JP2007215045A - 無線通信方法および無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通信相手が複数存在する場合に、送信ウエイトを適切に決定し、所望通信相手以外への干渉信号を減らすか、もしくは消すように送信を行うようにする。
【解決手段】通信相手および送信すべきデータが決定されると、チャネル情報取得回路１０８は通信相手のチャネル応答行列を直交空間演算回路１０６と干渉空間演算回路１０７に送る。干渉空間演算回路１０７は、干渉空間基底ベクトル群をチャネル応答行列から演算し、直交空間演算回路１０６に出力する。直交空間演算回路１０６は、チャネル応答行列および干渉空間基底ベクトル群から、直交空間チャネル応答行列を演算し、送信ウエイト演算回路１０５出力する。送信ウエイト演算回路１０５で、各通信相手に対する各信号系列のそれぞれのアンテナにおける送信ウエイトを算出する。これにより、所望通信相手以外への干渉信号を低減させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、同一の周波数チャネルを用い、異なる複数の送信アンテナより独立な信号系列を空間多重して送信し、複数の受信アンテナを用いて信号を受信し、各送受信アンテナ間のチャネル応答行列をもとに受信局側でデータの復調を行うＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）通信を用い、同時に複数の通信相手への情報伝達を実現する高速無線アクセスシステムにおいて、空間多重する信号系列の数以上のアンテナを備えた無線通信方法および無線通信装置に関する。

近年、２．４ＧＨｚ帯または５ＧＨｚ帯を用いた高速無線アクセスシステムとして、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ規格、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格などの普及が目覚しい。これらのシステムでは、マルチパスフェージング環境での特性を安定化させるための技術である直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）変調方式を用い、最大で５４Ｍｂｐｓの伝送速度を実現している。ただし、ここでの伝送速度とは物理レイヤ上での伝送速度であり、実際にはＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ ）レイヤでの伝送効率が５０〜７０％程度であるため、実際のスループットの上限値は３０Ｍｂｐｓ程度である。一方で、有線ＬＡＮの世界ではＥｔｈｅｒｎｅｔの１００Ｂａｓｅ−Ｔインタフェースをはじめ、各家庭にも光ファイバを用いたＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ ｔｏ ｔｈｅ ｈｏｍｅ）の普及から、１００Ｍｂｐｓの高速回線の提供が普及しており、無線ＬＡＮの世界においても更なる伝送速度の高速化が求められている。

そのための技術としては、ＭＩＭＯ技術が有力である。このＭＩＭＯ技術とは、送信局側において複数の送信アンテナから同一チャネル上で異なる独立な信号を送信し、受信局側において同じく複数のアンテナを用いて信号を受信し、各送信アンテナ／受信アンテナ間のチャネル応答行列を求め、この行列を用いて送信局側で各アンテナから送信した独立な信号を推定し、データを再生するものである。

送信装置のアンテナ素子数をＭ_Ｔ、通信相手である受信装置のアンテナ素子数をＭ_Ｒ、同時、同周波数帯において送信する通信系列数をＬとして、シングルユーザにおいて最適となる指向性制御を示す。図１８は伝搬環境に最適となるように送信指向性を制御し、空間多重により伝送速度を向上させる、従来技術における送信部の構成例である。符号９００はデータ分割回路、９０１−１〜９０１−Ｌは変調回路、９０２は送信信号変換回路、９０３−１〜９０３−Ｍ_Ｔは無線部、９０４−１〜９０４−Ｍ_Ｔはアンテナ素子、９０５は送信ウエイト演算回路、９０６はチャネル応答行列取得回路である。

アンテナ９０４−１〜９０４−Ｍ_Ｔおよび無線部９０３−１〜９０３−Ｍ_Ｔは、無線信号の送受信を行うことが可能であり、これらを介して送信部の各アンテナ９０４−１〜９０４−Ｍ_Ｔと通信相手の各アンテナ間のチャネル応答行列をチャネル応答行列取得回路９０６において推定することができる。このチャネル応答行列の取得方法はここでは明記しないが、アンテナ９０４−１〜９０４−Ｍ_Ｔにおいて既知信号の受信を行った際に得られる情報を元に推定するか、もしくは受信信号に含まれるフィードバック情報に含まれる情報によって、チャネル応答行列の情報が取得される。この情報は送信ウエイト演算回路９０５に入力され、各信号系列のそれぞれのアンテナにおける送信ウエイトを算出する。

次に、送信すべくデータが入力されると、データ分割回路９００では１系統の信号をＬ系統の信号系列に分割し、変調回路９０１−１〜９０１−Ｌへ入力する。ここでは、ＭＩＭＯチャネル推定用のプリアンブル信号等が付与され、変調された後、これらの信号は、送信信号変換回路９０２に入力される。ここで、送信データは送信ウエイトを乗算され、無線部９０３−１〜９０３−Ｍ_Ｔに入力され、アンテナ９０４−１〜９０４−Ｍ_Ｔを介して無線信号として送信される。

チャネル応答行列取得回路９０６において得られたチャネル応答行列Ｈ（Ｍ_Ｒ×Ｍ_Ｔ行列）は下式のように特異値分解により、ユニタリ行列Ｖ（Ｍ_Ｔ×Ｍ_Ｔ行列）、Ｕ_Ｕ（Ｍ_Ｒ×Ｍ_Ｒ行列）および固有値√λを対角要素とし、非対角行列を０とする行列Ｄ（Ｍ_Ｒ×Ｍ_Ｔ行列）に分けることができる。

ここでＨ_ｉｊは送信装置のｊ番目のアンテナから受信装置のｉ番目のアンテナまでの伝達係数を表し、Ｖ_ｉｊは送信装置においてｊ番目の送信ビームに対するｉ番目のアンテナ素子に適用する送信ウエイトであり、Ｕ_ｉｊは受信装置のｊ番目の送信ビームに対するｉ番目のアンテナの受信信号に適用する受信重みの複素共役となっている。ここで、固有値λは各パスの伝送容量の大きさを表す（λ_１≧λ_２≧・・・ ≧λ_ＭＲ）。上付きの添え字Ｈは共役複素行列を表す。

このようにして得られた行列Ｖから、対応する固有値の大きいものから通信に用いる空間多重数Ｌだけ列ベクトルを選択し得られる上り送信ウエイトＷを送信装置の送信ウエイトとし、Ｕ^Ｈから通信に使用するＬ個の行ベクトルを選択し得られる上り受信ウエイトＷ’を受信装置の受信重みとすることで、各信号で特異値λに対応する最大の伝送容量を実現することができる。ＷとＷ’を下式に示す。

Ｌ＝Ｍ_Ｒとした場合では、送信装置で送信信号Ｓ（Ｍ_Ｒ×１ベクトル）に送信ウエイトＶを用いて送信することで、受信信号Ｘ（Ｍ_Ｒ×１ベクトル）は以下のように表せる。

よって送信信号Ｓは受信信号Ｘに例えばＵの共役複素転置行列を乗算することで、それぞれ対応する固有値の平方根を乗算された送信信号Ｓを得ることができ、各信号は固有値λだけ熱雑音Ｎに対する比（ＳＮ比）が高くなり、伝送容量が最大となる通信を実現できる。

以上は通信相手が１つである場合である。次に通信相手が複数である場合を考える。以下、同時に通信を行う通信相手の数をＭ_Ｕ、送信アンテナ素子数をＭ_Ｔ、ｋ番目の通信相手の持つ受信アンテナ素子数をＭ_Ｒ（ｋ）、Ｍ_Ｕの通信相手の持つ総受信アンテナ数をＭ_Ｒ、ｋ番目の通信相手に対する送信通信系列数をＬ（ｋ）、送信する全通信系列数をＬ（Ｌ≦Ｍ_Ｔ）、とする。

数式（１）で表したチャネル応答行列を各通信相手に定義し、ｋ番目の通信相手に対するチャネル応答行列Ｈ_（ｋ）（Ｍ_Ｒ（ｋ）×Ｍ_Ｔ行列）は、以下のように表せる。

また、全空間チャネル応答行列Ｈ_ａｌｌ（Ｍ_Ｒ×Ｍ_Ｔ行列）を
［Ｈ_（１） ^Ｔ _， Ｈ_（２） ^Ｔ _， ・・・ ，Ｈ_（Ｍｕ） ^Ｔ _，］^Ｔ
と定義する。

また、各通信相手に対し用いる送信ウエイトをＷ（ｋ）（Ｍ_Ｔ×Ｌ（ｋ）行列）とし、送信信号をＸ（ｋ）（Ｌ（ｋ）×１ベクトル）、受信信号をＹ（ｋ）（Ｌ（ｋ）×１ベクトル）、送信ウエイト全体をＷ_ａｌｌ
Ｗ_ａｌｌ ＝ ［ Ｗ_（１）， Ｗ_（２）， ・・・ ，Ｗ_{（Ｍｕ），}］ （Ｍ_Ｔ×Ｌ行列）、
送信信号全体をＸ_ａｌｌ
Ｘ_ａｌｌ ＝［ Ｘ_（１） ^Ｔ _， Ｘ_（２） ^Ｔ _， ・・・ ，Ｘ_（Ｍｕ） ^Ｔ _，］^Ｔ （Ｌ×１ベクトル）、受信信号全体をＹ_ａｌｌ
Ｙ_ａｌｌ ＝［ Ｙ_（１） ^Ｔ _， Ｙ_（２） ^Ｔ _， ・・・ ，Ｙ_（Ｍｕ） ^Ｔ _，］^Ｔ （Ｍ_Ｒ×１ベクトル）とする。すると受信信号Ｙ_ａｌｌは、以下のように表せる。

複数の通信相手に対し、通信を行う場合の問題点を明らかにするため、Ｌ＝Ｍ_Ｔとし、Ｗ_ａｌｌを対角要素を１、非対角要素を０とする対角行列とし、送信装置が無指向性で送信を行った場合を考えると、以下のようになる。

ここで、Ｚ_ａｌｌは熱雑音ベクトルを表し、Ｚ_（ｋ）は各通信相手の受信信号に対応する熱雑音ベクトルである。通信相手１にのみ注目すると、受信信号Ｙ_（１）は、以下のように表すことができる。

したがって、通信相手１に対して送信された送信信号Ｘ_（１）以外にＸ_（２）〜Ｘ_（Ｍｕ）が干渉信号として受信され、大きく伝送品質を劣化させるか、もしくは実質的に復号することができなくなってしまう。
（Ｍｉｙａｓｈｉｔａ， Ｋ． ；Ｎｉｓｈｉｍｕｒａ， Ｔ． ；Ｏｈｇａｎｅ， Ｔ． ；Ｏｇａｗａ， Ｙ． ；Ｔａｋａｔｏｒｉ， Ｙ． ；Ｋｅｉｚｏ Ｃｈｏ；’’Ｈｉｇｈ ｄａｔａ−ｒａｔｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｗｉｔｈ ｅｉｇｅｎｂｅａｍ−ｓｐａｃｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ （Ｅ−ＳＤＭ） ｉｎ ａ ＭＩＭＯ ｃｈａｎｎｅｌ， ‘’Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ， ２００２． Ｐｒｏｓｅｅｄｉｎｇｓ． ＶＴＣ ２００２−Ｆａｌｌ． ２００２ ＩＥＥＥ ５６ｔｈ， Ｖｏｌｕｍｅ：３， ２４−２８ Ｓｅｐｔ． ２００２ Ｐａｇｅｓ：１３ ０２＿１３０６ ｖｏｌ． ３）．

上述の従来例では単一の通信相手に対する最大の伝送容量を得ることを可能とするが、同時に複数の通信相手が存在し、同時にこれらの通信相手に送信を行う場合には非常に大きな干渉を生じてしまう。これは、同時に通信をする通信相手を増やすことで、空間分割多重の効果を高め、より高い伝送速度を目指すうえで大きな弊害となる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、通信相手が複数存在する場合に、所望通信相手以外への干渉信号を制御することで、所望の品質を実現するように送信ウエイトを決定する無線通信方法および無線通信装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る本発明は、複数の送信アンテナ素子を備え、通信相手の具備する受信アンテナと送信アンテナ素子との間、もしくは、受信アンテナを用いて形成される受信ビームと送信アンテナとの間の伝搬環境を表すチャネル応答行列を推定し、伝搬環境に適した送信ウエイトを決定して送信信号に送信重み付けを行ったうえで複数の通信相手に送信信号を送信する無線通信方法であって、通信を行う各通信相手に、当該通信相手以外の通信相手の受信アンテナもしくは受信ビームと送信装置の送信アンテナ間のチャネル応答ベクトル群から、当該通信相手の干渉空間基底ベクトル群を決定するステップと、当該通信相手に対するチャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトルと直交する成分を取り出した直交空間チャネル応答行列を演算するステップと、直交空間チャネル応答行列から、線形の演算で得られる送信ウエイトを決定するステップとを備えることを特徴とする無線通信方法である。

請求項２に係る本発明は、複数の送信アンテナ素子を備え、通信相手の具備する受信アンテナと送信アンテナ素子との間、もしくは、受信アンテナを用いて形成される受信ビームと送信アンテナとの間の伝搬環境を表すチャネル応答行列を推定し、伝搬環境に適した送信ウエイトを決定して送信信号に送信重み付けを行ったうえで複数の通信相手に送信信号を送信する無線通信方法であって、同時に通信を行う中から、第１の通信相手を決定するステップと、第１の通信相手の第１の通信系列に用いる送信ウエイトを、第１の通信相手に対するチャネル応答行列から線形の演算により、第１の送信ウエイトとして決定するステップと、第１の通信相手の第１の通信系列以外の通信系列と、第２の通信相手の通信系列に用いる送信ウエイトを決定するために、各通信相手に、当該通信相手以外の通信相手の受信アンテナもしくは受信ビームと送信装置の送信アンテナ間のチャネル応答ベクトル群と、第１の送信ウエイトに対し、第１の通信相手に形成される受信ビームと送信アンテナとの間のチャネル応答ベクトルから、当該通信相手の干渉空間基底ベクトル群を決定するステップと、当該通信相手に対するチャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトルと直交する成分を取り出した直交空間チャネル応答行列を演算するステップと、直交空間チャネル応答行列から、線形の演算で得られる第２の送信ウエイトを決定するステップとを備えることを特徴とする無線通信方法である。

請求項３に係る本発明は、複数の送信アンテナ素子を備え、通信相手の具備する受信アンテナと送信アンテナ素子との間、もしくは、受信アンテナを用いて形成される受信ビームと送信アンテナとの間の伝搬環境を表すチャネル応答行列を推定し、伝搬環境に適した送信ウエイトを決定して送信信号に送信重み付けを行ったうえで複数の通信相手に送信信号を送信する無線通信方法であって、同時に通信を行う中から、第１の通信相手を決定するステップと、第１の通信相手の第１の通信系列の送信を行うと、この通信系列による干渉が大きく除去できない、もしくは、除去するのに十分な復号装置を有しない通信相手を判定し、これらの通信相手を干渉不可通信相手として決定するステップと、干渉不可通信相手に対するチャネル応答行列から、第１の干渉空間基底ベクトルを決定するステップと、第１の通信相手に対するチャネル応答行列から、第１の干渉空間基底ベクトルと直交する成分を取り出した第１の直交空間チャネル応答行列を演算するステップと、第１の直交空間チャネル応答行列から、線形の演算で得られる第１の通信相手の第１の送信ウエイトを決定するステップと、第１の通信相手の第１の通信系列以外の通信系列と、第２の通信相手の通信系列に用いる送信ウエイトを決定するために、各通信相手に、当該通信相手以外の通信相手の受信アンテナもしくは受信ビームと送信装置の送信アンテナ間のチャネル応答ベクトル群と、第１の送信ウエイトに対し、第１の通信相手に形成される受信ビームと送信アンテナとの間のチャネル応答ベクトルから、当該通信相手の干渉空間基底ベクトル群を決定するステップと、当該通信相手に対するチャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトルと直交する成分を取り出した直交空間チャネル応答行列を演算するステップと、直交空間チャネル応答行列から、線形の演算で得られる第２の送信ウエイトを決定するステップとを備えることを特徴とする無線通信方法である。

請求項４に係る本発明は、複数の送信アンテナ素子を備え、通信相手の具備する受信アンテナと送信アンテナ素子との間、もしくは、受信アンテナを用いて形成される受信ビームと送信アンテナとの間の伝搬環境を表すチャネル応答行列を推定し、伝搬環境に適した送信ウエイトを決定して送信信号に送信重み付けを行ったうえで複数の通信相手に送信信号を送信する無線通信方法であって、同時に通信を行う中から、複数の第１の通信相手を決定するステップと、第１の通信相手の第１の通信系列の送信を行うと、この通信系列による干渉が大きく除去できない、もしくは、除去するのに十分な復号装置を有しない通信相手を判定し、これらの通信相手を干渉不可通信相手として決定するステップと、当該第１の通信相手以外の第１の通信相手のチャネル応答行列と、干渉不可通信相手に対するチャネル応答行列から、第１の干渉空間基底ベクトルを決定するステップと、第１の通信相手に対するチャネル応答行列から、第１の干渉空間基底ベクトルと直交する成分を取り出した第１の直交空間チャネル応答行列を演算するステップと、第１の直交空間チャネル応答行列から、線形の演算で得られる第１の通信相手の第１の送信ウエイトを決定するステップと、第１の通信相手の第１の通信系列以外の通信系列と、第２の通信相手の通信系列に用いる送信ウエイトを決定するために、各通信相手に、当該通信相手以外の通信相手の受信アンテナもしくは受信ビームと送信装置の送信アンテナ間のチャネル応答ベクトル群と、第１の送信ウエイトに対し、第１の通信相手に形成される受信ビームと送信アンテナとの間のチャネル応答ベクトルから、当該通信相手の干渉空間基底ベクトル群を決定するステップと、当該通信相手に対するチャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトルと直交する成分を取り出した直交空間チャネル応答行列を演算するステップと、直交空間チャネル応答行列から、線形の演算で得られる第２の送信ウエイトを決定するステップとを備えることを特徴とする無線通信方法である。

