(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信局と複数の受信局の間で指向性を有するアンテナを用いて無線通信を行う無線通信システムであって、
前記送信局は、前記各受信局に対する指向性パターンを形成する際に、対象の前記受信局に対する送信信号により他の各受信局の希望信号が強まるか否かを判定し、前記希望信号が強まる他の受信局以外の受信局に対して干渉を低減する指向性パターンを形成することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
対象の前記受信局と他の前記受信局との情報データの組み合わせのうち干渉が許容できる組み合わせと送信ウエイトとが予め対応付けられた参照テーブルを記憶手段に記憶しておき、送信する際の対象の前記受信局の情報データに基づいて前記記憶手段に記憶されている前記参照テーブルを参照し、送信ウエイトを決定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記送信ウエイトを決定する際、漏洩する受信局以外の受信局に対してヌルを向けるような送信ウエイトをゼロフォーシング規範、もしくは小さな漏洩のみ許容するように最小自乗誤差規範を適用して計算することを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記送信信号の変調方式がＱＰＳＫの場合、前記送信信号のコンスタレーションと前記希望信号のコンスタレーションが同じ象限であれば、前記希望信号が強まる他の受信局と判定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記送信ウエイトを形成した後に、各受信局の受信電力に基づいてウエイトベクトルを正規化することを特徴とする請求項２または３のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記希望信号が強まる他の受信局を一つだけ選択する場合、干渉量が最も大きな受信局を選択することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記希望信号が強まる他の受信局を一つだけ選択する場合、希望信号と干渉信号を合わせた信号の実数成分及び虚数成分の絶対値の小さいほうの値が大きな受信局を選択することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記受信局がマルチアンテナを具備する場合、前記受信局の各アンテナ素子をそれぞれ別の受信局に相当するものとして処理することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項９】
送信局と複数の受信局の間で指向性を有するアンテナを用いて無線通信を行う無線通信システムにおける無線通信方法であって、
前記送信局は、前記各受信局に対する指向性パターンを形成する際に、対象の前記受信局に対する送信信号により他の各受信局の希望信号が強まるか否かを判定し、前記希望信号が強まる他の受信局以外の受信局に対して干渉を低減する指向性パターンを形成することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１０】
対象の前記受信局と他の前記受信局との情報データの組み合わせのうち干渉が許容できる組み合わせと送信ウエイトとが予め対応付けられた参照テーブルを記憶手段に記憶しておき、送信する際の対象の前記受信局の情報データに基づいて前記記憶手段に記憶されている前記参照テーブルを参照し、送信ウエイトを決定することを特徴とする請求項９に記載の無線通信方法。
【請求項１１】
前記送信ウエイトを決定する際、漏洩する受信局以外の受信局に対してヌルを向けるような送信ウエイトをゼロフォーシング規範、もしくは小さな漏洩のみ許容するように最小自乗誤差規範を適用して計算することを特徴とする請求項１０に記載の無線通信方法。
【請求項１２】
前記送信信号の変調方式がＱＰＳＫの場合、前記送信信号のコンスタレーションと前記希望信号のコンスタレーションが同じ象限であれば、前記希望信号が強まる他の受信局と判定することを特徴とする請求項９に記載の無線通信方法。
【請求項１３】
前記送信ウエイトを形成した後に、各受信局の受信電力に基づいてウエイトベクトルを正規化することを特徴とする請求項１０または１１のいずれかに記載の無線通信方法。
【請求項１４】
前記希望信号が強まる他の受信局を一つだけ選択する場合、干渉量が最も大きな受信局を選択することを特徴とする請求項９に記載の無線通信方法。
