(57)【要約】【課題】ＭＩＭＯ技術において、優れた伝送特性が得られる無線通信装置、無線通信システム及び通信方法を提供する。【解決手段】無線通信装置が、干渉除去前送信信号群の送信信号としての伝搬路情報である送信信号伝搬路行列と非干渉除去送信信号群の干渉信号としての伝搬路情報である干渉信号伝搬路行列とを、受信した信号に基づいて取得する伝搬路情報取得部と、干渉除去前送信信号群と非干渉除去送信信号群と送信信号伝搬路行列と干渉信号伝搬路行列との入力を受けて、非干渉除去送信信号群による干渉除去前送信信号群に対する受信時における干渉信号群を生成する干渉信号算出部と、干渉除去前送信信号群から干渉信号群を減算して干渉除去後送信信号群を生成する干渉信号減算部と、干渉除去後送信信号群と非干渉除去送信信号群とを互いに異なる送信アンテナで送信する送信アンテナ群とを具備する。【選択図】図２
2011003960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
干渉除去前送信信号群の送信信号としての伝搬路情報である送信信号伝搬路行列と非干渉除去送信信号群の干渉信号としての伝搬路情報である干渉信号伝搬路行列とを、受信した信号に基づいて取得する伝搬路情報取得部と、
干渉除去前送信信号群と非干渉除去送信信号群と前記送信信号伝搬路行列と前記干渉信号伝搬路行列との入力を受けて、前記非干渉除去送信信号群による前記干渉除去前送信信号群に対する受信時における干渉信号群を生成する干渉信号算出部と、
前記干渉除去前送信信号群から前記干渉信号群を減算して干渉除去後送信信号群を生成する干渉信号減算部と、
前記干渉除去後送信信号群と前記非干渉除去送信信号群とを互いに異なる送信アンテナで送信する送信アンテナ群と
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記干渉除去後送信信号群の各信号を所定定数であるモジュロ幅で除した剰余を求めて電力抑圧送信信号群を生成するモジュロ部をさらに具備し、
前記送信アンテナ群は前記電力抑圧送信信号群と前記非干渉除去送信信号群とを互いに異なる送信アンテナで送信する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
干渉除去後送信信号群と非干渉除去送信信号群とを受信する複数のアンテナと、
受信した前記干渉除去後送信信号群に対する所望信号を復号して所望信号推定値群を生成する干渉除去後送信信号群所望信号復号部と、
前記所望信号推定値群から前記非干渉除去送信信号群に対する前記干渉除去後送信信号群の干渉信号の推定値を算出するレプリカ生成部と、
受信した前記非干渉除去送信信号群から前記干渉信号の推定値を減算してレプリカ減算後信号群を生成するするレプリカ減算部と、
前記レプリカ減算後信号群に対する所望信号を復号する非干渉除去送信信号群所望信号復号部と
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項４】
前記複数のアンテナは電力抑圧送信信号群と非干渉除去送信信号群とを受信し、
前記干渉除去後送信信号群所望信号復号部は、受信した前記電力抑圧送信信号群の振幅に基づいて該電力抑圧送信信号群に対して行われた剰余演算によるシフト量を算出し、該シフト量を用いて所望信号推定値群を生成し、
前記レプリカ生成部は、前記所望信号推定値群と前記電力抑圧送信信号群に対して行われた剰余演算によるシフト量とから前記非干渉除去送信信号群に対する前記電力抑圧送信信号群の干渉成分のレプリカ信号群を生成する
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項５】
干渉除去前送信信号群の送信信号としての伝搬路情報である送信信号伝搬路行列と非干渉除去送信信号群の干渉信号としての伝搬路情報である干渉信号伝搬路行列とを、受信した信号に基づいて取得する伝搬路情報取得部と、
干渉除去前送信信号群と非干渉除去送信信号群と前記送信信号伝搬路行列と前記干渉信号伝搬路行列との入力を受けて、前記非干渉除去送信信号群による前記干渉除去前送信信号群に対する受信時における干渉信号群を生成する干渉信号算出部と、
前記干渉除去前送信信号群から前記干渉信号群を減算して干渉除去後送信信号群を生成する干渉信号減算部と、
前記干渉除去後送信信号群と前記非干渉除去送信信号群とを互いに異なる送信アンテナで送信する送信アンテナ群と
を具備する所望信号送信側通信装置と、
干渉除去後送信信号群と非干渉除去送信信号群とを受信する複数のアンテナと、
受信した前記干渉除去後送信信号群に対する所望信号を復号して所望信号推定値群を生成する干渉除去後送信信号群所望信号復号部と、
前記所望信号推定値群から前記非干渉除去送信信号群に対する前記干渉除去後送信信号群の干渉信号の推定値を算出するレプリカ生成部と、
受信した前記非干渉除去送信信号群から前記干渉信号の推定値を減算してレプリカ減算後信号群を生成するするレプリカ減算部と、
前記レプリカ減算後信号群に対する所望信号を復号する非干渉除去送信信号群所望信号復号部と
を具備する所望信号受信側通信装置と
を具備することを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
前記所望信号送信側通信装置は
前記干渉除去後送信信号群の各信号を所定定数であるモジュロ幅で除した剰余を求めて電力抑圧送信信号群を生成するモジュロ部をさらに具備し、
前記送信アンテナ群は前記電力抑圧送信信号群と前記非干渉除去送信信号群とを互いに異なる送信アンテナで送信し、
前記所望信号受信側通信装置は
前記複数のアンテナは電力抑圧送信信号群と非干渉除去送信信号群とを受信し、
前記干渉除去後送信信号群所望信号復号部は、受信した前記電力抑圧送信信号群の振幅に基づいて該電力抑圧送信信号群に対して行われた剰余演算によるシフト量を算出し、該シフト量を用いて所望信号推定値群を生成し、
前記レプリカ生成部は、前記所望信号推定値群と前記電力抑圧送信信号群に対して行われた剰余演算によるシフト量とから前記非干渉除去送信信号群に対する前記電力抑圧送信信号群の干渉成分のレプリカ信号群を生成する
ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項７】
複数の送信アンテナを有し、同一搬送周波数の複数の送信信号を同一時刻で送信する第１の通信装置と、複数の受信アンテナを有し、空間多重された上記複数の送信信号を受信する第２の通信装置との間で無線通信を行う通信方法であって、
上記複数の送信信号を複数のグループに分割して、その１つのグループの送信信号については、干渉信号を予め減算したものを送信用に使用し、
受信側では、上記干渉信号を予め減算した送信信号の受信により、当該グループの受信信号を復号し、かつ、その復号信号を用いて他のグループに属する送信信号を復号すること、
を特徴とする通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置、無線通信システムおよび通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、第４世代の移動通信の標準化が進められており、下り回線（基地局から移動局への通信）の伝送速度の向上を実現する目的で、様々な検討がなされている。伝送速度を向上させる方法の１つとして、システムの帯域を広帯域化することが考えられるが、システムの帯域を広帯域化することは周波数資源が有限であることを考慮すると限界がある。そこで、周波数帯域を広げることなく同一時刻、同一周波数を用いて複数の信号を空間多重できるＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ、多入力多出力）技術が有用な技術として検討されている。ＭＩＭＯ多重技術は、送受信双方に複数のアンテナを装備し、異なる信号系列を同時に複数の送信アンテナから伝送する空間多重伝送技術である。
