通信システム、通信装置、通信方法およびそのプロセッサ
【課題】モジュロ演算や摂動ベクトルの加算といった非線形処理を、送信側で行う通信システムにおいて、そのような非線形処理を行わない移動局装置をも加えた空間多重ができるようにすること。
【解決手段】送信側の第１の通信装置は、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。
【解決手段】送信側の第１の通信装置は、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システム、通信装置、通信方法およびそのプロセッサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代移動通信システムの検討が3GPP (The Third Generation Partnership Project、第三世代パートナシップ・プロジェクト) などで行われている。第3.9世代のLTE (Long Term Evolution) システムでは、ダウンリンクにおいて周波数帯域を効率的に利用して高いスループットを実現するために、複数の送受信アンテナを用いて異なるデータを空間多重するMIMO (Multiple Input Multiple Output、多入力・多出力) 技術が仕様化されている。さらに現在、第４世代のLTE-Advancedの標準化が始まっている。LTE-Advancedではピーク速度が1 Gbit/sという要求条件を達成するために、最大8ストリームを多重可能なSingle-User MIMO (SU-MIMO、シングルユーザマイモ。１基地局装置または複数基地局装置の複数のアンテナと１移動局装置の複数のアンテナとで、ＭＩＭＯを構成する。) 技術も検討されている。
【０００３】
また、特定の移動局装置 (MT) のスループットを高くするSU-MIMO だけでなく、異なる端末装置に送信するデータを送信処理により空間多重するMulti-User MIMO (MU-MIMO、マルチユーザマイモ。１基地局装置の複数のアンテナと複数の移動局装置のアンテナとで、ＭＩＭＯを構成する。) も必須となる。LTEシステムでは、基地局装置から移動局装置へのダウンリンクにおいて MU-MIMO が仕様化されている。すなわち、線形フィルタを乗算することでビームフォーミングを行い、空間多重している。しかしながら、ビームフォーミングを用いた MU-MIMOでは、各移動局装置への送信信号を直交させなければならず、空間多重できる移動局装置の組み合わせにおける柔軟性が低下してしまう。
【０００４】
一方で、空間多重を実現する別の方法として、THPを用いた MU-MIMO (MU-MIMO THP、マルチユーザマイモ・ＴＨＰ) が提案されている。この方法は、基地局装置が、各移動局装置宛の所望信号からその移動局装置が受ける干渉を予め減算した後、モジュロ演算（Modulo Arithmetic）を施してから送信する方法である。モジュロ演算を行うことで、干渉減算に基づく送信電力の増加を抑制することができる。移動局装置は、それぞれの受信信号に対して再びモジュロ演算を行うことで、干渉が除去された所望信号を検出できる (非特許文献1、非特許文献2、非特許文献４)。
【０００５】
またMU-MIMO THPに類似の技術としてMU-MIMO Vector Perturbation（MU-MIMO VP、マルチユーザマイモ・ＶＰ）という技術も存在する(非特許文献3参照)。基地局装置は、MU-MIMIO VPを行う場合、以下の二つの手順によって送信信号を生成する。
１ 適切に選択したモジュロ幅の整数倍の信号(摂動ベクトルＰＶ(Vector Perturbation))を所望信号に加算する。
２ ビームフォーミングと同じ処理により移動局装置同士の干渉を除去する。
この摂動ベクトルの加算が非線形処理であるため、この技術は、THPと同様の非線形処理に分類される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Harashima and Miyakawa, “Matched-Transmission Technique for Channels With Intersymbol Interference”, IEEE Transactions On Communications, Vol. Com-20, No. 4, pp. 774-780, August 1972.
【非特許文献２】J.Liu and A.Krzymien, “Improved Tomlinson-Harashima Precoding for the Dowinlink of Multiple Antenna Multi-User Systems”, Proc. IEEE Wireless and Communications and Networking Conference, pp. 466-472, March 2005.
【非特許文献３】B.M.Hochwald, C.B.Peel, and A.L.Swindlehurst,”A Vector-Perturbation Technique for Near-Capacity Multiantenna Multiuser Communication−Part II: Perturbation,” IEEE Trans. Commun., vol. 53, no. 3, pp. 537-544, March 2005.
【非特許文献４】M. Joham, J. Brehmer, and W. Utschick, ‘MMSE approaches to multiuser spatio−temporal Tomlins−Harashima Precoding’, pp387-394, ITG SCC04, Jan 2004.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
マルチユーザマイモ・THPやマルチユーザマイモ・VPの特徴であるモジュロ演算や摂動ベクトルの加算(非線形処理)を、送信側で行う通信システムでは、移動局装置側でもモジュロ演算を行うことが必要である。そのため、このような通信システムでは、異なる通信システムに属するところの、モジュロ演算を行わない移動局装置をも加えて空間多重をしようとしても、そのような移動局装置では、上記の非線形処理を行った信号を受信できないという問題が生じた。つまり、後方互換性が保てないという欠点があった。本発明は、このような問題を解消することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明は、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において、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事前に除外する重み付け装置と、を具備し、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である。
【０００９】
（２）また、本発明は、上記の通信システムにおいて、第２の通信装置の前記一部以外の第２の通信装置は、前記変換装置を具備せずに前記データ信号の受信を行うことを特徴とする。
【００１０】
（３）また、本発明は、第２の通信装置の前記一部以外の第２の通信装置は、異なるシステムに属することを特徴とする。
【００１１】
（４）また、本発明は、上記の通信システムにおいて、第１の通信装置は、前記ストリームの空間多重が行われる空間の伝搬路定数を推定する共通参照シンボルの生成装置と、前記重み付け装置の重み付けをも考慮に入れた等価伝搬路の伝搬路定数を推定する専用参照シンボルの生成装置とを具備することを特徴とする。
【００１２】
（５）また、本発明は、上記の通信システムにおいて、第２の通信装置の前記一部のものは、前記専用参照シンボルを用いて等価伝搬路の推定を行うことを特徴とする。
【００１３】
（６）また、本発明は、上記の通信システムにおいて、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。
【００１４】
（７）また、本発明は、上記の通信システムにおいて、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。
【００１５】
（８）また、本発明は、上記の通信システムにおいて、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。
【００１６】
（９）また、本発明は、上記の通信システムにおいて、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ものである。
【００１７】
（１０）また、本発明は、上記の通信システムにおいて、前記第１の通信装置は、１台で移動局の数だけのアンテナを具備し、前記第２の移動局はそれぞれ１本のアンテナを具備することを特徴とする。
【００１８】
（１１）また、本発明は、上記の通信システムにおいて前記第２の移動局の少なくとも一部は複数本のアンテナを具備することを特徴とする。
【００１９】
（１２）また、本発明は、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である。
【００２０】
（１３）また、本発明は、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において、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、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である。
【００２１】
（１４）また、本発明は、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において、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である。
【００２２】
（１５）また、本発明は、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において、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である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、無線通信において、非線形演算、例えばモジュロ演算を行う通信装置、例えば、移動局装置と、これを行わない移動局装置とを一緒に空間多重できるようにして、両種の移動局装置が混在した状態で通信を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る無線通信システムを説明する概略図である。
【図２】基地局装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図３】信号置換部の構成を示す概略ブロック図である。
【図４】フィルタ算出部の詳細を示すブロック図である。
【図５】干渉算出部の構成を示す概略ブロック図である。
【図６】ＴＨＰ部の動作を示すフローチャートである。
【図７】移動局装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図８】別の移動局装置の構成を示す概略ブロッック図である。
【図９】変形例の基地局装置の主要な部分を示す概略ブロック図である。
【図１０】フレーム構成部の処理を示す概念図である。
【図１１】ＯＦＤＭ信号変調部の構成を示す概略ブロック図である。
【図１２】移動局装置の主要な構成を示す概略図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る無線通信システムを説明する概略図である。
【図１４】基地局装置の主要な部分の構成を示す概略ブロック図である。
【図１５】移動局装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態に係る無線通信システムの基地局装置の主要な構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の第４の実施形態に係る無線通信システムの基地局装置の主要な構成を示すブロック図である。
【図１８】本発明の第５の実施形態に係る無線通信システムを説明する概略図である。
【図１９】基地局装置の構成を示すブロック図である。
【図２０】摂動ベクトルＶＰ部の詳細を示すブロック図である。
【図２１】本発明の第６の実施形態に係る無線通信システムの基地局装置で用いる摂動ベクトルＶＰ部の詳細を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る通信システムを示す概略図である。この通信システムは、１台の第１の通信装置１１およびＮ台の第２の通信装置２１−１・・・２１−ｉ・・・２１−Ｎを備える。ただし、Ｎは、２またはそれより大きい整数である。第１の通信装置１１は、Ｎ本のアンテナを備えて、第２の通信装置２１−１・・・２１−ｉ・・・２１−Ｎと無線で通信をしている。第２の通信装置２１−１・・・２１−ｉ・・・２１−Ｎを総称して、第２の通信装置２１ということがある。なお、このことは、他の実施形態、変形例の説明においても同様である。第１の通信装置１１は、空間分割したＮ本のストリームを送波（送信）するが、これらのストリームには別異のデータ信号が乗せられている。第２の通信装置２１は、これらのストリームを受波（受信）する。
第２の通信装置２１は、１本のアンテナをそれぞれが備える。特定の第２の通信装置２１−ｉは、ＴＨＰ非対応の通信装置（以下では、「ＴＨＰ非対応ＭＴ」と言うことがある。）であり、その他の第２の通信装置はＴＨＰ対応の通信装置（以下では、「ＴＨＰ対応ＭＴ」と言うことがある。）である。ＴＨＰ対応、非対応については、後で説明をする。
本実施形態は、ＴＨＰ対応ＭＴをＮ−１個空間多重する中で、ＴＨＰ非対応ＭＴを１つだけ更に空間多重する場合に適用できる。
【００２６】
第１の通信装置１１は、一例として、移動通信システムまたは固定通信システムの基地局装置であり、第２の通信装置２１は、その端末装置である。以下では、第１の通信装置は、移動通信システムの基地局装置であり、第２の通信装置は、その移動局装置であるとして説明を行う。なお、このことは、他の実施形態、変形例の説明においても同様である。
［基地局装置の構成］
【００２７】
図２は、基地局装置１１の構成を示す概略ブロック図である。
基地局装置１１は、符号化部１０２−１、１０２−２・・・１０２−Ｎ、変調部１０３−１、１０３−２・・・１０３−Ｎ、信号置換部１０４、干渉減算部１０５−２・・・１０５−Ｎ、モジュロ演算部１０６−２・・・１０６−Ｎ、干渉算出部１０７、線形フィルタ乗算部１０８、フレーム構成部１０９、無線送信部１１０−１、１１０−２・・・１１０−Ｎ、アンテナ部１１１−１、１１１−２・・・１１１−Ｎ、ＤＲＳ生成部１１２、ＣＲＳ生成部１１３、無線受信部１１４−１、１１４−２・・・１１４−Ｎ、フレーム分離部１１５、ＭＴ種別判別部１１６、オーダ決定部１１７、伝搬路情報取得部１１８、フィルタ算出部１１９を具備する。なお、干渉減算部１０５−２・・・１０５−Ｎ、モジュロ演算部１０６−２・・・１０６−Ｎ、干渉算出部１０７は、ＴＨＰ部１２０を構成する。また、アンテナ部１１１−１、１１１−２・・・１１１−Ｎを除く他の構成（１０２−１、１０２−２・・・１０２−Ｎ、１０３−１、１０３−２・・・１０３−Ｎ、１０４、１０５−２・・・１０５−Ｎ、１０６−２・・・１０６−Ｎ、１０７、１０８、１０９、１１０−１、１１０−２・・・１１０−Ｎ、１１２、１１３、１１４−１、１１４−２・・・１１４−Ｎ、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９の符号で示されるもの。）は、プロセッサ部１を構成する。
【００２８】
次に、基地局装置１１の全般の動作を説明し、その後に各構成部分の詳細を説明する。
移動局装置２１−１、２１−２・・・２１−Ｎへ送信するデータ信号１０１−１、１０１−２・・・１０１−Ｎは、符号化部１０２−１、１０２−２・・・１０２−Ｎにこの順序で入力され、誤り訂正符号化が行われる。なお、この順序は任意である。これらの符号化された信号は次に変調部１０３−１、１０３−２・・・１０３−Ｎに入力されて、ＱＰＳＫ（４相位相シフトキーイング）、１６ＱＡＭ（１６値直交振幅変調）、等の変調が行われる。変調部１０３−１、１０３−２・・・１０３−Ｎの出力信号は、次に信号置換部１０４に入力される。
【００２９】
信号置換部１０４の出力信号は、ＴＨＰ部１２０を介して線形フィルタ乗算部１０８に加えられる。ＴＨＰ部１２０において、変調部１０３−１・・・１０３−Ｎの出力信号のうち一つは直接線形フィルタ乗算部１０８へ加えられるが、残りのＮ−１本の信号は、干渉減算部１０５−２・・・１０５−Ｎにおいて干渉信号の減算が行われ、次いでモジュロ演算部１０５−２〜１０５−Ｎにおいて送信電力の低減を目的としたモジュロ演算が行われ、その後に線形フィルタ乗算部１０８に加えられる。
【００３０】
線形フィルタ乗算部１０８の入力には、前述のＴＨＰ部１２０の出力信号の他に、ＤＲＳ生成部からの専用参照シンボルＤＲＳ（dedicated reference symbol）も加えられる。この２種類の信号は時分割多重された後、以下のフィルタリング処理が行われる。
線形フィルタ乗算部１０８は、その入力信号について重み付け行列Ｑによるフィルタリングを行う。線形フィルタ乗算部１０８の出力信号はフレーム構成部１０９へ加えられる。
【００３１】
フレーム構成部１０９は、線形フィルタ乗算部１０８からの入力信号の他に、共用参照シンボルＣＲＳ（common reference symbol）生成部１１３からの入力信号も受け取る。フレーム構成部１０９は、これらの入力信号を時分割多重した後に、無線送信部１１０―１・・・１１０−Ｎに加える。無線送信部１１０−１・・・１１０−Ｎは、フレーム構成部１０９から受け取った信号について、ディジタル／アナログ変換を施し、次に搬送波に乗せるために無線周波数にアップコンバートし、その後にアンテナ部１１２−１・・・１１２−Ｎに加える。アンテナ部１１２−１・・・１１２−Ｎからは、これらの無線信号が送波される。
【００３２】
一方、アンテナ部１１２−１・・・１１２−Ｎは、移動局装置２１−１・・・２１−Ｎから受波した無線信号を無線受信部１１４−１・・・１１４−Ｎに加える。無線受信部１１４−１・・・１１４−Ｎは、アンテナ部１１１−１・・・１１１−Ｎから受け取った無線信号についてベースバンドへのダウンコンバートを行い、次いでアナログ／ディジタル変換を行った後に、その出力信号をフレーム分離部１１５へ加える。
【００３３】
フレーム分離部１１５は、無線受信部１１４−１・・・１１４−Ｎ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１１５は、伝搬路状態情報に関する信号を伝搬路情報取得部１１８へ加え、移動局装置２１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１１６へ加える。その他に、フレーム分離部１１５は、フレーム分離部１１５が分離した移動局装置２１からのデータ信号を外部に出力する（この点は図２に図示していない。）。
【００３４】
ＭＴ種別判別部１１６は、移動局装置２１のＭＴ種別情報を作成してオーダ決定部１１７へ加える。
オーダ決定部１１７は、ＭＴ種別情報に基づいて、データ信号１０１−１、１０１−２・・・１０１−Ｎの順序を定めるオーダ情報に関する信号を作成して、信号置換部１０４およびフィルタ算出部１１９へ加える。
伝搬路情報取得部１１８は、フレーム分離部１１５から伝搬路状態情報に関する信号を受け取って、これをフィルタ算出部１１９へ加える。
フィルタ算出部１１９は、伝搬路情報取得部１１８から受け取った伝搬路情報に関する信号およびオーダ決定部１１７から受け取ったオーダ情報に関する信号に基づいて後述する信号を作成して、干渉算出部１０７および線形フィルタ乗算部１０８へ加える。
【００３５】
次に、各構成の詳細を説明する。
図３に、信号置換部１０４の詳細図を示す。信号置換部１０４は、Ｎ個の入力端子Ｉ−１１、Ｉ−１２・・・Ｉ−１Ｎと、Ｎ個の出力端子Ｏ−１１、Ｏ−１２・・・Ｏ−１Ｎを有するスイッチである。変調部１０３−１の出力信号は信号置換部１０４の入力端子Ｉ−１１に加えられ、変調部１０３−２の出力信号は信号置換部１０４の入力端子Ｉ−１２に加えられ、以下同様である。信号置換部１０４は、オーダ決定部１１７の指示に応じて、入力端子Ｉ−１１、Ｉ−１２・・・Ｉ−１Ｎに加わった信号の順序を変更して出力端子Ｏ−１１、Ｏ−１２・・・Ｏ−１Ｎに一対一に出力する。
【００３６】
オーダ決定部１１７は、移動局装置２１−１〜２１−ＮのＭＴ種別に従って、ＴＨＰ非対応の移動局装置を最初に持ってくるようにオーダを決定する。すなわち、現在の移動局装置の順序は（１、２、・・・、ｉ、・・・Ｎ）であるので、これを（ｉ、２、・・・、１、・・・、Ｎ）とする順序に替えるオーダリングを行って、この情報を示す信号を出力する。つまり、（１、ｉ）の置換である。上記のオーダ決定は一例であって、要は、ＴＨＰ非対応の移動局装置（ｉ）を示す情報を１番目に持ってくるような順序にするオーダリングを行えばよく、その他の順序は任意である。ただし、以下で説明をするように、変形例では、この順序が後述の効果を奏する。
【００３７】
信号置換部１０４は、オーダ決定部１１７からの信号を受けて、その１番目の出力端子Ｏ−１からＴＨＰ非対応の移動局装置へ送信する変調信号が出力されるようにする。
