JP2010114605A - 無線通信装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】摂動ベクトルを用いた無線通信を現に実施可能な無線通信装置を提供する。
【解決手段】パイロット信号１３及びデータ信号１４を含む第１の送信信号のうちデータ信号１４に対して摂動ベクトルを付加し、パイロット信号１３及びデータ信号１５を含む第２の送信信号を得る摂動ベクトル付加部１０３と、第２の送信信号のうちデータ信号１５に対して、受信側における干渉を除去するためのウェイト１８を乗算し、パイロット信号１６及びデータ信号１７を含む第３の送信信号を得るウェイト乗算部１０４と、第３の送信信号のうちデータ信号１７に対して、総送信電力を正規化するための共通の正規化係数を乗算し、第４の送信信号を得る正規化係数乗算部１０５とを具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無線通信装置及び方法に関する。

従来、無線通信方式の１つとして、同一の時間帯及び同一の周波数帯において、複数の送信アンテナを用いて複数のユーザを空間的に多重する空間分割多元アクセス（Spatial Division Multiple Access；ＳＤＭＡ)方式が知られている。ＳＤＭＡ方式を基地局と複数のユーザ端末（無線信号を少なくとも受信可能な無線通信装置）との間で通信を行う無線通信システムに適用すれば、ユーザ間の空間的な干渉を生じることなく通信を行うことができる。

ＳＤＭＡ方式に関して、具体化された様々な方式が提案されている。例えば、ＺＦ（Zero-Forcing）方式では、基地局が有する複数の送信アンテナの各々と複数のユーザ端末の受信アンテナの各々との間の伝搬路状態を示すチャネル係数を要素とする行列（以下、単にチャネル行列）を生成し、当該チャネル行列の擬似逆行列をウェイトとして送信信号（ユーザ信号）に乗算することにより、ユーザ間の干渉を生じさせずに通信を行う。また、チャネル行列の空間相関が高い場合に上記ウェイトの乗算を行うと、送信信号の信号レベルが増大してしまうため、ＺＦ方式では、送信電力が定格送信電力内に収まるように送信信号に対して正規化係数を更に乗算している。ＺＦ方式には、上記正規化係数の乗算により送信信号の電力ロスが生じるため、受信側の無線通信装置において受信信号に対してチャネル等化を行うと雑音強調が生じ、受信性能が劣化する問題がある。尚、上記雑音強調の程度は、正規化係数の逆数が大きいほど強くなる。

非特許文献１及び非特許文献２記載のＶＰ（Vector Perturbation）方式では、摂動ベクトル（Perturbation Vector）という、送信信号の取り得る信号点を拡張可能なベクトルが用いられる。ＶＰ方式では、前述した正規化係数の逆数が最も小さくなるような拡張信号点に送信信号をシフトさせる摂動ベクトルを探索し、探索された摂動ベクトルを送信信号に加算して、ウェイト及び正規化係数の乗算を行う。受信側の無線通信装置は、モジュロ演算により受信信号から上記摂動ベクトルを除去することにより、摂動ベクトルを加算する前の送信信号を復元することができる。ＶＰ方式であっても、ＺＦ方式と同様の雑音強調は生じるが、ＺＦ方式に比べて正規化係数の逆数が小さくなるため受信性能の劣化が抑えられる。
B. Hochwald, C. Peel, A. Swindlehurst, "A Vector-Perturbation Technique for Near-Capacity Multiantenna Multiuser Communication - PartII: Perturbation," IEEE Trans. on Communications, Vol. 53, no. 3, pp. 537-544, Mar. 2005. C. Windpassinger, R. Fischer, and J. Huber, "Lattiece-Reduction Aided Broadcast Precoding," IEEE Trans. on Communications, Vol. 52, no. 12, pp. 2057-2060, Dec. 2004.

従来、無線通信システムにおける送信信号には、実質的な受信対象となるデータ信号の他に、チャネル推定のためのパイロット信号が含まれる。通常、データ信号及びパイロット信号には同一の送信方式が適用される。例えば、データ信号にウェイトを乗じるのであれば、受信したデータ信号には伝搬路のチャネル係数の他にウェイトが乗算されているので、受信側の無線通信装置は上記チャネル係数を推定するだけでなく、ウェイトを考慮した実効チャネルを推定する必要がある。従って、受信側の無線通信装置が実効チャネルを推定できるように、送信側の無線通信装置がパイロット信号に対しても上記ウェイトを乗算する必要がある。

しかしながら、前述したＶＰ方式のような摂動ベクトルを用いる無線通信において、データ信号及びパイロット信号に対して同一の送信方式を単に適用することは、受信性能の観点からすると必ずしも好ましくない。前述したように、パイロット信号は、受信側の無線通信装置がチャネル推定に用いるため、当該無線通信装置にとって既知の値である。しかしながら、摂動ベクトルは受信側の無線通信装置にとって未知の値であるため、摂動ベクトルをパイロット信号に付加した場合には、当該無線通信装置が正確な実効チャネルを推定できない。また、探索される摂動ベクトルの値は、付加対象となる信号次第で異なるため、データ信号及びパイロット信号に夫々付加される摂動ベクトルは必ずしも一致しない。従って、データ信号及びパイロット信号に対して夫々算出される正規化係数も必ずしも一致しない。

非特許文献１及び非特許文献２のような従来文献は、受信側の無線通信装置にとってデータ信号に付加された摂動ベクトル、データ信号に乗算された正規化係数等の通常は未知のパラメータが既知であり、当該無線通信装置が理想的なチャネル等化を実行可能であることを前提としている。即ち、上記従来文献には、摂動ベクトルを用いた無線通信を現に実施可能とするための具体的手法、例えば実効チャネルの現実的な推定手法が開示されていない。

従って、本発明は、摂動ベクトルを用いた無線通信を現に実施可能な無線通信装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る無線通信装置は、第１のパイロット信号及び第１のデータ信号を含む第１の送信信号のうち前記第１のデータ信号に対して摂動ベクトルを付加し、第２のパイロット信号及び第２のデータ信号を含む第２の送信信号を得る摂動ベクトル付加部と、前記第２の送信信号のうち前記第２のデータ信号に対して、前記受信側における干渉を除去するためのウェイトを乗算し、第３のパイロット信号及び第３のデータ信号を含む第３の送信信号を得るウェイト乗算部と、前記第３の送信信号のうち前記第３のデータ信号に対して、総送信電力を正規化するための共通の正規化係数を乗算し、第４のパイロット信号及び第４のデータ信号を含む第４の送信信号を得る正規化係数乗算部と、前記第４の送信信号を送信する送信部とを具備する。

本発明によれば、摂動ベクトルを用いた無線通信を現に実施可能な無線通信装置を提供できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る無線通信装置は、変調部１０１、変調部１０２、摂動ベクトル付加部１０３、ウェイト乗算部１０４、正規化係数乗算部１０５、Ｎt（以降の説明において、Ｎtは送信アンテナ数を示す整数値であるものとする）個の逆高速フーリエ変換部（inverse fast Fourier transform；IFFT）部１０６−１，…，１０６−Nt、ＧＩ（guard interval）付加部１０７−１，…，１０７−Nt、Nt個の無線部１０８−１，…，１０８−Nt及びＮt個のアンテナ１０９−１，…，１０９−Ntを有する。図１の無線通信装置は、例えば基地局として利用可能である。図１の無線通信装置は、Nt個のアンテナ１０９−１，…，１０９−Ntを用いて同一時間帯及び同一周波数帯に複数のユーザ端末を空間多重するＳＤＭＡ方式を使用する。