第３．９世代では、３００Ｍｂｐｓ（メガビット毎秒）という伝送速度の要求条件を満たすため、アンテナを４本装備し最大４多重可能なＭＩＭＯ技術が仕様化されている。第４世代では１Ｇｂｐｓ（ギガビット毎秒）という要求条件を考慮すると最大８多重まで空間多重することが必要とされており、その検討がなされている。ここで、ＭＩＭＯ多重された信号を分離する手法としては、大きく分類して受信側で信号分離をする手法と、送信側で信号処理をする手法とがある。
移動体通信システムにおける無線伝搬路は、遅延時間の異なる多数の伝搬路で構成されているため、受信側では送受信すべき所望波以外にも多数の干渉波を受信する。したがって、受信特性はこのような干渉の影響や雑音の影響を受けたものとなる。
【０００３】
受信側で多重された信号を分離する方法としては、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ、最小平均自乗誤差）やＭＬＤ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ、最尤判定）などの方式があり、各受信アンテナの受信信号と受信信号が経由する伝搬路の特性とを用いて、伝搬路上における干渉や雑音の影響を考慮して送受信すべき所望信号を検出する。受信特性は比較的良好である。特にＭＬＤは、送信アンテナから送信され得る変調信号全ての組み合わせについて候補を総当りし、送信された確率が最も高いものを選択するため、最適な受信検出法であり、良好な伝送特性を達成できる。
一方、送信側で信号処理する方法としては、送信ＺＦ（Ｚｅｒｏ  Ｆｏｒｃｉｎｇ）やＴＨＰ（Ｔｏｍｌｉｎｓｏｎ−Ｈａｒａｓｈｉｍａ  Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ）などの送信等化技術が提案されている（非特許文献１参照）。送信等化技術は、伝搬路上で受ける干渉の影響を送信側で抑圧する技術である。具体的には、各受信アンテナで推定される伝搬路特性を送信側へフィードバックし、送信側ではその伝搬路情報をもとに伝搬路上の干渉による影響を計算し、受信側で干渉の影響をキャンセルした信号が受信できるよう、あらかじめ信号を処理して送信する。受信特性は受信側でＭＩＭＯ信号分離（ＭＩＭＯ受信側における各送信信号の分離。以下、ＭＩＭＯ分離ともいう）する方式よりは劣化するが、受信処理が簡易になるという特徴がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Harashima、他１名，"Matched-Transmission Technique for Channels With Intersymbol Interference"，IEEE TRANSACTION ON COMMUNICATIONS，１９７２年８月，Vol. COM-20，No.4，p.774-780
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、ＭＩＭＯ技術によって伝送レートの改善を見込む場合、受信側でＭＩＭＯ多重を分離するための受信処理を行うことが有効である。しかしながら、受信側でＭＩＭＯ多重を分離するためには行列演算を行うこととなり、演算量が膨大になってしまうという問題点があった。特に、ＭＩＭＯ分離における最適な受信方法であるＭＬＤを適用する場合には、空間多重数や変調多値数に対して指数的に演算量が増加し、空間多重数や変調方式によっては非現実的な受信処理となって実現が困難であった。
一方、もう１つの方法である送信側で信号処理する場合、伝搬路情報を送信側にフィードバックしておけば、送信側での処理により受信側で大きな演算量を伴うことなく受信できる。しかし、多重数の増加に伴いフィードバックする伝搬路の情報量が増加し、オーバヘッドが増大してしまうだけでなく、ＭＬＤのような受信処理に比べて受信特性が劣るという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＭＩＭＯ多重技術において、上述の演算量の増大とかフィードバックする情報量の増加を要しない無線通信装置、無線通信システムおよび通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［１］この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様による無線通信装置は、干渉除去前送信信号群の送信信号としての伝搬路情報である送信信号伝搬路行列と非干渉除去送信信号群の干渉信号としての伝搬路情報である干渉信号伝搬路行列とを、受信した信号に基づいて取得する伝搬路情報取得部と、干渉除去前送信信号群と非干渉除去送信信号群と前記送信信号伝搬路行列と前記干渉信号伝搬路行列との入力を受けて、前記非干渉除去送信信号群による前記干渉除去前送信信号群に対する受信時における干渉信号群を生成する干渉信号算出部と、前記干渉除去前送信信号群から前記干渉信号群を減算して干渉除去後送信信号群を生成する干渉信号減算部と、前記干渉除去後送信信号群と前記非干渉除去送信信号群とを互いに異なる送信アンテナで送信する送信アンテナ群とを具備することを特徴とする。
この無線通信装置は、非干渉除去送信信号群による干渉除去前送信信号群に対する受信時における干渉信号群を減算して送信することにより、受信側において干渉除去前送信信号群の所望信号の推定と非干渉除去送信信号群の所望信号の推定とが別個に行える送信信号群を送信することができる。
また、伝搬路情報として送信信号伝搬路行列と干渉信号伝搬路行列とがあればよいので、送信ゼロフォーシングなど送信側で干渉信号を減算する従来の方法と比して、必要とする伝搬路情報の数が少なくて済む。したがって、伝搬路情報を受信する場合は通信量が少なくて済む。また、伝搬路情報を自無線通信装置において生成する場合は計算量が少なくてすむ。
【０００８】
［２］また、本発明の一態様による無線通信装置は上述の無線通信装置であって、前記干渉除去後送信信号群の各信号を所定定数であるモジュロ幅で除した剰余を求めて電力抑圧送信信号群を生成するモジュロ部をさらに具備し、前記送信アンテナ群は前記電力抑圧送信信号群と前記非干渉除去送信信号群とを互いに異なる送信アンテナで送信することを特徴とする。
この無線通信装置では、モジュロ演算をさらに行うことにより、電力抑圧送信信号群の送信電力を抑圧しつつ上述の無線通信装置と同様の効果を得ることができる。
【０００９】
［３］また、本発明の一態様による無線通信装置は、干渉除去後送信信号群と非干渉除去送信信号群とを受信する複数のアンテナと、受信した前記干渉除去後送信信号群に対する所望信号を復号して所望信号推定値群を生成する干渉除去後送信信号群所望信号復号部と、前記所望信号推定値群から前記非干渉除去送信信号群に対する前記干渉除去後送信信号群の干渉信号の推定値を算出するレプリカ生成部と、受信した前記非干渉除去送信信号群から前記干渉信号の推定値を減算してレプリカ減算後信号群を生成するするレプリカ減算部と、前記レプリカ減算後信号群に対する所望信号を復号する非干渉除去送信信号群所望信号復号部とを具備することを特徴とする。
この無線通信装置では、干渉除去後送信信号群に対する所望信号を復号する際には非干渉除去送信信号群の成分が除去されており、非干渉除去送信信号群に対する所望信号を復号する際には干渉除去後送信信号群の成分が除去されているので、所望信号の候補点の数が少なく、復号に要する計算量が少なくて済む。
【００１０】