請求項５に係る本発明は、請求項１〜４に記載の無線通信方法において、干渉空間基底ベクトルとして、通信相手のチャネル応答行列の複素共役行列の行ベクトル群に直交化法を用いることで得られる単位ベクトルや、選択されたチャネル応答行列を特異値分解した際に得られる送信側固有ベクトル、もしくはこの固有ベクトルと近似できる線形演算で得られたベクトルを演算するステップと、を備えることを特徴とする無線通信方法である。

請求項６に係る本発明は、請求項１〜４に記載の無線通信方法において、干渉空間基底ベクトル候補として、通信相手のチャネル応答行列の複素共役行列の行ベクトル群に直交化法を用いることで得られる単位ベクトルや、選択されたチャネル応答行列を特異値分解した際に得られる送信側固有ベクトル、もしくはこの固有ベクトルと近似できる線形演算で得られたベクトルを演算するステップと、異なる通信相手に関連する前記ベクトルの内積値を演算し、この内積値が低くなるようにベクトルを選択し、干渉空間基底ベクトルを決定するステップと、を備えることを特徴とする無線通信方法である。

請求項７に係る本発明は、請求項１〜４に記載の無線通信方法において、干渉空間基底ベクトル候補として、通信相手のチャネル応答行列の複素共役行列の行ベクトル群に直交化法を用いることで得られる単位ベクトルや、通信相手のチャネル応答行列を特異値分解した際に得られる送信側固有ベクトル、もしくはこの固有ベクトルと近似できる線形演算で得られたベクトルを演算するステップと、この得られたベクトルを送信ウエイトとすることで得られる通信系列の信号対雑音比を推定するステップと、異なる通信相手に関連する前記ベクトルの内積値を演算するステップと、ベクトル間の相関から、それらのベクトルを用いた場合の信号対雑音比の劣化を推定し、通信を行う際の伝送容量の期待値が最も高くなる組み合わせを選択するステップとを備えることを特徴とする無線通信方法である。

請求項８に係る本発明は、請求項１〜４に記載の無線通信方法において、干渉空間基底ベクトル候補として、通信相手のチャネル応答行列の複素共役行列の行ベクトル群に直交化法を用いることで得られる単位ベクトルや、通信相手のチャネル応答行列を特異値分解した際に得られる送信側固有ベクトル、もしくはこの固有ベクトルと近似できる線形演算で得られたベクトルを演算するステップと、この得られたべクトルを送信ウエイトとすることで本来得られる通信系列の信号対雑音比を推定するステップと、異なる通信相手に関連する前記ベクトルの内積値を演算するステップと、ベクトル間の相関から、それらのベクトルを用いた場合の信号対雑音比の劣化を推定し、選択可能な変調方式を鑑み、許容する品質で、最大の伝送速度を達成できる組み合わせを選択するステップとを備えることを特徴とする無線通信方法である。

請求項９に係る本発明は、請求項１〜４に記載の無線通信方法において、送信ウエイト、もしくは第１、第２の送信ウエイトを決定した後、再び干渉空間基底ベクトル、もしくは第１、第２の干渉基底ベクトルとして、当該通信相手の決定された送信ウエイトに対応する通信相手の受信ビームと送信アンテナ素子との間のチャネル応答ベクトルを演算するステップと、直交空間チャネル応答行列、もしくは第１、第２の直交空間チャネル応答行列を新たに定義された干渉空間基底ベクトル、もしくは第１、第２の干渉空間基底ベクトルを用いることに基づき演算するステップと、得られた直交空間チャネル応答行列、もしくは第２の直交空間チャネル応答行列から、新たに送信ウエイト、もしくは第２の送信ウエイトを決定するステップとを備え、これらのステップを任意の回数繰り返すことを特徴とする無線通信方法である。

請求項１０に係る本発明は、請求項１〜４に記載の無線通信方法において、干渉基底空間装置の誤差および時変動により生じるチャネル応答行列の誤差を予想し、これらから想定されるベクトルを付加干渉空間基底ベクトルとして直交条件に加えるステップと、付加干渉空間基底ベクトルとして、過去に推定したチャネル応答行列と現在のチャネル応答行列から、送信タイミングにおける送信時チャネル応答行列を推定し、推定された送信時チャネル応答行列から得られるベクトルを、直交条件に加えるステップを備えることを特徴とする無線通信方法である。

請求項１１に係る本発明は、請求項１０に記載の無線通信方法において、付加干渉空間基底ベクトルとして、周波数方向に情報を多重する通信を行う際に得られる、異なる周波数帯のチャネル応答行列を、直交条件に加えるステップを備えることを特徴とする無線通信方法である。

請求項１２に係る本発明は、複数本のアンテナ素子を備えた送信局と、１つもしくは複数のアンテナ素子を備えた複数の通信相手局とにより構成され、送信局と複数の通信相手局のアンテナ素子、もしくはそれらアンテナ素子に形成されるビームにより構成されるＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）チャネルを介して、複数の通信相手局に対し、ひとつまたは複数の信号系列を同一周波数チャネルおよび同一時刻に空間多重してＭＩＭＯ通信を行うことが可能な無線通信システムにおける、Ｍｕ個の通信相手について、Ｌ（１）〜Ｌ（Ｍｕ）個の空間多重により信号を送信する無線通信装置において、送信空間多重数Ｍｕ×（Ｌ（１）＋Ｌ（２）＋・・・＋Ｌ（Ｍｕ））以上となる、ＭＴ（ＭＴ＞１：整数）本のアンテナ素子を具備し、前記各アンテナ素子に接続され、受信時には受信信号からをベースバンド信号に変換し、チャネル情報取得回路へ出力し、送信時には送信信号を無線信号としてアンテナ素子から送信を行う無線部と、無線部から入力された信号から、通信相手に対するチャネル応答行列の推定し、通信相手と送信信号が決定すると、送信を行う通信相手のチャネル応答行列を干渉空間演算回路へ出力するチャネル情報取得回路と、チャネル情報取得回路から入力されたチャネル応答行列を元に、各通信相手に対する干渉空間ベクトルの算出を行う干渉空間演算回路と、干渉空間演算回路から入力される干渉空間ベクトルおよび、チャネル応答行列取得回路から入力されるチャネル応答行列をもとに、各通信相手に対する当該通信相手以外の通信相手への干渉を軽減する直交空間チャネル応答行列を算出する直交空間演算回路と、直交空間演算回路において算出された直交空間チャネル応答行列を入力信号とし、直交空間チャネル応答行列に線形演算を行うことで得られる送信ウエイトを決定し、送信信号変換回路に出力し、各通信系列に適用する変調方式や符号化率からなる伝送モードを変調回路とデータ分割回路に出力する送信ウエイト演算回路と、上記チャネル応答行列取得回路、干渉空間演算回路、直交空間演算回路、送信ウエイト演算回路から構成される送信ウエイト決定ブロックと、送信データを通信系列数に伝送モードに応じて分割するデータ分割回路と、各信号系列に変調を行う変調回路と、変調された各通信系列に送信ウエイト演算回路で決定された送信ウエイトを乗算し、対応するのアンテナ素子に接続された無線部に出力を行う送信信号変換回路とを備えたことを特徴とする無線通信装置である。

請求項１３に係る本発明は、請求項１２記載の無線通信装置であって、前記送信ウエイト決定ブロックは、無線部から入力された信号からチャネル応答行列の推定を行い、通信相手と送信信号が決定すると、通信相手のチャネル応答行列を干渉空間候補演算回路に出力するチャネル情報取得回路と、入力されたチャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトルの候補となる干渉空間基底ベクトル候補を、通信空間選択回路に出力する干渉空間候補演算回路と、実際に送信を行う通信相手、通信系列数、および干渉空間として用いる干渉空間基底ベクトルを選択する通信空間選択回路と、通信空間選択回路から入力された干渉空間基底ベクトルと、チャネル情報取得回路から入力されたチャネル応答行列とから、各通信相手に対する当該通信相手以外の通信相手への干渉を軽減する直交空間チャネル応答行列を算出する直交空間演算回路と、直交空間演算回路において算出された直交空間チャネル応答行列を入力信号とし、直交空間チャネル応答行列に線形演算を行うことで得られる送信ウエイトを決定し、送信信号変換回路に出力し、各通信系列に適用する伝送モードを変調回路とデータ分割回路に出力する送信ウエイト演算回路とを備えたことを特徴とする無線通信装置である。

請求項１４に係る本発明は、請求項１２記載の無線通信装置であって、前記送信ウエイト決定ブロックは、無線部から入力された信号からチャネル応答行列の推定を行い、通信相手と送信信号が決定すると、通信相手のチャネル応答行列を干渉空間候補演算回路に出力するチャネル情報取得回路と、入力されたチャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトルの候補となる干渉空間基底ベクトル候補を、通信空間選択回路に出力する干渉空間候補演算回路と、実際に送信を行う通信相手、通信系列数、および干渉空間として用いる干渉空間基底ベクトルを選択し、さらに選ばれなかった干渉空間基底ベクトル候補の中から、完全には直交させない準干渉空間基底ベクトルを選択し、直交空間演算回路に出力する通信空間選択回路と、通信空間選択回路から入力された干渉空間基底ベクトル、準干渉空間基底ベクトルと、チャネル情報取得回路から入力されたチャネル応答行列とから、各通信相手に対する当該通信相手以外の通信相手への干渉を軽減する直交空間チャネル応答行列を算出する直交空間演算回路と、直交空間演算回路において算出された直交空間チャネル応答行列を入力信号とし、直交空間チャネル応答行列に線形演算を行うことで得られる送信ウエイトを決定し、送信信号変換回路に出力し、各通信系列に適用する伝送モードを変調回路とデータ分割回路に出力する送信ウエイト演算回路とを備えたことを特徴とする無線通信装置である。

請求項１５に係る本発明は、請求項１２記載の無線通信装置であって、前記送信ウエイト決定ブロックは、無線部から入力された信号からチャネル応答行列の推定を行い、通信相手と送信信号が決定すると、通信相手のチャネル応答行列を干渉空間候補演算回路に出力するチャネル情報取得回路と、入力されたチャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトルの候補となる干渉空間基底ベクトル候補を、通信空間選択回路に出力する干渉空間候補演算回路と、時変動の影響や、装置の誤差により、実際に送信を行う際に干渉空間となることが予想されるベクトルを、付加干渉空間ベクトルとして出力を行う付加干渉空間選択回路と、実際に送信を行う通信相手、通信系列数、および干渉空間として用いる干渉空間基底ベクトルを選択し、さらに選ばれなかった干渉空間基底ベクトル候補の中から、完全には直交させない準干渉空間基底ベクトルを選択し、付加干渉空間選択回路から入力された付加干渉空間ベクトルを、干渉空間基底ベクトルと直交するベクトルに変換し、干渉空間基底ベクトルか、準干渉空間基底ベクトルに加え、直交空間演算回路に出力する通信空間選択回路と、通信空間選択回路から入力された干渉空間基底ベクトル、準干渉空間基底ベクトルと、チャネル情報取得回路から入力されたチャネル応答行列とから、各通信相手に対する当該通信相手以外の通信相手への干渉を軽減する直交空間チャネル応答行列を算出する直交空間演算回路と、直交空間演算回路において算出された直交空間チャネル応答行列を入力信号とし、直交空間チャネル応答行列に線形演算を行うことで得られる送信ウエイトを決定し、送信信号変換回路に出力し、各通信系列に適用する伝送モードを変調回路とデータ分割回路に出力する第２の送信ウエイト演算回路とを備えたことを特徴とする無線通信装置である。

請求項１６に係る本発明は、請求項１２記載の無線通信装置であって、前記送信ウエイト決定ブロックは、通信相手と送信信号が決定すると、通信相手の中から優先して送信を行う第１の通信相手と第１の通信系列の数を決定し、第１の通信相手とその他の通信相手の情報をチャネル情報取得回路に出力する送信ランク設定回路と、無線部から入力された信号からチャネル応答行列の推定を行い、送信ランク設定回路から通信相手と送信信号が入力されると、第１の通信相手のチャネル応答行列と第１の通信系列の数を第１の送信ウエイト演算回路へ、全通信相手のチャネル応答行列を第２の干渉空間候補演算回路へ出力するチャネル情報取得回路と、入力された第１の通信相手のチャネル応答行列から、線形演算により、第１の送信ウエイトを規定数決定し、干渉空間候補演算回路に出力する第１の送信ウエイト演算回路と、チャネル情報取得回路から入力されたチャネル応答行列と、第１の送信ウエイト演算回路から入力された第１の送信ウエイトから、基底ベクトルの候補となる干渉空間基底ベクトル候補を、通信空間選択回路に出力する第２の干渉空間候補演算回路と、時変動の影響や、装置の誤差により、実際に送信を行う際に干渉空間となることが予想されるベクトルを、付加干渉空間ベクトルとして出力を行う付加干渉空間選択回路と、実際に送信を行う通信相手、通信系列数、および干渉空間として用いる干渉空間基底ベクトルを選択し、さらに選ばれなかった干渉空間基底ベクトル候補の中から、完全には直交させない準干渉空間基底ベクトルを選択し、付加干渉空間選択回路から入力された付加干渉空間ベクトルを、干渉空間基底ベクトルと直交するベクトルに変換し、干渉空間基底ベクトルか、準干渉空間基底ベクトルに加え、第２の直交空間演算回路に出力する第２の通信空間選択回路と、第２の通信空間選択回路から入力された干渉空間基底ベクトル、準干渉空間基底ベクトルと、チャネル情報取得回路から入力されたチャネル応答行列とから、各通信相手に対する当該通信相手以外の通信相手への干渉を軽減する直交空間チャネル応答行列を算出する第２の直交空間演算回路と、第２の直交空間演算回路において算出された直交空間チャネル応答行列を入力信号とし、直交空間チャネル応答行列に線形演算を行うことで得られる送信ウエイトを決定し、第２の送信信号変換回路に出力し、各通信系列に適用する伝送モードを変調回路とデータ分割回路に出力する第２の送信ウエイト演算回路とを備えたことを特徴とする無線通信装置である。

請求項１７に係る本発明は、請求項１２記載の無線通信装置であって、前記送信ウエイト決定ブロックは、通信相手と送信信号が決定すると、通信相手の中から優先して送信を行う複数の第１の通信相手と第１の通信系列の数を決定し、第１の通信相手とその他の通信相手の情報をチャネル情報取得回路に出力する送信ランク設定回路と、無線部から入力された信号からチャネル応答行列の推定を行い、送信ランク設定回路から通信相手と送信信号が入力されると、第１の通信相手のチャネル応答行列と第１の通信系列の数を第１の直交空間演算回路と第１の干渉空間演算回路へ出力し、全通信相手のチャネル応答行列を第２の干渉空間候補演算回路へ出力するチャネル情報取得回路と、入力された第１の通信相手のチャネル応答行列から、各第１の通信相手の第１の干渉空間基底ベクトルを決定し、第１の直交空間演算回路へ出力する第１の干渉空間演算回路と、第１の干渉空間演算回路から入力された第１の干渉空間基底ベクトルと、チャネル情報取得回路から入力された第１の通信相手のチャネル応答行列から、線形演算により、第１の送信ウエイトを規定数決定し、干渉空間候補演算回路に出力する第１の送信ウエイト演算回路と、チャネル情報取得回路から入力されたチャネル応答行列と、第１の送信ウエイト演算回路から入力された第１の送信ウエイトから、第２の干渉空間基底ベクトルの候補となる干渉空間基底ベクトル候補を、通信空間選択回路に出力する第２の干渉空間候補演算回路と、時変動の影響や、装置の誤差により、実際に送信を行う際に干渉空間となることが予想されるベクトルを、付加干渉空間ベクトルとして出力を行う付加干渉空間選択回路と、実際に送信を行う通信相手、通信系列数、および干渉空間として用いる干渉空間基底ベクトルを選択し、さらに選ばれなかった干渉空間基底ベクトル候補の中から、完全には直交させない準干渉空間基底ベクトルを選択し、付加干渉空間選択回路から入力された付加干渉空間ベクトルを、干渉空間基底ベクトルと直交するベクトルに変換し、干渉空間基底ベクトルか、準干渉空間基底ベクトルに加え、 第２の直交空間演算回路に出力する第２の通信空間選択回路と、第２の通信空間選択回路から入力された干渉空間基底ベクトル、準干渉空間基底ベクトルと、チャネル情報取得回路から入力されたチャネル応答行列とから、各通信相手に対する当該通信相手以外の通信相手への干渉を軽減する直交空間チャネル応答行列を算出する第２の直交空間演算回路と、第２の直交空間演算回路において算出された直交空間チャネル応答行列を入力信号とし、直交空間チャネル応答行列に線形演算を行うことで得られる送信ウエイトを決定し、送信信号変換回路に出力し、各通信系列に適用する伝送モードを変調回路とデータ分割回路に出力する第２の送信ウエイト演算回路とを備えたことを特徴とする無線通信装置である。

