(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
干渉抑圧無線通信システムに用いる干渉抑圧無線通信装置であって、
前記干渉抑圧無線通信装置の送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と、干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散との、いずれか或いは両方と、前記送信信号の受信に際して混入する雑音の分散と、を取得する分散取得部と、
前記分散取得部が取得した分散に基づいて、前記送信信号から減算すべき前記干渉信号に乗算する係数を算出する係数計算部と、
を含む干渉抑圧無線通信装置。
【請求項２】
前記分散取得部は、前記送信信号の分散をも生成するものであり、前記係数計算部は、前記送信信号の分散をも用いて前記係数を算出する請求項１に記載の干渉抑圧無線通信装置。
【請求項３】
前記分散取得部は、前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散を用いて送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の誤差の分散を算出し、前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散を用いて干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の誤差の分散を算出し、干渉元における干渉信号から算出される干渉信号の分散を取得することによって干渉成分の誤差の分散を計算する
請求項２に記載の干渉抑圧無線通信装置。
【請求項４】
前記分散取得部は、干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散を取得し、該干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散に加えて、該伝搬路状態情報を送信する粒度に応じた誤差の分散と前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路変動による誤差の分散と前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の量子化誤差の分散のうち少なくとも一つを取得し、これらの和を取ることによって前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の誤差の分散を算出し、送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散を取得し、該送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の誤差の分散に加えて、該伝搬路状態情報を送信する粒度に応じた誤差の分散と前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路変動による誤差の分散と前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の量子化誤差の分散のうち少なくとも一つを取得し、これらの和を取ることによって前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の誤差の分散を算出する
請求項３に記載の干渉抑圧無線通信装置。
【請求項５】
前記分散取得部は、前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の送信方法に基づいて前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の量子化誤差の分散を生成し、前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の送信方法に基づいて前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の量子化誤差の分散を生成する請求項３または請求項４に記載の干渉抑圧無線通信装置。
【請求項６】
干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報と送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報とを算出する伝搬路状態情報算出部と、
受信信号の平均受信電力を算出する無線受信部と、
通信開始時および通信中に、前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報を算出する際に生じる誤差である干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と、前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報を算出する際に生じる誤差である送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散とを算出する分散算出部と、
前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報と前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報と前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散とを送信する無線送信部と
を含む干渉抑圧無線通信装置。
【請求項７】
前記無線受信部は受信信号の遅延スプレッドをさらに算出し、
前記分散算出部は、通信開始時および通信中に、前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報を送信する粒度に応じた誤差と、前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報を送信する粒度に応じた誤差とをさらに算出し、
前記無線送信部は前記前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報を送信する粒度に応じた誤差と、前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報を送信する粒度に応じた誤差とをさらに送信する
請求項６に記載の干渉抑圧無線通信装置。
【請求項８】
前記無線受信部は受信信号の最大ドップラー周波数をさらに算出し、
前記分散算出部は、通信開始時および通信中に干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路変動誤差の分散と送信信号の伝搬路に対応した伝搬路変動誤差の分散とをさらに算出し、
前記無線送信部は前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路変動誤差の分散と前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路変動誤差の分散とをさらに送信する
請求項６に記載の干渉抑圧無線通信装置。
【請求項９】
複数のアンテナと、
同一周波数で同時に複数の所望信号を送信する無線信号生成部と、
をさらに含み、
前記係数計算部は、前記各所望信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散および前記雑音の分散を用いて、前記係数を計算する
請求項１に記載の干渉抑圧無線通信装置。
【請求項１０】
干渉抑圧無線通信システムに用いる干渉抑圧無線通信装置であって、
干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定値と送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定値とを算出する伝搬路状態情報算出部と、
送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と雑音の分散とを算出する分散算出部と、
前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定値と前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定値と前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と雑音の分散とを送信する無線送信部と
を含む干渉抑圧無線通信装置。
【請求項１１】
干渉元送信信号を受信する干渉元送信信号取得部と、
干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報を受信する無線受信部と、
前記干渉元送信信号に前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報を乗じて干渉信号推定値を算出する干渉信号算出部と、
送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と、干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散との、いずれか或いは両方と、雑音の分散とを取得する分散取得部と、
取得された前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散または前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と、前記雑音の分散とに基づいた係数を計算する係数計算部と、
前記干渉信号推定値に前記係数を乗じて減算用信号を算出する係数乗算部と、
送信すべき所望信号から前記減算用信号を減算して減算後信号を算出する干渉信号減算部と、
前記減算後信号を所定定数で除した剰余を求めて電力抑制送信信号を算出するモジュロ部と、
前記電力抑制送信信号に基づく送信信号を送信する無線信号生成部と
を含む第１の通信装置と、
干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定値と送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定値とを算出する伝搬路状態情報算出部と、
送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と雑音の分散とを算出する分散算出部と、
前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定値と前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定値と前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と雑音の分散とを送信する無線送信部と
を含む第２の通信装置と、
干渉信号を送信する無線信号生成部と、
自装置の送信信号を干渉元送信信号として送信する干渉元送信信号通知部と、
を含む第３の通信装置と、
を含む干渉抑圧無線通信システム。
【請求項１２】
干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報を取得し、自装置の送信信号に前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報を乗じて干渉信号推定値を算出する干渉信号算出部と、
送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と、干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散との、いずれか或いは両方と、雑音の分散とを取得する分散取得部と、
取得された前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散または前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と、前記雑音の分散とに基づいた係数を計算する係数計算部と、
前記干渉信号推定値に前記係数を乗じて減算用信号を算出する係数乗算部と、
送信すべき所望信号から前記減算用信号を減算して減算後信号を算出する干渉信号減算部と、
前記減算後信号を所定定数で除した剰余を求めて電力抑制送信信号を算出するモジュロ部と、
前記電力抑制送信信号に基づく送信信号を送信する無線信号生成部と
を含む第１の通信装置と、
干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定値と送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定値とを算出する伝搬路状態情報算出部と、
送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と雑音の分散とを算出する分散算出部と、
前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定値と前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定値と前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と雑音の分散とを送信する無線送信部と
を含む第２の通信装置と
を含む干渉抑圧無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、干渉を抑圧して無線通信を行う干渉抑圧無線通信システムおよび干渉抑圧無線通信装置に関する。
本願は、２００９年４月２７日に、日本に出願された特願２００９−１０８２２６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムの送信装置が、受信装置の受信信号中に含まれる干渉信号成分を予め知っている場合、送信装置において送信信号から干渉信号成分を減算（キャンセル）しておくことで、受信装置が干渉の影響を実質的に受けないようにすることができる。
