(57)【要約】【課題】送信容量を低下させない送信装置、送信方法、送信プログラム、受信装置、受信方法、受信プログラム及び通信システムを提供する。【解決手段】同時に複数の受信装置に各々データ信号を送信する送信装置において、プレコーディング部はデータ信号をプレコーディングし、送信単位数情報生成部はデータ信号を送信する単位の数に係る送信単位数情報を生成し、係数保存部は送信電力を補正するための電力補正係数を送信単位数情報に対応して記憶し、係数乗算部は前記送信単位数情報生成部が生成した送信単位数情報に対応する電力補正係数を前記プレコーディング部がプレコーディングしたデータ信号に乗算し、前記係数を乗算したデータ信号を送信する。【選択図】図２
2013012831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同時に複数の受信装置に各々データ信号を送信する送信装置において、
データ信号をプレコーディングするプレコーディング部と、
データ信号を送信する単位の数に係る送信単位数情報を生成する送信単位数情報生成部と、
送信電力を補正するための電力補正係数を送信単位数情報に対応して記憶する係数保存部と、
前記送信単位数情報生成部が生成した送信単位数情報に対応する電力補正係数を前記プレコーディング部がプレコーディングしたデータ信号に乗算する係数乗算部と
を備え、
前記係数を乗算したデータ信号を送信すること
を特徴とする送信装置。
【請求項２】
前記送信単位数情報は、前記データ信号の送信先である受信装置のアンテナ数に基づくことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
前記送信単位数情報は、前記受信装置へデータ信号を送信するストリーム数に基づくことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
【請求項４】
前記送信単位数情報は、前記受信装置へのデータ信号の送信に係るダイバーシチオーダに基づくことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
【請求項５】
前記プレコーディング部は、
非線形プレコーディングを行うことを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載の送信装置。
【請求項６】
前記プレコーディング部は、
線形プレコーディングを行うことを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載の送信装置。
【請求項７】
前記送信単位数情報を各受信装置に送信することを特徴とする請求項１ないし６のうちいずれか1項に記載の送信装置。
【請求項８】
送信電力を補正するための電力補正係数を、データ信号を送信する単位の数に係る送信単位数情報に対応して記憶する係数保存部を備え、
複数の受信装置に各々データ信号を送信する送信装置における送信方法において、
前記送信装置が、データ信号をプレコーディングする過程と、
前記送信装置が、送信単位数情報を生成する過程と、
前記送信装置が、生成した送信単位数情報に対応する電力補正係数をプレコーディングしたデータ信号に乗算する過程を有し、
前記係数を乗算したデータ信号を送信すること
を特徴とする送信方法。
【請求項９】
送信電力を補正するための電力補正係数を、データ信号を送信する単位の数に係る送信単位数情報に対応して記憶する係数保存部を備え、複数の受信装置に各々データ信号を送信する送信装置におけるコンピュータに、
データ信号をプレコーディングする手順と、
送信単位数情報を生成する手順と、
生成した送信単位数情報に対応する電力補正係数をプレコーディングしたデータ信号に乗算する手順を実行させること
を特徴とする送信プログラム。
【請求項１０】
送信電力を補正するための電力補正係数を、データ信号を送信する単位の数に係る送信単位数情報に対応して記憶する係数保存部を備え、複数の受信装置に各々データ信号を送信する送信装置における集積回路であって、
データ信号をプレコーディングするプレコーディング部と、
送信単位数情報を生成する送信単位数情報生成部と、
送信電力を補正するための電力補正係数を送信単位数情報に対応して記憶する係数保存部と、
前記送信単位数情報生成部が生成した送信単位数情報に対応する電力補正係数を前記プレコーディング部がプレコーディングしたデータ信号に乗算する係数乗算部と
を備えること
を特徴とする送信装置における集積回路。
【請求項１１】
送信電力を補正するための電力補正係数を、データ信号を送信する単位の数に係る送信単位数情報に対応して記憶する係数保存部と、
送信装置から送信単位数情報とデータ信号を受信する受信部と、
前記送信装置からの伝搬路の特性を示す伝達関数を推定する伝搬路推定部と、
前記受信したデータ信号を、前記係数保存部に記憶された前記受信した送信単位数情報に対応する係数で除算する係数除算部と、
前記推定した伝達関数に基づいて前記除算されたデータ信号の振幅を補償する伝搬路補償部を備えること
を特徴とする受信装置。
【請求項１２】
前記送信単位数情報は、前記送信装置からデータ信号の送信先である受信装置のアンテナ数であることを特徴とする請求項１１に記載の受信装置。
【請求項１３】
前記送信単位数情報は、前記送信装置からデータ信号を送信するストリーム数であることを特徴とする請求項１１に記載の受信装置。
【請求項１４】
前記送信単位数情報は、前記送信装置から受信装置へのデータ信号の送信に係るダイバーシチオーダであることを特徴とする請求項１１に記載の受信装置。
【請求項１５】
送信電力を補正するための電力補正係数を、データ信号を送信する単位の数に係る送信単位数情報に対応して記憶する係数保存部と、送信装置から送信単位数情報とデータ信号を受信する受信部を備える受信装置における受信方法において、
前記受信装置が、前記送信装置からの伝搬路の特性を示す伝達関数を推定する過程と、
前記受信装置が、前記受信したデータ信号を、前記係数保存部に記憶された前記受信した送信単位数情報に対応する係数で除算する過程と、
前記受信装置が、前記推定した伝達関数に基づいて前記除算されたデータ信号の振幅を補償する過程を有すること
を特徴とする受信方法。
【請求項１６】
送信電力を補正するための電力補正係数を、データ信号を送信する単位の数に係る送信単位数情報に対応して記憶する係数保存部と、送信装置から送信単位数情報とデータ信号を受信する受信部を備える受信装置におけるコンピュータに、
前記送信装置からの伝搬路の特性を示す伝達関数を推定する手順、
前記受信したデータ信号を、前記係数保存部に記憶された前記受信した送信単位数情報に対応する係数で除算する手順、
前記推定した伝達関数に基づいて前記除算されたデータ信号の振幅を補償する手順を実行させること
を特徴とする受信プログラム。
【請求項１７】
送信電力を補正するための電力補正係数を、データ信号を送信する単位の数に係る送信単位数情報に対応して記憶する係数保存部と送信装置から送信単位数情報とデータ信号を受信する受信部を備える受信装置において、
前記送信装置からの伝搬路の特性を示す伝達関数を推定する伝搬路推定部と、
前記受信したデータ信号を、前記係数保存部に記憶された前記受信した送信単位数情報に対応する係数で除算する係数除算部と、
前記推定した伝達関数に基づいて前記除算されたデータ信号の振幅を補償する伝搬路補償部を備えること
を特徴とする集積回路。
【請求項１８】
送信装置が同時に複数の受信装置に各々データ信号を送信する通信システムにおいて、
前記送信装置は、
データ信号をプレコーディングするプレコーディング部と、
データ信号を送信する単位の数に係る送信単位数情報を生成する送信単位数情報生成部と、
送信電力を補正するための電力補正係数を送信単位数情報に対応して記憶する係数保存部と、
前記送信単位数情報生成部が生成した送信単位数情報に対応する電力補正係数を前記プレコーディング部がプレコーディングしたデータ信号に乗算する係数乗算部を備え、
前記係数を乗算したデータ信号を送信することを特徴とし、
前記複数の受信装置は、それぞれ
送信電力を補正するための電力補正係数を、データ信号を送信する単位の数に係る送信単位数情報に対応して記憶する係数保存部と、
送信装置から送信単位数情報とデータ信号を受信する受信部と、
前記送信装置からの伝搬路の特性を示す伝達関数を推定する伝搬路推定部と、
前記受信したデータ信号を、前記係数保存部に記憶された前記受信した送信単位数情報に対応する係数で除算する係数除算部と、
前記推定した伝達関数に基づいて前記除算されたデータ信号の振幅を補償する伝搬路補償部を備えること
を特徴とする通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信装置、送信方法、送信プログラム、受信装置、受信方法、受信プログラム及び通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信では、１つの通信装置から他の通信装置の間で電波を用いてデータ信号を送受信する。通信目的に利用できる電波の周波数帯域は有限である。携帯電話をはじめとする無線通信の普及及び高速化に対応するため周波数帯域の利用効率を向上するための技術が提案されている。例えば、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ；多入力多出力）技術は、データの送信及び受信において、それぞれ複数のアンテナを同時に利用して伝送容量を増加させる（空間多重）技術である。
【０００３】
ＭＩＭＯ技術には、基地局装置（Ｂａｓｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ；ＢＳ）から複数の端末装置（Ｍｏｂｉｌｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ；ＭＳ、移動局装置ともいう）に同一時刻、同一周波数で信号を送信するＭＵ−ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｕｓｅｒ  ＭＩＭＯ；マルチユーザＭＩＭＯ）がある。ＭＵ−ＭＩＭＯでは、基地局装置は各端末装置に宛てたデータ信号にプレコーディング（Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ）即ちビームフォーミング処理を施して、それぞれの端末装置に送信する。これは、１つの端末装置において、その端末装置に宛てたデータ信号が、他の端末装置に宛てた他のデータ信号により干渉されることを抑制するためである。
【０００４】
プレコーディングの前後では、信号の振幅及び位相が変化する。そのため、基地局装置はデータ信号にパイロット信号を付加し、パイロット信号を付加したデータ信号を各端末装置に送信する。これにより、各端末装置は、基地局装置からのプレコーディングによる振幅や位相の変化を表す変化特性を乗じた等価伝搬路を推定し、受信信号を推定した等価伝搬路受信信号に基づきデータ信号を復調する。
【０００５】
例えば、特許文献１に記載の無線送信方法は、入力されるデータ信号からゲインを乗じてフィードバックされたデータ信号を差し引くフィードバック処理を行うステップと、フィードバック処理後のデータ信号及びチャネル推定のためのパイロット信号に対してビームフォーミング処理を行うステップと、ビームフォーミング処理後のデータ信号及びパイロット信号を複数のアンテナを含む送信部によって送信するステップを具備する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１８２８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の無線送信方法では、一方のパイロット信号としてＤＭＲＳ（Ｄｅ−Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｉｎｇａｌ；復調用参照信号）を同一周波数、同一時刻で他の信号と空間多重することができない。そのため、送信先としての端末装置が増加するほど、各端末装置に送信するＤＭＲＳの情報量が増加するため、実質的に送信データを送信するための送信効率が低下するという課題がある。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、送信効率を低下させない送信装置、送信方法、送信プログラム、受信装置、受信方法、受信プログラム及び通信システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（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、同時に複数の受信装置に各々データ信号を送信する送信装置において、データ信号をプレコーディングするプレコーディング部と、データ信号を送信する単位の数に係る送信単位数情報を生成する送信単位数情報生成部と、送信電力を補正するための電力補正係数を送信単位数情報に対応して記憶する係数保存部と、前記送信単位数情報生成部が生成した送信単位数情報に対応する電力補正係数を前記プレコーディング部がプレコーディングしたデータ信号に乗算する係数乗算部とを備え、前記係数を乗算したデータ信号を送信すること
を特徴とする送信装置である。
【００１０】
（２）本発明のその他の態様は、前記送信単位数情報は、前記データ信号の送信先である受信装置のアンテナ数に基づくことを特徴とする（１）の送信装置である。
【００１１】
（３）本発明のその他の態様は、前記送信単位数情報は、前記受信装置へデータ信号を送信するストリーム数に基づくことを特徴とする（１）の送信装置である。
【００１２】
（４）本発明のその他の態様は、前記送信単位数情報は、前記受信装置へのデータ信号の送信に係るダイバーシチオーダに基づくことを特徴とする（１）の送信装置である。
【００１３】
（５）本発明のその他の態様は、前記プレコーディング部は、非線形プレコーディングを行うことを特徴とする（１）−（4）のうちいずれかの送信装置である。
【００１４】
（６）本発明のその他の態様は、前記プレコーディング部は、線形プレコーディングを行うことを特徴とする（１）−（4）のうちいずれかの送信装置である。
【００１５】
（７）本発明のその他の態様は、前記送信単位数情報を各受信装置に送信することを特徴とする（１）−（６）のうちいずれかの送信装置である。
【００１６】