伝搬路情報取得部１１８は、移動局装置２１−１・・・２１−Ｎから送信されてきた伝搬路情報を統合した伝搬路情報を作成する。すなわち、例えば、基地局装置１１のＮ個のアンテナから第ｋ番目の移動局装置２１−ｋのアンテナへ至る伝搬路の、情報データ信号に関する複素利得を、順次に［ｈｋ，１・・・ｈｋ，Ｎ］と書くと、これは１行Ｎ列の伝搬路行列ｈｋとして示すことがきる。伝搬路情報取得部１１８は、複数の移動局装置２１から送信されてきた伝搬路情報を統合した伝搬路情報を作成するが、この統合された伝搬路情報は、Ｎ行Ｎ列の行列Ｈとして、以下の式（１）のように示すことができる。
Ｈ＝［ｈ１ｔ、・・・、ｈＮｔ］ｔ （１）
ここで、添字ｔは、行列の転置を示す。
伝搬路情報取得部１１８は、統合した伝搬路情報である行列Ｈを示す信号をフィルタ算出部１１９に加える。
【００３８】
図４は、フィルタ算出部１１９の概略ブロック図である。フィルタ算出部１１９は、オーダリング部１１９１、ＱＲ分解部１１９２、重み付け形成部１１９３および干渉信号形成部１１９４を備える。
オーダリング部１１９１は、オーダ決定部１１７から入力されたオーダ情報の信号に従って、伝搬路行列Ｈの行を入れ替えて、以下の式（２）に示すように、新たな伝搬路行列Ｈ‘とする。
【００３９】
【数１】
【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の信号は重み形成部１０９３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。
【００４１】
重み形成部１０９３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。
【００４２】
前述したように、線形フィルタ乗算部１０８において、送信信号には重み付け行列Ｑのフィルタリングを付加するから、この点を考慮したデータ信号に関する等価伝搬路の複素利得は、Ｈ‘Ｑとなる。すると、Ｈ’Ｑは、以下の式（４）のように書ける。
Ｈ‘Ｑ＝（ＱＲ）ＨＱ＝ＲＨ （４）
すなわち、行列ＲＨは、等価伝搬路の複素利得を示す。しかも、行列ＲＨは、下三角行列であり、１行目では、対角成分である１行１列の要素以外は零となっている。つまり、１番目の移動局装置は、他の移動局装置への送信信号からの干渉を受けない。したがって、ＴＨＰ非対応の移動局装置に対しては、以下で説明をする干渉減算もモジュロ演算も行わずに情報データ信号をそのまま送信することができることになる。その他に、２番目以下の第２の通信装置についても、干渉成分が低減されているが、その低減の割合は、平均的に見れば２番目のものは１番目のものより少なく、３番目のものは２番目のものより少なく、というように順次に少なくなる。
【００４３】
干渉信号形成部１１９４は、受け取った行列ＲＨの対角成分のみを取り出した行列Ａを作成し、次に行列ＲＨに行列Ａの逆行列Ａ―１を乗算して、行列Ａ―１ＲＨを作成する。このことは、等価伝搬路の複素利得を所望信号の利得で除算して正規化することを意味する。次に、干渉信号生成部１１９４は、行列Ａ―１ＲＨから単位行列Ｉを引き算して、行列Ａ―１ＲＨ−Ｉを作成する。行列Ａ―１ＲＨ−Ｉは、対角成分が零の下三角行列である。すなわち、行列Ａ―１ＲＨ−Ｉは、干渉信号が通る非対角成分のみを残した行列であって、干渉信号に関する伝搬路の複素利得を正規化した干渉情報を表す。この干渉情報である行列Ａ―１ＲＨ−Ｉの信号は、干渉算出部１０７へ加えられる。
【００４４】
図５に、干渉算出部１０７の詳細図を示す。
干渉算出部１０７は、Ｎ個の入力端子Ｉ−２１・・・Ｉ−２Ｎと、（Ｎ−１）個の出力端子Ｏ−２２・・・Ｏ−２Ｎを有する装置であって、以下の順序動作を行う。入力端子Ｉ−２１へは、信号置換部１０４の出力端子Ｏ−１１の出力である信号ｓ１が加わる。入力端子Ｉ−２２へは、モジュロ演算部１０６−２の出力である信号ν２が加わる。以下同様にして、入力端子Ｉ−２Ｎへは、モジュロ演算部１０６−Ｎの出力である信号νＮが加わる。ここで便宜上、上述の信号ｓ１を信号ν１と書く。
干渉算出部１０７は、その出力端子Ｏ−２２に、干渉ｆ２を算出して、これを干渉減算部１０５−２へ出力する。干渉ｆ２は、以下の式（５）で表される。
f2 = (Ａ―１ＲＨ−Ｉ) 1(v1, 0, 0, …, 0)t （５）
行列(Ａ―１ＲＨ−Ｉ) 1は、フィルタ算出部１１９から受け取った干渉信号に関する行列Ａ―１ＲＨ−Ｉの第１列である１行Ｎ列の行列である。行列(v1, 0, 0, …, 0)tは、１行１列の要素が信号v1であって、その他の要素は零である１行Ｎ列の行列を転置した、Ｎ行１列の行列である。
【００４５】
また、干渉算出部１０７は、その出力端子Ｏ−２３に、干渉ｆ３を算出して、これを干渉減算部１０５−３へ出力する。干渉ｆ３は、以下の式（６）で表される。
f3 = (Ａ―１ＲＨ−Ｉ) 2(v1, v2, 0, …, 0)t （６）
行列(Ａ―１ＲＨ−Ｉ) ２は、フィルタ算出部１１９から受け取った干渉信号に関する行列Ａ―１ＲＨ−Ｉの第２列である１行Ｎ列の行列である。行列(v1, v2, 0, …, 0)tは、１行１列の要素が信号v1であり、１行２列の要素が信号v２であって、その他の要素は零である１行Ｎ列の行列を転置した、Ｎ行１列の行列である。
以下同様にして、干渉算出部１０７は、その出力端子Ｏ−２Ｎに、干渉ｆＮを算出して、これを干渉減算部１０５−Ｎへ出力する。干渉ｆＮは、以下の式（７）で表される。
ｆＮ = (Ａ―１ＲＨ−Ｉ) Ｎ−１(v1, v2, v３, …，νＮ−１, ０)t （７）
【００４６】
行列(Ａ―１ＲＨ−Ｉ) Ｎ―１は、フィルタ算出部１１９から受け取った干渉信号に関する行列Ａ―１ＲＨ−Ｉの第（Ｎ−１）列である１行Ｎ列の行列である。行列(v1, v2, v３, …，νＮ−１, ０)tは、１行１列の要素が信号v1であり、以下同様にして１行（Ｎ−１）列の要素が信号vＮ―１であり、最後の１行Ｎ列の要素が零である１行Ｎ列の行列を転置した、Ｎ行１列の行列である。
以上のように、干渉算出部１０７は、最初に信号ｓ１（信号ν１）を入手して、これと干渉信号Ａ―１ＲＨ−Ｉとから干渉ｆ２を算出し、次に信号ν２を入手して、信号ν１と信号ν２と干渉信号Ａ―１ＲＨ−Ｉとから干渉ｆ３を算出し、以下同様にして、最終的に干渉ｆＮを算出する。
干渉減算部１０５−２・・・１０５−Ｎは、信号置換部１０４からの信号ｓ２〜ｓＮから、干渉算出部１０７からの干渉ｆ２・・・ｆＮを減算する。すなわち、干渉減算部１０５−２は、ｓ２−ｆ２という値の信号をモジュロ演算部１０５−２へ出力し、以下同様にして、干渉減算部１０５−Ｎは、ｓＮ−ｆＮという値の信号をモジュロ演算部１０５−Ｎへ出力する。
【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、モジュール関数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。
【００４８】
【数２】
【００４９】
ここで、jは虚数単位、Re(x)はxの実部を表し、Im(x)はxの虚部を表す。floor(x)はx を超えない最大の整数を表す。また、τはモジュロ幅であり、所望信号の変調方式におけるコンスタレーション（信号点配置）の幅よりも大きい数である。例えば、変調シンボルがQPSK（４相位相シフトキーイング）なら最小信号点間距離の4倍とし、16QAM（１６値直交振幅変調）なら最小信号点間距離の6倍とすることが望ましいが、他の値でもよい。この値τはあらかじめ基地局装置１１と移動局装置２１との間で共有しているものである。関数Modτ (ｘ)は、変数ｘから関数floor(x)の値を引き算するモジュロ演算を行うが、このようにして、モジュロ演算により、周期τだけ平行移動した点を同じ点として扱うなら、変数ｘの値とModτ(ｘ)の値とは、等値関係にあり、かつ後者の絶対値の二乗（電力）は、前者のものよりも低減されている。
【００５０】
干渉減算・モジュロ演算部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１２０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。する。
（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１０５−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）モジュロ演算部は、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。
【００５１】
次に線形フィルタ部１０８の説明をする。線形フィルタ部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。
【００５２】
基地局装置１１と移動局装置２１との通信を開始する最初の１つのフレームにおいて、Ｎ個の共用参照シンボルＣＲＳがフレーム構成部１０９において時間的に異なるシンボルに割りあてられて無線送信部１１０−１・・・１１０−Ｎへ送出されるが、このフレームにはデータ信号は割りあてられない。続く複数のフレームの各々においては、共用参照シンボルＣＲＳは割りあてられないが、Ｎ個の専用参照シンボルＤＲＳが時間的に異なるシンボルに割り当てられて無線送信部１１０−１・・・１１０−Ｎへ送出され、かつ、この場合は、データ信号が専用参照シンボルＤＲＳと時間多重して、かつ、どの専用参照シンボルとも異なるシンボルに割り当てられて、無線送信部１１０−１・・・１１０−Ｎへ送出される。なお、通信の継続中は、共用参照シンボルＣＲＳは、所定数のフレーム数毎に、専用参照シンボルおよびデータ信号と時分割に１つのフレームを占有して、無線送信部１１０−１・・・１１０−Ｎへ送出される。
【００５３】
上記所定数は、基地局装置１１と移動局装置２１との間の伝搬路状態に応じて可変にしてもよい。
【００５４】
なお、専用参照シンボルＤＲＳおよび共用参照シンボルＣＲＳについては、ウォルシュ符号やアダマール符号などの直交または準直交符号を掛けて符号多重にしてもよい。この場合は、両参照シンボルはそれぞれ１つのシンボル間隔で多重することができる。
以上説明したように、本発明の第１の実施形態の基地局装置では、干渉除去による電力増加を抑圧した、電力効率の良い空間多重を行うことができる。さらに、１つの移動局装置に対しては、干渉を除去することなく所望の通信を行うことができ、モジュロ演算の必要もない。また、共用参照シンボルの他に専用参照シンボルも用いるので、移動局装置において伝搬路補償を実施することができる。
【００５５】
また、基地局装置が２つまたはそれを超える数だけ存在し、お互いに協調して、実質的に１つの基地局装置と考えることができるような構成でもよい。さらに、基地局装置がN本よりも多いアンテナとそれに付随する無線送信部などを持っていたとしても、送信ダイバーシチを用いて等価的にN本のアンテナとして扱って、Nストリームによる通信を行うことができる。
また、フィルタ算出部１１９におけるＱＲ分解として、H' H ( H' H' H +ｄI )-1に対してQR分解を行うMMSE (Minimum Mean Squared Error) 型の方法を用いてもよい。ここで、ｄは、第２の通信装置が受ける雑音電力を第１の通信装置の送信信号の電力で割った値である。また、フィルタ算出部１１９で、ZF-BLAST-THPまたはMMSE-BLAST-THPを用いて、フィルタを算出してもよい。
［移動局装置の構成、その１］
【００５６】
先ず、ＴＨＰ対応の移動局装置の説明をし、その後にＴＨＰ非対応の移動局装置の説明をする。
図７は、ＴＨＰ対応の移動局装置２１−Ａの構成を示す概略ブロック図である。この移動局装置２１−Ａは、図１におけるＮ台ある移動局装置の第ｉ番目のもの以外のものである。
移動局装置２１−Ａは、復号部２０１、復調部２０２、モジュロ演算部２０３、伝搬路補償部２０４、フレーム分離部２０５、無線受信部２０６、伝搬路推定部２０７、伝搬路状態情報生成部２０８、ＭＴ種別情報生成部２０９、フレーム構成部２１０、無線送信部２１１、アンテナ部２１２を具備する。なお、アンテナ部２１２以外の構成（２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、２０９、２１０、２１１の符号で示されるもの。）は、プロセッサ部２を構成する。
【００５７】
アンテナ部２１３は、基地局装置１１が送波した無線信号を受波して、この信号を無線受信部２０６に伝える。無線受信部２０６は、この無線周波数帯の信号をベースバンドへダウンコンバートし、アナログ／ディジタル変換を施し、次にフレーム分離部２０５へ出力する。フレーム分離部２０５は、データ信号を、パイロット信号である専用参照シンボルＤＲＳおよび共用参照シンボルＣＲＳから分離し、データ信号を伝搬路補償部２０４へ出力し、専用参照シンボルＤＲＳおよび共用参照シンボルＣＲＳを伝搬路推定部２０７へ出力する。
【００５８】
伝搬路推定部２０７は、共用参照シンボルＣＲＳに基づいて推定した伝搬路状態情報Ｈｋを伝搬路状態情報生成部２０８へ出力する。また、伝搬路推定部２０７は、専用参照シンボルＤＲＳに基づいて伝搬路推定を行って推定した等価伝搬路の複素利得ｒｋｋ（等価伝搬路の複素利得を示す行列ＲＨの対角成分）を伝搬路補償部２０４へ出力する。
伝搬路補償部２０４は、フレーム分離部２０５から受け取った情報データ信号について、等価伝搬路の複素利得である行列ＲＨのｋ行ｋ列の要素である複素利得ｒｋｋを用いて伝搬路補償を行い、伝搬路補償後の信号ｙｋをモジュロ演算部２０３へ出力する。この信号ｙｋは、以下の式（１２）で示される。
yk = rkk(Modτ(sk−fk)) + Ｆｋ (１２)
【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)) + rkk fk (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) + rkk fk
= 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。
【００６０】
MT種別情報生成部（２０９）は、この移動局装置がＴＨＰ対応の移動局装置であることを示す信号をフレーム構成部（２１０）に出力する。伝搬路状態情報生成部２０８は、伝搬路推定部２０７から入力された伝搬路状態情報Ｈｋをフレーム構成部２１０へ出力する。フレーム構成部は、入力されたMT種別情報と伝搬路状態情報Ｈｋを用いてフレームを構成し、無線送信部に入力する。無線送信部は入力された信号をデジタル／アナログ変換後に無線周波数にアップコンバージョンし、基地局装置へ送信する。
なお、MT種別情報は伝搬路状態情報を基地局装置１１に送信する毎に通知してもよいし、通信を開始するときに最初のフレームで１回だけ基地局装置に通知してもよいし、一定フレーム数送る度に一回送信してもよい。また、移動局装置２１−Ａは、MT種別情報又は伝搬路状態情報を、自分に割り当てられた上りリンク用の制御チャネルまたはデータチャネルで基地局装置へ送信する。
［移動装置の構成、その２］
【００６１】
図８は、THP非対応の移動局装置２１−Ｂの構成を示す概略ブロック図である。この移動局装置２１−Ａは、図１におけるＮ台ある移動局装置の第ｉ番目のものである。
移動局装置２１−Ｂは、復号部２０１、復調部２０２、モジュロ演算部２０３、伝搬路補償部２０４、フレーム分離部２０５、無線受信部２０６、伝搬路推定部２０７、伝搬路状態情報生成部２０８、ＭＴ種別情報生成部２１３、フレーム構成部２１０、無線送信部２１１、アンテナ部２１２を備える。なお、アンテナ部２１２以外の構成（２０１、２０２、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、２０９、２１０、２１１の符号で示されるもの。）は、プロセッサ部３を構成する。
【００６２】
図８のＴＨＰ非対応の移動局装置２１−Ｂの構成と図７のＴＨＰ対応の移動局装置２１−Ａの構成とを比較すると、前者は、ＭＴ種別情報生成部２１３を備える点、後者のモジュロ演算部２０９が前者では欠如している点が相異するだけで、その他の構成（２０１，２０２、２０４・・・２０８、２１０・・・２１２）は同じであるので、その説明を省略する。
伝搬路補償部２０４は、フレーム分離部２０５から受け取った情報データ信号について、伝搬路補償を行う。伝搬路補償後の受信信号は、前述のモジュロ演算を行うことなしに、復調部２０２に出力されて、そこで復調が行われる。
次に、MT種別情報生成部（２１３）は、この移動局装置がＴＨＰ非対応の移動局装置であることを示す信号をフレーム構成部（２１０）に出力する。
【００６３】
本実施形態によれば、１台のTHP非対応の移動局装置とTHP対応の移動局装置とがMU-MIMO THPを用いて混在した状態で通信することを可能にする。さらに、THP対応の移動局装置に対してはモジュロ演算を用いて送信電力を抑圧した 通信を行うことができ、従来のビームフォーミングよりも電力効率がよくなる。
＜変形例＞
【００６４】
前述の第１の実施形態では、１台の基地局装置１１とシングルキャリア（単一搬送波）で無線通信を行うＮ台の移動局装置２１のうち、１台の移動局装置がＴＨＰ非対応のものであった。
本変形例では、情報データ信号を伝送する搬送波としてマルチキャリア（多数搬送波）、特に、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）を用い、そのＷ個のサブキャリアの各々が、第１の実施形態の発明に従って共通の基地局装置１２からそれぞれの複数の移動局装置２２−１・・・２２−Ｎへデータ信号を伝送する。そのために、基地局装置１２は、Ｗ個のＴＨＰ非対応の移動局装置２２と通信を行うことができる。
【００６５】
図９は、基地局装置１２の主要な送信部分の構成を示す概略ブロック図である。その他の受信部分を含めた構成は、第１の実施形態と同じである。
基地局装置１２の主要な送信部分は、信号置換部１０４１、ＴＨＰ部１２０１、線形フィルタ乗算部１０８１、フレーム構成部１０９１、ＯＦＤＭ信号変調部１２１１、ＤＲＳ生成部１１２１、ＣＲＳ生成部１１３１、ＭＴ種別判別部１１６１、オーダ決定部１１７１を具備する。
変調信号は、信号置換部１０４１において、オーダ決定部１１７１からの制御に従って、特定のサブキャリアに属するグループに分けられて、それぞれのグループ毎にＴＨＰ部１２０１を通過して、第１の実施形態において説明した処理を受ける。ＴＨＰ部１２０１の出力は、線形フィルタ乗算部１０８１に加わる。線形フィルタ乗算部１０８１へは専用参照シンボルＤＲＳ生成部１１２１からの専用参照シンボルＤＲＳも加わる。線形フィルタ乗算部１０８１では、第１の実施形態において説明した処理を特定のサブキャリアに属するデータ信号のグループ毎に施す。線形フィルタ乗算部１０８１の出力は、フレーム構成部１０９１へ加えられる。フレーム構成部１０９１へは、共通参照シンボルＣＲＳ生成部１１３１からの共通参照シンボルＣＲＳも加わる。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。
【００６６】
図１０は、フレーム構成部１０９１の処理を示す概念図である。図１１は、時間軸ｔ、各移動局装置宛の信号を示すμ軸、サブキャリア軸ｓｃの３次元空間を示す。前述の信号（μ２１，μ２２，・・・，μ２Ｎ）は、図１０の３次元空間では、時間軸ｔ、各移動局装置宛の信号のμ軸で示される２次元平面の信号配置である。この変形例のフレーム構成部１０９１では、この２次元平面の信号配置を、周波数軸ｓｃ方向にサブキャリア毎に積み上げた３次元のものにする。図１０では、１つのフレームは、６つのシンボルを有し、さらにサブキャリア数は４つであるが、これは単なる例示である。
【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（次のサブキャリアに属する、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。
【００６８】
図１２は、移動局装置２２の構成のうち、主要な部分をブロック図にて示す。その他の部分の構成は、第１の実施形態のものと同様である。
図１２の主要な部分は、無線受信部２０６とフレーム分離部２０５との間に、ＧＩ除去部２１３、ＦＦＴ部２１４を具備する。ＧＩ除去部２１３、ＦＦＴ部２１４は、ＯＦＤＭ信号復調部２１３を構成する。この構成は、ＴＨＰ対応、非対応の移動局装置の両者に共通である。
ＧＩ除去部２１３は、無線受信部２０６からの時間軸信号についてガードインターバルＧＩを除去し、次いでＦＦＴ部２１４において時間軸信号を周波数軸信号に変換する。次いで、周波数軸信号から、所望のサブキャリアの信号を分離して、その分離したものを、フレーム分離部２０５へ出力する。
【００６９】
なお、基地局装置１１のプロセッサ部１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。
また、信号置換部１０４、干渉減算部１０５−２・・・１０５−Ｎ、モジュロ演算部１０６−２・・・１０６−Ｎ、干渉算出部１０７、線形フィルタ乗算部１０８、ＭＴ種別判別部１１６、オーダ決定部１１７のみを、プロセッサとして、これらの複数の構成を、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。
【００７０】
また、移動局装置２１−Ａ、２１−Ｂのプロセッサ部２、プロセッサ部３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。
＜第２の実施形態＞
【００７１】
本発明の第２の実施形態を、先ず、簡単な例について図を用いて説明し、次にそれを一般化して説明する。
図１３において、１台の基地局装置１３は、２台の移動局装置２３−１、２３−２と無線通信を行う。基地局装置１３は、４本のアンテナ１３−１、１３―２，１３−３、１３−４を有し、移動局装置２３−１はアンテナ２３−１−１、２３−１−２を有し、移動局装置２３−２はアンテナ２３−２−１、２３−２−２を有する。移動局装置２３−１は、前述のＴＨＰ非対応の移動局装置であり、移動局装置２３−２は、ＴＨＰ対応の移動局装置である。基地局装置１３のアンテナ１３−１・・・１３−４はそれぞれ別異の情報データ信号を乗せた４本のストリームを送波するが、その内の２本のストリームは移動局装置２３−１へ向け、他の２本のストリームは移動局装置２３−２へ向ける。
