JP5596498B2 - 基地局装置、移動局装置及びそれらを用いた無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、Ｍｕｌｔｉ Ｕｓｅｒ−ＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）伝送を行う基地局装置、移動局装置及びそれらを用いた無線通信システムに関する。

セルラシステム等の無線通信システムにおけるデータ通信量の増加に伴う周波数資源の逼迫を解決するために、高い周波数利用効率と高速伝送を実現する技術として、基地局装置に備えられた複数の送信アンテナを用いて複数の送信信号（送信ストリーム）を空間多重するダウンリンクＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ‐Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ‐Ｏｕｔｐｕｔ）伝送に関する研究が盛んに行われている。このうち、複数の受信アンテナを有する単一移動局装置宛の複数の送信信号を空間多重して同時に伝送するＳｉｎｇｌｅ Ｕｓｅｒ−ＭＩＭＯ（ＳＵ−ＭＩＭＯ）は、移動局装置毎の伝送レートを大きく向上させることが可能であり、動画像の伝送等、高い伝送レートが要求される場合に非常に有効な技術である。

一方、複数の移動局装置宛の送信信号を空間多重して同時に伝送するＭｕｌｔｉ Ｕｓｅｒ−ＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）は、各移動局装置が備える受信アンテナ数が少ない場合にも基地局側の送信アンテナを有効に活用した伝送を行うことが可能であり、空間多重の対象となる移動局装置を適切に選択することによりマルチユーザダイバーシチ効果も得られることから、システム全体の周波数利用効率を向上させる技術として注目されている。

ダウンリンクのＭＵ−ＭＩＭＯ伝送では、複数移動局装置（ユーザ）宛の信号を同一リソースで伝送するため、各移動局装置における受信信号が干渉し合わないよう、基地局装置側で予めプリコーディングを施して伝送する必要がある。このプリコーディング方法としては、大別して、複数の送信信号に線形ウェイトを乗算する線形プリコーディングと、送信信号から既知の干渉信号を逐次減算した後に線形ウェイトを乗算する非線形プリコーディングがある。非線形プリコーディングは線形プリコーディングと比較して処理が複雑であるものの、非線形処理により干渉信号を除去することができるため送信アンテナの自由度を有効に活用することができ、線形プリコーディングと比較して良好な受信特性を得ることができる。

この非線形プリコーディングを用いたＭＵ−ＭＩＭＯ伝送の代表例として、Ｔｏｍｌｉｎｓｏｎ−Ｈａｒａｓｈｉｍａ Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇを用いたＭＵ−ＭＩＭＯ（ＴＨＰ ＭＵ−ＭＩＭＯ）伝送がある。ここで、ＴＨＰ ＭＵ−ＭＩＭＯの一例として、ＱＲ分解を用いる手法について以下に示す（下記非特許文献１参照）。ＴＨＰ ＭＵ−ＭＩＭＯに限らず、一般的なダウンリンクのＭＵ−ＭＩＭＯでは、まず、各移動局装置において測定された伝搬路を表わす情報（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ：ＣＳＩ）を基地局装置が取得する。但し、このＣＳＩは、各移動局装置において測定された伝搬路そのものを量子化した情報をＥｘｐｌｉｃｉｔ ＣＳＩとして明示的にフィードバックする方法により基地局装置に通知されるものとする。

ここで、一例として、基地局装置の送信アンテナ数を２とし、それぞれ１本の受信アンテナを備える２つの移動局装置（移動局装置１，２）からそれぞれフィードバックされたＣＳＩを行列形式にまとめた伝搬路行列が次式で表されるものとする。但し、基地局装置のアンテナｋから移動局装置ｍへ信号が伝送される際に受ける伝搬路変動がｈ_ｍｋであり、例えば、ｈ_１２は基地局装置のアンテナ２から移動局装置１へ信号が伝送される際に受ける伝搬路変動を表している。

この伝搬路行列の複素共役転置行列に対し、ＴＨＰ ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を行う基地局装置では次式に示すようなＱＲ分解を施す。但し、Ｑはユニタリ行列を、Ｒは上三角行列をそれぞれ表わしている。

ＱＲ分解を用いるＴＨＰ ＭＵ−ＭＩＭＯを行う基地局装置では、このように得られたユニタリ行列Ｑを送信信号ｄ＝［ｄ_１ ｄ_２］^Ｔに乗算し、プリコーディングを行う。このようなプリコーディングが行われた場合の、各移動局装置における受信信号ｒ＝［ｒ_１ ｒ_２］^Ｔは次式で表わされる。但し、簡単のため、移動局装置において加わる雑音成分は省略している。

式（３）より、ユニタリ行列Ｑを用いてプリコーディングを行う場合には、移動局装置１はユーザ間干渉を受けずに、希望信号のみを受信できることがわかる。一方、移動局装置２の受信信号には、移動局装置１宛の信号が混在しており、ユーザ間干渉が除去されていないことがわかる。ＴＨＰ ＭＵ−ＭＩＭＯでは、このように行列の乗算では除去できないユーザ間干渉を、送信信号から予め減算する処理を行う。但し、ここでの、２つの移動局装置を対象とした例では、移動局装置１宛の信号が移動局装置２に与える干渉を、移動局装置２宛の信号から予め減算することとなる。このような減算処理が行われた場合、各移動局装置における受信信号は次式で表わされる。

この式（４）からわかるように、ユニタリ行列Ｑによるプリコーディングのみでは除去できなかったユーザ間干渉を送信信号から予め減算しておくことにより、いずれの移動局装置においても、ユーザ間干渉が混在しない、希望信号のみからなる信号を受信することが可能となる。

但し、このように、送信信号からユーザ間干渉を減算する場合には、その減算の結果得られる信号の振幅が、元の信号の振幅に比べて非常に大きくなってしまい、送信電力が増大してしまうことがある。このような問題を回避するために、送信信号に適切なベクトルを加算し、規定の送信電力内に収まるよう処理するＴＨＰを適用する。ＴＨＰによる演算はｍｏｄｕｌｏ演算とも呼ばれる非線形演算であり、次式で表される。

但し、入力信号ｘ（上記の例では、入力信号はｄ_２ ^’）は複素数であり、ｊは虚数単位、Ｍは変調方式に応じて決まる実数の定数である。具体的には、変調シンボルの平均電力を１に正規化した場合、ＱＰＳＫではＭ＝√２、１６ＱＡＭでは、Ｍ＝４／√１０、６４ＱＡＭではＭ＝８／√４２となる。また、ｆｌｏｏｒ（ｘ）はｘを超えない最大の整数を表す。

この演算により、入力信号ｘがいかなる値の信号であっても、出力信号Ｍｏｄ_Ｍ（ｘ）は原点から［−Ｍ, Ｍ］の範囲に収まる信号となる。このとき、式（５）で入力信号に加算されるベクトルは摂動ベクトルと呼ばれ、ＴＨＰ（ｍｏｄｕｌｏ演算）は、入力信号の同相成分、直交成分それぞれに適切な摂動ベクトルを加算する演算であると言うこともできる。また、このようにｍｏｄｕｌｏ演算により加算された摂動ベクトルは、送信側と同じｍｏｄｕｌｏ演算を受信側で受信信号に対して施すことにより、その影響を取り除くことができる。したがって、移動局装置では、受信信号に対して伝搬路の補償を行った後に、ｍｏｄｕｌｏ演算を施し、復調を行うこととなる。

このようなＴＨＰ（ｍｏｄｕｌｏ演算）を用いることにより、信号の振幅を一定範囲内に収めることが可能となり、規定の送信電力を満足しつつ、ユーザ間の干渉を予め減算した信号を送信することができる。これにより、送信アンテナの自由度を有効に活用したＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を行うことができ、線形プリコーディングを用いたＭＵ−ＭＩＭＯ伝送に比べ、良好な受信特性を得ることができる。

青木 他, "Ｔｏｍｌｉｎｓｏｎ−Ｈａｒａｓｈｉｍａ Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇを用いたＭＩＭＯ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｃｈａｎｎｅｌにおけるパイロット信号の検討，" ２００９年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会Ｂ−５−３９，Ｓｅｐ．２００９．

ＣＳＩのフィードバック方法としては、先に述べたＥｘｐｌｉｃｉｔ ＣＳＩをフィードバックする方法と、これとは別に、予め決められたコードブックと呼ばれる候補の中から、各移動局装置がそれぞれ所望のプリコーディングベクトルを選択し、選択したプリコーディングベクトルを特定する情報をＣＳＩとしてフィードバックするＩｍｐｌｉｃｉｔ ＣＳＩフィードバックと呼ばれる方法もある。このＩｍｐｌｉｃｉｔ ＣＳＩは、伝搬路そのものを表わす情報ではなく、基地局装置で送信信号に乗算されるプリコーディングベクトルを表わす情報であるため、これを基にしたプリコーディングでは、空間多重の対象となる移動局装置の様々な組み合わせに対して、常にユーザ間干渉を除去することは困難であり、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ ＣＳＩを基にしたプリコーディングに比べ、受信特性は劣化してしまう。しかし、フィードバックに要する情報量を低減することが可能となり、効率よくフィードバックを行うことができる。

しかし、上述のＴＨＰ ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送では、式（４）に示すように、移動局装置が受信する信号に含まれるユーザ間干渉を基地局装置が予め把握し、そのユーザ間干渉を送信信号から減算する必要があるが、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ＣＳＩは送信側で用いられるプリコーディングベクトルを表わすものであって、受信側での伝搬路を表わしているわけではないため、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ＣＳＩがフィードバックされる場合には減算すべきユーザ間干渉を把握することができない。したがって、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ＣＳＩがフィードバックされるシステムにおいては、ＴＨＰ ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を行うことができず、送信アンテナの自由度を有効に活用した空間多重ができないという問題があった。

本発明は、効率良くＣＳＩのフィードバックを行いつつ、良好な受信特性を得ることを目的とする。

本発明の一観点によれば、複数の送信アンテナを備えた基地局装置が、複数の移動局装置宛の送信信号を空間多重して送信し、前記移動局装置が前記基地局装置から送信された信号を受信する無線通信システムであって、前記移動局装置は、予め決められた候補の中から所望のプリコーディングベクトルを選択し、前記選択したプリコーディングベクトルを特定する情報を前記基地局装置に通知し、前記基地局装置は、前記移動局装置から通知された情報を基にプリコーディングベクトルを生成し、生成した前記プリコーディングベクトルを用いる場合に少なくとも１つの前記移動局装置が受けるユーザ間干渉を把握し、前記ユーザ間干渉を送信信号から減算することにより新たな送信信号を生成し、生成した前記プリコーディングベクトルを前記新たな送信信号に乗算することにより、前記複数の移動局装置宛の送信信号を空間多重することを特徴とする無線通信システムが提供される。

前記複数の移動局装置の少なくとも１つは、前記所望のプリコーディングベクトルとは別のプリコーディングベクトルを特定する情報も前記基地局装置に通知することが好ましい。

