【手続補正書】
【提出日】平成25年1月11日(2013.1.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１または複数の第１の通信装置と、複数の第２の通信装置とを具備し、第１の通信装置は、その複数のアンテナからデータ信号の乗せられた複数のストリームを空間多重して送波し、第２の通信装置は、それぞれのアンテナにて前記ストリームを受波して、前記データ信号を受信する通信システムであって、
前記第１の通信装置は、
前記複数のデータ信号の一部について等値変換を行う変換装置と、
前記複数のデータ信号の少なくとも一部について、前記空間多重のストリーム間の干渉
の少なくとも一部を除外する重み付け装置と、
を具備し、
前記複数の第２の通信装置の一部のものは、
前記等値変換の行われたデータ信号の受信に際して、前記データ信号につき、等値変換の回復を行う変換装置を具備する、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記第１の通信装置は、前記複数の第２の通信装置のうちＴＨＰ対応であるものを判別する判別装置を有することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記第１の通信装置は、前記複数の第２の通信装置のうちＴＨＰ非対応であるものを判別する判別装置を有することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項４】
前記複数の第２の通信装置の一部のものは、前記第１の通信装置に、ＴＨＰ対応であることを示す信号を送信することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項５】
第２の通信装置の前記一部以外の第２の通信装置は、前記第１の通信装置に、ＴＨＰ非対応であることを示す信号を送信することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項６】
前記重み付け装置は、全ての干渉を除外するものであることを特徴とする請求項１から５に記載の通信システム。
【請求項７】
前記重み付け装置は、一部の干渉を除外し、その他の干渉は別の干渉減算装置にて除外することを特徴とする請求項１から５に記載の通信システム。
【請求項８】
前記等値変換を行う変換装置は、摂動ベクトルを用いるものであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の通信システム。
【請求項９】
前記等値変換を行う変換装置は、摂動ベクトルの選択方法としてモジュロ演算装置を用いることを特徴とする請求項８に記載の通信システム。
【請求項１０】
複数の送受信アンテナを具備し、複数のデータ信号を乗せたストリームを前記アンテナを介して空間多重にて送波する通信装置であって、
前記複数のデータ信号の一部について等値変換を行う変換装置と、
前記複数のデータ信号の少なくとも一部について、前記空間多重のストリーム間の干渉の少なくとも一部を事前に除外する重み付け装置と、
を具備することを特徴とする通信装置。
【請求項１１】
１または複数の第１の通信装置が具備する複数の送信アンテナから、データ信号の乗せられた複数のストリームを空間多重して送波し、複数の第２の通信装置のそれぞれのアンテナにて前記ストリームを受波して、前記データ信号を受信する通信方法であって、
前記第１の通信装置においては、
前記複数のデータ信号の一部について等値変換を行う過程と、
前記複数のデータ信号の少なくとも一部について、前記空間多重のストリーム間の干渉の少なくとも一部を事前に除外する重み付けを行う過程と、
を具備し、
前記複数の第２の通信装置の一部のものについては、
前記等値変換の行われたデータ信号の受信に際して、前記データ信号につき、前記等値変換の回復を行う過程を具備する、
ことを特徴とする通信方法。
【請求項１２】
１または複数の第１の通信装置と、複数の第２の通信装置とを具備し、前記第１の通信装置は、その複数のアンテナからデータ信号の乗せられた複数のストリームを空間多重して送波し、前記第２の通信装置は、それぞれのアンテナにて前記ストリームを受波して、前記データ信号を受信する通信システムにおいて、前記第１の通信装置が具備するプロセッサであって、
