(57)【要約】受信装置において、受信信号から推定した受信品質と、受信信号から測定した受信信号の分布とに基づいて、受信信号に対して剰余演算を行うか否かを判定する剰余演算判定部と、前記判定結果が剰余演算を行うものであった場合にのみ、受信信号に対して剰余演算を行う剰余演算部とを有する。これにより送信装置からの通知なしに剰余演算の有無を受信装置が判定することができる通信装置を提供することが可能になる。
2012017818.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
線形プリコーディングによる干渉抑圧と非線形プリコーディングによる干渉抑圧が選択的に使用された、あるいは同時に使用された信号を受信する受信装置であって、
受信信号から剰余演算を行うか否かを判定し、
前記判定結果が剰余演算を行うものであった場合に、受信信号に対して剰余演算を行うことを特徴とする受信装置。
【請求項２】
線形プリコーディングによる干渉抑圧と非線形プリコーディングによる干渉抑圧が選択的に使用された、あるいは同時に使用された信号を受信する受信装置であって、
受信信号から推定した受信品質と、受信信号から測定した受信信号の分布とに基づいて、受信信号に対して剰余演算を行うか否かを判定する剰余演算判定部と、
前記判定結果が剰余演算を行うものであった場合に、受信信号に対して剰余演算を行う剰余演算部と
を有することを特徴とする受信装置。
【請求項３】
線形プリコーディングによる干渉抑圧と非線形プリコーディングによる干渉抑圧が選択的に使用された、あるいは同時に使用された信号を受信する受信装置であって、
受信信号の受信品質を推定する伝搬路推定部と、
前記受信品質の推定結果に基づいて、送信時において剰余演算が施されていないと仮定した場合の受信信号点の分布を推定する信号分布推定部と、
受信信号の信号点分布を測定する信号分布測定部と、
前記受信信号点分布の推定結果と前記受信信号点分布の測定結果とを比較し、受信信号に対して剰余演算を行うか否かを判定する剰余演算判定部と、
前記判定結果が剰余演算を行うものであった場合に、受信信号に対して剰余演算を行う剰余演算部と
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項４】
前記剰余演算判定部は、
前記受信信号点分布の推定結果と前記受信信号点分布の測定結果の分布形状の一致度が高い場合は剰余演算を行わないと判定し、
前記一致度が低い場合は剰余演算を行うと判定することを特徴とする請求項３に記載の受信装置。
【請求項５】
前記剰余演算判定部は、
前記受信信号点分布の推定結果においてモジュロ幅の外側に分布している割合と、前記受信信号点分布の測定結果においてモジュロ幅の外側に分布している割合とが略等しい場合は剰余演算を行わないと判定し、
前記受信信号点分布の測定結果における割合の方が大きい場合は剰余演算を行うと判定することを特徴とする請求項３に記載の受信装置。
【請求項６】
線形プリコーディングによる干渉抑圧と非線形プリコーディングによる干渉抑圧が選択的に使用された、あるいは同時に使用された信号を受信する受信装置であって、
受信信号の受信品質を推定する伝搬路推定部と、
前記受信品質の推定結果に基づいて、送信時において剰余演算が施されていないと仮定した場合の受信信号点の分布の分散を推定する信号分散推定部と、
受信信号の信号点分布の分散を測定する信号分散測定部と、
前記受信信号点分布の分散の推定結果と前記受信信号点分布の分散の測定結果とを比較し、受信信号に対して剰余演算を行うか否かを判定する剰余演算判定部と、
前記判定結果が剰余演算を行うものであった場合に、受信信号に対して剰余演算を行う剰余演算部と
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項７】
前記剰余演算判定部は、
前記受信信号点分布の分散の推定結果と前記受信信号点分布の分散の測定結果とが略等しい場合は剰余演算を行わないと判定し、
前記受信信号点分布の分散の測定結果の方が大きい場合は剰余演算を行うと判定することを特徴とする請求項６に記載の受信装置。
【請求項８】
線形プリコーディングによる干渉抑圧と非線形プリコーディングによる干渉抑圧が選択的に使用された、あるいは同時に使用された信号を受信する受信装置であって、
受信信号の受信品質を推定する伝搬路推定部と、
前記受信品質の推定結果が良好なサブキャリアまたは周波数チャネルを１つまたは複数選択し、前記選択したサブキャリアまたは周波数チャネルにおける受信データシンボルの信号点が、モジュロ幅の外側に位置する場合は剰余演算を行うと判定し、モジュロ幅の内側に位置する場合は剰余演算を行わないと判定する剰余演算判定部と、
前記判定結果が剰余演算を行うものであった場合に、受信信号に対して剰余演算を行う剰余演算部と
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項９】
線形プリコーディングによる干渉抑圧と非線形プリコーディングによる干渉抑圧が選択的に使用された、あるいは同時に使用された信号を受信する受信装置であって、
受信信号から剰余演算を行うか否かを判定し、
前記判定結果が剰余演算を行うものであった場合に、受信信号に対して剰余演算による信号点の繰り返しを考慮した復調を行うことを特徴とする受信装置。
【請求項１０】
線形プリコーディングによる干渉抑圧と非線形プリコーディングによる干渉抑圧が選択的に使用された、あるいは同時に使用された信号を受信する受信装置であって、
受信信号から推定した受信品質と、受信信号から測定した受信信号の分布とに基づいて、受信信号に対して剰余演算を行うか否かを判定する剰余演算判定部と、
前記判定結果が剰余演算を行うものであった場合に、受信信号から剰余演算による信号点の繰り返しを考慮した尤度算出を行う復調部と
を有することを特徴とする受信装置。
【請求項１１】
線形プリコーディングによる干渉抑圧と非線形プリコーディングによる干渉抑圧が選択的に使用された、あるいは同時に使用された信号を受信する受信装置であって、
受信信号の受信品質を推定する伝搬路推定部と、
前記受信品質の推定結果が良好なサブキャリアまたは周波数チャネルを１つまたは複数選択し、前記選択したサブキャリアまたは周波数チャネルにおける受信データシンボルの信号点が、モジュロ幅の外側に位置する場合は剰余演算を行うと判定し、モジュロ幅の内側に位置する場合は剰余演算を行わないと判定する剰余演算判定部と、
前記判定結果が剰余演算を行うものであった場合に、受信信号から剰余演算による信号点の繰り返しを考慮した尤度算出を行う復調部と
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項１２】
受信装置における干渉を非線形プリコーディングによって予め抑圧して信号を送信する送信装置であって、
変調シンボルから干渉成分を減算する干渉成分減算部と、
前記干渉成分が減算された変調シンボルに対して剰余演算を施す剰余演算部と、
前記剰余演算結果の一部のシンボルに対して、剰余演算のモジュロ幅の整数倍の成分を持つ付加ベクトルを加算するベクトル加算部と
を備えることを特徴とする送信装置。
【請求項１３】
付加ベクトルを加算する前記一部のシンボルは、予めその位置が定められていることを特徴とする請求項１２に記載の送信装置。
【請求項１４】
線形プリコーディングによる干渉抑圧と非線形プリコーディングによる干渉抑圧が選択的に使用された、あるいは同時に使用された信号を受信する受信装置であって、
受信データシンボルのうち、予め定められた一部のシンボルを選択し、前記選択した受信データシンボルの信号点が、モジュロ幅の外側に位置する場合は剰余演算を行うと判定し、モジュロ幅の内側に位置する場合は剰余演算を行わないと判定する剰余演算判定部と、
前記判定結果が剰余演算を行うものであった場合に、受信信号に対して剰余演算を行う剰余演算部と
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項１５】
線形プリコーディングによる干渉抑圧と非線形プリコーディングによる干渉抑圧が選択的に使用される、あるいは同時に使用される通信システムであって、
受信装置における干渉を信号処理によって予め抑圧して送信する送信装置と、
前記送信された信号を受信する受信部と、受信信号から推定した受信品質と、受信信号から測定した受信信号の分布とに基づいて、受信信号に対して剰余演算を行うか否かを判定する判定部と、前記判定結果が剰余演算を行うものであった場合に、受信信号に対して剰余演算を行う剰余演算部と、を有する受信装置と
からなる通信システム。
【請求項１６】
線形プリコーディングによる干渉抑圧と非線形プリコーディングによる干渉抑圧が選択的に使用される、あるいは同時に使用される通信方法であって、
受信信号の受信品質を推定する伝搬路推定ステップと、
前記受信品質の推定結果に基づいて、送信時において剰余演算が施されていないと仮定した場合の受信信号点の分布を推定する信号分布推定ステップと、
受信信号の信号点分布を測定する信号分布測定ステップと、
前記受信信号点分布の推定結果と前記受信信号点分布の測定結果とを比較し、受信信号に対して剰余演算を行うか否かを判定する剰余演算判定ステップと、
前記判定結果が剰余演算を行うものであった場合に、受信信号に対して剰余演算を行う剰余演算ステップと
を備えることを特徴とする通信方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の通信方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、干渉を信号処理によって予め抑圧して送受信する通信システム、および通信装置に関する。
【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。【０００３】
また、次世代のセルラシステム等において、基地局装置（送信装置）の備える送信アンテナ数が端末装置（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、基地局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、複数の端末装置（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。【０００４】
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端末装置の間では、他の端末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。【０００５】
