(57)【要約】【課題】ｍｏｄｕｌｏ演算が行なえる第１の端末装置とｍｏｄｕｌｏ演算が行なえない第２の端末装置とを、ＬＲＡ-ＴＨＰに基づく非線形ＭＵ-ＭＩＭＯにおいても空間多重させる。【解決手段】複数の送信アンテナを備え、少なくとも一つのアンテナを有する複数の端末装置と無線通信を行なう基地局装置であって、前記各端末装置との間の伝搬路情報に関連付けられた第一の制御情報に基づいて、前記伝搬路情報を示す第一の伝搬路行列を取得する取得部と、前記第一の伝搬路行列および前記第一の伝搬路行列に変換行列が乗算された第二の伝搬路行列に基づいて、前記各端末装置宛ての送信データに対して、それぞれプリコーディングを行なうプリコーディング部と、を備え、前記プリコーディング後の複数の送信データを同一無線リソースに空間多重して送信する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信アンテナを備え、少なくとも一つのアンテナを有する複数の端末装置と無線通信を行なう基地局装置であって、
前記各端末装置との間の伝搬路情報に関連付けられた第一の制御情報に基づいて、前記伝搬路情報を示す第一の伝搬路行列を取得する取得部と、
前記第一の伝搬路行列および前記第一の伝搬路行列に変換行列が乗算された第二の伝搬路行列に基づいて、前記各端末装置宛ての送信データに対して、それぞれプリコーディングを行なうプリコーディング部と、を備え、
前記プリコーディング後の複数の送信データを同一無線リソースに空間多重して送信することを特徴とする基地局装置。
【請求項２】
ｍｏｄｕｌｏ演算を含む非線形信号処理が可能な第一の端末装置に対する送信データと、線形信号処理のみが可能な第二の端末装置に対する送信データとを、同一無線リソースに空間多重して送信することを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
【請求項３】
前記変換行列は、行列式が１または−１であり、すべての構成要素がガウス整数であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の基地局装置。
【請求項４】
前記プリコーディング部は、前記変換行列、前記第一の伝搬路行列および前記第二の伝搬路行列に基づいて、線形フィルタ行列および摂動ベクトルを算出し、前記送信データに対して、前記算出した摂動ベクトルを加算し、前記線形フィルタを乗算し、
前記変換行列は、少なくとも一つの単位行ベクトルを含み、
前記摂動ベクトルは少なくとも一つの０を含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の基地局装置。
【請求項５】
前記プリコーディング部は、前記変換行列、前記第一の伝搬路行列および前記第二の伝搬路行列に基づいて、線形フィルタ行列および摂動ベクトルを算出し、前記送信データに対して、前記算出した摂動ベクトルを加算し、前記線形フィルタ行列を乗算し、
前記摂動ベクトルと前記変換行列の逆行列との積で算出されるベクトルは、少なくとも一つの０を含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の基地局装置。
【請求項６】
前記プリコーディング部は、前記変換行列、前記第一の伝搬路行列および前記第二の伝搬路行列に基づいて、線形フィルタ行列および摂動ベクトルを算出し、前記摂動ベクトルと前記変換行列の逆行列との積で算出される第一の摂動ベクトルおよび第二の摂動ベクトルを加算することで得られるベクトルが、少なくとも一つの０を含み、
前記送信データに対して前記第一の摂動ベクトルおよび前記第二の摂動ベクトルを加算し、前記線形フィルタ行列を乗算することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の基地局装置。
【請求項７】
前記第一の伝搬路行列および前記第二の伝搬路行列に基づいて、前記各端末装置における干渉電力を測定し、
前記測定した干渉電力値に基づいて、前記各端末装置を第一の端末装置または第二の端末装置のいずれか一方に分類し、
前記分類結果に関連付けた第二の制御情報を、前記各端末装置に通知することを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
【請求項８】
前記第二の制御情報は、前記各端末装置との間で共有するＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）セットに関連付けられた情報であることを特徴とする請求項７記載の基地局装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載の基地局装置から無線信号を受信し、
前記空間多重された送信データから自局宛てのデータを検出することを特徴とする移動局装置。
【請求項１０】
複数の送信アンテナを備え、少なくとも一つのアンテナを有する複数の端末装置と無線通信を行なう基地局装置の制御プログラムであって、
前記各端末装置との間の伝搬路情報に関連付けられた第一の制御情報に基づいて、前記伝搬路情報を示す第一の伝搬路行列を取得する処理と、
前記第一の伝搬路行列および前記第一の伝搬路行列に変換行列が乗算された第二の伝搬路行列に基づいて、前記各端末装置宛ての送信データに対して、それぞれプリコーディングを行なう処理と、
前記プリコーディング後の複数の送信データを同一無線リソースに空間多重して送信する処理と、の一連の処理を、コンピュータに実行させることを特徴とする制御プログラム。
【請求項１１】
複数の送信アンテナを備えた基地局装置に実装されることにより、前記基地局装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、
少なくとも一つのアンテナを有する複数の端末装置と無線通信を行なう機能と、
前記各端末装置との間の伝搬路情報に関連付けられた第一の制御情報に基づいて、前記伝搬路情報を示す第一の伝搬路行列を取得する機能と、
前記第一の伝搬路行列および前記第一の伝搬路行列に変換行列が乗算された第二の伝搬路行列に基づいて、前記各端末装置宛ての送信データに対して、それぞれプリコーディングを行なう機能と、
前記プリコーディング後の複数の送信データを同一無線リソースに空間多重して送信する機能と、の一連の機能を、前記基地局装置に発揮させることを特徴とする集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動通信技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
第３．９世代無線伝送方式として３ｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ  Ｐｒｏｊｅｃｔ（3GPP）において標準化が進められたＬｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（LTE）では、第３世代無線伝送方式からの大幅な周波数利用効率の改善のために、複数の送受信アンテナを用いて無線伝送を行なうＭｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ（MIMO）技術が仕様化された。ＭＩＭＯ技術の一つである空間多重（SM）技術により、周波数帯域幅を拡大することなく、伝送速度の向上が実現できる。また、ＬＴＥの発展版であるＬＴＥ-Ａｄｖａｎｃｅｄ（LTE-A）が、第４世代無線伝送方式のひとつとして国際電気通信連合  無線通信部門（ITU-R）より承認され、その標準化活動が活発に行なわれている。ＬＴＥ-Ａでは下りリンク（基地局装置→端末装置）伝送のピーク伝送速度１Ｇｂｐｓを達成するために、最大８ストリームを空間多重可能なシングルユーザＭＩＭＯ（SU-MIMO）が検討されている。ＳＵ-ＭＩＭＯは複数送信アンテナを有する基地局装置と複数受信アンテナを有する単一端末装置とのＭＩＭＯ伝送である。
【０００３】
ところで、端末装置に配置できる受信アンテナ数には限りがある。そこで、同時接続する複数端末装置を仮想的な大規模アンテナアレーとみなし、基地局装置から各端末装置への送信信号を空間多重させるマルチユーザＭＩＭＯ（MU-MIMO）の採用が周波数利用効率の改善に必須と考えられており、既にＬＴＥ  Ｒｅｌｅａｓｅ８ (Rel.8)においてＭＵ-ＭＩＭＯが仕様化されている。Ｒｅｌ．８で採用されているＭＵ-ＭＩＭＯは、線形フィルタを基地局装置にて乗算する線形ＭＵ-ＭＩＭＯ（もしくはビームフォーミング）と呼ばれる方式である。線形ＭＵ-ＭＩＭＯは、ＬＴＥ-Ａにおいても、採用が同意されている。しかし、空間多重される端末同士の送信信号が直交するような端末同士の空間多重しか行なうことが出来ないため、ＭＵ-ＭＩＭＯに対する周波数利用効率の改善には限界がある。
【０００４】
最近、非線形処理を基地局装置側で行なう非線形ＭＵ-ＭＩＭＯ技術が注目を集めている。基地局装置と端末装置の両方でｍｏｄｕｌｏ演算が可能であれば、基地局装置から送信される信号に対して、任意の整数ベクトル（摂動ベクトル）の加算が可能となる。基地局装置と複数端末装置の間の伝搬路状態に応じて、摂動ベクトルを適切に設定してやれば、摂動ベクトルを加算しない線形ＭＵ-ＭＩＭＯと比較して、所要送信電力を大幅に削減することが可能となる。
【０００５】
非線形ＭＵ-ＭＩＭＯ伝送では、摂動ベクトルの探査方法により伝送特性は大幅に変化する。非特許文献１記載のＶｅｃｔｏｒ  ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ（VP）は選択可能な全ての摂動ベクトルから最適摂動ベクトルを探査する技術であり、優れた伝送特性を実現できるが、演算量が膨大である。一方、非特許文献２に記載のＴｏｍｌｉｎｓｏｎ  Ｈａｒａｓｈｉｍａ  Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ（THP）に基づく方法は、摂動ベクトルを簡易に探査できるが、ＶＰより伝送特性は大幅に劣化してしまう。そこで、最近、格子基底縮小（LR）技術をＴＨＰに適用するＬＲ  ａｉｄｅｄ-ＴＨＰ（LRA-THP）技術が非特許文献３等で取り上げられている。格子基底縮小技術とは非特許文献４に記載のＬＬＬアルゴリズム等により算出されるｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列を用いて、対象とする行列の直交性を高める技術である。ＴＨＰでは、摂動ベクトルを各端末装置で独立に最適化しているのに対して、ＬＲＡ-ＴＨＰによれば、空間多重される全端末装置を考慮した摂動ベクトルを抽出できるため、ＴＨＰだけに基づく場合よりも優れた伝送特性を実現でき、ＶＰとほぼ同等の伝送特性が実現できる。
【０００６】
ところで、今後非線形ＭＵ-ＭＩＭＯが採用された場合、その対応端末装置はｍｏｄｕｌｏ演算を含む非線形演算処理が行なえることが前提となる。しかし、前述したようにＬＴＥでは線形ＭＵ-ＭＩＭＯが既に仕様化されており、その対応端末装置はｍｏｄｕｌｏ演算が行なえないから、ｍｏｄｕｌｏ演算が行なえる第１の端末装置と、ｍｏｄｕｌｏ演算を行なえない第２の端末装置とが、同一無線通信システム内に混在することになる。非特許文献５においてＴＨＰを対象に空間多重されて送信される各送信信号に対するｍｏｄｕｌｏ演算の有無を切り替える方法が示されているように、ＴＨＰでは、第２の端末装置宛の送信信号にｍｏｄｕｌｏ演算を適用しないだけで、第１の端末装置と第２の端末装置を混在させることが可能である。しかし、ＬＲＡ-ＴＨＰは空間多重される全端末装置がｍｏｄｕｌｏ演算を行なえることを前提とした技術であり、第２の端末装置宛の送信信号にｍｏｄｕｌｏ演算を行なわないだけでは、二つの端末装置を混在して空間多重させることが出来ない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】B. M. Hachwald, et. al., “A vector-perturbation technique for near-capacity multiantenna multiuser communication-Part II:Perturbation,” IEEE Trans. Commun., Vol. 53, No. 3, March 2005.
【非特許文献２】M. Joham, et. al., “MMSE Approaches to Multiuser Spatio-Temporal Tomlinson- Harashima Precoding,” Proc. 5th Int. ITG Conf. on Source and Channel Coding, Erlangen, Germany, Jan. 2004.
【非特許文献３】C. Stierstorfer, et. al., “Lattice-reduction-aided Tomlinson-Harashima precoding for point-to-multipoint transmission,” AEU Int. Jour. Elect. and Commun, Vol. 60, No. 4, pp. 328-330, April 2006.
【非特許文献４】A. K. Lenstra, et.al., “Factoring polynomials with rational coefficients,” Math. Ann, Vol. 261, pp. 515-534, 1982.