【００７２】
図１４は、基地局装置１３の主要な送信部分の構成を示す概略ブロック図である。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。
基地局装置１３の主要な送信部分は、信号置換部３０４、干渉減算部３０５−３、３０５−４、モジュロ演算部３０６−３、３０６−４、干渉算出部３０７、線形フィルタ乗算部３０８、ＭＴ種別判別部３１６、オーダ決定部３１７、ＤＲＳ生成部３１２を具備する。干渉減算部３０５−３、３０５−４、モジュロ演算部３０６−３、３０６−４、干渉算出部３０７は、ＴＨＰ部３２０を構成する。
符号化、変調化の行われた４つのデータ信号は、信号置換部３０４に加えられる。これらの情報データ信号は、信号置換部３０４において順序を変えられて、ＴＨＰ非対応の移動局装置２３−１への２つの情報データ信号はＴＨＰ部３２０で処理を加えられずに通過して線形フィルタ乗算部３０８へ出力される。ＴＨＰ対応の移動局装置２３−２への２つの情報データ信号は、ＴＨＰ部３２０の干渉減算部３０５−３、３０５−４での干渉減算、モジュロ演算部３０６−３、３０６−４でのモジュロ演算を経て、線形フィルタ乗算部３０８へ加えられる。
【００７３】
線形フィルタ乗算部３０８の入力には、ＴＨＰ演算部３２０の出力信号の他に、ＤＲＳ生成部３１２からの専用参照シンボルＤＲＳも加えられる。この２種類の信号は時分割多重された後、フィルタリング処理が行われる。このフィルタリング処理については、干渉除去と一緒に後で説明をする。線形フィルタ乗算部３０８の出力信号は、第１の実施形態のところで説明をしたフレーム構成部１０９へ加えられる。
ＭＴ種別判別部３１６は、移動局装置２３−１、２３−２のＭＴ種別情報を作成してオーダ決定部３１７へ加える。
【００７４】
オーダ決定部３１７は、ＭＴ種別情報に基づいて、情報データ信号１０１−１・・・１０１−４の前述の順序を定めるオーダ情報に関する信号を作成して、信号置換部３０４およびフィルタ算出部３１９へ加える。
フィルタ算出部３１９は、第１の実施形態のところで説明をした伝搬路情報取得部３１８から受け取った伝搬路情報に関する信号およびオーダ決定部３１７から受け取ったオーダ情報に関する信号に基づいて干渉情報を作成して、この信号を干渉算出部３０７へ加える。
【００７５】
次に、ＴＨＰ部３２０、線形フィルタ乗算部３０８の構成の詳細を説明する。
線形フィルタ乗算部３０８の重み付けフィルタＰは、以下の式（１８）で示すことができる。
【００７６】
【数３】
【００７７】
上記式（１８）は、後で明らかになるように、下記の式（１９）のように書くことができる。
【００７８】
【数４】
【００７９】
式（１８）に戻って、右辺の行列の括弧内の２番目の行列は、以下のようである。すなわち、基地局装置１３の送信アンテナ３１２−１・・・３１２−４からＴＨＰ非対応の移動局装置２３−１、ＴＨＰ対応の移動局装置２３−２への伝搬路の複素利得をそれぞれ２行４列の行列H１、H２で表すと、全体の伝搬路行列Ｈは、以下の式（２０）
【００８０】
【数５】
【００８１】
で表される。
次にＨ１に対して特異値分解を施す。するとＨ１は以下の式（２１）のように表される。ここで後に説明するMT数が３つ以上のときとの整合性を保つためにＨ１をＨ＾２という記号で置き換える。Ｈ＾２は全伝搬路行列ＨからＨ２を削除した行列という意味であり、MT数が2つだけの場合ではＨ１＝Ｈ＾２となる。
【００８２】
【数６】
【００８３】
ここで、式(２１)の右辺の左から一つ目の行列、及び三つ目の行列はそれぞれユニタリ行列である。また二つ目の行列は1行1列成分と2行2列成分だけが正の実数となる。三つ目の行列の3行目と4行目に相当する行列のエルミート共役
【００８４】
【数７】
【００８５】
が所望の行列Ｖ＾ｋｅｒ２である。ここでＴＨＰ対応の移動局装置２３−２宛の信号に対してこの線形フィルタＶ＾ｋｅｒ２を乗算すれば、移動局装置２３−２宛の信号がＴＨＰ非対応の移動局装置２３−１に干渉となって届くのを避けることができる。
行列ＶＩｍ２は、ＴＨＰ対応の移動局装置２３−２の個別フィルタである。この行列ＶＩｍ２は、移動局装置２３−２宛の伝搬路Ｈ２に上記行列Ｖ＾ｋｅｒ２を乗算したもの(Ｈ２Ｖ＾ｋｅｒ２)を再び以下の式（２３）のように特異値分解することによって求められる。Ｈ２Ｖ＾ｋｅｒ２は2行2列の行列であるため、以下のような形に特異値分解できる。
【００８６】
【数８】
【００８７】
式（２３）の右辺の一番右の行列のエルミート共役を個別フィルタＶＩｍ２とする。
また、移動局装置２２−1宛の信号に対してはＨ１を特異値分解することでMT個別フィルタを求めることができる。
【００８８】
【数９】
【００８９】
式（２４）の右辺の一番右の行列のエルミート共役を個別フィルタＶＩｍ１とする。前に戻って、式（１９）の行列Ｐは第１の実施形態における行列Ｑに相当し、フィルタ算出部３１９は、この行列Ｐの信号を線形フィルタ乗算部３０８に出力する。
ＴＨＰ部３２０の干渉減算部３０５−３、３０５−４の構成は、以下のようである。
等価伝搬路ＨＰを以下の式（２５）とする。
【００９０】
【数１０】
【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非対応の位移動局装置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１列の行列が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、
【００９２】
【数１１】
【００９３】
と表すことができる。この行列Bは第１の実施形態の行列のAを第２の実施形態の複数受信アンテナの場合に拡張したものに相当する。伝搬路を補償するにはBの逆行列を乗算すればよいので、これに伴って干渉成分は、
【００９４】
【数１２】
【００９５】
となる。式（２７）の左辺で単位行列Ｉを引いているのは所望信号に対する成分を消すためである。
以上より、干渉係数情報Ｂ−１Ｔ―Ｉと線形フィルタPを求めることができる。モジュロ演算部３０６−３、３０６−４の構成は、第１の実施形態のものと同様である。
【００９６】
第２の実施形態のフィルタ算出部３１９の動作を、Ｍ本のアンテナを持つ移動局装置がＮ個ある場合について一般化して説明する。この場合の基地局装置は、ＭＮ個のアンテナを有し、各アンテナから個別の情報データ信号を乗せたストリームを送波する。
基地局装置の各送信アンテナからk番目の移動局装置の受信アンテナまでの伝搬路の複素利得をＭ行ＭＮ列の行列Hkで表す。ここでkは、既述のオーダリング後における移動局装置の番号である。つまりＴＨＰ非対応の移動局装置についての伝搬路複素利得をH1とし、THP非対応の移動局装置についての複素利得をＨ２・・・ＨＮとする。全体の伝搬路行列Ｈは、下記の式（２８）
【００９７】
【数１３】
【００９８】
で表される。いま、この伝搬路行列の1番目〜（ｋ−1）番目までの伝搬路を取り出した行列を
【００９９】
【数１４】
【０１００】
とおく。この行列Ｈ＾ｋはＭ行Ｍｋ列の行列となる。次にＨ＾ｋに対して特異値分解を施す。
【０１０１】
【数１５】
【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Ｎ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。
【０１０３】
【数１６】
【０１０４】
行列ＨｋＶ＾ｋｅｒｋはM行M(N-k+1)列の行列であるために、行列ＨｋＶ＾ｋｅｒｋは、高々Mランクである。次の行列
【０１０５】
【数１７】
【０１０６】
のうち最初のM列を移動局装置宛の個別フィルタＶＩｍｋとする。また、行列ＶＩｍｋは、M(N-k)行M列の行列となる。
以上で求めた行列Ｖ＾ｋｅｒｋと行列ＶＩｍｋ (k=1,2,…,N) を用いて線形フィルタを
【０１０７】
【数１８】
【０１０８】
とする。この行列Pが実施例1における行列Qに相当し、線形フィルタ算出部は、線形フィルタ乗算部にこのPを出力する。
等価伝搬路HPは以下の式（３３）のようになる。
【０１０９】
【数１９】
【０１１０】
ここで行列TikはM行M列の行列であり、k番目のMT宛の信号がi番目のMTに届くときに通ると見做せる伝搬路行列である。行列Tik（ｉとｋは同じ値）は、基地局装置側で各移動局装置宛に送信した信号が正しい移動局装置に届くときの伝搬路を表しており、行列Tik（ｉとｋは異なる値）は、異なる移動局装置宛の信号が干渉として届くときの伝搬路を表している。この等価伝搬路は、下三角行列となっている。
また所望信号の伝搬路のみを取り出すと、この行列は、
【０１１１】
【数２０】
【０１１２】
と表すことができる。これは第1の実施形態の行列Aを複数受信アンテナの場合に拡張したものに相当する。第1の実施形態と同様に、所望信号が前述の式（３４）で表される伝搬路を通った後に、移動局装置が受ける干渉を相殺できる信号を計算するため、以下の式（３５）のように干渉係数フィルタ（干渉情報）を算出する。
【０１１３】
【数２１】
【０１１４】
以上のようにして計算した干渉係数フィルタを、干渉算出部に出力する。
ＴＨＰ部３２０は、第1の実施形態と同様に干渉算出部、干渉減算部、モジュロ演算部からなり、1番目を除いた2番目以降の移動局装置宛の所望信号から、等価伝搬路における干渉信号を減算し、モジュロ演算を施す操作を逐次的に繰り返し、全移動局装置宛の信号を算出する。第１の実施形態と異なるのは、この逐次的な干渉除去をユーザ単位つまりM本の信号ストリーム毎に行うことである。
ＴＨＰ部３２０の動作の各工程は図６で示したものと同様である。ただし、ＴＨＰ部３２０へのＮ個の入力信号ｓｋ（ｋ＝１・・・Ｎ）は、全て、M次元縦ベクトルであり、ＴＨＰ部からのＮ個の出力信号ｆｋ（ｋ＝１・・・Ｎ）も、全て、Ｍ次元縦ベクトルである。また、Ｍ本の信号ストリーム毎に処理を行うことになったことに伴い、干渉算出部における干渉信号fkの計算式は
fk = (B -1 T −I) (v1t, v2t, …, vkt, 0, …, 0)t （３６）
とする。さらに干渉減算部及びモジュロ演算部の処理は
vk =Mod (sk - fk ) （３７）
となる。
［移動装置の構成］
【０１１５】
図１５は、ＴＨＰ対応の移動局装置２３―２の構成を示す概略ブロック図である。
移動局装置２３−２は、復号部４０１−１、４０１−２、復調部４０２−１、４０２−２、モジュロ演算部４０３−１、４０３−２、伝搬路補償部４０４、フレーム分離部４０５−１、４０５−２、無線受信部４０６−１、４０６−２、伝搬路推定部４０７、伝搬路状態情報生成部４０８、ＭＴ種別情報生成部４０９、フレーム構成部４１０−１、４１０−２、無線送信部４１１−１、４１１−２、アンテナ部４１２−１、４１２−２を備える。また、アンテナ部４１２−１、４１２−２を除く他の構成（４０１−１、４０１−２、４０２−１、４０２−２、４０３−１、４０３−２、４０４、４０５−１、４０５−２、４０６−１、４０６−２、４０７、４０８、４０９、４１０−１、４１０−２、４１１−１、４１１−２の符号で示されるもの。）は、プロセッサ部４を構成する。
【０１１６】
アンテナ部４１２−１、４１２−２は、基地局装置１３が送波した無線信号を受波して、この信号を無線受信部４０６−１、４０６−２に伝える。無線受信部４０６−１、４０６−２は、この無線周波数帯の信号をベースバンドへダウンコンバートし、アナログ／ディジタル変換を施し、次にフレーム分離部４０５−１、４０５−２へ出力する。フレーム分離部４０５−１、４０５−２は、データ信号を、パイロット信号である専用参照シンボルＤＲＳおよび共用参照シンボルＣＲＳから分離し、情報データ信号を伝搬路補償部４０４へ出力し、専用参照シンボルＤＲＳおよび共用参照シンボルＣＲＳを伝搬路推定部４０７へ出力する。
【０１１７】
伝搬路推定部４０７は、共用参照シンボルＣＲＳに基づいて推定した伝搬路状態情報Ｈｋを伝搬路状態情報生成部４０８へ出力する。また、伝搬路推定部４０７は、専用参照シンボルＤＲＳに基づいて伝搬路推定を行って推定した等価伝搬路の複素利得Ｔｋｋを伝搬路補償部４０４へ出力する。ここで、伝搬路補償とは受信信号yに対して等価伝搬路に対するZF (Zero Forcing) フィルタTkk-1を乗算することであり、伝搬路補償部の出力信号はTkk-1yとなる。この出力信号をモジュロ演算部４０３−１、４０３−２へ出力する。ここで、ZFフィルタに代えて、MMSEフィルタを用いてもよい。
【０１１８】
モジュロ演算部４０３−１、４０３−２は、伝搬路補償部から入力された受信信号に対して、第１の実施形態で行ったモジュロ演算を施して、モジュロ演算後の信号を復調部４０２−１、４０２−２に出力する。復調部４０２−１、４０２−２は、モジュロ演算部４０３−１、４０３−２から入力されたモジュロ演算後の信号を復調し、復調信号を復号部４０１−１、４０１−２に出力する。復号部４０１−１、４０１−２は、復調部４０２−１、４０２−２から入力された信号について復号を行ってデータ信号を出力する。
【０１１９】
MT種別情報生成部４０９は、フレーム構成部４１０−１、４１０−２にMT種別情報(つまりTHP対応端末であることを示す情報)を入力する。伝搬路状態情報生成部４０８は、CRS受信時に伝搬路推定部から入力された伝搬路状態情報 (Hk) をフレーム構成部に入力する。フレーム構成部は、入力されたMT種別情報と伝搬路状態情報を用いてフレームを構成し、無線送信部４１１−１、４１１−２に出力する。無線送信部４１１−１、４１１−２は、入力された信号をアナログ／デジタル変換後アップコンバージョンし、アンテナ４１２−１、４１２−２を介して基地局装置１３に送信する。
THP非対応の移動局装置２３−１の構成は、THP対応の移動局装置２３−２の構成からモジュロ演算部４０３−１、４０３−２を除いた構成であるので、その説明は、ここでは省略する。
【０１２０】
なお、各移動局装置がTHP対応かTHP非対応かという種別を、基地局が把握できればよいので、THP対応・非対応の端末のうち片方の種別が対応するMT種別情報を送ればよい。基地局は、MT種別情報が送られてこない移動局装置をもう一方の種別とすればよいからである。また、第何世代かを示す情報でもよい。
【０１２１】
本実施形態では、１つの移動局装置が複数ストリームを用いて通信を行う場合においても、THP非対応の移動局装置とTHP対応の移動局装置とがMU-MIMO THPを用いて混在した状態で通信を行うことができる。
＜変形例1＞
【０１２２】
第２の実施形態では、シングルキャリアの場合について説明したが、マルチキャリア、例えばOFDMを用いてサブキャリア毎に第２の実施形態の発明を適用してもよい。すなわち、第１の実施形態の変形例1と同様に、OFDM信号変調部とOFDM信号復調部を、各データ信号のストリームについて新たに加えればよい。例えばM個の受信アンテナを持つ移動局装置をN台多重する場合、基地局装置はMN個の信号ストリームそれぞれに対してOFDM信号変調部とOFDM信号復調部を持つ。また、各移動局装置はOFDM信号変調部とOFDM信号復調部をM個ずつ持つ。
【０１２３】
なお、移動局装置２３−２のプロセッサ部４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。
【０１２４】
また、モジュロ演算部４０３−１、４０３−２、ＭＴ種別情報生成部４０９のみを、プロセッサとして、これらの複数の構成を、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。
＜第３の実施形態＞
【０１２５】
次に、本発明の第３の実施形態について説明を行う。
本発明の第３の実施形態では、１台の基地局装置１４およびＮ台の移動局装置２４を備える。ただし、Ｎは、２またはそれより大きい整数である。基地局装置１４は、Ｎ本のアンテナを具備し、移動局装置２４は１本のアンテナを具備する。基地局装置１４は、空間分割したＮ本のストリームを送波するが、これらのストリームには別異のデータ信号が乗せられている。移動局装置２４は、これらのストリームを受波する。また、基地局装置１４は、ある場合には、全てＴＨＰ非対応の移動局装置と通信を行い、かつ、ある場合には、全てＴＨＰ対応の移動局装置と空間多重により同時通信を行うことができる。
【０１２６】
図１６は、基地局装置１４の主要な送信部分の構成を示す概略ブロック図である。基地局装置１４の主要な送信部分は、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、モジュロ切換部５１２−２・・・５１２−Ｎ、ＭＴ種別判別部５１６、干渉算出部５１７を具備する。干渉減算部５０５−２・・・５０５−Ｎ、モジュロ演算部５０６−２・・・５０６−Ｎ、モジュロ切換部５１２−２・・・５１２−Ｎ、干渉算出部５１９は、ＴＨＰ部５２０を構成する。
【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。
【０１２８】
ＭＴ種別判別部５１６は、その出力信号によりモジュロ切換部５１２−２・・・５１２−Ｎを制御して、干渉減算部５０１−２・・・５０１−Ｎの出力信号がＴＨＰ対応の移動局装置宛のものものであれば、対応するモジュロ演算部５０６−２・・・５０６−Ｎへ出力し、また、ＴＨＰ非対応の移動局装置宛のものものであれば、モジュロ演算部５０６−２・・・５０６−Ｎをバイパスして、線形フィルタ乗算部５０８へ出力する。なお、変調部５０３−１からの出力信号は、ＴＨＰ非対応の移動局装置に宛てられたものであっても、ＴＨＰ対応の移動局装置に宛てられたものであってもよい。その場合、ＴＨＰ対応の移動局装置は、受信信号についてモジュロ演算を行う。
【０１２９】
第３の実施形態によれば、送信電力の増加という犠牲を払うものの、基地局装置１３は、全てＴＨＰ非対応の移動局装置２４と通信を行うことさえできる。
【０１３０】
移動局装置の構成は、それがＴＨＰ対応であれ、非対応であれ、第１の実施形態のものを用いることができる。
本実施形態では、複数のTHP非対応の移動局装置が含まれていても、空間多重することができる。
＜変形例１＞
【０１３１】
本変形例では、第１の実施形態の図２における信号置換部１０４とオーダ決定部１１７を、図１６の基地局装置の構成に付加する。すなわち、変調部５０３−１・・・５０３−Ｎの出力が信号置換部を介してＴＨＰ部５２０に加えられるようにする。そして、信号置換部の出力端子の番号の若いものに、ＴＨＰ非対応の移動局装置宛のデータ信号が出力されるようにする。かくすることにより、モジュロ演算を行わないことによる送信電力の増加を抑圧することができる。すなわち、1番目の信号は等価伝搬路R Hにおいて干渉を受けない。また2番目の信号は1番目の信号からのみ干渉を受ける。さらに3番目の信号は1番目と2番目の信号からのみ干渉を受ける。同様に考えると、k+1番目の信号は1〜k番目の信号からの干渉を受ける。これは平均的に見れば順番が先の信号であるほど少ない信号からの干渉しか受けない。つまり順番が先の信号であるほど、信号を一定振幅範囲内に抑えるモジュロ演算を行わなかったことによる劣化は少なくなることを示す。そこで、モジュロ演算を行わないTHP非対応の移動局装置を1番目から順番に並べることで電力の増加を抑えることができる。
＜変形例2＞
【０１３２】
等価伝搬路RH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３０８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非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＞
【０１３３】
第３の実施形態およびその変形例1、変形例２では、シングルキャリアの場合を述べたが、マルチキャリア、特にOFDMにおいて本実施形態をサブキャリア毎に適用してもよい。その場合、第１の実施形態の変形例1のOFDM信号変調部１２１１、ＯＦＤＭ復調部２１７に相当するものを新たに加えればよい。
＜第４の実施形態＞
【０１３４】
第４の実施形態では、１台の基地局装置１５およびＮ台の移動局装置２５を備える。ただし、Ｎは、２またはそれより大きい整数である。さらに、基地局装置１５は、２Ｎ本のアンテナを具備し、移動局装置２５の各々は２本のアンテナを具備する。基地局装置１５は、空間分割した２Ｎ本のストリームを送波するが、これらのストリームには別異のデータ信号が乗せられている。移動局装置２５のそれぞれは、これらのストリームを２本受波する。また、基地局装置１５は、ある場合には、全てＴＨＰ非対応の移動局装置と通信を行い、かつ、ある場合には、全てＴＨＰ対応の移動局装置と空間多重により同時通信を行うことができる。
【０１３５】
図１７は、基地局装置１５の主要な送信部分の構成を示す概略ブロック図である。
基地局装置１５の主要な送信部分は、変調部７０３−１、７０３−２、７０３−３・・・７０３−２Ｎ、干渉減算部７０５−３・・・７０５−２Ｎ、モジュロ演算部７０６−３・・・７０６―２Ｎ、モジュロ切換部７１２−３、７１２−２Ｎ、干渉算出部７１７、線形フィルタ乗算部７０５、ＤＲＳ生成部７１２、ＭＴ種別判別部、フィルタ乗算部７１９を具備する。なお、干渉減算部７０５−３・・・７０５−２Ｎ、モジュロ演算部７０６−３・・・７０６―２Ｎ、モジュロ切換部７１２−３、７１２−２Ｎ、干渉算出部７１７は、ＴＨＰ部７２０を構成する。ただし、第２の実施形態における信号置換部３０４、オーダ決定部３１７が欠如している。その他の受信部分を含めた構成は、第２の実施形態と同じである。
【０１３６】
ＭＴ種別判別部７１６は、その出力信号によりモジュロ切換部７１２−３・・・７１２−２Ｎを制御して、干渉減算部７０５−３・・・７０５−２Ｎの出力信号がＴＨＰ対応の移動局装置宛のものものであれば、対応するモジュロ演算部７０６−３・・・７０６−２Ｎへ出力し、また、ＴＨＰ非対応の移動局装置宛のものものであれば、モジュロ演算部７０６−３・・・７０６−２Ｎをバイパスして、線形フィルタ乗算部７０５へ出力する。
