(57)【要約】【課題】下りリンクＭＵ−ＭＩＭＯ伝送において、周波数利用効率を向上させる。【解決手段】複数の送信アンテナを備え、複数の受信装置宛てのデータ信号に対して、それぞれプリコーディングを行ない、前記プリコーディング後の信号を空間多重して送信する送信装置であって、前記各受信装置における無線リソース毎の伝搬路状態を示す第一の伝搬路情報を取得し、前記データ信号の少なくとも一部に対して、異なる複数の無線リソースを重複して割り当て、前記異なる複数の無線リソース毎の第一の伝搬路情報から構成される第二の伝搬路情報を生成し、前記生成した第二の伝搬路情報を用いて、前記異なる複数の無線リソースが重複して割り当てられた前記データ信号の少なくとも一部に対してプリコーディングを行なう。【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、複数の受信装置宛てのデータ信号に対して、それぞれプリコーディングを行ない、前記プリコーディング後の信号を空間多重して送信する送信装置であって、
前記各受信装置における無線リソース毎の伝搬路状態を示す第一の伝搬路情報を取得し、
前記データ信号の少なくとも一部に対して、異なる複数の無線リソースを重複して割り当て、
前記異なる複数の無線リソース毎の第一の伝搬路情報から構成される第二の伝搬路情報を生成し、
前記生成した第二の伝搬路情報を用いて、前記異なる複数の無線リソースが重複して割り当てられた前記データ信号の少なくとも一部に対してプリコーディングを行なうことを特徴とする送信装置。
【請求項２】
前記第一の伝搬路情報を用いて、単一の無線リソースが割り当てられるデータ信号に対してプリコーディングを行なうことを特徴とする請求項１記載の送信装置。
【請求項３】
前記データ信号の少なくとも一部に対して重複して割り当てられる複数の無線リソースは、周波数、時間、直交符号または信号点空間のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の送信装置。
【請求項４】
前記各受信装置における受信品質を示す制御情報に基づいて、前記データ信号の少なくとも一部に対して、異なる複数の無線リソースを重複して割り当てるか否かを決定することを特徴とする請求項１記載の送信装置。
【請求項５】
前記制御情報は、
前記各送信アンテナ間の相関を示す送信相関係数情報、または前記各受信装置において観測される受信信号電力と受信干渉電力と受信雑音電力との関係を示す情報のいずれかであることを特徴とする請求項４記載の送信装置。
【請求項６】
前記制御情報と、データ変調に用いる変調方式と、チャネル符号化に用いる符号化率と、前記第一の伝搬路情報を用いたプリコーディングと、前記第二の伝搬路情報を用いたプリコーディングとを関連付けたＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）セットに基づいて、変調方式と符号化率とプリコーディングを送信データに適用し、前記ＭＣＳセットに対応する制御情報をいずれかの前記受信装置に通知することを特徴とする請求項５記載の送信装置。
【請求項７】
複数の送信アンテナを備え、複数の受信装置に対してデータ信号を送信する送信装置であって、
前記各受信装置における無線リソース毎の伝搬路状態を示す第一の伝搬路情報を取得するＣＳＩ（Channel State Information）取得部と、
前記取得した第一の伝搬路情報に基づいて、単一の無線リソースに割り当てられるデータ信号に対してプリコーディングを行なう一方、前記第一の伝搬路情報から構成される第二の伝搬路情報を用いて、異なる複数の無線リソースが重複して割り当てられたデータ信号の少なくとも一部に対してプリコーディングを行なうプリコーディング部と、
前記プリコーディング後の信号を空間多重して送信する送信部と、を備えることを特徴とする送信装置。
【請求項８】
前記プリコーディング部は、
前記第一の伝搬路情報を用いて、前記単一の無線リソースが割り当てられるデータ信号に対してプリコーディングを行なうための第一の線形フィルタを生成する第一の線形フィルタ生成部と、
前記第二の伝搬路情報を用いて、前記異なる複数の無線リソースが重複して割り当てられたデータ信号の少なくとも一部に対してプリコーディングを行なうための第二の線形フィルタを生成する第二の線形フィルタ生成部と、
前記第一および第二の線形フィルタを乗算する線形フィルタ乗算部と、を備えることを特徴とする請求項７記載の送信装置。
【請求項９】
前記プリコーディング部は、
前記第一の伝搬路情報を用いて、前記単一の無線リソースが割り当てられるデータ信号に対してプリコーディングを行なうための第三の線形フィルタを生成する第三の線形フィルタ生成部と、
前記第二の伝搬路情報を用いて、前記異なる複数の無線リソースが重複して割り当てられたデータ信号の少なくとも一部に対してプリコーディングを行なうための第二の線形フィルタを生成する第二の線形フィルタ生成部と、
前記第二および第三の線形フィルタを乗算する線形フィルタ乗算部と、
前記異なる複数の無線リソースが重複して割り当てられたデータ信号が、前記単一の無線リソースが割り当てられるデータ信号から受ける干渉を抑圧するＴＨＰ（Tomlinson HarashimaPrecoding）部と、を備えることを特徴とする請求項７記載の送信装置。
【請求項１０】
前記プリコーディング部は、
前記第一の伝搬路情報または前記第二の伝搬路情報を用いて、前記単一の無線リソースが割り当てられるデータ信号に対してプリコーディングを行なうための線形フィルタまたは前記異なる複数の無線リソースが重複して割り当てられたデータ信号の少なくとも一部に対してプリコーディングを行なうための線形フィルタを生成する線形フィルタ生成部と、
前記単一の無線リソースが割り当てられるデータ信号間における干渉を抑圧する第一のＴＨＰ（Tomlinson HarashimaPrecoding）部と、
前記異なる複数の無線リソースが重複して割り当てられたデータ信号が、前記単一の無線リソースが割り当てられるデータ信号から受ける干渉を抑圧する第二のＴＨＰ部と、を備えることを特徴とする請求項７記載の送信装置。
【請求項１１】
請求項１記載の送信装置から送信されたデータ信号を受信する受信装置であって、
前記データ信号の少なくとも一部に対して、異なる複数の無線リソースを重複して割り当てて送信された複数の信号を合成して、前記データ信号を検出することを特徴とする受信装置。
【請求項１２】
請求項６記載の送信装置から送信されたデータ信号を受信する受信装置であって、
前記制御信号に基づいて、複数の受信信号を合成するか否かを決定することを特徴とする受信装置。
【請求項１３】
請求項１記載の送信装置と、請求項１１記載の受信装置と、から構成されることを特徴とする無線通信システム。
【請求項１４】
請求項６記載の送信装置と、請求項１２記載の受信装置と、から構成されることを特徴とする無線通信システム。
【請求項１５】
複数の送信アンテナを備え、複数の受信装置宛てのデータ信号に対して、それぞれプリコーディングを行ない、前記プリコーディング後の信号を空間多重して送信する送信装置の制御プログラムであって、
前記各受信装置における無線リソース毎の伝搬路状態を示す第一の伝搬路情報を取得する処理と、
前記データ信号の少なくとも一部に対して、異なる複数の無線リソースを重複して割り当てる処理と、
前記異なる複数の無線リソース毎の第一の伝搬路情報から構成される第二の伝搬路情報を生成する処理と、
前記生成した第二の伝搬路情報を用いて、前記異なる複数の無線リソースが重複して割り当てられた前記データ信号の少なくとも一部に対してプリコーディングを行なう処理と、の一連の処理を、コンピュータに読み取り可能および実行可能にコマンド化したことを特徴とする制御プログラム。
【請求項１６】
複数の送信アンテナを備えた送信装置に実装されることにより、前記送信装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、
複数の受信装置宛てのデータ信号に対して、それぞれプリコーディングを行ない、前記プリコーディング後の信号を空間多重して送信する機能と、
前記各受信装置における無線リソース毎の伝搬路状態を示す第一の伝搬路情報を取得する機能と、
前記データ信号の少なくとも一部に対して、異なる複数の無線リソースを重複して割り当てる機能と、
前記異なる複数の無線リソース毎の第一の伝搬路情報から構成される第二の伝搬路情報を生成する機能と、
前記生成した第二の伝搬路情報を用いて、前記異なる複数の無線リソースが重複して割り当てられた前記データ信号の少なくとも一部に対してプリコーディングを行なう機能と、の一連の機能を、前記送信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、移動通信技術に関し、特に、下りリンクＭＵ−ＭＩＭＯ伝送における周波数利用効率を向上させることのできる空間多重技術に関する。
【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、現在、第４世代無線伝送方式の有力候補としてＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ（LTE-A）が提案され、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→移動局装置）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移動局装置とのＭＩＭＯ伝送である。
【０００３】
しかし、移動局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、同時アクセスする複数移動局装置が仮想的な大規模アンテナアレーを形成し、基地局装置から各移動局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いる。既にＬＴＥにおいてもＭＵ−ＭＩＭＯは仕様化されているが、ＬＴＥ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ビームフォーミングと呼ばれる方式である。この場合、空間多重されるユーザ同士の送信信号が直交するような空間多重しか行なうことが出来ないため、周波数利用効率の改善には限界がある。
【０００４】
一方で、非線形処理を基地局側で行なう非線形ＭＵ−ＭＩＭＯ技術が注目を集めており、非特許文献１にあるようなＴｏｍｌｉｎｓｏｎ  Ｈａｒａｓｈｉｍａ  Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ（THP）と呼ばれる非線形干渉抑圧技術を用いるＴＨＰ  ＭＵ−ＭＩＭＯ技術が提案されており、例えば非特許文献２等において言及されている。ＴＨＰ  ＭＵ−ＭＩＭＯ技術は、基地局装置が、各移動局装置宛の所望信号からその移動局装置が受ける干渉を予め減算した後、モジュロ（Modulo）演算を施してから送信する方法である。Ｍｏｄｕｌｏ演算を行なうことで、干渉減算後の信号の発散を防ぐことができ、送信電力の増加を抑制することができる。移動局装置は、それぞれの受信信号に対して再びＭｏｄｕｌｏ演算を行なうことで、干渉が除去された所望信号を検出できる。また、ＴＨＰ  ＭＵ−ＭＩＭＯ技術は各ユーザ宛の送信信号を生成する順番を適応的に変化させるオーダリング技術などを組み合わせることで、伝送特性を飛躍的に向上させることが可能なことが明らかになってきており、今後もますますの周波数利用効率の向上が期待できる魅力的な技術である。
【０００５】
ところで、ＭＩＭＯ伝送では、アンテナ間の伝搬路に相関が存在する場合、無相関の伝搬路におけるＭＩＭＯ伝送と比較して、周波数利用効率が低下してしまうことが報告されている。本来、ＭＩＭＯ伝送において達成可能な空間多重数は、基地局装置や移動局装置が有するアンテナ数のうち、少ない方のアンテナ数によって制限される。しかし、伝搬路に相関が存在する場合、見掛け上の送信アンテナ数もしくは受信アンテナ数が減少してしまうために、達成可能な空間多重数が減少してしまい、周波数利用効率は低下してしまう。伝搬路の相関の強さによる周波数利用効率の低下はＭＵ−ＭＩＭＯ伝送においても、同様に発生してしまう。また、伝搬路の相関の強さの有無にかかわらず、伝搬路が時間および周波数選択性を有する移動無線通信においては、通信品質は時々刻々と変化するため、ある一人のユーザの通信品質が極端に低下してしまうと、システム全体の通信品質の低下を招いてしまう。
【０００６】
この問題を解決するために、例えば、非特許文献３では、与えられた送信アンテナ数や受信アンテナ数により規定される最大空間多重数よりも実際の空間多重数を少なくする方法が提案されている。この方法により、各送信ストリームに対してダイバーシチブランチが確保されることになるため、システム全体の周波数利用効率の低下を防ぐことができる。しかし、空間多重数を少なくすることは、各ユーザに適切な無線リソースを振り分けることで、システム全体の周波数利用効率の改善を狙うスケジューリング技術による利得を減少させてしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】M. Tomlionson, “New automatic equaliser employing modulo arithmetic,” Electronics letter, Vol. 7, No. 5, pp. 128-139, March 1971.
