(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信アンテナを有し、前記送信アンテナを用いて複数の端末装置への送信信号を空間多重して送信する無線通信装置であって、
受信アンテナ数とストリーム数との差が大きいほど先になるように端末装置毎の順序を定める順序決定部と、
前記複数の端末装置の各受信アンテナとの間の送信アンテナ毎の伝搬路情報を取得し、
各端末装置のストリーム数分の伝搬路情報を前記順序が先の端末装置ほど先の行に並べた伝搬行列を生成し、
フィルタ係数行列を用いて前記伝搬行列をブロック三角化することにより、各ストリームを端末装置の各受信アンテナで受信する際の等価伝搬路からなる等価伝搬路行列を算出し、前記等価伝搬路行列のうち前記順序が先の端末装置に係る等価伝搬路を除いた部分行列を特異値分解してユニタリ行列を算出し、前記ユニタリ行列に基づいて前記フィルタ係数行列を算出する処理を端末装置毎に前記順序で行い、
各端末装置への送信信号から当該端末装置に係る等価伝搬路と当該端末装置よりも前記順序が先の端末装置への送信信号とに基づいて算出した干渉信号成分を減算した送信信号からなる送信信号ベクトルを、前記フィルタ係数行列と乗算する多重信号生成部と、
前記フィルタ係数行列の乗算により生成された送信信号を送信する送信部とを有し、
前記複数の端末装置への送信ストリームの総数が前記送信アンテナの数よりも少ないこと
を特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記順序決定部は、
受信アンテナ数とストリーム数との差が等しい端末装置が複数存在する場合、受信アンテナ数がより少ない端末装置ほど先になるように前記順序を定める、
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】
前記順序決定部は、
受信アンテナ数とストリーム数との差が等しい端末装置が複数存在する場合、受信品質がより低い端末装置ほど先になるように前記順序を定める、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
複数の送信アンテナを有し、前記送信アンテナを用いて複数の端末装置への送信信号を空間多重して送信する無線通信装置において、前記複数の端末装置への送信ストリームの総数が前記送信アンテナの数よりも少なく、
受信アンテナ数とストリーム数との差が大きいほど先になるように端末装置毎の順序を定める第１の過程と、
前記複数の端末装置の各受信アンテナとの間の送信アンテナ毎の伝搬路情報を取得し、各端末装置のストリーム数分の伝搬路情報を前記順序が先の端末装置ほど先の行に並べた伝搬行列を生成する第２の過程と、
フィルタ係数行列を用いて前記伝搬行列をブロック三角化することにより、各ストリームを端末装置の各受信アンテナで受信する際の等価伝搬路からなる等価伝搬路行列を算出し、前記等価伝搬路行列のうち前記順序が先の端末装置に係る等価伝搬路を除いた部分行列を特異値分解してユニタリ行列を算出し、前記ユニタリ行列に基づいて前記フィルタ係数行列を算出する処理を端末装置毎に前記順序で行う第３の過程と、
各端末装置への送信信号から当該端末装置に係る等価伝搬路と当該端末装置よりも順序が先の端末装置への送信信号とに基づいて算出した干渉信号成分を減算した送信信号からなる送信信号ベクトルを、前記フィルタ係数行列と乗算する第４の過程とを
有すること、
を特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置、無線通信方法、及び無線通信プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信においては、空間を伝搬する電磁波を用いて遠隔地間において情報を送受信する。情報の伝送速度を向上させるためには、電磁波の周波数帯域を広帯域化する必要があるが、周波数資源は有限である。そこで、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）技術により同時に同一の周波数帯域において複数の異なる信号を空間多重化する通信を実現している。
ここで、複数のアンテナを有する基地局装置と複数の端末装置の伝搬路特性を用いて、複数の端末装置への送信信号を多重化するＭＵ−ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ  Ｕｓｅｒ−ＭＩＭＯ）技術が、伝送効率を向上させる技術として注目されている。ＭＵ−ＭＩＭＯでは、基地局装置から複数の端末装置へ同時に信号を送信するので、ある端末装置への信号が他の端末装置への信号と干渉してしまう。このような干渉をユーザ間干渉という。ユーザ間干渉を除去するために、基地局装置において複数の端末装置への送信信号に予めプレコーディングを施して伝送する技術が用いられている。
【０００３】
プレコーディングの方法として、例えば、ユーザ間干渉の一部を伝搬路のブロック三角化によりキャンセルし、非対角ブロックの成分で表わされるユーザ間干渉をＴＨＰ（Ｔｏｍｌｉｎｓｏｎ−Ｈａｒａｓｈｉｍａ  Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ）によりキャンセルする方法が提案されている（非特許文献１）。以下では、これをＢＴ−ＴＨＰ（Ｂｌｏｃｋ  Ｔｒｉａｎｇｌｉｚａｔｉｏｎ−ＴＨＰ；ブロック三角化ＴＨＰ）法と呼ぶ。つまり、ＢＴ−ＴＨＰ法では、全ての端末装置間の組み合わせで生じるユーザ間干渉を線形フィルタにより抑圧するのではなく、その組み合わせのうち半分のユーザ間干渉を線形フィルタにより抑圧し、残りのユーザ間干渉を送信信号からの減算処理とｍｏｄｕｌｏ（剰余）演算により抑圧する。ここで、ユーザ間干渉を抑圧するための線形フィルタを、例えば上ブロック三角部分がゼロとなる等価伝播路行列により構成する。
【０００４】
一例として、基地局装置（送信アンテナ数が４本）と、２台の端末装置（それぞれ受信アンテナ数が２本）Ｂ１及びＢ２の間でＢＴ−ＴＨＰ法で通信を行う場合を想定する。非特許文献１のＢＴ−ＴＨＰ法によれば、全てのユーザ間干渉を線形フィルタにより抑圧するのではなく、端末装置Ｂ２への信号が端末装置Ｂ１への信号に与える干渉を線形フィルタにより抑圧する。端末装置Ｂ１への信号が端末装置Ｂ２への信号に与える干渉を、減算処理とｍｏｄｕｌｏ（剰余）演算を組み合わせ、ＴＨＰ法により抑圧する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｖｅｌｊｋｏ  Ｓｔａｎｋｏｖｉｃ  ａｎｄ  Ｍａｒｔｉｎ  Ｈａａｒｄｔ，“ＳＵＣＣＥＳＳＩＶＥ  ＯＰＴＩＭＩＺＡＴＩＯＮ  ＴＯＭＬＩＮＳＯＮ−ＨＡＲＡＳＨＩＭＡ  ＰＲＥＣＯＤＩＮＧ（ＳＯ−ＴＨＰ）  ＦＯＲ  ＭＵＬＴＩ−ＵＳＥＲ  ＭＩＭＯ  ＳＹＳＴＥＭＳ”，  Ｐｒｏｃ．ＩＣＡＳＳＰ，ｐｐ．ＩＩＩ−１１１７−１１２０，２００５．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＢＴ−ＴＨＰ法では、端末装置Ｂ１宛の送信信号に対しては、端末装置Ｂ２に対するユーザ間干渉を抑圧するための線形フィルタが乗算されない。つまり、端末装置Ｂ２において送信信号が受信されないように処理を受けないため、送信アンテナの自由度（Ｄｅｇｒｅｅ  ｏｆ  Ｆｒｅｅｄｏｍ，ＤＯＦ）を活用した伝送を行うことが可能となり、端末装置Ｂ１において良好な受信特性が得られる。ここで、送信アンテナの自由度とは送信アンテナの数で決まるものであり、送信信号を制御することが許される度合いを示す。例えば、送信信号に処理を行う場合には、その分の自由度を使用することになる。一方、端末装置Ｂ２宛の送信信号には、端末装置Ｂ１へユーザ間干渉を与えないように処理を行う線形フィルタが乗算されるため、このユーザ間干渉の抑圧に送信アンテナの自由度を使用してしまう。したがって、端末装置Ｂ２では端末装置Ｂ１と比べて受信特性が劣化してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、端末間における受信特性の差異を緩和し、システム全体として優れた伝送特性をもたらす無線通信装置、無線通信方法及び無線通信プログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、複数の送信アンテナを有し、前記送信アンテナを用いて複数の端末装置への送信信号を空間多重して送信する無線通信装置であって、前記端末装置との間の伝搬路情報を取得し、前記複数の端末装置から少なくとも１つの端末装置を選択し、前記端末装置が有する一部の受信アンテナにおいてユーザ間干渉を含む信号が受信されるように、フィルタ係数を算出し、前記算出したフィルタ係数と送信信号を乗算する多重信号生成部と、前記フィルタ係数を乗算された送信信号を送信する送信部とを有し、前記端末装置への送信ストリームの総数が前記送信アンテナの数よりも少ないことを特徴とする無線通信装置、である。
【０００９】
（２）本発明の他の態様は、前記多重信号生成部は、前記端末装置が有する、前記ユーザ間干渉を含む信号が受信される受信アンテナへの伝搬路情報以外の、伝搬路情報を含んで構成される伝搬路行列をブロック三角化する係数行列と、前記係数行列に基づきブロック三角化された各端末装置についての等価伝搬路行列の部分行列を特異値分解して得られるユニタリ行列とに基づき、前記フィルタ係数を算出することを特徴とする無線通信装置である。
【００１０】
（３）本発明のさらに他の態様は、前記多重信号生成部は、前記等価伝搬路に基づきユーザ間干渉成分信号を算出し、前記送信信号から前記ユーザ間干渉成分を減算する処理を空間多重の対象となる端末装置毎に逐次的に行うことを特徴とする無線通信装置である。
（４）本発明のさらに他の態様は、前記多重信号生成部は、前記受信アンテナ数と前記送信ストリーム数との差が大きい端末装置を、前記ユーザ間干渉を含む信号が受信される端末装置として選択し、前記選択した端末装置宛の送信信号をより優先して生成する、ことを特徴とする無線通信装置である。
（５）本発明のさらに他の態様は、前記多重信号生成部は、送信ストリーム数が受信アンテナ数未満であって、前記送信ストリーム数が少ない端末装置を、前記ユーザ間干渉を含む信号が受信される端末装置として選択し、前記選択した端末装置宛の送信信号をより優先して生成する、ことを特徴とする無線通信装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、端末装置の一部の受信アンテナへの送信信号を受信する送信アンテナについてユーザ間干渉が許容されるため、送信アンテナの自由度を他の端末装置への伝送特性の向上に利用でき、システム全体として伝送特性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る通信システムの概念図である。