この、送信信号から干渉成分を減算する方法を用いて通信を行う際に、干渉信号成分の減算によって送信電力が増加することを抑制する、ＴＨＰ（トムリンソン−ハラシマ・プリコーディング、Tomlinson-Harashima Precoding）と呼ばれる方法が提案されている。ＴＨＰでは、送受信装置双方で通信信号に対してモジュロ（Ｍｏｄｕｌｏ、剰余）計算を行うことによって、送信電力の増加を抑制する。（非特許文献１参照）【０００３】
さらに、ＴＨＰを用いて通信を行う際に、送信装置が送信信号から減算する干渉信号成分に、ある係数を乗算することで、干渉を完全にはキャンセルしないまま送信し、受信装置でも、受信信号に同じ係数を乗算することによって、単純にＴＨＰを用いる場合よりも誤り率特性を改善する（誤り率を低下させる）方法が提案されている。この方法は、インフレイテッド・ラティス・プリコーディング(Inflated Lattice Precoding: ILP)と呼ばれている。（非特許文献２参照）【０００４】
図１７は、インフレイテッド・ラティス・プリコーディングを用いた通信における信号の流れを示す図である。
同図において、ｓは送信装置１００１が受信装置１００２に送信すべき所望信号を表す。また、送信装置１００１と受信装置１００２との間の伝搬路は加法的白色ガウス雑音(Additive White Gaussian Noise: AWGN)チャネルである。受信装置１００２は、干渉信号成分ｆと、雑音ｎが加算された状態で送信信号ｘを受信する。すなわち、受信信号は、ｙ＝ｘ＋ｆ＋ｎと表せる。ここで、送信装置１００１は干渉信号成分ｆを予め知っている。
送信装置１００１は、干渉信号成分ｆに係数αを乗じたものを、所望信号ｓから減算し、さらに、ＴＨＰに用いられるモジュロ計算を行ったものを、送信信号ｘとして送信する。
受信装置１００２は、受信信号ｙに対して送信装置１００１と同じ係数αを乗算し、さらに、送信装置１００１と同じモジュロ計算を行う。このモジュロ計算の結果が、受信側で得られた所望信号の推定値であり、ｓ’で表す。
非特許文献２では、係数αを式（１）とすることが提案されている。ここで、σｘ２は、送信信号ｘの分散、σｎ２は、雑音ｎの分散を表す。【０００５】
【数１】
0005546041.tif 000002
【０００６】
係数αを前記の値とすると、送信側の所望信号ｓと、受信側で得られた所望信号の推定値ｓ’の誤差ｓ−ｓ’の分散は、式（２）となることが非特許文献２で示されている。これは、単純にＴＨＰを用いて通信を行った場合（α＝１の場合に相当する）の、ｓ−ｓ’の分散σｎ２よりも小さい。したがって、誤り率特性が改善されている。【０００７】
【数２】
0005546041.tif 000003
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Harashima、他１名，Matched-Transmission Technique for Channels With Intersymbol Inteiference，IEEE TRANSACTION ON COMMUNICATIONS，１９７２年８月，Vol. COM-20，No.4，p.774-780
【非特許文献２】R.F.H.Fischer，The Modulo-Lattice Channel: The Key Feature in Precoding Schemes，AEU-Int. Journal of Electronics and Communications，２００５年６月，p.244-253
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ＴＨＰや、従来提案されているインフレイテッド・ラティス・プリコーディングでは、送信装置が受信装置の受信信号中に含まれる干渉信号成分を計算する際に、信号送信時の干渉元から受信装置への伝搬路状態情報(Channel State Information: CSI)、もしくは、受信装置が受信する信号に含まれる干渉信号成分を、正確に知っていることが理想である。これに対して、これらを正確に知ることは実際には不可能であり、送信装置が知り得る伝搬路状態情報ＣＳＩ、もしくは、干渉信号成分には誤差が含まれる。この誤差によって、インフレイテッド・ラティス・プリコーディングを用いた際の、誤り率特性の改善が抑制されていた。【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、送信装置が知る干渉信号成分に誤差が含まれる状況下において、誤り率特性を改善することのできる通信システムおよび通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様による干渉抑圧無線通信装置は、干渉抑圧無線通信システムに用いる干渉抑圧無線通信装置であって、前記干渉抑圧無線通信装置の送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と、干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散との、いずれか或いは両方と、前記送信信号の受信に際して混入する雑音の分散と、を取得する分散取得部と、前記分散取得部が取得した分散に基づいて、前記送信信号から減算すべき前記干渉信号に乗算する係数を算出する係数計算部と、を含む。【００１２】
また、本発明の一態様による干渉抑圧無線通信装置は上述の通信装置であって、前記分散取得部は、前記送信信号の分散をも生成するものであり、前記係数計算部は、前記送信信号の分散をも用いて前記係数を算出する。【００１３】
また、本発明の一態様による干渉抑圧無線通信装置は上述の通信装置であって、前記分散取得部は、前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散を用いて送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の誤差の分散を算出し、前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散を用いて干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の誤差の分散を算出し、前記干渉元における干渉信号から算出される干渉信号の分散を取得することによって前記干渉成分の誤差の分散を計算する。【００１４】
また、本発明の一態様による干渉抑圧無線通信装置は上述の通信装置であって、前記分散取得部は、干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散を取得し、該干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散に加えて、該伝搬路状態情報を送信する粒度に応じた誤差の分散と前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路変動による誤差の分散と前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の量子化誤差の分散のうち少なくとも一つを取得し、これらの和を取ることによって前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の誤差の分散を算出し、送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散を取得し、該送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の誤差の分散に加えて、該伝搬路状態情報を送信する粒度に応じた誤差の分散と前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路変動による誤差の分散と前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の量子化誤差の分散のうち少なくとも一つを取得し、これらの和を取ることによって前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の誤差の分散を算出する。【００１５】
また、本発明の一態様による干渉抑圧無線通信装置は上述の通信装置であって、前記分散取得部は、前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の送信方法に基づいて前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の量子化誤差の分散を生成し、前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の送信方法に基づいて前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の量子化誤差の分散を生成する。【００１６】
また、本発明の一態様による干渉抑圧無線通信装置は、干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報と送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報とを算出する伝搬路状態情報算出部と、受信信号の平均受信電力を算出する無線受信部と、通信開始時および通信中に、前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報を算出する際に生じる誤差である干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と、前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報を算出する際に生じる誤差である送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散とを算出する分散算出部と、前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報と前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報と前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散とを送信する無線送信部とを含む。【００１７】
また、本発明の一態様による干渉抑圧無線通信装置は上述の干渉抑圧無線通信装置であって、前記無線受信部は受信信号の遅延スプレッドをさらに算出し、前記分散算出部は、通信開始時および通信中に、前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報を送信する粒度に応じた誤差と、前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報を送信する粒度に応じた誤差とをさらに算出し、前記無線送信部は前記前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報を送信する粒度に応じた誤差と、前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報を送信する粒度に応じた誤差とをさらに送信する。【００１８】
また、本発明の一態様による干渉抑圧無線通信装置は上述の干渉抑圧無線通信装置であって、前記無線受信部は受信信号の最大ドップラー周波数をさらに算出し、前記分散算出部は、通信開始時および通信中に干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路変動誤差の分散と送信信号の伝搬路に対応した伝搬路変動誤差の分散とをさらに算出し、前記無線送信部は前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路変動誤差の分散と前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路変動誤差の分散とをさらに送信する。【００１９】
また、本発明の一態様による干渉抑圧無線通信装置は上述の干渉抑圧無線通信装置であって、複数のアンテナをさらに含み、前記無線信号生成部は同一周波数で同時に複数の所望信号を送信し、前記係数計算部は、前記各所望信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散および前記雑音の分散を用いて、前記係数を計算する。【００２０】
また、本発明の一態様による干渉抑圧無線通信装置は、干渉抑圧無線通信システムに用いる干渉抑圧無線通信装置であって、干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定値と送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定値とを算出する伝搬路状態情報算出部と、送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と雑音の分散とを算出する分散算出部と、前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定値と前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定値と前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と雑音の分散とを送信する無線送信部とを含む。【００２１】