変調部１０１は、パイロット系列１１に対して所定の変調処理を施し、変調シンボルとしてのパイロット信号１３を生成する。変調部１０１は、パイロット信号１３をウェイト乗算部１０４に入力する。尚、上記変調方式は、図１の無線通信装置と通信を行う無線通信装置が復調可能な変調方式であればよい。例えば、変調部１０１は、ＢＰＳＫ（binary phase shift keying）及びＱＰＳＫ（quadrature phase shift keying）に代表されるＰＳＫ（phase shift keying）方式、或いは、１６ＱＡＭ（quadrature amplitude modulation）、６４ＱＡＭ及び２５６ＱＡＭに代表されるＱＡＭ方式等を利用できる。

変調部１０２は、図示しない符号化部によって符号化されたデータ系列１２に対して、変調部１０１と同様の変調処理を施し、変調シンボルとしてのデータ信号１４を生成する。変調部１０２は、データ信号１４を摂動ベクトル付加部１０３に入力する。

摂動ベクトル付加部１０３は、変調部１０２からのデータ信号１４と、ウェイト計算部１１０からのウェイト行列１８とに基づき、所定の規範に従って当該データ信号１４にとって適切な摂動ベクトルを探索する。尚、摂動ベクトルの詳細は後述する。摂動ベクトル付加部１０３は、探索した摂動ベクトルをデータ信号１４に付加し、摂動ベクトル付加済みのデータ信号１５をウェイト乗算部１０４に入力する。

ウェイト乗算部１０４は、ウェイト計算部１１０からのウェイト行列１８を、変調部１０１からのパイロット信号１３及び摂動ベクトル付加部１０３からのデータ信号１５に乗算する。ウェイト乗算部１０４は、ウェイト乗算済みのパイロット信号１６及びウェイト乗算済みのデータ信号１７を正規化係数乗算部１０５に入力する。

正規化係数乗算部１０５は、ウェイト乗算部１０４からのパイロット信号１６及びデータ信号１７に対して、総送信電力が規定値内となるような正規化係数を乗算する。正規化係数の導出手法は後述する。正規化係数乗算部１０５は、正規化係数乗算済みのパイロット信号及びデータ信号をＩＦＦＴ部１０６−１，…，１０６−Ntに夫々入力する。

ＩＦＦＴ部１０６−１，…，１０６−Ntの各々は、正規化係数乗算部１０５からのパイロット信号及び／またはデータ信号に対してＩＦＦＴを施し、周波数領域の信号から時間領域の信号へと変換する。ＩＦＦＴ部１０６−１，…，１０６−Ntの各々は、変換後の信号をＧＩ付加部１０７−１，…，１０７−Ntの各々に入力する。

ＧＩ付加部１０７−１，…，１０７−Ntの各々は、ＩＦＦＴ部１０６−１，…，１０６−Ntの各々からの信号にＧＩを付加する。ＧＩ付加部１０７−１，…，１０７−Ntの各々は、ＧＩ付加後の信号を無線部１０８−１，…，１０８−Ntの各々に入力する。ここで、ＧＩ付加部１０７−１，…，１０７−NtによるＧＩの付加手法は、特に限定されず、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ；Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式または直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ；Orthogonal Frequency Division Multiple Access）方式において利用可能なものを適宜利用してよい。

ここで、ＩＦＦＴ部１０６−１，…，１０６−Nt及びＧＩ付加部１０７−１，…，１０７−Ntは必須の構成要素ではない。即ち、図１の無線通信装置が、ＯＦＤＭまたはＯＦＤＭＡのようなマルチキャリア伝送を行う場合には、ＩＦＦＴ部１０６−１，…，１０６−Nt及びＧＩ付加部１０７−１，…，１０７−Ntは必要であるが、シングルキャリア伝送を行う場合にはこれらは不要である。図１の無線通信装置がシングルキャリア伝送を行う場合には、正規化係数乗算部１０５からのパイロット信号及びデータ信号を無線部１０８−１，…，１０８−Ntに直接入力すればよい。また、図１の無線通信装置がマルチキャリア伝送及びシングルキャリア伝送のいずれを行うにせよ、無線部１０８−１，…，１０８−Ntの前段に帯域制限のためのデジタルフィルタを設けてよい。

無線部１０８−１，…，１０８−Ntの各々は、入力信号に対して送信処理に相当する信号処理を行う。即ち、無線部１０８−１，…，１０８−Ntの各々は、入力信号に対して、デジタル−アナログ変換器（digital-to-analog converter；ＤＡＣ）によるデジタル−アナログ変換（ＤＡ変換）、周波数変換器によるアップコンバージョン、電力増幅器による電力増幅等の信号処理を行う。無線部１０８−１，…，１０８−Ntの各々は、上記信号処理後の無線信号をアンテナ１０９−１，…，１０９−Ntの各々に入力する。

アンテナ１０９−１，…，１０９−Ntの各々は、無線部１０８−１，…，１０８−Ntの各々からの無線信号を空間に放出する。尚、アンテナ１０９−１，…，１０９−Ntは所望の周波数帯で無線信号を送信できるものであればよく、特定のアンテナに限定されるものでない。

ウェイト計算部１１０は、ユーザ端末、即ち、受信側の無線通信装置からのフィードバック情報に基づいてウェイト行列１８を計算する。ウェイト計算部１１０は、ウェイト行列１８を摂動ベクトル付加部１０３及びウェイト乗算部１０４に入力する。ウェイト計算部１１０によるウェイト行列１８の計算手法は、上記フィードバック情報に応じて適宜選択されてよい。例えば、上記フィードバック情報が図１の無線通信装置と受信側の無線通信装置との間のチャネル応答であれば、ウェイト計算部１１０はＺＦ規範、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error）規範等に従ってウェイト行列１８を計算できる。また、上記フィードバック情報が図１の無線通信装置と受信側の無線通信装置との間で予め共有されているcodebookの中から選択されたウェイトのインデックスであれば、ウェイト計算部１１０は当該インデックスを用いて上記codebookを参照してウェイト行列１８を計算できる。尚、上記codebookは、直交関係にあるウェイトベクトルによって構成されていてもよいし、非直交関係にあるウェイトベクトルによって構成されていてもよい。

図１の無線通信装置からの送信信号を受信する無線通信装置は、例えば図２に示すように、アンテナ２０１、無線部２０２、ＧＩ除去部２０３、高速フーリエ変換（ＦＦＴ；fast Fourier transform）部２０４、チャネル推定部２０５、チャネル等化部２０６、モジュロ演算部２０７及び復調部２０８を有する。図２の無線通信装置は、例えば基地局と通信するユーザ端末として利用可能である。

アンテナ２０１は、図１の無線通信装置から送信された無線信号を受信する。アンテナ２０１は受信信号を無線部２０２に入力する。尚、アンテナ２０１は所望の周波数帯で無線信号を受信できるものであればよく、特定のアンテナに限定されるものでない。

無線部２０２は、アンテナ２０１からの受信信号に対して受信処理に相当する信号処理を行う。即ち、無線部２０２は上記受信信号に対して、低雑音増幅器（ＬＮＡ；low noise amplifier）による信号レベルの増幅、周波数変換器によるダウンコンバージョン、アナログ−デジタル変換器(analog-to-digital converter；ＡＤＣ）によるアナログ−デジタル変換（ＡＤ変換）、フィルタによる帯域制限等を行う。無線部２０２は、上記信号処理後のベースバンド信号をＧＩ除去部２０３に入力する。

ＧＩ除去部２０３は、無線部２０２からの信号よりＧＩを除去する。ＧＩ除去部２０３は、ＧＩ除去後の信号をＦＦＴ部２０４に入力する。ここで、ＧＩ除去部２０３によるＧＩの除去手法は、特に限定されず、ＯＦＤＭ方式またはＯＦＤＭＡ方式において利用可能なものを適宜利用してよい。

