JP2012105146A - 端末装置、基地局装置、通信システム、通信方法、及びプロセッサ - Google Patents
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Abstract
【課題】装置間で通知する情報の情報量を低減すること。
【解決手段】伝搬路状態情報生成部は、ＣＲＳ用伝搬路推定部が推定した伝搬路状態を、予め定めた値で近似し、近似した伝搬路状態情報を生成する。Ｍｏｄｕｌｏ演算部ｂ１０９は、伝搬路状態情報生成部が生成した伝搬路状態情報生成部に基づいて送信された信号であって、同一周波数及び同一時刻に多重されて送信された複数の端末装置宛の信号に対してＭｏｄｕｌｏ演算を行う。
【選択図】図６
【解決手段】伝搬路状態情報生成部は、ＣＲＳ用伝搬路推定部が推定した伝搬路状態を、予め定めた値で近似し、近似した伝搬路状態情報を生成する。Ｍｏｄｕｌｏ演算部ｂ１０９は、伝搬路状態情報生成部が生成した伝搬路状態情報生成部に基づいて送信された信号であって、同一周波数及び同一時刻に多重されて送信された複数の端末装置宛の信号に対してＭｏｄｕｌｏ演算を行う。
【選択図】図６
Description
本発明は、端末装置、基地局装置、通信システム、通信方法、及びプロセッサに関する。
近年、無線データ通信の高速化を限られた周波数帯域で実現するため、周波数利用効率向上のための研究が多くなされてきた。その中でも、複数のアンテナを同時に利用することにより、単位周波数当たりの伝送容量を増やすＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ；多入力多出力）技術は注目を浴びている。
＜ＭＩＭＯ／ＭＵ−ＭＩＭＯ＞
下りリンクにおいては、同一周波数・同一時刻で、複数の端末装置に信号を送信する下りリンクＭＵ−ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｕｓｅｒ ＭＩＭＯ）システムは、特に大きな伝送容量を達成できる。一方、１つの端末装置に同一周波数・同一時刻に複数ストリームの信号を送信するＳＵ−ＭＩＭＯ（Ｓｉｎｇｌｅ−Ｕｓｅｒ ＭＩＭＯ）システムでは、同じ端末装置の複数の受信アンテナで信号を受信する。そのため、ＳＵ−ＭＩＭＯシステムでは、受信アンテナ間の相関が高いことが多く、相関のない又は低い場合と比較して伝送容量が低下していた。一方、ＭＵ−ＭＩＭＯシステムでは、端末装置同士に距離があるため、受信アンテナ間の伝搬路に相関が低く、より大きな伝送容量を達成できる。
下りリンクにおいては、同一周波数・同一時刻で、複数の端末装置に信号を送信する下りリンクＭＵ−ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｕｓｅｒ ＭＩＭＯ）システムは、特に大きな伝送容量を達成できる。一方、１つの端末装置に同一周波数・同一時刻に複数ストリームの信号を送信するＳＵ−ＭＩＭＯ（Ｓｉｎｇｌｅ−Ｕｓｅｒ ＭＩＭＯ）システムでは、同じ端末装置の複数の受信アンテナで信号を受信する。そのため、ＳＵ−ＭＩＭＯシステムでは、受信アンテナ間の相関が高いことが多く、相関のない又は低い場合と比較して伝送容量が低下していた。一方、ＭＵ−ＭＩＭＯシステムでは、端末装置同士に距離があるため、受信アンテナ間の伝搬路に相関が低く、より大きな伝送容量を達成できる。
＜線形ＭＵ−ＭＩＭＯ＞
下りリンクにおいて、線形ＭＵ−ＭＩＭＯ方式は、基地局装置が送信信号に線形フィルタを乗算して端末装置を空間多重する技術である。
下りリンクにおいて、線形ＭＵ−ＭＩＭＯ方式は、基地局装置が送信信号に線形フィルタを乗算して端末装置を空間多重する技術である。
（１）Ｐｅｒｆｅｃｔ ＣＳＩ
Ｐｅｒｆｅｃｔ ＣＳＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を用いた線形ＭＵ−ＭＩＭＯシステムでは、基地局装置が端末装置の伝搬路状態情報（ＣＳＩ）を誤差無く完全に取得する。基地局装置は、端末装置の伝搬路状態情報に基づいて線形フィルタを算出して、各端末装置宛の信号にその線形フィルタ乗算することでユーザ間干渉を除去する。その後、ユーザ間干渉を除去した信号を、各端末装置宛に送信する。
Ｐｅｒｆｅｃｔ ＣＳＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を用いた線形ＭＵ−ＭＩＭＯシステムでは、基地局装置が端末装置の伝搬路状態情報（ＣＳＩ）を誤差無く完全に取得する。基地局装置は、端末装置の伝搬路状態情報に基づいて線形フィルタを算出して、各端末装置宛の信号にその線形フィルタ乗算することでユーザ間干渉を除去する。その後、ユーザ間干渉を除去した信号を、各端末装置宛に送信する。
（２）Ｃｏｄｅｂｏｏｋ
下りリンクＭＵ−ＭＩＭＯシステムでは、各端末装置宛に所望信号を送信するため、基地局装置が、各端末装置の伝搬路状態を取得する必要がある。
例えば、時分割多重(ＴＤＤ： Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ)に基づいた通信システムの場合には、上りリンクと下りリンクの伝搬路が似た伝搬路状態となるので、基地局装置が上りリンクの伝搬路状態情報を算出すれば、端末装置が伝搬路状態情報を基地局装置に通知する必要は必ずしも無い。しかしながら、周波数分割多重(ＦＤＤ： Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ)の場合には、基地局装置が各端末装置の伝搬路状態情報を取得するために、端末装置が各自の伝搬路状態情報を、上りリンクの制御情報として基地局装置に通知する必要がある。
下りリンクＭＵ−ＭＩＭＯシステムでは、各端末装置宛に所望信号を送信するため、基地局装置が、各端末装置の伝搬路状態を取得する必要がある。
例えば、時分割多重(ＴＤＤ： Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ)に基づいた通信システムの場合には、上りリンクと下りリンクの伝搬路が似た伝搬路状態となるので、基地局装置が上りリンクの伝搬路状態情報を算出すれば、端末装置が伝搬路状態情報を基地局装置に通知する必要は必ずしも無い。しかしながら、周波数分割多重(ＦＤＤ： Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ)の場合には、基地局装置が各端末装置の伝搬路状態情報を取得するために、端末装置が各自の伝搬路状態情報を、上りリンクの制御情報として基地局装置に通知する必要がある。
伝搬路状態情報を通知する場合には、上りリンクの制御情報は限られているので、各端末装置が少ない情報量を送信することが検討されている。例えば、基地局装置で所望信号に対して乗算するプレコーディングベクトルの候補を、所定数、基地局装置と端末装置が共有しておき、端末装置はその中から適当なプレコーディングベクトルを選択し、そのプレコーディングベクトルを指定する番号を基地局装置に通知する手法が知られている。この基地局装置と端末装置で共有するプレコーディングベクトルの候補全体のことをＣｏｄｅｂｏｏｋと呼ぶ。この手法は、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）で採用され、ＬＴＥ−Ａ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ Ａｄｖａｎｃｅｄ；ＬＴＥの拡張）でも採用が検討されている。（非特許文献1及び非特許文献２参照）
（３）直交Ｃｏｄｅｂｏｏｋ
線形ＭＵ−ＭＩＭＯにおいて、Ｃｏｄｅｂｏｏｋを用いるとき、基地局装置は、各端末宛の信号に、互いに直交したプレコーディングベクトルを乗算して送信すると、端末装置間の干渉（ユーザ間干渉）除去による電力損失を避けることができる。そのため、Ｃｏｄｅｂｏｏｋを採用するシステムでは、互いに直交するプレコーディングベクトルの組み合わせを用いたＣｏｄｅｂｏｏｋが提案されている。
線形ＭＵ−ＭＩＭＯにおいて、Ｃｏｄｅｂｏｏｋを用いるとき、基地局装置は、各端末宛の信号に、互いに直交したプレコーディングベクトルを乗算して送信すると、端末装置間の干渉（ユーザ間干渉）除去による電力損失を避けることができる。そのため、Ｃｏｄｅｂｏｏｋを採用するシステムでは、互いに直交するプレコーディングベクトルの組み合わせを用いたＣｏｄｅｂｏｏｋが提案されている。
＜ＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯ＞
一方、線形ＭＵ−ＭＩＭＯ方式よりも良好な特性を示すＭＵ−ＭＩＭＯ方式として注目されているのが、ＶＰ（Ｖｅｃｔｏｒ Ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ）ＭＵ−ＭＩＭＯ方式である。
ＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯシステムでは、端末装置が受信信号にＭｏｄｕｌｏ（剰余）演算という演算を施す。Ｍｏｄｕｌｏ演算とは、信号点平面において、Ｍｏｄｕｌｏ幅という所定の間隔の整数倍だけ平行移動した点を同じ信号点と見なす処理である。端末装置が複数の信号点を同一と見なすことは、基地局装置にとってみると、送信信号を選択するときの自由度が高くなることを意味する。基地局装置では、この自由度を利用して、より低電力で送信できる点を選択して送信する。結果として、ＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯシステムでは、線形ＭＵ−ＭＩＭＯシステムと比較して電力効率が向上する。ここで、ＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯシステムでは、基地局装置が、端末装置の伝搬路状態情報そのものを完全に取得している（非特許文献３参照）。ＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯは、直交した伝搬路を持っていなくても、電力損失無く多重できる端末装置の組み合わせが存在する。そのため、ＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯは、線形ＭＵ−ＭＩＭＯと比較して多くの端末装置を電力効率良く多重することかでき、ひいては周波数利用効率の改善に寄与する。
一方、線形ＭＵ−ＭＩＭＯ方式よりも良好な特性を示すＭＵ−ＭＩＭＯ方式として注目されているのが、ＶＰ（Ｖｅｃｔｏｒ Ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ）ＭＵ−ＭＩＭＯ方式である。
ＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯシステムでは、端末装置が受信信号にＭｏｄｕｌｏ（剰余）演算という演算を施す。Ｍｏｄｕｌｏ演算とは、信号点平面において、Ｍｏｄｕｌｏ幅という所定の間隔の整数倍だけ平行移動した点を同じ信号点と見なす処理である。端末装置が複数の信号点を同一と見なすことは、基地局装置にとってみると、送信信号を選択するときの自由度が高くなることを意味する。基地局装置では、この自由度を利用して、より低電力で送信できる点を選択して送信する。結果として、ＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯシステムでは、線形ＭＵ−ＭＩＭＯシステムと比較して電力効率が向上する。ここで、ＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯシステムでは、基地局装置が、端末装置の伝搬路状態情報そのものを完全に取得している（非特許文献３参照）。ＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯは、直交した伝搬路を持っていなくても、電力損失無く多重できる端末装置の組み合わせが存在する。そのため、ＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯは、線形ＭＵ−ＭＩＭＯと比較して多くの端末装置を電力効率良く多重することかでき、ひいては周波数利用効率の改善に寄与する。
3GPP Technical Specification 36.211 v8.9.0
H. Tong, M. Hoshino, F. Yang, M. Xu, D. Imamura,"Codebook Design for 3GPP LTE-Advanced"IEICE信学技報RCS2010-56
B. M. Hochwald, C. B. Peel, A. L. Swindlehurst, "A Vector-Perturbation Technique for Near-Capacity MUMIMO Part II Perturbation," IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS, VOL. 53, NO. 3, MARCH 2005
しかしながら、ＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯシステムでは、基地局装置が端末装置の伝搬路状態情報そのものを完全に取得するため、その伝搬路状態情報の通知に用いる上りリンクの制御情報の情報量及びそのオーバーヘッドが増大してしまう。つまり、従来技術では、装置間で通知する情報の情報量が増大するという欠点があった。
また、線形ＭＵ−ＭＩＭＯに用いられる直交Ｃｏｄｅｂｏｏｋを用いたとしても、ＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯの「直交した伝搬路を持っていなくても、電力損失無く多重できる端末装置の組み合わせが存在する」という利点を活かすことができず、ＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯの特性が劣化してしまう。
また、線形ＭＵ−ＭＩＭＯに用いられる直交Ｃｏｄｅｂｏｏｋを用いたとしても、ＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯの「直交した伝搬路を持っていなくても、電力損失無く多重できる端末装置の組み合わせが存在する」という利点を活かすことができず、ＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯの特性が劣化してしまう。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯの直交していない伝搬路を有する端末装置同士でも電力効率良く多重できるという特徴を保持しつつ、装置間で通知する情報の情報量を低減することができる端末装置、基地局装置、通信システム、通信方法、及びプロセッサを提供する。
（１）本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、推定された基地局装置との伝搬路状態を、予め定めた値で近似し、近似した伝搬路状態を示す伝搬路状態情報を生成する伝搬路状態情報生成部と、前記伝搬路状態情報生成部が生成した伝搬路状態情報を基地局装置に送信する送信部と、を備えることを特徴とする端末装置である。
（２）また、本発明の一態様は、上記の端末装置において、前記送信部が送信した伝搬路状態情報に基づいて送信された信号であって、同一周波数及び同一時刻に多重されて送信された複数の端末装置宛の信号を受信する受信部と、基地局装置から送信された共通参照信号に基づいて伝搬路状態を推定する伝搬路情報推定部と、前記受信部が受信した信号に対して剰余演算を行う剰余演算部と、を備え、前記伝搬路状態情報生成部は、前記伝搬路情報推定部が推定した伝搬路状態を、予め定めた値で近似し、近似した伝搬路状態情報を生成することを特徴とする。
（３）また、本発明の一態様は、上記の端末装置において、前記予め定めた値は整数であり、前記伝搬路状態情報生成部は、伝搬路状態情報の実部と虚部とを整数で近似し、近似した伝搬路状態情報を生成することを特徴とする。
（４）また、本発明の一態様は、上記の端末装置において、前記伝搬路状態情報生成部は、予め記憶する情報が示すユニタリ行列のうち、１つのユニタリ行列を示す情報を生成し、前記送信部は、前記伝搬路状態情報生成部が生成したユニタリ行列を示す情報を基地局装置に送信することを特徴とする。
（５）また、本発明の一態様は、上記の端末装置において、前記伝搬路状態は、少なくとも実際の伝搬路と端末装置が選択したフィルタとを等価的に１つの伝搬路と見なした等価伝搬路状態であることを特徴とする。
（６）また、本発明の一態様は、同一周波数及び同一時刻に複数の端末装置宛の信号を多重して送信する基地局装置であって、前記端末装置各々との伝搬路の伝搬路状態情報を取得する伝搬路状態情報取得部と、前記伝搬路状態情報取得部が取得した伝搬路状態情報に基づいて、ユニモジュラ行列を示す情報を生成するプレコーディングフィルタ算出部と、前記複数の端末装置宛の信号に対して、前記プレコーディングフィルタ算出部が生成した情報が示すユニモジュラ行列を乗算するユニモジュラ行列乗算部と、ユニモジュラ行列算出部がユニモジュラ行列を乗算した信号を送信する送信部と、を備えることを特徴とする基地局装置である。
（７）また、本発明の一態様は、上記の基地局装置において、前記ユニモジュラ行列を乗算した信号に対して、さらに剰余演算を行う剰余演算部と、前記剰余演算部が剰余演算を行った信号を送信する送信部と、 を備えることを特徴とする。
（８）また、本発明の一態様は、上記の基地局装置において、前記剰余演算部が剰余演算を行った信号に対して、ユニタリ行列を乗算するユニタリ行列乗算部と、前記送信部は、前記ユニタリ行列乗算部がユニタリ行列を乗算した信号を送信することを特徴とする。
