(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のそれぞれに対して、データ信号と、第１の固有参照信号と、第２の固有参照信号を送信する無線送信装置であって、
前記複数の無線受信装置から取得した制御情報に基づいて、前記データ信号と、前記第１の固有参照信号と、前記第２の固有参照信号に対し、線形プリコーディングもしくは非線形プリコーディングのうち、いずれかのプリコーディング方式を選択的にまたは同時に用いてプリコーディングを施し、
前記データ信号に対し、前記線形プリコーディングを施す場合は、前記第１の固有参照信号および前記第２の固有参照信号に同一の位相回転量の位相回転を与える一方、
前記データ信号に対し、前記非線形プリコーディングを施す場合は、前記第１の固有参照信号および前記第２の固有参照信号にそれぞれ異なる位相回転量の位相回転を与え、
前記データ信号と、前記第１の固有参照信号と、前記第２の固有参照信号を、同じリソースブロックに配置し、
前記リソースブロックの平均送信電力を一定とする電力正規化を行ない、
前記複数の前記無線受信装置宛てに送信するデータ信号の一部を、同一の無線リソースで空間多重して送信することを特徴とする無線送信装置。
【請求項２】
無線送信装置と無線通信を行なう無線受信装置であって、
前記無線送信装置に対して、制御情報を通知し、
前記無線送信装置が、前記通知した制御情報に基づいて送信した、線形プリコーディングおよび非線形プリコーディングのいずれかのプリコーディング方式を選択的にまたは同時に用いたプリコーディングが施された自装置宛てのデータ信号と第１の固有参照信号と第２の固有参照信号を受信し、
前記第１の固有参照信号および前記第２の固有参照信号に同一の位相回転量の位相回転が与えられている場合は、前記データ信号に対し、前記線形プリコーディングが施されていると判断する一方、前記第１の固有参照信号および前記第２の固有参照信号にそれぞれ異なる位相回転量の位相回転が施されている場合は、前記データ信号に対し、非線形プリコーディングが施されていると判断し、
前記位相回転量に基づいたプリコーディング方式の判断に関わらず、前記受信したデータ信号に対し、非線形プリコーディングが施されているとして、前記データ信号を復調することを特徴とする無線受信装置。
【請求項３】
所定の条件に基づいて、前記位相回転量に基づいたプリコーディング方式の判断により、前記データ信号に対し、非線形プリコーディングが施されていると判断し、前記データ信号に対し、ｍｏｄｕｌｏ演算を含む非線形処理を行なうか、前記位相回転量に基づいたプリコーディング方式の判断に関わらず、前記受信したデータ信号に対し、非線形プリコーディングが施されているとして、前記データ信号に対し、ｍｏｄｕｌｏ演算を含む非線形処理を行なうか、を切り替えることを特徴とする、請求項２に記載の無線受信装置。
【請求項４】
複数の無線受信装置と無線通信を行なう無線送信装置に実装され、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、
前記複数の無線受信装置のそれぞれに対して、データ信号と、第１の固有参照信号と、第２の固有参照信号を送信する機能と、
前記複数の無線受信装置から取得した制御情報に基づいて、前記データ信号と、前記第１の固有参照信号と、前記第２の固有参照信号に対し、線形プリコーディングもしくは非線形プリコーディングのうち、いずれかのプリコーディング方式を選択的にまたは同時に用いてプリコーディングを施す機能と、
前記データ信号に対し、前記線形プリコーディングを施す場合は、前記第１の固有参照信号および前記第２の固有参照信号に同一の位相回転量の位相回転を与える一方、前記データ信号に対し、前記非線形プリコーディングを施す場合は、前記第１の固有参照信号および前記第２の固有参照信号にそれぞれ異なる位相回転量の位相回転を与える機能と、
前記データ信号と、前記第１の固有参照信号と、前記第２の固有参照信号を、同じリソースブロックに配置する機能と、
前記リソースブロックの平均送信電力を一定とする電力正規化を行なう機能と、
前記複数の前記無線受信装置宛てに送信するデータ信号の一部を、同一の無線リソースで空間多重して送信する機能と、を備える集積回路。
【請求項５】
無線送信装置と無線通信を行なう無線受信装置に実装され、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、
前記無線送信装置に対して、制御情報を通知する機能と、
前記無線送信装置が、前記通知した制御情報に基づいて送信した、線形プリコーディングおよび非線形プリコーディングのいずれかのプリコーディング方式を選択的にまたは同時に用いたプリコーディングが施された自装置宛てのデータ信号と第１の固有参照信号と第２の固有参照信号を受信する機能と、
前記第１の固有参照信号および前記第２の固有参照信号に同一の位相回転量の位相回転が与えられている場合は、前記データ信号に対し、前記線形プリコーディングが施されていると判断する一方、前記第１の固有参照信号および前記第２の固有参照信号にそれぞれ異なる位相回転量の位相回転が施されている場合は、前記データ信号に対し、非線形プリコーディングが施されていると判断する機能と、
所定の条件に基づいて、前記位相回転量に基づいたプリコーディング方式の判断により、前記データ信号に対し、非線形プリコーディングが施されていると判断し、前記データ信号に対し、ｍｏｄｕｌｏ演算を含む非線形処理を行なうか、前記判断に関わらず、前記受信したデータ信号に対し、非線形プリコーディングが施されているとして、前記データ信号に対し、ｍｏｄｕｌｏ演算を含む非線形処理を行なうかを切り替える機能と、を備える集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムでは、多様なブロードバンド情報サービスの提供のために、伝送速度の向上が常に望まれている。伝送速度の向上は通信帯域幅の拡大により実現可能だが、利用可能な周波数帯域には限りがあるため、周波数利用効率の改善が必須となる。周波数利用効率を大幅に改善できる技術として、複数の送受信アンテナを用いて無線伝送を行なうＭｕｌｔｉｐｌｅ  ｉｎｐｕｔ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｏｕｔｐｕｔ（MIMO）技術が注目を集めており、セルラーシステムや無線ＬＡＮシステムなどで実用化されている。ＭＩＭＯ技術による周波数利用効率改善量は送受信アンテナ数に比例する。しかし、端末装置に配置できる受信アンテナ数には限りがある。そこで、同時接続する複数端末装置を仮想的な大規模アンテナアレーとみなし、基地局装置から各端末装置への送信信号を空間多重させるマルチユーザＭＩＭＯ(Multi User-MIMO(MU-MIMO)）が周波数利用効率の改善に有効である。
【０００３】
ＭＵ−ＭＩＭＯでは、各端末装置宛ての送信信号同士がユーザ間干渉(Inter-User-Interference(IUI))として端末装置に受信されてしまうため、ＩＵＩを抑圧する必要がある。例えば、第３．９世代移動無線通信システムの一つとして採用されているＬｏｎｇ  ｔｅｒｍ  ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ(LTE)においては、各端末装置より通知される伝搬路情報に基づき算出される線形フィルタを基地局装置にて予め乗算することでＩＵＩを抑圧する線形プリコーディングが採用されている（以下では線形プリコーディングに基づくMU-MIMOを総じて線形MU-MIMOとも呼ぶこととする）。また、次世代無線ＬＡＮシステムとして標準化が進められている８０２．１１ａｃにおいても、線形ＭＵ−ＭＩＭＯの採用が有望視されている。
【０００４】
また、一層の周波数利用効率の改善が望めるＭＵ−ＭＩＭＯの実現方法として、非線形信号処理を基地局装置側で行なう非線形プリコーディングに基づくＭＵ−ＭＩＭＯ技術が注目を集めている（以下では非線形プリコーディングに基づくMU-MIMOを総じて非線形MU-MIMOとも呼ぶこととする）。端末装置において、剰余（Modulo、モジュロ）演算が可能である場合、送信信号に対して、任意のガウス整数に一定の実数が乗算された複素数（摂動項）を要素とする摂動ベクトルの加算が可能となる。そこで、基地局装置と複数端末装置との間の伝搬路状態に応じて、摂動ベクトルを適切に設定してやれば、線形プリコーディングと比較して、所要送信電力を大幅に削減することが可能となる。非線形プリコーディングとして、最適な伝送特性を実現できる方式として非特許文献１記載のＶｅｃｔｏｒ  ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ（VP）がある。ＶＰは優れた伝送特性が実現できる一方で、空間多重端末数に比例して、演算量が指数関数的に増加してしまう。一方、非特許文献２記載のＴｏｍｌｉｎｓｏｎ  Ｈａｒａｓｈｉｍａ  ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ(THP)では、演算量は線形プリコーディングとほぼ同等である一方で、伝送特性はＶＰに劣る。
【０００５】
非線形ＭＵ−ＭＩＭＯは、ＭＵ−ＭＩＭＯの周波数利用効率の改善に有効である。一方で、標準規格の高度化が議論される場合、後方互換性を保つことが重要視される。このことは、将来の規格においてＭＵ−ＭＩＭＯの高度化のために非線形ＭＵ−ＭＩＭＯが採用された場合、プリコーディング方式として、線形プリコーディングと非線形プリコーディングとが混在することを意味している。
【０００６】
また、非線形ＭＵ−ＭＩＭＯでは、端末装置側で行なわれるｍｏｄｕｌｏ演算に起因するｍｏｄｕｌｏ損失と呼ばれる特有の特性劣化要因が存在する。ｍｏｄｕｌｏ損失は、受信電力が極端に低下した場合や、データ変調方式として位相変調が用いられた場合等に特に顕著な影響が表れる。この問題を解決するため、非特許文献３では、ＴＨＰを用いるＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を対象として、ｍｏｄｕｌｏ演算の適用の有無を適応的に変更することで伝送特性を改善させるハイブリッドＴＨＰが議論されている。この場合、端末装置には、信号の復調にｍｏｄｕｌｏ演算が必要な信号と、ｍｏｄｕｌｏ演算が必要でない信号とが、選択的に受信される。言い換えれば、線形プリコーディングに基づく信号と、非線形プリコーディングに基づく信号とが、選択的に受信されることになる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】B. M. Hochwald, et. al., “A vector-perturbation technique for near-capacity multiantenna multiuser communication-Part II:Perturbation,” IEEE Trans. Commun., Vol. 53, No. 3, pp. 537-544, March 2005.
【非特許文献２】M. Joham, et. al., “MMSE approaches to multiuser spatio-temporal Tomlinson- Harashima precoding”, Proc. 5th ITG SCC04, pp. 387-394, Jan. 2004.