また、前記複数の移動局装置の少なくとも１つは、自局が受ける干渉を表わす係数を測定し、前記測定した係数を前記基地局装置に通知するようにしても良い。

本発明を用いることにより、各移動局装置がそれぞれ所望のプリコーディングベクトルを選択し、選択したプリコーディングベクトルを特定する情報をＣＳＩとしてフィードバックするＩｍｐｌｉｃｉｔ ＣＳＩフィードバックが行われる場合にも、ＴＨＰ ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を行うことが可能となり、効率良くＣＳＩのフィードバックを行いつつ、良好な受信特性を得ることができる。

本発明の第１の実施形態における基地局装置の構成例を示す機能ブロック図である。 本実施の形態によるＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部の構成例を示す機能ブロック図である。 本実施の形態による移動局装置の構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の第２の実施の形態によるＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部の構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の第３の実施形態における基地局装置の構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の第３の実施の形態によるＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部の構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の第３の実施形態における移動局装置の構成例を示す機能ブロック図である。

本発明では、各移動局装置からＩｍｐｌｉｃｉｔ ＣＳＩがフィードバックされるシステムにおいて、ＴＨＰ ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を行うための構成について示す。先に述べたように、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ＣＳＩは、各移動局装置において観測される伝搬路そのものを表わす情報ではなく、基地局装置で送信信号に乗算される所望のプリコーディングベクトルを表わす情報であることから、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ ＣＳＩがフィードバックされた場合と同様の方法により、ＴＨＰ ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を行う際に送信信号から減算すべきユーザ間干渉を算出することはできない。そこで、本発明では、フィードバックされたＩｍｐｌｉｃｉｔ ＣＳＩを変換した情報を基に、減算すべきユーザ間干渉を算出する方法や、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ＣＳＩとは別に、ユーザ間干渉を表わす情報をフィードバックする方法について示し、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ＣＳＩがフィードバックされるシステムにおいてＴＨＰ ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を実現するための構成を明らかにする。

＜第１の実施形態＞
本発明による第１の実施形態では、予め決められたコードブックの中から、各移動局装置がそれぞれ所望のプリコーディングベクトルを選択して基地局にフィードバックする場合に、プリコーディングベクトルを特定するインデックス以外の情報を通知することなく、基地局装置において非線形演算を含むプリコーディングを行ってＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を行う構成例について示す。

ここで、本実施形態では、Ｎ_ｔ本の送信アンテナを有する基地局装置（送信装置とも呼ぶ。）に対して、Ｎ_ｒ本の受信アンテナを有する複数の移動局装置(受信装置、移動端末とも呼ぶ。)が接続している通信を対象とするが、簡単のため、同一無線リソースにおいて空間多重される移動局装置数Ｕは２として説明を行う。ただし、Ｎ_ｔ≧Σ^U _n=1Ｒ_ｎ（Ｒ_ｎは移動局装置ｎ宛のデータストリーム数またはランク数と呼ばれる）が満たされる限りの数だけの空間多重を行うことが出来るため、同一無線リソースにおいて空間多重される移動局装置数は２に限ったものではない。また、以下の説明では、各移動局装置には１データストリームだけを通信している状況（Ｒ_ｎ＝１，１≦ｎ≦Ｕ）を想定しているが、各ユーザの移動局装置が有する受信アンテナ数だけのデータストリームを同時に伝送することも可能である。また、各移動局装置が有する受信アンテナ数はそれぞれ異なる数でもよい。

まず、図１に、本実施形態における基地局装置の構成例を示す。但し、上述のように、本実施の形態では、空間多重される移動局装置数Ｕは２であり、それらの移動局装置を第１ユーザ、第２ユーザと呼ぶこととする。

図１に示す基地局装置Ａは、第１のユーザ（第１の移動局装置）宛のデータ系列を符号化する第１のチャネル符号化部１ａと、第２のユーザ（第２の移動局装置）宛のデータ系列を符号化する第２のチャネル符号化部１ｂと、第１のチャネル符号化部１ａで符号化された信号を変調する第１のデータ変調部３ａ、第２のチャネル符号化部１ｂで符号化された信号を変調する第２のデータ変調部３ｂと、参照信号生成部５と、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ（プリコーディング部）７と、無線送信部１１と、アンテナ１５と、無線受信部１７と、ＣＳＩ取得部２１と、を有している。ここで、無線送信部１１、アンテナ１５、無線受信部１７をまとめてアンテナ部と呼ぶものとすると、本実施形態における基地局装置はＮ_ｔ個のアンテナ部を有することとなる。

本発明では、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送に先立って、まず各移動局装置における伝搬路の状態（ＣＳＩ：Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を把握することが必要であり、基地局装置から既知の参照信号系列を送信し、その参照信号の受信結果を用いて各移動局装置が伝搬路推定を行うことにより、これを実現するものとする。このための参照信号は参照信号生成部で生成され、各移動局装置へ送信するために無線送信部へ入力される。無線送信部に入力された信号は、ディジタル信号からアナログ信号に変換（Ｄ／Ａ変換）され、無線送信可能な周波数帯域へ周波数変換された後に、各アンテナから送信される。但し、各送信アンテナと各移動局装置のそれぞれの受信アンテナとの間の伝搬路を把握する必要があるため、アンテナ間で直交させた参照信号を送信するものとする。参照信号をアンテナ間で直交させる方法としては、時間的に直交させる方法や直交符号を用いる方法等がある。また、図１に示す基地局装置はシングルキャリア伝送を対象とした構成となっているが、マルチキャリア伝送を用いるシステムにおいては、アンテナ毎に異なるサブキャリアを用いて周波数領域で直交させる方法を用いることもできる。このような構成とすることにより、基地局装置は伝搬路推定用の参照信号を送信でき、各移動局装置に伝搬路を推定させることが可能となる。

各移動局装置の構成と信号処理については後述するが、上述のように基地局装置から送信された参照信号を基に伝搬路の推定を行い、その伝搬路の状態を示す情報（ＣＳＩ）を基地局装置へフィードバックする。そして、図１に示す基地局装置では、フィードバックされたＣＳＩをアンテナで受信し、無線受信部１７においてＡ／Ｄ変換可能な周波数帯域（ベースバンド帯）へ周波数変換した後、アナログ信号をディジタル信号に変換する。ディジタル信号に変換された信号は、ＣＳＩ取得部２１に入力され、各移動局装置からそれぞれフィードバックされたＣＳＩが基地局装置において把握される。

ここで、本実施の形態で対象とするＣＳＩについて説明する。プリコーディングベクトルをｗ_ｔと表わすものとすると、本実施の形態では、基地局装置と移動局装置の間で複数のプリコーディングベクトルｗ_ｔが記載された、式（６）に一例を示すようなコードブックを予め共有しており、移動局装置は所望のプリコーディングベクトルｗ_ｔ，ｕ（ｕはユーザ番号）を特定するインデックスをＣＳＩとして基地局装置にフィードバックする構成としている。この式（６）に示す例は、基地局装置の送信アンテナ数を４とした場合のコードブックを表わしており、１６個のプリコーディングベクトル（列ベクトル）から構成されるため、それぞれを特定するインデックスとして４ビットが必要となる。このようなフィードバックは、各移動局装置における伝搬路情報を暗示的に表わしていると言えるため、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ＣＳＩフィードバックと呼ばれることがある。

このｗ_ｔ，ｕを各ユーザが決定する方法の具体例は後述するが、一例として、予め決められた候補（コードブック）の中から、自局宛の信号の受信信号対雑音電力比（ＳＮＲ）を最大化できるｗ_ｔ，ｕを選択するといった方法がある。ＳＮＲを最大とするプリコーディングベクトルは、基地局装置と第ｕユーザ間の伝搬路行列Ｈ_ｕから算出されるＨ_ｕ ^ＨＨ_ｕという行列（なお、Ａ^Ｈは行列Ａの随伴行列を表す）が有する固有ベクトルのうち、最大固有値（ここではλ_{ｕ，ｍａｘ}とする）に対応する固有ベクトル（ここではｕ_{ｕ，ｍａｘ}とする）である。したがって、ランク１の伝送を対象とする本実施の形態では、この固有ベクトルに最も近い１つのベクトルをコードブックから抽出し、そのインデックスを基地局装置に通知することになる。

このような、移動局装置が所望するプリコーディングベクトルに関する情報を、ＣＳＩとして受け取った基地局装置は、次に、それらの情報を基に、各移動局装置宛のデータ信号の空間多重を行ってＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を行う。以下では、各移動局装置宛のデータ信号の空間多重方法について、図１を用いて具体的に説明する。

図１に示す基地局装置では、まず、各ユーザ（移動局装置）宛の送信データがチャネル符号化部１ａ、１ｂに入力され、チャネル符号化された後、データ変調部３ａ、３ｂにおいてデータ変調が行われる。なお、各ユーザ宛の送信データに適用されるチャネル符号化率およびデータ変調方式の決定方法は本発明の対象外であるが、一例として、事前に各ユーザより通知される各ユーザの受信品質に関連付けられた制御情報に基づいて決定するといった方法がある。本実施の形態においても、事前の制御情報のやり取りによって、符号化率、変調方式は予め決められているものとする。データ変調部３ａ、３ｂの出力は、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部７に入力され、本実施の形態におけるプリコーディングが施される。また、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部７には、参照信号生成部５で生成された既知の参照信号系列も入力される。但し、この参照信号は、上述のＣＳＩを測定するための参照信号とは異なり、移動局装置において受信データ信号を復調する際に必要となる伝搬路を推定させるための参照信号である。このため、この参照信号には、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部７においてデータ信号と同じプリコーディングが施されることとなる。また、移動局装置において分離可能なように、各参照信号がそれぞれ直交するように送信されるものとする。

図２には、本実施の形態に係るＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部７の構成例を示している。ここで、データ変調部３より出力される第１および第２ユーザの送信シンボルを、ｄ_１およびｄ_２とし、送信シンボルベクトルｄをｄ＝［ｄ_１，ｄ_２］^Ｔと定義する。尚、Ａ^Ｔは、行列Ａの転置行列を表す。このＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部７の線形フィルタ生成部３３には、先にＣＳＩ取得部２１において取得された第１および第２ユーザのＣＳＩが入力され、線形フィルタが生成される。但し、先に述べたように、本発明では、各移動局装置の所望プリコーディングベクトルに関する情報がＣＳＩとしてフィードバックされるため、線形フィルタ生成部３３にも、各移動局装置から通知されたプリコーディングベクトルｗ_ｔ，ｕが入力されることとなる。ここで、フィードバックされたｗ_ｔ，ｕと伝搬路の最大固有値に対応する固有ベクトルｕ_{ｕ，ｍａｘ}がほぼ一致しているものとみなすと、各ユーザと基地局装置間の見掛け上の伝搬路行列Ｈ_ｅｆｆは次式のように表わすことができる。

式（７）に示すように、この見掛け上の伝搬路行列Ｈ_ｅｆｆは各ユーザから通知されたプリコーディングベクトル（ここではｗ_ｔ，１とｗ_ｔ，２）に複素共役転置（エルミート転置）を与えることで得られる行ベクトルを列方向に結合することにより得ることが出来る。ここでは、同時空間多重ユーザ数を２としているが、空間多重数が３以上となった場合も、同様に伝搬路行列Ｈ_ｅｆfを表わすことができる。

