KR102128714B1

KR102128714B1 - 송신 장치, 수신 장치, 제어국, 통신 시스템 및 송신 프리코딩 방법

Info

Publication number: KR102128714B1
Application number: KR1020187023537A
Authority: KR
Inventors: 히로시 니시모토; 히로키 이우라; 아키노리 다이라
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2016-02-22
Filing date: 2016-02-22
Publication date: 2020-07-01
Also published as: US10862603B2; JPWO2017145232A1; EP3422612A1; EP3422612B1; WO2017145232A1; CN108702231B; CN108702231A; KR20180105175A; US20190020435A1; EP3422612A4; JP6153184B1

Abstract

송신 장치로서의 기지국(1)은, 수신 장치인 복수의 단말(2)을 지향하는 빔을 형성 가능한 복수의 송신 안테나(15)와, 복수의 송신 안테나(15)로부터 송신하는 송신 신호에 대해서 외적 프리코딩을 행하는 프리코더부(12)를 구비하고, 복수의 단말(2)은, 송신 신호의 송신 목적지가 되는 1개 이상의 제 1 수신 장치와, 제 1 수신 장치 이외의 제 2 수신 장치를 포함하고, 프리코더부(12)는, 복수의 수신 장치 중 제 2 수신 장치에 있어서의 수신 전력이 임계치 이하가 되도록 복수의 송신 안테나(15)로부터 송신되는 송신 신호에 대해서 외적 프리코딩을 행한다.

Description

송신 장치, 수신 장치, 제어국, 통신 시스템 및 송신 프리코딩 방법

본 발명은, 송신 장치, 수신 장치, 제어국, 통신 시스템 및 송신 프리코딩 방법에 관한 것이고, 특히, 멀티유저 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 전송을 행하는 송신 장치, 수신 장치, 통신 시스템 및 송신 프리코딩 방법에 관한 것이다.

최근, 한정된 주파수 대역으로 고속 전송을 실현하는 무선 통신 시스템으로서, 송수신기 쌍방에 복수의 안테나를 설치한 MIMO 시스템에, 공간 분할 다원 접속(SDMA：Space Division Multiple Access) 방식을 적용한 멀티유저 MIMO(MU(Multi-User)-MIMO) 시스템이 활발히 검토되고 있다. MU-MIMO 시스템에서는, 복수의 안테나를 구비하는 기지국에 대해, 복수의 안테나를 구비하는 단말이 복수 존재하고, 기지국이 동일한 무선 주파수대에 있어서 복수의 단말에 대해서 동시 전송을 행한다.

MU-MIMO 시스템에 있어서의 다운링크, 즉, 기지국으로부터 단말로 향하는 방향의 통신에서는, 기지국으로부터 각 단말에 동시에 신호를 송신한다. 이 때문에, 일반적으로, 단말에 있어서의 수신 신호에는, 단말 자신을 향하는 신호인 소망 신호뿐만 아니라, 다른 단말을 향하는 신호도 포함된다. 그 때문에, 이 다른 단말을 향하는 신호에 의해 간섭이 생긴다. 해당 간섭을, 유저간 간섭(IUI：Inter-User Interference)이라 한다. 해당 IUI가 MU-MIMO 특유의 과제이다. IUI 대책은 단말에 비해, 처리량이 적고, 또한, 안테나 수에 관한 제약이 적은 기지국측에서 가능한 한 행하는 것이 바람직하다. 이 때문에, MU-MIMO 시스템에 있어서의 다운링크에서는, 기지국이 IUI 대책으로서 프리코딩으로 불리는 처리를 실시한다. 프리코딩은, 복수의 안테나로부터 송신하는 복수의 신호에 대해서 가중치 부여함으로써 빔을 형성하는 처리를 나타낸다.

MU-MIMO 시스템에 있어서의 다운링크에 있어서 IUI 대책으로서 행해지는 대표적 프리코딩 수법으로서, 블록 대각화(BD：Block Diagonalization) 법이 넓게 검토되고 있다. 예를 들면, 비특허문헌 1, 2를 참조한다. BD법은 소망 단말 이외의 방향으로 널(null)을 지향하는, 즉, 소망 단말 이외의 단말에 있어서의 수신 전력을 0으로 하는 지향성을 형성하도록 빔 공간을 형성하는 프리코딩 수법이다. 모든 단말에 대해서 BD법을 적용함으로써, IUI가 생기지 않는 MU-MIMO 시스템을 실현하는 것이 가능해진다. 이것에 의해, 단말에 있어서의 처리 및 장치 구성을 간이화할 수 있다.

한편, BD법보다 높은 성능을 실현하는 프리코딩 수법으로서, THP(Tomlinson-Harashima Precoding) 법이나 VP(Vector Perturbation) 법으로 대표되는 비선형 프리코딩(NLP：Non-Linear Precoding)이나, BD보다 높은 포텐셜을 갖는 선형 프리코딩인 블록 다중 대각화법이 보고되고 있다. THP에 대해서는 예를 들면 비특허문헌 3, 4를, VP법에 대해서는 비특허문헌 5를, 블록 다중 대각화법에 대해서는 비특허문헌 6을 참조한다. NLP는 수신 단말에서 생기는 IUI를 송신 기지국측에서 미리 감산하는 방식이며, BD법보다 연산 부하가 크지만, 우수한 특성이 얻어진다. 또, 비특허문헌 6에 의하면, 블록 다중 대각화법은 IUI 대책이 필요하고, NLP와 조합해서 적용함으로써 우수한 성능을 얻을 수 있다.

M. Rim, 「Multi-user downlink beamforming with multiple transmit and receive antennas」, Electron. Lett., vol.38, no.25, pp.1725-1726, Dec. 2002. L.U. Choi and R.D. Murch, 「A transmit preprocessing technique for multiuser MIMO systems using a decomposition approach」, IEEE Trans, Wireless Commun., vol.3, no.1, pp.20-24, Jan. 2004. M.Costa, 「Writing on dirty paper」, IEEE Trans. Inf. Theory, vol.29, no.3, pp.439-441, May 1983. H. Harashima and H. Miyakawa, 「Matched-transmission technique for channels with intersymbol interference」, IEEE Trans. Commun., vol.20, Aug. 1972. B.M.Hochwald, C.B.Peel, and A.L.Swindlehurst, 「A vector-perturbation technique for near-capacity multiantenna multiuser communication-Part II: Perturbation」, IEEE Trans. Commun., vol.53, no.3, pp.537-544, March 2005. 니시모토 히로시, 다이라 아키노리, 오카자키 아키히로, 오카무라 아츠시, 「멀티유저 MIMO 하향 링크에 있어서의 블록 다중 대각화법」, 전자 정보통신 학회 기술 연구 보고, RCS2015-101, 115(160), pp.7-12, 2015년 7월.

상술한 바와 같이, BD법보다 높은 성능을 실현하는 프리코딩 수법으로서, NLP법이 이용되고 있다. 그렇지만, NLP법은 기지국측의 IUI 감산에 필요한 연산 부하가 유저수의 제곱에 비례해서 증대하기 때문에, 유저수가 많은 경우에 장치 규모가 커진다고 하는 과제가 있었다. 또, MU-MIMO의 프리코딩 방법에 의존하지 않고, 유저수가 많은 경우에는, 스케줄링이 복잡화한다고 하는 과제가 있었다.

본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이고, 유저수가 많은 경우에도, IUI 대책을 용이하게 행하는 것이 가능한, 송신 장치, 수신 장치, 제어국, 통신 시스템 및 송신 프리코딩 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 복수의 수신 장치를 지향하는 빔을 형성 가능한 복수의 송신 안테나와, 상기 복수의 송신 안테나로부터 송신하는 송신 신호에 대해서 외적 프리코딩을 행하는 외적 프리코더부를 구비하고, 상기 복수의 수신 장치는, 상기 송신 신호의 송신 목적지가 되는 1개 이상의 제 1 수신 장치와, 상기 제 1 수신 장치 이외의 제 2 수신 장치를 포함하고, 상기 외적 프리코더부는, 상기 복수의 수신 장치 중 상기 제 2 수신 장치에 있어서의 수신 전력이 임계치 이하가 되도록 상기 복수의 송신 안테나로부터 송신되는 상기 송신 신호에 대해서 상기 외적 프리코딩을 행하는, 송신 장치이다.

본 발명에 따르면, MU-MIMO 다운링크에 있어서, 유저 클러스터에 대한 BD법에 의해 구한 송신 프리코딩을 행함으로써 복수의 유저 클러스터를 공간적으로 직교 분리할 수 있고, 이것에 의해 MU-MIMO 다운링크 전체가 유저 클러스터마다의 소규모의 MU-MIMO 다운링크 문제로 분할할 수 있으므로, 유저수가 많은 경우에도, IUI 대책을 간단하고 쉽게 행하는 것이 가능하다고 하는 우수한 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에서 대상으로 하는 MU-MIMO 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 원리인 유저 클러스터링을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 원리인 유저 클러스터링을 실시한 경우의 클러스터 내의 IUI 해소를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 원리를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 1에 있어서의 기지국 장치의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시의 형태 1에 있어서의 프리코더부의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 수신 장치의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 프리코더부의 하드웨어에 의한 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 프리코더부의 CPU에 의한 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 프리코더부에 있어서의 처리 순서의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 오더링부(ordering unit)에 있어서의 처리 순서의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 실시의 형태 1에 있어서의 기지국의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시의 형태 1에 있어서의 프리코더부의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시의 형태 2에 있어서의 송신 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시의 형태 2에 있어서의 기지국의 구성을 나타내는 도면이다.

