(57)【要約】【課題】最大固有値を通信で使用しないことにより干渉電力を大幅に下げる。【解決手段】送信用基地局２１、及び端末局３１の送信を一斉に停止させる。受信用基地局２２は、送信用基地局２１からプリアンブル信号を受信し、受信したプリアンブル信号から送信用基地局２１の送信アンテナ１１と受信用基地局２２の受信アンテナ１２との間の伝搬チャネル行列Ｈを推定し、特異値分解で得られたΣの各固有値の中で最大固有値に乗算される行列の列ベクトルの要素を０とした行列を求める。端末局３１からの信号の送信を再開し、受信用基地局２２は、端末局３１から到来する信号を受信し、受信アンテナ１２の各々における受信信号に行列を乗算することによって、端末局３１から到来する信号を復号する。【選択図】図４
2010200001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナを有する受信装置で、少なくとも第１の送信装置と第２の送信装置との間で、前記第２の送信装置から送信される送信信号を受信する無線通信方法において、
前記第１の送信装置と前記第２の送信装置との送信を一斉に停止させるステップと、
前記第１の送信装置からプリアンブル信号を送信させるステップと、
前記第１の装置から送信されるプリアンブル信号を前記受信装置で受信するステップと、
前記受信装置で受信されたプリアンブル信号から前記第１の送信装置のアンテナと前記受信用装置の複数のアンテナとの間の伝搬チャネル行列を推定するステップと、
前記伝搬チャネル行列を特異値分解して左直交行列を求め、該左直交行列に対する特異値分解で得られる最大特異値に乗算される前記左直交行列の列ベクトルの要素を０とした行列を求めるステップと、
前記第２の送信装置から信号の送信を再開させ、前記第２の送信装置から到来する送信信号を前記受信装置で受信するステップと、
前記受信装置で受信した前記第２の送信装置からの送信信号に前記行列を乗算することによって、前記第２の送信装置から到来する送信信号を復号するステップと
を含むことを特徴とする無線通信方法。
【請求項２】
前記受信装置は、複数のアンテナを有する受信用基地局であり、
前記第１の送信装置は、複数のアンテナを有する送信用基地局であり、
前記第２の送信装置は、端末局である、
ことを特徴とする請求項１記載の無線通信方法。
【請求項３】
前記受信装置は、複数のアンテナを有する中継局であり、
前記第１の送信装置は、複数のアンテナを有する送信用基地局であり、
前記第２の送信装置は、複数のアンテナを有する送信用基地局である、
ことを特徴とする請求項１記載の無線通信方法。
【請求項４】
複数のアンテナを有する受信装置で、少なくとも第１の送信装置と第２の送信装置との間で、前記第２の送信装置から送信される送信信号を受信する無線通信方法において、
前記第１の送信装置と前記第２の送信装置との送信を一斉に停止させるステップと、
前記第１の送信装置から送信信号を送信させるステップと、
前記第１の装置から送信される送信信号を前記受信装置で受信するステップと、
前記受信装置で受信された送信信号の相関行列を計算するステップと、
前記相関行列から固有値と各固有値に対応する固有列ベクトルとを計算するステップと、
最大固有値に対応する固有列ベクトルのみを零ベクトルとして全ての固有列ベクトルを配列した行列を求めるステップと、
前記第２の送信装置から信号の送信を再開させ、前記第２の送信装置から到来する送信信号を前記受信装置で受信するステップと、
前記受信装置の各アンテナにおける受信信号に前記行列を乗算することによって、前記第２の送信装置から到来する送信信号を復号するステップと
を含むことを特徴とする無線通信方法。
【請求項５】
前記受信装置は、複数のアンテナを有する受信用基地局であり、
前記第１の送信装置は、複数のアンテナを有する送信用基地局であり、
前記第２の送信装置は、端末装置である、
ことを特徴とする請求項４記載の無線通信方法。
【請求項６】
前記受信装置は、複数のアンテナを有する中継局であり、
前記第１の送信装置は、複数のアンテナを有する送信用基地局であり、
前記第２の送信装置は、複数のアンテナを有する送信用基地局である、
ことを特徴とする請求項４記載の無線通信方法。
【請求項７】
少なくとも複数のアンテナを有する送信用基地局と端末装置との間で、前記端末装置から送信される送信信号を受信する複数のアンテナを有する受信用基地局において、
前記送信用基地局から送信されるプリアンブル信号と前記端末装置とから送信される送信信号とを受信する受信手段と、
前記受信手段で受信された前記送信用基地局のプリアンブル信号から、前記送信用基地局のアンテナと当該受信用基地局の複数のアンテナとの間の伝搬チャネル行列を推定する伝搬チャネル行列推定手段と、
前記伝搬チャネル行列推定手段により推定された伝搬チャネル行列を特異値分解して左直交行列を求め、該左直交行列に対する特異値分解で得られる最大特異値に乗算される前記左直交行列の列ベクトルの要素を０とした行列を算出する行列算出手段と、
