(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のユーザ端末と基地局との間で多重通信が可能な無線通信システムに用いられる基地局の無線通信装置であって、
前記ユーザ端末から自装置への伝搬路のチャネル推定を行うチャネル推定部と、
前記チャネル推定結果に基づいて多重通信を行うユーザ端末の組を選択するスケジューリング部と、
前記選択したユーザ端末の組において各ユーザ端末のチャネル応答行列を直交またはほぼ直交させるための、一方のユーザ端末のチャネル応答行列に対して適用する射影行列のプリコーディング行列を決定するプリコーディング選択部と、
前記決定したプリコーディング行列を示すプリコーディング情報を含む制御情報を対応するユーザ端末へフィードバックする制御情報通知部と、
前記選択したユーザ端末の組の各ユーザ端末から送信されたデータを複数の受信アンテナによって受信する受信部と、
前記受信したデータから複数のストリームを分離して検出する信号分離部と、
前記検出した複数のストリームから受信データを復号する復号部と、
を備え、
前記スケジューリング部は、受信信号強度の強い強力なレイヤである第１のユーザ端末と、受信信号強度が弱い微弱なレイヤである第２のユーザ端末とをユーザ端末の組として選択し、
前記プリコーディング選択部は、前記第１のユーザ端末に適用する前記射影行列のプリコーディング行列を決定し、
前記制御情報通知部は、前記射影行列のプリコーディング行列を示すプリコーディング情報を前記第１のユーザ端末のみに通知する無線通信装置。
【請求項２】
複数のユーザ端末と基地局との間で多重通信が可能な無線通信システムに用いられる基地局の無線通信装置であって、
前記ユーザ端末から自装置への伝搬路のチャネル推定を行うチャネル推定部と、
前記チャネル推定結果に基づいて多重通信を行うユーザ端末の組を選択するスケジューリング部と、
前記選択したユーザ端末の組において各ユーザ端末のチャネル応答行列を直交またはほぼ直交させるための、一方のユーザ端末のチャネル応答行列に対して適用する射影行列のプリコーディング行列を決定するプリコーディング選択部と、
前記決定したプリコーディング行列を示すプリコーディング情報を含む制御情報を対応するユーザ端末へフィードバックする制御情報通知部と、
前記選択したユーザ端末の組の各ユーザ端末から送信されたデータを複数の受信アンテナによって受信する受信部と、
前記受信したデータから複数のストリームを分離して検出する信号分離部と、
前記検出した複数のストリームから受信データを復号する復号部と、
を備え、
前記選択したユーザ端末の組において送信電力配分を行い、各ユーザ端末に割り当てるパワーウエイトを決定するパワーウエイト決定部をさらに備え、
前記プリコーディング選択部は、前記パワーウエイトが異なる一方のユーザ端末に適用する前記射影行列のプリコーディング行列を決定し、
前記制御情報通知部は、前記射影行列のプリコーディング行列を示すプリコーディング情報を前記一方のユーザ端末に通知する無線通信装置。
【請求項３】
複数のユーザ端末と基地局との間で多重通信が可能な無線通信システムにおける無線通信方法であって、
前記ユーザ端末から自装置への伝搬路のチャネル推定を行うステップと、
前記チャネル推定結果に基づいて多重通信を行うユーザ端末の組を選択するステップと、
前記選択したユーザ端末の組において各ユーザ端末のチャネル応答行列を直交またはほぼ直交させるための、一方のユーザ端末のチャネル応答行列に対して適用する射影行列のプリコーディング行列を決定するステップと、
前記決定したプリコーディング行列を示すプリコーディング情報を含む制御情報を対応するユーザ端末へフィードバックするステップと、
前記選択したユーザ端末の組の各ユーザ端末から送信されたデータを複数の受信アンテナによって受信するステップと、
前記受信したデータから複数のストリームを分離して検出するステップと、
前記検出した複数のストリームから受信データを復号するステップと、
を有し、
前記ユーザ端末の組として、受信信号強度の強い強力なレイヤである第１のユーザ端末と、受信信号強度が弱い微弱なレイヤである第２のユーザ端末とを選択し、
前記プリコーディング行列として、前記第１のユーザ端末に適用する射影行列のプリコーディング行列を決定し、
前記制御情報として、前記射影行列のプリコーディング行列を示すプリコーディング情報を前記第１のユーザ端末のみに通知する、無線通信方法。
【請求項４】
複数のユーザ端末と基地局との間で多重通信が可能な無線通信システムにおける無線通信方法であって、
前記ユーザ端末から自装置への伝搬路のチャネル推定を行うステップと、
前記チャネル推定結果に基づいて多重通信を行うユーザ端末の組を選択するステップと、
前記選択したユーザ端末の組において各ユーザ端末のチャネル応答行列を直交またはほぼ直交させるための、一方のユーザ端末のチャネル応答行列に対して適用する射影行列のプリコーディング行列を決定するステップと、
前記決定したプリコーディング行列を示すプリコーディング情報を含む制御情報を対応するユーザ端末へフィードバックするステップと、
前記選択したユーザ端末の組において送信電力配分を行い、各ユーザ端末に割り当てるパワーウエイトを決定するステップと、
前記選択したユーザ端末の組の各ユーザ端末から送信されたデータを複数の受信アンテナによって受信するステップと、
前記受信したデータから複数のストリームを分離して検出するステップと、
前記検出した複数のストリームから受信データを復号するステップと、
を有し、
前記プリコーディング行列として、前記パワーウエイトが異なる一方のユーザ端末に適用する射影行列のプリコーディング行列を決定し、
前記制御情報として、前記射影行列のプリコーディング行列を示すプリコーディング情報を前記一方のユーザ端末に通知する、無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナを使用して通信を行うＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）システムに用いられる無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＩＭＯシステムは、データ通信用に多重送信アンテナと多重受信アンテナとを用いる通信システムである。複数の無線通信装置が同時にアクセス可能な多重アクセスＭＩＭＯシステムでは、ユーザ端末が接続されるアクセスポイントは任意の時点で一つ以上のユーザ端末と通信することができる。アクセスポイントが単一のユーザ端末と通信する場合、複数の送信アンテナが一つの送信実体（アクセスポイントまたはユーザ端末のいずれか）に関連付けられ、複数の受信アンテナが一つの受信実体（ユーザ端末またはアクセスポイントのいずれか）に関連付けられる。
【０００３】
このアクセスポイントはまたＳＤＭＡ（Space Division Multiple Access）の通信によって複数のユーザ端末と同時通信できる。以下では、ＳＤＭＡを用いた多重アクセスＭＩＭＯシステムをＭＵ−ＭＩＭＯ（Multi User MIMO）システムと呼ぶことにする。従来のＭＵ−ＭＩＭＯシステムとして、アクセスポイントはデータ送信及び受信用に複数のアンテナを用い、各ユーザ端末は通常データ送信用に一つのアンテナを用い、データ受信用に複数のアンテナを用いるものがある。アクセスポイントは、下り回線（Downlink）と上り回線（Uplink）において任意の時点で１以上のユーザ端末と通信することができる。下り回線（すなわち、順方向回線）は、アクセスポイントからユーザ端末への通信回線であり、上り回線（すなわち、逆方向回線）は、ユーザ端末からアクセスポイントへの通信回線である。
【０００４】
アクセスポイントは、通常ユーザ端末と通信する固定された基地局による無線通信装置であり、基地局または他の専門用語にて呼ばれることもある。ユーザ端末は、固定または可動の無線通信装置であり、基地局、無線装置、移動局、ユーザ機器、または他の何らかの専門用語にて呼ばれることもある。以下の説明では、アクセスポイントについては基地局（ＢＳ：Base Station）を、ユーザ端末についてはユーザ機器（ＵＥ：User Equipment）を用いることにする。
【０００５】
上り回線のＭＵ−ＭＩＭＯシステムにおける幾つかの重要な課題は、（１）同時通信用の適切なＵＥ群の選択、（２）干渉軽減により良好なシステム性能を達成する方法によって選択された各ＵＥ及び／または各ＵＥ間のデータ送信、にある。各ＵＥごとにチャネル情報の限定的なフィードバック信号を用いたプリコーディング（Precoding）が、ＳＤＭＡを用いるシステム性能の改善に提示されている（例えば特許文献１参照）。プリコーディングは、ＭＩＭＯシステムにおいて、複数のアンテナから送信する際に、各アンテナから重み付けしたデータを送信することにより伝搬路の状況に適したビームを形成して送信を行う技術である。この際、受信点での受信信号の観測状況（伝搬路状況）を反映させるため、受信機から送信機へビーム情報を含むフィードバック信号を送信し、送信機においてフィードバック信号を用いてビームを制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／００３７６８１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、この種のプリコーディングを用いる場合、ユーザ間干渉を考慮した効率的なプリコーディングのためには、粒度の高いチャネル情報のフィードバックと複雑なスケジューリング手順が必要である。このため、上記プリコーディングを用いる方法は、システムに対し大きな制御情報のオーバーヘッドと実装の複雑さをもたらす。よって、ＭＵ−ＭＩＭＯ用のＳＤＭＡを、伝送性能及びシグナリングの面においてより効率的に提供する技術に対する必要性が、当該分野には存在する。