이하에, 본 발명의 실시의 형태에 따른 송신 장치, 통신 시스템 및 송신 프리코딩 방법을 도면에 근거해 상세히 설명한다. 또한, 이 실시의 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

실시의 형태 1.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 통신 시스템의 구성예를 나타내는 도면이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시의 형태의 통신 시스템은, 기지국(1)과, 복수의 단말(2-1 ~ 2-m)과, 제어국(3)을 구비한다. 단말(2-1 ~ 2-m)은 유저 단말이다. m는 2 이상의 정수이다. 이하, 단말(2-1 ~ 2-m)을 유저라고 부르기도 한다. 또, 단말(2-1 ~ 2-m)을 구별하지 않고 나타내는 경우는, 단말(2)로 기재한다. 기지국(1)은 복수의 안테나(15-1 ~ 15-T)를 구비하고, 단말(2-1 ~ 2-m)은 1개 이상의 안테나(21)를 구비한다. 단말(2)과 기지국(1)은 무선 통신에 의한 쌍방향 통신을 행한다. 또, 제어국(3)은 기지국(1)에 접속되어 있다. 제어국(3)은 m대를 넘는 통신 후보 단말로부터, 통신 대상이 되는 m대의 단말을 선택하는 스케줄링을 실시한다. 이후 설명하는 본 발명의 실시의 형태에서는, 제어국(3)에서 스케줄링이 실시되고, 단말(2-1 ~ 2-m)이 통신 대상으로서 선택되고, 그 선택 정보가 기지국(1)에 통지되는 경우를 예로 들어 설명한다. 제어국(3)과 기지국(1)은 통신 회선으로 접속되어 있지만, 제어국(3)과 기지국(1)의 사이도 무선 통신을 행하도록 해도 좋다.

본 실시의 형태에서는, 다운링크 통신에 대해 설명한다. 다운링크 통신은 기지국(1)으로부터 단말(2)로의 통신이다. 따라서, 기지국(1)은 송신 장치이며, 단말(2)이 수신 장치이다. 본 실시의 형태의 통신 시스템에서는, 다운링크 통신에서는, MU-MIMO 방식을 이용하는 것으로 하고, 기지국(1)은 복수의 안테나로부터 송신하는 송신 신호에 대해서 프리코딩을 실시해서, 복수의 단말(2)을 지향하는 송신 빔을 형성하는 것이 가능하다. 또한, 기지국(1)과 단말(2)은 단말(2)이 송신 장치이고, 기지국(1)이 수신 장치가 되는 통신, 즉, 업링크 통신을 행해도 좋다. 업링크의 통신 방법은 어떠한 통신 방식이어도 좋다.

여기서, 우선, 본 실시의 형태에 있어서의 용어에 대해 설명한다. 이하에서는, 물리적인 송신 안테나 및 수신 안테나를 「안테나」라고 하고, 1개의 장치가 구비하는 복수의 안테나의 배열, 즉, 안테나군을 「어레이」라고 한다. 혹은 어레이에 대응하는 복수의 신호 배열도, 편의상 단순히 어레이라고 한다. 또, 복수의 송신 안테나의 배열을 「송신 어레이」라고 하고, 복수의 수신 안테나의 배열을 「수신 어레이」라고 한다. 송신 어레이 또는 수신 어레이로의 웨이트(weight)를 나타내는 행렬인 웨이트 행렬을 곱(product of multiplication)한 경우에 관측되는 실효적인 안테나의 수를 「브렌치(branch)」라고 부른다. 수신측의 브렌치인 수신 브렌치의 수는, 수신 장치인 단말(2)에 병렬로 송신되는 데이터의 수이며, 단말(2)에 대해 곱하는 웨이트 행렬인 수신 웨이트 행렬의 행(row)수이다. 송신측의 브렌치인 송신 브렌치의 수는, 송신 장치인 기지국(1)에 대해 곱하는 웨이트 행렬인 송신 웨이트 행렬, 즉 송신 프리코딩의 열(column)수이다.

단말(2)이 구비하는 안테나(21)의 수에 제약은 없고, 단말(2)마다 안테나 수가 상이한 경우나, 단말(2)마다 수신 브렌치 수가 상이한 경우에도, 본 발명은 적용 가능하다. 다만, 설명을 간단하고 쉽게 하기 위해, 이하의 설명에서는, 단말(2)이 구비하는 안테나(21)의 수는 단말에 의존하지 않고, R(R는 1이상의 정수)개인 것으로 한다. 또, 단말(2)에서는, 수신 어레이에 대해 N_w(N_w≤R) 개의 웨이트 행렬을 곱하는 것으로 한다. 따라서, 송신 장치인 기지국(1)으로부터 관측되는 단말(2)당의 수신 브렌치 수는 단말(2)에 의존하지 않고, N_w개이다. 이것에 의해, 모든 단말 분의 브렌치 수인 총 수신 브렌치 수 N_w,total는, N_w,total=Σ_k=1 ^m(N_w)=m×N_w가 된다. 여기서, 수신 어레이에 적용하는 웨이트는 프리코딩 행렬의 산출에서 가정되는 것이고, 임의의 웨이트를 적용 가능하다. 예를 들면, N_w=R의 경우의 웨이트는 단위 행렬이어도 좋고, 혹은, 전송로 행렬의 고유 벡터 행렬이어도 좋고, 수신 웨이트 행렬에 어떠한 행렬을 이용해도 좋다. 또한, 이하의 설명에서는, 기지국(1)의 안테나 수 T 및 단말(2)의 수신 브렌치 수 N_w는 T≥N_w,total=m×N_w의 관계를 충족하는 것으로 한다.

본 실시의 형태에서는, 합계 m대의 단말(2)을, C개(C≤m)의 그룹(이후, 유저 클러스터, 혹은 단순히 클러스터라고 한다)으로 분할하는 것으로 한다. 이후에 설명하는 본 실시의 형태에서는, 설명을 간단하고 쉽게 하기 위해, 유저 클러스터에 포함되는 단말 수는 모든 유저 클러스터와 동일한 것으로 하고, 유저 클러스터에 포함되는 단말(2)의 단말 수를 p로 한다. 즉, m=p×C를 충족하는 것으로 한다. 그렇지만, 이것에 한정하지 않고, 유저 클러스터에 포함되는 단말 수는 유저 클러스터마다 상이해도 좋다.

다음으로, MU-MIMO 방식을 채용하는 본 실시의 형태의 통신 시스템에 있어서의 다운링크 통신을 수식에 의해 모델화한다. 단말(2-i)(i=1,…, m)에 송신하는 송신 신호 벡터를 s_i(t)로 하고, 단말(2-i)에 대한 전력 배분을 나타내는 행렬인 송신 전력 배분 행렬을 P_i로 하고, 단말(2-i)에 대응하는 프리코딩 행렬, 즉 빔 형성 행렬을 B_i로 한다. 또, 기지국(1)의 안테나로부터 단말(2-i)의 안테나(21)까지의 R행 T열의 트루(true) 전송로 행렬을

로 하고, 단말(2-i)의 N_w행 R열의 수신 웨이트 행렬을 W_i로 하고, 단말(2-i)의 수신 웨이트를 곱하기 전의 트루 수신 신호 벡터를 y_i(t)로 한다. 또한, 단말(2-i)의 수신 웨이트를 곱한 후의 수신 신호 벡터를 r_i(t)로 하고, 기지국(1)의 안테나(15)로부터 단말(2-i)의 안테나(21)까지의 전송로에 있어서의 트루 수신 열 잡음 벡터를

로 한다. 이때, 본 실시의 형태의 통신 시스템을 수식에 의해 모델화한 시스템 모델은, 이하의 식(1)으로 정의할 수 있다.

[수 1]

더욱, 수신 웨이트 행렬 W_i와 트루 전송로 행렬

를 곱한 N_w행 T열의 행렬을 새로운 전송로 행렬 H_i로 하고, 트루 수신 열 잡음 벡터

와 수신 웨이트 행렬 W_i를 곱한 N_w차 벡터를, 새로운 수신 열 잡음 벡터 n_i(t)로 하면, 시스템 모델은 이하의 식(2)으로 나타낼 수 있다.

[수 2]

상기 식(2)은 이하의 식(3)과 같이 표현할 수 있다.

[수 3]

여기서,

는 수신 웨이트를 곱한 후의 기지국(1)의 안테나로부터 모든 단말(2)의 모든 브렌치까지의 전송로를 나타내는 N_w,total행 T열의 시스템 전송로 행렬이며,

는 기지국(1)에 있어서의 모든 단말(2)에 대한 T행 N_st열의 시스템 프리코딩 행렬이다.

는 모든 단말(2)로의 송신 전력 배분을 정한 행렬인 시스템 송신 전력 행렬이며,

는, 모든 단말(2)에 대한 송신 신호를 나타내는 N_st차의 시스템 송신 벡터이며,

는 수신 웨이트를 곱한 후의 모든 단말(2)에 대한 잡음 벡터인 N_w,total차의 시스템 잡음 벡터이다. 이하의 식(4)에 나타내는 바와 같이,

와

의 곱은 송신 빔 형성에 의한 실효적인 시스템 전송로 행렬

로 파악할 수 있다.

[수 4]

식(4)으로 나타낸 실효적인 시스템 전송로 행렬

에 있어서, 블록 대각항, 즉, H_iB_i의 성분만을 남기고, 이들 이외의 성분인 비블록 대각항을 영행렬 O로 하는 프리코딩 행렬을 이용하는 프리코딩 수법이 BD법이다. BD법은 송신 신호의 송신 목적지가 되는 1개 이상의 단말 이외의 다른 단말에 대해서는 널을 지향하는, 즉, 해당 다른 단말에 있어서의 수신 전력을 임계치 이하로 하는 지향성을 형성하도록, 빔 공간을 형성하는 프리코딩 수법이다. 이것에 의해, 송신 신호의 송신 목적지의 단말에 있어서의 수신 전력은 임계치보다 크고, 다른 단말에 있어서의 수신 전력은 임계치 이하가 된다. 본 실시의 형태에서는, 이하에 상세히 설명하는 바와 같이, 복수 유저를 그루핑한 유저 클러스터를 유사적인 유저(유사 유저)로서 취급하고, 유사 유저에 대해서 BD법을 적용한다. 이것에 의해, 유사 유저간의 간섭, 즉, 유저 클러스터간 간섭(IUCI：Inter-User-Cluster Interference)을 소거할 수 있고, MU-MIMO 다운링크 전체를 각 유저 클러스터 내의 소규모의 MU-MIMO 다운링크 문제로 세분화할 수 있다.

