CN107852207B - 发送装置、接收装置、控制站、通信系统和发送预编码方法 - Google Patents

发送装置、接收装置、控制站、通信系统和发送预编码方法 Download PDF

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Abstract

本发明的发送装置(1)具有：发送天线(15‑1～15‑T)，其能够形成分别朝向多个终端的多个波束；以及预编码部(12)，其对从发送天线(15‑1～15‑T)发送的信号进行预编码，使得除了作为发送信号的发送目的地的期望终端和期望终端以外的终端即IUI以外的多个终端的接收功率为阈值以下。

Description

发送装置、接收装置、控制站、通信系统和发送预编码方法
技术领域
本发明涉及进行多用户MIMO(Multiple-Input Multiple-Output：多输入多输出)传输的发送装置、接收装置、通信系统和发送预编码方法。
背景技术
近年来，作为以有限的频带实现高速传输的无线通信系统，积极地研究了对在发送机接收机双方设置有多个天线的MIMO系统应用空分复用接入(SDMA：Space DivisionMultiple Access)方式的多用户MIMO(MU(Multi-User)-MIMO)系统。在MU-MIMO系统中，相对于具有多个天线的基站，存在多个具有多个天线的终端，基站在同一无线频带中对多个终端同时进行传输。
在MU-MIMO系统的下行链路即从基站向终端的方向的通信中，从基站向各终端同时发送信号。因此，一般情况下，在终端的接收信号中，除了面向本终端的信号即期望信号以外，还包含面向其他终端的信号。即，产生由于面向其他终端的信号而产生的干扰即用户间干扰(IUI：Inter-User Interference)。优选尽可能在与处理量和天线数有关的制约比终端少的基站侧进行IUI对策。因此，在MU-MIMO系统的下行链路中，基站实施被称作预编码的处理作为IUI对策。预编码表示通过对从多个天线发送的多个信号进行加权而形成波束的处理。
作为在MU-MIMO系统的下行链路中作为IUI对策进行的代表性的预编码方法，广泛研究了块对角化(BD：Block Diagonalization)法。例如参照非专利文献1、2。BD法是如下的预编码方法：形成波束空间，使得形成期望终端以外朝向零，即期望终端以外的终端的接收功率为0的指向性。通过对全部终端应用BD方法，能够实现不产生IUI的MU-MIMO系统。由此，能够简化终端中的处理和装置结构。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：M.Rim,“Multi-user downlink beamforming with multipletransmit and receive antennas,”Electron.Lett.,vol.38,no.25,pp.1725-1726,Dec.2002.
非专利文献2：L.U.Choi and R.D.Murch,“A Transmit PreprocessingTechnique for Multiuser MIMO Systems Using a Decomposition Approach,”IEEETrans.on Wireless Commun.,vol.3,no.1,pp.20-24,Jan.2004.
发明内容
发明要解决的课题
在存在多个发送天线的情况下，可得到发送分集效果。但是，BD方法进行在期望终端以外朝向零的零陷，因此，由从基站的多个天线发送的多个信号形成的波束的自由度丧失。因此，在应用BD方法的预编码中很难形成波束，使得发送分集效果增加，即改善各终端的接收信号与噪声功率比(SNR：Signal-to-Noise power Ratio)。特别是在存在大量终端的环境下，由于针对多个终端的零陷而使波束形成的自由度大幅丧失。这样，在BD方法中，存在很难提高发送分集增益这样的课题。
本发明正是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，得到与BD法相比能够提高发送分集增益的发送装置。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题并实现目的，本发明的发送装置具有能够形成分别朝向多个接收装置的多个波束的多个发送天线。并且，本发明的发送装置具有预编码器，该预编码器对从多个发送天线发送的信号进行预编码，使得第3接收装置的接收功率为阈值以下，其中，第3接收装置是除了多个接收装置中的作为发送信号的发送目的地的第1接收装置和作为多个接收装置之一的第2接收装置以外的多个接收装置。
发明效果
本发明的发送装置发挥与BD法相比能够提高发送分集增益这样的效果。
附图说明
图1是示出实施方式1的通信系统的结构例的图。
图2是示出实施方式1的基站的结构例的图。
图3是示出实施方式1的终端的结构例的图。
图4是示出实施方式1的处理电路的结构例的图。
图5是示出实施方式1的控制电路的结构例的图。
图6是表示示出实施方式1的预编码部中的处理步骤的一例的流程图的图。
图7是示出设基站发送天线数T＝16、终端数m＝8、终端接收分支数Nw＝2时的相对于未应用预编码时的平均SNR的应用预编码时的平均SNR的图。
图8是表示示出实施方式1的排序部的处理步骤的一例的流程图的图。
图9是示出不具有排序部的基站的结构例的图。
图10是示出实施方式2的控制站的结构和由控制站控制的基站的图。
图11是示出实施方式2的基站的结构例的图。
图12是示出实施方式3的基站的结构例的图。
图13是表示示出实施方式3的预编码部中的处理步骤的一例的流程图的图。
具体实施方式
下面，根据附图对本发明的实施方式的发送装置、接收装置、通信系统和发送预编码方法进行详细说明。另外，本发明不限于该实施方式。
实施方式1
图1是示出本发明的实施方式1的通信系统的结构例的图。如图1所示，本实施方式的通信系统具有基站1和终端2-1～终端2-m。m为2以上的整数。下面，有时将终端2-1～2-m称作用户。并且，在不区分地表示终端2-1～2-m的情况下记作终端2。基站1具有多个天线，终端2-1～2-m分别具有1个以上的天线。
在本实施方式中，对从基站1向终端2的通信即下行链路通信进行说明。因此，基站1是发送装置，终端2是接收装置。在本实施方式的通信系统中，在下行链路通信中使用MU-MIMO方式，基站1对从多个天线发送的发送信号实施预编码，能够形成指向多个终端2的波束。另外，基站1和终端2也可以进行终端2成为发送装置而基站1成为接收装置的通信即上行链路的通信。上行链路的通信方法可以是任意的通信方式。
这里，首先对本实施方式中的用语进行说明。下面，将物理上的发送和接收天线称作“天线”，将一个装置具有的多个天线的排列即天线组称作“阵列”。或者，为了简便，有时也将与阵列对应的多个信号排列简称作阵列。并且，将多个发送天线的排列称作“发送阵列”，将多个接收天线的排列称作“接收阵列”。将对发送阵列或接收阵列乘以表示权重的矩阵即权重矩阵的情况下观测到的实际的天线数量称作“分支”。接收侧的分支即接收分支的数量是向接收装置即终端2并行发送的数据的数量，是终端2中相乘的权重矩阵即接收权重矩阵的行数。发送侧的分支即发送分支的数量是发送装置即基站1中相乘的权重矩阵即发送权重矩阵的列数，即是发送预编码的列数。