ＦＦＴ部２０４は、ＧＩ除去部２０３からの信号に対してＦＦＴを施し、時間領域の信号から周波数領域の信号へと変換する。即ち、ＦＦＴ部２０４は、受信信号をサブキャリア毎に分離する。ＦＦＴ部２０４は、ＦＦＴ後の信号のうちデータ信号２１をチャネル等化部２０６に入力し、パイロット信号２２をチャネル推定部２０５に入力する。

ここで、ＧＩ除去部２０３及びＦＦＴ部２０４は必須の構成要素ではない。即ち、図１の無線通信装置が、ＯＦＤＭまたはＯＦＤＭＡのようなマルチキャリア伝送を行う場合には、ＧＩ除去部２０３及びＦＦＴ部２０４は必要であるが、シングルキャリア伝送を行う場合にはこれらは不要である。図１の無線通信装置がシングルキャリア伝送を行う場合には、無線部２０２からの信号のうちデータ信号２１をチャネル等化部２０６、パイロット信号２２をチャネル推定部２０５に夫々直接入力すればよい。また、図１の無線通信装置がマルチキャリア伝送及びシングルキャリア伝送のいずれを行うにせよ、無線部２０２の後段に帯域制限のためのデジタルフィルタを設けてもよい。

チャネル推定部２０５は、入力されたパイロット信号２２と、図２の無線通信装置にとって既知のパイロット信号値とを用いて実効チャネルを推定する。チャネル推定部２０５は、推定実効チャネル２３をチャネル等化部２０６に入力する。

チャネル等化部２０６は、入力されたデータ信号に対して、チャネル推定部２０５からの推定実効チャネル２３を用いて、チャネル等化を行う。チャネル等化部２０６は、チャネル等化済みのデータ信号をモジュロ演算部２０７に入力する。

モジュロ演算部２０７は、チャネル等化部２０６からのデータ信号に所定のモジュロ演算を行って、当該データ信号に付加されている摂動ベクトルを除去する。即ち、モジュロ演算部２０７は、摂動ベクトル付加部１０３によって摂動ベクトル付加がされる前のデータ信号１４を復元する。モジュロ演算部２０７は、モジュロ演算済みのデータ信号を復調部２０８に入力する。

復調部２０８は、モジュロ演算部２０７からのデータ信号に対して、所定の復調処理を施し、復調データ系列を生成する。上記復調処理は、図１の無線通信装置における変調部１０２の行う変調処理に対応するものである。復調部２０８によって生成された復調データ系列は、図示しない復号化部によって図１の無線通信装置による符号化処理に対応する復号化処理を施される。

以下、本実施形態に係る無線通信装置の技術的意義を説明するための前提として、従来技術としてのＺＦ方式及びＶＰ方式の概要とこれらの問題点を説明する。また、ＶＰ方式に関する説明において摂動ベクトルの詳細も述べる。以降の説明では、説明の簡単化のために、基地局とユーザ１及び２の夫々の端末との間でＳＤＭＡ方式に従う無線通信が行われることを想定している。

基地局は２つの送信アンテナTx1及びTx2を有し、ユーザ１の端末は１つの受信アンテナRx1を有し、ユーザ２の端末は１つの受信アンテナRx2を有している。基地局は、ユーザ１及びユーザ２に対して、次の数式（１）に示すユーザ信号ｓ（パイロット信号及びデータ信号のいずれも含み得る）を送信する。

数式（１）において、ｓ₁はユーザ１宛てのユーザ信号、ｓ₂はユーザ２宛てのユーザ信号を夫々表す。受信アンテナRx1及び受信アンテナRx2が上記ユーザ信号ｓを受信する際には、次の数式（２）に示す雑音信号ｎも上記ユーザ信号ｓに重畳されている。

数式（２）において、ｎ₁は受信アンテナRx1によって受信される雑音信号、ｎ₂は受信アンテナRx2によって受信される雑音信号を夫々表す。数式（１）及び数式（２）によれば、受信アンテナRx1及び受信アンテナRx2が基地局から送信されたユーザ信号ｓを受信した際には、次の数式（３）に示す受信信号ｙが得られる。

数式（３）において、Ｈは基地局とユーザ１の端末及びユーザ２の端末との間のチャネル行列である。ｈ₁₁は送信アンテナTx1と受信アンテナRx1との間のチャネル応答、ｈ₁₂は送信アンテナTx2と受信アンテナRx1との間のチャネル応答、ｈ₂₁は送信アンテナTx1と受信アンテナRx2との間のチャネル応答、ｈ₂₂は送信アンテナTx2と受信アンテナRx2との間のチャネル応答を夫々示す。数式（３）によれば、受信アンテナRx1の受信信号にはユーザ２宛てのユーザ信号ｓ₂による干渉、受信アンテナRx2の受信信号にはユーザ１宛てのユーザ信号ｓ₁による干渉が夫々生じている。従って、基地局は、上記干渉をキャンセルするために、次の数式（４）に示すウェイト行列Ｗをユーザ信号ｓに予め乗算する。

数式（４）において、Ｈ⁺はチャネル行列Ｈの擬似逆行列、Ｈ^Hはチャネル行列Ｈの複素共役転置行列を夫々表す。上記チャネル行列Ｈの空間相関が大きいと、ウェイト行列を乗じることによる送信電力の増大が問題となる。従って、ＺＦ方式では、送信電力が定格送信電力内に収まるように、基地局が、ウェイト行列Ｗを乗算した後のユーザ信号ｓに対して次の数式（５）に示すような正規化係数１／√γを更に乗算して、送信信号ｘを生成している。

数式（５）におけるγは、例えば次の数式（６）によって計算できる。

数式（６）に示すγを用いることにより、送信信号ｘの総送信電力が１となるような正規化が実現される。受信アンテナRx1及びRx2が、数式（６）に示す送信信号ｘを受信した場合、次の数式（７）に示す受信信号ｙが得られる。

数式（７）によれば、ユーザ信号ｓ（即ち、ｓ₁及びｓ₂）には実効チャネル（＝１／√γ）が乗算されているので、ユーザ１の端末及びユーザ２の端末はパイロット信号を利用してチャネル推定を行う。ユーザ１の端末及びユーザ２の端末は、推定実効チャネルＨeffを利用して受信信号ｙのチャネル等化を行って、次の数式（８）に示すチャネル等化後の受信信号ｙ'を得る。

数式（８）によれば、ユーザ１の端末及びユーザ２の端末は、互いに干渉することなくユーザ１宛てのユーザ信号ｓ₁及びユーザ２宛てのユーザ信号ｓ₂を夫々受信することができる。一方、ユーザ１の端末及びユーザ２の端末は、√γ倍（即ち、正規化係数の逆数倍）に強調された雑音成分ｎ₁及び√γ倍に強調された雑音成分ｎ₂を夫々受信している。従って、ＺＦ方式は、上記正規化係数１／√γが小さいほど、雑音成分ｎ₁及び雑音成分ｎ₂が強調され、ユーザ１の端末及びユーザ２の端末の受信性能が劣化するという問題を有する。

ＶＰ方式（特に、非特許文献１に係るＶＰ方式）は、次の数式（９）に示すようにユーザ信号ｓに摂動ベクトルｄを付加して送信信号ｘを生成する点がＺＦ方式と大きく異なる。

数式（９）によれば、送信信号ｘの総送信電力を１とするためのγは、次の数式（１０）を用いて算出できる。

ＶＰ方式は、次の数式（１１）に示す規範に従って、数式（１０）に示すγが最小となるような摂動ベクトルｄを、拡張コンスタレーション（τＺ²）の中から探索することを目的とする。