다음으로, 본 실시의 형태에 대해 실시하는 외적(外的) 프리코딩 처리에 대해 설명한다. 이하에 설명하는 프리코딩 처리는 OFDM나 싱글 캐리어 블록 전송에 있어서 이산 주파수마다 독립해서 실시해도 좋고, 주파수에 의존하지 않고 대역 전체에서 일괄해서 실시해도 좋다.

이하에 나타내는 외적 프리코딩 행렬 산출의 과정에서는, 다운링크 방향의 전송로 행렬의 정보, 즉, 전송로 정보가 필요하다. 프리코더가 전송로 행렬을 취득하는 방법에는, 특별히 제약은 없지만, 예를 들면, 이것은 다운링크와 업링크에서 상이한 주파수로 통신이 행해지는 주파수 분할 듀플렉스(FDD：Frequency Division Duplex)를 채용하는 통신 시스템인 경우에는, 단말(2)로부터 수신한, 단말(2)에 있어서 추정한 전송로 정보를 이용한다. 다운링크와 업링크가 시간 분할 듀플렉스(TDD：Time Division Duplex)에 의해 행해지는 통신 시스템인 경우는, 송수신의 가역성을 이용할 수 있다. 이 때문에, 이 경우는, 단말(2)로부터 수신한 신호에 근거해서, 업링크 방향의 전송로를 추정하고, 추정한 전송로를 다운링크의 전송로 정보로서 이용할 수 있다. 전송로 추정의 방법은, 상술한 바와 같이, 어떠한 방법을 이용해도 좋고, 예를 들면, 파일럿 신호를 이용한 추정 방법을 이용할 수 있다.

예로서 단말(2)의 단말 수 m=16, 각 단말(2)의 수신 브렌치 수 N_w=2, 기지국(1)의 송신 안테나 수 T=32, 유저 클러스터 수 C=4, 클러스터 내 단말 수 p=4의 경우에 대해, 실효적인 시스템 전송로 행렬의 이미지를 예시해서 설명한다. 단말(2-1 ~ 2-4)을 클러스터 1, 단말(2-5 ~ 2-8)을 클러스터 2, 단말(2-9 ~ 2-12)을 클러스터 3, 단말(2-13 ~ 2-16)을 클러스터 4로서 그루핑해서, 각각 유사 유저 1~4로 하고, 유사 유저 1~4에 대해서 BD법을 적용한다. 이것에 의해, 송신 신호의 송신 목적지의 클러스터에 포함되는 단말(2)에 있어서의 수신 전력은 임계치보다 크고, 다른 클러스터에 포함되는 단말(2)에 있어서의 수신 전력은 임계치 이하가 된다. 각 유사 유저의 수신 브렌치 수는 p×N_w=8이기 때문에, 얻어지는 각 유사 유저 1~4의 프리코딩 행렬은 32행 8열의 행렬이 된다. 이것을 외적 프리코딩 행렬이라고 한다. 클러스터 j에 대응하는 외적 프리코딩 행렬을 B_oj로 하면, 시스템 전송로 행렬과 외적 프리코딩 행렬을 곱한 실효적인 시스템 전송로 행렬은 도 2와 같이 된다. 즉, IUCI를 억압할 수 있다.

외적 프리코딩에 의해, 유저 클러스터간의 공간 직교는 실현되지만, 유저 클러스터 내의 IUI는 여전히 남아 있다. 여기에서는 예로서 클러스터 1을 채택한다. 클러스터 1에는, 단말(2-1 ~ 2-4)이 포함되어 있고, 각 단말(2-1 ~ 2-4)에 대응하는 실효적인 전송로 행렬은 H₁B_o1, H₂B_o1, H₃B_o1, H₄B_o1이다. 이들을 새로운 전송로 행렬로서 파악하고, 이들을 이용해서 4 유저간의 IUI를 해결하는 내적(內的) 프리코딩을 행한다. 내적 프리코딩에는, 종래부터 개시되어 있는 MU-MIMO용 프리코딩 기술이 적용 가능하고, BD법으로 대표되는 선형 프리코딩이나, THP법이나 VP법으로 대표되는 NLP법이 적용 가능하다. 또, 유저 클러스터마다 상이한 내적 프리코딩법을 적용하는 것도 가능하다. 여기에서는 간단화를 위해서, 내적 프리코딩으로서 BD법을 적용한 경우를 예시한다. BD법으로 산출되는 단말(2-1 ~ 2-4)을 향하는 8행 2열의 내적 프리코딩 행렬을 각각 B_i1-1~ B_i1-4로 하면, 외적 프리코딩과 내적 프리코딩을 적용한 실효적인 전송로 행렬은 도 3과 같이 된다. 즉, 각 단말(2-1 ~ 2-4)에 대응하는 실효적인 전송로 행렬은 각각 H₁B_o1B_i1-1, H₂B_o1B_i1-2, H₃B_o1B_i1-3, H₄B_o1B_i1-4이다. 이것에 의해, 유저 클러스터 1 내의 IUI를 억압할 수 있다.

상술의 내적 프리코딩을 유저 클러스터 2, 3, 4에도 마찬가지로 적용하면, 결과로서 도 4에 나타내는 모든 단말(2)이 공간 직교하는 MU-MIMO 환경을 실현할 수 있다. 여기서, 단말(2-1)을 향하는 프리코딩 행렬은 B₁=B_o1B_i1-1, 단말(2-2)을 향하는 프리코딩 행렬은 B₂=B_o1B_i1-2, 단말(2-3)을 향하는 프리코딩 행렬은 B₃=B_o1B_i1-3, 단말(2-4)을 향하는 프리코딩 행렬은 B₄=B_o1B_i1-4이다. 또, 단말(2-5)에 대해서는, 유저 클러스터 2에 포함되기 때문에, 단말(2-5)을 향하는 프리코딩 행렬은 B₅=B_o2B_i2-1이 되고, 마찬가지로 단말(2-6)을 향하는 프리코딩 행렬은 B₆=B_o2B_i2-2가 된다. 이와 같이, 도 4에서는, 외적 프리코딩 행렬과 내적 프리코딩 행렬을 하나로 일괄 표기하고 있다. 상술의 예에 있어서의 시스템 프리코딩 행렬

는 B₁~B₁₆를 열 방향으로 배열한 T행 (m×N_w)열 행렬이 된다. 상술의 예에서는 내적 프리코딩에도 BD법을 이용하고 있기 때문에, 결과로서 MU-MIMO 시스템 전체에 BD법을 적용했을 때와 마찬가지의 환경이 실현된다.

이상, 본 발명의 실시의 형태에 따른 송신 프리코딩 방법의 원리를 설명했다. 본 발명은 외적 프리코딩으로서, 유저 클러스터 단위로 BD법을 적용함으로써, IUCI를 억압하는 것이다. 상술의 설명에서는, 실효적인 전송로 공간을 분할하는 프로세스를 설명하는 형편상, 처음에 외적 프리코딩을 설명하고, 다음으로 내적 프리코딩을 설명했지만, 실제의 송신 신호 처리의 순서는 처음에 내적 프리코딩을 실시하고, 다음으로 외적 프리코딩을 실시한다. 또, 상술의 설명에서는, 설명을 간단하고 쉽게 하기 위해, 송신 전력 배분을 정한 시스템 송신 전력 행렬

를 생략해서 설명했지만, 전력 배분은 프리코딩 실시의 각 단말(2)을 향하는 신호에 적용해도 좋고, 내적 프리코딩 행렬 및 외적 프리코딩 행렬에 전력 배분을 포함해도 좋다. 또, 상기의 예에서는, 내적 프리코딩으로서 BD법, 즉 선형 프리코딩을 이용하는 예를 나타냈지만, 이것에 한정하지 않고, 전송로 행렬과 외적 프리코딩을 곱한 행렬을 새로운 전송로 행렬으로 파악함으로써, 내적 프리코딩으로서 THP법이나 VP법으로 대표되는 NLP법도 적용하는 것이 가능하다.

다음으로, 구체적인 구성예를 이용해서 본 실시의 형태를 설명한다. 도 5는 본 실시의 형태의 기지국(1)의 구성예를 나타내는 도면이다. 기지국(1)은 1차 변조부(11-1 ~ 11-m), 프리코더부(12), 오더링부(ordering unit)(13), 송신 파형 정형부(14-1 ~ 14-T), 안테나(15-1 ~ 15-T) 및 수신기(16)를 구비한다. 1차 변조부(11-i)(i=1,…, m)는 적어도 단말(2)의 개수와 동일한 개수만큼 마련되어 있다. 각 1차 변조부(11-i)는 각 단말(2-i)에 송신하는 송신 신호에 대해서 1차 변조를 행하고, 1차 변조한 송신 신호를 프리코더부(12)에 출력한다. 1차 변조부(11-i)가 행하는 1차 변조는, 예를 들면, 채널 부호화, QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 심볼 등의 1차 변조 심볼에의 매핑을 포함한다. 또, 싱글 캐리어 블록 전송 방식을 이용할 때에는, 1차 변조부(11-i)가 행하는 1차 변조는 이산 푸리에 변환 처리도 포함한다. 1차 변조부(11-1 ~ 11-m)는 수신 장치인 단말(2)마다 단말(2)에 송신하는 송신 신호를 생성하는 신호 생성부이다.

프리코더부(12)는 1차 변조부(11-1 ~ 11-m)에서 생성된 송신 신호에 대해서, 유저 클러스터링, 즉 신호의 분류 및 그루핑을 행한 다음, 유저 클러스터마다 내적 프리코딩을 실시하고, 그 후, 모든 유저 클러스터의 신호에 대해서 외적 프리코딩을 실시하고, 프리코딩 적용 후의 모든 송신 신호를 다중한 신호를 송신 파형 정형부(14-1 ~ 14-T)에 출력한다.

도 6은 프리코더부(12)의 내부 구성을 나타내는 도면이다. 프리코더부(12)는 유저 클러스터링부(121)와, 내적 프리코더부(122-1 ~ 122-C)와, 외적 프리코더부(123)와, 다중부(124)와, 외적 프리코딩 산출부(125)와, 내적 프리코딩 산출부(126)로 구성된다.

