(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信アンテナを備え、複数の無線受信装置宛の送信データを空間多重して同時に送信するマルチユーザＭＩＭＯ伝送を行なう無線送信装置であって、
マルチユーザＭＩＭＯ伝送を行なう際の前記複数の無線受信装置の組み合わせを表す複数のグループを作成し、前記グループ毎にプリコーディング方式を線形プリコーディングまたは非線形プリコーディングのいずれか一方に予め決定するグループ構成部と、
前記複数のグループそれぞれの構成を表し、前記複数のグループそれぞれを識別するグループ識別情報と前記決定したプリコーディング方式との対応付けを予め前記複数の無線受信装置に通知する、グループ構成情報を生成する構成情報生成部と、
前記複数のグループからいずれか一つのグループを選択する選択部と、
前記選択されたグループのグループ識別情報を生成する識別情報生成部と、
前記選択されたグループに属する各無線受信装置宛ての送信データに対して、前記選択されたグループに対して前記予め決定したプリコーディング方式でプリコーディングを行なうプリコーディング部と、を備え、
前記グループ構成情報を前記プリコーディングされた信号の送信に先立って予め前記複数の無線受信装置へ送信し、前記プリコーディングされた信号とともに前記グループ識別情報を前記選択されたグループに属する各無線受信装置に送信することを特徴とする無線送信装置。
【請求項２】
前記グループ構成部は、さらに前記グループ毎に各グループに属する各無線受信装置に対してそれぞれプリコーディング方式を予め決定し、
前記プリコーディング部は、前記選択されたグループに属する各無線受信装置宛ての送信データに対して、前記選択されたグループに対応して前記無線受信装置毎に予め決定されたプリコーディング方式でプリコーディングを行なうことを特徴とする請求項１記載の無線送信装置。
【請求項３】
前記複数のグループには、同じ組み合わせの複数の無線受信装置が属しており、かつ前記属する複数の無線受信装置のグループ内における順番が異なる複数のグループが含まれることを特徴とする請求項１または請求項２記載の無線送信装置。
【請求項４】
複数の送信アンテナを備えた無線送信装置から、複数の無線受信装置宛の送信データが空間多重されて同時に送信されたマルチユーザＭＩＭＯ信号を受信する無線受信装置であって、
前記マルチユーザＭＩＭＯ信号の送信先となる前記複数の無線受信装置が属するグループの構成を表す情報であって、前記グループを識別するグループ識別情報と前記グループに対して線形プリコーディングまたは非線形プリコーディングのいずれか一方に予め決定されたプリコーディング方式との対応付けを含むグループ構成情報を、前記マルチユーザＭＩＭＯ信号の受信に先立って受信し、前記マルチユーザＭＩＭＯ信号の送信先となる前記複数の無線受信装置が属するグループの前記グループ識別情報を、前記マルチユーザＭＩＭＯ信号とともに受信する受信部と、
前記グループ構成情報および前記グループ識別情報に基づいて、自装置が前記グループ識別情報の示すグループに属するか否かを判定する判定部と、
前記判定の結果、自装置が前記グループ識別情報の示すグループに属する場合、前記受信したマルチユーザＭＩＭＯ信号に対して、前記グループ識別情報の示すグループに対して予め決定されたプリコーディング方式に対応した受信処理を行なう受信処理部と、を備えることを特徴とする無線受信装置。
【請求項５】
前記グループ構成情報は、前記グループ識別情報と前記グループに属する前記複数の無線受信装置それぞれに対して予め決定されたプリコーディング方式との対応付けの情報を含み、
前記受信処理部は、前記判定の結果、自装置が前記グループ識別情報の示すグループに属する場合、前記受信したマルチユーザＭＩＭＯ信号に対して、前記グループ識別情報の示すグループに対応して自装置に対して予め決定されたプリコーディング方式に対応した受信処理を行なうことを特徴とする請求項４記載の無線受信装置。
【請求項６】
前記受信処理部は、前記プリコーディング方式が非線形プリコーディングである場合は、前記受信したマルチユーザＭＩＭＯ信号のデータシンボルにモジュロ演算を行なうことを特徴とする請求項４または請求項５記載の無線受信装置。
【請求項７】
複数の送信アンテナを備える無線送信装置に実装されることにより、前記無線送信装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、
複数の無線受信装置宛の送信データを空間多重して同時に信号を送信するマルチユーザＭＩＭＯ伝送を行なう機能と、
マルチユーザＭＩＭＯ伝送を行なう際の前記複数の無線受信装置の組み合わせを表す複数のグループを作成し、前記グループ毎にプリコーディング方式を線形プリコーディングまたは非線形プリコーディングのいずれか一方に予め決定する機能と、
前記複数のグループそれぞれの構成を表し、前記複数のグループそれぞれを識別するグループ識別情報と前記決定したプリコーディング方式との対応付けを予め前記複数の無線受信装置に通知する、グループ構成情報を生成する機能と、
前記複数のグループからいずれか一つのグループを選択する機能と、
前記選択されたグループのグループ識別情報を生成する機能と、
前記選択されたグループに属する各無線受信装置宛ての送信データに対して、前記選択されたグループに対して前記予め決定したプリコーディング方式でプリコーディングを行なう機能と、
前記グループ構成情報を前記プリコーディングされた信号の送信に先立って予め前記複数の無線受信装置へ送信し、前記プリコーディングされた信号とともに前記グループ識別情報を前記選択されたグループに属する各無線受信装置に送信する機能と、の一連の機能を、前記無線送信装置に発揮させることを特徴とする集積回路。
【請求項８】
無線受信装置に実装されることにより、前記無線受信装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、
複数の送信アンテナを備えた無線送信装置から、複数の無線受信装置宛の送信データが空間多重されて同時に送信されたマルチユーザＭＩＭＯ信号を受信する機能と、
前記マルチユーザＭＩＭＯ信号の送信先となる前記複数の無線受信装置が属するグループの構成を表す情報であって、前記グループを識別するグループ識別情報と前記グループに対して線形プリコーディングまたは非線形プリコーディングのいずれか一方に予め決定されたプリコーディング方式との関連付けを含むグループ構成情報を、前記マルチユーザＭＩＭＯ信号の受信に先立って受信する機能と、
前記マルチユーザＭＩＭＯ信号の送信先となる前記複数の無線受信装置が属するグループの前記グループ識別情報を、前記マルチユーザＭＩＭＯ信号とともに受信する機能と、
前記グループ構成情報および前記グループ識別情報に基づいて、自装置が前記グループ識別情報の示すグループに属するか否かを判定する機能と、
前記判定の結果、自装置が前記グループ識別情報の示すグループに属する場合、前記受信したマルチユーザＭＩＭＯ信号に対して、前記グループ識別情報の示すグループに対して予め決定されたプリコーディング方式に対応した受信処理を行なう機能と、の一連の機能を、前記無線受信装置に発揮させることを特徴とする集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線送信装置から複数の無線受信装置に対して、空間多重を用いて同時にデータ伝送を行なう無線送信装置、無線受信装置、および無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
送受信に複数のアンテナを使用し、同じ周波数帯域で複数の異なるデータ系列（データストリーム）を空間的に多重して同時通信するＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output：多入力多出力）伝送技術が、無線ＬＡＮやセルラシステムなどで実用化されている。複数の異なるデータ系列を空間多重して、ある１つの無線受信装置（端末装置）に伝送するシングルユーザＭＩＭＯ（Single User MIMO）では、無線受信装置における複数のデータ系列の分離・検出の性能を向上させるために、無線送信装置（基地局装置、アクセスポイント）において送信信号にプリコーディングを施してから送信する方法がある。また、次世代のセルラシステムや無線ＬＡＮ等において、無線送信装置の備える送信アンテナ数が無線受信装置の備える受信アンテナ数に比べて大幅に多くなるシステムが提案されている。このようなシステムにおいて、無線送信装置の送信アンテナを有効に活用してさらにシステムスループットを向上させるために、複数の無線受信装置（ユーザ）宛のデータ系列をＭＩＭＯ多重するマルチユーザＭＩＭＯ（Multi-User MIMO）が提案されている。
【０００３】
しかしながら、マルチユーザＭＩＭＯにおいて多重された信号を受信する複数の無線受信装置の間では、他の無線受信装置が受信した信号を知ることはできないため、そのままでは各ユーザ宛のストリーム間で生じるユーザ間干渉（Multi-User Interference：MUI）により大幅に特性が劣化してしまう。ここで、無線送信装置の各送信アンテナから各無線受信装置の各受信アンテナまでのチャネル状態情報であるＣＳＩ（Channel State Information）を無線送信装置が知っていれば、無線受信装置に大きな負荷を掛けることなく無線受信装置における受信時にＭＵＩを抑圧できる送信信号を生成することができる、幾つかの方法が提案されている（非特許文献１）。
【０００４】
例えば、無線受信装置における受信時にＭＵＩが抑圧された状態で受信できるように、無線送信装置において送信信号にプリコーディングを施してから送信する方法がある。その例として、ＣＳＩより求めた各送信アンテナと各無線受信装置の各受信アンテナとの間の複素伝搬路利得を要素に持つチャネル行列Ｈから、その逆行列Ｈ−１（または擬似逆行列Ｈ†＝ＨＨ（ＨＨＨ）−１：上付き添え字のＨはエルミート共役を表す）を重み行列（線形フィルタ）Ｗとして用いて送信信号に重み付け（Ｗ＝Ｈ−１を送信信号に乗算）するZero-forcing（ZF）プリコーディングや、最小平均二乗誤差（Minimum Mean Square Error：MMSE）規範で求めた重み行列（線形フィルタ）Ｗ＝ＨＨ（ＨＨＨ＋αＩ）−１（Ｉは単位行列、αは正規化係数を表す）で送信信号を重み付けするＭＭＳＥプリコーディングなどの、線形処理によって送信信号をプリコーディングする線形プリコーディング（Linear Precoding：LP）がある。
【０００５】
他の例として、ＣＳＩより求めた干渉信号成分を送信信号から予め減算し、干渉減算後に増加してしまう送信電力を抑圧するために、信号空間の中で送信電力が低減されるような信号点に干渉減算後の信号を符号化する非線形処理によって送信信号をプリコーディングする、非線形プリコーディング（Non-Linear Precoding：NLP）がある。この非線形プリコーディングの１つとして、無線送信装置と無線受信装置の双方で信号に対してモジュロ（Modulo、剰余）演算を施すことによって、送信電力の増加を抑圧することが可能なトムリンソン−ハラシマ・プリコーディング（Tomlinson-Harashima Precoding：THP）が提案されている（非特許文献2、非特許文献3、非特許文献4）。このとき、受信側である無線受信装置においても、受信信号に対して送信と同様のモジュロ演算を施す。ここでモジュロ幅τによるモジュロ演算Ｍｏｄτは、送信側における干渉減算後の信号または受信側における受信信号を表す複素ベクトルをνとしたとき、式（１）で表される。なお、ｊは虚数単位、ｆｌｏｏｒ（ａ）はａを超えない最大の整数を表し、Ｒｅ（ν）およびＩｍ（ν）はそれぞれ複素数νの実部（信号の同相成分に相当）と虚部（信号の直交成分に相当）を表す。なお、ここでの非線形処理とは、主に、モジュロ演算等の出力に不連続点が存在する処理を用いたものをいう。