ここで、基地局装置の各送信アンテナから各端末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）を基地局装置が知っていれば、端末装置に大きな負荷を掛けることなく端末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）。【０００６】
例えば、端末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、基地局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。【０００７】
その例として、ＣＳＩより求めた各送信アンテナと各端末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（ビームフォーミング）がある。【０００８】
また、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がある。【０００９】
この非線形プリコーディングの１つとして、送受信装置双方で信号に対して剰余（Ｍｏｄｕｌｏ、モジュロ）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、受信側である端末装置においても、受信信号に対して送信と同様の剰余演算を施す。【００１０】
さらに、ＴＨＰにおける剰余演算がもたらす、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、剰余演算による送信電力抑圧効果の小さい端末については剰余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、剰余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剰余演算を適用してＴＨＰによる非線形プリコーディングを行う方式が提案されている（非特許文献５）。【００１１】
また、非特許文献６には、モジュロ幅で基地局装置における変調時の信号点配置が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）を算出する方法（軟判定による復調処理）が記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【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 IntersymbolInterference」、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】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６】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】
【００１３】
ＴＨＰ（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通信装置では、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剰余演算を施す必要がある。【００１４】
このため、通信システムにおいて、線形プリコーディングによる干渉抑圧を行う送信装置（基地局装置）と、ＴＨＰによる干渉抑圧を行う送信装置が混在する場合や、送信装置が線形プリコーディングによる干渉抑圧とＴＨＰによる干渉抑圧の２種類の両方に対応する場合、さらに非特許文献５のように送信装置が線形プリコーディングとＴＨＰとを同時に組み合わせて干渉抑圧を行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、受信装置（端末装置）では干渉抑圧方式に応じて剰余演算を行うか否かを切り替える必要がある。このため送信装置は、干渉抑圧されて送信された信号を受信する受信装置（端末装置）に対して、当該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（剰余演算を行っていない）のか、ＴＨＰである（剰余演算を行っている）のかを制御情報等で通知する必要があった。【００１５】
本発明は、送信装置からの通知なしに剰余演算の有無を受信装置が判定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の一観点によれば、線形プリコーディングによる干渉抑圧と非線形プリコーディングによる干渉抑圧が選択的に使用された、あるいは同時に使用された信号を受信する受信装置であって、受信信号から剰余演算を行うか否かを判定し、前記判定結果が剰余演算を行うものであった場合に、受信信号に対して剰余演算を行うことを特徴とする受信装置が提供される。【００１７】
これにより、送信装置からの通知なしに、剰余演算の有無を受信装置側で決めることができる。【００１８】
また、本発明は、線形プリコーディングによる干渉抑圧と非線形プリコーディングによる干渉抑圧が選択的に使用された、あるいは同時に使用された信号を受信する受信装置であって、受信信号から推定した受信品質と、受信信号から測定した受信信号の分布とに基づいて、受信信号に対して剰余演算を行うか否かを判定する剰余演算判定部と、前記判定結果が剰余演算を行うものであった場合に、受信信号に対して剰余演算を行う剰余演算部と、を有することを特徴とする受信装置である。【００１９】
また、本発明は、線形プリコーディングによる干渉抑圧と非線形プリコーディングによる干渉抑圧が選択的に使用された、あるいは同時に使用された信号を受信する受信装置であって、受信信号の受信品質を推定する伝搬路推定部と、前記受信品質の推定結果に基づいて、送信時において剰余演算が施されていないと仮定した場合の受信信号点の分布を推定する信号分布推定部と、受信信号の信号点分布を測定する信号分布測定部と、前記受信信号点分布の推定結果と前記受信信号点分布の測定結果とを比較し、受信信号に対して剰余演算を行うか否かを判定する剰余演算判定部と、前記判定結果が剰余演算を行うものであった場合に、受信信号に対して剰余演算を行う剰余演算部と、を備えることを特徴とする受信装置である。【００２０】
前記剰余演算判定部は、前記受信信号点分布の推定結果と前記受信信号点分布の測定結果の分布形状の一致度が高い場合は剰余演算を行わないと判定し、前記一致度が低い場合は剰余演算を行うと判定する。【００２１】
また、前記剰余演算判定部は、前記受信信号点分布の推定結果においてモジュロ幅の外側に分布している割合と、前記受信信号点分布の測定結果においてモジュロ幅の外側に分布している割合とが略等しい場合は剰余演算を行わないと判定し、前記受信信号点分布の測定結果における割合の方が大きい場合は剰余演算を行うと判定する。【００２２】
また、本発明は、線形プリコーディングによる干渉抑圧と非線形プリコーディングによる干渉抑圧が選択的に使用された、あるいは同時に使用された信号を受信する受信装置であって、受信信号の受信品質を推定する伝搬路推定部と、前記受信品質の推定結果に基づいて、送信時において剰余演算が施されていないと仮定した場合の受信信号点の分布の分散を推定する信号分散推定部と、受信信号の信号点分布の分散を測定する信号分散測定部と、前記受信信号点分布の分散の推定結果と前記受信信号点分布の分散の測定結果とを比較し、受信信号に対して剰余演算を行うか否かを判定する剰余演算判定部と、前記判定結果が剰余演算を行うものであった場合に、受信信号に対して剰余演算を行う剰余演算部と、を備えることを特徴とする受信装置である。【００２３】
前記剰余演算判定部は、前記受信信号点分布の分散の推定結果と前記受信信号点分布の分散の測定結果とが略等しい場合は剰余演算を行わないと判定し、前記受信信号点分布の分散の測定結果の方が大きい場合は剰余演算を行うと判定する。【００２４】
また、本発明は、線形プリコーディングによる干渉抑圧と非線形プリコーディングによる干渉抑圧が選択的に使用された、あるいは同時に使用された信号を受信する受信装置であって、受信信号の受信品質を推定する伝搬路推定部と、前記受信品質の推定結果が良好なサブキャリアまたは周波数チャネルを１つまたは複数選択し、前記選択したサブキャリアまたは周波数チャネルにおける受信データシンボルの信号点が、モジュロ幅の外側に位置する場合は剰余演算を行うと判定し、モジュロ幅の内側に位置する場合は剰余演算を行わないと判定する剰余演算判定部と、前記判定結果が剰余演算を行うものであった場合に、受信信号に対して剰余演算を行う剰余演算部と、を備えることを特徴とする受信装置である。【００２５】
また、本発明は、受信装置における干渉を非線形プリコーディングによって予め抑圧して信号を送信する送信装置であって、変調シンボルから干渉成分を減算する干渉成分減算部と、前記干渉成分が減算された変調シンボルに対して剰余演算を施す剰余演算部と、前記剰余演算結果の一部のシンボルに対して、剰余演算のモジュロ幅の整数倍の成分を持つ付加ベクトルを加算するベクトル加算部と、を備えることを特徴とする送信装置である。付加ベクトルを加算する前記一部のシンボルは、予めその位置が定められていることが好ましい。【００２６】
また、本発明は、線形プリコーディングによる干渉抑圧と非線形プリコーディングによる干渉抑圧が選択的に使用された、あるいは同時に使用された信号を受信する受信装置であって、受信データシンボルのうち、予め定められた一部のシンボルを選択し、前記選択した受信データシンボルの信号点が、モジュロ幅の外側に位置する場合は剰余演算を行うと判定し、モジュロ幅の内側に位置する場合は剰余演算を行わないと判定する剰余演算判定部と、前記判定結果が剰余演算を行うものであった場合に、受信信号に対して剰余演算を行う剰余演算部と、を備えることを特徴とする受信装置である。【００２７】
また、本発明は、線形プリコーディングによる干渉抑圧と非線形プリコーディングによる干渉抑圧が選択的に使用される、あるいは同時に使用される通信システムであって、受信装置における干渉を信号処理によって予め抑圧して送信する送信装置と、前記送信された信号を受信する受信部と、受信信号から推定した受信品質と、受信信号から測定した受信信号の分布とに基づいて、受信信号に対して剰余演算を行うか否かを判定する判定部と、前記判定結果が剰余演算を行うものであった場合に、受信信号に対して剰余演算を行う剰余演算部と、を有する受信装置と、からなる通信システムである。【００２８】
また、本発明は、線形プリコーディングによる干渉抑圧と非線形プリコーディングによる干渉抑圧が選択的に使用された、あるいは同時に使用された信号を受信する受信装置であって、受信信号から剰余演算を行うか否かを判定し、前記判定結果が剰余演算を行うものであった場合に、受信信号に対して剰余演算による信号点の繰り返しを考慮した復調を行うことを特徴とする受信装置である。【００２９】
