(57)【要約】【課題】制御情報量を増大させずに、無線送信装置から送信されたマルチユーザ多重伝送信号がマルチユーザＭＩＭＯであるかＯＦＤＭＡであるのかを無線受信装置に通知する。【解決手段】各無線受信装置が対応している多重方式を示す情報に基づいて、複数の無線受信装置から構成される複数のグループを作成し、各グループに属する複数の無線受信装置へ送信するデータを多重する多重方式をグループ毎に決定し、多重方式に対応して予め定められた識別番号を各グループに付与するグループ構成部１０７と、各グループからいずれか１つのグループを選択するスケジューリング部１１５と、選択されたグループに属する複数の無線受信装置へ送信するデータを、選択されたグループに付与された識別番号に対応する多重方式で多重して送信信号を生成する送信シンボル生成部１２５と、を備える。【選択図】図２
2013201472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信アンテナを備え、複数の多重方式から１つを選択して複数の無線受信装置宛ての送信データを多重して同時に送信する無線送信装置であって、
前記各無線受信装置が対応している多重方式を示す情報に基づいて、前記複数の無線受信装置から構成される複数のグループを作成し、前記各グループに属する複数の無線受信装置へ送信するデータを多重する多重方式を前記グループ毎に決定し、前記多重方式に対応して予め定められた識別番号を前記各グループに付与するグループ構成部と、
前記各グループからいずれか１つのグループを選択するスケジューリング部と、
前記選択されたグループに属する複数の無線受信装置へ送信するデータを、前記選択されたグループに付与された識別番号に対応する多重方式で多重して送信信号を生成する送信シンボル生成部と、を備えることを特徴とする無線送信装置。
【請求項２】
前記作成されたグループを記憶するグループ記憶部と、
前記各グループのグループ構成情報を生成する構成情報生成部と、
前記選択されたグループの識別番号を含む制御情報を生成する制御情報生成部と、を備え、
前記グループ構成情報を前記各無線受信装置に送信し、前記制御情報および前記複数の無線受信装置へ送信するデータが多重された送信信号を前記選択されたグループに属する各無線受信装置に送信することを特徴とする請求項１記載の無線送信装置。
【請求項３】
前記グループ構成部は、前記各グループに属する各無線受信装置のグループ内における順番を決定し、
前記構成情報生成部は、前記各無線受信装置のグループ内における順番を示す情報を含むグループ構成情報を生成し、
前記スケジューリング部は、前記選択されたグループに属する各無線受信装置の前記順番に基づいて、前記各無線受信装置に対する無線リソース割り当てを決定することを特徴とする請求項２記載の無線送信装置。
【請求項４】
前記複数の多重方式のうちの１つが前記各無線受信装置を周波数方向に多重するＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）であり、
前記スケジューリング部は、前記選択されたグループに付与された識別番号に対応する多重方式がＯＦＤＭＡである場合、前記選択されたグループに属する各無線受信装置の前記順番に基づいて、前記各無線受信装置に対するサブキャリア割り当てを決定することを特徴とする請求項３記載の無線送信装置。
【請求項５】
前記複数の多重方式は、前記各無線受信装置を空間方向に多重するマルチユーザＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）と、前記各無線受信装置を周波数方向に多重するＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）であることを特徴とする請求項１から請求項４記載の無線送信装置。
【請求項６】
複数の送信アンテナを備えた無線送信装置から、複数の無線受信装置宛ての送信データが多重され同時に送信された信号を受信する無線受信装置であって、
前記受信した信号からグループの識別番号を含む制御情報を取得する制御情報取得部と、
自装置が前記識別番号に対応するグループに属するか否かを判定する方式判定部と、
前記判定の結果、自装置が前記グループに属する場合は、前記識別番号に対応して予め定められた多重方式に応じた受信処理を行なう受信信号検出部と、を備えることを特徴とする無線受信装置。
【請求項７】
前記無線送信装置の送信先となる無線受信装置が属するグループのグループ構成情報を取得する構成情報取得部と、
前記グループの情報を記憶するグループ記憶部と、を更に備えることを特徴とする請求項６記載の無線受信装置。
【請求項８】
前記多重方式は、前記各無線受信装置を空間方向に多重するマルチユーザＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）または前記各無線受信装置を周波数方向に多重するＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）のいずれか一方であることを特徴とする請求項６または請求項７記載の無線受信装置。
【請求項９】
前記受信信号検出部は、前記グループにおける自装置の順番に基づいて、自装置に対する無線リソース割り当て位置を特定し、自装置宛ての受信信号を抽出することを特徴とする請求項６から請求項８記載の無線受信装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の無線送信装置と、
請求項６から請求項９のいずれかに記載の無線受信装置と、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１１】
複数の送信アンテナを備えた無線送信装置に実装されることにより、前記無線送信装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、
複数の多重方式から１つを選択して、複数の無線受信装置宛ての送信データを多重して同時に送信する機能と、
前記各無線受信装置が対応している多重方式を示す情報に基づいて、前記複数の無線受信装置から構成される複数のグループを作成し、前記各グループに属する複数の無線受信装置へ送信するデータを多重する多重方式を前記グループ毎に決定し、前記多重方式に対応して予め定められた識別番号を前記各グループに付与する機能と、
前記各グループからいずれか１つのグループを選択する機能と、
前記選択されたグループに属する複数の無線受信装置へ送信するデータを、前記選択されたグループに付与された識別番号に対応する多重方式で多重して送信信号を生成する機能と、の一連の機能を前記無線送信装置に発揮させることを特徴とする集積回路。
【請求項１２】
無線受信装置に実装されることにより、前記無線受信装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、
複数の送信アンテナを備えた無線送信装置から、複数の無線受信装置宛ての送信データが多重され同時に送信された信号を受信する機能と、
前記受信した信号からグループの識別番号を含む制御情報を取得する機能と、
自装置が前記識別番号に対応するグループに属するか否かを判定する機能と、
前記判定の結果、自装置が前記グループに属する場合は、前記識別番号に対応して予め定められた多重方式に応じた受信処理を行なう機能と、の一連の機能を前記無線受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、無線送信装置から複数の無線受信装置に対して、無線リソース上でユーザ多重を行ない、同時にデータ伝送を行なう技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のデータ通信量の増加に伴い、より高い周波数利用効率を有する無線通信システムの必要性が高まっている。その実現を目指した様々な技術が提案されており、周波数利用効率を高める可能性を持った技術の１つとして、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access：直交周波数分割多元接続）がある。
【０００３】
ＯＦＤＭＡは、直交する多数のサブキャリアを信号周期の逆数の間隔で密に配置することで周波数利用効率を高められるＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）の特徴を生かして、マルチパス環境下での無線受信装置毎に異なる受信特性に応じて、各無線受信装置に特性の良い任意の数のサブキャリア（若しくは連続するサブキャリアの組からなる周波数チャネル）を割り当てることにより、さらに実質的な周波数利用効率を高める方式である。
【０００４】