【非特許文献２】M. Joham, J. Brehmer, and W Utschick, “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】西森、工藤、本間、鷹取、溝口、“適応変調を考慮した16×16マルチユーザMIMO装置の屋内実伝送評価，”信学技法、AP2008-126、2008年11月．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
下りリンクＭＵ−ＭＩＭＯ伝送においては、各ユーザの受信品質は時々刻々と変化し、ある一人のユーザの受信品質の低下が、システム全体の通信品質の低下を招いてしまう。特に有相関伝搬路環境下においては、見掛け上の送信アンテナ数および受信アンテナ数の減少により、最大ユーザ多重数が減少してしまうために、ある一人のユーザの通信品質が極端に低下してしまい、下りリンクＭＵ−ＭＩＭＯ伝送の周波数利用効率は著しく低下してしまうという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、下りリンクＭＵ−ＭＩＭＯ伝送において、周波数利用効率を向上させることができる送信装置、受信装置、無線通信システム、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、本発明の送信装置は、複数の送信アンテナを備え、複数の受信装置宛てのデータ信号に対して、それぞれプリコーディングを行ない、前記プリコーディング後の信号を空間多重して送信する送信装置であって、前記各受信装置における無線リソース毎の伝搬路状態を示す第一の伝搬路情報を取得し、前記データ信号の少なくとも一部に対して、異なる複数の無線リソースを重複して割り当て、前記異なる複数の無線リソース毎の第一の伝搬路情報から構成される第二の伝搬路情報を生成し、前記生成した第二の伝搬路情報を用いて、前記異なる複数の無線リソースが重複して割り当てられた前記データ信号の少なくとも一部に対してプリコーディングを行なうことを特徴としている。
【００１１】
このように、送信装置は、データ信号の少なくとも一部に対して、異なる複数の無線リソースを重複して割り当て、異なる複数の無線リソース毎の第一の伝搬路情報から構成される第二の伝搬路情報を生成し、生成した第二の伝搬路情報を用いて、異なる複数の無線リソースが重複して割り当てられたデータ信号の少なくとも一部に対してプリコーディングを行なうので、任意のユーザに対して、ダイバーシチ利得を与える伝送を行なうことが可能となるため、システム全体の伝送品質の向上に寄与することができる。例えば、強い送信相関が観測されるユーザをダイバーシチユーザとすれば、有相関環境下におけるＭＵ−ＭＩＭＯ伝送の周波数利用効率の低下を防ぐことができる。また、同時アクセスユーザ数を減少させなくてもよいため、スケジューリングに対する制限を与えることもない。
【００１２】
（２）また、本発明の送信装置において、前記第一の伝搬路情報を用いて、単一の無線リソースが割り当てられるデータ信号に対してプリコーディングを行なうことを特徴としている。
【００１３】
このように、送信装置は、第一の伝搬路情報を用いて、単一の無線リソースが割り当てられるデータ信号に対してプリコーディングを行なうので、受信品質が低下していないユーザに対して適切に無線リソースを振り分けることが可能となる。
【００１４】
（３）また、本発明の送信装置において、前記データ信号の少なくとも一部に対して重複して割り当てられる複数の無線リソースは、周波数、時間、直交符号または信号点空間のいずれかであることを特徴としている。
【００１５】
このように、データ信号の少なくとも一部に対して重複して割り当てられる複数の無線リソースは、周波数、時間、直交符号または信号点空間のいずれかであるので、送信装置は、任意のユーザに対して、周波数ダイバーシチ効果、時間ダイバーシチ効果、直交符号または信号点空間によるダイバーシチ利得を与える伝送を行なうことが可能となる。
【００１６】
（４）また、本発明の送信装置において、前記各受信装置における受信品質を示す制御情報に基づいて、前記データ信号の少なくとも一部に対して、異なる複数の無線リソースを重複して割り当てるか否かを決定することを特徴としている。
【００１７】
このように、送信装置は、各受信装置における受信品質を示す制御情報に基づいて、データ信号の少なくとも一部に対して、異なる複数の無線リソースを重複して割り当てるか否かを決定するので、例えば、この伝送特性が著しく低下しているユーザをダイバーシチユーザとすることで、伝送品質の低下を回避することができるから、周波数利用効率の向上に寄与できる。
【００１８】
（５）また、本発明の送信装置において、前記制御情報は、前記各送信アンテナ間の相関を示す送信相関係数情報、または前記各受信装置において観測される受信信号電力と受信干渉電力と受信雑音電力との関係を示す情報のいずれかであることを特徴としている。
【００１９】
このように、制御情報が、各送信アンテナ間の相関を示す送信相関係数情報、または各受信装置において観測される受信信号電力と受信干渉電力と受信雑音電力との関係を示す情報のいずれかであるので、送信装置は、各移動局装置にて観測される送信相関係数が異なる一般的なセルラー環境下や通常同一セル間干渉等も受信されるセルラー環境下において、それぞれ、大きな送信相関係数が観測されるユーザや瞬時の受信信号対干渉＋雑音電力比（SINR）が最も低下するユーザをダイバーシチユーザとするように制御することにより、ユーザの受信ＳＮＲの分散を小さくし、平均的な伝送品質を向上させることができる。
【００２０】
（６）また、本発明の送信装置において、前記制御情報と、データ変調に用いる変調方式と、チャネル符号化に用いる符号化率と、前記第一の伝搬路情報を用いたプリコーディングと、前記第二の伝搬路情報を用いたプリコーディングとを関連付けたＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）セットに基づいて、変調方式と符号化率とプリコーディングを送信データに適用し、前記ＭＣＳセットに対応する制御情報をいずれかの前記受信装置に通知することを特徴としている。
【００２１】
このように、送信装置は、制御情報と、データ変調に用いる変調方式と、チャネル符号化に用いる符号化率と、第一の伝搬路情報を用いたプリコーディングと、第二の伝搬路情報を用いたプリコーディングとを関連付けたＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）セットに基づいて、変調方式と符号化率とプリコーディングを送信データに適用し、ＭＣＳセットに対応する制御情報をいずれかの受信装置に通知するので、瞬時の受信品質により適した適応変調を適用することが可能となるから、あらゆる受信状況に応じて、最大の周波数利用効率を達成できる可能性を向上させることができる。
【００２２】
（７）また、本発明の送信装置において、複数の送信アンテナを備え、複数の受信装置に対してデータ信号を送信する送信装置であって、前記各受信装置における無線リソース毎の伝搬路状態を示す第一の伝搬路情報を取得するＣＳＩ（Channel State Information）取得部と、前記取得した第一の伝搬路情報に基づいて、単一の無線リソースに割り当てられるデータ信号に対してプリコーディングを行なう一方、前記第一の伝搬路情報から構成される第二の伝搬路情報を用いて、異なる複数の無線リソースが重複して割り当てられたデータ信号の少なくとも一部に対してプリコーディングを行なうプリコーディング部と、前記プリコーディング後の信号を空間多重して送信する送信部と、を備えることを特徴としている。
【００２３】
このように、送信装置は、取得した第一の伝搬路情報に基づいて、単一の無線リソースに割り当てられるデータ信号に対してプリコーディングを行なう一方、第一の伝搬路情報から構成される第二の伝搬路情報を用いて、異なる複数の無線リソースが重複して割り当てられたデータ信号の少なくとも一部に対してプリコーディングを行なうので、任意のユーザに対して、ダイバーシチ利得を与える伝送を行なうことが可能となるため、システム全体の伝送品質の向上に寄与することができる。例えば、強い送信相関が観測されるユーザをダイバーシチユーザとすれば、有相関環境下におけるＭＵ−ＭＩＭＯ伝送の周波数利用効率の低下を防ぐことができる。また、同時アクセスユーザ数を減少させなくてもよいため、スケジューリングに対する制限を与えることもない。
【００２４】
（８）また、本発明の送信装置において、前記プリコーディング部は、前記第一の伝搬路情報を用いて、前記単一の無線リソースが割り当てられるデータ信号に対してプリコーディングを行なうための第一の線形フィルタを生成する第一の線形フィルタ生成部と、前記第二の伝搬路情報を用いて、前記異なる複数の無線リソースが重複して割り当てられたデータ信号の少なくとも一部に対してプリコーディングを行なうための第二の線形フィルタを生成する第二の線形フィルタ生成部と、前記第一および第二の線形フィルタを乗算する線形フィルタ乗算部と、を備えることを特徴としている。
【００２５】
このように、プリコーディング部が、第一の伝搬路情報を用いて、単一の無線リソースが割り当てられるデータ信号に対してプリコーディングを行なうための第一の線形フィルタを生成する第一の線形フィルタ生成部と、第二の伝搬路情報を用いて、異なる複数の無線リソースが重複して割り当てられたデータ信号の少なくとも一部に対してプリコーディングを行なうための第二の線形フィルタを生成する第二の線形フィルタ生成部と、第一および第二の線形フィルタを乗算する線形フィルタ乗算部と、を備えるので、送信装置は、任意のユーザに対して、ダイバーシチ利得を与える伝送を行なうことが可能となるため、システム全体の伝送品質の向上に寄与することができる。例えば、強い送信相関が観測されるユーザをダイバーシチユーザとすれば、有相関環境下におけるＭＵ−ＭＩＭＯ伝送の周波数利用効率の低下を防ぐことができる。また、同時アクセスユーザ数を減少させなくてもよいため、スケジューリングに対する制限を与えることもない。
【００２６】
（９）また、本発明の送信装置において、前記プリコーディング部は、前記第一の伝搬路情報を用いて、前記単一の無線リソースが割り当てられるデータ信号に対してプリコーディングを行なうための第三の線形フィルタを生成する第三の線形フィルタ生成部と、前記第二の伝搬路情報を用いて、前記異なる複数の無線リソースが重複して割り当てられたデータ信号の少なくとも一部に対してプリコーディングを行なうための第二の線形フィルタを生成する第二の線形フィルタ生成部と、前記第二および第三の線形フィルタを乗算する線形フィルタ乗算部と、前記異なる複数の無線リソースが重複して割り当てられたデータ信号が、前記単一の無線リソースが割り当てられるデータ信号から受ける干渉を抑圧するＴＨＰ（Tomlinson Harashima Precoding）部と、を備えることを特徴としている。
【００２７】
このように、プリコーディング部が、第一の伝搬路情報を用いて、単一の無線リソースが割り当てられるデータ信号に対してプリコーディングを行なうための第三の線形フィルタを生成する第三の線形フィルタ生成部と、第二の伝搬路情報を用いて、異なる複数の無線リソースが重複して割り当てられたデータ信号の少なくとも一部に対してプリコーディングを行なうための第二の線形フィルタを生成する第二の線形フィルタ生成部と、第二および第三の線形フィルタを乗算する線形フィルタ乗算部と、異なる複数の無線リソースが重複して割り当てられたデータ信号が、単一の無線リソースが割り当てられるデータ信号から受ける干渉を抑圧するＴＨＰ（Tomlinson Harashima Precoding）部と、を備えるので、ダイバーシチユーザに対して、非線形演算に基づく送信符号化を行なうことができ、ダイバーシチユーザ以外のユーザのダイバーシチ利得を向上させることができる。これにより、伝送品質の更なる向上が期待できる。
【００２８】
（１０）また、本発明の送信装置において、前記プリコーディング部は、前記第一の伝搬路情報または前記第二の伝搬路情報を用いて、前記単一の無線リソースが割り当てられるデータ信号に対してプリコーディングを行なうための線形フィルタまたは前記異なる複数の無線リソースが重複して割り当てられたデータ信号の少なくとも一部に対してプリコーディングを行なうための線形フィルタを生成する線形フィルタ生成部と、前記単一の無線リソースが割り当てられるデータ信号間における干渉を抑圧する第一のＴＨＰ（Tomlinson Harashima Precoding）部と、前記異なる複数の無線リソースが重複して割り当てられたデータ信号が、前記単一の無線リソースが割り当てられるデータ信号から受ける干渉を抑圧する第二のＴＨＰ部と、を備えることを特徴としている。
【００２９】
このように、プリコーディング部が、第一の伝搬路情報または第二の伝搬路情報を用いて、単一の無線リソースが割り当てられるデータ信号に対してプリコーディングを行なうための線形フィルタまたは異なる複数の無線リソースが重複して割り当てられたデータ信号の少なくとも一部に対してプリコーディングを行なうための線形フィルタを生成する線形フィルタ生成部と、単一の無線リソースが割り当てられるデータ信号間における干渉を抑圧する第一のＴＨＰ（Tomlinson Harashima Precoding）部と、異なる複数の無線リソースが重複して割り当てられたデータ信号が、単一の無線リソースが割り当てられるデータ信号から受ける干渉を抑圧する第二のＴＨＰ部と、を備えるので、ＴＨＰ  ＭＵ−ＭＩＭＯ技術において、送信装置は、任意のユーザに対して、任意のダイバーシチブランチを与えることが可能となるから、伝送品質の向上に寄与できる。特に、伝送特性が著しく低下している、最後に配置されるユーザをダイバーシチユーザとすることで、有相関伝搬路環境下においても、伝送品質の低下を回避することができるから、周波数利用効率の向上に寄与できる。