【請求項１５】
前記希望信号が強まる他の受信局を一つだけ選択する場合、希望信号と干渉信号を合わせた信号の実数成分及び虚数成分の絶対値の小さいほうの値が大きな受信局を選択することを特徴とする請求項９に記載の無線通信方法。
【請求項１６】
前記受信局がマルチアンテナを具備する場合、前記受信局の各アンテナ素子をそれぞれ別の受信局に相当するものとして処理することを特徴とする請求項９から１５のいずれかに記載の無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチユーザＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）ダウンリンクのプリコーディング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、マルチユーザＭＩＭＯダウンリンクにおける特性改善を図る送信技術として、送信側で伝送路情報が既知の場合、伝送路に応じて送信信号に線形処理を施すプリコーディング技術が知られている。この線形プリコーディング方法は、主に２つの方法に分類できる。一つ目は、干渉信号を最小にするＺＦ（Zero Forcing）法である。二つ目は、平均自乗誤差を最小化するＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error）法である。マルチユーザＭＩＭＯダウンリンクにおけるＺＦ法の代表的な方法として、ＣＩ（Channel Inversion）法が知られている。一方、ＭＭＳＥ基準の良く知られた方法としては、ＲＣＩ（Regularized Channel Inversion）法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。ＣＩ法・ＲＣＩ法において、送信信号に線形処理を施すための送信ウエイト行列ＷＣＩ，ＷＲＣＩは、（１）、（２）式で表される。
【数１】
0005425016.tif 000002
【０００３】
（１）、（２）式において、
【数２】
0005425016.tif 000003
がユーザ１〜Ｎの送信ウエイト列ベクトルである。Ｈ，Ｎ，ρ，Ｉが、それぞれ、チャネル行列、ユーザ数、送信ＳＮＲ、単位行列を表している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Christian B. Peel, “A Vector-Perturbation Technique for Near-Capacity Multiantenna Multiuser Communication-Part I :Channel Inversion and Regularization," IEEE Trans. Vol. 53, No 3,January 2005.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、従来技術の中で、上記のＣＩ法かＲＣＩ法を用いることになるが、いずれの方法もアクセスポイント（ＡＰ）のアンテナ数と、アンテナを一本具備したユーザの端末数を、それぞれ、Ｍ、Ｎとした時、Ｍ−Ｎ＋１のオーダーのダイバーシチが得られる。ここで、Ｍ＝Ｎの場合、つまり、送信アンテナ数と総受信アンテナ数（総ユーザ端末数）が等しい場合は、ダイバーシチオーダー（自由度）は１であり、十分なダイバーシチ利得が得られないという問題がある。
【０００６】
特に、複数ユーザの端末間のチャネル相関が高い場合は、アクセスポイントが各ユーザ端末にマルチユーザＭＩＭＯによる同時送信を行うときに、それらの間で干渉を生じさせないように送信ビームを形成すると、送信ビームのヌルが通信相手にも向いてしまうことから、受信レベルが下がってしまい、通信相手のユーザ端末での受信レベルも大きく劣化し、伝送特性の劣化が生じるという問題がある。  
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ＣＩ法・ＲＣＩ法に比べてダイバーシチ利得が高く、伝送特性の良好な送信を実現することができる無線通信システム及び無線通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、送信局と複数の受信局の間で指向性を有するアンテナを用いて無線通信を行う無線通信システムであって、前記送信局は、前記各受信局に対する指向性パターンを形成する際に、対象の前記受信局に対する送信信号により他の各受信局の希望信号が強まるか否かを判定し、前記希望信号が強まる他の受信局以外の受信局に対して干渉を低減する指向性パターンを形成することを特徴とする。