【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”, 信学技法, RCS2009-293, 2010年3月.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＬＲＡ-ＴＨＰ技術は空間多重される全端末装置がｍｏｄｕｌｏ演算を行なえることを前提とした技術であり、ＴＨＰのように第２の端末装置宛の送信信号にｍｏｄｕｌｏ演算を行なわないだけでは、二つの端末装置を混在して空間多重させることが出来ない。ＬＲＡ-ＴＨＰにおいて第１の端末装置と第２の端末装置とを高効率に多重させられる技術については開示されていないのが実情である。
【０００９】
本発明は、上述した課題に鑑み、ｍｏｄｕｌｏ演算が行なえる第１の端末装置とｍｏｄｕｌｏ演算が行なえない第２の端末装置とを、ＬＲＡ-ＴＨＰに基づく非線形ＭＵ-ＭＩＭＯにおいても空間多重させることにより、周波数利用効率の改善に寄与できる基地局装置、移動局装置、制御プログラムおよび集積回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の基地局装置は、複数の送信アンテナを備え、少なくとも一つのアンテナを有する複数の端末装置と無線通信を行なう基地局装置であって、前記各端末装置との間の伝搬路情報に関連付けられた第一の制御情報に基づいて、前記伝搬路情報を示す第一の伝搬路行列を取得する取得部と、前記第一の伝搬路行列および前記第一の伝搬路行列に変換行列が乗算された第二の伝搬路行列に基づいて、前記各端末装置宛ての送信データに対して、それぞれプリコーディングを行なうプリコーディング部と、を備え、前記プリコーディング後の複数の送信データを同一無線リソースに空間多重して送信することを特徴としている。
【００１１】
このように、基地局装置は、第一の伝搬路行列および第一の伝搬路行列に変換行列が乗算された第二の伝搬路行列に基づいて、各端末装置宛ての送信データに対して、それぞれプリコーディングを行なうので、ＬＲＡ−ＴＨＰに基づく非線形ＭＵ−ＭＩＭＯ空間多重伝送においても、ｍｏｄｕｌｏ演算が行なえる端末装置とｍｏｄｕｌｏ演算が行なえない端末装置とを空間多重することが可能となり、周波数利用効率の改善に寄与できる。
【００１２】
（２）また、本発明の基地局装置において、ｍｏｄｕｌｏ演算を含む非線形信号処理が可能な第一の端末装置に対する送信データと、線形信号処理のみが可能な第二の端末装置に対する送信データとを、同一無線リソースに空間多重して送信することを特徴としている。
【００１３】
このように、基地局装置は、ｍｏｄｕｌｏ演算を含む非線形信号処理が可能な第一の端末装置に対する送信データと、線形信号処理のみが可能な第二の端末装置に対する送信データとを、同一無線リソースに空間多重して送信するので、周波数利用効率の改善に寄与できる。
【００１４】
（３）また、本発明の基地局装置において、前記変換行列は、行列式が１または−１であり、すべての構成要素がガウス整数であることを特徴としている。
【００１５】
このように、変換行列が、行列式が１または−１であり、すべての構成要素がガウス整数であるので、基地局装置は、第一の伝搬路行列を、より直交性の高い行列に変換することができる。
【００１６】
（４）また、本発明の基地局装置において、前記プリコーディング部は、前記変換行列、前記第一の伝搬路行列および前記第二の伝搬路行列に基づいて、線形フィルタ行列および摂動ベクトルを算出し、前記送信データに対して、前記算出した摂動ベクトルを加算し、前記線形フィルタを乗算し、前記変換行列は、少なくとも一つの単位行ベクトルを含み、前記摂動ベクトルは少なくとも一つの０を含むことを特徴としている。
【００１７】
このように、変換行列が、少なくとも一つの単位行ベクトルを含み、摂動ベクトルは少なくとも一つの０を含むので、ある端末装置においてｍｏｄｕｌｏ演算を必要としない伝送を実現することができる。
【００１８】
（５）また、本発明の基地局装置において、前記プリコーディング部は、前記変換行列、前記第一の伝搬路行列および前記第二の伝搬路行列に基づいて、線形フィルタ行列および摂動ベクトルを算出し、前記送信データに対して、前記算出した摂動ベクトルを加算し、前記線形フィルタ行列を乗算し、前記摂動ベクトルと前記変換行列の逆行列との積で算出されるベクトルは、少なくとも一つの０を含むことを特徴としている。
【００１９】
このように、摂動ベクトルと変換行列の逆行列との積で算出されるベクトルが、少なくとも一つの０を含むので、ある端末装置においてｍｏｄｕｌｏ演算を必要としない伝送を実現することができる。
【００２０】
（６）また、本発明の基地局装置において、前記プリコーディング部は、前記変換行列、前記第一の伝搬路行列および前記第二の伝搬路行列に基づいて、線形フィルタ行列および摂動ベクトルを算出し、前記摂動ベクトルと前記変換行列の逆行列との積で算出される第一の摂動ベクトルおよび第二の摂動ベクトルを加算することで得られるベクトルが、少なくとも一つの０を含み、前記送信データに対して前記第一の摂動ベクトルおよび前記第二の摂動ベクトルを加算し、前記線形フィルタ行列を乗算することを特徴としている。
【００２１】
このように、摂動ベクトルと変換行列の逆行列との積で算出される第一の摂動ベクトルおよび第二の摂動ベクトルを加算することで得られるベクトルが、少なくとも一つの０を含むので、ある端末装置においてｍｏｄｕｌｏ演算を必要としない伝送を実現することができる。
【００２２】
（７）また、本発明の基地局装置において、前記第一の伝搬路行列および前記第二の伝搬路行列に基づいて、前記各端末装置における干渉電力を測定し、前記測定した干渉電力値に基づいて、前記各端末装置を第一の端末装置または第二の端末装置のいずれか一方に分類し、前記分類結果に関連付けた第二の制御情報を、前記各端末装置に通知することを特徴としている。
【００２３】
このように、基地局装置は、測定した干渉電力値に基づいて、各端末装置を第一の端末装置または第二の端末装置のいずれか一方に分類するので、ｍｏｄｕｌｏ演算を行なう端末装置と行なわない端末装置とを空間多重させることができる。
【００２４】
（８）また、本発明の基地局装置において、前記第二の制御情報は、前記各端末装置との間で共有するＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）セットに関連付けられた情報であることを特徴としている。
【００２５】
このように、第二の制御情報が、各端末装置との間で共有するＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）セットに関連付けられた情報であるので、基地局装置は端末装置に対して、新たに制御信号により通知せずに、第二の制御情報を通知することができる。
【００２６】
（９）また、本発明の移動局装置は、上記（１）から（８）のいずれかに記載の基地局装置から無線信号を受信し、前記空間多重された送信データから自局宛てのデータを検出することを特徴としている。
【００２７】
このように、上記（１）から（８）のいずれかに記載の基地局装置から無線信号を受信するので、基地局装置は、ＬＲＡ−ＴＨＰに基づく非線形ＭＵ−ＭＩＭＯ空間多重伝送においても、ｍｏｄｕｌｏ演算が行なえる端末装置とｍｏｄｕｌｏ演算が行なえない端末装置とを空間多重することが可能となり、周波数利用効率の改善に寄与できる。
【００２８】
（１０）また、本発明の制御プログラムは、複数の送信アンテナを備え、少なくとも一つのアンテナを有する複数の端末装置と無線通信を行なう基地局装置の制御プログラムであって、前記各端末装置との間の伝搬路情報に関連付けられた第一の制御情報に基づいて、前記伝搬路情報を示す第一の伝搬路行列を取得する処理と、前記第一の伝搬路行列および前記第一の伝搬路行列に変換行列が乗算された第二の伝搬路行列に基づいて、前記各端末装置宛ての送信データに対して、それぞれプリコーディングを行なう処理と、前記プリコーディング後の複数の送信データを同一無線リソースに空間多重して送信する処理と、の一連の処理を、コンピュータに実行させることを特徴としている。
【００２９】
このように、基地局装置は、第一の伝搬路行列および第一の伝搬路行列に変換行列が乗算された第二の伝搬路行列に基づいて、各端末装置宛ての送信データに対して、それぞれプリコーディングを行なうので、ＬＲＡ−ＴＨＰに基づく非線形ＭＵ−ＭＩＭＯ空間多重伝送においても、ｍｏｄｕｌｏ演算が行なえる端末装置とｍｏｄｕｌｏ演算が行なえない端末装置とを空間多重することが可能となり、周波数利用効率の改善に寄与できる。
【００３０】
（１１）また、本発明の集積回路は、複数の送信アンテナを備えた基地局装置に実装されることにより、前記基地局装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、少なくとも一つのアンテナを有する複数の端末装置と無線通信を行なう機能と、前記各端末装置との間の伝搬路情報に関連付けられた第一の制御情報に基づいて、前記伝搬路情報を示す第一の伝搬路行列を取得する機能と、前記第一の伝搬路行列および前記第一の伝搬路行列に変換行列が乗算された第二の伝搬路行列に基づいて、前記各端末装置宛ての送信データに対して、それぞれプリコーディングを行なう機能と、前記プリコーディング後の複数の送信データを同一無線リソースに空間多重して送信する機能と、の一連の機能を、前記基地局装置に発揮させることを特徴としている。
【００３１】
このように、集積回路が、第一の伝搬路行列および第一の伝搬路行列に変換行列が乗算された第二の伝搬路行列に基づいて、各端末装置宛ての送信データに対して、それぞれプリコーディングを行なうので、基地局装置は、ＬＲＡ−ＴＨＰに基づく非線形ＭＵ−ＭＩＭＯ空間多重伝送においても、ｍｏｄｕｌｏ演算が行なえる端末装置とｍｏｄｕｌｏ演算が行なえない端末装置とを空間多重することが可能となり、周波数利用効率の改善に寄与できる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、ＬＲＡ-ＴＨＰに基づく非線形ＭＵ-ＭＩＭＯ空間多重伝送においても、ｍｏｄｕｌｏ演算が行なえる端末装置とｍｏｄｕｌｏ演算が行なえない端末装置とを空間多重することが可能となるため、周波数利用効率の改善に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るシステム全体の信号処理についてその概要を説明するフローチャートである。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る基地局装置１００の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部４０１の装置構成を示すブロック図である。
【図４】ＬＬＬアルゴリズムのアルゴリズムを示す表である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るＬＬＬアルゴリズムのアルゴリズムを示す表である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部４０１における信号処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る第１の端末装置３００の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る第２の端末装置３００の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部８０１の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る格子基底縮小部８０３において用いられるアルゴリズムを示す表である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係るＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部８０１の信号処理を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係るＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部９０１の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係るＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部９０１の信号処理について示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第４の実施形態に係るＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部１００１の構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態に係るＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部１００１の信号処理について示すフローチャートである。
【図１６】基地局装置１００の構成を示すブロック図である。
【図１７】Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０７の詳細な構成について説明するためのブロック図である。