前記複数のデータ信号の一部について等値変換を行う変換装置と、
前記複数のデータ信号の少なくとも一部について、前記空間多重のストリーム間の干渉の少なくとも一部を除外する重み付け装置と、
を具備することを特徴とするプロセッサ。
【請求項１３】
１または複数の第１の通信装置と、複数の第２の通信装置とを具備し、前記第１の通信装置は、その複数のアンテナからデータ信号の乗せられた複数のストリームを空間多重して送波し、前記第２の通信装置は、それぞれのアンテナにて前記ストリームを受波して、前記データ信号を受信する通信システムにおいて、前記複数の第２の通信装置の一部のものが具備するプロセッサであって、
前記等値変換の行われたデータ信号の受信に際して、前記データ信号につき、等値変換の回復を行う変換装置を具備する、
ことを特徴とするプロセッサ。
【請求項１４】
第１の通信装置が備える複数のアンテナから、複数の第２の通信装置へ送信する複数のデータ信号の乗せられた複数のストリームを空間多重して送波された信号を受波する前記第２の通信装置であって、
ＴＨＰ対応であることを示す信号を生成するＭＴ種別情報生成部を備え、
前記第１の通信装置に対して前記ＭＴ種別情報を送信することを特徴とする通信装置。
【請求項１５】
第１の通信装置が備える複数のアンテナから、複数の第２の通信装置へ送信する複数のデータ信号の乗せられた複数のストリームを空間多重して送波された信号を受波する前記第２の通信装置であって、
ＴＨＰ非対応であることを示す信号を生成するＭＴ種別情報生成部を備え、
前記第１の通信装置に対して前記ＭＴ種別情報を送信することを特徴とする通信装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
すなわち、ＴＨＰ非対応の移動局装置２１−ｉの伝搬路行列ｈｉが、新たな伝搬路行列Ｈ‘では、第１行に来ている。
オーダリング部１１９１が出力する新たな伝搬路行列Ｈ‘に関する信号は、ＱＲ分解部１１９２に加えられる。ＱＲ分解部１１９２は、伝搬路行列Ｈ’についてエルミート共役を施した行列Ｈ‘Ｈを作成する。添字Ｈは行列のエルミート共役であることを示す。次に、この行列Ｈ‘Ｈに対して公知のＱＲ分解を下記の式（３）のように施す。
Ｈ‘Ｈ=ＱＲ                                          （３）
ここで、Ｑは直交行列であり、Ｒは上三角行列である。行列Ｑの信号は重み付け形成部１１９３へ加えられ、行列Ｒの信号は干渉信号形成部１１９４へ加えられる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
重み付け形成部１１９３は、受け取った行列Ｑを重み付け行列の信号として、線形フィルタ乗算部１０８へ加える。
一方、干渉信号形成部１１９４は、受け取った行列Ｒにエルミート共役を施した行列ＲＨを作成する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
モジュロ演算部１０５−２は、信号（s2 - f2）から以下の式（８）で示される信号ν２を出力する。
v2 = Modτ(s2 −f2)                                      （８）
以下同様にして、モジュロ演算部１０５−Ｎは、信号（sＮ- fＮ）から以下の式（８）で示される信号νＮを出力する。
νＮ = Modτ(sＮ−fＮ)                              （９）
ここで、モジュロ関数Modτ(ｘ)は、変数ｘについて以下の式（１０）で表されるモジュロ演算を行う。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
ＴＨＰ部１２０からの出力信号ν１・・・νＮは、専用参照シンボルを出力するＤＲＳ生成部１１２の出力とともに、線形フィルタ乗算部１０８に加えられる。
次に、ＴＨＰ部１２０の全体の動作を、図６のフローチャートを用いて説明する。
（ステップＳ１０１）変数ｊを１とし、ステップＳ１０２へ進む。なお、変数ｊは、干渉算出部１０７のメモリ（図示せず）に格納されている。