前記受信手段で受信された前記端末装置の送信信号に前記行列算出手段により算出された行列を乗算することによって、前記端末装置から到来する送信信号を復号する復号手段と
を備えることを特徴とする受信用基地局。
【請求項８】
少なくとも複数のアンテナを有する送信用基地局と端末装置との間で、前記端末装置から送信される送信信号を受信する複数のアンテナを有する受信用基地局において、
前記送信用基地局から送信される送信信号と前記端末装置とから送信される送信信号とを受信する受信手段と、
前記受信手段で受信された前記送信用基地局の送信信号の相関行列を算出する相関行列算出手段と、
前記相関行列算出手段により算出された相関行列から固有値と各固有値に対応する固有列ベクトルとを算出する固有ベクトル算出手段と、
前記固有ベクトル算出手段により算出された、最大固有値に対応する固有列ベクトルのみを零ベクトルとして全ての固有列ベクトルを配列した行列を算出する行列算出手段と、
前記受信手段で受信された前記端末装置の送信信号に前記行列算出手段により算出された行列を乗算することによって、前記端末装置から到来する送信信号を復号する復号手段と
を備えることを特徴とする受信用基地局。
【請求項９】
少なくとも複数のアンテナを有する第１の送信用基地局と複数のアンテナを有する第２の送信用基地局との間で、前記第１の送信用基地局から送信される送信信号を受信する複数のアンテナを有する中継局において、
前記第２の送信用基地局から送信されるプリアンブル信号と前記第１の送信用装置とから送信される送信信号とを受信する受信手段と、
前記受信手段で受信された前記第２の送信用基地局のプリアンブル信号から、前記第２の送信用基地局のアンテナと当該中継局の複数のアンテナとの間の伝搬チャネル行列を推定する伝搬チャネル行列推定手段と、
前記伝搬チャネル行列推定手段により推定された伝搬チャネル行列を特異値分解して左直交行列を求め、該左直交行列に対する特異値分解で得られる最大特異値に乗算される前記左直交行列の列ベクトルの要素を０とした行列を算出する行列算出手段と、
前記受信手段で受信された前記第１の送信用基地局の送信信号に前記行列算出手段により算出された行列を乗算することによって、前記第１の送信用基地局から到来する送信信号を復号する復号手段と
を備えることを特徴とする中継局。
【請求項１０】
少なくとも第１の送信用基地局と第２の送信用基地局との間で、前記第１の送信用基地局から送信される送信信号を受信する複数のアンテナを有する中継局において、
前記第１の送信用基地局から送信される送信信号と前記第２の送信用基地局とから送信される送信信号とを受信する受信手段と、
前記受信手段で受信された前記第２の送信用基地局の送信信号の相関行列を算出する相関行列算出手段と、
前記相関行列算出手段により算出された相関行列から固有値と各固有値に対応する固有列ベクトルとを算出する固有ベクトル算出手段と、
前記固有ベクトル算出手段により算出された、最大固有値に対応する固有列ベクトルのみを零ベクトルとして全ての固有列ベクトルを配列した行列を算出する行列算出手段と、
前記受信手段で受信された前記第１の送信用基地局の送信信号に前記行列算出手段により算出された行列を乗算することによって、前記第１の送信用基地局から到来する信号を復号する復号手段と
を備えることを特徴とする中継局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上下リンクで同じ周波数帯を用いた無線システムに係り、基地局間干渉を低減する無線通信方法、受信用基地局、及び中継局に関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの無線局が互いに信号を送受信することによって無線通信を行っているような無線局の組が少なくとも２組あり、かつ２組で同時に同一の周波数を使う場合、一方の無線局の組から他方の無線局の組に信号が到来すると、それが干渉となり、無線通信品質が大きく劣化する。
【０００３】
アダプティブアレーアンテナは、アレーアンテナを用い、各アンテナの受信信号にウエイトを乗算し、これらの信号を合成することによって、受信される干渉信号の電力を抑制するアンテナである。図１６は、従来技術による、基本的なアダプティブアレーアンテナの構成を示すブロック図である（例えば、非特許文献１参照）。各アンテナ１−１〜１−３で受信された信号には、乗算器２−１〜２−３において信号処理回路４から出力されるウエイト情報が乗算され、加算器３で合成され、アレー出力５として出力される。
【０００４】
図示の例の場合、アンテナ数が３であるので、２つの干渉波Ａ、Ｂを除去することができる。アンテナ数をアンテナ自由度と定義すると、（アンテナ自由度−１）の数の干渉波を抑制することができる。一方、複数の異なる信号の所望波が存在する場合でも、各信号に対して適切なウエイトを与えることによって、複数の異なる信号に対する出力を得ることができる。これは、空間多重と呼ばれるものであり、アダプティブアレーアンテナを干渉除去ではなく、複数の異なる信号の多重に応用することによって更なる伝送速度の向上を目指すものである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】菊間著、アダプティブアンテナ技術、オーム社