【図１８】端末装置３００の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、図面を参照して本発明の無線通信システムを適用した場合における実施形態について説明する。なお、本実施形態において説明した事項は、発明を理解するための一態様であり、実施形態に限定して発明の内容が解釈されるものではない。
【００３５】
［１．基本技術］
本発明の実施形態の説明をする前に、背景技術であるＬＲＡ-ＴＨＰを用いる非線形ＭＵ-ＭＩＭＯ空間多重伝送（以降、LRA-THP MU-MIMO、もしくは単にLRA-THPと記述する）について説明する。Ｎｔ本の送信アンテナを有する基地局装置（送信装置とも呼ぶ）に対して、１本の受信アンテナを有する端末装置（移動局装置、もしくは受信装置とも呼ぶ）がＵ個接続している通信を対象とし、Ｎｔ＝Ｕであるものとする。なお、全ての端末装置はｍｏｄｕｌｏ演算が行なえる第１の端末装置であるものとする。
【００３６】
はじめに基地局装置の送信アンテナ１０９-ｎ（ｎ＝１，・・・，Ｎｔ）と端末装置３００-ｕ間（ｕ＝１，・・・，Ｕ）の複素チャネル利得をｈｕ，ｎとしたとき、伝搬路行列Ｈを
【数１】
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と定義する。ＬＲＡ  ＴＨＰ方式では、基地局装置は、伝搬路行列Ｈを予め知っている必要がある。ここで、伝搬路行列に関連付けられた情報は、各端末装置から理想的に通知されており、基地局装置は、伝搬路行列Ｈを理想的に知っているものとしている。
【００３７】
［１．１  基地局装置］
図１６は、基地局装置１００の構成を示すブロック図である。図１６を用いて基地局装置１００における信号処理について説明する。各端末装置宛の送信データはチャネル符号化部１０１において、チャネル符号化が行なわれたのち、データ変調部１０３において、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ等にデータ変調される。チャネル符号化における符号化率や、データ変調方式は、常に一定のものを用いても良いし、各端末装置の受信品質に応じて適応的に変更するようにしても良い。適応的に変更する場合、基地局装置１００と端末装置は、予め受信品質毎に設定される符号化率とデータ変調方式がテーブル化されているＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｄｉｎｇ  Ｓｃｈｅｍｅ（MCS）セットを共有しておき、端末装置から通知される受信品質に関連付けられた制御情報に基づき、符号化率等を決定すれば良い。以下の説明では、符号化率およびデータ変調方式は適切に決定されているものとして説明する。
【００３８】
データ変調部１０３からの出力は参照信号多重部１０５に入力され、各端末装置において伝搬路推定を行なうための既知参照信号系列が参照信号多重部１０５において多重される。各端末装置宛の参照信号については、受信した端末装置において分離可能なように、それぞれが直交するように多重されるものとする。以下の説明では、参照信号は任意の無線リソースに理想的に配置されたものとし、端末装置では上記既知参照信号系列により、理想的に伝搬路推定が行なわれるものとする。参照信号多重部１０５の出力は、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０７に入力される。
【００３９】
図１７は、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０７の詳細な構成について説明するためのブロック図である。Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０７には各端末装置宛の送信シンボル｛ｄｕ；ｕ＝１，・・・，Ｕ｝を要素とする送信シンボルベクトルｄ＝［ｄ１，・・・，ｄＵ］Ｔと伝搬路行列Ｈが入力される。はじめに、入力された伝搬路行列Ｈが格子基底縮小部２０１に入力され、格子基底縮小技術が適用される。
【００４０】
本発明で対象とする格子基底縮小技術は、行列変換技術の一つであり、入力された行列Ｈに対して、ｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔを乗算し、より直交性の高い行列Ｇに変換する技術である。なお、ｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列とは、構成要素が全てガウス整数であり、行列式の絶対値が１となる行列を指す。格子基底縮小が行なわれた伝搬路行列をＧとすると、Ｇ＝ＴＨと表現される。従来のＬＲＡ-ＴＨＰに適したｕｎｉｍｏｄｕｌｏｒ行列の算出方法についてはＬｅｎｓｔｒａらが提案したＬＬＬアルゴリズムがある。以下では、任意のアルゴリズムにより、ｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列が算出されたものとして説明を行なう。格子基底縮小部２０１からは行列Ｔが出力される。
【００４１】
伝搬路情報Ｈと格子基底縮小部２０１から出力されたＴは線形フィルタ生成部２０３に入力され、線形フィルタＷが生成される。線形フィルタＷは、格子基底縮小された伝搬路行列Ｇに対して、ＧＷが単位下三角行列となるような線形フィルタである。Ｇはユニタリ行列Ｑと下三角行列Ｌを用いて、Ｇ＝ＬＱのようにＬＱ分解することができるから、ＧＷを単位下三角行列とする線形フィルタＷはＷ＝ＱＨ｛ｄｉａｇ（Ｌ）｝−１となる。ここで、ｄｉａｇ｛Ａ｝は行列Ａの対角成分のみを抽出した対角行列、Ａ−１は行列Ａの逆行列を表す。なお、ＧＷを単位下三角行列とする線形フィルタは残留干渉を０とするＺＦ規範に基づく線形フィルタである。ＺＦ規範ではなく、送信信号と受信信号の平均二乗誤差を最小とするＭＭＳＥ規範に基づく線形フィルタを用いても良い。この場合、Ｈ’＝［Ｈ  αＩ］で定義される拡張伝搬路行列を伝搬路行列と見なしてＺＦ規範の線形フィルタを計算すれば良い。なお、Ｉは単位行列である。またαは残留干渉を制御する係数であり、所望の伝送品質に応じて任意に設定されるが、例えば端末装置で観測される雑音電力の標準偏差σに設定すれば良い。
【００４２】
送信シンボルベクトルｄにＷを乗算することにより、送信信号ベクトルｓ＝［ｓ１，…，ｓＮｔ］Ｔはｓ＝Ｗｄと計算できる。仮に送信信号ベクトルｓを基地局装置１００から送信したとする。端末装置３００-ｕで受信される受信信号を｛ｒｕ；ｕ＝１，…，Ｕ｝としたとき、各端末装置の受信信号を要素とする受信信号ベクトルｒ＝［ｒ１，…，ｒＵ］Ｔは式（２-１）で与えられる。
【数２】
2012244189.tif 000004
【００４３】
ここで、η＝［η１，…，ηＵ］Ｔは各端末装置で加わる雑音を表すが、以下では、簡単のため、雑音項は無視して説明する。式（２-１）は式（２-２）のように展開できる。
【数３】
2012244189.tif 000005
ここで、ａｉ，ｊは単位下三角行列（Ｌ｛ｄｉａｇ（Ｌ）｝−１）の第ｉ行ｊ列成分を表す。式（２-２）より、Ｔ−１を無視して考えた場合、第１の端末装置は自身の送信シンボルのみを受信できるが、第２の端末装置の受信信号には、第１の端末装置の送信シンボルが干渉を与えていることが分かる。つまり、端末装置３００-ｕの受信信号には第１〜（ｕ-１）端末装置の送信シンボルが干渉として含まれている。
【００４４】
そこで、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０７に入力された送信シンボルベクトルｄは事前干渉抑圧部２０５に入力されることで、この各端末装置で観測される干渉成分が、予め減算されることになる。例えば、第１の端末装置への送信信号として、ｄ２でなくｘ２＝ｄ２−ａ２，１ｄ１を送信するものとする。式（２-２）のｄ２の部分にｘ２を代入すれば、第２の端末装置はｄ１からの干渉を受けずに、自身の送信シンボルｄ２のみを受信することが可能であることが分かる。以下、同様に端末装置３００-ｕ宛の送信信号から、予め第１〜（ｕ-１）端末装置宛の送信シンボルを減算してから送信を行なうことで、全端末装置が干渉を受けずに通信を行なうことが可能となる。端末装置３００-ｕ宛の事前干渉抑圧が為された信号のことを送信符号ｘｕと呼ぶ事とする。ｘｕは式（３-１）で与えられることになる。
【数４】
2012244189.tif 000006
【００４５】
このとき、送信符号ベクトルｘ＝［ｘ１，・・・，ｘＮｔ］Ｔはｘ＝（ＧＷ）−１ｄと表現できる。ｘを式（２-２）のｄに代入することで受信信号は式（２-３）で与えられる。
【数５】
2012244189.tif 000007
【００４６】
しかし、受信信号にはＴ−１が残るため、さらに送信シンボルベクトルｄをｄ＾＝［ｄ＾１，・・・，ｄ＾Ｎｔ］Ｔ＝Ｔｄに置き換える。以上の信号処理により全端末装置は干渉を受けずに通信を行なうことができる。
【００４７】
しかし、ｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔは必ずしも直交行列ではないから、Ｔが乗算された送信シンボルベクトルｄ＾の大きさは元々の送信シンボルベクトルｄより大きくなってしまう場合がある。また、式（３-１）で示される干渉抑圧により、送信符号ベクトルｘの大きさが、送信シンボルベクトルｄ＾より大きくなる場合もある。そこで、ＬＲＡ-ＴＨＰでは、各端末装置宛の信号から干渉を取り除く際に、ｍｏｄｕｌｏ演算と呼ばれる信号処理を行なう。ｍｏｄｕｌｏ演算ＭｏｄＭ（ｘ）は、ある入力ｘに対して、その出力が−Ｍより大きく、かつＭ以下に収まるようにするものである。入力ｘが複素数であった場合、その出力の実部と虚部がそれぞれ−Ｍより大きく、かつＭ以下に収まる。ここでＭをｍｏｄｕｌｏ幅と呼ぶこととする。実際に、送信符号ｘ２＝ｄ＾２−ａ２，１ｄ＾１にｍｏｄｕｌｏ演算を適用した場合、その出力は式（３-２）で与えられる。
【数６】
2012244189.tif 000008
【００４８】
ここで、ｆｌｏｏｒ（ｘ）は実数ｘを超えない最大の整数を返す関数であり、床関数とも呼ばれる。また、Ｒｅ（ｃ）およびＩｍ（ｃ）はそれぞれ、複素数ｃの実数および虚数を返す関数である。また、ｚｔ，２のことを摂動項と呼ぶこととする。ｍｏｄｕｌｏ演算を行なう場合、送信符号ｘｕは式（３-３）で与えられることになる。
【数７】
2012244189.tif 000009
【００４９】
以上説明してきたｍｏｄｕｌｏ演算をｘ１＝ｄ＾１から順番にｘＵまでの全ての送信符号に施す。送信符号ベクトルｘは式（４）で与えられる。
【数８】
2012244189.tif 000010
ここで、ｚｔ＝［ｚｔ，１，…，ｚｔ，Ｎｔ］Ｔであり、以降ｚｔのことを摂動ベクトルと呼ぶ。数式上は行列演算で表現されているが、実際には、式（３-１）の干渉抑圧と式（３-２）のｍｏｄｕｌｏ演算を各送信符号に対して逐次的に行なうことで送信符号が生成される。以上説明してきたように、事前干渉抑圧部２０５には、送信シンボルベクトルｄ、伝搬路情報Ｈ、ｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔおよび線形フィルタＷが入力され、事前干渉抑圧部２０５出力として送信符号ベクトルｘが出力されることとなる。
【００５０】
事前干渉抑圧部２０５出力ｘは線形フィルタ乗算部２０７に入力される。線形フィルタ乗算部２０７では、入力されたｘに対して、線形フィルタＷ＝ＱＨ｛ｄｉａｇ（Ｌ）｝−１および電力正規化係数βが乗算され、送信信号ベクトルｓ＝βＷｘが算出される。ここで、
【数９】
2012244189.tif 000011
であり、Ｐｓは摂動ベクトルが付与された送信シンボルベクトル（Ｔｄ＋２Ｍｚｔ）の共分散行列を表す。ｔｒ（Ａ）は行列Ａに対するトレース演算を表す。Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０７からは線形フィルタ乗算部２０７出力ｓが最終的に出力される。
【００５１】
その後、基地局装置１００では、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０７の出力ｓが対応する各送信アンテナ１０９の無線送信部１１１に入力される。無線送信部１１１において、ベースバンド帯の送信信号が無線周波数（RF）帯の送信信号に変換される。無線送信部１１１の出力信号は、各送信アンテナ１０９よりそれぞれ送信される。
【００５２】
［１．２  端末装置］
図１８は、端末装置３００の構成を示すブロック図である。図１８を用いて端末装置３００における信号処理について説明する。端末装置３００では、アンテナ３０１で受信された信号が無線受信部３０３に入力され、ベースバンド帯の信号に変換される。ベースバンド帯に変換された信号は、参照信号分離部３０５に入力される。参照信号分離部３０５では、受信信号はデータ系列と既知参照信号系列とに分離され、データ系列は伝搬路補償部３０７に入力され、既知参照信号系列は伝搬路推定部３０９に入力される。
【００５３】
伝搬路推定部３０９では、入力された既知参照信号系列を用いて伝搬路推定が行なわれる。各端末装置３００宛の既知参照信号系列はそれぞれ直交するように基地局装置１００より送信されているから、端末装置３００では、伝搬路情報を推定することができる。端末装置３００-ｕにおいて推定される伝搬路情報は基地局装置１００のＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０７にて用いられる伝搬路行列Ｈの第ｕ行成分に該当する。推定された伝搬路情報はそれぞれ伝搬路補償部３０７およびフィードバック情報生成部３１１に入力される。
