ａ）と判定する。
【００４８】
＜第１実施形態＞
図３は通信システムの第１実施形態のシーケンスを示す。第１実施形態では移動局（ＵＥ：Ｕｓｅｒ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）５１が基地局（ＢＳ：Ｂａｓｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ）５２を受信対象の基地局とし、基地局５３を受信対象外の基地局とし、移動局５４は基地局５３と通信している状態である。
【００４９】
また、基地局５３はホームｅＮｏｄｅＢなどの小型基地局であり、基地局５２は通常の基地局で広範囲のセルを形成し、基地局５３が形成するセルは基地局５２の広範囲のセルの中に配置されており、移動局５１は基地局５３に接続できない場合を想定している。
【００５０】
第１実施形態では、移動局５１は受信対象の基地局５２におけるプレコーディング行列Ｗ（ａ）を
Ｗ（ａ）＝１
に設定し、受信対象外の基地局５３におけるプレコーディング行列Ｗ（ｂ）を
Ｗ（ｂ）＝［１／（｜Ａ（ａ，ｂ）｜２＋｜Ｂ（ａ，ｂ）｜２）１／２］
×Ｅ（ａ，ｂ）＋
に設定する。なお、受信対象外の基地局が基地局５３以外にもあれば、その受信対象外の基地局についてもプレコーディング行列Ｗ（ｂ）を設定する。
【００５１】
図３において、移動局５１は基地局５３が適用するプレコーディング行列Ｗ（ｂ）をフィードバック情報として基地局５２に送信し（ステップＳ１）、基地局５２は上記プレコーディング行列Ｗ（ｂ）を基地局５３に送信する（ステップＳ２）。基地局５３は移動局５４に適用する変調方式を基地局５２に送信する（ステップＳ３）。基地局５３は移動局５４に適用する変調方式とプレコーディング行列Ｗ（ｂ）を制御情報に含めて移動局５４に送信する（ステップＳ４）。
【００５２】
基地局５２は移動局５１に対しデータ受信に必要な制御情報を送信する（ステップＳ５）。移動局５１は、基地局５２の信号を含めてＭＬＤを行うため、移動局５１に適用する変調方式の他に、移動局５４の変調方式を制御情報で移動局５１に送信する。通常のパケット通信システムであれば、パケットの受信のためにその他にも無線リソース上へのパケットデータの割り当て情報や、誤り訂正符号の符合化に関する情報等の複数種類の情報を制御情報に含むのが一般的である。また、基地局５２が、移動局５１からの事前プレコーディングのフィードバック情報に必ず従って事前プレコーディングを決定するシステムであれば、ステップＳ５の制御情報の中で明示的に事前プレコーディング情報を伝送しなくても良い。しかし、フィードバック情報が基地局５２の受信端で誤って受信された場合など、移動局５１のフィードバックした事前プレコーディングが、実際に基地局５２で適用されたプレコーディングと異なる場合が考えられる場合には、ステップＳ５の制御情報の中で明示的に適用される事前プレコーディングを通知してもよい。
【００５３】
これにより、基地局５２はステップＳ６で、Ｗ（ａ）＝１としての事前プレコーディングを行い、ステップＳ７でＳＴＢＣ符号化を行い、ステップＳ８で基地局５２は移動局５１に対し送信を行う。また、基地局５３はステップＳ９で、Ｗ（ｂ）によるプレコーディングを行ったのち、ステップＳ１０でＳＴＢＣ符号化を行い、ステップＳ１１で基地局５３は移動局５４に対し送信を行う。なお、ステップＳ８，Ｓ１１では同一の周波数と時間で基地局５２，５３から信号が送信される。
【００５４】
プレコーディング行列Ｗ（ｂ）は、Ｅ（ａ，ｂ）やＡ（ａ，ｂ）、Ｂ（ａ，ｂ）等が、全てチャネル行列Ｈ（ｂ，ｋ）の値から計算される量であるため、その推定値を用いて移動局のプレコーディング決定部４２で計算することが可能である。このプレコーディング行列の成分を直接有限の量子化ビット数で表現した情報をフィードバック情報にする方法が最も単純である。しかしながら、このような直接フィードバックではフィードバック情報量が多くなるため、更にフィードバックを削減するために、予め決められたプレコーディング行列を複数用意しておき、これらを複数のインデックスと対応付けておき、移動局のプレコーディング決定部４２が、予め決められた複数のプレコーディング行列の中から、チャネル推定値から計算した上記のＷ（ｂ）と最も近い行列を選択し、そのインデックスをフィードバックする方法をとっても良い。
【００５５】
この場合、移動局５１でデプレコーディングを行って得られる信号ζ（ａ）は（２２）式で表される。
【００５６】
【数１５】