【非特許文献３】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，” IEICE 信学技法RCS2009-293, 2010年3月
【非特許文献４】IEEE 802.11-10/01119, “On DL precoding for 11ac,” MediaTek, Sep. 2010.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
複数のプリコーディングが、選択的、もしくは同時に送信信号に施されている場合、端末装置が受信された信号より所望の信号を正しく復調するためには、自装置宛ての信号に施されたプリコーディングがいずれであるかを把握しておく必要がある。例えば、非特許文献４では、いずれのプリコーディング方式が用いられているかを明示的に示す制御情報を新たに通知することが議論されている。この方法によれば、端末装置は適用されているプリコーディング方式を正しく把握することができるが、オーバーヘッドを増加させてしまうという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、複数のプリコーディングが選択的、もしくは同時に用いられる無線通信システムにおいて、オーバーヘッドを増加させることなく、端末装置がいずれのプリコーディングが施されているかを把握可能なプリコーディング装置、無線送信装置、無線受信装置、無線通信システムおよび集積回路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】
【００１０】
（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、本発明のプリコーディング装置は、無線受信装置と無線通信を行なう無線送信装置に適用されるプリコーディング装置であって、前記無線受信装置から取得した制御情報に基づいて、データ信号および複数種類の固有参照信号にプリコーディングを施し、前記各種類の固有参照信号に位相回転を与え、前記位相回転の位相回転量を、前記無線受信装置に対して通知する情報に関連付けることを特徴としている。
【００１１】
このように、プリコーディング装置が、無線受信装置から取得した制御情報に基づいて、データ信号および複数種類の固有参照信号にプリコーディングを施し、各種類の固有参照信号に位相回転を与え、位相回転の位相回転量を、無線受信装置に対して通知する情報に関連付けるので、無線送信装置が一部のＤＭＲＳによって情報ビットを送信することが可能となることから、プリコーディングを行なうＭＩＭＯ伝送における更なる周波数利用効率の改善に寄与できる。
【００１２】
（２）また、本発明のプリコーディング装置において、前記データ信号および複数種類の固有参照信号に対し、複数種類のプリコーディング方式のうちいずれかのプリコーディング方式を選択的にまたは同時に用いてプリコーディングを施し、前記位相回転の位相回転量が、前記用いられたプリコーディング方式を示すことを特徴としている。
【００１３】
このように、位相回転の位相回転量が、用いられたプリコーディング方式を示すので、線形プリコーディングと非線形プリコーディングとを選択的に用いる伝送において、無線送信装置が実際に適用されているプリコーディング方法を制御情報により通知することなく、無線受信装置が正しく把握することが可能となるから、受信された信号より所望の信号を正しく復調することが可能となる。
【００１４】
（３）また、本発明のプリコーディング装置において、前記データ信号に対し、線形プリコーディングを施す場合は、第１の固有参照信号および第２の固有参照信号に同一の位相回転量の位相回転を与える一方、前記データ信号に対し、非線形プリコーディングを施す場合は、第１の固有参照信号および第２の固有参照信号にそれぞれ異なる位相回転量の位相回転を与えることを特徴としている。
【００１５】
このように、プリコーディング装置が、データ信号に対し、線形プリコーディングを施す場合は、第１の固有参照信号および第２の固有参照信号に同一の位相回転量の位相回転を与える一方、データ信号に対し、非線形プリコーディングを施す場合は、第１の固有参照信号および第２の固有参照信号にそれぞれ異なる位相回転量の位相回転を与えるので、線形プリコーディングと非線形プリコーディングとを選択的に用いる伝送において、無線送信装置が実際に適用されているプリコーディング方法を制御情報により通知することなく、無線受信装置が正しく把握することが可能となるから、受信された信号より所望の信号を正しく復調することが可能となる。
【００１６】
（４）また、本発明の無線送信装置は、上記（１）から（３）のいずれかに記載のプリコーディング装置と、複数の送信アンテナとを備え、複数の無線受信装置のそれぞれに対して、データ信号および固有参照信号を送信する無線送信装置であって、複数の前記無線受信装置宛てに送信するデータ信号の一部および前記固有参照信号に対して、複数の前記無線受信装置から通知される制御情報に基づいて、前記無線受信装置で観測される干渉を抑制するプリコーディングを施し、複数の前記無線受信装置宛てに送信するデータ信号の一部を、同一の無線リソースで空間多重して送信することを特徴としている。
【００１７】
このように、無線送信装置は、複数の無線受信装置宛てに送信するデータ信号の一部および固有参照信号に対して、複数の無線受信装置から通知される制御情報に基づいて、無線受信装置で観測される干渉を抑制するプリコーディングを施し、複数の無線受信装置宛てに送信するデータ信号の一部を、同一の無線リソースで空間多重して送信するので、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送の場合において、後方互換性を保ちつつ新たなプリコーディング方式を追加していくことが可能となるから、無線通信システムの高度化に寄与することができ、ひいては周波数利用効率の改善に寄与できる。
【００１８】
（５）また、本発明の無線受信装置は、無線送信装置と無線通信を行なう無線受信装置であって、前記無線送信装置に対して、制御情報を通知し、前記無線送信装置から、前記通知した制御情報に基づいてプリコーディングされた自装置宛てのデータ信号および複数種類の固有参照信号を受信し、前記各種類の固有参照信号に与えられた位相回転の位相回転量を抽出し、前記抽出した位相回転量に関連付けられた情報を獲得することを特徴としている。
【００１９】
このように、無線受信装置が、各種類の固有参照信号に与えられた位相回転の位相回転量を抽出し、前記抽出した位相回転量に関連付けられた情報を獲得するので、無線送信装置は一部のＤＭＲＳによって情報ビットを送信することが可能となることから、プリコーディングを行なうＭＩＭＯ伝送における更なる周波数利用効率の改善に寄与できる。
【００２０】
（６）また、本発明の無線受信装置において、前記データ信号および複数種類の固有参照信号は、複数種類のプリコーディング方式のうちいずれかのプリコーディング方式を選択的にまたは同時に用いたプリコーディングが施されており、前記位相回転量に基づいて、前記用いられたプリコーディング方式を認識し、前記受信したデータ信号を復調することを特徴としている。
【００２１】
このように位相回転量に基づいて、用いられたプリコーディング方式を認識し、受信したデータ信号を復調するので、線形プリコーディングと非線形プリコーディングとを選択的に用いる伝送において、無線送信装置が実際に適用されているプリコーディング方法を制御情報により通知することなく、無線受信装置が正しく把握することが可能となるから、受信された信号より所望の信号を正しく復調することが可能となる。
【００２２】
（７）また、本発明の無線受信装置において、第１の固有参照信号および第２の固有参照信号に同一の位相回転量の位相回転が与えられている場合は、前記データ信号に対し、線形プリコーディングが施されていると判断する一方、第１の固有参照信号および第２の固有参照信号にそれぞれ異なる位相回転量の位相回転が施されている場合は、前記データ信号に対し、非線形プリコーディングが施されていると判断し、前記受信したデータ信号を復調することを特徴としている。
【００２３】
このように、無線受信装置が、第１の固有参照信号および第２の固有参照信号に同一の位相回転量の位相回転が与えられている場合は、データ信号に対し、線形プリコーディングが施されていると判断する一方、第１の固有参照信号および第２の固有参照信号にそれぞれ異なる位相回転量の位相回転が施されている場合は、データ信号に対し、非線形プリコーディングが施されていると判断するので、線形プリコーディングと非線形プリコーディングとを選択的に用いる伝送において、無線送信装置が実際に適用されているプリコーディング方法を制御情報により通知することなく、無線受信装置が正しく把握することが可能となるから、受信された信号より所望の信号を正しく復調することが可能となる。
【００２４】
（８）また、本発明の無線受信装置において、前記位相回転量に基づいたプリコーディング方式の判断に関わらず、前記受信したデータ信号に対し、非線形プリコーディングが施されているとして、前記データ信号を復調することを特徴としている。
【００２５】
このように、無線受信装置が、位相回転量に基づいたプリコーディング方式の判断に関わらず、受信したデータ信号に対し、非線形プリコーディングが施されているとして、データ信号を復調するので、より安定した伝送特性を得ることが出来る。
【００２６】
（９）また、本発明の無線受信装置は、前記受信したデータ信号に対し、非線形プリコーディングが施されているとした場合は、ｍｏｄｕｌｏ演算を含む非線形処理を行なうことを特徴としている。
【００２７】
このように、無線受信装置が、受信したデータ信号に対し、非線形プリコーディングが施されているとした場合は、ｍｏｄｕｌｏ演算を含む非線形処理を行なうので、線形プリコーディングと非線形プリコーディングとを選択的に用いる伝送において、無線送信装置が実際に適用されているプリコーディング方法を制御情報により通知することなく、無線受信装置が正しく把握することが可能となるから、受信された信号より所望の信号を正しく復調することが可能となる。
【００２８】
（１０）また、本発明の無線通信システムは、上記（４）記載の無線送信装置と、上記（５）から（９）のいずれかに記載の無線受信装置と、から構成されることを特徴としている。
【００２９】
このように、無線通信システムが、上記（４）記載の無線送信装置と、上記（５）から（９）のいずれかに記載の無線受信装置と、から構成されるので、無線送信装置が一部のＤＭＲＳによって情報ビットを送信することが可能となることから、プリコーディングを行なうＭＩＭＯ伝送における更なる周波数利用効率の改善に寄与できる。
【００３０】