이들의 각 구성에 대해 구체적으로 설명한다.

유저 클러스터링부(121)는, 1차 변조부(11-1 ~ 11-m)로부터 출력되는 1차 변조 후의 각 유저의 송신 신호에 대해서, 오더링부(13)에서 결정되는 유저 오더링 정보에 따라, 신호의 정렬 순서를 변경해서, 내적 프리코더부(122-1 ~ 122-C)에 출력한다. 이때, 정렬 순서 변경 후의 송신 신호를 s121-1-1, s121-1-2,…, s121-1-p, s121-2-1, s121-2－2,…, s121-2－p,…, s121-C-1, s121-C-2,…, s121-C-p로 하면, 정렬 순서 변경 후의 송신 신호는, 차례로 p개마다, 유저 클러스터 1, 유저 클러스터 2,…, 유저 클러스터 C에 할당되고, 유저 클러스터 j(j=1,…, C)의 신호는, 내적 프리코더부(122-j)에 각각 출력된다. 또한, p는 1이상의 정수이다.

내적 프리코더부(122-1 ~ 122-C)에서는, 각 유사 유저 1~C, 즉, 각각, p개의 단말 분의 신호군이 입력되고, 단말간의 IUI를 해결하는 처리를 행한다. 후술하는 다음 단의 외적 프리코더부(123)에 의해 유저 클러스터간의 직교 변환은 실현되지만, 유저 클러스터 내의 IUI는 남아 있다. 이 문제의 해결에는, 종래부터 개시되어 있는 MU-MIMO용 프리코딩 기술이 적용 가능하고, BD법으로 대표되는 선형 프리코딩이나, THP법이나 VP법으로 대표되는 NLP법이 적용 가능하다. 내적 프리코더부(122-1 ~ 122-C)에서는, 몇몇의 방법을 내적 프리코딩으로서 이용해서, 입력 신호에 적용한다. 이때 필요한 외적 프리코딩의 적용을 가정한 실효적인 전송로 행렬 및 내적 프리코딩 행렬의 정보는, 내적 프리코딩 산출부(126)로부터 공급된다. IUI가 해소된 각 신호는 외적 프리코더부(123)에 출력된다.

외적 프리코더부(123)에서는, 입력되는 p개씩의 유사 유저 신호에 대해서 외적 프리코딩 행렬을 곱한다. 외적 프리코딩 행렬의 정보는 외적 프리코딩 산출부(125)로부터 공급된다. 외적 프리코딩에 의해 IUCI가 해소된 각 신호는 다중부(124)에 출력된다.

다중부(124)에서는, 입력되는 m(=p×C)대의 단말 분의 내적 프리코딩 및 외적 프리코딩 적용 후의 신호를 모두 가산하고, 송신 파형 정형부(14-1 ~ 14-T)에 출력한다.

외적 프리코딩 산출부(125)에서는, 유사 유저, 즉, 유저 클러스터 C개에 대해서 BD법을 적용해서, 외적 프리코딩 행렬을 산출한다. 산출에 이용하는 단말 m대 분의 기지국-단말 간의 전송로 정보와 전력 배분 정보와 유저 오더링 정보는 오더링부(13)로부터 공급된다. BD법에 의한 산출에서는, 각 유사 유저의 전송로를 (p×Nw)행 T열의 행렬로서 취급한다. 유사 유저에 대한 BD법 적용에 의해, 유사 유저간, 즉 유저 클러스터간에서의 IUCI는 억압되고, C개의 유저 클러스터는 서로 직교하는 공간을 형성할 수 있다. 산출된 외적 프리코딩 행렬의 정보는 외적 프리코더부(123)에 입력된다.

내적 프리코딩 산출부(126)에서는, 각 유저 클러스터의 IUI를 해결하기 위한 내적 프리코딩 행렬을 산출한다. 산출에 이용하는 각 유저 클러스터의 외적 프리코딩 행렬의 정보는 외적 프리코딩 산출부(125)로부터 공급되고, 기지국-단말 간의 전송로 정보와 전력 배분 정보와 유저 오더링 정보는 오더링부(13)로부터 공급된다. 내적 프리코딩 산출부(126)에서는, 각 유저 클러스터에 대해, 몇개의 MU-MIMO용 프리코딩을 적용해서, 내적 프리코딩 행렬을 산출한다. 산출된 내적 프리코딩 행렬의 정보는 내적 프리코더부(122-1 ~ 122-C)에 입력된다. 산출된 행렬을 이용해서 내적 프리코더부(122-1 ~ 122-C)에 대해 내적 프리코딩을 실시함으로써, 각 유저 클러스터 내의 p대의 단말간의 IUI는 해소된다.

오더링부(13)는, 프리코더부(12)에 대해 프리코딩에 있어서의 단말(2)의 순서 부여와, C개의 유저 클러스터의 구성(즉, 각 유저 클러스터에 포함되는 단말의 결정)과, 단말(2)에의 전력 배분을 결정해서 지시한다. 아울러, 프리코더부(12)에 대해, 모든 단말(2)에 대한 기지국-단말 간의 전송로 행렬 정보를 공급한다.

송신 파형 정형부(14-1 ~ 14-T)는, 프리코더부(12)에 의한 프리코딩 후의 신호에 대해, 각각 2차 변조, 디지털 아날로그(D/A) 변환, 베이스밴드 주파수로부터 무선 주파수로의 변환 등을 행하고, 처리 후의 신호를 각각 안테나(15-1 ~ 15-T)를 통해서 송신한다. 2차 변조는, 예를 들면, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex) 등의 멀티 캐리어 방식을 적용하는 경우에는 멀티 캐리어 변조이며, 싱글 캐리어 블록 전송 등의 싱글 캐리어 방식을 적용하는 경우에는 싱글 캐리어 변조이다. 2차 변조의 변조 방식에 제약은 없고, 상술한 OFDM, 싱글 캐리어 블록 전송 이외의 변조를 행해도 좋다. 송신 파형 정형부(14-1 ~ 14-T)는, OFDM, 싱글 캐리어 블록 전송 등의 블록 전송을 적용하는 경우에는, 예를 들면, D/A 변환전에 이산 역푸리에 변환 및 CP(Cyclic Prefix) 부가 처리를 행한다. 또한, 블록 전송은 OFDM, 싱글 캐리어 블록 전송으로 대표되도록 이산 푸리에 변환 처리 및 CP 부가에 의해 신호를 블록화하는 방식의 것을 나타낸다. 송신 파형 정형부(14-1 ~ 14-T)에 있어서의 신호 처리는 디지털 처리이어도 좋고 아날로그 처리이어도 좋다. 또한, 1차 변조부(11-1 ~ 11-m)로부터 프리코더부(12)에 입력되는 송신 신호는, 식(3)에 있어서의

에 대응하고, 프리코더부(12)로부터 송신 파형 정형부(14-1 ~ 14-T)에 출력되는 출력 신호는, 식(3)에 있어서의

×

에 대응한다. 다만, 내적 프리코더부(122-1 ~ 122-C) 중 어느 하나에 있어서 NLP법이 적용된 경우는, 신호

에 비선형 처리가 실시되기 때문에, 프리코더부(12)로부터 출력되는 신호는 반드시

×

와 같은 선형 모델로 표현할 수 있는 것은 아니다.

프리코더부(12)에 의한 프리코딩이 실시됨으로써, 복수의 송신 안테나인 안테나(15-1 ~ 15-T)는 복수의 단말(2)의 각각을 향하는 복수의 신호 송신이 가능하다.

수신기(16)는 단말(2)로부터 안테나(15-1 ~ 15-T)를 경유해서 수신한 수신 신호에 대해서 수신 처리를 실시한다. 또한, 여기에서는, 안테나(15-1 ~ 15-T)가 송수신 안테나인 예를 나타내고 있지만, 안테나(15-1 ~ 15-T)를 송신 안테나로서만 이용하는 것으로 하고, T개의 수신 안테나를 안테나(15-1 ~ 15-T)와는 별개로 구비하여도 좋다. 다만, 프리코더부(12)의 프리코딩 행렬의 산출에 있어서, 기지국(1)이, 업링크의 전송로의 추정 결과를 다운링크의 전송로 정보로서 이용하는 경우에는, 안테나(15-1 ~ 15-T)는 송수신 안테나일 필요가 있고, 수신기(16)는 안테나(15-1 ~ 15-T)로부터 수신한 수신 신호에 근거해서 전송로의 추정을 행한다. 전송로의 추정 방법은 어떠한 방법을 이용해도 좋고, 예를 들면, 기존 신호인 파일럿 신호를 이용한 추정 방법 등을 이용할 수 있다. 구체적으로는, 단말(2)의 복수 안테나 간에 직교하는 파일럿 신호를 단말(2)로부터 송신하고, 기지국(1)의 수신기(16)에서는 직교 파일럿에 따라 단말(2)의 각 안테나를 식별해서 전송로를 추정할 수 있다. 또, 프리코딩 행렬의 산출에 있어서, 기지국(1)이, 단말(2)로부터 수신한 전송로 정보를 이용하는 경우에는, 수신기(16)는 수신한 전송로 정보를 오더링부(13)를 경유해서 프리코더부(12)에 공급한다.

도 7은 본 실시의 형태의 단말(2)의 구성예를 나타내는 도면이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 각 단말(2)은 안테나(21-1 ~ 21-R), 수신 파형 정형부(22-1 ~ 22-R), 디코더부(23), 복조부(24) 및 송신기(25)를 구비한다.

수신 파형 정형부(22-1 ~ 22-R)는, 각각 안테나(21-1 ~ 21-R)에 의해 수신된 수신 신호에 대해서, 무선 주파수로부터 베이스밴드 주파수로 변환하는 처리, 아날로그 디지털(A/D) 변환, 및 신호 필터 처리 등의 수신 파형 정형 처리를 행하고, 처리 후의 수신 신호를 디코더부(23)에 출력한다. 신호 필터 처리는, 예를 들면 소망의 주파수 대역의 신호를 추출하는 처리이다. 또, 블록 전송 방식을 적용하는 경우, 수신 파형 정형부(22-1 ~ 22-R)는, CP 제거 처리와 이산 푸리에 변환 처리도 실시한다.