2012035626.tif 000017
（２２）式では、受信対象外の全基地局の干渉の係数行列を対角化することができる。この（２２）式では、受信対象の基地局の送信アンテナｉ（＝１，２）の成分であるｕｉ（ａ）は受信対象外の基地局の送信アンテナｉの成分であるｕｉ（ｂ）も含め独立に受信されており、（２３）式で表される。更に、（２３）式でｕｉ（ｂ）の係数は全て実数であることから、（２４），（２５）式で示すように、実数部Ｒｅζ（ａ）と虚数部Ｉｍζ（ａ）は独立となっている。
【００５７】
【数１６】
2012035626.tif 000018
これにより、移動局５１はＭＬＤで信号分離を行って受信することが容易となる。ここでは簡単のために、受信対象の基地局ａと受信対象外の基地局ｂそれぞれが１つの２セルのモデルを考え、レプリカと実測値との距離ｄ（）を（２６）式から求める。（２６）式の右辺の絶対値内の第１項が実測値を表し、第２項及び第３項がレプリカを表している。
【００５８】
【数１７】
2012035626.tif 000019
ここで、（Ｒｅｕｉ（ａ），Ｒｅｕｉ（ｂ））の組み合わせの中で距離ｄ（）を最小とする送信シンボルの組み合わせ（Ｒｅｕｉ（ａ）ｍｉｎ，Ｒｅｕｉ（ｂ）ｍｉｎ）を検索し、Ｒｅｕｉ（ａ）ｍｉｎを信号点と判定する。虚数部Ｉｍζ（ａ）についても実数部Ｒｅζ（ａ）と同様であり、距離ｄ（）を最小とする送信シンボルの組み合わせ（Ｉｍｕｉ（ａ）ｍｉｎ，Ｉｍｕｉ（ｂ）ｍｉｎ）を信号点と判定する。
【００５９】
移動局５４にとっては、基地局５２の信号は対角化されないため、ＭＬＤを簡易にすることはできない。この場合には移動局５４は例えば基地局５２等の他セル信号を不明な雑音と考えて、基地局５３からの自セル信号だけを対象としたＭＬＤ処理を行えば良い。
【００６０】
＜第２実施形態＞
図４は通信システムの第２実施形態のシーケンスを示す。第２実施形態では移動局５１が基地局５２を受信対象の基地局とし、基地局５３を受信対象外の基地局とし、移動局５４は基地局５３と通信している状態である。
【００６１】
また、基地局５３はホームｅＮｏｄｅＢなどの小型基地局であり、基地局５２は通常の基地局で広範囲のセルを形成し、基地局５３が形成するセルは基地局５２の広範囲のセルの中に配置されており、移動局５１は基地局５３に接続できない場合を想定している。
【００６２】
第２実施形態では、移動局５１は受信対象外の基地局を１つの基地局５３だけに絞って対角化を行う。（１７）式において、総和をとる変数をｃとすると、（２７）式となる。
【００６３】
【数１８】
2012035626.tif 000020
（２７）式において、
Ｗ（ａ）＝Ｅ（ａ，ｂ）
Ｗ（ｂ）＝１  ただし  ｂ≠ａ
とすれば、（２８）式が得られる。
【００６４】
【数１９】
2012035626.tif 000021
（２８）式は受信対象外の基地局ｃからの不要成分が第３項（ΣＷ（ａ）＋Ａ（ａ，ｃ）ｕ（ｃ））として入っているものの、第３項を無視すれば（２２）式と同一である。従って、（２３）式で得られる距離ｄ（）を最小とする送信シンボルの組み合わせ（Ｒｅ  ｕｉ（ａ）ｍｉｎ，Ｒｅ  ｕｉ（ｂ）ｍｉｎ）を検索し、Ｒｅ  ｕｉ（ａ）ｍｉｎを信号点と判定する。
【００６５】
この実施形態では、多数の基地局がある場合にも、特定の基地局だけを対角化対象としている。実際のシステムにおいても、例えば複数基地局が周辺にある場合にも、その中で最大受信電力となっている基地局を選択する等により、支配的な干渉成分について対角化してＭＬＤなどを行うことができるため効果がある。このような構成を実現するには、例えば移動局のフィードバック情報決定部４３で、チャネル推定部３６で推定した各基地局からの受信チャネルの推定結果から、各基地局ｃの受信電力を（２９）式で推定する。
【００６６】
【数２０】
2012035626.tif 000022
上記の受信電力が最大になる基地局ｃを対角化対象の基地局ｂと決定する。また、平均電力を安定して推定するために、上記の電力算出を複数の無線リソース上で行った結果を平均化した平均電力が最大となるセルを選択するなどしてもよい。
【００６７】
図４において、移動局５１は基地局５２に対しプレコーディング行列Ｗ（ａ）＝Ｅ（ａ，ｂ）をフィードバック情報として送信する（ステップＳ２１）。基地局５３は移動局５４に適用する変調方式を基地局５２に送信する（ステップＳ２２）。基地局５２は移動局５１に対し移動局５１，５４に適用する変調方式含む制御情報を送信する（ステップＳ２３）。基地局５３は移動局５４に対し移動局５４に適用する変調方式含む制御情報を送信する（ステップＳ２４）。