【０００８】
上述したように、ＭＵ−ＭＩＭＯシステムにおいてＳＤＭＡ通信を行う場合、適切なＵＥ群を選択するのに複雑なスケジューリング処理を要する、あるいはユーザ間干渉を軽減する効果的なプリコーディングを行うために制御情報のオーバーヘッドが増大するなどの課題がある。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ＭＵ−ＭＩＭＯシステムにおいて、制御情報のオーバーヘッドを増大することなく、効果的なプリコーディングによってユーザ間干渉を最小化することが可能な無線通信装置、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】
【００１３】
本発明は、第１の態様として、複数のユーザ端末と基地局との間で多重通信が可能な無線通信システムに用いられる基地局の無線通信装置であって、前記ユーザ端末から自装置への伝搬路のチャネル推定を行うチャネル推定部と、前記チャネル推定結果に基づいて多重通信を行うユーザ端末の組を選択するスケジューリング部と、前記選択したユーザ端末の組において各ユーザ端末のチャネル応答行列を直交またはほぼ直交させるための、一方のユーザ端末のチャネル応答行列に対して適用する射影行列のプリコーディング行列を決定するプリコーディング選択部と、前記決定したプリコーディング行列を示すプリコーディング情報を含む制御情報を対応するユーザ端末へフィードバックする制御情報通知部と、前記選択したユーザ端末の組の各ユーザ端末から送信されたデータを複数の受信アンテナによって受信する受信部と、前記受信したデータから複数のストリームを分離して検出する信号分離部と、前記検出した複数のストリームから受信データを復号する復号部と、を備え、前記スケジューリング部は、受信信号強度の強い強力なレイヤである第１のユーザ端末と、受信信号強度が弱い微弱なレイヤである第２のユーザ端末とをユーザ端末の組として選択し、前記プリコーディング選択部は、前記第１のユーザ端末に適用する前記射影行列のプリコーディング行列を決定し、前記制御情報通知部は、前記射影行列のプリコーディング行列を示すプリコーディング情報を前記第１のユーザ端末のみに通知する無線通信装置を提供する。
【００１６】
また、本発明は、第２の態様として、複数のユーザ端末と基地局との間で多重通信が可能な無線通信システムに用いられる基地局の無線通信装置であって、前記ユーザ端末から自装置への伝搬路のチャネル推定を行うチャネル推定部と、前記チャネル推定結果に基づいて多重通信を行うユーザ端末の組を選択するスケジューリング部と、前記選択したユーザ端末の組において各ユーザ端末のチャネル応答行列を直交またはほぼ直交させるための、一方のユーザ端末のチャネル応答行列に対して適用する射影行列のプリコーディング行列を決定するプリコーディング選択部と、前記決定したプリコーディング行列を示すプリコーディング情報を含む制御情報を対応するユーザ端末へフィードバックする制御情報通知部と、前記選択したユーザ端末の組の各ユーザ端末から送信されたデータを複数の受信アンテナによって受信する受信部と、前記受信したデータから複数のストリームを分離して検出する信号分離部と、前記検出した複数のストリームから受信データを復号する復号部と、を備え、前記選択したユーザ端末の組において送信電力配分を行い、各ユーザ端末に割り当てるパワーウエイトを決定するパワーウエイト決定部をさらに備え、前記プリコーディング選択部は、前記パワーウエイトが異なる一方のユーザ端末に適用する前記射影行列のプリコーディング行列を決定し、前記制御情報通知部は、前記射影行列のプリコーディング行列を示すプリコーディング情報を前記一方のユーザ端末に通知する無線通信装置を提供する。
【００２２】
本発明は、第３の態様として、複数のユーザ端末と基地局との間で多重通信が可能な無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記ユーザ端末から自装置への伝搬路のチャネル推定を行うステップと、前記チャネル推定結果に基づいて多重通信を行うユーザ端末の組を選択するステップと、前記選択したユーザ端末の組において各ユーザ端末のチャネル応答行列を直交またはほぼ直交させるための、一方のユーザ端末のチャネル応答行列に対して適用する射影行列のプリコーディング行列を決定するステップと、前記決定したプリコーディング行列を示すプリコーディング情報を含む制御情報を対応するユーザ端末へフィードバックするステップと、前記選択したユーザ端末の組の各ユーザ端末から送信されたデータを複数の受信アンテナによって受信するステップと、前記受信したデータから複数のストリームを分離して検出するステップと、前記検出した複数のストリームから受信データを復号するステップと、を有し、前記ユーザ端末の組として、受信信号強度の強い強力なレイヤである第１のユーザ端末と、受信信号強度が弱い微弱なレイヤである第２のユーザ端末とを選択し、前記プリコーディング行列として、前記第１のユーザ端末に適用する射影行列のプリコーディング行列を決定し、前記制御情報として、前記射影行列のプリコーディング行列を示すプリコーディング情報を前記第１のユーザ端末のみに通知する、無線通信方法を提供する。
【００２３】
本発明は、第４の態様として、複数のユーザ端末と基地局との間で多重通信が可能な無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記ユーザ端末から自装置への伝搬路のチャネル推定を行うステップと、前記チャネル推定結果に基づいて多重通信を行うユーザ端末の組を選択するステップと、前記選択したユーザ端末の組において各ユーザ端末のチャネル応答行列を直交またはほぼ直交させるための、一方のユーザ端末のチャネル応答行列に対して適用する射影行列のプリコーディング行列を決定するステップと、前記決定したプリコーディング行列を示すプリコーディング情報を含む制御情報を対応するユーザ端末へフィードバックするステップと、前記選択したユーザ端末の組において送信電力配分を行い、各ユーザ端末に割り当てるパワーウエイトを決定するステップと、前記選択したユーザ端末の組の各ユーザ端末から送信されたデータを複数の受信アンテナによって受信するステップと、前記受信したデータから複数のストリームを分離して検出するステップと、前記検出した複数のストリームから受信データを復号するステップと、を有し、前記プリコーディング行列として、前記パワーウエイトが異なる一方のユーザ端末に適用する射影行列のプリコーディング行列を決定し、前記制御情報として、前記射影行列のプリコーディング行列を示すプリコーディング情報を前記一方のユーザ端末に通知する、無線通信方法を提供する。
【００２４】
上記構成により、一方のユーザ端末に対して、チャネル応答行列に基づく射影行列のプリコーディング行列を適用することで、制御情報のオーバーヘッドを増大することなく、複数のユーザ端末の直交性を保つための効果的なプリコーディングが可能であり、ユーザ間干渉を最小化することが可能になる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、ＭＵ−ＭＩＭＯシステムにおいて、制御情報のオーバーヘッドを増大することなく、効果的なプリコーディングによってユーザ間干渉を最小化することが可能な無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ＢＳとＵＥとを有するＭＵ−ＭＩＭＯシステムの構成を示す図
【図２】ＭＵ−ＭＩＭＯシステムの構成例を示すブロック図
【図３】図２の構成例に対応するＭＵ−ＭＩＭＯシステムの概略構成を示す図
【図４】図２の構成例における各ＵＥとＢＳ間の上り回線チャネル応答行列を２次元で模式的に示した図であり、（Ａ）はＵＥペアの上り回線チャネル応答行列のパワーのバランスがとれている場合を示す図、（Ｂ）はＵＥペアの上り回線チャネル応答行列のパワー差がある場合を示す図
【図５】本発明の第１の実施形態として、セルラー無線通信網を用いた無線通信システムの構成の第１例を示すブロック図
【図６】第１の実施形態における動作手順を示すフローチャート
【図７】第１の実施形態の構成例に対応するＭＵ−ＭＩＭＯシステムの概略構成を示す図
【図８】第１の実施形態の構成例における各ＵＥとＢＳ間の上り回線チャネル応答行列を２次元で模式的に示した図
【図９】本発明の第２の実施形態として、セルラー無線通信網を用いた無線通信システムの構成の第２例を示すブロック図
【図１０】第２の実施形態における動作手順を示すフローチャート
【図１１】本発明の第３の実施形態として、セルラー無線通信網を用いた無線通信システムの構成の第３例を示すブロック図
【図１２】第３の実施形態における動作手順を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本実施形態では、本発明に係る無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法の一例として、セルラー無線通信網の上り回線においてＭＵ−ＭＩＭＯを適用し、複数のＵＥとＢＳとの間でＳＤＭＡによる同時通信を行う無線通信システムの構成例を示す。