（９）また、本発明の一態様は、上記の基地局装置において、前記伝搬路状態情報は、実部と虚部とが整数であり、前記端末装置各々の伝搬路状態情報を、行成分とする行列を生成する伝搬路行列生成部と、前記伝搬路行列生成部が生成した行列の行列式が＋１又は−１になるように、同一周波数及び同一時刻で信号を多重する端末装置を選択する多重端末決定部と、を備えることを特徴とする。
（１０）また、本発明の一態様は、上記の基地局装置において、前記ユニタリ行列は、端末装置から受信した情報が示すユニタリ行列であることを特徴とする。
（１１）また、本発明の一態様は、同一周波数及び同一時刻に複数の端末装置宛の信号を多重して送信する基地局装置と、前記基地局装置からの信号を受信する端末装置と、を具備する通信システムであって、前記端末装置は、基地局装置から送信された共通参照信号に基づいて伝搬路状態を推定する伝搬路情報推定部と、前記伝搬路情報推定部が推定した伝搬路状態を、予め定めた値で近似し、近似した伝搬路状態情報を生成する伝搬路状態情報生成部と、前記伝搬路状態情報生成部が生成した伝搬路状態情報を基地局装置に送信する送信部と、前記送信部が送信した伝搬路状態情報に基づいて送信された信号であって、同一周波数及び同一時刻に多重されて送信された複数の端末装置宛の信号を受信する受信部と、前記受信部が受信した信号に対して剰余演算を行う剰余演算部と、を備え、前記基地局装置は、前記端末装置が送信した伝搬路状態情報を取得する伝搬路状態情報取得部と、前記伝搬路状態情報取得部が取得した伝搬路状態情報に基づいて、ユニモジュラ行列を示す情報を生成するプレコーディングフィルタ算出部と、前記複数の端末装置宛の信号に対して、前記プレコーディングフィルタ算出部が生成した情報が示すユニモジュラ行列を乗算するユニモジュラ行列乗算部と、ユニモジュラ行列算出部がユニモジュラ行列を乗算した信号に対して、剰余演算を行う剰余演算部と、前記剰余演算部が剰余演算を行った信号を送信する送信部と、を備えることを特徴とする通信システムである。
（１２）また、本発明の一態様は、同一周波数及び同一時刻に複数の端末装置宛の信号を多重して送信する基地局装置と、前記基地局装置からの信号を受信する端末装置と、を具備する通信システムにおける通信方法であって、伝搬路情報推定部が、基地局装置から端末装置へ送信された共通参照信号に基づいて伝搬路状態を推定する伝搬路情報推定ステップと、伝搬路状態情報生成部が、前記伝搬路情報推定ステップで推定した伝搬路状態を、予め定めた値で近似し、近似した伝搬路状態情報を生成する伝搬路状態情報生成ステップと、端末送信部が、前記伝搬路状態情報生成ステップで生成した伝搬路状態情報を基地局装置に送信する端末送信ステップと、伝搬路状態情報取得部が、前記端末装置が送信した伝搬路状態情報を取得する伝搬路状態情報取得ステップと、プレコーディングフィルタ算出部が、前記伝搬路状態情報取得ステップで取得した伝搬路状態情報に基づいて、ユニモジュラ行列を示す情報を生成するプレコーディングフィルタ算出ステップと、ユニモジュラ行列乗算部が、前記複数の端末装置宛の信号に対して、前記プレコーディングフィルタ算出ステップで生成した情報が示すユニモジュラ行列を乗算するユニモジュラ行列乗算ステップと、剰余演算部が、ユニモジュラ行列算出ステップでユニモジュラ行列を乗算した信号に対して、剰余演算を行う剰余演算ステップと、基地局送信部が、前記剰余演算ステップで剰余演算を行った信号を送信する基地局送信ステップと、受信部が、前記基地局送信ステップで送信された複数の端末装置宛の信号を受信する受信ステップと、剰余演算部が、前記受信ステップで受信した信号に対して剰余演算を行う剰余演算ステップと、を有することを特徴とする通信方法である。
（１３）また、本発明の一態様は、推定された伝搬路状態を、予め定めた値で近似し、近似した伝搬路状態情報を生成する伝搬路状態情報生成部を備えることを特徴とするプロセッサである。
（１４）また、本発明の一態様は、予め定めた値で近似された伝搬路状態情報に基づいて送信された信号であって、同一周波数及び同一時刻に多重されて送信された複数の端末装置宛の信号に対して剰余演算を行う剰余演算部を備えることを特徴とするプロセッサである。
（１５）また、本発明の一態様は、伝搬路状態情報に基づいて、ユニモジュラ行列を示す情報を生成するプレコーディングフィルタ算出部と、複数の端末装置宛の信号に対して、前記プレコーディングフィルタ算出部が生成した情報が示すユニモジュラ行列を乗算するユニモジュラ行列乗算部と、ユニモジュラ行列算出部がユニモジュラ行列を乗算した信号に対して、剰余演算を行う剰余演算部と、を備えることを特徴とするプロセッサである。
本発明によれば、装置間で通知する情報の情報量を低減することができる。
（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
＜通信システム１について＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る通信システム１の一例を示す概念図である。この図において、通信システム１は、基地局装置Ａ１、及び端末装置Ｂ１１〜Ｂ１４を具備する。基地局装置Ａ１は、共通参照信号（Ｃｏｍｍｏｎ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ：ＣＲＳと称する）を送信する。なお、ＣＲＳは、基地局装置Ａ１と端末装置Ｂ１１〜Ｂ１４とが、その波形を予め記憶する信号である。端末装置Ｂ１１〜Ｂ１４各々は、基地局装置Ａ１が送信したＣＲＳに基づいて伝搬路状態を推定し、推定した伝搬路状態の値を予め定めた値で近似する。端末装置Ｂ１１〜Ｂ１４各々は、近似した伝搬路状態の値を示す伝搬路状態情報を、基地局装置Ａ１に通知する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る通信システム１の一例を示す概念図である。この図において、通信システム１は、基地局装置Ａ１、及び端末装置Ｂ１１〜Ｂ１４を具備する。基地局装置Ａ１は、共通参照信号（Ｃｏｍｍｏｎ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ：ＣＲＳと称する）を送信する。なお、ＣＲＳは、基地局装置Ａ１と端末装置Ｂ１１〜Ｂ１４とが、その波形を予め記憶する信号である。端末装置Ｂ１１〜Ｂ１４各々は、基地局装置Ａ１が送信したＣＲＳに基づいて伝搬路状態を推定し、推定した伝搬路状態の値を予め定めた値で近似する。端末装置Ｂ１１〜Ｂ１４各々は、近似した伝搬路状態の値を示す伝搬路状態情報を、基地局装置Ａ１に通知する。
基地局装置Ａ１は、各端末装置Ｂ１１〜Ｂ１４から通知された伝搬路状態情報に基づいて、ＶＰ（Ｖｅｃｔｏｒ Ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ） ＭＵ−ＭＩＭＯ方式によって、多重する端末装置を選択する。以下、基地局装置Ａ１が選択した端末装置を、選択する順序である選択順序の小さい順に、端末装置Ｂ１１、Ｂ１２、・・・、Ｂ１Ｎ（各端末装置を端末装置Ｂ１ｎ）という。基地局装置Ａ１は、選択した端末装置Ｂ１ｎに対して、復調用参照信号（ＤｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ：ＤＭＲＳと称する）及びデータ信号を送信する。ここで、基地局装置Ａ１は、ＤＭＲＳ及びデータ信号に対して、プレコーディングフィルタを乗算し、乗算後のＤＭＲＳ及びデータ信号を送信する。なお、ＤＭＲＳは、基地局装置Ａ１が、ＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯによってプレコーディングを施されたデータ信号の振幅と位相を予め各端末装置Ｂ１ｎに通知するための信号である。
図１は、基地局装置Ａ１が、多重する端末装置Ｂ１ｎとして、端末装置Ｂ１１、Ｂ１２、及びＢ１３を選択した場合の一例（Ｎ＝３）である。
図１は、基地局装置Ａ１が、多重する端末装置Ｂ１ｎとして、端末装置Ｂ１１、Ｂ１２、及びＢ１３を選択した場合の一例（Ｎ＝３）である。
多重された端末装置Ｂ１ｎは、基地局装置Ａ１から受信したＤＭＲＳに基づいて、プレコーディングフィルタを伝搬路の一部とみなした等価伝搬路（以下、単に等価伝搬路と称する）の伝搬路状態を推定し、推定した等価伝搬路の伝搬路状態を示す等価伝搬路状態情報に基づいてデータ信号を取得する。
図２は、本実施形態に係る通信システム１の動作の一例を示すシーケンス図である。この図は、図１の場合の通信システム１の動作を示す図である。
（ステップＳ１０１）基地局装置Ａ１は、ＣＲＳを送信する。その後、ステップＳ１０２に進む。
（ステップＳ１０１）基地局装置Ａ１は、ＣＲＳを送信する。その後、ステップＳ１０２に進む。
（ステップＳ１０２）端末装置Ｂ１１〜Ｂ１４は、ステップＳ１０１で送信されたＣＲＳに基づいて伝搬路状態を推定する。その後、ステップＳ１０３に進む。