【図２】本実施形態に係る基地局装置１の構成を示す概略ブロック図である。
【図３】本実施形態に係る多重信号生成部１１０の構成を示すブロック図である。
【図４】本実施形態に係る本実施形態にかかるフィルタ係数行列の生成処理の流れ図である。
【図５】本実施形態に係る無線通信方法の流れ図である。
【図６】本実施形態に係る端末装置２の構成を示す概略ブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る基地局装置５０１の構成を示す概略ブロック図である。
【図８】本実施形態に係る端末装置５０２の構成を示す概略ブロック図である。
【図９】本実施形態に係るその他の態様の通信システムを示す概略図である。
【図１０】本実施形態に係るその他の態様の通信システムを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に関わる通信システムの一例を示す。この通信システムは、基地局装置１と２個の端末装置２及び３とを含んで構成される。基地局装置１は、４本の送信アンテナ１０１−１〜１０１−４及び１本の受信アンテナ１０２を有する。端末装置２及び３は、それぞれ２本の受信アンテナ２０１−１並びに２０１−２及び３０１−１並びに３０１−２を有する。また、端末装置２及び３は、それぞれ１本の送信アンテナ２１４及び３１４を有する。
【００１４】
本実施形態では、基地局装置１は一方の端末装置、例えば端末装置２への送信に際して１つのストリームのみを用い、端末装置２は、１本の受信アンテナ、例えば２０１−１のみで、そのストリームの信号を受信する。基地局装置１は、他方の端末装置、例えば端末装置３への送信に際して２つのストリームを用い、端末装置３は、それら２つのストリームについて２本の受信アンテナを用いて信号を受信する。
つまり、本実施の形態では、各端末装置宛に伝送するストリーム数の合計（総数）を送信アンテナ数未満とする。そして、基地局装置１は、端末装置２における他方の受信アンテナ２０１−２を空間多重の対象から除外し、受信アンテナ２０１−２には端末装置２への信号（所望信号）だけではなく、後述するようにユーザ間干渉、つまり端末装置３への信号も重畳して受信されるように処理を施す。このような処理により、受信アンテナ２０１−２へのユーザ間干渉を除去するための自由度を節約でき、節約された自由度を端末装置３における受信品質の低下を抑制するために用いることができる。
【００１５】
＜基地局装置について＞
次に、本実施形態にかかる基地局装置１の構成について図を用いて説明する。図２は、本実施形態にかかる基地局装置１の構成を示す概略ブロック図である。基地局装置１は、送信アンテナ１０１−１〜１０１−４、受信アンテナ１０２、無線受信部１０３、順序決定部１０４、順序変換部１０７、符号化部１０８、変調部１０９、多重信号生成部１１０、第１参照信号生成部１１１、第２参照信号生成部１１２、第２フィルタ乗算部１１３、無線送信部１１５−１〜１１５−４、及び上位層部１１６、を含んで構成される。
上位層部１１６は、順序決定部１１４、ＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｄｉｎｇ  Ｓｃｈｅｍｅ；変調多値数及び符号化率）決定部１０５及びアプリケーション部１０６、を含んで構成される。
多重信号生成部１１０は、フィルタ算出部１２１、を含んで構成される。
【００１６】
受信アンテナ１０２は、端末装置２及び３から送信された信号を受信し、受信信号を無線受信部１０３に出力する。
無線受信部１０３は、受信アンテナ１０２から入力された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（アナログ・ディジタル、Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ）変換してディジタル受信信号を生成する。さらに、無線受信部１０３は、そのディジタル受信信号のうち各端末装置２及び３からの受信品質情報（ＣＱＩ，Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を抽出し、ＭＣＳ決定部１０５に出力する。ＣＱＩとは、基地局装置１からの送信信号の各端末装置２，３における受信品質を示す情報である。例えば、基地局装置１から各端末装置２，３への距離、基地局装置１と端末装置２，３との障害物の有無、端末装置２，３が屋内、屋外のいずれに存在するか、各端末装置２，３における受信ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ，信号対雑音電力比）等の情報を示す。具体的には、端末装置２が基地局装置１の近傍に存在するとき、端末装置２における受信ＳＮＲが高いためＣＱＩが大きい値をとる。反対に、端末装置２が基地局装置１から遠隔に存在するとき、端末装置２における受信ＳＮＲが低くなり、ＣＱＩが小さい値をとる。
【００１７】
無線受信部１０３は、前述のディジタル受信信号のうち基地局装置１の各送信アンテナ１０１−１〜１０１−４から端末装置２，３の各受信アンテナ２０１−１，２０１−２，３０１−１，３０１−２までの伝搬路情報（ＣＳＩ，Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｓｔａｔｅ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を抽出し、フィルタ算出部１２１に出力する。
無線受信部１０３は、前述のディジタル受信信号のうち端末装置２，３各々の要求ストリーム数を示すストリーム数情報及び受信アンテナ数を示す受信アンテナ数情報を抽出し、順序決定部１０４に出力する。なお、無線受信部１０３は、端末装置２，３からアンテナ数分の受信品質情報を受信し抽出していれば、必ずしも受信アンテナ数情報を受信も抽出もする必要はない。また、無線受信部１０３は、端末装置２，３から、通信開始時にその機種情報やカテゴリ情報を受信することがある。無線受信部１０３は、この受信情報に基づき各端末装置２，３における受信アンテナ数情報を取得することができる。このように別途の手段で情報を取得できる場合には、無線受信部１０３は、受信アンテナ数情報を受信も抽出もする必要はない。
【００１８】
順序決定部１０４は、無線受信部１０３から入力された各端末装置２，３のストリーム数情報、受信アンテナ数情報又はこれらの組み合わせに基づいて、端末装置２，３への送信信号の生成順序を決定する。ここで、順序決定部１０４は、受信アンテナ数とストリーム数情報が示す要求ストリーム数の差が大きい端末装置の順序が先になるように送信信号の生成順序を決定する。即ち、ストリーム数情報が示す要求ストリーム数情報が受信アンテナ数と等しい端末装置への送信信号の生成順序が最後になるように、その生成順序が決定されることになる。但し、送信信号の生成順序とは、多重信号生成部１１０内の第１フィルタ乗算部１２５への入力信号の生成順序を意味している。例えば、送信信号の生成順序がn（2≦n）番目の端末装置を端末装置nとすると、ＢＴ−ＴＨＰ法では、端末装置n宛の送信信号は、端末装置n宛の変調信号（変調部１０９の出力信号）から、端末装置１〜n-1宛の送信信号（第１フィルタ乗算部への入力信号）が端末装置nに与えるユーザ間干渉を減算して得られる信号である。したがって、端末装置n宛の送信信号は端末装置１〜n-1宛の送信信号が算出されるまで得ることができず、各端末装置宛の送信信号は、自身より生成順序が先の端末装置宛の送信信号が算出された後に算出されることとなる。このように、第１フィルタ乗算部への入力信号は、端末装置毎に逐次的に算出される信号であるといえ、本実施の形態では、この逐次的に生成される順序を送信信号の生成順序と呼んでいる。
【００１９】
同時に３つ以上の端末装置への送信信号を多重化する場合には、要求ストリーム数と受信アンテナ数が等しい端末装置が複数存在することも考えられる。このような場合には、例えば、受信アンテナ数が少ない端末装置のほうが、受信アンテナ数が多い端末装置よりも先になるように送信信号の信号生成順序を決定してもよい。また、ＣＱＩの大きさに応じて信号生成順序を決定してもよく、例えば、ＣＱＩが小さい端末装置のほうが、ＣＱＩの大きい端末装置よりも先になるように送信信号の信号生成順序を決定してもよい。
例えば、端末装置２が基地局装置１に対して１ストリームを要求し、端末装置３が２ストリームを要求する場合、端末装置２の信号生成順序は１番目、端末装置３の信号生成順序は２番目と決定される。
順序決定部１０４は、各端末装置２，３の送信信号の信号生成順序を示す信号生成順序情報を順序変換部１０７及びフィルタ算出部１２１に出力する。
【００２０】
ＭＣＳ決定部１０５は、無線受信部１０３から入力されたＣＱＩに基づいて、データ信号の変調方式情報と符号化率情報を決定する。例えば、基地局装置１は、ＣＱＩと変調方式情報及び符号化率情報を対応付けて構成されるテーブルを記憶しており、ＭＣＳ決定部１０５は、入力されたＣＱＩに基づき、そのテーブルから変調方式情報と符号化率情報を読み出す。また、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送では、空間多重される端末装置の組合せによって、受信品質が変動することがあるため、入力されたＣＱＩとＣＳＩに基づき、ＣＱＩを補正し、補正したＣＱＩに基づいて変調方式情報と符号化率情報を決定してもよい。ＭＣＳ決定部１０５は、決定した符号化率情報と変調方式情報を各々、符号化部１０８、変調部１０９に出力する。変調方式は、例えば、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ−ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ，四位相偏移変調）、１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、１６値直交振幅変調）、６４ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、６４値直交振幅変調）等である。ここで、符号化率とは、情報ビット数の、冗長ビットを含めた総ビット数に対する比率である。