また、本発明は、線形プリコーディングによる干渉抑圧と非線形プリコーディングによる干渉抑圧が選択的に使用された、あるいは同時に使用された信号を受信する受信装置であって、受信信号から推定した受信品質と、受信信号から測定した受信信号の分布とに基づいて、受信信号に対して剰余演算を行うか否かを判定する剰余演算判定部と、前記判定結果が剰余演算を行うものであった場合に、受信信号から剰余演算による信号点の繰り返しを考慮した尤度算出を行う復調部とを有することを特徴とする受信装置である。【００３０】
また、本発明は、線形プリコーディングによる干渉抑圧と非線形プリコーディングによる干渉抑圧が選択的に使用された、あるいは同時に使用された信号を受信する受信装置であって、受信信号の受信品質を推定する伝搬路推定部と、前記受信品質の推定結果が良好なサブキャリアまたは周波数チャネルを１つまたは複数選択し、前記選択したサブキャリアまたは周波数チャネルにおける受信データシンボルの信号点が、モジュロ幅の外側に位置する場合は剰余演算を行うと判定し、モジュロ幅の内側に位置する場合は剰余演算を行わないと判定する剰余演算判定部と、前記判定結果が剰余演算を行うものであった場合に、受信信号から剰余演算による信号点の繰り返しを考慮した尤度算出を行う復調部とを備えることを特徴とする受信装置である。【００３１】
本発明の他の観点によれば、線形プリコーディングによる干渉抑圧と非線形プリコーディングによる干渉抑圧が選択的に使用される、あるいは同時に使用される通信方法であって、受信信号の受信品質を推定する伝搬路推定ステップと、前記受信品質の推定結果に基づいて、送信時において剰余演算が施されていないと仮定した場合の受信信号点の分布を推定する信号分布推定ステップと、受信信号の信号点分布を測定する信号分布測定ステップと、前記受信信号点分布の推定結果と前記受信信号点分布の測定結果とを比較し、受信信号に対して剰余演算を行うか否かを判定する剰余演算判定ステップと、前記判定結果が剰余演算を行うものであった場合に、受信信号に対して剰余演算を行う剰余演算ステップと、を備えることを特徴とする通信方法が提供される。【００３２】
また、本発明は、上記に記載の通信方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであっても良く、該プログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体であっても良い。【００３３】
本明細書は本願の優先権の基礎である日本国特許出願２０１０−１７３８６９号の明細書および／または図面に記載される内容を包含する。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、線形プリコーディングによる干渉抑圧とＴＨＰによる干渉抑圧が選択的に使用される、あるいは同時に使用されるような通信システムにおいて、送信装置からの通知なしに剰余演算の有無を受信装置が判定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１の実施の形態における通信システムの概略構成例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における基地局装置の構成を示すブロック図である。
【図３】線形プリコーディングを用いる場合のマルチユーザＭＩＭＯ信号生成部２０３ａの一構成例を示すブロック図である。
【図４】非線形プリコーディングを用いる場合のマルチユーザＭＩＭＯ信号生成部２０３ｂの一構成例を示すブロック図である。
【図５】線形プリコーディングと非線形プリコーディングを組み合わせて用いる場合のマルチユーザＭＩＭＯ信号生成部２０３ｃの一構成例を示すブロック図である。
【図６Ａ】本実施の形態における端末装置６００の構成を示すブロック図である。
【図６Ｂ】本実施の形態における端末装置６００ｂの構成を示すブロック図である。
【図７】横軸に同相（In-phase）成分のＩ軸を、縦軸に直交（Quadrature）成分のＱ軸を取り、ＱＰＳＫの信号点配置図を示したものである。
【図８】基地局装置において剰余演算が施された（ＴＨＰ）場合の、受信信号点配置を示す図である。
【図９】基地局装置において剰余演算が施されない（線形プリコーディング）場合の、ＳＮＲ＝∞における受信信号点について、Ｉ軸（またはＱ軸）に着目して信号振幅の確率密度分布を求めたグラフである。
【図１０】ＳＮＲ＝３ｄＢにおいて、受信信号電力を１に正規化した場合の受信信号の信号振幅の確率密度分布を（２）式を用いて推定した結果のグラフである。
【図１１】基地局装置において剰余演算が施されなかった（線形プリコーディング）場合の、受信ＳＮＲ＝３ｄＢ時の信号振幅の分布（度数分布、ヒストグラム）を計算機シミュレーションによって求めた一例である。
【図１２】基地局装置において剰余演算が施された（ＴＨＰ）場合の、受信ＳＮＲ＝３ｄＢ時の信号振幅の分布（ヒストグラム）を計算機シミュレーションによって求めた一例である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態における端末装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第３の実施の形態における端末装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】線形プリコーディングと非線形プリコーディングを組み合わせて用いる場合の、第４の実施の形態におけるマルチユーザＭＩＭＯ信号生成部２０３ｄの一構成例を示すブロック図である。
【図１６】第３のベクトル加算部および第４のベクトル加算部における付加ベクトル加算の概念図である。
【図１７】ＴＨＰによってＭＵＩをキャンセルされた端末装置における（雑音がない場合の）受信信号点配置の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下において、本発明の実施の形態による通信技術について、図面を参照しながら説明を行う。
【００３７】
（第１の実施の形態）
本実施の形態による通信技術について、基地局装置（送信装置）が、第１の端末装置（受信装置）から第４の端末装置までの４つの端末装置に対してマルチユーザＭＩＭＯ伝送を行い、各端末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（ＴＨＰ）によって予め抑圧して送信する通信システムを例として説明する。
【００３８】
図１は、本実施の形態における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、本実施の形態における通信システムでは、基地局装置１００が複数の端末装置（例えば、第１から第４までの端末装置１０１〜１０４）と通信し、基地局装置１００から複数の端末装置１０１〜１０４への下りリンクの伝送において、同じ周波数帯域で複数の端末装置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伝送を行う通信システムである。
【００３９】
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。
【００４０】
図２は、本実施の形態における基地局装置１００の一構成例を示す機能ブロック図である。無線受信部２０９は、アンテナ部２０８（２０８ａ〜２０８ｄ）を通じて第１の端末装置１０１、第２の端末装置１０２、第３の端末装置１０３および第４の端末装置１０４から送信された信号を受信する。ＣＳＩ取得部２１０は、受信した信号から、各端末装置１０１〜１０４がそれぞれ送信したチャネル状態情報であるＣＳＩを取得する。
【００４１】
第１から第４までの符号化部２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃおよび２０１ｄには、それぞれ第１から第４までの端末装置１０１〜１０４宛のデータ系列が入力され、それぞれに対して誤り訂正符号化を行う。
【００４２】
第１から第４までの変調部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃおよび２０２ｄは、それぞれ誤り訂正符号化された第１から第４の端末装置１０１〜１０４宛のデータ系列に対して変調を施し、それぞれ第１から第４の端末装置１０１〜１０４宛のサブキャリア毎の変調シンボルを出力する。
【００４３】
マルチユーザＭＩＭＯ信号生成部２０３は、第１から第４の端末装置１０１〜１０４宛の各変調シンボルが入力され、ＣＳＩ取得部２１０で取得した各端末装置のＣＳＩに基づいて、入力された各変調シンボルに対して信号処理を施し、送信に使用するアンテナ部２０８のアンテナ２０８ａ〜２０８ｄ毎のマルチユーザＭＩＭＯシンボルを生成する。なお、マルチユーザＭＩＭＯ信号生成部２０３の詳細については後述する。
【００４４】
第１から第４までのパイロット多重部２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃおよび２０４ｄは、アンテナ部２０８の各アンテナ２０８ａ〜２０８ｄから送信するパイロット信号を、各アンテナ２０８ａ〜２０８ｄ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。尚、パイロット信号の多重は、各端末装置１０１〜１０４において基地局装置の各アンテナから送信されたパイロット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。
【００４５】
第１から第４までのＩＦＦＴ部２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃおよび２０５ｄは、パイロット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、それぞれ高速逆フーリエ変換（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。
【００４６】
第１から第４までのＧＩ挿入部２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃおよび２０６ｄ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。
【００４７】
第１から第４までの無線送信部２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃおよび２０７ｄは、ＧＩの挿入された信号をアンテナ部２０８のそれぞれのアンテナ２０８ａ〜２０８ｄを通じて送信する。