终端2具有的天线的数量没有制约，在天线数按照每个终端2而不同的情况下、接收分支数按照每个终端2而不同的情况下也能够应用本发明。但是，为了简化说明，在以下说明中，终端2具有的天线的数量为R(R为1以上的整数)个而与终端无关。并且，在终端2中，设为对接收阵列乘以Nw(Nw≦R)个权重矩阵。因此，从发送装置即基站1观测到的每个终端2的接收分支数为Nw个而与终端2无关。由此，全部终端的分支数即总接收分支数Nw,total为Nw,total＝Σk＝1 m(Nw)＝m×Nw。这里，接收阵列中应用的权重是在预编码矩阵的计算中假设的，能够应用任意权重。例如，Nw＝R时的权重可以是单位矩阵，或者也可以是传输路径矩阵的固有向量矩阵，可以对接收权重矩阵使用任意矩阵。另外，在以下说明中，设基站1的天线数T和终端2的接收分支数Nw满足T≧Nw,total-Nw＝(m-1)×Nw的关系。
接着，通过数学式对采用MU-MIMO方式的本实施方式的通信系统中的下行链路通信进行模型化。设向终端2-i(i＝1,…,m)发送的发送信号向量为s(粗体字)i(t)，设表示针对终端2-i的功率分配的矩阵即发送功率分配矩阵为P(粗体字)i，设与终端2-i对应的预编码矩阵即波束形成矩阵为B(粗体字)i。并且，设从基站1的天线到终端2-i的天线的R×T的真正的传输路径矩阵为H(粗体字)(hat)i，设终端2-i的Nw×R的接收权重矩阵为W(粗体字)i，设终端2-i的接收权重相乘前的真正的接收信号向量为y(粗体字)i(t)。进而，设终端2-i的接收权重相乘后的接收信号向量为r(粗体字)i(t)，设从基站1的天线到终端2-i的天线的传输路径中的真正的接收热噪声向量为n(粗体字)(hat)i(t)。此时，通过数学式对本实施方式的通信系统进行模型化后的系统模型能够利用以下的式(1)进行定义。
【数学式1】
进而，设对接收权重矩阵W(粗体字)i和真正的传输路径矩阵H(粗体字)(hat)i进行相乘后的Nw×T矩阵为新的传输路径矩阵H(粗体字)i，设对真正的接收热噪声向量n(粗体字)(hat)i(t)乘以接收权重矩阵W(粗体字)i后的Nw次向量为新的接收热噪声向量ni(粗体字)(t)时，系统模型能够利用以下的式(2)表示。
【数学式2】
上述式(2)能够如以下的式(3)所示来表现。
【数学式3】
这里，H(粗体字)(bar)是表示从接收权重的相乘后的基站1的天线到全部终端2的全部分支的传输路径的Nw,total×T的系统传输路径矩阵，B(粗体字)(bar)是基站1中的针对全部终端2的T×Nst的系统预编码矩阵。另外，Nst是对全部终端2并列地同时发送的总信号数。P(粗体字)(bar)是确定针对全部终端2的发送功率分配的矩阵即系统发送功率矩阵，s(粗体字)(bar)(t)是表示针对全部终端2的发送信号的Nst次的系统发送向量，n(粗体字)(bar)(t)是接收权重相乘后的针对全部终端2的噪声向量即Nw,total次的系统噪声向量。如以下的式(4)所示，H(粗体字)(bar)与B(粗体字)(bar)之积能够理解成基于发送波束形成的实效的系统传输路径矩阵H(粗体字)(bar)e。
【数学式4】
在式(4)所示的实效系统的传输路径矩阵H(粗体字)(bar)e中，使用仅保留块对角项即H(粗体字)iB(粗体字)i的成分而将除此以外的成分即非块对角项设为零矩阵O(粗体字)的预编码矩阵的预编码方法是BD法。在本实施方式中，如以下详细说明的那样，使用不使全部非块对角项为零矩阵O(粗体字)而保留作为发送信号的发送对象的终端2以外的一个终端2的成分作为干扰成分的预编码矩阵。由此，能够确保基于发送阵列的波束形成的自由度并抑制IUI，并且，与BD法相比，能够提高作为发送对象的终端2中的分集增益。
图2是示出本实施方式的基站1的结构例的图。基站1具有一次调制部11-1～11-m、预编码部12、排序部13、发送波形整形部14-1～14-T、天线15-1～15-T和接收机16。一次调制部11-i(i＝1,…,)对向终端2-i发送的发送信号进行一次调制，将一次调制后的发送信号输出到预编码部12。一次调制部11-i进行的一次调制例如包含信道编码、向QAM(Quadrature Amplitude Modulation：正交振幅调制)符号等一次调制符号的映射。并且，在使用单载波块传输方式时，一次调制部11-i进行的一次调制还包含离散傅里叶变换处理。一次调制部11-1～11-m是按照每个接收装置即终端2生成向该终端2发送的发送信号的信号生成部。
预编码部12是如下的预编码器：对从多个发送天线即天线15-1～15-T发送的信号进行预编码，使得除了作为从一次调制部11-1～11-m输出的发送信号的发送目的地的终端2即第1接收装置和第1接收装置以外的终端2即第2接收装置以外的一个以上的第3接收装置即终端2的接收功率为0即阈值以下。第1接收装置是后述的期望终端，第2接收装置是后述的IUI终端，第3接收装置是终端2-1～2-m中的除了期望终端和IUI终端以外的终端。第2接收装置即IUI终端的接收功率大于阈值。
具体而言，预编码部12对从一次调制部11-1～11-m输出的一次调制后的发送信号乘以后述的本实施方式的系统预编码矩阵，由此进行预编码，将预编码后的发送信号分别输出到对应的发送波形整形部14-1～14-T。排序部13指示预编码部12进行预编码中的终端2的排序以及针对终端2的功率分配。即，排序部13决定终端2在预编码中的顺序。发送波形整形部14-1～14-T对预编码后的信号分别进行二次调制、数字模拟(D/A)转换、从基带频率到无线频率的转换等，分别经由天线15-1～15-T发送处理后的信号。二次调制例如在应用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex：正交频分多路复用)等多载波方式的情况下是多载波调制，在应用单载波块传输等单载波方式的情况下是单载波调制。二次调制的调制方式没有制约，也可以进行上述OFDM、单载波块传输以外的调制。发送波形整形部14-1～14-T在应用OFDM、单载波块传输等块传输的情况下，例如在D/A转换前进行离散傅里叶逆变换和CP(Cyclic Prefix：循环前缀)附加处理。另外，块传输表示以OFDM、单载波块传输为代表的通过离散傅里叶变换处理和CP附加而使信号成块的方式。发送波形整形部14-1～14-T中的信号处理可以是数字处理，也可以是模拟处理。另外，从一次调制部11-1～11-m向预编码部12输入的发送信号对应于式(3)中的s(粗体字)(bar)(t)，从预编码部12向发送波形整形部14-1～14-T输出的输出信号对应于式(3)中的B(粗体字)(bar)P(粗体字)(bar)s(粗体字)(bar)(t)。
通过实施基于预编码部12的预编码，多个发送天线即天线15-1～15-T能够形成分别朝向多个终端2的多个波束。
接收机16对从终端2经由天线15-1～15-T接收到的接收信号实施接收处理。另外，这里示出天线15-1～15-T是发送接收天线的例子，但是，也可以不同于天线15-1～15-T而具有接收天线。但是，在后述的预编码矩阵的计算过程中，在基站1使用上行链路的传输路径的估计结果作为下行链路的传输路径信息的情况下，天线15-1～15-T是发送接收天线，接收机16根据从天线15-1～15-T接收到的接收信号进行传输路径的估计。传输路径的估计方法可以使用任意方法，例如，能够采用使用作为已知信号的导频信号的估计方法等。具体而言，从终端2发送在终端2的多个天线之间正交的导频信号，在基站1的接收机16中，能够根据正交导频来识别终端2的各天线来估计传输路径。并且，在后述的预编码矩阵的计算过程中，在基站1使用从终端2接收到的传输路径信息的情况下，接收机16将接收到的传输路径信息输出到预编码部12。