（ステップＳ１０３）端末装置Ｂ１１〜Ｂ１４は、ステップＳ１０２で推定した伝搬路状態の値を予め定めた値で近似する。端末装置Ｂ１１〜Ｂ１４は、近似した伝搬路状態を示す伝搬路状態情報を算出する。その後、ステップＳ１０４に進む。
（ステップＳ１０４）端末装置Ｂ１１〜Ｂ１４は、ステップＳ１０３で算出した伝搬路状態情報を、基地局装置Ａ１へ通知する。その後、ステップＳ１０５に進む。
（ステップＳ１０３）端末装置Ｂ１１〜Ｂ１４は、ステップＳ１０２で推定した伝搬路状態の値を予め定めた値で近似する。端末装置Ｂ１１〜Ｂ１４は、近似した伝搬路状態を示す伝搬路状態情報を算出する。その後、ステップＳ１０４に進む。
（ステップＳ１０４）端末装置Ｂ１１〜Ｂ１４は、ステップＳ１０３で算出した伝搬路状態情報を、基地局装置Ａ１へ通知する。その後、ステップＳ１０５に進む。
（ステップＳ１０５）基地局装置Ａ１は、ステップＳ１０４で通知された伝搬路状態情報に基づいてＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯ方式によって多重する端末装置Ｂ１ｎを選択する。その後、ステップＳ１０６に進む。
（ステップＳ１０６）基地局装置Ａ１は、ステップＳ１０４で通知された伝搬路状態情報に基づいて、プレコーディングフィルタを算出する。基地局装置Ａ１は、生成したＤＭＲＳ及びデータ信号に対して、プレコーディングフィルタを乗算し、乗算後のＤＭＲＳ及びデータ信号を生成する。その後、ステップＳ１０７に進む。
（ステップＳ１０７）基地局装置Ａ１は、ステップＳ１０６で生成したＤＭＲＳの信号を、ステップＳ１０５で選択した端末装置Ｂ１ｎ（図２の例では、端末装置Ｂ１１、Ｂ１２、及びＢ１３）へ送信する。その後、ステップＳ１０８に進む。
（ステップＳ１０６）基地局装置Ａ１は、ステップＳ１０４で通知された伝搬路状態情報に基づいて、プレコーディングフィルタを算出する。基地局装置Ａ１は、生成したＤＭＲＳ及びデータ信号に対して、プレコーディングフィルタを乗算し、乗算後のＤＭＲＳ及びデータ信号を生成する。その後、ステップＳ１０７に進む。
（ステップＳ１０７）基地局装置Ａ１は、ステップＳ１０６で生成したＤＭＲＳの信号を、ステップＳ１０５で選択した端末装置Ｂ１ｎ（図２の例では、端末装置Ｂ１１、Ｂ１２、及びＢ１３）へ送信する。その後、ステップＳ１０８に進む。
（ステップＳ１０８）ステップＳ１０５で選択された端末装置Ｂ１ｎは、ステップＳ１０７で送信されたＤＭＲＳの信号に基づいて、等価伝搬路の伝搬路状態を推定する。その後、ステップＳ１０９に進む。
（ステップＳ１０９）基地局装置Ａ１は、ステップＳ１０６で生成したデータ信号を、ステップＳ１０５で選択した端末装置Ｂ１ｎへ送信する。その後、ステップＳ１１０に進む。
（ステップＳ１１０）ステップＳ１０５で選択された端末装置Ｂ１ｎは、ステップＳ１０８で推定した等価伝搬路の伝搬路状態を示す等価伝搬路状態情報に基づいて、データ信号を検出して取得する。
（ステップＳ１０９）基地局装置Ａ１は、ステップＳ１０６で生成したデータ信号を、ステップＳ１０５で選択した端末装置Ｂ１ｎへ送信する。その後、ステップＳ１１０に進む。
（ステップＳ１１０）ステップＳ１０５で選択された端末装置Ｂ１ｎは、ステップＳ１０８で推定した等価伝搬路の伝搬路状態を示す等価伝搬路状態情報に基づいて、データ信号を検出して取得する。
以下、基地局装置Ａ１を基地局装置ａ１といい、端末装置Ｂ１１〜Ｂ１４各々を端末装置ｂ１という。
＜基地局装置ａ１について＞
図３は、本実施形態に係る基地局装置ａ１の構成を示す概略ブロック図である。この図において、基地局装置ａ１は、アンテナａ１０１−１〜ａ１０１−Ｎ、受信部ａ１０２−１〜ａ１０２−Ｎ、ＧＩ（Ｇｕａｒｄ Ｉｎｔｅｒｖａｌ；ガードインターバル）除去部ａ１０３−１〜ａ１０３−Ｎ、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ；高速フーリエ変換）部ａ１０４−１〜ａ１０４−Ｎ、伝搬路状態情報取得部ａ１０５、スケジューリング部ａ１１、符号部ａ１２１−１〜ａ１２１−Ｍ、変調部ａ１２２−１〜ａ１２１−Ｍ、信号選択部ａ１２３、ＤＭＲＳ生成部ａ１２４、固有信号構成部ａ１２５、非線形プレコーディング部ａ１３、ＣＲＳ生成部ａ１４１、フレーム構成部ａ１４２、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ；逆高速フーリエ変換）部ａ１４３−１〜ａ１４３−Ｎ、ＧＩ挿入部ａ１４４−１〜ａ１４４−Ｎ、及び、送信部ａ１４５−１〜ａ１４５−Ｎを含んで構成される。
図３は、本実施形態に係る基地局装置ａ１の構成を示す概略ブロック図である。この図において、基地局装置ａ１は、アンテナａ１０１−１〜ａ１０１−Ｎ、受信部ａ１０２−１〜ａ１０２−Ｎ、ＧＩ（Ｇｕａｒｄ Ｉｎｔｅｒｖａｌ；ガードインターバル）除去部ａ１０３−１〜ａ１０３−Ｎ、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ；高速フーリエ変換）部ａ１０４−１〜ａ１０４−Ｎ、伝搬路状態情報取得部ａ１０５、スケジューリング部ａ１１、符号部ａ１２１−１〜ａ１２１−Ｍ、変調部ａ１２２−１〜ａ１２１−Ｍ、信号選択部ａ１２３、ＤＭＲＳ生成部ａ１２４、固有信号構成部ａ１２５、非線形プレコーディング部ａ１３、ＣＲＳ生成部ａ１４１、フレーム構成部ａ１４２、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ；逆高速フーリエ変換）部ａ１４３−１〜ａ１４３−Ｎ、ＧＩ挿入部ａ１４４−１〜ａ１４４−Ｎ、及び、送信部ａ１４５−１〜ａ１４５−Ｎを含んで構成される。
なお、図３の基地局装置ａ１は、Ｎ本のアンテナａ１０１−１〜ａ１０１−Ｎを備え、Ｎ個の端末装置を多重する場合の基地局装置である（例えば、図１、２の例では、Ｎ＝３）。また、図３の基地局装置ａ１では、一例として上りリンク及び下りリンクともに直交周波数分割多重（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＯＦＤＭ）方式を用いる場合について説明するが、本発明はこれに限らず、基地局装置ａ１は、上りリンク及び下りリンクの一方又は両方で、時間分割多重（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＴＤＭ）方式や周波数分割多重（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＦＤＭ）方式を用いてもよい。
受信部ａ１０２−ｎ（ｎ＝１、２、・・・、Ｎ）は、アンテナａ１０１−ｎを介して、各端末装置ｂ１から送信された信号（搬送波周波数の信号）を受信する。この信号には、伝搬路状態情報が含まれる。受信部ａ１０２−ｎは、受信した信号をダウンコンバージョンし、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換することで、ベースバンドのデジタル信号を生成する。受信部ａ１０２−ｎは、生成したデジタル信号をＧＩ除去部ａ１０３−ｎに出力する。
ＧＩ除去部ａ１０３−ｎは、受信部ａ１０２−ｎから入力されたデジタル信号からＧＩを除去し、除去後の信号をＦＦＴ部ａ１０４−ｎに出力する。
ＦＦＴ部ａ１０４−ｎは、ＧＩ除去部ａ１０３−ｎから入力された信号に対して、高速フーリエ変換を行うことで、周波数領域の信号を生成する。ＦＦＴ部ａ１０４−ｎは、生成した周波数領域の信号を伝搬路状態情報取得部ａ１０５に出力する。
ＦＦＴ部ａ１０４−ｎは、ＧＩ除去部ａ１０３−ｎから入力された信号に対して、高速フーリエ変換を行うことで、周波数領域の信号を生成する。ＦＦＴ部ａ１０４−ｎは、生成した周波数領域の信号を伝搬路状態情報取得部ａ１０５に出力する。
伝搬路状態情報取得部ａ１０５は、ＦＦＴ部ａ１０４−ｎから入力された信号を復調し、復調した情報から伝搬路状態情報を抽出する。伝搬路状態情報取得部ａ１０５は、抽出した伝搬路状態情報をスケジューリング部ａ１１に出力する。なお、ＦＦＴ部ａ１０４−ｎが出力する信号のうち伝搬路状態情報の信号以外の信号は、制御部（図示せず）で復調される。復調された情報のうち制御情報は基地局装置ａ１の制御に用いられ、また、制御情報以外のデータは他の基地局装置やサーバ装置等へ送信される。
スケジューリング部ａ１１は、伝搬路状態情報取得部ａ１０５から入力された伝搬路状態情報に基づいて、ＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯによって多重する端末を選択する（端末選択処理という）。スケジューリング部ａ１１が行う端末選択処理の詳細については、後述する。スケジューリング部ａ１１は、選択した端末装置を示す選択端末指定情報を信号選択部ａ１２３及びＤＭＲＳ生成部ａ１２４に出力する。なお、選択端末指定情報には、選択順序を示す情報も含まれる。また、スケジューリング部ａ１１は、選択端末指定情報及び後述する行列Ｈ−１を非線形プレコーディング部ａ１３に出力する。