【００５４】
フィードバック情報生成部３１１では、各端末装置３００がフィードバックする伝搬路情報形式に応じて、基地局装置１００にフィードバックする情報を生成する。本発明においては、伝搬路情報形式については何かに限定されるものではない。例えば、推定された伝搬路情報について、有限ビット数にて量子化を行ない、その量子化情報をフィードバックする方法が考えられる。フィードバック情報生成部３１１で生成された情報は、無線送信部３１３に入力され、基地局装置１００に向けて通知される。基地局装置１００では制御情報取得部１１５により、端末装置３００より送信された情報を取得し、その情報がＣＳＩ取得部１１７に入力される。そして通知されてきた情報と、その伝搬路情報形式に基づいて、伝搬路情報Ｈが算出され、ＨはＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０７に入力されることになる。
【００５５】
一方、受信データ系列については伝搬路補償部３０７に入力され、伝搬路補償が行なわれる。ベースバンド帯に変換された受信信号は式（６）で与えられる。
【数１０】
2012244189.tif 000012
ここで、ｚ＾ｔ＝Ｔ−１ｚｔであり，ｚ＾ｔの構成要素は全てガウス整数となる。式（６）より、各端末装置３００の受信信号に対して、他の端末装置３００宛の送信シンボルは干渉を与えていないことが分かる。
【００５６】
端末装置３００-ｕの伝搬路補償部３０７では、入力された受信信号から電力正規化項βを除算する。そのため、端末装置３００はβの値を把握する必要があるが、βは基地局装置１００より送信される既知参照信号より推定することが可能である。例えば、基地局装置１００が伝搬路情報推定のために送信する既知参照信号の一部に対して、受信データ系列と同様のＰｒｅｃｏｄｉｎｇ処理を行なうことで、βを推定できる。以下では、βは理想的に推定できるものとして説明していく。
【００５７】
電力正規化項が除算されたのち、基地局装置１００のＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０７で用いられたｍｏｄｕｌｏ演算と同じｍｏｄｕｌｏ幅を有するｍｏｄｕｌｏ演算が適用される。端末装置３００-ｕのＭｏｄｕｌｏ出力は式（７）で与えられる。
【数１１】
2012244189.tif 000013
ここで、ｚｒ，ｕは端末装置３００-ｕの受信機で適用されるｍｏｄｕｌｏ演算により生成される摂動項であり、ｚ＾ｔ，ｕ＋ｚｒ，ｕ＝０となる。よって、最終的に伝搬路補償部３０７から出力されるのはｄｕということになる。その後、伝搬路補償部３０７の出力はデータ復調部３１５およびチャネル復号部３１７に入力され、データ復調、チャネル復号がそれぞれ適用されたのち、各端末装置３００宛の送信データが検出される。
【００５８】
以上が、ＬＲＡ  ＴＨＰ  ＭＵ-ＭＩＭＯの送受信処理の説明となる。空間多重される端末が、全てｍｏｄｕｌｏ演算が行なえる第１の端末装置３００であった場合、上述してきた空間多重方法により線形ＭＵ-ＭＩＭＯやＴＨＰ  ＭＵ-ＭＩＭＯと比較して、優れた伝送特性を実現できる。しかし、実際の無線通信システムにおいては、第１の端末装置３００と、ｍｏｄｕｌｏ演算が行なえない第２の端末装置３００とが混在する場合が考えられる。
【００５９】
ところで、ＬＲＡを行なわないＴＨＰ  ＭＵ-ＭＩＭＯは上記説明の中で、ｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔを単位行列Ｉに置き換えることで実現できる。この場合、式（３-２）で行なわれるｍｏｄｕｌｏ演算の適用の有無については、送信電力の強調を許容する限りにおいては、端末装置３００毎に変えることが可能である。ここで、端末装置３００-ｉがｍｏｄｕｌｏ演算を行なえない第２の端末装置３００であるものとする。この場合、端末装置３００-ｉ宛の送信信号に対してｍｏｄｕｌｏ演算を行なわない、すなわちｚｔ，ｉ＝０とすることで、端末装置３００-ｉが第２の端末装置３００であったとしてもＭＵ-ＭＩＭＯ伝送を行なうことが可能である。なお、全端末装置３００に対してｍｏｄｕｌｏ演算を行なわない、すなわちｚｔ＝０Ｕ×１（０ｍ×ｎは全ての構成要素が０であるｍ行ｎ列の零行列）とすれば、ＴＨＰ  ＭＵ-ＭＩＭＯは線形ＭＵ-ＭＩＭＯと等価となる。
【００６０】
しかし、ＬＲＡ-ＴＨＰでは、第２の端末装置３００宛の送信信号に対してｍｏｄｕｌｏ演算を行なわないだけでは、第２の端末装置３００を空間多重することが出来ない。それは、式（６）において現れるｚ＾ｔ＝Ｔ−１ｚｔのためである。Ｔは伝搬路行列に応じて決定される行列であるから、ＴＨＰのようにｚｔ，ｉ＝０としても、必ずしもｚ＾ｔ，ｉ＝０とはならない。よって、従来のＬＲＡ-ＴＨＰで第１の端末装置３００と第２の端末装置３００とを空間多重するためには、基地局装置１００においてすべての端末装置３００宛の送信信号に対するｍｏｄｕｌｏ演算を行なわない必要がある。しかし、それは線形ＭＵ-ＭＩＭＯと等価であり、周波数利用効率の改善は望めないことを意味している。そこで本実施形態では、ＬＲＡ-ＴＨＰにおいて、第１の端末装置３００と第２の端末装置３００とを空間多重する方法を開示する。
【００６１】
［２．第１の実施形態］
第１の実施形態においては、ＬＲＡ-ＴＨＰにおいて、ｍｏｄｕｌｏ演算を行なう第１の端末装置３００と、ｍｏｄｕｌｏ演算を行なわない第２の端末装置３００とを空間多重させる場合を対象とする。Ｎｔ本の送信アンテナ１０９を有する基地局装置（送信装置とも呼ぶ）に対して、１本のアンテナ３０１を有する端末装置３００（移動局装置もしくは受信装置とも呼ぶ）がＵ個接続している通信を対象とし、端末装置３００のうち、端末装置３００-ｉが第２の端末装置３００であるものとする。残りの端末装置３００は全て第１の端末装置３００である。なお、各端末装置３００が有するアンテナ３０１数や、接続されている端末装置３００に含まれる第１の端末装置３００と第２の端末装置３００の割合についてはこれに限ったものではなく、複数アンテナ３０１を有する端末装置３００が存在する場合や、複数の第２の端末装置３００が存在する場合にも、本発明は適用可能である。また、以下の説明では、基地局装置は接続している端末装置３００が第１の端末装置３００か第２の端末装置３００かを把握しているものとしている。
【００６２】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るシステム全体の信号処理についてその概要を説明するフローチャートである。はじめに、基地局装置１００は、送信データを生成するとともに（ステップＳ１０１）、接続している第１の端末装置３００および第２の端末装置３００に対して、既知の参照信号系列を送信する（ステップＳ１０２）。次いで、各端末装置３００は受信された既知参照信号系列に基づき、伝搬路推定を行なう（ステップＳ１０３）。各端末装置３００は推定された伝搬路情報を基地局装置１００に通知するが、通知方法については、特定の方法に限定されるものではなく、基地局装置１００が伝搬路情報を把握できるのであればどのような方法でも構わない（ステップＳ１０４）。例えば、推定された伝搬路情報を有限ビット長に量子化した情報を通知すれば良い。また、基地局装置１００と端末装置３００間で予め複数の線形フィルタが記載されたコードブックを共有しておき、伝搬路情報と最も相関が高い線形フィルタのインデックスを通知しても良い。
【００６３】
基地局装置１００は、各端末装置３００より伝搬路情報を取得し、その情報に基づき、各端末装置３００宛の送信データに対して、後で述べる送信符号化（プリコーディング）を施す（ステップＳ１０５）。プリコーディング後のデータを同一無線リソースに空間多重して、接続されている複数の端末装置３００宛に送信する（ステップＳ１０６）。複数端末装置３００宛のデータが空間多重された信号を受信した端末装置３００では、それぞれ前述の伝搬路情報等に基づき、自局の所望データを検出するが（ステップＳ１０８）、第１の端末装置３００では、ｍｏｄｕｌｏ演算を含む非線形演算処理を行なう必要があるのに対して（ステップＳ１０７）、第２の端末装置３００ではｍｏｄｕｌｏ演算は必要としない。
【００６４】
［２．１  基地局装置１００］
図２は、本発明の第１の実施形態に係る基地局装置１００の構成を示すブロック図である。図２に示すように、基地局装置１００は、チャネル符号化部１０１と、データ変調部１０３と、参照信号多重部１０５と、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部（プリコーディング部）４０１と、無線送信部１１１と、無線受信部１１３と、制御情報取得部１１５と、ＣＳＩ取得部（取得部）１１７と、送信アンテナ１０９とを含んで構成されている。
【００６５】
各端末装置３００宛の送信データ系列はチャネル符号化部１０１において、チャネル符号化が行なわれたのち、データ変調部１０３において、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ等にデータ変調される。データ変調部１０３からの出力は参照信号多重部１０５に入力され、各端末装置３００において伝搬路推定を行なうための既知参照信号系列が参照信号多重部１０５において多重される。各端末装置３００宛の参照信号については、受信した端末装置３００において分離可能なように、それぞれが直交するように多重されるものとする。以下の説明では、参照信号は任意の無線リソースに理想的に配置されたものとし、端末装置３００では上記既知参照信号系列により、理想的に伝搬路推定が行なわれるものとする。参照信号多重部１０５の出力は、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部４０１に入力される。なお、各端末装置３００より通知される伝搬路情報についても、ＣＳＩ取得部１１７よりＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部４０１に入力されることとなる。
【００６６】
図３は、本発明の第１の実施形態に係るＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部４０１の装置構成を示すブロック図である。図３に示すように、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部４０１は、線形フィルタ生成部２０３と、格子基底縮小部５０１と、事前干渉抑圧部と、線形フィルタ乗算部２０７とを含んで構成されている。Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部４０１で行なわれる信号処理は、図１７に示したＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部４０１で行なわれる信号処理とほぼ同じであるが、格子基底縮小部５０１および事前干渉抑圧部５０３に行なわれる信号処理が異なっている。はじめに、格子基底縮小部５０１で行なわれる信号処理について説明する。格子基底縮小部５０１では入力された伝搬路行列Ｈに基づいて、Ｈの直交性を高めるｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔが算出される。格子基底縮小技術に適したＴの算出アルゴリズムとして、ＬＬＬアルゴリズムが良く知られている。
【００６７】
図４は、ＬＬＬアルゴリズムのアルゴリズムを示す表である。算出されたＴに基づいて、事前干渉抑圧部５０３および線形フィルタ生成部２０３における信号処理が行なわれる。なお、ｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔの構成要素はガウス整数であることが望ましいが、伝送特性の劣化を許容できる場合、実数に属する数字が構成要素となっても構わない。しかし、従来のＬＬＬアルゴリズムにおいて算出されるｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔでは、空間多重される全端末装置３００がｍｏｄｕｌｏ演算を行なえる第１の端末装置３００である必要がある。そこで、本実施形態においては、従来のＬＬＬアルゴリズムを改良することで、第２の端末装置３００の空間多重を可能とする。
【００６８】
ＬＲＡ  ＴＨＰにて送信された信号を、端末装置３００-ｉがｍｏｄｕｌｏ演算を行なわずに復調するためには、式（６）においてｚ＾ｔ，ｉ＝０である必要がある。ｚ＾ｔ，ｉはベクトル（Ｔ−１ｚｔ）の第ｉ成分であるから、行列Ｔ−１の第ｉ行とｚｔとの積で表現される。ここで、第ｋ成分が１であり、他の構成要素が全て０であるような要素数Ｕの行ベクトルを第ｋ単位行ベクトルｅＵ，ｋと定義する。ここで、行列の持つ性質により、Ｕ行Ｕ列の行列Ｔの第ｋ行がｅＵ，ｉであるとき、行列Ｔの逆行列Ｔ−１は第ｉ行にｅＵ，ｋを有する行列となる。このとき、ｚｔ，ｋ＝０とすれば、端末装置３００-ｉではｍｏｄｕｌｏ演算を必要としない伝送とできる。つまり、端末装置３００-ｉでｍｏｄｕｌｏ演算を必要としない伝送を実現するためには、行列Ｔのいずれかの行に第ｉ単位行ベクトルｅＵ，ｉが存在すれば良いことになる。
【００６９】