［４］また、本発明の一態様による無線通信装置は上述の無線通信装置であって、前記複数のアンテナは電力抑圧送信信号群と非干渉除去送信信号群とを受信し、前記干渉除去後送信信号群所望信号復号部は、受信した前記電力抑圧送信信号群の振幅に基づいて該電力抑圧送信信号群に対して行われた剰余演算によるシフト量を算出し、該シフト量を用いて所望信号推定値群を生成し、前記レプリカ生成部は、前記所望信号推定値群と前記電力抑圧送信信号群に対して行われた剰余演算によるシフト量とから前記非干渉除去送信信号群に対する前記電力抑圧送信信号群の干渉成分のレプリカ信号群を生成することを特徴とする。
この無線通信装置はモジュロ演算を考慮して電力抑圧送信信号群の復号およびレプリカ信号群の生成を行うので、モジュロ演算された送信信号を受信して上述の無線通信装置と同様の効果を得ることができる。
【００１１】
［５］また、本発明の一態様による無線通信システムは、干渉除去前送信信号群の送信信号としての伝搬路情報である送信信号伝搬路行列と非干渉除去送信信号群の干渉信号としての伝搬路情報である干渉信号伝搬路行列とを、受信した信号に基づいて取得する伝搬路情報取得部と、干渉除去前送信信号群と非干渉除去送信信号群と前記送信信号伝搬路行列と前記干渉信号伝搬路行列との入力を受けて、前記非干渉除去送信信号群による前記干渉除去前送信信号群に対する受信時における干渉信号群を生成する干渉信号算出部と、前記干渉除去前送信信号群から前記干渉信号群を減算して干渉除去後送信信号群を生成する干渉信号減算部と、前記干渉除去後送信信号群と前記非干渉除去送信信号群とを互いに異なる送信アンテナで送信する送信アンテナ群とを具備する所望信号送信側通信装置と、干渉除去後送信信号群と非干渉除去送信信号群とを受信する複数のアンテナと、受信した前記干渉除去後送信信号群に対する所望信号を復号して所望信号推定値群を生成する干渉除去後送信信号群所望信号復号部と、前記所望信号推定値群から前記非干渉除去送信信号群に対する前記干渉除去後送信信号群の干渉信号の推定値を算出するレプリカ生成部と、受信した前記非干渉除去送信信号群から前記干渉信号の推定値を減算してレプリカ減算後信号群を生成するするレプリカ減算部と、前記レプリカ減算後信号群に対する所望信号を復号する非干渉除去送信信号群所望信号復号部とを具備する所望信号受信側通信装置とを具備することを特徴とする。
この無線通信システムは、所望信号送信側通信装置においては、伝搬路情報として送信信号伝搬路行列と干渉信号伝搬路行列とがあればよいので、送信ゼロフォーシングなど送信側で干渉信号を減算する従来の方法と比して、必要とする伝搬路情報の数が少なくて済む。したがって、伝搬路情報を受信する場合は通信量が少なくて済む。また、伝搬路情報を自無線通信装置において生成する場合は計算量が少なくてすむ。
また、所望信号受信側通信装置においては、干渉除去後送信信号群に対する所望信号を復号する際には非干渉除去送信信号群の成分が除去されているので、信号の候補点の数が少なく、復号に要する計算量が少なくて済む。
【００１２】
［６］また、本発明の一態様による無線通信システムは上述の無線通信システムであって、前記所望信号送信側通信装置は前記干渉除去後送信信号群の各信号を所定定数であるモジュロ幅で除した剰余を求めて電力抑圧送信信号群を生成するモジュロ部をさらに具備し、前記送信アンテナ群は前記電力抑圧送信信号群と前記非干渉除去送信信号群とを互いに異なる送信アンテナで送信し、前記所望信号受信側通信装置は前記複数のアンテナは電力抑圧送信信号群と非干渉除去送信信号群とを受信し、前記干渉除去後送信信号群所望信号復号部は、受信した前記電力抑圧送信信号群の振幅に基づいて該電力抑圧送信信号群に対して行われた剰余演算によるシフト量を算出し、該シフト量を用いて所望信号推定値群を生成し、前記レプリカ生成部は、前記所望信号推定値群と前記電力抑圧送信信号群に対して行われた剰余演算によるシフト量とから前記非干渉除去送信信号群に対する前記電力抑圧送信信号群の干渉成分のレプリカ信号群を生成することを特徴とする。
この無線通信システムは、所望信号受信側通信装置においてモジュロ演算を行い、所望信号受信側通信装置においてモジュロ演算を考慮して電力抑圧送信信号群の復号およびレプリカ信号群の生成を行うので、モジュロ演算によって送信電圧を抑圧しつつ、上述の無線通信システムと同様の効果を得ることができる。
【００１３】
［７］また、本発明の一態様による通信方法は、複数の送信アンテナを有し、同一搬送周波数の複数の送信信号を同一時刻で送信する第１の通信装置と、複数の受信アンテナを有し、空間多重された上記複数の送信信号を受信する第２の通信装置との間で無線通信を行う通信方法であって、上記複数の送信信号を複数のグループに分割して、その１つのグループの送信信号については、干渉信号を予め減算したものを送信用に使用し、受信側では、上記干渉信号を予め減算した送信信号の受信により、当該グループの受信信号を復号し、かつ、その復号信号を用いて他のグループに属する送信信号を復号すること、を特徴とする。
この通信方法では、１つのグループの送信信号については、干渉信号を予め減算したものを使用するので、所望信号の候補点の数が少なく、復号に要する計算量が少なくて済む。また、他のグループに属する送信信号を復号する際には、上記の復号信号を用いて他のグループに属する送信信号を復号することにより、信号の候補点の数が少なく、復号に要する計算量が少なくて済む。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、所望信号を送信する側の通信装置へのフィードバックする伝搬路情報量を低減しつつ、所望信号を受信する側の通信装置での信号分離の演算量を削減することができ、効率的なＭＩＭＯ多重を実現することができる。これにより、ＭＩＭＯ技術において、優れた伝送特性が得られる無線通信装置および無線通信システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の第１の実施形態における基地局装置１と移動端末装置６との間の無線信号の伝搬路の構成を模式的に示す構成図である。
【図２】同実施形態における基地局装置１の構成を示す概略構成図である。
【図３】同実施形態におけるＯＦＤＭ信号送信部２０の構成を示す概略構成図である。
【図４】同実施形態における移動端末装置６の構成を示す概略構成図である。
【図５】同実施形態におけるＯＦＤＭ信号復元部６０の構成を示す概略構成図である。
【図６】本発明の第２の実施形態における基地局装置２の構成を示す概略構成図である。
【図７】同実施形態における移動端末装置２の構成を示す概略構成図である。
【図８】同実施形態においてモジュロ考慮最尤判定部８３０が仮分離した１本の送信アンテナ分の信号に対応する送信信号点の候補の複素平面上における構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の第１の実施形態における所望信号を送信する側の通信装置である基地局装置１と所望信号を受信する側の通信装置である移動端末装置６との間の無線信号の伝搬路の構成を模式的に示す構成図である。なお、本実施形態の通信装置はＭＩＭＯ多重にて通信を行う通信装置であればよく、基地局装置と移動端末装置とに限らない。また、端末装置は移動を要しない固定端末装置であってもよい。同図において、基地局装置１は８本のアンテナ１０１〜１０８を含み、移動端末装置６は８本のアンテナ６０１〜６０８を含む。以下で説明するように、アンテナ１０１〜１０４の各々とアンテナ６０１〜６０４の各々との間の１６個の伝搬路が伝搬路行列Ｈ１１で示され、アンテナ１０５〜１０８の各々とアンテナ６０１〜６０４の各々との間の１６個の伝搬路が伝搬路行列Ｈ１２で示され、アンテナ１０１〜１０４の各々とアンテナ６０５〜６０８の各々との間の１６個の伝搬路が伝搬路行列Ｈ２１で示され、アンテナ１０５〜１０８の各々とアンテナ６０５〜６０８の各々との間の１６個の伝搬路が伝搬路行列Ｈ２２で示される。基地局装置１と移動端末装置６との間の無線信号の伝搬路はこれら６４個の伝搬路で構成される。なお、Ｈ１１とＨ１２とＨ２１とＨ２２とは行列を示すが、太字を省略する。以下、行列Ａ１１とＡ１２とＡ２２とベクトルｘ１とｘ２とｙ１とｙ２とη１とη２とｓ１とｓ２とＷ１とＷ２とＷ３とＷ４とｘ’２とｋ’とベクトルまたは行列Ａとについても太字を省略する。