（１１）また、本発明の集積回路は、無線受信装置と無線通信を行なう無線送信装置に実装され、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、前記無線受信装置から制御情報を取得する機能と、前記制御情報に基づいて、データ信号および複数種類の固有参照信号に対し、線形プリコーディング方式または非線形プリコーディング方式のうちいずれかのプリコーディング方式を選択的にまたは同時に用いてプリコーディングを施す機能と、前記データ信号に対し、線形プリコーディングを施す場合は、第１の固有参照信号および第２の固有参照信号に同一の位相回転量の位相回転を与える一方、前記データ信号に対し、非線形プリコーディングを施す場合は、第１の固有参照信号および第２の固有参照信号にそれぞれ異なる位相回転量の位相回転を与える機能と、を少なくとも有し、前記位相回転の位相回転量が、前記用いられたプリコーディング方式を示すことを特徴としている。
【００３１】
このように、無線送信装置が、データ信号に対し、線形プリコーディングを施す場合は、第１の固有参照信号および第２の固有参照信号に同一の位相回転量の位相回転を与える一方、データ信号に対し、非線形プリコーディングを施す場合は、第１の固有参照信号および第２の固有参照信号にそれぞれ異なる位相回転量の位相回転を与えるので、線形プリコーディングと非線形プリコーディングとを選択的に用いる伝送において、無線送信装置が実際に適用されているプリコーディング方法を制御情報により通知することなく、無線受信装置が正しく把握することが可能となるから、受信された信号より所望の信号を正しく復調することが可能となる。
【００３２】
（１２）また、本発明の集積回路は、無線送信装置と無線通信を行なう無線受信装置に実装され、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、前記無線送信装置に対して、制御情報を通知する機能と、前記無線送信装置から、前記通知した制御情報に基づい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された自装置宛てのデータ信号並びに第１の固有参照信号および第２の固有参照信号を受信する機能と、前記第１の固有参照信号および前記第２の固有参照信号に同一の位相回転量の位相回転が与えられている場合は、前記データ信号に対し、線形プリコーディングが施されていると判断する一方、前記第１の固有参照信号および前記第２の固有参照信号にそれぞれ異なる位相回転量の位相回転が施されている場合は、前記データ信号に対し、非線形プリコーディングが施されていると判断する機能と、前記判断の結果に基づいて、前記受信したデータ信号を復調する機能と、を少なくとも有することを特徴としている。
【００３３】
このように、無線受信装置が、第１の固有参照信号および第２の固有参照信号に同一の位相回転量の位相回転が与えられている場合は、データ信号に対し、線形プリコーディングが施されていると判断する一方、第１の固有参照信号および第２の固有参照信号にそれぞれ異なる位相回転量の位相回転が施されている場合は、データ信号に対し、非線形プリコーディングが施されていると判断するので、線形プリコーディングと非線形プリコーディングとを選択的に用いる伝送において、無線送信装置が実際に適用されているプリコーディング方法を制御情報により通知することなく、無線受信装置が正しく把握することが可能となるから、受信された信号より所望の信号を正しく復調することが可能となる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、オーバーヘッドを増加させることなく、複数のプリコーディングを選択的、もしくは同時に用いることが可能となる。よって、既に特定のプリコーディング方式が規格化されているシステムに対して、新たなプリコーディング方式を追加することが可能となるから、システムの周波数利用効率の改善に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る無線通信システムの概略を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る基地局装置１の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態におけるＤＭＲＳとデータ信号のリソースアロケーションの一例を示した図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るアンテナ部１０９の装置構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るプリコーディング部１０７Ａの装置構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る端末装置３の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る伝搬路推定部４１１におけるＤＭＲＳに対する信号処理を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る無線通信システムの概略を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る基地局装置１の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態において、送信アンテナ数Ｎｔを４、接続している端末装置３の数Ｕを４とした場合の、送信データとＤＭＲＳとＣＲＳのマッピングの一例を示した図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係るプリコーディング部１０７Ｂの装置構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係るプリコーディング部１０７Ｃの装置構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る端末装置３の構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る端末装置３の伝搬路推定部８０１において、ＤＭＲＳが入力された場合の信号処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、図面を参照して本発明の無線通信システムを適用した場合における実施形態について説明する。なお、本実施形態において説明した事項は、発明を理解するための一態様であり、実施形態に限定して発明の内容が解釈されるものではない。
【００３７】
以下では、ＡＴは行列Ａの転置行列、ＡＨは行列Ａの随伴（エルミート転置）行列、Ａ−１は行列Ａの逆行列、Ａ＋は行列Ａの疑似（もしくは一般）逆行列、ｄｉａｇ（Ａ）は行列Ａの対角成分のみを抽出した対角行列、ｆｌｏｏｒ（ｃ）は実部と虚部がそれぞれ複素数ｃの実部と虚部の値を超えない最大のガウス整数を返す床関数、Ｅ［ｘ］はランダム変数ｘのアンサンブル平均、ａｂｓ（ｃ）は複素数ｃの振幅を返す関数、ａｎｇｌｅ（ｃ）は複素数ｃの偏角を返す関数、｜｜ａ｜｜はベクトルａのノルム、ｘ％ｙは整数ｘを整数ｙで除算したときの余りをそれぞれ表すものとする。また、［Ａ；Ｂ］は二つの行列ＡおよびＢを行方向に結合した行列、［Ａ，Ｂ］は列方向に結合した行列を、それぞれ表すものとする。
【００３８】
［１．第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る無線通信システムの概略を示す図である。第１の実施形態においては、線形プリコーディングと非線形プリコーディングが可能な基地局装置（無線送信装置とも呼ぶ）１に対して、端末装置（無線受信装置とも呼ぶ）３が１個接続している１対１の伝送を対象とする。端末装置３には、基地局装置１から送信された信号（希望信号もしくは所望信号）と、干渉源５から発信された干渉信号が受信される環境を想定している。ここで干渉信号とは、希望信号と同じ無線リソースで送信されている、希望信号とは異なる信号を指す。例えば、周波数繰り返しを行なうセルラーシステムにおける同一周波数干渉(もしくはセル間干渉)等が該当する。伝送方式としては、Ｎｃ個の副搬送波（サブキャリア）を有する直交周波数分割多重(Orthogonal Frequency Division Multiplexing(OFDM))を仮定する。基地局装置１は端末装置３より通知される制御情報により端末装置３に受信される干渉信号の情報を取得し、その干渉信号情報に基づき、送信データに対してサブキャリア毎にプリコーディングを行なうものとする。なお、基地局装置１と端末装置３にはそれぞれ１本のアンテナが備わっているものとし、基地局装置１と端末装置３の間の伝搬路は端末装置３において印加される熱雑音のみを考慮するＡＷＧＮチャネルであるものとする。
【００３９】
［１．１．基地局装置１］
図２は、本発明の第１の実施形態に係る基地局装置１の構成を示すブロック図である。図２に示すように、基地局装置１は、チャネル符号化部１０１と、データ変調部１０３と、マッピング部１０５と、プリコーディング部１０７Ａ（以下、プリコーディング部107A、107B、107C、・・・を合わせてプリコーディング部107とも表す）と、アンテナ部１０９と、制御情報取得部１１１と、干渉情報取得部１１３とを含んで構成されている。プリコーディング部１０７Ａはサブキャリア数Ｎｃだけ存在する。端末装置３宛ての送信データ系列はチャネル符号化部１０１において、チャネル符号化が行なわれたのち、データ変調部１０３において、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ等のディジタルデータ変調が施される。データ変調部１０３からの出力はマッピング部１０５に入力される。
【００４０】
マッピング部１０５では、各データを指定された無線リソース（リソースエレメント、もしくは単にリソースとも呼ぶ）に配置するマッピング（スケジューリングもしくはリソースアロケーションとも呼ぶ）が行なわれる。ここでの無線リソースとは、周波数、時間を主に指す。使用される無線リソースは、端末装置３で観測される受信品質等に基づいて決定される。本実施形態においては、使用される無線リソースは予め定められているものとし、基地局装置１と端末装置３の双方で把握できているものとする。なお、マッピング部１０５では、端末装置３において伝搬路推定を行なうための既知参照信号系列も多重される。
【００４１】
端末装置３宛ての参照信号については、受信した端末装置３においてデータ信号と分離可能なように、それぞれが直交するように多重されるものとする。本実施形態においては、復調用の固有参照信号であるＤｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｓｉｇｎａｌ(DMRS)が多重されるものとするが、別の参照信号を更に多重する構成としても構わない。ＤＭＲＳは時間および周波数リソースそれぞれに対して、周期的に送信されるものとする。