請求項１８に係る本発明は、請求項１２記載の無線通信装置であって、前記送信ウエイト決定ブロックは、通信相手と送信信号が決定すると、通信相手の中から優先して送信を行う複数の第１の通信相手と第１の通信系列の数を決定し、第１の通信相手とその他の通信相手の情報をチャネル情報取得回路に出力する送信ランク設定回路と、無線部から入力された信号からチャネル応答行列の推定を行い、送信ランク設定回路から通信相手と送信信号が入力されると、第１の通信相手のチャネル応答行列と第１の通信系列の数を第１の直交空間演算回路と第１の干渉空間候補演算回路へ出力し、全通信相手のチャネル応答行列を第２の干渉空間候補演算回路へ出力するチャネル情報取得回路と、入力された第１の通信相手のチャネル応答行列から、各第１の通信相手の第１の干渉空間基底ベクトル候補を演算し、第１の通信空間演算回路へ出力する第１の干渉空間候補演算回路と、入力された第１の干渉空間基底ベクトル候補から、第１の干渉空間として用いる第１の干渉空間基底ベクトルを選択し、さらに選ばれなかった第１の干渉空間基底ベクトル候補の中から、完全には直交させない第１の準干渉空間基底ベクトルを選択し、第１の直交空間演算回路に出力する第１の通信空間選択回路と、第１の通信空間演算回路から入力された第１の干渉空間基底ベクトルと第１の準干渉空間基底ベクトルと、チャネル情報取得回路から入力された第１の通信相手のチャネル応答行列から、線形演算により、第１の送信ウエイトを規定数決定し、第２の干渉空間候補演算回路に出力する第１の送信ウエイト演算回路と、チャネル情報取得回路から入力されたチャネル応答行列と、第１の送信ウエイト演算回路から入力された第１の送信ウエイトから、第２の干渉空間基底ベクトルの候補となる干渉空間基底ベクトル候補を、通信空間選択回路に出力する第２の干渉空間候補演算回路と、時変動の影響や、装置の誤差により、実際に送信を行う際に干渉空間となることが予想されるベクトルを、付加干渉空間ベクトルとして出力を行う付加干渉空間選択回路と、実際に送信を行う通信相手、通信系列数、および干渉空間として用いる干渉空間基底ベクトルを選択し、さらに選ばれなかった干渉空間基底ベクトル候補の中から、完全には直交させない準干渉空間基底ベクトルを選択し、付加干渉空間選択回路から入力された付加干渉空間ベクトルを、干渉空間基底ベクトルと直交するベクトルに変換し、干渉空間基底ベクトルか、準干渉空間基底ベクトルに加え、直交空間演算回路に出力する第２の通信空間選択回路と、通信空間選択回路から入力された干渉空間基底ベクトル、準干渉空間基底ベクトルと、チャネル情報取得回路から入力されたチャネル応答行列とから、各通信相手に対する当該通信相手以外の通信相手への干渉を軽減する直交空間チャネル応答行列を算出する直交空間演算回路と、直交空間演算回路において算出された直交空間チャネル応答行列を入力信号とし、直交空間チャネル応答行列に線形演算を行うことで得られる送信ウエイトを決定し、送信信号変換回路に出力し、各通信系列に適用する伝送モードを変調回路とデータ分割回路に出力する送信ウエイト演算回路とを備えたことを特徴とする無線通信装置である。

請求項１９に係る本発明は、請求項１２記載の無線通信装置であって、前記送信ウエイト決定ブロックは、通信相手と送信信号が決定すると、通信相手の中から優先して送信を行う複数の第１の通信相手と第１の通信系列の数を決定し、第１の通信相手とその他の通信相手の情報をチャネル情報取得回路に出力する送信ランク設定回路と、無線部から入力された信号からチャネル応答行列の推定を行い、送信ランク設定回路から通信相手と送信信号が入力されると、第１の通信相手のチャネル応答行列と第１の通信系列の数を第１の直交空間演算回路と第１の干渉空間候補演算回路へ出力し、全通信相手のチャネル応答行列を第２の干渉空間候補演算回路へ出力し、第１の通信系列による干渉を完全に除去することが難しい干渉不可通信相手のチャネル応答行列の少なくとも一部を第１の付加干渉空間選択回路に出力するチャネル情報取得回路と、入力された第１の通信相手のチャネル応答行列から、各第１の通信相手の第１の干渉空間基底ベクトル候補を演算し、第１の通信空間演算回路へ出力する第１の干渉空間候補演算回路と、時変動の影響や、装置の誤差により、実際に送信を行う際に干渉空間となることが予想されるベクトルや、入力された干渉不可通信相手のチャネル応答行列行列から得られる干渉空間基底ベクトルを、付加干渉空間ベクトルとして出力を行う第１の付加干渉空間選択回路と、入力された第１の干渉空間基底ベクトル候補から、第１の干渉空間として用いる第１の干渉空間基底ベクトルを選択し、さらに選ばれなかった第１の干渉空間基底ベクトル候補の中から、完全には直交させない第１の準干渉空間基底ベクトルを選択し、第１の付加干渉空間選択回路から入力された第１の付加干渉空間ベクトルを、第１の干渉空間基底ベクトルと直交するベクトルに変換し、第１の干渉空間基底ベクトルか、第１の準干渉空間基底ベクトルに加え、第１の直交空間演算回路に出力する第１の通信空間選択回路と、第１の通信空間演算回路から入力された第１の干渉空間基底ベクトルと第１の準干渉基底ベクトルと、チャネル情報取得回路から入力された第１の通信相手のチャネル応答行列から、線形演算により、第１の送信ウエイトを規定数決定し、第２の干渉空間候補演算回路に出力する第１の送信ウエイト演算回路と、チャネル情報取得回路から入力されたチャネル応答行列と、第１の送信ウエイト演算回路から入力された第１の送信ウエイトから、第２の干渉空間基底ベクトルの候補となる干渉空間基底ベクトル候補を、通信空間選択回路に出力する第２の干渉空間候補演算回路と、時変動の影響や、装置の誤差により、実際に送信を行う際に干渉空間となることが予想されるベクトルを、付加干渉空間ベクトルとして出力を行う付加干渉空間選択回路と、実際に送信を行う通信相手、通信系列数、および干渉空間として用いる干渉空間基底ベクトルを選択し、さらに選ばれなかった干渉空間基底ベクトル候補の中から、完全には直交させない準干渉空間基底ベクトルを選択し、付加干渉空間選択回路から入力された付加干渉空間ベクトルを、干渉空間基底ベクトルと直交するベクトルに変換し、干渉空間基底ベクトルか、準干渉空間基底ベクトルに加え、直交空間演算回路に出力する通信空間選択回路と、通信空間選択回路から入力された干渉空間基底ベクトル、準干渉空間基底ベクトルと、チャネル情報取得回路から入力されたチャネル応答行列とから、各通信相手に対する当該通信相手以外の通信相手への干渉を軽減する直交空間チャネル応答行列を算出する直交空間演算回路と、直交空間演算回路において算出された直交空間チャネル応答行列を入力信号とし、直交空間チャネル応答行列に線形演算を行うことで得られる送信ウエイトを決定し、送信信号変換回路に出力し、各通信系列に適用する伝送モードを変調回路とデータ分割回路に出力する送信ウエイト演算回路とを備えたことを特徴とする無線通信装置である。

本発明によれば、通信相手およびその送信すべきデータが決定されると、対応する通信相手のチャネル応答行列を直交空間演算回路と干渉空間演算回路に送り、干渉空間演算回路で、干渉空間基底ベクトル群をチャネル応答行列から演算し、チャネル応答行列および干渉空間基底ベクトル群から、直交空間チャネル応答行列を演算し、送信ウエイト演算回路に出力し、送信ウエイト演算回路で、各通信相手に対する各信号系列のそれぞれのアンテナにおける送信ウエイトを算出している。これにより、所望通信相手以外への干渉信号を低減させる。

以下、本発明の種々の実施形態について、図を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１に本発明第１の実施形態における送信部の構成例を示す。図１において、１００はデータ分割回路、１０１−１〜１０１−Ｌは変調回路、１０２は送信信号変換回路、１０３−１〜１０３−Ｍ_Ｔは無線部、１０４−１〜１０４−Ｍ_Ｔはアンテナ、１０５は送信ウエイト演算回路、１０６は直交空間演算回路、１０８は干渉空間演算回路、１０７はチャネル応答行列取得回路、１１０は送信ウエイト決定ブロックを示す。

ここで、送信装置のアンテナ素子数をＭ_Ｔ、同時に通信を行う全通信相手の全受信アンテナ素子数をＭ_Ｒ、ｋ番目の通信相手の受信素子数をＭ_Ｒ（ｋ）、同時、同周波数帯において送信する通信相手全体での総通信系列数をＬとする。

従来技術の場合と同様に、アンテナ１０４−１〜１０４−Ｍ_Ｔおよび無線部１０３−１〜１０３−Ｍ_Ｔは、無線信号の送受信を行うことが可能であり、無線部１０３−１〜１０３−Ｍ_Ｔにおいて変換された受信信号をもとに、チャネル情報取得回路１０９において、送信部の各アンテナ１０４−１〜１０４−Ｍ_Ｔと複数の通信相手の受信アンテナ、もしくは受信ビームとの間のチャネル応答行列を推定することができる。このチャネル応答行列の取得方法はここでは明記しないが、アンテナ１０４−１〜１０４−Ｍ_Ｔにおいて既知信号の受信を行った際に得られる情報を元に推定するか、もしくは受信信号に含まれるフィードバック情報に含まれる情報によって、各通信相手に対するチャネル応答行列の情報が取得される。

通信相手およびその送信すべきデータが決定されると、対応する通信相手のチャネル応答行列が直交空間演算回路１０６と干渉空間演算回路１０７に出力される。干渉空間演算回路１０７においては、干渉空間基底ベクトル群をチャネル応答行列から演算し、直交空間演算回路１０６に出力する。

直交空間演算回路１０６においては、チャネル応答行列および干渉空間基底ベクトル群から、直交空間チャネル応答行列を演算し、送信ウエイト演算回路１０５出力する。

送信ウエイト演算回路１０５において、各通信相手に対する各信号系列のそれぞれのアンテナにおける送信ウエイトを算出する。

送信データは、データ分割回路１００においてＬ系統の信号系列に分割され、変調回路１０１−１〜１０１−Ｌへ入力される。ここで、ＭＩＭＯチャネル推定用のプリアンブル信号等が付与され、変調された後、これらの信号は、送信信号変換回路１０２に入力される。ここで、送信データには送信ウエイトが乗算され、が無線部１０３−１〜１０３−Ｍ_Ｔに入力され、アンテナ１０４−１〜１０４−Ｍ_Ｔを介して無線信号として送信される。

制御方法の一例を以下に示す。まず、チャネル情報取得回路１０８は、全空間チャネル応答行列Ｈ_ａｌｌ（Ｍ_Ｒ×Ｍ_Ｔ行列）、
Ｈ_ａｌｌ＝［Ｈ_（１） ^Ｔ _， Ｈ_（２） ^Ｔ _， ・・・ ，Ｈ_（Ｍｕ） ^Ｔ］^Ｔ
の推定を行う。ここで得られた全空間チャネル行列を、干渉空間演算回路１０７および、直交空間演算回路１０６に出力する。

干渉空間演算回路１０７は、各通信相手に対し、干渉空間として、当該通信相手以外の受信アンテナもしくは受信ビームと、送信アンテナとの間に形成されるチャネル応答のベクトルを用いる。

行列Ｇ（_ｋ）（Ｍ_Ｒ’（ｋ）×Ｍ_Ｔ行列）を、応答行列Ｈ（_ｋ）以外のチャネル応答行列Ｈ（_ｌ）（ｌ≠ｋ）から構成される干渉空間チャネル応答行列とし、Ｍ_Ｒ’（ｋ）＝Ｍ_Ｒ−Ｍ_Ｒ（ｋ）とする。したがって、干渉空間チャネル応答行列Ｇ（_ｋ）は、以下のように表される。

Ｇ（_ｋ）＝［Ｈ（_１）^Ｔ， ・・・，Ｈ（_ｋ−_１）^Ｔ，Ｈ（_ｋ＋_１）^Ｔ，・・・，Ｈ（_Ｍｕ）^Ｔ］^Ｔ

この干渉空間チャネル応答行列Ｇ（_ｋ）から構成される空間に信号を送信すると、それは他通信相手への干渉信号となる。干渉空間チャネル応答行列Ｇ（_ｋ）のａ番目の行ベクトルをｇ_ｋ，_ａとし、干渉空間チャネル応答行列Ｇ（_ｋ）の行成分の基底ベクトル群ｅ_ｋ，_１， ｅ_ｋ，_２， ・・・， ｅ_ｋ，_ＭＲ’（_ｋ）を以下のように直交化法を用いることで、干渉空間基底ベクトル群が演算される。

Ｅ_（ｋ） ＝［ｅ_ｋ，１ ^Ｔ， ｅ_ｋ，２ ^Ｔ， ・・・ ｅ_ｋ，ＭＲ’_（ｋ） ^Ｔ］^Ｔがｋ番目の通信相手に対する干渉空間基底ベクトル群である。（ａ，ｂ）は、ベクトルａとベクトルｂの内積値を表し、（ａ，ｂ）＝ａ・ｂ^Ｈ／（｜ａ｜・｜ｂ｜）である。

また、この干渉空間基底ベクトルとして、当該通信相手以外の通信相手に対応するチャネル応答行列Ｈ_（ｌ）（ｌ≠ｋ）を特異値分解し、Ｈ_（ｌ）＝Ｕ_（ｌ）Ｄ_（ｌ）Ｖ_（ｌ） ^Ｈにおける送信側固有ベクトルＶ_（ｌ）＝（ｖ_ｌ，１， …， ｖ_{ｌ，ＭＲ（ｌ）}）の共役複素ベクトルを選ぶこともできる。

次に、直交空間演算回路１０６においては、ｋ番目の通信相手における、ｋ番目以外の通信相手と干渉のない、もしくは干渉の小さい、直交空間チャネル応答行列Ｈ’_（ｋ）を求める。この直交空間チャネル応答行列Ｈ’_（ｋ）は、直交空間チャネル応答行列Ｈ_（ｋ）の、ｋ番目の通信相手以外の同時に通信を行う通信相手Ｈ_（ｌ）（ｌ≠ｋ）の行ベクトルと完全に直交するベクトルのみから構成される行列である。この直交空間内において送信ウエイトを決定すれば、他通信相手に対する干渉を除去できる。

直交空間チャネル応答行列Ｈ’_（ｋ）は、チャネル応答行列Ｈ（_ｋ）
Ｈ（_ｋ） ＝［ｈ_ｋ，１ ^Ｔ， ｈ_ｋ，２ ^Ｔ， ・・・ ，ｈ_ｋ，ＭＲ_（ｋ） ^Ｔ ］^Ｔ
と干渉空間基底ベクトル群Ｅ_（ｋ）
Ｅ_（ｋ） ＝［ｅ_ｋ，１ ^Ｔ， ｅ_ｋ，２ ^Ｔ， ・・・ ｅ_ｋ，ＭＲ’_（ｋ） ^Ｔ］^Ｔ
とにより、以下のように表せる。

ここで、（ａ，ｂ）はベクトルａとベクトルｂの内積値を表し、ｈ_ｋ，ｊはｋ番目の通信相手に対するチャネル応答行列Ｈ_（ｋ）のｊ番目の行ベクトルを表し、ｈ’_ｋ，ｊはｋ番目の通信相手に対する直交空間チャネル応答行列Ｈ’_（ｋ）のｊ番目の行ベクトルを表す。このようにして、直交空間チャネル応答行列Ｈ’_（ｋ）＝［ｈ’_ｋ，１ ^Ｔ， ｈ’_ｋ，２ ^Ｔ， ・・・ ｈ’_{ｋ，ＭＲ（ｋ）} ^Ｔ］^Ｔが得られる。

このように決定した直交空間チャネル応答行列Ｈ’_（ｋ）の情報を用いて送信ウエイトを決定すると、直交空間チャネル応答行列Ｈ’_（ｋ）は他通信相手に対して、完全に直交しているため、干渉信号を他通信相手に与えることがない。

例えば直交空間チャネル応答行列Ｈ’_（ｋ）の共役複素転置行列Ｈ’_（ｋ） ^Ｈの列ベクトルに直交化法を用い、得られる基底ベクトルを送信ウエイトとすることで、他通信相手への干渉信号が生じないように送信ウエイトを決定できる。共役複素転置行列Ｈ’_（ｋ） ^ＨにＱＲ分解を行い、
Ｈ’_（ｋ） ^Ｈ＝Ｑ’_（ｋ）Ｒ’_（ｋ）
とし、得られるＱ’_（ｋ）を送信ウエイトとしても同様である。

このようにして得られた送信ウエイトをＷ_（ｋ）（Ｍ_Ｔ×Ｌ（ｋ）行列）とし、全通信相手に対し用いる全体送信ウエイトＷ_ａｌｌは、
Ｗ_ａｌｌ＝［Ｗ_（１），Ｗ_（２）， ・・・ ，Ｗ_（ｋ）］
と表せ、このようにして得られた送信ウエイトを用いて通信を行うと、各通信相手において受信される受信信号Ｙ_ａｌｌは、以下のように表せる。

ここで、Ｚ_ａｌｌは全通信相手の受信信号に対応する熱雑音ベクトルである。通信相手１にのみ注目すると、受信信号Ｙ_（１）は、以下のように表すことができる。

ここで、送信ウエイトＷ_（２）〜Ｗ_（Ｍｕ）は、通信相手１のチャネル応答行列と完全に直交するベクトル群であるので、上式は以下のように書き換えることができる。

よって、単一の通信相手に対する通信と同様に扱うことができる。

ここで、送信ウエイトＷ_（ｋ）は、直交空間チャネル応答行列Ｈ’_（ｋ）を用いて線形演算で得られる行列である。

例えば、送信ウエイトＷ_（ｋ）として特異値分解
Ｈ’_（ｋ）＝Ｕ’_（ｋ）Ｄ’_（ｋ）Ｖ’_（ｋ） ^Ｈ
における送信側固有ベクトルＶ’_（ｋ）
Ｖ’_（ｋ）＝（ｖ’_ｋ，１， …， ｖ’_{ｋ，ＭＲ（ｋ）}）
を選ぶことで、固有値Ｄ’_（ｋ）に対応する高い伝送容量を得ることができる。

また、固有値Ｄ’_（ｋ）の対角成分である、固有値λ’_ｋ，１〜λ’_ｋ，Ｌにより通信相手における各通信系列の受信電力を推定できるため、予め送信装置において、通信系列数Ｌ_（ｋ）の決定や変調方式や符号化率からなる伝送モードの決定をこの固有値の値を基に設定できる。