【００１７】
基地局装置１と移動端末装置６とは、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplex、直交周波数分割多重）方式を用いて通信を行う。基地局装置１と移動端末装置６とは、変調方式としてＱＰＳＫ（Ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ、４位相偏移変調）を用いて通信を行う。基地局装置１は移動端末装置６へ８ストリームの異なる送信信号を送信する。移動端末装置６は、４×４のＭＩＭＯ（×の左の数字は送信アンテナの本数を示し、×の右の数字は受信アンテナの本数を示す）の受信処理を２回行うことで８×８のＭＩＭＯの受信処理を行う。
図１において、基地局装置１の送信アンテナ１０１〜１０４から送信される送信信号ベクトル（以下、単に送信信号ともいう）をｘ１、送信アンテナ１０５〜１０８から送信される送信信号ベクトルをｘ２で示す。このとき、ｘ１及びｘ２は式（１）で示される。
【００１８】
【数１】
2011003960.tif 000003
【００１９】
式（１）において、ｘ’ｍはｍ番目の送信アンテナ（１≦ｍ≦８）から送信される複素数の送信シンボルであり、ＡＴは、ベクトル（または行列）Ａの転置ベクトル（または行列）を表す。同様に、受信装置の受信アンテナ６０１〜６０４における複素数の受信信号ベクトル（以下、単に受信信号ともいう）をｙ１、受信アンテナ６０５〜６０８の複素数の受信信号ベクトルをｙ２とする。次に、無線伝搬路の伝搬路特性について、送信アンテナ１０１〜１０４から受信アンテナ６０１〜６０４の間の伝搬路行列をＨ１１で示す。Ｈ１１は次式（２）で表される。
【００２０】
【数２】
2011003960.tif 000004
【００２１】
ここで、Ｈ’ｎｍは、ｍ番目の送信アンテナ（１≦ｍ≦８）とｎ番目の受信アンテナ（１≦ｎ≦８）との間の複素数の伝搬路利得を表している。同様に、送信アンテナ１０１〜１０４から受信アンテナ６０５〜６０８への伝搬路行列をＨ１２、送信アンテナ１０５〜１０８から受信アンテナ６０１〜６０４への伝搬路行列をＨ２１、送信アンテナ１０５〜１０８から受信アンテナ６０５〜６０８への伝搬路行列をＨ２２で示す。そうすると、受信信号ベクトルｙ１及びｙ２は次式（３）で示される。
【００２２】
【数３】
2011003960.tif 000005
【００２３】
ただし、η１及びη２はそれぞれ受信アンテナ６０１〜６０４及び受信アンテナ６０５〜６０８における複素数の雑音ベクトルを示す。移動端末装置６が、受信信号ベクトルｙ１及びｙ２の受信処理を２回の４×４のＭＩＭＯ受信処理で実現するために、基地局装置１は、受信信号ベクトルｙ２に送信信号ベクトルｘ１の成分が含まれなくなるように信号処理する。このときの受信信号ベクトルｙ１、ｙ２は式（４）で示される。
【００２４】
【数４】
2011003960.tif 000006
【００２５】
式（４）において、ｓ１及びｓ２はそれぞれ送信アンテナ１０１〜１０４及び１０５〜１０８から送信される希望信号（移動端末装置６にて復号されるべき信号、所望信号）を示す複素数の送信信号ベクトルである。基地局装置１は、式（４）における希望信号の送信信号ベクトルｓ１とｓ２とに対して送信側での信号処理を行うことで、受信信号ベクトルｙ２に送信信号ベクトルｘ１の成分が含まれなくなるようにする。具体的には、送信信号ベクトルｘ１及びｘ２をそれぞれ式（５）となるよう処理する。
【００２６】
【数５】
2011003960.tif 000007
【００２７】
基地局装置１が式（５）で示される送信信号を送信することにより、移動端末装置６の受信信号はそれぞれ式（６）のようになる。
【００２８】
【数６】
2011003960.tif 000008
【００２９】
したがって、Ａ１１、Ａ１２、Ａ２２はそれぞれ次のように示される。
【００３０】
【数７】
2011003960.tif 000009
【００３１】
以上のように、基地局装置１はＨ１２およびＨ２２を用いて式（５）に基づく送信信号処理を行い、移動端末装置６は式（６）に示される受信信号ｙ２から４×４のＭＩＭＯ多重を分離する信号処理を行い、検出されたｓ２を用いて式（６）に示される受信信号ｙ１からＨ１２ｓ２を減算し、４×４のＭＩＭＯ多重を分離する信号処理を行うことでｓ１を検出する。このように、基地局装置１は一部のアンテナ間の干渉を除去して送信し、後述するように移動端末装置６はアンテナ間の干渉を除去された信号から送信データを検出し、検出された送信データから生成した送信信号レプリカ（複製）を、干渉を除去されていない受信信号からキャンセルした後に残りの送信データを検出することにより、実際のＭＩＭＯ多重数よりも小さい多重数に対する信号処理（例えば８×８のＭＩＭＯ多重分離処理を４×４のＭＩＭＯ多重分離処理２回）で実現でき、受信処理の演算量を削減するとともに、送信装置は一部の干渉しか除去しなくて済むため、アンテナ間の干渉に関する情報と等価な伝搬路のフィードバック情報量を削減できる。
【００３２】
なお、基地局装置１及び移動端末装置６のアンテナ数は８本に限らず複数本であればよい。基地局装置１のアンテナ本数と移動端末装置６のアンテナ本数とが異なっていてもよい。また、送信データの分け方もアンテナ４本ずつ２個の送信データに分けることに限らず、複数の送信データに分ける分け方であればよい。例えば、８個の送信データをアンテナ２本ずつ４つに分けてもよいし、アンテナ２本と２本と４本とに分けてもよい。８個の送信データをアンテナ２本ずつ４つの送信データ（それぞれ送信信号ベクトルＷ１とＷ２とＷ３とＷ４で示す）に分ける場合、基地局装置１は送信信号ベクトルＷ２とＷ３とＷ４とに対する送信信号ベクトルＷ１の干渉除去を行い、送信信号ベクトルＷ３とＷ４とに対する送信信号ベクトルＷ２の干渉除去を行い、送信信号ベクトルＷ４に対する送信信号ベクトルＷ３の干渉除去を行う。移動端末装置６は、他の信号の干渉を受けない送信信号ベクトルＷ４から所望の送信信号を検出し、検出した送信信号を用いて送信信号ベクトルＷ３に対する送信信号ベクトルＷ４の干渉成分を算出して除去し、得られた信号から送信信号ベクトルＷ３に対応する所望の送信信号を検出する。さらに、送信信号ベクトルＷ３とＷ４とに対応する所望の送信信号を用いて送信信号ベクトルＷ２に対する送信信号ベクトルＷ３とＷ４との干渉成分を算出して除去し、得られた信号から送信信号ベクトルＷ２に対応する所望の送信信号を検出する。送信信号ベクトルＷ１についても同様に、送信信号ベクトルＷ２とＷ３とＷ４とに対応する所望の送信信号を用いて干渉除去を行って所望の送信信号を検出する。
【００３３】
なお、基地局装置１と移動端末装置６との間の通信方式はＯＦＤＭに限らず、例えばＦＤＭＡ等の他のマルチキャリア通信方式でもよいし、シングルキャリア通信方式でもよい。また、基地局装置１と移動端末装置６との間の変調方式はＱＰＳＫに限らず、例えばＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying、二位相偏移変調）や１６ＱＡＭ（16-position Quadrature Amplitude Modulation、１６値振幅位相変調）など、他の変調方式でもよい。
【００３４】
図２は基地局装置１の構成を示す概略構成図である。
同図において、基地局装置１は干渉非減算信号生成部１１〜１４とＯＦＤＭ信号送信部２０及び５０と伝搬路情報取得部３１と干渉信号算出部３２と干渉減算信号生成部４１〜４４と送信アンテナ１０１〜１０８とを含んで構成される。
【００３５】