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述したアダプティブアレーアンテナで空間多重を実現する場合、最大の多重数は、アンテナ自由度と等しい。干渉波も同様に、最大の多重数は、アンテナ自由度と等しい。つまり、従来技術では、干渉波が存在すると、独立した干渉波の数に応じて空間多重の多重数が減少し、伝送速度が劣化するという問題があった。複数のアンテナを用いて、空間多重通信を行っている干渉局から信号が到来する場合、全ての信号対して干渉除去を行うと、多くの自由度が失われ、自局における空間多重の効果が大きく減少するという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、最大固有値を通信で使用しないことにより、干渉電力を大幅に下げることができる無線通信方法、受信用基地局、及び中継局を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本発明は、複数のアンテナを有する受信装置で、少なくとも第１の送信装置と第２の送信装置との間で、前記第２の送信装置から送信される送信信号を受信する無線通信方法において、前記第１の送信装置と前記第２の送信装置との送信を一斉に停止させるステップと、前記第１の送信装置からプリアンブル信号を送信させるステップと、前記第１の装置から送信されるプリアンブル信号を前記受信装置で受信するステップと、前記受信装置で受信されたプリアンブル信号から前記第１の送信装置のアンテナと前記受信用装置の複数のアンテナとの間の伝搬チャネル行列を推定するステップと、前記伝搬チャネル行列を特異値分解して左直交行列を求め、該左直交行列に対する特異値分解で得られる最大特異値に乗算される前記左直交行列の列ベクトルの要素を０とした行列を求めるステップと、前記第２の送信装置から信号の送信を再開させ、前記第２の送信装置から到来する送信信号を前記受信装置で受信するステップと、前記受信装置で受信した前記第２の送信装置からの送信信号に前記行列を乗算することによって、前記第２の送信装置から到来する送信信号を復号するステップとを含むことを特徴とする無線通信方法である。
【０００９】
本発明は、上記の発明において、前記受信装置は、複数のアンテナを有する受信用基地局であり、前記第１の送信装置は、複数のアンテナを有する送信用基地局であり、前記第２の送信装置は、端末局である、ことを特徴とする。
【００１０】
本発明は、上記の発明において、前記受信装置は、複数のアンテナを有する中継局であり、前記第１の送信装置は、複数のアンテナを有する送信用基地局であり、前記第２の送信装置は、複数のアンテナを有する送信用基地局である、ことを特徴とする。
【００１１】
また、上述した課題を解決するために、本発明は、複数のアンテナを有する受信装置で、少なくとも第１の送信装置と第２の送信装置との間で、前記第２の送信装置から送信される送信信号を受信する無線通信方法において、前記第１の送信装置と前記第２の送信装置との送信を一斉に停止させるステップと、前記第１の送信装置から送信信号を送信させるステップと、前記第１の装置から送信される送信信号を前記受信装置で受信するステップと、前記受信装置で受信された送信信号の相関行列を計算するステップと、前記相関行列から固有値と各固有値に対応する固有列ベクトルとを計算するステップと、最大固有値に対応する固有列ベクトルのみを零ベクトルとして全ての固有列ベクトルを配列した行列を求めるステップと、前記第２の送信装置から信号の送信を再開させ、前記第２の送信装置から到来する送信信号を前記受信装置で受信するステップと、前記受信装置の各アンテナにおける受信信号に前記行列を乗算することによって、前記第２の送信装置から到来する送信信号を復号するステップとを含むことを特徴とする無線通信方法である。
【００１２】
本発明は、上記の発明において、前記受信装置は、複数のアンテナを有する受信用基地局であり、前記第１の送信装置は、複数のアンテナを有する送信用基地局であり、前記第２の送信装置は、端末装置である、ことを特徴とする。
【００１３】
本発明は、上記の発明において、前記受信装置は、複数のアンテナを有する中継局であり、前記第１の送信装置は、複数のアンテナを有する送信用基地局であり、前記第２の送信装置は、複数のアンテナを有する送信用基地局である、ことを特徴とする。
【００１４】