例えば、受信電力と対応する伝送モードのテーブルを予め作成しておき、ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）が５〜１０ｄＢなら、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、１０〜１６ｄＢなら、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、１６〜２３ｄＢなら１６値ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、２３〜３０ｄＢなら６４値ＱＡＭ、３０ｄＢ以上なら２５６値ＱＡＭ、のように設定値を用いて変調方式を決定することができる。

また、各通信相手に用いる通信系列数Ｌ（ｊ）は通信相手の受信アンテナ素子数Ｍ_Ｒ（ｊ）よりも小さく選択することができる。この場合においては直交空間チャネル応答行列を求めるための干渉空間チャネル応答行列Ｇ_（ｋ）はより小さく選択することが可能であり、以下のように形成することができる。
Ｇ_（ｋ）＝［（Ｆ_（１） ^ＨＨ_（１））^Ｔ， ・・・ ， （Ｆ_{（ｋ−１）} ^ＨＨ_{（ｋ−１）}）^Ｔ， （Ｆ_{（ｋ＋１）} ^ＨＨ_{（ｋ＋１）}）^Ｔ， ・・・ ， （Ｆ_（Ｍｕ） ^ＨＨ_（Ｍｕ））^Ｔ］^Ｔ

ここで、Ｆ_（ｊ）は初期ウエイト行列（Ｍ_Ｒ（ｊ）×Ｌ’_ｋ（ｊ）行列）を表し、Ｌ’_ｋ（ｊ）はｋ番目の通信相手に対するｊ番目（ｊ≠ｋ）の通信相手の中から干渉空間として選択するベクトル数であり、Ｆ_（ｊ）の列ベクトルはそれぞれ完全に直交するように選択される。

簡単な例として、初期ウエイト行列を用いてアンテナ選択を行う場合には、初期ウエイト行列Ｆ_（ｋ）の各列ベクトルにおいて、選択するアンテナに対応する要素を実数とし、それ以外を０とすればよく、任意の数の受信アンテナを考慮できる。

ベクトル数Ｌ’_ｋ（ｊ）とベクトル数Ｍ_Ｒ（ｊ）とを等しくする
Ｌ’_ｋ（ｊ）＝Ｍ_Ｒ（ｊ）
とすることで、本発明第１の実施形態となる。

ベクトル数Ｌ’_ｋ（ｊ）はベクトル素Ｍ_Ｒ（ｊ）より小さい数を選択すると、ｊ番目の通信相手の自由度を狭めるかわりに、ｋ番目の通信相手にはより伝送容量の大きい通信系列を構築できる。

初期ウエイト行列Ｆ_（ｋ）としては例えば当該通信相手のチャネル応答行列Ｈ_（ｋ）もしくは受信側相関行列Ｈ_（ｋ）Ｈ_（ｋ） ^Ｈの列ベクトルに直交化法を用い、得られる基底ベクトルを用いることができる。Ｈ_（ｋ）にＱＲ分解を行い、
Ｈ_（ｋ）＝Ｑ_（ｋ）Ｒ_（ｋ）
とし、得られるＱ_（ｋ）を初期ウエイトとしても同様である。または、Ｈ_（ｂ）Ｈ_（ｈ） ^Ｈの固有ベクトルを用いることもでき、対応する固有値が大きいものから選択することもできる。

図２に、本発明第１の実施形態における送信フローを示す。図２において、通信を行う前に、送信を行う通信相手に対応するチャネル応答行列を予め推定する（ステップＳ１０１）。

通信相手と送信データが決定されると（ステップＳ１０２）と、該当する通信相手のチャネル応答行列を用いて、各通信相手に対し干渉空間基底ベクトルが演算され（ステップＳ１０３）、求められた干渉空間基底ベクトルとステップＳ１０１で推定されたチャネル応答行列を用いて直交空間チャネル応答行列を演算する（ステップＳ１０４）。各通信相手に決定された直交空間チャネル応答行列を用いて、送信ウエイトおよび適用する伝送モードを決定し（ステップＳ１０５）、送信データを入力し（ステップＳ１０６）、送信するデータを伝送モードに対応するビットの長さでＬ系列に分割し（ステップＳ１０７）、変調処理および既知信号の付与がなされ（ステップＳ１０８）、信号変換回路における処理は、シンボル単位で行われ、例えばｋ番目の通信相手に対するシンボルでの信号ベクトルをＳ_ｋとし、ｋ番目の通信相手に対する送信ウエイトをＷ_ｋとすると、Ｓ_ｋ→Ｗ_ｋ・Ｓ_ｋの信号変換処理を実施する信号変換処理を実施する（ステップＳ１０９）。このように、処理されたベースバンド信号は、各アンテナに対応する無線部によりＲＦ信号に変換され送信される（ステップＳ１１０）。

（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態を示すものである。図３において、２０５は送信ウエイト演算回路、２０６は直交空間演算回路、２０７は通信空間選択回路、２０８はチャネル情報取得回路、２０９は干渉空間候補演算回路を示す。通信空間選択回路２０７は下り回線を行う通信相手数および空間多重数を選択する。

図１に示したように、第１の実施形態においては、通信相手およびその送信すべきデータが決定されると、干渉空間演算回路１０７で、干渉空間基底ベクトル群をチャネル応答行列から演算する。当該通信相手のチャネル応答行列Ｈ_（ｋ）に対し、形成した干渉空間基底ベクトル群が高い相関を有する場合、直交空間演算回路１０６で得られる直交空間チャネル応答行列の絶対値は小さくなり、伝送容量が低下することが考えられる。そこで、直交空間チャネル応答行列を演算する前に、干渉空間基底ベクトルを選択することにより、より送信可能な伝送容量を高めることができる。

第２の実施形態では、まず、干渉空間候補演算回路２０９において、各通信相手のチャネル応答行列を用い、チャネル応答行列Ｈ_（ｋ）の複素共役行列の行ベクトルに直交化法を用いて得られる干渉空間基底ベクトル候補Ω_（ｋ）
Ω_（ｋ）＝［ω_ｋ，１ ^Ｔ，ω_ｋ，２ ^Ｔ， ・・・ω_{ｋ，ＭＲ（ｋ）} ^Ｔ］^Ｔ
を演算する。

ここでは、干渉空間基底ベクトル候補Ω_（ｋ）は、干渉基底ベクトルが当該通信相手以外の通信相手のチャネル応答行列から形成するのとは異なり、当該通信相手自身のチャネル応答行列を用いて計算される。干渉空間基底ベクトル候補ω_ｋ，１〜ω_{ｋ，１ＭＲ（ｋ）}は、チャネル応答行列Ｈ_（ｋ）から線形演算で得られる、ベクトルである。

例えば、チャネル応答行列Ｈ_（ｋ）を特異値分解し、
Ｈ_（ｋ）＝Ｕ_（ｋ）Ｄ_（ｋ）Ｖ_（ｋ） ^Ｈ
における送信側固有ベクトルＶ_（ｋ）
Ｖ_（ｋ）＝（ｖ_ｋ，１， ．．．， ｖ_{ｋ，ＭＲ（ｋ）}）
をω_ｋ，ｊとして選ぶこともできる。

干渉空間基底ベクトル候補Ω_（ｋ）は、干渉空間候補演算回路２０９から、通信空間選択回路２０７へ出力される。通信空間選択回路２０７において、入力された干渉空間基底ベクトル候補Ω_（ｋ）を、異なる通信相手間での内積値Ｐ_{ｋｌ，ａｂ}を評価する。
Ｐ_{ｋｌ，ａｂ}＝（ω_ｋ，ａ，ω_ｌ，ｂ）である。

ここで、ｋ≠ｌ、ａはｋ番目の通信相手に対するａ番目の干渉空間ベクトル、ｂはｌ番目の通信相手に対する干渉空間基底ベクトルである。

選択の例を図４に示す。図４は３つの通信相手Ａ〜Ｃがいる場合において、
Ｍ_Ｒ（Ａ）＝４、
Ｍ_Ｒ（Ｂ）＝３、
Ｍ_Ｒ（Ｃ）＝３
と仮定し、干渉空間基底ベクトル候補の内積値の絶対値を示したものである。ここで、他の通信相手に対し、内積値の絶対値が高くなる干渉空間基底ベクトル候補は使わないものとして通信系列数、および干渉空間として選択するベクトル数を減らすことができる。

図４では通信相手Ｃの第２干渉空間基底ベクトル候補が他通信相手に対する内積値の絶対値が高くなるため、除去することができる。または、通信相手Ｃへの伝送容量を優先して高めたい場合には、通信相手Ａの第２固有ベクトルおよび通信相手Ｂの第１固有ベクトルが通信相手Ｃに対応するベクトルに対し、高い相関を有するため、これらに対応する干渉空間基底ベクトル候補を選択しないことができる。

また、このとき、通信品質が良いものから優先して選択し、内積値の絶対値が高い場合は、期待される通信品質が悪い方を選択することができる。通信品質は、その干渉空間基底ベクトル候補を送信ウエイトとして用いた場合に期待できる通信品質を用いることができ、チャネル応答行列の固有値や、固有値から推定されるＳＮＲ（信号対雑音比）、また、ＳＮＲから得られる伝送容量
ｌｏｇ_２（１＋ＳＮＲ）
を用いることができる。

例えば、以下のように表せる、ある評価値Ｑを用いて、個の評価値を最大にするように制御することが考えられる。

ＳＮＲ’は期待される通信品質である。

また、図５には内積値の二乗値を用いて通信系列と干渉空間を選択する例を示す。内積値の二乗値は直交空間チャネル応答行列を作成する際に、減少する電力値に対応し、ρ^２は通信路の電力値が減少を示す評価値として用いることができる。

図５の表の上部に各通信路の固有値対雑音比をｄＢ表記で示した。これは、干渉電力がない場合に期待できる最大のＳＮＲを表すが、他の通信路に対する干渉を防ぐため干渉空間チャネル応答行列を定義し、全ストリームを使う場合には、下部に示したρ^２の和が大きくなり、推定通信品質［ｄＢ］は著しく劣化する。そこで、このρ^２の和から最大の周波数利用効率を達成するように通信系列および干渉空間を選択することができる。

図６は選択方法としてρ^２の和が０．５以下になるように各通信相手の通信経路を減らした例である。このように選択することで、各通信系列を有効に利用することができる。

図７は推定品質の表の上部の行に記載の推定信号品質ＳＮＲ’と内積値から、ｖ番目の通信相手のｌ番目の通信系列のマルチユーザ送信時の推定信号対雑音比Γｖ_，ｌを求め、下式で表せる式で表せるＣを最大にする干渉空間基底ベクトル候補を選択することもできる。

または、推定信号対雑音比Γｖ_，ｌから、適用する変調方式を決定した上で、ビット誤りが最も小さくなるように選択したりすることができる。

例えば、
Γｖ_，ｌ＝（１−Σζρ^２）・ＳＮＲv_，l
として、マルチユーザ送信時の推定信号対雑音比を用いることもできる。

図７は通信相手Ｂへの伝送容量を優先した場合の例である。このように何れかの通信相手への推定伝送容量が大きくなるように他の通信相手の通信系列を減らすことができる。

また、上記のように干渉空間基底ベクトル候補から、選択される候補が決まると、ｋ番目の通信相手に対しては、ｋ番目の通信相手以外の干渉空間基底ベクトル候補を用いて、干渉空間チャネル応答行列Ｇ_（ｋ）
Ｇ_（ｋ）＝［Ω’ _１） ^Ｔ， ・・・ ，Ω’_{（ｋ−１）} ^Ｔ _， Ω’ _{（ｋ＋１）} ^Ｔ， ・・・ ，Ω ’_（Ｍｕ） ^Ｔ］^Ｔ
を決定する。

干渉空間チャネル応答行列Ｇ（_ｋ）を用いて、数式（８）と同様にｋ番目の通信相手に対する干渉空間基底ベクトルを決定できる。ここで、Ω’_（ｌ）はｌ番目の通信相手に対し選択された干渉基底ベクトル候補を送信ウエイトとして用いると、ｌ番目の通信相手が形成する受信ウエイトを初期ウエイトとして定義することができ、
Ω’_（ｌ）＝Ｆ_（ｌ） ^ＨＨ_（ｌ）
である（Ｌ’_（ｌ）×Ｍ_Ｔ行列）。Ｌ’（_ｌ）はｌ番目の通信相手に対して選択された干渉空間基底ベクトルの数であり、ｌ番目の通信系列の数Ｌ_（ｌ）以上の値となる。

いずれの候補も選択されなかった場合は、干渉空間基底ベクトル数Ｌ’（_ｌ）は、
Ｌ’（_ｌ）＝０
であり、干渉基底ベクトル候補Ω’_（ｌ）は用いられない。

また、このとき干渉空間チャネル応答行列Ｇ_（ｋ）はＬ’’_（ｋ）×Ｍ_Ｔ行列となっており、Ｌ’’_（ｋ）は選択された干渉空間基底ベクトル候補の数Ｌ’_ａｌｌからＬ’_（ｋ）を引いた数となっている。この干渉空間チャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトル群Ｅ_（ｋ）
Ｅ_（ｋ） ＝［ｅ_ｋ，１ ^Ｔ，ｅ_ｋ，２ ^Ｔ，・・・，ｅ_{ｋ，Ｌ２（ｋ）} ^Ｔ］^Ｔ
を求め、直交チャネル応答行列から送信ウエイトを決定できる。

または、干渉空間基底ベクトル候補の選択方法のいくつかの候補を直交空間演算回路２０６に出力し、それぞれの候補に対し直交空間チャネル応答行列をそれぞれ求め、送信ウエイト演算回路２０５の演算結果から、実際にその送信ウエイトを用いた場合に得られる特性で、もっとも通信速度が高くなるものを選択することができる。または、１つもしくは複数の特定の通信相手への通信速度が高くなることを優先して決定することができる。

また、干渉空間候補演算回路２０９から、通信空間選択回路２０７へ出力を行う際に、各通信相手において選択されなかった干渉空間基底ベクトル候補を、準干渉基底ベクトル候補として通信空間選択回路２０７に出力することができる。

ｋ番目の通信相手に選択された準干渉基底ベクトル候補の数をＬ^＋ _（ｋ）個とする。また、ここで、ｋ番目の通信相手以外の通信相手に定義された準干渉基底ベクトル候補の数をＬ^＋’_（ｋ）とする。ｋ番目の通信相手に注目した時、このように出力されたＬ^＋’_（ｋ）個の準干渉基底ベクトル候補は、ｋ番目以外の通信相手の干渉空間チャネル応答行列Ｇ_（ｌ）（Ｌ’’_（ｌ）×Ｍ_Ｔ行列）に加えられ、拡張干渉空間チャネル応答行列Ｇ’_（ｌ）
Ｇ’_（ｌ）＝［Ｇ_（ｌ） ^Ｔ _， Ｇ^＋ _（ｌ） ^Ｔ］^Ｔ （（Ｌ’’_（ｋ）＋ Ｌ^＋’_（ｋ））×Ｍ_Ｔ行列）
を定義することができる。

ここで、選択された準干渉空間基底ベクトル候補をΩ’’_（ｋ）（Ｌ^＋ _（ｋ）×Ｍ_Ｔ行列）として表すと、
Ｇ^＋ _（ｌ）＝［Ω’’_（１）， ・・・，Ω’’_{（ｋ−１）}， Ω’’_{（ｋ＋１）}， ・・・ ，Ω’’_（Ｍｕ）］（Ｌ^＋’_（ｋ）×Ｍ_Ｔ行列）
と表せる。この拡張干渉空間チャネル応答行列Ｇ’_（ｌ）を用いて、数式（８）のように、干渉基底ベクトル群Ｅ_（ｋ）
Ｅ_（ｋ）＝［ｅ_ｋ，１ ^Ｔ， ｅ_ｋ，２ ^Ｔ， ・・・ ｅ_{ｋ， Ｌ}＋_{（ｋ）＋ Ｌ２（ｋ）} ^Ｔ］^Ｔ
を決定する。

この干渉空間チャネル応答行列を用いて、直交空間チャネル応答行列は、以下のように表すことができる。

ここで、干渉空間基底ベクトルに対応するρ_ｉ（ｉ≦Ｌ’’_（ｋ））は、１とし、準干渉基底に対応するρ_ｉ（Ｌ’’_（ｋ）＋１≦ｉ≦Ｌ^＋ _（ｋ）＋Ｌ’’_（ｋ））は、０より大きく、１より小さい値に設定することで、完全には直交条件を与えず、干渉量を減らすことができる。

図８に、本発明第２の実施形態における送信フローを示す。図８において、通信を行う前に、送信を行う通信相手に対応するチャネル応答行列を予め推定する（ステップＳ２０１）。

通信相手と送信データが決定される（ステップＳ２０２）と、該当する通信相手のチャネル応答行列を用いて、各通信相手に対し干渉空間基底ベクトル候補が演算され（ステップＳ２０３）、異なる通信相手に対応するベクトル候補の内積値を用いて、干渉空間基底ベクトル群、もしくは干渉空間基底ベクトル群と準干渉空間基底ベクトル群が決定される（ステップＳ２０４）。干渉空間基底ベクトルおよびチャネル応答行列を用いて直交空間チャネル応答行列を演算する（ステップＳ２０５）。各通信相手に決定された直交空間チャネル応答行列を用いて、送信ウエイトおよび適用する伝送モードを決定する（ステップＳ２０６）。送信データを入力し（ステップＳ２０７）、送信するデータを変調方式に対応するビットの長さでＬ系列に分割し（ステップＳ２０８）、変調処理および既知信号の付与がなされ（ステップＳ２０９）、信号変換回路における処理は、シンボル単位で行われ、例えばｋ番目の通信相手に対するシンボルでの信号ベクトルをＳ_ｋとし、ｋ番目の通信相手に対する送信ウエイトをＷ_ｋとすると、Ｓ_ｋ→Ｗ_ｋ・Ｓ_ｋの信号変換処理を実施する信号変換処理を実施する（ステップＳ２１０）。このように、処理されたベースバンド信号は、各アンテナに対応する無線部によりＲＦ信号に変換され送信される（ステップＳ２１１）。