ＯＦＤＭＡは、３ＧＰＰ（The 3rd Generation Partnership Project）を中心に標準化が進められているセルラシステムであるＥ−ＵＴＲＡ（Evolved Universal Terrestrial Radio Access）システムのダウンリンクアクセス方式としても採用されている（非特許文献１）。
【０００５】
周波数利用効率を向上させる他の技術として、送受信に複数のアンテナを使用し、同じ周波数帯域で複数の異なるデータ系列（データストリーム）を空間的に多重して同時通信するＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output：多入力多出力）伝送技術が、無線ＬＡＮやセルラシステムなどで実用化されている。
【０００６】
また、次世代のセルラシステムや無線ＬＡＮ等において、無線送信装置の備える送信アンテナ数が無線受信装置の備える受信アンテナ数に比べて大幅に多くなるシステムが提案されており、このようなシステムにおいて、無線送信装置の送信アンテナを有効に活用してさらにシステムスループットを向上させるために、複数の無線受信装置（ユーザ）宛てのデータ系列をＭＩＭＯ多重するマルチユーザＭＩＭＯ（Multi-User MIMO）が提案されている（非特許文献2）。なお、マルチユーザＭＩＭＯに対して、１つの無線受信装置宛ての複数のデータ系列をＭＩＭＯ多重する方式をシングルユーザＭＩＭＯ（Single User MIMO）と呼ぶ。
【０００７】
一方、無線送信装置から送信されたマルチユーザＭＩＭＯ信号に空間多重されたデータ系列の宛先となる複数の無線受信装置を識別する方法として、マルチユーザＭＩＭＯで空間多重する無線受信装置の組み合わせ（グループ）を決定して、それぞれのグループを識別するグループＩＤ（Group ID）をマルチユーザＭＩＭＯ伝送時に送信フレームの制御情報に埋め込む方法が、策定中の無線ＬＡＮ規格のＩＥＥＥ（The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.）８０１．１１ａｃで提案されている（非特許文献3）。ここで、各無線受信装置は複数のグループに属することも可能である。
【０００８】
なお、マルチユーザＭＩＭＯ伝送に先立って、マルチユーザＭＩＭＯで空間多重する無線受信装置の組み合わせ（グループ）を無線送信装置（アクセスポイント）が決定して、それぞれのグループを識別するグループＩＤを付加して、各無線受信装置に対して、当該マルチユーザＭＩＭＯ伝送がどのグループ宛のものかを通知する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】3GPP、「LTE Physical Layer - General Description」、TS 36.201 V8.3.0、2009年3月
【非特許文献２】Spencer他、「An Introduction to the Multi-User MIMO Downlink」、IEEE Communication Magazine、Vol.42、Issue10、p.60-67、2004年10月
【非特許文献３】「IEEE P802.11 Wireless LANs Specification Framework for TGac」、IEEE 802.11-09/0992r21、2011年1月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、複数の無線受信装置に対して同時に伝送を行なうマルチユーザ多重伝送において、ユーザ多重方式としてマルチユーザＭＩＭＯとＯＦＤＭＡとから一方を選択して用いる場合、ユーザ多重方式を識別する情報が必要であり、さらに、マルチユーザＭＩＭＯ伝送時の空間ストリームへの無線受信装置の割り当て情報、およびＯＦＤＭＡ伝送時のサブキャリアへの無線受信装置の割り当て情報を無線受信装置へ通知する情報がそれぞれ必要となり、制御情報が増加してしまうという問題があった。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、マルチユーザ多重伝送毎にユーザ多重方式としてマルチユーザＭＩＭＯとＯＦＤＭＡのどちらか一方を選択して用いるような無線通信システムにおいて、制御情報量を増大させずに、無線送信装置から送信されたマルチユーザ多重伝送信号がマルチユーザＭＩＭＯであるかＯＦＤＭＡであるのかを無線受信装置に通知することが可能となる無線送信装置、無線受信装置、無線通信システ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】
【００１２】
（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、本発明の無線送信装置は、複数の送信アンテナを備え、複数の多重方式から１つを選択して複数の無線受信装置宛ての送信データを多重して同時に送信する無線送信装置であって、前記各無線受信装置が対応している多重方式を示す情報に基づいて、前記複数の無線受信装置から構成される複数のグループを作成し、前記各グループに属する複数の無線受信装置へ送信するデータを多重する多重方式を前記グループ毎に決定し、前記多重方式に対応して予め定められた識別番号を前記各グループに付与するグループ構成部と、前記各グループからいずれか１つのグループを選択するスケジューリング部と、前記選択されたグループに属する複数の無線受信装置へ送信するデータを、前記選択されたグループに付与された識別番号に対応する多重方式で多重して送信信号を生成する送信シンボル生成部と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
このように、各無線受信装置が対応している多重方式を示す情報に基づいて、前記複数の無線受信装置から構成される複数のグループを作成し、前記各グループに属する複数の無線受信装置へ送信するデータを多重する多重方式を前記グループ毎に決定し、前記多重方式に対応して予め定められた識別番号を前記各グループに付与し、前記各グループからいずれか１つのグループを選択し、前記選択されたグループに属する複数の無線受信装置へ送信するデータを、前記選択されたグループに付与された識別番号に対応する多重方式で多重して送信信号を生成するので、どのような多重方式であるかをグループの識別番号から識別することが可能となり、制御情報量を増大させずに無線受信装置に多重方式を通知することが可能となる。
【００１４】
（２）また、本発明の無線送信装置は、前記作成されたグループを記憶するグループ記憶部と、前記各グループのグループ構成情報を生成する構成情報生成部と、前記選択されたグループの識別番号を含む制御情報を生成する制御情報生成部と、を備え、前記グループ構成情報を前記各無線受信装置に送信し、前記制御情報および前記複数の無線受信装置へ送信するデータが多重された送信信号を前記選択されたグループに属する各無線受信装置に送信することを特徴とする。
【００１５】
このように、グループ構成情報を前記各無線受信装置に送信し、前記制御情報および前記複数の無線受信装置へ送信するデータが多重された送信信号を前記選択されたグループに属する各無線受信装置に送信するので、無線送信装置から送信された多重伝送信号がどのような多重方式で送信されたのかを識別番号から識別することが可能となり、制御情報量を増大させずに無線受信装置に多重方式を通知することが可能となる。
【００１６】
（３）また、本発明の無線送信装置において、前記グループ構成部は、前記各グループに属する各無線受信装置のグループ内における順番を決定し、前記構成情報生成部は、前記各無線受信装置のグループ内における順番を示す情報を含むグループ構成情報を生成し、前記スケジューリング部は、前記選択されたグループに属する各無線受信装置の前記順番に基づいて、前記各無線受信装置に対する無線リソース割り当てを決定することを特徴とする。
【００１７】
このように、前記各グループに属する各無線受信装置のグループ内における順番を決定し、前記各無線受信装置のグループ内における順番を示す情報を含むグループ構成情報を生成し、前記選択されたグループに属する各無線受信装置の前記順番に基づいて、前記各無線受信装置に対する無線リソース割り当てを決定するので、制御情報量を増大させずに、マルチユーザＭＩＭＯ伝送時の割り当てとＯＦＤＭＡ伝送時の割り当てを無線受信装置に通知することが可能となる。
【００１８】
（４）また、本発明の無線送信装置において、前記複数の多重方式のうちの１つが前記各無線受信装置を周波数方向に多重するＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）であり、前記スケジューリング部は、前記選択されたグループに付与された識別番号に対応する多重方式がＯＦＤＭＡである場合、前記選択されたグループに属する各無線受信装置の前記順番に基づいて、前記各無線受信装置に対するサブキャリア割り当てを決定することを特徴とする。
【００１９】