また、本発明の一態様による通信システムは、干渉元送信信号を受信する干渉元送信信号取得部と、干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報を受信する無線受信部と、前記干渉元送信信号に前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報を乗じて干渉信号推定値を算出する干渉信号算出部と、送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と、干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散との、いずれか或いは両方と、雑音の分散とを取得する分散取得部と、取得された前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散および前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散および前記雑音の分散に基づいた係数を計算する係数計算部と、前記干渉信号推定値に前記係数を乗じて減算用信号を算出する係数乗算部と、送信すべき所望信号から前記減算用信号を減算して減算後信号を算出する干渉信号減算部と、前記減算後信号を所定定数で除した剰余を求めて電力抑制送信信号を算出するモジュロ部と、前記電力抑制送信信号に基づく送信信号を送信する無線信号生成部とを含む第１の通信装置と、干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定値と送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定値とを算出する伝搬路状態情報算出部と、送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と雑音の分散とを算出する分散算出部と、前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定値と前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定値と前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と雑音の分散とを送信する無線送信部とを含む第２の通信装置と、干渉信号を送信する無線信号生成部と、自装置の送信信号を干渉元送信信号として送信する干渉元送信信号通知部と、を含む第３の通信装置と、を含む。【００２２】
また、本発明の一態様による通信システムは、干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報を取得し、自装置の送信信号に前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報を乗じて干渉信号推定値を算出する干渉信号算出部と、送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と、干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散との、いずれか或いは両方と、雑音の分散とを取得する分散取得部と、取得された前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散または前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と、前記雑音の分散とに基づいた係数を計算する係数計算部と、前記干渉信号推定値に前記係数を乗じて減算用信号を算出する係数乗算部と、送信すべき所望信号から前記減算用信号を減算して減算後信号を算出する干渉信号減算部と、前記減算後信号を所定定数で除した剰余を求めて電力抑制送信信号を算出するモジュロ部と、前記電力抑制送信信号に基づく送信信号を送信する無線信号生成部とを含む第１の通信装置と、干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定値と送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定値とを算出する伝搬路状態情報算出部と、送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と雑音の分散とを算出する分散算出部と、前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定値と前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定値と前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と雑音の分散とを送信する無線送信部とを含む第２の通信装置とを含む。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によれば、無線通信システムにおいて受信信号の干渉信号成分の推定値に誤差が含まれる状況下において、誤り率特性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の第１の実施形態における、通信システム全体の構成を示す図である。
【図２】同実施形態による第１の通信装置１００の構成を示す概略ブロック図である。
【図３】同実施形態による第２の通信装置４００の構成を示す概略ブロック図である。
【図４】同実施形態による第３の通信装置７００の構成を示す概略ブロック図である。
【図５】変調方式として１６ＱＡＭの場合を例に、変調シンボルのコンスタレーションと、δとの関係を示した図である。
【図６】第１の変形例における第１の通信装置１００ｂの構成例を示す概略ブロック図である。
【図７】同変形例における第２の通信装置４００ｂの構成例を示す概略ブロック図である。
【図８】同変形例における第３の通信装置７００ｂの構成例を示す概略ブロック図である。
【図９】第２の変形例における、通信システム全体の構成を示す図である。
【図１０】同変形例における第１の通信装置１００ｃの構成例を示す概略ブロック図である。
【図１１】同変形例における第２の通信装置４００ｃの構成を示す概略ブロック図である。
【図１２】第３の変形例における第１の通信装置１００ｄの構成例を示す概略ブロック図である。
【図１３】本変形例における第２の通信装置４００ｄの構成例を示す概略ブロック図である。
【図１４】この発明の第２の実施形態による第１の通信装置１０１の構成を示す概略ブロック図である。
【図１５】同実施形態における無線信号生成部３２４の構成を示す概略ブロック図である。
【図１６】同実施形態における第２の通信装置４０１の構成を示す概略ブロック図である。
【図１７】インフレイテッド・ラティス・プリコーディングを用いた通信における信号の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
第１の実施形態では、第１の通信装置１００から第２の通信装置４００へ無線信号を送信し、第１の通信装置と同じ周波数で第３の通信装置が送信する無線信号が、第２の通信装置４００の受信信号に対する干渉信号となる場合において、第２の通信装置４００が算出する伝搬路状態情報ＣＳＩを用いて本発明を実施する一形態について説明する。ここで、伝搬路状態情報ＣＳＩは伝搬路状態が示す複素利得を含んでいるとする。
【００２６】
図１は、本実施形態における、通信システム全体の構成を示す図である。
同図において、通信システム９００は、第１の通信装置１００と、第２の通信装置４００と、第３の通信装置７００とを含んで構成される。
第１の通信装置１００は第２の通信装置４００に対して無線信号ＳＯＢＪを送信し、第２の通信装置４００はこの無線信号ＳＯＢＪを受信する。第１の通信装置１００の送信方式は直交周波数分割多重ＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)である。
第１の通信装置１００は、例えば、移動通信システムの基地局装置である。第２の通信装置４００は、例えば、移動通信システムの端末局装置である。
【００２７】
第３の通信装置７００は、第１の通信装置１００と第２の通信装置４００との間で用いられる周波数と同一の周波数の無線信号を送信する。第３の通信装置７００が送信する送信信号は、第２の通信装置４００に対しては、干渉信号ＳＩＮＴとなり、第２の通信装置４００の受信信号に含まれる干渉信号成分となる。また、第３の通信装置７００は、自らが送信を行う前に、その送信信号ｔを、有線回線を用いて第１の通信装置１００に通知（送信）する。なお、無線回線を用いて当該通知を行ってもよい。
【００２８】
第３の通信装置７００は、例えば、第１の通信装置１００とは異なるセル内で通信を行う基地局装置である。なお、第３の通信装置７００は、第１の通信装置１００と同一セル内で通信を行うリレー局装置、あるいは、第１の通信装置と同一周波数を用いて無線信号を送信するその他の無線通信装置であってもよい。
【００２９】
＜第１の通信装置の構成＞
図２は、この発明の第１の実施形態による第１の通信装置１００の構成を示す概略ブロック図である。
同図において、第１の通信装置１００は、アンテナ２０１と、無線受信部２１１と、干渉元送信信号取得部２１２と、干渉信号算出部２１３と、分散取得部２１４と、係数計算部２１５と係数乗算部２１６と、係数通知部２１７と、干渉信号減算部２２１と、モジュロ部２２２と、伝搬路除算部２２３と、無線信号生成部２２４とを含んで構成される。
無線信号生成部２２４は、マッピング部２２４１と、ＩＦＦＴ部２２４２と、ＧＩ挿入部２２４３と、無線送信部２２４４とを含んで構成される。
無線受信部２１１は、アンテナ２０１を介して第２の通信装置４００から、第１の通信装置１００から第２の通信装置４００への伝搬路状態情報（送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報）と、第３の通信装置７００から第２の通信装置４００への伝搬路状態情報（干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報）と、後述する伝搬路推定誤差の分散の情報と、量子化誤差の分散の情報と、ＣＳＩ送信粒度（ＣＳＩの周波数方向の細かさ）に応じた誤差の分散の情報と、伝搬路変動による誤差の分散の情報と、雑音の分散の情報とを受信する。
【００３０】
干渉元送信信号取得部２１２は、有線回線を通じて第３の通信装置７００から送信される、第３の通信装置７００の送信信号ｔを受信する。
干渉信号算出部２１３は、干渉元送信信号取得部２１２から入力される第３の通信装置７００の送信信号すなわち送信元における干渉信号と、無線受信部２１１から入力される第３の通信装置７００から第２の通信装置４００への伝搬路状態情報すなわち干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報とに基づいて、第２の通信装置４００の受信信号に含まれる干渉信号成分の推定値（以下、干渉信号推定値という）を算出する。
分散取得部２１４は、無線受信部２１１から後述する送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と、干渉信号の伝搬路に対応した誤差の分散と、雑音の分散と、ＣＳＩ送信粒度に応じた誤差の分散と、伝搬路変動による誤差の分散との入力を受ける。
係数計算部２１５は、分散取得部２１４から入力される分散に基づいて係数αを算出する。この係数αの詳細な算出方法については後述する。
【００３１】
係数乗算部２１６は、干渉信号算出部２１３から入力される干渉信号推定値に、係数計算部２１５から入力される係数αを乗ずることにより、所望信号ｓから減算するための信号（減算用信号）を算出する。なお、ここで、第1の通信装置が最終的に第２の通信装置４００に通知することを目的とする信号を所望信号という。係数通知部２１７は、係数計算部２１５から入力された係数αを、アンテナ２０１を介して第２の通信装置４００へ送信する。係数αの送信は、モジュロ計算等を行わない通常のＯＦＤＭ送信信号の制御チャネル等に含めて行うのが好ましいが、これに限られるものではない。なお、係数αの送信は、所望信号ｓの送信開始前後を通じて送信可能であればよく、送信方法はＯＦＤＭ以外の無線送信でもよい。
干渉信号減算部２２１は、第１の通信装置１００が第２の通信装置４００に送信すべき所望信号ｓから、係数乗算部２１６から入力される減算用信号を減算することによって干渉信号の事前キャンセルを行い、減算後信号を算出する。ここで、信号ｓは、送信すべきデータをチャネル符号化した後、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying、４相位相変調）、または、８ＰＳＫ（8 Phase Shift Keying、８相位相変調）、または、１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation、１６値直交振幅変調）、または、６４ＱＡＭ（64 Quadrature Amplitude Modulation、６４値直交振幅変調）などの変調方式により変調した信号である。
【００３２】
モジュロ部２２２は干渉信号減算部２２１から入力される減算を行った信号（減算後信号）に対してモジュロ計算を行って、すなわち減算を行った信号を所定定数で除した剰余を求めて電力抑制送信信号を生成する。モジュロ部２２２が行うモジュロ計算は、ＴＨＰで行われる、送信電力の増加を抑制するための計算と同じものであり、その内容については後述する。
伝搬路除算部２２３はモジュロ部２２２から入力される電力抑制送信信号を、無線受信部２１１から入力される送信信号の伝搬路状態が示す複素利得で除する。
【００３３】
無線信号生成部２２４は、伝搬路除算部２２３から出力される信号すなわち電力抑制送信信号に基づく送信信号を送信する。
無線信号生成部２２４において、マッピング部２２４１は、伝搬路除算部２２３から入力される除算後の信号と、パイロットシンボルＰＳ１とを、ＯＦＤＭシンボルのリソースエレメントにマッピングする。ここで、リソースエレメントは、ＯＦＤＭ送信信号上の位置であり、ＯＦＤＭ送信信号を時間方向にはＯＦＤＭシンボル毎に分割し、周波数方向にはサブキャリア毎に分割して得られる１区画である。各リソースエレメントには１個の変調シンボルがマッピングされる。
ＩＦＦＴ部２２４２は、マッピング部２２４１から入力されるマッピング後の信号に対してＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換、Inverse Fast Fourier Transform）処理を行い、周波数領域の信号から時間領域の信号に変換する。
ＧＩ挿入部２２４３は、ＩＦＦＴ部２２４２から入力される時間領域の信号に、ガードインターバル（Guard Interval; GI。Cyclic Prefix; CPとも呼ぶ。）を付加する。