（第３実施形態）
図９は、本発明第３の実施形態における送信ウエイト決定ブロック１１０の構成例を示す。図９において、３０５は送信ウエイト演算回路、３０６は直交空間演算回路、３０７は通信空間選択回路、３０８はチャネル応答行列取得回路、３０９は干渉空間候補演算回路、３１０は付加干渉空間選択回路を示す。

本発明の第３の実施形態においては、付加干渉空間選択回路３１０は、通信相手に考慮した初期ウエイト以外のベクトル空間や、チャネルの時変動を考慮し、送信ウエイトが他通信相手に干渉信号となることを防ぐための付加干渉空間基底ベクトル
γ_１，・・・，γ_{１’’ａｄｄ（ｋ）、}
もしくは付加準干渉空間基底ベクトル
γ’_１， ・・・ ，γ’_Ｌ＋_{ａｄｄ（ｋ）}
を、通信空間選択回路３０７に出力する。付加干渉空間ベクトル数はＬ’’_{ａｄｄ（ｋ）}、付加準干渉空間ベクトル数はＬ^＋ _{ａｄｄ（ｋ）}である。

ｋ番目の通信相手に対する拡張干渉空間チャネル応答行列Ｇ’_（ｋ）は、
（Ｌ’’_（ｋ）＋Ｌ’’_{ａｄｄ（ｋ）}＋Ｌ^＋ _（ｋ）＋Ｌ^＋ _{ａｄｄ（ｋ）}）×Ｍ_Ｔ
行列となり、以下のように表すことができる。
Ｇ’_（ｋ）＝［Ｇ_（ｌ） ^Ｔ _， γ_１ ^Ｔ， ・・・ ，γ_{Ｌ’’ａｄｄ（ｋ）} ^Ｔ _，Ｇ^＋ _（ｌ） ^Ｔ _，γ’_１ ^Ｔ，・・・ ，γ’_Ｌ＋_{ａｄｄ（ｋ）} ^Ｔ］^Ｔ

γ_１ ^Ｔ，・・・ ，γ_{Ｌ２ａｄｄ（ｋ）} ^Ｔ は付加干渉空間基底ベクトル群であり、γ’_１ ^Ｔ， ・・・ ，γ’_Ｌ＋_{ａｄｄ（ｋ）} ^Ｔ は付加準干渉空間基底ベクトル群である。

この拡張干渉空間チャネル応答行Ｇ’_（ｌ）を用いて、数式（８のように、干渉基底ベクトル群Ｅ_（ｋ）
Ｅ_（ｋ）＝［ｅ_ｋ，１ ^Ｔ， ｅ_ｋ，２ ^Ｔ， ・・・ ｅ_{ｋ， Ｌ２（ｋ）}＋_{Ｌ２ａｄｄ（ｋ）}＋_Ｌ＋_{（ｋ）＋Ｌ}＋_{ａｄｄ（ｋ）} ^Ｔ］^Ｔ
を決定する。
この干渉空間チャネル応答行列を用いると、直交空間チャネル応答行列は、以下のように表すことができる。

ここで、干渉空間基底ベクトルに対応するρ_ｉ（ｉ≦（Ｌ’’_（ｋ）＋ Ｌ’’_{ａｄｄ（ｋ）}））は、１とし、準干渉基底に対応するρ_ｉ（Ｌ’’_（ｋ）＋Ｌ’’_{ａｄｄ（ｋ）}＋１≦ｉ≦Ｌ’’_（ｋ）＋Ｌ’’_{ａｄｄ（ｋ）}＋Ｌ^＋ _（ｋ）＋Ｌ^＋ _{ａｄｄ（ｋ）}）は、０より大きく、１より小さい値に設定することで、完全には直交条件を与えず、干渉量を減らすことができる。

このように決定した直交空間チャネル応答行列Ｈ’_（ｋ）の情報を用いて送信ウエイトを決定すると、時変動に対してロバストな送信ビームを形成できる。付加干渉空間としては、周波数直交波分割多重（ＯＦＤＭ）における近い周波数帯のチャネル応答行列や、送信を行うまでに得られている過去チャネル応答行列から、時変動による変化を推定し、送信時において予想されるチャネル応答行列を用いることができる。

または、送受信装置の通信相手以外で、干渉信号を与えたくない通信相手（被干渉通信相手）が、送信電力が届く範囲に存在する場合には、被干渉通信相手に対するチャネル応答行列を付加干渉空間もしくは付加準干渉空間として定義できる。

図１０は、本発明第３の実施形態における送信フローを示す。図１３において、通信を行う前に、送信を行う通信相手に対応するチャネル応答行列を予め推定する（ステップＳ３０１）。

通信相手と送信データが決定される（ステップＳ３０２）と、該当する通信相手のチャネル応答行列を用いて、各通信相手に対し干渉空間基底ベクトル候補が演算される（ステップＳ３０３）。異なる通信相手に対応するベクトル候補の内積値を用いて、干渉空間基底ベクトル群、もしくは干渉空間基底ベクトル群と準干渉空間基底ベクトル群を決定し（ステップＳ３０４）、また、時変動によるチャネル変動の変化を推定し、付加干渉空間基底ベクトルもしくは付加準干渉空間基底べクトルを決定し、これら付加干渉基底ベクトルとして加える（ステップＳ３０５）。干渉空間基底ベクトル、準干渉空間基底ベクトル、付加干渉空間基底ベクトル、付加準干渉空間基底ベクトル、およびチャネル応答行列を用いて直交空間チャネル応答行列を演算する（ステップＳ３０６）。各通信相手に決定された直交空間チャネル応答行列を用いて、送信ウエイトおよび伝送モードを決定し（ステップＳ３０７）、送信データを入力し（ステップＳ３０８）、送信するデータを変調方式に対応するビットの長さでＬ系列に分割し（ステップＳ３０９）、変調処理および既知信号の付与がなされ（ステップＳ３１０）、信号変換回路における処理は、シンボル単位で行われ、例えばｋ番目の通信相手に対するシンボルでの信号ベクトルをＳ_ｋとし、ｋ番目の通信相手に対する送信ウエイトをＷ_ｋとすると、Ｓ_ｋ→Ｗ_ｋ・Ｓ_ｋの信号変換処理を実施する信号変換処理を実施し（ステップＳ３１１）、無線部により無線信号に変換され、アンテナより送信される（ステップＳ３１２）。

（第４実施形態）
図１１に本発明第４の実施形態における送信ウエイト決定ブロック１１０の構成例を示す。図１１において、４０５−１、４０５−２は送信ウエイト演算回路、４０６は直交空間演算回路、４０７は通信空間選択回路、４０９は干渉空間候補演算回路、４１０は付加干渉空間選択回路、４１１は送信ランク設定回路を示す。

本発明の第４実施形態においては、通信相手および送信データが決定されると、送信ランク設定回路４１１において、優先的に通信系列を構築する第１の通信相手（μ番目の通信相手と仮定する）と第１の通信系列数（Λと仮定する）を決定され、チャネル情報取得回路４０８に出力される。

チャネル情報取得回路４０８は、指定された第１の通信相手のチャネル応答行列の情報を第１の送信ウエイト演算回路４０５−１に出力し、第１の送信ウエイト演算回路４０５−１は、入力された第１の通信相手のチャネル応答行列から、線形の演算により、第１の通信系列数の送信ウエイトｗ^ｆ _{（μ，１）}〜 ｗ^ｆ _{（μ，Λ）}を決定し、干渉空間候補演算回路４０９に出力する。

第１の送信ウエイトを決定する方法として、例えば、チャネル応答行列Ｈ_（μ_）の特異値分解により得られる送信側固有ベクトルＶ_（μ_）を、対応する固有値の大きい順にＬ個の固有ベクトルを用いたり、チャネル応答行列の転置行列Ｈ_（μ_） ^Ｈの列ベクトルに直交化法を用いて決定したユニタリ行列の一部を用いたり、その他固有ベクトルと相関の高いベクトルをなんらかの手段によって得たものを第１の送信ウエイトｗ^ｆ _{（μ，１）}〜 ｗ^ｆ _{（μ，Ｐ）}として用いることができる。

干渉空間候補演算回路４０９は、入力された第１の送信ウエイトｗ^ｆ _{（μ，Ｐ）}〜 ｗ^ｆを送信ウエイトとして用いた際にμ番目の通信相手が形成する受信ウエイトを初期ウエイトＦ_ｆ（μ）として干渉空間チャネル応答行列に、Ｆ_ｆ（μ） ^ＨＨ_（μ）を加え、以下第３の実施形態と同様の演算経路で、μ番目の通信相手以外の第２の送信ウエイトと、μ番目の通信相手の第２の送信ウエイトを演算する。

このとき、μ番目の通信相手以外の第２の送信ウエイトは第３の実施形態と全く同様のフローで決定することができるが、μ番目の通信相手については干渉空間チャネル応答行列に、μ番目の通信相手に決定されている第１の送信ウエイトｗ^ｆ _{（μ，１）}〜ｗ^ｆ _{（μ，Ｗ）}に対する受信ウエイトによる受信ビームと送信アンテナ間のチャネル応答ベクトルを加える必要がある。このように制御することで、μ番目の通信相手に決定された第２の送信ウエイトは、μ番目の通信相手の第１の送信ウエイトとも直交することができる。

このようにして得られた第１の送信ウエイトは、本来のチャネル応答行列により得られる固有値に対応する高い伝送容量を得ることができる。また、この第１の送信ウエイトによる通信系列は、μ番目の通信相手以外には干渉波となるため、これらの通信相手はこの干渉信号を自らの端末において除去する必要がある。

図１２は、本発明第４の実施形態における送信フローを示す。図１２において、通信を行う前に、送信を行う通信相手に対応するチャネル応答行列を予め推定する（ステップＳ４０１）。

通信相手と送信データが決定される（ステップＳ４０２）と、まずその中から第１の通信相手が選択される（ステップＳ４０３）。第１の通信相手に対する第１の送信ウエイトおよび変調方式が、第１の通信相手のチャネル応答行列から決定される（ステップＳ４０４）。第１の通信相手の第１の通信系列以外の通信系列、およびその他の通信相手に対する送信ウエイトを決定するため、チャネル応答行列から、各通信相手に対し干渉空間基底ベクトル候補が演算される（ステップＳ４０５）。このとき第１の通信相手の干渉空間基底ベクトル候補には第１の送信ウエイトが必ず含まれる。異なる通信相手に対応するベクトル候補の内積値を用いて、干渉空間基底ベクトル群、もしくは干渉空間基底ベクトル群と準干渉空間基底ベクトル群を決定し（ステップＳ４０６）、また、時変動に対する通信品質の安定性を上げる場合には、過去のチャネル応答行列の情報から送信時のチャネル応答を推定し、これらのチャネル応答から得られる付加干渉空間基底ベクトルもしくは付加準干渉空間基底べクトルを決定し、これら付加干渉基底ベクトルとして加える（ステップＳ４０７）。干渉空間基底ベクトル、準干渉空間基底ベクトル、付加干渉空間基底ベクトル、付加準干渉空間基底ベクトル、およびチャネル応答行列を用いて直交空間チャネル応答行列を演算する（ステップＳ４０８）。各通信相手に決定された直交空間チャネル応答行列を用いて、送信ウエイトおよび伝送モードを決定し（ステップＳ４０９）、送信データを入力し（ステップＳ４１０）、送信するデータを変調方式に対応するビットの長さでＬ系列に分割し（ステップＳ４１１）、変調処理および既知信号の付与がなされ、（ステップＳ４１２）、信号変換回路における処理は、シンボル単位で行われ、例えばｋ番目の通信相手に対するシンボルでの信号ベクトルをＳ_ｋとし、ｋ番目の通信相手に対する送信ウエイトをＷ_ｋとすると、Ｓ_ｋ→Ｗ_ｋ・Ｓ_ｋの信号変換処理を実施する信号変換処理を実施し（ステップＳ４１３）、無線部により無線信号に変換され、アンテナより送信される（ステップＳ４１４）。

（第５実施形態）
図１３は、本発明第５の実施形態における送信ウエイト決定ブロック１１０の構成例を示す。図において、５０５−１は第１の送信ウエイト演算回路、５０５−２は第２の送信ウエイト演算回路、５０６−１は第１の直交空間演算回路、５０６−２は第２の直交空間演算回路、５０７−１は第１の通信空間選択回路、５０７−２は第２の通信空間選択回路、５０９−１は第１の干渉空間候補演算回路、５０９−２は第２の干渉空間候補演算回路、５１０は付加干渉空間選択回路、５１１は送信ランク設定回路を示す。

本発明の第５の実施形態では、第１の送信ウエイトを複数の通信相手に用いる場合においては、第１の送信ウエイトに対しても直交空間チャネル応答行列を定義し、送信ウエイトを決定する必要がある。優先送信を行う通信相手をμ番目とη番目とし、μ番目とη番目の通信相手に対する第１の通信系列数をΛ（_μ）、Λ（_η）とする。

送信ランク設定回路５１１においては、優先して通信品質の向上を図る通信相手（μ番目とη番目の通信相手）と第１の通信系列の通信系列数Λ（_μ）、Λ（_η）を決定し、チャネル情報取得回路５０８に出力する。

第１の干渉空間候補演算回路５０９−１においては、η番目、μ番目の通信相手のチャネル応答行列を用いて、それぞれ第１の干渉空間基底ベクトル候補
Ω^ｆ _（η）＝［ω^ｆ _η，１ ^Ｔ， ω^ｆ _η，２ ^Ｔ， ・・・ ω^ｆ _{η，ＭＲ（η）} ^Ｔ］^Ｔ、
Ω^ｆ _（μ）＝［ω^ｆ _μ，１ ^Ｔ， ω^ｆ _μ，２ ^Ｔ， ・・・ ω^ｆ _{μ，ＭＲ（μ）} ^Ｔ］^Ｔ
演算する。

干渉空間基底ベクトル候補は、チャネル応答行列Ｈ_（η）、Ｈ_（μ）から線形演算で得られる、ベクトルである。例えば、チャネル応答行列Ｈ_（ｋ）を特異値分解し、Ｈ_（ｋ）＝Ｕ_（ｋ）Ｄ_（ｋ）Ｖ_（ｋ） ^Ｈ
における送信側固有ベクトルＶ_（ｋ）
Ｖ_（ｋ）＝（ｖ_ｋ，１， …， ｖ_{ｋ，ＭＲ（ｋ）}）
をω_ｋ，ｊとして選ぶこともできる。

ここで得られた干渉空間基底ベクトル候補Ω^ｆ _（η）とΩ^ｆ _（μ）の行ベクトル同士で内積値を評価して、第２〜４の実施形態の干渉空間候補演算回路と同様に、干渉空間基底ベクトルおよび、準干渉基底ベクトルを選択し、第１の干渉空間チャネル応答行列Ｇ^ｆ _（η）
Ｇ^ｆ _（η）＝［Ω^ｆ’ _（μ） ^Ｔ］^Ｔ
を決定する。

ここで、Ω^ｆ’_（μ）はμ番目の通信相手に対し選択された干渉基底ベクトル候補を送信ウエイトとして用いると、μ番目の通信相手が形成する受信ウエイトを初期ウエイトＦ_ｆ（μ）として用い、
Ω^ｆ’_（μ）＝Ｆ_ｆ（μ） ^ＨＨ_（μ）
として得ることができる行列であり、Ｌ^ｆ’_（μ）×Ｍ_Ｔ行列である。Ｌ^ｆ’（_μ）はμ番目の通信相手に対して選択された干渉空間基底ベクトルの数である。

第１の干渉空間チャネル応答行列Ｇ^ｆ（_η）を用いて、数式８と同様にη番目の通信相手に対する第１の干渉空間基底ベクトルＥ^ｆ _（η）
Ｅ^ｆ _（η）＝［ｅ^ｆ _η，１ ^Ｔ， ｅ^ｆ _η，２ ^Ｔ， ・・・ ｅ^ｆ _{η，Ｌ２（η）} ^Ｔ］^Ｔ
を決定できる。

また、このとき干渉空間チャネル応答行列Ｇ^ｆ _（η）は、Ｌ^ｆ’’_（η）×Ｍ_Ｔ行列となっており、Ｌ^ｆ’’_（η）は第１の干渉空間基底ベクトル候補の数Ｌ’_ａｌｌからＬ’_（η）を引いた数となっている。

第１の干渉空間基底ベクトル群を用い、チャネル応答行列Ｈ（_η）から第１の直交空間チャネル応答行列Ｈ^ｆ’_（η）を数式（９）のように求めることができ、得られた第１の直交空間チャネル応答行列Ｈ^ｆ’_（η）より、線形演算で得られるベクトルを第１の送信ウエイトとする。

例えば、チャネル応答行列Ｈ^ｆ’_（η）を特異値分解し、
Ｈ^ｆ’_（η）＝Ｕ^ｆ’_（η）Ｄ^ｆ’_（η）Ｖ^ｆ’_（η） ^Ｈ
における送信側固有ベクトルＶ ^ｆ’_（η）
Ｖ ^ｆ’_（η）＝（ｖ^ｆ’_η，１，…，ｖ^ｆ’_{η，ＭＲ（η）}）
を第１の送信ウエイトとすることができる。同様にして、μ番目の通信相手に対する第１の送信ウエイトを求めることができる。

また、このとき、第１の干渉空間候補演算回路５０９−１は、チャネル情報取得回路５０８は、第１の通信相手以外の通信相手のチャネル応答行列を第１の干渉空間候補演算回路に出力することもできる。このとき入力された、第２の通信相手のチャネル応答行列からも、干渉空間基底候補ベクトル候補を演算する。

そして、第１の通信相手に対する第１の干渉空間基底ベクトル群を選択する際に、この第２の通信相手に対して形成した干渉空間基底ベクトル候補との内積値も考慮することができる。