このように、前記選択されたグループに付与された識別番号に対応する多重方式がＯＦＤＭＡである場合、前記選択されたグループに属する各無線受信装置の前記順番に基づいて、前記各無線受信装置に対するサブキャリア割り当てを決定するので、制御情報量を増大させずに、ＯＦＤＭＡ伝送時の割り当てを無線受信装置に通知することが可能となる。
【００２０】
（５）また、本発明の無線送信装置において、前記複数の多重方式は、前記各無線受信装置を空間方向に多重するマルチユーザＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）と、前記各無線受信装置を周波数方向に多重するＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）であることを特徴とする。
【００２１】
このように、前記複数の多重方式は、前記各無線受信装置を空間方向に多重するマルチユーザＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）と、前記各無線受信装置を周波数方向に多重するＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）であるので、無線送信装置から送信された多重伝送信号がマルチユーザＭＩＭＯであるかＯＦＤＭＡであるのかをグループＩＤから識別することが可能となり、制御情報量を増大させずに無線受信装置に多重方式を通知することが可能となる。
【００２２】
（６）また、本発明の無線受信装置は、複数の送信アンテナを備えた無線送信装置から、複数の無線受信装置宛ての送信データが多重され同時に送信された信号を受信する無線受信装置であって、前記受信した信号からグループの識別番号を含む制御情報を取得する制御情報取得部と、自装置が前記識別番号に対応するグループに属するか否かを判定する方式判定部と、前記判定の結果、自装置が前記グループに属する場合は、前記識別番号に対応して予め定められた多重方式に応じた受信処理を行なう受信信号検出部と、を備えることを特徴とする。
【００２３】
このように、前記受信した信号からグループの識別番号を含む制御情報を取得し、自装置が前記識別番号に対応するグループに属するか否かを判定し、前記判定の結果、自装置が前記グループに属する場合は、前記識別番号に対応して予め定められた多重方式に応じた受信処理を行なうので、無線送信装置から送信された多重伝送信号がどのような多重方式で送信されたのかを識別番号から識別することが可能となる。その結果、制御情報量が増大することなく無線受信装置は多重方式の通知を受けることが可能となる。
【００２４】
（７）また、本発明の無線受信装置において、前記無線送信装置の送信先となる無線受信装置が属するグループのグループ構成情報を取得する構成情報取得部と、前記グループの情報を記憶するグループ記憶部と、を更に備えることを特徴とする。
【００２５】
このように、前記無線送信装置の送信先となる無線受信装置が属するグループのグループ構成情報を取得し、前記グループの情報を記憶するので、無線送信装置から送信された多重伝送信号がどのような多重方式で送信されたのかを識別番号で識別することが可能となる。その結果、制御情報量が増大することなく無線受信装置は多重方式の通知を受けることが可能となる。
【００２６】
（８）また、本発明の無線受信装置において、前記多重方式は、前記各無線受信装置を空間方向に多重するマルチユーザＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）または前記各無線受信装置を周波数方向に多重するＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）のいずれか一方であることを特徴とする。
【００２７】
このように、前記多重方式は、前記各無線受信装置を空間方向に多重するマルチユーザＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）または前記各無線受信装置を周波数方向に多重するＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）のいずれか一方であるので、無線送信装置から送信された多重伝送信号がマルチユーザＭＩＭＯであるかＯＦＤＭＡであるのかをグループＩＤから識別することが可能となる。その結果、制御情報量が増大することなく無線受信装置は多重方式の通知を受けることが可能となる。
【００２８】
（９）また、本発明の無線受信装置において、前記受信信号検出部は、前記グループにおける自装置の順番に基づいて、自装置に対する無線リソース割り当て位置を特定し、自装置宛ての受信信号を抽出することを特徴とする。
【００２９】
このように、前記グループにおける自装置の順番に基づいて、自装置に対する無線リソース割り当て位置を特定し、自装置宛ての受信信号を抽出するので、制御情報量を増大させずに、マルチユーザＭＩＭＯ伝送時の割り当てとＯＦＤＭＡ伝送時の割り当ての通知を受けることが可能となる。
【００３０】
（１０）また、本発明の無線通信システムは、上記（１）から（５）のいずれかに記載の無線送信装置と、上記（６）から（９）のいずれかに記載の無線受信装置と、から構成されることを特徴とする。
【００３１】
この構成により、無線送信装置から送信された多重伝送信号がマルチユーザＭＩＭＯであるかＯＦＤＭＡであるのかを識別番号から識別することが可能となり、制御情報量を増大させずに無線受信装置に多重方式を通知することが可能となる。
【００３２】
（１１）また、本発明の集積回路は、複数の送信アンテナを備えた無線送信装置に実装されることにより、前記無線送信装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、複数の多重方式から１つを選択して、複数の無線受信装置宛ての送信データを多重して同時に送信する機能と、前記各無線受信装置が対応している多重方式を示す情報に基づいて、前記複数の無線受信装置から構成される複数のグループを作成し、前記各グループに属する複数の無線受信装置へ送信するデータを多重する多重方式を前記グループ毎に決定し、前記多重方式に対応して予め定められた識別番号を前記各グループに付与する機能と、前記各グループからいずれか１つのグループを選択する機能と、前記選択されたグループに属する複数の無線受信装置へ送信するデータを、前記選択されたグループに付与された識別番号に対応する多重方式で多重して送信信号を生成する機能と、の一連の機能を前記無線送信装置に発揮させることを特徴とする。
【００３３】
このように、各無線受信装置が対応している多重方式を示す情報に基づいて、前記複数の無線受信装置から構成される複数のグループを作成し、前記各グループに属する複数の無線受信装置へ送信するデータを多重する多重方式を前記グループ毎に決定し、前記多重方式に対応して予め定められた識別番号を前記各グループに付与し、前記各グループからいずれか１つのグループを選択し、前記選択されたグループに属する複数の無線受信装置へ送信するデータを、前記選択されたグループに付与された識別番号に対応する多重方式で多重して送信信号を生成するので、どのような多重方式であるかをグループの識別番号から識別することが可能となり、制御情報量を増大させずに無線受信装置に多重方式を通知することが可能となる。
【００３４】
（１２）また、本発明の集積回路は、無線受信装置に実装されることにより、前記無線受信装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、複数の送信アンテナを備えた無線送信装置から、複数の無線受信装置宛ての送信データが多重され同時に送信された信号を受信する機能と、前記受信した信号からグループの識別番号を含む制御情報を取得する機能と、自装置が前記識別番号に対応するグループに属するか否かを判定する機能と、前記判定の結果、自装置が前記グループに属する場合は、前記識別番号に対応して予め定められた多重方式に応じた受信処理を行なう機能と、の一連の機能を前記無線受信装置に発揮させることを特徴とする。
【００３５】
このように、前記受信した信号からグループの識別番号を含む制御情報を取得し、自装置が前記識別番号に対応するグループに属するか否かを判定し、前記判定の結果、自装置が前記グループに属する場合は、前記識別番号に対応して予め定められた多重方式に応じた受信処理を行なうので、無線送信装置から送信された多重伝送信号がどのような多重方式で送信されたのかを識別番号から識別することが可能となる。その結果、制御情報量が増大することなく無線受信装置は多重方式の通知を受けることが可能となる。
【発明の効果】
【００３６】
マルチユーザ多重伝送毎に、複数のユーザ多重方式から１つを選択して用いるような無線通信システムにおいて、制御情報量を増大させずに、無線送信装置から送信されたマルチユーザ多重伝送信号が、どのユーザ多重方式を用いてユーザ多重された信号であるのかを無線受信装置に通知することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の無線通信システムの概略構成例を示す図である。