無線送信部２２４４は、ＧＩ挿入部２２４３から入力される、ガードインターバルが付加された時間領域の信号に対して、デジタル−アナログ変換および周波数変換等を行い、アンテナ２０１より送信する。
【００３４】
＜第２の通信装置の構成＞
図３は、この発明の第１の実施形態による第２の通信装置４００の構成を示す概略ブロック図である。
同図において、第２の通信装置４００は、アンテナ５０１と、無線信号復元部５０２と、係数取得部５１１と、係数乗算部５２１と、モジュロ部５２２と、伝搬路状態情報算出部５３１と、分散算出部５３２と、無線送信部５３３とを含んで構成される。
無線信号復元部５０２は、無線受信部５０２１と、ＧＩ除去部５０２２と、ＦＦＴ部５０２３と、デマッピング部５０２４とを含んで構成される。
【００３５】
無線受信部５０２１は、アンテナ５０１を介して受信した第１の通信装置１００からの無線信号と第３の通信装置７００からの無線信号とに対して、周波数変換やアナログ−デジタル変換などの処理を行う。
【００３６】
ＧＩ除去部５０２２は、無線受信部５０２１から入力される信号からガードインターバルを除去する、すなわち、ＦＦＴ（高速フーリエ変換、Fast Fourier Transform）区間を抽出する。
ＦＦＴ部５０２３は、ＧＩ除去部５０２２で抽出されたＦＦＴ区間に対してＦＦＴ処理を行い、時間領域の信号から周波数領域の信号であるデータシンボルに変換する。
デマッピング部５０２４は、第１の通信装置１００によって行われたマッピングの情報を予め得ており、これを用いて、ＦＦＴ部５０２３から入力されるデータシンボルを元（送信時）のデータシンボルと同じ順序に並べる。また、デマッピング部５０２４は、前記マッピングの情報を用いてパイロットシンボルＰＳ１を抽出し、伝搬路状態情報算出部５３１に出力する。同様に、デマッピング部５０２４は、第３の通信装置７００からのパイロットシンボルＰＳ３を抽出し、伝搬路状態情報算出部５３１に出力する。
【００３７】
係数取得部５１１は、アンテナ５０１を介して、第１の通信装置１００からＯＦＤＭ送信信号の制御チャネルに含めて送信される係数αを受信する。
係数乗算部５２１は、無線信号復元部５０２から入力されるデータシンボルに、係数取得部５１１から入力される係数αを乗ずる。
モジュロ部５２２は、係数乗算部５２１から入力される乗算後の情報データシンボルに対して、第１の通信装置１００のモジュロ部２２２（図２）と同一のモジュロ計算を行う。
【００３８】
伝搬路状態情報算出部５３１は、無線信号復元部５０２から入力されるパイロットシンボルＰＳ１およびＰＳ３を用いて、第１の通信装置１００から第２の通信装置４００への伝搬路状態情報（送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報）と、第３の通信装置７００から第２の通信装置４００への伝搬路状態情報（干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報）とを算出する。伝搬路状態情報算出部５３１は受信信号のＳ／Ｎ比(Signal to Noise Ratio)と、後述する受信信号の遅延スプレッドとを算出して分散算出部５３２へ出力する。
分散算出部５３２は、伝搬路状態情報算出部５３１から入力される受信信号のＳ／Ｎ比と受信信号の遅延スプレッドとを用いて、後述する伝搬路推定誤差の分散の情報と、ＣＳＩ送信粒度に応じた誤差の分散の情報と、伝搬路変動による誤差の分散の情報と雑音の分散の情報とを算出する。
無線送信部５３３は、伝搬路状態情報算出部５３１から入力される、第１の通信装置１００から第２の通信装置４００への伝搬路状態情報と、第３の通信装置７００から第２の通信装置４００への伝搬路状態情報と、分散算出部５３２から入力される分散とを、アンテナ５０１を介して第１の通信装置１００へ送信する。
【００３９】
＜第３の通信装置の構成＞
図４は、この発明の第１の実施形態による第３の通信装置７００の構成を示す概略ブロック図である。
同図において、第３の通信装置７００は、無線信号生成部８２４と、アンテナ８２５と、干渉元送信信号通知部８３１とを含んで構成される。
無線信号生成部８２４は、マッピング部８２４１と、ＩＦＦＴ部８２４２と、ＧＩ挿入部８２４３と、無線送信部８２４４とを含んで構成される。
【００４０】
マッピング部８２４１は、第３の通信装置７００が送信すべき信号ｕと、パイロットシンボルＰＳ３とを、ＯＦＤＭシンボルのリソースエレメントにマッピングする。
ＩＦＦＴ部８２４２は、マッピング部８２４１から入力されるマッピング後の信号に対してＩＦＦＴ処理を行い、周波数領域の信号から時間領域の信号に変換する。
ＧＩ挿入部８２４３は、ＩＦＦＴ部８２４２から入力される時間領域の信号にガードインターバルを付加する。
【００４１】
無線送信部８２４４は、ＧＩ挿入部８２４３から入力される、ガードインターバルが付加された時間領域の信号に対して、デジタル−アナログ変換および周波数変換等を行い、アンテナ８２５より送信する。
干渉元送信信号通知部８３１は、マッピング部８２４１から入力されるマッピング後の信号を、第３の通信装置７００の送信信号として、有線回線を通じて第１の通信装置１００に送信する。
【００４２】
＜伝搬路状態情報ＣＳＩに誤差が含まれる要因＞
次に、第１の通信装置１００が取得する伝搬路状態情報ＣＳＩに誤差が含まれる要因について説明する。
第１の通信装置１００から第２の通信装置４００への実際の伝搬路をｈｓ、第３の通信装置７００から第２の通信装置４００への実際の伝搬路をｈｆで表す。以下に示す要因により、第１の通信装置１００が伝搬路状態情報ＣＳＩとしてｈｓとｈｆとを誤差なく把握することは実質的には不可能である。以下では、第１の通信装置１００が取得する、第１の通信装置１００から第２の通信装置４００への伝搬路状態情報ＣＳＩをｈｓ’=ｈｓ＋ｍｓ、第３の通信装置７００から第２の通信装置４００への伝搬路状態情報ＣＳＩをｈｆ’=ｈｆ＋ｍｆで表す。ここで、ｍｓおよびｍｆは、それぞれ第１の通信装置１００が取得する伝搬路状態情報ＣＳＩであるｈｓ’およびｈｆ’に含まれる誤差である。
【００４３】
伝搬路ｈｓおよびｈｆは、それぞれ直交周波数分割多重ＯＦＤＭにおける直交したチャネル（サブキャリア）の伝搬路特性である。なお、第１の通信装置の送信方式は周波数分割多重(Frequency Division Multiplexing: FDM)でもよく、この場合も伝搬路ｈｓおよびｈｆは、それぞれのチャネルの特性である。
【００４４】
第１の通信装置１００が取得する伝搬路状態情報ＣＳＩに誤差が含まれる要因は、第１の通信装置１００が伝搬路状態情報ＣＳＩを把握する方法、および、干渉信号が発生する原因によって異なる。
本実施形態では、伝搬路状態情報ＣＳＩを把握する方法は第２の通信装置４００が伝搬路状態情報ＣＳＩを算出し、算出した伝搬路状態情報ＣＳＩを量子化してデジタル信号で送信する方法である。干渉信号が発生する原因は前述の通り第３の通信装置７００の送信信号が干渉信号となるためである。なお、以下では、伝搬路状態情報ＣＳＩを把握するために第２の通信装置４００が伝搬路状態情報ＣＳＩを算出し、算出した伝搬路状態情報ＣＳＩを量子化してデジタル信号で送信する方法を第１の方法という。
【００４５】
伝搬路状態情報ＣＳＩに誤差が含まれる第一の要因として、第２の通信装置４００が、第１の通信装置１００および第３の通信装置７００からのパイロット信号に従って伝搬路状態情報を求める際、すなわち、伝搬路推定する際に、ノイズの混入や一時的なシャドウイング（遮蔽物による伝搬路の遮断）等によって伝搬路推定誤差が生じることが挙げられる。
第二の要因として、第２の通信装置４００が、推定した伝搬路状態情報ＣＳＩを第１の通信装置１００へデジタル信号で送信する際に、量子化することによって生じる量子化誤差が挙げられる。
【００４６】
第三の要因として、周波数方向で伝搬路の状態が異なるにもかかわらず、第２の通信装置４００が、周波数方向に幅を持った範囲の伝搬路情報を１つの値としてまとめた伝搬路状態情報ＣＳＩとして第１の通信装置１００へ送信することにより、周波数方向の幅（粒度）に応じた誤差が生じることが挙げられる。
第四の要因として、第１の通信装置１００が送信を行なっている間に、第２の通信装置４００が移動することによって伝搬路が変動して生じる誤差が挙げられる。
【００４７】
＜伝搬路状態情報ＣＳＩに含まれる誤差の分散の取得方法＞
以上のように、第１の通信装置１００が取得する伝搬路状態情報ＣＳＩには誤差が含まれている。そこで、第１の通信装置１００の分散取得部２１４は伝搬路状態情報ＣＳＩの誤差の分散を取得し、係数計算部２１５が、伝搬路状態情報ＣＳＩの誤差の分散を考慮して係数αを算出する。以下では、分散取得部２１４が伝搬路状態情報ＣＳＩの誤差の分散を取得する方法について説明する。
まず、前記の各要因によって生じる誤差の分散の算出方法について説明する。
【００４８】
第一の要因による誤差である伝搬路推定誤差は、第２の通信装置４００の受信信号中に含まれる雑音の影響を受ける。そこで、例えば、モンテカルロシミュレーション等のシミュレーションを用いて、Ｓ／Ｎ比をパラメータとする、伝搬路推定誤差の分散の関数を予め求めておき、第２の通信装置４００の分散算出部５３２がこの関数を記憶しておく。そして、伝搬路状態情報算出部５３１が受信信号のＳ／Ｎ比を算出して分散算出部５３２に出力する。分散算出部５３２は、入力されたＳ／Ｎ比を前記関数に代入して、伝搬路推定誤差の分散を算出する。
第二の要因による誤差である量子化誤差は、デジタル化の方法に依存する。そこで、第２の通信装置４００が行うデジタル化の方法に基づいて、予め量子化誤差の分散を算出し、第２の通信装置の分散算出部５３２が記憶しておく。
【００４９】
第三の要因による誤差である伝搬路状態情報ＣＳＩ送信粒度に応じた誤差は、第２の通信装置４００が伝搬路状態情報ＣＳＩを送信する粒度や、第２の通信信号４００の受信信号の遅延スプレッドの影響を受ける。
そこで、例えば、モンテカルロシミュレーション等のシミュレーションを用いて、粒度および遅延スプレッドをパラメータとする、第三の要因による誤差の分散の関数を求めておき、第２の通信装置４００の分散算出部５３２がこの関数を記憶しておく。そして、伝搬路状態情報算出部５３１は、受信信号の遅延スプレッドを算出して分散算出部５３２に出力する。分散算出部５３２は、入力された遅延スプレッドと、第２の通信装置４００が伝搬路状態情報ＣＳＩを送信する際の粒度とを前記関数に代入して、ＣＳＩ送信粒度に応じた誤差の分散を算出する。
ここで、遅延スプレッドは、遅延プロファイル（遅延時間を変数とした平均受信電力）の広がり具合を表す標準偏差である。伝搬路状態情報算出部５３１は、サンプリング間隔Ｔでサンプリングした遅延プロファイルＰｎ（ｎはサンプリング番号）を用いて、遅延スプレッドを式（３）により算出できる。
【００５０】
【数３】
0005546041.tif 000004
【００５１】
第四の要因による誤差は、伝搬路の時間変動によるものである。具体的には、ＲＴＴ（Ｒｏｕｎｄ  Ｔｒｉｐ  Ｔｉｍｅ）に変動する伝搬路変動の大きさによるものである。ここで、ＲＴＴとは、以下に示すプロセスが行われる時間である。第２の通信装置４００が伝搬路推定を行ってから、その伝搬路状態情報を第１の通信装置１００に通知する。この伝搬路状態情報を用いて第１の通信装置が、当該発明に基づく送信方法で、信号を送信する。その信号が第２の通信装置で受信される。以上のプロセスが行われる時間がＲＴＴである。そこで、例えば、分散算出部５３２が、伝搬路状態情報算出部５３１入力される伝搬路状態情報の時間変動から、第四の要因による誤差の分散として算出する。
伝搬路状態情報ＣＳＩの誤差の分散は、上記各要因による誤差の一部または全部の和を取ることによって算出する。例えば、第２の通信装置４００の分散算出部５３２が、無線送信部５３３等を経由して第１の通信装置１００の分散取得部２１４に、各要因による誤差の分散を送信し、分散取得部２１４が送信された分散の和を取ることによって算出する。
つまり、分散取得部２１４は、干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散を取得し、これを前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の誤差の分散とする。或いは、分散取得部２１４は、干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散に加えて、該伝搬路状態情報を送信する粒度に応じた誤差の分散と前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路変動による誤差の分散と前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の量子化誤差の分散のうち少なくとも一つを取得する。そして、これらの和を取ることによって前記干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の誤差の分散を算出する。
また、分散取得部２１４は、送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散を取得し、これを前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の誤差の分散とする。或いは、分散取得部２１４は、該送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の誤差の分散に加えて、該伝搬路状態情報を送信する粒度に応じた誤差の分散と前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路変動による誤差の分散と前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の量子化誤差の分散のうち少なくとも一つを取得する。そして、これらの和を取ることによって前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の誤差の分散を算出する。
なお、分散算出部５３２で一部の要因について和を取ってから分散取得部２１４に送信して、最終的に分散取得部２１４で全要因による誤差の分散の和を取ってもよい。
また、分散算出部５３２で全部の要因について和を取ってから分散取得部２１４に通知して分散取得部２１４で全要因による誤差の分散の和を取得してもよい。