【０００６】
【数１】
0005909060.tif 000002
【０００７】
さらに、ＴＨＰにおけるモジュロ演算がもたらす、低い信号対雑音電力比（Signal to Noise power Ratio：SNR）におけるModulo-Lossと呼ばれる特性劣化を考慮して、ＭＵＩが小さく、モジュロ演算による送信電力抑圧効果の小さい端末についてはモジュロ演算を適用せずに線形プリコーディングと同様の処理を施し、ＭＵＩが大きく、モジュロ演算による送信電力抑圧効果が大きい端末についてのみモジュロ演算を適用してＴＨＰによる非線形プリコーディングを行なう方式が提案されている（非特許文献6）。
【０００８】
一方、無線送信装置から送信されたマルチユーザＭＩＭＯ信号に空間多重されたデータ系列の宛先となる複数の無線受信装置を識別する方法として、マルチユーザＭＩＭＯで空間多重する無線受信装置の組み合わせ（グループ）を決定して、それぞれのグループを識別するグループＩＤ（Group ID：GID）をマルチユーザＭＩＭＯ伝送時に送信フレームの制御情報に埋め込む方法が、策定中の無線ＬＡＮ規格のＩＥＥＥ（The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.）８０１．１１ａｃで提案されている（非特許文献７）。ここで、各無線受信装置は複数のグループに属することも可能である。なお、上記の組み合わせは、マルチユーザＭＩＭＯ伝送に先立って、マルチユーザＭＩＭＯで空間多重する無線受信装置の組み合わせ（グループ）を無線送信装置（アクセスポイント）が決定して、それぞれのグループを識別するグループＩＤを付加して、各無線受信装置に対してどのグループに属するかを通知する。また、このグループ構成は、無線送信装置によって無線受信装置へ通知される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Spencer他、「An Introduction to the Multi-User MIMO Downlink」、IEEE Communication Magazine、Vol.42、Issue10、p.60-67、2004年10月
【非特許文献２】Harashima他、「Matched-Transmission Technique for Channels With Intersymbol Interference」、IEEE Transaction on Communications、Vol.COM-20、No.4、p.774-780、1972年8月
【非特許文献３】J.Liu他、「Improved Tomlinson-Harashima Precoding for the Downlink of Multiple Antenna Multi-User Systems」、Proc. IEEE Wireless and Communications and Networking Conference、p.466-472、2005年3月
【非特許文献４】M.Joham他、「MMSE Approaches to Multiuser Spatio-Temporal Tomlinson-Harashima Precoding」、Proc. 5th Int. ITG Conf. on Source and Channel Coding、p.387-394、2004年1月
【非特許文献５】P.W. Wolniansky 他、「V-BLAST: an architecture for realizing very high data rates over the rich-scattering wireless channel」、Proc. ISSSE-98、p.295-300、 1998年9月
【非特許文献６】中野他、「送信方法を適応的に制御するダウンリンクMU-MIMO THPに関する提案」、信学技報、RCS2009-293、2010年3月
【非特許文献７】「IEEE P802.11 Wireless LANs Specification Framework for TGac」、IEEE 802.11-09/0992r21、2011年1月
【非特許文献８】Kazuki Takeda他、「Single-Carrier HARQ Using Joint THP and FDE」、Proc. 2007 IEEE 66th Vehicular Technology Conference (VTC-2007 Fall)、p.1188-1192、2007年9月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
非線形プリコーディングによって干渉抑圧されて送信された信号を受信する無線受信装置では、線形プリコーディングの場合と異なり、受信信号に対して送信側と同様のモジュロ演算を施す必要がある。このため、無線通信システムにおいて、無線送信装置が線形プリコーディングと非線形プリコーディングの両方に対応し、無線受信装置に線形プリコーディングと非線形プリコーディングの両方に対応するものが存在する場合、さらに非特許文献６のように無線送信装置が線形プリコーディングと非線形プリコーディングとを同時に組み合わせて干渉抑圧を行なう場合などのように、２種類の干渉抑圧方式が混在して併用される場合、無線受信装置では干渉抑圧方式に応じてモジュロ演算を行なうか否かを切り替える必要がある。このため無線送信装置は、干渉抑圧されて送信された信号を受信する受信装置に対して、当該無線受信装置で受信される信号が、線形プリコーディングであるのか、非線形プリコーディングであるのかを制御情報等で通知する必要があり、制御情報量が増加してしまうという問題があった。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、無線送信装置から送信されたマルチユーザＭＩＭＯ信号が線形プリコーディングであるか非線形プリコーディングであるのかを、制御情報量を増大させずに無線受信装置に通知することが可能となる無線送信装置、無線受信装置、プログラム、集積回路および無線通信システム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】
【００１２】
（１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の無線送信装置は、複数の送信アンテナを備え、複数の無線受信装置に対して空間多重した信号を送信する無線送信装置であって、前記各無線受信装置を少なくとも１つのグループに所属させ、前記グループ毎にプリコーディング方式を決定するグループ構成部と、前記各グループからいずれか一つのグループを選択する選択部と、前記選択されたグループに属する各無線受信装置宛ての送信データに対して、前記選択されたグループについて決定されたプリコーディング方式でプリコーディングを行なうプリコーディング部と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
このように、選択されたグループに属する各無線受信装置宛ての送信データに対して、前記選択されたグループについて決定されたプリコーディング方式でプリコーディングを行なうので、無線受信装置において、無線送信装置から送信された空間多重信号がどのようなプリコーディング方式でプリコーディングされたのかを、グループから識別することが可能となる。その結果、制御情報量を増大させずにプリコーディング方式を無線受信装置に通知することが可能となる。
【００１４】
（２）また、本発明の無線送信装置は、前記決定されたグループを記憶するグループ記憶部と、前記グループ毎のグループ構成情報を生成する構成情報生成部と、前記選択されたグループのグループ識別情報を生成する識別情報生成部と、をさらに備え、前記グループ構成情報、前記グループ識別情報、および前記プリコーディングされた信号を前記選択されたグループに属する各無線受信装置に送信することを特徴とする。
【００１５】
この構成により、制御情報量を増大させずにプリコーディング方式を無線受信装置に通知することが可能となる。
【００１６】
（３）また、本発明の無線送信装置において、前記プリコーディング方式は、線形プリコーディングまたは非線形プリコーディングのいずれか一方であることを特徴とする。
【００１７】
この構成により、線形プリコーディングと非線形プリコーディングの両方に対応することができると共に、両方を切り替えて使用することが可能となる。
【００１８】
（４）また、本発明の無線送信装置は、複数の送信アンテナを備え、複数の無線受信装置に対して空間多重した信号を送信する無線送信装置であって、前記各無線受信装置を少なくとも１つのグループに所属させると共に、前記各グループに属する無線受信装置毎にプリコーディング方式を決定するグループ構成部と、前記各グループからいずれか一つのグループを選択する選択部と、前記選択されたグループに属する各無線受信装置宛ての送信データに対して、前記無線受信装置毎に決定されたプリコーディング方式でプリコーディングを行なうプリコーディング部と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
このように、選択されたグループに属する各無線受信装置宛ての送信データに対して、前記無線受信装置毎に決定されたプリコーディング方式でプリコーディングを行なうので、無線受信装置において、無線送信装置から送信された空間多重信号がどのようなプリコーディング方式でプリコーディングされたのかを、グループから識別することが可能となる。その結果、制御情報量を増大させずにプリコーディング方式を無線受信装置に通知することが可能となる。また、複数の無線受信装置毎に異なるプリコーディング方式を混在させて、使い分けることが可能となる。
【００２０】
（５）また、本発明の無線送信装置は、前記決定されたグループを記憶するグループ記憶部と、前記グループ毎のグループ構成情報を生成する構成情報生成部と、前記選択されたグループのグループ識別情報を生成する識別情報生成部と、をさらに備え、前記グループ構成情報、前記グループ識別情報、および前記プリコーディングされた信号を前記選択されたグループに属する各無線受信装置に送信することを特徴とする。
【００２１】
この構成により、制御情報量を増大させずにプリコーディング方式を無線受信装置に通知することが可能となる。
【００２２】
（６）また、本発明の無線送信装置において、前記プリコーディング方式は、線形プリコーディングまたは非線形プリコーディングのいずれか一方であることを特徴とする。
【００２３】
この構成により、線形プリコーディングと非線形プリコーディングの両方に対応することができると共に、両方を切り替えて使用することが可能となる。
【００２４】
（７）また、本発明の無線受信装置は、複数の送信アンテナを備えた無線送信装置から、空間多重された信号を受信する無線受信装置であって、前記空間多重された信号の送信先となる無線受信装置が属するグループのグループ構成情報およびグループ識別情報を受信する受信部と、前記グループ構成情報およびグループ識別情報に基づいて、自装置が前記グループに属するか否かを判定する判定部と、前記判定の結果、自装置が前記グループに属する場合、自装置宛ての信号に、前記グループ毎に決定されたプリコーディング方式に対応した受信処理を行なう受信処理部と、を備えることを特徴とする。