图3是示出本实施方式的终端2的结构例的图。终端2具有天线21-1～21-R、接收波形整形部22-1～22-R、解码部23、解调部24和发送机25。接收波形整形部22-1～22-R分别对由天线21-1～21-R接收到的接收信号进行从无线频率转换成基带频率的处理、模拟数字(A/D)转换、信号滤波处理等，将处理后的接收信号输出到解码部23。信号滤波处理例如是提取期望频带的信号的处理。并且，在应用块传输方式的情况下，接收波形整形部22-1～22-R还实施CP去除处理和离散傅里叶变换处理。解码部23对从接收波形整形部22-1～22-R输入的接收信号进行用于提取期望信号即发往本终端的信号的处理即后述的MIMO解码处理，将处理后的信号输出到解调部24。解码部23是在从基站1接收到的信号中提取期望信号的解码器。解码部23在MIMO解码处理的过程中实施传输路径的估计处理。解调部24对从解码部23输出的信号进行解映射处理、信道解码处理等，对从基站1发送的信号进行复原。并且，在应用单载波块传输方式的情况下，解调部24实施对频率失真进行补偿的均衡处理和离散傅里叶逆变换处理。接收波形整形部22-1～22-R中的信号处理可以是数字处理，也可以是模拟处理。
发送机25生成发送信号并从天线21-1～21-R向基站1进行发送。另外，这里示出天线21-1～21-R是发送接收天线的例子，但是，也可以不同于天线21-1～21-R而具有发送天线。但是，在后述的预编码矩阵的计算过程中，在基站1使用从终端2接收到的传输路径信息的情况下，发送机25从解码部23取得解码部23估计出的传输路径的信息即传输路径信息，向基站1发送传输路径信息。并且，在后述的预编码矩阵的计算过程中，在基站1使用上行链路的传输路径的估计结果作为下行链路的传输路径信息的情况下，天线21-1～21-R是发送接收天线，发送机25从天线21-1～21-R发送发送信号。
接着，对本实施方式的基站1和终端2的硬件结构进行说明。构成图1所示的基站1的各结构要素能够分别作为电子电路和天线等硬件来实现。一次调制部11-1～11-m是映射器或调制器，在一次调制包含离散傅里叶变换处理的情况下，追加离散傅里叶变换处理电路。预编码部12是实施预编码的处理电路，排序部13是进行排序的处理电路。发送波形整形部14-1～14-T是发送波形整形电路，具体而言，由D/A转换器、频率转换器等构成。并且，在发送波形整形部14-1～14-T进行CP附加、离散傅里叶逆变换处理的情况下，发送波形整形部14-1～14-T具有CP附加电路、离散傅里叶逆变换处理电路。
实现预编码部12、排序部13的处理电路可以是专用硬件，也可以是具有存储器和执行存储器中存储的程序的CPU(Central Processing Unit：也称作中央处理装置、处理装置、运算装置、微处理器、微计算机、处理器、DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器))的控制电路。这里，存储器例如是RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)、闪存、EPROM(Erasable Programmable Read OnlyMemory：可擦可编程只读存储器)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable ReadOnly Memory：电可擦可编程只读存储器)等非易失性或易失性半导体存储器、磁盘、软盘、光盘、高密度盘、迷你盘、DVD(Digital Versatile Disk：数字多用盘)等。
在预编码部12、排序部13由专用硬件实现的情况下，它们例如是单一电路、复合电路、程序化的处理器、并列程序化的处理器、ASIC(Application Specific IntegratedCircuit：专用集成电路)、FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)或对它们进行组合而得到的部件。在处理电路由专用硬件实现的情况下，该处理电路例如是图4所示的处理电路500。
在预编码部12、排序部13由具有CPU的控制电路实现的情况下，该控制电路例如是图5所示的结构的控制电路400。如图5所示，控制电路400具有CPU即处理器401和存储器402。在预编码部12、排序部13如图5所示由控制电路400实现的情况下，通过处理器401读出并执行存储器402中存储的与预编码部12、排序部13各自的处理对应的程序来实现。并且，存储器402还用作处理器401实施的各处理中的暂时存储器。
并且，与上述预编码部12、排序部13同样地，一次调制部11-1～11-m和发送波形整形部14-1～14-T中的至少一部分也可以由作为专用硬件的处理电路或控制电路400实现。
构成图2所示的终端2的各结构要素能够分别作为电子电路和天线等硬件来实现。接收波形整形部22-1～22-R是接收波形整形电路，具体而言，由A/D转换器、滤波器、频率转换器等构成。并且，在接收波形整形部22-1～22-R进行CP去除、离散傅里叶变换处理的情况下，接收波形整形部22-1～22-R具有CP去除电路、离散傅里叶变换处理电路。解码部23是处理电路，解调部24是解调器或去映射器。在解调部24进行均衡处理、离散傅里叶逆变换处理等的情况下，解调部24包含均衡器、离散傅里叶逆变换电路等。
实现解码部23的处理电路可以由专用硬件实现，也可以由上述控制电路400实现。在解码部23如图5所示由控制电路400实现的情况下，通过处理器401读出并执行存储器402中存储的与解码部23的处理对应的程序来实现。并且，与上述解码部23同样地，接收波形整形部22-1～22-R和解调部24中的至少一部分也可以由作为专用硬件的处理电路或控制电路400实现。
接着，对本实施方式的预编码部12实施的预编码处理进行说明。本实施方式的通信系统中的系统模型如上述式(1)～式(2)所述。预编码部12通过以下步骤生成预编码矩阵。另外，在以下说明中，在数学式的说明中省略发送波形整形部14-1～14-T和接收波形整形部22-1～22-R的处理，但是，在预编码矩阵的计算中不存在这些处理的影响。并且，下面，利用等效低阶系统表现基站1的预编码部12的输出端与终端的解码部23的输入端之间。这里，以下说明的预编码处理可以在OFDM或单载波块传输中按照每个离散频率而独立实施，也可以与频率无关地在整个频带内统一实施。
在以下所示的预编码矩阵计算的过程中，需要下行链路方向的传输路径矩阵的信息即传输路径信息。预编码部12取得传输路径矩阵的方法没有特别制约，但是，例如，在采用下行链路和上行链路中以不同频率进行通信的频分双工(FDD：FrequencyDivisionDuplex)的通信系统的情况下，使用从终端2接收到的终端2中估计出的传输路径信息。在下行链路和上行链路通过时分双工(TDD：Time Division Duplex)进行通信的通信系统的情况下，能够利用发送接收的可逆性。因此，该情况下，接收机16能够根据从终端2接收到的信号估计上行链路方向的传输路径，使用估计出的传输路径作为下行链路的传输路径信息。传输路径估计的方法如上所述可以使用任意方法，例如，能够使用利用导频信号的估计方法。