【００４２】
図３は、本発明の第１の実施形態におけるＤＭＲＳとデータ信号のリソースアロケーションの一例を示した図である。横軸は時間（OFDM信号の番号）を表し、縦軸は周波数（サブキャリア番号）を表す。図３で示されているのは、全無線リソースの中の一部となるが、この配置が時間および周波数方向に繰り返されていると考えれば良い。網線で修飾されたリソースにおいてＤＭＲＳが送信されているが、破線で囲まれたＤＭＲＳ（以下ではこれを第2のDMRSと呼ぶ）は、実線で囲まれたＤＭＲＳ（以下ではこれを第1のDMRSと呼ぶ）とは異なり、後述するプリコーディング方式に応じた位相回転が施されることになる。詳細は後述する。
【００４３】
図２に戻り、マッピング部１０５の出力は、それぞれ対応するサブキャリアのプリコーディング部１０７Ａに入力される。プリコーディング部１０７Ａにおける信号処理の説明は後述するものとし、以下では、プリコーディング部１０７Ａの出力に対する信号処理について先に説明する。各サブキャリアのプリコーディング部１０７Ａの出力は、それぞれ対応する送信アンテナのアンテナ部１０９に入力される。
【００４４】
図４は、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ部１０９の装置構成を示すブロック図である。図４に示すように、アンテナ部１０９は、ＩＦＦＴ部２０１と、ＧＩ挿入部２０３と、無線送信部２０５と、無線受信部２０７と、アンテナ２０９とを含んで構成されている。各アンテナ部１０９では、対応するプリコーディング部１０７Ａの出力がＩＦＦＴ部２０１に入力され、Ｎｃポイントの逆高速フーリエ変換（IFFT）、もしくは逆離散フーリエ変換（IDFT）が適用されて、Ｎｃサブキャリアを有するＯＦＤＭ信号が生成され、ＩＦＦＴ部２０１より出力される。ここでは、サブキャリア数と逆離散フーリエ変換のポイント数は同じものとして説明しているが、周波数領域にガードバンドを設定する場合、ポイント数はサブキャリア数よりも大きくなる。ＩＦＦＴ部２０１の出力はＧＩ挿入部２０３に入力され、ガードインターバルが付与されたのち、無線送信部２０５に入力される。無線送信部２０５において、ベースバンド帯の送信信号が無線周波数(Radio Frequency(RF))帯の送信信号に変換される。無線送信部２０５の出力信号は、アンテナ２０９よりそれぞれ送信される。
【００４５】
無線受信部２０７には、端末装置３にて推定される干渉信号に関連付けられた情報が受信され、制御情報取得部１１１に向けて出力される事になる。
【００４６】
［１．２．プリコーディング部１０７Ａ］
プリコーディング部１０７Ａにおいて行なわれる信号処理について説明する。以下では、第ｋサブキャリアのプリコーディング部１０７Ａについて説明するものとし、はじめにマッピング部１０５の出力のうち、データ信号成分が入力された場合について説明する。
【００４７】
図５は、本発明の第１の実施形態に係るプリコーディング部１０７Ａの装置構成を示すブロック図である。図５に示すように、プリコーディング部１０７Ａは、干渉抑圧部３０１と、Ｍｏｄｕｌｏ演算部３０３と、プリコーディング切替部３０５と、スイッチ３０７Ａと、スイッチ３０７Ｂと、ＤＭＲＳ位相制御部３０９とを含んで構成されている。プリコーディング部１０７Ａには、端末装置３宛ての送信データを含むマッピング部１０５の出力の第ｋサブキャリア成分｛ｄ（ｋ）｝と、端末装置３に受信される干渉信号｛ｉ（ｋ）｝が入力される。以下の説明では、干渉信号｛ｉ（ｋ）｝は理想的に干渉情報取得部１１３にて取得されるものとし、簡単のため、インデックスｋは省略して記述する。
【００４８】
はじめに干渉抑圧部３０１において、送信データｄに対する干渉抑圧処理が施される。具体的には、送信データｄから干渉信号ｉを減算することで得られる送信符号ｘ（＝ｄ−ｉ）と、送信符号ｘに電力正規化項βを乗算することで得られる送信信号ｓ（＝β（ｄ−ｉ））が干渉抑圧部３０１の出力として出力される。このうち、送信符号ｘはプリコーディング切替部３０５に入力される。なお、送信データが干渉抑圧部３０１に入力されている場合、ＤＭＲＳ位相制御部３０９からは特に情報は入力されない。
【００４９】
プリコーディング切替部３０５では、入力された送信符号ｘの電力、すなわちＰｘ＝｜ｄ−ｉ｜２を計算する。Ｐｘは干渉信号ｉに応じて変化することになる。Ｐｘが予め定められた閾値より大きい場合、干渉抑圧部３０１より送信符号ｘをＭｏｄｕｌｏ演算部３０３に向けて出力するようにスイッチ３０７Ａおよびスイッチ３０７Ｂを制御する。Ｐｘが閾値より小さい場合、送信信号ｓを干渉抑圧部３０１よりアンテナ部１０９に向けて出力するようにスイッチ３０７Ａおよびスイッチ３０７Ｂを制御する。閾値は事前に計算機シミュレーション等により決定することができる。また、どのようにスイッチを切り替えたかに関する情報が、ＤＭＲＳ位相制御部３０９に入力される事になる。
【００５０】
プリコーディング切替部３０５より送信符号ｘがＭｏｄｕｌｏ演算部３０３に入力された場合、Ｍｏｄｕｌｏ演算部３０３では、送信符号ｘに対してｍｏｄｕｌｏ幅δのｍｏｄｕｌｏ演算が施される。
【００５１】
ｍｏｄｕｌｏ幅δのｍｏｄｕｌｏ演算ｍｏｄδ（ｘ）は、任意の入力された複素数ｘに対して、任意のガウス整数を加算することで、実部と虚部がそれぞれ−δより大きくδより小さくなる複素数を返す演算である。数式で表すと、式（１）で表される。
【００５２】
【数１】
0005908307.tif 000002
【００５３】
式（１）で表されるｍｏｄｕｌｏ演算出力の平均電力は、元々の送信データの平均電力に対して、（２／３）×δ２となるから、干渉電力の値に依らず、一定の平均送信電力とすることができる。このことは送信信号に対して電力正規化項βとしてβ＝（（２／３）×δ２）−１／２を乗算したものとみなすことに等しい。なお、δの値は、基地局装置１と端末装置３とで共有されているのであれば、何かに限定されるものではないが、通常、与えられた送信電力に対して、最も平均ビット誤り率(Bit Error Rate(BER))を小さくする値が選択される。その値はｄに施されるデータ変調方式に依存し、例えばＱＰＳＫ変調であれば２１／２、１６ＱＡＭであれば４×１０−１／２と設定される。
【００５４】
以下では、ｍｏｄｕｌｏ演算を行なう場合を非線形プリコーディング、ｍｏｄｕｌｏ演算を行なわない場合を線形プリコーディングと呼ぶこととする。つまり、プリコーディング切替部３０５は、入力された送信符号の電力に基づき、線形プリコーディングと非線形プリコーディングとを切り替えている。Ｍｏｄｕｌｏ演算部３０３の出力、もしくは干渉抑圧部３０１の出力はプリコーディング部１０７Ａの出力として、アンテナ部１０９に向けて出力される事になる。
【００５５】
プリコーディングは、無線リソース毎に切り替えても構わないが、端末装置３はどのプリコーディングが施されたかを把握しておく必要があるから、あまり短い周期でプリコーディングを切り替えることは望ましくない。以下では、図３で示した１４ＯＦＤＭシンボルに含まれる１２サブキャリアで構成される１６８個の無線リソースを１ブロックとするリソースブロック(Resource block (RB))単位でプリコーディングは切り替えるものとして説明する。ただし、ＲＢに含まれるリソース数はこの限りではない。
【００５６】
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が用いられるかは、干渉信号の電力に応じて決定される。干渉信号が時間もしくは周波数方向に変動している場合、プリコーディング方式もまた、時間もしくは周波数方向で変化することになる。適用されているプリコーディング方式において、後述する端末装置３の信号復調方法は変化するから、端末装置３はいずれのプリコーディングが施されているかを把握する必要がある。そこで、本実施形態においては、端末装置３に送信するＤＭＲＳに用いる信号系列の位相を変化させることで、適用されているプリコーディング方式がいずれであるかを端末装置３が把握できるようにする。
【００５７】
プリコーディング部１０７ＡにＤＭＲＳが入力された場合について説明する。図３に戻り、ＤＭＲＳは時間方向で時間・周波数方向に周期的に送信されているものとする。図３において、実線で囲まれている第１のＤＭＲＳについては、信号系列として、ＣＤＭＲＳ＝｛ｃ１，ｃ２，．．．，ｃＮｐ｝を用いるものとする。｛ｃｎ｝は任意の複素数で良いが、基地局装置１と端末装置３の双方で既知である必要がある。ＮｐはＤＭＲＳの信号系列長を表し、図３を例にとればＮ＝１２となる。そして、破線で囲まれている第２のＤＭＲＳについては、データ信号成分に適用されるプリコーディング方式に応じて用いる信号系列を変化させる。そのために、ＤＭＲＳ位相制御部３０９ではプリコーディング切替部３０５から入力される、送信データに施されたプリコーディング方式に関する情報に基づき、第２のＤＭＲＳに与える位相回転量を決定し、その情報を干渉抑圧部３０１に入力する。干渉抑圧部３０１ではＤＭＲＳ位相制御部３０９から入力される情報に基づき、第２のＤＭＲＳに位相回転を施す。例えば、プリコーディング方式が線形プリコーディングである場合、信号系列としてＣＤＭＲＳをそのまま用いる。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、信号系列として、ＣＤＭＲＳにπだけ位相回転を与えた系列である｛ｃ１，−ｃ２，ｃ３，−ｃ４．．．，ｃＮ｝を信号系列として用いるなどすれば良い。ここでは、位相回転量をπとしたが、基地局装置１と端末装置３の双方で既知でさえあれば、いかなる位相回転量としても良い。また、信号系列長も任意の長さとして良い。
【００５８】
ＤＭＲＳは端末装置３が受信信号より所望の信号を復調するための情報（伝搬路情報）を推定するためのものである。第１の実施形態の場合、端末装置３が推定したい情報は送信信号に乗算されている電力正規化項である。よって、既知の信号であるＤＭＲＳにデータ信号と同様の干渉抑圧処理をプリコーディング部１０７Ａにおいて施してやれば、端末装置３は電力正規化項を推定することが可能となる。このとき、プリコーディング切替部３０５が、ＣＤＭＲＳに位相回転を与えるか否かを決定することになる。ただし、非線形プリコーディングを施す場合、ＤＭＲＳにもｍｏｄｕｌｏ演算を施すことになる。この場合、ＤＭＲＳに摂動項を加算した信号が端末装置３に受信されてしまうため、電力正規化項を正しく推定することが出来ない。よって、ＤＭＲＳについては、仮にデータ信号に非線形プリコーディングが施されていたとしても、線形プリコーディングにより送信する。このとき、電力正規化項はデータ信号と同一とする必要があるから、ＤＭＲＳの送信電力はデータ信号よりも若干増加することになる。なお、別の方法により、端末装置３がＤＭＲＳに加算された摂動項を正しく推定できるのであれば、ＤＭＲＳにも非線形プリコーディングを施しても良い。