【００４８】
制御部２１１は、上記各部を制御し、それぞれの処理を実行させる。
【００４９】
図３は、線形プリコーディングを用いる場合のマルチユーザＭＩＭＯ信号生成部２０３ａの一構成例を示す機能ブロック図である。マルチユーザＭＩＭＯ信号生成部２０３ａは、フィルタ算出部３０１と、線形フィルタ部３０２と、を有する。図３の例では、線形プリコーディング、特に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。
【００５０】
フィルタ算出部３０１は、図２に示すＣＳＩ取得部２１０で取得した各端末装置のＣＳＩから、基地局装置１００の各アンテナと各端末装置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。
【００５１】
線形フィルタ部３０２は、第１から第４の端末装置１０１〜１０４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３０１で算出した線形フィルタＷを乗算し、アンテナ部２０８の各アンテナ２０８ａ〜２０８ｄ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。
【００５２】
これにより、上記マルチユーザＭＩＭＯシンボルを各端末装置が受信した場合、自端末装置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端末装置宛の信号のみが受信される。
【００５３】
なお、上記マルチユーザＭＩＭＯ信号生成部２０３ａでは、フィルタ算出部３０１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、信号対干渉および雑音電力比（Signal to Interference and Noise power Ratio：ＳＩＮＲ）を最大化できるため、受信特性が向上する。
【００５４】
図４は、非線形プリコーディングを用いる場合のマルチユーザＭＩＭＯ信号生成部２０３ｂの一構成例を示す機能ブロック図である。図４の例では、非線形プリコーディング、特にトムリンソン−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。
【００５５】
ＱＲ分解部（干渉行列算出部）４０４は、図２に示すＣＳＩ取得部２１０で取得した各端末装置のＣＳＩから、基地局装置１００の各アンテナと各端末装置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、各端末装置間の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４０３ｂへ出力し、ユニタリ行列Ｑを線形フィルタ部４０５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。
【００５６】
第１の剰余演算部４０２ａは、第１の変調部２０２ａで生成された第１の端末装置１０１宛の変調シンボルに対して剰余演算を施す。なお、第１の端末装置１０１宛の変調シンボルに対してはＭＵＩが存在しないため、干渉成分減算部は省略している。さらに剰余演算部４０２ａも省略可能である。
【００５７】
干渉成分算出部４０３ｂは、ＱＲ分解部４０４で求めた干渉行列Ｂに基づいて、第１の端末装置１０１宛の各サブキャリアの変調シンボルの剰余演算結果が第２の端末装置１０２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列目の要素が第１の端末装置１０１宛の変調シンボルが第２の端末装置１０２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の端末装置１０１宛の変調シンボルの剰余演算結果を乗じることによって干渉成分を算出できる。
【００５８】
第１の干渉成分減算部４０１ｂは、第２の変調部２０２ｂで生成された第２の端末装置１０２宛の変調シンボルから、干渉成分算出部４０３ｂで算出した第２の端末装置１０２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。
【００５９】
第２の剰余演算部４０２ｂは、干渉成分が減算された第２の端末装置１０２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剰余演算を施す。
【００６０】
干渉成分算出部４０３ｂは、第１の端末装置１０１宛の各サブキャリアの変調シンボルの剰余演算結果および第２の端末装置１０２宛の各サブキャリアの変調シンボルの剰余演算結果が、第３の端末装置１０３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列目の要素が第１の端末装置１０１宛の変調シンボルが第３の端末装置１０３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列目の要素が第２の端末装置１０２宛の変調シンボルが第３の端末装置１０３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の端末装置１０１宛の変調シンボルの剰余演算結果および第２の端末装置１０２宛の変調シンボルの剰余演算結果を乗じることによって干渉成分を算出できる。
【００６１】
第２の干渉成分減算部４０１ｃは、第３の変調部２０２ｃで生成された第３の端末装置１０３宛の変調シンボルから、干渉成分算出部４０３ｂで算出した第３の端末装置１０３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。
【００６２】
第３の剰余演算部４０２ｃは、干渉成分が減算された第３の端末装置１０３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剰余演算を施す。
【００６３】
干渉成分算出部４０３ｂは、第１の端末装置１０１宛の各サブキャリアの変調シンボルの剰余演算結果、第２の端末装置１０２宛の各サブキャリアの変調シンボルの剰余演算結果、および第３の端末装置１０３宛の各サブキャリアの変調シンボルの剰余演算結果が、第４の端末装置１０４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列目の要素が第１の端末装置１０１宛の変調シンボルが第４の端末装置１０４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列目の要素が第２の端末装置１０２宛の変調シンボルが第４の端末装置１０４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列目の要素が第３の端末装置１０３宛の変調シンボルが第４の端末装置１０４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の端末装置１０１宛の変調シンボルの剰余演算結果から第３の端末装置１０３宛の変調シンボルの剰余演算結果を乗じることによって干渉成分を算出できる。
【００６４】
第３の干渉成分減算部４０１ｄは、第４の変調部２０２ｄで生成された第４の端末装置１０４宛の変調シンボルから、干渉成分算出部４０３ｂで算出した第４の端末装置１０４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。
【００６５】
第４の剰余演算部４０２ｄは、干渉成分が減算された第４の端末装置１０４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剰余演算を施す。
【００６６】
線形フィルタ部４０５は、第１の剰余演算部４０２ａが出力した第１の端末装置１０１宛の変調シンボルの剰余演算結果、第２の剰余演算部４０２ｂが出力した第２の端末装置１０２宛の変調シンボルの剰余演算結果、第３の剰余演算部４０２ｃが出力した第３の端末装置１０３宛の変調シンボルの剰余演算結果、および、第４の剰余演算部４０２ｄが出力した第４の端末装置１０４宛の変調シンボルの剰余演算結果を入力として、ＱＲ分解部４０４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２０８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。
【００６７】
これにより、上記マルチユーザＭＩＭＯシンボルを各端末装置が受信した場合、自端末装置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端末装置宛の信号のみが受信される。
【００６８】
尚、本実施の形態では、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における端末装置の並べ替えを準最適化するような上記非特許文献４に記載されている方法などを用いても良い。
【００６９】
図５は、線形プリコーディングと非線形プリコーディングとを組み合わせて用いる場合のマルチユーザＭＩＭＯ信号生成部２０３ｃの一構成例を示す機能ブロック図である。図５では、非線形プリコーディングとしてＴＨＰを用い、第１の端末装置１０１と第２の端末装置１０２に対しては剰余演算を行わない線形プリコーディングと、第３の端末装置１０３と第４の端末装置１０４に対しては剰余演算を行うＴＨＰとを組み合わせた場合の例を示す。
【００７０】
ＱＲ分解部（干渉行列算出部）４０４は、図４の場合と同様に、ＣＳＩ取得部２１０で取得した各端末装置のＣＳＩから、基地局装置１００の各アンテナと各端末装置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、各端末装置間の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４０３ｃへ出力し、ユニタリ行列Ｑを線形フィルタ部４０５へ出力する。
【００７１】
干渉成分算出部４０３ｃは、ＱＲ分解部４０４で求めた干渉行列Ｂに基づいて、第１の端末装置１０１宛の各サブキャリアの変調シンボルが第２の端末装置１０２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列目の要素が第１の端末装置１０１宛の変調シンボルが第２の端末装置１０２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の端末装置１０１宛の変調シンボルを乗じることによって干渉成分を算出できる。
【００７２】
第１の干渉成分減算部４０１ｂは、第２の変調部２０２ｂで生成された第２の端末装置１０２宛の変調シンボルから、干渉成分算出部４０３ｃで算出した第２の端末装置１０２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。