また、上述した課題を解決するために、本発明は、少なくとも複数のアンテナを有する送信用基地局と端末装置との間で、前記端末装置から送信される送信信号を受信する複数のアンテナを有する受信用基地局において、前記送信用基地局から送信されるプリアンブル信号と前記端末装置とから送信される送信信号とを受信する受信手段と、前記受信手段で受信された前記送信用基地局のプリアンブル信号から、前記送信用基地局のアンテナと当該受信用基地局の複数のアンテナとの間の伝搬チャネル行列を推定する伝搬チャネル行列推定手段と、前記伝搬チャネル行列推定手段により推定された伝搬チャネル行列を特異値分解して左直交行列を求め、該左直交行列に対する特異値分解で得られる最大特異値に乗算される前記左直交行列の列ベクトルの要素を０とした行列を算出する行列算出手段と、前記受信手段で受信された前記端末装置の送信信号に前記行列算出手段により算出された行列を乗算することによって、前記端末装置から到来する送信信号を復号する復号手段とを備えることを特徴とする受信用基地局である。
【００１５】
また、上述した課題を解決するために、本発明は、少なくとも複数のアンテナを有する送信用基地局と端末装置との間で、前記端末装置から送信される送信信号を受信する複数のアンテナを有する受信用基地局において、前記送信用基地局から送信される送信信号と前記端末装置とから送信される送信信号とを受信する受信手段と、前記受信手段で受信された前記送信用基地局の送信信号の相関行列を算出する相関行列算出手段と、前記相関行列算出手段により算出された相関行列から固有値と各固有値に対応する固有列ベクトルとを算出する固有ベクトル算出手段と、前記固有ベクトル算出手段により算出された、最大固有値に対応する固有列ベクトルのみを零ベクトルとして全ての固有列ベクトルを配列した行列を算出する行列算出手段と、前記受信手段で受信された前記端末装置の送信信号に前記行列算出手段により算出された行列を乗算することによって、前記端末装置から到来する送信信号を復号する復号手段とを備えることを特徴とする受信用基地局である。
【００１６】
また、上述した課題を解決するために、本発明は、少なくとも複数のアンテナを有する第１の送信用基地局と複数のアンテナを有する第２の送信用基地局との間で、前記第１の送信用基地局から送信される送信信号を受信する複数のアンテナを有する中継局において、前記第２の送信用基地局から送信されるプリアンブル信号と前記第１の送信用装置とから送信される送信信号とを受信する受信手段と、前記受信手段で受信された前記第２の送信用基地局のプリアンブル信号から、前記第２の送信用基地局のアンテナと当該中継局の複数のアンテナとの間の伝搬チャネル行列を推定する伝搬チャネル行列推定手段と、前記伝搬チャネル行列推定手段により推定された伝搬チャネル行列を特異値分解して左直交行列を求め、該左直交行列に対する特異値分解で得られる最大特異値に乗算される前記左直交行列の列ベクトルの要素を０とした行列を算出する行列算出手段と、前記受信手段で受信された前記第１の送信用基地局の送信信号に前記行列算出手段により算出された行列を乗算することによって、前記第１の送信用基地局から到来する送信信号を復号する復号手段とを備えることを特徴とする中継局である。
【００１７】
また、上述した課題を解決するために、本発明は、少なくとも第１の送信用基地局と第２の送信用基地局との間で、前記第１の送信用基地局から送信される送信信号を受信する複数のアンテナを有する中継局において、前記第１の送信用基地局から送信される送信信号と前記第２の送信用基地局とから送信される送信信号とを受信する受信手段と、前記受信手段で受信された前記第２の送信用基地局の送信信号の相関行列を算出する相関行列算出手段と、前記相関行列算出手段により算出された相関行列から固有値と各固有値に対応する固有列ベクトルとを算出する固有ベクトル算出手段と、前記固有ベクトル算出手段により算出された、最大固有値に対応する固有列ベクトルのみを零ベクトルとして全ての固有列ベクトルを配列した行列を算出する行列算出手段と、前記受信手段で受信された前記第１の送信用基地局の送信信号に前記行列算出手段により算出された行列を乗算することによって、前記第１の送信用基地局から到来する信号を復号する復号手段とを備えることを特徴とする中継局である。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、最大固有値が張る電力を抑圧するウエイトを受信側にかけることにより、干渉信号の電力を大幅に低減することができ、また、干渉信号をアダプティブアレーアンテナで低減することに比べて、アンテナ自由度を全て減らすことなく、干渉電力を抑えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による送信局の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明による受信局の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明による端末局（または中継局）の構成を示すブロック図である。