【００３０】
（１１）また、本発明の受信装置は、上記（１）記載の送信装置から送信されたデータ信号を受信する受信装置であって、前記データ信号の少なくとも一部に対して、異なる複数の無線リソースを重複して割り当てて送信された複数の信号を合成して、前記データ信号を検出することを特徴としている。
【００３１】
このように、受信装置が、データ信号の少なくとも一部に対して、異なる複数の無線リソースを重複して割り当てて送信された複数の信号を合成して、データ信号を検出するので、送信装置は、任意のユーザに対して、ダイバーシチ利得を与える伝送を行なうことが可能となるため、システム全体の伝送品質の向上に寄与することができる。例えば、強い送信相関が観測されるユーザをダイバーシチユーザとすれば、有相関環境下におけるＭＵ−ＭＩＭＯ伝送の周波数利用効率の低下を防ぐことができる。また、同時アクセスユーザ数を減少させなくてもよいため、スケジューリングに対する制限を与えることもない。
【００３２】
（１２）また、本発明の受信装置において、上記（６）記載の送信装置から送信されたデータ信号を受信する受信装置であって、前記制御信号に基づいて、複数の受信信号を合成するか否かを決定することを特徴としている。
【００３３】
このように、受信装置が、制御信号に基づいて、複数の受信信号を合成するか否かを決定するので、送信装置は、瞬時の受信品質により適した適応変調を適用することが可能となるから、あらゆる受信状況に応じて、最大の周波数利用効率を達成できる可能性を向上させることができる。
【００３４】
（１３）また、本発明の無線通信システムは、上記（１）記載の送信装置と、上記（１１）記載の受信装置と、から構成されることを特徴としている。
【００３５】
このように、無線通信システムが上記（１）記載の送信装置と、上記（１１）記載の受信装置と、から構成されるので、送信装置は、任意のユーザに対して、ダイバーシチ利得を与える伝送を行なうことが可能となるため、システム全体の伝送品質の向上に寄与することができる。例えば、強い送信相関が観測されるユーザをダイバーシチユーザとすれば、有相関環境下におけるＭＵ−ＭＩＭＯ伝送の周波数利用効率の低下を防ぐことができる。また、同時アクセスユーザ数を減少させなくてもよいため、スケジューリングに対する制限を与えることもない。
【００３６】
（１４）また、本発明の無線通信システムにおいて、上記（６）記載の送信装置と、上記（１２）記載の受信装置と、から構成されることを特徴としている。
【００３７】
このように、無線通信システムが、上記（６）記載の送信装置と、上記（１２）記載の受信装置と、から構成されるので、送信装置は、瞬時の受信品質により適した適応変調を適用することが可能となるから、あらゆる受信状況に応じて、最大の周波数利用効率を達成できる可能性を向上させることができる。
【００３８】
（１５）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、複数の受信装置宛てのデータ信号に対して、それぞれプリコーディングを行ない、前記プリコーディング後の信号を空間多重して送信する送信装置の制御プログラムであって、前記各受信装置における無線リソース毎の伝搬路状態を示す第一の伝搬路情報を取得する処理と、前記データ信号の少なくとも一部に対して、異なる複数の無線リソースを重複して割り当てる処理と、前記異なる複数の無線リソース毎の第一の伝搬路情報から構成される第二の伝搬路情報を生成する処理と、前記生成した第二の伝搬路情報を用いて、前記異なる複数の無線リソースが重複して割り当てられた前記データ信号の少なくとも一部に対してプリコーディングを行なう処理と、の一連の処理を、コンピュータに読み取り可能および実行可能にコマンド化したことを特徴としている。
【００３９】
このように、送信装置は、データ信号の少なくとも一部に対して、異なる複数の無線リソースを重複して割り当て、異なる複数の無線リソース毎の第一の伝搬路情報から構成される第二の伝搬路情報を生成し、生成した第二の伝搬路情報を用いて、異なる複数の無線リソースが重複して割り当てられたデータ信号の少なくとも一部に対してプリコーディングを行なうので、任意のユーザに対して、ダイバーシチ利得を与える伝送を行なうことが可能となるため、システム全体の伝送品質の向上に寄与することができる。例えば、強い送信相関が観測されるユーザをダイバーシチユーザとすれば、有相関環境下におけるＭＵ−ＭＩＭＯ伝送の周波数利用効率の低下を防ぐことができる。また、同時アクセスユーザ数を減少させなくてもよいため、スケジューリングに対する制限を与えることもない。
【００４０】
（１６）また、本発明の集積回路は、複数の送信アンテナを備えた送信装置に実装されることにより、前記送信装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、複数の受信装置宛てのデータ信号に対して、それぞれプリコーディングを行ない、前記プリコーディング後の信号を空間多重して送信する機能と、前記各受信装置における無線リソース毎の伝搬路状態を示す第一の伝搬路情報を取得する機能と、前記データ信号の少なくとも一部に対して、異なる複数の無線リソースを重複して割り当てる機能と、前記異なる複数の無線リソース毎の第一の伝搬路情報から構成される第二の伝搬路情報を生成する機能と、前記生成した第二の伝搬路情報を用いて、前記異なる複数の無線リソースが重複して割り当てられた前記データ信号の少なくとも一部に対してプリコーディングを行なう機能と、の一連の機能を、前記送信装置に発揮させることを特徴としている。
【００４１】
このように、送信装置は、各受信装置における無線リソース毎の伝搬路状態を示す第一の伝搬路情報を取得し、データ信号の少なくとも一部に対して、異なる複数の無線リソースを重複して割り当て、異なる複数の無線リソース毎の第一の伝搬路情報から構成される第二の伝搬路情報を生成し、生成した第二の伝搬路情報を用いて、異なる複数の無線リソースが重複して割り当てられたデータ信号の少なくとも一部に対してプリコーディングを行なうので、任意のユーザに対して、ダイバーシチ利得を与える伝送を行なうことが可能となるため、システム全体の伝送品質の向上に寄与することができる。例えば、強い送信相関が観測されるユーザをダイバーシチユーザとすれば、有相関環境下におけるＭＵ−ＭＩＭＯ伝送の周波数利用効率の低下を防ぐことができる。また、同時アクセスユーザ数を減少させなくてもよいため、スケジューリングに対する制限を与えることもない。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、下りリンクＭＵ−ＭＩＭＯ伝送において、任意のユーザの通信品質を向上させることが可能となるため、周波数利用効率の改善に有効である。また、本発明は、有相関伝搬路環境下における最大空間多重数の減少による伝送特性の劣化を抑圧することが可能となる。実伝搬路環境は、殆どの場合において有相関伝搬路環境下にあることから、有相関環境下に適した本発明は、下りリンクＭＵ−ＭＩＭＯ伝送の周波数利用効率の更なる向上に貢献することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る基地局装置構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るユーザのＯＦＤＭ信号の様子を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るユーザのＯＦＤＭ信号の様子を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るユーザのＯＦＤＭ信号の様子を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部５０１構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部５０１の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る移動局装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係るユーザのＯＦＤＭ信号の様子を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態におけるＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部５０１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Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部５０１の構成について示すブロック図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る基地局装置構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係るＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部１１０１を示すブロック図である。
【図１３】基地局装置構成を示すブロック図である。
【図１４】Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０５の構成を示すブロック図である。
【図１５】移動局装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】ＴＨＰ  ＭＵ−ＭＩＭＯ技術におけるＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０５の構成を示すブロック図である。
【図１７】式（１１）の処理をフィードバックフィルタとして表現した図である。
【図１８】Ｍｏｄｕｌｏ演算を適用したフィードバックフィルタを示す図である。
【図１９】Ｍｏｄｕｌｏ演算ＭｏｄＭ（ｘ）の概念を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
本発明の実施形態の説明をする前に、背景技術である線形ＭＵ−ＭＩＭＯ技術およびＴＨＰ  ＭＵ−ＭＩＭＯ技術について説明する。
【００４５】
１．線形ＭＵ−ＭＩＭＯ
Ｎｔ送信アンテナを有する基地局装置と単一受信アンテナを有するＵ個の移動局装置（ユーザ）とが通信を行なう場合を考える。なお、Ｎｃ個のサブキャリアを有する直交周波数分割多重（OFDM）信号伝送を対象とする。はじめに第ｋサブキャリア成分における基地局装置の第ｎ送信アンテナ（ｎ＝１〜Ｎｔ）と第ｕユーザ間（ｕ＝１〜Ｕ）の複素チャネル利得を｛Ｈｕ，ｎ（ｋ）；ｋ＝１〜Ｎｃ｝としたとき、伝搬路行列Ｈ（ｋ）を
【数１】
2012070172.tif 000003
と定義する。また
【数２】
2012070172.tif 000004
を、第ｕユーザに関連するチャネル行ベクトルと定義する。なお、線形ＭＵ−ＭＩＭＯ技術をはじめ、本明細書中で説明するＭＵ−ＭＩＭＯ技術は、いずれも基地局装置が伝搬路行列Ｈ（ｋ）を予め知っている必要がある。
【００４６】
図１３は、基地局装置構成を示すブロック図である。図１３を用いて基地局装置における信号処理について説明する。各ユーザ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１０２において、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ等にデータ変調される。その後、移動局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１０３において多重される。なお、参照信号については、移動局装置において、データ系列と分離可能なように多重される。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るものとし、後述する移動局装置の伝搬路推定部３０９において、理想的に伝搬路推定が行なわれるものとする。
【００４７】
参照信号多重部１０３出力はＳ／Ｐ部１０４に入力されて、直列データを並列データに変換する直並列変換が為される。並列に変換された送信シンボルが、それぞれ直交するサブキャリアを用いて伝送される。各ユーザの送信シンボルはその後、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０５に入力される。
【００４８】
図１４は、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０５の構成を示すブロック図である。Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０５はサブキャリア毎に配置されるが、ここでは第ｋサブキャリアにおけるＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０５の動作について説明する。Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０５では、送信シンボルベクトルｄ（ｋ）に線形フィルタ生成部２０１において算出される線形フィルタＷ（ｋ）の乗算および電力の正規化が行なわれ、送信信号ベクトルｓ（ｋ）が、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０５より出力される。
【００４９】
Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０５における信号処理について説明する。なお、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０５に入力される第ｕユーザの第ｋサブキャリアにおける送信シンボルを｛ｄｕ（ｋ）；ｕ＝１〜Ｕ）｝とし、送信シンボルベクトルをｄ（ｋ）＝［ｄ１（ｋ），…，ｄＵ（ｋ）］Ｔと定義する。ここで、［・］Ｔは転置演算を表す。線形フィルタ生成部２０１において生成される線形フィルタＷ（ｋ）については、様々な生成方法が考えられるが、ここでは、Ｚｅｒｏ  Ｆｏｒｃｉｎｇ（ＺＦ）規範に基づいて算出される線形フィルタを用いることとする。このような線形フィルタは伝搬路行列Ｈ（ｋ）の逆行列Ｈ−１（ｋ）を求めることで算出される。すなわち、
【数３】
2012070172.tif 000005
である。ここで、ｗｕ（ｋ）は線形フィルタＷ（ｋ）の第ｕ列ベクトルを表すが、ｗｕ（ｋ）は対応する第ｕユーザの送信シンボルに乗算されることになるため、以降ではｗｕ（ｋ）を第ｕユーザの線形フィルタベクトルとも呼ぶこととする。線形フィルタを生成するためには、基地局装置が伝搬路情報を知っている必要があるが、ここでは、伝搬路情報は各移動局装置における伝搬路推定部３０９（図１５参照）から基地局装置に理想的にフィードバックされ、ＣＳＩ取得部１０６よりＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０５に入力されているものとする。算出された線形フィルタＷ（ｋ）および送信シンボルベクトルｄ（ｋ）が線形フィルタ乗算部２０２に入力されて、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０５出力である送信信号ベクトルｓ（ｋ）＝［ｓ１（ｋ），…，ｓＮｔ（ｋ）］Ｔが次式のように計算される。
【数４】
2012070172.tif 000006
【００５０】
ここで、β（ｋ）はＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０５の入力信号である送信シンボルベクトルｄ（ｋ）と線形フィルタ乗算部２０２の出力信号ｓ（ｋ）の電力を等しくするための電力正規化項であり、次式で与えられる。
【数５】
2012070172.tif 000007
【００５１】
ここで、ｔｒ（・）は行列のトレース演算、Ｅ［・］はアンサンブル平均をそれぞれ表す。基地局装置のＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０５は式（３）で与えられる送信信号ベクトルｓ（ｋ）を最終的に出力する。
【００５２】
図１３に戻り、その後、基地局装置では、各サブキャリアにおけるＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０５出力｛ｓ（ｋ）；ｋ＝１〜Ｎｃ｝が各送信アンテナに対応するＩＦＦＴ部１０７に入力され、Ｎｃサブキャリアを有する時間領域のＯＦＤＭ信号に変換される。その後、各送信アンテナに対応して生成されたＯＦＤＭ信号はＧＩ挿入部１０８に入力され、ガードインターバル（ＧＩ）が挿入されたのち、各送信アンテナの無線送信部１０９に入力される。無線送信部１０９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１０９の出力信号は、各送信アンテナよりそれぞれ送信される。
【００５３】
図１５は、移動局装置の構成を示すブロック図である。移動局装置では、受信アンテナで受信された信号が、無線受信部３０１に入力され、無線受信部３０１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、ＧＩ除去部３０３に入力され、ＧＩが取り除かれたのち、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ＦＦＴ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。伝搬路推定部３０９では、入力された既知参照信号系列に基づいて、伝搬路情報が推定される。推定された伝搬路情報は無線送信部３１１および伝搬路補償部３１３に入力され、無線送信部３１１に入力されたものについては基地局装置宛に送信される。基地局装置では、受信された信号がＣＳＩ取得部１０６に入力され、伝搬路情報を得ることができる。
【００５４】
一方、データ系列についてはＦＦＴ部３０７に入力され、基地局装置のＩＦＦＴ部１０７におけるＩＦＦＴ処理と同じポイント数のＦＦＴ処理が行なわれ、サブキャリア成分に分解される。サブキャリア成分に分解された第ｕユーザの受信信号の第ｋサブキャリア成分を｛ｒｕ（ｋ）；ｕ＝１〜Ｕ｝としたとき、各ユーザの受信信号を要素とする受信信号ベクトルｒ（ｋ）＝［ｒ１（ｋ），…，ｒＵ（ｋ）］Ｔは次式で与えられる：
【数６】
2012070172.tif 000008
【００５５】
ここで、η（ｋ）＝［η１（ｋ），…，ηＵ（ｋ）］Ｔは各移動局装置で加わる雑音を表す。式（５）は
【数７】
2012070172.tif 000009
と展開できるから、各移動局装置には、自局宛の信号のみが受信されていることが分かる。
【００５６】
ＦＦＴ部３０７出力は伝搬路補償部３１３に入力され、電力正規化項が除算される。伝搬路補償部３１３の出力はＰ／Ｓ部３１５に入力され、並列データを直列データに変換する並直列変換が適用される。その後、データ復調部３１７およびチャネル復号部３１９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、各ユーザの送信データが検出される。
【００５７】
以上、線形ＭＵ−ＭＩＭＯ技術について簡単に述べた。ここで、式（６）より、伝搬路行列が与えられたときに各移動局装置の第ｋサブキャリアで観測される受信信号対雑音電力比（ＳＮＲ）γ（ｋ）を計算することができ、次式で与えられる。
【数８】
2012070172.tif 000010
【００５８】
ここで、Ｅｓ／Ｎ０は１ユーザ当たりの送信シンボルエネルギー対受信雑音電力スペクトル密度比である。式（７）より、受信ＳＮＲは電力正規化項、すなわち、線形フィルタのノルムに依存することが分かる（式（４）参照）。有相関伝搬路環境下において、ＭＵ−ＭＩＭＯの周波数利用効率は無相関伝搬路環境下と比較して、著しく低下することは既に述べた。この影響は、線形ＭＵ−ＭＩＭＯでは、線形フィルタＷ（ｋ）を構成する各ユーザの線形フィルタベクトル｛ｗｕ（ｋ）；ｕ＝１〜Ｕ｝の中で、ベクトルのノルムが著しく低下するものが発生することに現れる。急激な受信ＳＮＲの低下は、システム全体の平均ビット誤り率（ＢＥＲ）特性が大幅に劣化させてしまうために、周波数利用効率もまた、低下してしまうのである。
【００５９】
２．ＴＨＰ  ＭＵ−ＭＩＭＯ
次いで、ＴＨＰ  ＭＵ−ＭＩＭＯ技術について説明する。基地局構成および移動局構成は、図１３および図１５とほぼ同等であり、異なるのは、基地局装置のＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部および移動局装置の伝搬路補償部３１３における信号処理にある。初めに、基地局構成について説明する。基地局構成は図１３と同一であり、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部における信号処理が異なる。
【００６０】
図１６は、ＴＨＰ  ＭＵ−ＭＩＭＯ技術におけるＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０５の構成を示すブロック図である。Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０５では、初めに、線形フィルタ生成部４０１において、線形フィルタＷ（ｋ）が計算されるが、線形フィルタＷ（ｋ）は伝搬路行列Ｈ（ｋ）に対して、Ｈ（ｋ）Ｗ（ｋ）が下三角行列となるような線形フィルタである。Ｗ（ｋ）はＨ（ｋ）に対するＱＲ分解から求めることができる。Ｈ（ｋ）のエルミート転置行列をＨＨ（ｋ）とし、ＨＨ（ｋ）に対して、ＱＲ分解を適用すると、
【数９】
2012070172.tif 000011
を得る。ここで、Ｑ（ｋ）はユニタリ行列、Ｒ（ｋ）は上三角行列であるから、Ｈ（ｋ）Ｗ（ｋ）を下三角行列とする線形フィルタＷ（ｋ）はＷ（ｋ）＝Ｑ（ｋ）となる。送信シンボルベクトルｄ（ｋ）にＷ（ｋ）を乗算することにより、送信信号ベクトルｓ（ｋ）が計算できる。
【数１０】
2012070172.tif 000012
【００６１】
仮に式（９）で与えられる送信信号ベクトルを基地局装置から送信したとする。受信信号ベクトルｒ（ｋ）は次式で与えられる：
【数１１】
2012070172.tif 000013
【００６２】
ここで、ａｉ，ｊは下三角行列ＲＨ（ｋ）の第ｉ行ｊ列成分を表す。式（１０）より、第１ユーザは自身の送信シンボルのみを受信できるが、第２ユーザの受信信号には、第１ユーザ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、第ｕユーザの受信信号には第１〜（ｕ−１）ユーザの送信シンボルが干渉として含まれている。そこで、基地局装置のＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０５ではこの各移動局装置で観測される干渉成分をＴＨＰにより、予め減算する。例えば、第２ユーザへの送信信号として、
【数１２】
2012070172.tif 000014
を送信するものとする。式（１１）で表現されるｘ２（ｋ）を式（１０）のｄ２（ｋ）の部分に代入すれば、第２ユーザは第１ユーザの送信シンボルからの干渉を受けずに、自身の送信シンボルｄ２（ｋ）のみを受信することが可能であることが分かる。以下、同様に第ｕユーザの送信信号から、予め第１〜（ｕ−１）ユーザの送信シンボルを減算してから送信を行なうことで、全ユーザが干渉を受けずに通信を行なうことが可能となる。
【００６３】
図１７は、式（１１）の処理をフィードバックフィルタとして表現した図である。ところが、このフィードバックフィルタのタップ係数は伝搬路行列Ｈ（ｋ）に依存し決定されるため、伝搬路の状態によっては、フィードバックフィルタ出力が発散してしまう可能性があり、このことは、ＴＨＰ出力信号ｘ２（ｋ）を送信するためには膨大な送信電力が必要となることを意味しており、非現実的である。そこで、ＴＨＰでは、送信電力の発散を防ぐために、Ｍｏｄｕｌｏ演算と呼ばれる信号処理をフォードバック処理と併せて行なう。
【００６４】
図１８は、Ｍｏｄｕｌｏ演算を適用したフィードバックフィルタを示す図である。図１８に示すように、ＴＨＰでは、干渉信号の減算が行なわれるたびにＭｏｄｕｌｏ演算を適用することにより、ＴＨＰ出力信号の発散を抑えている。
【００６５】
図１９は、Ｍｏｄｕｌｏ演算ＭｏｄＭ（ｘ）の概念を示す図である。図１９に示すように、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。ここでＭをＭｏｄｕｌｏ幅と呼ぶこととする。実際に、式（１１）で表される干渉抑圧出力にＭｏｄｕｌｏ演算を適用した場合、その出力は次式で与えられる。
【数１３】
2012070172.tif 000015
【００６６】
ここで、ｚ（ｋ）は実部と虚部がそれぞれ整数となる複素数であり、式（１２）の右辺の実部と虚部がそれぞれ−Ｍより大きく、かつＭ以下に収まるように選択される。このｚ（ｋ）のことをＭｏｄｕｌｏ演算の等価表現と呼ぶ。
【００６７】
図１６に戻って、基地局装置のＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０５では、入力された送信シンボルベクトルｄ（ｋ）がＴＨＰ部４０３に入力される。そして、線形フィルタ生成部４０１において生成される線形フィルタＷ（ｋ）および伝搬路行列Ｈ（ｋ）に基づいて、次式に示されるようなＴＨＰ出力ｘ（ｋ）がＴＨＰ部４０３より出力される：
【数１４】
2012070172.tif 000016
【００６８】
ここで、ｄｉａｇ（Ａ）は行列Ａの対角成分を要素とする対角行列を表す。Ａ−１は行列Ａの逆行列を表す。ｚｔ（ｋ）＝［ｚｔ，１（ｋ），…，ｚｔ，Ｕ（ｋ）］Ｔは各移動局装置宛の送信信号に対するＭｏｄｕｌｏ演算の等価表現を表す。Ｉｍはｍ×ｍの単位行列を表す。その後、ＴＨＰ部４０３出力ｘ（ｋ）は線形フィルタ乗算部４０５に入力され、線形フィルタ乗算および電力の正規化が行なわれる。線形フィルタ乗算部４０５の出力ｓ（ｋ）は次式で与えられる。
【数１５】
2012070172.tif 000017
【００６９】
基地局装置のＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０５は式（１４）で与えられる送信信号ベクトルｓ（ｋ）を最終的に出力する。Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０５以外の基地局装置の信号処理は線形ＭＵ−ＭＩＭＯと変わらないため、説明は省略する。
【００７０】
移動局装置の構成は図１５と同じであり、異なるのは、伝搬路補償部３１３にて行なわれる信号処理である。伝搬路補償部３１３に入力される受信信号ベクトルは次式で与えられる。以下では、簡単にするため、雑音項は無視して記述する。
【数１６】
2012070172.tif 000018
ここで、式（１３）より、
【数１７】
2012070172.tif 000019
であるから、式（１６）を式（１５）に代入することにより、
【数１８】
2012070172.tif 000020