【００２８】
本実施形態は、概ね遠隔通信に係り、より詳しくは、ＭＩＭＯシステムにおけるＳＤＭＡ用の複数アンテナ送信のための方法及び装置、並びに製造物に関する。
【００２９】
まず、ＭＩＭＯシステム内でＳＤＭＡ用の複数アンテナ送信を遂行する技術について説明する。これらの技術は、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ：Code Division Multiple Access）や直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）や時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ：Time Division Multiple Access）等の各種無線技術と組み合わせて使用することができる。単一の基地局（ＢＳ）に対する複数のユーザ端末（ＵＥ）による上り回線送信では、各稼働中のＵＥごとに上り回線チャネル応答行列が得られる。各スケジューリング期間ごとに、ＢＳはスケジューリング方針に従って同時送信を行うＵＥペアを選択し、伝搬路損失パラメータとＵＥのチャネル応答行列に基づき対応するプリコーディング行列を算出する。ＢＳはそこでＵＥペアの一方へプリコーディング行列をフィードバックし、その一方のＵＥにプリコーディング行列をかけたデータストリームを適用する。
【００３０】
上り回線送信処理において選択された各ＵＥは、下敷きとする無線技術（例えば、ＣＤＭＡやＯＦＤＭやＴＤＭＡ）に従ってそのデータストリームを処理し、データシンボルストリームを得る。各ＵＥは、さらにそのデータシンボルストリームに対し空間的処理を施し、自ＵＥにＢＳからプリコーディング行列が割り当てられている場合、そのプリコーディング行列を用いてプリコーディングを適用し、ＵＥの各アンテナからそれぞれ一つの送信シンボルストリームを出力するよう、一組の送信シンボルストリームを生成する。選択されたＵＥペアの各ＵＥは、生成したデータシンボルストリームをその複数のアンテナからそれらの個別ＭＩＭＯチャネルを介してＢＳへ同時送信する。ＢＳは、その複数のアンテナから複数の受信シンボルストリームを受信する。ＢＳはそこで、線形或いは非線形の空間処理技術に従って受信シンボルストリームに対し受信空間処理を施し、選択されたＵＥペアから送信されたデータシンボルストリームを再生する。
【００３１】
ここに開示された本実施形態のシステムや方法は、複数のＵＥからセルラー無線通信システム内のＢＳへデータを送信する方法を提供することで上述の課題に示した必要性に対処するものである。本実施形態によれば、ＭＵ−ＭＩＭＯにおけるプリコーディングをＳＤＭＡを構成するＵＥペアの一方に適用することで、異なるＵＥから送信されるデータストリーム間の干渉を最小化し、及び／又は、ＳＤＭＡを用いたスケジューリングの可能性を増大させて多重化ゲインを改善することが実現できる。ＵＥペアの一方にだけ簡単なプリコーディングを適用し、その一方のＵＥのみに精細なプリコーディング情報を通知することで、ＢＳからＵＥへ制御情報をフィードバックする際のシグナリングのオーバーヘッドに対する影響は最小化される。したがって、制御情報量を大きく増加させることなく、全体のチャネル容量を維持しながら干渉を低減させることが可能となり、ＵＥのペアリングの選択自由度が増すとともに、選択したＵＥペアにおいて十分な通信品質を確保できるようになる。
【００３２】
本実施形態は、以下の処理手順を含むものである。
（１）  ＢＳが対応する回線上の伝搬路損失パラメータをＵＥと共有するステップ
（２）  ＢＳが伝搬路損失に基づきどのＵＥがより微弱となりそうか識別するステップ
（３）  ＢＳが各ＵＥに対するさらなるユーザ間干渉の軽減のためにプリコーディング行列を使用するか否か指示するステップ
（４）  ＢＳが全ての稼働中のＵＥごとに参照信号を用いてチャネル応答行列を推定するステップ
（５）  ＢＳがスケジューリング方針に従ってＵＥペアを選択し、対応するプリコーディング行列を算出し、プリコーディングされたチャネル応答行列を直交させるステップ
（６）  ＢＳが前記ステップ（３）に従い選択されたプリコーディング行列を一方のＵＥにフィードバックし、他の送信パラメータをペアリングされた全ＵＥにフィードバックするステップ
（７）  各ＵＥが対応する上り回線のシグナリング割り当てに基づきデータストリームを送信するステップ
（８）  ＢＳが各ＵＥからのデータストリームを受信し、ＭＵ−ＭＩＭＯ検出処理を実行して選択されたＵＥペアの各ＵＥごとに再生データストリームを得るステップ
【００３３】
一つの実施形態によれば、セルラー無線通信システムは、それぞれ複数の送信アンテナを有する複数のＵＥと、複数の受信アンテナを有する一つのＢＳとを含む。ＢＳは、複数のＵＥについてＵＥのペアリング及びスケジューリングとプリコーディングとを適用し、複数の空間的データストリームを処理するためのＳＤＭＡを構成する手段を有する。この手段は、各回線の伝搬路損失とチャネル応答行列とに基づき、ＵＥペアの選択、及びペアリングされたＵＥの一方に用いる対応するプリコーディング行列の選択を行う機能を含み、また、対応する各ＵＥにプリコーディング指示と他の送信パラメータをフィードバックする機能を含む。
【００３４】
本発明のこれら及び他の特徴並びに利点は、添付図面及び添付特許請求の範囲と共に本発明の実施形態に係る下記の詳細な説明を参照してより良く理解されよう。
【００３５】
本発明の好適な実施形態を、添付図面を参照してここで詳細に説明することにする。下記の説明では、本実施形態に取り込む既知の機能及び構成に関する詳細な説明は、明快さと簡潔さに配慮し省略してある。
【００３６】
図１は、ＢＳとＵＥとを有するＭＵ−ＭＩＭＯシステムの構成を示す図である。図１では、簡単のために一つのＢＳと二つのＵＥのみを示してある。ＭＵ−ＭＩＭＯシステム１００は、ＢＳ１０２とＵＥ１０４、１０６とを有し、下り回線及び上り回線において、データ送信用に複数の送信アンテナと複数の受信アンテナとを用いる。選択されたＵＥの組（ＵＥペア）は、下り回線送信用の複数出力と上り回線送信用の複数入力とを一括して表している。選択された各ＵＥは、それぞれのユーザ専用データを送信し、及び／又はＢＳからそれぞれのユーザ専用データを受信する。以下では、上り回線上のデータ送信について詳細に説明する。
【００３７】
図２は、ＭＵ−ＭＩＭＯシステムの構成例を示すブロック図である。この図２の構成例のＭＵ−ＭＩＭＯシステム２００は、前述した特許文献１のように、各ＵＥごとにプリコーディングを適用した例である。ここでは二つのＵＥ（ＵＥ１＿２１０、ＵＥ２＿２２０）がＢＳ２３０と通信する場合を示している。各ＵＥは、４本等の複数の受信アンテナを備えるＢＳに向けて個々の上り回線において無線送信を行う２本等の複数のアンテナを備える。ＢＳの受信アンテナと所与のＵＥの送信アンテナとにより形成される上り回線ＭＩＭＯチャネルは、Ｎ行Ｍ列のチャネル応答行列Ｈｉにより特徴付けられる。ここで、ｉは選択された各ＵＥペアにおけるＵＥのインデックスである。一般に、各ＵＥには、そのＵＥのアンテナ数ＭとＢＳのアンテナ数Ｎとにより定まる次元を有する異なる上り回線チャネル応答行列が関連付けられる。この上り回線チャネル応答行列について説明する。
【００３８】
ＵＥｉに関する上り回線チャネル応答行列Ｈｉを特異値分解を用いて分解し、対応する射影行列、すなわち右特異行列を得る。上り回線チャネル応答行列Ｈｉの特異値分解は、下記の式（１）で表される。
【００３９】
【数１】
0005398722.tif 000002
【００４０】
ここで、ＵｉはＨｉの左固有ベクトルからなるＮ行Ｎ列（Ｎ×Ｎ）のユニタリ行列であり、ΛｉはＨｉの特異値からなるＮ行Ｍ列（Ｎ×Ｍ）の対角行列であり、ＶｉはＨｉの右固有ベクトルからなるＭ行Ｍ列（Ｍ×Ｍ）のユニタリ行列であり、上付きＨは共役転置行列を表す。ユニタリ行列Ｘは特性式ＸHＸ＝Ｉにより特徴付けられ、ここでＩは単位行列である。ユニタリ行列の列は、互いに直交している。
【００４１】
ＳＤＭＡ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）を用いることで、ＵＥは上り回線上にあるデータを同時並行的にＢＳへ送信することができる。図２の例では、各ＵＥはプリコーディング行列として上り回線チャネル応答行列Ｈｉの右固有値ベクトルＶｉを用いて通信データに空間的処理を施す。実際の上り回線チャネル応答行列Ｈ^ｉは、ＢＳにおいて各ＵＥが送信する参照信号に基づき推定することしかできない。このため、プリコーディング行列Ｖ^ｉを上記式（１）に基づいて導出し、定量化することができる。ここで、＾を付していないＨｉ、Ｖｉ等の行列は理論値を示し、＾を付したＨ^ｉ、Ｖ^ｉ（正しくは^は以下の式に示すようにＨ等の文字の上に付く）等の行列はコードブックなどを用いて決定した実際に適用される行列を示す。以下も同様である。ＢＳは、選択されたプリコーディング行列Ｖ^ｉをペアリングされた各ＵＥにそれぞれフィードバックし、上り回線送信に使用すべきプリコーディング行列を通知する必要がある。その結果、ＵＥペアの各ＵＥは、その上り回線ＭＩＭＯチャネルの主固有モードにてデータを送信することができる。すなわち、各ＵＥｉは、通知されたプリコーディング行列を用いて、データシンボルＳｉ＝［Ｓi,1，…，Ｓi,M］Tに空間的処理を施し、下記の式（２）で表されるＭ個の送信シンボルを得る。