このように表わされる伝搬路行列Ｈ_ｅｆfを基に、線形フィルタ生成部３３では、線形フィルタＷ_ｅｆｆを生成する。本実施形態で用いる線形フィルタＷ_ｅｆfは、伝搬路行列Ｈ_ｅｆfを下三角行列に変換する行列である。そのような行列は、Ｈ_ｅｆfの随伴行列Ｈ_ｅｆf ^ＨにＱＲ分解を適用することにより求めることが出来る。すなわち、Ｈ_ｅｆf ^Ｈ＝ＱＲとＱＲ分解したとき（Ｑがユニタリ行列、Ｒが上三角行列である）、Ｑが線形フィルタＷ_ｅｆｆとなり、これらの行列は次式を満たす関係となっている。ここで、具体的には、Ｑの第１から第２列ベクトルまでを抽出した（Ｎ_ｔ×２）の行列が線形フィルタＷ_ｅｆｆとなる。

ここで、式（８）を満たすユニタリ行列Ｑを線形フィルタＷ_ｅｆfとして送信シンボルベクトルに乗算することにより得られるベクトルＷ_ｅｆfｄを送信信号ベクトルとして、基地局装置より送信することを考える。第ｕユーザの移動局装置の第ｍ受信アンテナで受信される受信信号を｛ｒ_ｕ，ｍ；ｕ＝１〜２，ｍ＝１〜Ｎ_ｒ｝としたとき、第ｕユーザの受信信号ベクトルｒ_ｕ＝［ｒ_ｕ，１，…，ｒ_ｕ，Ｎｒ］^Ｔは次式で与えられる。

ここで、ｎ_ｕは雑音ベクトルである。各移動局装置では、所望信号の受信ＳＮＲを最大にする受信フィルタｗ_ｒ，ｕを受信信号ベクトルに乗算する。ランク１の伝送を行っている場合、受信ＳＮＲを最大にする受信フィルタｗ_ｒ，ｕは（Ｈ_ｕｗ_ｔ，ｕ）^Ｈで表される（Ｎ_ｒ×１）の行ベクトルである。

ｗ_ｒ，ｕ＝（Ｈ_ｕｗ_ｔ，ｕ）^Ｈが乗算された検波出力をｄ_ｕ＾とする。第１および第２ユーザの検波出力をまとめた検波出力ベクトルｄ＾＝[ｄ_１＾，ｄ_２＾]^Ｔは次式で与えられる。

なお、簡単のため雑音項は省略している。ここで、ｗ_ｔ，ｕ＝ｕ_{ｕ，ｍａｘ}が満たされている場合、次式が成り立つ。

この式（１１）を式（１０）に代入すると次式が得られる。

式（１２）より、Ｈ_ｅｆfの随伴行列Ｈ_ｅｆf ^ＨにＱＲ分解を適用して得られる線形フィルタＷ_ｅｆfを用いる場合には、第１ユーザは自局宛の信号のみを受信できるのに対して、第２ユーザの受信信号には、第１ユーザ宛の信号が干渉として受信されてしまうことが分かる。そこで、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部７では、この第２ユーザに観測される干渉信号を予め非線形信号処理部３１において減算する。

非線形信号処理部３１における信号処理について説明する。非線形信号処理部３１には、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部７に入力されたデータ変調シンボルｄと、線形フィルタ生成部３３より出力されるＨ_ｅｆfおよびＷ_ｅｆfが入力される。非線形信号処理部３１においては、前述した第２ユーザの移動局装置において観測される干渉信号を予め減算する信号処理が行われる。具体的には、第２ユーザ宛の送信信号ｄ_２に対して次式に示すような信号処理を行い、第２ユーザ宛の送信信号ｘ_２を新たに算出する。

この式（１３）で表される信号ｘ_２を第２ユーザ宛の送信信号としてｄ_２の代わりに送信することで、第２ユーザにも所望信号のみを受信させることができる。このような干渉抑圧処理を線形フィルタＷ_ｅｆｆの乗算前に行うことで、第２ユーザに対しても干渉を与えない伝送を行うことが可能となる。しかし、伝搬路情報Ｈ_ｅｆｆの状態によっては、ｘ_２の大きさがｄ_２よりも遥かに大きくなってしまい、膨大な送信電力を必要としてしまう可能性がある。そこで、本実施形態ではｘ_２に対してｍｏｄｕｌｏ演算と呼ばれる非線形信号処理を行う。

ｍｏｄｕｌｏ演算Ｍｏｄ_Ｍ（ｘ）は、ある入力ｘに対して、その出力が−Ｍより大きく、かつＭ以下に収まるようにするものである。ここでＭはｍｏｄｕｌｏ幅と呼ばれ、入力される信号の変調方式等に応じて設定される。例えばＱＰＳＫ変調信号が入力される場合には、Ｍ＝ｓｑｒｔ（２）、１６ＱＡＭでは、Ｍ＝４／√１０、６４ＱＡＭではＭ＝８／√４２となる。信号ｘ_２にｍｏｄｕｌｏ演算を施した場合、その出力は次式で与えられる。但し、ｆｌｏｏｒ（ｘ）はｘを超えない最大の整数を表す。

この式（１４）で表わされるｍｏｄｕｌｏ演算は次式のように書き換えることもできる。

ここで、ｚは実部と虚部がそれぞれ整数となる複素数であり、式（１５）右辺の実部と虚部がそれぞれ−Ｍより大きく、かつＭ以下に収まるように選択される。また、２Ｍｚはｍｏｄｕｌｏ演算における摂動ベクトルと呼ばれる複素数であり、同相成分及び直交成分がそれぞれｍｏｄｕｌｏ幅Ｍの整数倍となる値である。式（１５）より、ｍｏｄｕｌｏ演算は、入力信号にこの摂動ベクトルを加算する演算であると言え、入力信号ｘ_２に適切な大きさの摂動ベクトルを加算することにより、伝搬路情報Ｈ_ｅｆｆの状態に依らず、Ｍｏｄ_Ｍ（ｘ_２）の大きさを常に一定以下とすることが出来る。このように算出されたｘ_２（ｍｏｄｕｌｏ演算も含む値であり、正確にはＭｏｄ_Ｍ（ｘ_２））が第２ユーザ宛の送信シンボルとして非線形信号処理部３１より出力される。なお、第１ユーザ宛の送信シンボルについては、減算すべき干渉信号がないため、非線形信号処理部３１における信号処理は特に行われず、そのまま出力されることとなる。

このような非線形信号処理部３１の出力は、線形フィルタ乗算部３５に入力され、線形フィルタ生成部３３より入力された線形フィルタＷ_ｅｆｆを乗算することによりプリコーディングが施される。この線形フィルタ乗算部３５には、参照信号生成部５から参照信号も入力され、先に述べたように、データ信号に乗算されるものと同じ線形フィルタＷ_ｅｆｆが乗算され、プリコーディングが施される。このようにプリコーディングされたデータ変調シンボルと参照信号は時間的に多重され、送信信号として無線送信部１１へ出力される。

図１に戻り、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部７の出力は、各送信アンテナの無線送信部１１に入力される。無線送信部１１に入力された信号は、ディジタル信号からアナログ信号に変換（Ｄ／Ａ変換）され、無線送信可能な周波数帯域へ周波数変換された後に、各アンテナ１５から送信される。

このような基地局装置の構成とすることにより、各移動局装置における伝搬路そのものに関する情報ではなく、所望のプリコーディングベクトルに関する情報がフィードバックされる場合にも、非線形演算を含むプリコーディングを行ってＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を行うことが可能となる。非線形演算を含むプリコーディングは、線形演算のみからなるプリコーディングに比べ良好な特性が得られることが知られており、本実施の形態に示す構成として非線形プリコーディングを行うことにより、良好な特性が得られるものと期待できる。

次に、本実施の形態における移動局装置の構成を図３に示す。図３に示すように、移動局装置Ｂは、アンテナ４１と、無線受信部４３と、参照信号分離部４５と、伝搬路推定部４７と、フィードバック情報生成部５１と、無線送信部５３と、伝搬路補償部５５と、データ復調部５７と、チャネル復号部５９と、を備えている。

移動局装置Ｂでは、各受信アンテナ４１で受信された信号が対応する無線受信部４３に入力され、ベースバンド帯の信号に変換された後、Ａ／Ｄ変換によりディジタル信号に変換される。この信号は参照信号分離部４５に入力され、参照信号分離部４５では、受信信号はデータ信号と参照信号とに分離されて、データ信号は伝搬路補償部５５に、参照信号は伝搬路推定部４７にそれぞれ入力される。但し、基地局装置においてプリコーディングが施されない参照信号が送信され、ＣＳＩを測定する際には、参照信号のみが送信されていることもあり、そのような場合には、参照信号分離部４５の入力がそのまま伝搬路推定部４７へ出力されることとなる。

伝搬路推定部４７では、入力された受信参照信号と基地局装置で用いられた既知の参照信号とを用いて伝搬路推定が行われる。但し、ＣＳＩの測定用として、プリコーディングが施されない参照信号を用いた伝搬路推定を行う場合には、第ｕユーザの移動局装置では、基地局装置の各送信アンテナと自局の受信アンテナ間の伝搬路を表わす伝搬路行列Ｈ_ｕを推定することができる。このＣＳＩ測定用の参照信号を用いて推定された伝搬路行列Ｈ_ｕはフィードバック情報生成部５１に入力される。フィードバック情報生成部５１では、入力された伝搬路行列Ｈ_ｕに基づいて、与えられたコードブックの中から自局にとって望ましいプリコーディングベクトルｗ_ｔ，ｕを選択し、そのインデックスを基地局装置に通知する情報として出力する。ランク１の伝送を仮定している本実施の形態においては、||Ｈ_ｕ×ｗ_ｔ，ｕ||^２が最大となるｗ_ｔ，ｕを基地局装置に通知する（||ａ||はベクトルａのノルム演算を表す）。これは、もし基地局装置と通信している移動局装置が第ｕユーザだけであった場合に、第ｕユーザの受信信号対雑音電力比（ＳＮＲ）を最大と出来るようなプリコーディングベクトルを基地局装置に通知していることになる。

尚、基地局装置の構成の説明においても述べたが、送信電力を一定にするという制約条件のもとで||Ｈ_ｕ×ｗ_ｔ，ｕ||^２を最大とする線形フィルタｗ_ｔ，ｕは行列（Ｈ_ｕ ^ＨＨ_ｕ）の最大固有値に対応する固有ベクトルとなることが知られており、本実施の形態では、上記条件に最も近いベクトルのインデックスを基地局装置に通知するものとしている。但し、実際に基地局装置へフィードバックする情報としては、プリコーディングベクトルのインデックスに限らず、ｗ_ｔ，ｕを有限ビット長の情報に量子化したのち、その情報を直接通知しても良い。このようにフィードバック情報生成部５１で生成されたＣＳＩに関するフィードバック情報は、無線送信部５３を経由して送信アンテナ４１から基地局装置に向けて送信される。