【図４】本第１実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図５】本第１実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】本第２実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図７】本第２実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】本第３実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図９】本第３実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】本第４実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図１１】本第４実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２】本第１乃至第４実施形態において、基地局高ｈｂに対する電力比Ｐ（Ｎ）を示す図である。
【図１３】図１２の測定環境を示すブロック図である。
【図１４】本第１乃至第４実施形態において、受信用基地局と端末局（または中継局）との距離ｒに対する干渉抑圧していない場合と、Ｐ（１）のみ抑圧した場合との平均チャネル容量を示す図である。
【図１５】図１４の測定環境を示すブロック図である。
【図１６】従来技術による、基本的なアダプティブアレーアンテナの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２１】
本発明では、複数のアンテナを有する受信装置において、予め、干渉となる信号を送信する送信装置のアンテナと自装置のアンテナとの間の伝搬チャネル行列を推定し、該伝搬チャネル行列を特異値分解し、左直交行列Ｕを求め、Ｕにおける最大特異値に乗算される列ベクトルの要素を０とした行列ＵＮを求め、目的とする受信信号にＵＮを乗算することを特徴としている（第１、第３実施形態）。
【００２２】
また、本発明では、複数のアンテナを有する受信装置において、予め、干渉となる信号を送信する送信装置から受信した信号の相関行列を計算し、該相関行列から固有値と各固有値に対応する固有列ベクトルとを計算し、全ての固有列ベクトルを配列した行列において、最大固有値に対応する固有ベクトルの要素を０とした行列ＵＮを求め、目的とする受信信号にＵＮを乗算することを特徴としている（第２、第４実施形態）。
【００２３】
ゆえに、本発明では、受信アンテナの自由度を大きく減らすことなく、干渉信号の電力を大幅に低減することができる。
【００２４】
Ａ．本発明の基本構成
まず、本発明で用いる送信局、受信局、及び端末局（または中継局）について説明する。図１は、本発明による送信局の構成を示すブロック図である。図において、送信局２０は、データ生成回路３０、データ分割回路３１、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）処理回路３２、送信信号変換回路３３、無線部３４−１〜３４−ｎ、及び送信アンテナ３５−１〜３５−ｎを備えている。データ生成回路３０は、送信信号を生成する。
【００２５】
データ分割回路３１は、１系統の送信信号を指定された信号系列（Ｎ個）に分割する。ＩＦＦＴ処理回路３２は、逆高速フーリエ変換により、周波数軸上の信号を時間軸上の信号に変換する。送信信号変換回路３３は、送信信号のベクトル変換を行う。無線部３４−１〜３４−ｎは、送信信号に対して信号増幅、周波数変換等の処理を行い、送信アンテナ３５−１〜３５−ｎから送信する。
【００２６】
図２は、本発明による受信局の構成を示すブロック図である。図において、受信局２２は、受信アンテナ４０−１〜４０−ｎ、無線部４１−１〜４１−ｎ、受信信号変換回路４２、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理回路４３、データ結合回路４４、受信データ処理回路４５、チャネル情報取得回路４６、及びウエイト算出回路４７を備えている。
【００２７】
無線部４１−１〜４１−ｎは、受信アンテナ４０−１〜４０−ｎで受信した受信信号に対して信号増幅、周波数変換等の処理を各受信系統で独立に行う。受信信号変換回路４２は、ウエイト算出回路４７からの重み付け値（ウエイト）を受信信号と合成することで、所望する受信信号から干渉波を除去する。
【００２８】
ＦＦＴ処理回路４３は、高速フーリエ変換処理によりサブキャリアに分離する。データ結合回路４４は、複数の信号系列に分割されていた受信信号を結合する。受信データ処理回路４５は、受信したデータに対して所定の処理を実行する。チャネル情報取得回路４６は、既知の干渉信号、またはプリアンブル信号の受信状態からチャネルの伝達関数情報を取得する。ウエイト算出回路４７は、伝達関数情報から適切な重み付け値（ウエイト）を算出し、受信信号変換回路４２に供給する。
【００２９】