【０００９】
本発明は、対象の前記受信局と他の前記受信局との情報データの組み合わせのうち干渉が許容できる組み合わせと送信ウエイトとが予め対応付けられた参照テーブルを記憶手段に記憶しておき、送信する際の対象の前記受信局の情報データに基づいて前記記憶手段に記憶されている前記参照テーブルを参照し、送信ウエイトを決定することを特徴とする。
【００１０】
本発明は、前記送信ウエイトを決定する際、漏洩する受信局以外の受信局に対してヌルを向けるような送信ウエイトをゼロフォーシング規範、もしくは小さな漏洩のみ許容するように最小自乗誤差規範を適用して計算することを特徴とする。
【００１１】
本発明は、前記送信信号の変調方式がＱＰＳＫの場合、前記送信信号のコンスタレーションと前記希望信号のコンスタレーションが同じ象限であれば、前記希望信号が強まる他の受信局と判定することを特徴とする。
【００１２】
本発明は、前記送信ウエイトを形成した後に、各受信局の受信電力に基づいてウエイトベクトルを正規化することを特徴とする。
【００１３】
本発明は、前記希望信号が強まる他の受信局を一つだけ選択する場合、干渉量が最も大きな受信局を選択することを特徴とする。
【００１４】
本発明は、前記希望信号が強まる他の受信局を一つだけ選択する場合、希望信号と干渉信号を合わせた信号の実数成分及び虚数成分の絶対値の小さいほうの値が大きな受信局を選択することを特徴とする。
【００１５】
本発明は、前記受信局がマルチアンテナを具備する場合、前記受信局の各アンテナ素子をそれぞれ別の受信局に相当するものとして処理することを特徴とする。
【００１６】
本発明は、送信局と複数の受信局の間で指向性を有するアンテナを用いて無線通信を行う無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記送信局は、前記各受信局に対する指向性パターンを形成する際に、対象の前記受信局に対する送信信号により他の各受信局の希望信号が強まるか否かを判定し、前記希望信号が強まる他の受信局以外の受信局に対して干渉を低減する指向性パターンを形成することを特徴とする。
【００１７】
本発明は、対象の前記受信局と他の前記受信局との情報データの組み合わせのうち干渉が許容できる組み合わせと送信ウエイトとが予め対応付けられた参照テーブルを記憶手段に記憶しておき、送信する際の対象の前記受信局の情報データに基づいて前記記憶手段に記憶されている前記参照テーブルを参照し、送信ウエイトを決定することを特徴とする。
【００１８】
本発明は、前記送信ウエイトを決定する際、漏洩する受信局以外の受信局に対してヌルを向けるような送信ウエイトをゼロフォーシング規範、もしくは小さな漏洩のみ許容するように最小自乗誤差規範を適用して計算することを特徴とする。
【００１９】
本発明は、前記送信信号の変調方式がＱＰＳＫの場合、前記送信信号のコンスタレーションと前記希望信号のコンスタレーションが同じ象限であれば、前記希望信号が強まる他の受信局と判定することを特徴とする。
【００２０】
本発明は、前記送信ウエイトを形成した後に、各受信局の受信電力に基づいてウエイトベクトルを正規化することを特徴とする。
【００２１】
本発明は、前記希望信号が強まる他の受信局を一つだけ選択する場合、干渉量が最も大きな受信局を選択することを特徴とする。
【００２２】
本発明は、前記希望信号が強まる他の受信局を一つだけ選択する場合、希望信号と干渉信号を合わせた信号の実数成分及び虚数成分の絶対値の小さいほうの値が大きな受信局を選択することを特徴とする。
【００２３】
本発明は、前記受信局がマルチアンテナを具備する場合、前記受信局の各アンテナ素子をそれぞれ別の受信局に相当するものとして処理することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、各受信局に対する指向性パターンを形成するときに、通信相手となる受信局に対する送信信号により他の各受信局の希望信号が強まるか否かを判定し、希望信号が強まる他の受信局以外の受信局に対して干渉を低減する指向性パターンを形成するようにしたため、希望波が強まる他の受信局の数だけアンテナの自由度が高くなることによって、ダイバーシチ効果が得られるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態による送信ビームフォーミング方法の概念を示す図である。