数式（１１）において、τは摂動間隔（正の数）を表す。τは、ユーザ信号ｓに施される変調方式の多値数に応じて設定される。例えば、非特許文献１では、ＱＰＳＫに対してτ＝４、１６ＱＡＭに対してτ＝８を夫々設定しているが、これらに限られず、オペレータにより任意の正の値を設定してもよい。また、数式（１１）において、ＣＺ^mは、実部及び虚部の成分が共に整数値となるｍ次元のベクトルを表す。尚、摂動ベクトルｄの探索には、非特許文献１記載のSphere Encoding方式、非特許文献２記載のLLLアルゴリズム等の多様な探索手法のいずれが利用されてもよい。

摂動ベクトルｄの成分をｄ₁及びｄ₂とした場合、受信アンテナRx1及び受信アンテナRx2は、次の数式（１２）に示す受信信号ｙを得る。

ユーザ１の端末及びユーザ２の端末が、数式（１２）の受信信号ｙに対して理想的なチャネル等化を実行できると仮定すれば、当該チャネル等化によって次の数式（１３）に示す受信信号ｙ'を得ることができる。

数式（１３）において雑音信号を無視すれば、ユーザ１の端末はユーザ１宛てのユーザ信号ｓ₁と、当該ユーザ信号ｓ₁に対して基地局によって付加された摂動ベクトルｄ₁との合成信号を受信している。また、ユーザ２の端末はユーザ２宛てのユーザ信号ｓ₂と、当該ユーザ信号ｓ₂に対して基地局によって付加された摂動ベクトルｄ₂との合成信号を受信している。即ち、ユーザ１の端末の受信信号はユーザ１宛てのユーザ信号ｓ₁の信号点が摂動ベクトルｄ₁だけシフトされたものであり、ユーザ２の端末の受信信号はユーザ２宛てのユーザ信号ｓ₂の信号点が摂動ベクトルｄ₂だけシフトされたものである。ユーザ１の端末及びユーザ２の端末は、摂動ベクトルｄ₁及びｄ₂を除去するために、次の数式（１４）に示すモジュロ演算を受信信号に夫々適用する。

数式（１４）に示すモジュロ演算を、数式（１３）に示す受信信号ｙ'に適用すると次の数式（１５）に示す受信信号ｙ"が得られる。

数式（１５）によれば、数式（１４）に示すモジュロ演算の結果、摂動ベクトルｄ₁及びｄ₂が除去され、数式（８）に示す受信信号ｙ'と同様の受信信号ｙ"が生成されている。数式（８）に示す受信信号ｙ'と、数式（１５）に示す受信信号ｙ"との間の実質的な差異は、γの値である。前述したように、ＶＰ方式はγを最小化するように摂動ベクトルｄを探索しているので、数式（１５）におけるγが数式（８）におけるγを上回ることはない。即ち、ＶＰ方式によれば、ＺＦ方式に比べて雑音強調を抑制することができる。

以下、従来のＶＰ方式の問題点を説明する。
従来のＶＰ方式では、ユーザ１の端末及びユーザ２の端末が理想的なチャネル等化を実行できることを仮定している。しかしながら、基地局において、パイロット信号及びデータ信号の両方に摂動ベクトルを付加し、ウェイトを乗算し、正規化係数を乗算して送信信号を生成するとすれば、ユーザ１の端末及びユーザ２の端末においてパイロット信号に付加されている摂動ベクトルは未知であるから、正確な実効チャネルを推定できない。例えば、ユーザ１の端末にとって既知のパイロット信号をｓ₁ ^p、当該パイロット信号ｓ₁ ^pに付加されている摂動ベクトルをｄ₁で夫々表すと、ユーザ１の端末が推定する実効チャネルは、数式（１６）で表すことができる。

数式（１６）に示す推定実効チャネルＨeffは、本来の実効チャネル１／√γとは異なるので、当該推定実効チャネルＨeffを利用してチャネル等化を行ったとしても良好な受信性能を期待できない。

以下、本実施形態に係る無線通信装置の技術的意義として、図１の無線通信装置の実効チャネルの推定の妥当性を中心に説明する。
前述したように、パイロット信号１３（ｓ^p）は、摂動ベクトルを付加されることなく、ウェイト乗算部１０４に入力される。一方、データ信号１４（ｓ^d）は、摂動ベクトル付加部１０３によって例えば数式（１１）に示す規範に従って探索された摂動ベクトル（ｄ^d）が付加されて、ウェイト乗算部１０４に入力される。

ウェイト乗算部１０４は、入力されたパイロット信号１３（ｓ^p）及びデータ信号１５（ｓ^d＋ｄ^d）にウェイト行列１８（Ｗ）を乗算する。ここで、ウェイト乗算部１１０に入力されるフィードバック情報がチャネル応答であれば、ウェイト行列Ｗは数式（４）に示すＺＦ規範に従って計算されてもよいし、次の数式（１７）に示すＭＭＳＥ規範に従って計算されてもよい。

ウェイト乗算部１０４から出力されるパイロット信号１６（ｘ^p）及びデータ信号１７（ｘ^d）は、夫々次の数式（１８）及び（１９）で表される。

正規化係数乗算部１０５は、送信電力が一定となるような正規化係数を導出し、当該正規化係数をパイロット信号（ｘ^p）及びデータ信号（ｘ^d）に乗算する。
ここで、上記正規化係数の導出手法を検討する。例えば、図１の無線通信装置がＯＦＤＭＡ方式を使用する場合、図３に示すような送信信号を生成する。図３は、ユーザ１宛ての送信信号及びユーザ２宛ての送信信号の構成の一例を夫々示す。図３において、縦軸は周波数（サブキャリア）、横軸は時間（ＯＦＤＭシンボル）を夫々表す。

ＯＦＤＭＡ方式は、利用可能な周波数帯域を分割した複数のサブキャリアを部分的にユーザに割り当てることにより、周波数軸上で複数のユーザを多重する。尚、ＯＦＤＭ方式は、利用可能な周波数帯域を分割した複数のサブキャリア全体をユーザに割り当てる点において、ＯＦＤＭＡ方式とは異なる。図３において、ユーザ１及びユーザ２は、空間的に異なる送信ストリームが夫々割り当てられ、かつ、周波数方向にサブキャリアｆ１〜ｆ３６、時間方向にＯＦＤＭシンボルｔ１〜ｔ６のリソースが共通して割り当てられている。

以降、このように各ユーザに割り当てられる周波数及び時間リソース（本例であれば周波数方向にサブキャリアｆ１〜ｆ３６、時間方向にＯＦＤＭシンボルｔ１〜ｔ６のリソース）を、Burst（バースト）と呼ぶ。また、各Burstにおいて、図１及び図２において図示しない符号化部及び復号化部における処理単位となる一群のリソース（本例であれば、１８サブキャリア×６ＯＦＤＭシンボル）をリソースブロック（ＲＢ；resource block）と呼ぶ。図３において、リソースブロックは太枠で表示され、ユーザ１及びユーザ２にはＲＢ１（周波数方向にサブキャリアｆ１〜ｆ１８、時間方向にＯＦＤＭシンボルｔ１〜ｔ６のリソース）及びＲＢ２（周波数方向にサブキャリアｆ１９〜ｆ３６、時間方向にＯＦＤＭシンボルｔ１〜ｔ６のリソース）が割り当てられている。また、図３において、各ＯＦＤＭシンボル中のデータ信号用のサブキャリアが無地ブロック、パイロット信号用のサブキャリアが斜線ブロックで夫々表されている。即ち、ＯＦＤＭシンボル＝ｔ１において、ｆ１，ｆ２，ｆ１９及びｆ２０がパイロットサブキャリア、ｆ３〜ｆ１８及びｆ２１〜ｆ３６がデータサブキャリアを夫々表す。