ＴＨＰ部７２０の出力信号は、ＤＲＳ生成部７１２の出力信号とともに線形フィルタ乗算部７０５へ加えられる。
線形フィルタ乗算部７０５の処理は、第２の実施形態の線形フィルタ乗算部３０８の処理と同様であるので、その説明を省略する。また、移動局装置での処理は、第２の実施形態での移動局装置の処理と同一であるので、その説明を省略する。
【０１３７】
本実施形態では、一例として一つの移動局装置に２本のストリームを送信する場合について説明したが、１つの移動局装置が３本以上の複数ストリームで通信を行う場合においても同様に、複数のTHP非対応の移動局装置とTHP対応の移動局装置を、MU-MIMO THPを用いて多重することを可能にする。
＜変形例1＞
本変形例１では、第３の実施形態の変形例１と同様に、信号置換部とオーダ決定部を付加する。オーダ決定部は、第３の実施形態の変形例1と同様に、THP非対応MTがk個存在したとすると、1〜k番目にTHP非対応MT、k+1番目以降にTHP対応MTを配置するようにオーダを決定する。ここでオーダ決定部は伝搬路情報取得部から入力した伝搬路状態情報に基づいて、k+1番目以降のTHP対応端末に対し、k+1番目以降の移動局装置のオーダを決める。またオーダ決定部はMT種別判別部から入力されたMT種別情報を、決定したオーダリングの順番に並びかえてからモジュロ切換部に入力する。
＜変形例2＞
【０１３８】
第４の実施形態およびその変形例1では、シングルキャリアの場合を述べたが、マルチキャリア、特にOFDMにおいて本実施形態をサブキャリア毎に適用してもよい。その場合、第１の実施形態の変形例1と同様に、OFDM信号変調部とOFDM信号復調部を新たに加える。
＜第５の実施形態＞
【０１３９】
図１８は、本発明の第５の実施形態に係る通信システムを示す概略図である。この通信システムは、１台の基地局装置１６が４台の移動局装置２６−１、２６−２、２６−３、２６−４と無線通信を行う。基地局装置１６は、４本のアンテナを具備し、移動局装置２６の各々は１本のアンテナを具備する。移動局装置２６−１、２６−３、２６−４は、摂動ベクトルの加算が行われた（非線形処理の行われた）データ信号を受信する移動局装置であり、移動局装置２６−２は、そのような非線形処理の行われることのなかったデータ信号を受信する移動局装置である。
【０１４０】
図１９に、基地局装置１６の構成を概略ブロック図にて示す。基地局装置１６は、符号化部９０２−１、９０２−２、９０２−３、９０２−４、変調部９０３−１、９０３−２、９０３−３、９０３−４、ＶＰ（Vector Perturbation）部９２０、フレーム構成部９０８、無線送信部９１０−１、９１０−２、９１０−３、９１０−４、アンテナ部９１１−１、９１１−２、９１１−３、９１１−４、ＤＲＳ生成部９１２、ＣＲＳ生成部９１３、無線受信部９１４−１、９１４−２、９１４−３、９１４−４、フレーム分離部９１５、ＭＴ種別判別部９１６、伝搬路情報取得部９１８、フィルタ算出部９１９を具備する。なお、アンテナ部９１１−１、９１１−２、９１１−３、９１１−４を除く他の構成（９０２−１、９０２−２、９０２−３、９０２−４、９０３−１、９０３−２、９０３−３、９０３−４、９３０、９０８、９１０−１、９１０−２、９１０−３、９１０−４、９１１−１、９１１−２、９１１−３、９１１−４、９１２、９１３、９１４−１、９１４−２、９１４−３、９１４−４、９１５、９１６、９１８、９１９の符号で示されるもの。）は、プロセッサ部５を構成する。
移動局装置２６へ宛てたデータ信号９０１−１、９０１−２、９０１−３、９０１−４は、符号化部９０２−１、９０２−２、９０２−３、９０２−４において誤り訂正符号化が行われ、次いで変調部９０３−１、９０３−２、９０３−３、９０３−４で変調される。変調部９０３−１、９０３−２、９０３−３、９０３−４の出力信号は、ＶＰ部９３０へ加えられる。
【０１４１】
図２０に、ＶＰ部９２０の詳細をブロック図にて示す。ＶＰ部９２０は、候補信号点算出部９２１、フィルタ乗算部９２２、ノルム算出部９２３、最適信号選択部９２４を具備する。
先ず、図２０の候補信号点算出部９２１の処理について説明をする。４つのデータ信号９０１−１、９０１−２、９０１−３、９０１−４を、所望信号としてs ( = (s1, s2, s3,s4) t) とする。sは4つの複素数で表されるベクトルである。ここで、摂動ベクトルは、実部および虚部に整数の係数を持つ4次元複素数ベクトルZを用いてZτで示す。ただし、τは、モジュロ幅である。すると、摂動ベクトルは、モジュロ幅τの整数倍の信号である。
【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。ここで候補地点ｘは、
x =s +Zτ （３８）
となる。
【０１４３】
候補信号点ｘは、８次元空間の格子点となる。フィルタ乗算部９２２は、候補信号点算出部が入力した候補信号点各々について、下記の式（３０）のように線形フィルタH-1を乗算する。すると、
H-1x = H-1 （s +Zτ） （３９）
となる。ただし、H-1 は、基地局装置１６と移動局装置２６との間の伝搬路行列Ｈの逆行列である。
フィルタ乗算部９２２は、このフィルタ乗算後の候補点の配置をノルム算出部９２３に入力する。
【０１４４】
ノルム算出部９２３は、フィルタ乗算後の候補点配置に基づいて、全ての点H-1xに対してのユークリッドノルム ||H-1x||2を計算する。この結果は、最適信号選択部９２４へ加えられる。
最適信号選択部９２４は、この複数のユークリッドノルム||H-1ｘ||2の中から、最も小さい値を持つものを選択する。そして、そのときのｘの値をｘ0として出力する。これが図１９のＶＰ部９２０の出力である。最終的にＶＰ部９２０は、摂動ベクトルを施した信号としてｘ0を、フレーム構成部９０８に出力する。フレーム構成部９０８は、受け取ったデータ信号ｘ0に専用参照シンボルＤＲＳを時間多重する。
【０１４５】
この時間多重を行った信号に対して、伝搬路行列Ｈの逆行列H-1を乗算した送信信号H-1xoと、共用参照シンボルＣＲＳをさらに時間多重して、無線送信部９１０−１、９１０−２、９１０−３、９１０−４に加え、ディジタル／アナログ変換、無線周波数へのアップコンバートを行う。無線送信部９１０−１、９１０−２、９１０−３、９１０−４の出力は、アンテナ部９１１−１、９１１−２、９１１−３、９１１−４を介して移動局装置２６−１、２６−３、２６−４へ送波される。
【０１４６】
一方、アンテナ部９１１−１、９１１−２、９１１−３、９１１−４は、移動局装置２６−１、２６−３、２６−４から受波した無線信号を無線受信部９１４−１、９１４−２、９１４−３、９１４−４に加える。無線受信部９１４−１、９１４−２、９１４−３、９１４−４は、アンテナ部９１１−１、９１１−２、９１１−３、９１１−４から受け取った無線信号についてベースバンドへのダウンコンバートし、次いでアナログ／ディジタル変換を行った後に、その出力信号をフレーム分離部９１５へ加える。
【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１１８は、フレーム分離部１１５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１１８から受け取った伝搬路情報Ｈの逆行列H-1関する信号作成して、この信号をＶＰ部９２０へ加える。
【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。
【０１４９】
以上述べた方法により、THP対応MTと複数のTHP非対応MTが混在していても空間多重することを可能にする。
なお、本実施例では線形フィルタとしてH-1 を用いた。これはZFフィルタと呼ばれるものであり、H-1 に代えてH' H ( H' H' H +ｄI )-1を用いるMMSE (Minimum Mean Squared Error) 型の方法を用いてもよい。ここで、ｄは、移動局装置が受ける雑音電力を送信信号の電力で割った値である。
本実施形態では、MU-MIMO VPにおいても、複数のTHP非対応の移動局装置とTHP対応の移動局装置を多重することができる。
＜変形例1＞
【０１５０】
なお、基地局装置１６のプロセッサ１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。
【０１５１】
また、ＭＴ種別判別部９１６とＶＰ部９３０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＞
【０１５２】
本発明の第６の実施形態では、１台の基地局装置１７がＮ台の移動局装置と無線通信を行う。移動局装置は全てＭ本のアンテナを有し、基地局装置１７は、ＭＮ本のアンテナを有する。基地局装置は、摂動ベクトルを用いて送信電力を低減した別異のデータ信号を乗せたＭＮ本のストリームを同時に空間多重して、移動局装置に向ける。ただし、移動局装置のうちTHP非対応の移動局装置がK台あり、ＴＨＰ対応の移動局装置は、（Ｎ−Ｋ）台ある。
【０１５３】
図２１に、基地局装置１７のＶＰ部１１２０の構成を示す。ＶＰ部１１２０は、候補信号点算出部１１２１、フィルタ乗算部１１２２、ノルム算出部９２３、最適信号選択部９２４を具備する。ノルム算出部９２３、最適信号選択部９２４は、第５の実施形態のものと同様である。また、基地局装置１６のＶＰ部１１２０以外の構成は、第５の実施形態のものと同様である。
【０１５４】
以下に基地局装置１６のＶＰ部１１２０の候補信号点算出部１１２１とフィルタ乗算部１１２２の動作について説明する。
候補信号点算出部１１２１は、MT種別情報に基づいてTHP対応の移動局装置に対する次元についてだけ摂動ベクトルＶＰを加算する。このときMT種別情報はN個の移動局装置に関する情報である。一方、各移動局装置にM個ずつ信号を送るため一度に空間多重する送信信号はNM個存在する。そこで候補信号点算出部１１２１は、THP対応の移動局装置宛の信号M(N-K)個に対応する次元だけ摂動ベクトルを加算した候補点を算出する。候補信号点の配置は式（３８）と同様に
ｘ = s +Zτ （４２）
で表される。
【０１５５】
次にフィルタ乗算部１１２２の動作について説明する。このフィルタ乗算部１１２２で乗算するフィルタは第５の実施形態において伝搬路行列Hの逆行列H-1だったものを複数受信アンテナに拡張したものである。先ず乗算するフィルタの算出方法から説明する。ここで計算するフィルタは、第２の実施形態のフィルタ算出部において行った計算と類似するものである。
（Null Spaceの算出）
【０１５６】
フィルタを計算するために、基地局装置１７は、移動局装置の個別フィルタの算出、線形フィルタの算出、干渉係数フィルタの算出の4つのプロセスを実行する。
第２の実施形態と同様に、基地局装置１６の各送信アンテナからk番目の移動局装置の受信アンテナまでの伝搬路の複素利得をM行MN列の行列Hkで表す。全体の伝搬路行列は
【０１５７】
【数２２】
【０１５８】
で表される。いま、Hからk番目のMT宛の伝搬路を除いた行列を
【０１５９】
【数２３】
【０１６０】
とおく。ここで実施例2と異なるのが、k+1〜N番目の伝搬路も式（４６）に含めていることである。何故ならば、本実施例では、線形フィルタによって全ての干渉を一度に除去するからであり、自分より番号の小さい移動局装置宛の信号だけ線形フィルタで除去して、残りの干渉をTHPで除去する第２の実施形態や第４の実施形態とは異なるからである。この行列Ｈ＾ｋは、M行M(N-1)列となる。次に、行列Ｈ＾ｋに対して特異値分解を施す。
【０１６１】
【数２４】
【０１６２】
ここで、行列Ｖ＾Ｉｍｋは、MN行M(N-1)列の行列とし、行列Ｖ＾ｋｅｒｋは、MN行M列の行列とする。行列Ｈ＾ｋのランクは高々M(N-1)であることに対応して、行列
【０１６３】
【数２５】
【０１６４】
の最初のM(N-1)列を除いた行列 Ｖ＾ｋｅｒｋがNull Spaceに対応する。第２の実施形態と同様に考えると、本実施形態の場合、行列Ｈ＾ｋは、k番目の移動局装置以外に対応する伝搬路を表す行列なので、フィルタＶ＾ｋｅｒｋを基地局装置１６で乗算して送信した信号は、k番目以外の移動局装置には干渉を与えないことがわかる。
（MT個別フィルタの算出）
【０１６５】
次にN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。
【０１６６】
【数２６】
【０１６７】
Ｖ＾ｋｅｒｋはM×M(N-1)行列であるためＶ＾ｋｅｒｋは高々Mランクである。行列
【０１６８】
【数２７】
【０１６９】
のうち最初のM列をMT個別フィルタＶ＾Ｉｍｋとする。またＶ＾ｋｅｒｋはM(N-1)×M行列となる。
（線形フィルタの算出）
【０１７０】
式（３５）、（３６）で求めた行列Ｖ＾ｋｅｒｋと行列ＶＩｍｋ (k=1,2,…,N) を用いて、線形フィルタを
【０１７１】
【数２８】
【０１７２】
とする。この行列Pは第１の実施形態における行列Qに相当し、フィルタ算出部９１９は、フィルタ乗算部９２２にこのPを入力する。
（干渉係数フィルタの算出）
【０１７３】
行列HPを等価的伝搬路とすると
【０１７４】
【数２９】
【０１７５】
とおくことができる。ここでTiiはM行M列の行列であり、i番目の移動局装置宛の信号がi番目のMTに届くときに通ると見做せる伝搬路行列である。式（３８）を見ると、Tii (i=1,..,N) 成分以外の成分が0になっている。これは、各移動局装置宛の信号に対して、その移動局装置以外の移動局装置に対する信号が干渉として届いてしまわないようなフィルタＶ＾ｋｅｒｋを乗算しているからである。フィルタ乗算部は候補信号点xのそれぞれに対してフィルタPを下式のように乗算する。
P x = P (Ｓ＋Ｚ０τ) （４９）
【０１７６】
フィルタ乗算部１１２２は、最終的にこの式（４９）で表される信号をノルム算出部１１２２に入力する。ノルム算出部９２３及び最適信号選択部９２４の動作は、第５の実施形態のものと同様であり、VP部１１２０は、最終的に算出した信号を、第５の実施形態のところで説明をしたフレーム構成部９０８に入力する。
移動局装置の構成は、第２の実施形態のものと同様である。第２の実施形態と同様に、移動局装置は、受信信号が等価伝搬路Tkkを通ったとして、伝搬路補償を行って信号検出する。
【０１７７】
本実施形態では、１つの移動局装置が複数ストリームで通信を行う場合においても、複数のTHP非対応の移動局装置とTHP対応の移動局装置を、MU-MIMO VPを用いて多重することができる。
＜変形例1＞
【０１７８】
第６の実施形態では、シングルキャリアの場合を述べたが、マルチキャリア、特にOFDMのサブキャリア毎に適用してもよい。この場合は、第１の実施形態の変形例1のところで説明をしたOFDM信号変調部とOFDM信号復調部を各信号ストリームに新たに付加すればよい。例えばM個の受信アンテナを持つ移動局装置をN台多重する場合、基地局装置はMN個の信号ストリームそれぞれに対してOFDM信号変調部とOFDM信号復調部を持つ。また、各移動局装置はOFDM信号変調部とOFDM信号復調部をM個ずつ持つ。
【０１７９】
ここで摂動ベクトルとモジュロ演算との関係について説明をする。データ信号への摂動ベクトルの加算は、データ信号についての等値変換であり、移動局装置におけるモジュロ演算でデータ信号を復元できるので摂動ベクトルの加算によってもデータ信号の情報は失われない。加算する摂動ベクトルを、必ず加算後の信号が一定の振幅の範囲内に収まるようにしたものがモジュロ演算である。例えば、式（１０）のモジュロ演算はModτ(x)-xで示される摂動ベクトルを信号xに加算していると考えることができる。
【０１８０】
なお、上記の全ての実施形態および変形例において、基地局の全アンテナ数および移動局装置の全アンテナ数は、それぞれ通信に用いるデータストリーム数と一致するものとして、説明を行った。すなわち、複数のデータストリームは、それぞれが異なるデータ信号を伝送するものとして説明を行った。しかし、例えば、８本のデータストリームのうちの２本のデータストリームが同一のデータ信号を伝送し、この２本のデータストリームを特定の２本のアンテナを有する一つの移動局装置が受信し、受信後にこの２つのデータ信号（同一のデータ信号）を合成することにより、受信品質を向上させるようにしてもよい。
【０１８１】
以上、図面を参照して、本発明の実施形態について詳述したが、具体的な構成は上述のものに限られることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１８２】
本発明は、移動無線通信または固定無線通信の分野において利用することができる。
【符号の説明】
【０１８３】
１０・・・第１の通信装置、２０・・・第２の通信装置、１０２・・・符号化装置、１０３・・・変調装置、１０４・・・信号置換部、１０５・・・干渉減算部、１０６・・・モジュロ演算部、１０７・・・干渉算出部、１０８・・・線形フィルタ部、１０９・・・フレーム構成部、１１０・・・無線送信部、１１１・・・アンテナ部、１１２・・・ＤＲＳ生成部、１１３・・・ＣＲＳ生成部、１１６・・・ＭＴ種別判別部、１１７・・・オーダ決定部、１１８・・・伝搬路情報取得部、１１９・・・フィルタ算出部、１２０・・・ＴＨＰ部、２０１・・・復号部、２０２・・・復調部、２０３・・・モジュロ演算部、２０４・・・伝搬路補償部、２０５・・・フレーム分離部、２０６・・・無線受信部、２０７・・・伝搬路推定部、２０８・・・伝搬路状態情報生成部、２１０・・・フレーム構成部、２１１・・・無線受信部、２１２・・・アンテナ部、１２１１・・・ＯＦＤＭ信号変調部、２１７・・・ＯＦＤＭ信号復調部、５１２・・・モジュロ切換部、９２０・・・ＶＰ部、９２１・・・候補信号点算出部、９２２・・・フィルタ乗算部、９２３・・・ノルム算出部、９２４・・・最適信号選択部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システム、通信装置、通信方法およびそのプロセッサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代移動通信システムの検討が3GPP (The Third Generation Partnership Project、第三世代パートナシップ・プロジェクト) などで行われている。第3.9世代のLTE (Long Term Evolution) システムでは、ダウンリンクにおいて周波数帯域を効率的に利用して高いスループットを実現するために、複数の送受信アンテナを用いて異なるデータを空間多重するMIMO (Multiple Input Multiple Output、多入力・多出力) 技術が仕様化されている。さらに現在、第４世代のLTE-Advancedの標準化が始まっている。LTE-Advancedではピーク速度が1 Gbit/sという要求条件を達成するために、最大8ストリームを多重可能なSingle-User MIMO (SU-MIMO、シングルユーザマイモ。１基地局装置または複数基地局装置の複数のアンテナと１移動局装置の複数のアンテナとで、ＭＩＭＯを構成する。) 技術も検討されている。
【０００３】
また、特定の移動局装置 (MT) のスループットを高くするSU-MIMO だけでなく、異なる端末装置に送信するデータを送信処理により空間多重するMulti-User MIMO (MU-MIMO、マルチユーザマイモ。１基地局装置の複数のアンテナと複数の移動局装置のアンテナとで、ＭＩＭＯを構成する。) も必須となる。LTEシステムでは、基地局装置から移動局装置へのダウンリンクにおいて MU-MIMO が仕様化されている。すなわち、線形フィルタを乗算することでビームフォーミングを行い、空間多重している。しかしながら、ビームフォーミングを用いた MU-MIMOでは、各移動局装置への送信信号を直交させなければならず、空間多重できる移動局装置の組み合わせにおける柔軟性が低下してしまう。
【０００４】
一方で、空間多重を実現する別の方法として、THPを用いた MU-MIMO (MU-MIMO THP、マルチユーザマイモ・ＴＨＰ) が提案されている。この方法は、基地局装置が、各移動局装置宛の所望信号からその移動局装置が受ける干渉を予め減算した後、モジュロ演算（Modulo Arithmetic）を施してから送信する方法である。モジュロ演算を行うことで、干渉減算に基づく送信電力の増加を抑制することができる。移動局装置は、それぞれの受信信号に対して再びモジュロ演算を行うことで、干渉が除去された所望信号を検出できる (非特許文献1、非特許文献2、非特許文献４)。
【０００５】
またMU-MIMO THPに類似の技術としてMU-MIMO Vector Perturbation（MU-MIMO VP、マルチユーザマイモ・ＶＰ）という技術も存在する(非特許文献3参照)。基地局装置は、MU-MIMIO VPを行う場合、以下の二つの手順によって送信信号を生成する。
１ 適切に選択したモジュロ幅の整数倍の信号(摂動ベクトルＰＶ(Vector Perturbation))を所望信号に加算する。
２ ビームフォーミングと同じ処理により移動局装置同士の干渉を除去する。
この摂動ベクトルの加算が非線形処理であるため、この技術は、THPと同様の非線形処理に分類される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Harashima and Miyakawa, “Matched-Transmission Technique for Channels With Intersymbol Interference”, IEEE Transactions On Communications, Vol. Com-20, No. 4, pp. 774-780, August 1972.