干渉非減算信号生成部１１〜１４は送信ビット系列の入力を受けて変調信号を生成する。干渉非減算信号生成部１１〜１４は、それぞれ同様の構成及び機能を有するので、その１つ（干渉非減算信号生成部１１）を代表として説明する。干渉非減算信号生成部１１は符号化部１１１と変調部１１２とを含んで構成される。
符号化部１１１は、入力された送信ビット系列を誤り訂正符号化する。ここで、送信ビット系列は送信したい情報データを示すビット系列である。なお、誤り訂正符号としては、ターボ符号、ＬＤＰＣ（Low Density Parity Check）符号または畳み込み符号などを用いることが好ましいが、これらに限られるものではない。変調部１１２は、符号化された送信ビット系列を変調して変調信号を生成する。
ＯＦＤＭ信号送信部２０は送信アンテナ１０１〜１０４を含んで構成される。ＯＦＤＭ信号送信部２０は干渉非減算信号生成部１１〜１４が生成した変調信号をＯＦＤＭ信号に変換して送信アンテナ１０１〜１０４から移動端末装置６に送信する。ＯＦＤＭ信号送信部２０の詳細については後述する。
【００３６】
伝搬路情報取得部３１は受信アンテナを含んで構成され、受信アンテナを介して移動端末装置６から伝搬路情報（伝搬路行列H２１及びH２２）を受信する。
なお、伝搬路の逆特性を利用して、基地局装置１が移動端末装置６から参照信号を受信して伝搬路情報を生成するようにしてもよい。この場合、移動端末装置６は、基地局装置１と移動端末装置６とが共に既知の信号を参照信号として受信アンテナ６０５〜６０８（ここでは送信アンテナとして用いる）から送信する。この際、１本のアンテナから参照信号を送信している間は、移動端末装置６は他のアンテナからは参照信号と同一の周波数では何も送信しないようにして、基地局装置１が他のアンテナからの信号の影響を受けない参照信号を受信できるようにする。基地局装置１は、移動端末装置６が送信した参照信号を、送信アンテナ１０１〜１０８（ここでは受信アンテナとして用いる）で受信する。基地局装置１の伝搬路情報取得部３１は既知の信号と実際に受信した参照信号とを比較して各送信アンテナから各受信アンテナへの伝搬路における位相および振幅のずれを算出する。送信アンテナ１０１〜１０４の各々から受信アンテナ６０５〜６０８の各々への１６個の伝搬路における位相および振幅のずれを示す１６個の複素数を伝搬路行列H２１とし、送信アンテナ１０５〜１０８の各々から受信アンテナ６０５〜６０８の各々への１６個の伝送路における位相および振幅のずれを示す１６個の複素数を伝搬路行列H２２とする。このように、伝搬路情報取得部３１は、伝搬路行列H２２とH２１とを、受信した参照信号に基づいて取得する。
【００３７】
干渉信号算出部３２は、送信信号行列ｓ１（非干渉除去送信信号群）が送信信号行列ｓ２（干渉除去前送信信号群）に及ぼす干渉を除去するために、ｓ２の送信信号としての伝搬路行列（送信信号伝搬路行列）Ｈ２２とｓ１の干渉信号としての伝搬路行列（干渉信号伝搬路行列）Ｈ２１とから、干渉の伝搬路行列であるH２２−１H２１を計算し、送信信号ｓ１を乗算して干渉信号（群）を生成する。ただし、H２２−１は行列H２２の逆行列を表している。なお、行と列のサイズが異なる（正方行列でない）場合にはH２２−１は行列H２２の擬似逆行列である。ここで、干渉信号算出部３２に入力した伝搬路情報Ｈ２１とＨ２２は、移動端末装置６から伝搬路情報取得部３１が受信したものである。
干渉信号減算部４１３〜４４３は、送信信号行列ｓ２から干渉信号算出部３２で算出した干渉信号H２２−１H２１ｓ１を減算して干渉が除去された送信信号（干渉除去後送信信号群）を生成し、これをデータ信号としてＯＦＤＭ信号送信部５０へ入力する。
ＯＦＤＭ信号送信部５０の構成及び機能は後述するＯＦＤＭ信号送信部２０と同様であり、説明を省略する。ＯＦＤＭ信号送信部５０は、入力された干渉除去後送信信号群をＯＦＤＭ信号に変換して送信アンテナ１０５〜１０８から移動端末装置６に送信する。
【００３８】
図３はＯＦＤＭ信号送信部２０の構成を示す概略構成図である。
ＯＦＤＭ信号送信部２０は送信アンテナ毎のＯＦＤＭ信号送信部２１〜２４を含んで構成される。ＯＦＤＭ信号送信部２１〜２４は、送信アンテナ毎のデータ信号の入力を受けてＯＦＤＭ信号として送信する。ＯＦＤＭ信号送信部２１〜２４は、それぞれ同様の構成及び機能を有するので、その１つ（ＯＦＤＭ信号送信部２１）を代表として説明する。ＯＦＤＭ信号送信部２１は参照信号生成部２１１と参照信号多重部２１２とＩＦＦＴ部２１３とＣＰ挿入部２１４と無線部２１５とを含んで構成される。
【００３９】
参照信号生成部２１１は伝搬路特性を推定するための既知の信号（参照信号）を生成する。参照信号多重部２１２は、参照信号生成部２１１が生成した参照信号をデータ信号と多重する。この際、１本のアンテナから参照信号を送信している間は、参照信号多重部２１２は他のアンテナからは参照信号と同一の周波数では何も送信しないようにして、移動端末装置６が他のアンテナからの信号の影響を受けない参照信号を受信できるようにする。なお、参照信号多重部２１２が行う多重は、時間・周波数軸で飛び飛びのサブキャリアに挿入するスキャッタードパイロットのような多重法でも良いし、時分割多重しても良い。ＩＦＦＴ部２１３は、周波数軸上の信号を時間軸上の信号に変換する。ＣＰ挿入部２１４は、サイクリックプレフィックス（ＣＰ：Ｃｙｃｌｉｃ  Ｐｒｅｆｉｘ）を挿入する。無線部２１５は、サイクリックプレフィックスが挿入された信号をＤ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｏ  Ａｎａｌｏｇ）変換した後、無線周波数にアップコンバートし、送信アンテナ１０１を介して移動端末装置６へ送信する。
【００４０】
図４は移動端末装置６の構成を示す概略構成図である。
同図において、移動端末装置６はＯＦＤＭ信号復元部６０及び７０と伝搬路推定部８１と伝搬路情報送信部８２と最尤判定部８３及び８８と復号部８４及び８９とレプリカ生成部８５と等価伝搬路計算部８６とレプリカ減算部８７とを含んで構成される。
【００４１】
図５はＯＦＤＭ信号復元部６０の構成を示す概略構成図である。同図において、ＯＦＤＭ信号復元部６０は、受信アンテナ毎のＯＦＤＭ信号復元部６１〜６４を含んで構成される。ＯＦＤＭ信号復元部６０及び７０はそれぞれ受信信号ｙ１及びｙ２の入力を受けてデータ信号及び参照信号を抽出する。
ＯＦＤＭ信号復元部６１〜６４は、受信アンテナ毎の受信信号の入力を受けてデータ信号及び参照信号を抽出する。ＯＦＤＭ信号復元部６１〜６４は、それぞれ同様の構成及び機能を有するので、その１つ（ＯＦＤＭ信号復元部６１）を代表として説明する。ＯＦＤＭ信号復元部６１は無線部６１１とＣＰ除去部６１２とＦＦＴ部６１３と参照信号分離部６１４とを含んで構成される。無線部６１１は、受信信号をダウンコンバートしてベースバンド信号を生成し、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ）変換する。ＣＰ除去部６１２は、無線部６１１が生成したデジタル信号からサイクリックプレフィックスを除去する。ＦＦＴ部６１３はサイクリックプレフィックスが除去されたデジタル信号にＦＦＴ変換を行い、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する。参照信号分離部６１４はＦＦＴ部６１３から入力される信号をデータ信号と参照信号とに分離し、参照信号を伝搬路推定部８１に入力するとともに、データ信号を最尤判定部８３に入力する。
ＯＦＤＭ信号復元部７０の構成及び機能はＯＦＤＭ信号復元部６０と同様であり、説明を省略する。
【００４２】