【図２】本発明の送信ビームフォーミング方法の概念を示す図である。
【図３】従来技術による送信ビームフォーミング方法の概念を示す図である。
【図４】本発明の送信ビームフォーミング方法の概念を示す図である。
【図５】本発明の送信ビームフォーミング方法の概念を示す図である。
【図６】参照テーブルのテーブル構造を示す説明図である。
【図７】本発明の一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８】図７に示す参照テーブル作成部１３が参照テーブルを作成する処理動作を示すフローチャートである。
【図９】図７に示す参照テーブル作成部１３が参照テーブルを作成する処理動作を示すフローチャートである。
【図１０】用語の定義を示す説明図である。
【図１１】象限関数を示す説明図である。
【図１２】図９に示す判定処理・参照テーブル書き込み処理（ステップＳ６）の処理動作を示すフローチャートである。
【図１３】図７に示すシンボル毎処理部１５の処理動作をフローチャートである。
【図１４】シンボル毎処理部１５の動作を模式的に示す説明図である。
【図１５】計算機シミュレーションによりＢＥＲ特性を求めた結果を示す図である。
【図１６】計算機シミュレーションによりＢＥＲ特性を求めた結果を示す図である。
【図１７】変調方式がＢＰＳＫの場合の適用例を示す説明図である。
【図１８】変調方式が８ＰＳＫの場合の適用例を示す説明図である。
【図１９】変調方式が８ＰＳＫの場合の適用例を示す説明図である。
【図２０】変調方式が８ＰＳＫの場合の適用例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態による無線通信システム及び無線通信方法を説明する。最初に本実施形態における無線通信システムによる送信ビームフォーミング（プリコーディング）方法の概要について説明する。このプリコーディングは、シンボル毎に干渉先ユーザを選択することを特徴とするビームフォーミング方法である。ここでは、あるユーザ（干渉元）に対して他のユーザ（干渉先）を考慮して送信ビームフォーミングを行う際に、干渉先の干渉信号が干渉先の希望信号の復号に悪影響を及ぼさない場合、この他のユーザに対する干渉を許容するようにビームフォーミングする。ここで、干渉先の干渉信号とは、干渉元の希望信号が漏洩した信号である。
【００２７】
この送信ビームフォーミング（プリコーディング）方法を、変調方式がＱＰＳＫであるものとして説明する。ＱＰＳＫでは、送信ウエイトを乗算した後の干渉信号と送信ウエイトを乗算した後の希望信号が同じ象限であれば、干渉先の干渉信号が干渉先の希望信号の復号に悪影響を及ぼさない。本送信ビームフォーミング方法では、変調方式ＱＰＳＫにおいて、送信ウエイトを乗算した後の干渉信号と送信ウエイトを乗算した後の希望信号のコンスタレーションが同じ象限の場合、この干渉先に対して積極的に干渉信号を漏洩する。これにより、ヌルを生成するユーザ数が減少するため、ダイバーシチオーダーが増加し、ダイバーシチゲインを得ることができる。ここでは、すべてのユーザへの送信信号はＱＰＳＫであるとする。
【００２８】
図１は、本送信ビームフォーミング方法の概念を示す図である。ユーザ１の端末１に対して送信するビームを形成するとき、ユーザ２の端末２に干渉を許容するようにＺＦ法で送信ウエイト列ベクトルを作成する。このとき、図２に示すように、ユーザ２の端末２への干渉信号は、端末２の希望信号と同じ第２象限に存在するため、端末１からの干渉信号は、端末２に対してＳＮＲを増大するように作用する。
【００２９】
さらに、図３に示すように従来の方式では端末１のビームを形成するとき、端末２、３を考慮に入れて、送信ウエイトを形成するが、図１に示す方法では、端末２を考慮せずに送信ウエイトを形成するので、自由度が１だけ余り、端末１のダイバーシチ利得が増大する。そして、端末２のビーム形成の時に、端末３に干渉を許容するようにＺＦ法で送信ウエイト列ベクトルを作成する。このとき、図４に示すように、端末３への干渉信号は、端末３の希望信号と同じ第４象限に存在する。そのため、端末２からの干渉信号は、端末３に対してＳＮＲを増大するように作用する。ダイバーシチ効果についても端末１と同じ効果が得られる。
【００３０】
なお、端末３のビームを形成するとき、端末１か端末２に干渉を許容するようにビームを形成しない。なぜなら、端末３を端末１に漏洩しようとしても、端末２に漏洩しようとしても、端末１、２の希望信号の象限と干渉信号の象限が一致しないため、適切なビームが生成できないからである（図５参照）。