디코더부(23)는, 수신 파형 정형부(22-1 ~ 22-R)로부터 입력되는 수신 신호에 대해서, 소망의 신호, 즉, 단말 자신을 향하는 신호를 추출하기 위한 처리를 행하고, 처리 후의 신호를 복조부(24)에 출력한다. 또한, 이 「단말 자신을 향하는 신호를 추출하기 위한 처리」를 MIMO 디코드 처리라 하고, 이것에 대해서는 후술한다. 디코더부(23)는 기지국(1)으로부터 수신한 신호로부터 소망 신호를 추출하는 디코더이다. 디코더부(23)는 MIMO 디코드 처리의 과정에서, 전송로의 추정 처리를 실시한다.

복조부(24)는, 디코더부(23)로부터 출력되는 신호에 대해서, 디매핑 처리 및 채널 복호 처리 등의 복조 처리를 행하고, 기지국(1)으로부터 송신된 신호를 복원한다. 또, 싱글 캐리어 블록 전송 방식을 적용하는 경우는, 복조부(24)는, 주파수 왜곡을 보상하는 등화 처리와 이산 역푸리에 변환 처리를 실시한다. 또, 기지국(1)의 내적 프리코딩으로서 THP법을 이용하는 경우는, 복조부(24)의 디매핑 처리 전에 modulo 연산을 행하고, 내적 프리코딩으로서 VP법을 이용하는 경우는, 복조부(24)의 디매핑 처리 전에 섭동(perturbation) 벡터 감산 처리를 행한다. 수신 파형 정형부(22-1 ~ 22-R)에 있어서의 신호 처리는 디지털 처리이어도 좋고 아날로그 처리이어도 좋다.

송신기(25)는 송신 신호를 생성해서 안테나(21-1 ~ 21-R)로부터 기지국(1)에 송신한다. 또한, 여기에서는, 안테나(21-1 ~ 21-R)가 송수신 안테나인 예를 나타내고 있지만, 송신 안테나를 안테나(21-1 ~ 21-R)와는 별개로 구비해도 좋다. 다만, 기지국에서의 프리코딩 행렬의 산출에 있어서, 기지국(1)이, 단말(2)로부터 수신한 전송로 정보를 이용하는 경우에는, 송신기(25)는, 디코더부(23)로부터, 디코더부(23)가 추정한 전송로의 정보인 전송로 정보를 취득하고, 전송로 정보를 기지국(1)에 송신한다. 또, 기지국(1)에서의 프리코딩 행렬의 산출에 있어서, 기지국(1)이, 업링크의 전송로의 추정 결과를 다운링크의 전송로 정보로서 이용하는 경우에는, 안테나(21-1 ~ 21-R)는 송수신 안테나이며, 송신기(25)는 안테나(21-1 ~ 21-R)로부터 송신 신호를 송신한다.

다음으로, 본 실시의 형태의 기지국(1) 및 단말(2)의 하드웨어 구성에 대해 설명한다. 도 5에 나타낸 기지국(1)을 구성하는 각 구성 요소는 각각을 전자 회로 및 안테나 등의 하드웨어로서 실현할 수 있다. 1차 변조부(11-1 ~ 11-m)는 매퍼(mapper) 또는 모듈레이터(modulator)이며, 1차 변조에 이산 푸리에 변환 처리를 포함한 경우에는, 이산 푸리에 변환 처리 회로가 추가된다. 프리코더부(12)는 프리코딩을 실시하는 처리 회로이며, 오더링부(13)는 오더링을 실시하는 처리 회로이다. 송신 파형 정형부(14-1 ~ 14-T)는 송신 파형 정형 회로이며, 구체적으로는, D/A 컨버터, 필터, 주파수 컨버터 등으로 구성된다. 또, 송신 파형 정형부(14-1 ~ 14-T)가 CP 부가, 이산 역푸리에 변환 처리를 행하는 경우에는, 송신 파형 정형부(14-1 ~ 14-T)는 CP 부가 회로, 이산 역푸리에 변환 처리 회로를 구비한다.

프리코더부(12) 및 오더링부(13)를 실현하는 처리 회로는 전용의 하드웨어이어도, 메모리와, 메모리에 저장되는 프로그램을 실행하는 CPU(Central Processing Unit, 중앙 처리 장치, 처리 장치, 연산 장치, 마이크로프로세서, 마이크로 컴퓨터, 프로세서, DSP(Digital Signal Processor)라고도 한다)를 구비하는 제어 회로이어도 좋다. 여기서, 메모리는 예를 들면, RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), 플래시 메모리, EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) 등의 비휘발성 또는 휘발성의 반도체 메모리, 자기 디스크, 플렉시블 디스크, 광 디스크, 콤팩트 디스크, 미니 디스크, DVD(Digital Versatile Disk) 등이 해당한다.

프리코더부(12) 및 오더링부(13)가 전용의 하드웨어로 실현되는 경우, 이들은, 예를 들면, 단일 회로, 복합 회로, 프로그램화한 프로세서, 병렬 프로그램화한 프로세서, ASIC(Application Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array), 또는 이들을 조합한 것이다. 처리 회로가 전용의 하드웨어로 실현되는 경우, 이 처리 회로는 예를 들면 도 8에 나타내는 처리 회로(500)이다.

프리코더부(12) 및 오더링부(13)가 CPU를 구비하는 제어 회로로 실현되는 경우, 이 제어 회로는 예를 들면 도 9에 나타내는 구성의 제어 회로(400)이다. 도 9에 나타내는 바와 같이 제어 회로(400)는 CPU인 프로세서(401)와 메모리(402)를 구비한다. 프리코더부(12) 및 오더링부(13)가, 도 9에 나타내는 바와 같이 제어 회로(400)에 의해 실현되는 경우, 프로세서(401)가 메모리(402)에 기억된, 프리코더부(12) 및 오더링부(13)의 각각의 처리에 대응하는 프로그램을 판독해서 실행함으로써 실현된다. 또, 메모리(402)는, 프로세서(401)가 실시하는 각 처리에 있어서의 일시 메모리로서도 사용된다.

또, 1차 변조부(11-1 ~ 11-m) 및 송신 파형 정형부(14-1 ~ 14-T) 중 적어도 일부가, 상기의 프리코더부(12) 및 오더링부(13)와 마찬가지로, 전용의 하드웨어인 처리 회로 또는 제어 회로(400)에 의해 실현되어도 좋다.

도 7에 나타낸 단말(2)을 구성하는 각 구성 요소는 각각을 전자 회로 및 안테나 등의 하드웨어로서 실현할 수 있다. 수신 파형 정형부(22-1 ~ 22-R)는 수신 파형 정형 회로이며, 구체적으로는, A/D 컨버터, 필터, 주파수 컨버터 등으로 구성된다. 또, 수신 파형 정형부(22-1 ~ 22-R)가 CP 제거, 이산 푸리에 변환 처리를 실시하는 경우에는, 수신 파형 정형부(22-1 ~ 22-R)는 CP 제거 회로, 이산 푸리에 변환 처리 회로를 구비한다. 디코더부(23)는 처리 회로이며, 복조부(24)는 디모듈레이터 또는 디매퍼이다. 복조부(24)가 등화 처리, 이산 역푸리에 변환 처리 등을 실시하는 경우에는, 복조부(24)는 등화기, 이산 역푸리에 변환 회로 등을 포함한다.

디코더부(23)를 실현하는 처리 회로는 전용의 하드웨어로 실현되어도 좋고, 상술한 도 9에 나타내는 제어 회로(400)에 의해 실현되어도 좋다. 디코더부(23)가 도 9에 나타내는 제어 회로(400)에 의해 실현되는 경우, 프로세서(401)가 메모리(402)에 기억된, 디코더부(23)의 처리에 대응하는 프로그램을 판독해서 실행함으로써 실현된다. 또, 수신 파형 정형부(22-1 ~ 22-R) 및 복조부(24) 중 적어도 일부가, 상기의 디코더부(23)와 마찬가지로, 전용의 하드웨어인 처리 회로 또는 제어 회로(400)에 의해 실현되어도 좋다.

도 10은 본 실시의 형태의 프리코더부(12)에 있어서의 처리 순서의 일례를 나타내는 흐름도이다. 우선, 프리코더부(12)는 오더링부(13)에 의해 결정된 순서 및 유저 클러스터 구성에 따라, 모든 유저 클러스터의 외적 프리코딩 행렬을 산출한다(스텝 S12-1). 이것은 외적 프리코딩 산출부(125)의 처리에 상당한다. 다음으로, 스텝 S12-1에서 구한 외적 프리코딩 행렬과 오더링부(13)로부터 입력된 전송로 행렬에 근거해서, 유저 클러스터마다의 내적 프리코딩 행렬을 산출한다(스텝 12-2). 이것은 내적 프리코딩 산출부(126)의 처리에 상당한다. 외적 프리코딩 행렬과 내적 프리코딩 행렬이 산출된 후, 오더링부(13)로부터 통지되는 유저 오더링 정보에 따라, 유저 클러스터 1~C를 구성하도록 모든 단말(2)의 송신 신호를 분류한다(스텝 S12－3). 이것은 유저 클러스터링부(121)의 처리에 상당한다. 분류한 신호에 대해, 유저 클러스터마다 내적 프리코딩을 실시한다(스텝 S12-4). 이것은 내적 프리코더부(122-1 ~ 122-C)의 처리에 상당한다. 내적 프리코딩에 의해 각 유저 클러스터 내의 IUI가 해소된 신호에 대해, 외적 프리코딩을 실시한다(스텝 S12-5). 이것은 외적 프리코더부(123)의 처리에 상당한다. 마지막으로, 모든 단말(2)의 프리코딩 적용 후의 신호를 서로 더한다(스텝 S12-6). 이것은 다중부(124)의 처리에 상당한다.