符号部ａ１２１−ｍ（ｍ＝１、２、・・・、Ｍ）には、各端末装置Ｂ１ｍ宛（例えば、図１、２の例では、Ｍ＝４）の情報ビット（データ）が入力される。符号部ａ１２１−ｍは、入力された情報ビットを誤り訂正符号化し、符号化後の符号化ビットを変調部ａ１２２−ｍに出力する。
変調部ａ１２２−ｍは、符号部ａ１２１−ｍから入力された符号化ビットを変調することで、端末装置Ｂ１ｍ宛のデータ信号を生成する。変調部ａ１２２−ｍは、生成したデータ信号を信号選択部ａ１２３に出力する。なお、基地局装置ａ１は、伝搬路状態情報に基づいて変調部ａ１２２−ｍで用いる変調方式を決定し、決定した変調方式を示す変調情報を、非線形プレコーディングａ１３に出力し、また、基地局装置ａ１から端末装置Ｂ１ｎへ通知する。
変調部ａ１２２−ｍは、符号部ａ１２１−ｍから入力された符号化ビットを変調することで、端末装置Ｂ１ｍ宛のデータ信号を生成する。変調部ａ１２２−ｍは、生成したデータ信号を信号選択部ａ１２３に出力する。なお、基地局装置ａ１は、伝搬路状態情報に基づいて変調部ａ１２２−ｍで用いる変調方式を決定し、決定した変調方式を示す変調情報を、非線形プレコーディングａ１３に出力し、また、基地局装置ａ１から端末装置Ｂ１ｎへ通知する。
信号選択部ａ１２３は、スケジューリング部ａ１１から入力された選択端末指定情報が示す端末装置Ｂ１ｎ宛の信号を選択する。信号選択部ａ１２３は、選択した信号を、選択端末指定情報が示す選択順序で固有信号構成部ａ１２５に出力する。なお、選択しない信号については、信号選択部ａ１２３は、選択した端末装置Ｂ１ｎ宛の信号を配置する周波数帯域や時間帯域以外の帯域で送信してもよい。また、信号選択部ａ１２３は、選択しない信号を他の基地局装置に送信させる指示を、通信を管理する管理装置（図示せず）に送信してもよい。
ＤＭＲＳ生成部ａ１２４は、スケジューリング部ａ１１から入力された選択端末指定情報が示す端末装置Ｂ１ｎ宛のＤＭＲＳを生成する。ＤＭＲＳ生成部ａ１２４は、生成したＤＭＲＳを、選択端末指定情報が示す選択順序の情報を付して固有信号構成部ａ１２５に出力する。
ＤＭＲＳ生成部ａ１２４は、スケジューリング部ａ１１から入力された選択端末指定情報が示す端末装置Ｂ１ｎ宛のＤＭＲＳを生成する。ＤＭＲＳ生成部ａ１２４は、生成したＤＭＲＳを、選択端末指定情報が示す選択順序の情報を付して固有信号構成部ａ１２５に出力する。
固有信号構成部ａ１２５は、スケジューリング部ａ１１が選択した端末装置Ｂ１ｎ毎に、信号選択部ａ１２３から入力された端末装置Ｂ１ｎ宛の信号とＤＭＲＳ生成部ａ１２４から入力された端末装置Ｂ１ｎ宛のＤＭＲＳとを関係付ける。固有信号構成部ａ１２５が関係付けた端末装置Ｂ１ｎ宛の情報各々を、端末装置Ｂ１ｎの固有信号という。固有信号構成部ａ１２５は、関係付けることで生成した端末装置Ｂ１ｎの固有信号各々を、非線形プレコーディングａ１３に出力する。
非線形プレコーディングａ１３は、固有信号構成部ａ１２５から入力された端末装置Ｂ１ｎの固有信号に対してプレコーディングを行う。非線形プレコーディングａ１３が行うプレコーディングの詳細については、後述する。非線形プレコーディングａ１３は、プレコーディングを行った固有信号を、フレーム構成部ａ１４２に出力する。
ＣＲＳ生成部ａ１４１は、予め記憶する波形のＣＲＳを生成し、生成したＣＲＳをフレーム構成部ａ１４２に出力する。
ＣＲＳ生成部ａ１４１は、予め記憶する波形のＣＲＳを生成し、生成したＣＲＳをフレーム構成部ａ１４２に出力する。
フレーム構成部ａ１４２は、非線形プレコーディング部ａ１３から入力された固有信号、及び、ＣＲＳ生成部ａ１４１から入力されたＣＲＳをマッピングする。ここで、フレーム構成部ａ１４２は、アンテナａ１０１−ｎ毎に予め定められた時間単位で、つまり、アンテナａ１０１−ｎ毎にフレーム単位で、信号をマッピングする。なお、フレーム構成部ａ１４２は、固有信号とＣＲＳとを別のフレームにマッピングしてもよいし、同じフレームにマッピングしてもよい。例えば、ＣＲＳのみをあるフレームにマッピングし、ＣＲＳ及び固有信号を他のフレームにマッピングしてもよい。なお、基地局装置ａ１は、予め決められたマッピング情報に従ってＣＲＳと固有信号をフレームにマッピングする。また、端末装置Ｂ１ｎは、このマッピング情報を予めじめ記憶している。
フレーム構成部ａ１４２は、マッピング後の信号のうちアンテナａ１０１−ｎで送信する信号を、ＩＦＦＴ部ａ１４３−ｎに、フレーム単位で出力する。
フレーム構成部ａ１４２は、マッピング後の信号のうちアンテナａ１０１−ｎで送信する信号を、ＩＦＦＴ部ａ１４３−ｎに、フレーム単位で出力する。
ＩＦＦＴ部ａ１４３−ｎは、フレーム構成部ａ１４２から入力された信号に対して、逆高速フーリエ変換を行うことで、時間領域の信号を生成する。ここで、ＩＦＦＴ部ａ１４３−ｎは、逆高速フーリエ変換をフレーム単位で行う。ＩＦＦＴ部ａ１４３−ｎは、生成した時間領域の信号をＧＩ挿入部ａ１４４−ｎに出力する。
ＧＩ挿入部ａ１４４−ｎは、ＩＦＦＴ部ａ１４３−ｎから入力された信号に対して、ガードインターバルを付与し、付与後の信号を送信部ａ１４５−ｎに出力する。
ＧＩ挿入部ａ１４４−ｎは、ＩＦＦＴ部ａ１４３−ｎから入力された信号に対して、ガードインターバルを付与し、付与後の信号を送信部ａ１４５−ｎに出力する。
送信部ａ１４５−ｎは、ＧＩ挿入部ａ１４４−ｎから入力された信号（ベースバンドのデジタル信号）をＤ／Ａ（アナログ／デジタル）変換する。送信部ａ１４５−ｎは、変換後の信号をアップコンバージョンすることで搬送波周波数の信号を生成する。送信部ａ１４５−ｎは、生成した信号をアンテナａ１０１−ｎを介して送信する。
図４は、本実施形態に係る固有信号の構成の一例を示す概略図である。この図において、横軸は時間を表す。この図は、固有信号構成部ａ１２５が出力した固有信号を表す。また、この図は、同一の周波数で送信する、端末装置Ｂ１ｎの固有信号の配置を時間軸を揃えて表したものである。
なお、図４では、端末装置Ｂ１ｎ宛のＤＭＲＳを「ＤＭＲＳ−ＭＳｎ」との表記で表している。この図は、固有信号が、端末装置Ｂ１ｎ毎の信号であってＤＭＲＳとデータ信号から構成されることを示す。例えば、符号Ｓ１１を付した信号は、端末装置Ｂ１１宛のＤＭＲＳ（ＤＭＲＳ−ＭＳ１）を示す。また、符号Ｓ１２を付した信号は、端末装置Ｂ１１宛のデータ信号を示す。
なお、図４では、端末装置Ｂ１ｎ宛のＤＭＲＳを「ＤＭＲＳ−ＭＳｎ」との表記で表している。この図は、固有信号が、端末装置Ｂ１ｎ毎の信号であってＤＭＲＳとデータ信号から構成されることを示す。例えば、符号Ｓ１１を付した信号は、端末装置Ｂ１１宛のＤＭＲＳ（ＤＭＲＳ−ＭＳ１）を示す。また、符号Ｓ１２を付した信号は、端末装置Ｂ１１宛のデータ信号を示す。
図４は、端末装置Ｂ１ｎ宛のＤＭＲＳ各々が、固有信号構成部ａ１２５から互いに異なる時間に出力されることを示す。例えば、端末装置Ｂ１１宛のＤＭＲＳは時間ｔ１１に出力され、端末装置Ｂ１２宛のＤＭＲＳは時間ｔ１２に出力される。ここで、時間ｔ１ｋはｔ１１＋（ｋ−１）Δｔ１（Δｔ１は、ＤＭＲＳの出力にかかる時間）である。
また、図４は、ＤＭＲＳとデータ信号とが、固有信号構成部ａ１２５から異なる時間に出力されることを示す。例えば、端末装置Ｂ１ｎ宛のＤＭＲＳは時間ｔ１１からｔ１（ｎ＋１）に出力され、データ信号はｔ１（ｎ＋１）以降に出力される。また、この図は、各端末装置Ｂ１ｎ宛のデータ信号が、固有信号構成部ａ１２５から同じ時間に出力されることを示す。例えば、端末装置Ｂ１ｎ宛のデータ信号はｔ１（ｎ＋１）以降の同じ時間に出力される。
また、図４は、ＤＭＲＳとデータ信号とが、固有信号構成部ａ１２５から異なる時間に出力されることを示す。例えば、端末装置Ｂ１ｎ宛のＤＭＲＳは時間ｔ１１からｔ１（ｎ＋１）に出力され、データ信号はｔ１（ｎ＋１）以降に出力される。また、この図は、各端末装置Ｂ１ｎ宛のデータ信号が、固有信号構成部ａ１２５から同じ時間に出力されることを示す。例えば、端末装置Ｂ１ｎ宛のデータ信号はｔ１（ｎ＋１）以降の同じ時間に出力される。
なお、図４における固有信号の構成は一例であり、本発明はこれに限られない。例えば、図４では、端末装置Ｂ１ｎ宛のＤＭＲＳの全てが出力された後（ｔ１（ｎ＋１）以降）にデータ信号が出力されているが、固有信号構成部ａ１２５は、データ信号を出力後にＤＭＲＳを出力してもよい。また、固有信号構成部ａ１２５は、データ信号とＤＭＲＳを時間で交互に出力してもよいし、他の順序で出力してもよい。例えば、固有信号構成部ａ１２５は、端末装置Ｂ１１宛のＤＭＲＳを時間ｔ１１に出力し、データ信号を時間ｔ１２に出力する。また、固有信号構成部ａ１２５は、端末装置Ｂ１２宛のＤＭＲＳを時間ｔ１３に出力し、データ信号を時間ｔ１４の時間帯域に配置する。