【００３１】
また、ＱＰＳＫでは、四分の一の確率で、送信ウエイトを乗算した後の干渉信号と送信ウエイトを乗算した後の希望信号のコンスタレーションが同じ象限となるが、多数のユーザを収容する場合は、コンスタレーションの象限が同じであるユーザが存在する確率が高まるため、本送信ビームフォーミング方法の効果は大きくなる。例えば、ユーザ数が１０（端末数が１０）であると約９２％（１−（３／４）９）で、相手のユーザの端末が見つかる。
【００３２】
なお、干渉先のユーザを選択する場合、シンボル毎に、悪影響を及ぼすか否かを判定して、シンボル毎に送信ウエイトを求める方法も考えられるが、シンボル毎の計算量が増大してしまうため、実際には、悪影響を及ぼさないユーザの情報シンボルの組み合わせと、このときの送信ウエイトを予め求めておき、リストを作成しておく。具体的には、一本のアンテナを具備したＮ人のユーザの端末が存在し、アクセスポイントの送信アンテナ数がＮであるＭＵ−ＭＩＭＯの場合、一つのユーザの端末が存在しないものと仮定してＺＦ法で送信ビームウエイトを形成し、Ｎ（Ｎ−１）×４２の干渉元・干渉先・伝送情報データの組み合わせ（各ユーザの希望ＱＰＳＫ信号４パターンについての他のユーザの干渉ＱＰＳＫ信号４パターンの総当りの組合せ）に対して、干渉が許容できる組み合わせを選択し、記憶手段にこの組み合わせと干渉量の絶対値および送信ウエイトベクトルを参照テーブルとして記憶しておく（図６参照）。
【００３３】
ここで、干渉を許容する干渉先として、１ユーザの端末のみを考えることとする。アクセスポイントは、情報データに対してシンボル毎に記憶手段の参照テーブルを参照して、ある端末の干渉先ユーザの端末を決め、記憶手段から取得した対応する送信ウエイトベクトルをこのユーザの送信ウエイトベクトルとする。この送信ウエイトベクトルは、干渉元ユーザの端末のデータをプリコーディングしたものと干渉先ユーザの端末の希望信号の関係によって定まる。
【００３４】
なお、複数の干渉先が存在する場合には、干渉量の絶対量が大きいユーザの端末を干渉先ユーザとして選択する。また、象限が一致する干渉ユーザが複数存在した場合の選択法として、干渉の絶対値が最も大きなユーザを選択するという方法を説明したが、希望信号と干渉信号を合わせた信号の実数成分及び虚数成分の絶対値の小さいほうの値が大きなユーザを選択するようにしてもよい。
【００３５】
次に、図面を参照して、本実施形態における無線通信システムの構成を説明する。図７は同実施形態の構成を示すブロック図である。無線通信システムの構成を図７を参照して説明するに際して、無線通信システムが普通に有する公知の機能・構成については、本発明の説明に直接関わりがない限り、その説明及び構成の図示を省略する。
【００３６】
本実施形態における無線通信システムは、チャネル毎前処理部１１と、シンボル毎処理部１５と、送信ウエイト正規化処理部１９とを備える。チャネル毎前処理部１１は、ＣＳＩＴ（Channel State Information at Transmitter：チャネル情報）を取得するＣＳＩＴ取得部１２と、取得したＣＳＩＴを用いて、参照テーブルを作成して参照テーブル記憶部１４に記憶する参照テーブル作成部１３とからなる。ＣＳＩＴを取得するためには、ユーザ端末側が自らのＣＳＩＲを取得したのちに、フィードバックする方法、ユーザ端末側が既知信号（サウンディング信号）を送信して、アクセスポイント側が、チャネル情報（ＣＳＩＴ）を取得する方法等を用いることができる。
【００３７】
シンボル毎処理部１５は、シンボル毎のデータを取得するシンボル毎のデータ取得部１６と、シンボル毎のデータを参照テーブルと照らし合わせる参照テーブル参照部１７と、シンボル毎のデータを参照テーブルと照らし合わせた結果から送信ウエイトを決定する送信ウエイト決定部１８とからなる。送信ウエイト正規化処理部１９は、各ユーザ端末の送信ウエイト列ベクトルを、各ユーザ端末の伝達関数ベクトルに送信ウエイトを乗算した行ベクトルのフロベニウスノルムで正規化し（（３）式）、最後に送信電力が１になるように送信ウエイト行列が正規化（（４）式、（５）式）される。
【数３】
0005425016.tif 000004
ここで、Ｗ＝［ｗ１  ｗ２  …  ｗＮ］は、送信ウエイトを表しており、
【数４】
0005425016.tif 000005
は、チャネルを表している。なお、｜Ａ｜Ｆは、Ａのフロベニウスノルムを表している。
【００３８】