다음으로, 오더링부(13)의 처리에 대해 설명한다. 프리코더부(12)에 있어서 유저 클러스터링을 행하기 위해서, 오더링부(13)는 유저 클러스터 구성과 단말(2)의 정렬 순서를 결정한다. 이후, 유저 클러스터 구성과 단말(2)의 정렬 순서를 결정하는 것을 유저 오더링이라 하고, 유저 클러스터 구성과 단말(2)의 정렬 순서에 관한 정보를 유저 오더링 정보라고 한다. 또, 오더링부(13)는 각 단말(2)로의 전력 배분을 결정한다.

도 11은 본 실시의 형태의 오더링부(13)의 처리 순서의 일례를 나타내는 흐름도이다. 오더링부(13)는 후술의 어느 하나의 방법에 의해, 단말(2)의 유저 클러스터 구성을 결정하고(스텝 S13-1), 유저 클러스터 내의 단말(2)의 순서를 결정한다(스텝 S13-2). 오더링부(13)는 결정한 유저 오더링 정보를 프리코더부(12)에 통지한다. 유저 클러스터 구성을 결정하는 방법으로서는, 예를 들면 인접 단말끼리의 지리적 위치, 특히 기지국(1)으로부터 본 방위각이 가까운 단말끼리 또는 상이한 단말끼리를 그루핑하거나, 혹은, 기지국(1)으로부터의 거리가 가까운 단말끼리 또는 거리가 먼 단말끼리를 그루핑하거나, 혹은, 인접 단말끼리의 전송로 행렬의 상관, 즉, 전술한 단말 간의 전송로 행렬의 상호 상관 행렬의 대각항의 크기가 높은 단말끼리 또는 낮은 단말끼리를 그루핑하거나, 혹은, 요구되는 전송 속도가 동등한 단말끼리 또는 상이한 단말끼리를 그루핑하거나, 혹은 이동 속도가 동등한 단말끼리 또는 상이한 단말끼리를 그루핑하는 것 등을 들 수 있지만, 이들로 한정되지 않는다. 유저 클러스터 내의 단말(2)의 순서를 결정하는 방법으로서는, 예를 들면, 각 단말(2)의 전송로 이득(전송로 행렬의 프로베니우스 노룸(Frobenius norms)의 제곱)이 큰 순서 또는 작은 순서로 하거나, 혹은, 각 기지국(1)과 단말(2)의 사이의 전송로 행렬이 갖는 음이 아닌 고유치 혹은 음이 아닌 특이치가 큰 순서 또는 작은 순서로 하거나, 혹은, 인접 단말끼리의 지리적 위치, 예를 들면 기지국(1)으로부터 본 방위각이 가깝게 되도록 또는 멀어지도록 순서 부여하거나, 혹은, 기지국(1)으로부터의 거리가 가깝게 되도록 또는 멀어지도록 순서 부여되거나, 혹은, 인접 단말끼리의 전송로 행렬의 상관, 즉, 전술한 단말 간의 전송로 행렬의 상호 상관 행렬의 대각항의 크기가 높아지도록 또는 낮아지도록 순서 부여하는 것 등을 들 수 있지만, 이들로 한정되지 않는다.

오더링부(13)는 단말(2)의 전력 배분을 결정한다(스텝 S13-3). 오더링부(13)는 전력 배분의 결과, 즉 각 단말(2)에 배분된 전력을 프리코더부(12)에 통지한다. 이때, 전력 배분 정보와 아울러, 유저 오더링을 적용한, 즉 결정한 단말의 정렬 순서에 따른 기지국단말(2) 간의 전송로 정보도 프리코더부(12)에 통지한다. 전력 배분은, 예를 들면, 단말(2)의 전송로 이득에 근거해서 주수(water-filling) 정리에 따라 실시하거나, 또는 모든 단말(2)의 수신 품질을 균질화하도록, 즉, 전송로 이득과 배분한 전력의 곱이 모든 단말(2)의 사이에서 동등한 값이 되도록 배분하는 것 등을 들 수 있지만, 이들로 한정되지 않는다. 또한, 상기의 스텝 S13-1 ~ S13-2와 스텝 S13-3의 순번은 반대이어도 좋다. 즉, 스텝 S13-3, S13-1, S13-2의 순서로 실시해도 좋다.

다음으로, 단말(2)의 디코더부(23)에 있어서의 처리를 설명한다. 여기에서는, 상술한 본 실시의 형태의 시스템 프리코딩 행렬, 즉, B₁~B_m를 열 방향으로 정렬한 T행 (m×Nw)열의 행렬을 이용해서 기지국(1)에 의해 형성된 빔을 수신하는 수신 장치인 단말(2)에서 관측되는 전송로 성분을 고려한다. IUI는 송신 기지국에 있어서의 프리코딩에 의해 모두 해결되기 때문에, 단말(2-i)에서 관측되는 실효적인 전송로 행렬 중, 소망 성분, 즉, H_iB_i를 이용해서 MIMO 디코드 처리를 실시하면 좋다.

단말(2)의 디코더부(23)는 수신 신호 r_i(t)에 근거해서, 단말(2-i)을 향해서 송신된 송신 신호 s_i(t)를 검출한다. 수신 신호 r_i(t)로부터의 송신 신호 s_i(t)의 검출은 일반적인 MIMO 디코드 처리에 의해 실현 가능하다. 예를 들면, 「T. Ohgane, T. Nishimura, and Y. Ogawa, 「Applications of Space Division Multiplexing and Those Performance in a MIMO Channel」, IEICE Trans. Commun., vol. E88-B, no. 5, pp. 1843-1851, May 2005.」에 기재되어 있는 바와 같이, ZF(Zero-Forcing), 최소 평균 제곱 오차(MMSE：Minimum Mean Square Error) 기준으로 대표되는 선형 검출법을 적용 가능하다. 또는, 최우(maximum likelihood) 추정 또는 간섭 캔슬러(IC：Interference Canceller)로 대표되는 비선형 검출법도 적용 가능하고, 어떠한 MIMO 디코드 처리를 이용해도 좋다. 또한, 디코더부(23)가 실시하는 MIMO 디코드 처리는, 수신 웨이트를 곱한 후의 r_i(t)에 실시하는 대신에, 수신 웨이트를 곱하기 전의 y_i(t)에 대해서 실시해도 좋다. 이 경우의, MIMO 디코드 처리도 일반적인 MIMO 디코드 처리와 마찬가지이다.

상기의 설명에서는, 기지국(1)의 안테나 수 T 및 단말(2)의 수신 브렌치 수는

의 관계를 충족하는 것으로 했지만, 단말(2)이 구비하는 안테나의 수에 제약은 없고, 단말(2)마다 안테나 수가 상이한 경우나, 단말(2)마다 수신 브렌치 수가 상이한 경우에도 본 발명은 적용 가능하다.

단말(2-j)의 안테나 수 N_R,j와 브렌치 수 N_w,j는

의 관계를 충족하고, 소망 단말(2-i)에 대한 IUI 단말을 단말(2-j)로 하면, 기지국(1)과 어느 소망 단말(2)의 관계에 있어서도

를 충족하고 있으면 본 발명을 적용 가능하다.

또, 상기의 설명에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이 스케줄링을 실시하는 제어국(3)이 기지국(1)과는 독립적으로 존재하는 형태를 예시했지만, 이것에 한정하지 않고, 동일한 장치 내에 제어국(3)과 기지국(1)이 존재하고 있어도 좋다.

또, 상기의 도 5에서는, 오더링부(13)를 구비하는 예를 나타냈지만, 오더링부(13)를 구비하지 않고, 도 12에 나타내는 구성으로 해도 좋다. 도 12는 오더링부(13)를 구비하지 않는 기지국(1a)의 구성예를 나타내는 도면이다. 도 12에서는, 도 5의 기지국(1)과 마찬가지의 기능을 갖는 구성 요소에 대해서는, 도 5와 동일한 부호를 부여하고 있다. 이것으로부터도 알 수 있는 바와 같이, 도 12와 도 5의 차이는, 도 12에 있어서는, 오더링부(13)가 마련되지 않은 점과, 도 5의 프리코더부(12)대신에 프리코더부(12a)가 마련되어 있는 점이며, 다른 구성에 대해서는 동일하다. 도 12에 나타내는 기지국(1a)에서는, 오더링부(13)에 의한 분류는 행해지지 않지만, 프리코더부(12a)가, 상술한 유저 클러스터 구성 및 클러스터 내 단말 정렬 순서 결정에 의해 유저 클러스터링을 실시할 수 있다. 즉, 오더링부(13)의 기능이 프리코더부(12a)에 포함되어 있다. 따라서, 도 12에 나타내는 기지국(1a)에 있어서도, 도 5의 기지국(1)에 의한 외적 프리코딩과 마찬가지로 직교한 유저 클러스터를 형성할 수 있다.