この第２の通信相手に形成された干渉空間基底ベクトル候補と高い内積値を有することは、当該通信相手において第１の通信相手に対し送信された信号の除去が難しくなることを意味する。そこで、このような干渉空間基底ベクトル候補を選択しないことで、この空間に送信を行わないことができる。

また、複数の第１の干渉空間基底ベクトル候補を合成して決定することもできる。μ番目の通信相手に対し、Ｈ（_μ）から３つの第１の干渉空間基底ベクトル候補が、演算され、この中から２つ選択することを考える。ここで、第２干渉空間基底ベクトルω_μ，２が、第２の干渉空間基底ベクトル群に対し、高い内積値の絶対値を有する場合、第２干渉空間基底ベクトルω_μ，２は他通信相手に対して干渉量が大きいことが予想される。

しかし、第２干渉空間基底ベクトルω_μ，２が形成する空間は第３干渉空間基底ベクトルω_μ，２よりも高い通信品質を持つ通信系列が形成できると考えられる場合、μ番目の通信相手に対する２番目の干渉空間基底ベクトル候補として、以下のように用いることができる。

ここでχは０＜χ＜１である。

また、第１の干渉空間基底ベクトルとして選択されなかった第１の干渉空間基底ベクトル候補を、第１の準干渉空間基底ベクトルとして選択し、第１の拡張干渉空間チャネル応答行列Ｇ^ｆ’_（η） として以下のように定義し、
Ｇ^ｆ’_（η）＝［Ｇ^ｆ’_（η），Ｇ^ｆ＋ _（η）］
第２の実施形態で述べたように完全に直交させないが内積値を低減することもできる。

Ｇ^ｆ＋ _（η）は選択された準干渉空間基底ベクトル候補をΩ’’_（μ）（Ｌ^ｆ＋ _（μ）×Ｍ_Ｔ行列）として表すと、
Ｇ^＋ _（η）＝［Ω^ｆ’’_（μ）］（Ｌ^ｆ＋’_（ｋ）×Ｍ_Ｔ行列）
と表すことができる。

図１４は、本発明第５の実施形態における送信フローを示す。通信を行う前に、送信を行う通信相手に対応するチャネル応答行列を予め推定し（ステップＳ５０１）、付加干渉空間を選択する（ステップS５０２）。

通信相手と送信データが決定される（ステップＳ５０３）と、まずその中から複数の第１の通信相手が選択される（ステップＳ５０４）。第１の通信相手において、第１の干渉空間基底ベクトル候補、もしくは第１の干渉空間基底ベクトルおよび第２の干渉空間基底ベクトル候補が演算され（ステップＳ５０５）、異なる第１の通信相手に対応するベクトル候補の内積値を用いて、もしくは、異なる第１の通信相手に対応するベクトル候補の内積値および第２の通信相手に対応する第２の干渉空間基底ベクトル候補との内積値を用いて、第１の干渉空間基底ベクトル群、準干渉空間基底ベクトル、もしくはその両方を決定し（ステップＳ５０６）、第１の通信相手のチャネル応答行列と、干渉空間基底ベクトルおよび準干渉空間基底ベクトルから、第１の直交空間チャネル応答行列を演算する（ステップＳ５０７）。得られた第１の直交空間チャネル応答行列から、第１の送信ウエイトを演算し、対応する伝送モードを決定する（ステップＳ５０８）。次に、第１の通信相手の第１の通信系列以外の通信系列、および第２の通信相手に対する送信ウエイトを決定するため、対応するチャネル応答行列から、各通信相手に対し干渉空間基底ベクトル候補が演算される（ステップＳ５０９）。このとき第１の通信相手の干渉空間基底ベクトル候補には第１の送信ウエイトが必ず含まれる。異なる通信相手に対応するベクトル候補の内積値を用いて、第２の干渉空間基底ベクトル群、もしくは第２の干渉空間基底ベクトル群と第２の準干渉空間基底ベクトル群を決定し（ステップＳ５１０）、また、時変動に対する通信品質の安定性を上げる場合には、過去のチャネル応答行列の情報から送信時のチャネル応答を推定し、これらのチャネル応答から得られる第２の付加干渉空間基底ベクトルもしくは第２の付加準干渉空間基底べクトルを決定する。第２の干渉空間基底ベクトル、第２の準干渉空間基底ベクトル、第２の付加干渉空間基底ベクトル、第２の付加準干渉空間基底ベクトル、およびチャネル応答行列を用いて第２の直交空間チャネル応答行列を演算する（ステップＳ５１１）。各通信相手に決定された第２の直交空間チャネル応答行列を用いて、第２の送信ウエイトおよび適用する伝送モードを決定し（ステップＳ５１２）、送信データを入力し、送信するデータを伝送モードに対応するビットの長さでＬ系列に分割し（ステップＳ５１３）、変調処理および既知信号の付与がなされ、（ステップＳ５１４）、信号変換回路における処理は、シンボル単位で行われ、例えばｋ番目の通信相手に対するシンボルでの信号ベクトルをＳ_ｋとし、ｋ番目の通信相手に対する送信ウエイトをＷ_ｋとすると、Ｓ_ｋ→Ｗ_ｋ・Ｓ_ｋの信号変換処理を実施する信号変換処理を実施し（ステップＳ５１５）、無線部により無線信号に変換され、アンテナより送信される（ステップＳ５１６）。

（第６実施形態）
図１５は、本発明第６の実施形態における送信ウエイト決定ブロック１１０の構成例を示す。図１５において、６０５−１は第１の送信ウエイト演算回路、６０５−２は第２の送信ウエイト演算回路、６０６−１は第１の直交空間演算回路、６０６−２は第２の直交空間演算回路、６０７−１は第１の通信空間選択回路、６０７−２は第２の通信空間選択回路、６０９−１は第１の干渉空間候補演算回路、６０９−２は第２の干渉空間候補演算回路、６１０−１は第１の付加干渉空間選択回路、６１０−２は第２の付加干渉空間選択回路、６１１は送信ランク設定回路を示す。

送信ランク設定回路６１２においては、優先して通信品質の向上を図る通信相手（μ番目とｈ番目の通信相手）と第１の通信系列の通信系列数Ｌ（_ｍ）、Ｌ（_ｈ）を決定し、チャネル情報取得回路６０８に出力する。

第１の送信ウエイトを１つもしくは複数の通信相手に用いる場合においては、第１の送信ウエイトに対しても直交空間チャネル応答行列を定義し、送信ウエイトを決定する。ここでは、例として、優先送信を行う通信相手をｍ番目とｈ番目とする。

送信ランク設定回路６１２においては優先して通信品質の向上を図る通信相手（μ番目とη番目の通信相手）を決定し、第１の干渉空間候補演算回路６０９−１に出力する。

第１の干渉空間候補演算回路６０９−１においては、η番目、μ番目の通信相手のチャネル応答行列を用いて、それぞれ第１の干渉空間基底ベクトル候補
Ω^ｆ _（η）＝［ω^ｆ _η，１ ^Ｔ， ω^ｆ _η，２ ^Ｔ， ・・・ ω^ｆ _{η，ＭＲ（η）} ^Ｔ］^Ｔ、
Ω^ｆ _（μ）＝［ω^ｆ _μ，１ ^Ｔ， ω^ｆ _μ，２ ^Ｔ， ・・・ ω^ｆ _{μ，ＭＲ（μ）} ^Ｔ］^Ｔ
を演算する。

干渉空間基底ベクトル候補は、チャネル応答行列Ｈ_（η）、Ｈ_（μ）から線形演算で得られる、ベクトルである。または、チャネル応答行列Ｈ_（ｋ）を特異値分解し、
Ｈ_（ｋ）＝Ｕ_（ｋ）Ｄ_（ｋ）Ｖ_（ｋ） ^Ｈ
における送信側固有ベクトルＶ_（ｋ）
Ｖ_（ｋ）＝（ｖ_ｋ，１， ．．．， ｖ_{ｋ，ＭＲ（ｋ）}）
をω_ｋ，ｊとして選ぶこともできる。

ここで得られた干渉空間基底ベクトル候補Ω^ｆ _（η）とΩ^ｆ _（μ）の行ベクトル同士で内積値を評価して、第２〜４の実施形態の干渉空間候補演算回路と同様に、干渉空間基底ベクトルおよび、準干渉基底ベクトルを形成することができる。

また、このとき、第１の干渉空間候補演算回路６０９−１は、第１の通信相手以外の通信相手のチャネル応答行列を第１の干渉空間候補演算回路６０９−１に出力することもできる。このとき入力された、第２の通信相手のチャネル応答行列からも、干渉空間基底候補ベクトル候補を演算する。

そして、第１の通信相手に対する第１の干渉空間基底ベクトル群を選択する際に、この第２の通信相手に対して形成した干渉空間基底ベクトル候補との内積値も考慮することができる。この第２の通信相手に形成された干渉空間基底ベクトル候補と高い内積値を有することは、当該通信相手において第１の通信相手に対し送信された信号の除去が難しくなることを意味する。そこで、このような干渉空間基底ベクトル候補を選択しないことで、この空間に送信を行わないことができる。

また、このとき、干渉が高すぎて、第１の通信系列の信号を除去できない通信相手（ｎ番目の通信相手）が存在する場合には、このｎ番めの通信相手を干渉不可通信相手として、対応するチャネル応答行列Ｈ（_ｎ）、もしくは少なくとも一部を第１の付加干渉空間選択回路６１０−１に出力する。

第１の付加干渉空間選択回路６０７−１においては、ｎ番目の通信相手に対するチャネル応答行列から線形演算により得られる干渉空間基底ベクトル候補
ω_ｎ，１， ω_ｎ，２， ・・・ ω_{ｎ，ＭＲ（ｎ）}、
もしくは、そのいずれかを送信ウエイトとした際のｎ番目の通信相手が形成する受信ウエイトを初期ウエイトＦ_ｆ（ｎ）として用い、Ω^ｆ’（ｎ）＝Ｆ_ｆ（ｎ） ^ＨＨ_（ｎ）、第１の付加干渉空間基底ベクトルもしくは第１の付加準干渉基底ベクトルに加え、第１の通信空間選択回路６０６−１に出力する。第１の付加干渉空間ベクトル数はＬ^ｆ’’_{ａｄｄ（ｋ）}、付加準干渉空間ベクトル数はＬ^ｆ＋ _{ａｄｄ（ｋ）}である。

第１の拡張干渉空間チャネル応答行列Ｇ^ｆ’_（ｋ）は、（Ｌ^ｆ’’_（ｋ）＋Ｌ^ｆ’’_{ａｄｄ（ｋ）}＋Ｌ^ｆ＋ _（ｋ）＋Ｌ^ｆ＋ _{ａｄｄ（ｋ）}）×Ｍ_Ｔ行列となり、
Ｇ^ｆ’_（ｋ）＝ ［Ｇ^ｆ _（ｌ） ^Ｔ _， ｇ^ｆ _１ ^Ｔ， ・・・ ，ｇ^ｆ _{Ｌ２ａｄｄ（ｋ）} ^Ｔ _， Ｇ^ｆ＋ _（ｌ） ^Ｔ _， ｇ^ｆ’_１ ^Ｔ， ・・・ ，ｇ ^ｆ’_Ｌ＋_{ａｄｄ（ｋ）} ^Ｔ］^Ｔ
と表すことができる。この第１の拡張干渉空間チャネル応答行Ｇ^ｆ’_（ｌ）を用いて、数式８のように、干渉基底ベクトル群Ｅ^ｆ _（ｋ）
Ｅ^ｆ _（ｋ）＝ｅ^ｆ _ｋ，１ ^Ｔ， ｅ^ｆ _ｋ，２ ^Ｔ， ・・・ ｅ^ｆ _{ｋ， Ｌ}ｆ_２（ｋ）＋_Ｌｆ_{２ａｄｄ（ｋ）}＋_Ｌｆ＋_{（ｋ）＋Ｌ}ｆ＋_{ａｄｄ（ｋ）} ^Ｔ］^Ｔ
を決定する。

この干渉空間チャネル応答行列を用いて、第１の直交空間チャネル応答行列は、以下のように表すことができる。

ここで、干渉空間基底ベクトルに対応するρ_ｉ（ｉ≦（Ｌ^ｆ’’_（ｋ）＋ Ｌ^ｆ’’_{ａｄｄ（ｋ）}））は、１とし、準干渉基底に対応するρ_ｉ（Ｌ^ｆ’’_（ｋ）＋ Ｌ^ｆ’’_{ａｄｄ（ｋ）}＋１≦ｉ≦Ｌ^ｆ’’_（ｋ）＋ Ｌ^ｆ’’_{ａｄｄ（ｋ）}＋Ｌ^ｆ＋ _（ｋ）＋ Ｌ^ｆ＋ _{ａｄｄ（ｋ）}）は、０より大きく、１より小さい値に設定することで、完全には直交条件を与えず、干渉量を減らすことができる。

このように決定した直交空間チャネル応答行列Ｈ^ｆ’_（ｋ）の情報を用いて送信ウエイトを決定すると、第１の通信系列の干渉を除去することが難しい通信相手への干渉を避けることができる。または、付加干渉空間として、周波数直交波分割多重（ＯＦＤＭ）における近い周波数帯のチャネル応答行列や、送信を行うまでに得られている過去チャネル応答行列から、時変動による変化を推定し、送信時において予想されるチャネル応答行列を用いることで、時変動に対してロバストな指向性制御が行える。

または、干渉除去が難しい通信相手は、チャネル情報取得回路において、第１の通信相手以外の通信相手の所有アンテナ素子数、復号アルゴリズム、消費可能電力、平均受信電力のうち少なくとも１つを用いて、１つ、もしくは複数の干渉不可通信相手を決定することができる。

図１６は、本発明第６の実施形態における送信フローを示す。図６において、通信を行う前に、送信を行う通信相手に対応するチャネル応答行列を予め推定し（ステップＳ６０１）、第１の付加干渉空間を選択し（ステップS６０２）、第２の付加干渉空間を選択する（ステップS６０３）。

通信相手と送信データが決定される（ステップＳ６０４）と、まずその中から複数の第１の通信相手が選択される（ステップＳ６０５）。第１の通信相手において、第１の干渉空間基底ベクトル候補が演算され（ステップＳ６０６）、異なる第１の通信相手に対応するベクトル候補の内積値を用いて、第１の干渉空間基底ベクトル群、準干渉空間基底ベクトル、もしくはその両方を決定し（ステップＳ６０７）、第１の通信相手のチャネル応答行列と、干渉空間基底ベクトルおよび準干渉空間基底ベクトルから、第１の直交空間チャネル応答行列を演算する（ステップＳ６０８）。得られた第１の直交空間チャネル応答行列から、第１の送信ウエイトを演算し、対応する伝送モードを決定する（ステップＳ６０９）。

次に、第１の通信相手の第１の通信系列以外の通信系列、および第２の通信相手に対する送信ウエイトを決定するため、対応するチャネル応答行列から、各通信相手に対し干渉空間基底ベクトル候補が演算される（ステップＳ６１０）。このとき第１の通信相手の干渉空間基底ベクトル候補には第１の送信ウエイトが必ず含まれる。異なる通信相手に対応するベクトル候補の内積値を用いて、干渉空間基底ベクトル群、もしくは干渉空間基底ベクトル群と準干渉空間基底ベクトル群を決定し（ステップＳ６１１）、また、時変動に対する通信品質の安定性を上げる場合には、過去のチャネル応答行列の情報から送信時のチャネル応答を推定し、これらのチャネル応答から得られる付加干渉空間基底ベクトルもしくは付加準干渉空間基底べクトルを決定し、これら付加干渉基底ベクトルとして加える。干渉空間基底ベクトル、準干渉空間基底ベクトル、付加干渉空間基底ベクトル、付加準干渉空間基底ベクトル、およびチャネル応答行列を用いて直交空間チャネル応答行列を演算する（ステップＳ６１２）。各通信相手に決定された直交空間チャネル応答行列を用いて、送信ウエイトおよび適用する伝送モードを決定し（ステップＳ６１３）、送信データを入力し（ステップＳ６１４）、送信するデータを伝送モードに対応するビットの長さでＬ系列に分割し（ステップＳ６１５）、変調処理および既知信号の付与がなされ（ステップＳ６１６）、信号変換回路における処理は、シンボル単位で行われ、例えばｋ番目の通信相手に対するシンボルでの信号ベクトルをＳ_ｋとし、ｋ番目の通信相手に対する送信ウエイトをＷ_ｋとすると、Ｓ_ｋ→Ｗ_ｋ・Ｓ_ｋの信号変換処理を実施する信号変換処理を実施し（ステップＳ６１７）、無線部により無線信号に変換され、アンテナより送信される（ステップＳ６１８）。

なお、本発明の第１〜６の実施形態のいずれの場合においても、送信ウエイト演算回路において送信ウエイトが決定された後、送信ウエイトの情報を干渉空間演算回路、もしくは干渉空間候補演算回路に出力し、これら送信ウエイトを、干渉空間基底ベクトル候補として選択し、再度干渉空間基底ベクトルおよび準干渉空間基底ベクトルの決定を行い、送信ウエイトを決定する処理を任意の回数繰り返し、得られる送信ウエイトを最終的な送信ウエイトとして用いることもできる。また、直交空間チャネル応答行列を求めず、結果として干渉空間ベクトルに干渉が生じないように送信ウエイトを決定することもできる。

上記の繰り返し演算は、第１の送信ウエイト演算回路６０５−１や、第２の送信ウエイト演算回路６０５−２においても同様であり、対応する干渉空間演算回路もしくは干渉空間候補演算回路に出力し、同様の処理により送信ウエイトを決定しなおすこともできる。

