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
【課題】コードブックベースの閉ループ型ＭＩＭＯにおいて、移動局装置の複雑性の改善と、移動局装置からの通知にかかるオーバーヘッド量の抑圧を実現する。
【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無線送信装置であって、相互に関連付けられた複数の線形フィルタが記載されたコードブックを、前記各受信装置と共用し、前記各受信装置で前記関連付けに基づいて前記コードブックから抽出され、前記各受信装置から通知された第一の線形フィルタに基づいて、前記各受信装置宛てのデータ信号のそれぞれに対してプリコーディングを行なう。
【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無線送信装置であって、相互に関連付けられた複数の線形フィルタが記載されたコードブックを、前記各受信装置と共用し、前記各受信装置で前記関連付けに基づいて前記コードブックから抽出され、前記各受信装置から通知された第一の線形フィルタに基づいて、前記各受信装置宛てのデータ信号のそれぞれに対してプリコーディングを行なう。
【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、コードブックベースの閉ループ型ＭＩＭＯにおいて、移動局装置からの通知にかかるオーバーヘッド量を抑圧する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
第３．９世代無線伝送方式として３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ（３GPP）において標準化が進められたＬｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（LTE）では、第３世代無線伝送方式からの大幅な周波数利用効率の改善のために、複数の送受信アンテナを用いて無線伝送を行なうＭｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ（MIMO）技術が仕様化された。ＭＩＭＯ技術の一つである空間多重（SM）技術により、周波数帯域幅を拡大することなく、伝送速度の向上が実現できる。また、ＬＴＥの発展版であるＬＴＥ-Ａｄｖａｎｃｅｄ（LTE-A）が、第４世代無線伝送方式のひとつとして国際電気通信連合 無線通信部門（ITU-R）より承認され、その標準化活動が活発に行なわれている。ＬＴＥ-Ａでは下りリンク（基地局装置→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】
ＭＩＭＯ伝送は、送信装置で伝搬路情報（CSI）を要求する閉ループ型ＭＩＭＯ伝送と、ＣＳＩを必要としない開ループ型ＭＩＭＯ伝送とに大別され、閉ループ型ＭＩＭＯは開ループ型ＭＩＭＯよりも優れた周波数利用効率が達成できることが報告されている。しかし、上下リンクで異なる搬送波周波数を用いる周波数分割複信（FDD）に基づく無線通信システムの場合、基地局装置がＣＳＩを取得するためには、移動局装置よりＣＳＩをフィードバックする必要があり、オーバーヘッドが大幅に増加してしまうという問題がある。
【０００４】
そこで、ＬＴＥでは、非特許文献１に記載されているようにＣＳＩの通知にかかるオーバーヘッド量を大幅に抑圧することができるコードブックベースの閉ループ型ＭＩＭＯ伝送がサポートされている。コードブックベースの閉ループ型ＭＩＭＯでは、基地局装置と移動局装置の間で複数の線形フィルタが記載されたコードブックを予め共有しておき、移動局装置は所望の送信フィルタを前述のコードブックより抽出し、その番号（インデックス）を基地局装置に通知する。基地局装置は、通知された線形フィルタに基づき、送信データに対してプリコーディングを行なったのち、ＭＩＭＯ伝送を行なう。コードブックに基づきＣＳＩを通知するため、ＣＳＩそのものを移動局装置が通知する方法と比較して、オーバーヘッドの量を大幅に抑圧することが可能である。しかし、移動局装置が所望の送信フィルタを抽出するためには、コードブック記載の全ての線形フィルタについて受信品質（受信信号対雑音電力比（受信SNR）、受信信号対干渉＋雑音電力比（受信SINR）、または通信容量（キャパシティ）等）を算出し、その結果を比較する必要があるため、移動局装置の負担が大きくなってしまう。
【０００５】
一方、同時接続する複数移動局装置を仮想的な大規模アンテナアレーとみなし、基地局装置から各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）がＬＴＥでサポートされており、これもまたコードブックベースによるものである。ＳＵ-ＭＩＭＯと同様に、ＭＵ-ＭＩＭＯでも、移動局装置はコードブックから所望の線形フィルタを基地局装置に通知し、基地局装置は複数の移動局装置より通知された線形フィルタに基づき、複数移動局装置宛のデータを空間多重して送信するＭＵ-ＭＩＭＯを行なうかどうかを決定する。
【０００６】
しかし、移動局装置がＣＳＩそのものを通知していないコードブックベースのＭＵ-ＭＩＭＯでは、空間多重機会はそれほど向上しない。そこで、移動局装置が基地局装置に対して、所望の線形フィルタに加えて、所望線形フィルタと空間多重するのに最も相性の良い線形フィルタを表すＢｅｓｔ ｃｏｍｐａｎｉｏｎ ＰＭＩも通知するＢｅｓｔ ｃｏｍｐａｎｉｏｎ ＰＭＩフィードバックという技術が非特許文献２などで議論されている。これは、基地局装置は複数の移動局装置より通知される所望線形フィルタとＢｅｓｔ ｃｏｍｐａｎｉｏｎ ＰＭＩを取得し、お互いの所望線形フィルタが相手のＢｅｓｔ ｃｏｍｐａｎｉｏｎ ＰＭＩとなっている移動局装置同士を空間多重するという方法であり、純粋なコードブックベースＭＵ-ＭＩＭＯと比較して、空間多重機会を向上させることが可能である。しかし、Ｂｅｓｔ ｃｏｍｐａｎｉｏｎ ＰＭＩを通知するためにオーバーヘッド量が増加してしまうという問題がある。
【０００７】
そこで最近、コードブック記載の線形フィルタ群に対して、何かしらの規範に基づき棲み分け（グループ化、クラスター化）を行なうことで、Ｂｅｓｔ ｃｏｍｐａｎｉｏｎ ＰＭＩの通知にかかるオーバーヘッド量を抑圧する技術が非特許文献３等で議論されている。非特許文献３では、ＬＴＥで採用されている４送信アンテナ用のコードブック記載の線形フィルタ群を４つのクラスターに分割し、Ｂｅｓｔ ｃｏｍｐａｎｉｏｎ ＰＭＩの通知にかかるオーバーヘッド量を抑圧する方法が示されている。しかし、非特許文献３では、非特許文献４Ｔａｂｌｅ６．３．４．２．３-２記載の４送信アンテナ用のコードブックのみを対象としており、非特許文献５記載のＬＴＥ-Ａにおいて採用が決定している８送信アンテナ用のコードブックについては言及されていない。８送信アンテナ用のコードブックは、４送信アンテナ用と比べて、記載されている線形フィルタ数が膨大であり、所望線形フィルタを抽出するだけでも大きな負担を移動局装置に強いることとなるため、コードブックに対する棲み分けは４送信アンテナ用のコードブックよりも重要となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】3GPP R1-100501, NTT Docomo, “Performance of DL MU-MIMO based on implicit feedback scheme in LTE-Advanced,” Jan. 2010.
【非特許文献２】3GPP R1-090051, Alcatel-Lucent, “UE PMI feedback signalling for user pairing/coordination,” Jan. 2009.
【非特許文献３】3GPP R1-103617, Pantech, “Companion subset based PMI feedback for rank 1/2 MIMO transmission,” June 2010.
【非特許文献４】3GPP TS36.211, “E-UTRA Physical channels and modulation,” Version 8.9.0, Dec. 2009.
【非特許文献５】3GPP R1-105011, “Way Forward on 8Tx Codebook for Rel.10 DL MIMO,” Aug. 2010.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、コードブックベースの閉ループ型ＭＩＭＯでは、コードブック記載の線形フィルタ群からの所望線形フィルタの抽出を移動局装置が行なうため、コードブックのサイズが大きくなるに従い、移動局装置の複雑性を増加させてしまう。また、所望線形フィルタとは別の線形フィルタも更に通知することで、周波数利用効率を改善させることができるが、移動局装置からの通知にかかるオーバーヘッド量が増加してしまう。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、コードブックベースの閉ループ型ＭＩＭＯにおいて、移動局装置の複雑性の改善と、移動局装置からの通知にかかるオーバーヘッド量の抑圧を実現する無線送信装置、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】
【００１１】
（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無線送信装置であって、相互に関連付けられた複数の線形フィルタが記載されたコードブックを、前記各受信装置と共用し、前記各受信装置で前記関連付けに基づいて前記コードブックから抽出され、前記各受信装置から通知された第一の線形フィルタに基づいて、前記各受信装置宛てのデータ信号のそれぞれ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。
【００１２】
このように、無線送信装置が、相互に関連付けられた複数の線形フィルタが記載されたコードブックを、各受信装置と共用し、各受信装置で関連付けに基づいてコードブックから抽出され、各受信装置から通知された第一の線形フィルタに基づいて、各受信装置宛てのデータ信号のそれぞれに対してプリコーディングを行なうので、無線受信装置が所望の線形フィルタを抽出する際に要求される演算量を大幅に抑圧することが可能となる。特に、８送信アンテナ用に準備されているコードブックのサイズは４送信アンテナ用などに比べて極めて大きく、一方で、大幅な周波数利用効率の改善には８送信アンテナは必須と考えられていることから、周波数利用効率の改善を図りながら、演算量の大幅な抑圧に寄与することが可能となる。
【００１３】
（２）また、本発明の無線送信装置において、前記各線形フィルタは、前記コードブックにおいて、直交性または相関値に基づいて関連付けられていることを特徴としている。
【００１４】
このように、各線形フィルタは、コードブックにおいて、直交性または相関値に基づいて関連付けられているので、無線受信装置が所望の線形フィルタを抽出する際に要求される演算量を大幅に抑圧することが可能となる。
【００１５】
（３）また、本発明の無線送信装置において、前記各線形フィルタは、前記コードブックにおいて、相互に相関値の高い線形フィルタに関連付けられた情報で構成された行ベクトル、および相互に相関値の低いまたは無相関である線形フィルタに関連付けられた情報で構成された列ベクトルを有する行列によって関連付けられていることを特徴としている。
【００１６】
このように、各線形フィルタは、コードブックにおいて、相互に相関値の高い線形フィルタに関連付けられた情報で構成された行ベクトル、および相互に相関値の低いまたは無相関である線形フィルタに関連付けられた情報で構成された列ベクトルを有する行列によって関連付けられているので、無線受信装置が所望の線形フィルタを抽出する際に要求される演算量を大幅に抑圧することが可能となる。
【００１７】
（４）また、本発明の無線送信装置において、前記行列は、複数の行および列において、前記各線形フィルタを関連付ける情報が記載されていることを特徴としている。
【００１８】
このように、行列は、複数の行および列において、各線形フィルタを関連付ける情報が記載されているので、無線受信装置が所望の線形フィルタを抽出する際に要求される演算量を大幅に抑圧することが可能となる。
【００１９】
（５）また、本発明の無線送信装置において、前記第一の線形フィルタは、前記受信装置の受信信号対雑音電力比、受信信号対干渉・雑音電力比または通信容量のいずれかを最大とすることを特徴としている。
【００２０】
このように、第一の線形フィルタは、受信装置の受信信号対雑音電力比、受信信号対干渉・雑音電力比または通信容量のいずれかを最大とするので、無線受信装置の受信品質を高めることができる。
【００２１】
（６）また、本発明の無線送信装置において、前記複数の線形フィルタの関連付けに基づいて、前記プリコーディングの方法を決定することを特徴としている。
【００２２】
このように、複数の線形フィルタの関連付けに基づいて、プリコーディングの方法を決定するので、無線送信装置は、無線受信装置より通知されてきた線形フィルタに基づいて、干渉抑圧を行うかどうかを判断することができ、演算量を大きく増加させることなく、柔軟にプリコーディング方法を切り替えることができ、システム全体の周波数利用効率の向上に寄与することができる。
【００２３】
（７）また、本発明の無線送信装置において、前記プリコーディングは、ｍｏｄｕｌｏ演算を含む非線形演算処理であることを特徴としている。
【００２４】
このように、プリコーディングは、ｍｏｄｕｌｏ演算を含む非線形演算処理であるので、無線送信装置は、非線形演算処理を行うかどうかを判断することができる。
【００２５】
（８）また、本発明の無線受信装置は、少なくとも一つの受信アンテナを備え、無線送信装置から空間多重された信号を受信する無線受信装置であって、相互に関連付けられた複数の線形フィルタが記載されたコードブックを、前記無線送信装置と共用し、前記関連付けに基づいて、第一の線形フィルタを前記コードブックから抽出し、抽出した第一の線形フィルタを、前記無線送信装置に対して通知することを特徴としている。
【００２６】
このように、無線受信装置は、相互に関連付けられた複数の線形フィルタが記載されたコードブックを、無線送信装置と共用し、関連付けに基づいて、第一の線形フィルタをコードブックから抽出し、抽出した第一の線形フィルタを、無線送信装置に対して通知するので、無線受信装置が所望の線形フィルタを抽出する際に要求される演算量を大幅に抑圧することが可能となる。特に、８送信アンテナ用に準備されているコードブックのサイズは４送信アンテナ用などに比べて極めて大きく、一方で、大幅な周波数利用効率の改善には８送信アンテナは必須と考えられていることから、周波数利用効率の改善を図りながら、演算量の大幅な抑圧に寄与することが可能となる。
【００２７】
（９）また、本発明の無線受信装置において、前記各線形フィルタは、前記コードブックにおいて、直交性または相関値に基づいて関連付けられていることを特徴としている。
【００２８】
このように、各線形フィルタは、コードブックにおいて、直交性または相関値に基づいて関連付けられているので、無線受信装置が所望の線形フィルタを抽出する際に要求される演算量を大幅に抑圧することが可能となる。
【００２９】
（１０）また、本発明の無線受信装置において、前記各線形フィルタは、前記コードブックにおいて、相互に相関値の高い線形フィルタに関連付けられた情報で構成された行ベクトル、および相互に相関値の低いまたは無相関である線形フィルタに関連付けられた情報で構成された列ベクトルを有する行列によって関連付けられていることを特徴としている。
【００３０】
このように、各線形フィルタは、コードブックにおいて、相互に相関値の高い線形フィルタに関連付けられた情報で構成された行ベクトル、および相互に相関値の低いまたは無相関である線形フィルタに関連付けられた情報で構成された列ベクトルを有する行列によって関連付けられているので、無線受信装置が所望の線形フィルタを抽出する際に要求される演算量を大幅に抑圧することが可能となる。
【００３１】
（１１）また、本発明の無線受信装置において、前記行列は、複数の行および列において、前記各線形フィルタを関連付ける情報が記載されていることを特徴としている。
【００３２】
このように、行列は、複数の行および列において、各線形フィルタを関連付ける情報が記載されているので、無線受信装置が所望の線形フィルタを抽出する際に要求される演算量を大幅に抑圧することが可能となる。
【００３３】
（１２）また、本発明の無線受信装置において、前記第一の線形フィルタは、前記受信装置の受信信号対雑音電力比、受信信号対干渉・雑音電力比または通信容量のいずれかを最大とすることを特徴としている。
【００３４】
このように、第一の線形フィルタは、受信装置の受信信号対雑音電力比、受信信号対干渉・雑音電力比または通信容量のいずれかを最大とするので、無線受信装置の受信品質を高めることができる。
【００３５】
（１３）また、本発明の無線受信装置において、前記関連付けに基づいて、前記第一の線形フィルタに関連付けられた第二の線形フィルタを前記コードブックから抽出し、前記第一の線形フィルタおよび前記第二の線形フィルタを、前記無線送信装置に対して通知することを特徴としている。
【００３６】
このように、無線受信装置は、関連付けに基づいて、第一の線形フィルタに関連付けられた第二の線形フィルタをコードブックから抽出し、第一の線形フィルタおよび第二の線形フィルタを、無線送信装置に対して通知するので、空間多重機会等を向上させ、周波数利用効率を改善させることが可能である。また、移動局装置の複雑性や、オーバーヘッド量の増加を回避することが可能となる。
【００３７】
（１４）また、本発明の無線受信装置において、前記第一の線形フィルタおよび前記第二の線形フィルタは、直交性または相関値に基づいて関連付けられていることを特徴としている。
【００３８】
このように、第一の線形フィルタおよび第二の線形フィルタは、直交性または相関値に基づいて関連付けられているので、無線受信装置が所望の線形フィルタを抽出する際に要求される演算量を大幅に抑圧することが可能となる。
【００３９】
（１５）また、本発明の無線受信装置において、前記第二の線形フィルタは、複数の線形フィルタに関連付けられていることを特徴としている。
【００４０】
このように、第二の線形フィルタは、複数の線形フィルタに関連付けられているので、空間多重機会等を向上させ、周波数利用効率を改善させることが可能である。また、移動局装置の複雑性や、オーバーヘッド量の増加を回避することが可能となる。
【００４１】
（１６）また、本発明の無線受信装置において、前記第二の線形フィルタに関連付けられた受信品質は、前記第一の線形フィルタに関連付けられた受信品質とは異なることを特徴としている。
【００４２】
このように、第二の線形フィルタに関連付けられた受信品質は、第一の線形フィルタに関連付けられた受信品質とは異なるので、無線受信装置は、自局の受信ＳＮＲを最小とする線形フィルタを他無線受信装置宛の送信データに乗算することで、他無線受信装置からの干渉電力を最小とすることができる。
【００４３】
（１７）また、本発明の無線受信装置において、前記第二の線形フィルタは、前記受信装置の受信信号対雑音電力比、受信信号対干渉・雑音電力比または通信容量のいずれかを最小とすることを特徴としている。
【００４４】
このように、第二の線形フィルタは、受信装置の受信信号対雑音電力比、受信信号対干渉・雑音電力比または通信容量のいずれかを最小とするので、無線受信装置は、他無線受信装置からの干渉電力を最小とすることができる。
【００４５】
（１８）また、本発明の無線受信装置において、前記第二の線形フィルタは、前記第一の線形フィルタとの相関値が高いことを特徴としている。
【００４６】
このように、第二の線形フィルタは、第一の線形フィルタとの相関値が高いので、無線受信装置は、他無線受信装置からの干渉電力を最小とすることができる。
【００４７】
（１９）また、本発明の無線通信システムは、（１）記載の無線送信装置と、（８）記載の無線受信装置と、から構成されることを特徴としている。
【００４８】
このように、（１）記載の無線送信装置と、（８）記載の無線受信装置と、から構成されるので、無線受信装置が所望の線形フィルタを抽出する際に要求される演算量を大幅に抑圧することが可能となる。特に、８送信アンテナ用に準備されているコードブックのサイズは４送信アンテナ用などに比べて極めて大きく、一方で、大幅な周波数利用効率の改善には８送信アンテナは必須と考えられていることから、周波数利用効率の改善を図りながら、演算量の大幅な抑圧に寄与することが可能となる。
【００４９】
（２０）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、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、相互に関連付けられた複数の線形フィルタが記載されたコードブックを、前記各受信装置と共用する機能と、前記各受信装置で前記関連付けに基づいて前記コードブックから抽出され、前記各受信装置から通知された第一の線形フィルタに基づいて、前記各受信装置宛てのデータ信号のそれぞれ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、前記無線送信装置に発揮させることを特徴としている。
【００５０】
このように、無線送信装置は、各受信装置で関連付けに基づいてコードブックから抽出され、各受信装置から通知された第一の線形フィルタに基づいて、各受信装置宛てのデータ信号のそれぞれに対してプリコーディングを行なうので、無線受信装置が所望の線形フィルタを抽出する際に要求される演算量を大幅に抑圧することが可能となる。特に、８送信アンテナ用に準備されているコードブックのサイズは４送信アンテナ用などに比べて極めて大きく、一方で、大幅な周波数利用効率の改善には８送信アンテナは必須と考えられていることから、周波数利用効率の改善を図りながら、演算量の大幅な抑圧に寄与することが可能となる。
【００５１】
（２１）また、本発明の集積回路は、少なくとも一つの受信アンテナを備えた無線受信装置に実装され、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、無線送信装置から空間多重された信号を受信する機能と、相互に関連付けられた複数の線形フィルタが記載されたコードブックを、前記無線送信装置と共用する機能と、前記関連付けに基づいて、第一の線形フィルタを前記コードブックから抽出し、抽出した第一の線形フィルタを、前記無線送信装置に対して通知する機能と、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している。