を得る。式（１７）より、各ユーザの受信信号に対して、他のユーザの送信シンボルは干渉を与えていないことが分かる。第ｕユーザの伝搬路補償部３１３では、入力された受信信号をβ（ｋ）ａｕ，ｕで除算したのち、Ｍｏｄｕｌｏ演算を適用する。第ｕユーザのＭｏｄｕｌｏ出力は次式で与えられる。
【数１９】
2012070172.tif 000021
ここで、ｚｒ，ｕ（ｋ）は第ｕユーザの受信機で適用されるＭｏｄｕｌｏ演算の等価表現であるから、
【数２０】
2012070172.tif 000022
となる。よって、伝搬路補償部３１３の出力ｒｕ＾（ｋ）は
【数２１】
2012070172.tif 000023
となる。伝搬路補償部３１３以外の信号処理については、図１５と同様であるから、説明は省略する。
【００７１】
ＴＨＰ  ＭＵ−ＭＩＭＯ技術では、Ｍｏｄｕｌｏ演算により、干渉抑圧のために発生する送信電力の発散を抑えることができ、線形ＭＵ−ＭＩＭＯ技術よりも優れた伝送特性が得られることが報告されている。しかし、ＴＨＰ  ＭＵ−ＭＩＭＯ技術においても、有相関伝搬路環境下においては、周波数利用効率の低下が発生してしまう。特に、ＴＨＰ  ＭＵ−ＭＩＭＯ技術において、線形フィルタによってのみ自局宛の信号が他局宛の干渉とならないように制御しているユーザ（上記説明においては、第Ｕユーザが該当）については、線形ＭＵ−ＭＩＭＯ方式と同様に、線形フィルタベクトルのノルムの急激な落ち込みが発生しうるために、全体の平均ＢＥＲ特性を低下させる要因となってしまう。本発明では、線形ＭＵ−ＭＩＭＯ技術やＴＨＰ  ＭＵ−ＭＩＭＯ技術において発生する、線形フィルタベクトルのノルムの急激な落ち込みを回避することにより、周波数利用効率を改善させる方法を開示する。
【００７２】
＜第１の実施形態＞
本発明による第１の実施形態では、２つの送信アンテナを有する基地局装置と、単一受信アンテナを有する２つの移動局装置との通信を対象とする。なお、Ｎｃ個のサブキャリアを有する直交周波数分割多重（OFDM）信号伝送を対象とする。なお基地局装置の送信アンテナ数や移動局装置数は２に限ったものではない。また、各移動局装置は２本以上の複数の受信アンテナを有していてもよく、各移動局装置の受信アンテナ数は異なっていても良い。また、以下の説明では、簡単にするため、各移動局装置には１データストリームだけを通信している状況を想定しているが、各ユーザの移動局装置が複数の受信アンテナを有している場合、有する受信アンテナ数だけのデータストリームを同時に伝送することも可能である。
【００７３】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る基地局装置構成を示すブロック図である。各ユーザ宛の送信データは、チャネル符号化部１０１およびデータ変調部１０２に入力されたのち、移動局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１０３において多重される。なお、参照信号については、移動局装置において、分離可能なように多重される。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、移動局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１０３出力はＳ／Ｐ部１０４に入力されて、直列データを並列データに変換する直並列変換が為される。並列に変換された送信シンボルが、それぞれ直交するサブキャリアを用いて伝送される。ただし、本発明では、一部のユーザについては、同一送信シンボルを、複数サブキャリアを用いて伝送する。
【００７４】
図２は、本発明の第１の実施形態に係るユーザのＯＦＤＭ信号の様子を示す図である。ここでは、第１ユーザについては通常のＯＦＤＭ信号伝送と同様に、１送信シンボルは１サブキャリアで伝送するものとする（図２（ａ）参照）。よって、第１ユーザの伝送方式は、線形ＭＵ−ＭＩＭＯ技術と等価ということになる。一方、第２ユーザについては、同一送信シンボルを隣接する２つのサブキャリアを用いて伝送を行なうものとする（図２（ｂ）参照）。これは、従来の線形ＭＵ−ＭＩＭＯ技術では、各サブキャリアで独立に送信符号化が行なわれていたのに対して、本発明では、複数サブキャリアを１符号化ブロックと見なして送信符号化を行なうことにより、一部ユーザに対して、ダイバーシチ効果を与えるためである。以降では、同一シンボルを複数サブキャリアによって伝送することになるユーザのことをダイバーシチユーザとも呼ぶこととする。
【００７５】
図３は、本発明の第１の実施形態に係るユーザのＯＦＤＭ信号の様子を示す図である。図３に示すように、ダイバーシチユーザは３サブキャリア以上を用いて同一シンボルを伝送しても良く、また大きなダイバーシチ利得を得るために、離れた複数サブキャリアに対して、同一シンボルを伝送するように制御しても良い。また、ダイバーシチユーザが全周波数領域において、複数サブキャリアに同一シンボルを配置する必要も無い。例えば、一部の送信シンボルのみ複数のサブキャリアに配置し、他のシンボルについては第１ユーザと同様に、各々のサブキャリアに独立の送信シンボルを配置するようにしても良い。
【００７６】
図４は、本発明の第１の実施形態に係るユーザのＯＦＤＭ信号の様子を示す図である。図４のように、第１ユーザも一部の送信シンボルを複数サブキャリアで伝送するようにしても良いし、第１ユーザと第２ユーザがともにダイバーシチユーザとなるようなシンボル配置としても良い。なお簡単にするため、図３および図４ではサブキャリア数は８としている。
【００７７】
次に、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部５０１における信号処理について説明する。本発明においては、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部５０１は、複数サブキャリアに対して、一つ配置される。ここでいう複数サブキャリアとは、ダイバーシチユーザが同一シンボルを伝送するのに用いる複数サブキャリアのことを指す。以下では、ダイバーシチユーザである第２ユーザはある一つの送信シンボルを隣接する二つのサブキャリア、すなわち第（２ｋ−１）および第（２ｋ）サブキャリアを用いて、送っているものとする。ただし、ｋ＝１〜Ｎｃ／２である。つまり、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部５０１は合計でＮｃ／２個配置される事となる。なお、本発明において同一シンボルを伝送するのに用いる複数サブキャリア数は２には限定されないから、複数サブキャリア数が変われば、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部５０１の数もそれに併せて変わることとなる。
【００７８】
第（２ｋ−１）および第（２ｋ）サブキャリア成分に配置されるＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部５０１の信号処理について説明する。ここでは、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部５０１には、第１ユーザの送信シンボルであるｄ１（２ｋ−１）およびｄ１（２ｋ）と第２ユーザの送信シンボルであるｄ２（ｋ）が入力されたものとして説明を行なう。なお、どのユーザがダイバーシチユーザとなるのか、また、どのように送信シンボルをサブキャリア上にマッピングするかについては、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ制御部５０３において制御される。Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ制御部５０３の動作については、後述する。
【００７９】
図５は、本発明の第１の実施形態に係るＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部５０１構成を示すブロック図である。基本的な構成は上記で述べた線形ＭＵ−ＭＩＭＯ技術のＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０５（図１４参照）とほぼ同じであるが、第１の実施形態においては、第１ユーザに用いる線形フィルタを生成する線形フィルタ生成部（第一の線形フィルタ生成部）６０１Ａと第２ユーザ、すなわちダイバーシチユーザに用いる線形フィルタを生成する線形フィルタ生成部（第二の線形フィルタ生成部）６０１Ｂの二つの線形フィルタ生成部６０１を有している。線形フィルタ生成部６０１Ａと線形フィルタ生成部６０１Ｂとでは、線形フィルタ算出に用いる伝搬路情報は異なる。
【００８０】
はじめに、単一サブキャリアを用いて１つのシンボルの伝送を行なう第１ユーザに向けて生成される線形フィルタ｛ｗ１（２ｋ−１）＝［ｗ１，１（２ｋ−１），ｗ１，２（２ｋ−１）］Ｔ；ｋ＝１〜Ｎｃ／２｝および｛ｗ１（２ｋ）＝［ｗ１，１（２ｋ），ｗ１，２（２ｋ）］Ｔ；ｋ＝１〜Ｎｃ／２｝について説明する。ここで、ｗｕ，ｎ（ｋ）は第ｋサブキャリアの第ｎ送信アンテナに対応する第ｕユーザの複素送信重みを表す。線形フィルタベクトルｗ１（２ｋ）は、第２ユーザに対して、第１ユーザ宛の送信信号が干渉とならないように制御することのできるベクトルである。このような線形フィルタとして、線形ＭＵ−ＭＩＭＯ技術において生成された線形フィルタを用いることができる。すなわち、Ｈ−１（２ｋ）の第１列ベクトルが線形フィルタ生成部６０１Ａにおいて生成される線形フィルタベクトルとなる。つまり、線形フィルタ生成部６０１Ａにおいて生成される線形フィルタは、送信シンボルｄ１（２ｋ）が伝送される第２ｋサブキャリアの伝搬路行列Ｈ（２ｋ）のみを考慮して生成されることとなる。
【００８１】
なお、第（２ｋ−１）サブキャリアにおいて伝送されるｄ１（２ｋ−１）に対する線形フィルタベクトルｗ１（２ｋ−１）も、第（２ｋ−１）サブキャリアにおける伝搬路行列Ｈ（２ｋ−１）に対する逆行列演算により求めることが可能である。以下では、線形フィルタ生成部６０１Ａにおいて、線形フィルタ算出に用いる伝搬路情報であるＨ（２ｋ）やＨ（２ｋ−１）のことを第一の伝搬路情報とも呼ぶこととする。第一の伝搬路情報は、一つの無線リソースにおける伝搬路行列を指し、本実施形態においては、ある一つのサブキャリアにおける伝搬路行列ということになる。
【００８２】
なお、式（２）で定義されているＺｅｒｏ−Ｆｏｒｃｉｎｇ（ＺＦ）規範に基づく線形フィルタは、雑音がない環境下において、それぞれのユーザの送信信号と受信信号との誤差が０になるように制御されている。ここで、ＺＦ規範に基づく線形フィルタではなく、それぞれのユーザの送信信号と受信信号との平均二乗誤差を最小にする最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）規範に基づく線形フィルタを用いても良い。
【００８３】
次に、線形フィルタ生成部６０１Ｂにて生成される、同一送信シンボルを２つのサブキャリアにより伝送する第２ユーザに向けて生成される線形フィルタｗ２（２ｋ）およびｗ２（２ｋ−１）について説明する。第２ユーザに向けて生成される線形フィルタも、第１ユーザに向けて生成された線形フィルタと同様に、第１ユーザに対して、第２ユーザ宛の送信信号が干渉とならないように制御することのできるベクトルが選択される。しかし、第２ユーザに向けて生成される線形フィルタは２つのサブキャリアで同一の送信シンボルが伝送されていることを考慮した線形フィルタとなる。このような線形フィルタを計算するために、次式に示すような拡大伝搬路行列Ｈ’（２ｋ−１，２ｋ）を定義する：
【数２２】
2012070172.tif 000024
【００８４】
式（２１）で表現される拡大伝搬路行列は、第一の伝搬路情報である、Ｈ（２ｋ）とＨ（２ｋ−１）から構成される。以下では、第一の伝搬路情報から構成される拡大伝搬路行列のことを第二の伝搬路情報とも呼ぶこととする。第二の伝搬路情報は、複数の無線リソースの伝搬路行列によって構成される伝搬路行列のことを指し、本実施形態においては、２つのサブキャリアにおける伝搬路行列から構成される伝搬路行列を指す。拡大伝搬路行列は、ダイバーシチユーザに関連するチャネル行ベクトルを同じ行に揃えて配置することにより生成することができる。式（２１）においては、第３行にダイバーシチユーザである第２ユーザに関するチャネル行ベクトルｈ２（２ｋ−１）＝［Ｈ２，１（２ｋ−１），Ｈ２，２（２ｋ−１）］およびｈ２（２ｋ）＝［Ｈ２，１（２ｋ），Ｈ２，２（２ｋ）］を揃えている。式（２１）で表される拡大伝搬路行列Ｈ’（２ｋ−１，２ｋ）に対して、その一般逆行列Ｈ’＋（２ｋ−１，２ｋ）を求めることで次式を得る。
【数２３】
2012070172.tif 000025
【００８５】
ここで、Ｗ’（２ｋ−１，２ｋ）の第３列ベクトルｗ’３＝［ｗ’３，１，ｗ’３，２，ｗ’３，３，ｗ’３，４］Ｔが第２ユーザに対する線形フィルタベクトルｗ２（２ｋ−１）＝［ｗ２，１（２ｋ−１），ｗ２，２（２ｋ−１）］Ｔおよびｗ２（２ｋ）＝［ｗ２，１（２ｋ），ｗ２，２（２ｋ）］Ｔとなり、それぞれ
【数２４】
2012070172.tif 000026
となる。つまり、線形フィルタ生成部６０１Ｂで生成される線形フィルタは、送信シンボルｄ２（ｋ）が伝送される第（２ｋ−１）サブキャリアと第（２ｋ）サブキャリアの伝搬路行列Ｈ（２ｋ−１）とＨ（２ｋ）の二つの伝搬路行列から算出される新しい伝搬路行列（式（２１）参照）を考慮して生成されることとなる。なお、第１ユーザに向けて生成される線形フィルタと同様にＭＭＳＥ規範に基づいて線形フィルタを生成しても良い。
【００８６】