图6是示出本实施方式的预编码部12中的处理步骤的一例的流程图。下面，将作为发送信号的目的地的终端2的终端称作期望终端。首先，预编码部12按照由排序部13决定的顺序决定期望终端。然后，为了求出针对期望终端的预编码矩阵，选定与期望终端对应的容许IUI的终端2即IUI终端(步骤S1)。
如上所述，在BD法中，为了针对期望终端以外的终端避免IUI，形成波束使得形成零。与此相对，在本实施方式中，针对期望终端以外的一个终端2容许IUI。即，针对期望终端以外的一个终端2不形成零，形成波束使得在期望终端以外的一个终端2的方向上具有指向性。
作为IUI终端的选定方法，可举出在设期望终端为终端2-i时选择具有与终端2-i的传输路径矩阵即H(粗体字)i之间的相关性较低的传输路径矩阵的终端的方法、根据各终端2的地理信息选择与期望终端远离的位置的终端2等。前者是根据期望终端和基站1之间的传输路径矩阵与期望终端以外的终端2和基站1之间的传输路径矩阵之间的相关性选定与期望终端对应的IUI终端的方法。例如，预编码部12在设期望终端以外的终端2为终端2-k时，针对k＝i以外的全部终端2求出传输路径矩阵H(粗体字)i与终端2-k的传输路径矩阵H(粗体字)k的互相关矩阵H(粗体字)k HH(粗体字)i的对角项的平方和，选定H(粗体字)k HH(粗体字)i的对角项的平方和最小的终端2。并且，后者是根据期望终端与期望终端以外的终端2之间的地理上的分离度进行选定的方法。在使用后者的选定方法的情况下，例如，基站1根据各终端2的位置信息和基站1的位置信息，按照每个终端2计算从基站1估计出的终端2的方位角，选定从期望终端起的方位角最远的终端2。例如，通过从终端2接收各终端2利用GPS(Global Positioning System：全球定位系统)求出的位置信息，取得终端2的位置信息。并且，作为基站1的位置信息，例如使用利用GPS求出的位置信息。但是，一次被选定为IUI终端的用户在计算设其他终端2为期望终端时的预编码矩阵时不再选定为IUI终端。即，同一终端2不会重复被选定为IUI终端。
另外，如后所述，在通过排序部13实施排序使得例如与相邻即接着排列的终端2之间的互相关矩阵H(粗体字)k HH(粗体字)i的对角项的平方和较小的情况下，作为IUI终端，能够选择期望的终端2的下一个索引的终端2作为IUI终端。
接着，预编码部12在设IUI终端为终端2-j时，计算从系统传输路径矩阵中除去期望终端和IUI终端的传输路径成分后的矩阵H(粗体字)(bar)i,j(步骤S2)，对H(粗体字)(bar)i,j进行奇异值分解(SVD：Singular Value Decomposition)(步骤S3)。
如上所述，系统传输路径矩阵H(粗体字)是表示从接收权重相乘后的基站1的天线到全部终端2的全部分支的传输路径的矩阵，能够根据每个终端2的传输路径矩阵进行计算。从系统传输路径矩阵H(粗体字)中除去期望终端和IUI终端的传输路径成分后的(Nw,total-2Nw)×T矩阵即矩阵H(粗体字)(bar)i,j能够利用以下的式(5)表示。并且，如式(5)所示，设H(粗体字)(bar)i,j能够进行奇异值分解。
【数学式5】
这里，U(粗体字)i,j是H(粗体字)(bar)i,j的左奇异向量矩阵，V(粗体字)i,j是右奇异向量矩阵，Σ(粗体字)i,j是对角项具有奇异值的奇异值矩阵。在Σ(粗体字)i,j中，当设对角项的奇异值按照大小而成为降序时，如式(5)所示，能够分成由(Nw,total-2Nw)个非零奇异值构成的部分对角矩阵Σ(粗体字)i,j (s)和与(T-(Nw,total-2Nw))个零奇异值对应的零矩阵0(粗体字)来表现。并且，存在与Σ(粗体字)i,j (s)和零矩阵0(粗体字)分别对应的右奇异向量V(粗体字)i,j (s)和V(粗体字)i,j (n)。当设第1矩阵即V(粗体字)i,j (n)为终端2-i的预编码矩阵时，针对终端2-i的实效传输路径矩阵能够利用以下的式(6)表示。当使用该预编码矩阵时，终端2-i和终端2-j以外成为零陷。当使用第1矩阵实施预编码时，针对除了终端2-i和终端2-j以外的终端2形成零。零表示从天线15-1～15-T发送的信号的接收功率为阈值以下，例如接收功率为0。
【数学式6】
返回图6的说明，预编码部12根据式(6)中的与终端2-i对应的成分即期望成分H(粗体字)iV(粗体字)i,j (n)求出第2矩阵即固有向量矩阵V(粗体字)i,j (e)(步骤S4)。即，预编码部12生成适合于终端2-i即用于形成指向终端2-i的波束空间的第2矩阵。具体而言，即，预编码部12对H(粗体字)iV(粗体字)i,j (n)进行奇异值分解，或对H(粗体字)iV(粗体字)i,j (n)的非负值厄米矩阵(H(粗体字)iV(粗体字)i,j (n))HH(粗体字)iV(粗体字)i,j (n)应用固有值分解，求出与较大的固有值对应的固有向量矩阵V(粗体字)i,j (e)。较大的固有值是按照降序排列多个固有值时的前方侧的固有值。
接着，预编码部12求出与期望终端即终端2-i对应的预编码矩阵(步骤S5)。具体而言，预编码部12通过以下的式(7)求出与终端2-i对应的预编码矩阵。在本实施方式中，如式(7)所示，对发送信号乘以V(粗体字)i,j (n)，由此，针对除了终端2-i和终端2-j以外的空间成为零陷后，通过乘以V(粗体字)i,j (e)，针对终端2-i和终端2-j形成信号空间后，能够实现提高终端2-i中的接收增益的波束形成。即，在本实施方式中，对从多个发送天线发送的信号乘以用于使除了期望终端和IUI终端以外的终端2的接收功率为阈值以下的预编码矩阵即第1矩阵，对乘法结果乘以用于形成指向期望终端的波束的预编码矩阵即第2矩阵。
【数学式7】
预编码部12判断是否针对全部终端2结束了处理即预编码矩阵的计算处理(步骤S6)，在针对全部终端2结束了处理的情况下(步骤S6：是)，计算系统预编码矩阵B(粗体字)(bar)(步骤S7)，结束处理。系统预编码矩阵B(粗体字)(bar)是在列方向上排列每个终端2的预编码矩阵而成的矩阵。在针对全部终端2未结束处理的情况下(步骤S6：否)，对期望终端进行变更，返回步骤S1。在步骤S1中，选定与变更后的期望终端对应的IUI终端，然后，实施步骤S2以后的处理。
首先，预编码部12对从一次调制部11-1～11-m输出的发送信号乘以根据从排序部13通知的功率分配生成的功率分配矩阵P(粗体字)(bar)，乘以通过以上处理而计算出的系统预编码矩阵B(粗体字)(bar)，将乘法结果输出到发送波形整形部14-1～14-T。即，预编码部12对从多个发送天线发送的信号乘以与功率分配的结果对应的功率分配矩阵和用于实施预编码的预编码矩阵即上述系统预编码矩阵B(粗体字)(bar)。根据式(1)、(2)、(3)可知，功率分配矩阵是将分配给终端2-i的功率P(粗体字)i的平方根作为对角元素的矩阵。发送波形整形部14-1～14-T进行上述处理，从天线15-1～15-T发送处理后的信号。
例如设m＝4。即，在存在4个终端2的情况下，预编码部12选定期望终端的下一个索引的终端2作为期望终端的IUI终端。即，针对终端2-1的波束形成，容许针对终端2-2的干扰，针对终端2-2的波束形成，容许针对终端2-3的干扰，针对终端2-3的波束形成，容许针对终端2-4的干扰，针对终端2-4的波束形成，容许针对终端2-1的干扰。该情况下，应用本实施方式的系统预编码矩阵B(粗体字)(bar)时的实效系统传输路径矩阵能够利用以下的式(8)表示。