但し、ＭＣＳ決定部１０５は、変調方式と符号化率を必ずしも逐次、例えばフレーム単位で決定する必要はなく、一定の変調方式や符号化率を用いてもよい。また、無線受信部１０３から入力されたディジタル受信信号に変調方式情報や符号化率情報が含まれる場合には、そのディジタル受信信号から変調方式情報や符号化率情報を抽出してもよい。
【００２１】
アプリケーション部１０６は、各端末装置宛に送信するデータビットを順序変換部１０７に出力する。
順序変換部１０７は、順序決定部１０４から入力された信号生成順序情報に基づき、各端末装置への送信データビットを並び替え、符号化部１０８に出力する。端末装置２への送信データビットをd2,1、端末装置３への第１，２ストリームにかかる送信データビットを各々d3,1, d3,2 とすると、並び替えられた送信データビットの順序はd2,1, d3,1, d3,2 となる。但し、この並び替えは、後述する多重信号生成部１１０における送信信号の生成順序であり、データビットを直列に並び替えることではない。
符号化部１０８は、順序変換部１０７から入力された送信データビットを、ＭＣＳ決定部１０５から入力された符号化率情報が示す符号化率で符号化し、冗長ビットを付加する。符号化後のデータビットc2,1, c3,1, c3,2 を変調部１０９に出力する。
変調部１０９は、符号化部１０８から入力された符号化データビットをＭＣＳ決定部１０５から入力された変調方式情報が示す変調方式で変調し、変調により生成された変調信号を多重信号生成部１１０へ出力する。多重信号生成部１１０の構成及び処理については後述する。ここで、変調部１０９において変調された信号は次式のようにベクトルで表わされる。
【００２２】
【数１】
0005721400.tif 000002
【００２３】
式（１）において、s2,1は端末装置２宛の第１ストリームの変調信号を、s3,1は端末装置３宛の第１ストリームの変調信号を、s3,2は端末装置３宛の第２ストリームの変調信号をそれぞれ表す。
【００２４】
第１参照信号生成部１１１は、各送信アンテナ１０１−１〜１０１−４から送信される第１のパイロット信号を生成し、信号多重部１１４に出力する。パイロット信号とは、基地局装置１及び端末装置２，３の間で既知の信号であり、各端末装置において基地局装置１から端末装置２，３までの伝搬路情報を各々推定するために用いられる。ここで、送信アンテナ１０１−１〜１０１−４から送信された第１のパイロット信号が互いに干渉しないように、第１のパイロット信号は送信アンテナ間で直交化されている。この直交化は、時間領域において行ってもよいし、異なる直交符号を用いることにより行ってもよい。また、マルチキャリア伝送システムを対象とする場合には、各送信アンテナから送信されるパイロット信号を異なるサブキャリアに配置して、周波数領域において直交化する構成としてもよい。
第２参照信号生成部１１２は、多重化された信号を各端末装置２，３において分離、復調するための第２のパイロット信号を生成し、第２フィルタ乗算部１１３に出力する。この第２のパイロット信号についても、互いに干渉しないように、第２フィルタ乗算部へ入力される際の第２のパイロット信号は送信アンテナ間で直交化されている。
第２フィルタ乗算部１１３は、第２のパイロット信号に、フィルタ算出部１２１から入力されたフィルタ係数Mを乗算する。第２フィルタ乗算部１１３はフィルタ係数が乗算された第２のパイロット信号を信号多重部１１４に出力する。
【００２５】
信号多重部１１４は、第１のパイロット信号、フィルタ係数が乗算された第２のパイロット信号及び第１フィルタ乗算部１２５から入力された信号を多重化する。ここで、信号多重部１１４における信号の多重化とは、例えば、パイロット信号と第１フィルタ乗算部１２５から入力されたデータ信号とを時間領域で多重し、通信フレームを構成する処理である。但し、第１のパイロット信号は、ＣＳＩ推定用の既知信号であり、必ずしもデータ信号や第２のパイロット信号と多重する必要はなく、第１のパイロット信号のみ異なる時刻で伝送してもよい。また、信号多重部１１４は、ｍｏｄｕｌｏ演算を行ったか否かを示すｍｏｄｕｌｏ演算情報を多重化した信号に付加してもよい。ｍｏｄｕｌｏ演算については後述する。信号多重部１１４は、さらに、多重化した信号を各々送信アンテナ１０１−１〜１０１−４に割り当て、各々対応する無線送信部１１５−１〜１１５−４に出力する。
無線送信部１１５−１〜１１５−４は、信号多重部１１４から入力されたディジタル信号をＤ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｏ  Ａｎａｌｏｇ）変換し、アナログ信号を生成する。無線送信部１１５−１〜１１５−４は、生成したアナログ信号を、各送信アンテナ１０１−１〜１０１〜４に対応する無線周波数帯域にアップコンバートし、アップコンバートした無線送信信号を送信アンテナ１０１−１〜１０１−４に出力する。送信アンテナ１０１−１〜１０１−４は、この無線送信信号を電磁波で端末装置２，３に送信する。
【００２６】
次に、本実施形態にかかる多重信号生成部１１０の構成及び処理について図を用いて説明する。図３は、本実施形態にかかる多重信号生成部１１０の構成を示すブロック図である。多重信号生成部１１０は、フィルタ算出部１２１、干渉算出部１２２、減算部１２３−２，１２３−３、ｍｏｄｕｌｏ演算部１２４−２、１２４−３及び第１フィルタ乗算部１２５を含んで構成される。
フィルタ算出部１２１は、無線受信部１０３から入力された各端末装置２，３の伝搬路情報（ＣＳＩ）を、順序決定部１０４から入力された信号生成順序情報に基づいて並べ、伝搬行列Hを生成する。ここでは、信号生成順が先の端末装置における伝搬路情報を、より上の行に並べて伝搬行列を生成する。
【００２７】
まず、基地局装置１から２台の端末装置２，３へ信号を送信し、端末装置２，３は各々受信アンテナを２本有する場合を例にとってフィルタ係数行列Mを算出する方法について説明する。
ここで、信号生成順序情報が１，２番目の端末装置が、端末装置２，３であるため、伝搬行列Hは次式のように生成される。
【００２８】
【数２】
0005721400.tif 000003
【００２９】
ここで、Hi,j,k のうちiは端末装置、jは端末装置における受信アンテナ、kは基地局装置１における送信アンテナのインデックスをそれぞれ示す。つまり、i=２のとき、端末装置２を示し、j=1のとき受信アンテナ２０１−１を、j=2のとき受信アンテナ２０１−２を示す。i=3のとき、端末装置３を示し、j=1のとき受信アンテナ３０１−１を、j=2のとき受信アンテナ３０１−２を示す。k=1のとき送信アンテナ１０１−１を、k=2のとき送信アンテナ１０１−２を、k=3のとき送信アンテナ１０１−３を、k=4のとき送信アンテナ１０１−４を示す。
本実施形態では、端末装置２が1ストリームの所望信号を受信するアンテナを、例えば受信アンテナ２０１−１とし、受信信号にユーザ間干渉を許容するアンテナを、例えば受信アンテナ２０１−２とする。所望信号とは、基地局装置１が、その受信端末装置（この場合、端末装置２）宛に送信する送信信号をいう。まず、フィルタ算出部１２１は、端末装置２の受信アンテナ２０１−１に端末装置２への所望信号のみが受信されるように伝搬行列Hをブロック三角化する。
【００３０】
フィルタ算出部１２１は、端末装置２の部分伝搬行列H2として伝搬行列Hから、要求ストリーム数分（ここでは、１ストリーム）の成分を抽出する。本実施形態では、端末装置２について１ストリームを受信するアンテナを受信アンテナ２０１−１としたため、部分伝搬行列H2は、受信アンテナ２０１−１に関する成分を抽出する。したがって、端末装置２の部分伝搬行列H2は式（３）で示される。
【００３１】
【数３】
0005721400.tif 000004
【００３２】
フィルタ算出部１２１は、端末装置２の部分伝搬行列H2を式（４）のように特異値分解する。
【００３３】
【数４】
0005721400.tif 000005
【００３４】
ここで、U2は１となる。D2は１行４列のベクトルであって、１列目に正の実数値をとり、２〜４列目にゼロをとるベクトルである。行列V2は４行４列のユニタリ行列であり、この行列をブロック三角化のための係数行列M’とする。但し、VHは行列Vの複素共役転置行列を示す。
フィルタ算出部１２１は、行列V2の最も左の列から、端末装置２における要求ストリーム数１列分の成分を抽出した４行１列のベクトルV2,2と、その他の列（第２〜４列）の成分である４行３列の行列V2,3を抽出する。
【００３５】
フィルタ算出部１２１は、端末装置２，３において所望信号のみを受信する受信アンテナにおける伝搬路を抽出した伝搬行列H’を構成する。この伝搬行列H’は式（５）で示される。ここでは、端末装置２の受信アンテナ１０１−２は、所望信号だけでなくユーザ間干渉が含まれた信号を受信するアンテナとして設定されているため、その伝搬路ベクトル [H2,2,1 H2,2,2 H2,2,3 H2,2,4] は伝搬行列H’には含まれない。
【００３６】
【数５】
0005721400.tif 000006
【００３７】
次に、フィルタ算出部１２１は、ブロック三角化のための係数行列M’に伝搬行列H’を乗算する。即ち、フィルタ算出部１２１は伝搬行列H’をブロック三角化して等価伝搬路行列βを算出する。この等価伝搬路行列βは、式（６）で表される。
【００３８】
【数６】
0005721400.tif 000007
【００３９】
ここで、βi,j,kは、基地局装置１から送信されたk番目のストリームを、端末装置iの受信アンテナjで受信する際の等価伝搬路を示している。つまり、β2,1,1、β3,1,1、β3,2,1は、端末装置２宛のストリーム（送信信号）が端末装置２の受信アンテナ２０１−１、端末装置３の受信アンテナ３０１−１，３０１−２で受信される際の等価伝搬路をそれぞれ示す。また、β3,1,2、β3,1,3、β3,2,2、β3,2,3は、端末装置３宛の２つのストリーム（送信信号）が端末装置３の各受信アンテナ２０１−１，２０１−２で受信される際の等価伝搬路を示す。β3,1,4、β3,2,4は、４ストリーム目の信号が端末装置３の各受信アンテナで受信される際の等価伝搬路を表わしている。この例では、基地局装置が送信するストリーム数の合計は３ストリームであり、この等価伝搬路を経由して受信される信号はない。なお、式（６）の第1行第２〜４列の成分がいずれもゼロになるのは、H’の１行目を特異値分解して得られる係数行列M’の第２〜４列が、端末装置２の受信アンテナ２０１−１において信号が受信されないように定められているからである。
【００４０】
次に、フィルタ算出部１２１は、等価伝搬路行列βから、端末装置３における等価伝搬路のうち、ユーザ間干渉（端末装置２宛の送信信号）の等価伝搬路を除いた部分行列をβ3’として抽出する。この部分行列β3’は式（７）で示される。