（ステップＳ１０２）干渉算出部１０７は、最初の変調部１０３−１の出力信号ｓ１をν１に代入する。次に、ステップＳ１０３へ進む。
（ステップＳ１０３）変数ｊに１を加算し、ステップＳ１０４へ進む。
（ステップＳ１０４）干渉算出部１０７は、信号ν１・・・νｊ−１を用いて干渉信号ｆｊを求め、次にステップＳ１０５へ進む。
（ステップＳ１０５）干渉減算部１０５−ｊは、ｊ番目の変調部１０３−ｊの出力信号ｓｊから干渉信号ｆｊを減算し、ステップＳ１０６へ進む。
（ステップＳ１０６）モジュロ演算部１０６−ｊは、信号ｓｊ−ｆｊにモジュロ演算を施し、ステップＳ１０７へ進む。
（ステップＳ１０７）モジュロ演算を施した信号をνｊと置き、ステップＳ１０８へ進む。
（ステップＳ１０８）ＴＨＰ部１２０は、変数ｊが整数Ｎと等しいか否かを判定する。等しいと判定すれば、ステップＳ１０９へ進み、等しくないと判定すれば、ステップＳ１０３へ戻る。
（ステップＳ１０９）ＴＨＰ部１２０は、信号(v1, v2 … νＮ)tを線形フィルタ乗算部１０８へ出力する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
次に線形フィルタ乗算部１０８の説明をする。線形フィルタ乗算部１０８は、Ｎ個の入力端子とＮ個の出力端子を有するフィルタであって、フィルタ特性は、重み付け行列Ｑによって表される。前述したように、線形フィルタ乗算部１０８のＮ個の入力端子のそれぞれには、ＤＲＳ生成部からの専用参照シンボルＤＲＳ(v０1, v０2 …ν０Ｎ)も加えられる。これらの２種類の信号は、時分割多重されて信号(v２1, v２2 …ν２Ｎ)となる。線形フィルタ乗算部１０８は、この時分割多重信号に対して重みＱを付加して、以下の式（１１）に示す出力信号（μ１，μ２・・・μＮ）を得る。
（μ１，μ２・・・μＮ）＝Ｑ(v２1, v２2 …ν２Ｎ)t            （１１）
すなわち、線形フィルタ乗算部１０８は、乗算後の出力信号（μ１，μ２，・・・，μＮ）をフレーム構成部１０９へ出力する。この信号は、ＣＲＳ生成部からの共用参照シンボルＣＲＳ（μ０１，μ０２，・・・，μ０Ｎ）も加えられる。これらの２種類の信号は、時分割多重されて信号（μ２１，μ２２，・・・，μ２Ｎ）となり、無線送信部１１２−１・・・１１２−Ｎへ加えられる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
すなわち、右辺の第１項は、図２のＴＨＰ部１２０の出力である信号Modτ(sk−fk)が等価伝搬路を伝搬した後の信号が、Modτ(sk−fk)に等価伝搬路の複素利得rkkを乗算したものであることを示す。これに加算される右辺の第２項は、基地局装置１０の他のアンテナからの信号の干渉Ｆｋを示す。
ここで干渉信号Ｆｋは、所望信号から減算する信号fkとは異なり、
Ｆｋ= ( R H − I) k(v1, v2, …, vk,…, 0)t                （１３）
となる。すなわちｆｋに対して所望信号の等価伝搬路の複素利得で乗算したものがＦｋとなる。つまり
Ｆｋ= ｒkk ｆk                                                 (１４)
が成り立つ。これを式（１１）に代入すると
yk = rkk(Modτ(sk−fk)) + rkkfk                            (１５)
となる。次にModulo演算は上述のようにτのある整数倍を加算することであるので、整数N1, N2とすれば
yk = rkk( (sk−ｆk) + N1τ+j N2τ) + rkkfk 
= rkk(sk+ N1τ+j N2τ)                            (１６)
となり、ここで伝搬路補償を行った後、モジュロ演算を行うと
sk’ = Mod(rkk-1yk) = Mod(sk + N1τ+j N2τ)= sk        (１７)
となる。つまり、最終的に所望信号ｓｋが移動局装置でも得られ、等値変換の回復が行われる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
フレーム構成部１０９１の出力は、ＯＦＤＭ信号変調部１２１１へ加えられる。