【００２５】
このように、自装置が前記グループに属する場合、前記グループ毎に決定されたプリコーディング方式に対応した受信処理を行なうので、無線受信装置において、無線送信装置から送信された空間多重信号がどのようなプリコーディング方式でプリコーディングされたのかを、グループから識別することが可能となる。その結果、制御情報量を増大させずにプリコーディング方式を無線受信装置に通知することが可能となる。
【００２６】
（８）また、本発明の無線受信装置において、前記プリコーディング方式は、線形プリコーディングまたは非線形プリコーディングのいずれか一方であり、前記受信処理部は、前記プリコーディング方式が非線形プリコーディングである場合は、受信データシンボルにモジュロ演算を行なうことを特徴とする。
【００２７】
この構成により、線形プリコーディングと非線形プリコーディングの両方に対応することができると共に、両方を切り替えて使用することが可能となる。
【００２８】
（９）また、本発明の無線受信装置は、複数の送信アンテナを備えた無線送信装置から、空間多重された信号を受信する無線受信装置であって、前記空間多重された信号の送信先となる無線受信装置が属するグループのグループ構成情報およびグループ識別情報を受信する受信部と、前記グループ構成情報およびグループ識別情報に基づいて、自装置が前記グループに属するか否かを判定する判定部と、前記判定の結果、自装置が前記グループに属する場合、自装置宛ての信号に、前記グループにおいて自装置に対して決定されたプリコーディング方式に対応した受信処理を行なう受信処理部と、を備えることを特徴とする。
【００２９】
このように、自装置が前記グループに属する場合、自装置宛ての信号に、前記グループにおいて自装置に対して決定されたプリコーディング方式に対応した受信処理を行なうので、無線送信装置から送信された空間多重信号がどのようなプリコーディング方式でプリコーディングされたのかを、グループから識別することが可能となる。その結果、制御情報量を増大させずにプリコーディング方式を無線受信装置に通知することが可能となる。
【００３０】
（１０）また、本発明の無線受信装置において、前記プリコーディング方式は、線形プリコーディングまたは非線形プリコーディングのいずれか一方であり、前記受信処理部は、前記プリコーディング方式が非線形プリコーディングである場合は、受信データシンボルにモジュロ演算を行なうことを特徴とする。
【００３１】
この構成により、線形プリコーディングと非線形プリコーディングの両方に対応することができると共に、両方を切り替えて使用することが可能となる。
【００３２】
（１１）また、本発明のプログラムは、複数の送信アンテナを備え、複数の無線受信装置に対して空間多重した信号を送信する無線送信装置を制御するプログラムであって、前記各無線受信装置を少なくとも１つのグループに所属させる処理と、前記グループ毎にプリコーディング方式を決定する処理と、前記各グループからいずれか一つのグループを選択する処理と、前記選択されたグループに属する各無線受信装置宛ての送信データに対して、前記選択されたグループについて決定されたプリコーディング方式でプリコーディングを行なう処理と、の一連の処理を、コンピュータに実行させることを特徴とする。
【００３３】
このように、選択されたグループに属する各無線受信装置宛ての送信データに対して、前記選択されたグループについて決定されたプリコーディング方式でプリコーディングを行なうので、無線受信装置において、無線送信装置から送信された空間多重信号がどのようなプリコーディング方式でプリコーディングされたのかを、グループから識別することが可能となる。その結果、制御情報量を増大させずにプリコーディング方式を無線受信装置に通知することが可能となる。
【００３４】
（１２）また、本発明のプログラムは、複数の送信アンテナを備え、複数の無線受信装置に対して空間多重した信号を送信する無線送信装置を制御するプログラムであって、前記各無線受信装置を少なくとも１つのグループに所属させる処理と、前記各グループに属する無線受信装置毎にプリコーディング方式を決定する処理と、前記各グループからいずれか一つのグループを選択する処理と、前記選択されたグループに属する各無線受信装置宛ての送信データに対して、前記無線受信装置毎に決定されたプリコーディング方式でプリコーディングを行なう処理と、の一連の処理を、コンピュータに実行させることを特徴とする。
【００３５】
このように、選択されたグループに属する各無線受信装置宛ての送信データに対して、前記無線受信装置毎に決定されたプリコーディング方式でプリコーディングを行なうので、無線受信装置において、無線送信装置から送信された空間多重信号がどのようなプリコーディング方式でプリコーディングされたのかを、グループから識別することが可能となる。その結果、制御情報量を増大させずにプリコーディング方式を無線受信装置に通知することが可能となる。また、複数の無線受信装置毎に異なるプリコーディング方式を混在させて、使い分けることが可能となる。
【００３６】
（１３）また、本発明のプログラムは、複数の送信アンテナを備えた無線送信装置から、空間多重された信号を受信する無線受信装置を制御するプログラムであって、前記空間多重された信号の送信先となる無線受信装置が属するグループのグループ構成情報およびグループ識別情報を受信する処理と、前記グループ構成情報およびグループ識別情報に基づいて、自装置が前記グループに属するか否かを判定する処理と、前記判定の結果、自装置が前記グループに属する場合、前記グループ毎に決定されたプリコーディング方式に対応して自装置宛ての信号を受信する処理と、の一連の処理を、コンピュータに実行させることを特徴とする。
【００３７】
このように、自装置が前記グループに属する場合、前記グループ毎に決定されたプリコーディング方式に対応して自装置宛ての信号を受信するので、無線受信装置において、無線送信装置から送信された空間多重信号がどのようなプリコーディング方式でプリコーディングされたのかを、グループから識別することが可能となる。その結果、制御情報量を増大させずにプリコーディング方式を無線受信装置に通知することが可能となる。
【００３８】
（１４）また、本発明のプログラムは、複数の送信アンテナを備えた無線送信装置から、空間多重された信号を受信する無線受信装置を制御するプログラムであって、前記空間多重された信号の送信先となる無線受信装置が属するグループのグループ構成情報およびグループ識別情報を受信する処理と、前記グループ構成情報およびグループ識別情報に基づいて、自装置が前記グループに属するか否かを判定する処理と、前記判定の結果、自装置が前記グループに属する場合、前記グループに属する無線受信装置毎に決定されたプリコーディング方式に対応して自装置宛ての信号を受信する処理と、の一連の処理を、コンピュータに実行させることを特徴とする。
【００３９】
このように、自装置が前記グループに属する場合、前記グループに属する無線受信装置毎に決定されたプリコーディング方式に対応して自装置宛ての信号を受信するので、無線送信装置から送信された空間多重信号がどのようなプリコーディング方式でプリコーディングされたのかを、グループから識別することが可能となる。その結果、制御情報量を増大させずにプリコーディング方式を無線受信装置に通知することが可能となる。
【００４０】
（１５）また、本発明の集積回路は、複数の送信アンテナを備える無線送信装置に実装されることにより、前記無線送信装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、複数の無線受信装置に対して空間多重した信号を送信する機能と、前記各無線受信装置を少なくとも１つのグループに所属させる機能と、前記グループ毎にプリコーディング方式を決定する機能と、前記各グループからいずれか一つのグループを選択する機能と、前記選択されたグループに属する各無線受信装置宛ての送信データに対して、前記選択されたグループについて決定されたプリコーディング方式でプリコーディングを行なう機能と、の一連の機能を、前記無線送信装置に発揮させることを特徴とする。
【００４１】
このように、選択されたグループに属する各無線受信装置宛ての送信データに対して、前記選択されたグループについて決定されたプリコーディング方式でプリコーディングを行なうので、無線受信装置において、無線送信装置から送信された空間多重信号がどのようなプリコーディング方式でプリコーディングされたのかを、グループから識別することが可能となる。その結果、制御情報量を増大させずにプリコーディング方式を無線受信装置に通知することが可能となる。
【００４２】
（１６）また、本発明の集積回路は、複数の送信アンテナを備える無線送信装置に実装されることにより、前記無線送信装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、複数の無線受信装置に対して空間多重した信号を送信する機能と、前記各無線受信装置を少なくとも１つのグループに所属させる機能と、前記各グループに属する無線受信装置毎にプリコーディング方式を決定する機能と、前記各グループからいずれか一つのグループを選択する機能と、前記選択されたグループに属する各無線受信装置宛ての送信データに対して、前記無線受信装置毎に決定されたプリコーディング方式でプリコーディングを行なう機能と、の一連の機能を、前記無線送信装置に発揮させることを特徴とする。
【００４３】
このように、選択されたグループに属する各無線受信装置宛ての送信データに対して、前記無線受信装置毎に決定されたプリコーディング方式でプリコーディングを行なうので、無線受信装置において、無線送信装置から送信された空間多重信号がどのようなプリコーディング方式でプリコーディングされたのかを、グループから識別することが可能となる。その結果、制御情報量を増大させずにプリコーディング方式を無線受信装置に通知することが可能となる。また、複数の無線受信装置毎に異なるプリコーディング方式を混在させて、使い分けることが可能となる。
【００４４】
（１７）また、本発明の集積回路は、無線受信装置に実装されることにより、前記無線受信装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、複数の送信アンテナを備えた無線送信装置から、空間多重された信号を受信する機能と、前記空間多重された信号の送信先となる無線受信装置が属するグループのグループ構成情報およびグループ識別情報を受信する機能と、前記グループ構成情報およびグループ識別情報に基づいて、自装置が前記グループに属するか否かを判定する機能と、前記判定の結果、自装置が前記グループに属する場合、前記グループ毎に決定されたプリコーディング方式に対応して自装置宛ての信号を受信する機能と、の一連の機能を、前記無線受信装置に発揮させることを特徴とする。
【００４５】
このように、自装置が前記グループに属する場合、前記グループ毎に決定されたプリコーディング方式に対応して自装置宛ての信号を受信するので、無線受信装置において、無線送信装置から送信された空間多重信号がどのようなプリコーディング方式でプリコーディングされたのかを、グループから識別することが可能となる。その結果、制御情報量を増大させずにプリコーディング方式を無線受信装置に通知することが可能となる。
【００４６】