【００４１】
【数７】
0005721400.tif 000008
【００４２】
フィルタ算出部１２１は、部分行列β3’を特異値分解する。
【００４３】
【数８】
0005721400.tif 000009
【００４４】
ここで、行列V3’は３行３列のユニタリ行列である。U3’は２行２列のユニタリ行列である。D3’は２行３列の行列であって、対角成分以外はゼロをとる行列である。
フィルタ算出部１２１は、ベクトルV2,2と、行列V2,3とユニタリ行列V3’との積を列方向に並置してフィルタ係数行列Mを構成する。ここで、ユニタリ行列V3’の乗算は、端末装置３宛の２つのストリームの信号を分離することを目的とする。これらの信号は、端末装置の２つの受信アンテナ（受信アンテナ３０１−１，３０１−２）で混在して受信されるからである。具体的には、伝搬行列H’をブロック三角化するフィルタ係数行列Mは式（９）のように表される。
【００４５】
【数９】
0005721400.tif 000010
【００４６】
このフィルタ係数行列Mは、ここでは４行４列の行列として表わされているが、式（１）に示すように、本実施の形態において送信すべき変調信号は３つであるため、式（９）のMの４列目のベクトルは用いる必要がない。したがって、実際にフィルタ算出部から出力される行列は、式（９）のMから４列目を除いた４行３列の行列でよい。
また、式（１）は変調信号を３行１列のベクトルとして表わしているが、４行目にゼロを挿入し、[s2,1 s3,1 s3,2 0]Tのように４行１列のベクトルで表わすこともできる。このような場合には、式（９）に示す４行４列のフィルタ係数行列Mをそのまま用いればよい。これら２通りの行列演算では、見かけ上異なる式で表されるが、フィルタ乗算後の送信信号及び各端末装置における受信信号は全く同一となる。
このように算出されたフィルタ係数行列Mは、干渉算出部１２２と第１フィルタ乗算部１２５へ出力される。
【００４７】
ここで、伝搬行列H’とフィルタ係数行列Mを用いると、基地局装置１と各端末装置２，３の間の等価伝搬路行列は次式のように表わすことができ、フィルタ算出部１２１は、この等価伝搬路行列αを算出する。                    
【００４８】
【数１０】
0005721400.tif 000011
【００４９】
等価伝搬路行列αも、行列βと同様に、基地局装置１で生成される送信信号に対して各端末装置２，３で受信されるまでの実質的な伝搬路を表わしているといえる。但し、等価伝搬路行列αでは、α2,1,1 等がゼロ以外の値をとる成分であり、端末装置３宛の信号（k=2,3の信号）が端末装置２において受信される際の等価伝搬路がゼロとなっている。即ち、基地局装置１において送信信号を要素とするベクトルにフィルタ係数行列Mを乗ずることにより、端末装置２の受信アンテナ２０１−１には端末装置２へのストリーム以外が届かないこと、つまり、ユーザ間干渉が除去されることを意味する。
【００５０】
一方、端末装置３については、端末装置２宛の信号（ストリームインデックスが１の信号）が端末装置３の受信アンテナ３０１−１，３０１−２で受信される際の等価伝搬路の要素がゼロではないため、端末装置２宛に伝送されたストリーム、つまり、ユーザ間干渉を受信することとなる。このように、フィルタ係数行列Mを用いる場合には端末装置３はユーザ間干渉を含んだ信号を受信することとなり、フィルタ係数行列Mを送信信号に乗算するだけでは全てのユーザ間干渉を抑圧することができない。しかし、等価伝搬路行列αを算出することにより、端末装置が受信するユーザ間干渉を抑圧するため、フィルタ算出部１２１は、フィルタ係数行列Mと等価伝搬路行列αの情報も干渉算出部１２２に出力する。
【００５１】
干渉算出部１２２は、端末装置３宛の変調信号から減算すべきユーザ間干渉を算出する。このユーザ間干渉の算出に先立ち、干渉算出部１２２には、端末装置２宛の変調信号s2,1が、変調部１０９から、フィルタ係数行列M及び等価伝搬路行列αがフィルタ算出部１２１から入力される。なお、減算部１２３−２，１２３−３には、それ以外の変調信号が入力される。
【００５２】
干渉算出部１２２は、変調信号s2,1と等価伝搬路行列αに基づき端末装置３における干渉信号成分f3,1、f3,2 を算出する。この干渉信号成分f3,1、f3,2 は、式（１１）に示すように端末装置３宛の所望信号にかかる等価伝搬路成分からなる部分行列の逆行列を受信するユーザ間干渉に乗算して算出できる。ここで、所望信号とは、端末装置３宛の２つのストリームにかかる送信信号であり、ユーザ間干渉とは、端末装置３において受信される端末装置２宛のストリームにかかる送信信号に基づく成分である。
【００５３】
【数１１】
0005721400.tif 000012
【００５４】
干渉算出部１２２は、算出した干渉信号成分f3,1、f3,2 を減算部１２３−２，１２３−３に出力する。
減算部１２３−２，１２３−３は、基地局装置１から端末装置３への２つのストリームにかかる変調信号s3,1, s3,2から干渉算出部１２２で算出された干渉信号成分f3,1、f3,2をそれぞれ減算して、減算して得られた減算信号s3,1- f3,1, s3,2- f3,2をそれぞれｍｏｄｕｌｏ演算部１２４−２，１２４−３に出力する。
ｍｏｄｕｌｏ演算部１２４−２，１２４−３は、減算信号に対してｍｏｄｕｌｏ演算を行う。ｍｏｄｕｌｏ演算とは、例えば値uに対して式（１２）によりνを算出する演算である。
【００５５】
【数１２】
0005721400.tif 000013
【００５６】
ここで、modτ(...)は、τを除数とする...に対するｍｏｄｕｌｏ演算であることを示す。floor(...)は、...の整数部分であることを示す。Re[...]は...の実部であることを示す。jは虚数単位である。Im[...]は...の虚部であることを示す。τは、信号の変調方式によって定まる定数である。例えば、ＱＰＳＫではτ=２√２、１６ＱＡＭではτ=８／√１０、６４ＱＡＭではτ=１６／√４２である。
【００５７】
ｍｏｄｕｌｏ演算によれば、減算信号s3,1-f3,1, s3,2-f3,2の振幅を所定の範囲内に制限することができ、送信電力の増大を抑制することができる。ｍｏｄｕｌｏ演算部１２４−２、１２４−３は、このようなｍｏｄｕｌｏ演算により得られた送信信号を各々第１フィルタ乗算部１２５に出力する。ここで、ｍｏｄｕｌｏ演算部１２４−２、１２４−３から出力される端末装置３宛の送信信号は、端末装置２宛の送信信号s2,1を基に生成されるため、端末装置２宛の送信信号が生成された後でなければ生成できない。このように逐次的に生成される信号の順序を、本実施形態では信号生成順序と称し、各端末装置から要求された所望送信ストリーム数に基づいて定めた信号生成順序に従って各端末装置宛の送信信号を生成する。
第１フィルタ乗算部１２５は、変調部１０９から端末装置２への１つのストリームの送信信号と、ｍｏｄｕｌｏ演算部１２４−２，１２４−３から入力された端末装置３への２つのストリームの送信信号を要素とする信号ベクトルに、フィルタ算出部１２１で算出されたフィルタ係数行列M（４行３列）を乗算して、乗算により生成された信号を信号多重部１１４に出力する。
【００５８】
ここで、基地局装置１からの送信信号ベクトルs=[s2,1, s3,1-f3,1, s3,2-f3,2]Tに対し、各端末装置２，３で受信される受信信号y=[y2,1, y2,2, y3,1, y3,2]Tは、等価伝搬路行列αを用いて式（１３）で示される。但し、ここでは、簡単のため、ｍｏｄｕｌｏ演算により加算される信号、及び受信機で加わる雑音を無視する。
【００５９】
【数１３】
0005721400.tif 000014
【００６０】
式（１３）に示すように、端末装置２の一方の受信アンテナ、例えば２０１−１では（式（１３）の第１行）、変調（送信）信号s2,1にα2,1,1が乗算された信号が受信される。即ち、この受信アンテナではユーザ間干渉が発生しない。同様に、端末装置３の受信アンテナにおいても（式（１３）の第３，４行）、端末装置３への変調信号s3,1, s3,2が等価伝搬路行列の成分による重み付け加算された信号のみが受信され、ユーザ間干渉が発生しない。
一方、端末装置２の他方の受信アンテナ、例えば２０１−２では（式（１３）の第２行）端末装置２への信号s2,1の他、端末装置３への信号s3,1, s3,2も重畳して受信される。即ち、このアンテナではユーザ間干渉が発生している。しかし、受信アンテナ２０１−１においてはユーザ間干渉が発生せずに、端末装置２宛の所望信号が受信されている。つまり、端末装置２は、ユーザ間干渉が含まれる受信アンテナ２０１−２における受信信号を採用する必要はない。このため、一部の受信アンテナで受信される信号にユーザ間干渉が発生することを許容しても、他の受信アンテナにおいてユーザ間干渉を発生させずに所望信号を受信することができる。そのようにユーザ間干渉を許容することにより、送信アンテナの自由度を、ユーザ間干渉を除去するために利用せずに済む。そして、利用されていない自由度を他の端末装置宛の送信に利用することにより、その端末装置における受信品質を向上させることが可能となり、システム全体として伝送品質が向上する。
【００６１】
＜一般化したフィルタ係数行列の生成処理について＞
次に、信号の送信先となる端末装置がN台(Nは2以上の自然数)とした場合のフィルタ係数行列や干渉信号成分の生成方法に関して図４を用いて説明を行う。図４は、本実施形態にかかるフィルタ係数行列Mの生成処理の流れ図である。ここで、端末数N、信号生成順序n (1≦n≦N)、信号生成順序がn番目の端末装置Bnにおけるストリーム数をJn、全端末のストリーム数の合計をKとする。また、基地局装置の送信アンテナ数をLTX、端末装置における空間多重の対象となる受信アンテナ数の合計をLRXとする。従って、本実施の形態では、LRXは必ずしも端末装置の受信アンテナ数の合計と一致せず、この合計より少なくなる。なお、ストリーム数の合計Kを送信アンテナ数LTX未満（K＜LTX）、K＝LRX、変調信号ベクトルのサイズをK行１列とする。
【００６２】
（ステップＳ８０１）フィルタ算出部１２１は、伝搬路情報から信号生成順序がn番目の端末装置について、ユーザ間干渉を許容しない受信アンテナ（即ち、行数が要求ストリーム数、列数が基地局装置の送信アンテナ数）に関する部分伝搬行列Hnを各々抽出する。
N台の端末装置について端末装置ｎの部分伝搬行列Hnを並置して伝搬行列H’を生成する。
（ステップＳ８０２）nの初期値をN-1とする。
次に、フィルタ算出部１２１は、以下のステップＳ８０３〜Ｓ８０７のループをnがN-1, N-2, …１の降順で実行する。