【００５２】
このように、無線受信装置は、関連付けに基づいて、第一の線形フィルタをコードブックから抽出し、抽出した第一の線形フィルタを、無線送信装置に対して通知するので、無線受信装置が所望の線形フィルタを抽出する際に要求される演算量を大幅に抑圧することが可能となる。特に、８送信アンテナ用に準備されているコードブックのサイズは４送信アンテナ用などに比べて極めて大きく、一方で、大幅な周波数利用効率の改善には８送信アンテナは必須と考えられていることから、周波数利用効率の改善を図りながら、演算量の大幅な抑圧に寄与することが可能となる。
【発明の効果】
【００５３】
本発明によれば、コードブックベースの閉ループ型ＭＩＭＯにおいて、既存のシステムに大きな変更を与えることなく、移動局装置の複雑性と、移動局装置からの通知にかかるオーバーヘッド量の両方を効率的に抑圧することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【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の実施形態に係る移動局装置の構成を表すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るシステム全体の信号処理についてその概要を説明するフローチャートである。
【図４】ＬＴＥ-Ａにおいて、基地局装置が８送信アンテナを有しているランク１伝送のコードブックを示す表である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る所望線形フィルタ抽出の方法を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る最適なＷ１の抽出方法を説明する第１の棲み分けを表す表（行列）である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係るＷ２の決定方法に関する第２の棲み分けを表す表（行列）である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るシステム全体の信号処理についてその概要を説明するフローチャートである。
【図９】ＬＴＥにおいて、基地局装置が４送信アンテナを有しているランク１伝送のコードブックを示す表である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る第２のコードブックにおけるＢＰＭＩの抽出に関する棲み分けを示す表である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る第１のコードブックのＷ１に関するＢＰＭＩの抽出に関する棲み分け（第４の棲み分け）を示す表である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る第１のコードブックのＷ２に関するＢＰＭＩの抽出に関する棲み分け（第５の棲み分け）を示す表である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る第１のコードブックのＷ２に関するＢＰＭＩの抽出に関する棲み分け（第６の棲み分け）を示す表である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る基地局装置の装置構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態に係る移動局装置の装置構成について示すブロック図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態に係る第２のコードブックにおける干渉抑圧処理に関連付けられた棲み分け（第７の棲み分け）を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
＜第１の実施形態＞
本発明による第１の実施形態では、Ｎｔ本の送信アンテナを有する基地局装置（送信装置とも呼ぶ）に対して、Ｎｒ本の受信アンテナを有する複数の移動局装置(受信装置、移動端末とも呼ぶ)が接続している通信を対象とする。そして、同一無線リソースにおいて最大Ｕ＝２局の移動局装置が空間多重されるＭＵ-ＭＩＭＯ伝送を対象とする。ただし、Ｎｔ≧Ｒ×Ｕ（Ｒは後述するランク数）が満たされる限りの数だけの空間多重を行なうことができるため、同一無線リソースにおいて空間多重される移動局装置数は２に限ったものではない。また、以下の説明では、簡単のため、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、各移動局装置が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。また、各移動局装置が有する受信アンテナ数はそれぞれ異なる数でも良く、もちろん各移動局装置に送信するデータストリーム数も異なっていて良い。以下では、移動局装置あたりに基地局装置が送信しているデータストリーム数のことをランク数と呼び、Ｒ個のデータストリームを伝送している場合には、ランクＲの伝送を行なっていると呼ぶこととする。
【００５６】
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。各移動局装置宛の送信データは、チャネル符号化部１０１-１、１０１-２およびデータ変調部１０３-１、１０３-２に入力され、チャネル符号化およびデータ変調が行なわれる。なお、各移動局装置宛の送信データに適用されるチャネル符号化率およびデータ変調方式は、事前に各移動局装置より通知される各移動局装置の受信品質に関連付けられた制御情報に基づいて、既に決定されているものとする。データ変調部１０３-１、１０３-２出力は参照信号多重部１０５-１、１０５-２に入力され、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１０５-１、１０５-２において多重される。なお、各移動局装置宛の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、それぞれが直交するように多重されるものとする。以下の説明では、参照信号は任意の無線リソースに理想的に配置されたものとし、移動局装置では上記既知参照信号系列により、自局の伝搬路情報を理想的に推定できるものとする。
【００５７】
参照信号多重部１０５-１、１０５-２出力はＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０７に入力される。ここで、参照信号多重部１０５-１、１０５-２より出力される第１および第２移動局装置の送信シンボルをｄ１およびｄ２とし、送信シンボルベクトルｄをｄ＝［ｄ１，ｄ２］Ｔと定義する。なおＡＴは行列Ａの転置行列を表す。Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０７には線形フィルタ取得部からの出力が入力されるが、線形フィルタ取得部１１７では後述する図３の方法で第１および第２の移動局装置より通知されてきた各移動局装置の所望の線形フィルタが取得されており、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０７では、各移動局装置の所望の線形フィルタに基づいてプリコーディングが行なわれる。
【００５８】
プリコーディングの方法は何かに限定されるものではないが、以下では、一例として移動局装置より通知された線形フィルタに基づいて、基地局装置が送信線形フィルタを算出し、算出された送信線形フィルタを用いてプリコーディングを行なう方法を対象とする。また、実際に空間多重される移動局装置は、各移動局装置より通知される所望線形フィルタおよび基地局装置で行なわれるスケジューリングに基づき決定されるが、以下では、第１の移動局装置と第２の移動局装置とを空間多重する場合を対象とする。
【００５９】
Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０７では、第１の移動局装置と第２の移動局装置より通知された所望の線形フィルタ｛Ｗ１，Ｗ２｝より、各移動局装置と基地局装置間の見掛け上の伝搬路行列Ｈｅｆｆを次式のように定義する。
【数１】
【００６０】
見掛け上の伝搬路行列Ｈｅｆｆは各移動局装置から通知された送信線形フィルタ（ここではＷ１とＷ２）にエルミート転置を与えることで得られる行ベクトルを行方向に結合することにより得ることができる。ここでは、同時空間多重移動局装置数を２としているが、空間多重数が３以上となった場合も、同様に伝搬路行列Ｈｅｆｆを定義できる。式（１）で与えられる伝搬路行列Ｈｅｆｆより、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０７で用いる線形フィルタＷｅｆｆを生成する。本実施形態で用いる線形フィルタＷｅｆｆは伝搬路行列Ｈｅｆｆを対角行列に変換する行列であり、そのような行列は、Ｈｅｆｆ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。
【数２】
【００６１】
ここでＡ＋は行列Ａの一般逆行列を表す。式（２）で表される線形フィルタは、ユーザ間干渉（IUI）が発生しないようにするＺｅｒｏ-ｆｏｒｃｉｎｇ（ZF）規範に基づいている。ＺＦ規範ではなく、受信信号と送信信号との平均二乗誤差を最小にするＭｉｎｉｍｕｍ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ ｅｒｒｏｒ（MMSE）規範や、ある移動局装置宛の送信信号が他移動局装置に与える与干渉電力（Leakage power）を最小とするＳｉｇｎａｌ-ｔｏ-ｌｅａｋａｇｅ ｐｏｗｅｒ ｒａｔｉｏ（SLR）規範や、所望信号電力と与干渉＋受信雑音電力の比を最大とするＳｉｇｎａｌ-ｔｏ-ｌｅａｋａｇｅ ｐｌｕｓ ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ ｒａｔｉｏ（SLNR）規範に基づいて線形フィルタを生成しても良い。
【００６２】
式（２）で表現される線形フィルタを送信シンボルベクトルｄに乗算することで、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０７出力が生成される。なお、プリコーディング後の信号の送信に要求される送信電力が、所定の送信電力を超えないように電力の正規化が併せて行なわれる。Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０７出力は、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。
【００６３】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る移動局装置の構成を表すブロック図である。移動局装置では、各受信アンテナで受信された信号が対応する無線受信部２０１に入力され、ベースバンド帯の信号に変換される。ベースバンド帯に変換された信号は、参照信号分離部２０３に入力される。参照信号分離部２０３では、受信信号はデータ系列と既知参照信号系列とに分離され、データ系列は伝搬路補償部２０５に入力され、既知参照信号系列は伝搬路推定部２０７に入力される。伝搬路推定部２０７では、入力された既知参照信号系列を用いて伝搬路推定が行なわれる。各移動局装置宛の既知参照信号系列はそれぞれ直交するように基地局装置より送信されているから、第１の移動局装置では、伝搬路行列Ｈ１を、第２の移動局装置では、伝搬路行列Ｈ２を推定することができる。推定された伝搬路行列はそれぞれ伝搬路補償部２０５および所望線形フィルタ算出部２０９に入力される。
【００６４】
所望線形フィルタ算出部２０９では、伝搬路推定値と後述する図３の方法に基づき、所望の線形フィルタを所定のコードブックより抽出する。抽出された線形フィルタは基地局装置に通知されることになる。一方、受信データ系列については伝搬路補償部２０５に入力され、伝搬路推定部２０７より入力される伝搬路推定情報に基づいて算出される受信フィルタを乗算する伝搬路補償が行なわれる。伝搬路補償の方法は何かに限定されるものではないが、例えば、受信ＳＮＲを最大とする場合、基地局装置に通知した所望線形フィルタＷｕと既に推定済みの伝搬路情報Ｈｕに基づいて、Ｗｒｕ＝（Ｈｕ×Ｗｕ）Ｈを受信フィルタとして用いることで、受信ＳＮＲを最大にすることができる。
【００６５】
なお、基地局装置のＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０７で行なわれる信号処理によっては、伝搬路推定値だけではなく、基地局装置で実際に乗算された線形フィルタ（例えば式（２）においてＺＦフィルタではなくＭＭＳＥフィルタ等が用いられた場合等）に関する情報が伝搬路補償に必要となる場合がある。このとき、基地局装置は、伝搬路情報を推定する既知参照信号系列に加えて、基地局装置で乗算された線形フィルタを移動局装置が推定可能な既知参照信号系列を更に伝送すれば良い。具体的な方法としては、例えば、既知参照信号系列の一部に、プリコーディングに用いられる線形フィルタを乗算してから送信すれば良い。上記のように移動局装置が基地局装置で行なわれたプリコーディングを把握できる場合、その情報に基づき、伝搬路補償を行なうようにしても良い。伝搬路補償部２０５出力は、データ復調部２１１およびチャネル復号部２１３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、各移動局装置の送信データが検出される。
【００６６】
図３は、本発明の第１の実施形態に係るシステム全体の信号処理についてその概要を説明するフローチャートである。はじめに、基地局装置は、送信データを生成するとともに（ステップＳ１０１）、接続している複数の移動局装置に対して、既知の参照信号系列を送信する（ステップＳ１０２）。次いで、移動局装置は受信された既知参照信号系列に基づき、伝搬路推定を行なう（ステップＳ１０３）。推定された伝搬路情報に基づき、移動局装置は自局に最も望ましい線形フィルタを既知のコードブックより抽出し（ステップＳ１０４）、その線形フィルタの番号（インデックス）を基地局装置に通知する（ステップＳ１０５）。
【００６７】
基地局装置は、各移動局装置の所望の線形フィルタを取得し、その情報に基づき、各移動局装置宛の送信データに対して、送信符号化（プリコーディング）を施す（ステップＳ１０６）。プリコーディング後のデータを同一無線リソースに空間多重して、接続されている複数の移動局装置宛に送信する（ステップＳ１０７）。複数移動局装置宛のデータが空間多重された信号を受信した移動局装置では、前述の伝搬路情報等に基づき、自局の所望データを検出する（ステップＳ１０８）。
【００６８】
移動局装置では、自局に対して最も望ましい線形フィルタをコードブックより抽出する必要がある。コードブックは基地局装置が有する送信アンテナ数や、各移動局装置への送信ランク数に応じて規定される。コードブックのサイズ、すなわち記載線形フィルタ数をＣとし、記載線形フィルタを｛ｃｊ；ｊ＝１〜Ｃ｝と定義する。第ｕの移動局装置と基地局装置間の伝搬路行列をＨｕ、第ｕユーザが所望する線形フィルタをＷｕとすると、第ｕの移動局装置が基地局装置に通知する線形フィルタは次式を満たすものとなる。
【数３】
【００６９】
ここで、||ａ||はベクトルａのノルム演算を表す。また、ａｒｇ ｍａｘｘ（ｆ（ｘ））は評価関数ｆ（ｘ）を最大とするｘを選択する関数であるから、式（３）の場合、||Ｈｕ×ｃｊ||２を最大とするｃｊをコードブック記載の線形フィルタ群から抽出し、それを基地局装置に通知する所望線形フィルタＷｕとすることを意味している。なお、||Ｈｕ×ｃｊ||２を最大とするということは、受信信号対雑音電力比（SNR）を最大とすることを意味している。受信ＳＮＲではなく、受信信号対干渉＋雑音電力比（SINR）や、通信容量を最大とするような線形フィルタを抽出するようにしても良い。通常、最適な線形フィルタを抽出するためには、コードブック記載の全ての線形フィルタに対して、式（３）の計算を行なう必要がある。しかし、コードブックのサイズが大きい場合、その計算に係る計算量は大幅に増加してしまい、移動局装置の負担を増加させてしまう。
【００７０】
図４は、ＬＴＥ-Ａにおいて、基地局装置が８送信アンテナを有しているランク１伝送のコードブックを示す表である。図４に示すコードブック（第１のコードブック）には、２つの線形フィルタＷ１、Ｗ２それぞれについて、１６個の線形フィルタが記載されたコードブックが準備されている。最終的に、基地局装置が把握する線形フィルタはＷ１とＷ２それぞれに基づくから、全部で２５６通りもの線形フィルタが記載されていることになる。そこで、第１の実施形態では、この２５６通りの線形フィルタの全てについて式（３）の計算をせずとも、高精度に所望の線形フィルタを抽出できる方法、すなわち、図３中の手続きＸについて新たな方法を開示している。
【００７１】
図５は、本発明の第１の実施形態に係る所望線形フィルタ抽出の方法を説明するフローチャートである。第１のコードブックはＷ１とＷ２の二つの線形フィルタの行列積で表されており、Ｗ１が１６通り、Ｗ２が１６通り存在し、Ｗ１については、Ｃ１＝｛ｃ１，ｊ；ｊ＝１〜１６｝、Ｗ２についてはＣ２＝｛ｃ２，ｊ；ｊ＝１〜１６｝から所望のコードを抽出し、それを乗算することで、所望の線形フィルタＷｕを抽出する。初めにＷ１の決定方法について説明する。初めにＷ１については、記載されている１６個の線形フィルタの中で、直交している線形フィルタを複数個抽出する（ステップＳ２０１）。
【００７２】
直交している複数個の線形フィルタの組み合わせとして、｛ｃ１，１，ｃ１，５，ｃ１，９，ｃ１，１３｝という組み合わせが考えられる。移動局装置では、｛ｃ１，１，ｃ１，５，ｃ１，９，ｃ１，１３｝の中から式（３）の条件に最もよく当てはまる線形フィルタを抽出する。このとき、Ｗ２については、任意の一つ（例えばｃ２，１）を抽出し、それを用いれば良い。次いで、｛ｃ１，１，ｃ１，５，ｃ１，９，ｃ１，１３｝から選択された線形フィルタｃ１，ｘに対して、相関の大きい複数の線形フィルタを抽出する（ステップＳ２０２）。例えば、ｃ１，ｘに対して、｛ｃ１，ｘ−２，ｃ１，ｘ−１，ｃ１，ｘ，ｃ１，ｘ＋１，ｃ１，ｘ＋２｝という５つの線形フィルタを抽出することが考えられる。先に抽出されたｃ１，ｘがｃ１，１である場合、｛ｃ１，１５，ｃ１，１６，ｃ１，１，ｃ１，２，ｃ１，３｝の中から最適な線形フィルタを抽出すれば良い。抽出されたｃ１，ｙに基づき、基地局装置に通知するＷ１を生成する（ステップＳ２０３）。このようにＷ１を抽出することで全１６通りではなく、８通りの線形フィルタの中から所望線形フィルタを抽出すれば良いことになる。
【００７３】
図６は、本発明の第１の実施形態に係る最適なＷ１の抽出方法を説明する第１の棲み分けを表す表（行列）である。第１の棲み分けを表す行列の各要素は、Ｗ１に関する線形フィルタのインデックスを表しており、例えば、第１行第３列成分は、ｃ１，１を表すことになる。第１の棲み分けでは列方向には、お互いの相関の強い、もしくは直交性が弱い線形フィルタが並び、行方向には、お互いの相関が弱い、もしくは無相関、もしくは直交性が強い線形フィルタが並んでいる。例えば、第１行に並ぶ｛ｃ１，１５，ｃ１，１６，ｃ１，１，ｃ１，２，ｃ１，３｝については、お互いの相関が強く、第３列に並ぶ｛ｃ１，１，ｃ１，５，ｃ１，９，ｃ１，１３｝については、お互いの相関が弱いということになる。
【００７４】
移動局装置では、第１の棲み分けから任意の列を抽出し、抽出された列の中から最適な線形フィルタを抽出する。その後、抽出された最適な線形フィルタが含まれている行を抽出し、抽出された行の中から最適な線形フィルタを抽出すれば良い。先ほどの例では、最初に抽出された列は第３列であり、次いで抽出された行は第１行と言うことになる。つまり、移動局装置は、第１の棲み分けに応じて、線形フィルタを抽出することで、効率的な線形フィルタの抽出を行なうことが可能となる。
【００７５】
なお、第１の棲み分けでは、列サイズは５となっているが、これは任意の列から抽出された線形フィルタの前後２個までの線形フィルタから最適な線形フィルタを抽出するような棲み分けとなっていることになる。ここで、前後２個までに限らず、前後Ｋ個（１≦Ｋ≦８）までのコードブックから抽出するものとし、無線通信システムの要求する伝送品質に応じて、Ｋの値を変更しても良い。Ｋ＝２とすれば、前述の第１の棲み分けと等価となり、Ｋ＝８とすれば、従来の全ての線形フィルタから所望コードを抽出する方法と等価となる。また、第１の棲み分けによれば、一つの線形フィルタが複数の行もしくは列に記載されることもある。
【００７６】
次いで、Ｗ２の決定方法について説明する。再び図５のフローチャートに従って説明する。初めにＷ２について、記載されている１６個の線形フィルタのうち、互いに直交している複数個の線形フィルタを抽出する。例えば、｛ｃ２，１，ｃ２，２，ｃ２，３，ｃ２，４｝という組み合わせが考えられるから、移動局装置は、｛ｃ２，１，ｃ２，２，ｃ２，３，ｃ２，４｝から、所望の線形フィルタを抽出する（ステップＳ２０４）。このとき、Ｗ１については任意の一つを抽出し、それを用いれば良い。次いで、｛ｃ２，１，ｃ２，２，ｃ２，３，ｃ２，４｝から抽出された線形フィルタに対して、相関の大きい複数の線形フィルタを抽出する（ステップＳ２０５）。例えば｛ｃ２，１，ｃ２，２，ｃ２，３，ｃ２，４｝からｃ２，１が選択されている場合、｛ｃ２，１，ｃ２，５，ｃ２，９，ｃ２，１３｝の中から最適な線形フィルタを抽出すれば良いことになる。抽出されたｃ２，ｙに基づき、基地局装置に通知するＷ２を生成する（ステップＳ２０６）。このような算出をすることにより、Ｗ２についても、８通りの線形フィルタの中から所望線形フィルタを抽出すれば良いことになる。
【００７７】
図７は、本発明の第１の実施形態に係るＷ２の決定方法に関する第２の棲み分けを表す表（行列）である。Ｗ２についても、Ｗ１の抽出方法と同様に、ある棲み分けに基づいて行なうことが可能である。第１の棲み分けと同様に、第２の棲み分けを表す表も、Ｗ２に関する線形フィルタのインデックスを要素とする行列で表現されており、例えば、第１行第３列成分は、ｃ２，９を表すことになる。列方向には、お互いの相関の強い線形フィルタが並び、行方向には、お互いの相関が弱い、もしくは無相関となる線形フィルタが並んでいる。