ＬＬＬアルゴリズムは入力された行列Ｈに対して、ｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔを算出しＧ＝ＨＴという直交性の高い行列を算出する。このアルゴリズムをＬＲＡ-ＴＨＰに用いる場合、入力される値は伝搬路行列Ｈのエルミート転置行列ＨＨであり、このとき算出されるｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列をＴＨと考えると、行列ＧＨ＝ＨＨＴＨが算出され、直交性の高い行列ＧはＧ＝ＴＨとして出力される。なお、入力される値は伝搬路行列Ｈの転置行列ＨT、もしくは逆行列Ｈ−１のいずれかでも良い。実際のＬＬＬアルゴリズムで出力されるのはＴＨである一方で、本実施形態の目的はＴのいずれかの行にｅＵ，ｉを存在させることにある。よって、ＬＬＬアルゴリズムで算出される行列ＴＨ（図４におけるＴ）のいずれかの列ベクトルがｅＵ，ｉＨであれば良い。
【００７０】
ＬＬＬアルゴリズムは、図４から分かるように、４行目から１０行目までの（１）準直交化処理、１１行目の（２）条件比較、１２行目から１６行目までの（３）入れ替え作業の３つの処理の繰り返しで構成されている。ここで、ｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔが直接算出されているのは、（１）の準直交化処理の部分である。ｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列の初期値は単位行列Ｉであるから、第ｉ列を対象とした準直交化処理を行なわなければ、最終的に算出されるＴにはｅＵ，ｉＨが存在することになる。なお、（２）の条件比較および（３）の入れ替え作業により、第ｉ列が違う列（例えば第ｊ列）と交換される場合がある。この場合、新しく第ｊ列がｅＵ，ｉＨとなる。つまり、繰り返し処理の中で、元々第ｉ列成分であった列ベクトルがどの列に移動したのかを常に把握しておく必要がある。以下の説明では、アルゴリズムが終了した時点でｅＵ，ｉＨは第ｖ列に存在するものとする。
【００７１】
図５は、本発明の第１の実施形態に係るＬＬＬアルゴリズムのアルゴリズムを示す表である。入力は伝搬路行列Ｈに加えて、第２の端末装置３００の端末装置番号を示すｉであり、出力は、ｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔと最終的にｅＵ，ｉＨが存在する列番号を示すｖである。なお、第２の端末装置３００数が複数で有る場合は準直交化を行なわない列が複数となることになる。その場合、（３）の入れ替え処理時に覚えておくべき列番号も複数となる。本実施形態では、格子基底縮小部５０１からは、図５で表されるアルゴリズムにより、ｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔとｖという二つの情報が出力される。
【００７２】
図３に戻り、線形フィルタ生成部２０３にはｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔと伝搬路行列Ｈが入力され、線形フィルタＷが生成される。線形フィルタＷは、格子基底縮小された伝搬路行列Ｇに対して、ＧＷが単位下三角行列となるような線形フィルタである。Ｇはユニタリ行列Ｑと下三角行列Ｌを用いて、Ｇ＝ＬＱのようにＬＱ分解することができるから、ＧＷを単位下三角行列とする線形フィルタＷはＷ＝ＱＨ｛ｄｉａｇ（Ｌ）｝−１となる。生成された線形フィルタは事前干渉抑圧部５０３および線形フィルタ乗算部２０７に入力される。
【００７３】
事前干渉抑圧部５０３には、送信信号ベクトルｄ、伝搬路情報Ｈ、ｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔ、ｅＵ，ｉＨが存在する列番号を示すｖ、および線形フィルタＷが入力され、事前干渉抑圧部５０３出力としてｘが出力されることとなる。ｘの算出方法は基本技術で述べたように、式（４）を実現するものとなるが、このとき、ｄ＾ｖに対してはｍｏｄｕｌｏ演算を行なわない。つまり、式（４）において、ｚｔ＝［ｚｔ，１，…，ｚｔ，ｖ−１，０，ｚｔ，ｖ＋１，…，ｚｔ，Ｎｔ］Ｔとなることになる。具体的には、ｄ＾ｖに対する干渉抑圧は式（３-１）に基づき、それ以外の送信シンボルに対しては式（３-３）に基づいて行なわれることになる。第２の端末装置３００が複数である場合、ｖに該当する数字も複数となるが、この場合も、ｖに該当する全ての摂動ベクトルを０とすれば良い。
【００７４】
事前干渉抑圧部５０３より出力されるｘはその後、線形フィルタ乗算部２０７に入力され、線形フィルタＷおよび電力正規化係数βが乗算され、送信信号ベクトルｓが出力され、これがＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部４０１出力となる。
【００７５】
図６は、本発明の第１の実施形態に係るＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部４０１における信号処理を示すフローチャートである。まず、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部４０１は、送信シンボルベクトルｄおよび伝搬路情報Ｈを取得する（ステップＳ２０１）。次に、格子基底縮小部５０１では入力された伝搬路行列Ｈに基づいて、Ｈの直交性を高めるｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔが算出される（ステップＳ２０２）。伝搬路情報Ｈと格子基底縮小部５０１から出力されたＴは線形フィルタ生成部２０３に入力され、線形フィルタＷが生成される（ステップＳ２０３）。続いて、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部４０１に入力された送信シンボルベクトルｄは事前干渉抑圧部５０３に入力されることで、各端末装置３００で観測される干渉成分が、予め減算される（ステップＳ２０４）。この時、第１の端末装置３００宛てには式（３-３）に基づいて行なわれ、第２の端末装置３００宛てには式（３-１）に基づいて行なわれる。次に、線形フィルタ乗算部２０７では、入力されたｘに対して、線形フィルタＷが乗算され、送信信号ベクトルｓが算出される（ステップＳ２０５）。
【００７６】
図２に戻り、基地局装置１００では、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部４０１の出力ｓが対応する各送信アンテナ１０９の無線送信部１１１に入力される。無線送信部１１１において、ベースバンド帯の送信信号が無線周波数（RF）帯の送信信号に変換される。無線送信部１１１の出力信号は、各送信アンテナ１０９よりそれぞれ送信される。
【００７７】
［２．２  端末装置３００］
図７は、本発明の第１の実施形態に係る第１の端末装置３００の構成を示すブロック図である。図８は、本発明の第１の実施形態に係る第２の端末装置３００の構成を示すブロック図である。図７および図８に示すように、端末装置３００はアンテナ３０１と、無線受信部３０３と、参照信号分離部３０５と、伝搬路推定部３０９と、フィードバック情報生成部３１１と、無線送信部３１３と、伝搬路補償部６０１と、データ復調部３１５と、チャネル復号部３１７とを含んで構成されている。本実施形態においては、端末装置３００-ｉが第２の端末装置３００に含まれ、残りの端末装置３００については全て第１の端末装置３００に含まれるものとする。第１の端末装置３００と第２の端末装置３００の装置構成は同じであるが、それぞれの伝搬路補償部６０１において行なわれる信号処理が異なる。
【００７８】
各端末装置３００においては、アンテナ３０１で受信された信号が、無線受信部３０３に入力され、無線受信部３０３において、ベースバンド帯の信号に変換される。ベースバンド帯に変換された信号は、参照信号分離部３０５に入力される。参照信号分離部３０５では、受信信号はデータ系列と既知参照信号系列とに分離され、データ系列は伝搬路補償部６０１に入力され、既知参照信号系列は伝搬路推定部３０９に入力される。伝搬路推定部３０９では、入力された既知参照信号系列を用いて伝搬路推定が行なわれる。各端末装置３００宛の既知参照信号系列はそれぞれ直交するように基地局装置１００より送信されているから、端末装置３００では、伝搬路情報を推定することができる。端末装置３００-ｕにおいて推定される伝搬路情報は基地局装置１００のＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部４０１にて用いられる伝搬路行列Ｈの第ｕ行成分に該当する。推定された伝搬路情報はそれぞれ伝搬路補償部６０１およびフィードバック情報生成部３１１に入力される。
【００７９】
フィードバック情報生成部３１１では、各端末装置３００がフィードバックする伝搬路情報形式に応じて、基地局装置１００にフィードバックする情報を生成する。本発明においては、伝搬路情報形式については何かに限定されるものではない。例えば、推定された伝搬路情報を有限ビット長に量子化した情報を通知すれば良い。また、基地局装置１００と端末装置３００間で予め複数の線形フィルタが記載されたコードブックを共有しておき、伝搬路情報と最も相関が高い線形フィルタのインデックスを通知しても良い。フィードバック情報生成部３１１で生成された情報は、無線送信部３１３に入力され、基地局装置１００に向けて通知される。
【００８０】
基地局装置１００ではＣＳＩ取得部１１７において、通知されてきた情報と、その伝搬路情報形式に基づいて、伝搬路情報Ｈを取得し、取得された伝搬路情報がＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部４０１に入力されることになる。一方、受信データ系列については伝搬路補償部６０１に入力され、伝搬路補償が行なわれる。ベースバンド帯に変換された受信信号は式（６）で与えられるものと同じ形式である。
【００８１】
端末装置３００-ｕの伝搬路補償部６０１では、入力された受信信号から電力正規化項βを除算する。そのため、端末装置３００はβの値を把握する必要があるが、βは基地局装置１００より送信される既知参照信号より推定することが可能である。例えば、基地局装置１００が伝搬路情報推定のために送信する既知参照信号の一部に対して、受信データ系列と同様のＰｒｅｃｏｄｉｎｇ処理を行なうことで、βを推定できる。以下では、βは理想的に推定できるものとして説明していく。なお、端末装置３００から基地局装置１００への伝搬路情報のフィードバック精度が低い場合や、伝搬路の時間および周波数の選択性が激しい場合、端末装置３００−ｕの受信信号において、希望信号ｄｕの振幅および位相が変動する。この振幅および位相の変動は電力正規化項βと同様に推定可能であるから、βを除算する際に、同時に振幅および位相の変動分の補償を行えば良い。電力正規化項が除算されたのち、基地局装置１００のＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部４０１で用いられたｍｏｄｕｌｏ演算と同じｍｏｄｕｌｏ幅を有するｍｏｄｕｌｏ演算が適用される。しかし、本実施形態の基地局装置１００のＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部４０１において算出されるｕｎｉｍｏｄｕｌｏｒ行列Ｔと、ｍｏｄｕｌｏ演算の適用方法により、ｚ＾ｔのうち、端末装置３００-ｉに該当する成分、つまり、ｚ＾ｔ，ｉについては０となる。
【００８２】
そのため、第２の端末装置３００に含まれる端末装置３００-ｉの伝搬路補償部７０１においてはｍｏｄｕｌｏ演算を必要とせず、電力正規化係数βの除算のみが行なわれる。一方で、第１の端末装置３００に含まれる端末装置３００については、基本技術と同様に、電力正規化係数βの除算後にｍｏｄｕｌｏ演算が行なわれる事となる。その後、伝搬路補償部６０１、７０１の出力はデータ復調部３１５およびチャネル復号部３１７に入力され、データ復調、チャネル復号がそれぞれ適用されたのち、各端末装置３００の送信データが検出される。以上の処理により、ＬＲＡ-ＴＨＰ  ＭＵ-ＭＩＭＯにおいても、第１の端末装置３００と第２の端末装置３００とを高効率に空間多重させることが可能となる。
【００８３】
ところで、本実施形態によるＭＵ-ＭＩＭＯでは、第１の端末装置３００と第２の端末装置３００とを空間多重させているが、このことは、ｍｏｄｕｌｏ演算を行なう端末装置３００と行なわない端末装置３００とを空間多重できることを意味している。ｍｏｄｕｌｏ演算はＩＵＩの増加に伴う送信電力の増大を抑圧するため、伝送特性の改善に寄与できる。しかし、ＩＵＩが小さい場合には、ｍｏｄｕｌｏ演算に起因するｍｏｄｕｌｏ損失やｐｒｅｃｏｄｉｎｇ損失により伝送特性がｍｏｄｕｌｏ演算を行なわない場合より劣化する場合があり、特にＱＰＳＫ変調時に劣化しやすい。そのために、空間多重されている端末装置３００が全て第１の端末装置３００であった場合でも、ＩＵＩの状況に応じて、ｍｏｄｕｌｏ演算の適用の有無を適応的に切り替える伝送方法が取られる場合がある。このときに、観測されるＩＵＩが少ない端末を第２の端末装置３００と見なすことにより、ｍｏｄｕｌｏ演算を行なわないＱＰＳＫ変調信号と、ｍｏｄｕｌｏ演算を行なうＱＰＳＫ変調信号とを本実施形態の方法により空間多重させることが可能となる。
【００８４】