【図２】本発明の無線送信装置１の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の無線送信装置１のグループ構成部１０７で作成され、各無線受信装置３と共有されるグループ情報の一例を示す図である。
【図４】本実施形態に係る送信シンボル生成部１２５の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図５Ａ】本発明のマッピング部２０１における、各ユーザの変調シンボル系列の割り当ての一例を示した図である。
【図５Ｂ】本発明のマッピング部２０１における、各ユーザの変調シンボル系列の割り当ての一例を示した図である。
【図６Ａ】本発明のマッピング部２０１における、制御情報系列の変調シンボル系列、各ユーザの変調シンボル系列、および参照信号系列の割り当ての一例を示した図である。
【図６Ｂ】本発明のマッピング部２０１における、制御情報系列の変調シンボル系列、各ユーザの変調シンボル系列、および参照信号系列の割り当ての一例を示した図である。
【図７】本発明の無線受信装置３の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図８】本発明の受信信号検出部３１５の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図９Ａ】本発明の無線送信装置１と各無線受信装置３との間の動作を示すシーケンスチャートの一例を示したものである。
【図９Ｂ】本発明の無線送信装置１と各無線受信装置３との間の動作を示すシーケンスチャートの一例を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下において、本発明の実施形態による通信技術について、図面を参照しながら説明を行なう。本実施形態による通信技術は、無線送信装置（基地局装置、アクセスポイント等）が、複数の無線受信装置（端末装置）のうちから複数の無線受信装置を選択して、それら複数の無線受信装置宛ての送信データを空間方向または周波数方向にマルチユーザ多重して同時に伝送を行なう無線通信システムに用いられる技術である。本実施形態では、上記マルチユーザ多重伝送において、空間方向のユーザ多重方式としてマルチユーザＭＩＭＯを、周波数方向のユーザ多重方式としてＯＦＤＭＡを用いる通信システムを例として説明する。
【００３９】
図１は、本発明の無線通信システムの概略構成例を示す図である。図１に示すように、本実施形態における無線通信システムでは、無線送信装置１が複数の無線受信装置（例えば、無線受信装置３−１〜３−８。さらに無線受信装置３−１〜３−８を合わせて無線受信装置３とも表す）と通信するに際し、無線送信装置１がこれらの無線受信装置３の複数の組み合わせによって複数のグループを作成し、グループを識別するグループ識別番号（グループＩＤ）を付与する。なお、１つの無線受信装置３は複数のグループに属することができる。
【００４０】
本実施形態では、マルチユーザ多重伝送のために用いるユーザ多重方式を、このグループＩＤ毎に予めシステムで定めておく。言い換えれば、マルチユーザ多重伝送のために用いるユーザ多重方式に対応するグループＩＤの複数の候補（具体的には、例えば、グループＩＤの値の範囲やビットパターンなどで区別される複数の候補）を予め定めておき、作成した各グループについて、それぞれで用いるユーザ多重方式に対応するグループＩＤの候補の中からそれぞれ異なる１つを選択して、各グループのグループＩＤとして付与する。グループＩＤを６ビット（０番から６３番）で表す場合には、例えば、３１番までをマルチユーザＭＩＭＯを用いるグループ（第１のグループ）、３２番以降をＯＦＤＭＡを用いるグループ（第２のグループ）、などのように予め定めておく。なお、第１のグループのグループＩＤと第２のグループのグループＩＤとの区別は、上記のように取り得るグループＩＤの範囲を２つに分ける方法を用いても良いし、グループＩＤを２進数で表現したときの特定ビットの値で分ける方法（例えば、特定ビットが０のときは第１のグループ、１のときは第２のグループ）を用いても良い。その他、システムで予め定められ、グループＩＤからのみでどちらのグループに属するかを区別できる方法であれば、どのような方法でも良い。
【００４１】
無線送信装置１は、上記グループ分けの情報（各無線受信装置３がどのグループに属しているのかの情報）および各グループでの所属無線受信装置の処理順番（マルチユーザ多重伝送処理における伝搬路情報通知やＡＣＫ／ＮＡＫ応答などの順番、制御信号中の各無線受信装置３宛て個別情報の順番、空間ストリームまたは割り当てサブキャリアの順番など）を定めた情報を、通信に先立って無線受信装置３に通知する。
【００４２】
無線送信装置１は、マルチユーザ多重伝送の対象とする無線受信装置３（対象無線受信装置）の組み合わせとして、その組み合わせの候補である上記で作成した複数のグループから１つを選択し、選択したグループに属する複数の無線受信装置３宛ての送信データを、選択したグループに対応したユーザ多重方式に応じて、同じ周波数帯域で空間的にユーザ多重して同時通信するマルチユーザＭＩＭＯ伝送、またはＯＦＤＭの全サブキャリアを複数のグループまたはブロックに分割して、それぞれ各無線受信装置３に割り当てて周波数的にユーザ多重して同時通信するＯＦＤＭＡ伝送を行なう。このとき、選択したグループを識別するグループＩＤを用いて当該マルチユーザ多重伝送の対象とするグループを無線受信装置３へ通知する。また同時に、無線受信装置３では、このグループＩＤの通知によって無線送信装置１が用いたユーザ多重方式を識別できる。
【００４３】
各無線受信装置３−１〜３−８は、無線送信装置１からの参照信号（送受信で既知の信号。パイロット信号、トレーニング信号など）を受信し、無線送信装置１の各送信アンテナと自無線受信装置３の各受信アンテナとの間の伝搬路状態、または、無線送信装置１の送信する各空間ストリームについての自無線受信装置３の各受信アンテナとの間の伝搬路状態を推定し、伝搬路状態を表す伝搬路情報を無線送信装置１にそれぞれ報告する。無線送信装置１は、各無線受信装置３から報告された伝搬路情報等に基づいて複数のグループから１つのグループを選択し、それら複数の無線受信装置３宛ての送信データを、空間的に多重して同時通信するマルチユーザＭＩＭＯ伝送、または周波数的に多重して同時通信するＯＦＤＭＡ伝送とから一方を選択して用いて送信する。
【００４４】
例えば、伝搬路情報として、信号電力対雑音電力比（Signal to Noise power Ratio：SNR）、信号電力対干渉および雑音電力比（Signal to Interference plus Noise power Ratio：SINR）、搬送波電力対雑音電力比（Carrier to Noise power Ratio：CNR）、搬送波電力対干渉および雑音電力比（Carrier to Interference plus Noise power Ratio：CINR）あるいはそれらから算出された値を表す受信品質情報（Channel Quality Indicator：CQI）と、無線送信装置１の各送信アンテナから各無線受信装置３の各受信アンテナまでの複素伝搬路利得やその共分散値等を表すチャネル状態情報（Channel State Information：CSI）、チャネル状態から求めたプリコーディング行列、または所望プリコーディング行列のインデックス（Precoding Matrix Index：PMI）などを各無線受信装置３から受信し、これらの情報を基にマルチユーザ多重伝送する無線受信装置３のグループを選択する。
【００４５】
図２は、本発明の無線送信装置１の一構成例を示す機能ブロック図である。図２の無線送信装置１の一構成例は、Ｍ個のアンテナを備え、最大Ｍ個の異なる送信データ系列を空間多重してＭＩＭＯ伝送することができる。無線受信部１０１は、アンテナ部１０３の少なくとも１つのアンテナを通じて各無線受信装置３（無線受信装置３−１〜３−８）から送信された信号を受信する。対応情報取得部１０５は、初めて通信を確立する無線受信装置３や、グループ分けを更新する際などに各無線受信装置３などから受信した、それぞれの無線受信装置３が対応しているユーザ多重方式の情報、あるいは対応しているユーザ多重方式が判別できる情報（端末クラス、準拠規格情報などを示す受信機能情報など）を示した対応情報を取得し、各無線受信装置３の対応ユーザ多重方式情報を出力する。
【００４６】