【００７８】
移動局装置では、第２の棲み分けから任意の列を抽出し、抽出された列の中から最適な線形フィルタを抽出する。その後、抽出された最適な線形フィルタが含まれている行を抽出し、抽出された行の中から最適な線形フィルタを抽出すれば良い。先ほどの例では、最初に抽出された列は第１列であり、次いで抽出された行は第１行と言うことになる。つまり、移動局装置は、第２の棲み分けに応じて、線形フィルタを抽出することで、Ｗ２についても効率的な線形フィルタの抽出を行なうことが可能となる。
【００７９】
図５に戻り、最終的に基地局装置に通知する所望線形フィルタは上記手続きにより抽出された二つの線形フィルタＷ１とＷ２を乗算することで得られるＷｕ（＝Ｗ１×Ｗ２）である（ステップＳ２０７）。なお、無線通信システムにおいて、所望線形フィルタを移動局装置が基地局装置に通知する方法として、Ｗ１とＷ２を別々に通知するような場合、図５のフローチャートにおけるステップＳ２０７の処理は移動局装置では不要であり、基地局装置が行なうことになる。
【００８０】
以上説明してきた方法に基づけば、２５６通りものコードが存在する第１のコードブックから所望の線形フィルタを抽出するために、１６個の線形フィルタの中から式（３）を満たす線形フィルタを抽出すれば良いことになり、移動局装置の複雑性を大幅に抑圧することが可能となる。また、以上の説明では、基地局装置構成として送信アンテナ数が８本を想定しているが、送信アンテナ数が２本や４本の場合にもおいても、所定のコードブックに対して、記載されている複数の線形フィルタに対して、互いに直交している線形フィルタの組み合わせと、それぞれの線形フィルタに対して相関の強い線形フィルタを抽出することで、第１および第２の棲み分けと同等のことができるため、線形フィルタ抽出に係る演算量を抑圧することが可能である。
【００８１】
以上の方法で各移動局装置は所望線形フィルタを所定のコードブックより抽出し、それを基地局装置に通知することになる。
【００８２】
本実施形態においては、伝送方式（もしくはアクセス方式）については制限を与えていない。例えば、ＬＴＥの下りリンク伝送に採用されている直交周波数分割多重アクセス（OFDMA）方式に適用することも可能である。この場合は、サブキャリア毎に本発明を適用すれば良く、また複数サブキャリアを一纏めとしたリソースブロック毎に本発明を適用しても良い。同様に、シングルキャリアベースのアクセス方式（例えばシングルキャリア周波数分割多重アクセス（SC-FDMA）方式など）に適用することも可能であり、周波数成分毎に適用しても良いし、送信電力の強調を回避するために、全周波数帯域に渡って同一のプリコーディングを行なうようにしても良い。
【００８３】
また、第１の実施形態では、複数の移動局装置宛のデータを同一無線リソースに空間多重して送信するＭＵ-ＭＩＭＯを対象として説明を行なったが、本実施形態で用いる各棲み分け方法は、基地局装置と単一の移動局装置とが空間多重伝送を行なうＳＵ-ＭＩＭＯにも適用することが可能である。本実施形態により、移動局装置が、所望の線形フィルタを抽出する際に要求される演算量を大幅に抑圧することが可能となる。特に、８送信アンテナ用に準備されているコードブックのサイズは４送信アンテナ用などに比べて極めて大きく、一方で、大幅な周波数利用効率の改善には８送信アンテナは必須と考えられていることから、本実施形態の方法により、周波数利用効率の改善を図りながら、演算量の大幅な抑圧に寄与することが可能となる。
【００８４】
＜第２の実施形態＞
第１の実施形態では、コードブックベースのＭＵ-ＭＩＭＯを対象に、効率的な所望線形フィルタの抽出方法を明らかにした。第２の実施形態では、コードブックベースのＭＵ-ＭＩＭＯ伝送における空間多重機会の向上を目的とし、移動局装置が所望線形フィルタ（第１の線形フィルタと呼ぶ）に加えて、第２の線形フィルタを基地局装置に通知する場合を対象とする。第１の実施形態と同様に、Ｎｔ本の送信アンテナを有する基地局装置（送信装置とも呼ぶ）に対して、Ｎｒ本の受信アンテナを有する複数の移動局装置（受信装置、移動端末とも呼ぶ）が接続している通信を対象とする。そして、同一無線リソースにおいて最大Ｕ＝２局の移動局装置が空間多重され、各移動局装置に対してランク１の伝送を行なうＭＵ-ＭＩＭＯ伝送を対象とする。ただし、第１の実施形態と同様に、空間多重数や送信ランク数は上記に限ったものではない。
【００８５】
基地局装置と移動局装置の構成は基本的に第１の実施形態に係る装置構成（図１および図２参照）と同様である。本発明の第２の実施形態に係るシステム全体の信号処理についてその概要を説明する。
【００８６】
図８は、本発明の第２の実施形態に係るシステム全体の信号処理についてその概要を説明するフローチャートである。基本的には図３と同様であるが、異なるのは移動局装置において所望線形フィルタである第１の線形フィルタに加えて、第２の線形フィルタの抽出も行なわれることにある（手続きＹ参照）。はじめに、基地局装置は、送信データを生成するとともに（ステップＳ２０１）、接続している複数の移動局装置に対して、既知の参照信号系列を送信する（ステップＳ２０２）。次いで、移動局装置は受信された既知参照信号系列に基づき、伝搬路推定を行なう（ステップＳ２０３）。推定された伝搬路情報に基づき、移動局装置は自局に最も望ましい線形フィルタである第１の線形フィルタを既知のコードブックより抽出し（ステップＳ２０４）、さらに、第２の線形フィルタを既知のコードブックより抽出する（ステップＳ２０５）。これらの線形フィルタの番号（インデックス）を基地局装置に通知する（ステップＳ２０６）。
【００８７】
基地局装置は、各移動局装置の所望の線形フィルタと第２の線形フィルタを取得し、その情報に基づき、各移動局装置宛の送信データに対して、送信符号化（プリコーディング）を施す（ステップＳ２０７）。プリコーディング後のデータを同一無線リソースに空間多重して、接続されている複数の移動局装置宛に送信する（ステップＳ２０８）。複数移動局装置宛のデータが空間多重された信号を受信した移動局装置では、前述の伝搬路情報等に基づき、自局の所望データを検出する（ステップＳ２０９）。
【００８８】
第２の線形フィルタとして、ＭＵ-ＭＩＭＯの空間多重機会の向上を目的とした線形フィルタを通知する方法が考えられる。そのような方法のひとつとして、Ｂｅｓｔ ｃｏｍｐａｎｉｏｎ ＰＭＩ方式と呼ばれる方法がある。以下では、初めにＢｅｓｔ ｃｏｍｐａｎｉｏｎ ＰＭＩ方式を対象としたコードブックに対する棲み分け方法を開示する。Ｂｅｓｔ ｃｏｍｐａｎｉｏｎ ＰＭＩ方式では、自局の所望線形フィルタに対して最も相性の良い線形フィルタ（以下、BPMIと呼ぶこととする）を移動局装置が基地局装置に通知する方式である。下りリンクＭＵ-ＭＩＭＯの場合、ＢＰＭＩとは受信ＳＮＲを最小とするような線形フィルタとなる。なぜならば、自局の受信ＳＮＲを最小とする線形フィルタを他移動局装置宛の送信データに乗算することで、他移動局装置宛の送信データが干渉信号として受信されにくくなるためである。ａｒｇ ｍｉｎｘ（ｆ（ｘ））が評価関数ｆ（ｘ）を最小とするｘを選択する関数であるものとすると、ＢＰＭＩとなるコードｃＢ，ｕは次式で与えられることになる。
【数４】
【００８９】
所望線形フィルタと併せてＢＰＭＩも移動局装置が基地局装置に通知することにより、基地局装置のＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０７ではより柔軟に様々な移動局装置同士を空間多重するようなプリコーディングを行なうことが可能である。しかし、ＢＰＭＩを抽出するために、所望線形フィルタを抽出するのと同等の演算量を移動局装置に強いることとなり、また、ＢＰＭＩを新たに基地局装置に通知するために、オーバーヘッドが増加してしまうという問題がある。以下では、ＢＰＭＩの抽出に要求される演算量と、基地局装置への通知に係るオーバーヘッド量の抑圧を目的とした効率的なＢＰＭＩの抽出方法を開示する。
【００９０】
図９は、ＬＴＥにおいて、基地局装置が４送信アンテナを有しているランク１伝送のコードブックを示す表である。図９のように、ＬＴＥにおける送信４アンテナでランク１伝送に用いられるコードブック（第２のコードブックとする）には１６個の線形フィルタが記載されている。図９には、コードブックＣ＝｛ｃ１，ｃ２，ｃ３，・・・，ｃ１６｝が示されている。従来の方法では、所望線形フィルタの抽出と同様に、コードブック記載の全ての線形フィルタについて式（４）の演算を行ない、ＢＰＭＩを算出している。
【００９１】
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る第２のコードブックにおけるＢＰＭＩの抽出に関する棲み分けを示す表である。第２の実施形態では、初めに第３の棲み分けを定義する。第３の棲み分けは第２のコードブックに記載の線形フィルタのそれぞれに対して、直交性が保たれている線形フィルタを抽出することにより生成される。第３の棲み分け方法として例えば図１０記載の棲み分けが考えられる。移動局装置は、第３の棲み分けに基づいてＢＰＭＩを抽出する。例えば、所望線形フィルタがｃ５で有った場合に、ＢＰＭＩは｛ｃ６，ｃ７，ｃ８｝から抽出すれば良いことを意味している。第３の棲み分けはコードブック記載の線形フィルタ同士の相関に基づいて決定されている。つまり、ｃ５に対して｛ｃ６，ｃ７，ｃ８｝は直交していることを意味している。最適なＢＰＭＩは伝搬路に依存して決定されるため、ｃ５に対して直交している｛ｃ６，ｃ７，ｃ８｝が必ずしもＢＰＭＩとなるとは限らない。しかし、所望線形フィルタがｃ５である移動局装置の最適なＢＰＭＩは｛ｃ６，ｃ７，ｃ８｝になる確率が非常に高いため、下りリンクＭＵ-ＭＩＭＯの空間多重機会を向上させるには第３の棲み分けで十分である。
【００９２】
また第３の棲み分けでは、ＢＰＭＩの候補は最大でも５である。４送信アンテナのコードブックサイズは１６であるから、従来の方法でＢＰＭＩを通知しようとすると４ビットの通知情報量が必要となるが、第３の棲み分けに基づいてＢＰＭＩを決定した場合、通知情報量は３ビットで十分となり、オーバーヘッドの削減にも寄与することが可能となる。次いで、８送信アンテナのランク１伝送におけるコードブックを対象としたＢＰＭＩの抽出方法について説明する。８送信アンテナ用のコードブックは第１の実施形態でも説明したようにＷ１とＷ２の二つのコードブックより生成されるダブルコードブックである。本実施形態においては、Ｗ１に関連付けられたＣ１＝｛ｃ１，ｊ；ｊ＝１〜１６｝とＷ２に関連付けられたＣ２＝｛ｃ２，ｊ；ｊ＝１〜１６｝から、それぞれＢＰＭＩを抽出する方法を説明する。
【００９３】
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る第１のコードブックのＷ１に関するＢＰＭＩの抽出に関する棲み分け（第４の棲み分け）を示す表である。まず、Ｗ１について説明する。なお、事前に所望の線形フィルタが抽出されているものとする。所望線形フィルタの抽出方法については、第１の実施形態の方法でも良いし、他の方法に依って抽出しても良い。初めに、第４の棲み分けを定義する。第４の棲み分けはＷ１からある二つの線形フィルタを抽出したときに、その二つの線形フィルタのうち、どちらか一方を第１の移動局装置が通知してきて、残りの一方を第２の移動局装置が通知してきた場合、第１および第２の移動局装置がお互いにどのようなＷ２を通知してきたとしても、第１の移動局装置と第２の移動局装置との直交性が保たれやすいＷ１の線形フィルタの組み合わせを抽出することで生成される。第４の棲み分けとして、例えば図１１記載の棲み分けが考えられる。移動局装置は抽出されている所望の線形フィルタと図１１記載の第４の棲み分けに基づき、Ｗ１のＢＰＭＩを抽出する。例えば、所望線形フィルタがｃ１，１であった場合、ＢＰＭＩは｛ｃ１，５，ｃ１，９，ｃ１，１３｝のいずれかであることを意味しているから、｛ｃ１，５，ｃ１，９，ｃ１，１３｝の中で、最も受信ＳＮＲを小さくするフィルタをＢＰＭＩとして基地局装置に通知するということである。
【００９４】
図１２は、本発明の第２の実施形態に係る第１のコードブックのＷ２に関するＢＰＭＩの抽出に関する棲み分け（第５の棲み分け）を示す表である。ついで、Ｗ２について説明する。Ｗ２についても事前に所望の線形フィルタが抽出されているものとする。Ｗ２については、第５の棲み分けに基づいて抽出される。第５の棲み分けでは、任意のＷ１が選択されているとしたときに、基地局装置に通知する線形フィルタＷ＝Ｗ１Ｗ２の直交性が保たれる組み合わせを抽出することで生成される。第５の棲み分けとして例えば図１２に記載の棲み分けが考えられる。移動局装置は抽出されている所望の線形フィルタと図１２記載の第５の棲み分けに基づき、Ｗ２のＢＰＭＩを抽出する。例えば、所望の線形フィルタがｃ２，２で有った場合、ＢＰＭＩは｛ｃ２，４，ｃ２，８，ｃ２，１２，ｃ２，１６｝のいずれかであることを意味しているから、｛ｃ２，４，ｃ２，８，ｃ２，１２，ｃ２，１６｝の中で最も受信ＳＮＲを小さくするフィルタをＢＰＭＩとして基地局装置に通知するということである。
【００９５】
上記方法に基づけば、Ｗ１については３つ、Ｗ２については４つの線形フィルタについて受信ＳＮＲの計算をすれば良いことになるから、コードブック記載の全ての線形フィルタについて受信ＳＮＲを計算する必要がある従来方法と比較して、演算量を大幅に減らすことが可能となる。また、ＢＰＭＩのフィードバックに要する情報量が、従来の方法では、Ｗ１とＷ２でそれぞれ４ビット必要なのに対して、本方式に依れば、Ｗ１とＷ２とでそれぞれ２ビットで良いこととなり、オーバーヘッドの抑圧にも寄与することが可能である。
【００９６】
なお、上記の方法はＷ１とＷ２で独立に適用しても良い。つまり、Ｗ１については上記の方法でＢＰＭＩを抽出し、Ｗ２については、従来通りコードブック記載の全ての線形フィルタの中からＢＰＭIを抽出するようにしても良い。しかし、上記の方法では、ＢＰＭＩが見つからない可能性もある。その場合、Ｗ１のＢＰＭＩの抽出が第４の棲み分けに基づいて行なわれていることを条件に、Ｗ２のＢＰＭＩはさらに、第６の棲み分けに基づいて行なっても良い。第５の棲み分けが、任意のＷ１が選択されていることを想定しているのに対して、第６の棲み分けは、Ｗ１が第４の棲み分けに基づいて抽出されていることを前提とした棲み分けである。
【００９７】
図１３は、本発明の第２の実施形態に係る第１のコードブックのＷ２に関するＢＰＭＩの抽出に関する棲み分け（第６の棲み分け）を示す表である。第６の棲み分けとして、例えば図１３に記載の第６の棲み分けが考えられる。Ｗ２について所望の線形フィルタがｃ２，１であり、第５の棲み分けに基づいた抽出では、ＢＰＭＩが抽出されなかった場合、更に｛ｃ２，２，ｃ２，４｝からＢＰＭＩを抽出するということである。候補線形フィルタ数が６に増加するため、抽出にかかる演算量やフィードバックにかかるオーバーヘッドは増加するものの、ＢＰＭＩ自体の精度を向上させ、空間多重機会を向上させることが可能となる。
【００９８】
以上の方法に基づいて、各移動局装置は所望線形フィルタに加えてＢＰＭＩを抽出し、それらを基地局装置に通知することになる。基地局装置では、通知された所望線形フィルタとＢＰＭＩに基づいてプリコーディングを行なうことになる。プリコーディングについては、何かに限定されることは無く、例えば第１の実施形態で説明した方法に基づいて行なっても良いが、その際に、空間多重する移動局装置、つまり、式（１）で表現される等価伝搬路行列を構成する移動局装置の組み合わせ（式（１）の場合は第１移動局装置と第２移動局装置）をＢＰＭＩに基づいて決めることで、伝送品質を向上させ、空間多重機会を大幅に向上させることができる。
【００９９】
例えば、第１の移動局装置と第２の移動局装置の２つの移動局装置を空間多重することを考えた時、第１の移動局装置が通知した所望線形フィルタと第２の移動局装置が通知したＢＰＭＩが一致し、第１の移動局装置が通知したＢＰＭＩと第２の移動局装置が通知した所望線形フィルタが一致するような第１の移動局装置と第２の移動局装置とを空間多重した方が、他の移動局装置を空間多重するよりも優れた伝送品質を達成することが可能となる。また、全ての移動局装置がＢＰＭＩを通知しなくても良い。ＢＰＭＩを通知していない移動局装置が存在する場合、基地局装置は、通知されてきた所望の線形フィルタとＢＰＭＩに関する各種の棲み分けに基づき、ＢＰＭＩを通知していない移動局装置のＢＰＭＩを推定し、推定されたＢＰＭＩに基づき、基地局装置がプリコーディングを行なっても良い。
【０１００】
また、通知する情報は、ＢＰＭＩとなる線形フィルタそのものを表す情報ではなく、ＢＰＭＩに基づいたプリコーディングを基地局装置が行なったときに、移動局装置で観測される受信品質に関わる情報であっても良い。なお、プリコーディングの方法を除く基地局装置における信号処理、およびＢＰＭＩを抽出する方法を除く移動局装置における信号処理は第１の実施形態と同様であるから説明は省略する。また、ＭＵ-ＭＩＭＯの空間多重機会を向上させる方法は、Ｂｅｓｔ ｃｏｍｐａｎｉｏｎ ＰＭＩ方式に限らない。以下では、Ｗｏｒｓｔ ｃｏｍｐａｎｉｏｎ ＰＭＩ方式に基づいた棲み分け方法について簡単に説明する。
【０１０１】
Ｗｏｒｓｔ ｃｏｍｐａｎｉｏｎ ＰＭＩ方式は、Ｂｅｓｔ ｃｏｍｐａｎｉｏｎ ＰＭＩ方式とは異なり、自局の所望線形フィルタに対して最も相性の悪い線形フィルタを表すＷｏｒｓｔ ｃｏｍｐａｎｉｏｎ ＰＭＩ（以下、WPMIと呼ぶこととする）を移動局装置が基地局装置に通知する方式である。下りリンクＭＵ-ＭＩＭＯの場合、ＷＰＭＩとして、例えば受信ＳＮＲを最大とするような線形フィルタが考えられる。なぜならば、自局の受信ＳＮＲを最大とする線形フィルタを他移動局装置宛の送信データに乗算すると、他移動局装置からの干渉電力が最大となってしまうためである。しかし、受信ＳＮＲを最大とする線形フィルタは、所望の線形フィルタ（第１の線形フィルタ）そのものであるから、ＷＰＭＩとなる第２の線形フィルタは、第１の線形フィルタを除いて、最も受信ＳＮＲが大きくなる線形フィルタということになる。よって、第２の線形フィルタは式（３）に基づき抽出されることになる。このことは、ＷＰＭＩの抽出には図６および図７に示されている、第１および第２の棲み分けを応用することが可能である事を意味している。
【０１０２】
第１の棲み分けを応用して、第１のコードブックにおけるＷＰＭＩを抽出する方法の一例を説明する。移動局装置は、第１の線形フィルタの抽出と同様に、図５のフローチャートに基づき線形フィルタの抽出を行なうが、ステップＳ２０１およびステップＳ２０４で抽出する線形フィルタについては、第１の線形フィルタと同じものを抽出するものとする。
【０１０３】
そして、ステップＳ２０２およびステップＳ２０５においては、第１の線形フィルタとして抽出されたフィルタを除いたのち、第１の線形フィルタを抽出したときと同様の処理により線形フィルタを抽出する。以上の処理により、移動局装置は、簡易な処理でＷＰＭＩを抽出することが可能となる。また、Ｗ１、Ｗ２それぞれで、４つ、または３つの線形フィルタからＷＰＭＩを抽出することになるから、移動局装置からの通知にかかる情報量は併せて4ビットで済むため、オーバーヘッドの削減にも寄与できる。
【０１０４】
基地局装置では、移動局装置から通知されてくる第１の線形フィルタと第２の線形フィルタであるＷＰＭＩに基づいてプリコーディングを行なうことになる。プリコーディングの方法として、例えば、第１の移動局装置と第２の移動局装置の２つの移動局装置を空間多重することを考えた時、第１の移動局装置が通知した所望線形フィルタと第２の移動局装置が通知したＷＰＭＩが一致すること、もしくは、第１の移動局装置が通知したＷＰＭＩと第２の移動局装置が通知した所望線形フィルタが一致することのいずれかの条件を満たすような第１の移動局装置と第２の移動局装置については、空間多重することを避けることにより、伝搬路の直交性が低い２つの移動局装置を空間多重する確率を大幅に低下させることが可能となる。よって、ＷＰＭＩを通知する方法は、誤った空間多重を行なう可能性を低下させることができる技術であるということができ、ＭＵ-ＭＩＭＯ伝送の周波数利用効率の改善に有効である。また、ＷＰＭＩの抽出にも、コードブックに対する棲み分けを行なうことにより、移動局装置の複雑性や、オーバーヘッド量を増加させることなく、ＭＵ-ＭＩＭＯの伝送品質を向上させることが可能となる。
【０１０５】
このように、コードブックベースのＭＵ-ＭＩＭＯでは、所望の線形フィルタに加えて、第２の線形フィルタも通知することにより、空間多重機会等を向上させ、周波数利用効率を改善させることが可能である。第２の線形フィルタの抽出の規範として、ＢＰＭＩ方式やＷＰＭＩ方式で規範とした受信ＳＮＲや受信ＳＩＮＲ以外にも、ランク数等の受信品質に関連付けられた情報が考えられるが、いずれの場合においても、コードブックに対する棲み分けを行なうことで、移動局装置の複雑性や、オーバーヘッド量の増加を回避することが可能となる。第２の実施形態では、所望線形フィルタに加えて、第２の線形フィルタを移動局装置が基地局装置に通知するシステムを対象に、効率的な第２の線形フィルタの抽出方法を開示した。本実施形態によれば、第２の線形フィルタの抽出および通知を低演算量かつ低オーバーヘッドにより実現することが可能であり、第２の線形フィルタによる下りリンクＭＵ-ＭＩＭＯの周波数利用効率の改善にも大きく寄与することが可能である。
【０１０６】
＜第３の実施形態＞
第１および第２の実施形態では、基地局装置におけるプリコーディングは線形フィルタの乗算によって行なわれる線形プリコーディングを行なうものとして説明を行なってきた。しかし、コードブックベースの下りリンクＭＵ-ＭＩＭＯでは、線形プリコーディングだけではＩＵＩを完全に抑圧するのは難しく、周波数利用効率の改善には限界がある。そこで、基地局装置において、予め残留ＩＵＩを抑圧する干渉抑圧処理を行なうことで、周波数利用効率を改善させることが可能となる。干渉抑圧処理の例としては、非線形干渉抑圧技術として知られているＴｏｍｌｉｎｓｏｎ-Ｈａｒａｓｈｉｍａ-ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ（THP）等を用いることができる。しかし、干渉抑圧処理は演算量を増加させるなど、一般的に基地局装置の負担を増加させてしまう。そのため、通常は線形プリコーディングのみを行ない、残留ＩＵＩが大きくなる時だけ干渉抑圧処理を行なうことで、演算量の増加を最小限に抑えながら、大きな伝送特性改善を実現することが可能である。
【０１０７】