（１８）また、本発明の集積回路は、無線受信装置に実装されることにより、前記無線受信装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、複数の送信アンテナを備えた無線送信装置から、空間多重された信号を受信する機能と、前記空間多重された信号の送信先となる無線受信装置が属するグループのグループ構成情報およびグループ識別情報を受信する機能と、前記グループ構成情報およびグループ識別情報に基づいて、自装置が前記グループに属するか否かを判定する機能と、前記判定の結果、自装置が前記グループに属する場合、前記グループに属する無線受信装置毎に決定されたプリコーディング方式に対応して自装置宛ての信号を受信する機能と、の一連の機能を、前記無線受信装置に発揮させることを特徴とする。
【００４７】
このように、自装置が前記グループに属する場合、前記グループに属する無線受信装置毎に決定されたプリコーディング方式に対応して自装置宛ての信号を受信するので、無線送信装置から送信された空間多重信号がどのようなプリコーディング方式でプリコーディングされたのかを、グループから識別することが可能となる。その結果、制御情報量を増大させずにプリコーディング方式を無線受信装置に通知することが可能となる。
【００４８】
（１９）また、本発明の無線通信システムは、複数の無線受信装置と、複数の送信アンテナを備え、前記複数の無線受信装置に対して空間多重した信号を送信する無線送信装置とから構成される無線通信システムであって、前記各無線受信装置が少なくとも１つのグループに属し、前記グループ毎にプリコーディング方式が決定されたグループ構成情報を、前記無線送信装置と前記各無線受信装置がそれぞれ記憶し、前記無線送信装置は、前記各グループからいずれか一つのグループを選択し、前記選択されたグループのグループ識別情報を送信し、前記選択されたグループに属する各無線受信装置宛ての送信データに対して、前記記憶されたグループ構成情報に基づいて、前記選択されたグループについて決定されたプリコーディング方式でプリコーディングを行ない、前記プリコーディング後の信号を空間多重して送信し、前記無線受信装置は、前記無線送信装置が送信したグループ識別情報を受信し、前記記憶されたグループ構成情報と前記受信されたグループ識別情報に基づいて、自装置が前記グループに属するか否かを判定し、前記判定の結果、自装置が前記グループに属する場合、自装置宛ての信号に前記グループ毎に決定されたプリコーディング方式に対応した受信処理を行なうことを特徴とする。
【００４９】
このように、選択されたグループに属する各無線受信装置宛ての送信データに対して、前記選択されたグループについて決定されたプリコーディング方式でプリコーディングを行なうので、無線受信装置において、無線送信装置から送信された空間多重信号がどのようなプリコーディング方式でプリコーディングされたのかを、グループから識別することが可能となる。その結果、制御情報量を増大させずにプリコーディング方式を無線受信装置に通知することが可能となる。
【００５０】
（２０）また、本発明の無線通信システムは、複数の無線受信装置と、複数の送信アンテナを備え、前記複数の無線受信装置に対して空間多重した信号を送信する無線送信装置とから構成される無線通信システムであって、前記各無線受信装置が少なくとも１つのグループに属し、前記各グループに属する無線受信装置毎にプリコーディング方式が決定されたグループ構成情報を、前記無線送信装置と前記各無線受信装置がそれぞれ記憶し、前記無線送信装置は、前記各グループからいずれか一つのグループを選択し、前記選択されたグループのグループ識別情報を送信し、前記選択されたグループに属する各無線受信装置宛ての送信データに対して、前記記憶されたグループ構成情報に基づいて、前記選択されたグループに属する各無線受信装置毎に決定されたプリコーディング方式でプリコーディングを行ない、前記プリコーディング後の信号を空間多重して送信し、前記無線受信装置は、前記無線送信装置が送信したグループ識別情報を受信し、前記記憶されたグループ構成情報と前記受信されたグループ識別情報に基づいて、自装置が前記グループに属するか否かを判定し、前記判定の結果、自装置が前記グループに属する場合、自装置宛ての信号に、前記グループにおいて自装置に対して決定されたプリコーディング方式に対応した受信処理を行なうことを特徴とする。
【００５１】
このように、選択されたグループに属する各無線受信装置宛ての送信データに対して、前記無線受信装置毎に決定されたプリコーディング方式でプリコーディングを行なうので、無線受信装置において、無線送信装置から送信された空間多重信号がどのようなプリコーディング方式でプリコーディングされたのかを、グループから識別することが可能となる。その結果、制御情報量を増大させずにプリコーディング方式を無線受信装置に通知することが可能となる。また、複数の無線受信装置毎に異なるプリコーディング方式を混在させて、使い分けることが可能となる。
【発明の効果】
【００５２】
本発明によれば、無線送信装置から送信されたマルチユーザＭＩＭＯ信号が線形プリコーディングであるか非線形プリコーディングであるのかを、制御情報量を増大させずに無線受信装置に通知することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の通信システムの概略構成例を示す図である。
【図２】本発明の無線送信装置１００の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るプリコーディング部３２３の一構成例であるプリコーディング部３２３ａを示す機能ブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る線形プリコーディング部４０１の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る非線形プリコーディング部４０３の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図６Ａ】本発明の第１の実施形態に係る無線受信装置２００の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図６Ｂ】本発明の第１の実施形態に係る無線受信装置２００の別の構成例を示す機能ブロック図である。
【図７】本発明の第１の実施形態において、無線送信装置１００のグループ構成部３０７で作成され、無線受信装置２００と共有されるグループ情報の一例を示す図である。
【図８Ａ】本発明の第１の実施形態に係る、無線送信装置１００と各無線受信装置との間の動作を示すシーケンスチャートの一例を示したものである。
【図８Ｂ】本発明の第１の実施形態に係る、無線送信装置１００と各無線受信装置との間の動作を示すシーケンスチャートの一例を示したものである。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るプリコーディング部３２３の一構成例であるプリコーディング部３２３ｂを示す機能ブロック図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る混在プリコーディング部８０１の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態において、無線送信装置１００のグループ構成部３０７で作成され、無線受信装置２００と共有されるグループ情報の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００５５】
（第１の実施形態）
本実施形態による通信技術について、無線送信装置（基地局装置、アクセスポイント等）が、複数の無線受信装置（端末装置）のうちから複数の無線受信装置を選択してマルチユーザＭＩＭＯ伝送を行ない、各無線受信装置宛のストリーム間で生じるユーザ間干渉（ＭＵＩ）を線形プリコーディングまたは非線形プリコーディングによって予め抑圧して送信する無線通信システムを例として説明する。
【００５６】
図１は、本発明の無線通信システムの概略構成例を示す図である。図１に示すように、本実施形態における無線通信システムでは、無線送信装置１００が複数の無線受信装置（例えば、無線受信装置２００−１〜２００−８、無線受信装置２００−１〜２００−８を合わせて無線受信装置２００とも表す）と通信するに際し、無線送信装置１００がこれらの無線受信装置２００の複数の組み合わせによって複数のグループを作成し、グループを識別するグループ識別番号（グループＩＤ）を付与する。なお、１つの無線受信装置２００は複数のグループに属することができる。これらグループ毎に、マルチユーザＭＩＭＯ伝送のために用いるプリコーディング方式を定める。上記グループ分けの情報（各無線受信装置２００がどのグループに属しているのかの情報）と、定めたプリコーディング方式の情報、および各グループでの所属無線受信装置の処理順番を定めた情報を、通信に先立って無線受信装置２００に通知する。
【００５７】
無線送信装置１００は、マルチユーザＭＩＭＯ伝送の対象とする無線受信装置２００（対象無線受信装置）の組み合わせを、その組み合わせの候補である上記で作成した複数のグループから１つを選択し、選択したグループに属する複数の無線受信装置２００宛の送信データを、同じ周波数帯域で空間的に多重して同時通信するマルチユーザＭＩＭＯ伝送を行なう。このとき、選択したグループを識別するグループＩＤを用いて当該マルチユーザＭＩＭＯ伝送の対象とするグループを無線受信装置２００へ通知する。また同時に、無線受信装置２００では、このグループＩＤの通知によって無線送信装置１００が用いたプリコーディング方式を識別できる。また、伝送方式として直交周波数分割多重（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：OFDM）を用いた通信システムを例として説明するが、これに限られるものではない。
【００５８】
各無線受信装置２００−１〜２００−８は、無線送信装置１００からの参照信号（送受信で既知の信号。パイロット信号、トレーニング信号など）を受信し、無線送信装置１００の各送信アンテナと自無線受信装置２００の各受信アンテナとの間の伝搬路状態を推定し、伝搬路状態を表す伝搬路情報を無線送信装置１００にそれぞれ報告する。無線送信装置１００は、各無線受信装置２００から報告された伝搬路情報等に基づいて複数のグループから１つのグループを選択し、それら複数の無線受信装置２００宛の送信データを空間的に多重して同時通信するマルチユーザＭＩＭＯ伝送を行なう。
【００５９】
例えば、伝搬路情報として、信号電力対雑音電力比（Signal to Noise power Ratio：SNR）、信号電力対干渉および雑音電力比（Signal to Interference plus Noise power Ratio：SINR）、搬送波電力対雑音電力比（Carrier to Noise power Ratio：CNR）、搬送波電力対干渉および雑音電力比（Carrier to Interference plus Noise power Ratio：CINR）あるいはそれらから算出された値を表す受信品質情報（Channel Quality Indicator：CQI）と、無線送信装置１００の各送信アンテナから各無線受信装置２００の各受信アンテナまでの複素伝搬路利得やその共分散値等を表すチャネル状態情報（Channel State Information：CSI）、またはチャネル状態から求めた所望プリコーディング行列のインデックス（Precoding Matrix Index：PMI）などを各無線受信装置２００から受信し、これらの情報を基にマルチユーザＭＩＭＯで多重する無線受信装置２００のグループを選択する。
【００６０】