【００５２】
＜各要因よる誤差の分散の送信時期＞
第一の要因による伝搬路推定誤差の分散は、第２の通信装置４００の伝搬路推定方法によって伝搬路推定の精度が異なるため、分散算出部５３２が本方法で通信を開始する際に、第２の通信装置４００の分散算出部５３２において、前記の方法で誤差の分散を計算して第１の通信装置１００に送信する。また、シャドウイング等によって平均受信電力が一定値またはそれ以上変化した場合も、伝搬路推定誤差に変化が生じるので、第１の通信装置１００に再度通知する。つまり、第２の通信装置４００の伝搬路状態情報算出部５３１が受信信号の平均受信電力を算出し、分散算出部５３２は、通信開始時および受信信号の平均受信電力が一定値またはそれ以上変化したときに、干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報を算出する際に生じる誤差である干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と、前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報を算出する際に生じる誤差である送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散とを算出する。
上記タイミングで分散を算出したあと無線送信部５３３は、干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散とを送信する。
ここで、平均受信電力が一定値またはそれ以上変化したときに伝搬路推定誤差の分散を算出し送信するとあるが、これ以外にも一定時間経過後に定期的に送信してもよいし、通信開始時のみ送信してもよい。
第二の要因による伝搬路状態情報ＣＳＩの誤差の分散は、量子化の方法に従って決まる定数を用いることができるので、第１の通信装置１００自ら取得することができ、必ずしも第２の通信装置４００が送信する必要はない。つまり、分散取得部２１４は、干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の送信方法に基づいて干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の量子化誤差の分散を生成し、前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の送信方法に基づいて前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の量子化誤差の分散を生成する。
【００５３】
第三の要因による誤差の分散は、前記のとおり、粒度と遅延スプレッドに影響されるので、通信を開始するときと、伝搬路状態情報ＣＳＩを送信する粒度を変えたとき、および遅延スプレッドが一定値またはそれ以上変化したときに、第２の通信装置４００の分散算出部５３２から第１の通信装置１００へ送信する。つまり、第２の通信装置４００の無線受信部５０２１は受信信号の遅延スプレッドを算出し、分散算出部５３２は、通信開始時および遅延スプレッドが一定値またはそれ以上変化したときに、干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報を送信する粒度に応じた誤差と、送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報を送信する粒度に応じた誤差とを算出する。
ここで、粒度に応じた誤差の分散を算出し送信するタイミングは上記に限らず、これ以外にも一定時間経過後に定期的に送信してもよいし、通信開始時のみ送信してもよい。
無線送信部５３３は干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報を送信する粒度に応じた誤差と、前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報を送信する粒度に応じた誤差とを送信する。
第四の要因による誤差の分散は、第２の通信装置４００で測定した第２の通信装置４００の移動速度もしくはｆｄ（最大ドップラー周波数）に依存する。そのため、第２の通信装置４００の分散算出部５３２が、本方法で通信を開始するときに加えて、第２の通信装置４００の移動速度もしくはｆｄが一定値またはそれ以上変化した場合に通知する。つまり、伝搬路状態情報算出部５３１は受信信号の最大ドップラー周波数を算出し、分散算出部５３２は、通信開始時および受信信号の最大ドップラー周波数が一定値またはそれ以上変化しときに干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路変動誤差の分散と送信信号の伝搬路に対応した伝搬路変動誤差の分散とを算出する。
伝搬路状態情報算出部５３１は干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路変動誤差の分散と前記送信信号の伝搬路に対応した伝搬路変動誤差の分散とを送信する。
ここで、伝搬路変動による誤差の分散を算出し送信するタイミングは上記に限らず、これ以外にも一定時間経過後に定期的に送信してもよいし、通信開始時のみ送信してもよい。
【００５４】
＜分散取得部が取得する分散＞
第１の通信装置１００の分散取得部２１４は、前記の方法により、第１の通信装置１００から第２の通信装置４００への伝搬路に関する伝搬路状態情報ＣＳＩの誤差の分散（全部の誤差要因を含めたもの）σｍｓ２と、第３の通信装置７００から第２の通信装置４００への伝搬路に関する伝搬路状態情報ＣＳＩの誤差の分散（全部の誤差要因を含めたもの）σｍｆ２とを算出する。また、分散取得部２１４は、送信信号の分散σｘ２と、干渉信号の分散σｔ２とを取得する。また、分散取得部２１４はこれらの分散を用いて、伝搬路状態情報ＣＳＩの不完全性に伴う干渉成分の誤差の分散σｍ２を算出する。つまり、分散取得部２１４は、送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の誤差の分散σｍｓ２と干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報の誤差の分散σｍｆ２と送信信号の分散σｘ２と、干渉信号の分散σｔ２とを用いて干渉成分の誤差の分散σｍ２を算出する。分散σｍ２の算出方法については後述する。また、分散取得部２１４は、雑音の分散σｎ２と、送信信号の分散σｘ２と、干渉信号の誤差の分散σｍ２とを係数計算部２１５に出力する。
【００５５】
雑音の分散σｎ２は、例えば、雑音はランダムであり平均値が０であることを用いて、同一パターンで生成された、時間方向に複数のパイロット信号を受信し、それらの受信したパイロット信号の平均値を算出することによって雑音成分を平均化により打ち消し、その平均値を受信した個々のパイロット信号から減算することによって各パイロット信号に加わっている雑音を抽出し、この雑音の分散を算出することによって生成する。
また、送信信号の分散σｘ２としては、例えば、分散取得部２１４が、第１の通信装置が行う通信の方法に基づいて定められた値を予め記憶しておき、この値を用いる。つまり、分散取得部２１４は、自通信装置の通信方式に基づいて送信信号の分散σｘ２を生成する。
同様に、干渉信号の分散σｔ２としては、例えば、分散取得部２１４が、第３の通信装置が行う通信の方法に基づいて定められた値を予め記憶しておき、この値を用いる。
【００５６】
係数計算部２１５は、分散取得部２１４から入力された雑音の分散σｎ２と、送信信号の分散σｘ２と、干渉信号の誤差の分散σｍ２とを用いて、後述するように係数αを算出する。
係数計算部２１５から分散取得部２１４へ分散を出力する際は、ｄＢｍ単位を用いて分散の値を表す。なお、各々の分散の比のみを出力してもよいし、他の単位を用いて分散の値を表してもよい。
【００５７】
＜伝搬路状態情報ＣＳＩの誤差の分散を用いることによる誤り率特性の改善＞
次に、伝搬路状態情報ＣＳＩの誤差の分散を用いて受信信号の誤り率を改善する方法について説明する。
第１の通信装置１００が第２の通信装置４００に送信すべき所望の信号をｓとし、第２の通信装置４００におけるｓの推定値をｓ’とする。
前記のとおり、第１の通信装置１００から第２の通信装置４００へ通知される伝搬路状態情報ＣＳＩであるｈｓ’=ｈｓ＋ｍｓおよびｈｆ’=ｈｆ＋ｍｆは、それぞれ誤差ｍｓおよびｍｆを含む。ｍｓ、ｍｆは、いわば伝搬路状態情報ＣＳＩの不完全性を示す誤差である。以下では、ｍｓの分散をσｍｓとし、ｍｆの分散をσｍｆとする。
【００５８】
また、第３の通信装置７００の送信信号をｔとする。本実施形態では、第３の通信装置７００は、有線回線を通じてｔを第１の通信装置１００へ予め送信する。
第２の通信装置４００が受信する干渉信号ｆが、ｆ＝ｈｆｔであるのに対し、第１の通信装置１００の干渉信号算出部２１３は、誤差を含んだ伝搬路状態情報ＣＳＩであるｈｆ’を用いて、干渉信号推定値をｈｆ’ｔ＝ｈｆｔ＋ｍｆｔと算出する。つまり、干渉信号算出部２１３は、干渉元における干渉信号ｔを取得するとともに、干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報ｈｆ’を取得し、干渉元における干渉信号ｔと干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態情報ｈｆ’とに基づき干渉信号推定値ｈｆ’ｔを算出する。干渉信号算出部２１３は算出した干渉信号推定値ｈｆ’ｔを、係数乗算部２１６に出力する。
係数乗算部２１６は、干渉信号算出部２１３から出力される干渉信号推定値ｈｆ’ｔに係数計算部２１５から出力される係数αを乗じて減算用信号を算出する。係数乗算部２１５は、算出した減算用信号を干渉信号減算部２２１に出力する。
干渉信号減算部２２１は、送信すべき所望信号ｓから減算用信号αｈｆ’ｔを減算して減算後信号ｖ＝ｓ−αｈｆ’ｔを算出する。干渉信号減算部２２１は、算出した減算後信号ｖをモジュロ部２２２に出力する。
モジュロ部２２２は、入力される減算後信号ｖに対して、式（４）のモジュロ計算を行う。つまり、モジュロ部２２２は、減算後信号を所定定数で除した剰余を求めて電力抑制送信信号Ｍ（ｖ）を算出する。
【００５９】
【数４】
0005546041.tif 000005
【００６０】
ここで、δは、ｓの変調方法に応じて定まるコンスタレーション（信号点配置）を全て含むよう定められた幅を表す所定定数である。このδについて、図５を用いて説明する。図５は、変調方法として１６ＱＡＭの場合を例に、変調シンボルのコンスタレーションと、δとの関係を示した図である。同図に示されるように、変調シンボルのコンスタレーションが全て、−δ／２〜δ／２、−ｉδ／２〜ｉδ／２（ｉは虚数単位）の範囲内に含まれるようにδの値を定める。
例えば、変調方法がＱＰＳＫの場合は、δ＝２√２、１６ＱＡＭの場合は、δ＝８／√１０、６４ＱＡＭの場合は、δ＝１６／√４２とすることができる。なお、δの値はこれ以外の値であっても、第１の通信装置１００と第２の通信装置４００の両方が既知で、かつ、変調シンボルのコンスタレーションの幅よりも大きくなる値であればよい。
なお、以下では、モジュロ部２２２が出力する電力抑制送信信号Ｍ（ｖ）をｘで表す。
【００６１】
伝搬路除算部２２３は、モジュロ部から入力される電力抑制送信信号ｘから、伝搬路状態情報ｈｓ’=ｈｓ＋ｍｓを除する。すなわち、送信信号が通る伝搬路の逆特性を掛けることで事前等化を行う。伝搬路除算部２２３は、除算の結果得られるｈｓ’−１ｘを無線信号生成部２２４に出力する。
無線信号生成部２２４は、伝搬路除算部２２３から入力されたｈｓ’−１ｘを、直交周波数分割多重ＯＦＤＭを用いて第２の通信装置４００に送信する。つまり、無線信号生成部２２４は、電力抑制送信信号ｘに基づく送信信号を送信する。
これに対し、第２の通信装置４００のデマッピング部５０２４が出力する信号ｙは、伝搬路特性ｈｓと、干渉信号ｆと、雑音ｎとの影響を受けて、式（５）のようになる。
【００６２】
【数５】
0005546041.tif 000006
【００６３】
係数乗算部５２１は、デマッピング部５０２４から入力されるｙに係数αを乗じたαｙをモジュロ部５２２に出力する。モジュロ部５２２は、係数乗算部から入力されるαｙに対し、第１の通信装置１００のモジュロ部２２２と同様のモジュロ計算を行う。モジュロ部５２２の出力が、ｓ’、すなわち、ｓに対する第２の通信装置４００の推定値である。
【００６４】
以下では、ｓとｓ’との差の分散について説明する。
まず、Ｍ（ｓ’−ｓ）は、式（６）のように計算できる。ここで、ｓとｓ’の差は、δを超えないと仮定している。
【００６５】
【数６】
0005546041.tif 000007
【００６６】
次に、ｓとｓ’との差の二乗平均、すなわち、分散を求めると、式（７）のようになる。
【００６７】
【数７】
0005546041.tif 000008
【００６８】
ここで、独立で平均が０である確率変数ＸとＹとの積の分散Ｖ［ＸＹ］は、確率変数の分散の積Ｖ［Ｘ］Ｖ［Ｙ］に等しいことを用いた。
上式の右２項が、伝搬路状態情報ＣＳＩが誤差を含むことによる受信信号の誤差による誤り率の増加を表す。したがって、伝搬路状態情報ＣＳＩの不完全性に伴う干渉信号の誤差の分散は、式（８）のように表される。
【００６９】
【数８】
0005546041.tif 000009
【００７０】
第１の通信装置１００の分散取得部２１４は、この式に従い、σｍｓ２、σｍｆ２、σｘ２、σｔ２および伝搬路状態が示す複素利得ｈｓ’から、σｍ２を算出する。つまり、分散取得部２１４は、干渉元における干渉信号から算出される干渉信号の分散σｔ２を取得し、送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態が示す複素利得（伝搬路状態情報）ｈｓ’を取得し、干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路状態が示す複素利得の誤差の分散σｍｆ２と干渉信号の分散σｆ２との積と、送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態が示す複素利得の誤差の分散σｍｓ２と送信信号の分散σｘ２とを送信信号の伝搬路に対応した伝搬路状態が示す複素利得ｈｓ’の二乗で除したものとの和を取ることによって干渉成分の誤差の分散σｍ２を計算する。