【００５９】
なお、以上の説明では、第１のＤＭＲＳと第２のＤＭＲＳとが、全無線リソースに占める割合は同じものとしているが、両者の割合は必ずしも共通としなくても良い。また、電力正規化も必ずしも各無線リソースで行なう必要が無く、複数の無線リソース毎（例えば１ＲＢ毎）の平均送信電力を一定とするような正規化を行なっても良い。
【００６０】
［１．３．端末装置３］
図６は、本発明の第１の実施形態に係る端末装置３の構成を示すブロック図である。図６に示すように、端末装置３はアンテナ４０１と、無線受信部４０３と、ＧＩ除去部４０５と、ＦＦＴ部４０７と、参照信号分離部４０９と、伝搬路推定部４１１と、フィードバック情報生成部４１３と、無線送信部４１４と、伝搬路補償部４１５と、デマッピング部４１７とデータ復調部４１９と、チャネル復号部４２１とを含んで構成されている。
【００６１】
端末装置３においては、アンテナ４０１で受信された信号が、無線受信部４０３に入力され、ベースバンド帯の信号に変換される。ベースバンド帯に変換された信号は、ＧＩ除去部４０５に入力され、ガードインターバルが取り除かれた後、ＦＦＴ部４０７に入力される。ＦＦＴ部４０７では、入力された信号に対して、Ｎｃポイントの高速フーリエ変換（FFT）もしくは離散フーリエ変換（DFT）が適用され、Ｎｃ個のサブキャリア成分に変換される。ＦＦＴ部４０７の出力は参照信号分離部４０９に入力される。参照信号分離部４０９では入力された信号を、データ信号成分とＤＭＲＳ成分とに分離する。そして、データ信号成分については、伝搬路補償部４１５に向けて出力され、ＤＭＲＳについては、伝搬路推定部４１１に向けて出力される。以下で説明する信号処理は基本的にはサブキャリア毎に行なわれることになる。
【００６２】
伝搬路推定部４１１では、入力された既知参照信号であるＤＭＲＳに基づいて、伝搬路推定が行なわれるとともに、今基地局装置１で適用されているプリコーディング方式の推定が行なわれる。
【００６３】
図７は、本発明の第１の実施形態に係る伝搬路推定部４１１におけるＤＭＲＳに対する信号処理を説明するフローチャートである。以下では、図７に記載のフローチャートに基づき、ＤＭＲＳに対する信号処理について説明する。
【００６４】
伝搬路推定部４１１では、初めに、第１のＤＭＲＳに基づいて伝搬路推定を行なう（ステップＳ１０１）。第１のＤＭＲＳには信号系列としてＣＤＭＲＳが用いられているから、ＣＤＭＲＳによって逆変調を行なうことで伝搬路情報Ｈを推定することができる。
【００６５】
一方、第２のＤＭＲＳでは、データ信号に適用されているプリコーディング方式に応じて、ＣＤＭＲＳそのもの、もしくはＣＤＭＲＳにπの位相回転が施された系列のいずれかが用いられている。そこで、伝搬路推定部４１１では、第２のＤＭＲＳが受信されている無線リソースに対して、それぞれの系列に基づいて、逆変調を施し、２つの伝搬路推定値ＨＬＰとＨＮＬＰの二つの伝搬路推定値を算出する（ステップＳ１０２およびステップＳ１０３）。
【００６６】
次いで、第２のＤＭＲＳによって推定されたＨＬＰとＨＮＬＰそれぞれと、第１のＤＭＲＳによって推定された伝搬路情報Ｈとの誤差ΔＬＰとΔＮＬＰをそれぞれ算出する（ステップＳ１０４）。誤差を表す情報としてはどのような情報でも構わないが、例えば、ＨＬＰとＨとの二乗誤差を計算すれば良い。また本実施形態のように、ＤＭＲＳが複数の無線リソースで送信されている場合、複数個推定されるＨＬＰとＨとの平均二乗誤差を計算すれば良い。
【００６７】
次いで、算出された誤差ΔＬＰとΔＮＬＰに基づき、基地局装置１が行なっているプリコーディング方式を推定する。具体的にΔＬＰ＜ΔＮＬＰであれば（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、用いられているプリコーディング方式は線形プリコーディングであると判断し、そうでなければ（ステップＳ１０５：ＮＯ）、プリコーディング方式は非線形プリコーディングであると判断する。最終的に、第１および第２のＤＭＲＳによって推定された伝搬路情報と、プリコーディング方式の推定結果を、伝搬路推定部４１１の出力として、伝搬路補償部４１５に向けて出力することになる（ステップＳ１０６およびステップＳ１０７）。例えば、線形プリコーディングであると判断した場合、ＨとＨＬＰを用いて最終的な伝搬路推定値を出力する。両者を平均化したものでも良いし、何かしらの補間を適用した結果を出力するようにすれば良い。非線形プリコーディングであると判断した場合は、ＨとＨＮＬＰとから最終的な伝搬路推定値を出力する。
【００６８】
なお、受信電力が極めて小さい場合や、算出された誤差（ΔＬＰとΔＮＬＰとの差）が極めて小さい場合、プリコーディング方式の推定精度は、極めて悪いものとなる。よって、予め決められた閾値よりもΔＬＰとΔＮＬＰとの差が小さい場合、伝搬路推定部４１１では、データ信号に施されたプリコーディング方式は非線形プリコーディングであると判断するようにしても良い。既に述べたように、端末装置３がプリコーディング方式毎に定められた適切な復調方法により信号を復調しないと伝送特性は劣化してしまう。しかし、線形プリコーディングが施された信号を非線形プリコーディングが施されたものとして復調した場合の伝送特性の劣化量は、非線形プリコーディングが施された信号を線形プリコーディングが施されたものとして復調した場合の伝送特性の劣化量よりも小さい。よって、プリコーディング方式の推定精度が極めて悪い場合、常に非線形プリコーディングが施されたものとして信号の復調を行なった方が、より安定した伝送特性を得ることができる。
【００６９】
なお、伝搬路推定部４１１では、干渉信号の推定も行なわれる。干渉信号を推定するためには、基地局装置１より何ら信号を送らない無線リソース（キャリアホール）を一部設定することや、ＤＭＲＳとは別にプリコーディングを施さない既知参照信号を送信することで推定することが可能である。推定された干渉信号はフィードバック情報生成部４１３に出力され、基地局装置１に通知可能な信号に変換される。ここでは、推定された干渉信号を有限ビット数で量子化しても良いし、推定された干渉信号をそのまま送信信号として送信しても構わない。フィードバック情報生成部４１３の出力は、無線送信部４１４に送られ、最終的に基地局装置１に向けて送信される事になる。以上が、伝搬路推定部４１１における信号処理となる。
【００７０】
図６に戻り、伝搬路補償部４１５には、データ信号成分と、伝搬路推定部４１１において推定された伝搬路推定値とプリコーディング方式の推定値とが入力される。伝搬路補償部４１５では、初めに伝搬路推定値を用いたチャネル等化処理が施される。本実施形態の場合、チャネル等化処理は、受信信号から伝搬路推定値を除算する単純な同期検波を行なえば良い。チャネル等化処理が施されたのち、プリコーディング方式の推定結果に基づいた信号処理が施される。
【００７１】
プリコーディング方式として、線形プリコーディングが施されたものと推定された場合、チャネル等化処理された信号を、そのまま伝搬路補償部４１５の出力として、デマッピング部４１７に向けて出力する。一方、非線形プリコーディングが施されたものと推定された場合、チャネル等化処理された信号に対して、基地局装置１のプリコーディング部１０７Ａで施されたｍｏｄｕｌｏ演算と同じｍｏｄｕｌｏ幅によるｍｏｄｕｌｏ演算を施し、ｍｏｄｕｌｏ演算結果を伝搬路補償部４１５の出力として、デマッピング部４１７に向けて出力する。
【００７２】
デマッピング部４１７においては、端末装置３は、自装置宛ての送信データの送信に使われている無線リソースより、自装置宛ての送信データを抽出する。なお、参照信号分離部４０９の出力を、先にデマッピング部４１７に入力し、自装置に該当する無線リソース成分のみを伝搬路補償部４１５に入力するような構成としても良い。デマッピング部４１７の出力は、その後、データ復調部４１９およびチャネル復号部４２１に入力され、データ復調とチャネル復号が行なわれる。
【００７３】
なお、チャネル復号部４２１において行なわれるチャネル復号の方法によっては、摂動項が加算された信号を用いて直接復号することも可能である。この場合、伝搬路推定部４１１において、非線形プリコーディングが基地局装置１で行なわれたものと推定された場合でも、伝搬路補償部４１５ではｍｏｄｕｌｏ演算を行なわず、プリコーディングの方法がいずれであったかを示す推定情報はチャネル復号部４２１に入力される事になる。チャネル復号部４２１では、プリコーディング方法の推定結果に基づき、チャネル復号方法を決定すれば良い。
【００７４】
本実施形態においては、ＯＦＤＭ信号伝送を仮定し、プリコーディングはサブキャリア毎に行なうことを仮定したが、伝送方式（もしくはアクセス方式）やプリコーディングの適用単位に制限は無い。例えば、複数サブキャリアを一纏めとしたリソースブロック毎にプリコーディングが行なわれた場合も本実施形態は適用可能であり、同様に、シングルキャリアベースのアクセス方式（例えばシングルキャリア周波数分割多重アクセス（SC-FDMA）方式など）にも適用することが可能である。
【００７５】
以上、説明してきた方法により、線形プリコーディングと非線形プリコーディングとを選択的に用いる伝送において、実際に適用されているプリコーディング方法を制御情報により通知することなく、端末装置３が正しく把握することが可能となるから、受信された信号より所望の信号を正しく復調することが可能となる。
【００７６】
［２．第２の実施形態］
第１の実施形態においては、基地局装置１と端末装置３がそれぞれ１装置ずつの１対１の伝送を対象とした。第２の実施形態では、複数の送信アンテナを備える基地局装置と、複数の端末装置とが、同一無線リソースによって同時通信を行なうマルチユーザＭＩＭＯ(MU-MIMO)伝送を対象とする。
【００７７】
図８は、本発明の第２の実施形態に係る無線通信システムの概略を示す図である。第２の実施形態においては、Ｎｔ本の送信アンテナを有し、線形プリコーディングと非線形プリコーディングが可能な基地局装置（無線送信装置）１に対して、１本の受信アンテナを有する端末装置（無線受信装置）３がＵ個（図8では、U=4で、端末装置3-1、3-2、3-3、3-4を合わせて端末装置3とも表す）接続しているＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を対象とし、Ｎｔ＝Ｕであるものとする。基地局装置１は各端末装置３より通知される制御情報により各端末装置３までの伝搬路情報を取得し、その伝搬路情報に基づき、送信データに対してサブキャリア毎にプリコーディングを行なうものとする。なお、端末装置３の受信アンテナ数は１に限定されるものではない。また、本実施形態においては、各端末装置３に送信されるデータストリーム数（ランク数とも呼ぶ）は１としているが、ランク数が２以上の場合も本実施形態には含まれる。