【非特許文献２】J.Liu and A.Krzymien, “Improved Tomlinson-Harashima Precoding for the Dowinlink of Multiple Antenna Multi-User Systems”, Proc. IEEE Wireless and Communications and Networking Conference, pp. 466-472, March 2005.
【非特許文献３】B.M.Hochwald, C.B.Peel, and A.L.Swindlehurst,”A Vector-Perturbation Technique for Near-Capacity Multiantenna Multiuser Communication−Part II: Perturbation,” IEEE Trans. Commun., vol. 53, no. 3, pp. 537-544, March 2005.
【非特許文献４】M. Joham, J. Brehmer, and W. Utschick, ‘MMSE approaches to multiuser spatio−temporal Tomlins−Harashima Precoding’, pp387-394, ITG SCC04, Jan 2004.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
マルチユーザマイモ・THPやマルチユーザマイモ・VPの特徴であるモジュロ演算や摂動ベクトルの加算(非線形処理)を、送信側で行う通信システムでは、移動局装置側でもモジュロ演算を行うことが必要である。そのため、このような通信システムでは、異なる通信システムに属するところの、モジュロ演算を行わない移動局装置をも加えて空間多重をしようとしても、そのような移動局装置では、上記の非線形処理を行った信号を受信できないという問題が生じた。つまり、後方互換性が保てないという欠点があった。本発明は、このような問題を解消することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明は、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において、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事前に除外する重み付け装置と、を具備し、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である。
【０００９】
（２）また、本発明は、上記の通信システムにおいて、第２の通信装置の前記一部以外の第２の通信装置は、前記変換装置を具備せずに前記データ信号の受信を行うことを特徴とする。
【００１０】
（３）また、本発明は、第２の通信装置の前記一部以外の第２の通信装置は、異なるシステムに属することを特徴とする。
【００１１】
（４）また、本発明は、上記の通信システムにおいて、第１の通信装置は、前記ストリームの空間多重が行われる空間の伝搬路定数を推定する共通参照シンボルの生成装置と、前記重み付け装置の重み付けをも考慮に入れた等価伝搬路の伝搬路定数を推定する専用参照シンボルの生成装置とを具備することを特徴とする。
【００１２】
（５）また、本発明は、上記の通信システムにおいて、第２の通信装置の前記一部のものは、前記専用参照シンボルを用いて等価伝搬路の推定を行うことを特徴とする。
【００１３】
（６）また、本発明は、上記の通信システムにおいて、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。
【００１４】
（７）また、本発明は、上記の通信システムにおいて、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。
【００１５】
（８）また、本発明は、上記の通信システムにおいて、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。
【００１６】
（９）また、本発明は、上記の通信システムにおいて、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ものである。
【００１７】
（１０）また、本発明は、上記の通信システムにおいて、前記第１の通信装置は、１台で移動局の数だけのアンテナを具備し、前記第２の移動局はそれぞれ１本のアンテナを具備することを特徴とする。
【００１８】
（１１）また、本発明は、上記の通信システムにおいて前記第２の移動局の少なくとも一部は複数本のアンテナを具備することを特徴とする。
【００１９】
（１２）また、本発明は、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である。
【００２０】
（１３）また、本発明は、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において、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、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である。
【００２１】
（１４）また、本発明は、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において、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である。
【００２２】
（１５）また、本発明は、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において、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である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、無線通信において、非線形演算、例えばモジュロ演算を行う通信装置、例えば、移動局装置と、これを行わない移動局装置とを一緒に空間多重できるようにして、両種の移動局装置が混在した状態で通信を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る無線通信システムを説明する概略図である。
【図２】基地局装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図３】信号置換部の構成を示す概略ブロック図である。
【図４】フィルタ算出部の詳細を示すブロック図である。
【図５】干渉算出部の構成を示す概略ブロック図である。
【図６】ＴＨＰ部の動作を示すフローチャートである。
【図７】移動局装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図８】別の移動局装置の構成を示す概略ブロッック図である。
【図９】変形例の基地局装置の主要な部分を示す概略ブロック図である。
【図１０】フレーム構成部の処理を示す概念図である。
【図１１】ＯＦＤＭ信号変調部の構成を示す概略ブロック図である。
【図１２】移動局装置の主要な構成を示す概略図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る無線通信システムを説明する概略図である。
【図１４】基地局装置の主要な部分の構成を示す概略ブロック図である。
【図１５】移動局装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態に係る無線通信システムの基地局装置の主要な構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の第４の実施形態に係る無線通信システムの基地局装置の主要な構成を示すブロック図である。
【図１８】本発明の第５の実施形態に係る無線通信システムを説明する概略図である。
【図１９】基地局装置の構成を示すブロック図である。
【図２０】摂動ベクトルＶＰ部の詳細を示すブロック図である。
【図２１】本発明の第６の実施形態に係る無線通信システムの基地局装置で用いる摂動ベクトルＶＰ部の詳細を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る通信システムを示す概略図である。この通信システムは、１台の第１の通信装置１１およびＮ台の第２の通信装置２１−１・・・２１−ｉ・・・２１−Ｎを備える。ただし、Ｎは、２またはそれより大きい整数である。第１の通信装置１１は、Ｎ本のアンテナを備えて、第２の通信装置２１−１・・・２１−ｉ・・・２１−Ｎと無線で通信をしている。第２の通信装置２１−１・・・２１−ｉ・・・２１−Ｎを総称して、第２の通信装置２１ということがある。なお、このことは、他の実施形態、変形例の説明においても同様である。第１の通信装置１１は、空間分割したＮ本のストリームを送波（送信）するが、これらのストリームには別異のデータ信号が乗せられている。第２の通信装置２１は、これらのストリームを受波（受信）する。
第２の通信装置２１は、１本のアンテナをそれぞれが備える。特定の第２の通信装置２１−ｉは、ＴＨＰ非対応の通信装置（以下では、「ＴＨＰ非対応ＭＴ」と言うことがある。）であり、その他の第２の通信装置はＴＨＰ対応の通信装置（以下では、「ＴＨＰ対応ＭＴ」と言うことがある。）である。ＴＨＰ対応、非対応については、後で説明をする。
本実施形態は、ＴＨＰ対応ＭＴをＮ−１個空間多重する中で、ＴＨＰ非対応ＭＴを１つだけ更に空間多重する場合に適用できる。
【００２６】
第１の通信装置１１は、一例として、移動通信システムまたは固定通信システムの基地局装置であり、第２の通信装置２１は、その端末装置である。以下では、第１の通信装置は、移動通信システムの基地局装置であり、第２の通信装置は、その移動局装置であるとして説明を行う。なお、このことは、他の実施形態、変形例の説明においても同様である。
［基地局装置の構成］
【００２７】
図２は、基地局装置１１の構成を示す概略ブロック図である。
基地局装置１１は、符号化部１０２−１、１０２−２・・・１０２−Ｎ、変調部１０３−１、１０３−２・・・１０３−Ｎ、信号置換部１０４、干渉減算部１０５−２・・・１０５−Ｎ、モジュロ演算部１０６−２・・・１０６−Ｎ、干渉算出部１０７、線形フィルタ乗算部１０８、フレーム構成部１０９、無線送信部１１０−１、１１０−２・・・１１０−Ｎ、アンテナ部１１１−１、１１１−２・・・１１１−Ｎ、ＤＲＳ生成部１１２、ＣＲＳ生成部１１３、無線受信部１１４−１、１１４−２・・・１１４−Ｎ、フレーム分離部１１５、ＭＴ種別判別部１１６、オーダ決定部１１７、伝搬路情報取得部１１８、フィルタ算出部１１９を具備する。なお、干渉減算部１０５−２・・・１０５−Ｎ、モジュロ演算部１０６−２・・・１０６−Ｎ、干渉算出部１０７は、ＴＨＰ部１２０を構成する。また、アンテナ部１１１−１、１１１−２・・・１１１−Ｎを除く他の構成（１０２−１、１０２−２・・・１０２−Ｎ、１０３−１、１０３−２・・・１０３−Ｎ、１０４、１０５−２・・・１０５−Ｎ、１０６−２・・・１０６−Ｎ、１０７、１０８、１０９、１１０−１、１１０−２・・・１１０−Ｎ、１１２、１１３、１１４−１、１１４−２・・・１１４−Ｎ、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９の符号で示されるもの。）は、プロセッサ部１を構成する。
【００２８】
次に、基地局装置１１の全般の動作を説明し、その後に各構成部分の詳細を説明する。
移動局装置２１−１、２１−２・・・２１−Ｎへ送信するデータ信号１０１−１、１０１−２・・・１０１−Ｎは、符号化部１０２−１、１０２−２・・・１０２−Ｎにこの順序で入力され、誤り訂正符号化が行われる。なお、この順序は任意である。これらの符号化された信号は次に変調部１０３−１、１０３−２・・・１０３−Ｎに入力されて、ＱＰＳＫ（４相位相シフトキーイング）、１６ＱＡＭ（１６値直交振幅変調）、等の変調が行われる。変調部１０３−１、１０３−２・・・１０３−Ｎの出力信号は、次に信号置換部１０４に入力される。
【００２９】
信号置換部１０４の出力信号は、ＴＨＰ部１２０を介して線形フィルタ乗算部１０８に加えられる。ＴＨＰ部１２０において、変調部１０３−１・・・１０３−Ｎの出力信号のうち一つは直接線形フィルタ乗算部１０８へ加えられるが、残りのＮ−１本の信号は、干渉減算部１０５−２・・・１０５−Ｎにおいて干渉信号の減算が行われ、次いでモジュロ演算部１０５−２〜１０５−Ｎにおいて送信電力の低減を目的としたモジュロ演算が行われ、その後に線形フィルタ乗算部１０８に加えられる。
【００３０】
線形フィルタ乗算部１０８の入力には、前述のＴＨＰ部１２０の出力信号の他に、ＤＲＳ生成部からの専用参照シンボルＤＲＳ（dedicated reference symbol）も加えられる。この２種類の信号は時分割多重された後、以下のフィルタリング処理が行われる。
線形フィルタ乗算部１０８は、その入力信号について重み付け行列Ｑによるフィルタリングを行う。線形フィルタ乗算部１０８の出力信号はフレーム構成部１０９へ加えられる。
【００３１】
フレーム構成部１０９は、線形フィルタ乗算部１０８からの入力信号の他に、共用参照シンボルＣＲＳ（common reference symbol）生成部１１３からの入力信号も受け取る。フレーム構成部１０９は、これらの入力信号を時分割多重した後に、無線送信部１１０―１・・・１１０−Ｎに加える。無線送信部１１０−１・・・１１０−Ｎは、フレーム構成部１０９から受け取った信号について、ディジタル／アナログ変換を施し、次に搬送波に乗せるために無線周波数にアップコンバートし、その後にアンテナ部１１２−１・・・１１２−Ｎに加える。アンテナ部１１２−１・・・１１２−Ｎからは、これらの無線信号が送波される。
【００３２】
一方、アンテナ部１１２−１・・・１１２−Ｎは、移動局装置２１−１・・・２１−Ｎから受波した無線信号を無線受信部１１４−１・・・１１４−Ｎに加える。無線受信部１１４−１・・・１１４−Ｎは、アンテナ部１１１−１・・・１１１−Ｎから受け取った無線信号についてベースバンドへのダウンコンバートを行い、次いでアナログ／ディジタル変換を行った後に、その出力信号をフレーム分離部１１５へ加える。
【００３３】
フレーム分離部１１５は、無線受信部１１４−１・・・１１４−Ｎ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１１５は、伝搬路状態情報に関する信号を伝搬路情報取得部１１８へ加え、移動局装置２１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１１６へ加える。その他に、フレーム分離部１１５は、フレーム分離部１１５が分離した移動局装置２１からのデータ信号を外部に出力する（この点は図２に図示していない。）。
【００３４】
ＭＴ種別判別部１１６は、移動局装置２１のＭＴ種別情報を作成してオーダ決定部１１７へ加える。
オーダ決定部１１７は、ＭＴ種別情報に基づいて、データ信号１０１−１、１０１−２・・・１０１−Ｎの順序を定めるオーダ情報に関する信号を作成して、信号置換部１０４およびフィルタ算出部１１９へ加える。
伝搬路情報取得部１１８は、フレーム分離部１１５から伝搬路状態情報に関する信号を受け取って、これをフィルタ算出部１１９へ加える。
フィルタ算出部１１９は、伝搬路情報取得部１１８から受け取った伝搬路情報に関する信号およびオーダ決定部１１７から受け取ったオーダ情報に関する信号に基づいて後述する信号を作成して、干渉算出部１０７および線形フィルタ乗算部１０８へ加える。
【００３５】
次に、各構成の詳細を説明する。
図３に、信号置換部１０４の詳細図を示す。信号置換部１０４は、Ｎ個の入力端子Ｉ−１１、Ｉ−１２・・・Ｉ−１Ｎと、Ｎ個の出力端子Ｏ−１１、Ｏ−１２・・・Ｏ−１Ｎを有するスイッチである。変調部１０３−１の出力信号は信号置換部１０４の入力端子Ｉ−１１に加えられ、変調部１０３−２の出力信号は信号置換部１０４の入力端子Ｉ−１２に加えられ、以下同様である。信号置換部１０４は、オーダ決定部１１７の指示に応じて、入力端子Ｉ−１１、Ｉ−１２・・・Ｉ−１Ｎに加わった信号の順序を変更して出力端子Ｏ−１１、Ｏ−１２・・・Ｏ−１Ｎに一対一に出力する。
【００３６】
オーダ決定部１１７は、移動局装置２１−１〜２１−ＮのＭＴ種別に従って、ＴＨＰ非対応の移動局装置を最初に持ってくるようにオーダを決定する。すなわち、現在の移動局装置の順序は（１、２、・・・、ｉ、・・・Ｎ）であるので、これを（ｉ、２、・・・、１、・・・、Ｎ）とする順序に替えるオーダリングを行って、この情報を示す信号を出力する。つまり、（１、ｉ）の置換である。上記のオーダ決定は一例であって、要は、ＴＨＰ非対応の移動局装置（ｉ）を示す情報を１番目に持ってくるような順序にするオーダリングを行えばよく、その他の順序は任意である。ただし、以下で説明をするように、変形例では、この順序が後述の効果を奏する。
【００３７】
信号置換部１０４は、オーダ決定部１１７からの信号を受けて、その１番目の出力端子Ｏ−１からＴＨＰ非対応の移動局装置へ送信する変調信号が出力されるようにする。
伝搬路情報取得部１１８は、移動局装置２１−１・・・２１−Ｎから送信されてきた伝搬路情報を統合した伝搬路情報を作成する。すなわち、例えば、基地局装置１１のＮ個のアンテナから第ｋ番目の移動局装置２１−ｋのアンテナへ至る伝搬路の、情報データ信号に関する複素利得を、順次に［ｈｋ，１・・・ｈｋ，Ｎ］と書くと、これは１行Ｎ列の伝搬路行列ｈｋとして示すことがきる。伝搬路情報取得部１１８は、複数の移動局装置２１から送信されてきた伝搬路情報を統合した伝搬路情報を作成するが、この統合された伝搬路情報は、Ｎ行Ｎ列の行列Ｈとして、以下の式（１）のように示すことができる。
Ｈ＝［ｈ１ｔ、・・・、ｈＮｔ］ｔ （１）
ここで、添字ｔは、行列の転置を示す。
伝搬路情報取得部１１８は、統合した伝搬路情報である行列Ｈを示す信号をフィルタ算出部１１９に加える。
【００３８】
図４は、フィルタ算出部１１９の概略ブロック図である。フィルタ算出部１１９は、オーダリング部１１９１、ＱＲ分解部１１９２、重み付け形成部１１９３および干渉信号形成部１１９４を備える。
オーダリング部１１９１は、オーダ決定部１１７から入力されたオーダ情報の信号に従って、伝搬路行列Ｈの行を入れ替えて、以下の式（２）に示すように、新たな伝搬路行列Ｈ‘とする。
【００３９】
【数１】
【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の信号は重み形成部１０９３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。
【００４１】
重み形成部１０９３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。
【００４２】
前述したように、線形フィルタ乗算部１０８において、送信信号には重み付け行列Ｑのフィルタリングを付加するから、この点を考慮したデータ信号に関する等価伝搬路の複素利得は、Ｈ‘Ｑとなる。すると、Ｈ’Ｑは、以下の式（４）のように書ける。
Ｈ‘Ｑ＝（ＱＲ）ＨＱ＝ＲＨ （４）
すなわち、行列ＲＨは、等価伝搬路の複素利得を示す。しかも、行列ＲＨは、下三角行列であり、１行目では、対角成分である１行１列の要素以外は零となっている。つまり、１番目の移動局装置は、他の移動局装置への送信信号からの干渉を受けない。したがって、ＴＨＰ非対応の移動局装置に対しては、以下で説明をする干渉減算もモジュロ演算も行わずに情報データ信号をそのまま送信することができることになる。その他に、２番目以下の第２の通信装置についても、干渉成分が低減されているが、その低減の割合は、平均的に見れば２番目のものは１番目のものより少なく、３番目のものは２番目のものより少なく、というように順次に少なくなる。
【００４３】
干渉信号形成部１１９４は、受け取った行列ＲＨの対角成分のみを取り出した行列Ａを作成し、次に行列ＲＨに行列Ａの逆行列Ａ―１を乗算して、行列Ａ―１ＲＨを作成する。このことは、等価伝搬路の複素利得を所望信号の利得で除算して正規化することを意味する。次に、干渉信号生成部１１９４は、行列Ａ―１ＲＨから単位行列Ｉを引き算して、行列Ａ―１ＲＨ−Ｉを作成する。行列Ａ―１ＲＨ−Ｉは、対角成分が零の下三角行列である。すなわち、行列Ａ―１ＲＨ−Ｉは、干渉信号が通る非対角成分のみを残した行列であって、干渉信号に関する伝搬路の複素利得を正規化した干渉情報を表す。この干渉情報である行列Ａ―１ＲＨ−Ｉの信号は、干渉算出部１０７へ加えられる。
【００４４】
図５に、干渉算出部１０７の詳細図を示す。
干渉算出部１０７は、Ｎ個の入力端子Ｉ−２１・・・Ｉ−２Ｎと、（Ｎ−１）個の出力端子Ｏ−２２・・・Ｏ−２Ｎを有する装置であって、以下の順序動作を行う。入力端子Ｉ−２１へは、信号置換部１０４の出力端子Ｏ−１１の出力である信号ｓ１が加わる。入力端子Ｉ−２２へは、モジュロ演算部１０６−２の出力である信号ν２が加わる。以下同様にして、入力端子Ｉ−２Ｎへは、モジュロ演算部１０６−Ｎの出力である信号νＮが加わる。ここで便宜上、上述の信号ｓ１を信号ν１と書く。
干渉算出部１０７は、その出力端子Ｏ−２２に、干渉ｆ２を算出して、これを干渉減算部１０５−２へ出力する。干渉ｆ２は、以下の式（５）で表される。
f2 = (Ａ―１ＲＨ−Ｉ) 1(v1, 0, 0, …, 0)t （５）