図１７は、本発明の実施形態を用いて場合の周波数利用効率を示すものである。送信素子数を８素子とし、通信相手を２端末とし、それぞれ受信素子数が４素子、送信装置において全電力を無指向性アンテナによって送信した場合の、通信相手局の各受信アンテナにおける平均受信ＳＮＲを３０ｄＢであったと仮定する。この際に、（１）各通信相手に異なる時間に８×４ＭＩＭＯ通信を行う場合、（２）第１の通信相手に対し、４つの通信系列を用い、第２の通信相手に対し、３つの通信系列を用い、マルチユーザＭＩＭＯ通信を行う場合、（３）第１の通信相手に対し、４つの通信系列を用い、第２の通信相手に対し、内積値の２乗値の和を計算し、第１固有ベクトル以外で、最も和が大きくなる固有ベクトルを用いないように選択した。ここで、ｉ．ｉ．ｄ．のチャネルモデルを用いることとし、受信タップ間隔を５０ｎｓｅｃで１６タップの受信信号を用い、各受信信号にレイリーフェージングを仮定し、電力分布の期待値を指数で与え、遅延スプレッドは１００ｎｓｅｃとなるように設定した。３つの方法による達成可能な周波数利用効率を図１３に示す。図１３で示すように、（３）の場合に最も高い伝送容量を達成していることが確認できる。

また、本発明の第４〜６の実施形態において、第２の送信ウエイトを決定するための干渉空間チャネル応答行列として、第１の送信ウエイトに対する第１の通信相手で形成する受信ビームと送信アンテナとの間のチャネル応答ベクトルだけでなく、第１の送信ウエイトに対する第２の通信相手で形成する受信ビームとの間のチャネル応答ベクトルを含めることもできる。干渉空間チャネル応答行列に含める第２の通信相手は任意に設定でき、干渉空間にこの条件を加えることで、第２の送信ウエイトを用いた送信において当該第２の通信相手に生じる第１の通信相手の第１の送信ウエイトからの干渉を軽減することができる。

本発明は、複数の通信相手局宛に、１つまたは複数の信号系列を同一周波数チャネル上で同時刻に空間多重を用い、ＭＩＭＯ通信を行うのに用いることができる。

本発明第１の実施形態の送信部の構成例を示す図である。 本発明の第１の実施形態における送信フローを示す図である。 本発明第２の実施形態における送信ウエイト決定ブロックの構成例を示す図である。 内積値の二乗値による通信系列数および干渉空間の選択の例を示す図である。 内積値の二乗値による通信系列数および干渉空間の選択の例を示す図である。 内積値の二乗値による通信系列数および干渉空間の選択の例を示す図である。 内積値の二乗値による通信系列数および干渉空間の選択の例を示す図である。 本発明の第２の実施形態における送信フローを示す図である。 本発明第３の実施形態における送信ウエイト決定ブロックの構成例を示す図である。 本発明の第３の実施形態における送信フローを示す図である。 本発明の第４の実施形態における送信ウエイト決定ブロックの構成例を示す図である。 本発明の第４の実施形態における送信フローを示す図である。 本発明の第５の実施形態における送信ウエイト決定ブロックの構成例を示す図である。 本発明の第５の実施形態における送信フローを示す図である。 本発明第６の実施形態における送信ウエイト決定ブロックの構成例を示す図である。 本発明の第６の実施形態における送信フローを示す図である。 本発明の実施形態の効果を示す図である。 従来技術における無線局の構成例を示す図である。

符号の説明

１００・・・データ分割回路
１０１−１〜１０１−Ｌ ・・・変調回路
１０２・・・送信信号変換回路
１０３−１〜１０３−３ ・・・無線部
１０４−１〜１０４−ＭＴ・・・アンテナ
１０５・・・送信ウエイト演算回路
１０６・・・直交空間演算回路
１０７・・・干渉空間演算回路
２０５・・・送信ウエイト演算回路
２０６・・・直交空間演算回路
２０７・・・干渉空間演算回路
２０８・・・チャネル情報取得回路
３０５・・・送信ウエイト演算回路
３０６・・・直交空間演算回路
３０７・・・干渉空間演算回路
３０８・・・チャネル情報取得回路
３０９・・・干渉空間候補演算回路
３１０・・・付加干渉空間選択回路
４０５−１・・・第１の送信ウエイト演算回路
４０５−２・・・第２の送信ウエイト演算回路
４０６・・・直交空間演算回路
４０７・・・通信空間選択回路
４０８・・・チャネル情報取得回路
４０９・・・干渉空間候補演算回路
４１０・・・付加干渉空間選択回路
４１１・・・送信ランク設定回路
５０５−１・・・第１の送信ウエイト演算回路
５０５−２・・・第２の送信ウエイト演算回路
５０６−１・・・第１の直交空間演算回路
５０６−２・・・第２の直交空間演算回路
５０７−１・・・第１の通信空間選択回路
５０７−２・・・第２の通信空間選択回路
５０８・・・チャネル情報取得回路
５０９−１・・・第１の干渉空間候補演算回路
５０９−２・・・第２の干渉空間候補演算回路
５１０・・・付加干渉空間選択回路
５１１・・・送信ランク設定回路
６０５−１・・・第１の送信ウエイト演算回路
６０５−２・・・第２の送信ウエイト演算回路
６０６−１・・・第１の直交空間演算回路
６０６−２・・・第２の直交空間演算回路
６０７−１・・・第１の通信空間選択回路
６０７−２・・・第２の通信空間選択回路
６０８・・・チャネル情報取得回路
６０９−１・・・第１の干渉空間候補演算回路
６０９−２・・・第２の干渉空間候補演算回路
６１０−１・・・第１の付加干渉空間選択回路
６１０−２・・・第２の付加干渉空間選択回路
６１２・・・送信ランク設定回路

Claims (19)