次に、図８、図９を参照して、図７に示すチャネル毎前処理部１１の参照テーブル作成部１３が参照テーブルを作成する処理動作を説明する。参照テーブル作成部１３は、ユーザ数（端末数）が変更された場合やチャネルが変動した場合にＣＳＩＴが変化するので、周期的に動作して参照テーブルを作成する。ここで、以降の説明に用いる表記の定義を図１０に示す。図１０において、変調関数ＱＰＳＫ（ｄ）、復号関数ＱＰＳＫ−１（ｓ）はデータの値に対するコンスタレーションへの変換である。また、象限関数ｆ象限（ｓ）は、図１１に示すように、コンスタレーションに対する象限への変換である。
【００３９】
参照テーブル作成部１３は、前処理（図８参照）として、全ての他のユーザ端末にヌルを向ける通常のＣＩ（Channel Inversion）法の送信ウエイト行列ＷＣＩから求められるユーザｉの送信ウエイト列ベクトルｗｉ（０）と、ユーザｊを考慮しないでＺＦ法で求めたユーザｉの送信ウエイト列ベクトルｗｉ（ｊ）を算出する。この前処理で求められた送信ウエイト列ベクトルを用いて、ユーザ端末毎の参照テーブル作成の逐次的処理（図９参照）を実行する。
【００４０】
逐次的処理は、まず、ｉに１，ｊに１を設定する（ステップＳ１）。干渉先ユーザｊがｉである場合（ステップＳ２）は、ｊは１だけインクリメントする（ステップＳ９）。ｊとｉが異なる場合は、ユーザｉのデータの全てのＱＰＳＫの信号点（４点）を、ユーザｊを考慮しないでＺＦ法で求めたユーザｉの送信ウエイト列ベクトルｗｉ（ｊ）で送信した場合の、ユーザｊに漏洩する干渉信号
【数５】
0005425016.tif 000006
とその大きさｍ（ｉ）（ｊ）を求める（ステップＳ３、Ｓ４，Ｓ５）。そして、求めた干渉信号とその大きさと、ユーザｉのＱＰＳＫの信号点ｄｉと、送信ウエイト縦ベクトルｗｉ（ｊ）は、判定処理・テーブル書き込み処理（ステップＳ６）により処理される。この一連の処理を全てのユーザｉ＝１〜Ｎと、その対となる全ての干渉先ユーザｊ＝１〜Ｎ（ｊ≠ｉ）に対して行う（ステップＳ７〜Ｓ１３）。
【００４１】
なお、上式は、信号点（４点）の組み合わせを全て記憶しておく方法を示したが、漏洩先ユーザへの干渉信号の位相を参照テーブルに書き込み、シンボル毎に参照テーブルを参照して、漏洩できるか否かを決めるようにしてもよい。この方法は、参照テーブルのサイズが小さくなる（１６分の１）という利点を有しているが、シンボル毎に参照テーブルを参照した後、希望信号のコンスタレーションを干渉信号の位相分だけ回転させた信号の象限と、干渉先ユーザの希望信号の象限が一致するか否かをシンボル毎に処理する動作が必要になる。一方、全ての信号点（４点）の組み合わせを全て記憶しておく方法を用いれば、参照テーブルが大きくなるが、シンボル毎にはメモリアクセスだけで済むという利点を有している。
【００４２】
次に、図１２を参照して、図９に示す判定処理・参照テーブル書き込み処理（ステップＳ６）の処理動作を説明する。この判定処理・参照テーブル書き込み処理の入力は、ユーザｊを考慮しないでＺＦ法で求めたユーザｉの送信ウエイト列ベクトルｗｉ（ｊ）で送信した場合の、ユーザｊに漏洩する干渉信号
【数６】
0005425016.tif 000007
とその大きさｍ（ｉ）（ｊ）とユーザｉのＱＰＳＫの信号点ｄｉである。最初に、判定処理により象限関数により、干渉信号
【数７】
0005425016.tif 000008
のコンスタレーションの象限がユーザｊのデータｄｊのＱＰＳＫの希望信号点ｓｊ＝ＱＰＳＫ（ｄｊ）のコンスタレーションの象限と一致しているか判定する（ステップＳ２１〜Ｓ２３）。もし、一致しているならば、このときの与干渉ユーザ番号ｉと非干渉ユーザ番号ｊと、干渉信号と希望信号のデータを参照テーブルに書き込む（図６参照）。さらに、一致していることを示すために参照テーブルのテーブル列番号５にＹＥＳのフラグを立てる。また、参照テーブルのテーブル列番号６に干渉信号の絶対値ｍ（ｉ）（ｊ）と、テーブル列番号７に対応する送信ウエイト列ベクトルｗｉ（ｊ）を書き込む（ステップＳ２４）。
【００４３】
他方、一致していないときは、参照テーブルのテーブル列番号５にＮＯのフラグを立てる。そして、参照テーブルのテーブル列番号６に０の値と、テーブル列番号７に通常のＺＦ法で求めた送信ウエイト列ベクトルｗｉ（０）を書き込む（ステップＳ２５）。この処理をｄｊが０から３になるまで４回繰り返す（ステップＳ２６、Ｓ２７）。
【００４４】