図３に示すような送信信号において、サブキャリア及びＯＦＤＭシンボル毎（即ち、各ブロック毎）に、空間的に多重されるユーザ信号ｓが異なるため、数式（１０）に基づき算出されるγも異なる。仮に、パイロット信号に基づき算出したγをγ^pとし、データ信号に基づき算出したγをγ^dとして、パイロット信号及びデータ信号を区別して正規化係数の乗算を行ったとしても、γ^pとγ^dとが一致しないので、受信側において実効チャネルを正確に推定できない。従って、本実施形態に係る無線通信装置は、受信側において正確に実効チャネルを推定できるように、パイロット信号及びデータ信号に対して共通の正規化係数を導出し、乗算することにより送信信号を生成する。

以下、図１の無線通信装置がマルチキャリア伝送を行う場合における、上記共通の正規化係数の具体的導出方法を５つ例示する。尚、当然のことながら、上記共通の正規化係数の導出手法はこれらに限られない。

（第１の導出手法）
第１の導出手法は、各リソースブロック中のパイロット信号及びデータ信号の各々に対して算出した正規化係数の平均値を、当該リソースブロック中の全てのパイロット信号及びデータ信号に乗算する正規化係数として導出する手法である。第１の導出手法を図３に示す送信信号に適用すると、ＲＢ１（ＯＦＤＭシンボルｔ１〜ｔ６、サブキャリアｆ１〜ｆ１８）に含まれる６×１８＝１０８個の信号の各々に対して算出した正規化係数の平均値が、ＲＢ１中の全てのパイロット信号及びデータ信号に乗算される。

（第２の導出手法）
第２の導出手法は、各Burst中のパイロット信号及びデータ信号の各々に対して算出した正規化係数の平均値を、当該Burst中の全てのパイロット信号及びデータ信号に乗算する正規化係数として導出する手法である。第２の導出手法を図３に示す送信信号に適用すると、ＲＢ１及びＲＢ２（ＯＦＤＭシンボルｔ１〜ｔ６、サブキャリアｆ１〜ｆ３６）に含まれる６×３６＝２１６個の信号の各々に対して算出した正規化係数の平均値が、ＲＢ１及びＲＢ２中の全てのパイロット信号及びデータ信号に乗算される。

（第３の導出手法）
第３の導出手法は、リソースブロックを時分割した各ＯＦＤＭシンボルグループ中のパイロット信号及びデータ信号の各々に対して算出した正規化係数の平均値を、当該ＯＦＤＭシンボルグループ中の全てのパイロット信号及びデータ信号に乗算する正規化係数として導出する手法である。尚、リソースブロックの分割態様は任意である。例えば、図３に示すような６ＯＦＤＭシンボルを含むリソースブロックを分割する場合であれば、６等分割（６グループ×１ＯＦＤＭシンボル）、３等分割（３グループ×２ＯＦＤＭシンボル）及び２等分割（２グループ×３ＯＦＤＭシンボル）のいずれでもよいし、受信側において分割ルールが既知であれば不等分割でもよい。第３の導出手法を図３に示す送信信号に適用すると、ＲＢ１を例えば２等分割したＯＦＤＭシンボルグループ（ＯＦＤＭシンボルｔ１〜ｔ３、サブキャリアｆ１〜ｆ１８）に含まれる３×１８＝５４個の信号の各々に対して算出した正規化係数の平均値が、当該ＯＦＤＭシンボルグループ中の全てのパイロット信号及びデータ信号に乗算される。

（第４の導出手法）
第４の導出手法は、各Burstを時分割した各ＯＦＤＭシンボルグループ中のパイロット信号及びデータ信号の各々に対して算出した正規化係数の平均値を、当該ＯＦＤＭシンボルグループ中の全てのパイロット信号及びデータ信号に乗算する正規化係数として導出する手法である。尚、Burstの分割態様は任意である。例えば、図３に示すような６ＯＦＤＭシンボルを含むBurstを分割する場合であれば、６等分割（６グループ×１ＯＦＤＭシンボル）、３等分割（３グループ×２ＯＦＤＭシンボル）及び２等分割（２グループ×３ＯＦＤＭシンボル）のいずれでもよいし、受信側において分割ルールが既知であれば不等分割でもよい。第４の導出手法を図３に示す送信信号に適用すると、Burstを例えば２等分割したＯＦＤＭシンボルグループ（ＯＦＤＭシンボルｔ１〜ｔ３、サブキャリアｆ１〜ｆ３６）に含まれる３×３６＝１０８個の信号の各々に対して算出した正規化係数の平均値が、当該ＯＦＤＭシンボルグループ中の全てのパイロット信号及びデータ信号に乗算される。

（第５の導出方法）
第５の導出方法は、図１の無線通信装置が送信する送信信号の全体（送信フレーム）に含まれるパイロット信号及びデータ信号の各々に対して算出した正規化係数の平均値を、当該フレーム内の全てのパイロット信号及びデータ信号に乗算する正規化係数として導出する手法である。図３においてユーザ１及びユーザ２に対してサブキャリアｆ１〜ｆ３６が割り当てられているが、ＯＦＤＭＡ方式では周波数軸上でユーザを多重できるので、例えば図１の無線通信装置は上記サブキャリアｆ１〜ｆ３６とは異なるサブキャリアｆ３７〜７２をユーザ１及びユーザ２とは別のユーザ３及びユーザ４に割り当てることができる。この場合、フレーム全体（ＯＦＤＭシンボルｔ１〜ｔ６、サブキャリアｆ１〜ｆ７２）に含まれる６×７２＝４３２個の信号の各々に対して算出した正規化係数の平均値が、フレーム内の全てのパイロット信号及びデータ信号に乗算される。

また、図１の無線通信装置がシングルキャリア伝送を行う場合には、送信信号は例えば図４に示すように構成される。図４は、ユーザ１宛ての送信信号及びユーザ２宛ての送信信号の構成の一例を夫々示す。図４において、縦軸は周波数（キャリア）、横軸は時間（シンボル）を夫々表す。図４において、ユーザ１及びユーザ２には、空間的に異なる送信ストリームが夫々割り当てられ、かつ、周波数方向にキャリアｆ１、時間方向にシンボルｔ１〜ｔ３０のリソースが共通して割り当てられている。また、図４において、データ信号用のシンボルが無地ブロック、パイロット信号用のシンボルが斜線ブロックで夫々表されている。即ち、シンボルｔ１，ｔ２，ｔ１１，ｔ１２，ｔ２１，及びｔ２２がパイロット信号、ｔ３〜ｔ１０，ｔ１３〜ｔ２０及びｔ２３〜ｔ３０がデータ信号を夫々表す。

送信信号が図４に示すようなシングルキャリア伝送用の構成であれば、シンボル全体（ｔ１〜ｔ３０）に含まれるパイロット信号及びデータ信号の各々に対して算出した正規化係数の平均値が、当該シンボル全体に含まれる全てのパイロット信号及びデータ信号に乗算する正規化係数として導出されてもよい。また、シンボル全体（ｔ１〜ｔ３０）を時分割した各シンボルグループ（例えば、ｔ１〜ｔ１０、ｔ１１〜ｔ２０及びｔ２１〜ｔ３０）中のパイロット信号及びデータ信号の各々に対して算出した正規化係数の平均値が、当該シンボルグループ中の全てのパイロット信号及びデータ信号に乗算する正規化係数として導出されてもよい。