図２は、本発明の無線送信装置１００の一構成例を示す機能ブロック図である。図２の無線送信装置１００の一構成例は、４つのアンテナを備え、最大４つの無線受信装置２００宛の送信データを空間多重してマルチユーザＭＩＭＯ伝送することができる。無線受信部３０１は、アンテナ部３０３の複数のアンテナを通じて各無線受信装置２００（無線受信装置２００−１〜２００−８）から送信された信号を受信する。制御情報取得部３０５は、初めて通信を確立する無線受信装置２００や、グループ分けを更新する際などの各無線受信装置２００などから受信した、それぞれの無線受信装置２００が対応しているプリコーディング方式の情報（対応情報）、あるいは対応しているプリコーディング方式が判別できる種別情報（端末クラス、準拠規格情報、モジュロ演算機能の有無などを示す受信機能情報など）を取得し、各無線受信装置２００の対応プリコーディング方式情報を出力する。
【００６１】
グループ構成部３０７は、少なくとも制御情報取得部３０５が出力する各無線受信装置２００の対応プリコーディング方式情報に基づいて、各無線受信装置２００の複数の組み合わせによって複数のグループを作成し、それぞれのグループで用いるプリコーディング方式を定める。この際、各グループ内における各無線受信装置２００の順番（マルチユーザMIMO伝送処理における伝搬路情報通知や確認応答／否定応答などの順番、空間ストリームの順番など）も決定する。なお、１つの無線受信装置２００は複数のグループに属することができる。さらに、どのグループにも属さない無線受信装置２００が存在していても良い。また、各無線受信装置２００の位置情報や、各無線受信装置２００からの電波の到来角を推定した結果などの情報をさらに用いてグループ分けを行なっても良い。この場合、例えば、伝搬路の相関が低くなるように位置の離れた無線受信装置２００同士や電波到来角の離れた無線受信装置２００同士でグループを作成しても良い。また、同じ無線受信装置２００の組み合わせで、プリコーディング方式や各無線受信装置２００の順番が異なる複数のグループがあっても良い。
【００６２】
グループ記憶部３０９は、グループ構成部３０７で作成したグループの情報（グループＩＤ、所属する無線受信装置２００、使用するプリコーディング方式、グループ内での各無線受信装置２００の順番を含む、グループ構成情報）を記憶する。構成情報生成部３１１は、グループ構成部３０７が作成したグループの情報を各無線受信装置２００へ通知するグループ構成情報を生成する。なお、各無線受信装置２００に対するグループ構成情報の通知は、グループ毎に所属する無線受信装置２００（無線受信装置２００の識別情報、すなわちユーザＩＤやＭＡＣアドレスなど）と順番およびプリコーディング方式の情報を通知しても良いし、無線受信装置２００毎に所属するグループとグループ内の順番およびプリコーディング方式の情報を通知しても良い。伝搬路情報取得部３１３は、受信した信号から、各無線受信装置２００−１〜２００−８がそれぞれ送信した、ＣＱＩおよびＣＳＩの情報が含まれる伝搬路情報を取得する。
【００６３】
選択部３１５は、送信バッファ部３１７に蓄積された各無線受信装置２００宛の送信データ量や優先度、および伝搬路情報取得部３１３で取得した各無線受信装置２００の伝搬路情報などに基づいて、グループ記憶部３０９に記憶された複数のグループからマルチユーザＭＩＭＯで多重する複数の無線受信装置２００（対象無線受信装置）が属するグループを選択する。また、選択したグループに対応して予め定めたプリコーディング方式を示すプリコーディング方式選択信号を出力する。さらに、伝搬路情報取得部３１３で取得した各無線受信装置２００からのＣＱＩなどに基づいて、各無線受信装置２００宛の送信データに対する変調方式や符号化率（Modulation and Coding Scheme：MCS）などのパラメータを選択しても良い。なお本実施形態では、無線受信装置２００−１〜２００−８の中から第１から第４の無線受信装置２００の４つの端末が属するグループが選択され、各無線受信装置２００に１系列（1ストリーム）ずつ送信する場合を説明する。
【００６４】
送信バッファ部３１７は、上位層から入力された各無線受信装置２００宛の送信データ系列を蓄積し、選択部３１５で選択された第１から第４の無線受信装置２００宛の各送信データ系列を符号化部３１９へ出力する。符号化部３１９は、送信バッファ部３１７から入力された第１から第４までの無線受信装置２００宛の送信データ系列に対してそれぞれ誤り訂正符号化を行なう。なお、選択部３１５において各無線受信装置２００宛の送信データの符号化率が選択されている場合は、その符号化率に従ってレートマッチング（パンクチャ）を行なう。符号化率の指定がない場合は、予め定められた符号化率でレートマッチングを行なっても良い。変調部３２１は、それぞれ誤り訂正符号化された第１から第４の無線受信装置２００宛の送信データ系列に対して変調を施し、それぞれ第１から第４の無線受信装置２００宛のサブキャリア毎の変調シンボルを出力する。なお、選択部３１５において各無線受信装置２００宛の送信データの変調方式が選択されている場合は、その変調方式を用いて変調を行なう。変調方式の指定がない場合は、予め定められた変調方式で変調を行なうのが好ましい。
【００６５】
プリコーディング部３２３は、第１から第４の無線受信装置２００宛の各変調シンボルが入力され、伝搬路情報取得部３１３で取得した各無線受信装置２００からのＣＳＩに基づいて、入力された各変調シンボルに対して、選択部３１５で選択したグループに対応して決められたプリコーディング方式によってプリコーディングを施し、送信に使用するアンテナ部３０３の複数のアンテナ毎のマルチユーザＭＩＭＯシンボルを生成する。なお、プリコーディング部３２３の詳細については後述する。
【００６６】
参照信号多重部３２５は、アンテナ部３０３の各アンテナから送信する参照信号を、各アンテナから送信するマルチユーザＭＩＭＯシンボルにそれぞれ多重する。なお、参照信号の多重は、各無線受信装置２００において無線送信装置１００の各アンテナから送信された参照信号がそれぞれ識別できる形で受信されるように多重されることが好ましく、例えば時分割で多重しても良いし、サブキャリアで分割するような周波数分割で多重しても良いし、符号分割によって多重しても良い。また、各無線受信装置２００に伝搬路を推定させる目的で、送信データ系列の含まれない、参照信号と制御信号から構成されるサウンディング信号（サウンディングフレーム、サウンディングパケット、null data packet）を送信する場合は、参照信号多重部３２５は各アンテナから送信する参照信号を直接出力する。
【００６７】
ＩＦＦＴ部３２７は、参照信号が多重されたアンテナ毎のマルチユーザＭＩＭＯ信号に対して、それぞれ逆高速フーリエ変換（Inverse Fast Fourier Transform：IFFT）などの周波数時間変換を施し、時間領域の信号へ変換する。ＧＩ挿入部３２９は、アンテナ毎の時間領域信号にそれぞれガード期間（Guard Interval：GI）を挿入する。識別情報生成部３３１は、選択部３１５の選択結果に基づき、選択したグループを識別するためのグループ識別番号（グループID）を無線受信装置２００へ通知するためのグループ識別情報を生成する。また、各無線受信装置２００に対するＭＣＳの情報等を含んでも良い。無線送信部３３３は、ＧＩの挿入された信号をアンテナ部３０３のそれぞれのアンテナを通じて送信する。また、構成情報生成部３１１で生成されたグループ構成情報および識別情報生成部３３１で生成されたグループ識別情報をアンテナ部３０３の1つ以上のアンテナを通じて送信する。制御部３３５は、上記各部を制御し、それぞれの処理を実行させる。
【００６８】
図３は、本発明の第１の実施形態に係るプリコーディング部３２３の一構成例であるプリコーディング部３２３ａを示す機能ブロック図である。プリコーディング部３２３ａは、線形プリコーディング部４０１、非線形プリコーディング部４０３、および切替部４０５を有する。線形プリコーディング部４０１は、第１から第４の無線受信装置２００宛の各変調シンボルが入力され、伝搬路情報取得部３１３で取得した伝搬路情報のＣＳＩまたはＰＭＩに基づいて、入力された各変調シンボルに対して、線形プリコーディングを施す。なお、線形プリコーディング部４０１の詳細については後述する。非線形プリコーディング部４０３は、第１から第４の無線受信装置２００宛の各変調シンボルが入力され、伝搬路情報取得部３１３で取得した伝搬路情報のＣＳＩまたはＰＭＩに基づいて、入力された各変調シンボルに対して、非線形プリコーディングを施す。なお、非線形プリコーディング部４０３の詳細については後述する。
【００６９】
切替部４０５は、線形プリコーディング部４０１の出力した線形プリコーディング結果と、非線形プリコーディング部４０３の出力した非線形プリコーディング結果とが入力され、選択部３１５より入力されたプリコーディング方式選択信号に基づいていずれか一方を選択し、アンテナ部３０３の各アンテナからそれぞれ送信すべき第１〜第４のマルチユーザＭＩＭＯシンボルを出力する。なお、線形プリコーディング部４０１および非線形プリコーディング部４０３は、プリコーディング方式選択信号が、それぞれ当該プリコーディング方式を選択していない場合には、処理動作を行なわないことが好ましい。これによって消費電力を低減することができる。
【００７０】
図４は、本発明の第１の実施形態に係る線形プリコーディング部４０１の一構成例を示す機能ブロック図である。線形プリコーディング部４０１は、フィルタ算出部５０１と、線形フィルタ部５０３とを有する。図４の例では、線形プリコーディングとしてＣＳＩに基づくZero-ForcingプリコーディングによってマルチユーザＭＩＭＯ信号を生成する場合について説明する。フィルタ算出部５０１は、伝搬路情報取得部３１３で取得した各無線受信装置２００の伝搬路情報のうちのＣＳＩから、無線送信装置１００の各アンテナと各無線受信装置２００のアンテナとの間の複素伝搬路利得を要素に持つチャネル行列Ｈをサブキャリア毎に生成し、その逆行列Ｈ−１（または擬似逆行列Ｈ†＝ＨＨ（ＨＨＨ）−１）を線形フィルタである重み行列Ｗとして算出する。線形フィルタ部５０３は、第１から第４の無線受信装置２００宛の変調シンボルを入力として、それぞれのサブキャリア毎にフィルタ算出部５０１で算出した線形フィルタＷを乗算し、アンテナ部３０３の各アンテナからそれぞれ送信すべきマルチユーザＭＩＭＯシンボルを出力する。
【００７１】
これにより、上記マルチユーザＭＩＭＯシンボルを各無線受信装置２００が受信した場合、自無線受信装置２００以外への信号による干渉（MUI）は線形プリコーディングによってキャンセルされて自無線受信装置２００宛の信号のみが受信される。なお、上記線形プリコーディング部４０１では、フィルタ算出部５０１において線形フィルタとして逆行列を算出して用いる例について説明したが、これに限られるものではなく、ＭＭＳＥ規範で求めた重み行列Ｗ＝ＨＨ（ＨＨＨ＋αＩ）−１（Ｉは単位行列、αは正規化係数を表す）を線形フィルタとして用いても良い。この場合、受信時にＭＵＩは完全にはキャンセルされないが、ＳＩＮＲを最大化できるため、受信特性が向上する。また、ＰＭＩを用いる通信システムにおいては、フィルタ算出部５０１において各無線受信装置２００のＰＭＩが示すプリコーディングベクタから重み行列を求め、線形フィルタとして用いる。
【００７２】