本実施形態では一例として、図１の通信システムにおいて、無線受信装置３−１、３−３はマルチユーザＭＩＭＯ伝送のみに対応する無線受信装置３（以下、第１種の無線受信装置３と記す）とし、無線受信装置３−２、３−４、３−５、３−６、３−７、３−８はマルチユーザＭＩＭＯ伝送とＯＦＤＭＡ伝送の両方に対応する無線受信装置３（以下、第２種の無線受信装置３と記す）とする。例えば、第１種の無線受信装置３は従来のマルチユーザＭＩＭＯ伝送に対応した端末装置であり、第２種の無線受信装置３は下位互換性を保ちつつＯＦＤＭＡ伝送にも対応した端末装置などである。
【００４７】
グループ構成部１０７は、少なくとも対応情報取得部１０５が出力する各無線受信装置３の対応ユーザ多重方式情報に基づいて、各無線受信装置３の複数の組み合わせによって複数のグループを作成し、それぞれのグループで用いるユーザ多重方式を定め、定めたユーザ多重方式に対応するグループＩＤを付与する。例えば、前述した６ビットのグループＩＤの例の場合、マルチユーザＭＩＭＯ伝送を用いる第１のグループには３１番までのグループＩＤを付与し、ＯＦＤＭＡ伝送を用いる第２のグループには３２番以降のグループＩＤを付与する。
【００４８】
この際、各グループ内における各無線受信装置３の順番（マルチユーザ多重伝送処理における伝搬路情報通知やＡＣＫ／ＮＡＫ応答などの順番、制御信号中の各無線受信装置３宛て個別情報の順番、空間ストリームまたは割り当てサブキャリアの順番など）も決定する。
【００４９】
なお、１つの無線受信装置３は複数のグループに属することができる。さらに、どのグループにも属さない無線受信装置３が存在していても良い。ただし、マルチユーザＭＩＭＯ伝送のみに対応する第１種の無線受信装置３は、第１のグループのみに属するようにグループを作成する。
【００５０】
マルチユーザＭＩＭＯ伝送とＯＦＤＭＡ伝送の両方に対応する第２種の無線受信装置３は、第１のグループと第２のグループのどちらにも属することができる。また、各無線受信装置３の位置情報や、各無線受信装置３からの電波の到来角を推定した結果などの情報をさらに用いてグループ分けを行なっても良い。この場合、例えば、伝搬路の相関が低くなるように位置の離れた無線受信装置３同士や電波到来角の離れた無線受信装置３同士でマルチユーザＭＩＭＯ伝送を行なうグループを作成し、伝搬路の相関が高くなる可能性の高い位置の近い無線受信装置３同士や電波到来角の近い無線受信装置３同士でＯＦＤＭＡ伝送を行なうグループを作成するのが好ましいが、これに限られるものではない。
【００５１】
また、同じ無線受信装置３の組み合わせで、ユーザ多重方式や各無線受信装置３の順番が異なる複数のグループがあっても良い。このような、同じ無線受信装置３の組み合わせでユーザ多重方式や順番が異なる複数のグループを作成した場合、それら組み合わされた各無線受信装置３のそれぞれの伝搬路の状態などに応じて、より効率の良い（各無線受信装置３それぞれにおける伝送レートまたは合計の伝送レートが高い、他セルへの干渉が少ない等）、ユーザ多重方式や順番で定義されたグループを上記複数のグループの中から選択することが可能となる。
【００５２】
さらに、ユーザ多重方式がＯＦＤＭＡであるグループにおいては、上記各グループ内における各無線受信装置３の順番に対応づけて、各無線受信装置３を割り当てる、サブキャリア、連続する複数のサブキャリアをまとめたブロック、あるいは不連続な複数のサブキャリアをまとめたサブキャリアグループが決定されることが好ましい。例えば、グループに４個の無線受信装置３が属している場合に、全サブキャリア（またはマルチユーザ多重伝送の対象とする帯域）を４個のサブキャリアブロックに均等に分割し、順番の早い無線受信装置３から順に低い周波数のサブキャリアブロックから割り当てる、などのように規則を定めておく。また、４個の無線受信装置３が属するグループが選択された場合でも、例えばそのうち１個の無線受信装置３についてはデータ伝送が行なわれないような場合（例えば空間ストリーム数として０を指定する場合）、上記４個のサブキャリアブロックのうち、当該無線受信装置３の順番に当たるサブキャリアブロックへの割り当てをブランク（あるいはダミーデータの送信）としても良いし、残る３個の無線受信装置３に対して３個のサブキャリアブロックに均等に分割して割り当てるようにしても良く、このような場合の割り当て規則を予め定めておくのが好ましい。
【００５３】
図３は、本発明の無線送信装置１のグループ構成部１０７で作成され、各無線受信装置３と共有されるグループ情報の一例を示す図である。図３では、グループＩＤを６ビット（０番から６３番）で表し、３１番までをユーザ多重方式としてマルチユーザＭＩＭＯを用いる第１のグループ、３２番以降をユーザ多重方式としてＯＦＤＭＡを用いる第２のグループと定めた場合の一例を示している。なお、グループＩＤの０番と６３番は、特別な用途（例えば、全帯域単一ユーザ宛てのシングルユーザＭＩＭＯ時や、グループ定義前など）を表す番号として使用される場合を想定して、ユーザ多重方式のグループとしては未使用とした例を示している。
【００５４】
無線受信装置３−１〜３−８に対して、ユーザ多重方式としてマルチユーザＭＩＭＯを用いる、グループＩＤが１番から３１番の第１のグループと、ＯＦＤＭＡを用いる、グループＩＤが３２番から６２番の第２のグループが定義されている。
【００５５】
マルチユーザＭＩＭＯにのみ対応する（ＯＦＤＭＡに対応していない）第１種の無線受信装置３である無線受信装置３−１、３−３（図３の下線を付した無線受信装置３）は第１のグループにのみ属し、マルチユーザＭＩＭＯおよびＯＦＤＭＡの両方に対応する第２種の無線受信装置３である無線受信装置３−２、３−４、３−５、３−６、３−７、３−８は第１および第２の両方のグループに属することができる。
【００５６】
図２に戻り、グループ記憶部１０９は、グループ構成部１０７で作成したグループの情報（グループＩＤ、所属する無線受信装置３、グループ内での各無線受信装置３の順番を含む、グループ構成情報）を記憶する。構成情報生成部１１１は、グループ構成部１０７が作成したグループの情報を各無線受信装置３へ通知するグループ構成情報を生成する。なお、各無線受信装置３に対するグループ構成情報の通知は、グループ毎に所属する無線受信装置３（無線受信装置３の識別情報、すなわちユーザＩＤやＭＡＣアドレスなど）と順番の情報を通知しても良いし、無線受信装置３毎に所属するグループとグループ内の順番の情報を通知しても良い。伝搬路情報取得部１１３は、受信した信号から、各無線受信装置３−１〜３−８がそれぞれ送信した、ＣＱＩおよびＣＳＩの情報が含まれる伝搬路情報を取得する。
【００５７】
スケジューリング部１１５は、送信バッファ部１１７に蓄積された各無線受信装置３宛ての送信データ量や優先度、および伝搬路情報取得部１１３で取得した各無線受信装置３の伝搬路情報などに基づいて、マルチユーザ多重伝送する複数の無線受信装置３（対象無線受信装置）の組み合わせとユーザ多重方式の組を、グループ記憶部１０９に記憶された複数のグループから１つ選択する。選択したグループのグループＩＤに対応したユーザ多重方式および処理順番などに基づいて、マルチユーザＭＩＭＯの空間リソースの各対象無線受信装置への割り当て、またはＯＦＤＭＡのサブキャリア（ブロック）の各対象無線受信装置への割り当てを決定し、ユーザ多重方式、マルチユーザＭＩＭＯの空間リソース割り当て結果またはＯＦＤＭＡのサブキャリア割り当て結果を示すスケジューリング情報を出力する。
【００５８】
さらに、伝搬路情報取得部１１３で取得した各無線受信装置３からのＣＱＩなどに基づいて、各無線受信装置３宛ての送信データに対する変調方式や符号化率（Modulation and Coding Scheme：MCS）などのパラメータを選択しても良い。
【００５９】
なお、本実施形態では、無線受信装置３−１〜３−８の中からＵ個の無線受信装置３が属するグループが選択され、各対象無線受信装置に送信データ系列を１系列ずつ送信する場合を説明する。以降では、上記選択されたＵ個の対象無線受信装置を、それぞれ第１ユーザから第Ｕユーザと記す。
【００６０】
また、マルチユーザＭＩＭＯ伝送時は、上記ユーザ毎に１系列の送信データ系列をそれぞれ１空間ストリームに割り当て、合計ＵストリームをマルチユーザＭＩＭＯで空間多重して伝送し、ＯＦＤＭＡ伝送時は、上記ユーザ毎に１系列の送信データ系列を、ユーザ毎に割り当てられたサブキャリア（ブロック）においてそれぞれＵストリームのシングルユーザＭＩＭＯで空間多重して伝送するものとし、さらに、ユーザ数Ｕはアンテナ部１０３のアンテナ数Ｍに等しい場合を例として説明するが、これに限られるものではない。
【００６１】
制御情報生成部１１９は、スケジューリング情報に基づいて、グループＩＤ（グループ識別情報）、各ユーザのＭＣＳ、および各ユーザの空間ストリーム数の情報が含まれる制御情報系列を生成する。送信バッファ部１１７は、上位層から入力された各無線受信装置３宛ての送信データ系列を蓄積し、スケジューリング部１１５で選択された第１から第Ｕユーザ宛ての各送信データ系列を順次符号化部１２１へ出力する。
【００６２】