一方、データ信号の復調用として、データ信号と同じプリコーディングが施された参照信号を用いた伝搬路推定では、実際の伝搬路に、送信時に用いられた線形フィルタＷ_ｅｆfが乗算された等価的な伝搬路Ｈ_ｕ×ｗ_ｔ，ｕが推定されることとなる。この推定された等価伝搬路は、伝搬路補償部５５に入力され、参照信号分離部４５から伝搬路補償部５５に入力されたデータ信号の伝搬路補償に用いられる。ここで、伝搬路補償部５５における伝搬路補償方法としては幾つかの方法があるが、入力された等価伝搬路を用いて、ＭＭＳＥ規範に基づいた受信フィルタを算出し、それをデータ信号に乗算するといった方法がある。また、基地局装置に通知したｗ_ｔ，ｕと、先に推定済みの伝搬路行列Ｈ_ｕに基づいて、（Ｈ_ｕ×ｗ_ｔ，ｕ）^Ｈを受信フィルタとして算出し、データ信号に乗算する構成としてもよい。この場合には、受信ＳＮＲを最大にすることが出来る。

このような処理により、受信データ信号が伝搬路で受けた変動の影響を補償することができるが、伝搬路補償部５５では、さらに、基地局装置で加算した摂動ベクトルを除去するために、伝搬路補償後のデータ信号に対してｍｏｄｕｌｏ演算が行われる。このｍｏｄｕｌｏ演算は、基地局装置で施された演算と同一の演算であり、式（１４）や式（１５）で表わされるものである。送信側で施されたｍｏｄｕｌｏ演算と同一の演算を受信側でも適用することにより、摂動ベクトルの影響を除去した、所望の信号を得ることができる。但し、本実施の形態における基地局装置では、第２ユーザ宛の信号に対して、ｍｏｄｕｌｏ演算を行っているため、第２ユーザの伝搬路補償部ではｍｏｄｕｌｏ演算を行うことが必須であるものの、第１ユーザ宛の信号に対してはｍｏｄｕｌｏ演算が行われていないため、第１ユーザの伝搬路補償部ではｍｏｄｕｌｏ演算を行う必要はない。

このように、伝搬路の変動に関する補償と摂動ベクトルに対する補償が行われたデータ信号は、データ復調部において復調された後、チャネル復号部において復号され、基地局装置から送信された所望のデータが検出されることとなる。

以上のような移動局装置の構成とすることにより、予め決められたコードブックの中から所望のプリコーディングベクトルを選択して基地局装置へフィードバックし、基地局装置において非線形演算を含むプリコーディングが施されたデータ信号を受信し、その受信信号を正しく復調、復号することができる。

ここで、本実施形態においてはシングルキャリア伝送を行う場合の例について示したが、伝送方式（もしくはアクセス方式）はシングルキャリア伝送に限らず、その他の伝送方式を用いてもよい。例えば、ＬＴＥの下りリンク伝送に採用されている直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）方式に適用することも可能である。この場合は、サブキャリア毎にプリコーディングを適用すれば良く、また複数サブキャリアを一纏めとしたリソースブロック毎にプリコーディングを適用してもよい。同様に、シングルキャリアベースで、複数の周波数チャネルを用いるアクセス方式（例えばシングルキャリア周波数分割多重アクセス（ＳＣ−ＦＤＭＡ）方式など）に適用することも可能であり、周波数成分毎にプリコーディングを適用してもよいし、送信電力の強調を回避するために、全周波数帯域に渡って同一のプリコーディングを行うようにしてもよい。

また、本実施の形態では、ユーザ間干渉が生じるユーザ（第２ユーザ）の送信信号から干渉信号を減算した後にｍｏｄｕｌｏ演算を行う構成としていたが、減算すべき干渉信号がある程度小さい場合には、ｍｏｄｕｌｏ演算を行わなくてもよい。したがって、減算すべき干渉信号の大きさ（電力）に応じてｍｏｄｕｌｏ演算のオン・オフを切り替える構成としてもよい。基地局装置において、ｍｏｄｕｌｏ演算を行わない場合には、移動局装置においてｍｏｄｕｌｏ演算を行う必要はない。また、先にも述べたが、空間多重するユーザ数は２に限らず、３以上としてもよい。このような場合に、例えば、第３ユーザ宛の送信信号にのみｍｏｄｕｌｏ演算を行うといった構成としてもよい。

以上に示した実施形態により、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ＣＳＩをフィードバックするユーザ同士を高品質に空間多重することが可能となる。

＜第２の実施形態＞
第１の実施形態では、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ＣＳＩとしてフィードバックされたプリコーディングベクトルの複素共役転置を求め、そのベクトルから構成される伝搬路行列を基に、新たなプリコーディングベクトルと、減算すべきユーザ間干渉を算出してＴＨＰ ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を行う構成について示した。この方法によれば、フィードバックされたプリコーディングベクトルの複素共役転置が、実際の伝搬路と非常に似通っている場合には、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ ＣＳＩに基づくＴＨＰ ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を行う場合と同様、ユーザ間干渉を効率よく除去した伝送を行うことが可能となり、良好な受信特性を得ることができる。

しかしながら、フィードバックされたプリコーディングベクトルの複素共役転置が、実際の伝搬路に非常に近いといった状況はさほど多くなく、それらに誤差がある場合にはユーザ間干渉を適切に除去することができず、受信特性が劣化してしまうこととなる。

そこで、本実施の形態では、各移動局装置が、自局宛の送信信号への適用を希望する所望のプリコーディングベクトルをＩｍｐｌｉｃｉｔ ＣＳＩとしてフィードバックするだけでなく、空間多重の相手となる移動局装置宛の送信信号への適用を希望するプリコーディングベクトルもフィードバックし、さらに、それらのプリコーディングベクトルが用いられる場合に観測されるユーザ間干渉を表わす係数を算出し、算出したユーザ間干渉を表わす係数をも基地局装置にフィードバックするものとする。このような処理により、基地局装置において減算すべきユーザ間干渉を高精度に把握することが可能となり、ＴＨＰ ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を行い、良好な受信特性を得ることができる。

具体的には、第１の実施形態と同様、各移動局装置はまず、予め決められたコードブックの中から所望のプリコーディングベクトルを選択する。但し、本実施の形態では、一例として、それぞれ１本の受信アンテナを有する２つの移動局装置（移動局装置１，２）をＴＨＰ ＭＵ−ＭＩＭＯにより空間多重する例について示す。また、基地局装置は４本の送信アンテナを有するものとする（Ｎ_ｔ＝４）。用いるコードブックは送受信側で予め決められているものであれば、どのようなものでもよいが、一例としては、式（６）に示すようなものがある。

ここで、移動局装置ｕにおいて観測される伝搬路をＨ_ｕとし、自局にとって望ましいプリコーディングベクトルをｗ_ｔ，ｕとすると、第１の実施形態と同様に、各移動局装置は、||Ｈ_ｕ×ｗ_ｔ，ｕ||^２が最大となるｗ_ｔ，ｕを、与えられたコードブックの中から選択する（||ａ||はベクトルａのノルム演算を表す）。これは、先にも述べたが、基地局装置と通信している移動局装置が第ｕユーザだけであった場合に、第ｕユーザの受信信号対雑音電力比（ＳＮＲ）を最大と出来るようなプリコーディングベクトルを選択していることになる。

次に、各移動局装置は、同一リソースに空間多重される相手となる移動局装置宛の信号への適用を希望するプリコーディングベクトルを選択する。これは、例えば、移動局装置２宛の送信信号のプリコーディングに用いられた場合に、移動局装置１が受信する信号への影響（ユーザ間干渉）が最小となるプリコーディングベクトルを移動局装置１が選択するということである。移動局装置２においても、同様に、自局への影響が最小となるプリコーディングベクトルを選択することとなる。このようなプリコーディングベクトルを以下では、「Ｃｏｍｐａｎｉｏｎプリコーディングベクトル」と呼ぶこととし、ｗ_ｃ，ｕで表わすものとする。

但し、本実施の形態では、ｗ_ｃ，１は移動局装置１が選択するＣｏｍｐａｎｉｏｎプリコーディングベクトルを、ｗ_ｃ，２は移動局装置２が選択するＣｏｍｐａｎｉｏｎプリコーディングベクトルをそれぞれ表わすものとする。ここで、移動局装置ｕにおけるＣｏｍｐａｎｉｏｎプリコーディングベクトルは、||Ｈ_ｕ×ｗ_ｃ，ｕ||^２が最小となるｗ_ｃ，ｕを、与えられたコードブックの中から選択すればよい。これは、所望のプリコーディングベクトルｗ_ｔ，ｕを選択する場合とは逆に、第ｕユーザの受信信号対雑音電力比（ＳＮＲ）が最小となるようなプリコーディングベクトルを選択していることになる。但し、Ｃｏｍｐａｎｉｏｎプリコーディングベクトルは、所望のプリコーディングベクトルと共通のコードブックから選択されるものとする。

このようなＣｏｍｐａｎｉｏｎプリコーディングベクトルの選択後、各移動局装置では、自局が受けるユーザ間干渉を表わす係数を算出する。このユーザ間干渉を表わす係数とは、自局宛の信号に対して所望のプリコーディングベクトルを用いたプリコーディングが行われ、自局と同じリソースに空間多重される移動局装置宛の信号にＣｏｍｐａｎｉｏｎプリコーディングベクトルを用いたプリコーディングが行われる場合に、自局宛の送信信号から予め減算しておくユーザ間干渉の成分を表わしているものであり、（Ｈ_ｕ×ｗ_ｃ，ｕ）／（Ｈ_ｕ×ｗ_ｔ，ｕ）で求めることができる。

但し、このような演算により算出された値またはベクトルを、ユーザ間干渉を表わす係数として扱うためには、ｗ_ｔ，１＝ｗ_ｃ，２、ｗ_ｔ，２＝ｗ_ｃ，１の少なくとも一方が成り立っている必要がある。これは、同一リソースに空間多重される、自局とは異なる移動局装置宛の信号に用いられる所望のプリコーディングベクトルが、自局が選択したＣｏｍｐａｎｉｏｎプリコーディングベクトルと一致する場合にのみ、Ｈ_ｕ×ｗ_ｃ，ｕがユーザ間干渉の係数を表わしているためであり、送信信号からユーザ間干渉を予め減算する場合には、Ｈ_ｕ×ｗ_ｃ，ｕを自局宛の送信信号の等価的な伝搬路Ｈ_ｕ×ｗ_ｔ，ｕで除算した結果を用いる必要があるためである。したがって、そのような関係が成り立つ複数の移動局装置を基地局装置において選択し、選択した移動局装置宛の信号を空間多重しなければならない。