正規化係数乗算部１０５によって、以上のように導出した共通の正規化係数（１／√γ_avg）が乗算される結果、ユーザ１の端末及びユーザ２の端末において、次の数式（２０）及び数式（２１）に示すパイロット信号ｙ^p及びデータ信号ｙ^dが得られる。尚、説明の簡単化のため、数式（２０）及び（２１）において、雑音信号を表示していない。

ユーザ１の端末及びユーザ２の端末において、パイロット信号ｓ^pの値既知であるから、数式（２０）に示すパイロット信号ｙ^pを当該既知の値で除することにより、実効チャネル１／√γ_avgを正確に推定することができる。従って、ユーザ１の端末及びユーザ２の端末において推定実効チャネルＨeffを用いて数式（２１）に示すパイロット信号ｙdをチャネル等化することにより、次の数式（２２）に示すパイロット信号ｙ'^dが得られる。

ユーザ１の端末及びユーザ２の端末において、数式（２２）に示すデータ信号ｙ'^dに対して前述したモジュロ演算を施し、摂動ベクトルｄ^dを除去することにより、データ信号ｓ^dを正確に復元することができる。

尚、上記説明では、送信アンテナ数及びユーザ数を共に２として各ユーザに１つずつ送信ストリームを割り当てているが、送信アンテナ数を３以上として各ユーザに２以上の送信ストリームを割り当ててもよいし、ユーザ数を３以上としてもよい。また、ユーザ端末の受信アンテナを複数としてもよく、この場合は当該複数の受信アンテナによって用いられる受信フィルタ行列を考慮したチャネル情報を送信側の無線通信装置にフィードバックすればよい。

以上説明したように、本実施形態に係る無線通信装置は、データ信号に対してのみ摂動ベクトルを付加し、パイロット信号及びデータ信号に対して共通の正規化係数を乗算して送信信号を生成している。従って、受信側の無線通信装置は既知のパイロット信号値に基づいて正確な実効チャネルを推定し、当該実効チャネルを用いてチャネル等化を行うことにより、摂動ベクトルの付加されたデータ信号を正確に復元できる。即ち、本実施形態に係る無線通信装置によれば、摂動ベクトルを用いた無線通信を現に実施することができる。

（第２の実施形態）
図５に示すように、本発明の第２の実施形態に係る無線通信装置は、上記図１に示す無線通信装置において、ウェイト乗算部１０４をウェイト乗算部３０４、ウェイト計算部１１０をウェイト計算部３１０に夫々置き換えている。以下の説明では、図５において図１と同一部分には同一符号を付して示し、異なる部分を中心に述べる。

ウェイト計算部３１０は、図５の無線通信装置と受信側の無線通信装置との間で予め共有されているcodebookの中から受信側の無線通信装置によって選択されたウェイト行列を示すインデックスをフィードバック情報として受け取る。ウェイト計算部３１０は、上記codebookにおいて上記インデックスによって指定されるウェイト行列３８を摂動ベクトル付加部１０３及びウェイト乗算部３０４に入力する。ここで、codebookの中から選択されたウェイトを用いてＳＤＭＡ方式に従う無線通信を行う無線通信システムでは、上記選択されたウェイト（例えば、上記ウェイト行列３８）を示すインデックスをフレーム内のヘッダ部等の制御信号を示す部分に格納することにより受信側の無線通信装置へ通知することができる。

ウェイト乗算部３０４は、前述したウェイト乗算部１０３とは異なり、変調部１０１からのパイロット信号１３に対してウェイト乗算を行わず、摂動ベクトル付加部１０３からのデータ信号１５に対してのみウェイト乗算を行う。ウェイト乗算部３０４は、ウェイト乗算済みのデータ信号１７を正規化係数乗算部１０５に入力する。一方、上記パイロット信号１３は、変調部１０１から正規化係数乗算部１０５に直接入力される。即ち、正規化係数乗算部１０５には、次の数式（２３）に示すパイロット信号１３（ｘ^p）と、次の数式（２４）に示すデータ信号１７（ｘ^d）とが入力される。

上記パイロット信号１３（ｘ^p）及びデータ信号１７（ｘ^d）は、正規化係数乗算部１０５によって前述した第１の実施形態と同様に共通の正規化係数１／√γavgを乗算され、受信側の無線通信装置に送信される。

図５の無線通信装置からの送信信号を受信する無線通信装置は、例えば図６に示すように、アンテナ２０１、無線部２０２、ＧＩ除去部２０３、ＦＦＴ部２０４、チャネル推定部４０５、チャネル等化部２０６及びモジュロ演算部２０７及び復調部２０８を有する。以下の説明では、図６において図２と同一部分には同一符号を付して示し、異なる部分を中心に述べる。

数式（２３）及び（２４）に示す送信信号を受信すると、図６の無線通信装置は、次の数式（２５）及び数式（２６）に示すパイロット信号ｙ^p及びデータ信号ｙ^dが共に得られる。尚、説明の簡単化のため、数式（２５）及び（２６）において、雑音信号を表示していない。

前述したように、数式（２６）におけるＷは、数式（４）に示すようなチャネル行列Ｈの擬似逆行列を計算して得られるウェイト行列はなく、複数の候補が予め定められたcodebook中から選択されたウェイト行列である。即ち、数式（２６）におけるＨＷは、必ずしも単位行列とならない。従って、チャネル推定部４０５は、チャネル等化部２０６が正確にチャネル等化を行うために実効チャネル（ＨＷ×１／√γ_avg）を推定する必要がある。まず、チャネル推定部４０５は、数式（２５）に示すパイロット信号と、既知のパイロット信号値とに基づき、次の数式（２７）に示す推定実効チャネルを得る。

更に、チャネル推定部４０５は、図５の無線通信装置から通知されるインデックス４４に基づいてウェイト行列３８と同じウェイト行列（Ｗ）を計算し、数式（２７）に示す推定実効チャネルに乗算して、次の数式（２８）に示す推定実効チャネルを得る。

チャネル等化部２０６は、数式（２８）に示す推定実効チャネルを用いて、次の数式（２９）に示すように、チャネル等化を行う。

以上説明したように、本実施形態に係る無線通信装置は、データ信号に対してのみ摂動ベクトルを付加し、かつ、codebookから選択されたウェイトを乗算し、パイロット信号及びデータ信号に対して共通の正規化係数を乗算して送信信号を生成している。従って、受信側の無線通信装置は既知のパイロット信号値及び上記選択されたウェイトを示すインデックスに基づいて正確な実効チャネルを推定し、当該実効チャネルを用いてチャネル等化を行うことにより、摂動ベクトルの付加されたデータ信号を正確に復元できる。即ち、本実施形態に係る無線通信装置によれば、摂動ベクトルを用いた無線通信を現に実施することができる。

（第３の実施形態）
図７に示すように、本発明の第３の実施形態に係る無線通信装置は、上記図１に示す無線通信装置において、摂動ベクトル付加部１０３を摂動ベクトル付加部５０３、無線部１０８−１，…，１０８−Ntを無線部５０８−１，…，５０８−Ntに夫々置き換え、制御信号生成部５１１を更に設けている。以下の説明では、図７において図１と同一部分には同一符号を付して示し、異なる部分を中心に述べる。

摂動ベクトル付加部５０３は、前述した摂動ベクトル付加部１０３とは異なり、パイロット信号１３に対しても摂動ベクトル６０を付加する。即ち、摂動ベクトル付加部５０３は、摂動ベクトルを付加したデータ信号１５と、摂動ベクトル６０を付加したパイロット信号５９とをウェイト乗算部１０４に入力する。また、摂動ベクトル付加部５０３は、パイロット信号１３に付加した摂動ベクトル６０を制御信号生成部５１１に入力する。