線形フィルタを生成するために定義される拡大伝搬路行列は、同一シンボルを複数サブキャリアに渡って伝送するユーザに関するチャネル行ベクトルを同じ行に揃えたのち、列方向に結合することにより生成される。式（２１）においては、第３行にダイバーシチユーザである第２ユーザに関するチャネル行ベクトルｈ２（２ｋ−１）＝［Ｈ２，１（２ｋ−１），Ｈ２，２（２ｋ−１）］およびｈ２（２ｋ）＝［Ｈ２，１（２ｋ），Ｈ２，２（２ｋ）］を揃えているが、例えば、
【数２５】
2012070172.tif 000027
のように、第２行にダイバーシチユーザのチャネル行ベクトルを揃えて、拡大伝搬路行列を定義しても良い。第ｕ行に同一シンボルを複数サブキャリアに渡って伝送するユーザに関するチャネル行ベクトルを揃えて配置した場合、そのようにして生成された拡大伝搬路行列の逆行列の第ｕ列ベクトルが、そのユーザに対する線形フィルタベクトルを構成することになる。これは、同時アクセスユーザ数が３以上になったとしても同様である。なお、ダイバーシチユーザが３つ以上のサブキャリアを用いて同一シンボルを伝送するような場合、第２の伝搬路情報である拡大伝搬路行列は、３つのサブキャリアにおける伝搬路行列（例えば、Ｈ（３ｋ−２）、Ｈ（３ｋ−１）およびＨ（３ｋ））を式（２１）や式（２１−２）のようにダイバーシチユーザに関するチャネル行ベクトルを同じ行に揃えたのち、結合することにより生成される。
【００８７】
本発明は、式（２１）や式（２１−２）を構成している伝搬路行列であるＨ（２ｋ）やＨ（２ｋ−１）がそれぞれ瞬間的にランク１の行列となってしまうような場合（すなわち、２送信２受信の伝搬路行列であるＨ（２ｋ）やＨ（２ｋ−１）が有している２つの固有値のうちの一つが極端に小さくなってしまう場合を指す）においても、それらを結合した拡大伝搬路行列Ｈ’（２ｋ−１，２ｋ）は瞬間的に３ランクを有することが可能である事に着目している。このような状態は、結合している二つの伝搬路行列同士の相関が小さい場合に発生しやすい。例えば、第１の実施形態のように、複数のサブキャリアを用いているような場合は、伝搬路の周波数選択性が激しい場合に本発明の効果は良く発揮されることになる。伝搬路の周波数選択性が弱い場合には、離れた２つのサブキャリアに同一シンボルを配置してダイバーシチを行なうようにしても良い。
【００８８】
Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部５０１に入力された送信シンボルｄ１（２ｋ−１）、ｄ１（２ｋ）およびｄ２（ｋ）と線形フィルタ生成部６０１Ａおよび線形フィルタ生成部６０１Ｂにおいて生成された線形フィルタｗ１（２ｋ−１）、ｗ１（２ｋ）、ｗ２（２ｋ−１）およびｗ２（２ｋ）が線形フィルタ乗算部６０３に入力され、第（２ｋ−１）および第（２ｋ）サブキャリアにおいて基地局装置から送信される送信符号化ベクトルｓ（２ｋ−１）＝［ｓ１（２ｋ−１），ｓ２（２ｋ−１）］Ｔおよびｓ（２ｋ）＝［ｓ１（２ｋ），ｓ２（２ｋ）］Ｔが線形フィルタ乗算部６０３より出力される。ｓ（２ｋ−１）およびｓ（２ｋ）は次式で与えられる。
【数２６】
2012070172.tif 000028
ただし、
【数２７】
2012070172.tif 000029
である。
【００８９】
以上の説明では、電力正規化項については、ユーザ毎および送信シンボル毎に送信電力が一定になるように制御されるような電力正規化項を用いている。他に、各ユーザの送信電力の総和を一定にする方法や、ユーザ毎に全サブキャリアの送信電力の総和を一定にする方法、および全ユーザ、全サブキャリアの送信電力の総和を一定にする方法等が考えられるから、伝搬路環境や、要求される伝送品質に応じて電力正規化の方法は変更しても良い。また、伝搬路環境が許すのであれば、送信電力の正規化を行なわなくても良い。
【００９０】
図６は、本発明の第１の実施形態に係るＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部５０１の構成を示すブロック図である。Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部５０１の構成は図５に限らない。例えば、図６に示されているように、ダイバーシチユーザの送信符号化ベクトルと、非ダイバーシチユーザの送信符号化ベクトルを独立に生成し、最後に足し合わせることで、最終的な送信符号化ベクトルを生成するような構成としても良い。つまり、第１ユーザの送信符号化ベクトルｓ１（２ｋ−１）＝［ｓ１，１（２ｋ−１），ｓ１，２（２ｋ−１）］Ｔおよびｓ１（２ｋ）＝［ｓ１，１（２ｋ），ｓ１，２（２ｋ）］Ｔを
【数２８】
2012070172.tif 000030
のように生成し、第２ユーザの送信符号化ベクトルｓ２（２ｋ−１）＝［ｓ２，１（２ｋ−１），ｓ２，２（２ｋ−１）］Ｔおよびｓ２（２ｋ）＝［ｓ２，１（２ｋ），ｓ２，２（２ｋ）］Ｔを
【数２９】
2012070172.tif 000031
のように生成し、式（２４−２）および式（２４−３）を足し合わせることで、送信符号化ベクトルを生成しても良い。この例に限らずに、本実施形態に係るＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部５０１は式（２４）で表される送信符号化ベクトルが生成できる構成をしていれば良い。
【００９１】
図１に戻り、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部５０１出力｛ｓ（ｋ）；ｋ＝１〜Ｎｃ｝はＩＦＦＴ部に入力されて、各送信アンテナに対応する時間領域のＯＦＤＭ信号に変換される。その後、各送信アンテナに対応して生成されたＯＦＤＭ信号はＧＩ挿入部に入力され、ガードインターバル（GI）が挿入されたのち、各送信アンテナの無線送信部３１１に入力され、ベースバンド帯の信号から、ＲＦ帯の信号に変換される。ＲＦ帯の変換された送信信号は、それぞれ送信アンテナから移動局装置に対して送信される。なお、基地局装置は、各移動局装置に対して本発明におけるダイバーシチ伝送の有無に関する制御情報についても通知しているものとする。
【００９２】
図７は、本発明の第１の実施形態に係る移動局装置の構成を示すブロック図である。移動局装置では、受信された信号が無線受信部３０１に入力され、ＲＦ帯の信号がベースバンド帯の信号に変換される。ベースバンド帯に変換された信号は、ＧＩ除去部３０３に入力され、ＧＩが取り除かれたのち、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ＦＦＴ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。伝搬路推定部３０９では、入力された既知参照信号系列に基づいて、伝搬路情報が推定される。推定された伝搬路情報は無線送信部３１１、受信品質測定部８０１および伝搬路補償部８０３に入力され、無線送信部３１１に入力されたものについては、基地局装置宛に送信される。その後、基地局装置のＣＳＩ取得部１０６に入力され、伝搬路情報を得ることができる。
【００９３】
一方、データ系列についてはＦＦＴ部３０７に入力され、基地局装置のＩＦＦＴ部１０７におけるＩＦＦＴ処理と同じポイント数のＦＦＴ処理が行なわれ、サブキャリア成分に分解される。サブキャリア成分に分解された受信信号は、各サブキャリアに対応する伝搬路補償部８０３に入力される。第ｕユーザの移動局装置の伝搬路補償部８０３に入力される受信信号をｒｕ（ｋ）としたとき、受信信号ベクトルｒ（ｋ）＝［ｒ１（ｋ），ｒ２（ｋ）］Ｔは次式で与えられる。
【数３０】
2012070172.tif 000032
【００９４】
ここで、η（ｋ）は各移動局装置にて加わる白色ガウス雑音を要素とする雑音ベクトルを表す。式（２６）に式（２４）を代入することで次式を得る。
【数３１】
2012070172.tif 000033
ここで、
【数３２】
2012070172.tif 000034
であり、ｇｕ，ｎ（ｋ）を等価伝搬路利得と呼ぶこととする。
【００９５】
伝搬路補償部８０３における信号処理について説明する。伝搬路補償部８０３においては、ダイバーシチユーザとダイバーシチユーザ以外とで、信号処理が異なる。はじめに、ダイバーシチユーザではない第１ユーザにおける信号処理から説明する。なお、各移動局装置は、基地局装置より通知される制御情報により、自身がダイバーシチユーザであるかどうかを予め把握しているものとして説明する。ダイバーシチユーザではないユーザは、各サブキャリアで独立に伝搬路補償を行なう。以下では、第ｋサブキャリアにおける伝搬路補償部８０３の信号処理について説明する。線形フィルタをＺＦ規範に基づいて生成していたとき、ｇ１，２（ｋ）＝０となるから、第１ユーザの受信信号ｒ１（ｋ）は、次式で与えられる。
【数３３】
2012070172.tif 000035
【００９６】
伝搬路補償部８０３では第ｋサブキャリアの受信信号ｒ１（ｋ）に対して、等価伝搬路利得ｇ１，１（ｋ）を除算する伝搬路補償が行なわれ、伝搬路補償部８０３出力として出力される。次いで、第２ユーザ、すなわち、ダイバーシチユーザにおける伝搬路補償部８０３の信号処理について説明する。伝搬路補償部８０３には、同一送信シンボルが伝送されている複数の受信サブキャリアが入力されるが、ここでは隣接する２つのサブキャリアｒ２（２ｋ−１）およびｒ２（２ｋ）において同一シンボルが伝送されていたものとする。このとき、伝搬路補償部８０３では、同一送信シンボルが伝送されている複数の受信サブキャリアを適切に合成することにより、ダイバーシチ利得を得ることができる。合成方法として、例えば、次式に示すような信号処理により伝搬路補償部８０３出力ｄ２＾（ｋ）が出力される。
【数３４】
2012070172.tif 000036
この処理により、第（２ｋ−１）および第（２ｋ）サブキャリアにて伝送された第２ユーザの送信シンボルｄ２（ｋ）はダイバーシチ利得を得ることが可能となる。
【００９７】
以上が、伝搬路補償部８０３における信号処理の説明である。その後、伝搬路補償部８０３において伝搬路補償が為された受信信号は、Ｐ／Ｓ部３１５に入力され、並列系列を直列系列に変換する並直列変換が行なわれたのち、データ復調部３１７、およびチャネル復号部３１９に入力され、データ復調およびチャネル復号が行なわれ、基地局装置より送信された送信データが検出される。
【００９８】
第１の実施形態では、２つの送信アンテナを有する基地局装置と、単一受信アンテナを有する２つの移動局装置との通信を対象とし、第２ユーザを、同一シンボルを２つのサブキャリアを用いて伝送させるダイバーシチユーザとすることでダイバーシチ利得を得る方法を示した。この方法により、第２ユーザのピーク伝送速度は低下するものの、第１ユーザの伝送品質に影響を与えることなく、第２ユーザの伝送品質を向上させることが可能となる。
【００９９】
また、第１の実施形態においては、同時アクセスユーザを２とし、ダイバーシチユーザとダイバーシチを行なわないユーザ数をそれぞれ１としていたが、同時アクセスユーザ数が２以上となったとしても本発明は適用可能であり、また、ダイバーシチユーザ数とダイバーシチを行なわないユーザ数は必ずしも一致している必要もなく、それぞれ複数ユーザとすることも可能である。
【０１００】
第１の実施形態では、受信アンテナを１本有する２ユーザが同時アクセスする下りリンクＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を対象としたが、本発明は、ＳＵ−ＭＩＭＯ伝送にも適用することが可能である。例えば、２受信アンテナを有する移動局装置と複数送信アンテナを有する基地局装置とで、同時に２データストリームを伝送するＳＵ−ＭＩＭＯ伝送を行なうとした場合に、第１データストリームを第１の実施形態における第１ユーザ宛の送信データ、第２データストリームを第１の実施形態における第２ユーザ宛の送信データと置き換えることにより、本発明を適用することが可能となる。また、下りリンクＭＵ−ＭＩＭＯにおいて、各移動局装置が複数受信アンテナを有し、各移動局装置と基地局装置とが、２データストリーム以上の伝送を行なう場合においても、同様に本発明は適用可能である。
【０１０１】
第１の実施形態では、ダイバーシチユーザを選択する基準については特に限定していない。例えば、基地局装置のＰｒｅｃｏｄｉｎｇ制御部５０３では、瞬時の受信信号対雑音電力比（受信SNR）が最も悪くなるユーザをダイバーシチユーザとすることで、線形ＭＵ−ＭＩＭＯにおいて発生した、有相関環境下における特定ユーザの線形フィルタベクトルのノルムの急激な低下を抑圧することが可能となる。セルラー環境下であれば、通常同一セル間干渉等も受信されるから、一般には瞬時の受信信号対干渉＋雑音電力比（SINR）が最も低下するユーザをダイバーシチユーザとすればよい。また、一般的なセルラー環境下においては、各移動局装置にて観測される送信相関係数は異なる。そして、大きな送信相関係数が観測されるユーザの受信ＳＮＲの分散は大きくなってしまうから、そのユーザがシステム全体の伝送品質を劣化させてしまう可能性が非常に高い。そこで、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ制御部５０３では大きな送信相関係数が観測されるユーザをダイバーシチユーザとするように制御することにより、大きな送信相関係数が観測されるユーザの受信ＳＮＲの分散を小さくし、平均的な伝送品質を向上させることができる。
【０１０２】
また、受信品質に応じて、同一シンボルを伝送させるサブキャリア数を変化させても良い。受信ＳＮＲや相関係数等の、受信品質に関連付けられる情報については、移動局装置の受信品質測定部８０１より、基地局装置に通知される。また、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ制御部５０３では、前述したように、移動局装置から通知されてきた受信品質情報に基づいて制御しても良いが、基地局装置が、予め決められたスケジューリング方法により決定しても良い。例えば、一定の周期で各ユーザをダイバーシチユーザとして選択するように制御しても良い。