行列(Ａ―１ＲＨ−Ｉ) 1は、フィルタ算出部１１９から受け取った干渉信号に関する行列Ａ―１ＲＨ−Ｉの第１列である１行Ｎ列の行列である。行列(v1, 0, 0, …, 0)tは、１行１列の要素が信号v1であって、その他の要素は零である１行Ｎ列の行列を転置した、Ｎ行１列の行列である。
【００４５】
また、干渉算出部１０７は、その出力端子Ｏ−２３に、干渉ｆ３を算出して、これを干渉減算部１０５−３へ出力する。干渉ｆ３は、以下の式（６）で表される。
f3 = (Ａ―１ＲＨ−Ｉ) 2(v1, v2, 0, …, 0)t （６）
行列(Ａ―１ＲＨ−Ｉ) ２は、フィルタ算出部１１９から受け取った干渉信号に関する行列Ａ―１ＲＨ−Ｉの第２列である１行Ｎ列の行列である。行列(v1, v2, 0, …, 0)tは、１行１列の要素が信号v1であり、１行２列の要素が信号v２であって、その他の要素は零である１行Ｎ列の行列を転置した、Ｎ行１列の行列である。
以下同様にして、干渉算出部１０７は、その出力端子Ｏ−２Ｎに、干渉ｆＮを算出して、これを干渉減算部１０５−Ｎへ出力する。干渉ｆＮは、以下の式（７）で表される。
ｆＮ = (Ａ―１ＲＨ−Ｉ) Ｎ−１(v1, v2, v３, …，νＮ−１, ０)t （７）
【００４６】
行列(Ａ―１ＲＨ−Ｉ) Ｎ―１は、フィルタ算出部１１９から受け取った干渉信号に関する行列Ａ―１ＲＨ−Ｉの第（Ｎ−１）列である１行Ｎ列の行列である。行列(v1, v2, v３, …，νＮ−１, ０)tは、１行１列の要素が信号v1であり、以下同様にして１行（Ｎ−１）列の要素が信号vＮ―１であり、最後の１行Ｎ列の要素が零である１行Ｎ列の行列を転置した、Ｎ行１列の行列である。
以上のように、干渉算出部１０７は、最初に信号ｓ１（信号ν１）を入手して、これと干渉信号Ａ―１ＲＨ−Ｉとから干渉ｆ２を算出し、次に信号ν２を入手して、信号ν１と信号ν２と干渉信号Ａ―１ＲＨ−Ｉとから干渉ｆ３を算出し、以下同様にして、最終的に干渉ｆＮを算出する。
干渉減算部１０５−２・・・１０５−Ｎは、信号置換部１０４からの信号ｓ２〜ｓＮから、干渉算出部１０７からの干渉ｆ２・・・ｆＮを減算する。すなわち、干渉減算部１０５−２は、ｓ２−ｆ２という値の信号をモジュロ演算部１０５−２へ出力し、以下同様にして、干渉減算部１０５−Ｎは、ｓＮ−ｆＮという値の信号をモジュロ演算部１０５−Ｎへ出力する。
【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、モジュール関数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。
【００４８】
【数２】
【００４９】
ここで、jは虚数単位、Re(x)はxの実部を表し、Im(x)はxの虚部を表す。floor(x)はx を超えない最大の整数を表す。また、τはモジュロ幅であり、所望信号の変調方式におけるコンスタレーション（信号点配置）の幅よりも大きい数である。例えば、変調シンボルがQPSK（４相位相シフトキーイング）なら最小信号点間距離の4倍とし、16QAM（１６値直交振幅変調）なら最小信号点間距離の6倍とすることが望ましいが、他の値でもよい。この値τはあらかじめ基地局装置１１と移動局装置２１との間で共有しているものである。関数Modτ (ｘ)は、変数ｘから関数floor(x)の値を引き算するモジュロ演算を行うが、このようにして、モジュロ演算により、周期τだけ平行移動した点を同じ点として扱うなら、変数ｘの値とModτ(ｘ)の値とは、等値関係にあり、かつ後者の絶対値の二乗（電力）は、前者のものよりも低減されている。
【００５０】
干渉減算・モジュロ演算部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１２０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。する。
（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１０５−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）モジュロ演算部は、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。
【００５１】
次に線形フィルタ部１０８の説明をする。線形フィルタ部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。
【００５２】
基地局装置１１と移動局装置２１との通信を開始する最初の１つのフレームにおいて、Ｎ個の共用参照シンボルＣＲＳがフレーム構成部１０９において時間的に異なるシンボルに割りあてられて無線送信部１１０−１・・・１１０−Ｎへ送出されるが、このフレームにはデータ信号は割りあてられない。続く複数のフレームの各々においては、共用参照シンボルＣＲＳは割りあてられないが、Ｎ個の専用参照シンボルＤＲＳが時間的に異なるシンボルに割り当てられて無線送信部１１０−１・・・１１０−Ｎへ送出され、かつ、この場合は、データ信号が専用参照シンボルＤＲＳと時間多重して、かつ、どの専用参照シンボルとも異なるシンボルに割り当てられて、無線送信部１１０−１・・・１１０−Ｎへ送出される。なお、通信の継続中は、共用参照シンボルＣＲＳは、所定数のフレーム数毎に、専用参照シンボルおよびデータ信号と時分割に１つのフレームを占有して、無線送信部１１０−１・・・１１０−Ｎへ送出される。
【００５３】
上記所定数は、基地局装置１１と移動局装置２１との間の伝搬路状態に応じて可変にしてもよい。
【００５４】
なお、専用参照シンボルＤＲＳおよび共用参照シンボルＣＲＳについては、ウォルシュ符号やアダマール符号などの直交または準直交符号を掛けて符号多重にしてもよい。この場合は、両参照シンボルはそれぞれ１つのシンボル間隔で多重することができる。
以上説明したように、本発明の第１の実施形態の基地局装置では、干渉除去による電力増加を抑圧した、電力効率の良い空間多重を行うことができる。さらに、１つの移動局装置に対しては、干渉を除去することなく所望の通信を行うことができ、モジュロ演算の必要もない。また、共用参照シンボルの他に専用参照シンボルも用いるので、移動局装置において伝搬路補償を実施することができる。
【００５５】
また、基地局装置が２つまたはそれを超える数だけ存在し、お互いに協調して、実質的に１つの基地局装置と考えることができるような構成でもよい。さらに、基地局装置がN本よりも多いアンテナとそれに付随する無線送信部などを持っていたとしても、送信ダイバーシチを用いて等価的にN本のアンテナとして扱って、Nストリームによる通信を行うことができる。
また、フィルタ算出部１１９におけるＱＲ分解として、H' H ( H' H' H +ｄI )-1に対してQR分解を行うMMSE (Minimum Mean Squared Error) 型の方法を用いてもよい。ここで、ｄは、第２の通信装置が受ける雑音電力を第１の通信装置の送信信号の電力で割った値である。また、フィルタ算出部１１９で、ZF-BLAST-THPまたはMMSE-BLAST-THPを用いて、フィルタを算出してもよい。
［移動局装置の構成、その１］
【００５６】
先ず、ＴＨＰ対応の移動局装置の説明をし、その後にＴＨＰ非対応の移動局装置の説明をする。
図７は、ＴＨＰ対応の移動局装置２１−Ａの構成を示す概略ブロック図である。この移動局装置２１−Ａは、図１におけるＮ台ある移動局装置の第ｉ番目のもの以外のものである。
移動局装置２１−Ａは、復号部２０１、復調部２０２、モジュロ演算部２０３、伝搬路補償部２０４、フレーム分離部２０５、無線受信部２０６、伝搬路推定部２０７、伝搬路状態情報生成部２０８、ＭＴ種別情報生成部２０９、フレーム構成部２１０、無線送信部２１１、アンテナ部２１２を具備する。なお、アンテナ部２１２以外の構成（２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、２０９、２１０、２１１の符号で示されるもの。）は、プロセッサ部２を構成する。
【００５７】
アンテナ部２１３は、基地局装置１１が送波した無線信号を受波して、この信号を無線受信部２０６に伝える。無線受信部２０６は、この無線周波数帯の信号をベースバンドへダウンコンバートし、アナログ／ディジタル変換を施し、次にフレーム分離部２０５へ出力する。フレーム分離部２０５は、データ信号を、パイロット信号である専用参照シンボルＤＲＳおよび共用参照シンボルＣＲＳから分離し、データ信号を伝搬路補償部２０４へ出力し、専用参照シンボルＤＲＳおよび共用参照シンボルＣＲＳを伝搬路推定部２０７へ出力する。
【００５８】
伝搬路推定部２０７は、共用参照シンボルＣＲＳに基づいて推定した伝搬路状態情報Ｈｋを伝搬路状態情報生成部２０８へ出力する。また、伝搬路推定部２０７は、専用参照シンボルＤＲＳに基づいて伝搬路推定を行って推定した等価伝搬路の複素利得ｒｋｋ（等価伝搬路の複素利得を示す行列ＲＨの対角成分）を伝搬路補償部２０４へ出力する。
伝搬路補償部２０４は、フレーム分離部２０５から受け取った情報データ信号について、等価伝搬路の複素利得である行列ＲＨのｋ行ｋ列の要素である複素利得ｒｋｋを用いて伝搬路補償を行い、伝搬路補償後の信号ｙｋをモジュロ演算部２０３へ出力する。この信号ｙｋは、以下の式（１２）で示される。
yk = rkk(Modτ(sk−fk)) + Ｆｋ (１２)
【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)) + rkk fk (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) + rkk fk
= 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。
【００６０】
MT種別情報生成部（２０９）は、この移動局装置がＴＨＰ対応の移動局装置であることを示す信号をフレーム構成部（２１０）に出力する。伝搬路状態情報生成部２０８は、伝搬路推定部２０７から入力された伝搬路状態情報Ｈｋをフレーム構成部２１０へ出力する。フレーム構成部は、入力されたMT種別情報と伝搬路状態情報Ｈｋを用いてフレームを構成し、無線送信部に入力する。無線送信部は入力された信号をデジタル／アナログ変換後に無線周波数にアップコンバージョンし、基地局装置へ送信する。
なお、MT種別情報は伝搬路状態情報を基地局装置１１に送信する毎に通知してもよいし、通信を開始するときに最初のフレームで１回だけ基地局装置に通知してもよいし、一定フレーム数送る度に一回送信してもよい。また、移動局装置２１−Ａは、MT種別情報又は伝搬路状態情報を、自分に割り当てられた上りリンク用の制御チャネルまたはデータチャネルで基地局装置へ送信する。
［移動装置の構成、その２］
【００６１】
図８は、THP非対応の移動局装置２１−Ｂの構成を示す概略ブロック図である。この移動局装置２１−Ａは、図１におけるＮ台ある移動局装置の第ｉ番目のものである。
移動局装置２１−Ｂは、復号部２０１、復調部２０２、モジュロ演算部２０３、伝搬路補償部２０４、フレーム分離部２０５、無線受信部２０６、伝搬路推定部２０７、伝搬路状態情報生成部２０８、ＭＴ種別情報生成部２１３、フレーム構成部２１０、無線送信部２１１、アンテナ部２１２を備える。なお、アンテナ部２１２以外の構成（２０１、２０２、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、２０９、２１０、２１１の符号で示されるもの。）は、プロセッサ部３を構成する。
【００６２】
図８のＴＨＰ非対応の移動局装置２１−Ｂの構成と図７のＴＨＰ対応の移動局装置２１−Ａの構成とを比較すると、前者は、ＭＴ種別情報生成部２１３を備える点、後者のモジュロ演算部２０９が前者では欠如している点が相異するだけで、その他の構成（２０１，２０２、２０４・・・２０８、２１０・・・２１２）は同じであるので、その説明を省略する。
伝搬路補償部２０４は、フレーム分離部２０５から受け取った情報データ信号について、伝搬路補償を行う。伝搬路補償後の受信信号は、前述のモジュロ演算を行うことなしに、復調部２０２に出力されて、そこで復調が行われる。
次に、MT種別情報生成部（２１３）は、この移動局装置がＴＨＰ非対応の移動局装置であることを示す信号をフレーム構成部（２１０）に出力する。
【００６３】
本実施形態によれば、１台のTHP非対応の移動局装置とTHP対応の移動局装置とがMU-MIMO THPを用いて混在した状態で通信することを可能にする。さらに、THP対応の移動局装置に対してはモジュロ演算を用いて送信電力を抑圧した 通信を行うことができ、従来のビームフォーミングよりも電力効率がよくなる。
＜変形例＞
【００６４】
前述の第１の実施形態では、１台の基地局装置１１とシングルキャリア（単一搬送波）で無線通信を行うＮ台の移動局装置２１のうち、１台の移動局装置がＴＨＰ非対応のものであった。
本変形例では、情報データ信号を伝送する搬送波としてマルチキャリア（多数搬送波）、特に、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）を用い、そのＷ個のサブキャリアの各々が、第１の実施形態の発明に従って共通の基地局装置１２からそれぞれの複数の移動局装置２２−１・・・２２−Ｎへデータ信号を伝送する。そのために、基地局装置１２は、Ｗ個のＴＨＰ非対応の移動局装置２２と通信を行うことができる。
【００６５】
図９は、基地局装置１２の主要な送信部分の構成を示す概略ブロック図である。その他の受信部分を含めた構成は、第１の実施形態と同じである。
基地局装置１２の主要な送信部分は、信号置換部１０４１、ＴＨＰ部１２０１、線形フィルタ乗算部１０８１、フレーム構成部１０９１、ＯＦＤＭ信号変調部１２１１、ＤＲＳ生成部１１２１、ＣＲＳ生成部１１３１、ＭＴ種別判別部１１６１、オーダ決定部１１７１を具備する。
変調信号は、信号置換部１０４１において、オーダ決定部１１７１からの制御に従って、特定のサブキャリアに属するグループに分けられて、それぞれのグループ毎にＴＨＰ部１２０１を通過して、第１の実施形態において説明した処理を受ける。ＴＨＰ部１２０１の出力は、線形フィルタ乗算部１０８１に加わる。線形フィルタ乗算部１０８１へは専用参照シンボルＤＲＳ生成部１１２１からの専用参照シンボルＤＲＳも加わる。線形フィルタ乗算部１０８１では、第１の実施形態において説明した処理を特定のサブキャリアに属するデータ信号のグループ毎に施す。線形フィルタ乗算部１０８１の出力は、フレーム構成部１０９１へ加えられる。フレーム構成部１０９１へは、共通参照シンボルＣＲＳ生成部１１３１からの共通参照シンボルＣＲＳも加わる。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。
【００６６】
図１０は、フレーム構成部１０９１の処理を示す概念図である。図１１は、時間軸ｔ、各移動局装置宛の信号を示すμ軸、サブキャリア軸ｓｃの３次元空間を示す。前述の信号（μ２１，μ２２，・・・，μ２Ｎ）は、図１０の３次元空間では、時間軸ｔ、各移動局装置宛の信号のμ軸で示される２次元平面の信号配置である。この変形例のフレーム構成部１０９１では、この２次元平面の信号配置を、周波数軸ｓｃ方向にサブキャリア毎に積み上げた３次元のものにする。図１０では、１つのフレームは、６つのシンボルを有し、さらにサブキャリア数は４つであるが、これは単なる例示である。
【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（次のサブキャリアに属する、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。
【００６８】
図１２は、移動局装置２２の構成のうち、主要な部分をブロック図にて示す。その他の部分の構成は、第１の実施形態のものと同様である。
図１２の主要な部分は、無線受信部２０６とフレーム分離部２０５との間に、ＧＩ除去部２１３、ＦＦＴ部２１４を具備する。ＧＩ除去部２１３、ＦＦＴ部２１４は、ＯＦＤＭ信号復調部２１３を構成する。この構成は、ＴＨＰ対応、非対応の移動局装置の両者に共通である。
ＧＩ除去部２１３は、無線受信部２０６からの時間軸信号についてガードインターバルＧＩを除去し、次いでＦＦＴ部２１４において時間軸信号を周波数軸信号に変換する。次いで、周波数軸信号から、所望のサブキャリアの信号を分離して、その分離したものを、フレーム分離部２０５へ出力する。
【００６９】
なお、基地局装置１１のプロセッサ部１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。
また、信号置換部１０４、干渉減算部１０５−２・・・１０５−Ｎ、モジュロ演算部１０６−２・・・１０６−Ｎ、干渉算出部１０７、線形フィルタ乗算部１０８、ＭＴ種別判別部１１６、オーダ決定部１１７のみを、プロセッサとして、これらの複数の構成を、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。
【００７０】
また、移動局装置２１−Ａ、２１−Ｂのプロセッサ部２、プロセッサ部３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。
＜第２の実施形態＞
【００７１】
本発明の第２の実施形態を、先ず、簡単な例について図を用いて説明し、次にそれを一般化して説明する。
図１３において、１台の基地局装置１３は、２台の移動局装置２３−１、２３−２と無線通信を行う。基地局装置１３は、４本のアンテナ１３−１、１３―２，１３−３、１３−４を有し、移動局装置２３−１はアンテナ２３−１−１、２３−１−２を有し、移動局装置２３−２はアンテナ２３−２−１、２３−２−２を有する。移動局装置２３−１は、前述のＴＨＰ非対応の移動局装置であり、移動局装置２３−２は、ＴＨＰ対応の移動局装置である。基地局装置１３のアンテナ１３−１・・・１３−４はそれぞれ別異の情報データ信号を乗せた４本のストリームを送波するが、その内の２本のストリームは移動局装置２３−１へ向け、他の２本のストリームは移動局装置２３−２へ向ける。
【００７２】
図１４は、基地局装置１３の主要な送信部分の構成を示す概略ブロック図である。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。
基地局装置１３の主要な送信部分は、信号置換部３０４、干渉減算部３０５−３、３０５−４、モジュロ演算部３０６−３、３０６−４、干渉算出部３０７、線形フィルタ乗算部３０８、ＭＴ種別判別部３１６、オーダ決定部３１７、ＤＲＳ生成部３１２を具備する。干渉減算部３０５−３、３０５−４、モジュロ演算部３０６−３、３０６−４、干渉算出部３０７は、ＴＨＰ部３２０を構成する。
符号化、変調化の行われた４つのデータ信号は、信号置換部３０４に加えられる。これらの情報データ信号は、信号置換部３０４において順序を変えられて、ＴＨＰ非対応の移動局装置２３−１への２つの情報データ信号はＴＨＰ部３２０で処理を加えられずに通過して線形フィルタ乗算部３０８へ出力される。ＴＨＰ対応の移動局装置２３−２への２つの情報データ信号は、ＴＨＰ部３２０の干渉減算部３０５−３、３０５−４での干渉減算、モジュロ演算部３０６−３、３０６−４でのモジュロ演算を経て、線形フィルタ乗算部３０８へ加えられる。
【００７３】
線形フィルタ乗算部３０８の入力には、ＴＨＰ演算部３２０の出力信号の他に、ＤＲＳ生成部３１２からの専用参照シンボルＤＲＳも加えられる。この２種類の信号は時分割多重された後、フィルタリング処理が行われる。このフィルタリング処理については、干渉除去と一緒に後で説明をする。線形フィルタ乗算部３０８の出力信号は、第１の実施形態のところで説明をしたフレーム構成部１０９へ加えられる。
ＭＴ種別判別部３１６は、移動局装置２３−１、２３−２のＭＴ種別情報を作成してオーダ決定部３１７へ加える。
【００７４】
オーダ決定部３１７は、ＭＴ種別情報に基づいて、情報データ信号１０１−１・・・１０１−４の前述の順序を定めるオーダ情報に関する信号を作成して、信号置換部３０４およびフィルタ算出部３１９へ加える。
フィルタ算出部３１９は、第１の実施形態のところで説明をした伝搬路情報取得部３１８から受け取った伝搬路情報に関する信号およびオーダ決定部３１７から受け取ったオーダ情報に関する信号に基づいて干渉情報を作成して、この信号を干渉算出部３０７へ加える。
【００７５】
次に、ＴＨＰ部３２０、線形フィルタ乗算部３０８の構成の詳細を説明する。
線形フィルタ乗算部３０８の重み付けフィルタＰは、以下の式（１８）で示すことができる。
【００７６】
【数３】
【００７７】
上記式（１８）は、後で明らかになるように、下記の式（１９）のように書くことができる。
【００７８】
【数４】
【００７９】
式（１８）に戻って、右辺の行列の括弧内の２番目の行列は、以下のようである。すなわち、基地局装置１３の送信アンテナ３１２−１・・・３１２−４からＴＨＰ非対応の移動局装置２３−１、ＴＨＰ対応の移動局装置２３−２への伝搬路の複素利得をそれぞれ２行４列の行列H１、H２で表すと、全体の伝搬路行列Ｈは、以下の式（２０）
【００８０】
【数５】
【００８１】
で表される。
次にＨ１に対して特異値分解を施す。するとＨ１は以下の式（２１）のように表される。ここで後に説明するMT数が３つ以上のときとの整合性を保つためにＨ１をＨ＾２という記号で置き換える。Ｈ＾２は全伝搬路行列ＨからＨ２を削除した行列という意味であり、MT数が2つだけの場合ではＨ１＝Ｈ＾２となる。
【００８２】
【数６】
【００８３】
ここで、式(２１)の右辺の左から一つ目の行列、及び三つ目の行列はそれぞれユニタリ行列である。また二つ目の行列は1行1列成分と2行2列成分だけが正の実数となる。三つ目の行列の3行目と4行目に相当する行列のエルミート共役
【００８４】