図５は、本発明の第１の実施形態に係る非線形プリコーディング部４０３の一構成例を示す機能ブロック図である。図５の例では、非線形プリコーディングとしてトムリンソン−ハラシマ・プリコーディング（THP）によってマルチユーザＭＩＭＯ信号を生成する場合について説明する。ＱＲ分解部（干渉行列算出部）６０１は、伝搬路情報取得部３１３で取得した各無線受信装置２００の伝搬路情報のうちのＣＳＩから、無線送信装置１００の各アンテナと各無線受信装置２００のアンテナとの間の複素伝搬路利得を要素に持つチャネル行列Ｈをサブキャリア毎に生成し、そのチャネル行列Ｈのエルミート共役ＨＨにＱＲ分解を施して、ユニタリ行列Ｑと上三角行列Ｒとに分解し、さらに上三角行列Ｒのエルミート共役ＲＨ（下三角行列となる）を求め、各無線受信装置２００間のＭＵＩの利得を表す干渉行列Ｂ＝（ｄｉａｇＲＨ）−１ＲＨ−Ｉを求めて干渉成分算出部６０３へ出力し、ユニタリ行列Ｑを線形フィルタ部６０５へ出力する。なお、ｄｉａｇＸは行列Ｘの対角成分のみの行列であり、Ｉは単位行列を表す。ここで、干渉行列Ｂは式（２）の形となる。
【００７３】
【数２】
0005909060.tif 000003
【００７４】
第１のモジュロ演算部６０７ａは、変調部３２１で生成された第１の無線受信装置２００宛の変調シンボルに対してモジュロ演算を施す。なお、第１の無線受信装置２００宛の変調シンボルに対してはＭＵＩが存在しないため、干渉成分減算部６０９は省略している。さらにモジュロ演算部６０７も省略可能である。干渉成分算出部６０３は、ＱＲ分解部６０１で求めた干渉行列Ｂに基づいて、第１の無線受信装置２００宛の各サブキャリアの変調シンボルのモジュロ演算結果が第２の無線受信装置２００宛の各サブキャリアの変調シンボルに与える干渉成分を算出する。ここで、干渉行列Ｂの２行１列目の要素ｂ２１が第１の無線受信装置２００宛の変調シンボルが第２の無線受信装置２００宛の変調シンボルへ及ぼす干渉の複素利得を表しており、この要素に第１の無線受信装置２００宛の変調シンボルのモジュロ演算結果を乗じることによって干渉成分を算出できる。
【００７５】
第１の干渉成分減算部６０９ｂは、変調部３２１で生成された第２の無線受信装置２００宛の変調シンボルから、干渉成分算出部６０３で算出した第２の無線受信装置２００宛の変調シンボルに対する干渉成分をサブキャリア毎に減算する。第２のモジュロ演算部６０７ｂは、干渉成分が減算された第２の無線受信装置２００宛の変調シンボルに対して、変調方式によって予め定められたモジュロ幅を用いてモジュロ演算を施す。
【００７６】
干渉成分算出部６０３は、第１の無線受信装置２００宛の各サブキャリアの変調シンボルのモジュロ演算結果および第２の無線受信装置２００宛の各サブキャリアの変調シンボルのモジュロ演算結果が、第３の無線受信装置２００宛の各サブキャリアの変調シンボルに与える干渉成分を算出する。ここで、干渉行列Ｂの３行１列目の要素ｂ３１が第１の無線受信装置２００宛の変調シンボルが第３の無線受信装置２００宛の変調シンボルへ及ぼす干渉の複素利得を表し、干渉行列Ｂの３行２列目の要素ｂ３２が第２の無線受信装置２００宛の変調シンボルが第３の無線受信装置２００宛の変調シンボルへ及ぼす干渉の複素利得を表しており、これらの要素にそれぞれ第１の無線受信装置２００宛の変調シンボルのモジュロ演算結果および第２の無線受信装置２００宛の変調シンボルのモジュロ演算結果を乗じることによって干渉成分を算出できる。
【００７７】
第２の干渉成分減算部６０９ｃは、変調部３２１で生成された第３の無線受信装置２００宛の変調シンボルから、干渉成分算出部６０３で算出した第３の無線受信装置２００宛の変調シンボルに対する干渉成分をサブキャリア毎に減算する。第３のモジュロ演算部６０７ｃは、干渉成分が減算された第３の無線受信装置２００宛の変調シンボルに対して、変調方式によって予め定められたモジュロ幅を用いてモジュロ演算を施す。
【００７８】
干渉成分算出部６０３は、第１の無線受信装置２００宛の各サブキャリアの変調シンボルのモジュロ演算結果、第２の無線受信装置２００宛の各サブキャリアの変調シンボルのモジュロ演算結果、および第３の無線受信装置２００宛の各サブキャリアの変調シンボルのモジュロ演算結果が、第４の無線受信装置２００宛の各サブキャリアの変調シンボルに与える干渉成分を算出する。ここで、干渉行列Ｂの４行１列目の要素ｂ４１が第１の無線受信装置２００宛の変調シンボルが第４の無線受信装置２００宛の変調シンボルへ及ぼす干渉の複素利得を表し、干渉行列Ｂの４行２列目の要素ｂ４２が第２の無線受信装置２００宛の変調シンボルが第４の無線受信装置２００宛の変調シンボルへ及ぼす干渉の複素利得を表し、干渉行列Ｂの４行３列目の要素ｂ４３が第３の無線受信装置２００宛の変調シンボルが第４の無線受信装置２００宛の変調シンボルへ及ぼす干渉の複素利得を表しており、これらの要素にそれぞれ第１の無線受信装置２００宛の変調シンボルのモジュロ演算結果から第３の無線受信装置２００宛の変調シンボルのモジュロ演算結果を乗じることによって干渉成分を算出できる。
【００７９】
第３の干渉成分減算部６０９ｄは、変調部３２１で生成された第４の無線受信装置２００宛の変調シンボルから、干渉成分算出部６０３で算出した第４の無線受信装置２００宛の変調シンボルに対する干渉成分をサブキャリア毎に減算する。第４のモジュロ演算部６０７ｄは、干渉成分が減算された第４の無線受信装置２００宛の変調シンボルに対して、変調方式によって予め定められたモジュロ幅を用いてモジュロ演算を施す。
【００８０】
線形フィルタ部６０５は、第１のモジュロ演算部６０７ａが出力した第１の無線受信装置２００宛の変調シンボルのモジュロ演算結果、第２のモジュロ演算部６０７ｂが出力した第２の無線受信装置２００宛の変調シンボルのモジュロ演算結果、第３のモジュロ演算部６０７ｃが出力した第３の無線受信装置２００宛の変調シンボルのモジュロ演算結果、および、第４のモジュロ演算部６０７ｄが出力した第４の無線受信装置２００宛の変調シンボルのモジュロ演算結果を入力として、ＱＲ分解部６０１で算出したユニタリ行列Ｑを線形フィルタとしてサブキャリア毎に乗算し、アンテナ部３０３の各アンテナからそれぞれ送信すべきマルチユーザＭＩＭＯシンボルを出力する。
【００８１】
これにより、上記マルチユーザＭＩＭＯシンボルを各無線受信装置２００が受信した場合、自無線受信装置２００以外への信号による干渉（MUI）はＴＨＰによってキャンセルされて自無線受信装置２００宛の信号のみが受信される。なお、本実施形態では、ＴＨＰを実現する方法としてチャネル行列のＱＲ分解を用いる方法を例として説明したが、これに限られるものではなく、Ｖ−ＢＬＡＳＴ（Vertical Bell Laboratories Layered Space Time）の手法を用いてＴＨＰにおける無線受信装置２００の並べ替えを準最適化するような上記非特許文献５に記載されている方法などを用いても良い。
【００８２】
図６Ａは、本発明の第１の実施形態に係る無線受信装置２００ａの一構成例を示す機能ブロック図である。なお、無線受信装置２００ａと後述する無線受信装置２００ｂを合わせて、無線受信装置２００とも表す。図６Ａの無線受信装置２００ａは、線形プリコーディングと非線形プリコーディング（THP）の両方のプリコーディング方式に対応した無線受信装置２００の例である。無線受信部（受信部）７０１は、アンテナ部７０３を通じて無線送信装置１００からの信号を受信する。構成情報取得部７０５は、無線送信装置１００から通知されたグループ構成情報を取得し、グループ記憶部７０７へ出力する。グループ記憶部７０７は、構成情報取得部７０５で取得したグループ構成情報を記憶する。識別情報取得部７０９は、無線送信装置１００から通知されたグループ識別情報（グループID）を取得し、判定部７１１へ出力する。さらにグループ識別情報にＭＣＳの情報が含まれる場合は、モジュロ演算部（後述する復調部と共に受信処理部を構成する）７１３、復調部７１５ａ、復号化部７１７へＭＣＳ情報を出力する。なお、復調部７１５ａと後述する復調部７１５ｂを合わせて、復調部７１５とも表す。
【００８３】
判定部７１１は、グループ記憶部７０７に記憶されたグループ構成情報を参照して、識別情報取得部７０９で取得したグループＩＤの示すグループに自無線受信装置２００ａ（自局）が属しているかどうかを判定して、その判定結果を制御部７１９へ通知し、当該グループに属している場合は制御部７１９を通じて下記のデータ受信動作を実行させる。また、グループ記憶部７０７に記憶されたグループ構成情報を参照して、取得したグループＩＤで示されるグループが、線形プリコーディングによるマルチユーザＭＩＭＯを行なうグループか、非線形プリコーディングによるマルチユーザＭＩＭＯを行なうグループかを判定し、線形プリコーディングの場合はモジュロ演算を行なわないようモジュロ演算部７１３に指示し、非線形プリコーディングの場合はモジュロ演算を行なうようにモジュロ演算部７１３に指示する信号を生成する。ＧＩ除去部７２１は、受信した信号からガードインターバル（GI）を取り除く。
【００８４】
ＦＦＴ部７２３は、ＧＩが除去された受信信号を高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform：FFT）などによって時間周波数変換し、サブキャリア毎の変調シンボルに変換する。参照信号分離部７２５は、変調シンボルを受信データのシンボルと参照信号のシンボルとに分離し、受信データのシンボルを伝搬路補償部７２７に、参照信号のシンボルを伝搬路推定部７２９に、それぞれ入力する。伝搬路推定部７２９は、分離された参照信号のシンボルに基づいて、無線送信装置１００の各アンテナと、無線受信装置２００ａのアンテナ部７０３との間の伝搬路状態（複素伝搬路利得）と、ＳＮＲまたはＳＩＮＲで表される受信品質を推定する。伝搬路補償部７２７は、伝搬路推定部７２９における伝搬路状態の推定結果に基づいて受信データシンボルに対して伝搬路補償（等化）を行なう。
【００８５】
モジュロ演算部７１３は、伝搬路補償された受信データシンボルが入力され、判定部７１１からモジュロ演算を行なうという指示信号が入力された場合、伝搬路補償された受信データシンボルに対して変調方式（識別情報取得部709からMCS情報が入力されている場合は、そのMCSの変調方式）によって予め定められたモジュロ演算の幅（モジュロ幅）を用いてモジュロ演算を施し、モジュロ演算を行なわないという指示信号が入力された場合、伝搬路補償された受信データシンボルをそのまま出力する。復調部７１５ａは、モジュロ演算部７１３が出力した各受信データシンボルに対して（識別情報取得部709からMCS情報が入力されている場合は、そのMCSの変調方式に基づいて）復調を施す。
【００８６】
復号化部７１７は、復調された系列に対して誤り訂正復号処理を行ない、受信データ系列を生成し出力する。なお、識別情報取得部７０９からＭＣＳ情報が入力されている場合は、そのＭＣＳの符号化率に従ってレートマッチング（デパンクチャ）を行なう。伝搬路情報生成部７３１は、推定した伝搬路状態に基づいて、ＳＮＲ、ＳＩＮＲ、ＣＮＲ、ＣＩＮＲまたはそれらから算出された値を表す受信品質情報（CQI）と、無線送信装置１００の各送信アンテナから各無線受信装置２００ａの各受信アンテナまでの複素伝搬路利得やその共分散値等を表すＣＳＩを生成する。無線送信部７３３は、アンテナ部７０３を通じて、伝搬路情報生成部７３１が生成した伝搬路情報を無線送信装置１００へ送信する。制御部７１９は、上記各部を制御し、それぞれの処理を実行させる。
【００８７】
なお、本実施形態では、無線受信装置２００は、判定部７１１において非線形プリコーディングによるマルチユーザＭＩＭＯを行なうグループであると判定された場合に、復調部７１５における復調（受信信号点の判定）の前に、伝搬路補償された受信データシンボルに対してモジュロ演算部７１３においてモジュロ演算を行う構成の例について説明した。その他の無線受信装置２００の構成例を図６Ｂに示す。
【００８８】