【００４２】
【数２】
0005398722.tif 000003
【００４３】
よって、ＢＳにおける受信信号は下記の式（３）で表される。
【００４４】
【数３】
0005398722.tif 000004
【００４５】
ここで、行列Ｖ、Ｓは下記の式（４）で表されるものである。
【００４６】
【数４】
0005398722.tif 000005
【００４７】
また、行列Ｈ−（正しくは−は以下の式に示すようにＨの文字の上に付く）は、下記の式（５）で表される実効ＳＤＭＡチャネルである。
【００４８】
【数５】
0005398722.tif 000006
【００４９】
しかしながら、ユーザ間干渉については、上記の上り回線ＳＤＭＡプリコーディングを用いて処理されない。なぜなら、上記例のプリコーディングではＵＥ間の直交性を維持できないからである。ペアリングされたＵＥ間のユーザ間干渉は、ＳＭＤＡに関する性能劣化の原因となる極めて重要な問題であり、特にユーザ間干渉は強力なレイヤ（受信強度の強い端末）と微弱なレイヤ（受信強度の弱い端末）のペアリングにおけるシステム性能を著しく劣化させる。強力なレイヤは、セル中央にあるＵＥ等の送信されたデータストリームがそのＵＥからより高いＳＩＮＲ（Signal-to-Interference plus Noise power Ratio）をもってＢＳにて受信されるＵＥを指し、微弱なレイヤはセル端にあるＵＥ等の送信されたデータストリームがそのＵＥからより低いＳＩＮＲをもってＢＳにて受信されるＵＥを指す。ＳＤＭＡ用の先行技術を用いた場合、ＵＥ間の直交性はスケジューラにのみ依存する。すなわち、直交或いは直交に近いＵＥ群がＭＵ−ＭＩＭＯの送信ごとにスケジューラによりペアリングされる。しかしながら、この場合、直交するＵＥペアを選択することによりスケジューリング可能性が減少するので、少ないスケジューリング可能性が多重化ゲインの減少を招くことになる。一方で、スケジューリング可能性を大きくすると、大きなシステム性能の劣化を招くことになる。
【００５０】
ここで、ユーザ間干渉について説明する。図３は、図２の構成例に対応するＭＵ−ＭＩＭＯシステムの概略構成を示す図である。ここでは、ＭＵ−ＭＩＭＯシステム２００において、微弱なレイヤであるＵＥ１＿２１０と強力なレイヤであるＵＥ２＿２２０とがＢＳ２３０に対して２×４の上り回線のＭＵ−ＭＩＭＯ送信を行う場合を示している。
【００５１】
この場合、ＵＥ１＿２１０とＢＳ２３０との間の上り回線チャネル応答行列がＨ１、ＵＥ２＿２２０とＢＳ２３０との間の上り回線チャネル応答行列がＨ２であり、ＢＳから各ＵＥに対してそれぞれプリコーディング行列Ｖ１、Ｖ２を指示するプリコーディング情報ＰＭＩ１、ＰＭＩ２をフィードバックする。ユーザ間干渉を低減し、ＵＥ間の直交性を維持するためには、粒度の高いプリコーディング情報をフィードバックする必要がある。このため、複雑なスケジューリングのためにスケジューラの負荷が増大するとともに、プリコーディング情報ＰＭＩ１、ＰＭＩ２のビット数を増やすことでシグナリングのオーバーヘッドが増大するという課題がある。
【００５２】
図４は、図２の構成例における各ＵＥとＢＳ間の上り回線チャネル応答行列を２次元で模式的に示した図である。本例におけるチャネル行列は実際には４次元空間であるが、ここでは簡単のため２次元で模式的に示している。実際の４次元空間を必ずしも正確に表したものではない。図４において、各チャネル行列はベクトルで表され、ベクトルの長さはパワー（すなわちＳＩＮＲ）を表している。一方のＵＥの上り回線チャネル応答行列から他方のＵＥの上り回線チャネル応答行列への射影ベクトルがＵＥ間の干渉を示すことになる。図４（Ａ）に示すように、ＵＥペアの上り回線チャネル応答行列Ｈ１、Ｈ２のパワーのバランスがとれている場合は、ＵＥ２からＵＥ１への干渉は所望信号に対して小さい。しかしながら、図４（Ｂ）に示すように、ＵＥペアの上り回線チャネル応答行列Ｈ１、Ｈ２のパワー差がある場合、すなわち図３に示したように微弱なレイヤのＵＥ１＿２１０と強力なレイヤのＵＥ２＿２２０との組み合わせである場合は、ＵＥ２からＵＥ１への干渉は所望信号に対して大きく、システムの通信品質が大きく劣化するという課題がある。
【００５３】
本実施形態は、ＭＵ−ＭＩＭＯシステムにおいてユーザ間干渉をさらに低減するために、さらなるプリコーディングを適用してペアリングされたＵＥ間の実効チャネルをできる限り直交化させることを提案するものである。本実施形態では、通信システムにおける通信チャネルの性能を向上させるシステム並びに方法を提供し、それによって例えば上り回線ＳＤＭＡ通信システムにおける通信チャネルの性能を改善する。本実施形態のプリコーディングを適用することにより、ＭＵ−ＭＩＭＯシステムにおけるユーザ間干渉を低減し、かつ、スケジューリング処理の複雑化やプリコーディング用のフィードバック情報に関するシグナリングのオーバーヘッドの増大を抑制することが可能になる。
【００５４】
（第１の実施形態）
図５は、本発明の第１の実施形態として、セルラー無線通信網を用いた無線通信システムの構成の第１例を示すブロック図である。第１の実施形態は、各ＵＥにおいて２本の送信アンテナを有し、ＢＳにおいて４本の受信アンテナを有する場合の構成例であり、選択された二つのＵＥによるＵＥペアと一つのＢＳとの間でＭＵ−ＭＩＭＯによる上り回線の通信を行う無線通信システムを示したものである。なお、アンテナの数は２本や４本に限るものではなく、複数のアンテナを適宜設定可能である。
【００５５】
第１の実施形態のＭＵ−ＭＩＭＯシステム５００は、第１ユーザ端末であるＵＥ１＿５１０、第２ユーザ端末であるＵＥ２＿５２０、基地局であるＢＳ５３０を有しており、ＵＥ１＿５１０とＵＥ２＿５２０のそれぞれから、ＳＤＭＡを用いたＭＵ−ＭＩＭＯ通信によって、空間多重したデータストリームをそれぞれ２本の送信アンテナにより同時にＢＳ５３０に対して送信する。ＵＥ１＿５１０は送信アンテナ５１７ａ（Ａｎｔ１）と５１７ｂ（Ａｎｔ２）を有し、ＵＥ２＿５２０は送信アンテナ５２７ａ（Ａｎｔ１）と５２７ｂ（Ａｎｔ２）を有する。ＢＳ５３０は受信アンテナ５３１ａ（Ａｎｔ１）、５３１ｂ（Ａｎｔ２）、５３１ｃ（Ａｎｔ３）、５３１ｄ（Ａｎｔ４）を有する。ここで、ＵＥ１＿５１０からＢＳ５３０への上り回線をチャネル１、ＵＥ２＿５２０からＢＳ５３０への上り回線をチャネル２とする。
【００５６】
本実施形態の構成において、ＢＳの受信アンテナとＵＥ１及びＵＥ２における送信アンテナが形成する上り回線ＭＩＭＯチャネルは、４行２列（４×２）のチャネル応答行列Ｈ１，Ｈ２により特徴付けられる。
【００５７】
上り回線チャネル応答行列Ｈ^１とＨ^２は、対応するＵＥから送信される参照信号に基づきＢＳにて推定される。上り回線チャネル応答行列Ｈ^１とＨ^２の特異値分解は、下記の式（６）で表される。
【００５８】
【数６】
0005398722.tif 000007
【００５９】
ここで、Ｕ^１はＨ^１の左固有ベクトルからなる４行４列（４×４）のユニタリ行列であり、Λ^１はＨ^１の特異値からなる４行２列（４×２）の対角行列であり、Ｖ^１はＨ^１の右固有ベクトルからなる２行２列（２×２）のユニタリ行列である。また、Ｕ^２はＨ^２の左固有ベクトルからなる４行４列（４×４）のユニタリ行列であり、Λ^２はＨ^２の特異値からなる４行２列（４×２）の対角行列であり、Ｖ^２はＨ^２の右固有ベクトルからなる２行２列（２×２）のユニタリ行列である。
【００６０】
本発明の一実施形態によれば、ユニタリ行列によるプリコーディングを一方のＵＥに適用し、もう一方のＵＥのチャネル応答行列に対しプリコーディングしたチャネル応答行列を直交化（あるいはできる限り直交化）させる。すなわち、ユニタリ行列のプリコーディング行列Ｐを一方のＵＥ用に選択してデータシンボルを空間的に処理する。これにより、実効ＳＤＭＡチャネルＨ−は下記の式（７）で表される。
【００６１】
【数７】
0005398722.tif 000008
【００６２】
ＵＥ１とＵＥ２との間の直交性Φは、下記の式（８）で表されるプリコーディング行列同士の内積の対角和（トレース）を求める公式により評価することができる。
【００６３】
【数８】
0005398722.tif 000009
【００６４】
そこで、ＵＥ１とＵＥ２との間のユーザ間干渉を最小化するために、最適のプリコーディング行列Ｐを下記の式（９）のようにΦが所定値以下となるような最小値を求めて算出する。
【００６５】
【数９】
0005398722.tif 000010
【００６６】
上記のチャネル最適化方法では、最適プリコーディング行列Ｐを定量化して送信機へ返信する必要があり、重要なフィードバック帯域の使用に帰結する。フィードバックのオーバーヘッドを低減すべく、本実施形態ではプリコーディング行列Ｐの選択においてコードブックに基づく方法を用いる。
【００６７】
コードブックに基づく方法では、予め設定した行列群を持つ一つの所定のコードブックＣ＝｛Ｃ１，Ｃ２，…，ＣＬ｝から、ペアリングされたＵＥのうちの一方についてプリコーディング行列を選択し、ＵＥ１とＵＥ２の間のユーザ間干渉を最小化する。ここでＣはＬ個のユニタリ行列を含む。なお、コードブックＣで選択されるユニタリ行列の個数Ｌは任意であり、例えば信号処理におけるＤＦＴの個数を用いればよい。次に、選択されたプリコーディング行列Ｃｉを用いると、実効ＳＤＭＡチャネルは下記の式（１０）に示すものとなる。