図５は、本実施形態に係るフレームの構成の一例を示す概略図である。この図は、フレーム構成部ａ１４２が信号をマッピングしたフレームの構成を示す。また、この図は、各アンテナａ１０１−ｎで送信するフレームの構成を、時間軸を揃えて表したものである。
なお、図５では、アンテナａ１０１−ｎから送信するＣＲＳを「ＣＲＳ−Ｔｘｎ」との表記で表している。この図は、アンテナａ１０１−ｎ毎のフレーム各々が、ＣＲＳと固有信号（プレコーディング後の固有信号）から構成されることを示す。例えば、符号Ｓ２１を付した信号は、アンテナａ１０１−１で送信するＣＲＳ（ＣＲＳ−Ｔｘ１）を示す。また、符号Ｓ２２を付した信号は、アンテナａ１０１−１で送信する固有信号であって、プレコーディング後の固有信号を示す。
なお、図５では、アンテナａ１０１−ｎから送信するＣＲＳを「ＣＲＳ−Ｔｘｎ」との表記で表している。この図は、アンテナａ１０１−ｎ毎のフレーム各々が、ＣＲＳと固有信号（プレコーディング後の固有信号）から構成されることを示す。例えば、符号Ｓ２１を付した信号は、アンテナａ１０１−１で送信するＣＲＳ（ＣＲＳ−Ｔｘ１）を示す。また、符号Ｓ２２を付した信号は、アンテナａ１０１−１で送信する固有信号であって、プレコーディング後の固有信号を示す。
図５は、アンテナａ１０１−ｎで送信するＣＲＳ各々が、フレーム構成部ａ１４２で互いに異なる時間帯域に配置され、基地局装置ａ１から送信されることを示す。例えば、アンテナａ１０１−１で送信されるＣＲＳは時間ｔ２１に送信され、アンテナａ１０１−２で送信されるＣＲＳは時間ｔ２２に送信される。ここで、時間ｔ２ｋはｔ２１＋（ｋ−１）Δｔ２（Δｔ２は、ＣＲＳを配置する時間帯域の時間）である。 また、図５は、ＣＲＳとデータ信号とが、フレーム構成部ａ１４２で異なる時間帯域に配置されることを示す。例えば、アンテナａ１０１−ｎで送信するＣＲＳは時間ｔ２１からｔ２（ｎ＋１）に送信される時間帯域に配置され、データ信号はｔ２（ｎ＋１）以降の帯域に配置される。また、この図は、アンテナａ１０１−ｎで送信するデータ信号が、フレーム構成部ａ１４２で同じ時間帯域に配置されることを示す。例えば、端末装置Ｂ１ｎ宛のデータ信号はｔ２（ｎ＋１）以降の同じ時間に送信される時間帯域に配置される。
なお、図５におけるフレームの構成は一例であり、本発明はこれに限られない。例えば、図５では、アンテナａ１０１−ｎで送信するＣＲＳの全てが先の時間帯域（ｔ２（ｎ＋１）より前）に配置され、後の時間帯域（ｔ２（ｎ＋１）以降）にデータ信号が配置されているが、フレーム構成部ａ１４２は、データ信号を先の時間帯域に配置してＣＲＳを後の時間帯域に配置してもよい。また、フレーム構成部ａ１４２は、データ信号とＣＲＳを交互する時間帯域に配置してもよいし、他の順序で配置してもよい。例えば、フレーム構成部ａ１４２は、アンテナａ１０１−１で送信するＣＲＳを時間ｔ２１の時間帯域に配置し、固有信号を時間ｔ２２の時間帯域に配置する。また、フレーム構成部ａ１４２は、アンテナａ１０１−２で送信するＣＲＳを時間ｔ２３の時間帯域に配置し、固有信号を時間ｔ２４の時間帯域に配置する。なお、基地局装置ａ１は、データ信号の送信を開始する前には、ＣＲＳのみを配置したフレームを送信する。
＜端末装置ｂ１について＞
図６は、本実施形態に係る端末装置ｂ１の構成を示す概略ブロック図である。この図において、端末装置ｂ１は、アンテナｂ１０１、受信部ｂ１０２、ＧＩ除去部ｂ１０３、ＦＦＴ部ｂ１０４、信号分離部ｂ１０５、ＣＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０６、ＤＭＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０７、伝搬路補償部ｂ１０８、Ｍｏｄｕｌｏ演算部ｂ１０９、復調部ｂ１１０、復号部ｂ１１１、伝搬路状態情報生成部ｂ１２、ＩＦＦＴ部ｂ１３１、ＧＩ挿入部ｂ１３２、及び、送信部ｂ１３３を含んで構成される。
図６は、本実施形態に係る端末装置ｂ１の構成を示す概略ブロック図である。この図において、端末装置ｂ１は、アンテナｂ１０１、受信部ｂ１０２、ＧＩ除去部ｂ１０３、ＦＦＴ部ｂ１０４、信号分離部ｂ１０５、ＣＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０６、ＤＭＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０７、伝搬路補償部ｂ１０８、Ｍｏｄｕｌｏ演算部ｂ１０９、復調部ｂ１１０、復号部ｂ１１１、伝搬路状態情報生成部ｂ１２、ＩＦＦＴ部ｂ１３１、ＧＩ挿入部ｂ１３２、及び、送信部ｂ１３３を含んで構成される。
受信部ｂ１０２は、アンテナｂ１０１を介して、各端末装置ｂ１から送信された信号（搬送波周波数の信号）を受信する。受信部ｂ１０２は、受信した信号をダウンコンバージョンし、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換することで、ベースバンドのデジタル信号を生成する。受信部ｂ１０２は、生成したデジタル信号をＧＩ除去部ｂ１０３に出力する。
ＧＩ除去部ｂ１０３は、受信部ｂ１０２から入力されたデジタル信号からＧＩを除去し、除去後の信号をＦＦＴ部ｂ１０４に出力する。
ＦＦＴ部ｂ１０４は、ＧＩ除去部ｂ１０３から入力された信号に対して、高速フーリエ変換を行うことで、周波数領域の信号を生成する。ＦＦＴ部ｂ１０４は、生成した周波数領域の信号を信号分離部ｂ１０５に出力する。
ＦＦＴ部ｂ１０４は、ＧＩ除去部ｂ１０３から入力された信号に対して、高速フーリエ変換を行うことで、周波数領域の信号を生成する。ＦＦＴ部ｂ１０４は、生成した周波数領域の信号を信号分離部ｂ１０５に出力する。
信号分離部ｂ１０５は、予め記憶するマッピング情報に基づいて、ＦＦＴ部ｂ１０４から入力された信号をデマッピングする。信号分離部ｂ１０５は、デマッピングした信号のうち、ＣＲＳをＣＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０６に出力し、ＤＭＲＳをＤＭＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０７に出力する。信号分離部ｂ１０５は、ＣＲＳ及びＤＭＲＳ以外の信号（例えば、データ信号）を伝搬路補償部ｂ１０８に出力する。
ＣＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０６は、信号分離部ｂ１０５から入力されたＣＲＳに基づいて伝搬路状態を推定し、推定した伝搬路状態を示す情報を伝搬路状態情報生成部ｂ１２に出力する。
ＤＭＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０７は、信号分離部ｂ１０５から入力されたＤＭＲＳに基づいてプレコーディングフィルタを伝搬路の一部とみなした等価伝搬路の伝搬路状態を推定する。ＤＭＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０７は、推定した等価伝搬路の伝搬路状態を示す等価伝搬路状態情報を伝搬路補償部ｂ１０８に出力する。
伝搬路補償部ｂ１０８は、ＤＭＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０７から入力された等価伝搬路状態情報を用いて、信号分離部ｂ１０５から入力された信号に対して伝搬路補償を行う。伝搬路補償部ｂ１０８は、伝搬路補償後の信号をＭｏｄｕｌｏ演算部ｂ１０９に出力する。
伝搬路補償部ｂ１０８は、ＤＭＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０７から入力された等価伝搬路状態情報を用いて、信号分離部ｂ１０５から入力された信号に対して伝搬路補償を行う。伝搬路補償部ｂ１０８は、伝搬路補償後の信号をＭｏｄｕｌｏ演算部ｂ１０９に出力する。
Ｍｏｄｕｌｏ演算部ｂ１０９は、基地局装置ａ１から通知された変調情報に基づいて、伝搬路補償部ｂ１０８から入力された信号に対して、Ｍｏｄｕｌｏ演算を行う（式（５）参照）。Ｍｏｄｕｌｏ演算部ｂ１０９は、Ｍｏｄｕｌｏ演算後の信号を復調部ｂ１１０に出力する。
復調部ｂ１１０は、基地局装置ａ１から通知された変調情報が示す変調方式で、Ｍｏｄｕｌｏ演算部ｂ１０９から入力された信号を復調する。復調部ｂ１１０は、復調後の情報（硬判定した符号化ビット又は符号化ビットの軟推定値）を復号部ｂ１１１に出力する。
復号部ｂ１１１は、復調部ｂ１１０から入力された情報を復号することで、情報ビットを取得し、取得した情報ビットを出力する。
復調部ｂ１１０は、基地局装置ａ１から通知された変調情報が示す変調方式で、Ｍｏｄｕｌｏ演算部ｂ１０９から入力された信号を復調する。復調部ｂ１１０は、復調後の情報（硬判定した符号化ビット又は符号化ビットの軟推定値）を復号部ｂ１１１に出力する。
復号部ｂ１１１は、復調部ｂ１１０から入力された情報を復号することで、情報ビットを取得し、取得した情報ビットを出力する。