【００７８】
なお、第２の実施形態においては同一セル内干渉が支配的となるから第１の実施形態で想定した同一セル間干渉については、無視して考える。
【００７９】
第２の実施形態における基地局装置１および端末装置３で行なわれる信号処理について説明する前に、基地局装置１と端末装置３の間の伝搬路情報（以下では、Channel State Information(CSI)とも呼ぶ）について定義する。本実施形態においては、準静的周波数選択性フェージングチャネルを仮定する。第ｎ送信アンテナ（ｎ＝１〜Ｎｔ）と第ｕ端末装置３−ｕ間（ｕ＝１〜Ｕ）の第ｋサブキャリアの複素チャネル利得をｈｕ，ｎ（ｋ）としたとき、伝搬路行列Ｈ（ｋ）を、式（２）のように定義する。なお、ｈｕ（ｋ）＝［ｈｕ，１，…，ｈｕ，Ｎｔ］は第ｕ端末装置３−ｕで観測される複素チャネル利得により構成される伝搬路行ベクトルを表す。
【００８０】
【数２】
0005908307.tif 000003
【００８１】
［２．１．基地局装置１］
図９は、本発明の第２の実施形態に係る基地局装置１の構成を示すブロック図である。図９に示すように、基地局装置１は、チャネル符号化部１０１と、データ変調部１０３と、マッピング部１０５とプリコーディング部１０７Ｂと、アンテナ部１０９と、制御情報取得部１１１と、伝搬路情報取得部５０１とを含んで構成されている。プリコーディング部１０７Ｂはサブキャリア数Ｎｃ、アンテナ部１０９は送信アンテナ数Ｎｔだけそれぞれ存在する。各端末装置３宛ての送信データ系列はチャネル符号化部１０１において、チャネル符号化が行なわれたのち、データ変調部１０３において、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ等のディジタルデータ変調が施される。データ変調部１０３からの出力はマッピング部１０５に入力される。
【００８２】
マッピング部１０５においては、第１の実施形態と同様に、送信データおよび固有参照信号を、それぞれ適切な無線リソースにマッピングすることになるが、第２の実施形態では、複数の端末装置３に向けて同時に送信データおよび固有参照信号(DMRS)を送信する必要がある。また、式（２）で表される伝搬路情報を推定するためのＣｅｌｌ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｓｉｇｎａｌ(CRS)も送信する必要がある（CRSは基本的にプリコーディングを施すことなく送信する参照信号である。以下では、このような参照信号のことをサウンディング信号とも呼ぶこととする）。ＣＲＳとＤＭＲＳの多重方法については、特に限定されない。しかし、ＣＲＳは各送信アンテナ間で直交するように配置され、ＤＭＲＳは接続している端末装置３の間で直交するように配置される。直交させる方法としては、時間直交、周波数直交、空間直交、符号直交のいずれか、もしくは複数の直交技術の組み合わせが考えられる。以下、本実施形態においては、データ信号と参照信号とは時間・周波数直交されるものとし、端末装置３ではそれぞれ所望の情報が理想的に推定可能なものとして説明を行なう。
【００８３】
図１０は、本発明の第２の実施形態において、送信アンテナ数Ｎｔを４、接続している端末装置３の数Ｕを４とした場合の、送信データとＤＭＲＳとＣＲＳのマッピングの一例を示した図である。各軸の定義は図３と同じである。＃ｎで示されている無線リソースからは第ｎ送信アンテナよりＣＲＳが送信され、他の送信アンテナからは信号は送信されない。一方、＊ｕで示されている無線リソースからは第ｕ端末装置３−ｕ宛てのＤＭＲＳのみが送信されることになる。その他の無線リソースにおいては、それぞれ送信データ、制御信号、もしくは別の参照信号が送信されており、それぞれ一部の情報については、同一無線リソースで複数の端末装置３に向けて送信されることになる。
【００８４】
なお、説明の詳細は省くが、第ｕ端末装置３−ｕ宛てのＤＭＲＳは本来、第ｕ端末装置３−ｕにのみ意味のある情報を推定するためのものである。しかし、該当無線リソースの受信信号を把握することにより、第ｕ端末装置３−ｕ宛てのＤＭＲＳを他の端末装置３が把握することが可能である。この情報を使うことで、端末装置３は後述する伝搬路補償部において、干渉キャンセラ等のＩＵＩ抑圧処理を行なうことが可能となる。ただし、以下では、干渉キャンセラの詳細な説明は省略する。
【００８５】
なお、第１の実施形態と同様に、破線で囲んだ第２のＤＭＲＳについては、後述するプリコーディングの手法に応じて、信号系列に与える位相回転を変化させる。詳細は後述する。
【００８６】
図９に戻り、マッピング部１０５の出力は、それぞれ対応するサブキャリアのプリコーディング部１０７Ｂに入力される。プリコーディング部１０７Ｂにおける信号処理の説明は後述するものとし、以下では、プリコーディング部１０７Ｂの出力に対する信号処理について先に説明する。各サブキャリアのプリコーディング部１０７Ｂの出力は、それぞれ対応する送信アンテナのアンテナ部１０９に入力される。
【００８７】
本実施形態に係るアンテナ部１０９の装置構成は、図４で示した装置構成と同じ構成であり、また行なっている信号処理もほぼ同じであるから、説明は省略する。ただし、第２の実施形態においては、アンテナ部１０９が複数存在することになり、また制御情報取得部１１１に向けて出力されるのは干渉信号に関連付けられた情報ではなく、式（２）で与えられる伝搬路情報に関連付けられた情報であることが、第１の実施形態のアンテナ部１０９とは異なる点となる。
【００８８】
［２．２．プリコーディング部１０７Ｂ］
続いて、プリコーディング部１０７Ｂにおける信号処理について説明する。
【００８９】
図１１は、本発明の第２の実施形態に係るプリコーディング部１０７Ｂの装置構成を示すブロック図である。図１１に示すように、プリコーディング部１０７Ｂは、線形フィルタ生成部６０１と、プリコーディング切替部６０３と、摂動ベクトル探査部６０５と、送信信号生成部６０７と、ＤＭＲＳ位相制御部６０９とを含んで構成されている。はじめにプリコーディング部１０７Ｂにデータ信号が入力された場合の信号処理について説明する。このとき、各端末装置３宛ての送信データを含むマッピング部１０５の出力の第ｋサブキャリア成分｛ｄｕ（ｋ）；ｕ＝１〜Ｕ｝と、伝搬路情報取得部５０１の出力の第ｋサブキャリアの伝搬路行列Ｈ（ｋ）が入力される。Ｈ（ｋ）は上述したＣＲＳに基づき、端末装置３にて推定され、基地局装置１に通知される。以下の説明では、Ｈ（ｋ）は理想的に伝搬路情報取得部５０１にて取得されるものとし、簡単のため、インデックスｋは省略して記述する。
【００９０】
プリコーディング部１０７Ｂでは初めにＩＵＩを抑圧するための線形フィルタＷが算出される。Ｗの算出方法については何かに限定されるものではないが、例えば、ＩＵＩを完全に抑圧するゼロフォーシング（ZF）に基づく線形フィルタを算出すれば良い。このとき、線形フィルタはＷ＝ＨＨ（ＨＨＨ）−１で与えられる。なお、各端末装置３に向けて、複数のデータストリームを送信するような構成となった場合、各端末装置３にはＩＵＩに加えて、自端末装置３宛ての複数のデータストリームがお互いに干渉し合うアンテナ間干渉（Inter-antenna interference(IAI)）の影響も受ける。この場合、IUIとIAIをともに抑圧する線形フィルタとしても良いし、IUIのみ、もしくはIAIのみを抑圧するような線形フィルタとしても良い。
【００９１】
続いて、摂動ベクトル探査部６０５において、摂動項の探査が行なわれる。摂動項の探査方法は、所望の伝送品質や、基地局装置１が有する演算装置が実現可能な演算量に応じて決定される。例えば、最も高い受信品質が達成できるＶｅｃｔｏｒｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ(VP)を用いる場合、摂動項は式（３）で表される最小化問題を解くことで得ることができる。
【００９２】
【数３】
0005908307.tif 000004
【００９３】
ここで、ｚｔ＝［ｚｔ，１，．．．，ｚｔ，Ｕ］Ｔであり、ｚｔ，ｕが第ｕ端末装置３−ｕ宛ての送信データに加算される摂動項となる。
【００９４】
ところで、式（３）は、基地局装置１に接続している全端末装置３がｍｏｄｕｌｏ演算を可能としている場合を想定している。しかし、実際のシステムにおいては、ｍｏｄｕｌｏ演算をサポートしている端末とサポートしていない端末とが混在する場合がある。また、摂動項を加算することは、システム全体のチャネル容量を最大化するためには有効であるが、各端末装置３それぞれが達成できるチャネル容量を必ずしも最大化するものではないことがある。例えば、データ変調方式がＱＰＳＫであり、受信信号対雑音電力比(Signal-to-Noise power Ratio(SNR))が比較的小さい環境下においては、摂動項を加算しない方が、優れた伝送特性を取り得ることが報告されている。つまり、各端末装置３宛ての送信データの全てに摂動項を加算することなく、一部の送信データには摂動項を加算しないように制御した方が、周波数利用効率の改善の上では有効である場合があることを意味している。
【００９５】
そこで、第２の実施形態に係るプリコーディング部１０７Ｂでは、プリコーディング切替部６０３において、各端末装置３に摂動項を加算すべきか否かを制御している。例えば、データ変調方式としてＱＰＳＫ変調を用いている端末装置３宛ての送信データには摂動項を加算しないように制御する、等の処理を行なうことになる。極端な例を挙げれば、あるＲＢでは全端末装置３に線形プリコーディングを施し、別のＲＢでは全端末装置３に非線形プリコーディングを施しても構わない。送信データに施されたプリコーディングの情報は摂動ベクトル探査部６０５とＤＭＲＳ位相制御部６０９に入力される。以下では、送信データに対して摂動項が加算されなかった端末装置３については、線形プリコーディングが施されたと記載し、摂動項が加算された端末装置３については、非線形プリコーディングが施されたと記載していく。
【００９６】
なお、詳細は後述するが、端末装置３において正しく所望信号を復調するためには、自装置宛ての送信信号にどのプリコーディングが施されているかを正しく知る必要がある。そのため、プリコーディングの切替の周期をあまり短くすることは望ましくない。以下の説明では、第１の実施形態と同様に、図１０に示す１６８無線リソースから構成されるＲＢ毎にプリコーディングを切り替えるものとする。
【００９７】