【００７１】
なお、分散取得部２１４が、干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散σｍｆ２と、送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散σｍｓ２とのうち、いずれか一方のみを取得（本実施形態では算出）して、干渉成分の誤差の分散σｍ２を算出するようにしてもよい。すなわち、分散取得部２１４が、式σｍ２＝σｍｆ２σｔ２に基づいてσｍ２を算出するようにしてもよいし、式σｍ２＝ｈｓ’−２σｍｓ２σｘ２に基づいてσｍ２を算出するようにしてもよい。
分散取得部２１４が、σｍｆ２と、σｍｓ２とのうち、いずれか一方のみを用いてσｍ２を算出することで、分散取得部２１４の演算量を軽減できる。一方、分散取得部２１４が、σｍｆ２と、σｍｓ２との両方を用いてσｍ２を算出することで、より高い精度のσｍ２を得られる。
【００７２】
係数計算部２１５は、分散取得部２１４から入力されるσｘ２、σｎ２、σｍ２、を用いて係数αを計算する。このσｍ２は送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散および干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散を用いて算出される。したがって係数計算部２１５は、送信信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散および干渉信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散と雑音の分散とを用いて係数αを計算する。
ここで、前記より、ｓとｓ’との差の二乗平均は、式（９）のように、αの二次関数で表される。
【００７３】
【数９】
0005546041.tif 000010
【００７４】
これを最小にするαは、式（１０）で表される。係数計算部２１５はこのαを計算する。つまり、係数計算部２１５は、送信信号の分散を、送信信号の分散と干渉成分の誤差の分散と雑音の分散との和で除することによって係数αを計算する。
【００７５】
【数１０】
0005546041.tif 000011
【００７６】
このとき、ｓとｓ’との差の二乗平均は、σｘ２(σｎ２＋σｍ２)／(σｎ２＋σｍ２＋σｘ２)となる。
σｘ２＞０、σｎ２＞０、σｍ２＞０なので、このσｘ２(σｎ２＋σｍ２)／(σｎ２＋σｍ２＋σｘ２)は、単純にＴＨＰを用いた場合（α＝１に相当する）の値σｎ２＋σｍ２や、インフレイテッド・ラティス・プリコーディング において、α＝σｘ２／(σｎ２＋σｘ２)とした場合の値σｘ２(σｎ２＋σｍ２)／(σｎ２＋σｘ２)よりも小さい。
したがって、誤り率特性が改善されている。
【００７７】
＜第１の変形例＞
次に本実施形態の第１の変形例について説明する。
第１の実施形態では、伝搬路状態情報ＣＳＩを把握する方法が、第２の通信装置４００が伝搬路状態情報ＣＳＩを算出し、算出した伝搬路状態情報ＣＳＩを量子化してデジタル信号で送信する方法であり、干渉信号が発生する原因が第３の通信装置７００の送信信号が干渉信号となることによる場合について説明した。これに対して、上り回線と下り回線でと同一の周波数を用いる場合など伝搬路が可逆とみなせる場合は、かかる伝搬路の可逆性を利用して第２の通信装置４００ｂからのパイロット信号を用いて、第１の通信装置１００ｂと、第３の通信装置７００ｂが伝搬路状態情報ＣＳＩを算出してもよい。
本変形例では、伝搬路状態情報ＣＳＩを把握する方法が、第２の通信装置４００ｂからのパイロット信号を用いて、第１の通信装置１００ｂと、第３の通信装置７００ｂとが伝搬路推定を行う方法であり、干渉信号が発生する原因が第３の通信装置７００ｂの送信信号が干渉信号となることによる場合について説明する。
【００７８】
＜第１の通信装置の構成＞
図６は、本変形例における第１の通信装置１００ｂの構成例を示す概略ブロック図である。
図６において、図２の各部に対応する部分には同一の符号（２０１、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７、２２１、２２２、２２３、２２４、２２４１、２２４２、２２４３、２２４４）を付し、その説明を省略する。
図６の第１の通信装置１００ｂは、ＧＩ除去部２３１ｂ、ＦＦＴ部２３２ｂ、デマッピング部２３３ｂ、伝搬路状態情報算出部２３４ｂを含んで構成される点で、図２の第１の通信装置１００と異なる。
【００７９】
無線受信部２１１ｂは、アンテナ２０１を介して第２の通信装置４００ｂから、パイロット信号と、後述する分散とを受信する。
ＧＩ除去部２３１ｂは、無線受信部２１１ｂから入力される信号からガードインターバルを除去する、すなわち、ＦＦＴ区間を抽出する。
ＦＦＴ部２３２ｂは、ＧＩ除去部２３１ｂで抽出されたＦＦＴ区間に対してＦＦＴ処理を行い、時間領域の信号から周波数領域の信号であるデータシンボルに変換する。
デマッピング部２３３ｂは、ＦＦＴ部２３２ｂから入力されるデータシンボルからパイロットシンボルＰＳ２を抽出し、伝搬路状態情報算出部２３４ｂに出力する。
【００８０】
伝搬路状態情報算出部２３４ｂは、デマッピング部２３３ｂから入力されるパイロットシンボルＰＳ２を用いて、第２の通信装置４００ｂから第１の通信装置１００ｂへの伝搬路状態情報を算出する。
干渉元送信信号取得部２１２ｂは、有線回路を通じて第３の通信装置７００ｂから送信される、第３の通信装置７００ｂの送信信号ｔと、第２の通信装置４００ｂから第３の通信装置７００ｂへの伝搬路状態情報ｈｆ＋ｍｆとを受信する。
無線信号生成部２２４は、マッピング部２２４１と、ＩＦＦＴ部２２４２と、ＧＩ挿入部２２４３と、無線送信部２２４４とを含んで構成される。
マッピング部２２４１は、図２のマッピング部２２４１と同様である。
また、ＩＦＦＴ部２２４２と、ＧＩ挿入部２２４３と、無線送信部２２４４とは、図２のものと同様であり、説明を省略する。
【００８１】
＜第２の通信装置の構成＞
図７は、本変形例における第２の通信装置４００ｂの構成例を示す概略ブロック図である。
図７において、図３の各部に対応する部分には同一の符号（５０１、５０２、５０２１、５０２２、５０２３、５０２４、５１１、５２１、５２２）を付し、その説明を省略する。
図７の第２の通信装置４００ｂは、伝搬路状態情報算出部５３１を具備しない点と、分散算出部５３２ｂに無線信号復元部５０２からの信号が入力される点と、無線送信部５３３ｂに、伝搬路状態情報算出部５３１からの出力ではなくパイロットシンボルＰＳ２が入力される点とで図３の第２の通信装置４００と異なる。
分散算出部５３２ｂは、無線信号復元部５０２から入力されるパイロットシンボルを用いて、受信信号のＳ／Ｎ比(Signal to Noise Ratio)と、受信信号の遅延スプレッドとを算出する。分散算出部５３２ｂは、算出した受信信号のＳ／Ｎ比と受信信号の遅延スプレッドとを用いて、後述する伝搬路推定誤差の分散の情報と、ＣＳＩ送信粒度に応じた誤差の分散の情報と、伝搬路変動による誤差の分散の情報と雑音の分散の情報とを算出する。
無線送信部５３３ｂは、分散算出部５３２ｂから入力される分散と、パイロットシンボルＰＳ２とを、アンテナ５０１を介して第１の通信装置１００ｂへ送信する。
【００８２】
＜第３の通信装置の構成＞
図８は、本変形例における第３の通信装置７００ｂの構成例を示す概略ブロック図である。
図８において、図４の各部に対応する部分には同一の符号（８２４、８２４１、８２４２、８２４３、８３４４、８２５）を付し、その説明を省略する。
図８の第３の通信装置７００ｂは、無線信号復元部８４１ｂと伝搬路状態情報算出部８４２ｂを含んで構成される点、干渉元送信信号通知部８３１ｂが伝搬路状態情報算出部８４２ｂからの信号の入力を受ける点で、図４の第３の通信装置７００と異なる。
【００８３】
無線信号復元部８４１ｂは、無線受信部８４１ｂ１と、ＧＩ除去部８４１ｂ２と、ＦＦＴ部８４１ｂ３と、デマッピング部８４１ｂ４とを含んで構成される。
無線受信部８４１ｂは、アンテナ８２５を介して受信した第２の通信装置４００ｂから無線信号に対して、周波数変換やアナログ−デジタル変換などの処理を行う。
ＧＩ除去部８４１ｂ２は、無線受信部８４１ｂ１からの入力される信号からガードインターバルを除去する、すなわち、ＦＦＴ区間を抽出する。
ＦＦＴ部８４１ｂ３は、ＧＩ除去部８４１ｂ２で抽出されたＦＦＴ区間に対してＦＦＴ処理を行い、時間領域の信号から周波数領域の信号に変換する。
デマッピング部８４１ｂは、第２の通信装置４００ｂによって行われたマッピングの情報を予め得ており、これを用いてパイロットシンボルＰＳ２を抽出し、伝搬路状態情報算出部８４２ｂに出力する。
伝搬路状態情報算出部８４２ｂは、無線信号復元部８４１ｂから入力されるパイロットシンボルＰＳ２を用いて、第２の通信装置４００ｂから第３の通信装置７００ｂへの伝搬路状態情報を算出する。
【００８４】
＜伝搬路状態情報ＣＳＩに誤差が含まれる要因＞
次に、第１の通信装置１００ｂが取得する伝搬路状態情報ＣＳＩに誤差が含まれる要因について説明する。
本変形例では、伝搬路状態情報ＣＳＩを把握する方法は、第１の通信装置１００ｂおよび第３の通信装置７００ｂが伝搬路状態情報ＣＳＩを算出し、第３の通信装置７００ｂが有線回線を用いて第１通信装置１００ｂに送信するものである。以下では、この方法を第２の方法という。また、干渉信号が発生する理由は、第１の実施形態の場合と同様、第３の通信装置７００ｂの送信信号が干渉信号となるためである。
伝搬路状態情報ＣＳＩに誤差が含まれる要因のうち、前記第一の要因については、第１の通信装置１００ｂ及び第３の通信装置７００ｂにおいて伝搬路推定する際に伝搬路推定誤差が生じる。
【００８５】
一方、前記第二の要因については、第３の通信装置７００ｂから第１の通信装置１００ｂへ有線回線を用いて伝搬路状態情報ＣＳＩを送信することにより、デジタル信号で送信する際の量子化誤差を十分に小さくできる場合には、考慮する必要がない。
また、前記第三の要因についても、第３の通信装置７００ｂから第１の通信装置１００ｂへ有線回線を用いて伝搬路状態情報ＣＳＩを送信することにより、伝搬路状態情報ＣＳＩを送信する粒度を十分に細かくすることができる場合には、考慮する必要がない。
前記第四の要因については、第１の実施形態の場合と同様、第２の通信装置４００ｂが移動することによって伝搬路が変動して誤差が生じる。
【００８６】
これら、伝搬路状態情報ＣＳＩに含まれる誤差の分散は、第１の実施形態の場合と同様にして取得できる。
また、伝搬路状態情報ＣＳＩに含まれる誤差の分散の送信時期は、第一の要因については、伝搬路推定を行うのが第１の通信装置１００ｂおよび第３の通信装置７００ｂなので、第３の通信装置７００ｂから第１の通信装置１００ｂへ有線回線を用いて随時送信する。
第四の要因については、第２の通信装置４００ｂの分散算出部５３２ｂが、本方法で通信を開始するときに加えて、第２の通信装置４００ｂの移動速度もしくは最大ドップラー周波数ｆｄが一定値またはそれ以上変化したときに通知する。また、再度第２の通信装置が通知する代わりに、第１の通信装置が伝搬路推定を複数回した後に、伝搬路状態情報ＣＳＩの時間変動の大きさから、第二の要因における伝搬路状態情報ＣＳＩの誤差の分散を求めてもよい。
伝搬路状態情報ＣＳＩの全要因を加えた誤差分散は、分散取得部で各要因における分散の和を取れば求められる。以下、第１の実施形態の場合と同様、伝搬路状態情報ＣＳＩの誤差の分散を用いて伝搬路状態情報の誤差の分散を算出し、係数αを計算する際に、伝搬路状態情報の誤差の分散を用いることで、受信信号の誤り率特性を向上させることができる。
【００８７】
＜第２の変形例＞
次に本実施形態の第２の変形例について説明する。
第１の実施形態では、伝搬路状態情報ＣＳＩを把握する方法が、第２の通信装置４００が伝搬路状態情報ＣＳＩを算出し、算出した伝搬路状態情報ＣＳＩを量子化してデジタル信号で送信する方法であり、干渉信号が発生する原因が第３の通信装置７００の送信信号が干渉信号となることによる場合について説明した。これに対して、本変形例では、伝搬路状態情報ＣＳＩを把握する方法が、第２の通信装置４００ｃが伝搬路状態情報ＣＳＩを算出し、算出した伝搬路状態情報ＣＳＩを量子化してデジタル信号で送信する方法であり、干渉信号が発生する原因が第１の通信装置１００ｃから送信された信号の遅延波が干渉信号となる場合について説明する。なお、遅延波は、第１の通信装置ｃと有線回線で接続されたリレー局装置の送信アンテナから送信される信号であってもよい。
【００８８】
図９は、本変形例における、通信システム全体の構成を示す図である。
同図において、通信システム９００ｃは、第１の通信装置１００ｃと、第２の通信装置４００ｃとを含んで構成される。
第１の通信装置１００ｃは、第２の通信装置４００ｃに対してチャネル状態ｈｓの伝搬路を介して無線信号ＳＯＢＪを送信し、第２の通信装置４００ｃは、この無線信号ＳＯＢＪを受信する。また、第１の通信装置１００ｃの送信信号が反射物に当たって反射した伝搬路（チャネル状態ｈｆ）を通った遅延波が、第２の通信装置４００ｃに対しては干渉信号ＳＲＥＦとなり、第２の通信装置４００ｃの受信信号に含まれる干渉信号成分となる。
本実施形態では、第１の通信装置１００ｃの送信方法がＳＣ−ＦＤＭ（Single Carrier-Frequency Division Multiplexing、シングルキャリア周波数分割多重）などのシンボル間干渉(Inter Symbol Interference: ISI)の影響を受ける通信方法のときに、このＩＳＩを送信側で消す方法として、インフレイテッド・ラティス・プリコーディングが用いられる。
図９において、直接波の伝搬路をｈｓ、遅延波の伝搬路をｈｆで表す。
【００８９】
＜第１の通信装置の構成＞
図１０は、本変形例における第１の通信装置１００ｃの構成例を示す概略ブロック図である。第１の通信装置１００ｃは、所望信号ｓとして時間領域の信号を扱う点で、図２の第１の通信装置１００と異なる。
同図において、第１の通信装置１００ｃは、アンテナ２０１と、無線受信部２１１ｃと、干渉信号算出部２１３ｃと、分散取得部２１４ｃと、係数計算部２１５ｃと、係数乗算部２１６ｃと、係数通知部２１７と、干渉信号減算部２２１ｃと、モジュロ部２２２ｃと、伝搬路除算部２２３ｃと、無線信号生成部２２４ｃとを含んで構成される。