図１１に、ＯＦＤＭ信号変調部１２１１の詳細をブロック図で示す。ＯＦＤＭ信号変調部１２１１は、ＩＦＦＴ部１２２−１、１２２−２・・・１２２−Ｎ、ＧＩ挿入部１２３−１、１２３−２・・・１２３−Ｎを具備する。ＩＦＦＴ部１２２−１は、全てのサブキャリアに属する最初のデータ信号に相当する信号μ２１（Ｗ個のＴＨＰ非対応の移動局装置へのデータ信号）を、フレーム構成部１０９１から加えられ、これらの信号について逆高速フーリエ変換を施して１つの無線送信部へ出力する。ＩＦＦＴ部１２２−２は、全てのサブキャリアに属する次のデータ信号μ２２に相当する信号（Ｗ個のＴＨＰ対応の移動局装置へのデータ信号）を、フレーム構成部１０９１から加えられ、これらの信号について逆高速フーリエ変換を施して別の無線送信部へ出力する。以下同様にして、ＩＦＦＴ部１２２−Ｎは、全てのサブキャリアに属するデータ信号μ２Ｎに相当する信号（Ｗ個のＴＨＰ非対応の移動局装置へのデータ信号）を、フレーム構成部１０９１から加えられ、これらの信号について逆高速フーリエ変換を施して最後の無線送信部へ出力する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９１】
ここでT11, T21, T22は2×2行列である。行例T11, T22は基地局装置１３が移動局装置２３−１、２３−２に送信した信号がそれぞれ正しい移動局装置に届くときの伝搬路状態を表している。また行列T21は基地局装置１３がＴＨＰ非対応の移動局装置２３−１宛に送信した信号がＴＨＰ対応の移動局装置２３−２に干渉として届くときの伝搬路を表す。式（２５）の右辺の１行２列目の行列が0というのは移動局装置２３−２宛の信号が移動局装置２３−１に干渉として届かないことを示している。
この等価伝搬路の行列Tを用いて干渉係数フィルタを算出する。いま、所望信号の伝搬路のみを取り出すと、
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０２】
ここで行列Ｖ＾ＩｍｋはMN行M(k-1)列の行列であり、行列Ｖ＾ｋｅｒｋはＭＮ行M(N-k+1)Ｍ（Ｎ−ｋ＋１）列の行列である。
次にＭ個ずつ存在する各MT宛の信号ごとに最適なプレコーディングを行う。k番目のMTに対応する伝搬路Ｈｋに式(2-3)で求めた行列Ｖ＾ｋｅｒｋを乗算したもの(ＨｋＶ＾ｋｅｒｋ)を再び特異値分解する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２７】
その他の受信部分を含めた構成は、第１の実施形態と同様である。ただし、第１の実施形態の信号置換部１０４、オーダ決定部１１７は、欠如している。また、変調部５０３−１、５０３−２・・・５０３−Ｎ、干渉減算部５０５−２・・・５０５−Ｎ、モジュロ演算部５０６−２・・・５０６−Ｎ、線形フィルタ乗算部５０８、干渉算出部５１９の個別の動作は、第１の実施形態のものと同一である。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３２】
等価伝搬路RHに対して1〜k行目から1〜k列目のk行k列の行列だけを取り出して、行列RSとする。そして、行列RSの逆行列を線形フィルタ乗算部５０８の乗算前の1〜k番目の移動局装置宛の信号(v1, …, vk)tに対して乗算し、乗算後の行列を線形フィルタ乗算部５０８に入力する。このようにしたとき、1〜k番目のMT宛の信号にのみ着目すると、いわゆる線形のビームフォーミングを行って1〜k番目の移動局装置宛の信号を送信していることとなる。また、基地局装置は、この(v1, …, vk)tを干渉算出部に入力して、1〜k番目の信号がk+1番目以降のTHP対応の移動局装置に与える干渉を計算することができる。これにより、ビームフォーミングを行う信号に加える形でk+1番目以降のTHP非対応の移動局装置に対する信号を多重することができる。
＜変形例3＞
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４２】