図４に戻って、伝搬路推定部８１はＯＦＤＭ信号復元部で分離された受信参照信号の入力を受けて、式（３）における各送信アンテナから各受信アンテナへの無線伝搬路の周波数特性を示す伝搬路行列Ｈ１１とＨ１２とＨ２１とＨ２２とを算出する。伝搬路推定部８１は、上述した基地局装置１が伝搬路行列を算出する場合と同様の方法で伝搬路行列を算出することができる。具体的には、基地局装置１のアンテナ１０１〜１０８から送信される参照信号を移動端末装置６のアンテナ６０１〜６０８で受信して伝搬路推定を行って各送信アンテナから各受信アンテナへの伝搬路の各々について伝搬路情報を算出することにより、上記の伝搬路行列Ｈ１１とＨ１２とＨ２１とＨ２２とを算出する。この際、１本のアンテナから参照信号を送信している間は、基地局装置１は他のアンテナからは参照信号と同一の周波数では何も送信しないようにして、移動端末装置６が他のアンテナからの信号の影響を受けない参照信号を受信できるようにする。
算出された伝搬路特性は最尤判定部８３が後述するデータ信号の検出に使用するとともに、基地局装置１に伝搬路情報としてフィードバックするために伝搬路情報送信部８２に入力される。
伝搬路情報送信部８２はアンテナを含んで構成される。伝搬路情報送信部８２は、伝搬路信号(伝搬路情報を示す信号)の量子化や圧縮などを行って基地局装置１へフィードバックするための信号形式に変換し、さらに無線信号に変換してアンテナを介して基地局装置１にフィードバック（送信）する。なお、伝搬路情報送信部８２は伝搬路特性に関する情報を送信すればよく、伝搬路情報送信部８２が行う処理は量子化や圧縮だけに限定されない。あるいは、伝搬路情報送信部８２が量子化又は圧縮を行わないようにしてもよい。
【００４３】
次に、最尤判定部８３及び８８が行うデータ信号の検出方法について説明する。まず、最尤判定部８３では、受信信号ｙ２＝Ｈ２２ｓ２＋η２と推定された伝搬路情報Ｈ２２から最尤検出により空間多重された各信号の符号ビットの尤度を計算する。１本の送信アンテナから送信され得る変調信号の信号点の候補は、最尤判定部８３に入力されるＱＰＳＫでは４つ存在し、それが送信アンテナ分だけ存在するので、最尤判定部８３が行う４×４ＭＩＭＯ受信処理では４４＝２５６通りの組み合わせが存在する。この２５６通りの全ての候補に対して、式（８）のノルムｅを計算する。
【００４４】
【数８】
2011003960.tif 000010
【００４５】
式（８）において、ｅはノルムの値を示し、Ｓは上述した２５６通り全ての候補の各々における送信信号の組み合わせを示す。最尤判定部８３は、２５６通りの組み合わせに対して２５６個のノルムのｅの値を式（８）に従って算出する。最尤判定部８３は、式（８）に従って算出した２５６個のノルムの値を、それぞれ各送信アンテナの変調シンボルを構成する各送信ビットが１の場合の候補と０の場合の候補とに分類する。例えば、送信アンテナ１０５から送信される各ＱＰＳＫシンボル２ビットのうち１ビット目が１となる式（８）の１２８個のノルムと、０となる式（８）の１２８個のノルムに分類する。具体的には、ＱＰＳＫ信号点のインデックスを（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）で示し、各インデックスに対応するビットをそれぞれａ＝”００”、ｂ＝”０１”、 ｃ＝”１０”、 ｄ＝”１１”とすると、１ビット目が１となる１２８個のノルムは送信アンテナの組み合わせで（ｂ、ａ〜ｄ、ａ〜ｄ、ａ〜ｄ）および（ｄ、ａ〜ｄ、ａ〜ｄ、ａ〜ｄ）から得られるノルムであり、１ビット目が０となる１２８個のノルムは（ａ、ａ〜ｄ、ａ〜ｄ、ａ〜ｄ）および（ｃ、ａ〜ｄ、ａ〜ｄ、ａ〜ｄ）から得られるノルムである。これを全ての送信アンテナの全てのビットで分類する。次に、最尤判定部８３は、得られた各ビットの尤度を式（９）に従って算出する。
【００４６】
【数９】
2011003960.tif 000011
【００４７】
式（９）において、Ｌｍ，ｉはｍ番目の送信アンテナにおけるｉ番目のビットに関する尤度、ｅｍ，ｉ，０およびｅｍ，ｉ，１はｍ番目の送信アンテナにおけるｉ番目のビットが０および１であるノルムをそれぞれ示す。上述のようにこれらのノルムは１２８個あり、ｉ番目のビットが０の場合のノルムの最小値をｍｉｎ（ｅｍ，ｉ，０）、ｉ番目のビットが１の場合のノルムの最小値をｍｉｎ（ｅｍ，ｉ，１）で示す。また、σ２は移動端末装置における雑音の分散を示す。このように全ての尤度を計算した後、復号部で誤り訂正復号を行い復号ビットを得る、すなわち所望信号の復号結果を得る。最尤判定部８３と復号部８４とを合わせて干渉除去後送信信号群所望信号復号部に対応する。
【００４８】
一方、ｓ１を復調するＯＦＤＭ信号復元部７０は、送信信号ｓ１とｓ２とが混在した受信信号ｙ１＝（Ｈ１１−Ｈ１２Ｈ２２−１Ｈ２１）ｓ１＋Ｈ１２ｓ２＋η１を出力する。そこで、レプリカ減算部８７でｓ２に関する信号成分を減算できるよう、レプリカ生成部８５は復号ビットを再符号化・変調することによりｓ２のレプリカ（複製）を算出する。次に、レプリカ生成部８５は、伝搬路推定部８１が推定した伝搬路情報Ｈ１２を用いて干渉信号の推定値（干渉成分のレプリカ）Ｈ１２ｓ２を算出する。
レプリカ減算部８７は、ＯＦＤＭ信号復元部７０から入力される信号から、レプリカ生成部８５から入力される推定値を減算し、送信信号ｓ２に関する信号成分を除去し、得られたレプリカ減算後の信号（レプリカ減算後信号群）を最尤判定部８８に出力する。等価伝搬路計算部８６は、伝搬路推定部８１で推定された伝搬路特性からレプリカ減算後の送信信号ｓ１にかかる伝搬路行列Ａ１１＝Ｈ１１−Ｈ１２Ｈ２２−１Ｈ２１（以降、これを等価伝搬路行列ともいう）を算出する。最尤判定部８８は、等価伝搬路計算部８６から入力される等価伝搬路行列とレプリカ減算後の信号から尤度を算出する。復号部８９は最尤判定部８８が算出した尤度に従って基地局装置の符号化方法に応じた誤り訂正復号を行い復号ビットを得る、すなわち所望信号の復号結果を得る。ここで、誤り訂正復号の方法としては、最尤系列推定（ＭＬＳＥ：Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｌｅａｓｔ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）や最大事後確率（ＭＡＰ：Ｍａｘｉｍｕｍ  Ａ  Ｐｏｓｔｅｒｉｏｒｉ Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ）推定に基づくものを使用する。例えば、畳み込み符号やターボ符号などではＭＬＳＥに基づくビタビアルゴリズムやＭＡＰ推定に基づくＭａｘ−Ｌｏｇ  ＭＡＰアルゴリズムなどが用いられることが多く、ＬＤＰＣ符号などではＭＡＰ推定に基づくＳｕｍ−Ｐｒｏｄｕｃｔアルゴリズムなどが採用されることが多い（なお、ＭＡＰ推定を実現するアルゴリズムとして広い概念でＢＣＪＲ（Ｂａｈｌ，Ｃｏｃｋｅ，Ｊｅｌｉｎｅｋ，Ｒａｖｉｖ）アルゴリズムと称されることもある。）が、ＭＡＰ推定を実現する具体的なアルゴリズムであれば誤り訂正復号アルゴリズムは限定されない。最尤判定部８８と復号部８９とを合わせて非干渉除去送信信号群所望信号復号部に対応する。
【００４９】