（ステップＳ８０３）端末装置nが最終値1に達していないか否か判断する。
n≧1の場合、ステップＳ８０４に進む（ステップＳ８０３  Ｙ）。
n＜1の場合、ステップＳ８０８に進む（ステップＳ８０３  Ｎ）。
【００６３】
（ステップＳ８０４）フィルタ算出部１２１は、式（１４）で示されるように一部のブロック三角化が行われた等価伝搬行列Hn+1’に後述する式（１６）の特異値分解で得られるユニタリ行列Vn+1を乗算して、次の段階のブロック三角化を行った等価伝搬行列Hn’を算出する。但し、式（１４）において、Hn’の初期値HN-1’は伝搬行列H’であり、式（１４）によるHn’の算出はn≦N-2において行われる。
【００６４】
【数１４】
0005721400.tif 000015
【００６５】
（ステップＳ８０５）次に、フィルタ算出部１２１は、等価伝搬行列Hn’のうち、1番目からn番目の端末装置における等価伝搬路成分（Hn’のうちJ1+J2+…Jn 行）を抽出して行列Anを構成する。ここで、A’nはブロック伝搬行列Hn’から行列Anを抽出した残りの部分行列（行数はK-J1-J2-…Jn）である。つまり、これらの行列は、次式に示す関係を有する。但し、XTは行列Xの転置行列を表わしている。
【００６６】
【数１５】
0005721400.tif 000016
【００６７】
（ステップＳ８０６）フィルタ算出部１２１は、抽出した行列Anを式（１６）に示されるように特異値分解してユニタリ行列Vnを算出する。ユニタリ行列Vnは、送信信号を要素とするベクトルに乗ずることにより、信号生成順序がn番目よりも後（n＋1以上）の端末装置宛の送信信号が、これよりも信号生成順序が優先される端末装置（n番目以前）宛の送信信号との線形結合、つまりユーザ間干渉を除去する係数行列である。  
【００６８】
【数１６】
0005721400.tif 000017
【００６９】
（ステップＳ８０７）nから1を減算して、ステップＳ８０３に戻る。
（ステップＳ８０８）フィルタ算出部１２１は、ユニタリ行列V1, … VN-1 を全て乗算しブロック三角化のための係数行列M’を式（１７）に従って算出する。
【００７０】
【数１７】
0005721400.tif 000018
【００７１】
（ステップＳ８０９）フィルタ算出部１２１は、式（１８）で示されるようにブロック三角化のための係数行列M’に伝搬路行列H’を乗じて等価伝搬路行列βを算出する。
【００７２】
【数１８】
0005721400.tif 000019
【００７３】
この等価伝搬路行列βは、端末装置i(1≦i≦N)についてのＳＵ−ＭＩＭＯ等価伝搬路行列βiiをブロック化された対角成分として有し、例えば、式（１９）のように表される。また、等価伝搬路行列βは、信号生成順序がより優先された端末装置宛の送信信号が、その端末装置よりも信号生成順序が後の端末装置宛の送信信号に与えるユーザ間干渉を示す係数を、ブロック化された下三角行列として含んでいる。また、その他の成分はゼロ、つまり信号生成順序がより後の端末装置宛の送信信号が、その端末装置よりも信号生成順序が先の端末装置の送信信号に干渉しないことを示す。
【００７４】
【数１９】
0005721400.tif 000020
【００７５】
ここで、ＳＵ−ＭＩＭＯ等価伝搬路行列βiiは、信号生成順序がi番目の端末装置宛の送信信号についての等価伝搬路行列を、βij(i≠j)は、信号生成順序がj番目の端末装置宛の送信信号が、信号生成順序がi番目の端末装置宛の送信信号へ与えるユーザ間干渉における等価伝搬路行列をそれぞれ表わしている。ここで、所望のストリーム数、つまり端末装置iが受信を要求するストリーム数がJiストリームである端末装置iにおける等価伝搬路行列βiiのサイズはJi×Jiとなる。特に、所望ストリーム数が１の場合には等価伝搬路部分行列βiiはスカラー値となる。また、等価伝搬路行列βij(i≠j)のサイズはJi×Jjとなる。但し、等価伝搬路行列βNNのサイズはJN×（LTX-（J1＋…＋JN-1））となる。
【００７６】
（ステップＳ８１０）フィルタ算出部１２１は、各端末装置nについてのＳＵ−ＭＩＭＯ伝搬路行列βnnを式（２０）で表されるように特異値分解し、右側に現れるユニタリ行列V’nをプレコーディング行列として算出する。
【００７７】
【数２０】
0005721400.tif 000021
【００７８】
（ステップＳ８１１）フィルタ算出部１２１は、ブロック三角化のための係数行列M’から、ストリーム数Jn列のベクトル要素を端末装置n毎のブロック三角化部分行列M’nとして抽出する。ここで、ブロック三角化のための係数行列M’は、式（２１）に示されるようにブロック三角化部分行列M’nをn=1〜Nについて結合したものである。
【００７９】
【数２１】
0005721400.tif 000022
【００８０】
ここで、M’1は、行列M’の第１〜J1列のベクトル成分を抽出した部分行列である。M’2は、行列M’のJ1+1〜J1+J2列のベクトル成分を抽出した部分行列である。また、M’Nは、行列M’のJ1+J2+…+JN-1+1列以降の列ベクトル成分を抽出してできる部分行列である。
（ステップＳ８１２）フィルタ算出部１２１は、フィルタ係数行列Mを、式（２１）のようにブロック三角化部分行列M’nとプレコーディング行列V’nを乗じて得られる部分行列を結合して算出する。プレコーディング行列V’nは、各端末装置の複数の受信アンテナに混在して受信される複数のストリームを、受信側で分離しやすくするために乗算される。但し、信号生成順序が最初の端末装置(n=1)については、ブロック三角化部分行列M’1にプレコーディング行列V’1を乗算する必要はない。これは、M’の算出に必要となる行列V1は、端末装置１へのユーザ間干渉を除去するために乗算されるものであるが、それと同時に、端末装置１におけるＳＵ−ＭＩＭＯ等価伝搬路行列β11を受信側で分離しやすくするための役割をも担っているためである。
【００８１】
【数２２】
0005721400.tif 000023
【００８２】
この式（２２）により、端末数をNとした場合のフィルタ係数行列を算出することができる。但し、式（２２）に示す行列MはLTX行LTX列の行列として表わされているが、先に述べたように、本実施形態では、ストリーム数の合計Kは送信アンテナ数LTX未満（K＜LTX）であることから、フィルタ係数行列MはLTX行K列であればよい。フィルタ算出部１２１から出力される行列は、式（２２）に示す行列Mの１〜K列目までを抽出した行列でもよい。
次に、このように得られたフィルタ係数行列Mに受信伝搬行列H’を乗算して等価伝搬路行列αを算出する。この等価伝搬路行列αは、式（２３）のように示される。
【００８３】
【数２３】
0005721400.tif 000024
【００８４】
本実施の形態における等価伝搬路行列αのサイズはK行K列であり、等価伝搬路行列βと同様に、各要素のうち、αiiは信号生成順序がi番目の端末装置宛の送信信号についての等価伝搬路行列を表わしており、αij(i≠j)は信号生成順序がj番目の端末装置宛の送信信号が、信号生成順序がi番目の端末装置の送信信号へ与えるユーザ間干渉における等価伝搬路行列をそれぞれ表わしている。ここで、フィルタ算出部１２１は等価伝搬路行列αを干渉算出部１２２に出力する。
干渉算出部１２２は、信号生成順序がi番目の端末装置i宛の変調信号から減算すべき、信号生成順序がj番目の端末装置j宛の送信信号による干渉信号成分fijを、干渉算出部１２２から入力された等価伝搬路行列を示す情報を用いて、式（２４）に基づき算出する。干渉算出部１２２は、干渉信号成分fijを減算部１２３に出力する。
【００８５】
【数２４】
0005721400.tif 000025
【００８６】
但し、sjは、端末装置j宛のストリーム毎の送信信号を要素とするベクトルを示す。
減算部１２３は、干渉算出部１２２から入力された干渉信号成分fijを、変調部１０９から入力された変調信号から減算し、送信信号を生成する。ここで、信号生成順序がi番目となる端末装置宛ての変調信号から減算される信号は、式（２５）に示されるように、これよりも信号生成順序が優先される端末装置宛の干渉信号成分全てである。
【００８７】
【数２５】
0005721400.tif 000026
【００８８】
このように、減算部１２３が干渉成分信号を変調信号から減算することによって、線形フィルタで抑圧しないユーザ間干渉が、端末装置において受信されないようにすることができる。
【００８９】
＜無線通信方法について＞
次に本実施形態の基地局装置１における無線通信方法について図を用いて説明する。図５は、本実施形態にかかる無線通信方法の流れ図である。但し、以下に示す図５の説明では、送信信号の送信先となる端末装置が２台である場合を前提としているが、これには限られずN台と一般化された場合でもよい。
（ステップＳ９０１）順序決定部１０４は、無線受信部１０３から入力された各端末装置２，３のストリーム数情報、受信アンテナ数情報又はこれらの組み合わせに基づいて、端末装置２，３への送信信号の生成順序を決定する。順序決定部１０４は、ストリーム数情報が示す受信アンテナ数と要求ストリーム数の差が大きい端末装置から順に送信信号の生成順序を決定する。要求ストリーム数と受信アンテナ数が等しい端末装置が複数存在する場合には、例えば、受信アンテナ数が少ない端末装置のほうが、受信アンテナ数が多い端末装置よりも先になるように送信信号の信号生成順序を決定してもよい。また、前述のように、ＣＱＩに基づいて信号生成順序を決定してもよい。
順序決定部１０４は、各端末装置２，３の送信信号の信号生成順序を示す信号生成順序情報を順序変換部１０７及びフィルタ算出部１２１に出力する。
【００９０】
（ステップＳ９０２）順序変換部１０７は、順序決定部１０４から入力された信号生成順序情報に基づき、各端末装置へのデータ信号を並び替え、符号化部１０８に出力する。
（ステップＳ９０３）符号化部１０８は、順序変換部１０７から入力されたデータ信号を、ＭＣＳ決定部１０５から入力された符号化率で符号化する。符号化後のデータ信号c2,1, c3,1, c3,2 を変調部１０９に出力する。
（ステップＳ９０４）変調部１０９は、符号化部１０８から入力されたデータ信号を変調し、変調により生成された変調信号を多重信号生成部１１０へ出力する。
【００９１】
（ステップＳ９０５）フィルタ算出部１２１は、無線受信部１０３から入力された各端末装置の伝搬路情報を、順序決定部１０４から入力された信号生成順序情報に基づいて並べ、伝搬行列H’を生成する。