【０１０３】
また、移動無線通信においては、移動局装置の受信品質に応じて、送信信号に対する変調多値数やチャネル符号化率を適応的に変化させる適応変調技術が用いられることがある。適応変調技術では、受信品質に応じて適用される変調多値数やチャネル符号化率を予め定めておいたＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｄｉｎｇ  Ｓｃｈｅｍｅ（MCS）に応じて決定される。そこで、本発明による伝送をＭＣＳの１項目として追加することにより、適応変調技術として本発明を適用しても良い。
【０１０４】
例えば、Ｉ個の変調レベルとＪ個のチャネル符号化率とで、Ｉ×Ｊ個のＭＣＳセットが用いられている適用変調技術を用いる無線通信システムがあったとする。各々の変調多値数とチャネル符号化率との組み合わせ毎に、本発明におけるダイバーシチを行なうか行なわないかという選択肢を与えることで，ＭＣＳセットを合計で２×Ｉ×Ｊとすることができる。このようなＭＣＳセットを用いれば、瞬時の受信品質により適した適応変調を適用することが可能となるから、あらゆる受信状況に応じて、最大の周波数利用効率を達成できる可能性を向上させることができる。なお、ＭＣＳの一項目として本発明を適用する場合、基地局装置から移動局装置へ通知される、ダイバーシチユーザかどうかを判断するための制御情報については、ＭＣＳ情報を通知することにより、制御するようにしても良い。
【０１０５】
また、ＭＣＳの一項目として本発明を適用する場合、ＭＣＳセットから一つ選択することは、周波数スケジューリングにも影響を与える。例えば、２サブキャリアを用いる本発明のダイバーシチを行なう場合に、ダイバーシチを行なうというＭＣＳセットが選択されたデータは常に２サブキャリアを占有するという前提で周波数スケジューリングを行なうことになる。また周波数スケジューリングより先に決めても良い。例えば、初めに本発明のダイバーシチを全く行なわないものとして各移動局装置に対する送信データの周波数スケジューリングを決定する。その後、システムの許容最大空間多重数よりも空間多重数が少ないサブキャリアが複数あった場合に、その複数サブキャリアを用いて、本発明によるダイバーシチを行なうことにより、空間多重数を増加させることが可能となる。その際に、新たに多重されたデータについては、ＭＣＳとして、本発明によるダイバーシチを行なう組み合わせの中から適切な一つを選択するようにすれば良い。
【０１０６】
第１の実施形態では、ダイバーシチユーザに対しては、同一送信シンボルを複数サブキャリアにより伝送している。すなわち、第二の伝搬路情報を構成する複数の無線リソースは複数の周波数（サブキャリア）であり、周波数ダイバーシチ効果を得ながら、空間多重を行なっていたこととなる。同一送信シンボルを伝送する無線リソースは周波数だけに限ったものではなく、時間、直交符号などのあらゆる無線リソースに対して、適用することが可能である。
【０１０７】
図８は、本発明の第１の実施形態に係るユーザのＯＦＤＭ信号の様子を示す図である。例えば、図８のように、複数時間リソースを用いて時間ダイバーシチ効果を得るために、基地局装置のＰｒｅｃｏｄｉｎｇ制御部５０３では、同一送信シンボルを時間軸方向に複数のＯＦＤＭ信号を用いて送信しながら、空間多重を行なうように制御しても良い。
【０１０８】
また、非ダイバーシチユーザに対して、データ変調としてＱＰＳＫや１６ＱＡＭなどの位相制御も含む変調を許容する一方で、ダイバーシチユーザには、ＢＰＳＫや多値ＡＳＫなどの振幅変調のみを用いるようにし、ダイバーシチユーザについてはＱ軸、すなわち虚軸方向で同一信号を伝送するようにしても本発明は適用可能であるから、本発明における無線リソースには信号点空間も含まれる。そして，本発明では同一送信シンボルを複数サブキャリアおよび複数ＯＦＤＭ信号を用いて送信するように符号化することも可能であり、異なる複数の無線リソース間にわたって適用することも可能である。
【０１０９】
なお、本発明においては、基地局装置と移動局装置との間の伝搬路情報を基地局装置が把握している必要がある。伝搬路情報を把握するためには、基地局装置もしくは移動局装置において伝搬路推定を行なう必要があるが、伝搬路推定は全ての無線リソースに対して行なわれずに、ある一定数の無線リソースを１ブロックとして、ブロック毎に伝搬路推定を行なう場合がある。例えば、第１の実施形態で対象としているＯＦＤＭ伝送において、１２サブキャリアを１ブロックとして、１ブロックで１つの伝搬路情報しか把握しないシステムが考えられる。この場合、本発明では、この１ブロックを１無線リソースと捉え、複数ブロックに対して適用することが可能である。このとき、ＭＣＳの選択もブロック単位に行なえば良く、本発明のダイバーシチを行なう場合には、複数ブロック毎にＭＣＳを選択するということになる。
【０１１０】
第１の実施形態により、任意のユーザに対して、ダイバーシチ利得を与える伝送を行なうことが可能となるため、システム全体の伝送品質の向上に寄与することができる。例えば、強い送信相関が観測されるユーザをダイバーシチユーザとすれば、有相関環境下におけるＭＵ−ＭＩＭＯ伝送の周波数利用効率の低下を防ぐことができる。また、同時アクセスユーザ数を減少させなくてもよいため、スケジューリングに対する制限を与えることもない。
【０１１１】
＜第２の実施形態＞
第１の実施形態においてＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部５０１において適用された送信符号化は、線形演算によってのみ為されていた。そのため、送信アンテナ数と同時アクセスユーザ数が等しい場合には、ダイバーシチユーザ以外のユーザに対してはダイバーシチ利得が得られていなかった。本発明による第２の実施形態では、ダイバーシチユーザに対して、非線形演算に基づく送信符号化を行なうことで、ダイバーシチユーザ以外のユーザのダイバーシチ利得を向上させることを考える。
【０１１２】
本発明による第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、２つの送信アンテナを有する基地局装置と、単一受信アンテナを有する２つの移動局装置との通信を対象とする。なお、Ｎｃ個のサブキャリアを有するＯＦＤＭ信号伝送を対象とする。また、以下では送信アンテナ数および移動局装置数を限定して説明を行なうが、送信アンテナ数および移動局装置数は２に限ったものではなく、また、移動局装置の受信アンテナ数についても１に限ったものではない。
【０１１３】
本発明の第２の実施形態に係る基地局装置構成は図１と同様であり、異なるのは、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部における信号処理である。第２の実施形態においても、一部のユーザについては、同一送信シンボルを、複数サブキャリアを用いて伝送を行なう。ここでは、第１の実施形態と同様に、第１ユーザについては、１送信シンボルを１サブキャリアで伝送するものとし（図２（ａ）参照）、一方、第２ユーザについては、同一送信シンボルを隣接する２つのサブキャリアを用いて伝送を行なうダイバーシチユーザとする（図２（ｂ）参照）。ダイバーシチユーザを選択する基準については、特に限定するものではなく、第１の実施形態と同様に、瞬時の受信ＳＮＲや、移動局で観測される送信相関係数等に基づいて選択しても良い。
【０１１４】
図９は、本発明の第２の実施形態におけるＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部５０１の構成を示すブロック図である。以下では、第（２ｋ−１）および第（２ｋ）サブキャリアに配置されたＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部５０１について説明する。入力される信号は、第１ユーザの送信シンボルであるｄ１（２ｋ−１）およびｄ１（２ｋ）と第２ユーザの送信シンボルであるｄ２（ｋ）である。Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部５０１の構成は図５とほぼ同じであり、ダイバーシチユーザである第２ユーザについては、信号入力された信号ｄ２（ｋ）は上記で述べたＴＨＰ  ＭＵ−ＭＩＭＯ技術と同様にＴＨＰ部９０１に入力される。また、線形フィルタ生成部（第三の線形フィルタ生成部）９０３Ａにて生成される線形フィルタも異なる。
【０１１５】
初めに、線形フィルタ生成部９０３Ａで生成される線形フィルタについて説明する。第１の実施形態で線形フィルタ生成部９０３Ａにおいて第１ユーザ宛の送信信号生成のために生成された線形フィルタベクトルは、第１ユーザ宛の送信信号が第２ユーザに対して干渉とならないように制御することのできる線形フィルタベクトルであった。第２の実施形態において第１ユーザ宛の送信信号生成のために生成される線形フィルタは、第１ユーザ宛の送信信号が、第２ユーザに対して干渉となることを許容するベクトルとなる。
【０１１６】
このような線形フィルタは例えば、ＣＳＩ取得部１０６において取得された伝搬路行列Ｈ（２ｋ）のうち、第２ユーザに関連するチャネル行ベクトル成分、つまりｈ２（２ｋ）＝［Ｈ２，１（２ｋ），Ｈ２，２（２ｋ）］を０に置き換えた伝搬路行列の一般逆行列を求めることにより生成することができる。このとき、算出された逆行列の第１列ベクトルが、第２の実施形態に係る第１ユーザに対する線形フィルタベクトルｗ１（２ｋ）となり、線形フィルタ生成部９０３Ａより出力される。しかしながら、線形フィルタ生成部９０３Ａで生成される線形フィルタはｄ１（２ｋ）が伝送される第２ｋサブキャリアの伝搬路行列Ｈ（２ｋ）のみを考慮していることには変わりない。なお、第（２ｋ−１）サブキャリアにおける線形フィルタも第（２ｋ）サブキャリアにおける線形フィルタと同様に求めることができる。
【０１１７】
ユーザ数が３以上であった場合も、伝搬路行列Ｈ（２ｋ）のうち、干渉を与えることを許容するユーザに関する成分について０に置き換えれば良い。例えば、４ユーザが同時アクセスする場合に、第１および第２ユーザ宛の送信信号が第３ユーザと第４ユーザに対して干渉となることを許容する場合、伝搬路行列Ｈ（２ｋ）のうち、第３ユーザと第４ユーザに関するチャネル行ベクトルを０と置き換えた伝搬路行列の一般逆行列を求めることで、第１および第２ユーザに関する線形フィルタベクトルを生成することができる。なお、線形フィルタ生成部９０３Ｂにおいて算出される第２ユーザに向けて生成される線形フィルタは第１の実施形態と同様であるから説明は省略する。
【０１１８】
このようにして生成された線形フィルタを用いることにより、第１ユーザは、第１の実施形態とは異なり、２ブランチ相当のダイバーシチ利得を得ることができる。これは、第１の実施形態においては、第２ユーザに干渉を与えないために、空間の自由度を一つ干渉抑圧に用いていたためである。ただし、第１ユーザに向けて生成された線形フィルタベクトルは第１ユーザ宛の送信信号が第２ユーザへの干渉となることを許容しているから、この線形フィルタを用いて第１の実施形態と同様の送信符号化を行なうと、第２ユーザの受信品質は極端に劣化してしまう。そこで、第２の実施形態においては、第２ユーザ宛の送信信号に対して、予め干渉抑圧処理を施してから送信する。干渉抑圧方法としては、本実施形態においてはＴＨＰを用いる。
【０１１９】
ＴＨＰ部９０１における信号処理について説明する。ＴＨＰ部９０１にて行なわれる信号処理は、第２ユーザの移動局装置が受信してしまう第１ユーザ宛の送信信号から干渉成分をＴＨＰにより予め抑圧することである。ＴＨＰ部９０１には、入力された第２ユーザの送信シンボルｄ２（ｋ）に対して、次式に示されるような干渉抑圧が行なわれる。
【数３５】
2012070172.tif 000037
【０１２０】
第１ユーザの送信シンボルと第２ユーザのＴＨＰ部９０１出力は、それぞれ線形フィルタ乗算部９０５に入力されて、線形フィルタの乗算および電力正規化項の乗算が行なわれる。最終的に線形フィルタ乗算部９０５より出力される送信信号ベクトルｓ（２ｋ）およびｓ（２ｋ−１）は次式で与えられる。
【数３６】
2012070172.tif 000038
送信信号ベクトルｓ（２ｋ）およびｓ（２ｋ−１）がＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部５０１出力として出力される。
【０１２１】
図１０は、本発明の第２の実施形態に係るＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部５０１の構成について示すブロック図である。図１０に示されているように、ダイバーシチユーザと、非ダイバーシチユーザの送信信号を独立に生成し、最後に加算することで生成するような構成としても良く、特定の構成に限ったものではない。以降の信号処理については、第１の実施形態における基地局装置の信号処理と同じであるため、説明は省略する。第２の実施形態に係る移動局装置は図７とほぼ同じであり、ダイバーシチユーザではない第１ユーザに対する信号処理は、第１の実施形態と同様である。一方、ダイバーシチユーザに対して、伝搬路補償部８０３にて行なわれる信号処理は第１の実施形態と異なる。
【０１２２】
ダイバーシチユーザに対しては、伝搬路補償部８０３にて、式（３０）にて示されている伝搬路補償を行なった後で、Ｍｏｄｕｌｏ演算を行なうことになる。このとき、Ｍｏｄｕｌｏ幅Ｍは、基地局装置のＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部５０１において用いられてＭｏｄｕｌｏ幅と同一である必要がある。なお、それ以外の信号処理については、ダイバーシチユーザも、第１の実施形態と同様であるから説明は省略する。