（８）本発明のその他の態様は、送信電力を補正するための電力補正係数を、データ信号を送信する単位の数に係る送信単位数情報に対応して記憶する係数保存部を備え、複数の受信装置に各々データ信号を送信する送信装置における送信方法において、前記送信装置が、データ信号をプレコーディングする過程と、前記送信装置が、送信単位数情報を生成する過程と、前記送信装置が、生成した送信単位数情報に対応する電力補正係数をプレコーディングしたデータ信号に乗算する過程を有し、前記係数を乗算したデータ信号を送信することを特徴とする送信方法である。
【００１７】
（９）本発明のその他の態様は、送信電力を補正するための電力補正係数を、データ信号を送信する単位の数に係る送信単位数情報に対応して記憶する係数保存部を備え、複数の受信装置に各々データ信号を送信する送信装置におけるコンピュータに、データ信号をプレコーディングする手順と、送信単位数情報を生成する手順と、生成した送信単位数情報に対応する電力補正係数をプレコーディングしたデータ信号に乗算する手順を実行させることを特徴とする送信プログラムである。
【００１８】
（１０）本発明のその他の態様は、送信電力を補正するための電力補正係数を、データ信号を送信する単位の数に係る送信単位数情報に対応して記憶する係数保存部を備え、複数の受信装置に各々データ信号を送信する送信装置における集積回路であって、データ信号をプレコーディングするプレコーディング部と、送信単位数情報を生成する送信単位数情報生成部と、送信電力を補正するための電力補正係数を送信単位数情報に対応して記憶する係数保存部と、前記送信単位数情報生成部が生成した送信単位数情報に対応する電力補正係数を前記プレコーディング部がプレコーディングしたデータ信号に乗算する係数乗算部を備えることを特徴とする送信装置における集積回路である。
【００１９】
（１１）本発明のその他の態様は、送信電力を補正するための電力補正係数を、データ信号を送信する単位の数に係る送信単位数情報に対応して記憶する係数保存部と、送信装置から送信単位数情報とデータ信号を受信する受信部と、前記送信装置からの伝搬路の特性を示す伝達関数を推定する伝搬路推定部と、前記受信したデータ信号を前記係数保存部から受信した送信単位数情報に対応する係数で除算する係数除算部と、前記推定した伝達関数に基づいて前記除算されたデータ信号の振幅を補償する伝搬路補償部を備えることを特徴とする受信装置である。
【００２０】
（１２）本発明のその他の態様は、前記送信単位数情報は、前記送信装置からデータ信号の送信先である受信装置のアンテナ数であることを特徴とする（１１）の受信装置である。
【００２１】
（１３）本発明のその他の態様は、前記送信単位数情報は、前記送信装置からデータ信号を送信するストリーム数であることを特徴とする（１１）の受信装置である。
【００２２】
（１４）本発明のその他の態様は、前記送信単位数情報は、前記送信装置から受信装置へのデータ信号の送信に係るダイバーシチオーダであることを特徴とする（１１）の受信装置である。
【００２３】
（１５）本発明のその他の態様は、送信電力を補正するための電力補正係数を、データ信号を送信する単位の数に係る送信単位数情報に対応して記憶する係数保存部と、送信装置から送信単位数情報とデータ信号を受信する受信部を備える受信装置における受信方法において、前記受信装置が、前記送信装置からの伝搬路の特性を示す伝達関数を推定する過程と、前記受信装置が、前記受信したデータ信号を、前記係数保存部に記憶された前記受信した送信単位数情報に対応する係数で除算する過程と、前記受信装置が、前記推定した伝達関数に基づいて前記除算されたデータ信号の振幅を補償する過程を有することを特徴とする受信方法である。
【００２４】
（１６）本発明のその他の態様は、送信電力を補正するための電力補正係数を、データ信号を送信する単位の数に係る送信単位数情報に対応して記憶する係数保存部と、送信装置から送信単位数情報とデータ信号を受信する受信部を備える受信装置におけるコンピュータに、前記送信装置からの伝搬路の特性を示す伝達関数を推定する手順、前記受信したデータ信号を、前記係数保存部に記憶された前記受信した送信単位数情報に対応する係数で除算する手順、前記推定した伝達関数に基づいて前記除算されたデータ信号の振幅を補償する手順を実行させることを特徴とする受信プログラムである。
【００２５】
（１７）本発明のその他の態様は、送信電力を補正するための電力補正係数を、データ信号を送信する単位の数に係る送信単位数情報に対応して記憶する係数保存部と送信装置から送信単位数情報とデータ信号を受信する受信部を備える受信装置において、前記送信装置からの伝搬路の特性を示す伝達関数を推定する伝搬路推定部と、前記受信したデータ信号を、前記係数保存部に記憶された前記受信した送信単位数情報に対応する係数で除算する係数除算部と、前記推定した伝達関数に基づいて前記除算されたデータ信号の振幅を補償する伝搬路補償部を備えることを特徴とする集積回路である。
【００２６】
（１８）本発明のその他の態様は、送信装置が同時に複数の受信装置に各々データ信号を送信する通信システムにおいて、前記送信装置は、データ信号をプレコーディングするプレコーディング部と、データ信号を送信する単位の数に係る送信単位数情報を生成する送信単位数情報生成部と、送信電力を補正するための電力補正係数を送信単位数情報に対応して記憶する係数保存部と、前記送信単位数情報生成部が生成した送信単位数情報に対応する電力補正係数を前記プレコーディング部がプレコーディングしたデータ信号に乗算する係数乗算部を備え、前記係数を乗算したデータ信号を送信することを特徴とし、前記複数の受信装置は、それぞれ送信電力を補正するための電力補正係数を、データ信号を送信する単位の数に係る送信単位数情報に対応して記憶する係数保存部と、送信装置から送信単位数情報とデータ信号を受信する受信部と、前記送信装置からの伝搬路の特性を示す伝達関数を推定する伝搬路推定部と、前記受信したデータ信号を、前記係数保存部に記憶された前記受信した送信単位数情報に対応する係数で除算する係数除算部と、前記推定した伝達関数に基づいて前記除算されたデータ信号の振幅を補償する伝搬路補償部を備えることを特徴とする通信システムである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、送信効率が低下しない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【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の構成を示す概略図である。
【図３】本実施形態に係る送信信号フレームの一構成例を示す概念図である。
【図４】本実施形態に係る送信信号フレームのその他の構成例を示す概念図である。
【図５】本実施形態に係る送信信号フレームのその他の構成例を示す概念図である。
【図６】本実施形態に係る端末装置の構成を示す概略図である。
【図７】本実施形態に係る送信電力の一例を示す図である。
【図８】本実施形態に係る電力補正係数の一例を示す表である。
【図９】本実施形態に係る電力補正係数のその他の例を示す表である。
【図１０】本実施形態に係る基地局装置の別構成例を示す概略図である。
【図１１】本実施形態に係る通信システムの動作を表すシーケンス図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る基地局装置の構成を示す概略図である。
【図１３】本実施形態に係る端末装置の構成を示す概略図である。
【図１４】本実施形態に係る通信システムの動作を表すシーケンス図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態に係る基地局装置の構成を示す概略図である。
【図１６】本実施形態に係る送信電力の一例を示す図である。
【図１７】本実施形態に係る電力補正係数の一例を示す表である。
【図１８】本実施形態に係る電力補正係数のその他の例を示す表である。
【図１９】本実施形態に係る端末装置の構成を示す概略図である。
【図２０】本発明の第４の実施形態に係る非線形プレコーディング部の構成を示す概略図である。
【図２１】本実施形態に係る非線形プレコーディング部が行う非線形プレコーディング処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る通信システムの構成を示す概念図である。
通信システム１は、基地局装置Ａ１及びＮ（Ｎは２又はそれよりも大きな整数）個の端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎを含んで構成される。図１では、端末装置がＢ１１〜Ｂ１４の４台ある場合を示す。
基地局装置Ａ１は、複数（例えばＮ本）のアンテナを備え、各アンテナから端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎの各々へ共通参照信号ＣＲＳ（Ｃｏｍｍｏｎ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｉｇｎａｌ、共通参照信号）とデータ信号を送信する。以下では、共通参照信号ＣＲＳのことを単に「ＣＲＳ」と称することがある。ＣＲＳは、端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎ全てに共通な信号である。データ信号は、通信において伝達される情報を表す信号であって、一般的には端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎの各々によって異なる。
基地局装置Ａ１は、もとのデータ信号に、後述するプレコーディングフィルタを乗算して、送信するデータ信号を生成する。基地局装置Ａ１は、端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎの各々から受信した伝搬路状態情報に基づきプレコーディングフィルタを生成して使用する。
【００３０】
端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎの各々は、アンテナ（例えば、各１本）を備え、基地局装置Ａ１からＣＲＳとデータ信号を受信する装置であって、利用者が所持する装置、例えば携帯電話機である。端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎの各々は、受信したＣＲＳに基づいて、基地局装置Ａ１からその端末装置までの伝達関数を算出し、この伝達関数の情報である伝搬路状態情報を基地局装置Ａ１に送信する。
【００３１】
図２は、本実施形態に係る基地局装置Ａ１の構成を示す概略図である。
基地局装置Ａ１は、アンテナ部１０１−１〜１０１−Ｎ、受信部１０２−１〜１０２−Ｎ、ＧＩ除去部１０３−１〜１０３−Ｎ、ＦＦＴ部１０４−１〜１０４−Ｎ、伝搬路状態情報取得部１０５、フィルタ算出部１０６、符号化部１２１−１〜１２１−Ｎ、変調部１２２−１〜１２２−Ｎ、非線形プレコーディング部１２３、係数保存部１２４、係数乗算部１２５、ＣＲＳ生成部１２６、フレーム構成部１２７、ＩＦＦＴ部１２８−１〜１２８−Ｎ、ＧＩ挿入部１２９−１〜１２９−Ｎ、送信部１３０−１〜１３０−Ｎ、アンテナ数情報生成部１４１及び制御部１５０を含んで構成される。
【００３２】
即ち、基地局装置Ａ１は、Ｎ個の端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎへのデータ信号を表す無線周波数信号をＮ個のアンテナ部１０１−１〜１０１−Ｎを用いて送信し、これらの端末装置からのデータ信号を表す無線周波数信号を受信する。以下の説明では、上りリンク、下りリンクともに通信方式は、例えばＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ；直交周波数分割多重）方式を用いる例を挙げるが、本実施形態ではそれに限定されない。また、本実施形態では、上りリンクと下りリンクで異なる方式を用いてもよい。なお、下りリンクとは基地局装置Ａ１から端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎの各々への通信回線であり、上りリンクは端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎから基地局装置Ａ１への通信回線である。
【００３３】
アンテナ部１０１−１〜１０１−Ｎは、端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎから電波として受信した無線周波数受信信号を受信部１０２−１〜１０２−Ｎに出力する。
アンテナ部１０１−１〜１０１−Ｎは、送信部１３０−１〜１３０−Ｎから入力された無線周波数送信信号を端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎに電波として送信する。
【００３４】
受信部１０２−１〜１０２−Ｎは、アンテナ部１０１−１〜１０１−Ｎの各々から入力された無線周波数受信信号をダウンコンバートしてベースバンド・アナログ受信信号を生成する。受信部１０２−１〜１０２−Ｎの各々は、生成したベースバンド・アナログ受信信号をＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ；アナログディジタル）変換してベースバンド・ディジタル受信信号を生成する。受信部１０２−１〜１０２−Ｎは、生成したベースバンド・ディジタル受信信号をＧＩ除去部１０３−１〜１０３−Ｎに出力する。
【００３５】
ＧＩ除去部１０３−１〜１０３−Ｎは、受信部１０２−１〜１０２−Ｎから入力されたベースバンド・ディジタル受信信号からＧＩ（Ｇｕａｒｄ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ；ガードインターバル、ガード区間ともいう）を除去する。ＧＩ除去部１０３−１〜１０３−Ｎは、ＧＩを除去したディジタル信号（「ＧＩ除去済ディジタル信号」ということがある。）をＦＦＴ部１０４−１〜１０４−Ｎに出力する。
【００３６】
ＦＦＴ部１０４−１〜１０４−Ｎは、ＧＩ除去部１０３−１〜１０３−Ｎから入力されたＧＩ除去済ディジタル信号に対してＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ；高速フーリエ変換）を行い、周波数領域信号を生成する。ＦＦＴ部１０４−１〜１０４−Ｎは、生成した周波数領域信号を伝搬路状態情報取得部１０５に出力する。
【００３７】