（ステップＳ９０６）フィルタ算出部１２１は、端末装置２の受信アンテナ２０１−１に端末装置２への所望の信号のみが受信されるように伝搬行列H’をブロック三角化するフィルタ係数行列Mを算出する。
（ステップＳ９０７）フィルタ算出部１２１は、行列H’と行列Mを乗算して等価伝搬路行列αを算出し、干渉算出部１２２に出力する。
【００９２】
（ステップＳ９０８）多重信号生成部１１０は、送信ストリーム数が受信アンテナ数よりも少ない端末装置への送信信号に対応する変調部１０９からの出力信号を所望信号としてそのまま第１フィルタ乗算部１２５に入力する。多重信号生成部１１０は、それ以外の要素にかかる変調部からの出力信号を減算部１２３−２，１２３−３に入力する。
（ステップＳ９０９）干渉算出部１２２は、基地局装置１から端末装置２へ送信する変調信号s2,1を変調部１０９から、等価伝搬路行列αをフィルタ算出部１２１から入力される。干渉算出部１２２は、変調信号s2,1と等価伝搬路行列αから、基地局装置１から端末装置３へ送信する送信信号s3,1, s3,2に対する干渉成分信号f3,1、f3,2 を算出する。干渉算出部１２２は、算出した干渉成分信号f3,1、f3,2 を減算部１２３−２，１２３−３に出力する。
【００９３】
（ステップＳ９１０）減算部１２３−２，１２３−３は、基地局装置１から端末装置３への２つのストリームにかかる送信信号s3,1, s3,2から干渉算出部１２２で算出された干渉成分信号f3,1、f3,2をそれぞれ減算して、減算して得られた減算信号s3,1- f3,1, s3,2- f3,2をそれぞれｍｏｄｕｌｏ演算部１２４−２，１２４−３に出力する。
（ステップＳ９１１）ｍｏｄｕｌｏ演算部１２４−２，１２４−３は、減算信号に対してｍｏｄｕｌｏ演算を行い、算出された信号を各々第１フィルタ乗算部１２５に出力する。
【００９４】
（ステップＳ９１２）第１フィルタ乗算部１２５は、変調部１０９から端末装置２への１つのストリームの変調信号と、ｍｏｄｕｌｏ演算により得られた端末装置３への２つのストリームの信号を要素とするベクトルにフィルタ算出部１２１で算出されたフィルタ係数行列Mを乗算して、乗算により生成された信号を信号多重部１１４に出力する。
（ステップＳ９１３）信号多重部１１４は、第１のパイロット信号、フィルタ係数が乗算された第２のパイロット信号及び第１フィルタ乗算部１２５から入力された信号を多重化する。信号多重部１１４は、多重化した信号を各々送信アンテナ１０１−１〜１０１−４毎に割り当て、各々対応する無線送信部１１５−１〜１１５−４に出力する。
【００９５】
これにより、空間多重の対象となる受信アンテナにおけるユーザ間干渉を抑圧したＢＴ−ＴＨＰ伝送を行うための送信信号を生成することができる。この時、空間多重の対象となっていない受信アンテナ（端末装置２の受信アンテナ２０１−２）ではユーザ間干渉が含まれた信号が受信される。この受信アンテナ２０１−２に対するユーザ間干渉を抑圧するためのフィルタ処理を行うことにより送信アンテナの自由度を利用するのではなく、他の端末装置（端末装置３）で受信される信号の品質を確保するために自由度を利用することができる。そのため、端末装置２と端末装置３で受信される信号の品質の差を緩和し、システム全体としての伝送品質を向上することができる。
【００９６】
＜端末装置について＞
次に、本実施形態に係る端末装置２の構成について図面を用いて説明する。端末装置３の構成も端末装置２と同様である。図６は、本実施形態にかかる端末装置２の構成を示す概略ブロック図である。
端末装置２は、受信アンテナ２０１−１，２０１−２、信号分離部２０３−１，２０３−２、制御信号処理部２０４−１，２０４−２、伝搬路推定部２０５、係数推定部２０６、多重分離部２０７、ｍｏｄｕｌｏ判定部２０８−１，２０８−２、ｍｏｄｕｌｏ演算部２０９−１，２０９−２、復調部２１０−１，２１０−２、復号部２１１−１，２１１−２、上位層部２１２、無線送信部２１３、送信アンテナ２１４、及び情報出力部２１５と、を含んで構成される。
端末装置２は、受信アンテナを２個有し、２つのストリームの受信信号を復号できる能力を有する。但し、本実施態様では、端末装置２が要求する受信ストリーム数は１であり、一方の受信アンテナ２０１−２で受信した受信信号を復号に用いなくてもよい。
【００９７】
受信アンテナ２０１−１，２０１−２は基地局装置１から電磁波として伝搬した送信信号を受信し、無線受信部２０２−１，２０２−２へ各々出力する。無線受信部２０２−１，２０２−２は受信アンテナ２０１−１，２０１−２が受信した受信信号を各々ダウンコンバートしてベースバンド信号を生成し、生成したベースバンド信号をアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ；Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換し、変換されたディジタル信号を信号分離部２０３−１，２０３−２にそれぞれ出力する。
信号分離部２０３−１，２０３−２は、無線受信部２０２−１，２０２−２から入力されたディジタル信号から制御信号、第１並びに第２のパイロット信号及びデータ信号を各々分離する。信号分離部２０３−１，２０３−２は、制御信号を制御信号処理部２０４−１，２０４−２に、第１のパイロット信号を伝搬路推定部２０５に、第２のパイロット信号を係数推定部２０６に、データ信号を多重分離部２０７に出力する。
【００９８】
制御信号処理部２０４−１，２０４−２は、信号分離部２０３−１，２０３−２から入力された制御信号を復調及び復号する。制御信号処理部２０４−１，２０４−２は、復号した制御信号のうちｍｏｄｕｌｏ演算情報と変調方式情報を、各々ｍｏｄｕｌｏ判定部２０８−１，２０８−２及びｍｏｄｕｌｏ演算部２０９−１，２０９−２に出力する。制御信号処理部２０４−１，２０４−２は、復号した制御情報のうち符号化率情報及び変調方式情報を、各々復調部２１０−１，２１０−２及び復号部２１１−１，２１１−２に出力する。但し、ここでは、２つの制御信号処理部（２０４−１，２０４−２）を設けているが、別々の制御信号処理部が必要というわけではなく、これらを１つにまとめた構成としてもよい。
【００９９】
伝搬路推定部２０５は、信号分離部２０３−１，２０３−２から入力された第１のパイロット信号に基づいて基地局装置１の各送信アンテナから端末装置２の各受信アンテナまでの伝搬路情報、及び受信品質情報を算出する。受信品質情報とは、例えばＳ／Ｎ比（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ；信号対雑音比）である。伝搬路推定部２０５は、算出した伝搬路情報及び受信品質情報を上位層部２１２に出力する。
係数推定部２０６は、信号分離部２０３−１，２０３−２から入力された第２のパイロット信号に基づいて、基地局装置１の各送信アンテナから端末装置２の各受信アンテナまでの等価伝搬路行列情報（例えば、式（１３）の等価伝搬路行列の各要素）を算出する。係数推定部２０６は、算出した等価伝搬路行列情報を多重分離部２０７に出力する。
【０１００】
多重分離部２０７は、信号分離部２０３−１，２０３−２から入力されたデータ信号を係数推定部２０６から入力された等価伝搬路行列情報に基づき分離する。これは、例えば、端末装置３では、２つの所望ストリームが２アンテナに混在した状態で受信されるため、各ストリームに分離する処理である。ここで、多重分離部２０７は、等価伝搬路行列情報で示される等価伝搬路行列を特異値分解し、左側に現れるユニタリ行列情報（以下、左ユニタリ行列情報）を算出する。多重分離部２０７は、算出した左ユニタリ行列を複数のストリームが混在した受信信号ベクトルに乗ずることにより、ストリーム毎の受信信号に分離する。このように分離されたストリーム毎の受信信号は、多重分離部２０７からｍｏｄｕｌｏ判定部２０８−１，２０８−２に出力される。
【０１０１】
なお、本実施形態ではこれに限られず、基地局装置１のフィルタ算出部１２１において等価伝搬路情報に基づいて算出し、端末装置に送信（通知）した左ユニタリ行列情報を多重分離部２０７におけるデータ信号の分離に用いてもよい。この場合には、多重分離部２０７において、その左ユニタリ行列情報を算出する必要はない。
また、多重分離部２０７は、複数のストリームが混在した受信信号から各々のストリームの受信信号を分離するために、その他の処理方式を用いてもよい。例えば、２つの受信アンテナで受信した２つの受信信号に対してＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ；最小平均二乗誤差）法やＭＬＤ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；最大尤度検出）法を用いてもよい。
【０１０２】
なお、基地局装置１から端末装置２へのデータ信号の送信において１つの送信ストリームのみを用いる場合には、端末装置２では、所望の信号のみが受信される受信アンテナ、例えば２０１−１と、ユーザ間干渉が生じている信号が受信される受信アンテナ、例えば２０１−２がある。その場合には、先に述べたように、受信アンテナ２０１−１での受信信号のみをｍｏｄｕｌｏ判定部へ出力し、それ以降の処理を行って復号すればよく、受信アンテナ２０１−２における受信信号は用いる必要はない。しかし、受信アンテナ２０１−２の受信信号にも所望信号が含まれるため、受信アンテナ２０１−１で受信した信号と合成及び分離して復調を行う構成としてもよい。この処理は多重分離部２０７においてＭＭＳＥ法により行うことができる。
【０１０３】
ｍｏｄｕｌｏ判定部２０８−１，２０８−２は、制御信号処理部２０４−１，２０４−２からｍｏｄｕｌｏ演算情報を、多重分離部２０７からデータ信号を入力される。ｍｏｄｕｌｏ判定部２０８−１，２０８−２は、そのｍｏｄｕｌｏ演算情報が基地局装置１においてｍｏｄｕｌｏ演算情報を行ったことを示す場合、そのデータ信号をｍｏｄｕｌｏ演算部２０９−１、２０９−２に出力する。ｍｏｄｕｌｏ判定部２０８−１，２０８−２は、そのｍｏｄｕｌｏ演算情報が基地局装置１においてｍｏｄｕｌｏ演算情報を行っていないことを示す場合、そのデータ信号を復調部２１０−１、２１０−２に出力する。
ｍｏｄｕｌｏ演算部２０９−１，２０９−２は、ｍｏｄｕｌｏ判定部２０８−１，２０８−２から入力されたデータ信号に対して、基地局装置１のｍｏｄｕｌｏ演算部１２４−２，１２４−３と同様のｍｏｄｕｌｏ演算を行い、演算により得られた信号を復調部２１０−１，２１０−２に出力する。ここで、ｍｏｄｕｌｏ演算部２０９−１，２０９−２は、制御信号処理部２０４−１，２０４−２から入力された変調方式情報に対応する数値τを選択し、選択したτを用いて式（１２）に示されるｍｏｄｕｌｏ演算を行う。