次に、図１３を参照して、図７に示すシンボル毎処理部１５の処理動作を説明する。最初に、ｉに１、ｊに０を設定し（ステップＳ３１）、集合Ｊ、Ｗ、Ｍを空集合に設定する（ステップＳ３２）。次に、ｊをインクリメントして（ステップＳ３３）、ｉ＝ｊであるかを判定する（ステップＳ３４）。ｉ＝ｊならばさらにｊをインクリメントする。一方、ｉ≠ｊであれば、以下の処理動作を実施する。すなわち、ユーザｉを干渉元ユーザとし、ｊを干渉先ユーザとして、それぞれのユーザ端末の希望信号と参照テーブルを参照し、テーブル列番号５がＹＥＳであるかＮＯであるかを判定する（ステップＳ３６）。
【００４５】
もし、ＹＥＳならば、ｉは干渉元ユーザとして許容できるので、集合Ｊ、Ｗ、Ｍに、それぞれ干渉元ユーザ番号ｉ、このときの送信ウエイト列ベクトルｗｉ（ｊ）、干渉信号の絶対値ｍ（ｉ）（ｊ）を加える（ステップＳ３７）。もし、インクリメントされたｊがＮ＋１の場合は（ステップＳ３５）、最終的に選定される送信ウエイト列ベクトルを得る処理動作を行う。
【００４６】
次に、集合Ｊが空集合の場合（ステップＳ３８）、つまり、ユーザｉに対して干渉先ユーザとなる相手ユーザが見つからなかった場合には、全ての他のユーザにヌルを向ける通常のＣＩ法で求めた送信ウエイト列ベクトルＷｉ（０）を最終的に選定される送信ウエイト列ベクトルｗｉとして選定する（ステップＳ３９）。もし、集合Ｊが空集合でない場合には、干渉信号の絶対値ｍ（ｉ）（ｊ）が一番大きなユーザｊが干渉先として選ばれ、このときの送信ウエイト列ベクトル
【数８】
0005425016.tif 000009
を最終的に選定される送信ウエイト列ベクトルｗｉとして選定する（ステップＳ４０）。そして、ｉをインクリメントし（ステップＳ４１）、ｊに０を設定して（ステップＳ４３）、ｉ＝Ｎ＋１となるまで（ステップＳ４２）同様の処理動作を逐次的に行う。
【００４７】
次に、図１４を参照して、シンボル毎処理部１５の動作を模式的に説明する。たとえば、５ユーザ（Ｎ＝５）の場合、干渉元ユーザ数が４（ｉ＝４）であったとする。干渉先ユーザｊ＝１，２，３，５に設定して、干渉信号を計算し、干渉信号と希望信号の象限が一致するか否かを判定する。この図の例の場合、ｊ＝１，３，５が一致するが、ｊ＝５の場合が最も干渉信号の絶対値が大きいので、許容干渉先として、ユーザ５を選択する。
【００４８】
なお、前述した説明では、ビーム形成の処理方法として、ＺＦ法を用いたが、ＺＦ法ではなくＭＭＳＥ法を使用してもよい。
【００４９】
次に、計算機シミュレーションによりＢＥＲ特性を求めた結果について説明する。本計算機シミュレーションでは、ビーム形成の処理方法としてＭＭＳＥ法を用いた。１０ユーザ（Ｎ＝１０）の場合でアクセスポイントの送信アンテナ数が１０である場合のＢＥＲ特性を図１５に示す。伝搬環境は、ｉ．ｉ．ｄ．チャネル（各パスが独立かつ同一に分布）である。この図からＢＥＲ＝１０−３において、約３．５ｄＢの送信ＳＮＲゲインが得られていることがわかる。ＺＦ法を用いた場合の結果を図１６に示す。
【００５０】
さらに、ユーザが複数のアンテナ素子を具備するマルチユーザＭＩＭＯの場合は、ユーザの各アンテナ素子を個別のアンテナとして、前述の処理動作を適用すればよい。また、アンテナ選択により、前述の処理動作を適用してもよい。また、ＢＤ（Block Diagonalization）法の各ユーザのブロック行列の特異値分解の第一固有値モードを使う方法により、前述の処理動作を適用してもよい。
【００５１】
前述の説明においては、変調方式としてＱＰＳＫを対象としたが、ＢＰＳＫ・８ＰＳＫの場合にも、同様に適用可能である。例えば、図１７はＢＰＳＫの場合を示している。図１７（ａ）、（ｂ）の場合に干渉が漏洩することを許容できるので、２分の一の確率であるユーザに対して漏洩することができる相手ユーザが存在する。
【００５２】
図１８〜図２０は、変調方式として８ＰＳＫの場合を示している。図１８（ａ）、（ｂ）は、干渉が漏洩することを許容できる場合を示している。この場合、干渉信号の大きさが小さいので、多くの干渉信号点が許容できる。図１９（ｃ）、（ｄ）は、干渉が許容できない場合を示している。図２０（ｅ）は、二点の干渉信号点が許容できることを表している。
【００５３】
以上の説明のとおり、ＱＰＳＫでは四分の一の確率、ＢＰＳＫでは二分の一の確率、８ＰＳＫでは干渉信号の大きさにより異なる確率で、干渉を許容できる信号点の組み合わせが決まる。
【００５４】