【０１２３】
第２の実施形態により、ダイバーシチユーザが複数サブキャリアを用いることによるダイバーシチ利得が得られている一方で、ダイバーシチを行なわないユーザに対してもダイバーシチ利得を与えることが可能となるため、伝送品質の更なる向上が期待できる。
【０１２４】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態においては、同時アクセスユーザに対して、全て非線形演算による送信符号化を行なう場合を対象とする。つまり、上記で述べたＴＨＰ  ＭＵ−ＭＩＭＯ技術を対象とする。また、第３の実施形態においては、３つの送信アンテナを有する基地局装置と、単一受信アンテナを有する３つの移動局装置との通信を対象に、本実施形態について説明する。
【０１２５】
図１１は、本発明の第３の実施形態に係る基地局装置構成を示すブロック図である。図１１は、ほぼ図１と同様であり、異なるのは、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１１０１における信号処理である。なお、第１および第２の実施形態と同様に一部のユーザについては、同一送信シンボルを複数サブキャリアにて伝送する。ここでは、第１ユーザおよび第２ユーザについては通常のＯＦＤＭ信号伝送と同様に、１送信シンボルは１サブキャリアで伝送するものとし、第３ユーザについては、同一送信シンボルを２つのサブキャリアを用いて伝送を行なうものとする。つまり、第１および第２ユーザは上記で述べたＴＨＰ  ＭＵ−ＭＩＭＯ技術と同様の伝送となり、第３ユーザが主に本発明により伝送するダイバーシチユーザとなる。
【０１２６】
図１２は、本発明の第３の実施形態に係るＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部１１０１を示すブロック図である。ここでは第（２ｋ−１）および第（２ｋ）サブキャリア成分が入力されたＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部１１０１について説明する。Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１１０１では、初めに、線形フィルタ生成部１２０１において線形フィルタが生成される。線形フィルタは次式に示す拡大伝搬路行列Ｈ’（２ｋ−１，２ｋ）を用いて生成される。
【数３７】
2012070172.tif 000039
【０１２７】
拡大伝搬路行列は、同一シンボルを複数サブキャリアに渡って伝送するユーザに関連するチャネル行ベクトルを同じ行に揃えて配置することにより生成することができる。ここでは第３ユーザのチャネル行ベクトルｈ３（２ｋ−１）およびｈ３（２ｋ）が該当する。Ｈ’（２ｋ−１，２ｋ）のエルミート転置行列Ｈ’Ｈ（２ｋ−１，２ｋ）に対して、ＴＨＰ  ＭＵ−ＭＩＭＯ技術と同様にＱＲ分解を適用することにより次式を得る。
【数３８】
2012070172.tif 000040
【０１２８】
ここで、Ｈ’Ｈ（２ｋ−１，２ｋ）が６×５でランク５の行列であるから、Ｒは５×５の上三角行列であり、Ｑは６×５でＱＨＱ＝Ｉ５を満たす行列となる。特にＱは次式のように複数の列ベクトルを用いて記述することができる。
【数３９】
2012070172.tif 000041
【０１２９】
ここで、０Ｍ’は要素が全て０で要素数がＭ’の列ベクトルを表し、ｑｕ（ｋ）はｈｕ（ｋ）に関連付けられる要素数３の列ベクトルである。式（３３）および式（３４）の結果から、線形フィルタ行列Ｗ（２ｋ−１）およびＷ（２ｋ）を次式のように算出する。
【数４０】
2012070172.tif 000042
【０１３０】
ダイバーシチユーザである第３ユーザに対しては第１および第２の実施形態と同様に、拡大伝搬路行列より求めた線形フィルタベクトルを用いることになるが、第３の実施形態においては、ダイバーシチユーザ以外に対しても、拡大伝搬路行列より求めた線形フィルタベクトルを用いることができる。しかし、第３の実施形態においても、第１および第２の実施形態と同様に、ダイバーシチユーザではない第１および第２ユーザに対して算出される線形フィルタを、拡大伝搬路行列から算出するのではなく、伝搬路行列Ｈ（２ｋ−１）もしくは伝搬路行列Ｈ（２ｋ）のみを用いて、式（８）のように求めても良い。算出された線形フィルタ行列Ｗ（２ｋ−１）およびＷ（２ｋ）が線形フィルタ生成部１２０１出力として、後述するＴＨＰ部１２０３Ａ、１２０３Ｂおよび線形フィルタ乗算部１２０５にそれぞれ入力される。
【０１３１】
次に、ＴＨＰ部（第一のＴＨＰ部）１２０３Ａにおける信号処理について説明する。ＴＨＰ部１２０３Ａでは、ダイバーシチユーザ以外のユーザに対する干渉抑圧処理が行なわれる。第３の実施形態においては、第１ユーザ宛の送信信号が、第２ユーザに対して干渉となるから、ＴＨＰ部１２０３Ａでは第２ユーザの移動局装置において、第（２ｋ−１）および第（２ｋ）サブキャリアに受信される干渉成分を予め抑圧するための信号処理が行なわれる。入力信号に対して次式に示すような信号処理を行ない、ＴＨＰ部１２０３Ａ出力ｘ１（２ｋ−１）、ｘ１（２ｋ）、ｘ２（２ｋ−１）、およびｘ２（２ｋ）を出力する。
【数４１】
2012070172.tif 000043
【０１３２】
一方、ＴＨＰ部（第二のＴＨＰ部）１２０３Ｂでは、ダイバーシチユーザである第３ユーザに対する干渉抑圧処理が適用される。第３ユーザに対して抑圧すべき干渉成分は、移動局装置において、複数サブキャリアを合成した後に発生する残留干渉成分となる。よって入力信号ｄ３（ｋ）に対して、ＴＨＰ部１２０３Ａの出力信号を用いて、次式に示すような信号処理が行なわれた後、ＴＨＰ部１２０３Ｂ出力ｘ３（ｋ）が出力される。
【数４２】
2012070172.tif 000044
【０１３３】
各ＴＨＰ部１２０３より出力された信号は線形フィルタ乗算部１２０５に入力され、線形フィルタ生成部１２０１において生成された線形フィルタが乗算され、第（２ｋ−１）および第（２ｋ）サブキャリアにおいて、各送信アンテナから送信される送信符号化ベクトルｓ（２ｋ−１）およびｓ（２ｋ）がＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部１１０１出力として、出力される。ｓ（２ｋ−１）およびｓ（２ｋ）は次式で与えられる。
【数４３】
2012070172.tif 000045
【０１３４】
以上が、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１１０１にて行なわれる信号処理である。なお、本実施形態においては用いる線形フィルタベクトルのノルムがいずれも１となるため、電力正規化項は乗算していない。しかし、線形フィルタベクトルのノルムが１とならない場合（例えば、ＭＭＳＥ規範に基づく線形フィルタベクトルを用いた場合等）については、第１および第２の実施形態と同様に、電力正規化項の乗算を行なうようにしても良い。Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１１０１以外の信号処理は第１および第２の実施形態と同様であるから、説明は省略する。
【０１３５】
なお、上記説明においては、送信信号を生成する順番として、ダイバーシチユーザとならないユーザ（ここでは第１および第２ユーザ）宛の送信信号から生成し、その後ダイバーシチユーザ（ここでは第３ユーザ）宛の送信信号は生成するようになっているが、この順番は、どのように設定しても良い。送信信号を生成する順番が変わることにより、各ユーザの送信信号に対して予め抑圧すべき干渉成分は異なってくるが、基本的にダイバーシチユーザについては、式（３７）つまり、ＴＨＰ部１２０３Ｂでの信号処理のように移動局装置にて複数サブキャリアを合成した後の残留干渉を抑圧するようにすれば良く、非ダイバーシチユーザについては、式（３６）つまりＴＨＰ部１２０３Ａでの信号処理のように各サブキャリアで独立に干渉抑圧処理を施せば良い。
【０１３６】
第３の実施形態に係る移動局構成は、図７と同じである。ただし伝搬路補償部８０３において行なわれる信号処理は異なる。第１ユーザについては、第１の実施形態と同様の信号処理が為され、また第３ユーザについては、第２の実施形態において第２ユーザに適用されたものと同じ信号処理が施されるのに対して、第２ユーザについては、第１ユーザと同様の伝搬路補償が行なわれた後に、Ｍｏｄｕｌｏ演算が行なわれ、伝搬路補償部８０３出力が計算される。伝搬路補償部８０３以外の信号処理については、第１および第２の実施形態と同様であるから、説明は省略する。
【０１３７】
第３の実施形態では、ＴＨＰ  ＭＵ−ＭＩＭＯ技術を対象とした。ＴＨＰ  ＭＵ−ＭＩＭＯ技術においても、本発明を適用することにより、任意のユーザに対して、任意のダイバーシチブランチを与えることが可能となるから、伝送品質の向上に寄与できる。特に、従来のＴＨＰ  ＭＵ−ＭＩＭＯ技術では、送信シンボルベクトルの最後に配置されるユーザの伝送特性が、他のユーザに対して著しく劣化しており、有相関伝搬路環境下においては、その影響はより顕著になりシステムの平均伝送品質を大きく劣化させてしまう。第３の実施形態においても、ダイバーシチユーザを選択する方法については限定していないが、例えば、この伝送特性が著しく低下しているユーザをダイバーシチユーザとすることで、伝送品質の低下を回避することができるから、周波数利用効率の向上に寄与できる。
【０１３８】
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。
【０１３９】
本発明に関わる移動局装置および基地局装置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。
【０１４０】
また市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、インターネット等のネットワークを介して接続されたサーバコンピュータに転送したりすることができる。この場合、サーバコンピュータの記憶装置も本発明に含まれる。また、上述した実施形態における移動局装置および基地局装置の一部、または全部を典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現してもよい。移動局装置および基地局装置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。
【０１４１】
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。
【符号の説明】
【０１４２】
１０１  チャネル符号化部
１０２  データ変調部
１０３  参照信号多重部
１０４  Ｓ／Ｐ部
１０５  Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部
１０６  ＣＳＩ取得部
１０７  ＩＦＦＴ部
１０８  ＧＩ挿入部
１０９  無線送信部
１１０  制御情報取得部
１１１  無線受信部
２０１  線形フィルタ生成部
２０２  線形フィルタ乗算部
３０１  無線受信部
３０３  ＧＩ除去部
３０５  参照信号分離部
３０７  ＦＦＴ部
３０９  伝搬路推定部
３１１  無線送信部
３１３  伝搬路補償部
３１５  Ｐ／Ｓ部
３１７  データ復調部
３１９  チャネル復号部
４０１  線形フィルタ生成部
４０３  ＴＨＰ部
４０５  線形フィルタ乗算部
５０１  Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部
５０３  Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ制御部
６０１、６０１Ａ、６０１Ｂ  線形フィルタ生成部
６０３  線形フィルタ乗算部
７０１Ａ、７０１Ｂ  線形フィルタ乗算部
８０１  受信品質測定部
８０３  伝搬路補償部
９０１  ＴＨＰ部
９０３Ａ、９０３Ｂ  線形フィルタ生成部
９０５  線形フィルタ乗算部
１００１Ａ、１００１Ｂ  線形フィルタ乗算部
１１０１  Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部
１２０１  線形フィルタ生成部
１２０３、１２０３Ａ、１２０３Ｂ  ＴＨＰ部
１２０５  線形フィルタ乗算部
【図１】
2012070172.tif 000046
【図２】
2012070172.tif 000047
【図３】
2012070172.tif 000048
【図４】
2012070172.tif 000049
【図５】
2012070172.tif 000050
【図６】
2012070172.tif 000051
【図７】
2012070172.tif 000052
【図８】
2012070172.tif 000053
【図９】
2012070172.tif 000054
【図１０】
2012070172.tif 000055
【図１１】
2012070172.tif 000056
【図１２】
2012070172.tif 000057
【図１３】
2012070172.tif 000058
【図１４】
2012070172.tif 000059
【図１５】
2012070172.tif 000060
【図１６】
2012070172.tif 000061
【図１７】
2012070172.tif 000062
【図１８】
2012070172.tif 000063
【図１９】
2012070172.tif 000064