図６Ｂは、本発明の第１の実施形態に係る無線受信装置２００ｂの構成例を示す機能ブロック図である。図６Ｂの無線受信装置２００ｂでは、図６Ａの無線受信装置２００とは異なり、モジュロ演算部７１３は備えない。復調部７１５ｂは、判定部７１１において非線形プリコーディングによるマルチユーザＭＩＭＯを行なうグループであると判定された場合には、無線送信装置１００におけるモジュロ演算の影響によって、受信信号の候補信号点配置が無線送信装置１００における変調時の信号点配置がモジュロ幅で繰り返された形となることを考慮して、（雑音の加わった）受信信号点とモジュロ幅で繰り返された各候補信号点とのユークリッド距離から、復調ビットの対数尤度比（Log Likelihood Ratio：LLR）を算出する（軟判定による復調処理）。そのＬＬＲを復号化部７１７に入力して、誤り訂正復号を行う。ここで、復調部７１５ｂにおけるＬＬＲの算出は、例えば非特許文献６の式（１５）から式（２０）までで記載された公知な方法によって算出することができる。すなわち、受信信号点と、モジュロ幅で繰り返された各候補信号点のうち受信信号点に近接する候補信号点とのユークリッド距離を用いてＬＬＲを算出するアルゴリズムを用いて算出することができる。なお、この構成は以降の各実施形態の無線受信装置２００においても同様に適用できる。
【００８９】
図７は、本発明の第１の実施形態において、無線送信装置１００のグループ構成部３０７で作成され、無線受信装置２００と共有されるグループ情報の一例を示す図である。図７の例では、無線受信装置２００−１〜２００−８に対して、プリコーディング方式として線形プリコーディングを用いる２つのグループ（グループIDが1および2のグループ）と、非線形プリコーディングを用いる２つのグループ（グループIDが3および4のグループ）の４つのグループが定義されている。
【００９０】
図８Ａ、図８Ｂは、本発明の第１の実施形態に係る、無線送信装置１００と各無線受信装置２００との間の動作を示すシーケンスチャートの一例を示したものである。なお、図８Ａ、図８Ｂでは、無線受信装置２００として無線受信装置２００−１、２００−２および２００−８を抜き出して代表として記載している。また、グループ識別情報は、サウンディング信号およびマルチユーザＭＩＭＯ信号に付加された制御情報に含まれているものとして説明する。まず、各無線受信装置２００は、無線送信装置１００に対して、各無線受信装置２００が対応しているプリコーディング方式の情報（対応情報）、あるいは対応しているプリコーディング方式が判別できる種別情報（端末クラス、準拠規格情報、モジュロ演算機能の有無などを示す受信機能情報など）による対応情報を送信する（ステップＳ１０１）。なお、各無線受信装置２００からの対応情報の送信は、無線送信装置１００と初めて通信を確立する場合や、無線送信装置１００から要求があった場合などに、個別のタイミングで行なわれても良い。
【００９１】
無線送信装置１００は、各無線受信装置２００から通知された対応情報等に基づいて、マルチユーザＭＩＭＯ伝送に用いるプリコーディング方式をそれぞれ定めた複数のグループに各無線受信装置２００を組分けしたグループを作成し（ステップＳ１０３）、各無線受信装置２００に対して、グループの情報（グループ構成情報）を通知する（ステップＳ１０５）。その後、無線送信装置１００は、マルチユーザＭＩＭＯ伝送を行なうグループを選択し（ステップＳ１０７）、選択したグループを識別するグループＩＤを制御情報に含んだサウンディング信号を生成し（ステップＳ１０９）、送信する（ステップＳ１１１）。
【００９２】
各無線受信装置２００は、上記のサウンディング信号を受信し、その制御情報に含まれるグループＩＤを確認して自無線受信装置２００が当該グループに属しているかどうかを判定し（ステップＳ１１３）、当該グループに属している場合は、サウンディング信号に含まれる参照信号の受信状態に基づいて無線送信装置１００との間の伝搬路状態を推定し、その伝搬路状態推定結果を表す伝搬路情報を生成して（ステップＳ１１５）、無線送信装置１００へ通知する（ステップＳ１１７）。なお、図８Ａ、図８Ｂの例では、無線受信装置２００−２および２００−８が当該グループに属している場合を示している。また、伝搬路情報の通知は、当該グループ内において予め定められた各無線受信装置２００の順番によって順次行なわれる。
【００９３】
無線送信装置１００は、上記選択したグループに属する各無線受信装置２００から通知された伝搬路情報を受信し、選択したグループに定められたプリコーディング方式を用いて、受信した伝搬路情報に基づいて上記各無線受信装置２００宛の送信データ系列にプリコーディングを行なって、マルチユーザＭＩＭＯシンボルを生成し（ステップＳ１１９）、選択したグループを識別するグループＩＤを含む制御情報を付加したマルチユーザＭＩＭＯ信号を送信する（ステップＳ１２１）。なお、サウンディング信号送信からの一連のシーケンスとして認識し、マルチユーザＭＩＭＯ信号の送信の際にはグループＩＤを付加しないようにしても良い。
【００９４】
各無線受信装置２００は、上記のマルチユーザＭＩＭＯ信号を受信し、その制御情報に含まれるグループＩＤを確認して自無線受信装置２００が当該グループに属しているかどうかを判定し（ステップＳ１２３）、当該グループに属している場合は、マルチユーザＭＩＭＯシンボルを受信して、復調、誤り訂正復号などのデータ受信処理を行なう（ステップＳ１２５）。受信データに誤りが検出されなかった場合は無線送信装置１００に確認応答（Acknowledgement：ACK）を通知し、誤りが検出された場合は否定応答（Negative Acknowledgment：NAKまたはNACK）を通知する（ステップＳ１２７）。また、ＡＣＫおよびＮＡＫの通知は、当該グループ内において予め定められた各無線受信装置２００の順番によって順次行なわれる。
【００９５】
以上説明したように、本実施形態によれば、マルチユーザＭＩＭＯ伝送毎に無線送信装置１００が線形プリコーディングと非線形プリコーディングのどちらか一方を選択して用いるような無線通信システムにおいて、無線送信装置１００から送信されたマルチユーザＭＩＭＯ信号が線形プリコーディングであるか非線形プリコーディングであるのかをグループＩＤから識別することが可能となり、制御情報量を増大させずに無線受信装置２００に通知することが可能となる。
【００９６】
（第２の実施形態）
本実施形態による通信技術について、第１の実施形態と同様に、無線送信装置１００が、複数の無線受信装置２００のうちから複数の無線受信装置２００を選択してマルチユーザＭＩＭＯ伝送を行ない、各無線受信装置２００宛のストリーム間で生じるＭＵＩを線形プリコーディングまたは非線形プリコーディングによって予め抑圧して送信する無線通信システムを例として説明する。なお、本実施形態では、マルチユーザＭＩＭＯ伝送で同時にデータを送信する複数の無線受信装置２００毎に線形プリコーディングと非線形プリコーディングのいずれかを選択して混在させることが可能な線形非線形混在プリコーディングを用いる無線通信システムを例として説明する。
【００９７】
本実施形態における無線通信システムでは、第１の実施形態と同様に、無線送信装置１００が複数の無線受信装置２００（例えば、無線受信装置200-1〜200-8）と通信するに際し、無線送信装置１００がこれらの無線受信装置２００の複数の組み合わせによって複数のグループを作成し、これらグループ毎に、マルチユーザＭＩＭＯ伝送のために用いるプリコーディング方式を定め、グループ分けと、定めたプリコーディング方式の情報を、通信に先立って無線受信装置２００に通知し、無線送信装置１００と無線受信装置２００で共有する。ただし、第１の実施形態と異なり、同一グループ内に、マルチユーザＭＩＭＯ伝送のために用いるプリコーディング方式が異なる無線受信装置２００が混在しても良く、その場合は、当該グループにおいて各無線受信装置２００宛のストリームに用いるプリコーディング方式の情報も、通信に先立って各無線受信装置２００に通知して共有する。なお、１つの無線受信装置２００は複数のグループに属することができる。
【００９８】
その後、無線送信装置１００は、第１の実施形態と同様に、マルチユーザＭＩＭＯ伝送の対象とする無線受信装置２００（対象無線受信装置）の組み合わせを、その組み合わせの候補である上記で作成した複数のグループから１つを選択し、選択したグループに属する複数の無線受信装置２００宛の送信データを、同じ周波数帯域で空間的に多重して同時通信するマルチユーザＭＩＭＯ伝送を行なう。このとき、選択したグループを識別するグループＩＤを用いて当該マルチユーザＭＩＭＯ伝送の対象とするグループを無線受信装置２００へ通知する。また同時に、無線受信装置２００では、このグループＩＤの通知によって無線送信装置１００が用いたプリコーディング方式を識別できる。
【００９９】
本実施形態に係る無線送信装置１００の構成は、第１の実施形態の図２の無線送信装置１００と同様であり、プリコーディング部３２３の構成が異なる。また、選択部３１５、グループ構成部３０７およびグループ記憶部３０９における処理が異なる。以下、第１の実施形態と同じ部分についての説明は省略し、異なる部分について説明する。
【０１００】
選択部３１５は、伝搬路情報取得部３１３で取得した各無線受信装置２００の伝搬路情報、および送信バッファ部３１７に蓄積された各無線受信装置２００宛の送信データ量や優先度などに基づいて、グループ記憶部３０９に記憶された複数のグループからマルチユーザＭＩＭＯで多重する複数の無線受信装置２００が属するグループを選択する。また、選択したグループに対応して無線受信装置２００毎に予め定めたプリコーディング方式を示すプリコーディング方式選択信号を出力する。さらに、伝搬路情報取得部３１３で取得した各無線受信装置２００からのＣＱＩなどに基づいて、各無線受信装置２００宛の送信データに対する変調方式や符号化率（Modulation and Coding Scheme：MCS）などのパラメータを選択しても良い。なお本実施形態では、無線受信装置２００−１〜２００−８の中から第１から第４の無線受信装置２００の４つの端末が属するグループが選択され、選択されたグループは、第１および第２の無線受信装置２００については線形プリコーディング方式を、第３および第４の無線受信装置２００については非線形プリコーディング方式を用いる線形非線形プリコーディングのグループであるものとし、各無線受信装置２００に１系列（1ストリーム）ずつ送信する場合を説明する。
【０１０１】
本実施形態におけるグループ構成部３０７は、少なくとも制御情報取得部３０５が出力する各無線受信装置２００の対応プリコーディング方式情報に基づいて、各無線受信装置２００の複数の組み合わせによって複数のグループを作成し、それぞれのグループで用いるプリコーディング方式を、グループ毎あるいは無線受信装置２００毎に定める。なお、１つの無線受信装置２００は複数のグループに属することができる。また、各無線受信装置２００の位置情報や、各無線受信装置２００からの電波の到来角を推定した結果などの情報をさらに用いてグループ分けを行なっても良い。この場合、例えば、伝搬路の相関が低くなるように位置の離れた無線受信装置２００同士や電波到来角の離れた無線受信装置２００同士でグループを作成しても良い。また、同じ無線受信装置２００の組み合わせで、各無線受信装置２００のプリコーディング方式や順番が異なる複数のグループがあっても良い。
【０１０２】