【００６８】
【数１０】
0005398722.tif 000011
【００６９】
ここで、ＵＥ１とＵＥ２の間のユーザ間干渉を最小化するために、最良のプリコーディング行列Ｐ＝Ｃｉを下記の式（１１）のようにΦが最小となるものから選択する。
【００７０】
【数１１】
0005398722.tif 000012
【００７１】
なお、異なるスケジューリング及びペアリング方針を用い、コードブックに異なる内容を持たせることができる。一例として、ＳＤＭＡ用にランダムにペアリングするスケジューリングを用い、すなわち第１の稼働中のＵＥをラウンドロビン（Round Robin）またはＰＦ（Proportional Fairness）によってスケジューリングし、第２のＵＥをランダムに選択することも可能である。この場合、Ｌ個のＤＦＴに基づくユニタリ行列はコードブックＣ内に下記の式（１２）のように収容し得る。
【００７２】
【数１２】
0005398722.tif 000013
【００７３】
ここで、行列Θは下記の式（１３）で表される。
【００７４】
【数１３】
0005398722.tif 000014
【００７５】
また、行列Φ０は下記の式（１４）で表される。
【００７６】
【数１４】
0005398722.tif 000015
【００７７】
コードブックＣ｛Ｃｉ＝Φｉ｝の大きさは、ペアリングされたＵＥ間の直交要件を表す閾値パラメータλ１に依存する。すなわち、任意のＶ^１，Ｖ^２に関する大きさＬのコードブックＣから下記の式（１５）を満たす少なくとも一つの要素を見出すことができる。
【００７８】
【数１５】
0005398722.tif 000016
【００７９】
別の実施形態によれば、直交ペアリングのスケジューリングをＳＤＭＡに用い、すなわち直交するＵＥペアを先ず見出し、続いてＰＦスケジューリングに基づきＵＥペア群から一対を選択する。選択したＵＥペアは、下記の式（１６）を満たすことがわかる。
【００８０】
【数１６】
0005398722.tif 000017
【００８１】
ここで、λ２はペアリング用の直交要件を表す閾値パラメータである。この場合、ＤＦＴに基づくユニタリ行列のコードブックΦのサブセットをコードブックＣに用い得る。コードブックΦに基づくコードブックの大きさとサブセットの選択は、λ１とλ２の両方に依存する。ここでλ１はペアリングされたＵＥ間の直交性に関する最終要件を表す。すなわち、任意のＶ^１とＶ^２に関するサブセットコードブックＣから下記の式（１７）を満たす少なくとも一つの要素を見出すことができる。
【００８２】
【数１７】
0005398722.tif 000018
【００８３】
特定のコードブックは、統計的なシミュレーションを用いて、例えばλ１＝０．０５、λ２＝１．８のように見出すことができ、大きさ１６のＤＦＴに基づくコードブックＣ｛Ｃｉ＝Φｉ｝を候補のコードブックとすることができる。
【００８４】
上記の本実施形態で提案するプリコーディング方法を用いることで、ＢＳは、上り回線送信に使用すべきプリコーディング行列を通知するために、選択されたプリコーディング行列またはコードブックのインデックスをペアリングされたＵＥの一方にフィードバックするだけで済む。例えば、ＵＥ２はプリコーディング行列Ｐを用いてデータシンボルを空間的に処理し、下記の式（１８）で表される２個の送信シンボルを得る。
【００８５】
【数１８】
0005398722.tif 000019
【００８６】
よって、ＢＳにおける受信信号は下記の式（１９）で表される。
【００８７】
【数１９】
0005398722.tif 000020
【００８８】
ここで、行列Ｓは下記の式（２０）で表されるものである。
【００８９】
【数２０】
0005398722.tif 000021
【００９０】
また、行列Ｈ−は、下記の式（２１）で表される実効ＳＤＭＡチャネルである。
【００９１】
【数２１】
0005398722.tif 000022
【００９２】
図５に示すように、ＵＥ１＿５１０には２本の送信アンテナ５１７ａ、５１７ｂが備わっており、ＵＥ２＿５２０には２本の送信アンテナ５２７ａ、５２７ｂが備わっており、ＢＳ５３０には４本の受信アンテナ５３１ａ〜５３１ｄが備わっている。上り回線ＳＤＭＡ送信を用い、ＭＵ−ＭＩＭＯによってＵＥ１とＵＥ２はＢＳと同時通信する。
【００９３】
ＵＥ１＿５１０は、チャネルエンコーディング部５１１、シンボルマッピング部５１２、空間多重部５１３を備える。同様に、ＵＥ２＿５２０は、チャネルエンコーディング部５２１、シンボルマッピング部５２２、空間多重部５２３、プリコーディング部５２４を備える。これらのＵＥ１＿５１０及びＵＥ２＿５２０において、図示しないＲＦ部、送信アンテナ５１７ａ及び５１７ｂ、５２７ａ及び５２７ｂなどによって送信部の機能を実現する。
【００９４】
ＵＥ１＿５１０では、入力ビット系列１に対してチャネルエンコーディング部５１１にて誤り訂正符号化処理を施して符号化し、続いてシンボルマッピング部５１２にてＱＰＳＫや１６ＱＡＭなどの所定の変調方式によって変調して被変調シンボルを得る。そして、被変調シンボルに対し空間多重部５１３にて空間多重処理を施して二つの空間ストリームＳ１，Ｓ２を生成し、各ストリームのデータを送信アンテナ５１７ａ、５１７ｂからそれぞれ送信する。ＵＥ２＿５２０では、入力ビット系列２に対してチャネルエンコーディング部５２１にて誤り訂正符号化処理を施して符号化し、続いてシンボルマッピング部５２２にてＱＰＳＫや１６ＱＡＭなどの所定の変調方式によって変調して被変調シンボルを得る。そして、被変調シンボルに対し空間多重部５２３にて空間多重処理を施して二つの空間ストリームＳ３，Ｓ４を生成する。さらに、プリコーディング部５２４にて空間ストリームＳ３，Ｓ４に上記のプリコーディング行列Ｐを適用してプリコーディングを行い、各ストリームのデータを送信アンテナ５２７ａ、５２７ｂからそれぞれ送信する。
【００９５】
各ＵＥから送信された空間ストリームは、対応するＭＩＭＯチャネルを通過し、ＢＳにおいて受信アンテナ５３１ａ〜５３１ｄにより同時受信される。ＢＳ５３０は、チャネル推定・プリコーディング選択部５３９、ＭＩＭＯ検出部５３２、デマルチプレキシング部５３３、５３４、デマッピング部５３５、５３６、デコーディング部５３７、５３８を備える。
【００９６】
このＢＳ５３０において、受信アンテナ５３１ａ〜５３１ｄ、図示しないＲＦ部などによって受信部の機能を実現する。また、ＭＩＭＯ検出部５３２が信号分離部の機能を実現する。また、デマルチプレキシング部５３３、５３４、デマッピング部５３５、５３６、デコーディング部５３７、５３８等によって復号部の機能を実現する。また、チャネル推定・プリコーディング選択部５３９は、チャネル推定部、スケジューリング部、プリコーディング選択部、制御情報通知部の機能を有している。
【００９７】
ＢＳ５３０では、受信アンテナ５３１ａ〜５３１ｄにて受信した信号のうちの参照信号を用いて、チャネル推定・プリコーディング選択部５３９にて伝搬路推定を行って全ての稼働中のＵＥのチャネル応答行列を推定する。そして、伝搬路推定結果をチャネル行列としてＭＩＭＯ検出部５３２に出力する。また、チャネル推定・プリコーディング選択部５３９においてスケジューリング方針と前述のプリコーディング方法に基づいてプリコーディング行列Ｐの選択を行い、選択したプリコーディング行列Ｐを指示するプリコーディング情報ＰＭＩを出力し、スケジューリングされたＵＥペアの一方のＵＥ２＿５２０にフィードバックする。
【００９８】
そして、ＭＩＭＯ検出部５３２において、受信アンテナにて受信した信号のうちのデータ信号ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４に対し、チャネル行列を用いてＭＩＭＯ分離処理を施し、異なる複数のＵＥからのデータストリームを検出して分離し、分離後のストリームＳ^１，Ｓ^２，Ｓ^３，Ｓ^４を得る。その後、空間多重部５１３、５２３の逆の処理を行うデマルチプレキシング部５３３、５３４にて、分離検出したストリームをそれぞれ一つのシンボル系列に並び替え、シンボルマッピング部５１２、５２２の逆の処理を行うデマッピング部５３５、５３６にてシンボル単位の復調処理を施す。続いて、チャネルエンコーディング部５１１の逆の処理を行うデコーディング部５３７、５３８にて誤り訂正復号処理を施し、ＵＥ１とＵＥ２から送信された出力ビット系列１、２をそれぞれ再現して出力する。
【００９９】
図６は、第１の実施形態における動作手順を示すフローチャートであり、ＳＤＭＡ用の上り回線においてＭＵ−ＭＩＭＯ送信を実行する方法を例示したものである。まず、ステップ６０２において、ＢＳとＵＥは対応する回線に関する伝搬路損失情報を共有する。続いて、ステップ６０４において、ＢＳは参照信号（ＳＲＳ：sounding RS）のパラメータを用いて調整される伝搬路損失に基づき、どのＵＥが微弱なレイヤとなりそうかを識別する。そして、ステップ６０６において、ＢＳはＵＥペアを形成した場合に強力なレイヤとなる一方のＵＥに対して射影行列によるプリコーディング行列を適用することを決定し、プリコーディングの実行をＵＥに通知する。
【０１００】