なお、以上の説明では、漏洩を許容するユーザが単一の場合を説明したが、複数ユーザに漏洩を許容する場合にも容易に拡張可能である。例えば、図１３のステップＳ４０において、複数のユーザを干渉先として選択し、その後にこれらを考慮しない送信ウエイト列ベクトルを算出して、最終的に選定される送信ウエイト列ベクトルとして選定する。さらに全てのユーザが変調方式としてＱＰＳＫを用いる場合を説明したが、１６ＱＡＭや６４ＱＡＭなどのＱＡＭのユーザが混在しても、それらのユーザにはヌルを向ければ良いので、前述した送信ビームフォーミング（プリコーディング）方法を適用することができる。この場合、ＱＡＭのユーザについて、予めフラグを立てておき（例えば、図６のテーブル列番号５にＮｏのフラグを立てる）、干渉先ユーザとしなければよい（例えば、図１３のステップＳ３６でＮｏと判定する）。
【００５５】
以上説明したように、従来、同一周波数で複数の受信局に対して空間分割多重（送信ビームフォーミング）を用いて同時送信をする場合、送信局のアンテナ数が受信局の数と等しい場合、ダイバーシチが得られず、通信品質が低いという問題があった。本発明は、まず送信局が各受信局に対する指向性パターンを形成するときに、対象の受信局に対する送信信号が他の各受信局の希望信号を強めるか否かを判定し、その結果、強めると判定された場合には、対象の受信局に対する送信ビームの指向性パターンを形成する際に、希望信号が強まることとなる他の受信局を考慮しない。一方、強めないと判定された場合には、その受信局に対する干渉を低減するように、対象の受信局に対する送信ビームの指向性パターンを形成するようにした。この構成により、考慮しない受信局の数だけアンテナの自由度が高くなることによって、ダイバーシチ効果が得られるようになる。
【００５６】
また、マルチユーザＭＩＭＯダウンリンクにおいて、単数もしくは複数のユーザに対して漏洩を許容し、漏洩先の干渉信号が漏洩先の希望信号の復号に悪影響を及ぼさない場合、漏洩を許容するように送信ビームフォーミングすることにより、ヌルを向けるユーザ数を減少させることができるため、ダイバーシチゲインを得ることができる。別の見方をすれば従来のチャネル毎の送信ウエイトを決める方法ではなく、シンボル毎に伝送情報データに適応して送信ウエイトを決める本方法を使うことにより、特性が良くなったと見なすことができる。
【００５７】
また、干渉信号が希望信号を強めるように作用する場合、積極的に漏洩して干渉を許容することにより、ヌルを生成する必要があるユーザ数が減少するため、ダイバーシチ利得が得られる。さらに、漏洩先の希望信号は干渉信号により強められるので、ＳＮＲゲインを得ることができる。Ｍ−ａｒｙ  ＰＳＫでは、相手が１ユーザの場合、一致する確率は小さいが、多数のユーザを収容する場合は、コンスタレーションの象限が同じであるユーザが存在する確率が高まるため、多数のユーザを収容するシステムに有効な方法である。また、端末側の復号処理を簡単にすることができる。さらに、ＴＨＰ（Tomlinson Harashima Precoding）のように、端末の受信ダイナミックレンジを大きくする必要がなく、また、端末が信号を復号するときに、モデュロ演算などの特別の信号処理を必要としない。
【００５８】
なお、図７における各処理部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送信ビームフォーミング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。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が送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）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。
【００５９】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
マルチユーザＭＩＭＯダウンリンクにおける特性改善を図る送信技術として、送信側で伝送路情報が既知の場合、伝送路に応じて送信信号に線形処理を施すプリコーディング技術を用いることが不可欠な用途に適用できる。
【符号の説明】
【００６１】
１、２、３・・・ユーザ１、２、３の端末、４・・・アクセスポイント、１１・・・チャネル毎前処理部、１２・・・ＣＳＩＴ取得部、１３・・・参照テーブル作成部、１４・・・参照テーブル記憶部、１５・・・シンボル毎処理部、１６・・・シンボル毎にデータ取得部、１７・・・参照テーブル参照部、１８・・・送信ウエイト決定部、１９・・・送信ウエイト正規化処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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