無線信号生成部２２４ｃは、パイロット挿入部２２４１ｃと、無線送信部２２４４とを含んで構成される。
【００９０】
無線受信部２１１ｃは、アンテナ２０１を介して第２の通信装置４００ｃから、直接波の伝搬路状態情報と、遅延波の伝搬路状態情報と、後述する分散とを受信する。なお、伝搬路状態情報としては、チャネルインパルス応答推定値を受信する。
干渉信号算出部２１３ｃは、無線送信部２２４４から入力される第１の通信装置１００ｃの送信信号と、無線受信部２１１ｃから入力される干渉波の伝搬路の伝搬路状態情報とに基づいて、第２の通信装置４００ｃの受信信号に含まれる干渉信号推定値を算出する。
分散取得部２１４ｃは、無線受信部２１１ｃから後述する分散の入力を受ける。
係数計算部２１５ｃは、分散取得部２１４ｃから入力される分散に基づいて、干渉信号推定値に乗ずる係数αを算出する。
【００９１】
係数乗算部２１６ｃは、干渉信号算出部２１３ｃから入力される干渉信号推定値に、係数計算部２１５ｃから入力される係数αを乗ずる。
係数通知部２１７は、係数計算部２１５ｃから入力された係数αを、アンテナ２０１を介して第２の通信装置４００ｃへ送信する。係数αの送信は、例えば、モジュロ計算等を行わない通常のＳＣ−ＦＤＭ送信信号の制御チャネルに含めることによって、本発明の方法を用いた通信が可能となる前の状態でも行うことができる。
干渉信号減算部２２１ｃは、第１の通信装置１００ｃが第２の通信装置４００ｃに通知した信号ｓから、係数乗算部から入力される、係数αを乗じた干渉信号推定値を減ずる。
【００９２】
モジュロ部２２２ｃは、干渉信号減算部２２１ｃから入力される、減算後の信号に対してモジュロ計算を行う。
伝搬路除算部２２３ｃは、モジュロ部２２２ｃから入力されるモジュロ計算後の信号から、無線受信部２１１ｃから入力される、第１の通信装置１００ｃから第２の通信装置４００ｃへの伝搬路状態情報を除する。
【００９３】
無線信号生成部２２４ｃにおいて、パイロット挿入部２２４１ｃは、伝搬路除算部２２３ｃから入力される除算後の信号に、パイロットシンボルＰＳ１を挿入する。
無線送信部２２４４は、パイロット挿入部２２４１ｃから入力される、パイロットシンボルＰＳ１が挿入された信号に対して、デジタル−アナログ変換、周波数変換等を行い、アンテナ２０１より送信する。
【００９４】
＜第２の通信装置の構成＞
図１１は、本変形例における第２の通信装置４００ｃの構成を示す概略ブロック図である。
同図において、第２の通信装置４００ｃは、アンテナ５０１と、無線信号復元部５０２ｃと、係数取得部５１１と、係数乗算部５２１ｃと、モジュロ部５２２ｃと、伝搬路状態情報算出部５３１ｃと、分散算出部５３２と、無線送信部５３３とを含んで構成される。
無線信号復元部５０２ｃは、無線受信部５０２１ｃと、パイロット分離部５０２４ｃとを含んで構成される。
【００９５】
無線受信部５０２１ｃは、アンテナ５０１を介して受信した第１の通信装置１００ｃからの無線信号に対して、周波数変換やアナログ−デジタル変換などの処理を行う。
パイロット分離部５０２４ｃは、第１の通信装置１００ｃによって行われたパイロットシンボル挿入の情報を予め得ており、これを用いて、無線受信部５０２１ｃから入力される受信信号からパイロットシンボルＰＳ１を抽出し、伝搬路状態情報算出部５２１ｃに出力する。
【００９６】
係数取得部５１１は、アンテナ５０１を介して、第１の通信装置１００ｃから係数αを受信する。
係数乗算部５２１ｃは、無線信号復元部５０２ｃから入力される信号に、係数取得部５１１から入力される係数αを乗ずる。
モジュロ部５２２ｃは、係数乗算部５２１ｃから入力される乗算後の信号に対して、第１の通信装置１００ｃのモジュロ部２２２ｃ（図１０）と同一のモジュロ計算を行う。
【００９７】
伝搬路状態情報算出部５３１ｃは、無線信号復元部５０２ｃから入力されるパイロットシンボルＰＳ１を用いて、第１の通信装置１００ｃから第２の通信装置４００ｃへの直接波の伝搬路状態情報と、干渉波の伝搬路状態情報とを算出する。ここで、伝搬路状態情報として、チャネルインパルス応答を算出する。直接波と干渉波の分離は、このインパルス応答を用いて行う。
分散算出部５３２は、パイロット分離部５０２４ｃからの入力に基づき、後述する分散を算出する。
無線送信部５３３は、伝搬路状態情報算出５３１ｃから入力される、直接波の伝搬路状態情報と、干渉波の伝搬路状態情報と、分散算出部５３２から入力される分散とを、アンテナ５０１を介して第１の通信装置１００ｃへ送信する。
【００９８】
＜伝搬路状態情報ＣＳＩに誤差が含まれる理由＞
次に、第１の通信装置１００ｃが取得する伝搬路状態情報ＣＳＩに誤差が含まれる要因について説明する。
本変形例では、伝搬路状態情報ＣＳＩを把握する方法は、第２の通信装置４００ｃが伝搬路状態情報ＣＳＩを算出し、算出した伝搬路状態情報ＣＳＩを量子化してデジタル信号で送信するものである。また、干渉信号が発生する理由は、第１の通信装置１００ｃの送信信号の遅延信号が干渉信号となるためである。
【００９９】
伝搬路状態情報ＣＳＩに誤差が含まれる要因のうち、前記第一の要因については、第２の通信装置４００ｃにおいて伝搬路推定する際に伝搬路推定誤差が生じる。
前記第二の要因については、第２の通信装置４００ｃから第１の通信装置１００ｃへ伝搬路状態情報ＣＳＩを量子化してデジタル信号で送信する場合は、量子化誤差が生じる。
第三の要因については、シングルキャリアで通信を行うので、考慮しない。
第四の要因については、第１の実施形態の場合と同様、第２の通信装置４００ｃが移動することによって伝搬路が変動して誤差が生じる。
【０１００】
これら、伝搬路状態情報ＣＳＩに含まれる誤差の分散は、第１の実施形態の場合と同様にして取得できる。
また、伝搬路状態情報ＣＳＩに含まれる誤差の分散の送信時期は、第一の要因については、第２の通信装置４００ｃの分散算出部５３２が、本方法で通信を開始する際や、平均受信電力が一定値またはそれ以上変化した場合に、第１の通信装置１００ｃに通知する。
第二の要因については、第１の通信装置自ら取得でき、第２の通信装置が送信する必要はない。
第四の要因については、第２の通信装置４００ｃの分散取得部５３２が、本方法で通信を開始する際や、第２の通信装置の移動速度もしくはｆｄが一定値またはそれ以上変化した場合に通知する。
伝搬路状態情報ＣＳＩの全要因を加えた誤差分散は、分散取得部で各要因における分散の和を取れば求められる。以下、第１の実施形態の場合と同様、伝搬路状態情報ＣＳＩの誤差の分散を用いて伝搬路状態情報の誤差の分散を算出し、係数αを計算する際に、伝搬路状態情報の誤差の分散を用いることで、受信信号の誤り率特性を向上させることができる。
【０１０１】
＜第３の変形例＞
次に本実施形態の第３の変形例について説明する。
本変形例では、伝搬路状態情報ＣＳＩを把握する方法が、伝搬路の可逆性を利用して、第１の通信装置４００ｃが伝搬路状態情報ＣＳＩを算出する方法であり、干渉信号が発生する原因が第１の通信装置１００ｃから送信された信号の遅延波が干渉信号となる場合について説明する。
【０１０２】
＜第１の通信装置の構成＞
図１２は、本変形例における第１の通信装置１００ｄの構成例を示す概略ブロック図である。
図１２において、図１０の各部に対応する部分には同一の符号（２０１、２１３ｃ、２１４ｃ、２１５ｃ、２１６ｃ、２１７、２２１ｃ、２２２ｃ、２２３ｃ、２２４４）を付し、その説明を省略する。
図１２の第１の通信装置１００ｄは、パイロット抽出部２３３ｄ、伝搬路状態情報算出部２３４ｄを含んで構成される点、および、パイロット挿入部２２４１ｃを具備しない点で、図１０の第１の通信装置１００ｃと異なる。
【０１０３】
無線受信部２１１ｄは、アンテナ２０１を介して第２の通信装置４００ｄから、パイロット信号と、後述する分散とを受信する。
パイロット抽出部２３３ｄは、第２の通信装置４００ｄによって行われたパイロットシンボル挿入の情報を予め得ており、これを用いて、無線受信部２１１ｄから入力される受信信号からパイロットシンボルＰＳ２を抽出し、伝搬路状態情報算出部２３４ｄに出力する。
伝搬路状態情報算出部２３４ｄは、パイロット抽出部２３３ｄから入力されるパイロットシンボルＰＳ２を用いて、伝搬路状態情報を算出する。伝搬路状態情報としては、チャネルインパルス応答を算出する。
【０１０４】
＜第２の通信装置の構成＞
図１３は、本変形例における第２の通信装置４００ｄの構成例を示す概略ブロック図である。
図１３において、図１１の各部に対応する部分には同一の符号（５０１、５０２１ｃ、５１１、５２１ｃ、５２２ｃ、５３２）を付し、その説明を省略する。
図１３の第２の通信装置４００ｄは、無線送信部５３３ｄにパイロットシンボルＰＳ２が入力される点、および、パイロット抽出部５０２４ｃを具備しない点で図１１の第２の通信装置４００ｃと異なる。
【０１０５】
無線送信部５３３ｄは、分散算出部５３２から入力される分散の情報に、パイロットシンボルＰＳ２を挿入し、デジタル−アナログ変換、周波数変換等を行い、アンテナ５０１より送信する。
＜伝搬路状態情報ＣＳＩに誤差が含まれる理由＞
次に、第１の通信装置１００ｄが取得する伝搬路状態情報ＣＳＩに誤差が含まれる要因について説明する。
本変形例では、伝搬路状態情報ＣＳＩを把握する方法は、第１の通信装置１００ｄが伝搬路状態情報ＣＳＩを算出する方法である。また、干渉信号が発生する理由は、第１の通信装置１００ｄの送信信号の遅延信号が干渉信号となるためである。
伝搬路状態情報ＣＳＩに誤差が含まれる要因のうち、前記第一の要因については、第１の通信装置１００ｄにおいて伝搬路推定する際に伝搬路推定誤差が生じる。
第二の要因については、第１の通信装置１００ｄにおいて伝搬路推定を行うので、第２の通装置４００ｄから伝搬路状態情報ＣＳＩを送信する必要はなく、量子化誤差は生じない。
第三の要因については、シングルキャリアで通信を行うので、考慮しない。
第四の要因については、第１の実施形態の場合と同様、第２の通信装置４００ｄが移動することによって伝搬路が変動して誤差が生じる。
【０１０６】
これら、伝搬路状態情報ＣＳＩに含まれる誤差の分散は、第１の実施形態の場合と同様にして取得できる。
また、伝搬路状態情報ＣＳＩに含まれる誤差の分散の送信時期は、第一の要因については、第１の通信装置１００ｄが伝搬路推定を行うので、第１の通信装置１００ｄの分散取得部２１４ｃは、第一の要因による誤差の分散を随時計算することができる。
第四の要因については、第２の通信装置４００ｄの分散取得部５３２が、本方法で通信を開始する際や、第２の通信装置の移動速度もしくは最大ドップラー周波数ｆｄが一定値またはそれ以上変化した場合に通知する。
伝搬路状態情報ＣＳＩの全要因を加えた誤差分散は、分散取得部で各要因における分散の和を取れば求められる。以下、第１の実施形態の場合と同様、伝搬路状態情報ＣＳＩの誤差の分散を用いて伝搬路状態情報の誤差の分散を算出し、係数αを計算する際に、伝搬路状態情報の誤差の分散を用いることで、受信信号の誤り率特性を向上させることができる。
【０１０７】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態では、ＭＵ−ＭＩＭＯ（Multi User-Multi Input Multi Output、マルチユーザ多入力多出力）のストリーム間干渉にＴＨＰを適用した第１の通信装置において、本発明を実施する一形態について説明する。
ＭＵ−ＭＩＭＯは、送信装置が複数のアンテナを持ち、複数の受信装置に対する複数のデータストリームを同じ周波数帯域を用いて同時に通信を行う通信方法である。ＭＵ−ＭＩＭＯにおいては、データストリーム同士が互いに干渉し合う。このストリーム間干渉を送信装置であらかじめ除去して送る方法の一つがＭＵ−ＭＩＭＯ  ＴＨＰである。
ＭＵ−ＭＩＭＯ  ＴＨＰでは、全ての送信アンテナから受信アンテナへの伝搬路状態情報ＣＳＩを送信側が正確に知っていることが理想である。しかし、伝搬路状態情報ＣＳＩを誤差なく正確に把握するのは不可能である。つまり第１の実施の形態と同様に伝搬路状態情報ＣＳＩは誤差を含んでいる。そのために第１の実施の形態と同様に、結果的に送信装置が把握する干渉信号成分（本実施の形態はストリーム間干渉）に誤差が含まれることになる。
【０１０８】
そこで、本実施形態では、伝搬路状態情報ＣＳＩに含まれる誤差の分散から、ストリーム間干渉の誤差の分散σｍ２を算出し、これと、送信信号の分散σｘ２、雑音の分散σｎ２とを用いて、第１の実施形態と同様に係数αを算出する。ＭＵ−ＭＩＭＯにおいて、この係数αを用いたインフレイテッド・ラティス・プリコーディングを行うことで、受信信号の誤り率特性を改善する。
【０１０９】
本実施形態における第１の通信装置１０１は、Ｎ本のアンテナを具備し、Ｎ個の第２の通信装置と通信を行う。第２の通信装置は各々１本のアンテナを含んで構成される。第２の通信装置は、第１の通信装置のＮ本のアンテナの各アンテナから独立して送信されるパイロットシンボルを用いて伝搬路を推定し、伝搬路状態情報ＣＳＩを第１の通信装置１０１に送信する。
【０１１０】
図１４は、この発明の第２の実施形態による第１の通信装置１０１の構成を示す概略ブロック図である。
同図において、第１の通信装置１０１は、Ｎ本のアンテナ３０１１〜３０１Ｎと、無線受信部３１１と、ＭＩＭＯ制御部３１２と、干渉信号算出部３１３と、Ｎ個の分散取得部３１４と、Ｎ個の係数計算部３１５と、Ｎ個の係数乗算部３１６と、Ｎ個の干渉信号減算部３２１と、Ｎ個のモジュロ部３２２と、プリコーディング部３２３と、無線信号生成部３２４とを含んで構成される。
【０１１１】
無線受信部３１１は、アンテナ３０１１〜３０１Ｎを介して第２の通信装置から伝搬路状態情報ＣＳＩと、分散とを受信する。
ここで、第１の通信装置１０１のｓ番目のアンテナ３０１ｓから、ｋ番目の第２の通信装置への伝搬路の特性をｈｓｋで表す。このｈｓｋは、第１の通信装置１０１が信号を送信する時刻における、誤差の含まれていない伝搬路の特性である。第１の通信装置１０１はＮ本のアンテナを含んで構成されるので、ｋ番目の第２の通信装置への伝搬路の特性は、Ｎ次元複素ベクトルで表せる。