【００７３】
干渉成分算出部４０３ｃは、第１の端末装置１０１宛の各サブキャリアの変調シンボルおよび第２の端末装置１０２宛の各サブキャリアの変調シンボルが、第３の端末装置１０３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列目の要素が第１の端末装置１０１宛の変調シンボルが第３の端末装置１０３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列目の要素が第２の端末装置１０２宛の変調シンボルが第３の端末装置１０３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の端末装置１０１宛の変調シンボルおよび第２の端末装置１０２宛の変調シンボルを乗じることによって干渉成分を算出できる。
【００７４】
第２の干渉成分減算部４０１ｃは、第３の変調部２０２ｃで生成された第３の端末装置１０３宛の変調シンボルから、干渉成分算出部４０３ｃで算出した第３の端末装置１０３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。
【００７５】
第３の剰余演算部４０２ｃは、干渉成分が減算された第３の端末装置１０３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剰余演算を施す。
【００７６】
干渉成分算出部４０３ｃは、第１の端末装置１０１宛の各サブキャリアの変調シンボル、第２の端末装置１０２宛の各サブキャリアの変調シンボル、および第３の端末装置１０３宛の各サブキャリアの変調シンボルの剰余演算結果が、第４の端末装置１０４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列目の要素が第１の端末装置１０１宛の変調シンボルが第４の端末装置１０４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列目の要素が第２の端末装置１０２宛の変調シンボルが第４の端末装置１０４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列目の要素が第３の端末装置１０３宛の変調シンボルが第４の端末装置１０４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の端末装置１０１宛の変調シンボル、第２の端末装置１０２宛の変調シンボルおよび第３の端末装置１０３宛の変調シンボルの剰余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３の干渉成分減算部４０１ｄは、第４の変調部２０２ｄで生成された第４の端末装置１０４宛の変調シンボルから、干渉成分算出部４０３ｃで算出した第４の端末装置１０４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。
【００７８】
第４の剰余演算部４０２ｄは、干渉成分が減算された第４の端末装置１０４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剰余演算を施す。
【００７９】
線形フィルタ部４０５は、第１の変調部２０２ａで生成された第１の端末装置１０１宛の変調シンボル、第１の干渉成分減算部４０１ｂが出力した干渉成分が減算された第２の端末装置１０２宛の変調シンボル、第３の剰余演算部４０２ｃが出力した第３の端末装置１０３宛の変調シンボルの剰余演算結果、および、第４の剰余演算部４０２ｄが出力した第４の端末装置１０４宛の変調シンボルの剰余演算結果を入力として、ＱＲ分解部４０４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２０８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。
【００８０】
これにより、上記マルチユーザＭＩＭＯシンボルを各端末装置が受信した場合、自端末装置以外への信号による干渉（ＭＵＩ）は、第１の端末装置１０１と第２の端末装置１０２については線形プリコーディングによって、第３の端末装置１０３と第４の端末装置１０４についてはＴＨＰによってキャンセルされて自端末装置宛の信号のみが受信される。
【００８１】
図６Ａは、本実施の形態における端末装置６００の一構成例を示す機能ブロック図である。
【００８２】
無線受信部６０１は、アンテナ部６１５を通じて基地局装置１００からの信号を受信する。
【００８３】
ＧＩ除去部６０２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６０３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。
【００８５】
パイロット分離部６０４は、変調シンボルを受信データのシンボルとパイロット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６０５に、パイロット信号のシンボルを伝搬路推定部６０９に、それぞれ入力する。
【００８６】
伝搬路推定部６０９は、分離されたパイロット信号のシンボルに基づいて、基地局装置１００の各アンテナと、端末装置６００のアンテナ６１５との間の伝搬路状態（複素伝搬路利得）と、受信品質、例えば受信信号対雑音電力比（受信ＳＮＲ）または雑音電力を推定する。
【００８７】
伝搬路補償部６０５は、伝搬路推定部６０９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）を行う。
【００８８】
信号分布推定部６１０は、伝搬路推定部６０９における受信品質（受信ＳＮＲまたは雑音電力）の推定結果に基づいて、基地局装置において剰余演算が施されていない（線形プリコーディング）と仮定した場合の受信信号点の分布を算出し、信号点分布推定結果を出力する。
【００８９】
信号分布測定部６１１は、伝搬路補償された受信データシンボルの信号点分布を測定し、信号点分布測定結果を出力する。
【００９０】
剰余演算判定部６１２は、信号点分布推定結果と信号点分布測定結果とを比較し、剰余演算を行うか否かを判定し、判定結果を出力する。なお、信号分布推定部６１０、信号分布測定部６１１および剰余演算判定部６１２における詳細な処理については後述する。
【００９１】
剰余演算部６０６は、伝搬路補償された受信データシンボルが入力され、剰余演算判定部６１２から剰余演算を行うという判定結果が入力された場合、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によって予め定められた剰余演算の幅（モジュロ幅）を用いて剰余演算を施し、剰余演算を行わないという判定結果が入力された場合、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。
【００９２】
復調部６０７は、剰余演算部６０６が出力した各受信データシンボルに対して復調を施す。
【００９３】
復号化部６０８は、復調された系列に対して誤り訂正復号処理を行い、受信データ系列を生成し出力する。
【００９４】
ＣＳＩ生成部６１３は、推定した伝搬路状態に基づいて、チャネル状態情報であるＣＳＩを生成する。
【００９５】
無線送信部６１４は、アンテナ部６１５を通じて、ＣＳＩ生成部６１３が生成したＣＳＩを基地局装置１００へ送信する。
【００９６】
制御部６１６は、上記各部を制御し、それぞれの処理を実行させる。
【００９７】
次に、信号分布推定部６１０、信号分布測定部６１１および剰余演算判定部６１２における、剰余演算を行うか否かを判定する処理について説明する。なお、以下では四位相偏移変調（Quadrature Phase Shift Keying：ＱＰＳＫ）時を例にして説明する。
【００９８】
図７は、横軸に同相（In-phase）成分のＩ軸を、縦軸に直交（Quadrature）成分のＱ軸を取り、ＱＰＳＫの信号点配置図を示した図である。
【００９９】
図７は、信号電力が１となるようにＩ軸およびＱ軸の振幅を決定した場合の例であり、ＱＰＳＫの４つの信号点はそれぞれ（Ｉ，Ｑ）＝（１／２１／２，１／２１／２）、（−１／２１／２，１／２１／２）、（−１／２１／２，−１／２１／２）、（１／２１／２，−１／２１／２）に位置する。
【０１００】
また、このときのＴＨＰにおける剰余演算のモジュロ幅τは、τ＝２×２１／２とする。
【０１０１】
ここで、端末装置の受信時において雑音がない場合（受信ＳＮＲ＝∞）を仮定し、伝搬路補償も完璧であったとし、受信信号電力を１に正規化すると、基地局装置において剰余演算が施されない（線形プリコーディング）場合の受信信号点配置は図７と同様となる。
【０１０２】
また、上記の仮定において、基地局装置において剰余演算が施された（ＴＨＰ）場合は、受信信号点配置は図８に示すような、モジュロ幅でＱＰＳＫの信号点配置が繰り返された形となる。尚、このとき、モジュロ幅で区切られた中央部分の４点およびその外側の信号点に分布する確率は、マルチユーザＭＩＭＯにおけるＭＵＩの大きさによって決まる。
【０１０３】
図９は、基地局装置において剰余演算が施されない（線形プリコーディング）場合の、ＳＮＲ＝∞における受信信号点について、Ｉ軸（またはＱ軸）に着目して信号振幅の確率密度分布を求めたグラフである。このとき、信号振幅の確率密度関数ｆ（ｘ）は、
【数１】
2012017818.tif 000003
【０１０４】
となる。ここでδ（ｘ）はディラックのデルタ関数である。
【０１０５】
しかしながら、実際には受信信号には雑音が加わる。ここで、加わる雑音はガウス雑音であると仮定すると、図９の２箇所の信号点分布に雑音の正規分布（ガウス分布）が重畳される形となる。雑音の電力（分散）をσｎ２とすると、Ｉ軸（またはＱ軸）の雑音の分散はσｎ２／２となり、信号振幅の確率密度関数ｆ（ｘ）は（２）式のようになる。
【数２】
2012017818.tif 000004
【０１０６】
また、このとき、信号振幅の累積分布関数Ｆ（ｘ）は（３）式のようになる。
【数３】
2012017818.tif 000005
【０１０７】
ここで、ｅｒｆ（ｘ）は誤差関数である。
【０１０８】
なお、伝搬路推定部６０９においてＳＮＲ＝γ（真値）と推定されたとすると、伝搬路補償部６０５において（雑音を除いた）受信信号電力が１に正規化された場合、雑音電力（分散）はσｎ２＝１／γで求められる。
【０１０９】
信号分布推定部６１０では、伝搬路推定部６０９が推定した受信品質（受信ＳＮＲまたは雑音電力）に基づいて、（２）式を用いて、基地局装置において剰余演算が施されなかった（線形プリコーディング）場合の受信信号の信号振幅の分布を推定する。以下、この推定結果を推定分布と記す。