このように、移動局装置ｕは、ｗ_ｔ，ｕ、ｗ_ｃ，ｕ、（Ｈ_ｕ×ｗ_ｃ，ｕ）／（Ｈ_ｕ×ｗ_ｔ，ｕ）をそれぞれ算出し、基地局装置にフィードバックする。そして、基地局装置では、フィードバックされた情報を基に、ユーザ間干渉を除去するプリコーディングを行う。本実施の形態における基地局装置では、各移動局装置からフィードバックされたｗ_ｔ，ｕをそのままプリコーディングベクトルとして用い、［ｗ_ｔ，１ ｗ_ｔ，２］を線形フィルタとする。そして、生成した線形フィルタを送信信号に乗算してプリコーディングを行うものとする。ここで、対象とする２つの移動局装置について、ｗ_ｔ，１＝ｗ_ｃ，２とｗ_ｔ，２＝ｗ_ｃ，１の両方が成り立っているものとすると、このようなプリコーディングが基地局装置において行われる場合の、各移動局装置の受信信号は次式で表わされる。但し、移動局装置１の送信シンボルおよび受信シンボルをそれぞれｄ_１、ｒ_１、移動局装置２の送信シンボルおよび受信シンボルをそれぞれｄ_２、ｒ_２としている。

式（１６）の右辺において、データシンボルベクトルに乗算されている行列が、実際の伝搬路とプリコーディングを考慮した等価的な伝搬路であり、その非対角成分がユーザ間干渉の係数を表わしている。この場合には、移動局装置１の受信信号に含まれるユーザ間干渉はＨ_１ｗ_ｃ，１ｄ_２、移動局装置２の受信信号に含まれるユーザ間干渉はＨ_２ｗ_ｃ，２ｄ_１である。これらのユーザ間干渉を送信信号から予め減算しておくことにより、移動局装置の受信信号に含まれるユーザ間干渉を除去できるものと考えられるが、移動局装置における受信時にユーザ間干渉が除去されるような信号を送信するためには、所望の送信信号に施されるプリコーディングと、所望のプリコーディングが行われた送信信号が経由する伝搬路についても考慮した減算を行う必要がある。このため、実際に送信信号から減算される、ユーザ間干渉を表わす信号は、（Ｈ_ｕ×ｗ_ｃ，ｕ）／（Ｈ_ｕ×ｗ_ｔ，ｕ）で表わされる係数に相手方の移動局装置の送信信号を乗算した信号となるが、この係数は各移動局装置からフィードバックされており、基地局において容易に把握することができる。

基地局装置では、このようなユーザ間干渉を送信信号から予め減算するが、この減算処理は、どちらかの移動局装置の送信信号に対してのみ可能である。そこで、どちらの移動局装置宛の送信信号に対して干渉の減算を行うかを選択する必要があるが、ここでは一例として、フィードバックされた干渉係数の絶対値が大きい方を減算することとする。ここで、例えば、移動局装置２宛の信号が移動局装置１の受信信号に与える干渉を予め減算する場合には、移動局装置１宛の送信信号ｘ_１が次式により新たに算出される。但し、ｄ_２に乗算されている係数は、移動局装置１からフィードバックされた干渉係数である。

また、逆に、移動局装置１宛の信号が移動局装置２の受信信号に与える干渉を予め減算する場合には、移動局装置２宛の送信信号ｘ_２が次式により新たに算出されることとなる。但し、ｄ_１に乗算されている係数は、移動局装置２からフィードバックされた干渉係数である。

以上のように、送信信号からユーザ間干渉が予め減算されて得られる新たな送信信号［ｘ_１ ｄ_２］^Ｔまたは［ｄ_１ ｘ_２］^Ｔを送信することにより、どちらかの移動局装置が受けるユーザ間干渉を除去することが可能となり、受信特性を向上させることができる。但し、第１の実施形態においても述べたように、式（１７）や式（１８）のような減算処理を行う場合には、膨大な送信電力を必要としてしまう可能性があるが、これを回避するためには、第１の実施形態と同様に、式（１４）で表わされるｍｏｄｕｌｏ演算を、干渉を減算した方の送信信号に適用すればよい。

このような、本実施の形態における基地局装置は、図１に示す基地局装置と同じ構成で実現できる。但し、本実施の形態では、所望のプリコーディングベクトルを表わすインデックスだけでなく、Ｃｏｍｐａｎｉｏｎプリコーディングベクトルを表わすインデックスと、それらのプリコーディングベクトルが用いられる場合に、送信信号から予め減算すべきユーザ間干渉を表わす係数（Ｈ_ｕ×ｗ_ｃ，ｕ）／（Ｈ_ｕ×ｗ_ｔ，ｕ）も移動局装置ｕからフィードバックされるため、基地局装置のＣＳＩ取得部において、それらの情報を取得することとなる。

基地局装置は、セル内の多くの移動局装置からそれぞれフィードバックされるＣＳＩを取得した後、それら複数の移動局装置の中から好ましい２つの移動局装置を選択し、選択された移動局装置宛の信号にプリコーディングを施してＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を行う。このＭＵ−ＭＩＭＯ伝送の対象となる２つの移動局装置（ペアとなる移動局装置）の選択基準であるが、まず、所望のプリコーディングベクトルが重複していない移動局装置であることが必須である。そして、先にも述べたように、本実施の形態では、互いの所望のプリコーディングベクトルが相手方のＣｏｍｐａｎｉｏｎプリコーディングベクトルとなっている２つの移動局装置（ｗ_ｔ，１＝ｗ_ｃ，２とｗ_ｔ，２＝ｗ_ｃ，１の両方が成り立っている）を選択するものとする。但し、これは必須ではなく、少なくともどちらか一方の所望のプリコーディングベクトルが相手方のＣｏｍｐａｎｉｏｎプリコーディングベクトルとなっている２つの移動局装置を選択すれば十分である。

このように選択された２つの移動局装置宛の信号に対するプリコーディングが図１のＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部において行われる。ここで、本実施の形態におけるＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部は、図４に示すように構成できる。図４に示すＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部７’は、図２に示す構成に干渉係数選択部３７を加えた構成となっている。この干渉係数選択部３７には、ＣＳＩ取得部２１より、空間多重される２つの移動局装置がそれぞれフィードバックした所望のプリコーディングベクトル、Ｃｏｍｐａｎｉｏｎプリコーディングベクトル、減算すべきユーザ間干渉を表わす係数が入力される。干渉係数選択部３７では、入力された干渉係数の絶対値を算出し、より値が大きい干渉係数をフィードバックした移動局装置宛の送信信号からユーザ間干渉を減算することを決定する。そして、ユーザ間干渉が減算される移動局装置がどちらの移動局装置であるかという情報と、その移動局装置宛の送信信号から減算すべきユーザ間干渉を表わす係数を非線形信号処理部へ出力する。また、干渉係数選択部３７は、各移動局装置における所望のプリコーディングベクトルを線形フィルタ生成部３３に出力する。

図４に示す線形フィルタ生成部３３では、入力された所望のプリコーディングベクトルを基に線形フィルタの生成を行う。但し、先に述べたように本実施の形態では、各移動局装置からフィードバックされた所望のプリコーディングベクトルをそのまま用いるものとし、その際の線形フィルタＷ_ｅｆfはＷ_ｅｆf＝［ｗ_ｔ，１ ｗ_ｔ，２］となる。線形フィルタ生成部は、このＷ_ｅｆfを線形フィルタ乗算部３５へ出力する。

また、非線形信号処理部３１では、第１の実施形態と同様に、まず、データ信号とユーザ間干渉の減算が行われる。これは、式（１７）か、または式（１８）のいずれかの演算が行われるということである。このような減算処理により、どちらかの移動局装置が受けるユーザ間干渉を除去することが可能となるが、このような減算処理を行った結果、信号の振幅が増大し、膨大な送信電力を必要としてしまう可能性がある。そこで、第１の実施形態と同様に、非線形信号処理部３１では、干渉の減算を行った方の送信信号に対してｍｏｄｕｌｏ演算と呼ばれる、式（１４）で表わされる非線形信号処理が行われる。そして、２つの移動局装置宛の信号は、非線形信号処理部３１から線形フィルタ乗算部３５へ入力され、線形フィルタ乗算部３５においてＷ_ｅｆfとの乗算が行われてＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部７’から出力される。

このようにＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部７’から出力された送信信号は、第１の実施形態と同様に、無線送信部１１を経由して、送信アンテナから送信される。以上のような基地局装置の構成とすることにより、所望のプリコーディングベクトルを表わすインデックスだけでなく、Ｃｏｍｐａｎｉｏｎプリコーディングベクトルを表わすインデックスと、それらのプリコーディングベクトルが用いられる場合に、送信信号から予め減算すべきユーザ間干渉を表わす係数が各移動局装置からフィードバックされる場合に、ユーザ間干渉を減算し、非線形演算を含むプリコーディングを適切に行うことが可能となる。

また、本実施の形態における移動局装置は、図３に示す移動局装置と同じ構成で実現することができる。但し、これまでに述べているように、所望のプリコーディングベクトルを表わすインデックスと、Ｃｏｍｐａｎｉｏｎプリコーディングベクトルを表わすインデックス、送信信号から予め減算すべきユーザ間干渉を表わす係数をフィードバックする必要があり、これらの情報はフィードバック情報生成部５１で生成されるものとする。このうち、所望のプリコーディングベクトルとＣｏｍｐａｎｉｏｎプリコーディングベクトルは、共通のコードブックの中から、||Ｈ_ｕ×ｗ_ｔ，ｕ||^２を最大とするベクトル、||Ｈ_ｕ×ｗ_ｃ，ｕ||^２を最小とするベクトルをそれぞれ選択することにより得られる。また、減算すべきユーザ間干渉を表わす係数は、先に選択された所望のプリコーディングベクトルとＣｏｍｐａｎｉｏｎプリコーディングベクトルを用いて、（Ｈ_ｕ×ｗ_ｃ，ｕ）／（Ｈ_ｕ×ｗ_ｔ，ｕ）を計算することにより得られる。このようにフィードバック情報生成部５１で得られた３つの情報を、無線送信部を経由して送信アンテナから送信し、基地局装置にフィードバックすることとなる。

各移動局装置は、このようにフィードバックした情報を基に基地局装置においてプリコーディングされた信号を受信することとなるが、この処理については第１の実施形態とまったく同様であり、ここでは省略する。但し、基地局装置においてｍｏｄｕｌｏ演算が行われた信号（ユーザ間干渉の減算が行われた信号）を受信する移動局装置においてのみ、伝搬路補償部５５におけるｍｏｄｕｌｏ演算を行えばよい。

以上のような構成とすることにより、移動局装置では、所望のプリコーディングベクトルを表わすインデックスと、Ｃｏｍｐａｎｉｏｎプリコーディングベクトルを表わすインデックス、送信信号から予め減算すべきユーザ間干渉を表わす係数をフィードバックすることができ、基地局装置において、それらに基づくプリコーディングを行うことが可能となる。