伝搬路状態情報取得部１０５は、ＦＦＴ部１０４−１〜１０４−Ｎから入力された周波数領域信号のうち予め設定された部分を周波数領域伝搬路信号として抽出し、抽出した周波数領域伝搬路信号を復調して伝搬路状態情報を抽出する。伝搬路状態情報取得部１０５は、抽出した伝搬路状態情報をフィルタ算出部１０６に出力する。
なお、伝搬路状態情報取得部１０５は、抽出した伝搬路状態情報と、生成した周波数領域信号のうち抽出された部分以外の残りの部分における信号（残部信号）を制御部１５０（図示せず）に出力する。制御部は、基地局装置Ａ１が備える一つの構成部である。
制御部１５０は、伝搬路状態情報取得部１０５から入力された伝搬路状態情報に基づき対応する変調方式情報を定める。制御部１５０は、定めた変調方式情報を変調部１２２−１〜１２２−Ｎに出力する。また、制御部１５０は、定めた変調方式情報を制御信号の一部としてフレーム構成部１２７に出力する。フレーム構成部１２７は、制御部１５０から入力された制御信号を生成しようとする送信信号フレームに含める。これにより変調方式情報が端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎに送信されるようにする。
制御部１５０は、生成した制御情報の一部に基づいて基地局装置Ａ１の動作を制御し、生成した制御情報の残りの部分を他の基地局装置やサーバ装置等へ送信する。この残りの部分は、送信先である装置における動作の制御に用いられる。
また、制御情報は、基地局装置Ａ１から端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎの各々にデータ信号を送信するためのストリーム数を表すストリーム数情報を含む。制御部１５０は、端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎ各々に対するストリーム数情報をアンテナ数情報生成部１４１に出力する。
ここで、「ストリーム数」とは同一周波数・同一時刻にＭＵ−ＭＩＭＯで空間多重して送信する信号の数のことを言う。「アンテナ数」とは、空間多重された信号を送信するために基地局装置Ａ１が用いるアンテナの数のことを言う。
【００３８】
フィルタ算出部１０６は、伝搬路状態情報取得部１０５から入力された伝搬路状態情報に基づきフィルタ係数を算出する。フィルタ算出部１０６が行うフィルタ係数を算出する処理については後述する。フィルタ算出部１０６は、算出したフィルタ係数を非線形プレコーディング部１２３に出力する。
【００３９】
符号化部１２１−１〜１２１−Ｎは、端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎ宛のユーザデータを入力され、入力されたユーザデータを構成する情報ビットについて誤り訂正符号化を行い、符号化ビットを生成する。符号化部１２１−１〜１２１−Ｎは、生成した符号化ビットを変調部１２２−１〜１２２−Ｎに出力する。
【００４０】
変調部１２２−１〜１２２−Ｎは、制御部から入力された変調方式情報が表す変調方式を設定する。変調部１２２−１〜１２２−Ｎは、符号化部１２１−１〜１２１−Ｎから入力された符号化ビットを、設定した変調方式を用いて変調して、端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎ宛の変調データ信号を生成する。変調部１２２−１〜１２２−Ｎは、生成した変調データ信号を非線形プレコーディング部１２３に出力する。
【００４１】
非線形プレコーディング部１２３は、変調部１２２−１〜１２２−Ｎから入力された変調データ信号を、フィルタ算出部１０６から入力されたフィルタ係数に基づいてプレコーディングを行い、プレコーディング済信号を生成する。非線形プレコーディング部１２３が行うプレコーディングについては後述する。非線形プレコーディング部１２３は、生成したプレコーディング済信号を係数乗算部１２５に出力する。
【００４２】
係数保存部１２４は、データ信号の電力を補正するためのアンテナ数（又はストリーム数）に対応付けて電力補正係数を予め記憶している。電力補正係数は、基地局装置Ａ１の他、端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎにおいても記憶されている。電力補正係数の詳細については、後述する。
【００４３】
係数乗算部１２５は、アンテナ数情報生成部１４１から入力されたアンテナ数情報が示すアンテナ数に対応する電力補正係数を係数保存部１２４から読み出す。係数乗算部１２５は、読み出した電力補正係数を非線形プレコーディング部１２３から入力されたプレコーディング済信号に乗算して、係数乗算信号（データ信号）を生成する。この電力補正係数は、全アンテナに対して共通に乗算される値である。係数乗算部１２５は、生成した係数乗算信号（データ信号）をフレーム構成部１２７に出力する。
なお、係数保存部１２４は、電力補正係数をアンテナ数及びストリーム数の組毎に記憶しておいてもよい。その場合、係数乗算部１２５は、アンテナ数情報生成部１４１から入力されたアンテナ数情報が示すアンテナ数及びストリーム数の組に対応する電力補正係数を係数保存部１２４から読み出す。
【００４４】
ＣＲＳ生成部１２６は、アンテナ数情報生成部１４１から入力されたアンテナ数情報に基づきＣＲＳを生成し、生成したＣＲＳをフレーム構成部１２７に出力する。生成したＣＲＳは、基地局装置Ａ１及び端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎが各々記憶している基準信号を含んで構成される。
【００４５】
フレーム構成部１２７は、予め複数のＣＲＳ配置情報とＣＲＳ配置符号を対応付けて記憶している記憶部を備える。ＣＲＳ配置情報とは、送信信号フレームにおけるＣＲＳ及び制御信号をアンテナ毎にどのサブキャリア（周波数）のどのシンボル（時刻）に配置するかを示す情報であり、アンテナ数によって異なる情報である。フレーム構成部１２７は、アンテナ数情報生成部１４１から入力されたアンテナ数情報に対応するＣＲＳ配置情報とＣＲＳ配置符号を記憶部から読み出す。
【００４６】
フレーム構成部１２７は、係数乗算部１２５から入力された係数乗算信号（データ信号）、ＣＲＳ生成部１２６から入力されたＣＲＳ及び制御部１５０から入力された制御信号を予め定められた時間毎のフレームに割り当て、読み出したＣＲＳ配置符号を含めて送信しようとするアンテナ毎の送信信号フレームを生成する。フレーム構成部１２７は、係数乗算信号（データ信号）、ＣＲＳ及び制御信号の割り当てを、読み出したＣＲＳ配置情報に基づいて行う。
フレーム構成部１２７は、生成した送信信号フレームをＩＦＦＴ部１２６−１〜１２６−Ｎのうち、送信しようとするアンテナ１０１−ｎ（ｎは１以上Ｎ以下の整数）に対応するＩＦＦＴ部１２８−ｎに出力する。
【００４７】
ＩＦＦＴ部１２８−１〜１２８−Ｎは、フレーム構成部１２７から入力された送信信号フレームに対してＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ；逆高速フーリエ変換）を行い、ベースバンド・時間領域信号を生成する。ＩＦＦＴ部１２８−１〜１２８−Ｎは、生成したベースバンド・時間領域信号をＧＩ挿入部１２９−１〜１２９−Ｎに出力する。
【００４８】
ＧＩ挿入部１２９−１〜１２９−Ｎは、ＩＦＦＴ部１２８−１〜１２８−Ｎから入力したベースバンド・時間領域信号にＧＩを付加し、ＧＩ付加ベースバンド・ディジタル送信信号を生成する。ガードインターバルＧＩとは、例えばＯＦＤＭシンボル（の時間領域信号）の後半の一部分の信号を、ＯＦＤＭシンボルの先頭に付加したものである。ＧＩ挿入部１２９−１〜１２９−Ｎは、生成したＧＩ付加ベースバンド・ディジタル送信信号を送信部１３０−１〜１３０−Ｎに出力する。
【００４９】
送信部１３０−１〜１３０−Ｎは、ＧＩ挿入部１２９−１〜１２９−Ｎから入力されたＧＩ付加ベースバンド・ディジタル送信信号をＤ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ−ｔｏ−Ａｎａｌｏｇ）変換し、ベースバンド・アナログ送信信号を生成する。送信部１３０−１〜１３０−Ｎは、生成したベースバンド・アナログ送信信号をアップコンバートして無線周波数送信信号を生成し、生成した無線周波数送信信号をアンテナ部１０１−１〜１０１−Ｎに出力する。
【００５０】
アンテナ数情報生成部１４１は、無線周波数信号の送信に用いるアンテナ数Ｎの情報（アンテナ数情報）を生成し、生成したアンテナ数情報を係数乗算部１２５、ＣＲＳ生成部１２６及びフレーム構成部１２７に出力する。
アンテナ数情報生成部１４１は、アンテナ数情報を生成するために、基地局装置Ａ１からの無線周波数信号（電波）が到達する範囲（セル）に在圏し、通信を行っている端末装置Ｂ１ｎへの送信に用いる基地局装置Ａ１のアンテナ数をカウントする（「決定する」又は「算出する」という意味である）。アンテナ数情報生成部１４１は、例えば、公知の接続方法やハンドオーバ方法（３ＧＰＰ  ＴＳ  ３６．３００に規定された方法、等）を用いて、新たに基地局装置Ａ１との通信を開始したとき、新たに基地局装置Ａ１との通信を終了したとき、送信に用いる基地局装置Ａ１のアンテナ数をカウントする。
アンテナ数情報生成部１４１は、新たにＭＵ−ＭＩＭＯにより下りリンク信号を受信する端末装置が加わったとき、またはカウントしたアンテナ数が変化したとき、変化後のアンテナ数を表すアンテナ数情報を出力する。
【００５１】
アンテナ数Ｎは、必ずしも物理的に備えられるアンテナ部１０１−１〜１０１−Ｎの数に限らず、例えば、仮想的なアンテナ数の総数（送信ストリーム数Ｍ）であってもよい。アンテナ数情報生成部１４１は、制御部１５０から入力された端末装置毎のストリーム数情報に基づいて送信ストリーム数Ｍをカウントする。
また、アンテナ数情報生成部１４１は、カウントしたアンテナ数とストリーム数の組を示すアンテナ数情報を出力するようにしてもよい。
【００５２】
次に、フィルタ算出部１０６が行うフィルタ係数を算出する処理について説明する。
フィルタ算出部１０６は、伝搬路状態情報取得部１０５から入力された伝搬路状態情報に基づき伝搬路行列Ｈを生成する。伝搬路状態情報は、後述するように端末装置毎の伝搬路状態ベクトルの量子化ベクトル（Ｎ列）を示す。フィルタ算出部１０６は、入力された伝搬路状態情報を端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎにわたって統合して伝搬路行列Ｈを生成する。従って、伝搬路行列Ｈは、式（１）に表されるＮ行Ｎ列の行列であり、その要素値ｈｐｑ（１≦ｐ，ｑ≦Ｎ）は、アンテナ１０１−ｑから端末装置Ｂ１ｐまでの伝達関数を正規化及び量子化した値である。
【００５３】
【数１】
2013012831.tif 000003
【００５４】
式（１）において、Ｃｎは端末装置Ｂ１ｎ（１≦ｎ≦Ｎ）に対応する伝搬路状態ベクトルの正規化後のノルムである。ｈｎは端末装置Ｂ１ｎに対応する伝搬路状態ベクトルを示す。添字のＨは、行列の共役転置を示す。例えば、｜ｈ１｜は、ベクトルｈ１のノルムを示す。
フィルタ算出部１０６は、生成した伝搬路行列Ｈの逆行列Ｈ−１を算出し、算出した逆行列Ｈ−１をフィルタ係数Ｗとして非線形プレコーディング部１２３に出力する。
【００５５】
なお、上述の説明では、フィルタ算出部１０６は、アンテナ数Ｎとストリーム数Ｍが等しい場合にＮ行Ｎ列の伝搬路行列Ｈを生成する例を挙げたが、本実施形態ではこれには限られない。アンテナ数Ｎとアンテナ数情報生成部１４１で算出されるストリーム数Ｍが異なる場合には、フィルタ算出部１０６は、Ｍ行Ｎ列の伝搬路行列Ｈを生成する。その場合、フィルタ算出部１０６は、フィルタ係数Ｗとして、伝搬路行列Ｈの擬似逆行列（ｐｓｅｕｄｏ−ｉｎｖｅｒｓｅ  ｍａｔｒｉｘ）（ＨＨＨ）−１Ｈを算出する。変数Ｈの右上における記号Ｈは、随伴行列を示す。従って、フィルタ係数Ｗは、Ｎ行Ｍ列の行列で表される。
【００５６】
なお、上述の説明では、フィルタ算出部１０６が各端末装置において正規化された伝搬路状態情報を統合して伝搬路行列Ｈを生成する例を挙げたが、本実施形態ではこれには限られない。例えば、フィルタ算出部１０６は、正規化されていない伝搬路状態情報を統合して伝搬路行列Ｈを生成してもよい。
【００５７】
上述の説明では、ＺＦ（Ｚｅｒｏ  Ｆｏｒｃｉｎｇ；ゼロフォーシング）の手法により、フィルタ算出部１０６が生成した伝搬路行列Ｈの逆行列Ｈ−１をフィルタ係数として生成する例を挙げたが、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ；最小平均二乗誤差）法によってフィルタ係数を生成してもよい。
ＭＭＳＥ法を用いる場合、フィルタ算出部１０６は、伝搬路行列Ｈに基づきＮ行２Ｎ列の行列Ｈｅｘを生成する。行列Ｈｅｘは、［Ｈ  αＩ］と表される。αは、端末装置あたりの平均雑音電力を、１つのＯＦＤＭシンボルの１つのサブキャリアにおける端末装置あたりの送信電力で除算して得られた値α２の平方根である。Ｉは、Ｎ行Ｎ列の単位行列である。
フィルタ算出部１０６は、フィルタ係数Ｗとして行列Ｈｅｘの擬似逆行列（ＨｅｘＨＨｅｘ）−１Ｈｅｘと算出する。
【００５８】
次に、非線形プレコーディング部１２３が行うプレコーディング処理について説明する。
非線形プレコーディング部１２３は、変調部１２２−１〜１２２−Ｎから入力された変調データ信号の各値ｓ１〜ｓＮを要素とするベクトルｓを生成する。非線形プレコーディング部１２３は、このベクトルｓを生成する処理をサブキャリア毎に行う。
非線形プレコーディング部１２３は、生成したベクトルｓと２つの候補ベクトルｚ１とｚ２を加算して合成ベクトルｓ＋ｚ１τ＋ｊｚ２τを算出する。候補ベクトルｚ１とｚ２は、各々整数値を要素とするＮ次元ベクトルである。τは、変調部１２２−１〜１２２−Ｎにおける変調方式に対応する係数である。この係数τについては後に詳述する。なお、ストリーム数ＭがＮと異なる場合には、ベクトルｓ及び候補ベクトルｚ１、ｚ２はＭ次元ベクトルである。
【００５９】
非線形プレコーディング部１２３は、算出した合成ベクトルに対して、入力されたフィルタ係数Ｗを乗算して得られた乗算ベクトルであるＷ（ｓ＋ｚ１τ＋ｊｚ２τ）のノルムを算出する。ここで、非線形プレコーディング部１２３は、算出したノルムを最小とする２つの候補ベクトルｚ１とｚ２を、代表ベクトルｚ１’とｚ２’として求める。代表ベクトルｚ１’とｚ２’は、式（２）で表される。
【００６０】
【数２】
2013012831.tif 000004
【００６１】
式（２）において、ベクトルｓに加算される候補ベクトルｚ１、ｚ２に基づく成分ｚ１τ＋ｊｚ２τを、摂動ベクトルと呼ぶ。また、フィルタ係数Ｗにベクトルｓを乗算して得られるベクトルｓ０を信号点ベクトルと呼ぶ。ここで、ｓ０＝Ｗｓである。