【０１１０】
図１０は、ＳＮＲ＝３ｄＢにおいて、受信信号電力を１に正規化した場合の受信信号の信号振幅の確率密度分布を（２）式を用いて推定した結果のグラフである。
【０１１１】
図１０の一点鎖線は剰余演算のモジュロ幅を示しており、確率密度分布のうちモジュロ幅を超える部分を斜線で示している。
【０１１２】
信号分布測定部６１１では、伝搬路補償された複数の受信データシンボルを用いて、その信号振幅の分布を測定する。以下、この測定結果を測定分布と記す。
【０１１３】
図１１は、基地局装置において剰余演算が施されなかった（線形プリコーディング）場合の、受信ＳＮＲ＝３ｄＢ時の信号振幅の分布（度数分布、ヒストグラム）を計算機シミュレーションによって求めた測定分布の一例である。図１１の一点鎖線は図１０と同様に剰余演算のモジュロ幅を示している。
【０１１４】
さらに、図１２は、基地局装置において剰余演算が施された（ＴＨＰ）場合の、受信ＳＮＲ＝３ｄＢ時の信号振幅の分布（度数分布、ヒストグラム）を計算機シミュレーションによって求めた測定分布の一例である。図１２の一点鎖線も同様に剰余演算のモジュロ幅を示している。
【０１１５】
図６Ａの剰余演算判定部６１２では、信号分布推定部６１０における推定分布と、信号分布測定部６１１における測定分布とを比較して、剰余演算部６０６において剰余演算を行うか否かを判定する。
【０１１６】
一例としては、図１０の推定分布と図１１または図１２の測定分布の形状を比較し、両者の一致度が高ければ剰余演算は行わず、一致度が低い（測定分布の方が扁平で分布範囲が広い）場合は剰余演算を行うと判定する。
【０１１７】
この例では、図１０と近いのは、図１２よりも図１１の方であることがわかる。
【０１１８】
一致度の評価としては、例えば、測定分布の形状を多項式近似し、その近似結果と推定分布との相関係数を算出し、相関が高い場合（１に近い、予め設定した閾値以上）は一致度が高く、相関が低い場合（予め設定した閾値未満）は一致度が低いとする方法や、推定分布と測定分布の差の絶対値の積分結果が小さい場合（０に近い、予め設定した閾値未満）は一致度が高く、大きい場合（予め設定した閾値以上）は一致度が低いとする方法などがある。なお、上記予め設定する閾値は、例えば、剰余演算を行うか否か（送信側で剰余演算を行っていたか否か）を正しく判定できる確率を最大化し、誤って判定してしまう確率を最小化するように、計算機シミュレーション等によって決定するなどの方法が好ましい。
【０１１９】
また、他の例としては、推定分布と測定分布それぞれのモジュロ幅の外側（図１０、図１１および図１２の一点鎖線の外側）に分布している割合を求めて比較し、両者が同程度であれば剰余演算は行わず、測定分布の方が大きければ剰余演算を行うと判定する。ここで、上記の例において推定分布のモジュロ幅の外側に分布する割合（確率）ｐは、（３）式の累積分布関数Ｆ（ｘ）を用いて（４）式で表される。
【数４】
2012017818.tif 000006
【０１２０】
測定分布のモジュロ幅の外側に分布する割合は、複数の受信データシンボルの総個数とモジュロ幅の外側に分布している個数の割合から求めることができる。なお、上記の割合が同程度であるか測定分布の方が大きいかの判定は、例えば、剰余演算を行うか否か（送信側で剰余演算を行っていたか否か）を正しく判定できる確率を最大化し、誤って判定してしまう確率を最小化するように、計算機シミュレーション等によって閾値を決定し、２つの割合の差と閾値との比較によって判定するなどの方法が好ましい。伝搬路推定結果に誤差が含まれなければ、上記割合が測定分布の方が小さくなることはないが、もし測定分布の方が（同程度と言えない程度以上に）小さい場合は、剰余演算を行わないと判定するか、もしくはより精度の高い伝搬路推定を再実行するなどの処理を行うことが好ましい。
【０１２１】
なお、サブキャリア毎に線形プリコーディング（剰余演算なし）とＴＨＰ（剰余演算あり）を選択して用いるような場合、上記信号分布の推定および測定はサブキャリア毎に処理を行う。
【０１２２】
上記ではＱＰＳＫの場合について説明したが、その他の変調方式の場合においても同様に、推定分布と測定分布との比較によって剰余演算を行うか否かの判定が可能である。
【０１２３】
また、本実施の形態では、受信側の端末装置は、剰余演算判定部６１２において剰余演算を行う（基地局装置において剰余演算が行われた）と判定された場合に、復調部６０７における復調（受信信号点の判定）の前に剰余演算部６０６において伝搬路補償された受信データシンボルに対して剰余演算を行う例について説明した。
【０１２４】
本発明のその他の実施の形態の端末装置の構成例を図６Ｂに示す。図６Ｂの端末装置６００ｂでは、図６Ａの端末装置６００とは異なり、剰余演算部６０６は備えていない。復調部６０７ｂは、剰余演算判定部６１２において剰余演算を行うと判定された場合には、雑音がない場合の受信信号点配置（候補信号点配置）が図８に示すような、モジュロ幅で基地局装置における変調時の信号点配置が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）。
【０１２５】
そのＬＬＲを復号化部６０８に入力して、誤り訂正復号を行う。ここで、復調部６０７ｂにおけるＬＬＲの算出は、例えば、上記非特許文献６の式（１５）から式（２０）までに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。
【０１２６】
なお、図６Ｂに示すような構成は以降の各実施の形態の端末装置においても同様に適用できる。
【０１２７】
本実施の形態によれば、線形プリコーディングによるマルチユーザＭＩＭＯを行う基地局装置とＴＨＰによるマルチユーザＭＩＭＯを行う基地局装置が混在する場合や、基地局装置が線形プリコーディングによるマルチユーザＭＩＭＯとＴＨＰによるマルチユーザＭＩＭＯの両方に対応する場合、さらには基地局装置が線形プリコーディングとＴＨＰとを同時に組み合わせてマルチユーザＭＩＭＯを行う場合などにおいて、端末装置は、基地局装置からの制御情報等による通知なしに、自端末装置に対するマルチユーザＭＩＭＯ信号が、線形プリコーディングである（剰余演算を行っていない）のか、ＴＨＰである（剰余演算を行っている）のかを、受信信号の分布に基づいて判定することが可能となり、受信処理における剰余演算の有無を適切に切り替えて受信データを検出することが可能となる。
【０１２８】
特に、基地局装置が線形プリコーディングによる干渉抑圧とＴＨＰによる干渉抑圧の両方に対応する場合や、非特許文献５のように基地局装置が線形プリコーディングとＴＨＰとを同時に組み合わせて干渉抑圧を行う場合などでは、基地局装置と端末装置との間の瞬時の伝搬路状態、干渉の状態、さらにマルチユーザＭＩＭＯにおいては空間多重する端末装置の組み合わせなどによって、送信（フレーム）毎、端末装置（ユーザ）毎に、さらにＯＦＤＭではサブキャリア毎に、線形プリコーディングによる干渉抑圧とＴＨＰによる干渉抑圧の切り替えが行われる可能性があり、切り替え情報を１ビットで通知したとしても、制御情報量は１送信毎に（受信装置数）×（サブキャリア数）ビット必要となるが、本実施の形態によれば制御情報は不要となる。
【０１２９】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態による通信技術について説明する。本実施の形態においても、基地局装置が、第１の端末装置から第４の端末装置の４つの端末装置に対してマルチユーザＭＩＭＯ伝送を行い、各端末装置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（ＴＨＰ）によって予め抑圧して送信する通信システムを例として説明する。なお、本実施の形態における基地局装置の構成は、第１の実施の形態と同じである（図２）。
【０１３０】
図１３は、本実施の形態における端末装置１３００の一構成例を示す機能ブロック図である。
【０１３１】
図１３の端末装置１３００は、図６Ａ（図６Ｂでも良い。）の端末装置６００と一部の構成、動作が異なる。以下、端末装置１３００において、図６Ａの端末装置６００と動作の異なる部分について説明を行い、同じ動作を行う部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【０１３２】
信号分散推定部１３１０は、伝搬路推定部６０９における受信品質（受信ＳＮＲまたは雑音電力）の推定結果に基づいて、基地局装置において剰余演算が施されていない（線形プリコーディング）と仮定した場合の受信信号点の分布の分散を算出し、信号点分散推定結果を出力する。
【０１３３】
信号分散測定部１３１１は、伝搬路補償された受信データシンボルの信号点の分布の分散を測定し、信号点分散測定結果を出力する。
【０１３４】
剰余演算判定部１３１２は、信号点分散推定結果と信号点分散測定結果とを比較し、剰余演算を行うか否かを判定し、判定結果を出力する。
【０１３５】
次に、信号分散推定部１３１０、信号分散測定部１３１１および剰余演算判定部１３１２における、剰余演算を行うか否かを判定する処理について説明する。尚、以下では第１の実施の形態と同様にＱＰＳＫ時を例にして説明する。
【０１３６】
信号分散推定部１３１０では、伝搬路推定部６０９が推定した受信品質（受信ＳＮＲまたは雑音電力）に基づいて、基地局装置において剰余演算が施されなかった（線形プリコーディング）場合の受信信号の信号振幅の分布の分散を推定する。
【０１３７】
このとき、端末装置の受信時において雑音がない場合（受信ＳＮＲ＝∞）を仮定し、伝搬路補償も完璧であったとし、受信信号電力（すなわち受信信号の分散σｓ２）を１に正規化すると、受信信号点のＩ軸（またはＱ軸）の信号振幅の分布は図９のようになり、Ｉ軸（またはＱ軸）の受信信号の分散はσｓ２／２＝０．５となる。
【０１３８】
また、雑音の分散（雑音電力）をσｎ２とすると、Ｉ軸（またはＱ軸）の雑音の分散はσｎ２／２となる。
【０１３９】
信号点の生起確率と雑音の生起確率は独立であるため、実際に雑音の加わった受信信号の分布の分散σｒｘｅ２は（５）式から推定できる。
【数５】
2012017818.tif 000007
【０１４０】
以下、この推定結果を推定分散と記す。
【０１４１】
信号分散測定部１３１１では、伝搬路補償された複数の受信データシンボルを用いて、その信号振幅の分散σｒｘｓ２を測定する。具体的にはＮ個の受信データシンボルのＩ軸（またはＱ軸）の振幅ｘｉ（ｉ＝１〜Ｎ）から、（６）式で求める。
【数６】
2012017818.tif 000008
【０１４２】
ここで、ｘａｖｇはｘｉ（ｉ＝１〜Ｎ）の平均値である。以下、この測定結果を測定分散と記す。