【０１０４】
復調部２１０−１，２１０−２は、ｍｏｄｕｌｏ判定部２０８−１，２０８−２又はｍｏｄｕｌｏ演算部２０９−１，２０９−２から入力されたデータ信号から制御信号処理部２０４−１、２０４−２から入力された変調方式情報に対応する復調方式により復調し、復調したデータ信号を復号部２１１−１，２１１−２に出力する。
復号部２１１−１，２１１−２は、復調部２１０−１，２１０−２から入力された復調したデータ信号に対して、制御信号処理部２０４−１，２０４−２から入力された符号化率情報に基づいて復号することにより情報ビット列を再生する。復号部２１１−１，２１１−２は、再生した情報ビット列を上位層部２１２に出力する。
【０１０５】
上位層部２１２は、復号部２１１−１，２１１−２から入力された情報ビット列を情報出力部２１５に出力する。上位層部２１２は、伝搬路推定部２０５から入力された受信品質情報及び伝搬路情報を無線送信部２１３に出力する。また、上位層部２１２は、端末装置２の要求ストリーム数を示すストリーム数情報及び受信アンテナ数を示す受信アンテナ数情報を無線送信部２１３に出力する。
無線送信部２１３は、上位層部２１２から入力された情報を含む信号を変調し、変調した信号をＤ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ／Ａｎａｌｏｇ；ディジタル・アナログ）変換してアナログ信号を生成する。無線送信部２１３は、そのアナログ信号を無線周波数帯域にアップコンバートして送信信号を生成し、送信アンテナ２１４に出力する。送信アンテナは入力した送信信号を電磁波として基地局装置１に送信する。
情報出力部２１５は、上位層部２１２から入力された情報ビット列をユーザに認識できる形式に変換して提示する。例えば、情報ビット列がディジタル音声信号である場合、情報出力部２１５は、そのディジタル音声信号をＤ／Ａ変換してアナログ音声信号を生成し、そのアナログ音声信号に基づく音声を提示する。
【０１０６】
以上のように、本実施形態では、ＭＵ−ＭＩＭＯ技術により多重化して伝送された信号から、ＢＴ−ＴＨＰ法によりプレコーディングを行う際、受信アンテナ数よりも端末装置２，３からの要求ストリーム数が少ない端末装置２ほど先に送信信号を生成する。また、本実施形態では一部の受信アンテナで受信される信号については、ユーザ間干渉が許容される。このような制御により、従来はユーザ間干渉の抑制のために用いた送信アンテナの自由度を、他の端末装置への信号の伝送特性の向上に利用することができる。そのため、システム全体としての信号の伝送特性を向上させることができる。
なお、本実施形態では、各端末装置２，３から要求されたストリーム数をもって、基地局装置１から各端末装置２，３への送信ストリーム数を決定しているが、必ずしもこれに限られない。基地局装置１がその送信ストリーム数を決定してもよい。
【０１０７】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、端末装置２において、所望信号のみを受信する受信アンテナとユーザ間干渉が許容される受信アンテナが固定されている場合について示した。本実施形態では主に、所望信号のみを受信する受信アンテナとユーザ間干渉が許容される受信アンテナを逐次に選択する処理や、複数の受信アンテナに基づいて仮想的に構成される受信アンテナに対する空間多重化を示す。
【０１０８】
＜基地局装置について＞
以下、本実施形態における基地局装置５０１の構成及び処理について図面を用いて説明する。図７は、本実施形態にかかる基地局装置５０１の構成を示す概略ブロック図である。基地局装置５０１の構成及び処理は、チャネル選択部１３１を含む以外は、前述の基地局装置１の構成及び処理と多くの部分で共通する。
無線受信部１０３は、受信アンテナ部１０２で受信した受信信号から伝搬路情報、ストリーム数情報、受信アンテナ数情報、受信品質情報を取得し、チャネル選択部１３１へその伝搬路情報、ストリーム数情報及び受信アンテナ数情報を出力する。
【０１０９】
チャネル選択部１３１は、無線受信部１０３から入力された伝搬路情報、ストリーム数情報及び受信アンテナ数情報に基づき、各端末装置５０２，５０３について要求しているストリーム数分の伝搬路ベクトルを選択する。チャネル選択部１３１は、受信アンテナ数よりも少ない数のストリームを要求している端末装置について、伝搬路特性が良好な順に伝搬路ベクトルを選択する。伝搬路ベクトルとは、基地局装置５０５の各アンテナから、ある端末装置の、あるアンテナまでの伝搬路特性を要素とするベクトルである。例えば、２つの送信アンテナを有する端末装置２が１つのストリームを要求する場合、チャネル選択部１３１は、例えば基地局装置５０５から端末装置２の受信アンテナ２０１−１、２０１−２への伝搬路ベクトル[H2,1,1 H2,1,2 H2,1,3 H2,1,4]、[H2,2,1 H2,2,2 H2,2,3 H2,2,4]のノルムを伝搬路特性の尺度として各々算出し、伝搬路特性が優れるほう、例えばノルムが大きいほうの伝搬路ベクトルを選択する。伝搬路特性の尺度として、伝搬路ベクトルのノルムに限られず、例えばＳＮＲ値を用いてもよい。チャネル選択部１３１は、選択した伝搬路ベクトル又は受信アンテナの情報をチャネル選択情報としてフィルタ算出部１２１及び信号多重部１１４へ出力する。チャネル選択部１３１は、伝搬路情報をフィルタ算出部１２１へ出力する。
【０１１０】
フィルタ算出部１２１は、チャネル選択部１３１から入力された伝搬路情報ならびにチャネル選択情報と、順序決定部１０４から入力された信号生成順序情報に基づき伝搬行列Hを生成する。
ここで、フィルタ算出部１２１は、端末装置２の部分伝搬行列H2を生成する。      
例えば、受信アンテナ２０１−１への伝搬路ベクトル[H2,1,1 H2,1,2 H2,1,3 H2,1,4]のノルムが、受信アンテナ２０１−２への伝搬路ベクトル[H2,2,1 H2,2,2 H2,2,3 H2,2,4]のノルムよりも大きい場合、フィルタ算出部１２１は、端末装置２の部分伝搬行列H2を[H2,1,1 H2,1,2 H2,1,3 H2,1,4]（１ストリーム）とする。
逆に、受信アンテナ２０１−２への伝搬路ベクトル [H2,2,1 H2,2,2 H2,2,3 H2,2,4]のノルムが受信アンテナ２０１−１への伝搬路ベクトル[H2,1,1 H2,1,2 H2,1,3 H2,1,4]のノルムよりも大きい場合、フィルタ算出部１２１は、端末装置２の部分伝搬行列H2を[H2,2,1 H2,2,2 H2,2,3 H2,2,4]とする。
【０１１１】
そして、フィルタ算出部１２１は、第1の実施形態と同様に各端末装置の部分伝搬行列H2, H3に基づきフィルタ係数行列Mを算出し、第１フィルタ乗算部１２５及び第２フィルタ乗算部１１３に出力する。
信号多重部１１４は、データ信号と第１参照信号と第２参照信号を多重し、さらに制御情報としてｍｏｄｕｌｏ演算情報及びチャネル選択部１３１から入力されたチャネル選択情報を付加する。
【０１１２】
＜端末装置について＞
次に、本実施形態にかかる端末装置５０２の構成について図８を用いて説明する。図８は本実施形態にかかる端末装置５０２の構成を示す概略ブロック図である。端末装置５０３の機能及び構成も第1の実施形態の端末装置２，３とそれぞれ同様である。ここで、端末装置５０２，５０３は、２つの受信アンテナを有し、端末装置５０２は1ストリームの信号を、端末装置５０３は２つのストリームの信号をそれぞれ受信するものとする。
【０１１３】
端末装置５０２において、制御信号処理部２０４−１，２０４−２は、基地局装置５０１から受信された制御信号からチャネル選択情報を抽出し、多重分離部２０７に出力する。多重分離部２０７において、制御信号処理部２０４−１，２０４−２から入力されたチャネル選択情報に基づき、選択された受信アンテナで受信された信号を抽出する。この抽出された信号が復調部２１０−１，２１０−２において復調され、復号部２１１−１，２１１−２において復号される。
【０１１４】
図７に戻り、基地局装置５０１のフィルタ算出部１２１は、受信アンテナ数よりも少ない数のストリームを要求する端末装置５０２について、伝搬路特性が優れる（例えば、伝搬路ベクトルのノルムが大きい）順に伝搬路ベクトルを選択する。これを鑑みれば、第１の実施形態のように、受信信号を採用する受信アンテナを常に同一にする場合よりも受信特性を改善することができる。但し、ここでは、端末装置５０２から複数の伝搬路ベクトル情報を基地局装置５０１へ送信し、基地局装置５０１において、受信された伝搬路ベクトルから、いずれか（端末装置における受信アンテナ）を選択する構成としているが、これに限らず、端末装置５０２が、受信を希望する受信アンテナへの伝搬路ベクトルの情報のみを基地局装置５０１に送信する構成としてもよい。この場合にも、端末装置５０２が、各伝搬路ベクトルのノルムを比較することにより、伝搬路特性に優れる受信アンテナを選択することができる。同時に、基地局装置にフィードバックする伝搬路ベクトルに関する情報も削減することが可能となる。
【０１１５】
または、基地局装置１の多重信号生成部１１０は、要求ストリーム数が受信アンテナ数よりも小さい端末装置５０２における全ての受信アンテナに係る端末装置５０２の伝搬行列H2’に、受信重みベクトルwを乗算して仮想受信アンテナによる部分伝搬行列H2’’を算出する。ここで、端末装置５０２の伝搬行列H2’は式（２６）のように、行数が受信アンテナ数となる行列で表される。
【０１１６】
【数２６】
0005721400.tif 000027
【０１１７】
多重信号生成部１１０は、端末装置５０２の伝搬行列H2’を特異値分解し、固有値が大きい順に要求ストリーム数（ここでは１個）分の対応する左特異ベクトルからなる重み行列（ここでは１列目の複素共役転置ベクトル）wを定める。そして、多重信号生成部１１０は、重み行列wに端末装置５０２の伝搬行列H2’を乗じて仮想伝搬行列H2”（ここでは１行）を算出する。
この仮想伝搬行列H2”を式（２）の部分伝搬行列H2として利用すれば、複数の伝搬路特性が重み付け加算された仮想受信アンテナに対する空間多重を行うことができる。これにより、受信アンテナによる受信信号に対して最適な重み付けを行うことができ、要求ストリーム数が受信アンテナ数よりも少ない端末装置における受信特性を向上することができる。
【０１１８】