ステップ６０８において、ＢＳは稼働中の全ＵＥについてＳＲＳを用いてチャネル応答行列を推定する。次にステップ６１０において、ＢＳはスケジューリング方針に従いＵＥペアを選択し、ペアリングされたＵＥのチャネル応答行列を直交化或いはできる限り直交化すべく対応するプリコーディング行列Ｐを算出するか或いはコードブックから選択する。そして、ステップ６１２において、ＢＳは強力なレイヤとなる一方のＵＥに対してプリコーディング行列Ｐを指示するプリコーディング情報をフィードバックする。その後、ステップ６１４において、各ＵＥはプリコーディング行列と送信レートの情報を含む対応する上り回線割り当てのシグナリングに基づき、データストリームを生成して送信する。最後にステップ６１６において、ＢＳは各ＵＥから送信されたデータストリームを受信してＭＵ−ＭＩＭＯ検出を行い、選択されたＵＥペアの各ＵＥからの再生データストリームを得る。
【０１０１】
ここで、本実施形態によるユーザ間干渉の軽減効果について説明する。図７は、図５に示した第１の実施形態の構成例に対応するＭＵ−ＭＩＭＯシステムの概略構成を示す図である。ここでは、ＭＵ−ＭＩＭＯシステム５００において、微弱なレイヤであるＵＥ１＿５１０と強力なレイヤであるＵＥ２＿５２０とがＢＳ５３０に対して２×４の上り回線のＭＵ−ＭＩＭＯ送信を行う場合を示している。
【０１０２】
この場合、ＵＥ１＿５１０とＢＳ５３０との間の上り回線チャネル応答行列がＨ１、ＵＥ２＿５２０とＢＳ５３０との間の上り回線チャネル応答行列がＨ２であり、ＢＳからは一方のＵＥ２＿５２０に対してプリコーディング行列Ｐを指示するプリコーディング情報ＰＭＩをフィードバックする。本実施形態では、強力なレイヤである一方のＵＥに対してのみプリコーディング行列Ｐを適用することで、ＵＥ間の直交性を維持し、ユーザ間干渉を低減することが可能である。この際、一方のＵＥだけにプリコーディング行列Ｐを指示する情報をフィードバックすればよいため、シグナリングのオーバーヘッドの増大を抑制できる。
【０１０３】
図８は、図５に示した第１の実施形態の構成例における各ＵＥとＢＳ間の上り回線チャネル応答行列を２次元で模式的に示した図である。本例におけるチャネル行列は実際には４次元空間であるが、ここでは簡単のため２次元で模式的に示している。実際の４次元空間を必ずしも正確に表したものではない。図８において、各チャネル行列はベクトルで表され、ベクトルの長さはパワー（すなわちＳＩＮＲ）を表している。一方のＵＥの上り回線チャネル応答行列から他方のＵＥの上り回線チャネル応答行列への射影ベクトルがＵＥ間の干渉を示すことになる。この場合、ＵＥペアの上り回線チャネル応答行列Ｈ１、Ｈ２のパワーのバランスがとれていない状態、すなわち図７に示したように微弱なレイヤのＵＥ１＿５１０と強力なレイヤのＵＥ２＿５２０との組み合わせであっても、一方のＵＥの上り回線チャネル応答行列Ｈ２にプリコーディング行列Ｐをかけることでチャネル応答行列Ｈ１、Ｈ２Ｐを直交化あるいはできる限り直交化することができる。よって、ＵＥ２からＵＥ１への干渉を軽減でき、システムの通信品質の劣化を抑制できる。またこの場合、スケジューリング処理を複雑化することなく、ＵＥペア選択の可能性を高く保持でき、多重化ゲインを改善できる。
【０１０４】
例えば、ＵＥ間の上り回線チャネル応答行列の直交性を保つために、プリコーディング行列をより細かく設定可能とし、粒度の高いプリコーディング情報をフィードバックするようにした場合、それぞれのＵＥにフィードバックするシグナリングの情報量が増大してしまう。これに対し、本実施形態では、一方のＵＥのみに簡単なユニタリ行列の射影行列によるプリコーディング行列Ｐを適用することで、できるだけ直交性を保つようにするため、一方のＵＥにプリコーディング情報をフィードバックするだけで済む。したがって、より少ないシグナリングの情報量でＵＥペアを直交させるプリコーディングを実現でき、また、ＵＥペアの選択を容易にすることが可能になる。
【０１０５】
本実施形態は、特に、セル端の微弱なレイヤのＵＥとセル中央の強力なレイヤのＵＥとをペアリングした場合など、ペアリングされたＵＥ間のパワー差が大きい場合に、より顕著な効果が得られる。この場合、一方の強力なレイヤのＵＥだけに射影行列のプリコーディング行列Ｐを適用し、このＵＥにのみプリコーディング情報を通知してプリコーディングを行えばよい。ここで、各ＵＥは複数の送信アンテナにより空間多重された複数のデータストリームを送信しているため、ユニタリ特性を持つ射影行列によって直交性を保つための効果的なプリコーディングが可能である。
【０１０６】
（第２の実施形態）
図９は、本発明の第２の実施形態として、セルラー無線通信網を用いた無線通信システムの構成の第２例を示すブロック図である。第２の実施形態は、前述した第１の実施形態の一部を変更したものである。第２の実施形態では、ＵＥ間の干渉と各一つのＵＥにおける空間ストリーム間の干渉の両方を最小化するために、本実施形態のプリコーディングと先行技術を用いたプリコーディングの組み合わせを適用する。すなわち、前述した図２の構成例のプリコーディング行列Ｖを用いるとともに、第１の実施形態で示した追加のユニタリ行列のプリコーディング行列Ｐを一方のＵＥに対して選択し、さらなるデータシンボルの空間的処理を実行する。
【０１０７】
本実施形態のプリコーディング方法を用いることで、ＢＳは、プリコーディング行列Ｖについては選択されたプリコーディング行列またはコードブックのインデックスを対応するＵＥにフィードバックし、プリコーディング行列Ｐについては選択されたプリコーディング行列またはコードブックのインデックスをペアリングされたＵＥの一方にフィードバックするだけで済む。例えば、ＵＥ２はプリコーディング行列Ｐを用いてデータシンボルを空間的に処理し、下記の式（２２）で表される２個の送信シンボルを得る。
【０１０８】
【数２２】
0005398722.tif 000023
【０１０９】
よって、ＢＳにおける受信信号は下記の式（２３）で表される。
【０１１０】
【数２３】
0005398722.tif 000024
【０１１１】
ここで、行列Ｓは下記の式（２４）で表されるものである。
【０１１２】
【数２４】
0005398722.tif 000025
【０１１３】
また、行列Ｈ−は、下記の式（２５）で表される実効ＳＤＭＡチャネルである。
【０１１４】
【数２５】
0005398722.tif 000026
【０１１５】
図９に示すように、第２の実施形態のＭＵ−ＭＩＭＯシステム９００は、第１ユーザ端末であるＵＥ１＿９１０、第２ユーザ端末であるＵＥ２＿９２０、基地局であるＢＳ９３０を有している。ＵＥ１＿９１０には２本の送信アンテナ９１７ａ、９１７ｂが備わっており、ＵＥ２＿９２０には２本の送信アンテナ９２７ａ、９２７ｂが備わっており、ＢＳ９３０には４本の受信アンテナ９３１ａ〜９３１ｄが備わっている。上り回線ＳＤＭＡ送信を用い、ＭＵ−ＭＩＭＯによってＵＥ１とＵＥ２は空間多重したデータストリームをそれぞれ２本の送信アンテナによりＢＳに送信し、ＢＳと同時通信する。
【０１１６】
ＵＥ１＿９１０は、チャネルエンコーディング部９１１、シンボルマッピング部９１２、空間多重部９１３に加えて、プリコーディング行列Ｖ１を適用するプリコーディング部９１４を備える。ＵＥ２＿９２０は、チャネルエンコーディング部９２１、シンボルマッピング部９２２、空間多重部９２３に加えて、プリコーディング行列Ｖ２を適用する第１のプリコーディング部９２４ａとプリコーディング行列Ｐを適用する第２のプリコーディング部９２４ｂとを有するプリコーディング処理部９２４を備える。
【０１１７】
ＵＥ１＿９１０では、入力ビット系列１に対してチャネルエンコーディング部９１１にて符号化し、続いてシンボルマッピング部９１２にて変調して被変調シンボルを得る。そして、被変調シンボルに対し空間多重部９１３にて空間多重処理を施して二つの空間ストリームＳ１，Ｓ２を生成する。その後、空間ストリームＳ１，Ｓ２に対してプリコーディング部９１４にてプリコーディング行列Ｖ１を適用してプリコーディングを行い、各ストリームのデータを送信アンテナ９１７ａ、９１７ｂからそれぞれ送信する。ＵＥ２＿９２０では、入力ビット系列２に対してチャネルエンコーディング部９２１にて符号化し、続いてシンボルマッピング部９２２にて変調して被変調シンボルを得る。そして、被変調シンボルに対し空間多重部９２３にて空間多重処理を施して二つの空間ストリームＳ３，Ｓ４を生成する。さらに、空間ストリームＳ３，Ｓ４に対してプリコーディング処理部９２４の第１のプリコーディング部９２４ａにてプリコーディング行列Ｖ２を適用するとともに、第２のプリコーディング部９２４ｂにて上記のプリコーディング行列Ｐを適用してプリコーディングを行い、各ストリームのデータを送信アンテナ９２７ａ、９２７ｂからそれぞれ送信する。
【０１１８】
各ＵＥから送信された空間ストリームは、対応するＭＩＭＯチャネルを通過し、ＢＳにおいて受信アンテナ９３１ａ〜９３１ｄにより同時受信される。ＢＳ９３０は、チャネル推定・プリコーディング選択部９３９、ＭＩＭＯ検出部９３２、デマルチプレキシング部９３３、９３４、デマッピング部９３５、９３６、デコーディング部９３７、９３８を備える。
【０１１９】
ＢＳ９３０では、受信アンテナ９３１ａ〜９３１ｄにて受信した信号のうちの参照信号を用いて、チャネル推定・プリコーディング選択部９３９にて伝搬路推定を行って全ての稼働中のＵＥのチャネル応答行列を推定する。そして、伝搬路推定結果をチャネル行列としてＭＩＭＯ検出部９３２に出力する。また、チャネル推定・プリコーディング選択部９３９においてスケジューリング方針と前述のプリコーディング方法に基づいてプリコーディング行列Ｖ、Ｐの選択を行う。そして、選択したプリコーディング行列Ｖを示す情報をスケジューリングされたＵＥペアの両方にフィードバックし、選択したプリコーディング行列Ｐを示す情報をスケジューリングされたＵＥペアの一方にフィードバックする。すなわち、プリコーディング行列Ｖ１を指示するプリコーディング情報ＰＭＩ１をＵＥ１＿９１０にフィードバックし、プリコーディング行列Ｖ２、Ｐを指示するプリコーディング情報ＰＭＩ２をＵＥ２＿９２０にフィードバックする。