ウェイト乗算部１０４は、ウェイト行列１８を、摂動ベクトル付加部５０３からのパイロット信号５９及びデータ信号１５に乗算する。ウェイト乗算部１０４は、ウェイト乗算済みのパイロット信号５６及びウェイト乗算済みのデータ信号１７を正規化係数乗算部１０５に入力する。

制御信号生成部５１１は、摂動ベクトル付加部５０３から入力される摂動ベクトル６０を示す情報を受信側の無線通信装置に通知するための制御信号６１を生成する。尚、制御信号６１を生成することの技術的意義は後述する。制御信号生成部５１１は、制御信号６１を無線部５０８−１，…，５０８−Ntに入力する。

無線部５０８−１，…，５０８−Ntは、前述した無線部１０８−１，…，１０８−Ntの行う送信処理に加えて、上記制御信号６１に対する送信処理を行う。制御信号６１は、無線部５０８−１，…，５０８−Ntによって、例えば送信信号のプリアンブルに格納されてアンテナ１０９−１，…，１０９−Ntより送信される。

以下、制御信号６１を生成することの技術的意義を説明する。
前述したように、図７の無線通信装置は、パイロット信号１３に対しても摂動ベクトル６０を付加している。一方、受信側の無線通信装置にとって上記摂動ベクトル６０は未知の値である。従って、受信側の無線通信装置は、数式（１６）から明らかなように正確な実効チャネルを推定できない。しかしながら、受信側の無線通信装置に上記摂動ベクトル６０を通知できれば、受信側の無線通信装置は通知された摂動ベクトル６０を既知のパイロット信号に付加することにより、正確な実効チャネルを推定できる。即ち、制御信号６１を生成することにより、送信側の無線通信装置においてパイロット信号及びデータ信号の両方に摂動ベクトルを付加する場合にも、受信側の無線通信装置において正確な実効チャネルを推定できる。

尚、制御信号６１は、摂動ベクトル６０そのものの値でもよいが、例えば摂動間隔τを単位としてパイロット信号１３が元の信号点から実軸方向及び虚軸方向にどの程度移動しているかを夫々示す移動度Ｎ_Re及び移動度Ｎ_Imであってもよい。移動度Ｎ_Re及び移動度Ｎ_Imは、次の数式（３０）及び（３１）により夫々算出できる。

数式（３０）及び数式（３１）において、ｄ^pは摂動ベクトル６０を表し、Re()は括弧内の複素数値の実部を表し、Im()は括弧内の複素数値の虚部を表す。尚、変調部１０１がパイロット系列１１に適用する変調方式は受信側にとって既知であるので、受信側は当該変調方式に基づき摂動間隔τを算出できる。従って、受信側は、通知された移動度Ｎ_Re及び移動度Ｎ_Imと、算出した摂動間隔τとを用いて摂動ベクトルｄ^dを復元できる。移動度Ｎ_Re及び移動度Ｎ_Imは整数値なので、摂動ベクトル６０そのものの値に比べて僅かなビット数で表現可能である。即ち、摂動ベクトル６０そのものの値を制御信号６１とするよりも、上記移動度Ｎ_Re及び移動度Ｎ_Imを制御信号６１としたほうがオーバーヘッドを抑えられる。

以上説明したように、本実施形態に係る無線通信装置は、パイロット信号に対しても摂動ベクトルを付加し、当該摂動ベクトルを受信側に通知するための制御信号を生成している。従って、受信側の無線通信装置は既知のパイロット信号値と当該制御信号によって通知される摂動ベクトルに基づいて正確な実効チャネルを推定し、当該実効チャネルを用いてチャネル等化を行うことにより、摂動ベクトルの付加されたデータ信号を正確に復元できる。即ち、本実施形態に係る無線通信装置によれば、摂動ベクトルを用いた無線通信を現に実施することができる。

（第４の実施形態）
図８に示すように、本発明の第４の実施形態に係る無線通信装置は、上記図５に示す無線通信装置において、正規化係数乗算部１０５を正規化係数乗算部８０５、無線部１０８−１，…，１０８−Ntを無線部８０８−１，…，８０８−Ntに夫々置き換え、制御信号生成部８１１を更に設けている。以下の説明では、図８において図５と同一部分には同一符号を付して示し、異なる部分を中心に述べる。

変調部１０１から出力されるパイロット信号１３は、正規化係数乗算部８０５に入力される。正規化係数乗算部８０５は、入力されるデータ信号１７及びパイロット信号１３に基づき所定の導出方法（例えば、前述した各種導出方法）に従って正規化係数８０を算出する。正規化係数乗算部８０５は、上記正規化係数８０をデータ信号１７にのみ乗算する。即ち、正規化係数乗算部８０５は、上記正規化係数８０を算出するためにパイロット信号１３を利用するものの、当該パイロット信号１３には正規化係数８０を乗算しない。正規化係数乗算部８０５は、パイロット信号１３と、正規化係数８０を乗算済みのデータ信号とをＩＦＦＴ部１０６−１，…，１０６−Ntに入力する。また、正規化係数乗算部８０５は、算出した正規化係数８０を制御信号生成部８１１に入力する。

制御信号生成部８１１は、正規化係数乗算部８０５によってデータ信号１７に乗算される正規化係数８０を示す情報を受信側の無線通信装置に通知するために制御信号８１を生成する。尚、制御信号８１を生成することの技術的意義は後述する。制御信号生成部８１１は、制御信号８１を無線部８０８−１，…，８０８−Ntに入力する。

無線部８０８−１，…，８０８−Ntは、前述した無線部１０８−１，…，１０８−Ntの行う送信処理に加えて、上記制御信号８１に対する送信処理を行う。制御信号８１は、無線部８０８−１，…，８０８−Ntによって、例えば送信信号のプリアンブルに格納されてアンテナ１０９−１，…，１０９−Ntより送信される。

図８の無線通信装置からの送信信号を受信する無線通信装置は、例えば図９に示すように、アンテナ２０１、無線部２０２、ＧＩ除去部２０３、ＦＦＴ部２０４、チャネル推定部９０５、チャネル等化部２０６及びモジュロ演算部２０７及び復調部２０８を有する。以下の説明では、図９において図６と同一部分には同一符号を付して示し、異なる部分を中心に述べる。

以下、制御信号８１を生成することの技術的意義を説明する。
前述したように、図８の無線通信装置は、パイロット信号１３に対して正規化係数８０を乗算せずに送信処理を行う。この場合、受信側の無線通信装置は、次の数式（３２）に示すパイロット信号ｙ^pを受信する。

尚、図８の無線通信装置は、データ信号に関する送信処理において前述した図５の無線通信装置と同様であるので、受信側の無線通信装置が受信するデータ信号ｙ^dは数式（２６）で表すことができる。

数式（２６）によれば、受信側の無線通信装置がデータ信号２１のチャネル等化を適切に行うためには、実効チャネル（ＨＷ×１／√γ_avg）を推定する必要がある。まず、チャネル推定部９０５は、数式（３２）に示すパイロット信号と、既知のパイロット信号値とに基づき、次の数式（３３）に示す推定実効チャネルを得る。

更に、チャネル推定部９０５は、図８の無線通信装置から通知されるcodebookのインデックス４４に基づいて導出されるウェイト行列３８と同じウェイト行列（W）と、図８の無線通信装置から制御信号８１を介して通知される正規化係数９１（１／√γ_avg）とを、数式（３３）に示す推定実効チャネルに乗算して、次の数式（３４）に示す推定実効チャネルを得る。