ここで、非線形プレコーディング部１２３は、代表ベクトル探索の処理演算量を削減するために、摂動ベクトルを予め定められた距離ＬＢＳよりも小さい範囲内に範囲を限定して、上述の代表ベクトルｚ１’とｚ２’を探索する処理を行うのが好ましい。
【００６２】
非線形プレコーディング部１２３は、代表ベクトルｚ１’とｚ２’に対応する乗算ベクトルの各要素となる信号をプレコーディング済信号として係数乗算部１２５に出力する。
【００６３】
次に、送信信号フレームの構成例について説明する。
図３は、本実施形態に係る送信信号フレームの一構成例を示す概念図である。
図３において、最上行から下へ順に、アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎから送信される送信信号フレームを示す。横軸は、時刻を示す。各送信信号フレームの長さは、Ｔである。各送信信号フレームはＯＦＤＭシンボルから構成される。
図３の最上行は、アンテナ１０１−１から送信される送信信号フレームが、時刻ｔ１においてＣＲＳ−Ｔｘ１を含み、時刻ｔＮ＋１以降ｔ１＋Ｔまで係数乗算信号（データ信号）を含むことを示す。
図３の第２行は、アンテナ１０１−２から送信される送信信号フレームが、時刻ｔ２においてＣＲＳ−Ｔｘ２を含み、時刻ｔＮ＋１以降ｔ１＋Ｔまで係数乗算信号（データ信号）を含むことを示す。
図３の第Ｎ行は、アンテナ１０１−Ｎから送信される送信信号フレームが、時刻ｔＮにおいてＣＲＳ−ＴｘＮを含み、時刻ｔＮ＋１以降ｔ１＋Ｔまで係数乗算信号（データ信号）を含むことを示す。
【００６４】
ＣＲＳは、基地局装置Ａ１のアンテナ毎に送信される参照信号である。ＣＲＳ−Ｔｘ１、ＣＲＳ−Ｔｘ２…ＣＲＳ−ＴｘＮは、基地局装置Ａ１のそれぞれのアンテナと各端末装置のアンテナとの間の伝搬路推定に用いられる参照信号であり、「Ｔｘ１」、「Ｔｘ２」…「ＴｘＮ」は、アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎに対応する記号である。図３では、１つのアンテナがＣＲＳを送信している時刻では他のアンテナは何も送信しないようにすることで、各アンテナのＣＲＳが互いに直交するように時分割多重をした場合の例である。
【００６５】
本実施形態では送信信号フレームの構成は、図３に示す構成に限られない。例えば、フレーム構成部１２７は、係数乗算信号（データ信号）とＣＲＳを、図３に示すように、同一の送信信号フレームに含まれるように送信信号フレームを生成してもよいし、係数乗算信号（データ信号）とＣＲＳを別個の送信信号フレームに割り当てられるように送信信号フレームを生成してもよい。
また、フレーム構成部１２７は、図３に示すように、１０１−１〜１０１−Ｎの順に、遅い時刻にＣＲＳが配置されるように送信信号フレームを生成してもよい。また、フレーム構成部１２７は、係数乗算信号（データ信号）をＣＲＳよりも早い時刻に配置して送信信号フレームを生成してもよいし、係数乗算信号（データ信号）の一部とＣＲＳの一部を交互に配置して送信信号フレームを生成してもよい。
いずれの送信信号フレームでも、ＣＲＳが含まれる周波数（サブキャリア）と時刻（シンボル）を示すＣＲＳ配置情報を用いて、送信信号フレームからＣＲＳを抽出することができる。
【００６６】
図４は、本実施形態に係る送信信号フレームのその他の構成例を示す概念図である。
図４において、横軸は時刻、縦軸は周波数を示す。ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５…は、ＯＦＤＭシンボルの時刻を示す。ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５…は、サブキャリア周波数を示す。
図４は、周波数ｆ３、ｆ６、ｆ９、及びｆ１２、のサブキャリアにおいて、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ５、…にＣＲＳが割り当てられ、その他のサブキャリア又は時刻において係数乗算信号（データ信号）が割り当てられることを示す。なお、斜めハッチングを施した部分は、ＣＲＳが割り当てられることを示し、空白の部分は、データ信号（係数乗算信号）が割り当てられることを示す。
【００６７】
図５は、本実施形態に係る送信信号フレームのその他の構成例を示す概念図である。
図５において、横軸は時刻、縦軸は周波数を示す。ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５…は、信号のサンプル時刻を示す。ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５…は、サブキャリア周波数を示す。
図５は、周波数ｆ３、ｆ６、ｆ９、及びｆ１２、のサブキャリアにおいて、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ５、…にＣＲＳが割り当てられ、時刻ｔ１、ｔ２及びｔ３（周波数ｆ３、ｆ６、ｆ９、及びｆ１２、のサブキャリアにおいて、時刻ｔ１及びｔ２を除く）において制御信号が割り当てられ、その他のサブキャリア又は時刻において係数乗算信号が割り当てられることを示す。なお、斜めハッチングを施した部分は、ＣＲＳが割り当てられることを示し、空白の部分は、係数乗算信号（データ信号）が割り当てられることを示し、クロスの斜線でハッチングを施した部分は、制御信号が割り当てられることを示す。
【００６８】
図６は、本実施形態に係る端末装置Ｂ１ｎの構成を示す概略図である。
端末装置Ｂ１ｎは、アンテナ部２０１、受信部２０２、ＧＩ除去部２０３、ＦＦＴ部２０４、信号分離部２０５、係数保存部２０６、係数除算部２０７、伝搬路推定部２０８、伝搬路補償部２０９、モジュロ（Ｍｏｄｕｌｏ）補償部２１０、復調部２１１、復号部２１２、伝搬路状態情報生成部２１３、ＩＦＦＴ部２３１、ＧＩ挿入部２３２、送信部２３３及びアンテナ数情報取得部２４２を含んで構成される。以下では、「モジュロ」を「Ｍｏｄｕｌｏ」ということがある。
【００６９】
即ち、端末装置Ｂ１ｎは、基地局装置Ａ１から電波として送信された無線周波数信号を１個のアンテナ部２０１を用いて受信し、また、アンテナ部２０１を用いて生成した無線周波数信号を基地局装置Ａ１に送信する。
アンテナ部２０１は、無線周波数受信信号を受信部２０２に出力する。また、アンテナ部２０１は、送信部２３３から入力された無線周波数送信信号を基地局装置Ａ１に電波として送信する。
【００７０】
受信部２０２は、アンテナ部２０１から入力された無線周波数信号をダウンコンバートしてベースバンド・アナログ受信信号を生成する。受信部２０２は、生成したベースバンド・アナログ受信信号をＡ／Ｄ変換してベースバンド・ディジタル受信信号を生成する。受信部２０２は、生成したベースバンド・ディジタル受信信号をＧＩ除去部２０３に出力する。
【００７１】
ＧＩ除去部２０３は、受信部２０２から入力されたベースバンド・ディジタル受信信号からＧＩを除去し、ＧＩを除去したディジタル信号（「ＧＩ除去済ディジタル信号」ということがある。）をＦＦＴ部２０４に出力する。
【００７２】
ＦＦＴ部２０４は、ＧＩ除去済ディジタル信号に対してＦＦＴ（高速フーリエ変換）を行い、周波数領域信号を生成する。ＦＦＴ部２０４は、生成した周波数領域信号を信号分離部２０５に出力する。
【００７３】
信号分離部２０５は、ＦＦＴ部２０４から入力された周波数領域信号からＣＲＳ配置符号を抽出する。信号分離部２０５は、予め複数のＣＲＳ配置情報とＣＲＳ配置符号を対応付けて記憶している記憶部を備える。この記憶部が記憶するＣＲＳ配置情報とＣＲＳ配置符号は、フレーム構成部１２７の記憶部が記憶するＣＲＳ配置情報とＣＲＳ配置符号と同一である。信号分離部２０５は、抽出したＣＲＳ配置符号に対応するＣＲＳ配置情報を読み出し、読み出したＣＲＳ配置情報に基づいて、ＣＲＳ、係数乗算信号（データ信号）及び制御信号を分離する。
【００７４】
信号分離部２０５は、分離した係数乗算信号（データ信号）を係数除算部２０７に出力し、また、ＣＲＳを伝搬路推定部２０８に出力する。また、信号分離部２０５は、分離した制御信号をアンテナ数情報取得部２４２に出力する。信号分離部２０５は、分離した制御信号のうち変調方式情報を抽出し、抽出した変調方式情報をＭｏｄｕｌｏ補償部２１０及び復調部２１１に出力する。
【００７５】
係数保存部２０６は、データ信号の電力を補正するための電力補正係数を予め記憶している。係数保存部２０６が記憶する電力補正係数は、係数保存部１２４が記憶する電力補正係数（後述）と同様でよい。
係数除算部２０７は、アンテナ数情報取得部２４２から入力されたアンテナ数情報に対応する電力補正係数を係数保存部２０６から読み出す。係数保存部２０６から読み出した電力補正係数を信号分離部２０５から入力された係数乗算信号（データ信号）に対して除算して、データ信号を生成する。係数除算部２０７は、生成したデータ信号を伝搬路補償部２０９に出力する。
【００７６】
伝搬路推定部２０８は、信号分離部２０５から入力されたＣＲＳに基づいて伝搬路状態情報、即ち基地局装置Ａ１が備えるアンテナ部１０１−１〜１０１−Ｎの各々から端末装置Ｂ１ｎへの伝達関数を推定する。伝搬路推定部２０８は、推定した伝達関数を要素とし、その伝達関数の数（次元数）がアンテナ数情報取得部４４２から入力されたアンテナ数情報が示すアンテナ数である、伝搬路状態ベクトルｈｎを生成する。ｎは、端末装置Ｂ１ｎを示すインデックスである。
伝搬路推定部２０８は、生成した伝搬路状態ベクトルｈｎを、そのノルム｜ｈｎ｜が予め定めた値Ｃｎになるように正規化する。値Ｃｎは、例えば全通信帯域の平均受信電力の平方根である。
伝搬路推定部２０８は、この平均受信電力をフェージングによる影響分が補償されたパスロス（伝搬路損失）と基地局装置Ａ１が送信した電波が端末装置Ｂ１１〜Ｂ１ｎまでの伝達関数に基づいて算出してもよい。ここで、基地局装置Ａ１が送信した電波が端末装置Ｂ１１〜Ｂ１ｎに受信されるまでの間、反射、回折、又は遮蔽されることにより互いに干渉するため、端末装置Ｂ１１〜Ｂ１ｎにおける広帯域平均受信電力が変動する現象であるシャドウィングを考慮してもよい。また、値Ｃｎは、端末装置Ｂ１ｎ間で共通であっても、各々異なっていてもよい。伝搬路状態ベクトルｈｎはＮ次元の行ベクトルである。
伝搬路推定部２０８は、正規化した伝搬路状態ベクトルＣｎ・ｈｎ／｜ｈｎ｜を伝搬路状態情報生成部２１３に出力する。伝搬路推定部２０８は、値Ｃｎをノルム｜ｈｎ｜で除算して正規化係数Ｃｎ／｜ｈｎ｜を算出し、算出した正規化係数を伝搬路補償部２０９に出力する。
【００７７】
伝搬路補償部２０９は、係数除算部２０７から入力されたデータ信号に伝搬路推定部２０８から入力された正規化係数を乗算することにより伝搬路補償を行い、伝搬路補償信号を生成する。伝搬路補償部２０９は、生成した伝搬路補償信号をＭｏｄｕｌｏ補償部２１０に出力する。
【００７８】
Ｍｏｄｕｌｏ補償部２１０は、信号分離部２０５から入力された変調方式情報に基づいて、伝搬路補償部２０９から入力された伝搬路補償信号に対してＭｏｄｕｌｏ（剰余）演算を行って、Ｍｏｄｕｌｏ補償信号を生成する。
Ｍｏｄｕｌｏ補償部２１０は、自己が備える記憶部に変調方式情報とＭｏｄｕｌｏ補償係数τとを予め対応付けて記憶している。Ｍｏｄｕｌｏ補償係数τは、符号化ビットを変調した変調データ信号の平均電力値の平方根であり、変調方式によって異なる値である。例えば、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ；位相偏移変調）方式では、τは２√２である。１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ；１６値直交振幅変調）方式では、τは８／√１０である。６４ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ；６４値直交振幅変調）方式では、τは１６／√４２である。また、Ｍｏｄｕｌｏ補償係数τは、端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎ間で共通の値である。
【００７９】
Ｍｏｄｕｌｏ補償部２１０は、入力された変調方式情報に対応するＭｏｄｕｌｏ補償係数τを記憶部から読み出し、読み出したＭｏｄｕｌｏ補償係数τに基づいて入力された伝搬路補償信号の各サンプル値ξについてＭｏｄｕｌｏ演算を行う。Ｍｏｄｕｌｏ補償部２１０は、Ｍｏｄｕｌｏ演算において、式（３）を用いてＭｏｄｕｌｏ補償信号の各サンプル値βを算出する。
【００８０】
【数３】
2013012831.tif 000005
【００８１】
式（３）において、ｆｌｏｏｒ（…）は、実数…を越えない最大の整数値を表す。Ｒｅ（…）は、複素数…の実部を表す。Ｉｍ（…）は複素数…の虚部を表す。ｊは虚数単位を表す。即ち、Ｍｏｄｕｌｏ補償信号の各サンプル値βにおいて、実部及び虚部の最大値がτ、最小値がτとなるように範囲が制約される。
Ｍｏｄｕｌｏ補償部２１０は、生成したＭｏｄｕｌｏ補償信号を復調部２１１に出力する。
【００８２】
復調部２１１は、信号分離部２０５から入力された変調方式情報に対応する復調方式を用いて、Ｍｏｄｕｌｏ補償部２１０から入力されたＭｏｄｕｌｏ補償信号を復調して復調信号を生成する。生成した復調信号は、硬判定された符号化ビット又は符号化ビットに対応した軟判定値である。復調部２１１は、生成した復調信号を復号部２１２に出力する。
復号部２１２は、復調部２１１から入力された復調信号を復号してユーザデータを生成し、生成したユーザデータを出力する。
【００８３】
伝搬路状態情報生成部２１３は、伝搬路推定部２０８から入力された正規化した伝搬路状態ベクトルを量子化し、伝搬路状態情報を生成する。
ここで、伝搬路状態情報生成部２１３は、量子化された伝搬路状態ベクトルの候補である候補ベクトルを複数個記憶したコードブック（ｃｏｄｅｂｏｏｋ；符号帳）を備える。伝搬路状態情報生成部２１３は、入力された伝搬路状態ベクトルと各候補ベクトルとの残差を算出し、算出した残差の絶対値が最小となる候補ベクトルを量子化値と定め、その候補ベクトルを伝搬路状態情報と定める。
伝搬路状態情報生成部２１３は、生成した伝搬路状態情報を予め定めた変調方式で変調して変調送信信号を生成し、生成した変調送信信号をＩＦＦＴ部２３１に出力する。
【００８４】
ＩＦＦＴ部２３１は、伝搬路状態情報生成部２１３から入力された変調送信信号に対してＩＦＦＴを行って時間領域送信信号を生成する。ＩＦＦＴ部２３１は、生成した時間領域送信信号をＧＩ挿入部２３２に出力する。