本実施形態にかかる他の態様の通信システムについて図９を用いて説明する。図９は、本実施形態にかかる他の態様の通信システムを示す概略図である。本通信システムは、基地局装置６０１と端末装置６０２，６０３，６０４を含んで構成される。基地局装置６０１は、送信アンテナ１０１−１〜１０１−６と受信アンテナ１０２を有する。端末装置６０２，６０３，６０４は各々受信アンテナ２０１−１，２０１−２；３０１−１，３０１−２；４０１−１，４０１−２を、送信アンテナ２１４，３１４，４１４を有する。本実施形態においては、基地局装置６０１から各端末装置６０２，６０３，６０４への送信信号を多重化する場合について説明する。ここで、端末装置６０２，６０３，６０４が要求するストリーム数は、各々１，２，２とする。
【０１１９】
＜基地局装置について＞
基地局装置６０１の構成は、第１の実施形態における基地局装置１又は第２の実施形態における基地局装置５０１と同様でよい。端末装置６０２，６０３，６０４の構成は、第１の実施形態における端末装置２，３又は第２の実施形態における端末装置５０２，５０３と同様でよい。但し、基地局装置６０１の順序決定部１０４は、端末装置６０２，６０３，６０４への信号生成順序を決定する。順序決定部１０４は、信号生成順序を、受信アンテナ数と要求ストリーム数の差が大きい端末装置への信号が先に生成するように決定する。端末装置６０２，６０３，６０４はいずれも受信アンテナ数が２であるから、受信アンテナ数と要求ストリーム数の差は、各々１，０，０となる。従って、信号生成順序情報は、端末装置６０２が1番、端末装置６０３が２番、端末装置６０４が３番となる。端末装置６０３，６０４は、受信アンテナ数と要求ストリーム数の差が等しいため、端末装置６０３が３番、端末装置６０４が２番であってもよい。
【０１２０】
この信号生成順序情報に基づき、第１又は第２の実施形態と同様の処理が行われると、端末装置６０２における２つの受信アンテナのうち一方の受信アンテナにおいて端末装置６０２への信号のみが受信される。他方の受信アンテナにおいてはユーザ間干渉が生じた信号が受信されるが、この信号を受信情報として用いる必要はない。その受信アンテナへのユーザ間干渉抑圧のために利用していた送信アンテナの自由度を、その他の端末装置（端末装置６０３，６０４）への受信信号の品質の向上に活用でき、システム全体としての伝送特性を向上できる。
また、送信アンテナの自由度を活用するという観点において、端末装置６０２への信号の生成は必ずしも最初である必要はなく、処理の順序を端末装置６０３，６０２，６０４、又は端末装置６０４，６０２，６０３としてもよい。即ち、端末装置６０２の信号の生成順序が最後にならなければよい。但し、端末装置６０２の後に信号を生成する端末装置について送信アンテナの自由度を利用できるため、端末装置６０２の信号の生成順序が最初であることが望ましい。
【０１２１】
次に本実施形態に係るその他の態様の通信システムについて図１０を用いて説明する。図１０は、本実施形態に係るその他の態様の通信システムを示す概略図である。本通信システムは、基地局装置７０１と端末装置７０２，７０３，７０４を含んで構成される。基地局装置７０１は、送信アンテナ１０１−１〜１０１−７と受信アンテナ１０２を有する。端末装置７０２，７０３，７０４は各々受信アンテナ２０１−１，２０１−２；３０１−１，３０１−２；４０１−１，４０１−２，４０１−３を、送信アンテナ２１４，３１４，４１４を有する。本実施形態においては、基地局装置７０１から各端末装置７０２，７０３，７０４への送信信号を多重化する場合について説明する。ここで、端末装置７０２，７０３，７０４が要求するストリーム数は、各々１，２，１とする。
【０１２２】
＜基地局装置について＞
基地局装置７０１の構成は、第１の実施形態における基地局装置１又は第２の実施形態における基地局装置５０１と同様でよい。端末装置７０２，７０３，７０４の構成は、第１の実施形態における端末装置２，３又は第２の実施形態における端末装置５０２，５０３と同様でよい。但し、基地局装置７０１の順序決定部１０４は、端末装置７０２，７０３，７０４への信号生成順序を決定する。順序決定部１０４は、信号生成順序を、受信アンテナ数と要求ストリーム数の差が大きい端末装置への信号が先に生成するように決定する。端末装置７０２，７０３，７０４の受信アンテナ数は各々２，２，３であるから、受信アンテナ数と要求ストリーム数の差は、１，０，２となる。従って、信号生成順序情報は、端末装置７０４が1番、端末装置７０２が２番、端末装置７０３が３番となる。
【０１２３】
この信号生成順序情報に基づき、第１〜第３の実施形態と同様の処理が行われると、端末装置７０２，７０４における受信アンテナのうち各1本については端末装置７０２，７０４への信号のみが受信される。また、受信アンテナのうち各々１つ、２つの受信アンテナにおいてユーザ間干渉が生じた信号が受信されるが、この信号を復調に用いる必要はない。このように、一部のアンテナにおける受信信号においてユーザ間干渉が許容されるが、その他の端末装置への伝送特性の向上に送信アンテナの自由度を利用でき、システム全体としての伝送特性を向上できる。ここで、受信アンテナ数より少ないストリームを受信する端末装置（ここでは端末装置７０２，７０４）では、第２の実施形態で説明した、受信アンテナの選択や仮想アンテナ形成等の処理を実行することにより受信信号の品質を向上することができる。また、ユーザ間干渉が含まれる受信信号にも所望信号が含まれるため、ＭＭＳＥ法を用いて、その受信信号に含まれる所望信号成分と、所望信号のみの受信信号とを合成しつつ、ユーザ間干渉を分離した後に復調することによっても受信特性を向上することが可能となる。
【０１２４】
また、端末装置７０４において１つのストリームの信号を３つのうち２つの受信アンテナで受信するようにしてもよい。この場合には、ユーザ間干渉が生じた信号が受信されるのは１つの受信アンテナになる。つまり、例えば、受信アンテナ４０１−１，４０１−２における伝搬路を空間多重の対象として、基地局装置において処理することとなる。このような制御を行う場合、ユーザ間干渉を許容する受信アンテナ数が２つの場合よりも、他の端末装置７０２，７０３へ与える送信アンテナの自由度が減少するものの、受信アンテナ４０１−３へのユーザ間干渉を許容することにより、他の端末装置へ与える自由度は残っており、他の端末装置の受信特性を向上させることが可能となる。この場合、信号生成順序において端末装置７０４を１番、端末装置７０２を２番、端末装置７０３を３番としてもよいし、端末装置７０２を１番、端末装置７０４を２番、端末装置７０３を３番としてもよい。
【０１２５】
端末装置７０４へ信号を送信するストリーム数を２とすることも可能である。ここで、端末装置７０４が有する３つの受信アンテナのうち、１つの受信アンテナで受信する信号にユーザ間干渉が生じることが許容される。このとき、ユーザ間干渉を許容することによる送信アンテナの自由度を、端末装置７０４よりも信号生成順序が後になる他の端末装置への信号の送信特性の向上に利用することができる。この場合でも、ユーザ間干渉を許容する受信アンテナ数を２つとする場合よりも、他の端末装置７０２，７０３に与えることができる送信アンテナの自由度が減少するものの、他の端末装置の受信特性を向上させるための自由度が残される。
【０１２６】
なお、上述した実施形態における基地局装置１，５０１の一部、例えば、順序変換部１０７、符号化部１０８、多重信号生成部１１０、信号多重部１１４及び上位層部１１６をコンピュータで実現するようにしても良い。その場合、この制御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、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、基地局装置又は端末装置に内蔵されたコンピュータシステムであって、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、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んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
また、上述した実施形態における基地局装置及び端末装置の一部、または全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現しても良い。基地局装置及び端末装置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良い。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ても良い。
【０１２７】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【符号の説明】
【０１２８】
１…基地局装置、２…端末装置、３…端末装置、
１０１−１〜１０１−７…送信アンテナ、１０２…受信アンテナ、１０３…無線受信部、
１０４…順序決定部、１０５…ＭＣＳ決定部、１０６…アプリケーション部、
１０７…順序変換部、１０８…符号化部、１０９…変調部、１１０…多重信号生成部、１１１…第１参照信号生成部、１１２…第２参照信号生成部、
１１３…第２フィルタ乗算部、１１４…信号多重部、１１６…上位層部、
１２１…フィルタ算出部、１２２…干渉算出部、１２３−２，１２３−３…減算部、
１２４−２，１２４−３…ｍｏｄｕｌｏ演算部、１２５…第１フィルタ乗算部、
１３１…チャネル選択部
２０１−１，２０１−２…受信アンテナ部、２０２−１，２０２−２…無線受信部、
２０３−１，２０３−２…信号分離部、２０４−１，２０４−２…制御信号処理部、
２０５…伝搬路推定部、２０６…係数推定部、２０７…多重分離部、
２０８−１、２０８−２…ｍｏｄｕｌｏ判定部、２０９−１，２０９−２…ｍｏｄｕｌｏ演算部、
２１０−１，２１０−２…復調部、２１１−１，２１１−２…復号部、
２１２…上位層部、２１３…無線送信部、２１４…送信アンテナ、２１５…情報出力部、
３０１−１，３０１−２…受信アンテナ部、３１４…送信アンテナ、
４０１−１〜４０１−３…受信アンテナ部、４１４…送信アンテナ、
５０１…基地局装置、５０２…端末装置、５０３…端末装置、
６０１…基地局装置、６０２…端末装置、６０３…端末装置、６０４…端末装置、
【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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【図９】
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【図１０】
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