【数学式8】
这里，关于期望终端中的平均接收信号功率与噪声功率比(Signal-to-Noisepower Ratio：SNR)，根据仿真结果定量地示出基于预编码的改善效果。图7示出设为基站发送天线数T＝16、终端数m＝8、终端接收分支数Nw＝2时的相对于未应用预编码时的平均SNR的应用预编码时的平均SNR。因此，系统传输路径矩阵是16×16的矩阵，系统传输路径矩阵内的各元素是独立且相同的复高斯随机数。并且，设随机数试行次数为10000次。图中的虚线是应用基于现有的BD法的预编码时的特性(以往)，实线是应用本实施方式中的预编码时的特性(本发明)。根据图7可知，与现有的BD法相比，本发明的实施方式中的预编码能够改善平均SNR。例如，在未应用预编码时的SNR为20dB的情况下进行比较时，通过应用本发明的实施方式中的预编码，相对于现有的BD法，平均SNR能够改善6.5dB。这是因为，如上所述，通过形成指向期望终端的波束可得到分集效果。
接着，对排序部13的处理进行说明。为了使预编码部12能够容易地选择IUI终端，终端2的排列顺序很重要。排序部13决定终端2的排列顺序。并且，排序部13决定针对各终端2的功率分配。
图8是示出本实施方式的排序部13的处理步骤的一例的流程图。排序部13决定终端2的顺序(步骤S11)。排序部13将决定的顺序通知给预编码部12。作为排序的方法，例如可举出设为各终端2的传输路径增益(传输路径矩阵的弗罗贝尼乌斯范数的平方)从大到小的顺序或从小到大的顺序、设为各基站1与终端2之间的传输路径矩阵具有的非负固有值或非负奇异值从大到小的顺序或从小到大的顺序、进行排序使得相邻终端彼此的地理上的位置例如从基站1观察的方位角接近或不同、进行排序使得相邻终端彼此的传输路径矩阵的相关性即所述终端间的传输路径矩阵的互相关矩阵的对角项的大小提高或降低等，但是不限于此。
排序部13排序的顺序能够是确定为期望终端的下一个序号的终端2为与该期望终端对应的IUI终端的顺序。作为这种顺序的例子，存在进行排序使得相邻终端彼此的地理上的位置接近或分开即进行排序使得序号连续的终端2在地理上接近或远离的方法、进行排序使得相邻终端彼此的传输路径矩阵的相关性提高或降低即进行排序使得序号连续的终端2的传输路径矩阵间的相关性提高或降低的方法等。在进行排序使得从基站1观察的方位角不同的情况下，例如，选择任意的终端2作为第1个终端2，选择地理上的位置与第1个终端2最远的终端作为第2个终端2，选择地理上的位置与第2个终端2最远且未排序的终端2作为第3个终端2，这样地选择与各索引对应的终端2。
排序部13决定终端2的功率分配(步骤S12)。排序部13将功率分配的结果即分配给各终端2的功率通知给预编码部12。预编码部12根据功率分配的结果计算预编码矩阵。并且，关于功率分配，例如可举出根据终端2的传输路径增益按照注水定理进行实施、或者进行分配使得对全部终端2的接收品质进行均等化即传输路径增益与分配的功率之积在全部终端2之间成为相同值等，但是不限于此。另外，上述步骤S11和步骤S12的顺序也可以相反。
接着，对终端2的解码部23中的处理进行说明。考虑使用上述本实施方式的系统预编码矩阵在接收由基站1形成的波束的接收装置即终端2中观测到的传输路径成分。在终端2-i中，设基站1观测发往终端2-k的信号作为干扰信号。即，在基站1中，设为对终端2-k的IUI终端选定了终端2-i。此时，终端2-i接收的接收信号包含期望传输路径成分H(粗体字)iB(粗体字)i和基于发往终端2-k的信号的被干扰成分H(粗体字)iB(粗体字)k，因此，终端2-i接收的接收信号r(粗体字)i(t)能够利用以下的式(9)表示。s(粗体字)i(t)是从基站1向终端2-i发送的发送信号，s(粗体字)k(t)是从基站1向终端2-k发送的发送信号。
【数学式9】
终端2的解码部23从接收信号r(粗体字)i(t)中检测向终端2-i发送的发送信号s(粗体字)i(t)。从接收信号r(粗体字)i(t)中检测发送信号s(粗体字)i(t)能够通过一般的MIMO解码处理来实现。例如如“T.Ohgane,T.Nishimura,and Y.Ogawa,“Applications ofSpace Division Multiplexing and Those Performance in a MIMO Channel,”IEICETrans.Commun.,vol.E88-B,no.5,pp.1843-1851,May 2005.”中记载的那样，能够应用以ZF(Zero-Forcing：迫零)、最小均方误差(MMSE：Minimum Mean Square Error)基准为代表的线性检测法。或者，还能够应用以最大似然估计或干扰消除器(IC：InterferenceCanceller)为代表的非线性检测法，可以使用任意的MIMO解码处理。另外，关于解码部23进行的MIMO解码处理，可以代替对接收权重相乘后的r(粗体字)i(t)实施信号处理而对接收权重相乘前的y(粗体字)i(t)实施信号处理。该情况下的MIMO解码处理也与一般的MIMO解码处理相同。
在上述说明中，设为基站1的天线数T和终端2的接收分支数满足T≧Nw,total-Nw＝(m-1)×Nw的关系，但是，终端2具有的天线的数量没有制约，在天线数按照每个终端2而不同的情况下或接收分支数按照每个终端2而不同的情况下也能够应用本发明。只要终端2-j的天线数NR,j和分支数Nw,j满足NR,j≧Nw,j的关系，当设针对期望终端即终端2-i的IUI终端为终端2-j时在基站1与任何期望终端的关系中均满足T≧(Σk＝1 m(Nw,k))-Nw,j，就能够应用本发明。
并且，在上述图2中，示出具有排序部13的例子，但是，也可以不具有排序部13而成为图9所示的结构。图9是示出不具有排序部13的基站1a的结构例的图。在图9中，具有与图2的基站1相同功能的结构要素标注与图2的基站1相同的标号。在图9所示的基站1a中，不进行基于排序部13的重新排列，但是，预编码部12能够通过上述的选择方法选择IUI终端来实施上述动作。由此，在图9所示的基站1a中，与基于图2的基站1的波束形成同样地，也能够形成针对期望终端和IUI终端以外的终端形成零的波束。
如上所述，在本实施方式中，基站1按照每个终端2确定容许干扰的IUI终端，形成针对期望终端和IUI终端以外的终端形成零的波束。因此，能够抑制IUI，并且，与BD法相比能够提高作为发送对象的终端2中的分集增益。
实施方式2
图10是示出本发明的实施方式2的控制站3的结构和由控制站3控制的基站1b-1～1b-q的图。q为2以上的整数。在实施方式1中，说明了通过基站1搭载的天线15-1～15-T形成波束的例子。不限于此，在T个天线分散搭载于多个基站中的情况下，也能够使用与实施方式1相同的系统预编码矩阵。在不区分地表示基站1b-1～1b-q的情况下，记作基站1b。在本实施方式中，设基站1b-1～1b-q具有的天线数量的总数为T。
如图10所示，控制站3具有预编码计算部31、排序部32和发送接收机33。预编码计算部31实施与实施方式1的预编码部12相同的处理。即，预编码计算部31计算预编码矩阵，该预编码矩阵用于进行预编码，使得除了作为基站1b-1～1b-q发送的发送信号的发送目的地的终端2即期望终端和期望终端以外的终端2即IUI终端以外的终端2的接收功率为阈值以下。但是，经由发送接收机33从基站1b-1～1b-q接收在系统预编码矩阵的计算中使用的传输路径信息。基站1b-1～1b-q取得传输路径信息的方法与实施方式1相同。排序部32实施与实施方式1的排序部13相同的处理。发送接收机33进行从基站1b-1～1b-q接收到的信号的接收处理、针对向基站1b-1～1b-q发送的信号的发送处理。发送接收机33分别向基站1b-1～1b-q发送由预编码计算部31计算出的预编码矩阵即系统预编码矩阵和由排序部32计算出的功率分配。基站1b-1～1b-q分别具有1个以上的发送天线。