ＧＩ挿入部２３２は、ＩＦＦＴ部２３１から入力された時間領域送信信号にＧＩを付加して、ＧＩ付加時間領域送信信号を生成し、生成したＧＩ付加時間領域送信信号を送信部２３３に出力する。
【００８５】
送信部２３３は、ＧＩ挿入部２３２から入力されたＧＩ付加時間領域送信信号（ディジタル信号）をＤ／Ａ変換してベースバンド・アナログ送信信号を生成する。送信部２３３は、生成したベースバンド・アナログ送信信号をアップコンバートして無線周波数送信信号を生成して、生成した無線周波数送信信号をアンテナ部２０１に出力する。
【００８６】
アンテナ数情報取得部２４２は、信号分離部２０５から入力された制御信号からアンテナ数情報を抽出し、抽出したアンテナ数情報を係数除算部２０７及び伝搬路推定部２０８に出力する。
【００８７】
次に、係数保存部１２４が記憶している電力補正係数について説明する。電力補正係数は、例えば、送信電力の平均値の平方根（平均送信振幅）に対する逆数値、送信電力の平方根の９９％値に対する逆数値（後述）である。
この送信電力とは、非線形プレコーディング部１２３が出力するプレコーディング済信号の電力である。送信電力は、常に変動している値である。そのため、従来技術では、基地局装置Ａ１がプレコーディング済信号の送信電力が一定値になるように正規化していた。これにより、端末装置の受信信号の振幅が常に変動することとなる。そのため、従来技術では、基地局装置Ａ１が各端末装置にＤＭＲＳを送信して、各端末装置が受信信号の振幅を推定していた。送信電力が変動する要因は、基地局装置から各端末装置までの伝搬路特性（伝達関数）の他、多重端末装置数、即ち実際の送信に係る送信アンテナ数やストリーム数が挙げられる。多重端末装置数とは、１個の基地局装置から同一の周波数帯域の搬送波を用いて同時に通信する端末装置の個数である。なお、ストリーム数とは、基地局装置Ａ１が同一周波数及び同一時刻において空間多重して送信するデータ信号の数である。
【００８８】
ここで、本実施形態に係る送信電力の一例について説明する。
図７は、本実施形態に係る送信電力の一例を示す図である。
図７において、横軸は送信電力の平均値の平方根を表す。縦軸はＣ．Ｄ．Ｆ．（Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ；累積分布関数）を表す。Ｃ．Ｄ．Ｆ．とは、送信電力の平方根毎の確率値を、送信電力の平方根がゼロである場合を原点として積分した値である。Ｃ．Ｄ．Ｆ．の最小値は０であり最大値は１である。図７に示す送信電力は、全アンテナからの総送信電力の時間平均値が一定という条件のもとで算出したアンテナ1個当たりの送信電力である。図７において、実線は、いずれも送信アンテナ数Ｎが４の場合を示す。ここで、○印、△印、□印は、各々ストリーム数が４、３、２の場合を示す。破線は、いずれも送信アンテナ数が８の場合を示す。ここで、○印、△印、□印は、各々ストリーム数が８、６、４の場合を示す。
【００８９】
図７によれば、送信アンテナ数が増加するほど、送信電力は減少する傾向がある。また、ストリーム数が増加するほど、送信電力は増加する傾向がある。例えば、送信電力の平均値の平方根は、送信アンテナ数が４であって、ストリーム数が、２、３、４のとき、それぞれ０．６３、０．６９、０．８４である。また、送信アンテナ数が８であって、ストリーム数が、４、６、８のときは、送信電力の平均値の平方根は、それぞれ０．４２、０．４５、０．５５である。
また、図７は、いずれの送信アンテナ数及びストリーム数の場合でも、Ｃ．Ｄ．Ｆ．の送信電力の平方根に対する傾きは比較的急であり、送信電力が平均値を中心として狭い範囲で分布していることを示す。従って、図７は、送信アンテナ数とストリーム数が、送信電力が変動する主要因であることを示す。
【００９０】
図８は、本実施形態に係る電力補正係数の一例を示す表である。
図８に示す電力補正係数は、送信アンテナ数とストリーム数の組毎の送信電力の平均値の平方根に対する逆数値である。送信アンテナ数が４であって、ストリーム数が、２、３、４のとき、電力補正係数は、それぞれ１．５９、１．４５、１．１９である。送信アンテナ数が８であって、ストリーム数が、４、６、８のとき、電力補正係数は、それぞれ２．３８、２．２２、１．８２である。
【００９１】
図９は、本実施形態に係る電力補正係数のその他の例を示す表である。
図９に示す電力補正係数は、送信アンテナ数とストリーム数の組毎のＣ．Ｄ．Ｆ．が０．９９の場合の送信電力の平方根（９９％値）に対する逆数値である。送信アンテナ数が４であって、ストリーム数が、２、３、４のとき、電力補正係数は、それぞれ０．９１、０．８３、０．６７である。送信アンテナ数が８であって、ストリーム数が、４、６、８のとき、電力補正係数は、それぞれ１．５４、１．５４、１．１８である。
【００９２】
そこで、係数乗算部１２５は、送信アンテナ数及びストリーム数の組に対応する電力補正係数を読み出し、読み出した電力補正係数を非線形プレコーディング部１２３から入力されたプレコーディング済信号に乗算して、係数乗算信号（データ信号）を生成する。これにより、基地局装置Ａ１において、送信アンテナ数（ストリーム数）が変動しても、送信しようとするデータ信号及び各端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎが受信するデータ信号の平均的な電力を一定に保つことができる。
【００９３】
本実施形態では、係数保存部１２４が送信電力の平方根の９９％値に対する逆数値を記憶し、係数乗算部１２５が電力補正係数として、この値を読み出し、乗算する場合には、許容される送信電力の最大値に対する逆数値をこの値に設定してもよい。
【００９４】
図１０は、本実施形態に係る基地局装置Ａ１の別構成例Ａ１’を示す概略図である。
基地局装置Ａ１’は、係数乗算部１２５とフレーム構成部１２７の間に送信切替部１４３を備えている。
図１０の基地局装置Ａ１’は、アンテナ部１０１−１〜１０１−Ｎ、受信部１０２−１〜１０２−Ｎ、ＧＩ除去部１０３−１〜１０３−Ｎ、ＦＦＴ部１０４−１〜１０４−Ｎ、伝搬路状態情報取得部１０５、フィルタ算出部１０６、符号化部１２１−１〜１２１−Ｎ、変調部１２２−１〜１２２−Ｎ、非線形プレコーディング部１２３、係数保存部１２４、係数乗算部１２５、ＣＲＳ生成部１２６、フレーム構成部１２７、ＩＦＦＴ部１２８−１〜１２８−Ｎ、ＧＩ挿入部１２９−１〜１２９−Ｎ、送信部１３０−１〜１３０−Ｎ、アンテナ数情報生成部１４１、送信切替部１４３及び制御部１５０を含んで構成される。図１０の基地局装置Ａ１’と図２の基地局装置Ａ１とを対比すると、前者は送信切替部１４３を付加された点を除いては、その他の構成は同一であるので、以下では、もっぱら相違点について説明を行う。
【００９５】
送信切替部１４３は、係数乗算部１２５から入力された係数乗算信号（データ信号）に基づきサブキャリア毎に送信電力の平均値を算出する。送信切替部１２６は、算出した送信電力の平均値が許容される最大送信電力Ｐｍａｘよりも大きい場合、入力された係数乗算信号（データ信号）を全てゼロにする（信号を送信しない）ことによりクリッピング（ｃｌｉｐｐｉｎｇ）を行う。これにより、基地局装置Ａ１が、許容される最大送信電力を超えて信号を送信してしまうことを防ぐことが出来る。
【００９６】
なお、上述の説明では、係数保存部１２４、係数乗算部１２５及び送信切替部５２６が送信電力の平方根の９９％値を用いる例を挙げたが、その代わりに送信電力の平均値の平方根よりも十分に大きい値、例えば送信電力の平方根の９９．９％値であってもよい。但し、大きい値を用いると、クリッピングによる信号の欠落が少なくなるがＯＦＤＭシンボルの量子化歪がより顕著となる。そのため、係数保存部１２４は、信号の欠落と量子化歪による品質の低下が最も小さくなるＣ．Ｄ．Ｆ．（例えば、９８％）に対応する送信電力の平方根の値を記憶してもよい。
【００９７】
そのような場合でも、ネットワーク全体として数％〜１０％程度のフレーム誤り（ｆｒａｍｉｎｇ  ｅｒｒｏｒ）が許容されている場合、上述のクリッピングによる品質やスループットの低下への影響は限定的である。むしろ、本発明によるＤＭＲＳを送受信しないことによるオーバーヘッド削減効果のほうが大きくシステム全体としてスループットが向上する。
上述の説明では送信切替部１４３は、クリッピングをサブキャリア毎に行う例を挙げたが、予め定めた複数毎又は全てのサブキャリアに対して行ってもよい。
【００９８】
また、端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎが備える係数保存部２０６も、基地局装置Ａ１の係数保存部１２４が記憶する電力補正係数と同様の電力補正係数を記憶する。この場合、係数乗算部２０７は、係数保存部２０６から読み出した電力補正係数で信号分離部２０５から入力された係数乗算信号（データ信号）を除算して、データ信号を生成する。
【００９９】
次に、本実施形態に係る通信システム１の動作について説明する。
図１１は、本実施形態に係る通信システム１の動作を表すシーケンス図である。
（ステップＳ１０１）基地局装置Ａ１が備えるアンテナ数情報生成部１４１は、アンテナ数情報を生成し、生成したアンテナ数情報を端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎの各々に送信する。アンテナ数情報生成部１４１がアンテナ数情報を送信する契機は、例えば新たに通信を開始又は終了する端末装置を検知し、アンテナ数が変化する時である。また、アンテナ数情報生成部１４１は、制御部１５０から入力されたストリーム数情報に基づいてストリーム数を算出し、算出したストリーム数をアンテナ数情報に含めるようにしてもよい。
その後、ステップＳ１０３に進む。
【０１００】
（ステップＳ１０２）端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎが各々備えるアンテナ数情報取得部２４２は、受信した制御信号からアンテナ数情報を抽出し、抽出したアンテナ数情報を係数除算部４０７及び伝搬路推定部４０８に出力する。その後、ステップＳ１０４に進む。
（ステップＳ１０３）基地局装置Ａ１が備えるＣＲＳ生成部１２６は、アンテナ数情報生成部１４１が生成したアンテナ数情報に基づきＣＲＳを生成し、基地局装置Ａ１は生成したＣＲＳを端末装置端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎに各々送信する。その後、ステップＳ１０７に進む。
【０１０１】
（ステップＳ１０４）端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎが各々備える伝搬路推定部２０８は、基地局装置Ａ１から受信したＣＲＳ及びアンテナ数情報に基づいて伝搬路状態ベクトルを算出し、算出した伝搬路状態ベクトルを正規化する。伝搬路推定部２０８は、正規化した伝搬路状態ベクトルを伝搬路状態情報生成部２１３に出力する。その後、ステップＳ１０５に進む。
（ステップＳ１０５）端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎが各々備える伝搬路状態情報生成部２１３は、伝搬路推定部２０８から入力された正規化した伝搬路状態ベクトルを量子化して伝搬路状態情報を生成する。その後、ステップＳ１０６に進む。
（ステップＳ１０６）端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎは、各々生成した伝搬路状態情報を基地局装置Ａ１に送信する。その後、ステップＳ１１０に進む。
【０１０２】
（ステップＳ１０７）基地局装置Ａ１が備えるフィルタ算出部１０６は、端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎから各々受信された伝搬路状態情報に基づきフィルタ係数を算出し、算出したフィルタ係数を非線形プレコーディング部１２３に出力する。  
非線形プレコーディング部１２３は、変調部１２２−１〜１２２−Ｎから入力された変調データ信号をフィルタ算出部１０６から入力されたフィルタ係数に基づいてプレコーディングを行い、プレコーディング済信号を生成する。非線形プレコーディング部１２３は、生成したプレコーディング済信号を係数乗算部１２５に出力する。その後、ステップＳ１０８に進む。
【０１０３】
（ステップＳ１０８）基地局装置Ａ１が備える係数乗算部１２５は、係数保存部１２４から読み出した電力補正係数を非線形プレコーディング部１２３から入力されたプレコーディング済信号に乗算して、係数乗算信号（データ信号）を生成する。その後、ステップＳ１０９に進む。
（ステップＳ１０９）基地局装置Ａ１は生成したデータ信号を端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎに各々送信する。その後、処理を終了する。
【０１０４】
（ステップＳ１１０）端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎが各々備える係数除算部２０７は、アンテナ数情報取得部２４２から入力されたアンテナ数情報に対応する電力補正係数を係数保存部２０６から読み出す。係数除算部２０７は、基地局装置Ａ１から受信した係数乗算信号を読み出した電力補正係数で除算して、データ信号を生成する。係数除算部２０７は、生成したデータ信号を伝搬路補償部２０９に出力する。その後、ステップＳ１１１に進む。
（ステップＳ１１１）端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎが各々備える伝搬路補償部２０９は、係数除算部２０７から入力されたデータ信号に対して伝搬路補償を行って伝搬路補償信号を生成し、生成した伝搬路補償信号をＭｏｄｕｌｏ補償部２１０に出力する。
Ｍｏｄｕｌｏ補償部２１０は、伝搬路補償部２０９から入力された伝搬路補償信号に対してＭｏｄｕｌｏ演算を行って、Ｍｏｄｕｌｏ補償信号を生成し、生成したＭｏｄｕｌｏ補償信号を復調部２１１に出力する。
復調部２１１は、Ｍｏｄｕｌｏ補償部２１０から入力されたＭｏｄｕｌｏ補償信号を復調して復調信号を生成し、生成した復調信号を復号部２１２に出力する。
復号部２１２は、復調部２１１から入力された復調信号を復号してユーザデータを生成し、生成したユーザデータを出力する。その後、処理を終了する。
【０１０５】