ｍｏｄｕｌｏ演算の切り替えは、実際のプリコーディング時に測定できる干渉成分（例えば式（３-１）の第2項）の電力を測定し、ある閾値を超えたらｍｏｄｕｌｏ演算を行ない、超えなければｍｏｄｕｌｏ演算を行なわないように制御すれば良い。閾値については、与えられた符号化率等に基づき、予めＢＥＲ測定などを行ない決定すれば良い。なお、このとき端末装置３００は受信された信号に対して、ｍｏｄｕｌｏ演算の有無を知る必要がある。基地局装置１００が端末装置３００に対して、新たに制御信号により通知しても良いが、基地局装置１００と端末装置３００とが共有するＭＣＳに関連付けて通知する方法が考えられる。例えば、ＱＰＳＫ変調であれば、常にｍｏｄｕｌｏ演算を行なうように制御しても良いし、ｍｏｄｕｌｏ演算を行なうＱＰＳＫと行なわないＱＰＳＫをそれぞれＭＣＳの項目に含めるようなシステムとしても良い。
【００８５】
本実施形態においては、伝送方式（もしくはアクセス方式）については制限を与えていない。例えば、ＬＴＥの下りリンク伝送に採用されている直交周波数分割多重アクセス（OFDMA）方式に適用することが可能である。この場合は、サブキャリア毎に本実施形態を適用すれば良く、また複数サブキャリアを一纏めとしたリソースブロック毎に本実施形態を適用しても良い。同様に、シングルキャリアベースのアクセス方式（例えばシングルキャリア周波数分割多重アクセス（SC-FDMA）方式など）に適用することも可能であり、周波数成分毎に適用しても良いし、送信電力の強調を回避するために、全周波数帯域に渡って同一のプリコーディングを行なうようにしても良い。
【００８６】
第１の実施形態によれば、第１の端末装置３００と、第２の端末装置３００とが混在している無線通信システムにおいて、ＬＲＡ-ＴＨＰによる高効率な空間多重が可能となるため、システム全体の周波数利用効率の改善に寄与できる。
【００８７】
［３．第２の実施形態］
第１の実施形態においては、格子基底縮小部５０１で算出されるｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔと、事前干渉抑圧部における信号処理を従来技術と異なるものとすることで、第１の端末装置３００と第２の端末装置３００とをＬＲＡ-ＴＨＰにより空間多重させる方法を明らかにした。しかし、第１の実施形態の方法では、ＬＬＬアルゴリズムの収束速度が、従来の方法と比較して、著しく劣化してしまう場合がある。そこで、第２の実施形態では、格子基底縮小部に入力される伝搬路行列に予めオーダリングを施すことにより、第１の端末装置３００と第２の端末装置３００とをＬＲＡ-ＴＨＰにより空間多重させながら、ＬＬＬアルゴリズムの収束性の低下を回避する方法を対象とする。
【００８８】
第１の実施形態と同様に、Ｎｔ本の送信アンテナ１０９を有する基地局装置１００（送信装置とも呼ぶ）に対して、１本のアンテナ３０１を有する端末装置３００（受信装置とも呼ぶ）がＵ個接続している通信を対象とし、端末装置３００のうち、端末装置３００-ｉが第２の端末装置３００であるものとする。なお、各端末装置３００が有するアンテナ３０１数や、端末装置３００に含まれる第１の端末装置３００と第２の端末装置３００の割合については、これに限ったものではなく、複数アンテナ３０１を有する端末装置３００が存在したり、複数の第２の端末装置３００が存在する場合にも、本発明は適用可能である。
【００８９】
［３．１  基地局装置１００］
第２の実施形態に係る基地局装置１００構成は図２とほぼ同じであり、異なるのはＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部における信号処理のみであるため、以下では、第２の実施形態に係るＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部について説明する。
【００９０】
図９は、本発明の第２の実施形態に係るＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部８０１の構成を示すブロック図である。図９に示すように、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部８０１は、線形フィルタ生成部２０３と、格子基底縮小部８０３と、事前干渉抑圧部８０５と、線形フィルタ乗算部２０７に加えて、オーダリング部８０７とを含んで構成されている。Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部８０１では、入力される伝搬路行列Ｈが初めにオーダリング部８０７に入力されてオーダリング処理が施される。ここでいうオーダリングとは、行列の列同士（もしくは行同士）を入れ替えることを意味する。オーダリング済みの伝搬路行列をＨｐとすると、Ｈｐは順列行列Πと伝搬路行列Ｈを用いて、Ｈｐ＝ΠＨと表現できる。
【００９１】
本実施形態においては、第２の端末装置３００に該当する伝搬路情報が、オーダリング済み伝搬路行列Ｈｐの一番上になるように制御する。例えば、本実施形態が対象としているように、端末装置３００-ｉが第２の端末装置３００であった場合、順列行列Πとして、ｅＵ，ｉが第１行に配置されるような行列を用いれば良い。Πの他の行については、自由に入れ替えて良いから、順列行列としては全部で（Ｕ−１）！通りの選択肢が考えられることとなる。いずれを用いても本実施形態の目的は達せられるが、一般にＬＬＬアルゴリズムでは、入力行列の列ベクトルの大きさは、左から昇順に並ぶ方がアルゴリズムの収束特性を向上させる面から望ましい。そのような順列行列を求める方法として、例えば、初めに伝搬路行列Ｈに対して、列ベクトルの大きさが左から昇順になるようなソート付きＱＲ分解を行なうことで、ある順列行列Πを生成する。その後、Πの各行成分のうちｅＵ，ｉを有する行を一番上に配置しなおせば良い。
【００９２】
オーダリング部８０７出力として、オーダリング済みの伝搬路行列Ｈｐと選択されたオーダリング行列Πがそれぞれ出力される。オーダリング部８０７出力Ｈｐは次いで、格子基底縮小部８０３に入力され、格子基底縮小処理が施されることになる。
【００９３】
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る格子基底縮小部８０３において用いられるアルゴリズムを示す表である。図１０と第１の実施形態で対象とした図５の違いは、第２の端末装置３００に係る伝搬路行列成分（本実施形態では、第２の端末装置３００は端末装置３００-ｉであるから、入力行列Ｈの第ｉ列成分が該当する）に対する信号処理である。第１の実施形態では、第ｉ列成分に対して、準直交化処理こそ行なわないものの、（２）条件比較、および（３）入れ替え作業については適用している。この処理により、端末装置３００-ｉを考慮した格子基底縮小が行なえるため、たとえ第２の端末装置３００が混在したとしても、良好な伝送特性を実現できる。しかし、ＬＬＬアルゴリズムは行列の全成分に対して、（１）〜（３）の信号処理を行なうことを前提としているため、図５の方法では、特に第２の端末装置３００数が複数である場合に、アルゴリズムの収束に膨大な時間を要してしまう。
【００９４】
そこで、第２の実施形態が用いるアルゴリズムは、図１０に示されているように、入力された行列に対して、所定の列番号ｖより信号処理を開始し、ｖより小さい列番号の列ベクトルについては、一切の信号処理を行なわないものとしている。これは、事前のオーダリングにより、第２の端末装置３００に関わる伝搬路行列成分が第１行（アルゴリズムに入力されるのはＨＨであるから、アルゴリズム中では第1列を指す）に置換されているためである。この場合、アルゴリズムの収束性は図４で示されている従来のＬＬＬアルゴリズムとほぼ同等とすることができる。本実施形態の場合、第２の端末装置３００数は１個であるから、ｖとして３が入力されることになる。つまり、ｖには従来のＬＬＬアルゴリズムのｋの初期値である２に第２の端末装置３００数が加算されたものとなる。格子基底縮小部８０３からは最終的にｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔが出力される。
【００９５】
次いで、線形フィルタ生成部２０３において、オーダリング部８０７出力Ｈｐと格子基底縮小部８０３出力Ｔに基づいて、線形フィルタＷが生成される。生成される線形フィルタＷは第１の実施形態と同様に、格子基底縮小された伝搬路行列Ｇ＝ＴＨｐ＝ＴΠＨを単位下三角行列に変換するものであるから、Ｇに対するＬＱ分解により得られる下三角行列Ｌとユニタリ行列ＱからＷ＝ＱＨ｛ｄｉａｇ（Ｌ）｝−１と算出できる。線形フィルタ生成部２０３出力Ｗは、事前干渉抑圧部８０５に入力される。事前干渉抑圧部８０５には、他にオーダリング部８０７出力Πと格子基底縮小部８０３出力Ｔとオーダリング済みの伝搬路行列Ｈｐおよび、送信シンボルベクトルｄが入力され、事前干渉抑圧が行なわれる。実際の信号処理は第１の実施形態とほぼ同様であり、式（４）のような送信信号ベクトルｘを作り出すものであるが、若干処理が異なる。
【００９６】
まず、第１の実施形態では、ｄにＴを乗算したＴｄを新たな送信シンボルベクトルｄ＾として干渉抑圧を行なっていたが、第２の実施形態においては、ｄ＾＝ＴΠｄを新たな送信シンボルベクトルとして干渉抑圧を行なう。そして、第１の実施形態においては、ｍｏｄｕｌｏ演算の有無を、ｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列が有する単位行ベクトルの位置に応じて決定していたのに対して、第２の実施形態においては、ｄ＾のうち、第１成分から、第２の端末装置３００数だけの成分までについてはｍｏｄｕｌｏ演算を行なわないように制御する。例えば、本実施形態では第２の端末装置３００数は１であるから、ｄ＾のうち、ｄ＾１に対してのみ、ｍｏｄｕｌｏ演算を行なわない、つまり式（３-１）に基づいて干渉抑圧を行なうことになる。第２の端末装置３００数がｍであれば、ｄ＾１〜ｄ＾ｍに対してｍｏｄｕｌｏ演算を行なわないということである。それ以外の送信シンボルについては式（３-３）に基づいて干渉抑圧が行なわれる。以上の処理により、最終的に事前干渉抑圧部８０５より出力される送信符号ベクトルｘは式（８）で与えられる。
【数１２】
2012244189.tif 000014
ただし、ｚｔ，１＝０となる。事前干渉抑圧部８０５出力ｘは線形フィルタ乗算部２０７に入力され、線形フィルタＷが乗算される。
【００９７】
図１１は、本発明の第２の実施形態に係るＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部８０１の信号処理を示すフローチャートである。まず、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部８０１は、送信シンボルベクトルｄおよび伝搬路情報Ｈを取得する（ステップＳ３０１）。次に、入力される伝搬路行列Ｈが初めにオーダリング部８０７に入力されてオーダリング処理が施される（ステップＳ３０２）。次に、格子基底縮小部８０３では入力された伝搬路行列Ｈｐと図１０記載のアルゴリズムに基づいて、Ｈｐの直交性を高めるｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔが算出される（ステップＳ３０３）。伝搬路情報Ｈｐと格子基底縮小部５０１から出力されたＴは線形フィルタ生成部２０３に入力され、線形フィルタＷが生成される（ステップＳ３０４）。続いて、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部８０１に入力された送信シンボルベクトルｄは事前干渉抑圧部８０５に入力されることで、各端末装置３００で観測される干渉成分が、予め減算される（ステップＳ３０５）。この時、第１の端末装置３００宛てには式（３-３）に基づいて行なわれ、第２の端末装置３００宛てには式（３-１）に基づいて行なわれる。次に、線形フィルタ乗算部２０７では、入力されたｘに対して、線形フィルタＷが乗算され、送信信号ベクトルｓが算出される（ステップＳ３０６）。以降の信号処理については、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部８０１出力に対する基地局装置１００の信号処理を含めて図２と同じであるため、説明は省略する。
【００９８】
［３．２  端末装置３００］
第２の実施形態に係る端末装置３００構成は、第１の端末装置３００および第２の端末装置３００ともに、それぞれ図７および図８と同じであり、行なわれる信号処理も同じであるから説明は省略する。
【００９９】
第２の実施形態では、格子基底縮小部８０３において行なわれる格子基底縮小アルゴリズムを変更することで、格子基底縮小アルゴリズムの収束速度を低下させない方法を対象とした。本実施形態の方法によれば、伝搬路の直交性は若干低下するものの、特に第２の端末装置３００数が多い場合に、格子基底縮小アルゴリズムを第１の実施形態の方法と比較して、高速に収束させることが可能である。
【０１００】
［４．第３の実施形態］