1. 複数の送信アンテナ素子を備え、通信相手の具備する受信アンテナと送信アンテナ素子との間、もしくは、受信アンテナを用いて形成される受信ビームと送信アンテナとの間の伝搬環境を表すチャネル応答行列を推定し、伝搬環境に適した送信ウエイトを決定して送信信号に送信重み付けを行ったうえで複数の通信相手に送信信号を送信する無線通信方法であって、
   通信を行う各通信相手に、当該通信相手以外の通信相手の受信アンテナもしくは受信ビームと送信装置の送信アンテナ間のチャネル応答ベクトル群から、当該通信相手の干渉空間基底ベクトル群を決定するステップと、
   当該通信相手に対するチャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトルと直交する成分を取り出した直交空間チャネル応答行列を演算するステップと、
   直交空間チャネル応答行列から、線形の演算で得られる送信ウエイトを決定するステップと
   を備えることを特徴とする無線通信方法。
2. 複数の送信アンテナ素子を備え、通信相手の具備する受信アンテナと送信アンテナ素子との間、もしくは、受信アンテナを用いて形成される受信ビームと送信アンテナとの間の伝搬環境を表すチャネル応答行列を推定し、伝搬環境に適した送信ウエイトを決定して送信信号に送信重み付けを行ったうえで複数の通信相手に送信信号を送信する無線通信方法であって、
   同時に通信を行う中から、第１の通信相手を決定するステップと、
   第１の通信相手の第１の通信系列に用いる送信ウエイトを、第１の通信相手に対するチャネル応答行列から線形の演算により、第１の送信ウエイトとして決定するステップと、
   第１の通信相手の第１の通信系列以外の通信系列と、第２の通信相手の通信系列に用いる送信ウエイトを決定するために、各通信相手に、当該通信相手以外の通信相手の受信アンテナもしくは受信ビームと送信装置の送信アンテナ間のチャネル応答ベクトル群と、第１の送信ウエイトに対し、第１の通信相手に形成される受信ビームと送信アンテナとの間のチャネル応答ベクトルから、当該通信相手の干渉空間基底ベクトル群を決定するステップと、
   当該通信相手に対するチャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトルと直交する成分を取り出した直交空間チャネル応答行列を演算するステップと、
   直交空間チャネル応答行列から、線形の演算で得られる第２の送信ウエイトを決定するステップと
   を備えることを特徴とする無線通信方法。
3. 複数の送信アンテナ素子を備え、通信相手の具備する受信アンテナと送信アンテナ素子との間、もしくは、受信アンテナを用いて形成される受信ビームと送信アンテナとの間の伝搬環境を表すチャネル応答行列を推定し、伝搬環境に適した送信ウエイトを決定して送信信号に送信重み付けを行ったうえで複数の通信相手に送信信号を送信する無線通信方法であって、
   同時に通信を行う中から、第１の通信相手を決定するステップと、
   第１の通信相手の第１の通信系列の送信を行うと、この通信系列による干渉が大きく除去できない、もしくは、除去するのに十分な復号装置を有しない通信相手を判定し、これらの通信相手を干渉不可通信相手として決定するステップと、
   干渉不可通信相手に対するチャネル応答行列から、第１の干渉空間基底ベクトルを決定するステップと、
   第１の通信相手に対するチャネル応答行列から、第１の干渉空間基底ベクトルと直交する成分を取り出した第１の直交空間チャネル応答行列を演算するステップと、
   第１の直交空間チャネル応答行列から、線形の演算で得られる第１の通信相手の第１の送信ウエイトを決定するステップと、
   第１の通信相手の第１の通信系列以外の通信系列と、第２の通信相手の通信系列に用いる送信ウエイトを決定するために、各通信相手に、当該通信相手以外の通信相手の受信アンテナもしくは受信ビームと送信装置の送信アンテナ間のチャネル応答ベクトル群と、第１の送信ウエイトに対し、第１の通信相手に形成される受信ビームと送信アンテナとの間のチャネル応答ベクトルから、当該通信相手の干渉空間基底ベクトル群を決定するステップと、
   当該通信相手に対するチャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトルと直交する成分を取り出した直交空間チャネル応答行列を演算するステップと、
   直交空間チャネル応答行列から、線形の演算で得られる第２の送信ウエイトを決定するステップと
   を備えることを特徴とする無線通信方法。
4. 複数の送信アンテナ素子を備え、通信相手の具備する受信アンテナと送信アンテナ素子との間、もしくは、受信アンテナを用いて形成される受信ビームと送信アンテナとの間の伝搬環境を表すチャネル応答行列を推定し、伝搬環境に適した送信ウエイトを決定して送信信号に送信重み付けを行ったうえで複数の通信相手に送信信号を送信する無線通信方法であって、
   同時に通信を行う中から、複数の第１の通信相手を決定するステップと、
   第１の通信相手の第１の通信系列の送信を行うと、この通信系列による干渉が大きく除去できない、もしくは、除去するのに十分な復号装置を有しない通信相手を判定し、これらの通信相手を干渉不可通信相手として決定するステップと、
   当該第１の通信相手以外の第１の通信相手のチャネル応答行列と、干渉不可通信相手に対するチャネル応答行列から、第１の干渉空間基底ベクトルを決定するステップと、
   第１の通信相手に対するチャネル応答行列から、第１の干渉空間基底ベクトルと直交する成分を取り出した第１の直交空間チャネル応答行列を演算するステップと、
   第１の直交空間チャネル応答行列から、線形の演算で得られる第１の通信相手の第１の送信ウエイトを決定するステップと、
   第１の通信相手の第１の通信系列以外の通信系列と、第２の通信相手の通信系列に用いる送信ウエイトを決定するために、各通信相手に、当該通信相手以外の通信相手の受信アンテナもしくは受信ビームと送信装置の送信アンテナ間のチャネル応答ベクトル群と、第１の送信ウエイトに対し、第１の通信相手に形成される受信ビームと送信アンテナとの間のチャネル応答ベクトルから、当該通信相手の干渉空間基底ベクトル群を決定するステップと、
   当該通信相手に対するチャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトルと直交する成分を取り出した直交空間チャネル応答行列を演算するステップと、
   直交空間チャネル応答行列から、線形の演算で得られる第２の送信ウエイトを決定するステップと
   を備えることを特徴とする無線通信方法。
5. 請求項１〜４に記載の無線通信方法において、
   干渉空間基底ベクトルとして、通信相手のチャネル応答行列の複素共役行列の行ベクトル群に直交化法を用いることで得られる単位ベクトルや、選択されたチャネル応答行列を特異値分解した際に得られる送信側固有ベクトル、もしくはこの固有ベクトルと近似できる線形演算で得られたベクトルを演算するステップと、
   を備えることを特徴とする無線通信方法。
6. 請求項１〜４に記載の無線通信方法において、
   干渉空間基底ベクトル候補として、通信相手のチャネル応答行列の複素共役行列の行ベクトル群に直交化法を用いることで得られる単位ベクトルや、選択されたチャネル応答行列を特異値分解した際に得られる送信側固有ベクトル、もしくはこの固有ベクトルと近似できる線形演算で得られたベクトルを演算するステップと、
   異なる通信相手に関連する前記ベクトルの内積値を演算し、この内積値が低くなるようにベクトルを選択し、干渉空間基底ベクトルを決定するステップと、
   を備えることを特徴とする無線通信方法。
7. 請求項１〜４に記載の無線通信方法において、
   干渉空間基底ベクトル候補として、通信相手のチャネル応答行列の複素共役行列の行ベクトル群に直交化法を用いることで得られる単位ベクトルや、通信相手のチャネル応答行列を特異値分解した際に得られる送信側固有ベクトル、もしくはこの固有ベクトルと近似できる線形演算で得られたベクトルを演算するステップと、
   この得られたベクトルを送信ウエイトとすることで得られる通信系列の信号対雑音比を推定するステップと、
   異なる通信相手に関連する前記ベクトルの内積値を演算するステップと、
   ベクトル間の相関から、それらのベクトルを用いた場合の信号対雑音比の劣化を推定し、通信を行う際の伝送容量の期待値が最も高くなる組み合わせを選択するステップと
   を備えることを特徴とする無線通信方法。
8. 請求項１〜４に記載の無線通信方法において、
   干渉空間基底ベクトル候補として、通信相手のチャネル応答行列の複素共役行列の行ベクトル群に直交化法を用いることで得られる単位ベクトルや、通信相手のチャネル応答行列を特異値分解した際に得られる送信側固有ベクトル、もしくはこの固有ベクトルと近似できる線形演算で得られたベクトルを演算するステップと、
   この得られたべクトルを送信ウエイトとすることで本来得られる通信系列の信号対雑音比を推定するステップと、
   異なる通信相手に関連する前記ベクトルの内積値を演算するステップと、
   ベクトル間の相関から、それらのベクトルを用いた場合の信号対雑音比の劣化を推定し、選択可能な変調方式を鑑み、許容する品質で、最大の伝送速度を達成できる組み合わせを選択するステップと
   を備えることを特徴とする無線通信方法。
9. 請求項１〜４に記載の無線通信方法において、
   送信ウエイト、もしくは第１、第２の送信ウエイトを決定した後、再び干渉空間基底ベクトル、もしくは第１、第２の干渉基底ベクトルとして、当該通信相手の決定された送信ウエイトに対応する通信相手の受信ビームと送信アンテナ素子との間のチャネル応答ベクトルを演算するステップと、
   直交空間チャネル応答行列、もしくは第１、第２の直交空間チャネル応答行列を新たに定義された干渉空間基底ベクトル、もしくは第１、第２の干渉空間基底ベクトルを用いることに基づき演算するステップと、
   得られた直交空間チャネル応答行列、もしくは第２の直交空間チャネル応答行列から、新たに送信ウエイト、もしくは第２の送信ウエイトを決定するステップと
   を備え、これらのステップを任意の回数繰り返すことを特徴とする無線通信方法。
10. 請求項１〜４に記載の無線通信方法において、
    干渉基底空間装置の誤差および時変動により生じるチャネル応答行列の誤差を予想し、これらから想定されるベクトルを付加干渉空間基底ベクトルとして直交条件に加えるステップと、
    付加干渉空間基底ベクトルとして、過去に推定したチャネル応答行列と現在のチャネル応答行列から、送信タイミングにおける送信時チャネル応答行列を推定し、推定された送信時チャネル応答行列から得られるベクトルを、直交条件に加えるステップを備えることを特徴とする無線通信方法。
11. 請求項１０に記載の無線通信方法において、
    付加干渉空間基底ベクトルとして、周波数方向に情報を多重する通信を行う際に得られる、異なる周波数帯のチャネル応答行列を、直交条件に加えるステップを備えることを特徴とする無線通信方法。
12. 複数本のアンテナ素子を備えた送信局と、
    １つもしくは複数のアンテナ素子を備えた複数の通信相手局とにより構成され、送信局と複数の通信相手局のアンテナ素子、もしくはそれらアンテナ素子に形成されるビームにより構成されるＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）チャネルを介して、複数の通信相手局に対し、ひとつまたは複数の信号系列を同一周波数チャネルおよび同一時刻に空間多重してＭＩＭＯ通信を行うことが可能な無線通信システムにおける、Ｍｕ個の通信相手について、Ｌ（１）〜Ｌ（Ｍｕ）個の空間多重により信号を送信する無線通信装置において、
    送信空間多重数Ｍｕ×（Ｌ（１）＋Ｌ（２）＋・・・＋Ｌ（Ｍｕ））以上となる、ＭＴ（ＭＴ＞１：整数）本のアンテナ素子を具備し、
    前記各アンテナ素子に接続され、受信時には受信信号からをベースバンド信号に変換し、チャネル情報取得回路へ出力し、送信時には送信信号を無線信号としてアンテナ素子から送信を行う無線部と、
    無線部から入力された信号から、通信相手に対するチャネル応答行列の推定し、通信相手と送信信号が決定すると、送信を行う通信相手のチャネル応答行列を干渉空間演算回路へ出力するチャネル情報取得回路と、
    チャネル情報取得回路から入力されたチャネル応答行列を元に、各通信相手に対する干渉空間ベクトルの算出を行う干渉空間演算回路と、
    干渉空間演算回路から入力される干渉空間ベクトルおよび、チャネル応答行列取得回路から入力されるチャネル応答行列をもとに、各通信相手に対する当該通信相手以外の通信相手への干渉を軽減する直交空間チャネル応答行列を算出する直交空間演算回路と、
    直交空間演算回路において算出された直交空間チャネル応答行列を入力信号とし、直交空間チャネル応答行列に線形演算を行うことで得られる送信ウエイトを決定し、送信信号変換回路に出力し、各通信系列に適用する変調方式や符号化率からなる伝送モードを変調回路とデータ分割回路に出力する送信ウエイト演算回路と、
    上記チャネル応答行列取得回路、干渉空間演算回路、直交空間演算回路、送信ウエイト演算回路から構成される送信ウエイト決定ブロックと、
    送信データを通信系列数に伝送モードに応じて分割するデータ分割回路と、各信号系列に変調を行う変調回路と、
    変調された各通信系列に送信ウエイト演算回路で決定された送信ウエイトを乗算し、対応するのアンテナ素子に接続された無線部に出力を行う送信信号変換回路と
    を備えたことを特徴とする無線通信装置。
13. 請求項１２記載の無線通信装置であって、
    前記送信ウエイト決定ブロックは、
    無線部から入力された信号からチャネル応答行列の推定を行い、通信相手と送信信号が決定すると、通信相手のチャネル応答行列を干渉空間候補演算回路に出力するチャネル情報取得回路と、
    入力されたチャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトルの候補となる干渉空間基底ベクトル候補を、通信空間選択回路に出力する干渉空間候補演算回路と、
    実際に送信を行う通信相手、通信系列数、および干渉空間として用いる干渉空間基底ベクトルを選択する通信空間選択回路と、
    通信空間選択回路から入力された干渉空間基底ベクトルと、チャネル情報取得回路から入力されたチャネル応答行列とから、各通信相手に対する当該通信相手以外の通信相手への干渉を軽減する直交空間チャネル応答行列を算出する直交空間演算回路と、
    直交空間演算回路において算出された直交空間チャネル応答行列を入力信号とし、直交空間チャネル応答行列に線形演算を行うことで得られる送信ウエイトを決定し、送信信号変換回路に出力し、各通信系列に適用する伝送モードを変調回路とデータ分割回路に出力する送信ウエイト演算回路と
    を備えたことを特徴とする無線通信装置。
14. 請求項１２記載の無線通信装置であって、
    前記送信ウエイト決定ブロックは、
    無線部から入力された信号からチャネル応答行列の推定を行い、通信相手と送信信号が決定すると、通信相手のチャネル応答行列を干渉空間候補演算回路に出力するチャネル情報取得回路と、
    入力されたチャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトルの候補となる干渉空間基底ベクトル候補を、通信空間選択回路に出力する干渉空間候補演算回路と、
    実際に送信を行う通信相手、通信系列数、および干渉空間として用いる干渉空間基底ベクトルを選択し、さらに選ばれなかった干渉空間基底ベクトル候補の中から、完全には直交させない準干渉空間基底ベクトルを選択し、直交空間演算回路に出力する通信空間選択回路と、
    通信空間選択回路から入力された干渉空間基底ベクトル、準干渉空間基底ベクトルと、チャネル情報取得回路から入力されたチャネル応答行列とから、各通信相手に対する当該通信相手以外の通信相手への干渉を軽減する直交空間チャネル応答行列を算出する直交空間演算回路と、
    直交空間演算回路において算出された直交空間チャネル応答行列を入力信号とし、直交空間チャネル応答行列に線形演算を行うことで得られる送信ウエイトを決定し、送信信号変換回路に出力し、各通信系列に適用する伝送モードを変調回路とデータ分割回路に出力する送信ウエイト演算回路と
    を備えたことを特徴とする無線通信装置。
15. 請求項１２記載の無線通信装置であって、
    前記送信ウエイト決定ブロックは、
    無線部から入力された信号からチャネル応答行列の推定を行い、通信相手と送信信号が決定すると、通信相手のチャネル応答行列を干渉空間候補演算回路に出力するチャネル情報取得回路と、
    入力されたチャネル応答行列から、干渉空間基底ベクトルの候補となる干渉空間基底ベクトル候補を、通信空間選択回路に出力する干渉空間候補演算回路と、
    時変動の影響や、装置の誤差により、実際に送信を行う際に干渉空間となることが予想されるベクトルを、付加干渉空間ベクトルとして出力を行う付加干渉空間選択回路と、
    実際に送信を行う通信相手、通信系列数、および干渉空間として用いる干渉空間基底ベクトルを選択し、さらに選ばれなかった干渉空間基底ベクトル候補の中から、完全には直交させない準干渉空間基底ベクトルを選択し、付加干渉空間選択回路から入力された付加干渉空間ベクトルを、干渉空間基底ベクトルと直交するベクトルに変換し、干渉空間基底ベクトルか、準干渉空間基底ベクトルに加え、直交空間演算回路に出力する通信空間選択回路と、
    通信空間選択回路から入力された干渉空間基底ベクトル、準干渉空間基底ベクトルと、チャネル情報取得回路から入力されたチャネル応答行列とから、各通信相手に対する当該通信相手以外の通信相手への干渉を軽減する直交空間チャネル応答行列を算出する直交空間演算回路と、
    直交空間演算回路において算出された直交空間チャネル応答行列を入力信号とし、直交空間チャネル応答行列に線形演算を行うことで得られる送信ウエイトを決定し、送信信号変換回路に出力し、各通信系列に適用する伝送モードを変調回路とデータ分割回路に出力する第２の送信ウエイト演算回路と
    を備えたことを特徴とする無線通信装置。
16. 請求項１２記載の無線通信装置であって、
    前記送信ウエイト決定ブロックは、
    通信相手と送信信号が決定すると、通信相手の中から優先して送信を行う第１の通信相手と第１の通信系列の数を決定し、第１の通信相手とその他の通信相手の情報をチャネル情報取得回路に出力する送信ランク設定回路と、
    無線部から入力された信号からチャネル応答行列の推定を行い、送信ランク設定回路から通信相手と送信信号が入力されると、第１の通信相手のチャネル応答行列と第１の通信系列の数を第１の送信ウエイト演算回路へ、全通信相手のチャネル応答行列を第２の干渉空間候補演算回路へ出力するチャネル情報取得回路と、
    入力された第１の通信相手のチャネル応答行列から、線形演算により、第１の送信ウエイトを規定数決定し、干渉空間候補演算回路に出力する第１の送信ウエイト演算回路と、
    チャネル情報取得回路から入力されたチャネル応答行列と、第１の送信ウエイト演算回路から入力された第１の送信ウエイトから、基底ベクトルの候補となる干渉空間基底ベクトル候補を、通信空間選択回路に出力する第２の干渉空間候補演算回路と、
    時変動の影響や、装置の誤差により、実際に送信を行う際に干渉空間となることが予想されるベクトルを、付加干渉空間ベクトルとして出力を行う付加干渉空間選択回路と、
    実際に送信を行う通信相手、通信系列数、および干渉空間として用いる干渉空間基底ベクトルを選択し、さらに選ばれなかった干渉空間基底ベクトル候補の中から、完全には直交させない準干渉空間基底ベクトルを選択し、付加干渉空間選択回路から入力された付加干渉空間ベクトルを、干渉空間基底ベクトルと直交するベクトルに変換し、干渉空間基底ベクトルか、準干渉空間基底ベクトルに加え、第２の直交空間演算回路に出力する第２の通信空間選択回路と、
    第２の通信空間選択回路から入力された干渉空間基底ベクトル、準干渉空間基底ベクトルと、チャネル情報取得回路から入力されたチャネル応答行列とから、各通信相手に対する当該通信相手以外の通信相手への干渉を軽減する直交空間チャネル応答行列を算出する第２の直交空間演算回路と、
    第２の直交空間演算回路において算出された直交空間チャネル応答行列を入力信号とし、直交空間チャネル応答行列に線形演算を行うことで得られる送信ウエイトを決定し、第２の送信信号変換回路に出力し、各通信系列に適用する伝送モードを変調回路とデータ分割回路に出力する第２の送信ウエイト演算回路と
    を備えたことを特徴とする無線通信装置。
17. 請求項１２記載の無線通信装置であって、
    前記送信ウエイト決定ブロックは、
    通信相手と送信信号が決定すると、通信相手の中から優先して送信を行う複数の第１の通信相手と第１の通信系列の数を決定し、第１の通信相手とその他の通信相手の情報をチャネル情報取得回路に出力する送信ランク設定回路と、
    無線部から入力された信号からチャネル応答行列の推定を行い、送信ランク設定回路から通信相手と送信信号が入力されると、第１の通信相手のチャネル応答行列と第１の通信系列の数を第１の直交空間演算回路と第１の干渉空間演算回路へ出力し、全通信相手のチャネル応答行列を第２の干渉空間候補演算回路へ出力するチャネル情報取得回路と、
    入力された第１の通信相手のチャネル応答行列から、各第１の通信相手の第１の干渉空間基底ベクトルを決定し、第１の直交空間演算回路へ出力する第１の干渉空間演算回路と、
    第１の干渉空間演算回路から入力された第１の干渉空間基底ベクトルと、チャネル情報取得回路から入力された第１の通信相手のチャネル応答行列から、線形演算により、第１の送信ウエイトを規定数決定し、干渉空間候補演算回路に出力する第１の送信ウエイト演算回路と、
    チャネル情報取得回路から入力されたチャネル応答行列と、第１の送信ウエイト演算回路から入力された第１の送信ウエイトから、第２の干渉空間基底ベクトルの候補となる干渉空間基底ベクトル候補を、通信空間選択回路に出力する第２の干渉空間候補演算回路と、
    時変動の影響や、装置の誤差により、実際に送信を行う際に干渉空間となることが予想されるベクトルを、付加干渉空間ベクトルとして出力を行う付加干渉空間選択回路と、
    実際に送信を行う通信相手、通信系列数、および干渉空間として用いる干渉空間基底ベクトルを選択し、さらに選ばれなかった干渉空間基底ベクトル候補の中から、完全には直交させない準干渉空間基底ベクトルを選択し、付加干渉空間選択回路から入力された付加干渉空間ベクトルを、干渉空間基底ベクトルと直交するベクトルに変換し、干渉空間基底ベクトルか、準干渉空間基底ベクトルに加え、 第２の直交空間演算回路に出力する第２の通信空間選択回路と、
    第２の通信空間選択回路から入力された干渉空間基底ベクトル、準干渉空間基底ベクトルと、チャネル情報取得回路から入力されたチャネル応答行列とから、各通信相手に対する当該通信相手以外の通信相手への干渉を軽減する直交空間チャネル応答行列を算出する第２の直交空間演算回路と、
    第２の直交空間演算回路において算出された直交空間チャネル応答行列を入力信号とし、直交空間チャネル応答行列に線形演算を行うことで得られる送信ウエイトを決定し、送信信号変換回路に出力し、各通信系列に適用する伝送モードを変調回路とデータ分割回路に出力する第２の送信ウエイト演算回路と
    を備えたことを特徴とする無線通信装置。
18. 請求項１２記載の無線通信装置であって、
    前記送信ウエイト決定ブロックは、
    通信相手と送信信号が決定すると、通信相手の中から優先して送信を行う複数の第１の通信相手と第１の通信系列の数を決定し、第１の通信相手とその他の通信相手の情報をチャネル情報取得回路に出力する送信ランク設定回路と、
    無線部から入力された信号からチャネル応答行列の推定を行い、送信ランク設定回路から通信相手と送信信号が入力されると、第１の通信相手のチャネル応答行列と第１の通信系列の数を第１の直交空間演算回路と第１の干渉空間候補演算回路へ出力し、全通信相手のチャネル応答行列を第２の干渉空間候補演算回路へ出力するチャネル情報取得回路と、
    入力された第１の通信相手のチャネル応答行列から、各第１の通信相手の第１の干渉空間基底ベクトル候補を演算し、第１の通信空間演算回路へ出力する第１の干渉空間候補演算回路と、
    入力された第１の干渉空間基底ベクトル候補から、第１の干渉空間として用いる第１の干渉空間基底ベクトルを選択し、さらに選ばれなかった第１の干渉空間基底ベクトル候補の中から、完全には直交させない第１の準干渉空間基底ベクトルを選択し、第１の直交空間演算回路に出力する第１の通信空間選択回路と、
    第１の通信空間演算回路から入力された第１の干渉空間基底ベクトルと第１の準干渉空間基底ベクトルと、チャネル情報取得回路から入力された第１の通信相手のチャネル応答行列から、線形演算により、第１の送信ウエイトを規定数決定し、第２の干渉空間候補演算回路に出力する第１の送信ウエイト演算回路と、
    チャネル情報取得回路から入力されたチャネル応答行列と、第１の送信ウエイト演算回路から入力された第１の送信ウエイトから、第２の干渉空間基底ベクトルの候補となる干渉空間基底ベクトル候補を、通信空間選択回路に出力する第２の干渉空間候補演算回路と、
    時変動の影響や、装置の誤差により、実際に送信を行う際に干渉空間となることが予想されるベクトルを、付加干渉空間ベクトルとして出力を行う付加干渉空間選択回路と、
    実際に送信を行う通信相手、通信系列数、および干渉空間として用いる干渉空間基底ベクトルを選択し、さらに選ばれなかった干渉空間基底ベクトル候補の中から、完全には直交させない準干渉空間基底ベクトルを選択し、付加干渉空間選択回路から入力された付加干渉空間ベクトルを、干渉空間基底ベクトルと直交するベクトルに変換し、干渉空間基底ベクトルか、準干渉空間基底ベクトルに加え、直交空間演算回路に出力する第２の通信空間選択回路と、
    通信空間選択回路から入力された干渉空間基底ベクトル、準干渉空間基底ベクトルと、チャネル情報取得回路から入力されたチャネル応答行列とから、各通信相手に対する当該通信相手以外の通信相手への干渉を軽減する直交空間チャネル応答行列を算出する直交空間演算回路と、
    直交空間演算回路において算出された直交空間チャネル応答行列を入力信号とし、直交空間チャネル応答行列に線形演算を行うことで得られる送信ウエイトを決定し、送信信号変換回路に出力し、各通信系列に適用する伝送モードを変調回路とデータ分割回路に出力する送信ウエイト演算回路と
    を備えたことを特徴とする無線通信装置。
19. 請求項１２記載の無線通信装置であって、
    前記送信ウエイト決定ブロックは、
    通信相手と送信信号が決定すると、通信相手の中から優先して送信を行う複数の第１の通信相手と第１の通信系列の数を決定し、第１の通信相手とその他の通信相手の情報をチャネル情報取得回路に出力する送信ランク設定回路と、
    無線部から入力された信号からチャネル応答行列の推定を行い、送信ランク設定回路から通信相手と送信信号が入力されると、第１の通信相手のチャネル応答行列と第１の通信系列の数を第１の直交空間演算回路と第１の干渉空間候補演算回路へ出力し、全通信相手のチャネル応答行列を第２の干渉空間候補演算回路へ出力し、第１の通信系列による干渉を完全に除去することが難しい干渉不可通信相手のチャネル応答行列の少なくとも一部を第１の付加干渉空間選択回路に出力するチャネル情報取得回路と、
    入力された第１の通信相手のチャネル応答行列から、各第１の通信相手の第１の干渉空間基底ベクトル候補を演算し、第１の通信空間演算回路へ出力する第１の干渉空間候補演算回路と、
    時変動の影響や、装置の誤差により、実際に送信を行う際に干渉空間となることが予想されるベクトルや、入力された干渉不可通信相手のチャネル応答行列行列から得られる干渉空間基底ベクトルを、付加干渉空間ベクトルとして出力を行う第１の付加干渉空間選択回路と、
    入力された第１の干渉空間基底ベクトル候補から、第１の干渉空間として用いる第１の干渉空間基底ベクトルを選択し、さらに選ばれなかった第１の干渉空間基底ベクトル候補の中から、完全には直交させない第１の準干渉空間基底ベクトルを選択し、第１の付加干渉空間選択回路から入力された第１の付加干渉空間ベクトルを、第１の干渉空間基底ベクトルと直交するベクトルに変換し、第１の干渉空間基底ベクトルか、第１の準干渉空間基底ベクトルに加え、第１の直交空間演算回路に出力する第１の通信空間選択回路と、
    第１の通信空間演算回路から入力された第１の干渉空間基底ベクトルと第１の準干渉基底ベクトルと、チャネル情報取得回路から入力された第１の通信相手のチャネル応答行列から、線形演算により、第１の送信ウエイトを規定数決定し、第２の干渉空間候補演算回路に出力する第１の送信ウエイト演算回路と、
    チャネル情報取得回路から入力されたチャネル応答行列と、第１の送信ウエイト演算回路から入力された第１の送信ウエイトから、第２の干渉空間基底ベクトルの候補となる干渉空間基底ベクトル候補を、通信空間選択回路に出力する第２の干渉空間候補演算回路と、
    時変動の影響や、装置の誤差により、実際に送信を行う際に干渉空間となることが予想されるベクトルを、付加干渉空間ベクトルとして出力を行う付加干渉空間選択回路と、
    実際に送信を行う通信相手、通信系列数、および干渉空間として用いる干渉空間基底ベクトルを選択し、さらに選ばれなかった干渉空間基底ベクトル候補の中から、完全には直交させない準干渉空間基底ベクトルを選択し、付加干渉空間選択回路から入力された付加干渉空間ベクトルを、干渉空間基底ベクトルと直交するベクトルに変換し、干渉空間基底ベクトルか、準干渉空間基底ベクトルに加え、直交空間演算回路に出力する通信空間選択回路と、
    通信空間選択回路から入力された干渉空間基底ベクトル、準干渉空間基底ベクトルと、チャネル情報取得回路から入力されたチャネル応答行列とから、各通信相手に対する当該通信相手以外の通信相手への干渉を軽減する直交空間チャネル応答行列を算出する直交空間演算回路と、
    直交空間演算回路において算出された直交空間チャネル応答行列を入力信号とし、直交空間チャネル応答行列に線形演算を行うことで得られる送信ウエイトを決定し、送信信号変換回路に出力し、各通信系列に適用する伝送モードを変調回路とデータ分割回路に出力する送信ウエイト演算回路と
    を備えたことを特徴とする無線通信装置。

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