伝搬路状態情報生成部ｂ１２は、ＣＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０６から入力された伝搬路状態を予め定めた値で近似する。伝搬路状態情報生成部ｂ１２は、近似した伝搬路状態（後述するベクトルｇ）を含む伝搬路状態情報を生成する（伝搬路状態情報生成処理という）。ここで、伝搬路状態情報生成部ｂ１２は、自装置を識別する識別子（端末ＩＤという）が付与した伝搬路状態情報を生成する。なお、伝搬路状態情報生成部ｂ１２が行う伝搬路状態情報生成処理の詳細については後述する。
伝搬路状態情報生成部ｂ１２は、生成した伝搬路状態情報を変調し、変調後の伝搬路状態情報の信号をＩＦＦＴ部ｂ１３１に出力する。
伝搬路状態情報生成部ｂ１２は、生成した伝搬路状態情報を変調し、変調後の伝搬路状態情報の信号をＩＦＦＴ部ｂ１３１に出力する。
ＩＦＦＴ部ｂ１３１は、伝搬路状態情報生成部ｂ１２から入力された信号に対して、逆高速フーリエ変換を行うことで、時間領域の信号を生成する。ＩＦＦＴ部ｂ１３１は、生成した時間領域の信号をＧＩ挿入部ｂ１３２に出力する。
ＧＩ挿入部ｂ１３２は、ＩＦＦＴ部ｂ１３１から入力された信号に対して、ガードインターバルを付与し、付与後の信号を送信部ｂ１３３に出力する。
ＧＩ挿入部ｂ１３２は、ＩＦＦＴ部ｂ１３１から入力された信号に対して、ガードインターバルを付与し、付与後の信号を送信部ｂ１３３に出力する。
送信部ｂ１３３は、ＧＩ挿入部ｂ１３２から入力された信号（ベースバンドのデジタル信号）をＤ／Ａ（アナログ／デジタル）変換する。送信部ｂ１３３は、変換後の信号をアップコンバージョンすることで搬送波周波数の信号を生成する。送信部ｂ１３３は、生成した信号をアンテナｂ１０１を介して送信する。
＜伝搬路状態情報生成部ｂ１２について＞
以下、伝搬路状態情報生成部ｂ１２が行う伝搬路状態情報生成処理の詳細について説明をする。伝搬路状態情報生成部ｂ１２は、ＣＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０６から入力された伝搬路状態の値（ベクトルｈ；複素数の値からなるベクトル）を、その成分の１つの値（本実施形態では最小値）で除算する。伝搬路状態情報生成部ｂ１２は、除算後の値の実部・虚部を、それぞれ、整数で近似する。伝搬路状態情報生成部ｂ１２は、整数で近似した伝搬路状態の値（ベクトルｇ）を伝搬路状態情報としてＩＦＦＴ部ｂ１３１に出力する。
以下、伝搬路状態情報生成部ｂ１２が行う伝搬路状態情報生成処理の詳細について説明をする。伝搬路状態情報生成部ｂ１２は、ＣＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０６から入力された伝搬路状態の値（ベクトルｈ；複素数の値からなるベクトル）を、その成分の１つの値（本実施形態では最小値）で除算する。伝搬路状態情報生成部ｂ１２は、除算後の値の実部・虚部を、それぞれ、整数で近似する。伝搬路状態情報生成部ｂ１２は、整数で近似した伝搬路状態の値（ベクトルｇ）を伝搬路状態情報としてＩＦＦＴ部ｂ１３１に出力する。
図７は、本実施形態に係る伝搬路状態情報生成部ｂ１２の動作の一例を示すフローチャートである。
（ステップＳ２０１）伝搬路状態情報生成部ｂ１２は、ＣＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０６から伝搬路状態を示すベクトルｈを取得する。このベクトルｈは、ＣＲＳを用いて伝搬路推定を行って得た値である。その後、ステップＳ２０２に進む。
（ステップＳ２０１）伝搬路状態情報生成部ｂ１２は、ＣＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０６から伝搬路状態を示すベクトルｈを取得する。このベクトルｈは、ＣＲＳを用いて伝搬路推定を行って得た値である。その後、ステップＳ２０２に進む。
（ステップＳ２０２）伝搬路状態情報生成部ｂ１２は、ステップＳ２０１で取得したベクトルｈの成分のうちノルム（絶対値）が最小となる値を抽出する（抽出した値をｈ＿ｍｉｎとする）。その後、ステップＳ２０３に進む。
（ステップＳ２０３）伝搬路状態情報生成部ｂ１２は、ステップＳ２０１で取得したベクトルｈ及びステップＳ２０２で抽出したｈ＿ｍｉｎを用いて、ベクトルｇを算出する。具体的には、伝搬路状態情報生成部ｂ１２は、次式（１）を用いてベクトルｇを算出する。
（ステップＳ２０３）伝搬路状態情報生成部ｂ１２は、ステップＳ２０１で取得したベクトルｈ及びステップＳ２０２で抽出したｈ＿ｍｉｎを用いて、ベクトルｇを算出する。具体的には、伝搬路状態情報生成部ｂ１２は、次式（１）を用いてベクトルｇを算出する。
ここで、複素数ベクトルを引数に持つ関数ｒｏｕｎｄ（ｘ）は、ｘの各成分の実部及び虚部を、最も近い整数で近似する関数である。また、式で記号（例えば、ｇ、ｈ）の上部に矢印を付加したものはベクトルを表す。
以下、伝搬路状態情報生成処理の一例について説明をする。この例は、Ｎ＝３のときに、伝搬路状態情報生成部ｂ１２が、次式（２）のベクトルｈを取得した場合の一例である。
ここで、ｊは虚数単位であり、ｊの２乗が−１となる。なお、ベクトルｈの成分の数は、送信アンテナ数Ｎ（Ｎ＝３）となる。
この場合、伝搬路状態情報生成部ｂ１２は、ステップＳ２０２で、ノルムが最小となる「０＋１．２ｊ」をｈ＿ｍｉｎとして抽出することとなる。伝搬路状態情報生成部ｂ１２は、ステップＳ２０３で、次式（３）で表されるベクトルｇを算出する。
この場合、伝搬路状態情報生成部ｂ１２は、ステップＳ２０２で、ノルムが最小となる「０＋１．２ｊ」をｈ＿ｍｉｎとして抽出することとなる。伝搬路状態情報生成部ｂ１２は、ステップＳ２０３で、次式（３）で表されるベクトルｇを算出する。
伝搬路状態情報生成部ｂ１２はステップＳ２０３で算出したベクトルｇを伝搬路状態情報としてＩＦＦＴ部ｂ１３１に出力することで、端末装置ｂ１は伝搬路状態情報を基地局装置ａ１へ通知する。
なお、伝搬路状態情報生成部ｂ１２は、サブキャリア単位で伝搬路状態情報を算出するが、本発明はこれに限らず、複数サブキャリア単位で伝搬路状態情報を算出してもよい。複数サブキャリア単位で伝搬路状態情報を算出する場合には、伝搬路状態情報生成部ｂ１２は、複数サブキャリア単位で伝搬路状態の値を平均し、平均した値を前述のベクトルｈとして図７の動作（ステップＳ２０１〜Ｓ２０３）を行う。
また、本実施形態では、伝搬路状態情報生成部ｂ１２がベクトルｇの値の候補を、実部及び虚部が整数の値としたが、本発明はこれに限らず、伝搬路状態情報生成部ｂ１２は、例えば整数は偶数や奇数をベクトルｇの値の候補として、伝搬路状態の値を近似してもよい。
また、本実施形態では、伝搬路状態情報生成部ｂ１２がベクトルｇの値の候補を、実部及び虚部が整数の値としたが、本発明はこれに限らず、伝搬路状態情報生成部ｂ１２は、例えば整数は偶数や奇数をベクトルｇの値の候補として、伝搬路状態の値を近似してもよい。
また、伝搬路状態情報生成部ｂ１２は、ベクトルｇの値の候補の範囲を制限してもよい。例えば、伝搬路状態情報生成部ｂ１２は、実部及び虚部の候補となる整数を［−Ｌ，Ｌ］（−Ｌ以上Ｌ以下の範囲を表す。Ｌは自然数）の範囲に制限する。この場合、伝搬路状態情報生成部ｂ１２は、伝播路情報の値の実部又は虚部が−Ｌより小さい場合には、実部又は虚部を−Ｌと近似することとなり、一方、伝播路情報の値の実部又は虚部がＬより大きい場合には、実部又は虚部をＬと近似することとなる。
例えば、伝搬路状態情報生成部ｂ１２は、Ｌ＝２のときに、上記の式（２）のベクトルｈを取得した場合には、次式（４）のベクトルｇを算出することとなる。つまり、式（２）のベクトルｇの第３成分は、「３ｊ」から「２ｊ」に変わることとなる。
例えば、伝搬路状態情報生成部ｂ１２は、Ｌ＝２のときに、上記の式（２）のベクトルｈを取得した場合には、次式（４）のベクトルｇを算出することとなる。つまり、式（２）のベクトルｇの第３成分は、「３ｊ」から「２ｊ」に変わることとなる。
このように、伝搬路状態情報生成部ｂ１２がベクトルｇの値の候補の範囲を制限することで、端末装置ｂ１が基地局装置ａ１に送信する伝搬路状態情報のビット数の上限を決定することができる。つまり、この場合、伝搬路状態情報生成部ｂ１２は、伝搬路状態情報を（２Ｌ＋１）２Ｎ通りの値に制限することができる。例えば、Ｎ＝３でＬ＝２とした場合、伝搬路状態情報は、（２×２＋１）２×３＝１５６２５通りとなる。２１３＜１５６２５＜２１４であることから、１４ビットの伝搬路状態情報を用いることで、端末装置ａ１は基地局装置ｂ１に伝搬路状態情報を通知できる。
＜スケジューリング部ａ１１について＞
以下、スケジューリング部ａ１１が行う端末選択処理について説明する。