しかし、残留ＩＵＩが大きくなるかどうかを推定するためにも、やはり基地局装置の演算量を増加させてしまうという問題がある。そこで、第３の実施形態では、これまで述べてきたコードブックの棲み分けを応用し、棲み分けに応じて、基地局装置におけるプリコーディング処理を変える方法を対象とする。第３の実施形態でも、第１および第２の実施形態と同様に、Ｎｔ本の送信アンテナを有する基地局装置（送信装置とも呼ぶ）に対して、Ｎｒ本の受信アンテナを有する複数の移動局装置（受信装置、移動端末とも呼ぶ）が接続している通信を対象とする。そして、同一無線リソースにおいて最大Ｕ＝２局の移動局装置が空間多重され、各移動局装置に対してランク１の伝送を行なうＭＵ-ＭＩＭＯ伝送を対象とする。ただし、第１の実施形態と同様に、空間多重数や送信ランク数は上記に限ったものではない。基地局装置と移動局装置の装置構成を図１４および図１５にそれぞれ示す。
【０１０８】
第1および第２の実施形態と同様に、移動局装置は基地局装置に対して所望の線形フィルタを通知する。このとき、所望の線形フィルタの抽出方法は第1の実施形態の方法に基づいても良いし、また、第２の実施形態のように、ＢＰＭＩをはじめとした第２の線形フィルタを同時に通知するようにしても良い。基地局装置では、各移動局装置より通知された所望の線形フィルタに基づいてプリコーディングを行なうが、このとき通知された所望の線形フィルタに基づいて、プリコーディングの方法を切り替えることになる。
【０１０９】
図１４は、本発明の第３の実施形態に係る基地局装置の装置構成を示すブロック図である。第１の実施形態に係る基地局装置構成に加えて、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ切替部３０１が追加される。Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ切替部３０１では、移動局装置より通知される所望線形フィルタと後述する第７の棲み分けや第８の棲み分けに基づき、干渉抑圧を行なうかどうかを切り替える。Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部３０３では、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ切替部３０１からの制御信号に基づき、送信データに対して、線形フィルタの乗算に基づく線形プリコーディングだけを行なう、もしくは線形プリコーディングに加えて干渉抑圧を行なうことになる。Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部３０３とＰｒｅｃｏｄｉｎｇ切替部３０１以外の構成装置において行なわれる信号処理は第１の実施形態に係る基地局装置（図１参照）と同様であるため、説明は省略する。
【０１１０】
図１５は、本発明の第３の実施形態に係る移動局装置の装置構成について示すブロック図である。図１５に基づいて説明する。基本的には、第１の実施形態に係る移動局装置（図２参照）と同様であり、異なるのは伝搬路補償部４０１における信号処理と制御情報取得部４０３である。第３の実施形態においては、基地局装置のＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部３０３において干渉抑圧が行なわれており、その際に送信電力の増大を抑えるためにｍｏｄｕｌｏ演算が行なわれている場合がある。ｍｏｄｕｌｏ演算を含むプリコーディングが行なわれた送信データより所望の信号を検出するためには、受信機側でもｍｏｄｕｌｏ演算を行なう必要がある。
【０１１１】
そこで、第３の実施形態に係る移動局装置の伝搬路補償部４０１では、第１の実施形態と同様の伝搬路補償が行なわれたのち、基地局装置のＰｒｅｃｏｄｉｎｇで行なわれたものと同様のｍｏｄｕｌｏ演算を施すことで、伝搬路補償部４０１出力が生成される。実際にｍｏｄｕｌｏ演算を行なうかどうかは、基地局装置が、ｍｏｄｕｌｏ演算を行なったかどうかに関連付けられた制御情報を通知し、制御情報取得部４０３がこの制御情報を伝搬路補償部４０１に入力することにより、それに基づいて制御しても良いし、移動局装置が単独でｍｏｄｕｌｏ演算の有無を推定しても良いし、基地局装置で行なわれるプリコーディングの種類に依らず、常にｍｏｄｕｌｏ演算を行なうように制御しても良い。伝搬路補償部４０１における信号処理と制御情報取得部４０３を除いた移動局装置の各構成装置の信号処理については、第１の実施形態に係る移動局装置（図２参照）と同様であるため、説明は省略する。
【０１１２】
第１のコードブックを対象として説明する。すなわち、基地局装置の送信アンテナ数が４であり、各移動局装置にはランク１の伝送を行なっている。コードブック記載の線形フィルタ同士は、それぞれ異なった相関値を持っている。そこで、第３の実施形態では、各移動局装置より通知された線形フィルタ同士の相関値に基づき、干渉抑圧処理を行なうかどうかを決定する。そのために、線形フィルタ同士の相関値の大小に基づいた第７の棲み分けを生成する。
【０１１３】
図１６は、本発明の第３の実施形態に係る第２のコードブックにおける干渉抑圧処理に関連付けられた棲み分け（第７の棲み分け）を示す表である。例えば、所望線形フィルタとしてｃ１を通知してきた第１の移動局装置に対して、ｃ５を所望線形フィルタとして通知してきた第２の移動局装置を空間多重する場合、第７の棲み分けによればｃ１とｃ５の組み合わせは残留ＩＵＩが大きくなる組み合わせであることが分かるから、基地局装置で干渉抑圧処理を行なうことになる。干渉抑圧処理を行なう場合の、基地局装置のＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部３０３における信号処理について説明する。第１の実施形態と同様にＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部３０３では、各移動局装置より通知された所望の線形フィルタ｛Ｗ１，Ｗ２｝より、各移動局装置と基地局装置間の見掛け上の伝搬路行列Ｈｅｆｆを式（１）のように定義する。
【０１１４】
式（１）で与えられる伝搬路行列Ｈｅｆｆより、線形フィルタＷｅｆｆを生成する。第１の実施形態で用いる線形フィルタＷｅｆｆは伝搬路行列Ｈｅｆｆを単位行列に変換する行列であったが、本実施形態で用いる線形フィルタＷｅｆｆは、伝搬路行列Ｈｅｆｆを下三角行列に変換する行列である。そのような行列は、Ｈｅｆｆの随伴行列ＨｅｆｆＨにＱＲ分解を適用することにより求めることができる。すなわち、ＨｅｆｆＨ＝ＱＲとＱＲ分解したとき（Ｑがユニタリ行列、Ｒが上三角行列である）、Ｑが線形フィルタＷｅｆｆとなる。なお、
【数５】
であるから、正確にはＱの第１から第２列ベクトルまでを抽出した（Ｎｔ×２）の行列が線形フィルタＷｅｆｆとなる。
【０１１５】
ここで、式（５）を満たすユニタリ行列Ｑを線形フィルタＷｅｆｆとして送信シンボルベクトルに乗算することにより得られるベクトルＷｅｆｆｄを送信信号ベクトルとして、基地局装置より送信することを考える。第ｕ移動局装置の移動局装置の第ｍ受信アンテナで受信される受信信号を｛ｒｕ，ｍ；ｕ＝１〜２，ｍ＝１〜Ｎｒ｝としたとき、第ｕ移動局装置の受信信号ベクトルｒｕ＝［ｒｕ，１，…，ｒｕ，Ｎｒ］Ｔは次式で与えられる。
【数６】
ここで、ｎｕは雑音ベクトルである。各移動局装置では、所望信号の受信ＳＮＲを最大にする受信フィルタｗｒ，ｕを受信信号ベクトルに乗算する。ランク１の伝送を行なっている場合、受信ＳＮＲを最大にする受信フィルタＷｒｕは（ＨｕＷｕ）Ｈで表される（Ｎｒ×１）の行ベクトルである。Ｗｒｕ＝（ＨｕＷｕ）Ｈが乗算された検波出力をｄｕ＾とする。第１および第２移動局装置の検波出力をまとめた検波出力ベクトルｄ＾＝[ｄ１＾，ｄ２＾]Ｔは次式で与えられる。
【数７】
なお、簡単のため雑音項は省略している。
【０１１６】
各移動局装置は自局宛の信号の受信ＳＮＲを最大化できる送信線形フィルタｗｔ，ｕを基地局装置に通知している。このような送信線形フィルタは基地局装置と第ｕの移動局装置間の伝搬路行列Ｈｕから算出されるＨｕＨＨｕという行列（なお、ＡＨは行列Ａの随伴行列を表す）が有する固有ベクトルのうち、最大固有値（ここではλｕ，ｍａｘとする）に対応する固有ベクトル（ここではｕｕ，ｍａｘとする）である。本実施形態では、移動局装置が基地局装置に通知している線形フィルタはコードブックに記載の線形フィルタに限られており、固有ベクトル自体を通知できるわけではない。しかし、コードブックサイズが十分に大きければ、固有ベクトルに対して十分な相関を有した線形フィルタを基地局装置が把握することが可能である。移動局装置が基地局装置に通知している線形フィルタＷｕがＷｕ＝ｕｕ，ｍａｘが満たしている場合、
【数８】
が成り立つ。式（８）を式（７）に代入することで、
【数９】
が得られる。
【０１１７】
式（９）より第１の移動局装置は自局宛の信号のみを受信できるのに対して、第２の移動局装置の受信信号には、第１の移動局装置宛の信号が干渉として受信されてしまうことが分かる。そこで、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部３０３では、この第２の移動局装置に観測される干渉信号を予め減算する。
【０１１８】
Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部３０３では、入力された変調シンボルｄとＨｅｆｆおよびＷｅｆｆに基づいて干渉抑圧が行なわれる。具体的には、第２の移動局装置宛の送信信号ｄ２に対して次式に示すような信号処理を行ない、第２の移動局装置宛の送信信号ｘ２を新たに算出する。
【数１０】
式（１０）で表される信号ｘ２を第２の移動局装置宛の送信信号としてｄ２の代わりに送信することで、第２の移動局装置にも所望信号のみを受信させることが可能となることが分かる。
【０１１９】
以上の干渉抑圧処理を線形フィルタＷｅｆｆの乗算前に行なうことで、第２の移動局装置に対しても干渉を与えない伝送を行なうことが可能となる。しかし、伝搬路情報Ｈｅｆｆの状態によっては、ｘ２の大きさがｄ２よりも遥かに大きくなってしまい、膨大な送信電力を必要としてしまう可能性がある。その場合、ｘ２に対してｍｏｄｕｌｏ演算と呼ばれる非線形信号処理を行なう必要がある。
【０１２０】
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はｍｏｄｕｌｏ幅と呼ばれ、入力される信号の変調方式等に応じて設定される。例えばＱＰＳＫ変調信号が入力される場合には、Ｍ＝ｓｑｒｔ（２）と設定される。実際に、式（１０）で表される信号ｘ２にｍｏｄｕｌｏ演算を施した場合、その出力は次式で与えられる。
【数１１】
ここで、ｚは実部と虚部がそれぞれ整数となる複素数であり、式（１０-１）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のことをｍｏｄｕｌｏ演算の等価表現と呼ぶ。ｍｏｄｕｌｏ演算を施すことにより、伝搬路情報Ｈｅｆｆの状態に依らず、ｘ２の大きさを常に一定とすることができる。式（１０-１）は次式のように表現することも可能である。
【数１２】
ここで、ｆｌｏｏｒ（ｘ）は実数ｘを超えない最大の整数を返す関数であり、床関数とも呼ばれる。また、Ｒｅ（ｃ）およびＩｍ（ｃ）はそれぞれ、複素数ｃの実数および虚数を返す関数である。
【０１２１】
このように算出されたｘ２（ｍｏｄｕｌｏ演算も含む）が第２の移動局装置宛の送信シンボルとして非線形信号処理部（図示せず）より出力される。なお、第１の移動局装置宛の送信シンボルについては特に信号処理は行なわれない。上記の干渉抑圧が行なわれた送信シンボルに対して、線形フィルタＷｅｆｆ＝Ｑが乗算されたのち、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部３０３出力ｓが出力されることになる。
【０１２２】
以上、第７の棲み分けにより、大きな残留ＩＵＩを発生させる線形フィルタを所望線形フィルタとして通知してきた移動局装置同士を空間多重する場合におけるＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部３０３における信号処理について説明した。なお、第７の棲み分けにおいて、残留ＩＵＩを発生させない線形フィルタを所望線形フィルタとして通知してきた移動局装置同士を空間多重する場合（例えば、第１の移動局装置がｃ１、第２の移動局装置がｃ１１を所望線形フィルタとして通知してきた場合に、両者を空間多重する場合）においては、式（９）においてｒ２，１が０となるから、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部３０３において干渉抑圧を行なう必要はない。
【０１２３】
以上、４送信アンテナ時における基地局装置における干渉抑圧処理に関連付けられたコードブックの棲み分けについて説明した。第７の棲み分けでは、残留ＩＵＩが小さくなる線形フィルタのインデックスは第３の棲み分け（図１０参照）において、ＢＰＭＩの候補となる線形フィルタのインデックスに一致していることが分かり、残留ＩＵＩが大きくなる線形フィルタのインデックスはＢＰＭＩの候補になっていない線形フィルタということになる。このことは、８送信アンテナに対するコードブックに対しても同様のことを言うことができ、第４から第６の棲み分けにおいてＢＰＭＩの候補になっている線形フィルタは、残留ＩＵＩを小さくできる線形フィルタであり、ＢＰＭＩの候補になっていない線形フィルタは残留ＩＵＩを大きくしてしまう線形フィルタである。そのため、第４から第６の棲み分けにおいてＢＰＭＩの候補になっているかいないかで、新たに第８の棲み分け（図示せず）を生成することが出来、第８の棲み分けに応じて、基地局装置における干渉抑圧をするかしないかを制御することも可能となる。
【０１２４】
第７および第８の棲み分けは、線形フィルタ間の相関の強弱、すなわち、プリコーディング後の残留ＩＵＩが大きくなるか小さくなるかの２値に棲み分けている。第３の実施形態において、棲み分けを２値に限定する必要はなく、残留ＩＵＩを大きさに応じて、３値以上に棲み分けしても良い。その際に、各棲み分けにおける残留ＩＵＩの大きさに応じて、基地局装置のＰｒｅｃｏｄｉｎｇ切替部３０１は、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部３０３が線形プリコーディングのみを行なうか、干渉抑圧を行なうか、非線形演算による干渉抑圧を行なうかについて、または、基地局装置のＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部３０３が生成する送信線形フィルタをＺＦ規範に基づくものにするか、ＭＭＳＥ規範に基づくものにするかなどを適応的に切り替えるように制御しても良い。
【０１２５】
第３の実施形態においては、コードブックの棲み分けに応じて、基地局装置におけるプリコーディングの方法を切り替える場合を対象とした。移動局装置より通知されてきた線形フィルタに基づいて、干渉抑圧を行なうかどうかを判断することができるため、演算量を大きく増加させることなく、柔軟にプリコーディング方法を切り替えることができ、システム全体の周波数利用効率の向上に寄与することができる。
【０１２６】
＜全実施形態共通＞
［変形例］
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も特許請求の範囲に含まれる。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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】
【０１３０】
１０１-１、１０１-２ チャネル符号化部
１０３-１、１０３-２ データ変調部
１０５-１、１０５-２ 参照信号多重部
１０７ Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部
２０１-ｍ、２０１ 無線受信部
２０３-ｍ、２０３ 参照信号分離部
２０５ 伝搬路補償部
２０７-ｍ、２０７ 伝搬路推定部
２０９ 所望線形フィルタ算出部
２１１ データ復調部
２１３ チャネル復号部
３０１ Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ切替部
３０３ Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部
４０１ 伝搬路補償部
４０３ 制御情報取得部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動通信技術に関し、特に、コードブックベースの閉ループ型ＭＩＭＯにおいて、移動局装置からの通知にかかるオーバーヘッド量を抑圧する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
第３．９世代無線伝送方式として３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ（３GPP）において標準化が進められたＬｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（LTE）では、第３世代無線伝送方式からの大幅な周波数利用効率の改善のために、複数の送受信アンテナを用いて無線伝送を行なうＭｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ（MIMO）技術が仕様化された。ＭＩＭＯ技術の一つである空間多重（SM）技術により、周波数帯域幅を拡大することなく、伝送速度の向上が実現できる。また、ＬＴＥの発展版であるＬＴＥ-Ａｄｖａｎｃｅｄ（LTE-A）が、第４世代無線伝送方式のひとつとして国際電気通信連合 無線通信部門（ITU-R）より承認され、その標準化活動が活発に行なわれている。ＬＴＥ-Ａでは下りリンク（基地局装置→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】
ＭＩＭＯ伝送は、送信装置で伝搬路情報（CSI）を要求する閉ループ型ＭＩＭＯ伝送と、ＣＳＩを必要としない開ループ型ＭＩＭＯ伝送とに大別され、閉ループ型ＭＩＭＯは開ループ型ＭＩＭＯよりも優れた周波数利用効率が達成できることが報告されている。しかし、上下リンクで異なる搬送波周波数を用いる周波数分割複信（FDD）に基づく無線通信システムの場合、基地局装置がＣＳＩを取得するためには、移動局装置よりＣＳＩをフィードバックする必要があり、オーバーヘッドが大幅に増加してしまうという問題がある。
【０００４】
そこで、ＬＴＥでは、非特許文献１に記載されているようにＣＳＩの通知にかかるオーバーヘッド量を大幅に抑圧することができるコードブックベースの閉ループ型ＭＩＭＯ伝送がサポートされている。コードブックベースの閉ループ型ＭＩＭＯでは、基地局装置と移動局装置の間で複数の線形フィルタが記載されたコードブックを予め共有しておき、移動局装置は所望の送信フィルタを前述のコードブックより抽出し、その番号（インデックス）を基地局装置に通知する。基地局装置は、通知された線形フィルタに基づき、送信データに対してプリコーディングを行なったのち、ＭＩＭＯ伝送を行なう。コードブックに基づきＣＳＩを通知するため、ＣＳＩそのものを移動局装置が通知する方法と比較して、オーバーヘッドの量を大幅に抑圧することが可能である。しかし、移動局装置が所望の送信フィルタを抽出するためには、コードブック記載の全ての線形フィルタについて受信品質（受信信号対雑音電力比（受信SNR）、受信信号対干渉＋雑音電力比（受信SINR）、または通信容量（キャパシティ）等）を算出し、その結果を比較する必要があるため、移動局装置の負担が大きくなってしまう。
【０００５】
一方、同時接続する複数移動局装置を仮想的な大規模アンテナアレーとみなし、基地局装置から各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）がＬＴＥでサポートされており、これもまたコードブックベースによるものである。ＳＵ-ＭＩＭＯと同様に、ＭＵ-ＭＩＭＯでも、移動局装置はコードブックから所望の線形フィルタを基地局装置に通知し、基地局装置は複数の移動局装置より通知された線形フィルタに基づき、複数移動局装置宛のデータを空間多重して送信するＭＵ-ＭＩＭＯを行なうかどうかを決定する。
【０００６】
しかし、移動局装置がＣＳＩそのものを通知していないコードブックベースのＭＵ-ＭＩＭＯでは、空間多重機会はそれほど向上しない。そこで、移動局装置が基地局装置に対して、所望の線形フィルタに加えて、所望線形フィルタと空間多重するのに最も相性の良い線形フィルタを表すＢｅｓｔ ｃｏｍｐａｎｉｏｎ ＰＭＩも通知するＢｅｓｔ ｃｏｍｐａｎｉｏｎ ＰＭＩフィードバックという技術が非特許文献２などで議論されている。これは、基地局装置は複数の移動局装置より通知される所望線形フィルタとＢｅｓｔ ｃｏｍｐａｎｉｏｎ ＰＭＩを取得し、お互いの所望線形フィルタが相手のＢｅｓｔ ｃｏｍｐａｎｉｏｎ ＰＭＩとなっている移動局装置同士を空間多重するという方法であり、純粋なコードブックベースＭＵ-ＭＩＭＯと比較して、空間多重機会を向上させることが可能である。しかし、Ｂｅｓｔ ｃｏｍｐａｎｉｏｎ ＰＭＩを通知するためにオーバーヘッド量が増加してしまうという問題がある。
【０００７】
そこで最近、コードブック記載の線形フィルタ群に対して、何かしらの規範に基づき棲み分け（グループ化、クラスター化）を行なうことで、Ｂｅｓｔ ｃｏｍｐａｎｉｏｎ ＰＭＩの通知にかかるオーバーヘッド量を抑圧する技術が非特許文献３等で議論されている。非特許文献３では、ＬＴＥで採用されている４送信アンテナ用のコードブック記載の線形フィルタ群を４つのクラスターに分割し、Ｂｅｓｔ ｃｏｍｐａｎｉｏｎ ＰＭＩの通知にかかるオーバーヘッド量を抑圧する方法が示されている。しかし、非特許文献３では、非特許文献４Ｔａｂｌｅ６．３．４．２．３-２記載の４送信アンテナ用のコードブックのみを対象としており、非特許文献５記載のＬＴＥ-Ａにおいて採用が決定している８送信アンテナ用のコードブックについては言及されていない。８送信アンテナ用のコードブックは、４送信アンテナ用と比べて、記載されている線形フィルタ数が膨大であり、所望線形フィルタを抽出するだけでも大きな負担を移動局装置に強いることとなるため、コードブックに対する棲み分けは４送信アンテナ用のコードブックよりも重要となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】3GPP R1-100501, NTT Docomo, “Performance of DL MU-MIMO based on implicit feedback scheme in LTE-Advanced,” Jan. 2010.