尚、本実施の形態では、空間多重の対象となる移動局装置を２としていたが、これに限らず、３以上の移動局装置を空間多重することも可能である。このような場合には、Ｃｏｍｐａｎｉｏｎプリコーディングベクトルと、減算すべきユーザ間干渉を表わす係数をそれぞれ複数フィードバックし、複数の移動局装置から受けるユーザ間干渉を送信信号から予め減算するという構成としてもよいし、本実施の形態と同様に、Ｃｏｍｐａｎｉｏｎプリコーディングベクトルと、減算すべきユーザ間干渉を表わす係数をそれぞれ１つずつフィードバックし、いずれかの移動局装置から受けるユーザ間干渉のみを送信信号から予め減算するという構成としてもよい。

また、本実施の形態では、Ｃｏｍｐａｎｉｏｎプリコーディングベクトルとして、自局への影響が最も小さいベクトルをコードブックから選択する構成としていたが、これに限らず、所望のプリコーディングベクトル以外で、最も影響の大きいベクトルをコードブックから選択する構成としてもよい。更に、減算すべき干渉係数は複素ベクトルであり、この複素干渉ベクトルを予め決められた候補の中から選択してフィードバックするという構成でもよく、このような場合には、予め決められた候補のいずれかに最も近い複素干渉ベクトルが得られるプリコーディングベクトルをＣｏｍｐａｎｉｏｎプリコーディングベクトルとして選択してもよい。

また、第１の実施形態と同様に、減算すべき干渉がある程度小さい場合には、ｍｏｄｕｌｏ演算を行わなくてもよく、減算すべき干渉信号の大きさ（電力）に応じてｍｏｄｕｌｏ演算のオン・オフを切り替える構成としてもよい。基地局装置において、ｍｏｄｕｌｏ演算を行わない場合には、移動局装置においてｍｏｄｕｌｏ演算を行う必要はない。

＜第３の実施形態＞
第２の実施形態では、各移動局装置からフィードバックされた所望のプリコーディングベクトルをそのままプリコーディングに用いる構成としていたが、本発明で対象としているＩｍｐｌｉｃｉｔ ＣＳＩのフィードバックが行われる場合でも、フィードバックされたプリコーディングベクトルをそのままプリコーディングに用いる必要はなく、フィードバックされた情報に応じて基地局装置において新たなプリコーディングベクトルを生成し、それを基に線形フィルタを生成してもよい。このように、状況に応じて新たなプリコーディングベクトルを生成する例としては、第１の実施形態に示した構成があるが、先に述べたように、第１の実施形態に示した構成では、フィードバックされたプリコーディングベクトルの複素共役転置と、実際の伝搬路に誤差がある場合にはユーザ間干渉を適切に除去することができず、受信特性が劣化してしまう。

そこで、本実施の形態では、各移動局装置からフィードバックされる所望のプリコーディングベクトルに基づいて、基地局装置において新たなプリコーディングベクトルを生成する場合に、各移動局装置が受けるユーザ間干渉を測定させ、その測定結果を基地局装置が把握することにより、送信信号からユーザ間干渉を適切に減算する構成について示す。

まず、本実施の形態における基地局装置の構成を図５に示す。但し、本実施の形態では、マルチキャリア伝送システムを対象とし、一例として、用いるサブキャリア数は４としている。また、基地局装置は４本の送信アンテナを有し（Ｎ_ｔ＝４）、２つの移動局装置（移動局装置１，２）はそれぞれ１本の受信アンテナを有するものとする。

図５に示すように、本実施の形態における基地局装置は、図１に示す基地局装置の各送信アンテナの系統に、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部６１、Ｐ／Ｓ（Ｐａｒａｌｌｅｌ ｔｏ Ｓｅｒｉａｌ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）部６３、ＧＩ（Ｇｕａｒｄ Ｉｎｔｅｒｖａｌ）挿入部６５をそれぞれ追加した構成となっている。これは、本実施の形態がマルチキャリア伝送システムを対象としているためであり、ＩＦＦＴ部６１では、周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する処理が行われ、Ｐ／Ｓ部６３において並直列変換が行われた後、ＧＩ挿入部６５においてガードインターバル（「サイクリックプレフィックス」と呼ばれる、シンボルの一部をコピーした信号）が挿入されて、実際の送信信号が生成される。但し、本実施の形態では、用いるサブキャリア数を４としているため、ＩＦＦＴ部６１には４サブキャリア分の信号が並列に入力される。このような処理を送信アンテナの系統（第１〜４アンテナ）毎に行うこととなる。

基地局装置では、データ信号のＭＵ−ＭＩＭＯ伝送に先立って、各移動局装置において伝搬路を推定し、所望のプリコーディングベクトルを選択するために必要となる、伝搬路推定用の参照信号の伝送が行われる。但し、本実施の形態ではマルチキャリア伝送を対象としており、参照信号の伝送には、送信アンテナ毎にそれぞれ直交したサブキャリアが用いられるものとする。これは、例えば、第１アンテナからはサブキャリア１にのみ参照信号を割り当てた信号を伝送し、第２アンテナからはサブキャリア２にのみ参照信号を割り当てた信号を伝送するといったことにより実現することができる。また、同様に、第３アンテナからはサブキャリア３にのみ参照信号を割り当てた信号を伝送し、第４アンテナからはサブキャリア４にのみ参照信号を割り当てた信号を伝送することとなる。この参照信号は、参照信号生成部からＩＦＦＴ部に入力され、ＩＦＦＴ部において時間領域の信号に変換されるが、先に述べたように、第ｎアンテナではサブキャリアｎにのみ参照信号を割り当てた信号を伝送するため、例えば第３アンテナの送信系統におけるＩＦＦＴ部には、［０ ０ １ ０］^Ｔというように、サブキャリア３にのみ参照信号が割り当てられた信号が入力されることとなる。但し、既知の参照信号を１としている。

このように、各送信アンテナ間で直交化された参照信号が基地局装置から伝送され、各移動局装置では、この参照信号を受信し、受信した参照信号を基に伝搬路推定が行われる。そして、伝搬路推定の結果を用いて所望のプリコーディングベクトルをそれぞれ選択し、ＣＳＩとして基地局装置にフィードバックすることとなる。但し、本実施の形態では、４つのサブキャリアの伝搬路はほぼ同一（フラットフェージング環境）であるものとし、それらのサブキャリアで共通のプリコーディングベクトルが１つ選択され、フィードバックされるものとする。このような本実施の形態における移動局装置の構成は後述するものとする。

各移動局装置からフィードバックされたＣＳＩ（プリコーディングベクトル）は、図５に示す基地局装置の受信アンテナ７１、無線受信部７３を経由して、ＣＳＩ取得部７５において取得される。そして、このＣＳＩはＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部７ｂに入力される。ここで、本実施の形態におけるＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部７ｂの構成を図６に示す。本実施の形態におけるＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部７ｂは、図６に示すように、干渉係数選択部３７、線形フィルタ生成部３３、Ｓ／Ｐ（Ｓｅｒｉａｌ ｔｏ Ｐａｒａｌｌｅｌ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）部８１、非線形信号処理部（１〜４）８３ａ〜８３ｄ、線形フィルタ乗算部（１〜４）８５ａ〜８５ｄから構成される。図２や図４に示す構成とは異なり、本実施の形態におけるＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部７ｂには、非線形信号処理部８３や線形フィルタ乗算部８５がそれぞれ４つずつ備わっているが、これは、本実施の形態が４サブキャリアを用いるマルチキャリア伝送システムを対象としているためであり、それぞれの非線形信号処理部８３ａ〜８３ｄと線形フィルタ乗算部８５ａ〜８５ｄでは各サブキャリアにおける信号処理が行われることとなる。つまり、非線形信号処理部（１）８３ａと線形フィルタ乗算部（１）８５ａでは、１番目のサブキャリアにおける信号処理が、非線形信号処理部（２）８３ｂと線形フィルタ乗算部（２）８５ｂでは２番目のサブキャリアにおける信号処理が、非線形信号処理部（３）８３ｃと線形フィルタ乗算部（３）８５ｃでは３番目のサブキャリアにおける信号処理が、非線形信号処理部（４）８３ｄと線形フィルタ乗算部（４）８５ｄでは４番目のサブキャリアにおける信号処理がそれぞれ行われる。但し、図６では、説明を分かり易くするために、サブキャリア数と同数の非線形信号処理部、線形フィルタ乗算部を備える構成としているが、サブキャリア毎の演算が行われればよく、必ずしもサブキャリア数分の処理部を備える必要はない。

このＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部７ｂの線形フィルタ生成部３３には、各移動局装置がフィードバックしたＣＳＩがＣＳＩ取得部２１から入力される。但し、このＣＳＩは、第１、第２の実施形態と同様に、例えば、式（６）で表わされるようなコードブックの中から選択されたプリコーディングベクトルである。線形フィルタ生成部３３では、入力されたプリコーディングベクトルを基に、新たなプリコーディングベクトルを生成する。このプリコーディングベクトルの生成方法としては、幾つかの方法が考えられるが、ここでは、ＳＬＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｌｅａｋａｇｅ ｐｌｕｓ Ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）基準の方法を用いる例について示す。このＳＬＮＲ基準で生成されるプリコーディングベクトルは、各移動局装置における希望信号の受信電力と、他の移動局装置へ与えてしまうユーザ間干渉の電力及び他の移動局装置における雑音電力の和の比を最大とするベクトルであり、例えば、移動局装置１宛の送信信号に乗算されるプリコーディングベクトルｗ_１は次式で与えられる。

但し、Ｈ_ｕは移動局装置ｕにおける伝搬路、σ_ｕ ^２は移動局装置ｕにおけるＳＩＮＲ（受信品質）の逆数をそれぞれ示している。このσ_ｕ ^２も、各移動局装置において測定され、基地局装置へフィードバックされる値である。また、Ｒ_ｕは移動局装置ｕからフィードバックされた所望のプリコーディングベクトルの共分散行列で近似することができ、フィードバックされたプリコーディングベクトルをｐ_ｕとすると、Ｒ_ｕ≒ｐ_ｕｐ_ｕ ^Ｈである。したがって、各移動局装置からフィードバックされたプリコーディングベクトルｐ_ｕと式（１９）を用いて、新たなプリコーディングベクトルｗ_ｕを生成することが可能となる。また、ｅｖｅｃ（ｘ）はｘの固有ベクトルを表わしており、ここでは、各移動局装置における受信アンテナ数が１であり、それぞれランク１の伝送が行われるため、最大固有値に対応する固有ベクトルを抽出してプリコーディングベクトルｗ_ｕとするものとする。このようなプリコーディングベクトルを移動局装置２に対して生成する場合には、式（１９）の添え字（１，２）を全て入れ替えればよい。線形フィルタ生成部では、このような演算により新たなプリコーディングベクトルｗ_ｕ（ｕ＝１，２）を生成し、［ｗ_１ ｗ_２］を線形フィルタとして、線形フィルタ乗算部１〜４へ出力する。但し、本実施の形態では、フラットフェージング環境を対象としており、全てのサブキャリアに対して同じ線形フィルタが乗算されるものとする。