【０１２０】
そして、ＭＩＭＯ検出部９３２において、受信アンテナにて受信した信号のうちのデータ信号ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４に対し、チャネル行列を用いてＭＩＭＯ分離処理を施し、異なる複数のＵＥからのデータストリームを検出して分離し、分離後のストリームＳ^１，Ｓ^２，Ｓ^３，Ｓ^４を得る。その後、デマルチプレキシング部９３３、９３４にて分離検出したストリームをそれぞれ一つのシンボル系列に並び替え、デマッピング部９３５、９３６にてシンボル単位の復調処理を施す。続いて、デコーディング部９３７、９３８にて誤り訂正復号処理を施し、ＵＥ１とＵＥ２から送信された出力ビット系列１、２をそれぞれ再現して出力する。
【０１２１】
図１０は、第２の実施形態における動作手順を示すフローチャートであり、ＳＤＭＡ用の上り回線においてＭＵ−ＭＩＭＯ送信を実行する方法を例示したものである。まず、ステップ１００２において、ＢＳとＵＥは対応する回線に関する伝搬路損失情報を共有する。続いて、ステップ１００４において、ＢＳはＳＲＳのパラメータを用いて調整される伝搬路損失に基づき、どのＵＥが微弱なレイヤとなりそうかを識別する。そして、ステップ１００６において、ＢＳはＵＥペアを形成した場合に強力なレイヤとなる一方のＵＥに対して射影行列による追加のプリコーディング行列Ｐを適用することを決定し、プリコーディングの実行をＵＥに通知する。
【０１２２】
ステップ１００８において、ＢＳは稼働中の全ＵＥについてＳＲＳを用いてチャネル応答行列を推定する。次にステップ１０１０において、ＢＳはスケジューリング方針に従いＵＥペアを選択し、ペアリングされたＵＥのチャネル応答行列を直交化或いはできる限り直交化すべく対応するプリコーディング行列Ｐ、Ｖを算出するか或いはコードブックから選択する。そして、ステップ１０１２において、ＢＳはＵＥペアの双方に対してプリコーディング行列Ｖを、一方のＵＥに対してプリコーディング行列Ｐをそれぞれ指示するプリコーディング情報をフィードバックする。その後、ステップ１０１４において、各ＵＥはプリコーディング行列と送信レートの情報を含む対応する上り回線割り当てのシグナリングに基づき、データストリームを生成して送信する。最後にステップ１０１６において、ＢＳは各ＵＥから送信されたデータストリームを受信してＭＵ−ＭＩＭＯ検出を行い、選択されたＵＥペアの各ＵＥからの再生データストリームを得る。
【０１２３】
このように、ＵＥペアの双方に対してプリコーディングを行う場合においても、直交性を確保するために一方のＵＥに対して射影行列を適用するプリコーディングを組み合わせることによって、スケジューリングのオーバーヘッドを増大させること無く、ＵＥ間の干渉を軽減できる。またこの場合、スケジューリング処理を複雑化することなく、ＵＥペア選択の可能性を高く保持でき、多重化ゲインを改善できる。
【０１２４】
（第３の実施形態）
図１１は、本発明の第３の実施形態として、セルラー無線通信網を用いた無線通信システムの構成の第３例を示すブロック図である。第３の実施形態は、前述した第１及び第２の実施形態の一部を変更したものであり、ここでは第１及び第２の実施形態と異なる点を中心に説明する。第３の実施形態では、ＵＥ間の干渉を最小化し、また各ＵＥに電力制御のパワーウエイトを最適に割り当てるために、本実施形態のプリコーディングと電力制御との組み合わせを適用する。この場合、ペアリングする各ユーザの目標ＳＩＮＲを異ならせる電力制御方式に適用することで、提案方式のプリコーディングによるゲインを増大させることができる。すなわち、各ＵＥにパワーウエイトＦを割り当てるとともに、前述した図２の構成例のプリコーディング行列Ｖを用い、さらに第１の実施形態で示した追加のユニタリ行列のプリコーディング行列Ｐを一方のＵＥに対して選択し、さらなるデータシンボルの空間的処理を実行する。
【０１２５】
本実施形態のプリコーディング方法を用いることで、ＢＳは、割り当てられたパワーウエイトＦと、プリコーディング行列Ｖについて選択されたプリコーディング行列またはコードブックのインデックスとを、対応する各ＵＥにフィードバックし、プリコーディング行列Ｐについては選択されたプリコーディング行列またはコードブックのインデックスをペアリングされたＵＥの一方にフィードバックするだけで済む。そして、ＵＥ１とＵＥ２は、対応するプリコーディング行列ＶとパワーウエイトＦとを用いてそれぞれのデータシンボルを空間的に処理する。ここで、ＵＥ２は、空間的処理において追加のプリコーディング行列Ｐの組込みを行う。すなわち、ＵＥ１、ＵＥ２は、それぞれ下記の式（２６）で表される２個の送信シンボルを得る。
【０１２６】
【数２６】
0005398722.tif 000027
【０１２７】
ここで、Ｆ１とＦ２はその対角要素が各ストリームごとのパワーウエイトを示す対角行列である。
【０１２８】
よって、ＢＳにおける受信信号は下記の式（２７）で表される。
【０１２９】
【数２７】
0005398722.tif 000028
【０１３０】
ここで、行列Ｓは下記の式（２８）で表されるものである。
【０１３１】
【数２８】
0005398722.tif 000029
【０１３２】
また、行列Ｈ−は、下記の式（２９）で表される実効ＳＤＭＡチャネルである。
【０１３３】
【数２９】
0005398722.tif 000030
【０１３４】
図１１に示すように、第３の実施形態のＭＵ−ＭＩＭＯシステム１１００は、第１ユーザ端末であるＵＥ１＿１１１０、第２ユーザ端末であるＵＥ２＿１１２０、基地局であるＢＳ１１３０を有している。ＵＥ１＿１１１０には２本の送信アンテナ１１１７ａ、１１１７ｂが備わっており、ＵＥ２＿１１２０には２本の送信アンテナ１１２７ａ、１１２７ｂが備わっており、ＢＳ１１３０には４本の受信アンテナ１１３１ａ〜１１３１ｄが備わっている。上り回線ＳＤＭＡ送信を用い、ＭＵ−ＭＩＭＯによってＵＥ１とＵＥ２は空間多重したデータストリームをそれぞれ２本の送信アンテナによりＢＳに送信し、ＢＳと同時通信する。
【０１３５】
ＵＥ１＿１１１０は、チャネルエンコーディング部１１１１、シンボルマッピング部１１１２、空間多重部１１１３に加えて、ＵＥ間の送信電力配分に基づき自端末のパワーを割り当てるパワー割当部１１１４ａとプリコーディング行列Ｖ１を適用するプリコーディング部１１１４ｂとを有するプリコーディング処理部１１１４を備える。ＵＥ２＿１１２０は、チャネルエンコーディング部１１２１、シンボルマッピング部１１２２、空間多重部１１２３に加えて、ＵＥ間の送信電力配分に基づき自端末のパワーを割り当てるパワー割当部１１２４ａとプリコーディング行列Ｖ２を適用する第１のプリコーディング部１１２４ｂとプリコーディング行列Ｐを適用する第２のプリコーディング部１１２４ｃとを有するプリコーディング処理部１１２４を備える。
【０１３６】
ＵＥ１＿１１１０では、入力ビット系列１に対してチャネルエンコーディング部１１１１にて符号化し、続いてシンボルマッピング部１１１２にて変調して被変調シンボルを得る。そして、被変調シンボルに対し空間多重部１１１３にて空間多重処理を施して二つの空間ストリームＳ１，Ｓ２を生成する。その後、空間ストリームＳ１，Ｓ２に対してプリコーディング処理部１１１４のパワー割当部１１１４ａにてパワーウエイトＦ１を乗算してパワー割当てを行った後、プリコーディング部１１１４ｂにてプリコーディング行列Ｖ１を適用してプリコーディングを行い、各ストリームのデータを送信アンテナ１１１７ａ、１１１７ｂからそれぞれ送信する。ＵＥ２＿１１２０では、入力ビット系列２に対してチャネルエンコーディング部１１２１にて符号化し、続いてシンボルマッピング部１１２２にて変調して被変調シンボルを得る。そして、被変調シンボルに対し空間多重部１１２３にて空間多重処理を施して二つの空間ストリームＳ３，Ｓ４を生成する。さらに、空間ストリームＳ３，Ｓ４に対してプリコーディング処理部９２４のパワー割当部１１２４ａにてパワーウエイトＦ２を乗算してパワー割当てを行った後、第１のプリコーディング部１１２４ｂにてプリコーディング行列Ｖ２を適用するとともに、第２のプリコーディング部１１２４ｃにて上記のプリコーディング行列Ｐを適用してプリコーディングを行い、各ストリームのデータを送信アンテナ１１２７ａ、１１２７ｂからそれぞれ送信する。
【０１３７】
各ＵＥから送信された空間ストリームは、対応するＭＩＭＯチャネルを通過し、ＢＳにおいて受信アンテナ１１３１ａ〜１１３１ｄにより同時受信される。
【０１３８】
ＢＳ１１３０は、チャネル推定・プリコーディング選択部１１３９、ＭＩＭＯ検出部１１３２、デマルチプレキシング部１１３３、１１３４、デマッピング部１１３５、１１３６、デコーディング部１１３７、１１３８を備える。第３の実施形態では、チャネル推定・プリコーディング選択部１１３９は、チャネル推定部、スケジューリング部、プリコーディング選択部、制御情報通知部とともに、パワーウエイト決定部の機能を有している。
【０１３９】