【非特許文献２】3GPP R1-090051, Alcatel-Lucent, “UE PMI feedback signalling for user pairing/coordination,” Jan. 2009.
【非特許文献３】3GPP R1-103617, Pantech, “Companion subset based PMI feedback for rank 1/2 MIMO transmission,” June 2010.
【非特許文献４】3GPP TS36.211, “E-UTRA Physical channels and modulation,” Version 8.9.0, Dec. 2009.
【非特許文献５】3GPP R1-105011, “Way Forward on 8Tx Codebook for Rel.10 DL MIMO,” Aug. 2010.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、コードブックベースの閉ループ型ＭＩＭＯでは、コードブック記載の線形フィルタ群からの所望線形フィルタの抽出を移動局装置が行なうため、コードブックのサイズが大きくなるに従い、移動局装置の複雑性を増加させてしまう。また、所望線形フィルタとは別の線形フィルタも更に通知することで、周波数利用効率を改善させることができるが、移動局装置からの通知にかかるオーバーヘッド量が増加してしまう。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、コードブックベースの閉ループ型ＭＩＭＯにおいて、移動局装置の複雑性の改善と、移動局装置からの通知にかかるオーバーヘッド量の抑圧を実現する無線送信装置、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】
【００１１】
（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無線送信装置であって、相互に関連付けられた複数の線形フィルタが記載されたコードブックを、前記各受信装置と共用し、前記各受信装置で前記関連付けに基づいて前記コードブックから抽出され、前記各受信装置から通知された第一の線形フィルタに基づいて、前記各受信装置宛てのデータ信号のそれぞれ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。
【００１２】
このように、無線送信装置が、相互に関連付けられた複数の線形フィルタが記載されたコードブックを、各受信装置と共用し、各受信装置で関連付けに基づいてコードブックから抽出され、各受信装置から通知された第一の線形フィルタに基づいて、各受信装置宛てのデータ信号のそれぞれに対してプリコーディングを行なうので、無線受信装置が所望の線形フィルタを抽出する際に要求される演算量を大幅に抑圧することが可能となる。特に、８送信アンテナ用に準備されているコードブックのサイズは４送信アンテナ用などに比べて極めて大きく、一方で、大幅な周波数利用効率の改善には８送信アンテナは必須と考えられていることから、周波数利用効率の改善を図りながら、演算量の大幅な抑圧に寄与することが可能となる。
【００１３】
（２）また、本発明の無線送信装置において、前記各線形フィルタは、前記コードブックにおいて、直交性または相関値に基づいて関連付けられていることを特徴としている。
【００１４】
このように、各線形フィルタは、コードブックにおいて、直交性または相関値に基づいて関連付けられているので、無線受信装置が所望の線形フィルタを抽出する際に要求される演算量を大幅に抑圧することが可能となる。
【００１５】
（３）また、本発明の無線送信装置において、前記各線形フィルタは、前記コードブックにおいて、相互に相関値の高い線形フィルタに関連付けられた情報で構成された行ベクトル、および相互に相関値の低いまたは無相関である線形フィルタに関連付けられた情報で構成された列ベクトルを有する行列によって関連付けられていることを特徴としている。
【００１６】
このように、各線形フィルタは、コードブックにおいて、相互に相関値の高い線形フィルタに関連付けられた情報で構成された行ベクトル、および相互に相関値の低いまたは無相関である線形フィルタに関連付けられた情報で構成された列ベクトルを有する行列によって関連付けられているので、無線受信装置が所望の線形フィルタを抽出する際に要求される演算量を大幅に抑圧することが可能となる。
【００１７】
（４）また、本発明の無線送信装置において、前記行列は、複数の行および列において、前記各線形フィルタを関連付ける情報が記載されていることを特徴としている。
【００１８】
このように、行列は、複数の行および列において、各線形フィルタを関連付ける情報が記載されているので、無線受信装置が所望の線形フィルタを抽出する際に要求される演算量を大幅に抑圧することが可能となる。
【００１９】
（５）また、本発明の無線送信装置において、前記第一の線形フィルタは、前記受信装置の受信信号対雑音電力比、受信信号対干渉・雑音電力比または通信容量のいずれかを最大とすることを特徴としている。
【００２０】
このように、第一の線形フィルタは、受信装置の受信信号対雑音電力比、受信信号対干渉・雑音電力比または通信容量のいずれかを最大とするので、無線受信装置の受信品質を高めることができる。
【００２１】
（６）また、本発明の無線送信装置において、前記複数の線形フィルタの関連付けに基づいて、前記プリコーディングの方法を決定することを特徴としている。
【００２２】
このように、複数の線形フィルタの関連付けに基づいて、プリコーディングの方法を決定するので、無線送信装置は、無線受信装置より通知されてきた線形フィルタに基づいて、干渉抑圧を行うかどうかを判断することができ、演算量を大きく増加させることなく、柔軟にプリコーディング方法を切り替えることができ、システム全体の周波数利用効率の向上に寄与することができる。
【００２３】
（７）また、本発明の無線送信装置において、前記プリコーディングは、ｍｏｄｕｌｏ演算を含む非線形演算処理であることを特徴としている。
【００２４】
このように、プリコーディングは、ｍｏｄｕｌｏ演算を含む非線形演算処理であるので、無線送信装置は、非線形演算処理を行うかどうかを判断することができる。
【００２５】
（８）また、本発明の無線受信装置は、少なくとも一つの受信アンテナを備え、無線送信装置から空間多重された信号を受信する無線受信装置であって、相互に関連付けられた複数の線形フィルタが記載されたコードブックを、前記無線送信装置と共用し、前記関連付けに基づいて、第一の線形フィルタを前記コードブックから抽出し、抽出した第一の線形フィルタを、前記無線送信装置に対して通知することを特徴としている。
【００２６】
このように、無線受信装置は、相互に関連付けられた複数の線形フィルタが記載されたコードブックを、無線送信装置と共用し、関連付けに基づいて、第一の線形フィルタをコードブックから抽出し、抽出した第一の線形フィルタを、無線送信装置に対して通知するので、無線受信装置が所望の線形フィルタを抽出する際に要求される演算量を大幅に抑圧することが可能となる。特に、８送信アンテナ用に準備されているコードブックのサイズは４送信アンテナ用などに比べて極めて大きく、一方で、大幅な周波数利用効率の改善には８送信アンテナは必須と考えられていることから、周波数利用効率の改善を図りながら、演算量の大幅な抑圧に寄与することが可能となる。
【００２７】
（９）また、本発明の無線受信装置において、前記各線形フィルタは、前記コードブックにおいて、直交性または相関値に基づいて関連付けられていることを特徴としている。
【００２８】
このように、各線形フィルタは、コードブックにおいて、直交性または相関値に基づいて関連付けられているので、無線受信装置が所望の線形フィルタを抽出する際に要求される演算量を大幅に抑圧することが可能となる。
【００２９】
（１０）また、本発明の無線受信装置において、前記各線形フィルタは、前記コードブックにおいて、相互に相関値の高い線形フィルタに関連付けられた情報で構成された行ベクトル、および相互に相関値の低いまたは無相関である線形フィルタに関連付けられた情報で構成された列ベクトルを有する行列によって関連付けられていることを特徴としている。
【００３０】
このように、各線形フィルタは、コードブックにおいて、相互に相関値の高い線形フィルタに関連付けられた情報で構成された行ベクトル、および相互に相関値の低いまたは無相関である線形フィルタに関連付けられた情報で構成された列ベクトルを有する行列によって関連付けられているので、無線受信装置が所望の線形フィルタを抽出する際に要求される演算量を大幅に抑圧することが可能となる。
【００３１】
（１１）また、本発明の無線受信装置において、前記行列は、複数の行および列において、前記各線形フィルタを関連付ける情報が記載されていることを特徴としている。
【００３２】
このように、行列は、複数の行および列において、各線形フィルタを関連付ける情報が記載されているので、無線受信装置が所望の線形フィルタを抽出する際に要求される演算量を大幅に抑圧することが可能となる。
【００３３】
（１２）また、本発明の無線受信装置において、前記第一の線形フィルタは、前記受信装置の受信信号対雑音電力比、受信信号対干渉・雑音電力比または通信容量のいずれかを最大とすることを特徴としている。
【００３４】
このように、第一の線形フィルタは、受信装置の受信信号対雑音電力比、受信信号対干渉・雑音電力比または通信容量のいずれかを最大とするので、無線受信装置の受信品質を高めることができる。
【００３５】
（１３）また、本発明の無線受信装置において、前記関連付けに基づいて、前記第一の線形フィルタに関連付けられた第二の線形フィルタを前記コードブックから抽出し、前記第一の線形フィルタおよび前記第二の線形フィルタを、前記無線送信装置に対して通知することを特徴としている。
【００３６】
このように、無線受信装置は、関連付けに基づいて、第一の線形フィルタに関連付けられた第二の線形フィルタをコードブックから抽出し、第一の線形フィルタおよび第二の線形フィルタを、無線送信装置に対して通知するので、空間多重機会等を向上させ、周波数利用効率を改善させることが可能である。また、移動局装置の複雑性や、オーバーヘッド量の増加を回避することが可能となる。
【００３７】
（１４）また、本発明の無線受信装置において、前記第一の線形フィルタおよび前記第二の線形フィルタは、直交性または相関値に基づいて関連付けられていることを特徴としている。
【００３８】
このように、第一の線形フィルタおよび第二の線形フィルタは、直交性または相関値に基づいて関連付けられているので、無線受信装置が所望の線形フィルタを抽出する際に要求される演算量を大幅に抑圧することが可能となる。
【００３９】
（１５）また、本発明の無線受信装置において、前記第二の線形フィルタは、複数の線形フィルタに関連付けられていることを特徴としている。
【００４０】
このように、第二の線形フィルタは、複数の線形フィルタに関連付けられているので、空間多重機会等を向上させ、周波数利用効率を改善させることが可能である。また、移動局装置の複雑性や、オーバーヘッド量の増加を回避することが可能となる。
【００４１】
（１６）また、本発明の無線受信装置において、前記第二の線形フィルタに関連付けられた受信品質は、前記第一の線形フィルタに関連付けられた受信品質とは異なることを特徴としている。
【００４２】
このように、第二の線形フィルタに関連付けられた受信品質は、第一の線形フィルタに関連付けられた受信品質とは異なるので、無線受信装置は、自局の受信ＳＮＲを最小とする線形フィルタを他無線受信装置宛の送信データに乗算することで、他無線受信装置からの干渉電力を最小とすることができる。
【００４３】
（１７）また、本発明の無線受信装置において、前記第二の線形フィルタは、前記受信装置の受信信号対雑音電力比、受信信号対干渉・雑音電力比または通信容量のいずれかを最小とすることを特徴としている。
【００４４】
このように、第二の線形フィルタは、受信装置の受信信号対雑音電力比、受信信号対干渉・雑音電力比または通信容量のいずれかを最小とするので、無線受信装置は、他無線受信装置からの干渉電力を最小とすることができる。
【００４５】
（１８）また、本発明の無線受信装置において、前記第二の線形フィルタは、前記第一の線形フィルタとの相関値が高いことを特徴としている。
【００４６】
このように、第二の線形フィルタは、第一の線形フィルタとの相関値が高いので、無線受信装置は、他無線受信装置からの干渉電力を最小とすることができる。
【００４７】
（１９）また、本発明の無線通信システムは、（１）記載の無線送信装置と、（８）記載の無線受信装置と、から構成されることを特徴としている。
【００４８】
このように、（１）記載の無線送信装置と、（８）記載の無線受信装置と、から構成されるので、無線受信装置が所望の線形フィルタを抽出する際に要求される演算量を大幅に抑圧することが可能となる。特に、８送信アンテナ用に準備されているコードブックのサイズは４送信アンテナ用などに比べて極めて大きく、一方で、大幅な周波数利用効率の改善には８送信アンテナは必須と考えられていることから、周波数利用効率の改善を図りながら、演算量の大幅な抑圧に寄与することが可能となる。
【００４９】
（２０）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、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、相互に関連付けられた複数の線形フィルタが記載されたコードブックを、前記各受信装置と共用する機能と、前記各受信装置で前記関連付けに基づいて前記コードブックから抽出され、前記各受信装置から通知された第一の線形フィルタに基づいて、前記各受信装置宛てのデータ信号のそれぞれ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、前記無線送信装置に発揮させることを特徴としている。
【００５０】
このように、無線送信装置は、各受信装置で関連付けに基づいてコードブックから抽出され、各受信装置から通知された第一の線形フィルタに基づいて、各受信装置宛てのデータ信号のそれぞれに対してプリコーディングを行なうので、無線受信装置が所望の線形フィルタを抽出する際に要求される演算量を大幅に抑圧することが可能となる。特に、８送信アンテナ用に準備されているコードブックのサイズは４送信アンテナ用などに比べて極めて大きく、一方で、大幅な周波数利用効率の改善には８送信アンテナは必須と考えられていることから、周波数利用効率の改善を図りながら、演算量の大幅な抑圧に寄与することが可能となる。
【００５１】
（２１）また、本発明の集積回路は、少なくとも一つの受信アンテナを備えた無線受信装置に実装され、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、無線送信装置から空間多重された信号を受信する機能と、相互に関連付けられた複数の線形フィルタが記載されたコードブックを、前記無線送信装置と共用する機能と、前記関連付けに基づいて、第一の線形フィルタを前記コードブックから抽出し、抽出した第一の線形フィルタを、前記無線送信装置に対して通知する機能と、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している。
【００５２】
このように、無線受信装置は、関連付けに基づいて、第一の線形フィルタをコードブックから抽出し、抽出した第一の線形フィルタを、無線送信装置に対して通知するので、無線受信装置が所望の線形フィルタを抽出する際に要求される演算量を大幅に抑圧することが可能となる。特に、８送信アンテナ用に準備されているコードブックのサイズは４送信アンテナ用などに比べて極めて大きく、一方で、大幅な周波数利用効率の改善には８送信アンテナは必須と考えられていることから、周波数利用効率の改善を図りながら、演算量の大幅な抑圧に寄与することが可能となる。
【発明の効果】
【００５３】
本発明によれば、コードブックベースの閉ループ型ＭＩＭＯにおいて、既存のシステムに大きな変更を与えることなく、移動局装置の複雑性と、移動局装置からの通知にかかるオーバーヘッド量の両方を効率的に抑圧することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【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の実施形態に係る移動局装置の構成を表すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るシステム全体の信号処理についてその概要を説明するフローチャートである。
【図４】ＬＴＥ-Ａにおいて、基地局装置が８送信アンテナを有しているランク１伝送のコードブックを示す表である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る所望線形フィルタ抽出の方法を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る最適なＷ１の抽出方法を説明する第１の棲み分けを表す表（行列）である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係るＷ２の決定方法に関する第２の棲み分けを表す表（行列）である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るシステム全体の信号処理についてその概要を説明するフローチャートである。
【図９】ＬＴＥにおいて、基地局装置が４送信アンテナを有しているランク１伝送のコードブックを示す表である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る第２のコードブックにおけるＢＰＭＩの抽出に関する棲み分けを示す表である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る第１のコードブックのＷ１に関するＢＰＭＩの抽出に関する棲み分け（第４の棲み分け）を示す表である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る第１のコードブックのＷ２に関するＢＰＭＩの抽出に関する棲み分け（第５の棲み分け）を示す表である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る第１のコードブックのＷ２に関するＢＰＭＩの抽出に関する棲み分け（第６の棲み分け）を示す表である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る基地局装置の装置構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態に係る移動局装置の装置構成について示すブロック図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態に係る第２のコードブックにおける干渉抑圧処理に関連付けられた棲み分け（第７の棲み分け）を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
＜第１の実施形態＞
本発明による第１の実施形態では、Ｎｔ本の送信アンテナを有する基地局装置（送信装置とも呼ぶ）に対して、Ｎｒ本の受信アンテナを有する複数の移動局装置(受信装置、移動端末とも呼ぶ)が接続している通信を対象とする。そして、同一無線リソースにおいて最大Ｕ＝２局の移動局装置が空間多重されるＭＵ-ＭＩＭＯ伝送を対象とする。ただし、Ｎｔ≧Ｒ×Ｕ（Ｒは後述するランク数）が満たされる限りの数だけの空間多重を行なうことができるため、同一無線リソースにおいて空間多重される移動局装置数は２に限ったものではない。また、以下の説明では、簡単のため、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、各移動局装置が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。また、各移動局装置が有する受信アンテナ数はそれぞれ異なる数でも良く、もちろん各移動局装置に送信するデータストリーム数も異なっていて良い。以下では、移動局装置あたりに基地局装置が送信しているデータストリーム数のことをランク数と呼び、Ｒ個のデータストリームを伝送している場合には、ランクＲの伝送を行なっていると呼ぶこととする。
【００５６】
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。各移動局装置宛の送信データは、チャネル符号化部１０１-１、１０１-２およびデータ変調部１０３-１、１０３-２に入力され、チャネル符号化およびデータ変調が行なわれる。なお、各移動局装置宛の送信データに適用されるチャネル符号化率およびデータ変調方式は、事前に各移動局装置より通知される各移動局装置の受信品質に関連付けられた制御情報に基づいて、既に決定されているものとする。データ変調部１０３-１、１０３-２出力は参照信号多重部１０５-１、１０５-２に入力され、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１０５-１、１０５-２において多重される。なお、各移動局装置宛の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、それぞれが直交するように多重されるものとする。以下の説明では、参照信号は任意の無線リソースに理想的に配置されたものとし、移動局装置では上記既知参照信号系列により、自局の伝搬路情報を理想的に推定できるものとする。
【００５７】
参照信号多重部１０５-１、１０５-２出力はＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０７に入力される。ここで、参照信号多重部１０５-１、１０５-２より出力される第１および第２移動局装置の送信シンボルをｄ１およびｄ２とし、送信シンボルベクトルｄをｄ＝［ｄ１，ｄ２］Ｔと定義する。なおＡＴは行列Ａの転置行列を表す。Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０７には線形フィルタ取得部からの出力が入力されるが、線形フィルタ取得部１１７では後述する図３の方法で第１および第２の移動局装置より通知されてきた各移動局装置の所望の線形フィルタが取得されており、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０７では、各移動局装置の所望の線形フィルタに基づいてプリコーディングが行なわれる。