図３は、本発明による端末局（または中継局）の構成を示すブロック図である。なお、図１に示す送信局２０、及び図２に示す受信局２２に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。図において、端末局（または中継局４１）３１は、送信側の無線部３４−１〜３４−ｎからの総信号は、サーキュレータ５０−１〜５０−ｎを介して、送受信アンテナ５１−１〜５１−ｎに供給されて送信される。一方、送受信アンテナ５１−１〜５１−ｎで受信された受信信号は、サーキュレータ５０−１〜５０−ｎを介して、受信側の無線部４１−１〜４１−ｎに供給されるようになっている。上述したように、送信側の構成、及び受信側の構成は、図１に示す送信局２０、及び図２に示す受信局２２と同じである。
【００３０】
Ｂ．第１実施形態
次に、本発明の第１実施形態について説明する。
図４は、本第１実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。図において、２１は送信用基地局であり、前述した図１に示す構成を有し、複数のアンテナ素子群からなる送信アンテナ１１を備えている。２２は受信用基地局であり、前述した図２に示す構成を有し、複数のアンテナ素子からなる受信アンテナ１２を備えている。３１は端末局（送信用端末装置）であり、前述した図３に示す構成を有し、複数のアンテナ素子群からなる送受信アンテナ１３を備えている。５１は干渉信号（伝搬チャネルＨ）であり、５２は所望信号である。
【００３１】
次に、図５は、本第１実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。まず、送信用基地局２１、及び端末局（送信用）３１の送信を一斉に停止させ（ステップＳ１）、送信用基地局２１からプリアンブル信号を送信し、受信用基地局２２にて受信する（ステップＳ２）。次に、受信用基地局２２は、受信したプリアンブル信号から送信用基地局２１の送信アンテナ１１と受信用基地局２２の受信アンテナ１２との間の伝搬チャネル行列Ｈを推定する（ステップＳ３）。
【００３２】
次に、受信用基地局２２は、数式（１）に示す特異値分解を行い、数式（２）に示すように、特異値分解で得られたΣの各固有値の中で最大固有値に乗算されるＵの列ベクトルの要素を０としたＵＮを求める（ステップＳ４）。
【００３３】
【数１】
2010200001.tif 000003
【００３４】
【数２】
2010200001.tif 000004
【００３５】
なお、数式（１）において、Ｖは、伝搬チャネル行列Ｈの入力の基底となる正規直交ベクトル、Σは、固有値の平方根（特異値）を対角に持つ行列、Ｕは、伝搬チャネル行列Ｈの出力の基底となる正規直交ベクトルを表す。
【００３６】
次に、端末局（送信用）３１からの信号の送信を再開し、端末局（送信用）３１から到来する信号を受信用基地局２２で受信し（ステップＳ５）、受信用基地局２２は、受信アンテナ１２の各々における受信信号に行列ＵＮを乗算することによって、端末局（送信用）３１から到来する信号を復号する（ステップＳ６）。
【００３７】
上述した動作において、列ベクトルの要素を０にすることは、受信アンテナ１２の自由度を１つ無くすことと同意である。基地局間の通信は、見通しの環境であることが多いため、最大固有値が張る電力の割合は、他の固有値よりも大きいことが期待される。したがって、受信アンテナ１２の自由度を１つ無くすだけで、最大固有値が張る大きな電力を抑圧することができる。
【００３８】
したがって、上述した第１実施形態によれば、受信用基地局２２の受信アンテナ１２の自由度を１つ減らすだけで、送信用基地局２１からの電力を大幅に低減させることができ、無線システムの容量を増加させることができる。
【００３９】
Ｃ．第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図６は、本第２実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。図において、２３は送信用基地局であり、前述した図１に示す構成を有し、複数のアンテナ素子群からなる送信アンテナ１１を備えている。２２は受信用基地局であり、前述した図２に示す構成を有し、複数のアンテナ素子からなる受信アンテナ１２を備えている。３１は端末局（送信用端末装置）であり、前述した図３に示す構成を有し、複数のアンテナ素子群からなる送受信アンテナ１３を備えている。５１は干渉信号であり、５２は所望信号である。
【００４０】
次に、図７は、本第２実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。まず、端末局（送信用）３１の送信を一斉に停止させ（ステップＳ１１）、送信用基地局２３から送信される送信信号（干渉信号）５１を受信用基地局２２で受信する（ステップＳ１２）。次に、受信基地局２２は、受信した送信信号（干渉信号）５１の相関行列を計算し（ステップＳ１３）、相関行列から固有値と各固有値に対応する固有列ベクトル｛ｕ１，ｕ２，ｕ３，…｝を計算する（ステップＳ１４）。
【００４１】