符号化部１２１は、送信バッファ部１１７から入力された第１から第Ｕユーザ宛ての送信データ系列および制御情報生成部１１９の生成した制御情報系列に対してそれぞれ誤り訂正符号化を行なう。なお、スケジューリング部１１５において各ユーザ宛ての送信データ系列の符号化率が選択されている場合は、その符号化率に従ってレートマッチング（パンクチャ）を行なう。符号化率の指定がない場合、および制御情報系列については、予め定められた符号化率でレートマッチングを行なうのが好ましい。また、複数の符号化部１２１を備え、Ｕ個のユーザ宛ての送信データ系列を並列的に誤り訂正符号化する構成としても良い。
【００６３】
変調部１２３は、それぞれ誤り訂正符号化された第１から第Ｕユーザ宛ての送信データ系列および制御情報系列に対して変調を施し、それぞれのサブキャリア毎の変調シンボル系列を出力する。なお、スケジューリング部１１５において各ユーザ宛ての送信データの変調方式が選択されている場合は、その変調方式を用いて変調を行なう。変調方式の指定がない場合、および制御情報系列については、予め定められた変調方式で変調を行なうのが好ましい。また、複数の変調部１２３を備え、誤り訂正符号化されたＵ個のユーザ宛ての送信データ系列を並列的に変調する構成としても良い。
【００６４】
送信シンボル生成部１２５は、制御情報系列の変調シンボル系列、第１から第Ｕユーザ宛ての各変調シンボル系列、スケジューリング情報（選択したグループのグループＩＤに対応したユーザ多重方式、マルチユーザＭＩＭＯの空間リソース割り当て結果またはＯＦＤＭＡのサブキャリア割り当て結果など）、および伝搬路情報取得部１１３で取得した各ユーザからの伝搬路情報が入力され、各空間リソースおよび各サブキャリアに対して、制御情報の変調シンボル系列、第１から第Ｕユーザ宛ての各変調シンボル系列および参照信号シンボル系列を割り当てて、アンテナ部１０３のＭ個の各アンテナから送信するそれぞれの信号の各サブキャリアの送信シンボル系列を生成する。なお、送信シンボル生成部１２５の詳細については後述する。
【００６５】
ＩＦＦＴ部１２７−１〜１２７−Ｍは、送信シンボル生成部１２５の生成した、Ｍ個のアンテナ毎の送信シンボル系列に対して、それぞれ逆高速フーリエ変換（Inverse Fast Fourier Transform：IFFT）などの周波数時間変換を施し、時間領域の信号へ変換する。ＧＩ挿入部１２９−１〜１２９−Ｍは、アンテナ毎の時間領域信号にそれぞれガード期間（Guard Interval：GI）を挿入する。無線送信部１３１−１〜１３１−Ｍは、ＧＩの挿入された時間領域信号をアンテナ部１０３の各アンテナを通じて送信する。
【００６６】
なお、選択したグループを識別するためのグループＩＤを第１から第Ｕユーザ（各対象無線受信装置）へ通知するためのグループ識別情報を、送信データ系列を送信するフレーム（パケット）とは別のフレームとして生成し、送信データ系列の送信に先だって各ユーザへ送信しても良い。制御部１３３は、上記各部を制御し、それぞれの処理を実行させる。
【００６７】
図４は、本実施形態に係る送信シンボル生成部１２５の一構成例を示す機能ブロック図である。送信シンボル生成部１２５は、マッピング部２０１、送信フィルタ乗算部２０３、参照信号生成部２０５、および送信フィルタ算出部２０７を有する。参照信号生成部２０５は、受信同期処理や、全ユーザが共通で受信すべき信号（例えばグループＩＤなどの全ユーザ共通の制御信号など）の受信処理に必要な既知の参照信号系列（第1の参照信号系列）を生成し、さらにスケジューリング情報に基づいて、選択された各ユーザにおいて伝搬路状態を推定するための既知の参照信号系列（第2の参照信号系列）を、各ユーザの各空間ストリームに対応してそれぞれ生成する。
【００６８】
マッピング部２０１は、制御情報系列の変調シンボル系列、第１から第Ｕユーザ宛ての各変調シンボル系列、および参照信号生成部２０５で生成された参照信号系列が入力され、スケジューリング部１１５によるスケジューリング結果に基づいて、上記各変調シンボル系列と各参照信号系列を、各空間ストリーム（空間方向）の各サブキャリア（周波数方向）およびＯＦＤＭシンボル（時間方向）からなる無線リソースに割り当てる。なお、第２の参照信号系列は、各ユーザにおいて各空間ストリームに対応する参照信号がそれぞれ分離識別できる形で受信されるように、周波数方向または時間方向またはその両方において直交するように割り当てられることが好ましい。さらに、制御情報系列の変調シンボルについては、グループＩＤおよび各ユーザの空間ストリーム数などのＭＩＭＯ受信に必要な全ユーザ共通の制御情報と、各ユーザのＭＣＳなどの個別の制御情報とによって、割り当てを変えても良い。
【００６９】
なお、各無線受信装置３に伝搬路を推定させる目的で、送信データ系列の含まれない、参照信号と制御信号から構成されるサウンディング信号（サウンディングフレーム、サウンディングパケット、null data packet）を送信する場合は、各空間ストリームに対応する参照信号系列を同様に直交するように割り当てる。
【００７０】
図５Ａおよび図５Ｂは、本発明のマッピング部２０１における、各ユーザの変調シンボル系列の割り当ての一例を示した図である。図５Ａは、ユーザ多重方式としてマルチユーザＭＩＭＯを選択した場合の各ユーザの変調シンボル系列の割り当ての一例であり、空間ストリームにそれぞれのユーザ宛ての変調シンボル系列を割り当ててマルチユーザ多重を行なう。図５Ｂは、ユーザ多重方式としてＯＦＤＭＡを選択した場合の各ユーザの変調シンボル系列の割り当ての一例であり、ＯＦＤＭのサブキャリアをＵ個のブロックに分割して、それぞれのブロックにそれぞれのユーザ宛ての変調シンボル系列を割り当ててマルチユーザ多重を行なう。なお図５Ｂの例では、各ユーザについてさらに複数の空間ストリームを用いたシングルユーザＭＩＭＯ伝送を行なう例を示しているが、これに限られたものではなく、１空間ストリームによる伝送を行なっても良い。
【００７１】
図６Ａおよび図６Ｂは、本発明のマッピング部２０１における、制御情報系列の変調シンボル系列、各ユーザの変調シンボル系列、および参照信号系列の割り当ての一例を示した図である。図６Ａは、ユーザ多重方式としてマルチユーザＭＩＭＯを選択した場合の割り当ての一例であり、まず第１の参照信号系列および全ユーザ共通の制御情報の変調シンボル系列を、順に空間多重せずに全サブキャリアを用いて割り当て、次に第２の参照信号系列を各空間ストリーム間で直交するように時間分割多重する形で割り当て、さらに各ユーザ個別の制御情報の変調シンボル系列を各ユーザの空間ストリームにそれぞれ割り当て、その後、各ユーザの空間ストリームにそれぞれのユーザ宛ての変調シンボル系列を割り当ててマルチユーザ多重を行なう。
【００７２】
図６Ｂは、ユーザ多重方式としてＯＦＤＭＡを選択した場合の割り当ての一例であり、まず第１の参照信号系列および全ユーザ共通の制御情報の変調シンボル系列を、順に空間多重せずに全サブキャリアを用いて割り当て、次にＯＦＤＭのサブキャリアをＵ個のブロックに分割して、第２の参照信号系列を各ユーザの割り当てサブキャリアブロック毎に各空間ストリーム間で直交するように時間分割多重する形で割り当て、さらに各ユーザ個別の制御情報の変調シンボル系列を各ユーザのサブキャリアブロックに割り当て、その後、それぞれのサブキャリアブロックにそれぞれのユーザ宛ての変調シンボル系列を割り当ててマルチユーザ多重を行なう。
【００７３】
図４に戻り、送信フィルタ算出部２０７は、スケジューリング情報に基づいて、伝搬路情報取得部１１３から入力された選択された各ユーザに関する伝搬路情報を取得し、これらの伝搬路情報に基づいて送信フィルタＷｔを算出する。
【００７４】
例えば、マルチユーザＭＩＭＯを選択した場合、Ｕ個のユーザに関するそれぞれの伝搬路情報として、各無線受信装置３の１個の受信アンテナと自無線送信装置１のＭ（＝Ｕ）個の送信アンテナとの間の各複素伝搬路利得を要素とする行ベクトルｈａ１〜ｈａＵが入力されたとすると、Ｕ行Ｍ列の伝搬路行列Ｈａ＝［ｈａ１… ｈａＵ］Ｔ（上付き添え字のＴは転置を表す）から、送信フィルタＷｔとして、Zero Forcing規範のWｔ＝Ｈａ−１（Ｈａの逆行列）や、最小平均二乗誤差（Minimum Mean Square Error：ＭＭＳＥ）規範のＷｔ＝ＨａＨ（ＨａＨａＨ＋αＩ）−１（Ｉは単位行列、αは正規化係数、上付き添え字のＨはエルミート転置を表す）など、ユーザ間の干渉を抑圧するようなフィルタを算出する。また、例えば、ＯＦＤＭＡを選択した場合にシングルユーザＭＩＭＯ伝送を行う場合、無線受信装置３のＮ個の受信アンテナと自無線送信装置１のＭ個の送信アンテナに対して、ｉ行ｊ列目の要素ｗｉ，ｊがｗｉ，ｊ＝１（ｉ＝ｊ）、ｗｉ，ｊ＝０（ｉ≠ｊ）となるようなＮ行Ｍ列の行列を送信フィルタＷｔとして算出しても良い。また、ＯＦＤＭＡ選択時の別の例として、対象無線受信装置３に関する伝搬路情報として、無線受信装置３のＮ個の受信アンテナと自無線送信装置１のＭ個の送信アンテナの間の複素伝搬路利得を要素とするＮ行Ｍ列の伝搬路行列Ｈｂを特異値分解（Ｈｂ＝ＵΣＶＨ、Ｕ：左特異値行列、Σ：特異値を要素とする対角行列、Ｖ：右特異値行列）して得られるＶが入力されたとすると、このＶを送信フィルタＷｔとして算出しても良い。