【００５８】
プリコーディングの方法は何かに限定されるものではないが、以下では、一例として移動局装置より通知された線形フィルタに基づいて、基地局装置が送信線形フィルタを算出し、算出された送信線形フィルタを用いてプリコーディングを行なう方法を対象とする。また、実際に空間多重される移動局装置は、各移動局装置より通知される所望線形フィルタおよび基地局装置で行なわれるスケジューリングに基づき決定されるが、以下では、第１の移動局装置と第２の移動局装置とを空間多重する場合を対象とする。
【００５９】
Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０７では、第１の移動局装置と第２の移動局装置より通知された所望の線形フィルタ｛Ｗ１，Ｗ２｝より、各移動局装置と基地局装置間の見掛け上の伝搬路行列Ｈｅｆｆを次式のように定義する。
【数１】
【００６０】
見掛け上の伝搬路行列Ｈｅｆｆは各移動局装置から通知された送信線形フィルタ（ここではＷ１とＷ２）にエルミート転置を与えることで得られる行ベクトルを行方向に結合することにより得ることができる。ここでは、同時空間多重移動局装置数を２としているが、空間多重数が３以上となった場合も、同様に伝搬路行列Ｈｅｆｆを定義できる。式（１）で与えられる伝搬路行列Ｈｅｆｆより、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０７で用いる線形フィルタＷｅｆｆを生成する。本実施形態で用いる線形フィルタＷｅｆｆは伝搬路行列Ｈｅｆｆを対角行列に変換する行列であり、そのような行列は、Ｈｅｆｆ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。
【数２】
【００６１】
ここでＡ＋は行列Ａの一般逆行列を表す。式（２）で表される線形フィルタは、ユーザ間干渉（IUI）が発生しないようにするＺｅｒｏ-ｆｏｒｃｉｎｇ（ZF）規範に基づいている。ＺＦ規範ではなく、受信信号と送信信号との平均二乗誤差を最小にするＭｉｎｉｍｕｍ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ ｅｒｒｏｒ（MMSE）規範や、ある移動局装置宛の送信信号が他移動局装置に与える与干渉電力（Leakage power）を最小とするＳｉｇｎａｌ-ｔｏ-ｌｅａｋａｇｅ ｐｏｗｅｒ ｒａｔｉｏ（SLR）規範や、所望信号電力と与干渉＋受信雑音電力の比を最大とするＳｉｇｎａｌ-ｔｏ-ｌｅａｋａｇｅ ｐｌｕｓ ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ ｒａｔｉｏ（SLNR）規範に基づいて線形フィルタを生成しても良い。
【００６２】
式（２）で表現される線形フィルタを送信シンボルベクトルｄに乗算することで、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０７出力が生成される。なお、プリコーディング後の信号の送信に要求される送信電力が、所定の送信電力を超えないように電力の正規化が併せて行なわれる。Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０７出力は、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。
【００６３】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る移動局装置の構成を表すブロック図である。移動局装置では、各受信アンテナで受信された信号が対応する無線受信部２０１に入力され、ベースバンド帯の信号に変換される。ベースバンド帯に変換された信号は、参照信号分離部２０３に入力される。参照信号分離部２０３では、受信信号はデータ系列と既知参照信号系列とに分離され、データ系列は伝搬路補償部２０５に入力され、既知参照信号系列は伝搬路推定部２０７に入力される。伝搬路推定部２０７では、入力された既知参照信号系列を用いて伝搬路推定が行なわれる。各移動局装置宛の既知参照信号系列はそれぞれ直交するように基地局装置より送信されているから、第１の移動局装置では、伝搬路行列Ｈ１を、第２の移動局装置では、伝搬路行列Ｈ２を推定することができる。推定された伝搬路行列はそれぞれ伝搬路補償部２０５および所望線形フィルタ算出部２０９に入力される。
【００６４】
所望線形フィルタ算出部２０９では、伝搬路推定値と後述する図３の方法に基づき、所望の線形フィルタを所定のコードブックより抽出する。抽出された線形フィルタは基地局装置に通知されることになる。一方、受信データ系列については伝搬路補償部２０５に入力され、伝搬路推定部２０７より入力される伝搬路推定情報に基づいて算出される受信フィルタを乗算する伝搬路補償が行なわれる。伝搬路補償の方法は何かに限定されるものではないが、例えば、受信ＳＮＲを最大とする場合、基地局装置に通知した所望線形フィルタＷｕと既に推定済みの伝搬路情報Ｈｕに基づいて、Ｗｒｕ＝（Ｈｕ×Ｗｕ）Ｈを受信フィルタとして用いることで、受信ＳＮＲを最大にすることができる。
【００６５】
なお、基地局装置のＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０７で行なわれる信号処理によっては、伝搬路推定値だけではなく、基地局装置で実際に乗算された線形フィルタ（例えば式（２）においてＺＦフィルタではなくＭＭＳＥフィルタ等が用いられた場合等）に関する情報が伝搬路補償に必要となる場合がある。このとき、基地局装置は、伝搬路情報を推定する既知参照信号系列に加えて、基地局装置で乗算された線形フィルタを移動局装置が推定可能な既知参照信号系列を更に伝送すれば良い。具体的な方法としては、例えば、既知参照信号系列の一部に、プリコーディングに用いられる線形フィルタを乗算してから送信すれば良い。上記のように移動局装置が基地局装置で行なわれたプリコーディングを把握できる場合、その情報に基づき、伝搬路補償を行なうようにしても良い。伝搬路補償部２０５出力は、データ復調部２１１およびチャネル復号部２１３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、各移動局装置の送信データが検出される。
【００６６】
図３は、本発明の第１の実施形態に係るシステム全体の信号処理についてその概要を説明するフローチャートである。はじめに、基地局装置は、送信データを生成するとともに（ステップＳ１０１）、接続している複数の移動局装置に対して、既知の参照信号系列を送信する（ステップＳ１０２）。次いで、移動局装置は受信された既知参照信号系列に基づき、伝搬路推定を行なう（ステップＳ１０３）。推定された伝搬路情報に基づき、移動局装置は自局に最も望ましい線形フィルタを既知のコードブックより抽出し（ステップＳ１０４）、その線形フィルタの番号（インデックス）を基地局装置に通知する（ステップＳ１０５）。
【００６７】
基地局装置は、各移動局装置の所望の線形フィルタを取得し、その情報に基づき、各移動局装置宛の送信データに対して、送信符号化（プリコーディング）を施す（ステップＳ１０６）。プリコーディング後のデータを同一無線リソースに空間多重して、接続されている複数の移動局装置宛に送信する（ステップＳ１０７）。複数移動局装置宛のデータが空間多重された信号を受信した移動局装置では、前述の伝搬路情報等に基づき、自局の所望データを検出する（ステップＳ１０８）。
【００６８】
移動局装置では、自局に対して最も望ましい線形フィルタをコードブックより抽出する必要がある。コードブックは基地局装置が有する送信アンテナ数や、各移動局装置への送信ランク数に応じて規定される。コードブックのサイズ、すなわち記載線形フィルタ数をＣとし、記載線形フィルタを｛ｃｊ；ｊ＝１〜Ｃ｝と定義する。第ｕの移動局装置と基地局装置間の伝搬路行列をＨｕ、第ｕユーザが所望する線形フィルタをＷｕとすると、第ｕの移動局装置が基地局装置に通知する線形フィルタは次式を満たすものとなる。
【数３】
【００６９】
ここで、||ａ||はベクトルａのノルム演算を表す。また、ａｒｇ ｍａｘｘ（ｆ（ｘ））は評価関数ｆ（ｘ）を最大とするｘを選択する関数であるから、式（３）の場合、||Ｈｕ×ｃｊ||２を最大とするｃｊをコードブック記載の線形フィルタ群から抽出し、それを基地局装置に通知する所望線形フィルタＷｕとすることを意味している。なお、||Ｈｕ×ｃｊ||２を最大とするということは、受信信号対雑音電力比（SNR）を最大とすることを意味している。受信ＳＮＲではなく、受信信号対干渉＋雑音電力比（SINR）や、通信容量を最大とするような線形フィルタを抽出するようにしても良い。通常、最適な線形フィルタを抽出するためには、コードブック記載の全ての線形フィルタに対して、式（３）の計算を行なう必要がある。しかし、コードブックのサイズが大きい場合、その計算に係る計算量は大幅に増加してしまい、移動局装置の負担を増加させてしまう。
【００７０】
図４は、ＬＴＥ-Ａにおいて、基地局装置が８送信アンテナを有しているランク１伝送のコードブックを示す表である。図４に示すコードブック（第１のコードブック）には、２つの線形フィルタＷ１、Ｗ２それぞれについて、１６個の線形フィルタが記載されたコードブックが準備されている。最終的に、基地局装置が把握する線形フィルタはＷ１とＷ２それぞれに基づくから、全部で２５６通りもの線形フィルタが記載されていることになる。そこで、第１の実施形態では、この２５６通りの線形フィルタの全てについて式（３）の計算をせずとも、高精度に所望の線形フィルタを抽出できる方法、すなわち、図３中の手続きＸについて新たな方法を開示している。
【００７１】
図５は、本発明の第１の実施形態に係る所望線形フィルタ抽出の方法を説明するフローチャートである。第１のコードブックはＷ１とＷ２の二つの線形フィルタの行列積で表されており、Ｗ１が１６通り、Ｗ２が１６通り存在し、Ｗ１については、Ｃ１＝｛ｃ１，ｊ；ｊ＝１〜１６｝、Ｗ２についてはＣ２＝｛ｃ２，ｊ；ｊ＝１〜１６｝から所望のコードを抽出し、それを乗算することで、所望の線形フィルタＷｕを抽出する。初めにＷ１の決定方法について説明する。初めにＷ１については、記載されている１６個の線形フィルタの中で、直交している線形フィルタを複数個抽出する（ステップＳ２０１）。
【００７２】
直交している複数個の線形フィルタの組み合わせとして、｛ｃ１，１，ｃ１，５，ｃ１，９，ｃ１，１３｝という組み合わせが考えられる。移動局装置では、｛ｃ１，１，ｃ１，５，ｃ１，９，ｃ１，１３｝の中から式（３）の条件に最もよく当てはまる線形フィルタを抽出する。このとき、Ｗ２については、任意の一つ（例えばｃ２，１）を抽出し、それを用いれば良い。次いで、｛ｃ１，１，ｃ１，５，ｃ１，９，ｃ１，１３｝から選択された線形フィルタｃ１，ｘに対して、相関の大きい複数の線形フィルタを抽出する（ステップＳ２０２）。例えば、ｃ１，ｘに対して、｛ｃ１，ｘ−２，ｃ１，ｘ−１，ｃ１，ｘ，ｃ１，ｘ＋１，ｃ１，ｘ＋２｝という５つの線形フィルタを抽出することが考えられる。先に抽出されたｃ１，ｘがｃ１，１である場合、｛ｃ１，１５，ｃ１，１６，ｃ１，１，ｃ１，２，ｃ１，３｝の中から最適な線形フィルタを抽出すれば良い。抽出されたｃ１，ｙに基づき、基地局装置に通知するＷ１を生成する（ステップＳ２０３）。このようにＷ１を抽出することで全１６通りではなく、８通りの線形フィルタの中から所望線形フィルタを抽出すれば良いことになる。
【００７３】
図６は、本発明の第１の実施形態に係る最適なＷ１の抽出方法を説明する第１の棲み分けを表す表（行列）である。第１の棲み分けを表す行列の各要素は、Ｗ１に関する線形フィルタのインデックスを表しており、例えば、第１行第３列成分は、ｃ１，１を表すことになる。第１の棲み分けでは列方向には、お互いの相関の強い、もしくは直交性が弱い線形フィルタが並び、行方向には、お互いの相関が弱い、もしくは無相関、もしくは直交性が強い線形フィルタが並んでいる。例えば、第１行に並ぶ｛ｃ１，１５，ｃ１，１６，ｃ１，１，ｃ１，２，ｃ１，３｝については、お互いの相関が強く、第３列に並ぶ｛ｃ１，１，ｃ１，５，ｃ１，９，ｃ１，１３｝については、お互いの相関が弱いということになる。
【００７４】
移動局装置では、第１の棲み分けから任意の列を抽出し、抽出された列の中から最適な線形フィルタを抽出する。その後、抽出された最適な線形フィルタが含まれている行を抽出し、抽出された行の中から最適な線形フィルタを抽出すれば良い。先ほどの例では、最初に抽出された列は第３列であり、次いで抽出された行は第１行と言うことになる。つまり、移動局装置は、第１の棲み分けに応じて、線形フィルタを抽出することで、効率的な線形フィルタの抽出を行なうことが可能となる。
【００７５】
なお、第１の棲み分けでは、列サイズは５となっているが、これは任意の列から抽出された線形フィルタの前後２個までの線形フィルタから最適な線形フィルタを抽出するような棲み分けとなっていることになる。ここで、前後２個までに限らず、前後Ｋ個（１≦Ｋ≦８）までのコードブックから抽出するものとし、無線通信システムの要求する伝送品質に応じて、Ｋの値を変更しても良い。Ｋ＝２とすれば、前述の第１の棲み分けと等価となり、Ｋ＝８とすれば、従来の全ての線形フィルタから所望コードを抽出する方法と等価となる。また、第１の棲み分けによれば、一つの線形フィルタが複数の行もしくは列に記載されることもある。
【００７６】
次いで、Ｗ２の決定方法について説明する。再び図５のフローチャートに従って説明する。初めにＷ２について、記載されている１６個の線形フィルタのうち、互いに直交している複数個の線形フィルタを抽出する。例えば、｛ｃ２，１，ｃ２，２，ｃ２，３，ｃ２，４｝という組み合わせが考えられるから、移動局装置は、｛ｃ２，１，ｃ２，２，ｃ２，３，ｃ２，４｝から、所望の線形フィルタを抽出する（ステップＳ２０４）。このとき、Ｗ１については任意の一つを抽出し、それを用いれば良い。次いで、｛ｃ２，１，ｃ２，２，ｃ２，３，ｃ２，４｝から抽出された線形フィルタに対して、相関の大きい複数の線形フィルタを抽出する（ステップＳ２０５）。例えば｛ｃ２，１，ｃ２，２，ｃ２，３，ｃ２，４｝からｃ２，１が選択されている場合、｛ｃ２，１，ｃ２，５，ｃ２，９，ｃ２，１３｝の中から最適な線形フィルタを抽出すれば良いことになる。抽出されたｃ２，ｙに基づき、基地局装置に通知するＷ２を生成する（ステップＳ２０６）。このような算出をすることにより、Ｗ２についても、８通りの線形フィルタの中から所望線形フィルタを抽出すれば良いことになる。
【００７７】
図７は、本発明の第１の実施形態に係るＷ２の決定方法に関する第２の棲み分けを表す表（行列）である。Ｗ２についても、Ｗ１の抽出方法と同様に、ある棲み分けに基づいて行なうことが可能である。第１の棲み分けと同様に、第２の棲み分けを表す表も、Ｗ２に関する線形フィルタのインデックスを要素とする行列で表現されており、例えば、第１行第３列成分は、ｃ２，９を表すことになる。列方向には、お互いの相関の強い線形フィルタが並び、行方向には、お互いの相関が弱い、もしくは無相関となる線形フィルタが並んでいる。
【００７８】
移動局装置では、第２の棲み分けから任意の列を抽出し、抽出された列の中から最適な線形フィルタを抽出する。その後、抽出された最適な線形フィルタが含まれている行を抽出し、抽出された行の中から最適な線形フィルタを抽出すれば良い。先ほどの例では、最初に抽出された列は第１列であり、次いで抽出された行は第１行と言うことになる。つまり、移動局装置は、第２の棲み分けに応じて、線形フィルタを抽出することで、Ｗ２についても効率的な線形フィルタの抽出を行なうことが可能となる。
【００７９】
図５に戻り、最終的に基地局装置に通知する所望線形フィルタは上記手続きにより抽出された二つの線形フィルタＷ１とＷ２を乗算することで得られるＷｕ（＝Ｗ１×Ｗ２）である（ステップＳ２０７）。なお、無線通信システムにおいて、所望線形フィルタを移動局装置が基地局装置に通知する方法として、Ｗ１とＷ２を別々に通知するような場合、図５のフローチャートにおけるステップＳ２０７の処理は移動局装置では不要であり、基地局装置が行なうことになる。
【００８０】
以上説明してきた方法に基づけば、２５６通りものコードが存在する第１のコードブックから所望の線形フィルタを抽出するために、１６個の線形フィルタの中から式（３）を満たす線形フィルタを抽出すれば良いことになり、移動局装置の複雑性を大幅に抑圧することが可能となる。また、以上の説明では、基地局装置構成として送信アンテナ数が８本を想定しているが、送信アンテナ数が２本や４本の場合にもおいても、所定のコードブックに対して、記載されている複数の線形フィルタに対して、互いに直交している線形フィルタの組み合わせと、それぞれの線形フィルタに対して相関の強い線形フィルタを抽出することで、第１および第２の棲み分けと同等のことができるため、線形フィルタ抽出に係る演算量を抑圧することが可能である。
【００８１】
以上の方法で各移動局装置は所望線形フィルタを所定のコードブックより抽出し、それを基地局装置に通知することになる。
【００８２】
本実施形態においては、伝送方式（もしくはアクセス方式）については制限を与えていない。例えば、ＬＴＥの下りリンク伝送に採用されている直交周波数分割多重アクセス（OFDMA）方式に適用することも可能である。この場合は、サブキャリア毎に本発明を適用すれば良く、また複数サブキャリアを一纏めとしたリソースブロック毎に本発明を適用しても良い。同様に、シングルキャリアベースのアクセス方式（例えばシングルキャリア周波数分割多重アクセス（SC-FDMA）方式など）に適用することも可能であり、周波数成分毎に適用しても良いし、送信電力の強調を回避するために、全周波数帯域に渡って同一のプリコーディングを行なうようにしても良い。
【００８３】
また、第１の実施形態では、複数の移動局装置宛のデータを同一無線リソースに空間多重して送信するＭＵ-ＭＩＭＯを対象として説明を行なったが、本実施形態で用いる各棲み分け方法は、基地局装置と単一の移動局装置とが空間多重伝送を行なうＳＵ-ＭＩＭＯにも適用することが可能である。本実施形態により、移動局装置が、所望の線形フィルタを抽出する際に要求される演算量を大幅に抑圧することが可能となる。特に、８送信アンテナ用に準備されているコードブックのサイズは４送信アンテナ用などに比べて極めて大きく、一方で、大幅な周波数利用効率の改善には８送信アンテナは必須と考えられていることから、本実施形態の方法により、周波数利用効率の改善を図りながら、演算量の大幅な抑圧に寄与することが可能となる。
【００８４】
＜第２の実施形態＞
第１の実施形態では、コードブックベースのＭＵ-ＭＩＭＯを対象に、効率的な所望線形フィルタの抽出方法を明らかにした。第２の実施形態では、コードブックベースのＭＵ-ＭＩＭＯ伝送における空間多重機会の向上を目的とし、移動局装置が所望線形フィルタ（第１の線形フィルタと呼ぶ）に加えて、第２の線形フィルタを基地局装置に通知する場合を対象とする。第１の実施形態と同様に、Ｎｔ本の送信アンテナを有する基地局装置（送信装置とも呼ぶ）に対して、Ｎｒ本の受信アンテナを有する複数の移動局装置（受信装置、移動端末とも呼ぶ）が接続している通信を対象とする。そして、同一無線リソースにおいて最大Ｕ＝２局の移動局装置が空間多重され、各移動局装置に対してランク１の伝送を行なうＭＵ-ＭＩＭＯ伝送を対象とする。ただし、第１の実施形態と同様に、空間多重数や送信ランク数は上記に限ったものではない。
【００８５】
基地局装置と移動局装置の構成は基本的に第１の実施形態に係る装置構成（図１および図２参照）と同様である。本発明の第２の実施形態に係るシステム全体の信号処理についてその概要を説明する。
【００８６】
図８は、本発明の第２の実施形態に係るシステム全体の信号処理についてその概要を説明するフローチャートである。基本的には図３と同様であるが、異なるのは移動局装置において所望線形フィルタである第１の線形フィルタに加えて、第２の線形フィルタの抽出も行なわれることにある（手続きＹ参照）。はじめに、基地局装置は、送信データを生成するとともに（ステップＳ２０１）、接続している複数の移動局装置に対して、既知の参照信号系列を送信する（ステップＳ２０２）。次いで、移動局装置は受信された既知参照信号系列に基づき、伝搬路推定を行なう（ステップＳ２０３）。推定された伝搬路情報に基づき、移動局装置は自局に最も望ましい線形フィルタである第１の線形フィルタを既知のコードブックより抽出し（ステップＳ２０４）、さらに、第２の線形フィルタを既知のコードブックより抽出する（ステップＳ２０５）。これらの線形フィルタの番号（インデックス）を基地局装置に通知する（ステップＳ２０６）。
【００８７】
基地局装置は、各移動局装置の所望の線形フィルタと第２の線形フィルタを取得し、その情報に基づき、各移動局装置宛の送信データに対して、送信符号化（プリコーディング）を施す（ステップＳ２０７）。プリコーディング後のデータを同一無線リソースに空間多重して、接続されている複数の移動局装置宛に送信する（ステップＳ２０８）。複数移動局装置宛のデータが空間多重された信号を受信した移動局装置では、前述の伝搬路情報等に基づき、自局の所望データを検出する（ステップＳ２０９）。
【００８８】
第２の線形フィルタとして、ＭＵ-ＭＩＭＯの空間多重機会の向上を目的とした線形フィルタを通知する方法が考えられる。そのような方法のひとつとして、Ｂｅｓｔ ｃｏｍｐａｎｉｏｎ ＰＭＩ方式と呼ばれる方法がある。以下では、初めにＢｅｓｔ ｃｏｍｐａｎｉｏｎ ＰＭＩ方式を対象としたコードブックに対する棲み分け方法を開示する。Ｂｅｓｔ ｃｏｍｐａｎｉｏｎ ＰＭＩ方式では、自局の所望線形フィルタに対して最も相性の良い線形フィルタ（以下、BPMIと呼ぶこととする）を移動局装置が基地局装置に通知する方式である。下りリンクＭＵ-ＭＩＭＯの場合、ＢＰＭＩとは受信ＳＮＲを最小とするような線形フィルタとなる。なぜならば、自局の受信ＳＮＲを最小とする線形フィルタを他移動局装置宛の送信データに乗算することで、他移動局装置宛の送信データが干渉信号として受信されにくくなるためである。ａｒｇ ｍｉｎｘ（ｆ（ｘ））が評価関数ｆ（ｘ）を最小とするｘを選択する関数であるものとすると、ＢＰＭＩとなるコードｃＢ，ｕは次式で与えられることになる。