또, 상기의 도 6에서는, 내적 프리코더부(122-1 ~ 122-C)와 외적 프리코더부(123)가 독립해서 프리코딩을 실시하는 예를 나타냈지만, 이것에 한정하지 않고, 도 13에 나타내는 바와 같이, 내적 프리코딩과 외적 프리코딩을 일괄해서 실시하는 구성으로 해도 좋다. 도 13은 내적 프리코딩과 외적 프리코딩을 일괄해서 실시하는 일괄 프리코더부(127)를 구비하는 프리코더부(12b)의 구성예를 나타내는 도면이다. 도 13에서는, 도 6의 프리코더부(12)와 마찬가지의 기능을 갖는 구성 요소에 대해서는, 도 6과 동일한 부호를 부여하고 있다. 이것으로부터도 알 수 있는 바와 같이, 도 6과 도 13의 차이는, 도 13에 있어서는, 도 6의 내적 프리코더부(122-1 ~ 122-C)와 외적 프리코더부(123) 대신에, 일괄 프리코더부(127)가 마련되어 있는 점과, 도 6의 내적 프리코딩 산출부(126) 대신에, 일괄 프리코딩 산출부(128)가 마련되어 있는 점이다. 다른 구성에 대해서는, 도 6과 도 13은 동일하다. 도 13에 나타내는 프리코더부(12b)에서는, 일괄 프리코더부(127)에 있어서, 상술의 내적 프리코딩과 외적 프리코딩을 일괄해서 실시하는 일괄 프리코딩을 실시한다. 일괄 프리코딩은 일괄 프리코딩 산출부(128)로부터 공급되는 프리코딩 행렬을 이용한다. 일괄 프리코딩 산출부(128)에서는, 외적 프리코딩 산출부(125)로부터 입력되는 외적 프리코딩 행렬에 근거해서 내적 프리코딩 행렬을 산출하고, 외적 프리코딩 행렬과 내적 프리코딩 행렬을 곱한 행렬, 즉, 시스템 프리코딩 행렬

를 구하고, 일괄 프리코더부(127)에 출력한다. 도 13에 나타내는 프리코더부(12b)에 있어서도, 도 6의 프리코더부(12)와 마찬가지의 프리코딩을 실현할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시의 형태에서는, 기지국(1)이, 복수의 단말(2)을 그루핑한 유저 클러스터를 유사 유저로서 취급하고, 유사 유저에 대해서 BD법을 적용하는 외적 프리코딩을 실시함으로써, IUCI를 해소할 수 있다. 본 실시의 형태에 의하면, 유저 클러스터에 대한 BD법에 의해 구한 송신 프리코딩을 행함으로써, 복수의 유저 클러스터를 공간적으로 직교 분리할 수 있고, 이것에 의해, MU-MIMO 다운링크 전체를 각 유저 클러스터마다의 소규모의 MU-MIMO 다운링크 문제로 세분화할 수 있다. 이것에 의해, 유저수가 많은 경우에도, 장치 규모가 커지는 것도 없고, 또한, 스케줄링이 복잡화되는 것도 없고, 간단하고 쉽게, MU-MIMO 다운링크의 과제를 해결할 수 있다고 하는 효과가 얻어진다.

실시의 형태 2.

도 14는 본 발명에 따른 실시의 형태 2의 통신 시스템의 구성예를 나타내는 도면이다. 다만, 도 14에서는, 단말(2)의 도시를 생략하고 있다. 도 14에 나타내는 바와 같이, 본 실시의 형태에 있어서의 통신 시스템은 제어국(3a)과, 복수의 기지국(1b-1 ~ 1b-q)을 구비하고 있다. 기지국(1b-1 ~ 1b-q)은 제어국(3a)에 의해 제어된다. q는 2 이상의 정수이다. 상기의 실시의 형태 1에서는, 기지국(1)이 탑재하는 안테나(15-1 ~ 15-T)에 의해 빔을 형성하는 예를 설명했다. 이것에 한정하지 않고, T개의 안테나가 복수의 기지국에 분산해서 탑재되어 있는 경우에도, 실시의 형태 1과 마찬가지의 시스템 프리코딩 행렬을 이용할 수 있다. 따라서, 본 실시의 형태에서는, T개의 안테나가 복수의 기지국에 분산해서 탑재되어 있는 경우에 대해 설명한다. 또한, 기지국(1b-1 ~ 1b-q)을 구별하지 않고 나타내는 경우는, 기지국(1b)으로 기재한다. 본 실시의 형태에서는, 기지국(1b-1 ~ 1b-q)이 갖는 안테나의 수의 총수가 T인 것으로 한다. 또, 실시의 형태 1과 마찬가지로, 제어국(3a)은 m대를 넘는 통신 후보 단말로부터 통신 대상이 되는 m대의 단말을 선택하는 스케줄링을 실시하는 것으로 하고, 이후 설명하는 실시의 형태에서는, 제어국(3a)에서 스케줄링이 실시되고, 단말(2-1 ~ 2-m)이 통신 대상으로서 선택된 것으로 한다.

도 14에 나타내는 바와 같이, 제어국(3a)은 프리코더 산출부(31), 오더링부(32) 및 송수신기(33)를 구비한다. 프리코더 산출부(31)는 실시의 형태 1의 프리코더부(12b)에 있어서의 외적 프리코딩 산출부(125)와 일괄 프리코딩 산출부(128)의 처리를 합쳐서 실시하는 것과 마찬가지의 처리를 실시한다. 즉, 프리코더 산출부(31)는, 기지국(1b-1 ~ 1b-q)이 송신하는 송신 신호의 송신 목적지가 되는 단말(2)에 대해 복수의 유저 클러스터에 그루핑한 후, IUCI를 BD법에 의해 해결하는 외적 프리코딩 행렬과, 각 유저 클러스터 내의 IUI를 해결하기 위한 내적 프리코딩 행렬을 산출하고, 외적 프리코딩 행렬과 내적 프리코딩 행렬을 곱한 시스템 프리코딩 행렬을 구해서, 송수신기(33)에 출력한다. 다만, 시스템 프리코딩 행렬의 산출에 이용하는 전송로 정보에 대해서는, 송수신기(33) 경유로 기지국(1b-1 ~ 1b-q)으로부터 수신한다. 기지국(1b-1 ~ 1b-q)이 전송로 정보를 취득하는 방법은 실시의 형태 1과 마찬가지이다. 오더링부(32)는 실시의 형태 1의 오더링부(13)와 마찬가지의 처리를 실시한다. 송수신기(33)는 기지국(1b-1 ~ 1b-q)으로부터 수신한 신호의 수신 처리와, 기지국(1b-1 ~ 1b-q)에 송신하는 신호에 대한 송신 처리를 실시한다. 송수신기(33)는 프리코더 산출부(31)에 의해 산출된 프리코딩 행렬인 시스템 프리코딩 행렬과 오더링부(32)에 의해 산출된 유저 오더링 정보와 전력 배분 정보를 기지국(1b-1 ~ 1b-q)에 각각 송신한다. 기지국(1b-1 ~ 1b-q)은 각각이 1개 이상의 송신 안테나를 구비한다.

도 15는 본 실시의 형태의 기지국(1b)의 구성예를 나타내는 도면이다. 도 15에 나타내는 바와 같이, 기지국(1b)은 실시의 형태 1의 기지국(1)에 송수신기(17)를 추가하고, 프리코더부(12b) 대신에 프리코더부(12c)를 구비하는 것 이외는, 실시의 형태 1의 기지국(1a)과 마찬가지이다. 다만, 송신 파형 정형부 및 안테나의 수는 각각 D개이다. D는 1 이상의 정수이다. 실시의 형태 1과 마찬가지의 기능을 갖는 구성 요소는 실시의 형태 1과 동일한 부호를 부여해서 중복 설명을 생략한다.

송수신기(17)는 제어국(3a)으로부터 수신한 신호의 수신 처리와, 제어국(3a)으로 송신하는 신호에 대한 송신 처리를 실시한다. 송수신기(17)는 전송로 정보를 수신기(16)로부터 취득해서 제어국(3a)에 송신한다. 또, 송수신기(17)는 제어국(3a)으로부터 수신한 시스템 프리코딩 행렬 정보, 전송로 행렬 정보, 유저 오더링 정보 및 전력 배분 정보를 프리코더부(12c)에 출력한다. 프리코더부(12c)는 송수신기(17)로부터 수신한 전력 배분에 근거해서 생성한 전력 배분 행렬 Pi를 곱하고, 또한 송수신기(17)로부터 수신한 시스템 프리코딩 행렬

를 1차 변조부(11-1 ~ 11-m)로부터 출력되는 송신 신호에 곱하고, 곱 결과를 송신 파형 정형부(14-1 ~ 14-D)에 출력한다. 프리코더부(12c)에서는, 선형 프리코딩뿐만 아니라, 시스템 프리코딩 행렬과 전송로 행렬을 이용해서 송신 신호에 NLP법을 적용해도 좋다.

다음으로, 제어국(3a) 및 기지국(1b)의 하드웨어 구성에 대해 설명한다. 기지국(1b)의 구성 요소 중 실시의 형태 1과 마찬가지의 구성 요소는 실시의 형태 1에서 설명한 하드웨어 구성에 의해 실현할 수 있다. 제어국(3a)의 프리코더 산출부(31) 및 오더링부(32)는 처리 회로이다. 프리코더 산출부(31) 및 오더링부(32)는, 실시의 형태 1의 프리코더부(12, 12a, 12b) 및 오더링부(13)를 실현하는 처리 회로와 마찬가지로, 전용의 하드웨어이어도, 메모리와, 메모리에 저장되는 프로그램을 실행하는 CPU를 구비하는 제어 회로이어도 좋다. 프리코더 산출부(31) 및 오더링부(32)를 실현하는 제어 회로는, 예를 들면, 도 9에 나타낸 제어 회로(400)이다. 또, 프리코더부(12c)도 처리 회로이며, 이 처리 회로도 전용의 하드웨어이어도, 메모리와, 메모리에 저장되는 프로그램을 실행하는 CPU를 구비하는 제어 회로이어도 좋다. 프리코더부(12c)를 실현하는 제어 회로는, 예를 들면, 도 9에 나타낸 제어 회로(400)이다.

제어국(3a)의 송수신기(33)는 송신기 및 수신기로 구성된다. 기지국(1b)의 송수신기(17)도 송신기 및 수신기로 구성된다.

이상과 같이, 본 실시의 형태에서는, 제어국(3a)이 실시의 형태 1과 마찬가지의 시스템 프리코딩 행렬

를 산출하고, 기지국(1b)에 시스템 프리코딩 행렬

와 전송로 행렬과 유저 오더링 정보 및 전력 배분 정보를 통지하도록 했다. 이 때문에, 복수의 기지국(1b)을 구비하는 경우에도, 실시의 형태 1과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기의 실시의 형태 1, 2에서 나타낸 구성은, 본 발명의 내용의 일례를 나타내는 것이고, 다른 공지의 기술과 조합하는 것도 가능하게 하고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서, 구성의 일부를 생략, 변경하는 것도 가능하다.