【００６８】
基地局５２はステップＳ２５で、Ｗ（ａ）でプレコーディングを行ったのち、ステップＳ２６でＳＴＢＣ符号化を行い（ステップＳ２６）、基地局５２は移動局５１に対し送信を行う（ステップＳ２７）。基地局５３はプレコーディングを行うことなくステップＳ２８でＳＴＢＣ符号化を行い、基地局５３はステップＳ２９で移動局５４に対し送信を行う。なお、ステップＳ２７，Ｓ２９は同一の周波数と時間で基地局５２，５３から信号が送信される。
【００６９】
この実施形態の特長は、受信対象の基地局５２が移動局５１宛にデプレコーディングを行っているだけで、受信対象外の基地局５３等へのプレコーディング情報の送信が必要なく、また、受信対象外の基地局５３から移動局５４等へのプレコーディング情報の送信が必要ない点である。
【００７０】
上記の第１及び第２実施形態では、ＭＬＤ部４０で信号分離を行う場合に、全パターンでの検索を行うＭＬＤであっても、（Ｒｅｕｉ（ａ），Ｒｅｕｉ（ｂ））の組み合わせと（Ｉｍｕｉ（ａ），Ｉｍｕｉ（ｂ））の組み合わせだけで検索できる。これは送信シンボルが全て６４ＱＡＭのシステムであっても８×８＝６４通りである。（Ｒｅｕｉ（ａ），Ｒｅｕｉ（ｂ））の組み合わせと（Ｉｍｕｉ（ａ），Ｉｍｕｉ（ｂ））の組み合わせについて、２つの送信アンテナ（ｉ＝１，２）の各データに対して行うため、全体の距離計算回数は、６４×２×２＝２５６回の距離計算となる。
【００７１】
一方、プレコーディングを行わない従来方法では、
η（ａ）＝ｓ（ａ）＋Ｅ（ａ，ｂ）ｓ（ｂ）＋Ｗ（ａ）＋ｎ〜
の各送信アンテナ成分の中に受信対象外の基地局の全信号成分が多重されることになり、全ての組み合わせで検索を行うためには、２つの送信アンテナ（ｉ＝１，２）でｓ１（ａ），ｓ２（ａ），ｓ１（ｂ），ｓ２（ｂ）それぞれに６４通りであるために、全体の距離計算回数は、６４×６４×６４×６４＝１６７７７２１６回の距離計算となる。上記実施形態では１回の距離計算に必要な演算関数自体も従来より削減されており、実施形態によって非常に小さい処理量でＭＬＤ受信が可能となる。
【００７２】
なお、上記の実施形態では、時間×アンテナの自由度を用いたＳＴＢＣを例にとって説明したが、ＯＦＤＭシステムなどにおいて、複数サブキャリアを用いて、周波数×アンテナの自由度を用いて同様の送信ダイバーシチ方式を用いる場合等に、ＳＦＢＣが用いられるが、これらは複数の時間を複数のサブキャリア等に置き換えれば、ＳＴＢＣと同様に適用することが可能であり、上記実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７３】
１０  送信部
１２  シンボル変調部
１３ａ  プレコーディングマトリクス
１３ｂ，１３ｃ  複素共役部
１４  ＳＴＢＣ符号化部
１５，１６，１７，３１，３２  アンテナ
１８  フィードバック情報抽出部
３０  移動局
３４，３５  ＳＴＢＣデコード部
３６  チャネル推定部
３７  制御チャネル受信部
３８  受信ブランチ合成部
３９  デプレコーディングマトリクス
４０  ＭＬＤ部
４２  プレコーディング情報決定部
４３  フィードバック情報送信部
【図１】
2012035626.tif 000023
【図２】
2012035626.tif 000024
【図３】
2012035626.tif 000025
【図４】
2012035626.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成25年3月18日(2013.3.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局で複数のシンボルを空間ブロック符号化して複数のアンテナから送信し、移動局で複数のアンテナにて受信した信号の空間ブロック復号を行い前記複数のシンボルを推定する無線通信方法において、
前記基地局は、複数のシンボルに事前にプレコーディング処理を行ったのち空間ブロック符号化して複数のアンテナから送信し、
前記移動局は、複数のアンテナで受信した信号の空間ブロック復号を行ったのちアンテナ合成してデプレコーディング処理を行い、前記デプレコーディング処理された信号から前記複数のシンボルを推定する
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項２】
請求項１記載の無線通信方法において、