これにより、本実施形態では送信装置である基地局装置Ａ１において、各端末装置との間の伝搬路状態等により、送信アンテナ数やストリーム数が変化する場合においても、基地局装置Ａ１から各端末装置Ｂ１ｎにＤＭＲＳを送信することなく送信データの振幅を所定の値に補正することができる。そのために、ＤＭＲＳを送信するためのオーバーヘッドを回避し、送信効率を向上させることができる。
【０１０６】
上述の説明では、基地局装置Ａ１が備えるアンテナ部１０１−１〜１０１−Ｎの数Ｎは、通信に係る端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎの数と等しく、各端末装置宛の送信データを対応するアンテナ部を用いて送信する場合の例を挙げた。本実施形態において、単に一部のアンテナ部が通信に用いられていない場合には、アンテナ部の数とは、通信に用いられているアンテナ部の数を指す。本実施形態では、アンテナ部の数は必ずしも物理的なアンテナ部の数に限られず、空間ダイバーシティにおいて端末装置から見て仮想的にアンテナ数がＮより少なくなるときは、その仮想的なアンテナ数であってもよい。
【０１０７】
また、上述の説明では、基地局装置Ａ１が、アンテナ部を各1個ずつ備える端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎと通信することを考慮して、各端末装置に１ストリームずつ送信する場合を例に挙げた。本実施形態は、基地局装置Ａ１が各端末装置に複数のストリームを送信する場合にも適用できる。このとき、ストリーム数とは、各端末装置宛のストリーム数を合計した数である。
アンテナ数又はストリーム数とは、データ信号を送信する単位の数に係る送信単位数情報の一種である。
【０１０８】
上述したように、本実施形態では、送信装置（基地局装置）は、複数の受信装置に各々データ信号を送信する際、データ信号をプレコーディングし、データ信号を送信する単位の数に係る送信単位数情報を生成し、生成した送信単位数情報に対応する電力補正係数を係数保存部から読み出し、読み出した電力補正係数をプレコーディングしたデータ信号に共通して乗算し、係数を乗算したデータ信号を送信している。
【０１０９】
また、受信装置（端末装置）は、送信装置から送信単位数情報とデータ信号を受信し、送信装置からの伝搬路の特性を示す伝達関数を推定し、係数保存部から受信した送信単位数情報に対応する係数を読み出し、受信したデータ信号を前記読み出した係数で除算し、推定した伝達関数に基づいて前記除算されたデータ信号の振幅を補償する。
これにより、本実施形態では伝搬路状態により送信アンテナ数やストリーム数が変化する場合においても、送信装置から複数の各受信装置にＤＭＲＳを送信することなく送信データの振幅を所定の値に補正することができる。同時に、本実施形態では送信アンテナ、ストリーム、又は端末装置毎に送信データの振幅を補正する必要がなくなる。そのために、ＤＭＲＳを送信するためのオーバーヘッドを回避し、送信効率の低下を回避できる。
【０１１０】
（第２の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第２の実施形態について説明する。
本実施形態に係る通信システム２は、基地局装置Ａ２及びＮ個の端末装置Ｂ２１〜Ｂ２Ｎを含んで構成される。
図１２は、本実施形態に係る基地局装置Ａ２の構成を示す概略図である。
基地局装置Ａ２は、アンテナ部１０１−１〜１０１−Ｎ、受信部１０２−１〜１０２−Ｎ、ＧＩ除去部１０３−１〜１０３−Ｎ、ＦＦＴ部１０４−１〜１０４−Ｎ、伝搬路状態情報取得部１０５、フィルタ算出部３０６、符号化部１２１−１〜１２１−Ｎ、変調部１２２−１〜１２２−Ｎ、非線形プレコーディング部１２３、係数保存部１２４、係数乗算部３２５、ＣＲＳ生成部３２６、フレーム構成部３２７、ＩＦＦＴ部１２８−１〜１２８−Ｎ、ＧＩ挿入部１２９−１〜１２９−Ｎ、送信部１３０−１〜１３０−Ｎ、スケジューリング部３４４、ストリーム選択部３４５及び制御部１５０を含んで構成される。
【０１１１】
従って、基地局装置Ａ２は、基地局装置Ａ１におけるフィルタ算出部１０６、係数乗算部１２５、ＣＲＳ生成部１２６及びフレーム構成部１２７の代わりにフィルタ算出部３０６、係数乗算部３２５、ＣＲＳ生成部３２６及びフレーム構成部３２７を備える。基地局装置Ａ２は、アンテナ数情報生成部１４１の代わりに、スケジューリング部３４４及びストリーム選択部３４５を備える。基地局装置Ａ２は、その他の部分の機能及び構成については、基地局装置Ａ１と同様である。以下の説明では、主に基地局装置Ａ１との差異について述べる。
【０１１２】
スケジューリング部３４４は、伝搬路状態情報取得部１０５から入力された伝搬路状態情報に基づき、ＭＵ−ＭＩＭＯにより空間多重する端末装置の割当情報を生成する。
スケジューリング部３４４は、２つの端末装置の伝搬路状態情報が示す伝搬路状態ベクトル間の相関性又は類似性を示す指標値（例えば、内積）を算出する。スケジューリング部３４４は、算出した指標値が予め定めた値よりも小さいとき、互いに独立と判断する。
なお、２つの端末装置の伝搬路状態が「独立」であるとは、必ずしも端末装置同士が直交する伝搬路を持っていると言う意味では無く、プレコーディングによって２つの端末装置に所定の品質以上の信号を、同一周波数・同一時刻でＭＵ−ＭＩＭＯにより送信できる状態であることを意味する。所定の品質とは、例えば、データ信号の通信に用いる最も低レートの変調及び符号化方式を使用してもフレーム誤り率を例えば０．１以下に抑えることが出来る状態を言う。
スケジューリング部３４４は、算出した指標値が予め定めた値よりも小さいとき、この２つの端末装置間で独立な伝搬路状態情報であると判断し、その２つの端末装置について独立な伝搬路状態情報を示す割当情報を生成する。
【０１１３】
逆に、スケジューリング部３４４は、算出した指標値が予め定めた値よりも等しい又は大きいとき、この２つの端末装置間で独立ではない伝搬路状態情報と判断する。スケジューリング部３４４は、この２つの端末装置のうち何れか一方（例えば番号が小さいほう）の端末装置について独立な伝搬路状態情報を示す割当情報を生成し、他方の端末装置について独立でない伝搬路状態情報を示す割当情報を生成する。
スケジューリング部３４４は、その他の端末装置についても、かかる処理を行う。
【０１１４】
なお、スケジューリング部３４４は、割当情報を生成する際、各端末装置の伝搬路状態情報を要素とする伝搬路行列のランク（ｒａｎｋ）を算出してもよい。スケジューリング部３４４は、ランクが最大となる伝搬路状態情報の組を定め、定めた組に属する端末装置について独立な伝搬路状態情報を示す割当情報を生成する。それ以外の端末装置について独立ではない伝搬路状態情報を示す割当情報を生成する。
【０１１５】
スケジューリング部３４４は、生成した割当情報が表す独立な伝搬路状態情報に対応する端末装置の総数（ストリーム数）をカウントし、カウントした結果であるストリーム数を表すアンテナ数情報を生成する。なお、ここでは各端末装置に対して１ストリームずつ信号を送信する場合について説明する。
また、スケジューリング部３４４は、制御部１５０から入力されたストリーム数情報に基づきストリーム数を算出してもよい。スケジューリング部３４４は、算出したストリーム数情報に基づいてアンテナ数情報を生成してもよく、算出したアンテナ数とストリーム数の組に基づくアンテナ数情報を生成してもよい。
なお、独立な伝搬路状態情報を示す割当情報は、データを送信しようとする端末装置を表し、独立ではない伝搬路状態情報を示す割当情報は、データを送信しない端末装置を表す。
【０１１６】
スケジューリング部３４４は、生成した割当情報とアンテナ数情報をＣＲＳ生成部３２６及びフレーム構成部３２７に出力する。スケジューリング部３４４は、生成したアンテナ数情報を係数乗算部３２５及びストリーム選択部３４５に出力する。
スケジューリング部３４４は、生成した割当情報が独立な伝搬路状態情報であることを示す端末装置に係る伝搬路状態情報をフィルタ算出部３０６に出力する。
【０１１７】
フィルタ算出部３０６は、スケジューリング部３４４から入力された伝搬路状態情報に基づき伝搬路行列Ｈを生成する。
フィルタ算出部３０６は、生成した伝搬路行列Ｈに基づく擬似逆行列Ｈ＋を算出する。擬似逆行列Ｈ＋を算出する理由は、伝搬路行列Ｈの行数と列数が必ずしも等しくないからである。
フィルタ算出部３０６は、算出した擬似逆行列Ｈ＋をフィルタ係数として非線形プレコーディング部１２３に出力する。
【０１１８】
ストリーム選択部３４５は、スケジューリング部３４４から割当情報を入力される。ストリーム選択部３４５は、変調部１２２−１〜１２２−Ｎから入力された変調データ信号のうち、割当情報がデータを送信しようとする端末装置に係る変調データを非線形プレコーディング部１２３に出力する。ストリーム選択部３４５は、変調部１２２−１〜１２２−Ｎから入力された変調データ信号のうち、割当情報がデータを送信しない端末装置に係る変調データを非線形プレコーディング部１２３に出力しない。
【０１１９】
係数乗算部３２５は、スケジューリング部３４４から入力されたアンテナ数情報に対応する電力補正係数を係数保存部１２４から読み出す。係数乗算部３２５は、読み出した電力補正係数を非線形プレコーディング部１２３から入力された非線形プレコーディング信号に乗算して、係数乗算信号（データ信号）を生成する。係数乗算部３２５は、生成した係数乗算信号（データ信号）をフレーム構成部３２７に出力する。
【０１２０】
ＣＲＳ生成部３２６は、スケジューリング部３４４から入力されたアンテナ数情報及び割当情報に基づきＣＲＳを生成し、生成したＣＲＳをフレーム構成部３２７に出力する。割当情報は、データを送信しようとする端末装置であるか否かを示す情報であるから、ＣＲＳ生成部３２６は、データを送信しようとする端末装置に対してＣＲＳを生成する。
【０１２１】
フレーム構成部３２７は、予め複数のＣＲＳ配置情報をアンテナ数情報、割当情報及びＣＲＳ配置符号に対応付けて記憶する記憶部を備える。割当情報がデータを送信しようとする端末装置であることを示す情報である場合、対応するＣＲＳ配置情報は、もっぱらデータを送信しようとする端末装置に係数乗算信号（データ信号）、ＣＲＳ及び制御信号を割り当てることを示す。
フレーム構成部３２７は、スケジューリング部３４４から入力されたアンテナ数情報及び割当情報に対応するＣＲＳ配置情報及びＣＲＳ配置符号を読み出し、読み出したＣＲＳ配置情報に基づいて送信しようとするアンテナ毎の送信信号フレームを生成する。ここで、フレーム構成部３２７は、読み出したＣＲＳ配置符号を送信信号フレームに含める。
【０１２２】
フレーム構成部３２７は、送信信号フレームを生成する際、そのＣＲＳ配置情報に基づいて係数乗算部３２５から入力された係数乗算信号（データ信号）、ＣＲＳ生成部３２６から入力されたＣＲＳ及び制御部１５０から入力された制御信号を送信信号フレームに割り当てる。フレーム構成部３２７は、スケジューリング部３４４から入力されたアンテナ数情報及び割当情報を制御信号の一部に含める。
フレーム構成部３２７は、生成した送信信号フレームをＩＦＦＴ部１２６−１〜１２６−Ｎのうち、送信しようとするアンテナ１０１−ｎに対応するＩＦＦＴ部１２８−ｎに出力する。
【０１２３】
図１３は、本実施形態に係る端末装置Ｂ２ｎの構成を示す概略図である。
端末装置Ｂ２ｎは、アンテナ部２０１、受信部２０２、ＧＩ除去部２０３、ＦＦＴ部２０４、信号分離部４０５、係数保存部２０６、係数除算部４０７、伝搬路推定部４０８、伝搬路補償部２０９、Ｍｏｄｕｌｏ補償部２１０、復調部２１１、復号部２１２、伝搬路状態情報生成部２１３、ＩＦＦＴ部２３１、ＧＩ挿入部２３２、送信部２３３及び割当情報取得部４４６を含んで構成される。
【０１２４】
従って、端末装置Ｂ２ｎは、端末局装置Ｂ１ｎにおける信号分離部２０５、係数除算部２０７、伝搬路推定部２０８、及びアンテナ数情報取得部２４２の代わりに信号分離部４０５、係数除算部４０７、伝搬路推定部４０８及び割当情報取得部４４６を備える。端末装置Ｂ２ｎは、その他の部分の機能及び構成については、端末装置Ｂ１ｎと同様である。以下の説明では、主に端末装置Ｂ１ｎとの差異について述べる。
【０１２５】
信号分離部４０５は、ＦＦＴ部２０４から入力された周波数領域信号からＣＲＳ配置符号を抽出し、抽出したＣＲＳ配置符号に対応するＣＲＳ配置情報を記憶部から読み出す。信号分離部４０５は、フレーム構成部３２７が備える記憶部と同様な複数のＣＲＳ配置情報をアンテナ数情報、割当情報及びＣＲＳ配置符号に対応付けて記憶する記憶部を備える。
信号分離部４０５は、読み出したＣＲＳ配置情報に基づいて、入力された周波数領域信号からＣＲＳ、係数乗算信号（データ信号）及び制御信号を分離する。信号分離部４０５は、分離した係数乗算信号（データ信号）を係数除算部４０７に出力し、ＣＲＳを伝搬路推定部４０８に出力する。信号分離部４０５は、分離した制御信号を割当情報取得部４４６に出力する。信号分離部４０５は、分離した制御信号のうち変調方式情報を抽出し、抽出した変調方式情報をＭｏｄｕｌｏ補償部２１０及び復調部２１１に出力する。
【０１２６】
割当情報取得部４４６は、信号分離部４０５から入力された制御信号からアンテナ数情報と割当情報を抽出し、抽出したアンテナ数情報を係数除算部４０７に出力し、抽出した割当情報を伝搬路推定部４０８に出力する。
係数除算部４０７は、係数保存部２０６から、割当情報取得部４４６から入力されたアンテナ数情報に対応する電力補正係数を読み出す。係数除算部４０７は、信号分離部４０５から入力された係数乗算信号（データ信号）を読み出した電力補正係数で除算して、データ信号を生成する。係数除算部４０７は、生成したデータ信号を伝搬路補償部４０９に出力する。
【０１２７】
伝搬路推定部４０８は、信号分離部４０５から入力されたＣＲＳに基づいて、割当情報取得部４４６から入力された割当情報が独立な伝搬路情報であることを示すアンテナ（ストリーム）からの伝達関数を伝搬路状態情報として推定する。
伝搬路推定部４０８は、推定した伝搬路状態情報を正規化して伝搬路状態ベクトル及び正規化係数を算出し、算出した伝搬路状態ベクトルを伝搬路状態情報生成部２１３に出力し、算出した正規化係数を伝搬路補償部２０９に出力する。
【０１２８】
次に、本実施形態に係る通信システム２の動作について説明する。
通信システム２において端末装置Ｂ２ｍ（ｍは１以上Ｎ以下の整数）は、端末装置Ｂ２ｍ宛のストリームに対する基地局装置Ａ１からの伝搬路情報が独立ではない端末装置である。
図１４は、本実施形態に係る通信システム２の動作を表すシーケンス図である。