Claims

복수의 수신 장치를 지향하는 빔을 형성 가능한 복수의 송신 안테나와,
상기 복수의 송신 안테나로부터 송신하는 송신 신호에 대해서 선형 프리코딩을 행하는 선형 프리코더부
를 구비한 송신 장치로서,
상기 복수의 수신 장치는,
상기 송신 신호의 송신 목적지가 되는 1개 이상의 제 1 수신 장치와,
상기 제 1 수신 장치 이외의 제 2 수신 장치
를 포함하고,
상기 선형 프리코더부는, 상기 복수의 수신 장치 중 상기 제 2 수신 장치에 있어서의 수신 전력이 임계치 이하가 되도록 상기 복수의 송신 안테나로부터 송신되는 상기 송신 신호에 대해서 상기 선형 프리코딩을 행하고,
상기 송신 장치는,
상기 복수의 송신 안테나로부터 송신되는 상기 송신 신호에 대해서, 상기 제 1 수신 장치 간의 간섭을 사전에 제거하기 위한 비선형 프리코딩을 실시하는 비선형 프리코더부를 더 구비하고,
상기 선형 프리코더부는, 상기 비선형 프리코더부로부터 출력되는 상기 비선형 프리코딩 실시 후의 상기 송신 신호에 대해서, 상기 제 2 수신 장치에 있어서의 수신 전력을 상기 임계치 이하로 하기 위한 프리코딩 행렬인 선형 프리코딩 행렬을 곱셈하는
송신 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 수신 장치는, 상기 복수의 수신 장치와 상기 송신 장치의 사이의 전송로 행렬의 상관에 근거해서 상기 복수의 수신 장치 중에서 선정되는 송신 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 수신 장치는, 상기 복수의 수신 장치의 사이의 지리적인 이격도에 근거해서 상기 복수의 수신 장치 중에서 선정되는 송신 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 수신 장치는, 상기 복수의 수신 장치에 요구되는 전송 속도에 근거해서 상기 복수의 수신 장치 중에서 선정되는 송신 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 수신 장치는, 상기 복수의 수신 장치의 이동 속도에 근거해서 상기 복수의 수신 장치 중에서 선정되는 송신 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 선형 프리코딩에 있어서의 상기 제 1 수신 장치의 조합 및 상기 제 2 수신 장치의 조합을 결정하는 오더링(ordering)부를 더 구비하는 송신 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 오더링부는 상기 제 1 수신 장치에 대한 전력 배분을 결정하고,
상기 선형 프리코더부는, 상기 복수의 송신 안테나로부터 송신되는 상기 송신 신호에 대해서, 상기 전력 배분의 결과에 대응하는 전력 배분 행렬과 상기 선형 프리코딩을 실시하기 위한 선형 프리코딩 행렬을 곱셈하는
송신 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 오더링부는 상기 전력 배분을 주수(water-filling) 정리에 따라 결정하는 송신 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 오더링부는, 상기 수신 장치에 있어서의 수신 품질이 균등화되도록, 상기 전력 배분을 결정하는 송신 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 오더링부는, 상기 제 1 수신 장치 간의 지리적 위치에 근거해서, 상기 제 1 수신 장치의 조합을 결정하는 송신 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 오더링부는, 상기 제 1 수신 장치의 전송로 행렬 간의 상관에 근거해서, 상기 제 1 수신 장치의 조합을 결정하는 송신 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 오더링부는, 상기 제 1 수신 장치의 이동 속도에 근거해서, 상기 제 1 수신 장치의 조합을 결정하는 송신 장치.
청구항 1에 기재된 상기 송신 장치로부터 송신된 상기 송신 신호를 수신하는 수신 장치로서,
상기 송신 장치로부터 수신한 상기 송신 신호로부터 소망의 신호를 추출하는 디코더부와,
상기 디코더부에서 추출된 신호로부터 비트 정보를 추출하는 복조부
를 구비한 수신 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 복조부는 비트 정보 추출의 사전 처리로서 modulo 연산을 행하는 수신 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 복조부는 비트 정보 추출의 사전 처리로서 섭동 벡터의 가감산을 행하는 수신 장치.
복수의 송신 장치에 탑재된 복수의 송신 안테나에 의해, 복수의 수신 장치를 지향하는 빔을 형성 가능한 통신 시스템에 있어서의 제어국으로서,
상기 복수의 수신 장치는,
상기 송신 안테나로부터 송신하는 송신 신호의 송신 목적지가 되는 1개 이상의 제 1 수신 장치와,
상기 제 1 수신 장치 이외의 제 2 수신 장치
를 포함하고,
상기 제어국은,
상기 복수의 수신 장치 중 상기 제 2 수신 장치에 있어서의 수신 전력이 임계치 이하가 되도록 상기 복수의 송신 안테나로부터 송신되는 상기 송신 신호에 대해서 선형 프리코딩을 행하기 위한 선형 프리코딩 행렬을 산출하는 프리코더 산출부와,
상기 선형 프리코딩 행렬을 상기 복수의 송신 장치에 송신하는 송수신기
를 구비하고,
각 상기 복수의 송신 장치는,
상기 선형 프리코딩 행렬을 수신하는 송수신기와,
상기 송수신기에 의해 수신된 상기 선형 프리코딩 행렬을 이용해서 선형 프리코딩을 행하는 선형 프리코더부와,
상기 복수의 송신 안테나로부터 송신되는 상기 송신 신호에 대해서, 상기 제 1 수신 장치 간의 간섭을 사전에 제거하기 위한 비선형 프리코딩을 실시하는 비선형 프리코더부
를 구비하고,
상기 선형 프리코더부는, 상기 비선형 프리코더부로부터 출력되는 상기 비선형 프리코딩 실시 후의 상기 송신 신호에 대해서, 상기 송수신기에 의해 수신된 상기 선형 프리코딩 행렬을 곱셈하는
제어국.
청구항 1에 기재된 상기 송신 장치와,
청구항 13에 기재된 상기 수신 장치
를 구비한 통신 시스템.
제어국과, 복수의 송신 장치를 구비하고, 상기 복수의 송신 장치에 탑재된 복수의 송신 안테나에 의해, 복수의 수신 장치를 지향하는 빔을 형성 가능한 통신 시스템으로서,
상기 복수의 수신 장치는,
상기 송신 안테나로부터 송신하는 송신 신호의 송신 목적지가 되는 1개 이상의 제 1 수신 장치와,
상기 제 1 수신 장치 이외의 제 2 수신 장치
를 포함하고,
상기 제어국은,
상기 복수의 수신 장치 중 상기 제 2 수신 장치에 있어서의 수신 전력이 임계치 이하가 되도록 상기 복수의 송신 안테나로부터 송신되는 상기 송신 신호에 대해서 선형 프리코딩을 행하기 위한 선형 프리코딩 행렬을 산출하는 프리코더 산출부와,
상기 선형 프리코딩 행렬을 상기 복수의 송신 장치에 송신하는 송수신기
를 구비하고,
상기 송신 장치는,
상기 선형 프리코딩 행렬을 수신하는 송수신기와,
상기 송수신기에 의해 수신된 상기 선형 프리코딩 행렬을 이용해서 선형 프리코딩을 행하는 선형 프리코더부와,
상기 복수의 송신 안테나로부터 송신되는 상기 송신 신호에 대해서, 상기 제 1 수신 장치 간의 간섭을 사전에 제거하기 위한 비선형 프리코딩을 실시하는 비선형 프리코더부
를 구비하고,
상기 선형 프리코더부는, 상기 비선형 프리코더부로부터 출력되는 상기 비선형 프리코딩 실시 후의 상기 송신 신호에 대해서, 상기 송수신기에 의해 수신된 상기 선형 프리코딩 행렬을 곱셈하는
통신 시스템.
복수의 수신 장치를 지향하는 빔을 형성 가능한 복수의 송신 안테나를 구비하는 송신 장치에 있어서의 송신 프리코딩 방법으로서,
상기 복수의 수신 장치는,
상기 복수의 송신 안테나로부터 송신하는 송신 신호의 송신 목적지가 되는 1개 이상의 제 1 수신 장치와,
상기 제 1 수신 장치 이외의 제 2 수신 장치
를 포함하고,
상기 송신 프리코딩 방법은,
상기 복수의 수신 장치 중에서 상기 제 1 수신 장치를 결정하는 제 1 스텝과,
상기 제 1 수신 장치 간의 간섭을 사전에 제거하기 위해서, 상기 복수의 송신 안테나로부터 송신되는 상기 송신 신호에 대해서 비선형 프리코딩을 행하는 제 2 스텝과,
상기 제 2 수신 장치에 있어서의 수신 전력이 임계치 이하가 되도록, 상기 비선형 프리코딩 실시 후의 상기 송신 신호에 대해서 선형 프리코딩을 실시하는 제 3 스텝
을 포함하는 송신 프리코딩 방법.
복수의 수신 장치를 지향하는 빔을 형성 가능한 복수의 송신 안테나와,
상기 복수의 송신 안테나로부터 송신하는 송신 신호에 대해서 선형 프리코딩을 행하는 선형 프리코더부와,
상기 선형 프리코더부로부터의 신호에 대해서 캐리어 변조를 적용하는 송신 파형 정형부
를 구비한 송신 장치로서,
상기 복수의 수신 장치는,
상기 송신 신호의 송신 목적지가 되는 1개 이상의 제 1 수신 장치와,
상기 제 1 수신 장치 이외의 제 2 수신 장치
를 포함하고,
상기 송신 장치는,
상기 송신 신호에 대해서, 상기 제 1 수신 장치 간의 간섭을 사전에 제거하기 위한 비선형 프리코딩을 실시하는 비선형 프리코더부를 더 구비하고,
상기 선형 프리코더부는, 상기 복수의 수신 장치 중 상기 제 2 수신 장치에 있어서의 수신 전력이 임계치 이하가 되도록 상기 복수의 송신 안테나로부터 송신되는 상기 송신 신호에 대해서 상기 선형 프리코딩을 행하고, 상기 비선형 프리코더부로부터 출력되는 상기 비선형 프리코딩 실시 후의 상기 송신 신호에 대해서, 상기 제 2 수신 장치에 있어서의 수신 전력을 상기 임계치 이하로 하기 위한 프리코딩 행렬인 선형 프리코딩 행렬을 곱셈하는
송신 장치.
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