图11是示出本实施方式的基站1b的结构例的图。如图11所示，基站1b在实施方式1的基站1中追加发送接收机17，代替预编码部12而具有预编码部12a，除此以外与实施方式1的基站1相同。但是，发送波形整形部和天线的数量分别为c。c为1以上的整数。具有与实施方式1相同功能的结构要素标注与实施方式1相同的标号并省略重复说明。
发送接收机17进行从控制站3接收到的信号的接收处理、针对向控制站3发送的信号的发送处理。发送接收机17从接收机16取得传输路径信息并发送给控制站3。并且，发送接收机17将从控制站3接收到的系统预编码矩阵和功率分配输出到预编码部12a。预编码部12a对从一次调制部11-1～11-m输出的发送信号乘以根据从发送接收机17接收到的功率分配而生成的功率分配矩阵P(粗体字)i，进而乘以从发送接收机17接收到的系统预编码矩阵B(粗体字)(bar)，将乘法结果输出到发送波形整形部14-1～14-c。
接着，对控制站3和基站1b的硬件结构进行说明。基站1b的结构要素中的与实施方式1相同的结构要素能够通过实施方式1所述的硬件结构来实现。控制站3的预编码计算部31和排序部32是处理电路。与实现实施方式1的预编码部12、排序部13的处理电路同样地，预编码计算部31和排序部32可以是专用硬件，也可以是具有存储器和执行存储器中存储的程序的CPU的控制电路。实现预编码计算部31和排序部32的控制电路例如是图5所示的控制电路400。并且，预编码部12a也是处理电路，该处理电路也可以是专用硬件，还可以是具有存储器和执行存储器中存储的程序的CPU的控制电路。实现预编码部12a的控制电路例如是图5所示的控制电路400。
控制站3的发送接收机33由发送机和接收机构成。基站1b的发送接收机17也由发送机和接收机构成。
如上所述，在本实施方式中，控制站3计算与实施方式1相同的系统预编码矩阵B(粗体字)(bar)，向基站1b通知系统预编码矩阵B(粗体字)(bar)。因此，在具有多个基站1b的情况下，也能够得到与实施方式1相同的效果。
实施方式3
图12是示出本发明的实施方式3的基站1c的结构例的图。本实施方式的基站1c将实施方式1的基站1的预编码部12替换成预编码部12b，追加非线性处理部18，除此以外与实施方式1的基站1相同。本实施方式的终端2-1～2-m与实施方式1的终端2-1～2-m相同。具有与实施方式1相同功能的结构要素标注与实施方式1相同的标号并省略重复说明。
在本实施方式中，终端2-1～终端2-(m-1)与实施方式1同样地，按照每个期望终端选定一个IUI终端并求出预编码矩阵。另外，这里，终端2-1～终端2-(m-1)的标号的分支编号是排序部13进行排序后的顺序，排序部13进行重新排列使得能够选择期望终端的下一个索引的终端2作为IUI终端。例如，如实施方式1所述，进行排序使得索引连续的终端的地理上的位置远离或传输路径矩阵的相关性降低。在本实施方式中，求出针对最终的终端2即终端2-m不容许干扰、针对其他终端实现完全零陷的预编码矩阵。
图13是示出本实施方式的预编码部12b中的处理步骤的一例的流程图。预编码部12b与实施方式1同样地选择期望终端，判断期望终端是否是第m个终端2(步骤S20)。在期望终端不是第m个终端2的情况下(步骤S20：否)，进入步骤S1。步骤S1～步骤S7与实施方式1相同。
在期望终端是第m个终端2的情况下(步骤S20：是)，预编码部12b针对终端2-m，计算从式(9)所示的系统传输路径矩阵中除去期望终端的传输路径成分后的矩阵H(粗体字)m(步骤S21)。并且，矩阵H(粗体字)(bar)m如式(10)所示能够进行以下的奇异值分解，预编码部12b如式(10)所示进行奇异值分解(步骤S22)。
【数学式10】
这里，U(粗体字)m是H(粗体字)(bar)m的左奇异向量矩阵，V(粗体字)m是右奇异向量矩阵，Σ(粗体字)m是对角项具有奇异值的奇异值矩阵。在Σ(粗体字)m中，当设对角项的奇异值按照大小而成为降序时，如式(10)所示，能够分成由(Nw,total-Nw)个非零奇异值构成的部分对角矩阵Σ(粗体字)m (s)和与(T-(Nw,total-Nw))个零奇异值对应的零矩阵0(粗体字)来表现。并且，存在与Σ(粗体字)m (s)和零矩阵0(粗体字)分别对应的右奇异向量V(粗体字)m (s)和V(粗体字)m (n)。当设V(粗体字)m (n)为终端2-m的预编码矩阵时，针对终端2-m的实效传输路径矩阵能够利用以下的式(11)表示。当使用该预编码矩阵时，终端2-m以外成为零陷，即针对终端2-m以外形成零。
【数学式11】
返回图13的说明，预编码部12b根据式(10)，针对V(粗体字)m (n)计算终端2-m的预编码矩阵(步骤S23)，进入步骤S6。在本实施方式中，在步骤S7中，使用在步骤S5中计算出的预编码矩阵作为终端2-1～2-(m-1)的预编码矩阵，使用在步骤S23中计算出的预编码矩阵作为终端2-m的预编码矩阵，生成系统预编码矩阵。即，将由排序部13排序后的终端中的最后终端即第m个终端2设为期望终端的预编码矩阵，是用于进行预编码以使除了作为期望终端以外的终端2-1～2-(m-1)的第4接收装置的接收功率为阈值以下的矩阵。另一方面，将第m个终端2以外的终端2设为期望终端的预编码矩阵，是用于进行预编码以使除了作为期望终端和IUI终端以外的终端2-1～2-m的第3接收装置的接收功率为阈值以下的矩阵。
在系统传输路径中应用上述预编码矩阵时，观测到式(12)所示的实效系统传输路径矩阵。
【数学式12】
根据式(12)可知，与实施方式1的式(8)不同，本实施方式中的实效系统传输路径矩阵被进行块双重对角化。即，实现对角成分存在与期望终端对应的成分且在对角成分的下方即第2层存在IUI终端的成分的分层化。由此，如下所述，能够应用在发送侧进行逐次干扰去除的非线性MU-MIMO处理。
预编码部12b将通过以上处理而计算出的系统预编码矩阵B(粗体字)(bar)以及从一次调制部11-1～11-m输出的发送信号和功率分配输出到非线性处理部18。在非线性处理部18中，利用上述块双重对角化，如以下所示，实施在发送侧预先去除在接收侧成为干扰信号的成分的处理。
非线性处理部18对从预编码部12b输出的信号实施非线性MU-MIMO处理。根据式(12)，终端2-i接收到从预编码部12b输出的信号时的接收信号能够利用以下的式(13)表示。另外，这里设i≧2。
【数学式13】
当设针对终端2-(i-1)的发送信号s(粗体字)i-1(t)已知时，通过将s(粗体字)i(t)校正成由式(14)给出的信号，能够去除接收侧的干扰。
【数学式14】