【数７】
【００８５】
が所望の行列Ｖ＾ｋｅｒ２である。ここでＴＨＰ対応の移動局装置２３−２宛の信号に対してこの線形フィルタＶ＾ｋｅｒ２を乗算すれば、移動局装置２３−２宛の信号がＴＨＰ非対応の移動局装置２３−１に干渉となって届くのを避けることができる。
行列ＶＩｍ２は、ＴＨＰ対応の移動局装置２３−２の個別フィルタである。この行列ＶＩｍ２は、移動局装置２３−２宛の伝搬路Ｈ２に上記行列Ｖ＾ｋｅｒ２を乗算したもの(Ｈ２Ｖ＾ｋｅｒ２)を再び以下の式（２３）のように特異値分解することによって求められる。Ｈ２Ｖ＾ｋｅｒ２は2行2列の行列であるため、以下のような形に特異値分解できる。
【００８６】
【数８】
【００８７】
式（２３）の右辺の一番右の行列のエルミート共役を個別フィルタＶＩｍ２とする。
また、移動局装置２２−1宛の信号に対してはＨ１を特異値分解することでMT個別フィルタを求めることができる。
【００８８】
【数９】
【００８９】
式（２４）の右辺の一番右の行列のエルミート共役を個別フィルタＶＩｍ１とする。前に戻って、式（１９）の行列Ｐは第１の実施形態における行列Ｑに相当し、フィルタ算出部３１９は、この行列Ｐの信号を線形フィルタ乗算部３０８に出力する。
ＴＨＰ部３２０の干渉減算部３０５−３、３０５−４の構成は、以下のようである。
等価伝搬路ＨＰを以下の式（２５）とする。
【００９０】
【数１０】
【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非対応の位移動局装置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１列の行列が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、
【００９２】
【数１１】
【００９３】
と表すことができる。この行列Bは第１の実施形態の行列のAを第２の実施形態の複数受信アンテナの場合に拡張したものに相当する。伝搬路を補償するにはBの逆行列を乗算すればよいので、これに伴って干渉成分は、
【００９４】
【数１２】
【００９５】
となる。式（２７）の左辺で単位行列Ｉを引いているのは所望信号に対する成分を消すためである。
以上より、干渉係数情報Ｂ−１Ｔ―Ｉと線形フィルタPを求めることができる。モジュロ演算部３０６−３、３０６−４の構成は、第１の実施形態のものと同様である。
【００９６】
第２の実施形態のフィルタ算出部３１９の動作を、Ｍ本のアンテナを持つ移動局装置がＮ個ある場合について一般化して説明する。この場合の基地局装置は、ＭＮ個のアンテナを有し、各アンテナから個別の情報データ信号を乗せたストリームを送波する。
基地局装置の各送信アンテナからk番目の移動局装置の受信アンテナまでの伝搬路の複素利得をＭ行ＭＮ列の行列Hkで表す。ここでkは、既述のオーダリング後における移動局装置の番号である。つまりＴＨＰ非対応の移動局装置についての伝搬路複素利得をH1とし、THP非対応の移動局装置についての複素利得をＨ２・・・ＨＮとする。全体の伝搬路行列Ｈは、下記の式（２８）
【００９７】
【数１３】
【００９８】
で表される。いま、この伝搬路行列の1番目〜（ｋ−1）番目までの伝搬路を取り出した行列を
【００９９】
【数１４】
【０１００】
とおく。この行列Ｈ＾ｋはＭ行Ｍｋ列の行列となる。次にＨ＾ｋに対して特異値分解を施す。
【０１０１】
【数１５】
【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Ｎ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。
【０１０３】
【数１６】
【０１０４】
行列ＨｋＶ＾ｋｅｒｋはM行M(N-k+1)列の行列であるために、行列ＨｋＶ＾ｋｅｒｋは、高々Mランクである。次の行列
【０１０５】
【数１７】
【０１０６】
のうち最初のM列を移動局装置宛の個別フィルタＶＩｍｋとする。また、行列ＶＩｍｋは、M(N-k)行M列の行列となる。
以上で求めた行列Ｖ＾ｋｅｒｋと行列ＶＩｍｋ (k=1,2,…,N) を用いて線形フィルタを
【０１０７】
【数１８】
【０１０８】
とする。この行列Pが実施例1における行列Qに相当し、線形フィルタ算出部は、線形フィルタ乗算部にこのPを出力する。
等価伝搬路HPは以下の式（３３）のようになる。
【０１０９】
【数１９】
【０１１０】
ここで行列TikはM行M列の行列であり、k番目のMT宛の信号がi番目のMTに届くときに通ると見做せる伝搬路行列である。行列Tik（ｉとｋは同じ値）は、基地局装置側で各移動局装置宛に送信した信号が正しい移動局装置に届くときの伝搬路を表しており、行列Tik（ｉとｋは異なる値）は、異なる移動局装置宛の信号が干渉として届くときの伝搬路を表している。この等価伝搬路は、下三角行列となっている。
また所望信号の伝搬路のみを取り出すと、この行列は、
【０１１１】
【数２０】
【０１１２】
と表すことができる。これは第1の実施形態の行列Aを複数受信アンテナの場合に拡張したものに相当する。第1の実施形態と同様に、所望信号が前述の式（３４）で表される伝搬路を通った後に、移動局装置が受ける干渉を相殺できる信号を計算するため、以下の式（３５）のように干渉係数フィルタ（干渉情報）を算出する。
【０１１３】
【数２１】
【０１１４】
以上のようにして計算した干渉係数フィルタを、干渉算出部に出力する。
ＴＨＰ部３２０は、第1の実施形態と同様に干渉算出部、干渉減算部、モジュロ演算部からなり、1番目を除いた2番目以降の移動局装置宛の所望信号から、等価伝搬路における干渉信号を減算し、モジュロ演算を施す操作を逐次的に繰り返し、全移動局装置宛の信号を算出する。第１の実施形態と異なるのは、この逐次的な干渉除去をユーザ単位つまりM本の信号ストリーム毎に行うことである。
ＴＨＰ部３２０の動作の各工程は図６で示したものと同様である。ただし、ＴＨＰ部３２０へのＮ個の入力信号ｓｋ（ｋ＝１・・・Ｎ）は、全て、M次元縦ベクトルであり、ＴＨＰ部からのＮ個の出力信号ｆｋ（ｋ＝１・・・Ｎ）も、全て、Ｍ次元縦ベクトルである。また、Ｍ本の信号ストリーム毎に処理を行うことになったことに伴い、干渉算出部における干渉信号fkの計算式は
fk = (B -1 T −I) (v1t, v2t, …, vkt, 0, …, 0)t （３６）
とする。さらに干渉減算部及びモジュロ演算部の処理は
vk =Mod (sk - fk ) （３７）
となる。
［移動装置の構成］
【０１１５】
図１５は、ＴＨＰ対応の移動局装置２３―２の構成を示す概略ブロック図である。
移動局装置２３−２は、復号部４０１−１、４０１−２、復調部４０２−１、４０２−２、モジュロ演算部４０３−１、４０３−２、伝搬路補償部４０４、フレーム分離部４０５−１、４０５−２、無線受信部４０６−１、４０６−２、伝搬路推定部４０７、伝搬路状態情報生成部４０８、ＭＴ種別情報生成部４０９、フレーム構成部４１０−１、４１０−２、無線送信部４１１−１、４１１−２、アンテナ部４１２−１、４１２−２を備える。また、アンテナ部４１２−１、４１２−２を除く他の構成（４０１−１、４０１−２、４０２−１、４０２−２、４０３−１、４０３−２、４０４、４０５−１、４０５−２、４０６−１、４０６−２、４０７、４０８、４０９、４１０−１、４１０−２、４１１−１、４１１−２の符号で示されるもの。）は、プロセッサ部４を構成する。
【０１１６】
アンテナ部４１２−１、４１２−２は、基地局装置１３が送波した無線信号を受波して、この信号を無線受信部４０６−１、４０６−２に伝える。無線受信部４０６−１、４０６−２は、この無線周波数帯の信号をベースバンドへダウンコンバートし、アナログ／ディジタル変換を施し、次にフレーム分離部４０５−１、４０５−２へ出力する。フレーム分離部４０５−１、４０５−２は、データ信号を、パイロット信号である専用参照シンボルＤＲＳおよび共用参照シンボルＣＲＳから分離し、情報データ信号を伝搬路補償部４０４へ出力し、専用参照シンボルＤＲＳおよび共用参照シンボルＣＲＳを伝搬路推定部４０７へ出力する。
【０１１７】
伝搬路推定部４０７は、共用参照シンボルＣＲＳに基づいて推定した伝搬路状態情報Ｈｋを伝搬路状態情報生成部４０８へ出力する。また、伝搬路推定部４０７は、専用参照シンボルＤＲＳに基づいて伝搬路推定を行って推定した等価伝搬路の複素利得Ｔｋｋを伝搬路補償部４０４へ出力する。ここで、伝搬路補償とは受信信号yに対して等価伝搬路に対するZF (Zero Forcing) フィルタTkk-1を乗算することであり、伝搬路補償部の出力信号はTkk-1yとなる。この出力信号をモジュロ演算部４０３−１、４０３−２へ出力する。ここで、ZFフィルタに代えて、MMSEフィルタを用いてもよい。
【０１１８】
モジュロ演算部４０３−１、４０３−２は、伝搬路補償部から入力された受信信号に対して、第１の実施形態で行ったモジュロ演算を施して、モジュロ演算後の信号を復調部４０２−１、４０２−２に出力する。復調部４０２−１、４０２−２は、モジュロ演算部４０３−１、４０３−２から入力されたモジュロ演算後の信号を復調し、復調信号を復号部４０１−１、４０１−２に出力する。復号部４０１−１、４０１−２は、復調部４０２−１、４０２−２から入力された信号について復号を行ってデータ信号を出力する。
【０１１９】
MT種別情報生成部４０９は、フレーム構成部４１０−１、４１０−２にMT種別情報(つまりTHP対応端末であることを示す情報)を入力する。伝搬路状態情報生成部４０８は、CRS受信時に伝搬路推定部から入力された伝搬路状態情報 (Hk) をフレーム構成部に入力する。フレーム構成部は、入力されたMT種別情報と伝搬路状態情報を用いてフレームを構成し、無線送信部４１１−１、４１１−２に出力する。無線送信部４１１−１、４１１−２は、入力された信号をアナログ／デジタル変換後アップコンバージョンし、アンテナ４１２−１、４１２−２を介して基地局装置１３に送信する。
THP非対応の移動局装置２３−１の構成は、THP対応の移動局装置２３−２の構成からモジュロ演算部４０３−１、４０３−２を除いた構成であるので、その説明は、ここでは省略する。
【０１２０】
なお、各移動局装置がTHP対応かTHP非対応かという種別を、基地局が把握できればよいので、THP対応・非対応の端末のうち片方の種別が対応するMT種別情報を送ればよい。基地局は、MT種別情報が送られてこない移動局装置をもう一方の種別とすればよいからである。また、第何世代かを示す情報でもよい。
【０１２１】
本実施形態では、１つの移動局装置が複数ストリームを用いて通信を行う場合においても、THP非対応の移動局装置とTHP対応の移動局装置とがMU-MIMO THPを用いて混在した状態で通信を行うことができる。
＜変形例1＞
【０１２２】
第２の実施形態では、シングルキャリアの場合について説明したが、マルチキャリア、例えばOFDMを用いてサブキャリア毎に第２の実施形態の発明を適用してもよい。すなわち、第１の実施形態の変形例1と同様に、OFDM信号変調部とOFDM信号復調部を、各データ信号のストリームについて新たに加えればよい。例えばM個の受信アンテナを持つ移動局装置をN台多重する場合、基地局装置はMN個の信号ストリームそれぞれに対してOFDM信号変調部とOFDM信号復調部を持つ。また、各移動局装置はOFDM信号変調部とOFDM信号復調部をM個ずつ持つ。
【０１２３】
なお、移動局装置２３−２のプロセッサ部４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。
【０１２４】
また、モジュロ演算部４０３−１、４０３−２、ＭＴ種別情報生成部４０９のみを、プロセッサとして、これらの複数の構成を、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。
＜第３の実施形態＞
【０１２５】
次に、本発明の第３の実施形態について説明を行う。
本発明の第３の実施形態では、１台の基地局装置１４およびＮ台の移動局装置２４を備える。ただし、Ｎは、２またはそれより大きい整数である。基地局装置１４は、Ｎ本のアンテナを具備し、移動局装置２４は１本のアンテナを具備する。基地局装置１４は、空間分割したＮ本のストリームを送波するが、これらのストリームには別異のデータ信号が乗せられている。移動局装置２４は、これらのストリームを受波する。また、基地局装置１４は、ある場合には、全てＴＨＰ非対応の移動局装置と通信を行い、かつ、ある場合には、全てＴＨＰ対応の移動局装置と空間多重により同時通信を行うことができる。
【０１２６】
図１６は、基地局装置１４の主要な送信部分の構成を示す概略ブロック図である。基地局装置１４の主要な送信部分は、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、モジュロ切換部５１２−２・・・５１２−Ｎ、ＭＴ種別判別部５１６、干渉算出部５１７を具備する。干渉減算部５０５−２・・・５０５−Ｎ、モジュロ演算部５０６−２・・・５０６−Ｎ、モジュロ切換部５１２−２・・・５１２−Ｎ、干渉算出部５１９は、ＴＨＰ部５２０を構成する。
【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。
【０１２８】
ＭＴ種別判別部５１６は、その出力信号によりモジュロ切換部５１２−２・・・５１２−Ｎを制御して、干渉減算部５０１−２・・・５０１−Ｎの出力信号がＴＨＰ対応の移動局装置宛のものものであれば、対応するモジュロ演算部５０６−２・・・５０６−Ｎへ出力し、また、ＴＨＰ非対応の移動局装置宛のものものであれば、モジュロ演算部５０６−２・・・５０６−Ｎをバイパスして、線形フィルタ乗算部５０８へ出力する。なお、変調部５０３−１からの出力信号は、ＴＨＰ非対応の移動局装置に宛てられたものであっても、ＴＨＰ対応の移動局装置に宛てられたものであってもよい。その場合、ＴＨＰ対応の移動局装置は、受信信号についてモジュロ演算を行う。
【０１２９】
第３の実施形態によれば、送信電力の増加という犠牲を払うものの、基地局装置１３は、全てＴＨＰ非対応の移動局装置２４と通信を行うことさえできる。
【０１３０】
移動局装置の構成は、それがＴＨＰ対応であれ、非対応であれ、第１の実施形態のものを用いることができる。
本実施形態では、複数のTHP非対応の移動局装置が含まれていても、空間多重することができる。
＜変形例１＞
【０１３１】
本変形例では、第１の実施形態の図２における信号置換部１０４とオーダ決定部１１７を、図１６の基地局装置の構成に付加する。すなわち、変調部５０３−１・・・５０３−Ｎの出力が信号置換部を介してＴＨＰ部５２０に加えられるようにする。そして、信号置換部の出力端子の番号の若いものに、ＴＨＰ非対応の移動局装置宛のデータ信号が出力されるようにする。かくすることにより、モジュロ演算を行わないことによる送信電力の増加を抑圧することができる。すなわち、1番目の信号は等価伝搬路R Hにおいて干渉を受けない。また2番目の信号は1番目の信号からのみ干渉を受ける。さらに3番目の信号は1番目と2番目の信号からのみ干渉を受ける。同様に考えると、k+1番目の信号は1〜k番目の信号からの干渉を受ける。これは平均的に見れば順番が先の信号であるほど少ない信号からの干渉しか受けない。つまり順番が先の信号であるほど、信号を一定振幅範囲内に抑えるモジュロ演算を行わなかったことによる劣化は少なくなることを示す。そこで、モジュロ演算を行わないTHP非対応の移動局装置を1番目から順番に並べることで電力の増加を抑えることができる。
＜変形例2＞
【０１３２】
等価伝搬路RH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３０８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非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＞
【０１３３】
第３の実施形態およびその変形例1、変形例２では、シングルキャリアの場合を述べたが、マルチキャリア、特にOFDMにおいて本実施形態をサブキャリア毎に適用してもよい。その場合、第１の実施形態の変形例1のOFDM信号変調部１２１１、ＯＦＤＭ復調部２１７に相当するものを新たに加えればよい。
＜第４の実施形態＞
【０１３４】
第４の実施形態では、１台の基地局装置１５およびＮ台の移動局装置２５を備える。ただし、Ｎは、２またはそれより大きい整数である。さらに、基地局装置１５は、２Ｎ本のアンテナを具備し、移動局装置２５の各々は２本のアンテナを具備する。基地局装置１５は、空間分割した２Ｎ本のストリームを送波するが、これらのストリームには別異のデータ信号が乗せられている。移動局装置２５のそれぞれは、これらのストリームを２本受波する。また、基地局装置１５は、ある場合には、全てＴＨＰ非対応の移動局装置と通信を行い、かつ、ある場合には、全てＴＨＰ対応の移動局装置と空間多重により同時通信を行うことができる。
【０１３５】
図１７は、基地局装置１５の主要な送信部分の構成を示す概略ブロック図である。
基地局装置１５の主要な送信部分は、変調部７０３−１、７０３−２、７０３−３・・・７０３−２Ｎ、干渉減算部７０５−３・・・７０５−２Ｎ、モジュロ演算部７０６−３・・・７０６―２Ｎ、モジュロ切換部７１２−３、７１２−２Ｎ、干渉算出部７１７、線形フィルタ乗算部７０５、ＤＲＳ生成部７１２、ＭＴ種別判別部、フィルタ乗算部７１９を具備する。なお、干渉減算部７０５−３・・・７０５−２Ｎ、モジュロ演算部７０６−３・・・７０６―２Ｎ、モジュロ切換部７１２−３、７１２−２Ｎ、干渉算出部７１７は、ＴＨＰ部７２０を構成する。ただし、第２の実施形態における信号置換部３０４、オーダ決定部３１７が欠如している。その他の受信部分を含めた構成は、第２の実施形態と同じである。
【０１３６】
ＭＴ種別判別部７１６は、その出力信号によりモジュロ切換部７１２−３・・・７１２−２Ｎを制御して、干渉減算部７０５−３・・・７０５−２Ｎの出力信号がＴＨＰ対応の移動局装置宛のものものであれば、対応するモジュロ演算部７０６−３・・・７０６−２Ｎへ出力し、また、ＴＨＰ非対応の移動局装置宛のものものであれば、モジュロ演算部７０６−３・・・７０６−２Ｎをバイパスして、線形フィルタ乗算部７０５へ出力する。
ＴＨＰ部７２０の出力信号は、ＤＲＳ生成部７１２の出力信号とともに線形フィルタ乗算部７０５へ加えられる。
線形フィルタ乗算部７０５の処理は、第２の実施形態の線形フィルタ乗算部３０８の処理と同様であるので、その説明を省略する。また、移動局装置での処理は、第２の実施形態での移動局装置の処理と同一であるので、その説明を省略する。
【０１３７】
本実施形態では、一例として一つの移動局装置に２本のストリームを送信する場合について説明したが、１つの移動局装置が３本以上の複数ストリームで通信を行う場合においても同様に、複数のTHP非対応の移動局装置とTHP対応の移動局装置を、MU-MIMO THPを用いて多重することを可能にする。
＜変形例1＞
本変形例１では、第３の実施形態の変形例１と同様に、信号置換部とオーダ決定部を付加する。オーダ決定部は、第３の実施形態の変形例1と同様に、THP非対応MTがk個存在したとすると、1〜k番目にTHP非対応MT、k+1番目以降にTHP対応MTを配置するようにオーダを決定する。ここでオーダ決定部は伝搬路情報取得部から入力した伝搬路状態情報に基づいて、k+1番目以降のTHP対応端末に対し、k+1番目以降の移動局装置のオーダを決める。またオーダ決定部はMT種別判別部から入力されたMT種別情報を、決定したオーダリングの順番に並びかえてからモジュロ切換部に入力する。
＜変形例2＞
【０１３８】
第４の実施形態およびその変形例1では、シングルキャリアの場合を述べたが、マルチキャリア、特にOFDMにおいて本実施形態をサブキャリア毎に適用してもよい。その場合、第１の実施形態の変形例1と同様に、OFDM信号変調部とOFDM信号復調部を新たに加える。
＜第５の実施形態＞
【０１３９】
図１８は、本発明の第５の実施形態に係る通信システムを示す概略図である。この通信システムは、１台の基地局装置１６が４台の移動局装置２６−１、２６−２、２６−３、２６−４と無線通信を行う。基地局装置１６は、４本のアンテナを具備し、移動局装置２６の各々は１本のアンテナを具備する。移動局装置２６−１、２６−３、２６−４は、摂動ベクトルの加算が行われた（非線形処理の行われた）データ信号を受信する移動局装置であり、移動局装置２６−２は、そのような非線形処理の行われることのなかったデータ信号を受信する移動局装置である。
【０１４０】
図１９に、基地局装置１６の構成を概略ブロック図にて示す。基地局装置１６は、符号化部９０２−１、９０２−２、９０２−３、９０２−４、変調部９０３−１、９０３−２、９０３−３、９０３−４、ＶＰ（Vector Perturbation）部９２０、フレーム構成部９０８、無線送信部９１０−１、９１０−２、９１０−３、９１０−４、アンテナ部９１１−１、９１１−２、９１１−３、９１１−４、ＤＲＳ生成部９１２、ＣＲＳ生成部９１３、無線受信部９１４−１、９１４−２、９１４−３、９１４−４、フレーム分離部９１５、ＭＴ種別判別部９１６、伝搬路情報取得部９１８、フィルタ算出部９１９を具備する。なお、アンテナ部９１１−１、９１１−２、９１１−３、９１１−４を除く他の構成（９０２−１、９０２−２、９０２−３、９０２−４、９０３−１、９０３−２、９０３−３、９０３−４、９３０、９０８、９１０−１、９１０−２、９１０−３、９１０−４、９１１−１、９１１−２、９１１−３、９１１−４、９１２、９１３、９１４−１、９１４−２、９１４−３、９１４−４、９１５、９１６、９１８、９１９の符号で示されるもの。）は、プロセッサ部５を構成する。