チャネル等化部２０６は、数式（３４）に示す推定実効チャネルを用いて、次の数式（３５）に示すように、チャネル等化を行う。

数式（３５）から明らかなように、パイロット信号１３に対して正規化係数８０が乗算されなくても、受信側の無線通信装置は制御信号８１を介して当該正規化係数８０（９１）を取得できるので適切にチャネル等化を行うことができる。

以上説明したように、本実施形態に係る無線通信装置は、データ信号に対してのみ摂動ベクトルを付加し、かつ、codebookから選択されたウェイトを乗算し、データ信号及びパイロット信号に基づき導出した正規化係数を乗算して送信信号を生成し、更に上記正規化係数を通知するための制御信号を生成している。従って、受信側の無線通信装置は既知のパイロット信号値及び上記選択されたウェイトを示すインデックス及び上記制御信号を介して通知される正規化係数に基づいて正確な実効チャネルを推定し、当該実効チャネルを用いてチャネル等化を行うことにより、摂動ベクトルの付加されたデータ信号を正確に復元できる。即ち、本実施形態に係る無線通信装置によれば、摂動ベクトルを用いた無線通信を現に実施することができる。

尚、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また上記各実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、各実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。

第１の実施形態に係る無線通信装置を示すブロック図。 図１の無線通信装置の送信信号を受信可能な無線通信装置を示すブロック図。 図１の無線通信装置の送信信号におけるデータ信号及びパイロット信号の信号構成の一例を示す図。 図１の無線通信装置の送信信号におけるデータ通信及びパイロット信号の信号構成の一例を示す図。 第２の実施形態に係る無線通信装置を示すブロック図。 図５の無線通信装置の送信信号を受信可能な無線通信装置を示すブロック図。 第３の実施形態に係る無線通信装置を示すブロック図。 第４の実施形態に係る無線通信装置を示すブロック図。 図８の無線通信装置の送信信号を受信可能な無線通信装置を示すブロック図。

符号の説明

１１・・・パイロット系列
１２・・・データ系列
１３・・・パイロット信号
１４・・・データ信号
１８・・・ウェイト行列
２１・・・データ信号
２２・・・パイロット信号
２３・・・推定実効チャネル
３８・・・ウェイト行列
４３・・・推定実効チャネル
４４・・・インデックス
６０・・・摂動ベクトル
６１・・・制御信号
８０・・・正規化係数
８１・・・制御信号
９１・・・正規化係数
１０１，１０２・・・変調部
１０３・・・摂動ベクトル付加部
１０４・・・ウェイト乗算部
１０５・・・正規化係数乗算部
１０６−１，…，１０６−Nt・・・ＩＦＦＴ部
１０７−１，…，１０７−Nt・・・ＧＩ付加部
１０８−１，…，１０８−Nt・・・無線部
１０９−１，…，１０９−Nt・・・アンテナ
１１０・・・ウェイト計算部
２０１・・・アンテナ
２０２・・・無線部
２０３・・・ＧＩ除去部
２０４・・・ＦＦＴ部
２０５・・・チャネル推定部
２０６・・・チャネル等化部
２０７・・・モジュロ演算部
２０８・・・復調部
３０４・・・ウェイト乗算部
３１０・・・ウェイト計算部
４０５・・・チャネル推定部
５０３・・・摂動ベクトル付加部
５０８−１，…，５０８−Nt・・・無線部
５１１・・・制御信号生成部
８０５・・・正規化係数乗算部
８１１・・・制御信号生成部
８０８−１，…，８０８−Nt・・・無線部
９０５・・・チャネル推定部

Claims (11)

1. 第１のパイロット信号及び第１のデータ信号を含む第１の送信信号のうち前記第１のデータ信号に対して摂動ベクトルを付加し、第２のパイロット信号及び第２のデータ信号を含む第２の送信信号を得る摂動ベクトル付加部と、
   前記第２の送信信号のうち前記第２のデータ信号に対して、前記受信側における干渉を除去するためのウェイトを乗算し、第３のパイロット信号及び第３のデータ信号を含む第３の送信信号を得るウェイト乗算部と、
   前記第３の送信信号のうち前記第３のデータ信号に対して、総送信電力を正規化するための共通の正規化係数を乗算し、第４のパイロット信号及び第４のデータ信号を含む第４の送信信号を得る正規化係数乗算部と、
   前記第４の送信信号を送信する送信部と
   を具備することを特徴とする無線通信装置。
2. 前記摂動ベクトル付加部は前記第１の送信信号のうち前記第１のデータ信号に対してのみ前記摂動ベクトルを付加し、
   前記ウェイト乗算部は前記第２の送信信号のうち前記第２のパイロット信号及び前記第２のデータ信号の両方に対して前記ウェイトを乗算し、
   前記正規化係数乗算部は、前記第３の送信信号のうち前記第３のパイロット信号及び前記第３のデータ信号の両方に対して前記正規化係数を乗算する
   ことを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
3. 前記摂動ベクトル付加部は前記第１の送信信号のうち前記第１のデータ信号に対してのみ前記摂動ベクトルを付加し、
   前記ウェイト乗算部は、前記受信側との間で予め共有される複数のウェイト候補のうち前記受信側からのフィードバック情報によって指定される１つのウェイト候補を前記ウェイトとして、前記第２の送信信号のうち前記第２のデータ信号に対してのみ乗算し、
   前記正規化係数乗算部は、前記第３の送信信号のうち前記第３のパイロット信号及び前記第３のデータ信号の両方に対して前記正規化係数を乗算する
   ことを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
4. 前記摂動ベクトル付加部は前記第１の送信信号のうち前記第１のパイロット信号及び前記第１のデータ信号の両方に対して前記摂動ベクトルを付加し、
   前記正規化係数乗算部は、前記第３の送信信号のうち前記第３のパイロット信号及び前記第３のデータ信号の両方に対して前記正規化係数を乗算し、
   前記第１のパイロット信号に付加された摂動ベクトルを示す情報を前記受信側に通知するために前記第４のパイロット信号と共に前記送信部によって送信される制御信号を生成する制御信号生成部を更に具備することを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
5. 前記正規化係数乗算部は、前記第３の送信信号のうち前記第３のデータ信号に対してのみ前記正規化係数を乗算し、
   前記正規化係数を示す情報を前記受信側に通知するために前記第４のパイロット信号と共に前記送信部によって送信される制御信号を生成する制御信号生成部を更に具備することを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
6. 前記正規化係数は、前記受信側に割り当てられる各リソースブロック内で共通であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の無線通信装置。
7. 前記正規化係数は、前記受信側に割り当てられる各バースト内で共通であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の無線通信装置。
8. 前記正規化係数は、前記受信側に割り当てられる各リソースブロックを時分割した各シンボルグループ内で共通であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の無線通信装置。
9. 前記正規化係数は、前記受信側に割り当てられる各バーストを時分割した各シンボルグループ内で共通であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の無線通信装置。
10. 前記正規化係数は、各送信フレーム内で共通であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の無線通信装置。
11. 第１のパイロット信号及び第１のデータ信号を含む第１の送信信号のうち前記第１のデータ信号に対して摂動ベクトルを付加し、第２のパイロット信号及び第２のデータ信号を含む第２の送信信号を得ることと、
    前記第２の送信信号のうち前記第２のデータ信号に対して、前記受信側における干渉を除去するためのウェイトを乗算し、第３のパイロット信号及び第３のデータ信号を含む第３の送信信号を得ることと、
    前記第３の送信信号のうち前記第３のデータ信号に対して、総送信電力を正規化するための共通の正規化係数を乗算し、第４のパイロット信号及び第４のデータ信号を含む第４の送信信号を得ることと、
    前記第４の送信信号を送信することと
    を具備することを特徴とする無線通信方法。

Images