因此，非线性处理部18根据上述式(13)对s(粗体字)i(t)进行校正。终端2-1未被设定成IUI终端，即在终端2-1的接收信号中未产生IUI，因此，不需要对针对终端2-1的发送信号s(粗体字)1(t)实施上述校正。因此，设s(粗体字)1(t)已知，对s(粗体字)2(t)进行校正，使用校正后的s(粗体字)2(t)对s(粗体字)3(t)进行校正，这样地依次决定发送信号，由此，能够在发送侧即基站1中预先去除接收侧产生的IUI。即，非线性处理部18是如下的干扰去除部：进行从未被设定成IUI终端的终端2的发送信号起依次决定发送信号并去除干扰的逐次干扰去除。在本实施方式中，如上所述，将从未被设定成IUI终端的终端2的发送信号起依次决定发送信号并去除干扰的处理称作逐次干扰去除。在逐次干扰去除中，根据式(12)可知，针对最后终端的下一个编号即第m个的下一个序号即第1个终端2未产生IUI，因此，非线性处理部18将去除在下一个序号的终端2中产生的干扰的处理逐次实施到第m个终端为止。通过应用本实施方式的系统预编码矩阵，与发送干扰消除数与终端数成比例增大的一般的非线性MU-MIMO处理不同，干扰消除数能够仅限于一个用户。因此，与一般的非线性MU-MIMO处理相比，能够抑制由于运算量削减和信号相减而引起的恶化。
非线性处理部18对发送信号实施逐次干扰去除，然后乘以根据功率分配而生成的功率分配矩阵P(粗体字)i，进而乘以通过以上处理而计算出的系统预编码矩阵B(粗体字)(bar)，将得到的结果输出到发送波形整形部14-1～14-T。
但是，由于由式(14)给出的发送处理，实际发送的信号产生膨胀或缩小，变得不稳定。因此，非线性处理部18也可以通过“H.Harashima and H.Miyakawa,“Matched-Transmission Technique for Channels with Intersymbol Interference,”IEEETrans.Commun.,vol.20,Aug.1972.”公开的模运算或“B.M.Hochwald,C.B.Peel,andA.L.Swindlehurst,“A Vector-Perturbation Technique for Near-CapacityMultiantenna Multiuser Communication-Part II：Perturbation,”IEEETrans.Commun.,vol.53,no.3,pp.537-544,March 2005.”公开的微扰处理，实施使发送信号波形稳定的处理。
接着，对基站1c的硬件结构进行说明。基站1c的结构要素中的与实施方式1相同的结构要素能够通过实施方式1所述的硬件结构来实现。本实施方式的预编码部12b和非线性处理部18是处理电路。预编码部12b和非线性处理部18可以是专用硬件，也可以是具有存储器和执行存储器中存储的程序的CPU的控制电路。实现预编码部12b和非线性处理部18的控制电路例如是图5所示的控制电路400。
如上所述，在本实施方式中，不在一个终端2中设定IUI终端，在其他终端2中，与实施方式1同样地设定一个IUI终端并生成系统预编码矩阵，由非线性处理部18对发送信号进行校正，使得在发送侧预先去除接收侧产生的干扰。因此，可得到与实施方式1相同的效果，并且，能够对多用户空间进行分层化，能够实现抑制了由于运算量削减和信号相减而引起的恶化的非线性MU-MIMO方式。
以上实施方式所示的结构示出本发明的内容的一例，也能够与其他公知技术进行组合，还能够在不脱离本发明主旨的范围内省略、变更结构的一部分。
标号说明
1、1a、1b-1～1b-q、1c：基站；2-1～2-m：终端；3：控制站；11-1～11-m：一次调制部；12、12a、12b：预编码部；13、32：排序部；14-1～14-T、14-c：发送波形整形部；15-1～15-T、15-c、21-1～21-R：天线；16：接收机；17、33：发送接收机；18：非线性处理部；22-1～22-R：接收波形整形部；23：解码部；24：解调部；25：发送机；31：预编码计算部。

Claims (15)

1.一种发送装置，其特征在于，所述发送装置具有：
多个发送天线，它们能够形成分别朝向多个接收装置的多个波束；以及
预编码器，其对从所述多个发送天线发送的信号进行预编码，使得第3接收装置的接收功率为阈值以下，其中，所述第3接收装置是除了所述多个接收装置中的作为发送信号的发送目的地的第1接收装置和作为所述多个接收装置之一的第2接收装置以外的多个接收装置。
2.根据权利要求1所述的发送装置，其特征在于，
所述第2接收装置的接收功率大于所述阈值。
3.根据权利要求1所述的发送装置，其特征在于，
对从所述多个发送天线发送的信号乘以用于使所述第3接收装置的接收功率为阈值以下的预编码矩阵即第1矩阵，对乘法结果乘以用于形成指向所述第1接收装置的波束的预编码矩阵即第2矩阵。
4.根据权利要求1所述的发送装置，其特征在于，
根据所述第1接收装置和所述发送装置之间的传输路径矩阵与所述第1接收装置以外的接收装置和所述发送装置之间的传输路径矩阵之间的相关性，选定与所述第1接收装置对应的所述第2接收装置。
5.根据权利要求1所述的发送装置，其特征在于，
根据所述第1接收装置与所述第1接收装置以外的接收装置之间的地理上的分离度，选定与所述第1接收装置对应的所述第2接收装置。
6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的发送装置，其特征在于，
所述发送装置具有决定接收装置在所述预编码中的顺序的排序部。
7.根据权利要求6所述的发送装置，其特征在于，
所述排序部实施针对接收装置的功率分配，
所述预编码器对从所述多个发送天线发送的信号乘以与所述功率分配的结果对应的功率分配矩阵和用于实施所述预编码的预编码矩阵。
8.根据权利要求6所述的发送装置，其特征在于，
所述顺序是确定为所述第1接收装置的下一个序号的接收装置为与该第1接收装置对应的所述第2接收装置的顺序。
9.根据权利要求8所述的发送装置，其特征在于，
所述排序部进行排序，使得序号连续的接收装置在地理上接近或远离。
10.根据权利要求8或9所述的发送装置，其特征在于，
所述发送装置具有进行逐次干扰去除的干扰去除部，
将由所述排序部排序后的所述多个接收装置中的最后序号的接收装置设为所述第1接收装置的预编码矩阵，是用于进行预编码以使除了作为所述第1接收装置以外的多个接收装置的第4接收装置的接收功率为阈值以下的矩阵，将所述多个接收装置中的所述最后序号的接收装置以外的接收装置设为所述第1接收装置的预编码矩阵，是用于进行预编码以使所述第3接收装置的接收功率为阈值以下的矩阵，
作为所述逐次干扰去除，所述干扰去除部将与所述最后序号的下一个序号即第一个接收装置对应的干扰去除处理排除在外，实施逐次去除在下一个序号的接收装置中产生的干扰的处理。
11.根据权利要求6所述的发送装置，其特征在于，
所述排序部将所述顺序设为所述发送装置与接收装置之间的传输路径矩阵具有的非负固有值或非负奇异值从大到小的顺序。
12.根据权利要求6所述的发送装置，其特征在于，
所述排序部将所述顺序设为所述发送装置与接收装置之间的传输路径矩阵具有的非负固有值或非负奇异值从小到大的顺序。
13.一种接收装置，该接收装置接收从权利要求1～12中的任意一项所述的发送装置发送的信号，其特征在于，
所述接收装置具有在从所述发送装置接收到的信号中提取期望信号的解码器。
14.一种通信系统中的控制站，该通信系统能够通过搭载于多个发送装置的多个发送天线形成分别朝向多个接收装置的多个波束，其特征在于，所述控制站具有：
预编码计算部，其计算预编码矩阵，该预编码矩阵用于进行预编码，使得第3接收装置的接收功率为阈值以下，其中，所述第3接收装置是除了所述多个接收装置中的作为发送信号的发送目的地的第1接收装置和作为所述多个接收装置之一的第2接收装置以外的多个接收装置；以及