プリコーディング切替部６０３からの制御情報に基づき、摂動ベクトル探査部６０５において、適切に摂動ベクトルｚｔ＝［ｚｔ，１，．．．，ｚｔ，Ｕ］Ｔの探査が行なわれたものとする（つまり、ｚｔ，ｕの一部が０となっている）。探査された摂動ベクトルは送信信号生成部６０７に入力され、送信信号ｓ＝βＷ（ｄ＋２δｚｔ）が生成されることになる。ここでβは送信電力を一定にするための電力正規化項である。電力の正規化はどの無線リソース単位で行なっても構わないが、後述するＤＭＲＳに対するプリコーディングのためにも、ある一定数の無線リソースの平均送信電力を一定とするような電力正規化を行なうことが望ましい。以下では、プリコーディングを切り替える単位であるＲＢ毎に電力正規化も行なうものとする。
【００９８】
続いて、ＤＭＲＳがプリコーディング部１０７Ｂに入力された場合の信号処理について説明する。第１の実施形態と同様に、ＤＭＲＳにはデータ信号と同様のプリコーディングが施される事になる。しかし、本実施形態で対象としているようなリソースアロケーションを行なっている場合、ＤＭＲＳの空間多重は行なわれないことになるから、プリコーディングは基本的に線形フィルタＷの乗算のみを行ない、摂動項の加算は行なわない。また電力正規化については、データ信号と一緒に行なうことになる。なお、ＤＭＲＳについても空間多重を行なうようにしても構わないが、この場合、ＤＭＲＳに加算される摂動項を各端末装置３が推定可能なようにするか、もしくは摂動項の加算を行なわないように制御する必要がある。
【００９９】
ただし、プリコーディング切替部６０３から送信データに施されたプリコーディングの情報を入力されたＤＭＲＳ位相制御部６０９では、データ信号への摂動項の加算の有無に応じて、第２のＤＭＲＳの信号系列に対して、位相回転を与えるように制御する。具体的には、データ信号に線形プリコーディングが施された端末装置３宛てに送信されるＤＭＲＳについては、位相回転は与えられない。一方で、データ信号に非線形プリコーディングが施された端末装置３宛てに送信されるＤＭＲＳについては、ある一定の位相回転を与えるように制御される。与える位相回転量については、第１の実施形態と同様にπとしても良いが、任意の値を与えても構わない。ただし、位相回転量は基地局装置１と各端末装置３の間で共有しておく必要がある。なお、共有が為されているのであれば、各端末装置３で位相回転量を変化させても構わない。また、ＲＢ毎に与える位相回転量を変化させるように制御しても構わない。
【０１００】
プリコーディングおよび電力正規化が施されたＤＭＲＳはデータ信号と同様に、アンテナ部１０９に向けて出力される事になる。なお、ＣＲＳについては、何らプリコーディングを施されることなく送信される事になる。ただし、電力正規化については、データ信号やＤＭＲＳと同様に行なっても良い。
【０１０１】
［２．３．端末装置３］
第２の実施形態に係る端末装置３の装置構成は図６と同じであり、各装置における信号処理も第１の実施形態とほぼ同じであるため、説明は省略する。ただし、伝搬路推定部４１１については、新たにＣＲＳが入力される事になる。伝搬路推定部４１１は受信されたＣＲＳに基づき、伝搬路情報（式（２）参照）を推定し、その推定結果をフィードバック情報生成部４１３に入力する。フィードバック情報生成部４１３では、入力された伝搬路推定値を基地局装置１に通知可能な信号に変換する。最終的には、無線送信部４１４より基地局装置１に向けて送信される事になる。
【０１０２】
フィードバック情報の生成方法としては、何かに限定されるものではないが、例えば、伝搬路推定値を直接有限ビット数で量子化し、ディジタル変調した後送信しても良いし、基地局装置１と端末装置３の間で共用するコードブックを用いて通知しても構わない。
【０１０３】
なお、同じＲＢにおいて空間多重されている全端末装置３が同じプリコーディング方式が施される場合、これまで説明してきたようにＤＭＲＳに位相回転を与えるのではなく、ＣＲＳ等のサウンディング信号に位相回転を与えることで、プリコーディング方式を通知することも可能である。この場合、一部のＣＲＳにのみ位相回転を施し、位相回転を施していないＣＲＳと、位相回転を施したＣＲＳとから推定された伝搬路情報の誤差をそれぞれ比較することでプリコーディング方式を推定することが可能となる。
【０１０４】
以上説明してきたように、第２の実施形態では、基地局装置１に接続している複数の端末装置３と同時に通信を行なうＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を対象に、複数のプリコーディング方式が選択的、もしくは同時に行なわれる伝送において、ＤＭＲＳの位相回転量を変化させることで、適用されているプリコーディング方式を各端末装置３に正確に通知する方法を対象とした。なお、以上の説明では、複数のプリコーディングの一例として、線形プリコーディングと非線形プリコーディングの２つを例に取り上げて説明してきたが、本発明が対象とするプリコーディングはこの組み合わせに限ったものではない。
【０１０５】
例えば、線形プリコーディングに限った場合でも、線形フィルタの算出規範として、ＺＦ規範や、送信信号と受信信号との平均二乗誤差を最小とするＭＭＳＥ規範、送信信号電力と、他の端末送信電力に与える干渉電力との比を最大とするＳＬＲ規範など様々にある。また、本実施形態では、端末装置３の伝搬路補償部４１５で行なわれるチャネル等化処理が単純な同期検波で済むようなプリコーディングを施したが、端末装置３の伝搬路補償部４１５において、空間検出処理が必要となるようなプリコーディング（例えば、ブロック対角化法等）も存在する。
【０１０６】
本実施形態で対象とするのは、このように様々なプリコーディングが選択的もしくは同時に用いられた場合に、ＤＭＲＳに与えた位相回転により、端末装置３が今施されているプリコーディングがいずれであるかを把握するような無線通信システムである。なお、基地局装置１が可能なプリコーディングの方法が３つ以上である場合、ＤＭＲＳに与える位相回転量と、プリコーディング方式とを関連付けておけば良い。例えば、プリコーディングとしてＡ、Ｂ、Ｃの３つが適用可能である場合、プリコーディングＡの場合は位相回転を与えず、Ｂの場合は、π／２の位相回転を与え、Ｃの場合は、３π／２の位相回転を与えるようにすれば良い。
【０１０７】
端末装置３の伝搬路推定部４１１においては、第２のＤＭＲＳに対して、可能性のある全ての位相回転量を考慮した伝搬路推定値を算出し、第１のＤＭＲＳによって推定された伝搬路推定値との誤差を図ることで、どのプリコーディングが施されたかを把握することが可能となる。
【０１０８】
第２の実施形態では、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を対象に、複数のプリコーディングが選択的、もしくは同時に施される場合を対象とした。本実施形態によれば、後方互換性を保ちつつ新たなプリコーディング方式を追加していくことが可能となるから、無線通信システムの高度化に寄与することができ、ひいては周波数利用効率の改善に寄与できる。
【０１０９】
［３．第３の実施形態］
第１および第２の実施形態では、ＤＭＲＳに対して与えた位相回転量により、受信された信号に施されているプリコーディングがいずれであるかを、端末装置３が把握する場合を対象としてきた。このことは、本来伝搬路状態情報を推定することが目的であるＤＭＲＳを使って、伝搬路情報以外の情報を基地局装置１より端末装置３に送信していると捉えることができる。第３の実施形態では、ＤＭＲＳの位相情報を用いて、任意の情報を通知する場合を対象とする。
【０１１０】
［３．１．基地局装置１］
基地局装置１の構成は、第１および第２の実施形態と同様であり、異なるのは、プリコーディング部１０７がプリコーディング部１０７Ｃとなる点のみであるから、以下では、第３の実施形態に係るプリコーディング部１０７Ｃにおける信号処理について説明する。
【０１１１】
［３．２．プリコーディング部１０７Ｃ］
図１２は、本発明の第３の実施形態に係るプリコーディング部１０７Ｃの装置構成を示すブロック図である。図１２に示す通り、プリコーディング部１０７Ｃは、線形フィルタ生成部６０１と、プリコーディング切替部６０３と、摂動ベクトル探査部６０５と、送信信号生成部６０７と、ＤＭＲＳ位相制御部７０１とを含んで構成されている。各装置の信号処理は、ＤＭＲＳ位相制御部７０１を除き、図１１と同様であり、データ信号が入力された場合の信号処理は、第２の実施形態とほぼ同様となるから説明は省略する（データ信号が入力されたとき、DMRS位相制御部701は何ら信号処理を行なわない）。ただし、第３の実施形態においては、必ずしも複数のプリコーディング方法を選択的、もしくは同時に用いる必要は無いから、プリコーディング切替部６０３は無くても構わない。また、摂動ベクトル探査部６０５が摂動項の探査を一切行なわない、すなわち、線形プリコーディングを施すように制御しても構わない。
【０１１２】
続いて、ＤＭＲＳが入力された場合の信号処理について説明する。詳細な説明の前に、ここで、第ｕ端末装置３−ｕが受信するデータ信号および第１のＤＭＲＳ（つまり、特別な位相回転が与えられていないDMRS）について考える。両者はそれぞれ式（４）で与えられる。
【０１１３】
【数４】
0005908307.tif 000005
【０１１４】
ここで、ηはそれぞれの受信信号に印加される白色性ガウス雑音である。なお、データ信号には非線形プリコーディングが施されている一方で、ＤＭＲＳについては、空間多重は行なわずに送信したものとしている。通常、端末装置３は、ｒｕ，ＤＭＲＳから既知信号であるｐｕを除算することで、電力正規化項βを推定し、その推定結果を用いて、ｒｕ，ＤＡＴＡからβを除算し、その後でｍｏｄｕｌｏ演算を施すことで所望信号ｄｕを復調する。
【０１１５】
このとき、βは実数であるから、受信ＳＮＲが十分に高く、また｜ｐｕ｜＝１であれば、ａｂｓ（ｒｕ，ＤＭＲＳ）の計算結果がｒｕ，ＤＭＲＳから推定した情報そのものであることが分かる。つまり、ＤＭＲＳには基地局装置１と端末装置３の間で共有せずに任意の位相回転を与えて良いことを意味している。ただし、実際のシステムにおいては、ｒｕ，ＤＡＴＡから推定すべき情報は電力正規化項βだけではなく、伝搬路情報のフィードバックから、データ信号が受信されるまでに変動してしまった伝搬路情報成分や、基地局装置１と端末装置３の発振器の周波数が異なることから発生する位相回転に関する情報も含まれている。以下では、このことを踏まえつつ、ＤＭＲＳに与えた位相回転情報より任意の情報を基地局装置１より端末装置３に通知する方法を示す。
【０１１６】
リソースアロケーションとしては、第２の実施形態で例として取り上げた図１０で示されたものを用いるものとする。ただし、理由は後述するが、実際は、第１のＤＭＲＳと第２のＤＭＲＳとは、同じＯＦＤＭ信号内に存在することが望ましい。
【０１１７】
まず第１のＤＭＲＳがプリコーディング部１０７Ｃに入力された場合については、第１および第２の実施形態と同様に、特別な位相回転等を与えることなくデータ信号と同様のプリコーディングを施す。そして第２のＤＭＲＳがプリコーディング部１０７Ｃに入力されたとき、ＤＭＲＳ位相制御部７０１は、基地局装置１が各端末装置３に送りたい情報に基づき、ＤＭＲＳに対して位相回転を与える。