本実施の形態では、このように生成した線形フィルタ［ｗ_１ ｗ_２］を各移動局装置宛のデータ信号に乗算し、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を行う場合に、ユーザ間干渉を送信信号から減算するために、各移動局装置が受ける干渉を表わす係数を各移動局装置において測定する必要がある。そこで、既知の参照信号に線形フィルタを乗算して基地局装置から送信し、この参照信号を用いた伝搬路推定を各移動局装置において行うことにより、ユーザ間干渉を表わす係数を取得するものとする。このような目的のため、線形フィルタ乗算部には、線形フィルタ［ｗ_１ ｗ_２］と参照信号が入力され、それらの乗算が行われる。そして、線形フィルタが乗算された参照信号はＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部から出力され、ＩＦＦＴ部等を経由して送信されることとなる。但し、各移動局装置においてユーザ間干渉を表わす係数を正しく測定するためには、直交した参照信号を送信する必要があり、本実施の形態では、サブキャリア間で直交した参照信号を送信するものとする。

これは、具体的には以下のように行うものとする。まず、ｗ_１＝［ｗ_１１ ｗ_１２ ｗ_１３ ｗ_１４］^Ｔ、ｗ_２＝［ｗ_２１ ｗ_２２ ｗ_２３ ｗ_２４］^Ｔとし、簡単のため参照信号を１とすると、線形フィルタ乗算部１，３では、［ｗ_１ ｗ_２］と［１ ０］^Ｔの乗算を、線形フィルタ乗算部２，４では［ｗ_１ ｗ_２］と［０ １］^Ｔの乗算をそれぞれ行う。この結果、線形フィルタ乗算部１，３ではｗ_１、線形フィルタ乗算部２，４ではｗ_２がそれぞれ得られ、これらがＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部７ｂから出力され、ＩＦＦＴ部６１に入力されることとなる。但し、この時、線形フィルタ乗算部（１）８５ａの出力であるｗ_１＝［ｗ_１１ ｗ_１２ ｗ_１３ ｗ_１４］^Ｔのうち、ｗ_１１は第１アンテナのサブキャリア１へ、ｗ_１２は第２アンテナのサブキャリア１へ、ｗ_１３は第３アンテナのサブキャリア１へ、ｗ_１４は第４アンテナのサブキャリア１へ、それぞれ割り当てられるように出力される。また、線形フィルタ乗算部（２）８５ｂの出力であるｗ_２＝［ｗ_２１ ｗ_２２ ｗ_２３ ｗ_２４］^Ｔのうち、ｗ_２１は第１アンテナのサブキャリア２へ、ｗ_２２は第２アンテナのサブキャリア２へ、ｗ_２３は第３アンテナのサブキャリア２へ、ｗ_２４は第４アンテナのサブキャリア２へ、それぞれ割り当てられるように出力される。さらに、線形フィルタ乗算部（３）８５ｃの出力であるｗ_１１は第１アンテナのサブキャリア３へ、ｗ_１２は第２アンテナのサブキャリア３へ、ｗ_１３は第３アンテナのサブキャリア３へ、ｗ_１４は第４アンテナのサブキャリア３へ、線形フィルタ乗算部（４）８５ｄの出力であるｗ_２１は第１アンテナのサブキャリア４へ、ｗ_２２は第２アンテナのサブキャリア４へ、ｗ_２３は第３アンテナのサブキャリア４へ、ｗ_２４は第４アンテナのサブキャリア４へ、それぞれ割り当てられるように出力される。したがって、例えば、第１アンテナにおけるＩＦＦＴ部６１へは［ｗ_１１ ｗ_２１ ｗ_１１ ｗ_２１］^Ｔというような参照信号が入力されることとなる。

このように生成された参照信号は、基地局から送信され、各移動局装置において受信されることとなるが、各移動局装置における受信参照信号を次式で表すものとする。但し、添え字のカッコ内の数字はサブキャリア番号を示しており、式（２０）はサブキャリア１における受信参照信号を、式（２１）はサブキャリア２における受信参照信号をそれぞれ表わしている。また、簡単のため、雑音成分は無視している。

ここで、本実施の形態では、サブキャリア３の受信参照信号はサブキャリア１と同じ信号であり、サブキャリア４の受信参照信号はサブキャリア４と同じ信号であるため、省略している。このように、複数のサブキャリアで同じ受信参照信号が得られることとなるため、サブキャリア３，４については参照信号を送信する必要がないとも言える。

送信フィルタを乗算された参照信号から、移動局装置１では上式の（ａ，ｃ）、移動局装置２では（ｂ，ｄ）の値をそれぞれ測定することができる。これらの値のうち、ａとｄは所望信号に乗算される等価的な伝搬路の値を示しており、ｂとｃはユーザ間干渉に乗算される等価的な伝搬路の値をそれぞれ示している。そこで、基地局装置においてユーザ間干渉を送信信号から減算するために、各移動局装置はこれらの値を干渉係数としてフィードバックする。但し、本実施の形態では、ユーザ間干渉に乗算される等価的な伝搬路の値を、所望信号に乗算される等価的な伝搬路の値で除算した値をフィードバックするものとする。つまり、移動局装置１はｃ／ａを、移動局装置１はｄ／ｂをそれぞれ基地局装置へフィードバックすることとなる。但し、実際には、これらの値を量子化した値をフィードバックすることとなる。また、干渉係数の候補となる複数の値を予め用意しておき、算出された干渉係数に最も近い候補値を示すインデックス等をフィードバックする構成としてもよい。

このように各移動局装置からフィードバックされた干渉係数は、ＣＳＩと同様に、ＣＳＩ取得部２１において取得された後、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部７ｂの干渉係数選択部３７へ入力される。干渉係数選択部３７では、第２の実施形態と同様に、どちらの移動局装置に対するユーザ間干渉を減算するかを決定する。ここでは、一例として、フィードバックされた干渉係数の絶対値が大きい方を減算することとし、移動局装置２宛の信号が移動局装置１の受信信号に与える干渉を予め減算する場合には、干渉係数選択部３７は、ｃ／ａを非線形信号処理部（１）８３ａ〜（４）８３ｄへ出力する。逆に、移動局装置１宛の信号が移動局装置２の受信信号に与える干渉を予め減算する場合には、干渉係数選択部３７はｄ／ｂを非線形信号処理部（１）８３ａ〜（４）８３ｄへ出力することとなる。

非線形信号処理部（１）８３ａ〜（４）８３ｄには、この干渉係数の他に、Ｓ／Ｐ部８１を経由したデータ変調信号が入力される。そして、いずれかの移動局装置宛の所望変調信号からユーザ間干渉を減算する処理が行われる。ここで、例えば、非線形信号処理部ｎに入力される移動局装置ｕ宛のデータ変調信号をｄ_ｕｎとし、、移動局装置２宛の信号が移動局装置１の受信信号に与える干渉を予め減算する場合には、非線形信号処理部ｎでは次式によりユーザ間干渉の減算が行われ、送信信号ｘ_１ｎが得られる。また、移動局装置２へはｄ_２ｎがそのまま送信されることとなる。

このような減算処理により、移動局装置１が受けるユーザ間干渉を除去することが可能となるが、このような減算処理を行った結果、信号の振幅が増大し、膨大な送信電力を必要としてしまう可能性がある。そこで、これまでの実施形態と同様に、非線形信号処理部（１）８３ａ〜（４）８３ｄでは、干渉の減算を行った方の送信信号（ここでは式（２２）で表わされる移動局装置１宛の信号）に対してｍｏｄｕｌｏ演算と呼ばれる、式（１４）で表わされる非線形信号処理が行われる。そして、２つの移動局装置宛の信号［ｘ_１ｎ ｄ_２ｎ］は、非線形信号処理部８３から線形フィルタ乗算部８５へ入力され、線形フィルタ乗算部において線形フィルタ［ｗ_１ ｗ_２］との乗算が行われてＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部から出力される。但し、線形フィルタと送信信号の乗算により得られるベクトル（各線形フィルタ乗算部で得られたベクトル）の１行目の成分は、第１アンテナの各サブキャリアに割り当てられるように出力される。同様に、ベクトルの２行目の成分は第２アンテナの各サブキャリアに、ベクトルの３行目の成分は第３アンテナの各サブキャリアに、ベクトルの４行目は第４アンテナの各サブキャリアに割り当てられるように出力される。

このように、ユーザ間干渉が送信信号から予め減算され、ｍｏｄｕｌｏ演算が施された後に、線形フィルタを乗算された信号がＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部７ｂから出力され、マルチキャリア伝送システムに必要なＩＦＦＴ部６１等を経由して、各アンテナ７１から送信される。また、送信されるデータ信号を復調する際に基準となる参照信号も送信される。この復調用の参照信号は、先に述べた干渉係数測定用の参照信号と同様に処理されて送信される。以上のような基地局装置の構成とすることにより、基地局装置において新たなプリコーディングベクトルを生成する場合に、各移動局装置が受けるユーザ間干渉を測定させ、その測定結果を基地局装置が把握することが可能となり、送信信号からユーザ間干渉を適切に減算することができる。

ここで、本実施の形態における移動局装置の構成を図７に示す。図７に示すように、本実施の形態ではマルチキャリア伝送を対象としているため、移動局装置Ｄは、マルチキャリア伝送システムに必要となるＧＩ除去部９１やＦＦＴ部９５、Ｓ／Ｐ部９３、Ｐ／Ｓ部６３を備え、時間領域の受信信号をＦＦＴ部９５において周波数領域の信号に変換し、サブキャリア毎に伝搬路補償や復調を行う構成となっている。また、本実施の形態における移動局装置Ｄでは、先に述べたように、所望のプリコーディングベクトルを選択するために必要となる伝搬路推定と、ユーザ間干渉を表わす係数の推定（測定）、データ信号の復調に必要となる伝搬路推定が必要であるが、図７に示す移動局装置Ｄでは、これらの推定は全て伝搬路推定部４７で行われる。そして、推定された情報を基に、フィードバック情報生成部５１において、所望のプリコーディングベクトルの選択や、フィードバックする干渉係数（ｃ／ａやｄ／ｂといった値）の算出が行われ、これらの情報が基地局装置へフィードバックされることとなる。但し、所望のプリコーディングベクトルの選択は第１、第２の実施形態と同様の方法により行うものとする。このような移動局装置の構成とすることにより、基地局装置において新たなプリコーディングベクトルを生成する場合に、各移動局装置において受けるユーザ間干渉を測定し、その測定結果を基地局装置へ通知することが可能となり、送信信号からユーザ間干渉を適切に減算されたデータ信号を受信することができる。

以上の、基地局装置及び移動局装置の構成とすることにより、各移動局装置からフィードバックされた所望のプリコーディングベクトルに関する情報を基に、基地局装置において新たなプリコーディングベクトルを生成し、新たに生成したプリコーディングベクトルに基づいた線形フィルタを用いた空間多重を行う場合に、各移動局装置において受けるユーザ間干渉を表わす係数を測定し、その測定結果を基地局装置へ通知することにより、送信信号からユーザ間干渉を適切に減算することを可能とし、受信特性を向上させることができる。