通信システム２の動作は、ステップＳ１０１〜ステップＳ１１１を有する点で、図１０に示す通信システム１の動作と同様であるが、ステップＳ２１２〜ステップＳ２１４を有する点が異なる。以下、主に通信システム１の動作と異なる点について述べる。
【０１２９】
（ステップＳ２１２）基地局装置Ａ２が備えるスケジューリング部３４４は、端末装置Ｂ２１〜Ｂ２Ｎから受信した伝搬路状態情報に基づき独立な伝搬路状態情報を判断し、アンテナ（ストリーム）毎の伝搬路情報が独立か否かを示す割当情報を生成する。その後、ステップＳ２１３に進む。
（ステップＳ２１３）基地局装置Ａ２が備えるスケジューリング部３４４は、生成した割当情報を端末装置Ｂ２１〜Ｂ２Ｎに送信する。その後、ステップＳ１０７に進む。
【０１３０】
（ステップＳ２１４）端末装置Ｂ２１〜Ｂ２Ｎは基地局装置Ａ２から割当情報を受信する。
その後、独立な伝搬路情報であることを示すアンテナに対応する端末装置Ｂ２ｎについては、ステップＳ１１０に進む。独立ではない伝搬路情報であることを示すアンテナに対応する端末装置Ｂ２ｍについては、処理を終了する。
【０１３１】
なお、図１４において、ステップＳ１０１〜ステップＳ１１１を実行する機能部は次の点で、図１０に示す通信システム１の動作とは異なる。
ステップＳ１０１は、基地局装置Ａ２が備えるスケジューリング部３４４がアンテナ数情報を生成し、端末装置Ｂ２１〜Ｂ２Ｎに送信する処理である。
ステップＳ１０２は、端末装置Ｂ２１〜Ｂ２Ｎが備える割当情報取得部４４６がアンテナ数情報を取得する処理である。
ステップＳ１０３は、基地局装置Ａ２が備えるＣＲＳ生成部３２６がＣＲＳを生成する処理である。
ステップＳ１０４は、端末装置Ｂ２ｎが備える伝搬路推定部２０８が伝搬路状態ベクトルを生成する処理である。
ステップＳ１０８は、基地局装置Ａ２が備える係数乗算部３２５が係数乗算信号（データ信号）を生成する処理である。
ステップＳ１１０は、基地局装置Ａ２が備える係数除算部４０７が係数乗算信号（データ信号）を読み出した電力補正係数で除算して、データ信号を生成する処理である。
【０１３２】
上述したように、本実施形態では、送信装置である基地局装置Ａ２においてデータ信号を送信する単位の数に係る送信単位数情報を生成する際、各受信装置である端末装置Ｂ２ｎから送信された伝達関数に基づいて送信単位数であるアンテナ数もしくはストリーム数を算出している。
これにより、本実施形態では伝搬路状態に基づき送信単位（例えば、アンテナ数、ストリーム数、又はアンテナ数及びストリーム数の組）を変化させる場合においても、送信装置から複数の各受信装置にＤＭＲＳを送信することなく送信データの振幅を所定の値に補正することができる。そのために、ＤＭＲＳを送信するためのオーバーヘッドを回避し、送信効率の低下を回避することができる。
【０１３３】
（第３の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第３の実施形態について説明する。
本実施形態に係る通信システム３は、基地局装置Ａ３及びＮ個の端末装置Ｂ３１〜Ｂ３Ｎを含んで構成される。
図１５は、本実施形態に係る基地局装置Ａ３の構成を示す概略図である。
基地局装置Ａ３は、アンテナ部１０１−１〜１０１−Ｎ、受信部１０２−１〜１０２−Ｎ、ＧＩ除去部１０３−１〜１０３−Ｎ、ＦＦＴ部１０４−１〜１０４−Ｎ、伝搬路状態情報取得部１０５、フィルタ算出部１０６、符号化部１２１−１〜１２１−Ｎ、変調部１２２−１〜１２２−Ｎ、線形プレコーディング部５２３、係数保存部１２４、係数乗算部１２５、ＣＲＳ生成部１２６、フレーム構成部１２７、ＩＦＦＴ部１２８−１〜１２８−Ｎ、ＧＩ挿入部１２９−１〜１２９−Ｎ、送信部１３０−１〜１３０−Ｎ、アンテナ数情報生成部１４１及び制御部１５０を含んで構成される。
【０１３４】
従って、基地局装置Ａ３は、基地局装置Ａ１における非線形プレコーディング部１２３の代わりに線形プレコーディング部５２３を備える。基地局装置Ａ３は、その他の部分の機能及び構成については、基地局装置Ａ１と同様である。以下の説明では、主に基地局装置Ａ１との差異について述べる。
【０１３５】
線形プレコーディング部５２３は、フィルタ算出部１０６から入力されたフィルタ係数に基づき変調部１２２−１〜１２２−Ｎから入力された変調データ信号に対して線形プレコーディング処理を行う。線形プレコーディング部５２３は、プレコーディング処理において、入力されたフィルタ係数である行列に、変調部１２２−１〜１２２−Ｎから入力された変調データ信号を要素とするベクトルを乗算してプレコーディング済信号ベクトルを算出する。プレコーディング済信号ベクトルは、各要素値がアンテナ（ストリーム毎）のプレコーディング済信号とするベクトルである。線形プレコーディング部５２３は、算出したプレコーディング済信号を係数乗算部５２５に出力する。
【０１３６】
次に、線形プレコーディング部５２３から出力されるプレコーディング済信号の電力である送信電力について説明する。この送信電力は、常に変動している値である。そのため、従来技術では、基地局装置Ａ３がプレコーディング済信号の送信電力が一定の値になるように正規化していた。これにより、端末装置の受信信号の振幅が常に変動することとなり、端末装置は、ＤＭＲＳから推定した送信電力に基づきプレコーディング済信号の振幅を推定する必要があった。このように、送信電力が変動する要因は、基地局装置から各端末装置までの伝搬路特性（伝達関数）の他、多重端末装置数、即ち実際の送信に係る送信アンテナ数やストリーム数が挙げられる。ここで、本実施形態に係る送信電力の一例について説明する。
【０１３７】
図１６は、本実施形態に係る送信電力の一例を示す図である。
図１６において、横軸は送信電力の平方根を表す、縦軸はＣ．Ｄ．Ｆ．を表す。図１６に示す送信電力は、全アンテナからの総送信電力の時間平均値が一定という条件のもとで算出したアンテナ1個当たりの送信電力である。図１６において、実線は、いずれも送信アンテナ数Ｎが４の場合を示す。ここで、△印、□印は、各々ストリーム数が３、２の場合を示す。破線は、いずれも送信アンテナ数が８の場合を示す。ここで、○印、△印、□印は、各々ストリーム数が４、３、２の場合を示す。
【０１３８】
図１６によれば、送信アンテナ数が増加するほど、送信電力は減少する傾向がある。また、ストリーム数が増加するほど、送信電力は増加する傾向がある。例えば、送信電力の平方根の平均値の平方根は、送信アンテナ数が４であって、ストリーム数が２、３のとき、それぞれ０．７４、１．０である。また、送信アンテナ数が８であって、ストリーム数が、４、６、８のとき、送信電力の平均値の平方根は、それぞれ０．４１、０．４５、０．５０である。
また、図１６は、いずれの送信アンテナ数及びストリーム数の場合でも、Ｃ．Ｄ．Ｆ．の送信電力の平方根に対する傾きは比較的急であって、送信電力が中央値を中心として狭い範囲で分布していることを示す。従って、図１６は、送信アンテナ数とストリーム数が、送信電力が変動する主要因であることを示す。
【０１３９】
次に、係数保存部１２４が保存する電力補正係数について説明する。本実施形態に係る送信電力の逆数値は、図７に示す送信電力の逆数値と異なるため、係数保存部１２４は、図８又は図９とは異なる電力補正係数を記憶する。
図１７は、本実施形態に係る電力補正係数の一例を示す表である。
図１７に示す電力補正係数は、送信アンテナ数とストリーム数の組毎の送信電力の平均値の平方根に対する逆数である。送信アンテナ数が４であって、ストリーム数が、２、３のとき、電力補正係数は、それぞれ１．３５、１．０である。送信アンテナ数が８であって、ストリーム数が、２、３、４のとき、電力補正係数は、それぞれ２．４４、２．２２、２．０である。
【０１４０】
図１８は、本実施形態に係る電力補正係数のその他の例を示す表である。
図１８に示す電力補正係数は、送信アンテナ数とストリーム数の組毎のＣ．Ｄ．Ｆ．が０．９９の場合の送信電力の平方根（９９％値）に対する逆数である。送信アンテナ数が４であって、ストリーム数が、２、３のとき、電力補正係数は、それぞれ０．５７、０．４１である。送信アンテナ数が８であって、ストリーム数が、２、３、４のとき、電力補正係数は、それぞれ１．４３、１．３３、１．１８である。
【０１４１】
なお、送信アンテナ数とストリーム数の差が大きい場合には、係数保存部１２４は、ダイバーシチオーダ毎に電力補正係数を記憶してもよい。ダイバーシチオーダとは、基地局装置Ａ３が備えるアンテナ数Ｎの空間多重して送信するストリーム数Ｍの差に１を加えた値Ｎ＋Ｍ−１であって、空間多重化における自由度を表す指標値である。このような場合には、送信電力は主にダイバーシチオーダに依存するからである。ここでアンテナ数Ｎは、物理的なアンテナ数ではなく送信先である端末装置Ｂ３ｎからみた実質的なアンテナ数，例えば、端末装置Ｂ３ｎが基地局装置Ａ３に送信する伝搬路状態ベクトルｈｎの成分の数（次元数）である。
この場合において、アンテナ数情報生成部１４１は、アンテナ数とストリーム数に基づきアンテナ数情報としてダイナーシチオーダを生成する。また、係数乗算部１２５は、アンテナ数情報生成部１４１から入力されたアンテナ数情報が示すダイバーシチオーダに対応する電力補正係数を係数保存部１２４から読み出す。
【０１４２】
図１９は、本実施形態に係る端末装置Ｂ３ｎの構成を示す概略図である。
端末装置Ｂ３ｎは、端末装置Ｂ１ｎと同様に、アンテナ部２０１、受信部２０２、ＧＩ除去部２０３、ＦＦＴ部２０４、信号分離部２０５、係数保存部２０６、係数除算部６０７、伝搬路推定部２０８、伝搬路補償部２０９、Ｍｏｄｕｌｏ補償部２１０、復調部２１１、復号部２１２、伝搬路状態情報生成部２１３、ＩＦＦＴ部２３１、ＧＩ挿入部２３２、送信部２３３及びアンテナ数情報取得部２４２を含んで構成される。
【０１４３】
従って、端末装置Ｂ３ｎは、端末装置Ｂ１ｎと同様な機能を奏する。但し、係数保存部２０６は、基地局装置Ａ３における係数保存部１２４と同様な電力補正係数を記憶する。
また、係数保存部２０６が、ダイバーシチオーダ毎に電力補正係数を記憶する場合、係数除算部２０７は、アンテナ数情報取得部２４２から入力されたアンテナ数情報が示すダイバーシチオーダに対応する電力補正係数を係数保存部２０６から読み出す。
係数除算部２０７は、信号分離部２０５から入力された係数乗算信号（データ信号）を係数保存部２０６から読み出した電力補正係数で除算して、データ信号を生成する。係数除算部２０７は、生成したデータ信号を伝搬路補償部２０９に出力する。
【０１４４】
上述したように、本実施形態ではプレコーディング部は線形プレコーディングを行い、アンテナ数やストリーム数に基づく送信単位数情報を生成している。
これにより、本実施形態では伝搬路状態によりアンテナ数やストリーム数が変化する場合においても、送信装置である基地局装置Ａ３から各受信装置である端末装置Ｂ３ｎにＤＭＲＳを送信することなく送信データの振幅を所定の値に補正することができる。そのために、ＤＭＲＳを送信するためのオーバーヘッドを回避し、送信効率の低下を回避することができる。また、送信単位数情報はダイバーシチオーダであっても、本実施形態はかかる効果を奏する。
【０１４５】
（第４の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第４の実施形態について説明する。
本実施形態に係る通信システム３は、基地局装置Ａ４及びＮ個の端末装置Ｂ４１〜Ｂ４Ｎを含んで構成される。端末装置Ｂ４１〜Ｂ４Ｎの機能及び構成は、端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎと同様であってよい。
【０１４６】
他方、基地局装置Ａ４は、基地局装置Ａ１又はＡ２において、非線形プレコーディング部１２３の代わりに、非線形プレコーディング部７２３を備える構成である。
図２０は、本実施形態に係る非線形プレコーディング部７２３の構成を示す概略図である。
非線形プレコーディング部７２３は、変調部１２２−１〜１２２−Ｎから入力された変調データ信号に対して、フィルタ算出部１０６から入力された伝搬路行列Ｈに基づく非線形プレコーディング処理を行い、プレコーディング済信号を生成する。非線形プレコーディング部７２３は、ＴＨＰ法（Ｔｏｍｌｉｎｓｏｎ  Ｈａｒａｓｈｉｍａ  Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ）を用いて非線形プレコーディングを行う。非線形プレコーディング部７２３は、生成したプレコーディング済信号を係数乗算部１２５に出力する。ここで、フィルタ算出部１０６は、フィルタ係数Ｗを算出するための伝搬路行列Ｈを非線形プレコーディング部７２３に算出するようにする。
非線形プレコーディング部７２３は、減算部７２３１−２〜７２３１−Ｎ、Ｍｏｄｕｌｏ演算部７２３２−２〜７２３２−Ｎ、干渉算出部７２３３及び線形フィルタ乗算部７２３４を含んで構成される。
【０１４７】
減算部７２３１−２〜７２３１−Ｎは、変調部１２２−２〜１２２−Ｎから入力された変調データ信号ｓ２〜ｓＮから干渉算出部７２３３から入力された干渉信号ｆ２〜ｆＮを各々減算して残差信号ｓ２−ｆ２〜ｓＮ−ｆＮを生成する。減算部７２３１−２〜７２３１−Ｎは、生成した残差信号ｓ２−ｆ２〜ｓＮ−ｆＮをそれぞれ、Ｍｏｄｕｌｏ演算部７２３２−２〜７２３２−Ｎに出力する。
【０１４８】
Ｍｏｄｕｌｏ演算部７２３２−２〜７２３２−Ｎは、減算部７２３１−２〜７２３１−Ｎから入力された残差信号ｓ２−ｆ２〜ｓＮ−ｆＮに各々Ｍｏｄｕｌｏ演算を行って剰余信号ｖ２〜ｖＮを生成し、生成した剰余信号ｖ２〜ｖＮを干渉算出部７２３３及び線形フィルタ乗算部７２３４に出力する。Ｍｏｄｕｌｏ演算部７２３２−２〜７２３２−Ｎが行うＭｏｄｕｌｏ演算は、変調部１２２−２〜１２２−Ｎが行う変調方式に対応するＭｏｄｕｌｏ幅τに基づくＭｏｄｕｌｏ演算である。
【０１４９】
干渉算出部７２３３は、フィルタ算出部１０６から入力された伝搬路行列Ｈを入力され、入力された伝搬路行列Ｈの共役転置行列ＨＨをＱＲ分解し、上三角行列Ｒ及びユニタリ行列Ｑを算出する。伝搬路行列Ｈ、上三角行列Ｒ及びユニタリ行列Ｑは、例えば（４）式に示す関係がある。
【０１５０】
【数４】
2013012831.tif 000006
【０１５１】
干渉算出部７２３３は、算出した上三角行列Ｒから対角成分を抽出して対角行列Ａを生成し、生成した対角行列の逆行列Ａ−１を算出する。
干渉算出部７２３３は、算出したユニタリ行列Ｑに、算出した逆行列Ａ−１を乗算して線形フィルタ行列Ｐを算出する。干渉算出部７２３３は、算出した線形フィルタ行列Ｐを線形フィルタ乗算部７２３４に出力する。