これまで説明してきた方法はいずれも、格子基底縮小部８０３で算出されるｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔを従来ＬＲＡ-ＴＨＰで用いられてきたＴとは異なるものを使うことにより、第１の端末装置３００と第２の端末装置３００とを空間多重することを可能としてきた。しかし、Ｔの生成に制限を加えることは、伝搬路の直交性や、格子基底縮小アルゴリズムの収束速度を著しく低下させてしまう場合がある。ところで、ＬＲＡ-ＴＨＰは伝搬路に対する準直交化処理と、ＴＨＰによる事前干渉抑圧処理の二つの信号処理を組み合わせたものと捉える事ができ、これまでの方法は、準直交化処理の方を主に変更することで、空間多重を実現させてきたと言える。第３の実施形態では、ＴＨＰによる事前干渉抑圧処理を変更することにより、空間多重を実現させる方法を対象とする。
【０１０１】
第１の実施形態と同様に、Ｎｔ本の送信アンテナ１０９を有する基地局装置１００（送信装置とも呼ぶ）に対して、１本のアンテナ３０１を有する端末装置３００（受信装置とも呼ぶ）がＵ個接続している通信を対象とし、端末装置３００のうち、端末装置３００-ｉが第２の端末装置３００であるものとする。なお、各端末装置３００が有するアンテナ３０１数や、端末装置３００に含まれる第１の端末装置３００と第２の端末装置３００の割合については、これに限ったものではなく、複数アンテナ３０１を有する端末装置３００が存在したり、複数の第２の端末装置３００が存在する場合にも、本発明は適用可能である。
【０１０２】
［４．１  基地局装置１００］
第３の実施形態に係る基地局装置１００構成は図２とほぼ同じであり、異なるのはＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部８０１における信号処理のみであるため、以下では、第３の実施形態に係るＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部について説明する。
【０１０３】
図１２は、本発明の第３の実施形態に係るＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部９０１の構成を示すブロック図である。装置構成は図９とほぼ同じであるが、第２の実施形態とはオーダリング部９０３の位置が異なり、また摂動ベクトル制御部９０５が追加される構成となる。はじめに、入力された伝搬路行列Ｈが格子基底縮小部９０７に入力され、格子基底縮小処理が施されることになる。第１および第２の実施形態においては、格子基底縮小部９０７で算出されるｕｎｉｍｏｕｌａｒ行列Ｔに制限を与えていたが、本実施形態においては、算出されるＴはｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列でありさえすればなんでも良い。例えば、図４のＬＬＬアルゴリズムをそのまま適用し、ｕｎｉｍｏｕｌａｒ行列Ｔを算出すれば良い。算出された行列Ｔはその後線形フィルタ生成部９０９と事前干渉抑圧部９１１に入力される。
【０１０４】
次いで、線形フィルタ生成部９０９には、格子基底縮小部９０７出力Ｔと伝搬路行列Ｈおよびオーダリング部９０３出力Πが入力される。オーダリング部９０３における信号処理については後述するが、初めはΠとして単位行列Ｉが入力されることになる。線形フィルタ生成部９０９では、入力された情報に基づき見掛け上の伝搬路行列Ｇ＝ΠＴＨを生成する。第２の実施形態とは、ｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔと順列行列Πを乗算する順番が異なる。生成される線形フィルタＷは伝搬路行列Ｇに対して、ＧＷを単位下三角行列とするものであるから、第２の実施形態と同様に、Ｇに対するＬＱ分解により得られる下三角行列Ｌとユニタリ行列ＱからＷ＝ＱＨ｛ｄｉａｇ（Ｌ）｝−１と算出できる。
【０１０５】
線形フィルタ生成部９０９出力Ｗは、事前干渉抑圧部９１１に入力される。事前干渉抑圧部９１１には、他に伝搬路行列Ｈとオーダリング部９０３出力Πと格子基底縮小部９０７出力Ｔおよび、送信シンボルベクトルｄが入力され、事前干渉抑圧が行なわれる。ここで行なわれる事前干渉抑圧は、伝搬路行列がＨからＧに、見掛け上の送信シンボルベクトルがｄ＾＝ΠＴｄに変更される以外は、基本技術で述べた事前干渉抑圧部９１１における信号処理と同じであり、式（９）のような送信符号ベクトルｘを生成するものである。
【数１３】
2012244189.tif 000015
【０１０６】
ここで、式（９）で表現される送信信号に線形フィルタＷを乗算したものを基地局装置１００より伝送したとすると、受信信号は式（１０）で与えられることになる。
【数１４】
2012244189.tif 000016
【０１０７】
ここで、第２の端末装置３００である端末装置３００-ｉにおいて、ｍｏｄｕｌｏ演算を行なわずとも信号復調をするためには、受信信号を構成する各成分のうち、列ベクトルＴ−１Π−１ｚｔの第ｉ列成分が０で有りさえすればよい。ここで、摂動ベクトルｚｔは式（３-１）および式（３-２）から分かるように、伝搬路行列に応じて決まる残留ＩＵＩの大きさ（式（２-２）中のａｉ，ｊ（ｉ＞ｊ）が該当）によって変化するから、伝搬路行列が変化すれば、摂動ベクトルの値も変わる。
【０１０８】
そこで、事前干渉抑圧部９１１出力ｘは一度、摂動ベクトル制御部９０５に入力され、第２の端末装置３００で観測されるｍｏｄｕｌｏ演算の摂動項Ｔ−１Π−１ｚｔが０であるかどうかを測定し、０であれば、摂動ベクトル制御部９０５入力ｘをそのまま出力として、線形フィルタ乗算部に出力し、摂動項Ｔ−１Π−１ｚｔが０でなければ、入力されたｘを破棄し、オーダリング部９０３に対して、新たな順列行列を生成するよう制御信号を出力する。
【０１０９】
オーダリング部９０３における具体的な順列行列の探査方法としては、空間多重数がＵである場合、選択可能な順列行列はＵ！個だけ存在するから、それらすべてに関してＴ−１Π−１ｚｔを算出し、第２の端末装置３００に関わる成分が０となる順列行列を探せば良い。
【０１１０】
以上の処理により摂動ベクトル制御部９０５において適切な送信符号ベクトルｘが得られた後、送信符号ベクトルｘを線形フィルタ乗算部に入力する。線形フィルタ乗算部では、電力正規化などが行なわれ、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部９０１出力ｓが生成される。
【０１１１】
図１３は、本発明の第３の実施形態に係るＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部９０１の信号処理について示すフローチャートである。まず、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部９０１は、送信シンボルベクトルｄおよび伝搬路情報Ｈを取得する（ステップＳ４０１）。次に、格子基底縮小部９０７では入力された伝搬路行列Ｈと図４記載のアルゴリズムに基づいて、Ｈの直交性を高めるｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔが算出される（ステップＳ４０２）。次に、オーダリング部９０３により、オーダリング行列Πとして単位行列Ｉが入力される（ステップＳ４０３）。伝搬路情報Ｈと格子基底縮小部５０１から出力されたＴとオーダリング行列Πは線形フィルタ生成部２０３に入力され、線形フィルタＷが生成される（ステップＳ４０４）。続いて、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部９０１に入力された送信シンボルベクトルｄは事前干渉抑圧部９１１に入力されることで、各端末装置３００で観測される干渉成分が、予め減算される（ステップＳ４０５）。この時、常に式（３-３）に基づいて行なわれる。
【０１１２】
摂動ベクトル制御部９０５は、第２の端末装置３００で観測される摂動ベクトルが０であるかどうかを判断し（ステップＳ４０６）、０でなければ（ステップＳ４０６：No）、オーダリング部９０３に対して、オーダリング行列Πを更新するよう制御信号を出力し（ステップＳ４０７）、ステップＳ４０４に戻る。０であれば（ステップＳ４０６：Yes）、線形フィルタ乗算部２０７では、入力されたｘに対して、線形フィルタＷが乗算され、送信信号ベクトルｓが算出される（ステップＳ４０８）。
【０１１３】
ただし、全ての順列行列を探査したとしても、Ｔ−１Π−１ｚｔの第２の端末装置３００に関わる成分が０となる順列行列が抽出されるとは限らない。この場合、全ての順列行列の中で、該当要素を最も小さくできる順列行列を選択すれば良いが、その場合、第２の端末装置３００の伝送特性は残留する摂動ベクトルの大きさに比例して劣化する。しかし、変調方式がＱＰＳＫ等の位相変調であった場合、付与されている摂動ベクトルが送信データと同じ象限に存在すれば（例えば、QPSK変調時に第２の端末装置３００宛の送信信号が、２−１／２（１＋ｊ）である場合に、摂動ベクトルが正の整数（ｐ，ｑ）を用いてｐ＋ｊｑと表現できる状態）、データ復調には影響を与えないから、そのような摂動ベクトルとなる順列行列を選択しても良い。同様の事は、１６ＱＡＭを用いる場合でも、信号候補点の位置によって摂動ベクトルの付与が信号復調に影響しない場合があることを利用できる。
【０１１４】
また、ＩＵＩが小さい場合にＱＰＳＫ変調はｍｏｄｕｌｏ演算を行なうと伝送特性は劣化してしまうから、空間多重されている端末装置３００が全て第１の端末装置３００であったとしても、ＱＰＳＫ変調を行なう端末装置３００が混在している場合に、ＱＰＳＫ変調を行なう端末装置３００宛の信号に付与される摂動ベクトルの存在事象が送信データと一致するような順列行列を選択し、端末装置３００側ではｍｏｄｕｌｏ演算を行なわないように制御しても良い。
【０１１５】
また、適切な順列行列が発見されない場合、各端末装置３００宛の送信信号に対する干渉抑圧を行なわない方法も考えられる。つまり、ＩＵＩを完全抑圧に行なうためには、式（３-１）で表現される干渉抑圧を行なう必要があるが、一部の干渉を残留させれば、その後式（３-２）で付与される摂動ベクトルも変わることとなる。そこで、順列行列だけではなく、事前干渉抑圧部９１１における干渉抑圧を変化させることで、目的を達するように制御しても良い。その場合、残留ＩＵＩを許容する端末装置３００の伝送特性は劣化してしまうことになるから、残留ＩＵＩを許容させる端末装置３００は、元々受信品質に優れた端末装置３００を選択することが望ましい。Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部９０１以外の信号処理については、全て第２の実施形態と同様であるから説明は省略する。
【０１１６】
［４．２  端末装置３００］
第３の実施形態に係る端末装置３００構成は、第１の端末装置３００および第２の端末装置３００ともに、それぞれ図７および図８と同様であり、行なわれる信号処理も第１および第２の実施形態で説明したものと同じであるから説明は省略する。第３の実施形態では、格子基底縮小部９０７において行なわれる格子基底縮小アルゴリズムを変化させず、事前干渉抑圧部９１１における信号処理を変更することで、第１の端末装置３００と第２の端末装置３００とを空間多重させる方法を対象とした。第１や第２の実施形態と異なり、事前干渉抑圧の方法を変更するため、空間多重された端末装置３００間で伝送品質が一定とならないという問題はあるものの、格子基底縮小は完全に行なわれるため、伝搬路の直交性を維持しやすく、また収束アルゴリズムの収束速度に影響を与えずに空間多重を行なうことが可能となる。
【０１１７】
［５．第４の実施形態］
これまで説明してきた方法はいずれも、格子基底縮小部９０７で算出されるｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔと伝搬路行列Ｈに基づきＴＨＰを行なうＬＲＡ-ＴＨＰを前提とした方法である。ところで、ＴＨＰを含む非線形プリコーディングは全てＶｅｃｔｏｒ  ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ（VP）と呼ばれる技術に帰着することが知られている。ＶＰ技術の演算量を削減したものが、ＴＨＰやＬＲＡ-ＴＨＰであると言える。第４の実施形態では、ＶＰの考え方を応用して、格子基底縮小を用いる非線形ＭＵ-ＭＩＭＯで第１の端末装置３００と第２の端末装置３００とを空間多重させる方法を対象とする。
【０１１８】
第１の実施形態と同様に、Ｎｔ本の送信アンテナ１０９を有する基地局装置１００（送信装置とも呼ぶ）に対して、１本のアンテナ３０１を有する端末装置３００（受信装置とも呼ぶ）がＵ個接続している通信を対象とし、端末装置３００のうち、端末装置３００-ｉが第２の端末装置３００であるものとする。なお、各端末装置３００が有するアンテナ３０１数や、端末装置３００に含まれる第１の端末装置３００と第２の端末装置３００の割合については、これに限ったものではなく、複数アンテナ３０１を有する端末装置３００が存在したり、複数の第２の端末装置３００が存在する場合にも、本発明は適用可能である。
【０１１９】
［５．１  基地局装置１００］
第４の実施形態に係る基地局装置１００構成は図２とほぼ同じであり、異なるのはＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部における信号処理のみであるため、以下では、第４の実施形態に係るＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部について説明する。Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部の説明の前に、ＶＰ技術について簡単に説明する。式（４）で与えられるＬＲＡ-ＴＨＰの送信信号において、ｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔを単位行列Ｉに置き換えたものが、ＴＨＰ  ＭＵ-ＭＩＭＯの送信信号ベクトルとなり、その後線形フィルタが乗算された送信信号ｓは式（１１-１）で与えられる。