【０１４３】
剰余演算判定部１３１２では、信号分散推定部１３１０における推定分散と、信号分散測定部１３１１における測定分散とを比較して、剰余演算部６０６において剰余演算を行うか否かを判定する。具体的には、推定分散と測定分散が（ある誤差の範囲内で）等しい場合は剰余演算を行わず、測定分散が推定分散よりも（予め定めた割合以上に）大きい場合は剰余演算を行うと判定する。
【０１４４】
すなわち、推定分散と測定分散との比較において、等しいと判定する場合には、誤差を考慮する必要がある。ある誤差の範囲内で等しいと判定されれば、剰余演算は行わない。当該誤差を越えて大きい場合には、剰余演算を行う。
【０１４５】
上記の分散が等しいか測定分散の方が大きいかの判定は、例えば、剰余演算を行うか否か（送信側で剰余演算を行っていたか否か）を正しく判定できる確率を最大化し、誤って判定してしまう確率を最小化するように、計算機シミュレーション等によってある閾値を決定し、２つの分散の差と閾値との比較によって判定するなどの方法が好ましい。伝搬路推定結果に誤差が含まれなければ、測定分散の方が小さくなることはないが、もし測定分散の方が（同程度と言えない程度以上に）小さい場合は、剰余演算を行わないと判定するか、もしくはより精度の高い伝搬路推定を再実行するなどの処理を行うことが好ましい。
【０１４６】
なお、サブキャリア毎に線形プリコーディング（剰余演算なし）とＴＨＰ（剰余演算あり）を選択して用いるような場合、上記信号分布の分散の推定および測定はサブキャリア毎に処理を行う。
【０１４７】
尚、上記ではＱＰＳＫの場合について説明したが、その他の変調方式の場合においても同様に、推定分散と測定分散との比較によって剰余演算を行うか否かの判定が可能である。
【０１４８】
以上に説明したように、本実施の形態によれば、線形プリコーディングによるマルチユーザＭＩＭＯを行う基地局装置とＴＨＰによるマルチユーザＭＩＭＯを行う基地局装置が混在する場合や、基地局装置が線形プリコーディングによるマルチユーザＭＩＭＯとＴＨＰによるマルチユーザＭＩＭＯの両方に対応する場合、さらには基地局装置が線形プリコーディングとＴＨＰとを同時に組み合わせてマルチユーザＭＩＭＯを行う場合などにおいて、端末装置は、基地局装置からの制御情報等による通知なしに、自端末装置に対するマルチユーザＭＩＭＯ信号が、線形プリコーディングである（剰余演算を行っていない）のか、ＴＨＰである（剰余演算を行っている）のかを、受信信号の分布の分散に基づいて判定することが可能となり、受信処理における剰余演算の有無を適切に切り替えて受信データを検出することが可能となる。
【０１４９】
特に、基地局装置が線形プリコーディングによる干渉抑圧とＴＨＰによる干渉抑圧の両方に対応する場合や、非特許文献５のように基地局装置が線形プリコーディングとＴＨＰとを同時に組み合わせて干渉抑圧を行う場合などでは、基地局装置と端末装置との間の瞬時の伝搬路状態、干渉の状態、さらにマルチユーザＭＩＭＯにおいては空間多重する端末装置の組み合わせなどによって、送信（フレーム）毎、端末装置（ユーザ）毎に、さらにＯＦＤＭではサブキャリア毎に、線形プリコーディングによる干渉抑圧とＴＨＰによる干渉抑圧の切り替えが行われる可能性があり、切り替え情報を１ビットで通知したとしても、制御情報量は１送信毎に（受信装置数）×（サブキャリア数）ビット必要となるが、本実施の形態によれば制御情報は不要となる。
【０１５０】
（第３の実施の形態）
本実施の形態では、基地局装置が、第１の端末装置から第４の端末装置の４つの端末装置に対してマルチユーザＭＩＭＯ伝送を行い、各端末装置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（ＴＨＰ）によって予め抑圧して送信する通信システムを例として説明する。
【０１５１】
本実施の形態における基地局装置の構成は、第１の実施の形態と同じである（図２）。図１４は、本実施の形態における端末装置１４００の一構成例を示すブロック図である。
【０１５２】
図１４の端末装置１４００は、図６Ａ（図６Ｂでも良い。）の端末装置６００と一部の構成、動作が異なる。
【０１５３】
以下、図６Ａの端末装置６００と動作の異なる部分について説明を行い、同じ動作を行う部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【０１５４】
剰余演算判定部１４１２は、伝搬路推定部６０９による受信品質の推定結果から、受信品質の良好な（伝搬路利得あるいは受信ＳＮＲが高い）サブキャリア（または周波数チャネル）を１つまたは複数選択し、選択したサブキャリアにおける伝搬路補償された受信データシンボルを抽出し、当該受信データシンボルの信号点の同相成分（Ｉ軸）または直交成分（Ｑ軸）またはその両方が、モジュロ幅を超えた外側（図８における中央部破線で囲んだ領域の外側）に位置する場合に剰余演算を行うと判定し、Ｉ軸およびＱ軸の成分のどちらもモジュロ幅を超えない場合に剰余演算を行わないと判定する。なお、上記において受信データシンボルを複数選択した場合は、それらのうちのいずれか１つでもモジュロ幅を超えている場合に剰余演算を行うと判定する。また、ＯＦＤＭではなくシングルキャリア伝送システムの場合においては、伝搬路推定結果から、受信状態の良好な（時間）シンボルを選択して、上記判定を行う。
【０１５５】
本実施の形態によれば、線形プリコーディングによるマルチユーザＭＩＭＯを行う基地局装置とＴＨＰによるマルチユーザＭＩＭＯを行う基地局装置が混在する場合や、基地局装置が線形プリコーディングによるマルチユーザＭＩＭＯとＴＨＰによるマルチユーザＭＩＭＯの両方に対応する場合、さらには基地局装置が線形プリコーディングとＴＨＰとを同時に組み合わせてマルチユーザＭＩＭＯを行う場合などにおいて、端末装置は、基地局装置からの制御情報等による通知なしに、自端末装置に対するマルチユーザＭＩＭＯ信号が、線形プリコーディングである（剰余演算を行っていない）のか、ＴＨＰである（剰余演算を行っている）のかを、受信状態の良好な受信データシンボル、すなわち、相対的に雑音電力が小さく、雑音によってモジュロ幅を超える確率の低い受信データシンボルの信号点位置に基づいて判定することが可能となり、受信処理における剰余演算の有無を適切に切り替えて受信データを検出することが可能となる。
【０１５６】
特に、基地局装置が線形プリコーディングによる干渉抑圧とＴＨＰによる干渉抑圧の両方に対応する場合や、非特許文献５のように基地局装置が線形プリコーディングとＴＨＰとを同時に組み合わせて干渉抑圧を行う場合などでは、基地局装置と端末装置との間の瞬時の伝搬路状態、干渉の状態、さらにマルチユーザＭＩＭＯにおいては空間多重する端末装置の組み合わせなどによって、送信（フレーム）毎、端末装置（ユーザ）毎に、線形プリコーディングによる干渉抑圧とＴＨＰによる干渉抑圧の切り替えが行われる可能性があり、切り替え情報を１ビットで通知したとしても、制御情報量は１送信毎に（受信装置数）ビット必要となるが、本実施の形態によれば制御情報は不要となる。
【０１５７】
（第４の実施の形態）
本実施の形態では、基地局装置が、第１の端末装置から第４の端末装置の４つの端末装置に対してマルチユーザＭＩＭＯ伝送を行い、各端末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（ＴＨＰ）によって予め抑圧して送信する通信システムを例として説明する。
【０１５８】
本実施の形態における基地局装置の構成は、図２と同様であるが、マルチユーザＭＩＭＯ信号生成部２０３の詳細構成が異なる。
【０１５９】
図１５は、線形プリコーディングと非線形プリコーディングを組み合わせて用いる場合の、本実施の形態におけるマルチユーザＭＩＭＯ信号生成部の一構成例を示すブロック図である。図１５では、非線形プリコーディングとしてＴＨＰを用い、第１の端末装置１０１と第２の端末装置１０２に対しては剰余演算を行わない線形プリコーディングと、第３の端末装置１０３と第４の端末装置１０４に対しては剰余演算を行うＴＨＰとを組み合わせた場合の例を示す。
【０１６０】
図１５のマルチユーザＭＩＭＯ信号生成部２０３ｄは、図５のマルチユーザＭＩＭＯ信号生成部２０３ｃと一部の構成、動作が異なり、剰余演算を行うＴＨＰの場合に、一部のシンボルの剰余演算結果に対して付加ベクトルを加算する。この付加ベクトルの加算は、基地局装置において剰余演算を行った場合に、当該シンボルが端末装置で受信される際に確実にモジュロ幅の外側に分布するように行うものである。
【０１６１】
以下、図５のマルチユーザＭＩＭＯ信号生成部２０３ｃと動作の異なる部分について説明を行い、同じ動作を行う部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【０１６２】
第１の端末装置１０１宛の変調シンボル、第２の端末装置１０２宛の変調シンボルに関する処理は図５のマルチユーザＭＩＭＯ信号生成部２０３ｃと同様である。
【０１６３】
第３のベクトル加算部１５０１ｃは、第３の剰余演算部４０２ｃから出力された第３の端末装置１０３宛の各サブキャリアの変調シンボルの剰余演算結果の一部のシンボルに対して、Ｉ軸またはＱ軸またはその両方の成分にそれぞれモジュロ幅の整数倍の長さを持つ付加ベクトルを加算する。なお付加ベクトルを加算する上記一部のシンボルは、予めその位置（サブキャリア、ＯＦＤＭシンボル）をシステムで取り決めておくのが好ましいが、これに限られるものではない。また、干渉成分算出部４０３ｄへは、第３の剰余演算部４０２ｃから出力された第３の端末装置宛の各サブキャリアの変調シンボルの剰余演算結果に代えて、第３のベクトル加算部１５０１ｃで付加ベクトルが加算された結果が入力される。
【０１６４】
干渉成分算出部４０３ｄは、第１の端末装置１０１宛の各サブキャリアの変調シンボル、第２の端末装置１０２宛の各サブキャリアの変調シンボル、および第３の端末装置１０３宛の各サブキャリアの変調シンボルの剰余演算結果に付加ベクトルが加算されたシンボルが、第４の端末装置１０４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列目の要素が第１の端末装置１０１宛の変調シンボルが第４の端末装置１０４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列目の要素が第２の端末装置１０２宛の変調シンボルが第４の端末装置１０４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列目の要素が第３の端末装置１０３宛の変調シンボルが第４の端末装置１０４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の端末装置１０１宛の変調シンボル、第２の端末装置１０２宛の変調シンボルおよび第３の端末装置１０３宛の変調シンボルの剰余演算結果に付加ベクトルが加算されたシンボルを乗じることによって干渉成分を算出できる。