第１の実施形態と同様、第１の通信装置１０１が取得する伝搬路状態情報ＣＳＩには誤差が含まれている。ｓ番目のアンテナ３０１ｓからｋ番目の第２の通信装置への伝搬路状態情報ＣＳＩの誤差をｍｓｋで表すと、第１の通信装置１０１は、伝搬路状態情報ＣＳＩとしてｈｓｋ＋ｍｓｋを取得する。
ＭＩＭＯ制御部３１２は、無線受信部３１１から伝搬路状態情報ＣＳＩの入力を受けて、ＭＵ−ＭＩＭＯにおけるプリコーディング（Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ）行列Ｐと干渉係数行列Ｆとを算出する。また、ＭＩＭＯ制御部３１２は、算出したプリコーディング行列Ｐをプリコーディング部３２３に入力し、干渉係数行列Ｆを干渉信号算出部３１３に入力する。ＭＩＭＩＯ制御部３１２は、ｈｓｋ＋ｍｓｋからＰとＦを以下のように算出する。ここで、Ｆは対角成分が０の下三角行列である。
まず第１の通信装置１０１が取得する伝搬路行列Ｈ’を、式（１１）で表す。
【０１１２】
【数１１】
0005546041.tif 000012
【０１１３】
ここでＴは転置を表す。つまり、Ｈ’はｋ行ｍ列目の成分が、ｋ番目の第２の通信装置が受信するｍ番目の送信アンテナからの伝搬路であるような行列である。ＭＩＭＯ制御部３１２はＨ’Ｈに対してＱＲ分解を行う。ここでＨはエルミート共役を表す。これにより、ＭＩＭＯ制御部３１２は、式（１２）を満たす上三角行列Ｒとユニタリ行列Ｑとを生成する。
【０１１４】
【数１２】
0005546041.tif 000013
【０１１５】
ＭＩＭＯ制御部３１２は、この両辺に対してエルミート共役を取る操作を行い、式（１３）とする。
【０１１６】
【数１３】
0005546041.tif 000014
【０１１７】
ここで、ＲＨは下三角行列になる。ＭＩＭＯ制御部３１２は、第ｋ行ｋ列成分にＲの第ｋ行ｋ列成分の逆数を入れた対角行列Ａを生成する。
さらに、ＭＩＭＯ制御部３１２は、プリコーディング行列Ｐ＝ＱＡを算出して、プリコーディング部３２３に出力する。また、ＭＩＭＯ制御部３１２は、干渉係数行列Ｆ＝Ｉ−ＨＱＡを算出して、干渉信号算出部３１３に入力する。
なお、本実施形態では、干渉信号算出部３１３は、ＱＲ分解を利用してプリコーディング行列Ｐと干渉係数行列Ｆとを生成したが、これに限らず、ソート付きＱＲ分解などを利用して、第２の通信装置ごとのチャネルの特性により、第２の通信装置への送信信号の順番を入れ替える方法を用いてもよい。
次に干渉信号算出部３１３の動作を説明する。ＭＩＭＯ制御部から入力される干渉係数行列Ｆは、第２の通信装置へのデータストリーム同士のストリーム間干渉（ＭＵ−ＭＩＭＯでは、マルチユーザ干渉とも言う）の相関を示す行列である。行列Ｆの第ｋ行ｍ列成分ｆｋｍは、ｍ番目の第２の通信装置への送信信号が、ｋ番目の第２の通信装置に対して与える干渉に対応している。つまり、ｍ番目の第２の通信装置への送信信号が、ｋ番目の第２の通信装置に対して与える干渉は、式（１４）となる。
【０１１８】
【数１４】
0005546041.tif 000015
【０１１９】
ここでｘｍはｍ番目の第２の通信装置への送信信号である。
干渉信号算出部３１３は、ｋ番目の第２の通信装置が受ける、他の第２の通信装置への信号からの干渉成分を、式（１５）を計算することによって生成する。
【０１２０】
【数１５】
0005546041.tif 000016
【０１２１】
ここで、前記のとおり、Ｆは対角成分が０の下三角行列であり、１番目の第２の通信装置は、他の第２の通信装置への送信信号から干渉を受けない。また、ｋ番目の第２の通信装置は１からｋ−１番目の第２の通信装置への信号からのみ干渉を受ける。
したがって、干渉信号算出部３１３は、１番目の第２の通信装置から順番に送信信号を計算することによって、Ｎ番目の第２の通信装置まで送信信号を計算することができる。
分散取得部３１４は、伝搬路状態情報ＣＳＩに含まれる誤差に起因する干渉信号成分の誤差の分散を計算する。本実施形態においても、第１の実施形態の、第１から第四の要因と同じ要因によって起こる。したがって、第１の実施形態の場合と同様に、伝搬路状態情報ＣＳＩに含まれる誤差に起因する分散を計算することができる。
また、分散取得部３１４は、送信信号ｘｍの分散σｘ２及び雑音分散σｎ２を第１の実施形態の場合と同様に求める。
【０１２２】
干渉成分の誤差の分散を算出する方法は、例えばモンテカルロシミュレーションなどで、あらかじめ送受信アンテナ数などを、想定した環境に設定して計算しておけばよい。またそれ以外にも他のストリーム間干渉の誤差の分散を求める方法でも良い。これによって干渉成分の誤差の分散が、伝搬路状態情報ＣＳＩの誤差の分散の関数で表されることとなり、干渉成分の誤差の分散を求めることができる。この分散をσｍ２とおく。以上のようにして求めた分散σｘ２、σｎ２、及びσｍ２を係数計算部３１５に入力する。
係数計算部３１５は、先の実施の形態と同様の、式（１６）を用いてαを求める。つまり、係数計算部３１５は、所望信号の伝搬路に対応した伝搬路推定誤差の分散および雑音の分散に基づいた係数αを計算する。
【０１２３】
【数１６】
0005546041.tif 000017
【０１２４】
係数計算部３１５はαを係数乗算部３１６に入力する。
係数乗算部３１６は、このαを、干渉信号算出部３１３から入力される干渉成分に掛けて、式（１７）を生成し、干渉信号減算部３２１へ入力する。
【０１２５】
【数１７】
0005546041.tif 000018
【０１２６】
干渉信号減算部３２１は、ｋ番目の第２の通信装置へ送信する変調シンボルｓｋから係数αを掛けた干渉信号成分を減算し、得られる信号をモジュロ部３２２に入力する。
モジュロ部３２２は第１の実施形態の式（４）と同様のモジュロ計算を行う。このモジュロ後の信号がｋ番目の第２の通信装置への送信信号ｘｋである。モジュロ部３２２はこのｘｋをプリコーディング部３２３と干渉信号算出部３１３とに入力する。
干渉信号算出部３１３は、このｘｋをｋ＋１番目以降の第２の通信装置への干渉信号成分の算出に用いる。
以上の操作を、ｋ＝１からｋ＝Ｎまで、第２の通信装置の台数分繰り返す。ただし、１番目の第２の通信装置の場合は、他の第２の通信装置への送信信号からの干渉が無いので、減算部で何も減算しない。
プリコーディング部３２３は、モジュロ部３２２から入力される、各第２の通信装置への送信信号ｘｋをまとめて得られる、式（１８）のベクトルに対し、ＭＩＭＯ制御部から入力された行列Ｐを乗算してｚ＝Ｐｘを生成する。
【０１２７】
【数１８】
0005546041.tif 000019
【０１２８】
この、ｚの各成分は各送信アンテナから送信する信号を表している。プリコーディング部３２３は、ｚを無線信号生成部３２４に入力する。
無線信号生成部３２４は、アンテナ毎に、ｚの成分に対して図２における無線信号生成部２２４と同様にＯＦＤＭ信号を生成し、送信する。無線信号生成部３２４は、同一周波数で同時に複数の所望信号を送信する。
マッピング部３２４１は、プリコーディング部３２３から入力される信号とパイロットシンボルＰＳとをＯＦＤＭシンボルのリソースエレメントにマッピングする。
ＩＦＦＴ部３２４２は、マッピング部３２４１から入力されるマッピング後の信号に対してＩＦＦT処理を行い、周波数領域の信号から時間領域の信号に変換する。
図１５は、本実施形態における無線信号生成部３２４の構成を示す概略ブロック図である。
同図において、ＧＩ挿入部３２４３は、ＩＦＦＴ部３２４２から入力される時間領域の信号に、ガードインターバルを付加する。
無線送信部３２４４は、ＧＩ挿入部３２４３から入力される、ガードインターバルが付加された時間領域の信号に対して、デジタル−アナログ変換、周波数変換等を行い、アンテナ３２５１〜３２５Ｎより送信する。
係数通知部３１７は、係数計算部から入力された係数αを、アンテナ３２５１から３２５Ｎを用いて各々の第２の通信装置４００へ送信する。
【０１２９】
図１６は、本実施形態における第２の通信装置４０１の構成を示す概略ブロック図である。同図において、第２の通信装置４０１は、アンテナ６０１と、無線信号復元部６０２と、係数取得部６１１と、係数乗算部６２１と、モジュロ部６２２と、伝搬路状態情報算出部６３１と、分散算出部６３２と、無線送信部６３３とを含んで構成される。
無線信号復元部６０２は、ＧＩ除去部６０２２と、ＦＦＴ部６０２３と、ＧＩ除去部６０２２と、ＦＦＴ部６０２３と、デマッピング部６０２４とを含んで構成される。
図１６において、アンテナ６０１と、無線受信部６０２１と、ＦＦＴ部５０２３と、係数取得部６１１と、係数乗算部６２１と、モジュロ部６２２とは、それぞれ図３のアンテナ５０１と、ＧＩ除去部５０２２と、係数取得部５１１と、係数乗算部５２１と、モジュロ部５２２とに対応し、その説明を省略する。
【０１３０】
無線受信部６０２１は、アンテナ６０１を介して受信した第１の通信装置１０１からの無線信号に対して、周波数変換やアナログ−デジタル変換などの処理を行う。
【０１３１】
デマッピング部６０２４は、第１の通信装置１０１によって行われたマッピングの情報を予め得ており、これを用いて、ＦＦＴ部６０２３から入力されるデータシンボルを元（送信時）のデータシンボルと同じ順序に並べる。また、デマッピング部６０２４は、前記マッピングの情報を用いてパイロットシンボルＰＳを抽出し、伝搬路状態情報算出部６３１に出力する。
【０１３２】
伝搬路状態情報算出部６３１は、無線信号復元部６０２から入力されるパイロットシンボルＰＳを用いて、第１の通信装置１０１の各アンテナから第２の通信装置４０１への伝搬路状態情報を算出する。また、受信信号のＳ／Ｎ比と、受信信号の遅延スプレッドとを算出して分散算出部６３２へ出力する。
分散算出部６３２は、伝搬路状態情報算出部６３１から入力される受信信号のＳ／Ｎ比と受信信号の遅延スプレッドと、デマッピング部６０２４から入力されるパイロットシンボルＰＳとを用いて、伝搬路推定誤差の分散の情報と、ＣＳＩ送信粒度に応じた誤差の分散の情報と、伝搬路変動による誤差の分散の情報と雑音の分散の情報とを算出する。
無線送信部６３３は、伝搬路状態情報算出部６３１から入力される、第１の通信装置１０１の各アンテナから第２の通信装置４０１への伝搬路状態情報と、分散算出部６３２から入力される分散とを、アンテナ６０１を介して第１の通信装置１０１へ送信する。
【０１３３】
以上のように、本実施形態においても第１の実施形態と同様、送信信号の分散と、雑音の分散と、干渉信号の誤差の分散とを用いて、インフレイテッド・ラティス・プリコーディングの係数αを算出している。これによって、受信側で残留干渉と雑音の合計電力の平均（送信すべき所望信号ｓｋと受信側でのｓｋの推定値との差の分散）を、単純にＴＨＰを用いた場合や、インフレイテッド・ラティス・プリコーディングにおいて、α＝σｘ２／(σｎ２＋σｘ２)とした場合の値σｘ２σｎ２／(σｎ２＋σｘ２)よりも小さくできる。したがって、誤り率特性が改善されている。
【０１３４】
なお、第１の通信装置１０１は、ＳＵ−ＭＩＭＯ(Single User-Multi Input Multi Output)を用いて通信を行ってもよい。ここで、ＳＵ−ＭＩＭＯは送信装置と受信装置とが共に複数のアンテナをもち、１つの受信装置に対して複数のデータストリームを同じ周波数帯域を用いて同時に通信を行う通信方法である。ＳＵ−ＭＩＭＯにおいても、複数のデータストリームが互いに干渉しあう。そこで、ＭＵ−ＭＩＭＯの場合と同様、送信信号の分散と、雑音の分散と、干渉信号の誤差の分散とを用いて、インフレイテッド・ラティス・プリコーディングの係数αを算出することにより、誤り率特性を改善できる。
【０１３５】
以上で説明した、図２における第１の通信装置１００の全部または一部と、図３における第２の通信装置４００の全部または一部と、図４における第３の通信装置７００の全部または一部と、図６における第１の通信装置１００ｂの全部または一部と、図７における第２の通信装置４００ｂの全部または一部と、図８における第３の通信装置７００ｂの全部または一部と、図１０における第１の通信装置１００ｃの全部または一部と、図１１における第２の通信装置４００ｃの全部または一部と、図１２における第１の通信装置１００ｄの全部または一部と、図１３における第２の通信装置４００ｄの全部または一部と、図１４における第１の通信装置１０１の全部または一部との機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【０１３６】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【０１３７】
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
本発明は、移動通信システムに用いて好適であるが、固定通信システムに用いることもできる。
【符号の説明】
【０１３９】
１００、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１０１…第１の通信装置
２１１、２１１ｃ、３１１…無線受信部
２１２…干渉元送信信号取得部
２１３、２１３ｃ、３１３…干渉信号算出部
２１４、２１４ｃ、３１４…分散取得部
２１５、２１５ｃ、３１５…係数計算部
２１６、２１６ｃ、３１６、５２１、５２１ｃ…係数乗算部
２１７、３１７…係数通知部
２２１、２２１ｃ、３２１…干渉信号減算部
２２２、２２２ｃ、３２２、５２２、５２２ｃ…モジュロ部
２２３、２２３ｃ…伝搬路除算部
２２４、２２４ｃ、３２４…無線信号生成部
２３１ｂ…ＧＩ除去部
２３２ｂ…ＦＦＴ部
２３３ｂ…デマッピング部
２３３ｄ…パイロット抽出部
２３４ｂ、２３４ｄ、５３１、５３１ｃ…伝搬路状態情報算出部
３１２…ＭＩＭＯ制御部
３２３…プリコーディング部
４００、４００ｂ、４００ｃ、４００ｄ…第２の通信装置
５０２、５０２ｃ…無線信号復元部
５１１…係数取得部
５３２…分散算出部
５３３、５３３ｂ…無線送信部
７００、７００ｂ…第３の通信装置
８２４…無線信号生成部
８３１…干渉元送信信号通知部
８４１ｂ…無線信号復元部
９００、９００ｃ…通信システム
【図１】
0005546041.tif 000020
【図２】
0005546041.tif 000021
【図３】
0005546041.tif 000022
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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