【数４】
【００８９】
所望線形フィルタと併せてＢＰＭＩも移動局装置が基地局装置に通知することにより、基地局装置のＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部１０７ではより柔軟に様々な移動局装置同士を空間多重するようなプリコーディングを行なうことが可能である。しかし、ＢＰＭＩを抽出するために、所望線形フィルタを抽出するのと同等の演算量を移動局装置に強いることとなり、また、ＢＰＭＩを新たに基地局装置に通知するために、オーバーヘッドが増加してしまうという問題がある。以下では、ＢＰＭＩの抽出に要求される演算量と、基地局装置への通知に係るオーバーヘッド量の抑圧を目的とした効率的なＢＰＭＩの抽出方法を開示する。
【００９０】
図９は、ＬＴＥにおいて、基地局装置が４送信アンテナを有しているランク１伝送のコードブックを示す表である。図９のように、ＬＴＥにおける送信４アンテナでランク１伝送に用いられるコードブック（第２のコードブックとする）には１６個の線形フィルタが記載されている。図９には、コードブックＣ＝｛ｃ１，ｃ２，ｃ３，・・・，ｃ１６｝が示されている。従来の方法では、所望線形フィルタの抽出と同様に、コードブック記載の全ての線形フィルタについて式（４）の演算を行ない、ＢＰＭＩを算出している。
【００９１】
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る第２のコードブックにおけるＢＰＭＩの抽出に関する棲み分けを示す表である。第２の実施形態では、初めに第３の棲み分けを定義する。第３の棲み分けは第２のコードブックに記載の線形フィルタのそれぞれに対して、直交性が保たれている線形フィルタを抽出することにより生成される。第３の棲み分け方法として例えば図１０記載の棲み分けが考えられる。移動局装置は、第３の棲み分けに基づいてＢＰＭＩを抽出する。例えば、所望線形フィルタがｃ５で有った場合に、ＢＰＭＩは｛ｃ６，ｃ７，ｃ８｝から抽出すれば良いことを意味している。第３の棲み分けはコードブック記載の線形フィルタ同士の相関に基づいて決定されている。つまり、ｃ５に対して｛ｃ６，ｃ７，ｃ８｝は直交していることを意味している。最適なＢＰＭＩは伝搬路に依存して決定されるため、ｃ５に対して直交している｛ｃ６，ｃ７，ｃ８｝が必ずしもＢＰＭＩとなるとは限らない。しかし、所望線形フィルタがｃ５である移動局装置の最適なＢＰＭＩは｛ｃ６，ｃ７，ｃ８｝になる確率が非常に高いため、下りリンクＭＵ-ＭＩＭＯの空間多重機会を向上させるには第３の棲み分けで十分である。
【００９２】
また第３の棲み分けでは、ＢＰＭＩの候補は最大でも５である。４送信アンテナのコードブックサイズは１６であるから、従来の方法でＢＰＭＩを通知しようとすると４ビットの通知情報量が必要となるが、第３の棲み分けに基づいてＢＰＭＩを決定した場合、通知情報量は３ビットで十分となり、オーバーヘッドの削減にも寄与することが可能となる。次いで、８送信アンテナのランク１伝送におけるコードブックを対象としたＢＰＭＩの抽出方法について説明する。８送信アンテナ用のコードブックは第１の実施形態でも説明したようにＷ１とＷ２の二つのコードブックより生成されるダブルコードブックである。本実施形態においては、Ｗ１に関連付けられたＣ１＝｛ｃ１，ｊ；ｊ＝１〜１６｝とＷ２に関連付けられたＣ２＝｛ｃ２，ｊ；ｊ＝１〜１６｝から、それぞれＢＰＭＩを抽出する方法を説明する。
【００９３】
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る第１のコードブックのＷ１に関するＢＰＭＩの抽出に関する棲み分け（第４の棲み分け）を示す表である。まず、Ｗ１について説明する。なお、事前に所望の線形フィルタが抽出されているものとする。所望線形フィルタの抽出方法については、第１の実施形態の方法でも良いし、他の方法に依って抽出しても良い。初めに、第４の棲み分けを定義する。第４の棲み分けはＷ１からある二つの線形フィルタを抽出したときに、その二つの線形フィルタのうち、どちらか一方を第１の移動局装置が通知してきて、残りの一方を第２の移動局装置が通知してきた場合、第１および第２の移動局装置がお互いにどのようなＷ２を通知してきたとしても、第１の移動局装置と第２の移動局装置との直交性が保たれやすいＷ１の線形フィルタの組み合わせを抽出することで生成される。第４の棲み分けとして、例えば図１１記載の棲み分けが考えられる。移動局装置は抽出されている所望の線形フィルタと図１１記載の第４の棲み分けに基づき、Ｗ１のＢＰＭＩを抽出する。例えば、所望線形フィルタがｃ１，１であった場合、ＢＰＭＩは｛ｃ１，５，ｃ１，９，ｃ１，１３｝のいずれかであることを意味しているから、｛ｃ１，５，ｃ１，９，ｃ１，１３｝の中で、最も受信ＳＮＲを小さくするフィルタをＢＰＭＩとして基地局装置に通知するということである。
【００９４】
図１２は、本発明の第２の実施形態に係る第１のコードブックのＷ２に関するＢＰＭＩの抽出に関する棲み分け（第５の棲み分け）を示す表である。ついで、Ｗ２について説明する。Ｗ２についても事前に所望の線形フィルタが抽出されているものとする。Ｗ２については、第５の棲み分けに基づいて抽出される。第５の棲み分けでは、任意のＷ１が選択されているとしたときに、基地局装置に通知する線形フィルタＷ＝Ｗ１Ｗ２の直交性が保たれる組み合わせを抽出することで生成される。第５の棲み分けとして例えば図１２に記載の棲み分けが考えられる。移動局装置は抽出されている所望の線形フィルタと図１２記載の第５の棲み分けに基づき、Ｗ２のＢＰＭＩを抽出する。例えば、所望の線形フィルタがｃ２，２で有った場合、ＢＰＭＩは｛ｃ２，４，ｃ２，８，ｃ２，１２，ｃ２，１６｝のいずれかであることを意味しているから、｛ｃ２，４，ｃ２，８，ｃ２，１２，ｃ２，１６｝の中で最も受信ＳＮＲを小さくするフィルタをＢＰＭＩとして基地局装置に通知するということである。
【００９５】
上記方法に基づけば、Ｗ１については３つ、Ｗ２については４つの線形フィルタについて受信ＳＮＲの計算をすれば良いことになるから、コードブック記載の全ての線形フィルタについて受信ＳＮＲを計算する必要がある従来方法と比較して、演算量を大幅に減らすことが可能となる。また、ＢＰＭＩのフィードバックに要する情報量が、従来の方法では、Ｗ１とＷ２でそれぞれ４ビット必要なのに対して、本方式に依れば、Ｗ１とＷ２とでそれぞれ２ビットで良いこととなり、オーバーヘッドの抑圧にも寄与することが可能である。
【００９６】
なお、上記の方法はＷ１とＷ２で独立に適用しても良い。つまり、Ｗ１については上記の方法でＢＰＭＩを抽出し、Ｗ２については、従来通りコードブック記載の全ての線形フィルタの中からＢＰＭIを抽出するようにしても良い。しかし、上記の方法では、ＢＰＭＩが見つからない可能性もある。その場合、Ｗ１のＢＰＭＩの抽出が第４の棲み分けに基づいて行なわれていることを条件に、Ｗ２のＢＰＭＩはさらに、第６の棲み分けに基づいて行なっても良い。第５の棲み分けが、任意のＷ１が選択されていることを想定しているのに対して、第６の棲み分けは、Ｗ１が第４の棲み分けに基づいて抽出されていることを前提とした棲み分けである。
【００９７】
図１３は、本発明の第２の実施形態に係る第１のコードブックのＷ２に関するＢＰＭＩの抽出に関する棲み分け（第６の棲み分け）を示す表である。第６の棲み分けとして、例えば図１３に記載の第６の棲み分けが考えられる。Ｗ２について所望の線形フィルタがｃ２，１であり、第５の棲み分けに基づいた抽出では、ＢＰＭＩが抽出されなかった場合、更に｛ｃ２，２，ｃ２，４｝からＢＰＭＩを抽出するということである。候補線形フィルタ数が６に増加するため、抽出にかかる演算量やフィードバックにかかるオーバーヘッドは増加するものの、ＢＰＭＩ自体の精度を向上させ、空間多重機会を向上させることが可能となる。
【００９８】
以上の方法に基づいて、各移動局装置は所望線形フィルタに加えてＢＰＭＩを抽出し、それらを基地局装置に通知することになる。基地局装置では、通知された所望線形フィルタとＢＰＭＩに基づいてプリコーディングを行なうことになる。プリコーディングについては、何かに限定されることは無く、例えば第１の実施形態で説明した方法に基づいて行なっても良いが、その際に、空間多重する移動局装置、つまり、式（１）で表現される等価伝搬路行列を構成する移動局装置の組み合わせ（式（１）の場合は第１移動局装置と第２移動局装置）をＢＰＭＩに基づいて決めることで、伝送品質を向上させ、空間多重機会を大幅に向上させることができる。
【００９９】
例えば、第１の移動局装置と第２の移動局装置の２つの移動局装置を空間多重することを考えた時、第１の移動局装置が通知した所望線形フィルタと第２の移動局装置が通知したＢＰＭＩが一致し、第１の移動局装置が通知したＢＰＭＩと第２の移動局装置が通知した所望線形フィルタが一致するような第１の移動局装置と第２の移動局装置とを空間多重した方が、他の移動局装置を空間多重するよりも優れた伝送品質を達成することが可能となる。また、全ての移動局装置がＢＰＭＩを通知しなくても良い。ＢＰＭＩを通知していない移動局装置が存在する場合、基地局装置は、通知されてきた所望の線形フィルタとＢＰＭＩに関する各種の棲み分けに基づき、ＢＰＭＩを通知していない移動局装置のＢＰＭＩを推定し、推定されたＢＰＭＩに基づき、基地局装置がプリコーディングを行なっても良い。
【０１００】
また、通知する情報は、ＢＰＭＩとなる線形フィルタそのものを表す情報ではなく、ＢＰＭＩに基づいたプリコーディングを基地局装置が行なったときに、移動局装置で観測される受信品質に関わる情報であっても良い。なお、プリコーディングの方法を除く基地局装置における信号処理、およびＢＰＭＩを抽出する方法を除く移動局装置における信号処理は第１の実施形態と同様であるから説明は省略する。また、ＭＵ-ＭＩＭＯの空間多重機会を向上させる方法は、Ｂｅｓｔ ｃｏｍｐａｎｉｏｎ ＰＭＩ方式に限らない。以下では、Ｗｏｒｓｔ ｃｏｍｐａｎｉｏｎ ＰＭＩ方式に基づいた棲み分け方法について簡単に説明する。
【０１０１】
Ｗｏｒｓｔ ｃｏｍｐａｎｉｏｎ ＰＭＩ方式は、Ｂｅｓｔ ｃｏｍｐａｎｉｏｎ ＰＭＩ方式とは異なり、自局の所望線形フィルタに対して最も相性の悪い線形フィルタを表すＷｏｒｓｔ ｃｏｍｐａｎｉｏｎ ＰＭＩ（以下、WPMIと呼ぶこととする）を移動局装置が基地局装置に通知する方式である。下りリンクＭＵ-ＭＩＭＯの場合、ＷＰＭＩとして、例えば受信ＳＮＲを最大とするような線形フィルタが考えられる。なぜならば、自局の受信ＳＮＲを最大とする線形フィルタを他移動局装置宛の送信データに乗算すると、他移動局装置からの干渉電力が最大となってしまうためである。しかし、受信ＳＮＲを最大とする線形フィルタは、所望の線形フィルタ（第１の線形フィルタ）そのものであるから、ＷＰＭＩとなる第２の線形フィルタは、第１の線形フィルタを除いて、最も受信ＳＮＲが大きくなる線形フィルタということになる。よって、第２の線形フィルタは式（３）に基づき抽出されることになる。このことは、ＷＰＭＩの抽出には図６および図７に示されている、第１および第２の棲み分けを応用することが可能である事を意味している。
【０１０２】
第１の棲み分けを応用して、第１のコードブックにおけるＷＰＭＩを抽出する方法の一例を説明する。移動局装置は、第１の線形フィルタの抽出と同様に、図５のフローチャートに基づき線形フィルタの抽出を行なうが、ステップＳ２０１およびステップＳ２０４で抽出する線形フィルタについては、第１の線形フィルタと同じものを抽出するものとする。
【０１０３】
そして、ステップＳ２０２およびステップＳ２０５においては、第１の線形フィルタとして抽出されたフィルタを除いたのち、第１の線形フィルタを抽出したときと同様の処理により線形フィルタを抽出する。以上の処理により、移動局装置は、簡易な処理でＷＰＭＩを抽出することが可能となる。また、Ｗ１、Ｗ２それぞれで、４つ、または３つの線形フィルタからＷＰＭＩを抽出することになるから、移動局装置からの通知にかかる情報量は併せて4ビットで済むため、オーバーヘッドの削減にも寄与できる。
【０１０４】
基地局装置では、移動局装置から通知されてくる第１の線形フィルタと第２の線形フィルタであるＷＰＭＩに基づいてプリコーディングを行なうことになる。プリコーディングの方法として、例えば、第１の移動局装置と第２の移動局装置の２つの移動局装置を空間多重することを考えた時、第１の移動局装置が通知した所望線形フィルタと第２の移動局装置が通知したＷＰＭＩが一致すること、もしくは、第１の移動局装置が通知したＷＰＭＩと第２の移動局装置が通知した所望線形フィルタが一致することのいずれかの条件を満たすような第１の移動局装置と第２の移動局装置については、空間多重することを避けることにより、伝搬路の直交性が低い２つの移動局装置を空間多重する確率を大幅に低下させることが可能となる。よって、ＷＰＭＩを通知する方法は、誤った空間多重を行なう可能性を低下させることができる技術であるということができ、ＭＵ-ＭＩＭＯ伝送の周波数利用効率の改善に有効である。また、ＷＰＭＩの抽出にも、コードブックに対する棲み分けを行なうことにより、移動局装置の複雑性や、オーバーヘッド量を増加させることなく、ＭＵ-ＭＩＭＯの伝送品質を向上させることが可能となる。
【０１０５】
このように、コードブックベースのＭＵ-ＭＩＭＯでは、所望の線形フィルタに加えて、第２の線形フィルタも通知することにより、空間多重機会等を向上させ、周波数利用効率を改善させることが可能である。第２の線形フィルタの抽出の規範として、ＢＰＭＩ方式やＷＰＭＩ方式で規範とした受信ＳＮＲや受信ＳＩＮＲ以外にも、ランク数等の受信品質に関連付けられた情報が考えられるが、いずれの場合においても、コードブックに対する棲み分けを行なうことで、移動局装置の複雑性や、オーバーヘッド量の増加を回避することが可能となる。第２の実施形態では、所望線形フィルタに加えて、第２の線形フィルタを移動局装置が基地局装置に通知するシステムを対象に、効率的な第２の線形フィルタの抽出方法を開示した。本実施形態によれば、第２の線形フィルタの抽出および通知を低演算量かつ低オーバーヘッドにより実現することが可能であり、第２の線形フィルタによる下りリンクＭＵ-ＭＩＭＯの周波数利用効率の改善にも大きく寄与することが可能である。
【０１０６】
＜第３の実施形態＞
第１および第２の実施形態では、基地局装置におけるプリコーディングは線形フィルタの乗算によって行なわれる線形プリコーディングを行なうものとして説明を行なってきた。しかし、コードブックベースの下りリンクＭＵ-ＭＩＭＯでは、線形プリコーディングだけではＩＵＩを完全に抑圧するのは難しく、周波数利用効率の改善には限界がある。そこで、基地局装置において、予め残留ＩＵＩを抑圧する干渉抑圧処理を行なうことで、周波数利用効率を改善させることが可能となる。干渉抑圧処理の例としては、非線形干渉抑圧技術として知られているＴｏｍｌｉｎｓｏｎ-Ｈａｒａｓｈｉｍａ-ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ（THP）等を用いることができる。しかし、干渉抑圧処理は演算量を増加させるなど、一般的に基地局装置の負担を増加させてしまう。そのため、通常は線形プリコーディングのみを行ない、残留ＩＵＩが大きくなる時だけ干渉抑圧処理を行なうことで、演算量の増加を最小限に抑えながら、大きな伝送特性改善を実現することが可能である。
【０１０７】
しかし、残留ＩＵＩが大きくなるかどうかを推定するためにも、やはり基地局装置の演算量を増加させてしまうという問題がある。そこで、第３の実施形態では、これまで述べてきたコードブックの棲み分けを応用し、棲み分けに応じて、基地局装置におけるプリコーディング処理を変える方法を対象とする。第３の実施形態でも、第１および第２の実施形態と同様に、Ｎｔ本の送信アンテナを有する基地局装置（送信装置とも呼ぶ）に対して、Ｎｒ本の受信アンテナを有する複数の移動局装置（受信装置、移動端末とも呼ぶ）が接続している通信を対象とする。そして、同一無線リソースにおいて最大Ｕ＝２局の移動局装置が空間多重され、各移動局装置に対してランク１の伝送を行なうＭＵ-ＭＩＭＯ伝送を対象とする。ただし、第１の実施形態と同様に、空間多重数や送信ランク数は上記に限ったものではない。基地局装置と移動局装置の装置構成を図１４および図１５にそれぞれ示す。
【０１０８】
第1および第２の実施形態と同様に、移動局装置は基地局装置に対して所望の線形フィルタを通知する。このとき、所望の線形フィルタの抽出方法は第1の実施形態の方法に基づいても良いし、また、第２の実施形態のように、ＢＰＭＩをはじめとした第２の線形フィルタを同時に通知するようにしても良い。基地局装置では、各移動局装置より通知された所望の線形フィルタに基づいてプリコーディングを行なうが、このとき通知された所望の線形フィルタに基づいて、プリコーディングの方法を切り替えることになる。
【０１０９】
図１４は、本発明の第３の実施形態に係る基地局装置の装置構成を示すブロック図である。第１の実施形態に係る基地局装置構成に加えて、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ切替部３０１が追加される。Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ切替部３０１では、移動局装置より通知される所望線形フィルタと後述する第７の棲み分けや第８の棲み分けに基づき、干渉抑圧を行なうかどうかを切り替える。Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部３０３では、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ切替部３０１からの制御信号に基づき、送信データに対して、線形フィルタの乗算に基づく線形プリコーディングだけを行なう、もしくは線形プリコーディングに加えて干渉抑圧を行なうことになる。Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部３０３とＰｒｅｃｏｄｉｎｇ切替部３０１以外の構成装置において行なわれる信号処理は第１の実施形態に係る基地局装置（図１参照）と同様であるため、説明は省略する。
【０１１０】
図１５は、本発明の第３の実施形態に係る移動局装置の装置構成について示すブロック図である。図１５に基づいて説明する。基本的には、第１の実施形態に係る移動局装置（図２参照）と同様であり、異なるのは伝搬路補償部４０１における信号処理と制御情報取得部４０３である。第３の実施形態においては、基地局装置のＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部３０３において干渉抑圧が行なわれており、その際に送信電力の増大を抑えるためにｍｏｄｕｌｏ演算が行なわれている場合がある。ｍｏｄｕｌｏ演算を含むプリコーディングが行なわれた送信データより所望の信号を検出するためには、受信機側でもｍｏｄｕｌｏ演算を行なう必要がある。
【０１１１】
そこで、第３の実施形態に係る移動局装置の伝搬路補償部４０１では、第１の実施形態と同様の伝搬路補償が行なわれたのち、基地局装置のＰｒｅｃｏｄｉｎｇで行なわれたものと同様のｍｏｄｕｌｏ演算を施すことで、伝搬路補償部４０１出力が生成される。実際にｍｏｄｕｌｏ演算を行なうかどうかは、基地局装置が、ｍｏｄｕｌｏ演算を行なったかどうかに関連付けられた制御情報を通知し、制御情報取得部４０３がこの制御情報を伝搬路補償部４０１に入力することにより、それに基づいて制御しても良いし、移動局装置が単独でｍｏｄｕｌｏ演算の有無を推定しても良いし、基地局装置で行なわれるプリコーディングの種類に依らず、常にｍｏｄｕｌｏ演算を行なうように制御しても良い。伝搬路補償部４０１における信号処理と制御情報取得部４０３を除いた移動局装置の各構成装置の信号処理については、第１の実施形態に係る移動局装置（図２参照）と同様であるため、説明は省略する。
【０１１２】
第１のコードブックを対象として説明する。すなわち、基地局装置の送信アンテナ数が４であり、各移動局装置にはランク１の伝送を行なっている。コードブック記載の線形フィルタ同士は、それぞれ異なった相関値を持っている。そこで、第３の実施形態では、各移動局装置より通知された線形フィルタ同士の相関値に基づき、干渉抑圧処理を行なうかどうかを決定する。そのために、線形フィルタ同士の相関値の大小に基づいた第７の棲み分けを生成する。
【０１１３】
図１６は、本発明の第３の実施形態に係る第２のコードブックにおける干渉抑圧処理に関連付けられた棲み分け（第７の棲み分け）を示す表である。例えば、所望線形フィルタとしてｃ１を通知してきた第１の移動局装置に対して、ｃ５を所望線形フィルタとして通知してきた第２の移動局装置を空間多重する場合、第７の棲み分けによればｃ１とｃ５の組み合わせは残留ＩＵＩが大きくなる組み合わせであることが分かるから、基地局装置で干渉抑圧処理を行なうことになる。干渉抑圧処理を行なう場合の、基地局装置のＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部３０３における信号処理について説明する。第１の実施形態と同様にＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部３０３では、各移動局装置より通知された所望の線形フィルタ｛Ｗ１，Ｗ２｝より、各移動局装置と基地局装置間の見掛け上の伝搬路行列Ｈｅｆｆを式（１）のように定義する。
【０１１４】
式（１）で与えられる伝搬路行列Ｈｅｆｆより、線形フィルタＷｅｆｆを生成する。第１の実施形態で用いる線形フィルタＷｅｆｆは伝搬路行列Ｈｅｆｆを単位行列に変換する行列であったが、本実施形態で用いる線形フィルタＷｅｆｆは、伝搬路行列Ｈｅｆｆを下三角行列に変換する行列である。そのような行列は、Ｈｅｆｆの随伴行列ＨｅｆｆＨにＱＲ分解を適用することにより求めることができる。すなわち、ＨｅｆｆＨ＝ＱＲとＱＲ分解したとき（Ｑがユニタリ行列、Ｒが上三角行列である）、Ｑが線形フィルタＷｅｆｆとなる。なお、
【数５】
であるから、正確にはＱの第１から第２列ベクトルまでを抽出した（Ｎｔ×２）の行列が線形フィルタＷｅｆｆとなる。
【０１１５】