このような場合には、基地局装置は、所望のプリコーディングベクトルを移動局装置に選択させるために必要となる参照信号と、ユーザ間干渉を表わす係数を測定する際に必要となる参照信号をそれぞれ送信することとなる。これらの参照信号のうち、後者は線形フィルタ（上述の［ｗ_１ ｗ_２］）が乗算された信号であるが、前者にはそのような処理は行われないといった点で、これら２つの参照信号は異なるものである。したがって、その送信も独立したタイミングで行われればよく、例えば、移動局装置Ｄに所望のプリコーディングベクトルを選択させるための参照信号は、数フレームに一度だけ、定期的に送信するようにしてもよい。また、干渉係数測定用の参照信号は、線形フィルタ（［ｗ_１ ｗ_２］）の生成後に毎フレーム送信するようにすると、伝搬路の変動に応じて、ユーザ干渉の除去を適切に行うことが可能となる。また、移動局装置において所望の受信特性が得られず、ビット誤りが発生する（再送を要求する信号が返送される）際にのみ、干渉係数測定用の参照信号を送信するといった構成でもよい。このような場合には、参照信号を用いて測定された干渉係数を基に、所望の受信特性が得られない移動局装置宛の送信信号からユーザ間干渉を減算することにより、その移動局装置の受信特性を向上させることができる。また、この場合には、所望の受信特性が得られない移動局装置からのみ、干渉係数をフィードバックする構成としてもよい。

また、本実施の形態では、ＳＬＮＲ基準のプリコーディングベクトルを生成するものとしていたが、これに限らず、コードブックベースのフィードバックが行われる場合に、フィードバックされた情報を基に新たなプリコーディングベクトルが生成されるシステムに対して、本実施の形態は適用可能である。

さらに、１つの移動局装置宛の送信信号に対するプリコーディングベクトルは、その移動局装置Ｄからフィードバックされた所望のプリコーディングベクトルをそのまま用いる構成としてもよい。これは、例えば、移動局装置１宛の送信信号に乗算するプリコーディングベクトルは、フィードバックされたｐ_１をそのまま用い、移動局装置２宛の送信信号に乗算するプリコーディングベクトルは、式（１９）を用いて算出するというような構成である。したがって、線形フィルタ乗算部において送信信号に乗算される線形フィルタは［ｐ_１ ｗ_２］となる。このような線形フィルタを用いた空間多重を行う場合、移動局装置２宛の送信信号には、ＳＬＮＲ基準のｗ_２が乗算されるため、移動局装置１に与えるユーザ間干渉はそれほど大きくならない傾向にある。しかし、移動局装置１宛の送信信号には、他の移動局装置のことを全く考慮していないｐ_１が乗算されるため、移動局装置２に与えるユーザ間干渉が非常に大きくなる場合がある。したがって、このような場合には、移動局装置２において干渉係数を測定し、測定された干渉係数をフィードバックして、基地局装置において移動局装置２宛の送信信号からユーザ間干渉を減算するのが好ましいこととなる。また、この場合には、干渉係数測定用の参照信号を送る必要はなく、移動局装置２には、移動局装置１が用いるプリコーディングベクトルｐ_１のインデックスを通知するだけでよい。これは、プリコーディングベクトルｐ_ｕは、送受信間で共通のコードブックに含まれるベクトルであり、インデックスを通知するだけで移動局装置２では具体的なｐ_ｕを把握することができ、ユーザ間干渉を表わす係数は、第２の実施形態と同様に、Ｈ_ｕ×ｐ_ｕで算出することができるためである。

以上のような構成により、全ての移動局装置用のプリコーディングベクトルをＳＬＮＲ基準で算出する方法に比べ、良好な受信特性が得られる場合があり、また、干渉係数の測定に必要となる参照信号を送信する必要がなくなるため、伝送効率が向上するものと考えられる。

また、本実施の形態では、２つの移動局装置を対象とした空間多重について示したが、これに限らず、３以上の移動局装置を対象とすることも可能である。このような場合には、次式により、ＳＬＮＲ基準のプリコーディングベクトルを算出することができる。

ここで、例えば、４つの移動局装置を対象とした空間多重を行う場合には、各移動局装置における受信信号は次式で表わすことができる。但し、ｄ_ｕは移動局装置ｕ宛の送信信号を、ｈ_ｅｑは等価的な伝搬路をそれぞれ表わしている。また、簡単のため、雑音成分は無視している。

この式（２４）において、ｈ_ｅｑを成分に持つ行列の対角成分はそれぞれ所望信号に乗算される等価伝搬路を表わしており、非対角成分はユーザ間干渉に乗算される等価伝搬路を表わしている。したがって、この場合に、ユーザ間干渉を全て減算するためには、行列の各行にユーザ間干渉を表わす成分がそれぞれ３つずつ含まれていることから、各移動局装置はそれぞれ３つずつの値を干渉係数として基地局装置にフィードバックする必要がある。さらに、この場合には、それぞれの干渉係数がどの移動局装置から受けるユーザ間干渉を表わしているかということも併せてフィードバックすることとなる。しかし、このような構成では、空間多重される移動局装置の数が増えるにしたがって、フィードバックする情報量が増大してしまうため、受ける干渉のうち、特に影響の大きいものだけを基地局装置に通知し、基地局装置において除去してもらうという構成としてもよい。

また、本実施の形態では、周波数領域で直交した参照信号を用いる構成としていたが、これに限らず、時間領域等で直交した参照信号により伝搬路の推定と干渉係数の測定を行う構成としてもよい。さらに、本実施の形態では、４サブキャリアで共通のプリコーディングを行うものとしていたが、プリコーディングを行う単位はこれに限らない。但し、プリコーディングを行う単位毎に干渉係数の測定を行う必要がある。

また、本発明に関わる移動局装置および基地局装置で動作するプログラムは、本発明に関わる上記実施形態の機能を実現するように、ＣＰＵ等を制御するプログラム（コンピュータを機能させるプログラム）である。そして、これら装置で取り扱われる情報は、その処理時に一時的にＲＡＭに蓄積され、その後、各種ＲＯＭやＨＤＤに格納され、必要に応じてＣＰＵによって読み出し、修正・書き込みが行なわれる。プログラムを格納する記録媒体としては、半導体媒体（例えば、ＲＯＭ、不揮発性メモリカード等）、光記録媒体（例えば、ＤＶＤ、ＭＯ、ＭＤ、ＣＤ、ＢＤ等）、磁気記録媒体（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等）等のいずれであってもよい。また、ロードしたプログラムを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することにより、本発明の機能が実現される場合もある。

また市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、インターネット等のネットワークを介して接続されたサーバコンピュータに転送したりすることができる。この場合、サーバコンピュータの記憶装置も本発明に含まれる。また、上述した実施形態における移動局装置および基地局装置の一部、または全部を典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現してもよい。移動局装置および基地局装置の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いることも可能である。

以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も特許請求の範囲に含まれる。

本発明は、通信装置に利用可能である。

Ａ…基地局装置、ＡＴ…アンテナ部、１ａ、１ｂ…チャネル符号化部、３…データ変調部、５…参照信号生成部、７…Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部、１１…無線送信部、１５…アンテナ、１７…無線受信部、２１…ＣＳＩ取得部、３１…非線形信号処理部、３３…線形フィルタ生成部、３５…線形フィルタ乗算部、３７…干渉計数選択部、４３…無線受信部、４５…参照信号分離部、４７…伝送路推定部、５１…フィードバック情報生成部、５５…伝送路補償部、５７…データ復調部、５９…チャネル復号部、６１…ＩＦＦＴ部、６３…Ｐ／Ｓ部、６５…ＧＩ挿入部、６７…無線送信部、７１…アンテナ、７３…無線受信部、７５…ＣＳＩ取得部、８１…Ｓ／Ｐ部、８３ａ〜８３ｄ…非線形信号処理部、８５ａ〜８５ｄ…線形フィルタ乗算部、９１…ＧＩ除去部、９３…Ｓ／Ｐ部、９５…ＦＦＴ部、９７…参照信号分離部。

Claims (6)

1. 複数の送信アンテナを備えた基地局装置が、複数の移動局装置宛の送信信号を空間多重して送信し、前記移動局装置が前記基地局装置から送信された信号を受信する無線通信システムであって、
   前記移動局装置は、予め決められた候補の中から所望のプリコーディングベクトルを選択し、前記選択したプリコーディングベクトルを特定する情報を前記基地局装置に通知し、
   前記基地局装置は、前記移動局装置から通知された情報を基に線形フィルタを生成し、生成した前記線形フィルタを用いる場合に少なくとも１つの前記移動局装置が受けるユーザ間干渉を把握し、前記ユーザ間干渉を送信信号から減算することにより新たな送信信号を生成し、前記線形フィルタを前記新たな送信信号に乗算することにより、前記複数の移動局装置宛の送信信号を空間多重することを特徴とする無線通信システム。
2. 前記複数の移動局装置の少なくとも１つは、前記所望のプリコーディングベクトルとは別のプリコーディングベクトルを特定する情報も前記基地局装置に通知することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記複数の移動局装置の少なくとも１つは、自局が受ける干渉を表わす係数を測定し、前記測定した係数を前記基地局装置に通知することを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
4. 前記ユーザ間干渉を送信信号から減算した後に、ｍｏｄｕｌｏ演算を行って新たな送信信号を生成することを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の無線通信システム。
5. 複数の送信アンテナを備えた基地局装置が、複数の移動局装置宛の送信信号を空間多重して送信し、前記移動局装置が前記基地局装置から送信された信号を受信する無線通信システムにおける基地局装置であって、
   前記移動局装置が予め決められた候補の中から選択した所望のプリコーディングベクトルを特定する情報を取得し、
   前記取得した情報を基に線形フィルタを生成し、生成した前記線形フィルタを用いる場合に少なくとも１つの前記移動局装置が受けるユーザ間干渉を把握し、前記ユーザ間干渉を送信信号から減算することにより新たな送信信号を生成し、前記線形フィルタを前記新たな送信信号に乗算することにより、前記複数の移動局装置宛の送信信号を空間多重することを特徴とする基地局装置。
6. 複数の送信アンテナを備えた基地局装置が、複数の移動局装置宛の送信信号を空間多重して送信し、前記移動局装置が前記基地局装置から送信された信号を受信する無線通信システムにおける移動局装置であって、
   予め決められた候補の中から所望のプリコーディングベクトルを選択し、前記選択したプリコーディングベクトルを特定する情報を前記基地局装置に通知し、
   前記所望のプリコーディングベクトルとは別のプリコーディングベクトルを特定する情報を前記基地局装置に通知し、
   少なくとも前記所望のプリコーディングベクトル、前記別のプリコーディングベクトルおよび前記基地局装置と自局の間の伝搬路に基づいて、前記基地局装置において送信信号から予め減算するユーザ間干渉を表す係数を算出して、前記基地局装置に通知し、
   前記基地局装置においてユーザ間干渉を送信信号から減算することにより生成された新たな送信信号を受信することを特徴とする移動局装置。

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