ＢＳ１１３０では、受信アンテナ１１３１ａ〜１１３１ｄにて受信した信号のうちの参照信号を用いて、チャネル推定・プリコーディング選択部１１３９にて伝搬路推定を行って全ての稼働中のＵＥのチャネル応答行列とチャネル品質を推定する。そして、伝搬路推定結果をチャネル行列としてＭＩＭＯ検出部１１３２に出力する。また、チャネル推定・プリコーディング選択部１１３９は推定されたチャネル応答行列とチャネル品質に基づいてＵＥ間の送信電力配分を実行して各ＵＥのパワー割当てを決定し、ＵＥごとのパワーウエイトＦを算出する。さらに、チャネル推定・プリコーディング選択部１１３９においてスケジューリング方針と前述のプリコーディング方法に基づいてプリコーディング行列Ｖ、Ｐの選択を行う。そして、パワーウエイトＦと選択したプリコーディング行列Ｖを示す情報をスケジューリングされたＵＥペアの両方にフィードバックし、選択したプリコーディング行列Ｐを示す情報をスケジューリングされたＵＥペアの一方にフィードバックする。すなわち、パワー割当てを指示するパワーウエイトＦ１とプリコーディング行列Ｖ１を指示するプリコーディング情報ＰＭＩ１をＵＥ１＿１１１０にフィードバックし、パワー割当てを指示するパワーウエイトＦ２とプリコーディング行列Ｖ２、Ｐを指示するプリコーディング情報ＰＭＩ２をＵＥ２＿１１２０にフィードバックする。
【０１４０】
そして、ＭＩＭＯ検出部１１３２において、受信アンテナにて受信した信号のうちのデータ信号ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４に対し、チャネル行列を用いてＭＩＭＯ分離処理を施し、異なる複数のＵＥからのデータストリームを検出して分離し、分離後のストリームＳ^１，Ｓ^２，Ｓ^３，Ｓ^４を得る。その後、デマルチプレキシング部１１３３、１１３４にて分離検出したストリームをそれぞれ一つのシンボル系列に並び替え、デマッピング部１１３５、１１３６にてシンボル単位の復調処理を施す。続いて、デコーディング部１１３７、１１３８にて誤り訂正復号処理を施し、ＵＥ１とＵＥ２から送信された出力ビット系列１、２をそれぞれ再現して出力する。
【０１４１】
図１２は、第３の実施形態における動作手順を示すフローチャートであり、ＳＤＭＡ用の上り回線においてＭＵ−ＭＩＭＯ送信を実行する方法を例示したものである。まず、ステップ１２０２において、ＢＳとＵＥは対応する回線に関する伝搬路損失情報を共有する。続いて、ステップ１２０４において、ＢＳはＳＲＳのパラメータを用いて調整される伝搬路損失に基づき、どのＵＥが微弱なレイヤとなりそうかを識別する。そして、ステップ１２０６において、ＢＳはＵＥペアを形成した場合に強力なレイヤとなる一方のＵＥに対して射影行列による追加のプリコーディング行列Ｐを適用することを決定し、プリコーディングの実行をＵＥに通知する。
【０１４２】
ステップ１２０８において、ＢＳは稼働中の全ＵＥについてＳＲＳを用いてチャネル応答行列とチャネル品質を推定する。そしてステップ１２１０において、ＢＳはチャネル応答行列及びチャネル品質に基づいてＵＥ間の送信電力配分を行い、各ＵＥのパワーウエイトＦを算出する。次にステップ１２１２において、ＢＳはスケジューリング方針に従いＵＥペアを選択し、ペアリングされたＵＥのチャネル応答行列を直交化或いはできる限り直交化すべく対応するプリコーディング行列Ｐ、Ｖを算出するか或いはコードブックから選択する。そして、ステップ１２１４において、ＢＳは各ＵＥに対してパワーウエイトＦをフィードバックするとともに、ＵＥペアの双方に対してプリコーディング行列Ｖを、一方のＵＥに対してプリコーディング行列Ｐをそれぞれ指示するプリコーディング情報をフィードバックする。その後、ステップ１２１６において、各ＵＥはパワーウエイト及びプリコーディング行列と送信レートの情報を含む対応する上り回線割り当てのシグナリングに基づき、データストリームを生成して送信する。最後にステップ１２１８において、ＢＳは各ＵＥから送信されたデータストリームを受信してＭＵ−ＭＩＭＯ検出を行い、選択されたＵＥペアの各ＵＥからの再生データストリームを得る。
【０１４３】
このように、複数のＵＥにおいて送信電力配分を行う場合において、直交性を確保するために一方のＵＥに対して射影行列を適用するプリコーディングを組み合わせることによって、スケジューリングのオーバーヘッドを増大させること無く、ＵＥ間の干渉を軽減できる。特に、ペアリングされたＵＥ間の目標ＳＩＮＲに差があり、電力制御によるパワーの差が大きい場合に、より本実施形態のプリコーディングによる効果が増大し、ＭＵ−ＭＩＭＯにおいて大きなゲインを得ることができる。
【０１４４】
なお、上述した実施形態のプリコーディング処理において、プリコーディング行列Ｖは必ずしも必要ではなく、ペアリングされたＵＥ間を直交化或いはできる限り直交化させるプリコーディング行列Ｐのみを適用しても良い。
【０１４５】
上述したように、本実施形態によれば、ペアリングされたＵＥの一方にだけ簡単な射影行列のプリコーディング行列を適用することで、制御情報をフィードバックするためのシグナリングのオーバーヘッドに対する影響を最小化できる。なぜなら、ペアリングされたＵＥの一方に精密な粒度のコードブックを提供するためのシグナリングのオーバーヘッドしか必要ないからである。また、ペアリングされたＵＥの一方に射影行列のプリコーディング行列を適用することによって、ＵＥペアのチャネル応答行列の直交性を維持でき、ＵＥ間のユーザ間干渉を低減することができるので、ＭＵ−ＭＩＭＯの性能にロバスト性を持たせることができる。また、ＳＤＭＡにおけるＵＥペアのスケジューリングの可能性を増大させることで、スケジューリング処理の複雑化を抑制し、多重化ゲインを改善することができる。
【０１４６】
なお、本発明は上記の実施形態において示されたものに限定されるものではなく、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
【０１４７】
ＭＵ−ＭＩＭＯシステムを構成するＵＥの数（ＳＤＭＡ用に選択したＵＥの組の端末数）、各ＵＥの送信アンテナ数、ＢＳの受信アンテナ数などは、上記実施形態の構成に限らず、２以上の数を適宜設定して本発明を同様に適用することが可能である。
【０１４８】
上記各実施形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。
【０１４９】
また、上記各実施形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
【０１５０】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
【０１５１】
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
【０１５２】
本出願は、２００８年９月２２日出願の日本特許出願（特願２００８−２４２７０３）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１５３】
本発明は、ＭＵ−ＭＩＭＯシステムにおいて、制御情報のオーバーヘッドを増大することなく、効果的なプリコーディングによってユーザ間干渉を最小化することが可能となる効果を有し、複数のアンテナを使用して通信を行うＭＩＭＯシステムを用いたセルラー通信システム等の無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法等として有用である。
【符号の説明】
【０１５４】
１００、５００  ＭＵ−ＭＩＭＯシステム
１０２  ＢＳ（基地局）
１０４、１０６  ＵＥ（ユーザ端末）
５１０、９１０、１１１０  ＵＥ１
５２０、９２０、１１２０  ＵＥ２
５１１、５２１、９１１、９２１、１１１１、１１２１  チャネルエンコーディング部
５１２、５２２、９１２、９２２、１１１２、１１２２  シンボルマッピング部
５１３、５２３、９１３、９２３、１１１３、１１２３  空間多重部
５１７ａ、５１７ｂ、５２７ａ、５２７ｂ、９１７ａ、９１７ｂ、９２７ａ、９２７ｂ、１１１７ａ、１１１７ｂ、１１２７ａ、１１２７ｂ  送信アンテナ
５２４、９１４、９２４、１１１４、１１２４  プリコーディング部
５３０  ＢＳ
５３１ａ、５３１ｂ、５３１ｃ、５３１ｄ、９３１ａ、９３１ｂ、９３１ｃ、９３１ｄ、１１３１ａ、１１３１ｂ、１１３１ｃ、１１３１ｄ  受信アンテナ
５３２、９３２、１１３２  ＭＩＭＯ検出部
５３３、５３４、９３３、９３４、１１３３、１１３４  デマルチプレキシング部
５３５、５３６、９３５、９３６、１１３５、１１３６  デマッピング部
５３７、５３８、９３７、９３８、１１３７、１１３８  デコーディング部
５３９、９３９、１１３９  チャネル推定・プリコーディング選択部
【図１】
0005398722.tif 000031
【図２】
0005398722.tif 000032
【図３】
0005398722.tif 000033
【図４】
0005398722.tif 000034
【図５】
0005398722.tif 000035
【図６】
0005398722.tif 000036
【図７】
0005398722.tif 000037
【図８】
0005398722.tif 000038
【図９】
0005398722.tif 000039
【図１０】
0005398722.tif 000040
【図１１】
0005398722.tif 000041
【図１２】
0005398722.tif 000042