【０１１８】
位相回転の与え方として、本発明においては、何かに限定されるものではないが、例えば、ＱＰＳＫ変調と同様の変調を施せば良い。つまり、本実施形態において例として挙げているリソースアロケーションによれば、第２のＤＭＲＳは、各端末装置３に対して１ＲＢ当たり６無線リソース確保されているから、もしそれぞれに対して、ＱＰＳＫ変調が施された信号を送信してやれば、６ビットの情報を通知することが可能となる。電力正規化等の他の信号処理については、第１のＤＭＲＳと同様であるから説明は省略する。
【０１１９】
［３．３．端末装置３］
図１３は、本発明の第３の実施形態に係る端末装置３の構成を示すブロック図である。図１３に示すように、端末装置３は、アンテナ４０１と、無線受信部４０３と、ＧＩ除去部４０５と、ＦＦＴ部４０７と、参照信号分離部４０９と、伝搬路推定部８０１と、フィードバック情報生成部４１３と、無線送信部４１４と、伝搬路補償部４１５と、デマッピング部４１７とデータ復調部４１９と、チャネル復号部４２１と、情報復調部８０３とを含んで構成されている。端末装置３の構成は図６とほぼ同じであり、各装置で行なわれる信号処理もほぼ同じであるが、情報復調部８０３と伝搬路推定部８０１における信号処理および、その出力が異なるから、以下では、伝搬路推定部８０１と情報復調部８０３における信号処理についてのみ説明をする。
【０１２０】
図１４は、本発明の第３の実施形態に係る端末装置３の伝搬路推定部８０１において、ＤＭＲＳが入力された場合の信号処理を説明するフローチャートである。以下では、図１４に基づき、伝搬路推定部８０１における信号処理について説明する。なお、ＣＲＳが入力された場合の信号処理については、第２の実施形態における伝搬路推定部４１１と同様であるから、説明は省略する。
【０１２１】
まず、第１のＤＭＲＳに基づき伝搬路推定値Ｈを取得する（ステップＳ２０１）。ここで、第１のＤＭＲＳが受信されたときの、第ｕ端末装置３−ｕの受信信号は式（５）で与えられるものとする。
【０１２２】
【数５】
0005908307.tif 000006
【０１２３】
ここで、β’およびφは、伝搬路の時間変動や、発振器の周波数オフセットによって発生した受信信号に対する振幅および位相の変動成分を表している（理想的な環境であれば、β’＝１およびφ＝０となる）。以下では、雑音成分については記載を省略して説明していく。このとき、伝搬路推定値Ｈはβ×β’×ｅｘｐ（ｊφ）で与えられることになる。
【０１２４】
続いて、ａｎｇｌｅ（ｒｕ，ＤＭＲＳ１）を計算し、位相変動成分ｅｘｐ（ｊφ）を推定する（ステップＳ２０２）。
【０１２５】
次いで、第２のＤＭＲＳに対する信号処理を行なう。第ｕ端末装置３−ｕの第２のＤＭＲＳの受信信号は式（６）で与えられる。
【０１２６】
【数６】
0005908307.tif 000007
【０１２７】
ここで、αｕは基地局装置１が第ｕ端末装置３−ｕに通知したかった情報に基づいて決定される位相回転量であり、第ｕ端末装置３−ｕにとっては未知の情報となる。伝搬路推定部８０１では、第２のＤＭＲＳの受信信号ｒｕ，ＤＭＲＳ２に、先ほど推定された結果を用いてｅｘｐ（−ｊφ）を乗算することで、位相変動成分を取り除かれた受信信号ｒｕ，ＤＭＲＳ２’を算出する（ステップＳ２０３）。位相変動成分は本来時間変動する値であるから、この信号処理が高精度に行なわれるためには、第１のＤＭＲＳと第２のＤＭＲＳとは、可能な限り互いの時間相関が高い無線リソースにおいて、送信される事が望ましい。
【０１２８】
次いで、ａｎｇｌｅ（ｒｕ，ＤＭＲＳ２’）を計算することで、αｕを推定する（ステップＳ２０４）。
【０１２９】
続いて、ａｂｓ（ｒｕ，ＤＭＲＳ２）＝β×β’とａｎｇｌｅ（ｒｕ，ＤＭＲＳ２×ｅｘｐ（−ｊαｕ））＝φを計算することで、第１のＤＭＲＳと同様の伝搬路推定値Ｈ’＝β×β’×ｅｘｐ（ｊφ）を推定する（ステップＳ２０５）。最後に、第１のＤＭＲＳと第２のＤＭＲＳから推定された伝搬路推定値に対して、平均化等の適切な補間処理を施したのち、伝搬路補償部４１５に向けて出力する（ステップＳ２０６）。なお、ステップＳ２０４で推定されたαｕは情報復調部８０３に入力される。
【０１３０】
続いて、情報復調部８０３における信号処理について説明する。情報復調部８０３では、予め基地局装置１と各端末装置３の間で取り決めていた方法により、αｕより情報を抽出する。例えば、第１および第２の実施形態のように、複数のプリコーディングが選択的、もしくは同時に用いられる通信システムにおいては、αｕの値と、各端末装置３宛てのデータ信号に用いられているプリコーディング方法を関連付ける方法が考えられる。この場合、情報復調部８０３の出力は伝搬路補償部４１５、もしくはチャネル復号部４２１に向けて出力される事になる（図13では、伝搬路補償部415に向けて出力した場合を示している）また、第２のＤＭＲＳについて、ＱＰＳＫ等の位相変調信号を用いるものとすれば、基地局装置１は各端末装置３に対して、任意の情報を送信することが可能であり、この場合、情報復調部８０３の出力は、そのまま第ｕ端末装置３宛ての情報として出力されることになる。
【０１３１】
以上が、第３の実施形態に係る伝搬路推定部８０１と情報復調部８０３におけるＤＭＲＳに対する信号処理となる。第１のＤＭＲＳと第２のＤＭＲＳが送信されている無線リソース間の時間相関が十分に大きく、また、受信ＳＮＲが十分に大きい環境下であれば、第２のＤＭＲＳにより基地局装置１から各端末装置３に向けて新たに任意の情報ビットを通知することが可能となる。
【０１３２】
第２のＤＭＲＳによって送信される情報ビットにも、チャネル符号化を行なうことは可能であり、元々データ信号として送信している情報ビットと一緒にチャネル符号化を行なっても構わない。ただし、第２のＤＭＲＳによって、プリコーディング方法などを通知している場合、チャネル復号が行なわれるまで、伝搬路補償部４１５における信号処理が行なわれないことを示唆している。よって、制御情報を通知する場合、同一信号を複数回送信する等の、単純かつ復号遅延があまり発生しない方法により誤り制御を行なうことが望ましい。
【０１３３】
第３の実施形態では、基地局装置１から各端末装置３に向けて第２のＤＭＲＳにより任意の情報ビットを通知する場合を対象とした。第３の実施形態の方法によれば、一部のＤＭＲＳによって情報ビットを送信することも可能となることから、プリコーディングを行なうＭＩＭＯ伝送における更なる周波数利用効率の改善に寄与できる。
【０１３４】
［４．全実施形態共通］
以上、この発明の実施形態について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等も特許請求の範囲に含まれる。
【０１３５】
本発明に関わる移動局装置および基地局装置１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）である。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に蓄積され、その後、各種ＲＯＭやＨＤＤ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。プログラムを格納する記録媒体としては、半導体媒体（例えば、ROM、不揮発性メモリカード等）、光記録媒体（例えば、DVD、MO、MD、CD、BD等）、磁気記録媒体（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等）等のいずれであってもよい。また、ロードしたプログラムを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することにより、本発明の機能が実現される場合もある。
【０１３６】
また市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、インターネット等のネットワークを介して接続されたサーバコンピュータに転送したりすることができる。この場合、サーバコンピュータの記憶装置も本発明に含まれる。また、上述した実施形態における移動局装置および基地局装置１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。移動局装置および基地局装置１の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化してもよい。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。
【符号の説明】
【０１３７】
１  基地局装置
３、３−１、３−２、３−３、３−４  端末装置
５  干渉源
１０１  チャネル符号化部
１０３  データ変調部
１０５  マッピング部
１０７、１０７Ａ、１０７Ｂ、１０７Ｃ  プリコーディング部
１０９  アンテナ部
１１１  制御情報取得部
１１３  干渉情報取得部
２０１  ＩＦＦＴ部
２０３  ＧＩ挿入部
２０５  無線送信部
２０７  無線受信部
２０９  アンテナ
３０１  干渉抑圧部
３０３  Ｍｏｄｕｌｏ演算部
３０５  プリコーディング切替部
３０７Ａ、３０７Ｂ  スイッチ
３０９  ＤＭＲＳ位相制御部
４０１  アンテナ
４０３  無線受信部
４０５  ＧＩ除去部
４０７  ＦＦＴ部
４０９  参照信号分離部
４１１  伝搬路推定部
４１３  フィードバック情報生成部
４１４  無線送信部
４１５  伝搬路補償部
４１７  デマッピング部
４１９  データ復調部
４２１  チャネル復号部
５０１  伝搬路情報取得部
６０１  線形フィルタ生成部
６０３  プリコーディング切替部
６０５  摂動ベクトル探査部
６０７  送信信号生成部
６０９  ＤＭＲＳ位相制御部
７０１  ＤＭＲＳ位相制御部
８０１  伝搬路推定部
８０３  情報復調部
【図１】
0005908307.tif 000008
【図２】
0005908307.tif 000009
【図３】
0005908307.tif 000010
【図４】
0005908307.tif 000011
【図５】
0005908307.tif 000012
【図６】
0005908307.tif 000013
【図７】
0005908307.tif 000014
【図８】
0005908307.tif 000015
【図９】
0005908307.tif 000016
【図１０】
0005908307.tif 000017
【図１１】
0005908307.tif 000018
【図１２】
0005908307.tif 000019
【図１３】
0005908307.tif 000020
【図１４】
0005908307.tif 000021