【数１５】
2012244189.tif 000017
【０１２０】
ここで、摂動ベクトルｚｔを零ベクトルに置きかえることで、ＺＦ規範に基づく線形ＭＵ-ＭＩＭＯの送信信号に一致する。つまり、ＴＨＰ  ＭＵ-ＭＩＭＯは線形ＭＵ-ＭＩＭＯの送信信号に摂動ベクトルを付与することにより送信電力を軽減したものと言える。ここで、ＴＨＰでは式（３-２）に基づいて、各端末装置３００で独立に摂動ベクトルを求めているから各端末装置３００の所要送信電力を一定にできる。ＶＰは空間多重され送信される送信信号自体の送信電力を最小とする摂動ベクトルを求める方法であり、その送信信号は式（１１-２）のように表現できる。
【数１６】
2012244189.tif 000018
【０１２１】
しかし、候補摂動ベクトルは無数に存在し、空間多重数が増加するにつれて、候補数は指数関数的に増加していくため、ＶＰをそのまま用いるのは非現実的である。ところで、ＬＲＡ-ＴＨＰの線形フィルタ乗算後の送信信号は式（１１-３）で与えられることになる。
【数１７】
2012244189.tif 000019
【０１２２】
基本的には式（１１-１）と同様であるが、摂動ベクトルにＴ−１が乗算された形となる。この場合、ｚｔはＴＨＰにより送信符号毎に独立に求められたものであるが、Ｔ−１は与えられた伝搬路行列を直交化させるためのものであり、伝搬路行列全体を考慮して算出された行列であるから、ｚ＾ｔ＝Ｔ−１ｚｔは送信信号全体の送信電力をｚｔよりも大幅に抑圧できる摂動ベクトルとなる。よって、この摂動ベクトルを基にＶＰの摂動ベクトルを探査することで、演算量の大幅な削減が行なえることが知られている。本実施形態では、この考えに基づき、第１の端末装置３００と第２の端末装置３００とを空間多重させるプリコーディングを行なう。
【０１２３】
図１４は、本発明の第４の実施形態に係るＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部１００１の構成を示すブロック図である。図１４に示すように、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１００１は、線形フィルタ生成部１００３と、格子基底縮小部１００５と、摂動ベクトル制御部１００７とを含んで構成されている。はじめに、格子基底縮小部１００５に伝搬路行列Ｈが入力され、格子基底縮小が行なわれる。実際の信号処理は基本技術で述べた方法と同じであり、例えば、図４に示したＬＬＬアルゴリズムに基づいてｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔを求めれば良い。格子基底縮小部１００５より出力された行列Ｔは線形フィルタ生成部１００３に入力される。線形フィルタ生成部１００３には格子基底縮小部１００５出力Ｔと伝搬路行列Ｈが入力されて、線形フィルタが生成される。線形フィルタ生成部１００３において生成される線形フィルタＷは格子基底縮小された伝搬路行列Ｇ＝ＴＨを対角行列にするフィルタであり、例えば、Ｇの逆行列Ｇ−１を用いれば良い。また、ＭＭＳＥ規範に基づく線形フィルタを用いても良い。生成された線形フィルタＷは摂動ベクトル制御部１００７に入力されることになる。
【０１２４】
摂動ベクトル制御部１００７には、送信シンボルベクトルｄと線形フィルタＷおよびｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔが入力され、摂動ベクトルが算出される。本実施形態では、摂動ベクトルとして、第２の端末装置３００に属する端末装置３００-ｉにおいて、ｍｏｄｕｌｏ演算を必要としないような摂動ベクトルを探査する。ＬＲＡ-ＴＨＰにおいて、ＴＨＰによる事前干渉抑圧を行なわなかった場合の送信信号もやはり式（１１-３）のように表現することができる。摂動ベクトル制御部１００７では、はじめに式（１１-３）で表現される信号を算出する。このとき、摂動ベクトルｚ＾ｔ＝Ｔ−１ｚｔを第１の摂動ベクトルと呼ぶこととする。しかし、第２の端末装置３００に属する端末装置３００-ｉ宛の送信符号ｘｉには、ｚ＾ｔ，ｉが付与される事となり、このままでは端末装置３００-ｉではｍｏｄｕｌｏ演算を行なわないと信号復調することが出来ない。そこで、摂動ベクトル制御部１００７では、ｚ＾ｔに加えて、新たな摂動ベクトルｚＴを付与する。ｚＴを第２の摂動ベクトルと呼ぶ。つまり、最終的な送信信号を式（１１-４）のようにすることを意味する。
【数１８】
2012244189.tif 000020
【０１２５】
このとき、新たに付与する摂動ベクトルｚＴの第ｉ成分ｚＴ，ｉについては、ｚＴ，ｉ＋ｚ＾ｔ，ｉ＝０を満たすように制御する。このように摂動ベクトルを新たに付与することにより、端末装置３００-ｉではｍｏｄｕｌｏ演算を用いずとも信号復調することができる。ｚＴ，ｉ以外の摂動ベクトルについては、特に制限は存在しないが、適切な摂動ベクトルを選択しないと、伝送特性は大幅に劣化してしまう。伝送特性を劣化させないためには、ｚＴ，ｉ以外の摂動ベクトルについては、送信信号電力を最小にするように選択する必要がある。つまり、求めるべき摂動ベクトルｚＴは式（１２）を満たすものとなる。
【数１９】
2012244189.tif 000021
【０１２６】
以上の信号処理により、摂動ベクトルｚＴを算出したのち、電力正規化係数βを算出する。摂動ベクトル制御部１００７からは電力正規化係数βが乗算された送信信号ベクトルｓが出力され、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１００１出力として出力される。このとき、ｓは式（１３）で与えられる。
【数２０】
2012244189.tif 000022
【０１２７】
図１５は、本発明の第４の実施形態に係るＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部１００１の信号処理について示すフローチャートである。まず、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１００１は、送信シンボルベクトルｄおよび伝搬路情報Ｈを取得する（ステップＳ５０１）。次に、格子基底縮小部１００５では入力された伝搬路行列Ｈと図４記載のアルゴリズムに基づいて、Ｈの直交性を高めるｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔが算出される（ステップＳ５０２）。伝搬路情報Ｈと格子基底縮小部１００５から出力されたＴは線形フィルタ生成部１００３に入力され、線形フィルタＷが生成される（ステップＳ５０３）。次に、摂動ベクトル制御部１００７は、第１の摂動ベクトルを生成する（ステップＳ５０４）。続いて、摂動ベクトル制御部１００７は、伝搬路情報Ｈと格子基底縮小部１００５から出力されたＴと線形フィルタＷに基づいて第２の摂動ベクトルを生成する（ステップＳ５０５）。摂動ベクトル制御部１００７は、ｄに第１および第２の摂動ベクトルを加算し、送信符号ベクトルｘを生成する（ステップＳ５０６）。更に、摂動ベクトル制御部１００７は、送信符号ベクトルｘに線形フィルタＷを乗算し、送信信号ベクトルｓを生成する（ステップＳ５０７）。以降の基地局装置１００の信号処理については、図２と同じであるから説明は省略する。
【０１２８】
［５．２  端末装置３００］
第４の実施形態に係る端末装置３００構成は、第１の端末装置３００および第２の端末装置３００ともに、それぞれ図７および図８と同様であり、行なわれる信号処理も第１から第３の実施形態と同じであるから説明は省略する。第４の実施形態では、格子基底縮小に基づく非線形ＭＵ-ＭＩＭＯ伝送において、摂動ベクトルを適切に制御することにより、第１の端末装置３００と第２の端末装置３００とを空間多重させる方法を対象とした。第１から第３の実施形態で対象としたように、摂動ベクトルを端末装置３００毎に算出しないため、演算量は大幅に増加してしまうものの、第２の端末装置３００を空間多重させることにより発生する伝送特性の劣化を最小限に抑えることが可能となる。
【０１２９】
＜全実施形態共通＞
［変形例］
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も特許請求の範囲に含まれる。本発明に関わる端末装置３００および基地局装置１００で動作するプログラムは、本発明に関わる上記実施形態の機能を実現するように、ＣＰＵ等を制御するプログラム（コンピュータを機能させるプログラム）である。そして、これら装置で取り扱われる情報は、その処理時に一時的にＲＡＭに蓄積され、その後、各種ＲＯＭやＨＤＤに格納され、必要に応じてＣＰＵによって読み出し、修正・書き込みが行なわれる。プログラムを格納する記録媒体としては、半導体媒体（例えば、ROM、不揮発性メモリカード等）、光記録媒体（例えば、DVD、MO、MD、CD、BD等）、磁気記録媒体（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等）等のいずれであってもよい。また、ロードしたプログラムを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することにより、本発明の機能が実現される場合もある。
【０１３０】
また市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、インターネット等のネットワークを介して接続されたサーバコンピュータに転送したりすることができる。この場合、サーバコンピュータの記憶装置も本発明に含まれる。また、上述した実施形態における端末装置３００および基地局装置１００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。端末装置３００および基地局装置１００の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いることも可能である。
【０１３１】
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等も特許請求の範囲に含まれる。本発明は無線通信装置に利用可能である。
【符号の説明】
【０１３２】
１００  基地局装置
１０１  チャネル符号化部
１０３  データ変調部
１０５  参照信号多重部
１０７  Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部
１０９  送信アンテナ
１１１  無線送信部
１１３  無線受信部
１１５  制御情報取得部
１１７  ＣＳＩ取得部
２０１  格子基底縮小部
２０３  線形フィルタ生成部
２０５  事前干渉抑圧部
２０７  線形フィルタ乗算部
３００  端末装置
３０１  アンテナ
３０３  無線受信部
３０５  参照信号分離部
３０７  伝搬路補償部
３０９  伝搬路推定部
３１１  フィードバック情報生成部
３１３  無線送信部
３１５  データ復調部
３１７  チャネル復号部
４０１  Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部
５０１  格子基底縮小部
５０３  事前干渉抑圧部
６０１  伝搬路補償部
７０１  伝搬路補償部
８０１  Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部
８０３  格子基底縮小部
８０５  事前干渉抑圧部
８０７  オーダリング部
９０１  Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部
９０３  オーダリング部
９０５  摂動ベクトル制御部
９０７  格子基底縮小部
９０９  線形フィルタ生成部
９１１  事前干渉抑圧部
１００１  Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部
１００３  線形フィルタ生成部
１００５  格子基底縮小部
１００７  摂動ベクトル制御部
【図１】
2012244189.tif 000023
【図２】
2012244189.tif 000024
【図３】
2012244189.tif 000025
【図４】
2012244189.tif 000026
【図５】
2012244189.tif 000027
【図６】
2012244189.tif 000028
【図７】
2012244189.tif 000029
【図８】
2012244189.tif 000030
【図９】
2012244189.tif 000031
【図１０】
2012244189.tif 000032
【図１１】
2012244189.tif 000033
【図１２】
2012244189.tif 000034
【図１３】
2012244189.tif 000035
【図１４】
2012244189.tif 000036
【図１５】
2012244189.tif 000037
【図１６】
2012244189.tif 000038
【図１７】
2012244189.tif 000039
【図１８】
2012244189.tif 000040