次に、受信基地局２２は、最大固有値に対応する固有列ベクトルのみを零ベクトルとし、全ての固有列ベクトルを配列した行列ＵＮ＝｛０，ｕ２，ｕ３，…｝を求める（ステップＳ１５）。次に、端末局（送信用）３１から信号の送信を再開し、端末局（送信用）３１から到来する信号を受信用基地局２２で受信し（ステップＳ１６）、受信用基地局２２は、受信アンテナ１２の各々における受信信号に行列ＵＮを乗算することによって送信用端末装置３１から到来する信号を復号する（ステップＳ１７）。
【００４２】
前述したように、基地局間の通信は、見通しの環境であることが多いため、最大固有値が張る電力の割合は、他の固有値よりも大きいことが期待される。したがって、受信アンテナ１２の自由度を１つ無くすだけで、最大固有値が張る大きな電力を抑圧することができる。
【００４３】
したがって、上述した第２実施形態によれば、受信用基地局２２の受信アンテナ１２の自由度を１つ減らすだけで、送信用基地局２３からの電力を大幅に低減させることができ、無線システムの容量を増加させることができる。
【００４４】
Ｄ．第３実施形態
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図８は、本第３実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。図において、２１は送信用基地局（ＢＳ１）であり、前述した図１に示す構成を有し、複数のアンテナ素子群からなる送信アンテナ１１を備えている。２４は送信用基地局（ＢＳ２）であり、前述した図１に示す構成を有し、複数のアンテナ素子群からなる送信アンテナ１１を備えている。４１は中継局であり、図３に示す構成を有し、複数のアンテナ素子群からなる受信アンテナ１４を備えている。５１は干渉信号（伝搬チャネルＨ）であり、５２は所望信号である。
【００４５】
次に、図９は、本第３実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。まず、中継局４１、送信用基地局（ＢＳ１）２１、（ＢＳ２）２４の送信を一斉に停止し（ステップＳ２１）、中継したい信号を要する送信用基地局（ＢＳ１）２１ではない送信用基地局（ＢＳ２）２４から送信されるプリアンブル信号を中継局４１で受信する（ステップＳ２２）。中継局４１は、受信したプリアンブル信号から、送信用基地局（ＢＳ２）２４の送信アンテナ１１と中継局４１の受信アンテナ１４との間の伝搬チャネルＨを推定する（ステップＳ２３）。
【００４６】
次に、中継局４１は、前述した数式（１）に示す特異値分解を行い、前述した数式（２）に示すように、特異値分解で得られたΣの各固有値の中で最大固有値に乗算されるＵの列ベクトルの要素を０としたＵＮを求める（ステップＳ２４）。中継局４１は、送信用基地局（ＢＳ１）２１から到来する送信信号を受信し（ステップＳ２５）、当該中継局４１の受信アンテナ１４に到来する受信信号に行列ＵＮを乗算することによって、無線用基地局（ＢＳ１）２１から到来する信号を復号する（ステップＳ２６）。
【００４７】
前述したように、列ベクトルの要素を０にすることは、受信アンテナの自由度を１つ無くすことと同意である。そして、基地局間の通信は、見通しの環境であることが多いため、最大固有値が張る電力の割合は、他の固有値よりも大きいことが期待される。したがって、受信アンテナ１２の自由度を１つ無くすだけで、最大固有値が張る大きな電力を抑圧することができる。
【００４８】
したがって、上述した第３実施形態によれば、中継局４１の受信アンテナ１４の自由度を１つ減らすだけで、送信用基地局（ＢＳ１）２１からの電力を大幅に低減させることができ、無線システムの容量を増加させることができる。
【００４９】
Ｅ．第４実施形態
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
図１０は、本第４実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。図において、２１は送信用基地局（ＢＳ１）であり、前述した図１に示す構成を有し、複数のアンテナ素子群からなる送信アンテナ１１を備えている。２４は送信用基地局（ＢＳ２）であり、前述した図１に示す構成を有し、複数のアンテナ素子群からなる送信アンテナ１１を備えている。４１は中継局であり、図３に示す構成を有し、複数のアンテナ素子群からなる受信アンテナ１４を備えている。５１は干渉信号（伝搬チャネルＨ）であり、５２は所望信号である。
【００５０】
次に、図１１は、本第４実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。まず、中継局４１、及び送信用基地局（ＢＳ１）２１の送信を一斉に停止し（ステップＳ３１）、干渉局である送信用基地局（ＢＳ２）２４から送信される干渉信号５１を中継局４１で受信する（ステップＳ３２）。次に、中継局４１は、受信した送信信号（干渉信号）５１の相関行列を計算し（ステップＳ３３）、相関行列から固有値と各固有値に対応する固有列ベクトル｛ｕ１，ｕ２，ｕ３，…｝を計算する（ステップＳ３４）。
【００５１】