以上のように、本実施形態では、基地局装置１において受信信号ｙ２がｓ２のみの信号となるよう送信信号から干渉成分を減算しておき、移動端末装置６では受信信号ｙ２を復号したｓ２からレプリカを作成し、ｓ１とｓ２とが混在した受信信号ｙ１とｓ２に関するレプリカとを用いてｓ１を復号する。その結果、従来の受信側のＭＩＭＯ分離におけるＭＬＤと比較すると、演算量を削減することができる。例えば上述した８×８ＭＩＭＯ分離におけるＭＬＤで変調方式が１変調信号で２ビット送信できるＱＰＳＫの場合、従来の受信側のＭＩＭＯ分離におけるＭＬＤでは４８＝６５５３６通りの送信信号の候補を総当りして尤度を計算するのに対し、本実施形態の受信側（移動端末装置６）では２回の４×４ＭＩＭＯ分離におけるＭＬＤを行うので４４＝２５６通りの送信信号の候補から尤度を算出する処理を２回行う。このように演算量が大幅に減る。また、ＭＬＤの代わりに最小平均自乗誤差規範に基づく受信処理を適用した場合には、逆行列演算を伴い、一般に逆行列の乗算回数は行列のサイズの３乗のオーダーである。そのため、８×８ＭＩＭＯの場合の演算量を８３＝５１２とすると、本実施形態の受信側（移動端末装置６）では２回の４×４ＭＩＭＯ分離を行うので４３＝６４の演算量の演算を２回行うことになり大幅に演算量が減る。また、送信側で干渉成分を減算するために伝搬路情報をフィードバックする従来の方法と比較すると、従来の方法ではＨ１１からＨ２２までのすべての伝搬路情報が必要であったが、本実施形態ではＨ２１とＨ２２のみをフィードバックすればよい。したがって、伝搬路情報のフィードバック量を削減することができる。なお、本実施形態では受信処理としてＭＬＤを用いたが、他の信号分離方法、例えば送信信号の候補を削減しながらＱＲ分解とＭアルゴリズムによりＭＬＤを低演算量で実現する演算量削減型最尤検出法（QRM-MLD; Maximum Likelihood Detection employing QR decomposition and M-algorithm）に基づく受信処理でもよいし、ＭＭＳＥに基づく受信処理でもよいし、ＺＦなどの信号処理やターボ等化のような非線形繰り返し等化などを用いてもよい。また、ここでは８×８ＭＩＭＯの空間多重伝送を２つの４×４ＭＩＭＯの空間多重伝送に分けて処理する手法
について説明しているが、２つの２×２ＭＩＭＯの空間多重伝送と４×４ＭＩＭＯの空間多重数に分けるなど、前述のように異なるアンテナ数の分け方を用いるようにしてもよい。
【００５０】
＜第２の実施形態＞
以下、本発明の第２の実施形態における無線通信システムについて説明する。本実施形態では、ＴＨＰを適用した場合の実施形態について説明する。本実施形態の基地局装置２は、モジュロ演算（Ｍｏｄｕｌｏ演算、剰余演算）を行うことにより送信信号電力を抑圧する。式（５）で説明したように、基地局装置２は移動端末装置７にｓ２を独立して受信させるためにｓ１に関する情報を減算する。この減算により追加の送信信号電力が必要となる場合があるので、基地局装置２は、この減算により大きくなった送信電力をモジュロ演算を行うことにより抑圧する。
【００５１】
図６は、基地局装置２の構成を示す概略構成図である。同図の基地局装置２は、干渉非減算信号生成部１１〜１４とＯＦＤＭ信号送信部２０及び５０と伝搬路情報取得部３１と干渉信号算出部３２と干渉減算信号生成部４１〜４４と送信アンテナ１０１〜１０８とを含んで構成される。図２で説明したように、干渉非減算信号生成部１１〜１４は各々符号化部１１１〜１４１と変調部１１２〜１４２とを含んで構成される。図２で説明したように、ＯＦＤＭ信号送信部２０及び５０は各々参照信号生成部２１１〜２４１及び５５１〜５８１と参照信号多重部２１２〜２４２及び５５２〜５８２とＩＦＦＴ部２１３〜２４３及び５５３〜５８３とＣＰ挿入部２１４〜２４４及び５５４〜５８４と無線部２１５〜２４５及び２５５〜２８５とを含んで構成される。また、干渉減算信号生成部４１〜４４は各々符号化部４１１〜４４１と変調部４１２〜４４２と干渉信号減算部４１３〜４４３とモジュロ部４１４〜４４４とを含んで構成される。
同図において図２と同様の部分には同一の符号（１０１〜１０８、１１〜１４、１１１〜１４１（１１１のみ図示している）、１１２〜１４２（１１２のみ図示している）、２０、３１、３２、４１〜４４、４１１、４１２、４１３、５０）を付し、説明を省略する。同図の基地局装置２は、干渉信号減算部４１３とＯＦＤＭ信号送信部５０との間にモジュロ部４１４を含んで構成される点で図２の基地局装置１と異なる。
【００５２】
干渉減算信号生成部４１〜４４においてモジュロ部４１４〜４４４は、干渉信号減算後の信号ベクトルｓ２−Ｈ２２−１Ｈ２１ｓ１の各信号に対して、所定定数（モジュロ幅、Ｍｏｄｕｌｏ幅）で除した剰余を計算するモジュロ演算を施す。モジュロ部４１４〜４４４は、モジュロ演算によって、振幅が所定の幅に収まるように送信信号の振幅を制限し、送信電力の増大を抑える。モジュロ部４１４〜４４４は、複素数の振幅がａである送信信号が干渉信号減算部４１３〜４４３から入力されると、モジュロ幅をτとするモジュロ演算を行って式（１０）に示される出力振幅ｂを算出する。
【００５３】
【数１０】
2011003960.tif 000012
【００５４】
式（１０）において、Ｒｅ［ａ］、およびＩｍ［ａ］はそれぞれ複素数ａの実部、虚部を示す。また、ｊはｊ２＝−１となる虚数単位である。ここで、式（１０）の第２項目、第３項目は、ａの実部と虚部の大きさがτの整数倍であることを示している。そこで、式（１０）で、第２項、第３項の床関数の値（整数値）をｋＩ、ｋＱとし、ｋ＝ｋＩ＋ｊｋＱ（ｋＩおよびｋＱは整数）とすると、式（１０）は式（１１）と等価である。
【００５５】
【数１１】
2011003960.tif 000013
【００５６】
式（１１）で示されるように、モジュロ部４１４〜４４４は、干渉信号減算部４１３〜４４３から入力される送信信号の振幅ａの実部及び虚部に対して、送信振幅が−τ／２からτ／２に収まるように、τで表される幅のｋＩ倍及びｋＱ倍のシフトを行う。
モジュロ部４１４〜４４４は送信信号ｘ２に対してモジュロ演算を施して、式（１２）で示される送信信号（電力抑圧送信信号群）ｘ’２を生成する。
【００５７】
【数１２】
2011003960.tif 000014
【００５８】
式（１２）において、ｋ５Ｉ〜ｋ８Ｉおよびｋ５Ｑ〜ｋ８Ｑはそれぞれ独立な整数であり、送信アンテナ１０５〜１０８の送信振幅が−τからτに収まるよう、モジュロ部４１４〜４４４が算出する。
モジュロ部４１４〜４４４によって生成された送信信号ｘ’２は、ＯＦＤＭ信号送信部５０によってＯＦＤＭの無線信号に変換され、送信アンテナ１０５〜１０８から送信される。
【００５９】
図７は、移動端末装置２の構成を示す概略構成図である。同図において、移動端末装置７はＯＦＤＭ信号復元部６０及び７０と伝搬路推定部８１と伝搬路情報送信部８２とレプリカ生成部８５と等価伝搬路計算部８６とレプリカ減算部８７と最尤判定部８８とモジュロ考慮最尤判定部８３０と復号部８９及び９１とベクトル判定部９２とを含んで構成される。
同図において、図４と同様の部分には同一の符号（６０１〜６０８、６０、７０、８１、８２、８５、８６、８７、８８、８９）を付し、説明を省略する。また、復号部９１はベクトル判定部９２に復号結果を出力する点以外は図４の復号部８４と同様であり、説明を省略する。
移動端末装置７は、ＯＦＤＭ信号復元部６０以後の処理を行うモジュロ考慮最尤判定部８３０及びベクトル判定部９２を含んで構成される点で図４の移動端末装置６と異なる。本実施形態では、図６で説明したように、基地局装置２においてモジュロ部４１４〜４４４でモジュロ演算による送信信号電力の抑圧を行っているため、移動端末装置７はこのモジュロ演算に対する復元処理を行う。
移動端末装置７の受信アンテナ６０１〜６０４は式（１３）の受信信号ｙ１を受信し、受信アンテナ６０５〜６０８は同式の受信信号ｙ２を受信する。
【００６０】
【数１３】
2011003960.tif 000015
【００６１】
ＯＦＤＭ信号復元部６０及び７０は、各受信アンテナが受信した信号ｙ１及びｙ２を、図５で説明したＯＦＤＭ信号復元部６０と同様に処理する。
モジュロ考慮最尤判定部８３０は、ＯＦＤＭ信号復元部６０から入力される信号ｙ２と伝搬路情報Ｈ２２とを用いて符号ビットの尤度を計算する。ここで、信号ｙ２には、式（１３）に示されるように、基地局装置２が行ったモジュロ演算によるずれｋ’τが含まれている。そこで、モジュロ考慮最尤判定部８３０は、以下のように、モジュロ演算によって加算されたベクトルｋ’τも考慮して符号ビットの尤度を計算する。ここで、実施形態１と同様に、ＭＬＤを用いて検出するが、移動端末装置ではＭｏｄｕｌｏの幅τが分かっているが、ｋ’は未知である。このとき、各送信アンテナから送信された送信信号点の候補は無限に繰り返されるため、ＭＬＤを適用する場合には、その全ての候補点との尤度を算出するため、演算量が大きくなってしまう。そこで、本実施形態ではモジュロ考慮最尤判定部として、この演算を通常のＭＬＤと同等かそれ以下の演算量で行うものとしている。その解決の手法として、ｋ’をＭＬＤの前に仮判定する手法か、ｋ’を未知のまま扱い、送信信号の候補の数を削減するかのいずれか手法を用いることができる。