发送接收机，其向所述多个发送装置发送所述预编码矩阵。
15.一种发送装置中的发送预编码方法，该发送装置具有能够形成分别朝向多个接收装置的多个波束的多个发送天线，其特征在于，所述发送预编码方法包含：
第1步骤，决定作为发送信号的发送目的地的接收装置即第1接收装置和所述第1接收装置以外的接收装置即第2接收装置；以及
第2步骤，对从所述多个发送天线发送的信号进行预编码，使得第3接收装置的接收功率为阈值以下，其中，所述第3接收装置是除了所述第1接收装置和所述第2接收装置以外的多个接收装置。
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3261277B1 (en) * 2015-07-09 2019-09-18 Mitsubishi Electric Corporation Transmitting apparatus, receiving apparatus, control station, communication system, and transmission precoding method
CN109302856B (zh) 2016-06-20 2021-06-01 三菱电机株式会社 发送装置、通信系统和预编码运算方法
WO2018126446A1 (en) * 2017-01-06 2018-07-12 Qualcomm Incorporated Transparent demodulation reference signal design
KR102640129B1 (ko) 2018-03-19 2024-02-22 피보탈 컴웨어 인코포레이티드 물리적 장벽들을 통한 무선 신호들의 통신
EP3573252A1 (en) * 2018-05-24 2019-11-27 Mitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. A precoding strategy for data multicasting
WO2019241967A1 (en) 2018-06-21 2019-12-26 Qualcomm Incorporated Signaling design for non-linear precoding schemes
US10522897B1 (en) 2019-02-05 2019-12-31 Pivotal Commware, Inc. Thermal compensation for a holographic beam forming antenna
US10468767B1 (en) 2019-02-20 2019-11-05 Pivotal Commware, Inc. Switchable patch antenna
US10734736B1 (en) 2020-01-03 2020-08-04 Pivotal Commware, Inc. Dual polarization patch antenna system
US11069975B1 (en) 2020-04-13 2021-07-20 Pivotal Commware, Inc. Aimable beam antenna system
US11611379B2 (en) * 2020-05-13 2023-03-21 Qualcomm Incorporated Precoding techniques for wireless communications
KR20230017280A (ko) 2020-05-27 2023-02-03 피보탈 컴웨어 인코포레이티드 5g 무선 네트워크들을 위한 rf 신호 중계기 디바이스 관리
US11026055B1 (en) 2020-08-03 2021-06-01 Pivotal Commware, Inc. Wireless communication network management for user devices based on real time mapping
WO2022056024A1 (en) 2020-09-08 2022-03-17 Pivotal Commware, Inc. Installation and activation of rf communication devices for wireless networks
JP2024504621A (ja) 2021-01-15 2024-02-01 ピヴォタル コムウェア インコーポレイテッド ミリ波通信ネットワークのためのリピータの設置
AU2022212950A1 (en) 2021-01-26 2023-09-07 Pivotal Commware, Inc. Smart repeater systems
US11451287B1 (en) * 2021-03-16 2022-09-20 Pivotal Commware, Inc. Multipath filtering for wireless RF signals
CA3224854A1 (en) 2021-07-07 2023-01-12 Pivotal Commware, Inc. Multipath repeater systems
US11937199B2 (en) 2022-04-18 2024-03-19 Pivotal Commware, Inc. Time-division-duplex repeaters with global navigation satellite system timing recovery

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1838556A (zh) 2005-03-24 2006-09-27 松下电器产业株式会社 一种下行多用户空时分组预编码的方法
KR101056614B1 (ko) 2008-07-30 2011-08-11 엘지전자 주식회사 다중안테나 시스템에서 데이터 전송방법
EP2567467A2 (en) * 2010-05-04 2013-03-13 Celeno Communications Ltd. System and method for channel state related feedback in multi-user multiple-input-multiple-output systems
US9300501B2 (en) * 2013-04-12 2016-03-29 Broadcom Corporation Spatial null creation using massive MIMO (M-MIMO)
CN104184507A (zh) 2013-05-27 2014-12-03 富士通株式会社 波束成形向量的计算装置、方法以及发射机
US9313673B2 (en) * 2013-11-15 2016-04-12 Qualcomm Incorporated Avoiding forbidden cell reselections in multimode networks

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