前記移動局は、前記デプレコーディング処理された信号で受信対象の基地局に対する受信対象外の基地局の干渉を対角化するように前記受信対象外の基地局に対する前記プレコーディング処理のフィードバック情報を決定して前記受信対象外の基地局に送信し、
前記受信対象外の基地局は、前記移動局からのフィードバック情報に基づいて前記プレコーディング処理を行う
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項３】
請求項１記載の無線通信方法において、
前記移動局は、前記デプレコーディング処理された信号で受信対象の基地局に対する受信対象外の基地局の干渉を対角化するように前記受信対象の基地局に対する前記プレコーディング処理のフィードバック情報を決定して前記受信対象の基地局に送信し、
前記受信対象の基地局は、前記移動局からのフィードバック情報に基づいて前記プレコーディング処理を行う
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項４】
請求項３記載の無線通信方法において、
前記移動局は、受信対象外の複数の基地局のうち干渉が最大となる基地局の干渉を対角化するように前記プレコーディング処理のフィードバック情報を決定する
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項５】
基地局で複数のシンボルを空間ブロック符号化して複数のアンテナから送信し、移動局で複数のアンテナにて受信した信号の空間ブロック復号を行い前記複数のシンボルを推定する無線通信システムにおいて、
前記基地局は、複数のシンボルに事前にプレコーディング処理を行ったのち空間ブロック符号化して複数のアンテナから送信する送信部を備え、
前記移動局は、複数のアンテナで受信した信号の空間ブロック復号を行ったのちアンテナ合成してデプレコーディング処理を行う処理部を備えた
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
基地局で複数のシンボルを空間ブロック符号化して複数のアンテナから送信し、移動局で複数のアンテナにて受信した信号の空間ブロック復号を行い前記複数のシンボルを推定する無線通信システムの基地局において、
複数のシンボルに事前にプレコーディング処理を行うプレコーディング部と、
前記プレコーディング部の出力信号を空間ブロック符号化する符号化部と、
前記符号化部の出力信号を送信する複数のアンテナと、
を有することを特徴とする基地局。
【請求項７】
請求項６記載の基地局において、
前記移動局から送信されたフィードバック情報を受信して前記プレコーディング処理を抽出し前記プレコーディング部に設定する設定部
を有することを特徴とする基地局。
【請求項８】
基地局で複数のシンボルを空間ブロック符号化して複数のアンテナから送信し、移動局で複数のアンテナにて受信した信号の空間ブロック復号を行い前記複数のシンボルを推定する無線通信システムの移動局において、
前記複数のアンテナで受信した信号の空間ブロック復号を行う復号部と、
前記復号手段の出力信号のアンテナ合成を行うアンテナ合成部と、
前記アンテナ合成手段の出力信号のデプレコーディング処理を行うデプレコーディング部と、
前記デプレコーディング手段の出力信号から前記複数のシンボルを推定する推定部と、
前記デプレコーディング処理された信号で受信対象の基地局に対する受信対象外の基地局の干渉を対角化するように前記受信対象外の基地局に対する前記プレコーディング処理のフィードバック情報を決定して前記受信対象外の基地局に送信するフィードバック情報決定送信部と、
を有することを特徴とする移動局。
【請求項９】
請求項８記載の移動局において、
前記フィードバック情報決定送信部は、前記デプレコーディング処理された信号で受信対象の基地局に対する受信対象外の基地局の干渉を対角化するように前記受信対象の基地局に対する前記プレコーディング処理のフィードバック情報を決定して前記受信対象の基地局に送信する
ことを特徴とする移動局。
【請求項１０】
請求項９記載の移動局において、
前記移動局は、受信対象外の複数の基地局のうち干渉が最大となる基地局の干渉を対角化するように前記プレコーディング処理のフィードバック情報を決定する
ことを特徴とする移動局。
【国際調査報告】
2012035626.tif 000027
2012035626.tif 000028
2012035626.tif 000029
2012035626.tif 000030