【００７５】
送信フィルタ乗算部２０３は、マッピング部２０１から出力された各空間ストリームの各サブキャリアのシンボルに、送信フィルタ算出部２０７で算出された送信フィルタＷｔを乗算し、アンテナ部１０３のＭ個の各アンテナから送信する第１から第ＭのＭ個の送信シンボル系列を生成する。なお、第１の参照信号系列および全ユーザ共通の制御情報の変調シンボル系列に関しては、送信フィルタＷｔを乗算せずに送信する。
【００７６】
図７は、本発明の無線受信装置３の一構成例を示す機能ブロック図である。図７の無線受信装置３は、マルチユーザＭＩＭＯ伝送とＯＦＤＭＡ伝送の両方に対応した第２種の無線受信装置３の例であり、Ｎ個のアンテナを備える。無線受信部３０１−１〜３０１−Ｎは、アンテナ部３０３を通じて無線送信装置１からの信号を受信する。構成情報取得部３０５は、無線受信部３０１−１〜３０１−Ｎの少なくとも１つで受信した受信信号から、無線送信装置１から通知されたグループ構成情報を取得し、グループ記憶部３０７へ出力する。グループ記憶部３０７は、構成情報取得部３０５で取得したグループ構成情報を記憶する。制御情報取得部３０９は、復号化部３１１から出力された制御情報系列が入力され、無線送信装置１から通知されたグループ識別情報（グループＩＤ）を取得し、方式判定部３１３へ出力する。さらに制御情報系列にＭＣＳの情報が含まれる場合は、受信信号検出部３１５および復号化部３１１へＭＣＳ情報を出力する。
【００７７】
方式判定部３１３は、グループ記憶部３０７に記憶されたグループ構成情報を参照して、制御情報取得部３０９で取得したグループＩＤの示すグループに自無線受信装置３（自局）が属しているかどうかを判定して、その判定結果を制御部３１７へ通知し、当該グループに属している場合は制御部３１７を通じて下記のデータ受信動作を実行させる。また、取得したグループＩＤで示されるグループが、ユーザ多重方式として、マルチユーザＭＩＭＯ伝送を行なうグループかＯＦＤＭＡ伝送を行なうグループかを判定し、またそのグループ内における自局の処理順番を判定し、その方式判定結果を受信信号検出部３１５へ出力する。
【００７８】
ＧＩ除去部３１９−１〜３１９−Ｎは、Ｎ個のアンテナを通じて受信した信号からそれぞれガードインターバル（ＧＩ）を取り除く。ＦＦＴ部３２１−１〜３２１−Ｎは、ＧＩが除去された受信信号をそれぞれ高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform：FFT）などによって時間周波数変換し、アンテナ毎に、サブキャリア毎の受信信号系列に変換する。参照信号分離部３２３−１〜３２３−Ｎは、ＦＦＴ部３２１−１〜３２１−Ｎから出力された受信信号系列を、制御情報および受信データの受信信号系列と、第１の参照信号および第２の参照信号の受信信号系列とに分離し、制御情報および受信データの受信信号系列を受信信号検出部３１５に、第１の参照信号および第２の参照信号の受信信号系列を伝搬路推定部３２５に、それぞれ入力する。
【００７９】
伝搬路推定部３２５は、分離された第１の参照信号および第２の参照信号の受信信号系列に基づいて、無線送信装置１から送信された各ストリームについて、無線送信装置１と無線受信装置３のアンテナ部３０３の各アンテナとの間の伝搬路状態（複素伝搬路利得）と、ＳＮＲまたはＳＩＮＲで表される受信品質を推定する。なお、送信されたストリーム数と、無線送信装置１のアンテナ数が等しい場合、一般的に上記の伝搬路状態は、無線送信装置１の各アンテナと無線受信装置３の各アンテナとの間の伝搬路の状態となる。
【００８０】
受信信号検出部３１５は、伝搬路推定部３２５による伝搬路状態の推定結果と、方式判定部３１３によるユーザ多重方式の判定結果と自局の処理順番とに基づいて、制御情報および受信データの受信信号系列に信号検出処理を施し、空間ストリーム毎の受信判定値系列を求めて、出力する。この受信判定値系列は、制御情報および受信データの各ビットの硬判定値または軟判定値であることが好ましい。また、制御情報取得部３０９からＭＣＳ情報が入力されている場合は、そのＭＣＳに応じた信号検出処理を行なう。なお、受信信号検出部３１５の詳細については後述する。
【００８１】
並直列変換部３２７は、受信信号検出部３１５から出力された空間ストリーム毎の受信判定値系列に並直列変換を施して、１つの受信判定値系列とする。復号化部３１１は、受信判定値系列に対して誤り訂正復号処理を行ない、制御情報系列と受信データ系列を生成し出力する。なお、制御情報取得部３０９からＭＣＳ情報が入力されている場合は、そのＭＣＳの符号化率に従ってレートマッチング（デパンクチャ）を行なう。伝搬路情報生成部３２９は、推定した伝搬路状態に基づいて、ＳＮＲ、ＳＩＮＲ、ＣＮＲ、およびＣＩＮＲまたはそれらから算出された値を表す受信品質情報（CQI）と、無線送信装置１から送信された各ストリームについて、無線送信装置１と各無線受信装置３の各受信アンテナまでの複素伝搬路利得やその共分散値等を表すチャネル状態情報（CSI）を生成する。
【００８２】
対応情報生成部３３１は、無線送信装置１と初めて通信を確立する場合やグループ分けを更新する場合などに、自局が対応しているユーザ多重方式の情報、あるいは対応しているユーザ多重方式が判別できる情報（端末クラス、準拠規格情報などを示す受信機能情報など）を示した対応情報を生成する。無線送信部３３３は、アンテナ部３０３を通じて、伝搬路情報生成部３２９が生成した伝搬路情報、および対応情報生成部３３１が生成した対応情報を無線送信装置１へ送信する。制御部３１７は、上記各部を制御し、それぞれの処理を実行させる。
【００８３】
図８は、本発明の受信信号検出部３１５の一構成例を示す機能ブロック図である。受信信号検出部３１５は、信号抽出部４０１、受信フィルタ乗算部４０３、受信フィルタ算出部４０５、および判定部４０７を有する。信号抽出部４０１は、方式判定部３１３における方式判定結果に基づいて、自局の割り当てられたサブキャリア（ブロック）の受信信号系列を抽出する。すなわち、ユーザ多重方式がマルチユーザＭＩＭＯの場合は全てのサブキャリアの受信信号系列を抽出し、ユーザ多重方式がＯＦＤＭＡの場合は自局の割り当てられたサブキャリア（ブロック）の受信信号系列のみを抽出する。なお、図６Ｂの例に示されるような割り当てが行なわれている場合、全ユーザ共通の制御情報の受信信号系列については、全てのサブキャリアの受信信号系列を抽出する。
【００８４】
図８では、自局宛ての空間ストリーム数がＳ個の場合を例として示している。なお、以下の説明では、ユーザ多重方式がマルチユーザＭＩＭＯの場合はＳ＝１、ユーザ多重方式がＯＦＤＭＡの場合はＳがアンテナ部３０３のアンテナ数Ｎに等しい（Ｓ＝Ｎ）場合を例とし、さらにＮは無線送信装置１のアンテナ数Ｍに等しいものとする。
【００８５】
受信フィルタ算出部４０５は、伝搬路推定部３２５における伝搬路推定結果に基づいて、信号抽出部４０１で抽出されたアンテナ毎の受信信号系列から、自局宛ての空間ストリームを検出するための受信フィルタＷｒを算出する。例えば、マルチユーザＭＩＭＯの場合、無線送信装置１における送信処理でユーザ間の干渉が抑圧されているものとすると、受信フィルタＷｒは１（あるいは単位行列Ｉ）でも良い。また、例えば、ＯＦＤＭＡの場合にシングルユーザＭＩＭＯ伝送を行う場合、伝搬路推定部３２５において無線受信装置３のＮ個の受信アンテナと自無線送信装置１のＭ個の送信アンテナとの複素伝搬路利得を要素とする伝搬路行列Ｈｒを伝搬路推定結果として算出し、受信フィルタＷｒとして、Zero Forcing規範のWｒ＝Ｈｒ−１や、ＭＭＳＥ規範のＷｒ＝ＨｒＨ（ＨｒＨｒＨ＋αＩ）−１など、各受信アンテナ間（ストリーム間）の干渉を抑圧して各ストリームを分離、検出するようなフィルタを算出する。
【００８６】
受信フィルタ乗算部４０３は、受信フィルタ算出部４０５で算出した受信フィルタを、信号抽出部４０１によって抽出したそれぞれの受信信号系列に乗算して、全ユーザ共通および自局宛ての、第１から最大第Ｓまでの空間ストリームの受信シンボル系列を算出する。判定部４０７は、各空間ストリームの受信シンボル系列に対して各ビットの軟判定または硬判定を行なって、各空間ストリームの受信判定値系列を算出する。
【００８７】
なお、受信信号検出部３１５における受信信号検出は、図８の例における受信フィルタの乗算による方法に代えて、最尤検出（Maximum Likelihood Detection：MLD）法や、その派生的手法であるＱＲＭ−ＭＬＤ（complexity-reduced MLD with QR decomposition and M−algorithm）法などの方法を用いても良い。
【００８８】