ここで、式（５）を満たすユニタリ行列Ｑを線形フィルタＷｅｆｆとして送信シンボルベクトルに乗算することにより得られるベクトルＷｅｆｆｄを送信信号ベクトルとして、基地局装置より送信することを考える。第ｕ移動局装置の移動局装置の第ｍ受信アンテナで受信される受信信号を｛ｒｕ，ｍ；ｕ＝１〜２，ｍ＝１〜Ｎｒ｝としたとき、第ｕ移動局装置の受信信号ベクトルｒｕ＝［ｒｕ，１，…，ｒｕ，Ｎｒ］Ｔは次式で与えられる。
【数６】
ここで、ｎｕは雑音ベクトルである。各移動局装置では、所望信号の受信ＳＮＲを最大にする受信フィルタｗｒ，ｕを受信信号ベクトルに乗算する。ランク１の伝送を行なっている場合、受信ＳＮＲを最大にする受信フィルタＷｒｕは（ＨｕＷｕ）Ｈで表される（Ｎｒ×１）の行ベクトルである。Ｗｒｕ＝（ＨｕＷｕ）Ｈが乗算された検波出力をｄｕ＾とする。第１および第２移動局装置の検波出力をまとめた検波出力ベクトルｄ＾＝[ｄ１＾，ｄ２＾]Ｔは次式で与えられる。
【数７】
なお、簡単のため雑音項は省略している。
【０１１６】
各移動局装置は自局宛の信号の受信ＳＮＲを最大化できる送信線形フィルタｗｔ，ｕを基地局装置に通知している。このような送信線形フィルタは基地局装置と第ｕの移動局装置間の伝搬路行列Ｈｕから算出されるＨｕＨＨｕという行列（なお、ＡＨは行列Ａの随伴行列を表す）が有する固有ベクトルのうち、最大固有値（ここではλｕ，ｍａｘとする）に対応する固有ベクトル（ここではｕｕ，ｍａｘとする）である。本実施形態では、移動局装置が基地局装置に通知している線形フィルタはコードブックに記載の線形フィルタに限られており、固有ベクトル自体を通知できるわけではない。しかし、コードブックサイズが十分に大きければ、固有ベクトルに対して十分な相関を有した線形フィルタを基地局装置が把握することが可能である。移動局装置が基地局装置に通知している線形フィルタＷｕがＷｕ＝ｕｕ，ｍａｘが満たしている場合、
【数８】
が成り立つ。式（８）を式（７）に代入することで、
【数９】
が得られる。
【０１１７】
式（９）より第１の移動局装置は自局宛の信号のみを受信できるのに対して、第２の移動局装置の受信信号には、第１の移動局装置宛の信号が干渉として受信されてしまうことが分かる。そこで、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部３０３では、この第２の移動局装置に観測される干渉信号を予め減算する。
【０１１８】
Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部３０３では、入力された変調シンボルｄとＨｅｆｆおよびＷｅｆｆに基づいて干渉抑圧が行なわれる。具体的には、第２の移動局装置宛の送信信号ｄ２に対して次式に示すような信号処理を行ない、第２の移動局装置宛の送信信号ｘ２を新たに算出する。
【数１０】
式（１０）で表される信号ｘ２を第２の移動局装置宛の送信信号としてｄ２の代わりに送信することで、第２の移動局装置にも所望信号のみを受信させることが可能となることが分かる。
【０１１９】
以上の干渉抑圧処理を線形フィルタＷｅｆｆの乗算前に行なうことで、第２の移動局装置に対しても干渉を与えない伝送を行なうことが可能となる。しかし、伝搬路情報Ｈｅｆｆの状態によっては、ｘ２の大きさがｄ２よりも遥かに大きくなってしまい、膨大な送信電力を必要としてしまう可能性がある。その場合、ｘ２に対してｍｏｄｕｌｏ演算と呼ばれる非線形信号処理を行なう必要がある。
【０１２０】
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はｍｏｄｕｌｏ幅と呼ばれ、入力される信号の変調方式等に応じて設定される。例えばＱＰＳＫ変調信号が入力される場合には、Ｍ＝ｓｑｒｔ（２）と設定される。実際に、式（１０）で表される信号ｘ２にｍｏｄｕｌｏ演算を施した場合、その出力は次式で与えられる。
【数１１】
ここで、ｚは実部と虚部がそれぞれ整数となる複素数であり、式（１０-１）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のことをｍｏｄｕｌｏ演算の等価表現と呼ぶ。ｍｏｄｕｌｏ演算を施すことにより、伝搬路情報Ｈｅｆｆの状態に依らず、ｘ２の大きさを常に一定とすることができる。式（１０-１）は次式のように表現することも可能である。
【数１２】
ここで、ｆｌｏｏｒ（ｘ）は実数ｘを超えない最大の整数を返す関数であり、床関数とも呼ばれる。また、Ｒｅ（ｃ）およびＩｍ（ｃ）はそれぞれ、複素数ｃの実数および虚数を返す関数である。
【０１２１】
このように算出されたｘ２（ｍｏｄｕｌｏ演算も含む）が第２の移動局装置宛の送信シンボルとして非線形信号処理部（図示せず）より出力される。なお、第１の移動局装置宛の送信シンボルについては特に信号処理は行なわれない。上記の干渉抑圧が行なわれた送信シンボルに対して、線形フィルタＷｅｆｆ＝Ｑが乗算されたのち、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部３０３出力ｓが出力されることになる。
【０１２２】
以上、第７の棲み分けにより、大きな残留ＩＵＩを発生させる線形フィルタを所望線形フィルタとして通知してきた移動局装置同士を空間多重する場合におけるＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部３０３における信号処理について説明した。なお、第７の棲み分けにおいて、残留ＩＵＩを発生させない線形フィルタを所望線形フィルタとして通知してきた移動局装置同士を空間多重する場合（例えば、第１の移動局装置がｃ１、第２の移動局装置がｃ１１を所望線形フィルタとして通知してきた場合に、両者を空間多重する場合）においては、式（９）においてｒ２，１が０となるから、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部３０３において干渉抑圧を行なう必要はない。
【０１２３】
以上、４送信アンテナ時における基地局装置における干渉抑圧処理に関連付けられたコードブックの棲み分けについて説明した。第７の棲み分けでは、残留ＩＵＩが小さくなる線形フィルタのインデックスは第３の棲み分け（図１０参照）において、ＢＰＭＩの候補となる線形フィルタのインデックスに一致していることが分かり、残留ＩＵＩが大きくなる線形フィルタのインデックスはＢＰＭＩの候補になっていない線形フィルタということになる。このことは、８送信アンテナに対するコードブックに対しても同様のことを言うことができ、第４から第６の棲み分けにおいてＢＰＭＩの候補になっている線形フィルタは、残留ＩＵＩを小さくできる線形フィルタであり、ＢＰＭＩの候補になっていない線形フィルタは残留ＩＵＩを大きくしてしまう線形フィルタである。そのため、第４から第６の棲み分けにおいてＢＰＭＩの候補になっているかいないかで、新たに第８の棲み分け（図示せず）を生成することが出来、第８の棲み分けに応じて、基地局装置における干渉抑圧をするかしないかを制御することも可能となる。
【０１２４】
第７および第８の棲み分けは、線形フィルタ間の相関の強弱、すなわち、プリコーディング後の残留ＩＵＩが大きくなるか小さくなるかの２値に棲み分けている。第３の実施形態において、棲み分けを２値に限定する必要はなく、残留ＩＵＩを大きさに応じて、３値以上に棲み分けしても良い。その際に、各棲み分けにおける残留ＩＵＩの大きさに応じて、基地局装置のＰｒｅｃｏｄｉｎｇ切替部３０１は、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部３０３が線形プリコーディングのみを行なうか、干渉抑圧を行なうか、非線形演算による干渉抑圧を行なうかについて、または、基地局装置のＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部３０３が生成する送信線形フィルタをＺＦ規範に基づくものにするか、ＭＭＳＥ規範に基づくものにするかなどを適応的に切り替えるように制御しても良い。
【０１２５】
第３の実施形態においては、コードブックの棲み分けに応じて、基地局装置におけるプリコーディングの方法を切り替える場合を対象とした。移動局装置より通知されてきた線形フィルタに基づいて、干渉抑圧を行なうかどうかを判断することができるため、演算量を大きく増加させることなく、柔軟にプリコーディング方法を切り替えることができ、システム全体の周波数利用効率の向上に寄与することができる。
【０１２６】
＜全実施形態共通＞
［変形例］
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も特許請求の範囲に含まれる。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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】
【０１３０】
１０１-１、１０１-２ チャネル符号化部
１０３-１、１０３-２ データ変調部
１０５-１、１０５-２ 参照信号多重部
１０７ Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部
２０１-ｍ、２０１ 無線受信部
２０３-ｍ、２０３ 参照信号分離部
２０５ 伝搬路補償部
２０７-ｍ、２０７ 伝搬路推定部
２０９ 所望線形フィルタ算出部
２１１ データ復調部
２１３ チャネル復号部
３０１ Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ切替部
３０３ Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部
４０１ 伝搬路補償部
４０３ 制御情報取得部
【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無線送信装置であって、
相互に関連付けられた複数の線形フィルタが記載されたコードブックを、前記各受信装置と共用し、
前記各受信装置で前記関連付けに基づいて前記コードブックから抽出され、前記各受信装置から通知された第一の線形フィルタに基づいて、前記各受信装置宛てのデータ信号のそれぞれに対してプリコーディングを行なうことを特徴とする無線送信装置。
【請求項２】
前記各線形フィルタは、前記コードブックにおいて、直交性または相関値に基づいて関連付けられてい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】
前記各線形フィルタは、前記コードブックにおいて、相互に相関値の高い線形フィルタに関連付けられた情報で構成された行ベクトル、および相互に相関値の低いまたは無相関である線形フィルタに関連付けられた情報で構成された列ベクトルを有する行列によって関連付けられてい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４】
前記行列は、複数の行および列において、前記各線形フィルタを関連付ける情報が記載されてい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】
前記第一の線形フィルタは、前記受信装置の受信信号対雑音電力比、受信信号対干渉・雑音電力比または通信容量のいずれかを最大と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６】
前記複数の線形フィルタの関連付けに基づいて、前記プリコーディングの方法を決定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７】
前記プリコーディングは、ｍｏｄｕｌｏ演算を含む非線形演算処理であることを特徴とする請求項６記載の無線送信装置。
【請求項８】
少なくとも一つの受信アンテナを備え、無線送信装置から空間多重された信号を受信する無線受信装置であって、
相互に関連付けられた複数の線形フィルタが記載されたコードブックを、前記無線送信装置と共用し、
前記関連付けに基づいて、第一の線形フィルタを前記コードブックから抽出し、抽出した第一の線形フィルタを、前記無線送信装置に対して通知することを特徴とする無線受信装置。
【請求項９】
前記各線形フィルタは、前記コードブックにおいて、直交性または相関値に基づいて関連付けられていることを特徴とする請求項８記載の無線受信装置。
【請求項１０】
前記各線形フィルタは、前記コードブックにおいて、相互に相関値の高い線形フィルタに関連付けられた情報で構成された行ベクトル、および相互に相関値の低いまたは無相関である線形フィルタに関連付けられた情報で構成された列ベクトルを有する行列によって関連付けられていることを特徴とする請求項８記載の無線受信装置。
【請求項１１】
前記行列は、複数の行および列において、前記各線形フィルタを関連付ける情報が記載されていることを特徴とする請求項１０記載の無線受信装置。
【請求項１２】
前記第一の線形フィルタは、前記受信装置の受信信号対雑音電力比、受信信号対干渉・雑音電力比または通信容量のいずれかを最大とすることを特徴とする請求項８記載の無線受信装置。
【請求項１３】
前記関連付けに基づいて、前記第一の線形フィルタに関連付けられた第二の線形フィルタを前記コードブックから抽出し、前記第一の線形フィルタおよび前記第二の線形フィルタを、前記無線送信装置に対して通知することを特徴とする請求項８記載の無線受信装置。
【請求項１４】
前記第一の線形フィルタおよび前記第二の線形フィルタは、直交性または相関値に基づいて関連付けられていることを特徴とする請求項１３記載の無線受信装置。
【請求項１５】
前記第二の線形フィルタは、複数の線形フィルタに関連付けられていることを特徴とする請求項１３記載の無線受信装置。
【請求項１６】
前記第二の線形フィルタに関連付けられた受信品質は、前記第一の線形フィルタに関連付けられた受信品質とは異なることを特徴とする請求項１３記載の無線受信装置。
【請求項１７】
前記第二の線形フィルタは、前記受信装置の受信信号対雑音電力比、受信信号対干渉・雑音電力比または通信容量のいずれかを最小とすることを特徴とする請求項１３記載の無線受信装置。
【請求項１８】
前記第二の線形フィルタは、前記第一の線形フィルタとの相関値が高いことを特徴とする請求項１３記載の無線受信装置。
【請求項１９】
請求項１記載の無線送信装置と、請求項８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２０】
複数の送信アンテナを備えた無線送信装置に実装され、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、
相互に関連付けられた複数の線形フィルタが記載されたコードブックを、前記各受信装置と共用する機能と、
前記各受信装置で前記関連付けに基づいて前記コードブックから抽出され、前記各受信装置から通知された第一の線形フィルタに基づいて、前記各受信装置宛てのデータ信号のそれぞれ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２１】
少なくとも一つの受信アンテナを備えた無線受信装置に実装され、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、
無線送信装置から空間多重された信号を受信する機能と、
相互に関連付けられた複数の線形フィルタが記載されたコードブックを、前記無線送信装置と共用する機能と、
前記関連付けに基づいて、第一の線形フィルタを前記コードブックから抽出し、抽出した第一の線形フィルタを、前記無線送信装置に対して通知する機能と、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。
【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無線送信装置であって、
相互に関連付けられた複数の線形フィルタが記載されたコードブックを、前記各受信装置と共用し、
前記各受信装置で前記関連付けに基づいて前記コードブックから抽出され、前記各受信装置から通知された第一の線形フィルタに基づいて、前記各受信装置宛てのデータ信号のそれぞれに対してプリコーディングを行なうことを特徴とする無線送信装置。
【請求項２】
前記各線形フィルタは、前記コードブックにおいて、直交性または相関値に基づいて関連付けられてい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】
前記各線形フィルタは、前記コードブックにおいて、相互に相関値の高い線形フィルタに関連付けられた情報で構成された行ベクトル、および相互に相関値の低いまたは無相関である線形フィルタに関連付けられた情報で構成された列ベクトルを有する行列によって関連付けられてい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４】
前記行列は、複数の行および列において、前記各線形フィルタを関連付ける情報が記載されてい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】
前記第一の線形フィルタは、前記受信装置の受信信号対雑音電力比、受信信号対干渉・雑音電力比または通信容量のいずれかを最大と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６】
前記複数の線形フィルタの関連付けに基づいて、前記プリコーディングの方法を決定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７】
前記プリコーディングは、ｍｏｄｕｌｏ演算を含む非線形演算処理であることを特徴とする請求項６記載の無線送信装置。
【請求項８】
少なくとも一つの受信アンテナを備え、無線送信装置から空間多重された信号を受信する無線受信装置であって、
相互に関連付けられた複数の線形フィルタが記載されたコードブックを、前記無線送信装置と共用し、
前記関連付けに基づいて、第一の線形フィルタを前記コードブックから抽出し、抽出した第一の線形フィルタを、前記無線送信装置に対して通知することを特徴とする無線受信装置。
【請求項９】
前記各線形フィルタは、前記コードブックにおいて、直交性または相関値に基づいて関連付けられていることを特徴とする請求項８記載の無線受信装置。
【請求項１０】
前記各線形フィルタは、前記コードブックにおいて、相互に相関値の高い線形フィルタに関連付けられた情報で構成された行ベクトル、および相互に相関値の低いまたは無相関である線形フィルタに関連付けられた情報で構成された列ベクトルを有する行列によって関連付けられていることを特徴とする請求項８記載の無線受信装置。
【請求項１１】
前記行列は、複数の行および列において、前記各線形フィルタを関連付ける情報が記載されていることを特徴とする請求項１０記載の無線受信装置。
【請求項１２】
前記第一の線形フィルタは、前記受信装置の受信信号対雑音電力比、受信信号対干渉・雑音電力比または通信容量のいずれかを最大とすることを特徴とする請求項８記載の無線受信装置。
【請求項１３】
前記関連付けに基づいて、前記第一の線形フィルタに関連付けられた第二の線形フィルタを前記コードブックから抽出し、前記第一の線形フィルタおよび前記第二の線形フィルタを、前記無線送信装置に対して通知することを特徴とする請求項８記載の無線受信装置。
【請求項１４】
前記第一の線形フィルタおよび前記第二の線形フィルタは、直交性または相関値に基づいて関連付けられていることを特徴とする請求項１３記載の無線受信装置。
【請求項１５】
前記第二の線形フィルタは、複数の線形フィルタに関連付けられていることを特徴とする請求項１３記載の無線受信装置。
【請求項１６】
前記第二の線形フィルタに関連付けられた受信品質は、前記第一の線形フィルタに関連付けられた受信品質とは異なることを特徴とする請求項１３記載の無線受信装置。
【請求項１７】
前記第二の線形フィルタは、前記受信装置の受信信号対雑音電力比、受信信号対干渉・雑音電力比または通信容量のいずれかを最小とすることを特徴とする請求項１３記載の無線受信装置。
【請求項１８】
前記第二の線形フィルタは、前記第一の線形フィルタとの相関値が高いことを特徴とする請求項１３記載の無線受信装置。
【請求項１９】
請求項１記載の無線送信装置と、請求項８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２０】
複数の送信アンテナを備えた無線送信装置に実装され、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、
相互に関連付けられた複数の線形フィルタが記載されたコードブックを、前記各受信装置と共用する機能と、
前記各受信装置で前記関連付けに基づいて前記コードブックから抽出され、前記各受信装置から通知された第一の線形フィルタに基づいて、前記各受信装置宛てのデータ信号のそれぞれ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２１】
少なくとも一つの受信アンテナを備えた無線受信装置に実装され、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、
無線送信装置から空間多重された信号を受信する機能と、
相互に関連付けられた複数の線形フィルタが記載されたコードブックを、前記無線送信装置と共用する機能と、
前記関連付けに基づいて、第一の線形フィルタを前記コードブックから抽出し、抽出した第一の線形フィルタを、前記無線送信装置に対して通知する機能と、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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−１０４９８８（Ｐ２０１２−１０４９８８Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５０６３６（Ｐ２０１０−２５０６３６）
【出願日】平成２２年１１月９日（２０１０．１１．９）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月９日（２０１０．１１．９）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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