干渉算出部７２３３は、算出した上三角行列Ｒと逆行列Ａ−１に基づいて干渉フィルタ係数行列Ｆを、例えば式（５）を用いて算出する。
【０１５２】
【数５】
2013012831.tif 000007
【０１５３】
式（５）において、Ｉは、Ｎ行Ｎ列の単位行列である。式（５）に示される干渉フィルタ係数行列Ｆは、データ信号を要素とするデータ信号ベクトルから干渉信号成分を抽出する行列である。干渉信号成分とは、基地局装置Ａ４のアンテナ１０１−ｎから送信することが意図された端末装置Ｂ４ｎ以外の端末装置Ｂ４ｍ（ｍ≠ｎ）に宛てた信号に基づく成分である。
【０１５４】
干渉算出部７２３３は、変調部１２２−１から入力された変調データ信号ｓ１、Ｍｏｄｕｌｏ演算部７２３２−２〜７２３２−Ｎから入力された剰余信号ｖ２〜ｖＮに対して算出した干渉フィルタ行列Ｆに基づいて干渉信号ｆ２〜ｆＮを生成する。干渉算出部７２３３は、生成した干渉信号ｆ２〜ｆＮを減算部７２３１−２〜７２３１−Ｎに出力する。干渉算出部７２３３が干渉信号ｆ２〜ｆＮを生成する処理については後述する。
【０１５５】
線形フィルタ乗算部７２３４は、変調部１２２−１から変調データ信号ｓ１を入力され、Ｍｏｄｕｌｏ演算部７２３２−２〜７２３２−Ｎから剰余信号ｖ２〜ｖＮを入力され、干渉算出部７２３３から線形フィルタ算出行列Ｐを入力される。
線形フィルタ乗算部７２３４は、入力された変調データ信号ｓ１及び入力された剰余信号ｖ２〜ｖＮを要素とする剰余信号ベクトルｖに線形フィルタ算出行列Ｐを乗算してプレコーディング済信号を要素とするプレコーディング済信号ベクトルｘを算出する。これにより、線形フィルタ乗算部７２３４は、プレコーディング済信号を生成する。
【０１５６】
次に、非線形プレコーディング部７２３が行う非線形プレコーディング処理について説明する。
図２１は、本実施形態に係る非線形プレコーディング部７２３が行う非線形プレコーディング処理を示すフローチャートである。
（ステップＳ３０１）干渉算出部７２３３は、フィルタ算出部１０６から入力された線形フィルタである伝搬路行列Ｈに基づき上三角行列Ｒ及びユニタリ行列Ｑを算出する。干渉算出部７２３３は、算出したユニタリ行列Ｑに、上三角行列Ｒから対角成分を抽出して生成した対角行列Ａの逆行列Ａ−１を乗算して線形フィルタ行列Ｐを算出する。干渉算出部７２３３は、算出した線形フィルタ行列Ｐを線形フィルタ乗算部７２３４に出力する。
干渉算出部７２３３は、算出した上三角行列Ｒと逆行列Ａ−１に基づいて干渉フィルタ係数行列Ｆを、例えば式（５）を用いて算出する。その後、ステップＳ３０２に進む。
【０１５７】
（ステップＳ３０２）非線形プレコーディング部７２３は、端末装置（またはストリーム）Ｂ４ｎを識別する変数ｎの初期値を１と定める。その後、ステップＳ３０３に進む。
（ステップＳ３０３）非線形プレコーディング部７２３は、変調部１２２−１から入力された変調データ信号ｓ１、を信号ｖ１と設定する。その後、ステップＳ３０４に進む。
（ステップＳ３０４）非線形プレコーディング部７２３は、処理対象とする端末装置Ｂ４ｎを次の端末装置Ｂ４（ｎ＋１）に進める。その後、ステップＳ３０４に進む。
【０１５８】
（ステップＳ３０５）干渉算出部７２３３は、ベクトルＦ（ｎ，１：ｎ−１）と既に処理対象となった端末装置についての信号を要素とする剰余信号ベクトル［ｖ１，…，ｖｎ−１］Ｔとの内積を、端末装置Ｂ４ｎが受信する干渉信号ｆｎとして算出する。ここで、ベクトルＦ（ｎ，１：ｎ−１）は、干渉フィルタ行列Ｆのｎ行目の第１〜ｎ−１列成分を示す行ベクトルである。干渉算出部７２３３は、算出した干渉信号ｆｎを減算部７２３１−ｎに出力する。その後、ステップＳ３０６に進む。
【０１５９】
（ステップＳ３０６）減算部７２３１−ｎは、干渉算出部７２３３から入力された干渉信号ｆｎを変調部１２２−ｎから入力された変調データ信号ｓｎから減算して残差信号ｓｎ−ｆｎを生成する。減算部７２３１−ｎは、生成した残差信号ｓｎ−ｆｎをＭｏｄｕｌｏ演算部７２３２−ｎに出力する。その後、ステップＳ３０７に進む。
（ステップＳ３０７）Ｍｏｄｕｌｏ演算部７２３２−ｎは、減算部７２３１−ｎから入力された残差信号ｓｎ−ｆｎに対しｍｏｄｕｌｏ幅τに基づくｍｏｄｕｌｏ演算を行い、剰余信号ｖｎを算出する。Ｍｏｄｕｌｏ演算部７２３２−ｎは、算出した剰余信号ｖｎを干渉算出部７２３３及び線形フィルタ乗算部７２３４に出力する。これにより、送信電力を所定値よりも小さくすることができる。その後、ステップＳ３０８に進む。
【０１６０】
（ステップＳ３０８）非線形プレコーディング部７２３は、変数ｎがアンテナ数Ｎ以上か否か判断する。非線形プレコーディング部７２３は、変数ｎがアンテナ数Ｎよりも小さいと判断したとき（ステップＳ３０８  Ｎｏ）、ステップＳ３０４に進む。非線形プレコーディング部７２３は、変数ｎがアンテナ数Ｎ以上と判断したとき（ステップＳ３０８  Ｙｅｓ）、ステップＳ３０９に進む。
【０１６１】
（ステップＳ３０９）線形フィルタ乗算部７２３４は、信号ｖ１と、Ｍｏｄｕｌｏ演算部７２３２−２〜７２３２−Ｎから入力された剰余信号ｖ２〜ｖＮを要素とする剰余ベクトルｖに干渉算出部７２３３から入力された線形フィルタ算出行列Ｐを乗算する。線形フィルタ乗算部７２３４は、乗算によって算出されたプレコーディング済信号ベクトルｘを要素とするプレコーディング済信号を係数乗算部１２５に出力する。
【０１６２】
また、本実施形態において、干渉算出部７２３３が、線形フィルタ行列Ｐを算出するためにＺＦ規範に基づく伝搬路行列Ｈの代わりに、上述のＭＭＳＥ規範に基づく行列Ｈｅｘを用いてもよい。また、干渉算出部７２３３は、ＱＲ分解の代わりにソート付ＱＲ分解、Ｖ−ＢＬＡＳＴ法（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｂｅｌｌ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ  Ｌａｙｅｒｄ  Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ  ａｒｇｏｒｉｔｈｍ）を用いて干渉信号を算出してもよい。
また、本実施形態において、非線形プレコーディング部７２３は、上述のようにＴＨＰ法に基づく非線形プレコーディング処理の代わりにオーダリングを用いたＴＨＰ法又はＬＲ−ＴＨＰ（Ｌａｔｔｉｃｅ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ａｉｄｅｄ  ＴＨＰ）法に基づく非線形プレコーディング処理を行ってもよい。
【０１６３】
なお、非線形プレコーディング部７２３は、ＴＨＰ（Ｔｏｍｌｉｎｓｏｎ−Ｈａｒａｓｈｉｍａ  Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ）法、又はＬＲ−ＴＨＰ（Ｌａｔｔｉｃｅ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ−Ａｉｄｅｄ  ＴＨＰ；格子縮約ＴＨＰ）法を用いて算出した線形フィルタＰに基づき、プレコーディング済信号の送信電力の平均値Ｅａｖｅを算出してもよい。非線形プレコーディング部７２３は、送信電力の平均値Ｅａｖｅを算出するために、例えば式（６）を用いる。
【０１６４】
【数６】
2013012831.tif 000008
【０１６５】
式（６）において、Ｔｒａｃｅ（．．．）は、行列．．．の対角成分の和である。Ｃｖは、信号ｖの共分散行列であり、Ｎ行Ｎ列の対角行列である。信号ベクトルｖは、信号ｖｎの各サンプルを要素とするベクトルである。例えば、Ｃｖの第ｎ行ｎ列成分は、信号ｖｎが、Ｉ−ｃｈ（信号の同相（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ）成分）、Ｑ−ｃｈ（信号の直交（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）成分）共に原点を中心としてＭｏｄｕｌｏ幅τ間隔に一様分布すると仮定して算出した平均電力である。Ｃｖは、対角行列であるから非対角成分はゼロとなる。
ここで、非線形プレコーディング部７２３は平均電力を、上述の送信切替部５２６に出力し、送信切替部５２６は、非線形プレコーディング部７２３から入力された平均電力に基づきクリッピングを行ってもよい。
【０１６６】
上述の非線形プレコーディング処理において、データ信号から逐次に算出した干渉信号との差分信号に基づく剰余ベクトルに線形フィルタ行列を演算している。そのため、非線形プレコーディング部１２３のように摂動ベクトルを探索する必要がなくなり、非線形プレコーディングに係る処理量を低減することができる。
【０１６７】
なお、上述の説明では、係数除算部２０７、４０７においてデータ信号に電力補正係数を除算し、さらに伝搬路補償部２０９において正規化係数を乗算して伝搬路補償信号を生成する例を挙げたが、本実施形態ではこれには限られない。本実施形態では、係数除算部２０７、４０７又は伝搬路補償部２０９のいずれか一方においてデータ信号に、正規化係数を電力補正係数で除算した商を乗算して伝搬路補償信号を生成してもよい。
また、上述の説明では、係数保存部２０６は係数保存部１２４と同一の電力補正係数を記憶する例を挙げたが、本実施形態ではこれには限られない。
係数保存部２０６は係数保存部１２４に記憶されている電力補正係数の逆数を記憶してもよい。その場合、係数除算部２０７、４０７は、入力された係数乗算信号（データ信号）に読み出した係数を乗じてデータ信号を生成する。従って、本実施形態では、電力補正係数を除算することは、この電力補正係数の逆数を乗ずることも含む。
【０１６８】
なお、上述した実施形態における基地局装置Ａ１〜Ａ４、端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎ、Ｂ２１〜Ｂ２Ｎ、Ｂ３１〜Ｂ３Ｎの一部、例えば、ＧＩ除去部１０３−１〜１０３−Ｎ、ＦＦＴ部１０４−１〜１０４−Ｎ、伝搬路状態情報取得部１０５、フィルタ算出部１０６、符号化部１２１−１〜１２１−Ｎ、変調部１２２−１〜１２２−Ｎ、非線形プレコーディング部１２３、７２３、係数乗算部１２５、３２５、ＣＲＳ生成部１２６、３２６、フレーム構成部１２７、３２７、ＩＦＦＴ部１２８−１〜１２８−Ｎ、ＧＩ挿入部１２９−１〜１２９−Ｎ、送信切替部１４３、アンテナ数情報生成部３４１、線形プレコーディング部５２３、ＧＩ除去部２０３、ＦＦＴ部２０４、信号分離部２０５、４０５、係数除算部２０７、４０７、伝搬路推定部２０８、４０８、伝搬路補償部２０９、４０９、Ｍｏｄｕｌｏ補償部２１０、復調部２１１、復号部２１２、伝搬路状態情報生成部２１３、ＩＦＦＴ部２３１、ＧＩ挿入部２３２、又はアンテナ数情報取得部４４２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Ａ１〜Ａ４、又は端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎ、Ｂ２１〜Ｂ２Ｎ、Ｂ３１〜Ｂ３Ｎ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Ａ１〜Ａ４、及び端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎ、Ｂ２１〜Ｂ２Ｎ、Ｂ３１〜Ｂ３Ｎ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Ａ１〜Ａ４、及び端末装置Ｂ１１〜Ｂ１Ｎ、Ｂ２１〜Ｂ２Ｎ、Ｂ３１〜Ｂ３Ｎ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。
【０１６９】
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】
【０１７０】
Ａ１〜Ａ４…基地局装置、
１０１−１〜１０１−Ｎ…アンテナ部、１０２−１〜１０２−Ｎ…受信部、
１０３−１〜１０３−Ｎ…ＧＩ除去部、１０４−１〜１０４−Ｎ…ＦＦＴ部、
１０５…伝搬路状態情報取得部、１０６、３０６…フィルタ算出部、
１２１−１〜１２１−Ｎ…符号化部、１２２−１〜１２２−Ｎ…変調部、
１２３、７２３…非線形プレコーディング部、１２４…係数保存部、
１２５、３２５…係数乗算部、１２６、３２６…ＣＲＳ生成部、
１２７、３２７…フレーム構成部、１２８−１〜１２８−Ｎ…ＩＦＦＴ部、
１２９−１〜１２９−Ｎ…ＧＩ挿入部、１３０−１〜１３０−Ｎ…送信部、
１４３…送信切替部、１４１…アンテナ数情報生成部、３４４…スケジューリング部、
３４５…ストリーム選択部、５２３…線形プレコーディング部、
７２３１−２〜７２３１−Ｎ…減算部、
７２３２−２〜７２３２−Ｎ…Ｍｏｄｕｌｏ演算部、７２３３…干渉算出部、
７２３４…線形フィルタ乗算部
Ｂ１１〜Ｂ１Ｎ、Ｂ２１〜Ｂ２Ｎ、Ｂ３１〜Ｂ３Ｎ…端末装置、
２０１…アンテナ部、２０２…受信部、２０３…ＧＩ除去部、２０４…ＦＦＴ部、
２０５、４０５、６０５…信号分離部、２０６、６０６…係数保存部、
２０７、４０７、６０７…係数除算部、２０８、４０８、６０８…伝搬路推定部、
２０９、４０９、６０９…伝搬路補償部、２１０…Ｍｏｄｕｌｏ補償部、２１１…復調部、２１２…復号部、２１３…伝搬路状態情報生成部、２３１…ＩＦＦＴ部、
２３２…ＧＩ挿入部、２３３…送信部、２４２…アンテナ数情報取得部、
４４６…割当情報取得部
【図１】
2013012831.tif 000009
【図２】
2013012831.tif 000010
【図３】
2013012831.tif 000011
【図４】
2013012831.tif 000012
【図５】
2013012831.tif 000013
【図６】
2013012831.tif 000014
【図７】
2013012831.tif 000015
【図８】
2013012831.tif 000016
【図９】
2013012831.tif 000017
【図１０】
2013012831.tif 000018
【図１１】
2013012831.tif 000019
【図１２】
2013012831.tif 000020
【図１３】
2013012831.tif 000021
【図１４】
2013012831.tif 000022
【図１５】
2013012831.tif 000023
【図１６】
2013012831.tif 000024
【図１７】
2013012831.tif 000025
【図１８】
2013012831.tif 000026
【図１９】
2013012831.tif 000027
【図２０】
2013012831.tif 000028
【図２１】
2013012831.tif 000029