ここで、ＴＨＰ対応の移動局装置２６−１、２６−３、２６−４宛のデータ信号に加算する複素数ベクトルＺの成分をＺ１、Ｚ３、Ｚ４とする。ただし、ここでは説明のために移動局装置２６−２がＴＨＰ非対応だったとして以下、説明する。このときＴＨＰ非対応の移動局装置２６−２に宛てるデータ信号に対しては摂動ベクトルを加算しないので、Ｚ２＝０とする。この条件で摂動ベクトルが取り得る全ての組み合わせを計算し、それぞれを所望信号ｓに加算したものを候補点として、フィルタ乗算部９２２に出力する。ここで候補信号点ｘは、
x =s +Zτ                                      （３８）
となる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４７】
フレーム分離部９１５は、無線受信部９１４−１、９１４−２、９１４−３、９１４−４から受け取った信号について、以下のフレーム分離を行う。すなわち、フレーム分離部９１５は、伝搬路状態情報に関する信号を伝搬路情報取得部９１８へ加え、移動局装置２６のＭＴ種別、すなわちＴＨＰ対応か非対応かに関わりのある信号をＭＴ種別判別部９１６へ加える。その他に、フレーム分離部９１５は、フレーム分離部９１５が分離した移動局装置２６からのデータ信号を外部に出力する（この点は図１９に図示していない。）。
ＭＴ種別判別部９１６は、移動局装置２６のＭＴ種別情報を作成してＶＰ部９２０へ加える。伝搬路情報取得部９１８は、フレーム分離部９１５から伝搬路状態情報Ｈに関する信号を受け取って、これをフィルタ算出部９１９へ加える。フィルタ算出部９１９は、伝搬路情報取得部９１８から受け取った伝搬路情報Ｈの逆行列H-1に関する信号を作成して、この信号をＶＰ部９２０へ加える。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４８】
なお、以上はＭＴ数が４の場合のＶＰ部の動作である。しかし、移動局数を４よりも多いN個に拡張した場合も、同様に摂動ベクトルを加算することで送信電力を低減できることは容易に理解できよう。
THP対応、非対応の移動局装置のMTの構成は、第１の実施形態と同様なので、ここでは説明を省略する。しかし、受信の態様を説明すれば、以下のようである。
先ず、送信信号はＨＨ−１Ｘ０ =Ｈ−１(Ｓ＋Ｚ０τ) と表される。伝搬路を通って各MTに受信されるとき受信信号は
ＨＨ−１Ｘ０ =Ｘ０ =Ｈ−１(Ｓ＋Ｚ０τ)                                      （４０）
と示される。ここで全ての信号をベクトルで表したが、実際は成分ごとに別々のMTで受信する。また雑音は無視している。THP対応MTでは、信号を受信後、既述の式（９）で表されるモジュロ演算を行う。すると、
Mod(Ｓ＋Ｚ０τ) =Ｓ                              （４１）
となり、摂動ベクトルがモジュロ演算により消えるため正しい所望信号を復元できる。ＴＨＰ非対応の移動局装置は、モジュロ演算を行わなくても直接、受信信号sを得ることができる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５０】
なお、基地局装置１６のプロセッサ部５については、その複数の構成を半導体装置およびプログラムにより実現するものにより構成し、プログラムを格納したＲＯＭ、ＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ、それらを制御する制御装置をも半導体装置により構成し、かつ、これらの複数の半導体装置を単一または複数の半導体チップにより構成することができる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５１】
また、ＭＴ種別判別部９１６とＶＰ部９２０のみを、プロセッサとして、これらの複数の構成、またはこれらの複数の構成に他の構成を付加したものを、前述のようにして単一または複数の半導体チップにより構成することができる。
＜実施例6＞
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６５】
次にＭ個ずつ存在する各移動局装置宛の信号ごとに最適なプレコーディングを行う。k番目のMTに対応する伝搬路Hkに式(6-4)で求めたＶ＾ｋｅｒｋを乗算したものを再び特異値分解する。