図９Ａ、図９Ｂは、本発明の無線送信装置１と各無線受信装置３との間の動作を示すシーケンスチャートの一例を示したものである。なお、図９Ａ、図９Ｂでは、無線受信装置３として無線受信装置３−１、３−２および３−８を抜き出して代表として記載している。まず、各無線受信装置３は、無線送信装置１に対して、各無線受信装置３が対応しているユーザ多重方式の情報、あるいは対応しているユーザ多重方式が判別できる情報（端末クラス、準拠規格情報などを示す受信機能情報など）を示した対応情報を送信する（ステップＳ１０１）。なお、各無線受信装置３からの対応情報の送信は、無線送信装置１と初めて通信を確立する場合や、無線送信装置１から要求があった場合などに、個別のタイミングで行なわれても良い。
【００８９】
無線送信装置１は、各無線受信装置３から通知された対応情報等に基づいて、マルチユーザ多重伝送に用いるユーザ多重方式をそれぞれ定めた複数のグループに各無線受信装置３を組分けして、グループを作成し（ステップＳ１０３）、各無線受信装置３に対して、グループの情報（グループ構成情報）を通知する（ステップＳ１０５）。各無線受信装置３は、無線送信装置１から通知されたグループ構成情報を記憶する（ステップＳ１０６）。その後、無線送信装置１は、サウンディング信号を生成し（ステップＳ１０７）、送信する（ステップＳ１０９）。
【００９０】
各無線受信装置３は、上記のサウンディング信号を受信し、サウンディング信号に含まれる参照信号の受信状態に基づいて無線送信装置１との間の伝搬路状態を推定し、その伝搬路状態推定結果を表す伝搬路情報を生成し（ステップＳ１１１）、無線送信装置１へ通知する（ステップＳ１１３）。なお、図９Ｂの例では、全ての無線受信装置３が伝搬路情報を通知する場合の例を示しているが、無線送信装置１の逐次的な通知指示（ポーリング）などに従ってそれぞれ通知したり、サウンディング信号にグループＩＤを付加して、当該グループに属する無線受信装置３のみが順次伝搬路情報を通知するような手順を用いても良い。その後、無線送信装置１は、各無線受信装置３から通知された伝搬路情報や、送信バッファ部１１７に蓄積された各無線受信装置３宛ての送信データ量や優先度などに基づいて、マルチユーザ多重伝送を行なうグループを選択し、ユーザ多重伝送方式を決定する（ステップＳ１１５）。
【００９１】
無線送信装置１は、選択したグループのグループＩＤを含む識別情報信号と、選択したグループに属する複数の無線受信装置３宛ての送信データを、選択したグループに対して定められたユーザ多重方式によって多重処理したデータ信号とを生成し（ステップＳ１１７）、各無線受信装置３へ送信する（ステップＳ１１９）。なお、サウンディング信号にグループＩＤを付加した場合に、サウンディング信号送信から送信データのユーザ多重伝送までを一連のシーケンスとして認識し、ユーザ多重信号の送信の際にはグループＩＤを付加しないようにしても良い。
【００９２】
各無線受信装置３は、識別情報信号を受信し、その識別情報信号に含まれるグループＩＤを確認して自無線受信装置３が当該グループに属しているかどうかを判定し（ステップＳ１２１）、当該グループに属している場合は、データ信号を受信して、信号検出（復調）、誤り訂正復号などのデータ受信処理を行なう（ステップＳ１２３）。受信データに誤りが検出されなかった場合は無線送信装置１に確認応答（Acknowledgement：ACK）を通知し、誤りが検出された場合は否定応答（Negative Acknowledgment：NAKまたはNACK）を通知する（ステップＳ１２５）。また、ＡＣＫおよびＮＡＫの通知は、当該グループ内において予め定められた各無線受信装置３の順番によって順次行なわれる。
【００９３】
以上説明したように、本実施形態によれば、マルチユーザ多重伝送毎に無線送信装置１がユーザ多重方式としてマルチユーザＭＩＭＯとＯＦＤＭＡのどちらか一方を選択して用いるような無線通信システムにおいて、無線送信装置１から送信されたマルチユーザ多重伝送信号がマルチユーザＭＩＭＯであるかＯＦＤＭＡであるのかをグループＩＤから識別することが可能となり、制御情報量を増大させずに無線受信装置３に通知することが可能となる。
【００９４】
さらに、グループＩＤ毎に、所属する各無線受信装置３の処理順番を予め定め、その順番に応じて各無線受信装置３に対する無線リソース割り当て（マルチユーザＭＩＭＯ伝送時の空間ストリームの割り当て、およびＯＦＤＭＡ伝送時のサブキャリアまたはサブキャリアブロック割り当て）が決定される割り当て規則を用いることによって、制御情報量を増大させずに、マルチユーザＭＩＭＯ伝送時の割り当てとＯＦＤＭＡ伝送時の割り当てを無線受信装置３に通知することが可能となる。
【００９５】
また、通信相手の無線送信装置１がＯＦＤＭＡ伝送に対応している無線送信装置１であることを知らないような無線受信装置３（例えば準拠している仕様が古い第１種の無線受信装置３）が存在する場合においても、そのような無線受信装置３でも特別な処理を追加することなく、グループＩＤの示すグループに自無線受信装置３（自局）が属しているかどうかを判定するのみで、無線送信装置１からのマルチユーザＭＩＭＯを用いるマルチユーザ多重伝送信号を受信することができる。
【００９６】
本発明による通信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（Central Processing Unit）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）であっても良い。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（Random Access Memory）に蓄積され、その後、Ｆｌａｓｈ  ＲＯＭ（Read Only Memory）などの各種ＲＯＭやＨＤＤ（Hard Disk Drive）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。また、図２等の各構成の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行なってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【００９７】
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。また、上述した実施形態における通信装置（無線送信装置1および無線受信装置3）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。通信装置の各機能ブロックは個別にチップ化してもよいし、一部、または全部を集積してチップ化してもよい。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。
【００９８】
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、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等された発明も含まれる。本発明は通信装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００９９】
１  無線送信装置
３、３−１〜３−８  無線受信装置
１０１  無線受信部
１０３  アンテナ部
１０５  対応情報取得部
１０７  グループ構成部
１０９  グループ記憶部
１１１  構成情報生成部
１１３  伝搬路情報取得部
１１５  スケジューリング部
１１７  送信バッファ部
１１９  制御情報生成部
１２１  符号化部
１２３  変調部
１２５  送信シンボル生成部
１２７、１２７−１〜１２７−Ｍ  ＩＦＦＴ部
１２９、１２９−１〜１２９−Ｍ  ＧＩ挿入部
１３１、１３１−１〜１３１−Ｍ  無線送信部
１３３  制御部
２０１  マッピング部
２０３  送信フィルタ乗算部
２０５  参照信号生成部
２０７  送信フィルタ算出部
３０１、３０１−１〜３０１−Ｎ  無線受信部
３０３  アンテナ部
３０５  構成情報取得部
３０７  グループ記憶部
３０９  制御情報取得部
３１１  復号化部
３１３  方式判定部
３１５  受信信号検出部
３１７  制御部
３１９、３１９−１〜３１９−Ｎ  ＧＩ除去部
３２１、３２１−１〜３２１−Ｎ  ＦＦＴ部
３２３、３２３−１〜３２３−Ｎ  参照信号分離部
３２５  伝搬路推定部
３２７  並直列変換部
３２９  伝搬路情報生成部
３３１  対応情報生成部
３３３  無線送信部
４０１  信号抽出部
４０３  受信フィルタ乗算部
４０５  受信フィルタ算出部
４０７  判定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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