移動局装置２６へ宛てたデータ信号９０１−１、９０１−２、９０１−３、９０１−４は、符号化部９０２−１、９０２−２、９０２−３、９０２−４において誤り訂正符号化が行われ、次いで変調部９０３−１、９０３−２、９０３−３、９０３−４で変調される。変調部９０３−１、９０３−２、９０３−３、９０３−４の出力信号は、ＶＰ部９３０へ加えられる。
【０１４１】
図２０に、ＶＰ部９２０の詳細をブロック図にて示す。ＶＰ部９２０は、候補信号点算出部９２１、フィルタ乗算部９２２、ノルム算出部９２３、最適信号選択部９２４を具備する。
先ず、図２０の候補信号点算出部９２１の処理について説明をする。４つのデータ信号９０１−１、９０１−２、９０１−３、９０１−４を、所望信号としてs ( = (s1, s2, s3,s4) t) とする。sは4つの複素数で表されるベクトルである。ここで、摂動ベクトルは、実部および虚部に整数の係数を持つ4次元複素数ベクトルZを用いてZτで示す。ただし、τは、モジュロ幅である。すると、摂動ベクトルは、モジュロ幅τの整数倍の信号である。
【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。ここで候補地点ｘは、
x =s +Zτ （３８）
となる。
【０１４３】
候補信号点ｘは、８次元空間の格子点となる。フィルタ乗算部９２２は、候補信号点算出部が入力した候補信号点各々について、下記の式（３０）のように線形フィルタH-1を乗算する。すると、
H-1x = H-1 （s +Zτ） （３９）
となる。ただし、H-1 は、基地局装置１６と移動局装置２６との間の伝搬路行列Ｈの逆行列である。
フィルタ乗算部９２２は、このフィルタ乗算後の候補点の配置をノルム算出部９２３に入力する。
【０１４４】
ノルム算出部９２３は、フィルタ乗算後の候補点配置に基づいて、全ての点H-1xに対してのユークリッドノルム ||H-1x||2を計算する。この結果は、最適信号選択部９２４へ加えられる。
最適信号選択部９２４は、この複数のユークリッドノルム||H-1ｘ||2の中から、最も小さい値を持つものを選択する。そして、そのときのｘの値をｘ0として出力する。これが図１９のＶＰ部９２０の出力である。最終的にＶＰ部９２０は、摂動ベクトルを施した信号としてｘ0を、フレーム構成部９０８に出力する。フレーム構成部９０８は、受け取ったデータ信号ｘ0に専用参照シンボルＤＲＳを時間多重する。
【０１４５】
この時間多重を行った信号に対して、伝搬路行列Ｈの逆行列H-1を乗算した送信信号H-1xoと、共用参照シンボルＣＲＳをさらに時間多重して、無線送信部９１０−１、９１０−２、９１０−３、９１０−４に加え、ディジタル／アナログ変換、無線周波数へのアップコンバートを行う。無線送信部９１０−１、９１０−２、９１０−３、９１０−４の出力は、アンテナ部９１１−１、９１１−２、９１１−３、９１１−４を介して移動局装置２６−１、２６−３、２６−４へ送波される。
【０１４６】
一方、アンテナ部９１１−１、９１１−２、９１１−３、９１１−４は、移動局装置２６−１、２６−３、２６−４から受波した無線信号を無線受信部９１４−１、９１４−２、９１４−３、９１４−４に加える。無線受信部９１４−１、９１４−２、９１４−３、９１４−４は、アンテナ部９１１−１、９１１−２、９１１−３、９１１−４から受け取った無線信号についてベースバンドへのダウンコンバートし、次いでアナログ／ディジタル変換を行った後に、その出力信号をフレーム分離部９１５へ加える。
【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１１８は、フレーム分離部１１５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１１８から受け取った伝搬路情報Ｈの逆行列H-1関する信号作成して、この信号をＶＰ部９２０へ加える。
【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。
【０１４９】
以上述べた方法により、THP対応MTと複数のTHP非対応MTが混在していても空間多重することを可能にする。
なお、本実施例では線形フィルタとしてH-1 を用いた。これはZFフィルタと呼ばれるものであり、H-1 に代えてH' H ( H' H' H +ｄI )-1を用いるMMSE (Minimum Mean Squared Error) 型の方法を用いてもよい。ここで、ｄは、移動局装置が受ける雑音電力を送信信号の電力で割った値である。
本実施形態では、MU-MIMO VPにおいても、複数のTHP非対応の移動局装置とTHP対応の移動局装置を多重することができる。
＜変形例1＞
【０１５０】
なお、基地局装置１６のプロセッサ１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。
【０１５１】
また、ＭＴ種別判別部９１６とＶＰ部９３０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＞
【０１５２】
本発明の第６の実施形態では、１台の基地局装置１７がＮ台の移動局装置と無線通信を行う。移動局装置は全てＭ本のアンテナを有し、基地局装置１７は、ＭＮ本のアンテナを有する。基地局装置は、摂動ベクトルを用いて送信電力を低減した別異のデータ信号を乗せたＭＮ本のストリームを同時に空間多重して、移動局装置に向ける。ただし、移動局装置のうちTHP非対応の移動局装置がK台あり、ＴＨＰ対応の移動局装置は、（Ｎ−Ｋ）台ある。
【０１５３】
図２１に、基地局装置１７のＶＰ部１１２０の構成を示す。ＶＰ部１１２０は、候補信号点算出部１１２１、フィルタ乗算部１１２２、ノルム算出部９２３、最適信号選択部９２４を具備する。ノルム算出部９２３、最適信号選択部９２４は、第５の実施形態のものと同様である。また、基地局装置１６のＶＰ部１１２０以外の構成は、第５の実施形態のものと同様である。
【０１５４】
以下に基地局装置１６のＶＰ部１１２０の候補信号点算出部１１２１とフィルタ乗算部１１２２の動作について説明する。
候補信号点算出部１１２１は、MT種別情報に基づいてTHP対応の移動局装置に対する次元についてだけ摂動ベクトルＶＰを加算する。このときMT種別情報はN個の移動局装置に関する情報である。一方、各移動局装置にM個ずつ信号を送るため一度に空間多重する送信信号はNM個存在する。そこで候補信号点算出部１１２１は、THP対応の移動局装置宛の信号M(N-K)個に対応する次元だけ摂動ベクトルを加算した候補点を算出する。候補信号点の配置は式（３８）と同様に
ｘ = s +Zτ （４２）
で表される。
【０１５５】
次にフィルタ乗算部１１２２の動作について説明する。このフィルタ乗算部１１２２で乗算するフィルタは第５の実施形態において伝搬路行列Hの逆行列H-1だったものを複数受信アンテナに拡張したものである。先ず乗算するフィルタの算出方法から説明する。ここで計算するフィルタは、第２の実施形態のフィルタ算出部において行った計算と類似するものである。
（Null Spaceの算出）
【０１５６】
フィルタを計算するために、基地局装置１７は、移動局装置の個別フィルタの算出、線形フィルタの算出、干渉係数フィルタの算出の4つのプロセスを実行する。
第２の実施形態と同様に、基地局装置１６の各送信アンテナからk番目の移動局装置の受信アンテナまでの伝搬路の複素利得をM行MN列の行列Hkで表す。全体の伝搬路行列は
【０１５７】
【数２２】
【０１５８】
で表される。いま、Hからk番目のMT宛の伝搬路を除いた行列を
【０１５９】
【数２３】
【０１６０】
とおく。ここで実施例2と異なるのが、k+1〜N番目の伝搬路も式（４６）に含めていることである。何故ならば、本実施例では、線形フィルタによって全ての干渉を一度に除去するからであり、自分より番号の小さい移動局装置宛の信号だけ線形フィルタで除去して、残りの干渉をTHPで除去する第２の実施形態や第４の実施形態とは異なるからである。この行列Ｈ＾ｋは、M行M(N-1)列となる。次に、行列Ｈ＾ｋに対して特異値分解を施す。
【０１６１】
【数２４】
【０１６２】
ここで、行列Ｖ＾Ｉｍｋは、MN行M(N-1)列の行列とし、行列Ｖ＾ｋｅｒｋは、MN行M列の行列とする。行列Ｈ＾ｋのランクは高々M(N-1)であることに対応して、行列
【０１６３】
【数２５】
【０１６４】
の最初のM(N-1)列を除いた行列 Ｖ＾ｋｅｒｋがNull Spaceに対応する。第２の実施形態と同様に考えると、本実施形態の場合、行列Ｈ＾ｋは、k番目の移動局装置以外に対応する伝搬路を表す行列なので、フィルタＶ＾ｋｅｒｋを基地局装置１６で乗算して送信した信号は、k番目以外の移動局装置には干渉を与えないことがわかる。
（MT個別フィルタの算出）
【０１６５】
次にN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。
【０１６６】
【数２６】
【０１６７】
Ｖ＾ｋｅｒｋはM×M(N-1)行列であるためＶ＾ｋｅｒｋは高々Mランクである。行列
【０１６８】
【数２７】
【０１６９】
のうち最初のM列をMT個別フィルタＶ＾Ｉｍｋとする。またＶ＾ｋｅｒｋはM(N-1)×M行列となる。
（線形フィルタの算出）
【０１７０】
式（３５）、（３６）で求めた行列Ｖ＾ｋｅｒｋと行列ＶＩｍｋ (k=1,2,…,N) を用いて、線形フィルタを
【０１７１】
【数２８】
【０１７２】
とする。この行列Pは第１の実施形態における行列Qに相当し、フィルタ算出部９１９は、フィルタ乗算部９２２にこのPを入力する。
（干渉係数フィルタの算出）
【０１７３】
行列HPを等価的伝搬路とすると
【０１７４】
【数２９】
【０１７５】
とおくことができる。ここでTiiはM行M列の行列であり、i番目の移動局装置宛の信号がi番目のMTに届くときに通ると見做せる伝搬路行列である。式（３８）を見ると、Tii (i=1,..,N) 成分以外の成分が0になっている。これは、各移動局装置宛の信号に対して、その移動局装置以外の移動局装置に対する信号が干渉として届いてしまわないようなフィルタＶ＾ｋｅｒｋを乗算しているからである。フィルタ乗算部は候補信号点xのそれぞれに対してフィルタPを下式のように乗算する。
P x = P (Ｓ＋Ｚ０τ) （４９）
【０１７６】
フィルタ乗算部１１２２は、最終的にこの式（４９）で表される信号をノルム算出部１１２２に入力する。ノルム算出部９２３及び最適信号選択部９２４の動作は、第５の実施形態のものと同様であり、VP部１１２０は、最終的に算出した信号を、第５の実施形態のところで説明をしたフレーム構成部９０８に入力する。
移動局装置の構成は、第２の実施形態のものと同様である。第２の実施形態と同様に、移動局装置は、受信信号が等価伝搬路Tkkを通ったとして、伝搬路補償を行って信号検出する。
【０１７７】
本実施形態では、１つの移動局装置が複数ストリームで通信を行う場合においても、複数のTHP非対応の移動局装置とTHP対応の移動局装置を、MU-MIMO VPを用いて多重することができる。
＜変形例1＞
【０１７８】
第６の実施形態では、シングルキャリアの場合を述べたが、マルチキャリア、特にOFDMのサブキャリア毎に適用してもよい。この場合は、第１の実施形態の変形例1のところで説明をしたOFDM信号変調部とOFDM信号復調部を各信号ストリームに新たに付加すればよい。例えばM個の受信アンテナを持つ移動局装置をN台多重する場合、基地局装置はMN個の信号ストリームそれぞれに対してOFDM信号変調部とOFDM信号復調部を持つ。また、各移動局装置はOFDM信号変調部とOFDM信号復調部をM個ずつ持つ。
【０１７９】
ここで摂動ベクトルとモジュロ演算との関係について説明をする。データ信号への摂動ベクトルの加算は、データ信号についての等値変換であり、移動局装置におけるモジュロ演算でデータ信号を復元できるので摂動ベクトルの加算によってもデータ信号の情報は失われない。加算する摂動ベクトルを、必ず加算後の信号が一定の振幅の範囲内に収まるようにしたものがモジュロ演算である。例えば、式（１０）のモジュロ演算はModτ(x)-xで示される摂動ベクトルを信号xに加算していると考えることができる。
【０１８０】
なお、上記の全ての実施形態および変形例において、基地局の全アンテナ数および移動局装置の全アンテナ数は、それぞれ通信に用いるデータストリーム数と一致するものとして、説明を行った。すなわち、複数のデータストリームは、それぞれが異なるデータ信号を伝送するものとして説明を行った。しかし、例えば、８本のデータストリームのうちの２本のデータストリームが同一のデータ信号を伝送し、この２本のデータストリームを特定の２本のアンテナを有する一つの移動局装置が受信し、受信後にこの２つのデータ信号（同一のデータ信号）を合成することにより、受信品質を向上させるようにしてもよい。
【０１８１】
以上、図面を参照して、本発明の実施形態について詳述したが、具体的な構成は上述のものに限られることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１８２】
本発明は、移動無線通信または固定無線通信の分野において利用することができる。
【符号の説明】
【０１８３】
１０・・・第１の通信装置、２０・・・第２の通信装置、１０２・・・符号化装置、１０３・・・変調装置、１０４・・・信号置換部、１０５・・・干渉減算部、１０６・・・モジュロ演算部、１０７・・・干渉算出部、１０８・・・線形フィルタ部、１０９・・・フレーム構成部、１１０・・・無線送信部、１１１・・・アンテナ部、１１２・・・ＤＲＳ生成部、１１３・・・ＣＲＳ生成部、１１６・・・ＭＴ種別判別部、１１７・・・オーダ決定部、１１８・・・伝搬路情報取得部、１１９・・・フィルタ算出部、１２０・・・ＴＨＰ部、２０１・・・復号部、２０２・・・復調部、２０３・・・モジュロ演算部、２０４・・・伝搬路補償部、２０５・・・フレーム分離部、２０６・・・無線受信部、２０７・・・伝搬路推定部、２０８・・・伝搬路状態情報生成部、２１０・・・フレーム構成部、２１１・・・無線受信部、２１２・・・アンテナ部、１２１１・・・ＯＦＤＭ信号変調部、２１７・・・ＯＦＤＭ信号復調部、５１２・・・モジュロ切換部、９２０・・・ＶＰ部、９２１・・・候補信号点算出部、９２２・・・フィルタ乗算部、９２３・・・ノルム算出部、９２４・・・最適信号選択部
【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において、
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、
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】
第２の通信装置の前記一部以外の第２の通信装置は、前記変換装置を具備せずに前記データ信号の受信を行う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】
第２の通信装置の前記一部以外の第２の通信装置は、異なるシステムに属することを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
第１の通信装置は、前記ストリームの空間多重が行われる空間の伝搬路定数を推定する共通参照シンボルの生成装置と、前記重み付け装置の重み付けをも考慮に入れた等価伝搬路の伝搬路定数を推定する専用参照シンボルの生成装置とを具備することを特徴とする請求項１から３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のものは、前記専用参照シンボルを用いて等価伝搬路の推定を行うことを特徴とする請求項４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３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３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】
前記第１の通信装置は、１台で移動局の数だけのアンテナを具備し、前記第２の移動局はそれぞれ１本のアンテナを具備することを特徴とする請求項１から３に記載の通信システム。
【請求項１１】
前記第２の移動局の少なくとも一部は複数本のアンテナを具備することを特徴とする請求項１から３に記載の通信システム。
【請求項１２】
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１３】
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において、
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、
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１４】
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において、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１５】
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において、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において、
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、
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】
第２の通信装置の前記一部以外の第２の通信装置は、前記変換装置を具備せずに前記データ信号の受信を行う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】
第２の通信装置の前記一部以外の第２の通信装置は、異なるシステムに属することを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
第１の通信装置は、前記ストリームの空間多重が行われる空間の伝搬路定数を推定する共通参照シンボルの生成装置と、前記重み付け装置の重み付けをも考慮に入れた等価伝搬路の伝搬路定数を推定する専用参照シンボルの生成装置とを具備することを特徴とする請求項１から３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のものは、前記専用参照シンボルを用いて等価伝搬路の推定を行うことを特徴とする請求項４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３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３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】
前記第１の通信装置は、１台で移動局の数だけのアンテナを具備し、前記第２の移動局はそれぞれ１本のアンテナを具備することを特徴とする請求項１から３に記載の通信システム。
【請求項１１】
前記第２の移動局の少なくとも一部は複数本のアンテナを具備することを特徴とする請求項１から３に記載の通信システム。
【請求項１２】
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１３】
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において、
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、
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１４】
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において、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１５】
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において、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。
【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１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【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１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１１−１４６９９５（Ｐ２０１１−１４６９９５Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７０４２（Ｐ２０１０−７０４２）
【出願日】平成２２年１月１５日（２０１０．１．１５）
【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２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１５日（２０１０．１．１５）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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