ここでは、モジュロ考慮最尤判定部８３０がｋ’を仮判定する手法について説明する。ＯＦＤＭ信号復元部６０がモジュロ考慮最尤判定部８３０に出力する信号ｙ２は、基地局装置２が行ったモジュロ演算によって送信信号点の候補がシフトしている。そこで、モジュロ考慮最尤判定部８３０はこのシフト量を表すベクトルｋ’を仮の値として算出する。
【００６２】
まず、モジュロ考慮最尤判定部８３０は、ｋ’を仮判定するために式（１３）のｙ２に対して式（１４）の逆行列演算を行い、送信アンテナ毎に希望信号が仮分離された信号ｙ’２を生成する。
【００６３】
【数１４】
2011003960.tif 000016
【００６４】
図８は、モジュロ考慮最尤判定部８３０が仮分離した１本の送信アンテナ分の信号に対応する送信信号点の候補の複素平面上における構成を示す構成図である。
同図において、座標軸Ｉ−ｃｈは実数の座標軸を示し、座標軸Ｑ−ｃｈは虚数の座標軸を示し、両座標軸により複素平面を構成する。丸で示される各点は、送信信号点の候補を示し、点線で囲まれた各部分は、基地局装置２が行ったモジュロ演算の分割幅τで複素平面を分割して得られる個々の空間を示す。
同図に示すように、モジュロ演算によるシフト量が未知の状態では送信信号点の候補は、複素平面上に無限に広がる点によって構成される。例えば、ＱＰＳＫで送信される２ビットが“１”と“１”の組み合わせの場合、モジュロ演算によるシフトなしで送信される信号の信号点は（１＋ｊ）／（√２）で示される点であるが、ｋ’が未知でありτの値がＱＰＳＫで最適な２√２であれば、（５＋ｊ）／（√２）や（−３＋ｊ）／（√２）や（１＋５ｊ）／（√２）などの２√２の整数倍を加算したものも同じ送信ビットで送信された信号点候補となる。
そこでモジュロ考慮最尤判定部８３０は、式（１４）で得られた仮分離された各送信アンテナからの受信信号の振幅から最も近い”１”と“１”となる送信信号点の候補を算出し、その点と１／（√２）（１＋ｊ）までにモジュロ幅が何個あるかを算出することで、シフト量を表すベクトルｋ’を仮算出する。例えば、受信信号点に最も近い”１”と“１”の送信振幅が１／（√２）（９＋５ｊ）であった場合、モジュロ考慮判定部８３０は実部におけるｋＩと虚部におけるｋＱとを式（１５）のように算出する。
【００６５】
【数１５】
2011003960.tif 000017
【００６６】
ここで、マイナス符号が付されるのは式（１２）においてｋ’が減算で表されているためである。この処理を式（１４）における全ての送信信号ｓ２で行い、式（１２）においてｋ５Ｉ〜ｋ８Ｉおよびｋ５Ｑ〜ｋ８Ｑで表されるｋ’を仮判定する。その後、仮判定したｋ’を用いてＭＬＤを行い、符号ビットの対数尤度比(LLR; Log Likelihood Ratio)を得る。なお、ここではｋ’の仮判定を行う方法として雑音を考慮しないＺＦを用いたが、ＭＭＳＥなどの方法を用いてもよい。
次に、仮判定を行わない方法としては、ＱＲＭ−ＭＬＤがある。基地局装置２がモジュロ演算を行った場合、上述のように、送信信号点の候補点が無限に広がるが、ＱＲＭ−ＭＬＤでは、送信される確率が低い信号点を候補点から外すことがで、演算量を削減することができる。モジュロ考慮最尤判定部８３０が、ＱＲＭ−ＭＬＤを用いて仮判定をせずに最尤判定を行うことができる。なお、仮判定する場合にはｋ’の誤りによるＭＬＤの劣化も起こりうるが、後者に関しては確率に基づいた検出なので、ＱＲＭ−ＭＬＤなどの手法を用いたほうが精度は高い。
復号部９１は、モジュロ考慮最尤判定部８３０から入力される信号に対して復号を行い、復号ビットを得る。モジュロ考慮最尤判定部８３０と復号部９１とを合わせて干渉除去後送信信号群所望信号復号部に対応する。
ベクトル判定部９２は、復号結果から再符号化・変調を行って得られたレプリカ信号ｓ’２と受信信号ｙ２＝Ｈ２２（ｓ２＋ｋ’τ）＋η２をもとにｋ’を推定（算出）する。ベクトル判定部９２は、レプリカｓ’２にＨ２２を乗算したＨ２２ｓ’２を受信信号から減算し、モジュロ幅τで除算してｋ’を推定する。具体的にはベクトル判定部９２は（ｙ２−Ｈ２２ｓ’２）／τの各要素の実部と虚部とをそれぞれ小数点以下第一位を四捨五入したものをｋ’とする。このｋ’を式（１６）に示す。
【００６７】
【数１６】
2011003960.tif 000018
【００６８】
ｋ’は実部と虚部が整数の複素数を要素とするベクトルであることから、ベクトル判定部９２は、式（１６）に示されるように、ｙ２に含まれている雑音の影響を丸めるため床関数を用いて四捨五入を行う。なお、このように四捨五入するとベクトルｋ’に量子化雑音による誤差が含まれる可能性があることを考慮して、ｋ’＝（ｙ２−Ｈ２２ｓ’２）／τとしてもよい。
レプリカ生成部８５は、ベクトル判定部９２が推定したｋ’を用いて式（１３）のＨ２２（ｓ’２＋ｋ’τ）を算出し、レプリカ減算部８７へ入力する。レプリカ減算部以降の処理は第１の実施形態と同様であり、復号部８９は復号後の信号ｓ１を生成する。
以上のように、ＴＨＰのような送信信号電力を抑圧するためモジュロ演算を施した場合でも、本実施形態に示した処理を行うことで、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。
なお、第１の実施形態と同様、本実施形態の通信装置は基地局装置と移動端末装置に限らない。また、基地局装置１及び移動端末装置６のアンテナ数は８本に限らず送信データの分け方もアンテナ４本ずつ２個の送信データに分けることに限らない。また、基地局装置１と移動端末装置６との間の通信方式はＯＦＤＭに限らず、変調方式はＱＰＳＫに限らない。
【００６９】
なお、図２及び図３における基地局装置１の全部または一部と、図４及び図５における移動端末装置６の全部または一部と、図６における基地局装置２全部または一部と、図７における移動端末装置７の全部または一部と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。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラム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。
【００７０】
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も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、無線通信装置、無線通信システムや通信方法に用いて好適である。
【符号の説明】
【００７２】
１，２…基地局装置
６，７…移動端末装置
１０１〜１０８…送信アンテナ
１１〜１４…干渉非減算信号生成部
２０…ＯＦＤＭ信号送信部
３１…伝搬路情報取得部
３２…干渉信号算出部
４１〜４４…干渉減算信号生成部
４１１〜４１４…モジュロ部
５０…ＯＦＤＭ信号送信部
６０１〜６０８…受信アンテナ
６０、７０…ＯＦＤＭ信号復元部
８１…伝搬路推定部
８２…伝搬路情報送信部
８３、８８…最尤判定部
８３０…モジュロ考慮最尤判定部
８４、８９、９１…復号部
８５…レプリカ生成部
８６…等価伝搬路計算部
８７…レプリカ減算部
９２…ベクトル判定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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