【０１６５】
第３の干渉成分減算部４０１ｄは、第４の変調部２０２ｄで生成された第４の端末装置１０４宛の変調シンボルから、干渉成分算出部４０３ｄで算出した第４の端末装置１０４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。
【０１６６】
第４の剰余演算部４０２ｄは、干渉成分が減算された第４の端末装置１０４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剰余演算を施す。
【０１６７】
第４のベクトル加算部１５０１ｄは、第４の剰余演算部４０２ｄから出力された第４の端末装置１０４宛の各サブキャリアの変調シンボルの剰余演算結果の一部のシンボルに対して、Ｉ軸またはＱ軸またはその両方の成分にそれぞれモジュロ幅の整数倍の長さを持つ付加ベクトルを加算する。なお付加ベクトルを加算する上記一部のシンボルは、予めその位置（サブキャリア、ＯＦＤＭシンボル）をシステムで取り決めておくのが好ましいが、これに限られるものではない。
【０１６８】
線形フィルタ部４０５は、第１の変調部２０２ａで生成された第１の端末装置１０１宛の変調シンボル、第１の干渉成分減算部４０１ｂが出力した干渉成分が減算された第２の端末装置１０２宛の変調シンボル、第３のベクトル加算部１５０１ｃが出力した第３の端末装置１０３宛の変調シンボルの剰余演算結果に付加ベクトルが加算されたシンボル、および第４のベクトル加算部１５０１ｄが出力した第４の端末装置１０４宛の変調シンボルの剰余演算結果に付加ベクトルが加算されたシンボルを入力として、ＱＲ分解部４０４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２０８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。
【０１６９】
図１６に、第３のベクトル加算部１５０１ｃおよび第４のベクトル加算部１５０１ｄにおける付加ベクトル加算の概念図を示す。以下、ＱＰＳＫ時を例として説明する。
【０１７０】
第３の変調部２０２ｃまたは第４の変調部２０２ｄから出力された、第３の端末装置１０３宛の変調シンボルまたは第４の端末装置１０４宛の変調シンボルが、図１６のＡで示された信号点であったとする。第２の干渉成分減算部４０１ｃまたは第３の干渉成分減算部４０１ｄにおいて干渉成分を減算された結果がＢ点となったとすると、第３の剰余演算部４０２ｃまたは第４の剰余演算部４０２ｄにおける剰余演算の結果はＣ点となる（剰余演算によってＢ点からＣ点への摂動ベクトルが加算された形となる）。ここで、剰余演算の結果は、全てのシンボルについて図１６の斜線で塗られた領域に分布する。第３のベクトル加算部１５０１ｃおよび第４のベクトル加算部１５０１ｄでは、この剰余演算結果の一部のシンボルについて、Ｉ軸またはＱ軸またはその両方の成分にそれぞれモジュロ幅の整数倍の長さを持つ付加ベクトルを加算する。図１６の例では、同相成分のみにモジュロ幅τの１倍の長さを持つ付加ベクトル（−τ，０）を加算する場合を示しており、Ｃ点にあった剰余演算結果に対して付加ベクトルを加算してＤ点が出力される。
【０１７１】
図１７に、ＴＨＰによってＭＵＩをキャンセルされた端末装置における（雑音がない場合の）受信信号点配置の例を示す。
【０１７２】
基地局装置における送信時の剰余演算によって、端末装置における受信時には図１７に示すようにモジュロ幅毎に信号点が繰り返された形で受信される。図１６において付加ベクトルを加算されたＤ点は、干渉成分がキャンセルされて、送信時の元の変調シンボルの信号点Ａに送信時の剰余演算による摂動ベクトルと付加ベクトルが加算されたＥ点として受信される。
【０１７３】
上記の、第３のベクトル加算部１５０１ｃおよび第４のベクトル加算部１５０１ｄにおける付加ベクトル加算は、基地局装置において剰余演算を行った場合に、当該シンボルが端末装置で受信される際にモジュロ幅の外側に分布するようにするために行うものである。
【０１７４】
このため、第３の剰余演算部４０２ｃまたは第４の剰余演算部４０２ｄにおける剰余演算によって信号点が移動した場合、つまり図１６の例においてＢ点とＣ点が異なる（摂動ベクトルの大きさが０でない）場合は、付加ベクトルを加算しなくても端末装置における受信信号点は（雑音がない場合には）モジュロ幅の外側に位置するため、このような場合は必ずしも付加ベクトルを加算する必要はない。付加ベクトルを加算する場合は、剰余演算の結果として加算された摂動ベクトルをｖとすると、その反対向きのベクトル−ｖとは異なるような付加ベクトルを加算することにより、受信信号点がモジュロ幅の外側に位置するようにできる。
【０１７５】
また、第３の剰余演算部４０２ｃまたは第４の剰余演算部４０２ｄにおける剰余演算によって信号点が移動しなかった場合、つまり図１６の例においてＢ点とＣ点が同じ（摂動ベクトルの大きさが０である）場合は、端末装置における受信信号点は（雑音がない場合には）モジュロ幅の内側に位置するため、付加ベクトルを加算することによって端末装置における受信信号点をモジュロ幅の外側に位置するようにできる。この際の付加ベクトルの向きは、どの向きでも良い。
【０１７６】
なお、付加ベクトルの加算によって送信電力が増加するため、付加ベクトルの大きさは必要最小限（Ｉ軸またはＱ軸またはその両方にモジュロ幅の１倍程度の長さなど）とすることが好ましいが、雑音電力が大きく受信ＳＮＲが低い場合などはモジュロ幅の内外の判定を容易にするためにより大きな付加ベクトル（Ｉ軸またはＱ軸またはその両方にモジュロ幅の２倍以上の長さなど）を加算しても良い。また、付加ベクトルの加算後に送信電力の再調整を行っても良い。
【０１７７】
本実施の形態における端末装置の構成は、図６Ａ（図６Ｂでも良い。）の端末装置６００、図１３の端末装置１３００または図１４の端末装置１４００のいずれの構成でも良い。ここでは図１４の端末装置１４００を例として、第３の実施の形態と詳細動作の異なる剰余演算判定部１４１２について説明する。
【０１７８】
本実施の形態における剰余演算判定部１４１２は、システムで予め位置（サブキャリア、ＯＦＤＭシンボル）を取り決めるなどしておいた受信データシンボルを選択し、選択した受信データシンボルの信号点のＩ軸またはＱ軸またはその両方の成分が、モジュロ幅を超えた外側に位置する場合に剰余演算を行うと判定し、Ｉ軸およびＱ軸のどちらの成分もモジュロ幅を超えない場合に剰余演算を行わないと判定する。また、システムで予め位置を取り決めるなどしておいた受信データシンボルが複数存在する場合は、雑音によって受信信号点が変動してしまうことを考慮して、それら複数の受信データシンボルのうち、信号点のＩ軸またはＱ軸またはその両方の成分が、モジュロ幅を超えた外側に位置する受信データシンボルが過半数であれば剰余演算を行うと判定し、過半数に満たなければ剰余演算を行わないと判定するのが好ましい。
【０１７９】
なお、基地局装置で加算した付加ベクトルは、剰余演算部６０６の剰余演算によって自動的に取り除かれるため、端末装置において減算等の処理を行う必要はない。
【０１８０】
このように、基地局装置において、剰余演算を行うＴＨＰの場合に一部のシンボルの剰余演算結果に対して付加ベクトルを加算することによって、付加ベクトルが加算されたシンボルについては、端末装置において付加ベクトル分だけシフトした信号点位置で受信され、モジュロ幅の外側に位置する。このため、当該シンボルに基づいて剰余演算の有無を判定すれば、より精度良く判定することが可能となる。
【０１８１】
なお、上記各実施の形態では、線形プリコーディングとＴＨＰを用いてマルチユーザＭＩＭＯにおけるＭＵＩを抑圧して送受信する通信システムについて説明を行ったが、本発明の適用範囲はこれに限られるものではなく、例えば、線形プリコーディングとＴＨＰを用いてシンボル間干渉を抑圧する通信システム、線形プリコーディングとＴＨＰを用いてセル間干渉を抑圧する通信システムなどの、線形プリコーディングとＴＨＰを用いて干渉成分を抑圧する有線および無線の通信システムに同様に適用可能である。
【０１８２】
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の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・書き込みが行われる。
【０１８３】
また、図６Ａ・図６Ｂ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。
【０１８４】
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、上述した実施の形態における通信装置（基地局装置および端末装置）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。
【０１８５】
以上、この発明の実施の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の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。
【産業上の利用可能性】
【０１８６】
本発明は通信装置に利用可能である。
【符号の説明】
【０１８７】
１００…基地局装置、１０１〜１０４…第１〜第４までの端末装置、２０１…符号化部、２０２…変調部、２０３…マルチユーザＭＩＭＯ信号生成部、２０４…パイロット多重部、２０５…ＩＦＦＴ部、２０６…ＧＩ挿入部、２０７…無線送信部、２０８…アンテナ部、２０９…無線受信部、２１０…ＣＳＩ取得部、３０１…フィルタ算出部、３０２…線形フィルタ部、４０１…干渉減算部、４０２…剰余演算部、４０３ｂ…干渉成分算出部、４０４…ＱＲ分解部、６００…端末装置、６０１…無線受信部、６０２…ＧＩ除去部、６０３…ＦＦＴ部、６０４…パイロット分離部、６０５…伝搬路補償部、６０６…剰余演算部、６０７…復調部、６０８…復号化部、６０９…伝搬路推定部、６１０…信号分布推定部、６１３…ＣＳＩ生成部、６１４…無線送信部、６１５…アンテナ部、６１６…制御部、１３１０…信号分散推定部、１３１１…信号分散測定部、１３１２…剰余演算判定部。【０１８８】
本明細書で引用した全ての刊行物、特許および特許出願をそのまま参考として本明細書にとり入れるものとする。
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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