次に、中継局４１は、最大固有値に対応する固有列ベクトルのみを零ベクトルとし、全ての固有列ベクトルを配列した行列ＵＮ＝｛０，ｕ２，ｕ３，…｝を求める（ステップＳ３５）。次に、送信用基地局（ＢＳ１）２１から信号の送信を再開し、送信用基地局（ＢＳ１）２１から到来する信号を中継局４１で受信し（ステップＳ３６）、中継局４１は、受信アンテナ１４の各々における受信信号に行列ＵＮを乗算することによって、送信用基地局（ＢＳ１）２１から到来する信号を復号する（ステップＳ３７）。
【００５２】
前述したように、基地局間の通信は、見通しの環境であることが多いため、最大固有値が張る電力の割合は、他の固有値よりも大きいことが期待される。したがって、受信アンテナの自由度を１つ無くすだけで、最大固有値が張る大きな電力を抑圧することができる。
【００５３】
したがって、上述した第４実施形態によれば、中継局４１の受信アンテナの自由度を１つ減らすだけで、送信用基地局（ＢＳ１）からの電力を大幅に低減させることができ、無線システムの容量を増加させることができる。
【００５４】
Ｆ．第１乃至第４実施形態の効果
図１２は、上述した第１乃至第４実施形態において、基地局高ｈｂに対する電力比Ｐ（Ｎ）を示す図である。図１３は、図１２の測定環境を示すブロック図である。なお、屋外環境で得られた伝搬チャネル応答より、ｉ番目の固有値をλiとすると、第１〜第Ｎの固有値までの干渉電力の総和と到来する干渉波の全電力Ｐ０との比を、次式（３）に示すように定義する。
【００５５】
【数３】
2010200001.tif 000005
【００５６】
図１３において、送信用基地局２１は、２５ｍの高さを有し、複数のアンテナ素子群からなる送信アンテナ１１を備えている。受信用基地局２２は、複数のアンテナ素子群からなる受信アンテナ１２と、該受信アンテナ１２の地面からの高さ、すなわち受信アンテナ高ｈｂを、７ｍ、１０ｍ、１３ｍ、１６ｍと変更できる機構を備えている。また、受信アンテナ高ｈｂを７ｍから１６ｍに変化させるにつれて、見通し外環境から見通し環境へ変化する環境となっている。基地局間、もしくは基地局−中継局間を模擬した見通し環境（受信アンテナ高１０ｍを超える環境）では、最大固有値が占める割合は、９８％を超えていることが図１２から分かる。すなわち、最大固有値が張る電力が集中していることを意味している。
【００５７】
次に、図１４は、本第１乃至第４実施形態において、受信用基地局と端末局（または中継局）との距離ｒに対する干渉抑圧していない場合（w/Interference cancellation）と、Ｐ（１）のみ抑圧した場合（w/o Interference cancellation）との平均チャネル容量を示す図である。また、図１５は、図１４の測定環境を示すブロック図である。
【００５８】
図１５において、送信用基地局２１は、２５ｍの高さを有し、４本のアンテナ素子からなる送信アンテナ１１を備えている。受信用基地局２２は、１６ｍの高さを有し、４本のアンテナ素子からなる受信アンテナ１２を備えている。端末局３１は、送信アンテナ１３を備え、受信用基地局２２との距離をｒとする。この評価での空間多重数は、素子数が４なので４−Ｎとなる。図１３で示したように、第１固有値が張る電力が高いため、Ｐ（１）を抑圧することで、大きくチャネル容量が改善されることを意味している。
【符号の説明】
【００５９】
１１〜１５  送信アンテナ、受信アンテナ
２１〜２３  送信用基地局、受信用基地局
３１  端末局
４１  中継局
５１〜５５  干渉信号、所望信号
３０  データ生成回路
３１  データ分割回路
３２  ＩＦＦＴ処理回路
３３  送信信号変換回路
３４−１〜３４−ｎ  無線部
３５−１〜３５−ｎ  送信アンテナ
４０−１〜４０−ｎ  受信アンテナ
４１−１〜４１−ｎ  無線部
４２  受信信号変換回路
４３  ＦＦＴ処理回路
４４  データ結合回路
４５  受信データ処理回路
４６  チャネル情報取得回路
４７  ウエイト算出回路
５０−１〜５０−ｎ  サーキュレータ
５１−１〜５０−ｎ  送受信アンテナ
【図１】
2010200001.tif 000006
【図２】
2010200001.tif 000007
【図３】
2010200001.tif 000008
【図４】
2010200001.tif 000009
【図５】
2010200001.tif 000010
【図６】
2010200001.tif 000011
【図７】
2010200001.tif 000012
【図８】
2010200001.tif 000013
【図９】
2010200001.tif 000014
【図１０】
2010200001.tif 000015
【図１１】
2010200001.tif 000016
【図１２】
2010200001.tif 000017
【図１３】
2010200001.tif 000018
【図１４】
2010200001.tif 000019
【図１５】
2010200001.tif 000020
【図１６】
2010200001.tif 000021