グループ記憶部３０９は、グループ構成部３０７で作成したグループの情報（グループID、所属する無線受信装置200、各無線受信装置200に対して使用するプリコーディング方式、グループ内での各無線受信装置200の順番を含む、グループ構成情報）を記憶する。プリコーディング部３２３は、選択部３１５で選択したグループに属する複数の無線受信装置２００（ここでは、第1から第4の無線受信装置200が属する場合を例として説明する）宛の各変調シンボルが入力され、伝搬路情報取得部３１３で取得した各無線受信装置２００からのＣＳＩに基づいて、入力された各変調シンボルに対して、選択部３１５で選択したグループに対応して決められた各無線受信装置２００に対するプリコーディング方式によって各無線受信装置２００宛の変調シンボルにプリコーディングを施し、送信に使用するアンテナ部３０３の複数のアンテナ毎のマルチユーザＭＩＭＯシンボルを生成する。
【０１０３】
図９は、本発明の第２の実施形態に係るプリコーディング部３２３の一構成例であるプリコーディング部３２３ｂを示す機能ブロック図である。プリコーディング部３２３ｂは、線形プリコーディング部４０１、非線形プリコーディング部４０３、混在プリコーディング部８０１、および切替部８０３を有する。線形プリコーディング部４０１および非線形プリコーディング部４０３は、第１の実施形態と同じく、それぞれ図４および図５で示される。混在プリコーディング部８０１の動作については後述する。切替部８０３は、線形プリコーディング部４０１の出力した線形プリコーディング結果と、非線形プリコーディング部４０３の出力した非線形プリコーディング結果と、混在プリコーディング部８０１の出力した線形非線形混在プリコーディング結果とが入力され、選択部３１５より入力されたプリコーディング方式選択信号に基づいて、いずれか１つの結果を選択し、アンテナ部３０３の各アンテナからそれぞれ送信すべき第１〜第４のマルチユーザＭＩＭＯシンボルを出力する。なお、線形プリコーディング部４０１、非線形プリコーディング部４０３および混在プリコーディング部８０１は、プリコーディング方式選択信号がそれぞれ自プリコーディング方式を選択していない場合には、処理動作を行なわないことが好ましい。これによって消費電力を低減することができる。
【０１０４】
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る混在プリコーディング部８０１の一構成例を示す機能ブロック図である。図１０の例では、選択部３１５から入力された、各無線受信装置２００に対するプリコーディング方式選択信号に基づいて、無線受信装置２００毎に、線形プリコーディングと、非線形プリコーディングとしてトムリンソン−ハラシマ・プリコーディング（THP）とから一方を選択して混在させたマルチユーザＭＩＭＯ信号を生成する場合について説明する。
【０１０５】
図１０の混在プリコーディング部８０１は、図５に示される非線形プリコーディング部４０３と基本的に同じ動作を行なうが、選択部３１５からのプリコーディング方式選択信号が入力され、第１から第４の各無線受信装置２００に対応する第１から第４のモジュロ演算部９０１ａ〜９０１ｄ（以下、第1から第4のモジュロ演算部901a〜901dを合わせて、モジュロ演算部901とも表す）においてモジュロ演算を行なうかどうかをプリコーディング方式選択信号によって切り替える。具体的には、プリコーディング方式選択信号が線形プリコーディングを示している無線受信装置２００に対応するモジュロ演算部９０１ではモジュロ演算を行なわず、プリコーディング方式選択信号が非線形プリコーディングを示している無線受信装置２００に対応するモジュロ演算部９０１ではモジュロ演算を行なう。本実施形態の例の場合は、第１および第２の無線受信装置２００にそれぞれ対応する第１のモジュロ演算部９０１ａおよび第２のモジュロ演算部９０１ｂではモジュロ演算を行なわずにそのまま信号を通過させ、第３および第４の無線受信装置２００にそれぞれ対応する第３のモジュロ演算部９０１ｃおよび第４のモジュロ演算部９０１ｄでは干渉成分が減算された信号に対してモジュロ演算を行なう。
【０１０６】
なお、本実施形態では、プリコーディング部３２３ｂの構成として、線形プリコーディング部４０１、非線形プリコーディング部４０３および混在プリコーディング部８０１の３つのプリコーディング部を備える構成について説明したが、図１０のような混在プリコーディング部８０１のみを備える構成でも実現可能である。この場合、選択部３１５からのプリコーディング方式選択信号が、全無線受信装置２００に対して線形プリコーディングを選択する（モジュロ演算部901においてモジュロ演算を行なわない）ならば、線形プリコーディングと同等のマルチユーザＭＩＭＯシンボルが得られ、全無線受信装置２００に対して非線形プリコーディングを選択する（モジュロ演算部901においてモジュロ演算を行なう）ならば、非線形プリコーディングと同等のマルチユーザＭＩＭＯシンボルが得られる。
【０１０７】
本実施形態における無線受信装置２００の構成は、第１の実施形態における図６の無線受信装置２００と同様であり、判定部７１１における処理が異なる。以下、第１の実施形態と同じ部分についての説明は省略し、異なる部分について説明する。判定部７１１は、グループ記憶部７０７に記憶されたグループ構成情報を参照して、識別情報取得部７０９で取得したグループＩＤの示すグループに自無線受信装置２００（自局）が属しているかどうかを判定して、その判定結果を制御部７１９へ通知し、当該グループに属している場合は制御部７１９を通じてデータ受信動作を実行させる。また、グループ記憶部７０７に記憶されたグループ構成情報を参照して、取得したグループＩＤで示されるグループにおける自局のプリコーディング方式が、線形プリコーディングか、非線形プリコーディングかを判定し、線形プリコーディングの場合はモジュロ演算を行なわないようモジュロ演算部７１３に指示し、非線形プリコーディングの場合はモジュロ演算を行なうようにモジュロ演算部７１３に指示する信号を生成する。
【０１０８】
図１１は、本発明の第２の実施形態において、無線送信装置１００のグループ構成部３０７で作成され、無線受信装置２００と共有されるグループ情報の一例を示す図である。図１１の例では、無線受信装置２００−１〜２００−８に対して、プリコーディング方式として線形プリコーディングを用いる２つのグループ（グループIDが1および2のグループ）、非線形プリコーディングを用いる２つのグループ（グループIDが3および4のグループ）、および線形プリコーディングと非線形プリコーディングの無線受信装置２００が混在する２つのグループ（グループIDが5および6のグループ）の６つのグループが定義されている。
【０１０９】
無線送信装置１００は、各無線受信装置２００から報告された伝搬路情報等に基づいて、マルチユーザＭＩＭＯ伝送の対象とする複数の無線受信装置２００を選択し、それら複数の無線受信装置２００が含まれるグループを抽出して１つのグループを選択する。あるいは、各無線受信装置２００から報告された伝搬路情報等に基づいて、まずグループ（それに伴ってプリコーディング方式）を選択し、選択したグループに属する無線受信装置２００をマルチユーザＭＩＭＯ伝送の対象として選択しても良い。
【０１１０】
以上説明したように、本実施形態によれば、マルチユーザＭＩＭＯ伝送毎に無線送信装置１００が線形プリコーディング、非線形プリコーディング、および線形と非線形プリコーディングの混在のうちのいずれか１つを選択して用いるような無線通信システムにおいて、無線送信装置１００から送信されたマルチユーザＭＩＭＯ信号が線形プリコーディングであるか非線形プリコーディングであるのかをグループＩＤから識別することが可能となり、制御情報量を増大させずに無線受信装置２００に通知することが可能となる。
【０１１１】
本発明による通信装置で動作するプログラムは、本発明に関わる上記実施形態の機能を実現するように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を制御するプログラム（コンピュータを機能させるプログラム）であっても良い。そして、これら装置で取り扱われる情報は、その処理時に一時的にＲＡＭ（Random Access Memory）に蓄積され、その後、Ｆｌａｓｈ  ＲＯＭ（Read Only Memory）などの各種ＲＯＭやＨＤＤ（Hard Disk Drive）に格納され、必要に応じてＣＰＵによって読み出し、修正・書き込みが行なわれる。また、図２等の各構成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なってもよい。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。
【０１１２】
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。また、上述した実施形態における通信装置（無線送信装置100および無線受信装置200）の一部、または全部を典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現してもよい。通信装置の各機能ブロックは個別にチップ化してもよいし、一部、または全部を集積してチップ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いることも可能である。
【０１１３】
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、具体的な構成はこれら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された発明も含まれる。
【符号の説明】
【０１１４】
１００  無線送信装置
２００、２００−１〜２００−８、２００ａ、２００ｂ  無線受信装置
３０１  無線受信部
３０３  アンテナ部
３０５  制御情報取得部
３０７  グループ構成部
３０９  グループ記憶部
３１１  構成情報生成部
３１３  伝搬路情報取得部
３１５  選択部
３１７  送信バッファ部
３１９  符号化部
３２１  変調部
３２３、３２３ａ、３２３ｂ  プリコーディング部
３２５  参照信号多重部
３２７  ＩＦＦＴ部
３２９  ＧＩ挿入部
３３１  識別情報生成部
３３３  無線送信部
３３５  制御部
４０１  線形プリコーディング部
４０３  非線形プリコーディング部
４０５  切替部
５０１  フィルタ算出部
５０３  線形フィルタ部
６０１  ＱＲ分解部
６０３  干渉成分算出部
６０５  線形フィルタ部
６０７  モジュロ演算部
６０７ａ  第１のモジュロ演算部
６０７ｂ  第２のモジュロ演算部
６０７ｃ  第３のモジュロ演算部
６０７ｄ  第４のモジュロ演算部
６０９  干渉成分減算部
６０９ｂ  第１の干渉成分減算部
６０９ｃ  第２の干渉成分減算部
６０９ｄ  第３の干渉成分減算部
７０１  無線受信部
７０３  アンテナ部
７０５  構成情報取得部
７０７  グループ記憶部
７０９  識別情報取得部
７１１  判定部
７１３  モジュロ演算部
７１５、７１５ａ、７１５ｂ  復調部
７１７  復号化部
７１９  制御部
７２１  ＧＩ除去部
７２３  ＦＦＴ部
７２５  参照信号分離部
７２７  伝搬路補償部
７２９  伝搬路推定部
７３１  伝搬路情報生成部
７３３  無線送信部
８０１  混在プリコーディング部
８０３  切替部
９０１  モジュロ演算部
９０１ａ  第１のモジュロ演算部
９０１ｂ  第２のモジュロ演算部
９０１ｃ  第３のモジュロ演算部
９０１ｄ  第４のモジュロ演算部
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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