図８は、本実施形態に係るスケジューリング部ａ１１の構成を示す概略ブロック図である。この図において、スケジューリング部ａ１１は、伝搬路状態情報記憶部ａ１１１、空間多重端末候補選択部ａ１１２、伝搬路行列生成部ａ１１３、行列式算出部ａ１１４、空間多重端末決定部ａ１１５、及びプレコーディングフィルタ算出部ａ１１６を含んで構成される。なお、スケジューリング部ａ１１は、ＯＦＤＭにおけるサブキャリア単位、又は複数サブキャリア単位でスケジューリングを行う。
以下、スケジューリング部ａ１１が行う端末選択処理について説明する。
図８は、本実施形態に係るスケジューリング部ａ１１の構成を示す概略ブロック図である。この図において、スケジューリング部ａ１１は、伝搬路状態情報記憶部ａ１１１、空間多重端末候補選択部ａ１１２、伝搬路行列生成部ａ１１３、行列式算出部ａ１１４、空間多重端末決定部ａ１１５、及びプレコーディングフィルタ算出部ａ１１６を含んで構成される。なお、スケジューリング部ａ１１は、ＯＦＤＭにおけるサブキャリア単位、又は複数サブキャリア単位でスケジューリングを行う。
伝搬路状態情報記憶部ａ１１１は、伝搬路状態情報取得部ａ１０５から入力された伝搬路状態情報を記録する。
空間多重端末候補選択部ａ１１２は、伝搬路状態情報記憶部ａ１１１に新たな伝搬路状態情報が記録された場合、及び、空間多重端末決定部ａ１１５から端末ＩＤを再度選択する命令が入力された場合、以下の処理を行う。空間多重端末候補選択部ａ１１２は、伝搬路状態情報記憶部ａ１１１から読み出した伝搬路状態情報に付与された端末ＩＤ、つまり、伝搬路状態情報を通知した端末装置を識別する端末ＩＤを抽出する。空間多重端末候補選択部ａ１１２は、抽出した端末ＩＤの中から、空間多重を行う端末ＩＤの候補をＮ個、つまり、基地局装置ａ１のアンテナ本数分（Ｎ本）だけ選択する。ここで、空間多重端末候補選択部ａ１１２は、端末ＩＤを再度選択する命令が入力された場合には、前回以前に選択した端末ＩＤの候補とは異なる組合せの候補を選択する。
空間多重端末候補選択部ａ１１２は、伝搬路状態情報記憶部ａ１１１に新たな伝搬路状態情報が記録された場合、及び、空間多重端末決定部ａ１１５から端末ＩＤを再度選択する命令が入力された場合、以下の処理を行う。空間多重端末候補選択部ａ１１２は、伝搬路状態情報記憶部ａ１１１から読み出した伝搬路状態情報に付与された端末ＩＤ、つまり、伝搬路状態情報を通知した端末装置を識別する端末ＩＤを抽出する。空間多重端末候補選択部ａ１１２は、抽出した端末ＩＤの中から、空間多重を行う端末ＩＤの候補をＮ個、つまり、基地局装置ａ１のアンテナ本数分（Ｎ本）だけ選択する。ここで、空間多重端末候補選択部ａ１１２は、端末ＩＤを再度選択する命令が入力された場合には、前回以前に選択した端末ＩＤの候補とは異なる組合せの候補を選択する。
なお、空間多重端末候補選択部ａ１１２は、ランダムに端末ＩＤを選択するが、他の情報に基づいて選択してもよい。例えば、空間多重端末候補選択部ａ１１２は、他のスケジューリング単位で割り当てが可能か否かや、通信帯域全体の平均Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏｎ（ＳＮＲ）などに基づいて選択してもよい。具体的には、空間多重端末候補選択部ａ１１２は、ＳＮＲが高い端末装置の順に、その端末ＩＤを選択してもよい。
空間多重端末候補選択部ａ１１２は、選択した端末ＩＤに対して選択順に順序（選択順序）を付し、順序を付した端末ＩＤを伝搬路行列生成部ａ１１３に出力する。なお、空間多重端末候補選択部ａ１１２は、選択順序の小さい順に、端末装置Ｂ１１、Ｂ１２、・・・、Ｂ１Ｎとすることで、端末装置に対して順序を付する。
空間多重端末候補選択部ａ１１２は、選択した端末ＩＤに対して選択順に順序（選択順序）を付し、順序を付した端末ＩＤを伝搬路行列生成部ａ１１３に出力する。なお、空間多重端末候補選択部ａ１１２は、選択順序の小さい順に、端末装置Ｂ１１、Ｂ１２、・・・、Ｂ１Ｎとすることで、端末装置に対して順序を付する。
伝搬路行列生成部ａ１１３は、空間多重端末候補選択部ａ１１２から入力された端末ＩＤを含む伝搬路状態情報を、伝搬路状態情報記憶部ａ１１１から読み出す。伝搬路行列生成部ａ１１３は、読み出した伝搬路状態情報のベクトルｇを各行の成分とし、行の順序を選択順序の小さい順に並べた伝搬路行列Ｈｃを生成する。
図９は、本実施形態に係る伝搬路行列Ｈｃの一例を示す概略図である。この図は、Ｎ＝３の場合の伝搬路行列Ｈｃである。
図９において、伝搬路行列Ｈｃは、第１行が端末装置Ｂ１１のベクトルｇ、第２行が端末装置Ｂ１２のベクトルｇ、第３行が端末装置Ｂ１３のベクトルｇである。つまり、伝搬路行列Ｈｃは、第ｎ行が端末装置Ｂ１ｎのベクトルｇである。また、伝搬路行列Ｈｃは、Ｎ×Ｎ行列となる。
また、図９において、符号ｆ１を付した破線で囲んだ行列は、端末Ｂ１１のベクトルｇが（−２ｊ＋１， １， ３ｊ）（式（３））であり、端末Ｂ１２のベクトルｇが（ ０， １ｊ， −１）であり、端末Ｂ１３のベクトルｇが（ １，−２−２ｊ， ０）である場合の行列Ｈｃである。
図９は、本実施形態に係る伝搬路行列Ｈｃの一例を示す概略図である。この図は、Ｎ＝３の場合の伝搬路行列Ｈｃである。
図９において、伝搬路行列Ｈｃは、第１行が端末装置Ｂ１１のベクトルｇ、第２行が端末装置Ｂ１２のベクトルｇ、第３行が端末装置Ｂ１３のベクトルｇである。つまり、伝搬路行列Ｈｃは、第ｎ行が端末装置Ｂ１ｎのベクトルｇである。また、伝搬路行列Ｈｃは、Ｎ×Ｎ行列となる。
また、図９において、符号ｆ１を付した破線で囲んだ行列は、端末Ｂ１１のベクトルｇが（−２ｊ＋１， １， ３ｊ）（式（３））であり、端末Ｂ１２のベクトルｇが（ ０， １ｊ， −１）であり、端末Ｂ１３のベクトルｇが（ １，−２−２ｊ， ０）である場合の行列Ｈｃである。
図８に戻って、伝搬路行列生成部ａ１１３は、生成した伝搬路行列Ｈｃを、行列成分が実数の伝搬路行列Ｈに変換する。行列Ｈｃの実数成分の行列Ｒｅ（Ｈｃ）及び虚数成分の行列Ｉｍ（Ｈｃ）を成分とするブロック行列である。
図１０は、本実施形態に係る伝搬路行列Ｈの一例を示す概略図である。この図において、伝搬路行列Ｈは、左上成分がＲｅ（Ｈｃ）、右上成分が−Ｉｍ（Ｈｃ）、左下成分がＩｍ（Ｈｃ）、右下成分がＲｅ（Ｈｃ）である。なお、伝搬路行列Ｈは、２Ｎ×２Ｎ行列となる。
また、図９において、符号ｆ２を付した破線で囲んだ行列は、端末Ｂ１１のベクトルｇが（−２ｊ＋１，１，３ｊ）（式（３））であり、端末Ｂ１２のベクトルｇが（０，１ｊ，−１）であり、端末Ｂ１３のベクトルｇが（１，−２−２ｊ，０）である場合の行列Ｈである。例えば、第１行成分は、（１，１，０，２，０，−３）となる。
図８に戻って、伝搬路行列生成部ａ１１３は、生成した伝搬路行列Ｈ、及び、端末ＩＤと選択順序を行列式算出部ａ１１４に出力する。
行列式算出部ａ１１４は、伝搬路行列生成部ａ１１３から入力された伝搬路行列Ｈの行列式（ｄｅｔｅｒｍｉｎａｎｔ）の値を算出し、空間多重端末決定部ａ１１５に出力する。
図１０は、本実施形態に係る伝搬路行列Ｈの一例を示す概略図である。この図において、伝搬路行列Ｈは、左上成分がＲｅ（Ｈｃ）、右上成分が−Ｉｍ（Ｈｃ）、左下成分がＩｍ（Ｈｃ）、右下成分がＲｅ（Ｈｃ）である。なお、伝搬路行列Ｈは、２Ｎ×２Ｎ行列となる。
また、図９において、符号ｆ２を付した破線で囲んだ行列は、端末Ｂ１１のベクトルｇが（−２ｊ＋１，１，３ｊ）（式（３））であり、端末Ｂ１２のベクトルｇが（０，１ｊ，−１）であり、端末Ｂ１３のベクトルｇが（１，−２−２ｊ，０）である場合の行列Ｈである。例えば、第１行成分は、（１，１，０，２，０，−３）となる。
図８に戻って、伝搬路行列生成部ａ１１３は、生成した伝搬路行列Ｈ、及び、端末ＩＤと選択順序を行列式算出部ａ１１４に出力する。
行列式算出部ａ１１４は、伝搬路行列生成部ａ１１３から入力された伝搬路行列Ｈの行列式（ｄｅｔｅｒｍｉｎａｎｔ）の値を算出し、空間多重端末決定部ａ１１５に出力する。
空間多重端末決定部ａ１１５は、行列式算出部ａ１１４から入力された行列式の値が「＋１」又は「−１」であるか否かを判定する。
行列式の値が「＋１」又は「−１」である場合、空間多重端末決定部ａ１１５は、伝搬路行列生成部ａ１１３から入力された端末ＩＤが示す端末装置の組合せをＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯにより多重する端末装置として決定する。この場合、空間多重端末決定部ａ１１５は、これらの端末ＩＤと選択順序示す選択端末指定情報、及び、伝搬路行列Ｈを、信号選択部ａ１２３及びプレコーディングフィルタ算出部ａ１１６に出力する。
一方、行列式の値が「＋１」及び「−１」でない場合、空間多重端末決定部ａ１１５は、端末ＩＤを再度選択する命令を空間多重端末候補選択部ａ１１２に出力する。これにより、空間多重端末候補選択部ａ１１２、伝搬路行列生成部ａ１１３、及び行列式算出部ａ１１４、空間多重端末決定部ａ１１５は、行列式の値が「＋１」又は「−１」となるまで、上述の処理を繰り返すこととなる。
行列式の値が「＋１」又は「−１」である場合、空間多重端末決定部ａ１１５は、伝搬路行列生成部ａ１１３から入力された端末ＩＤが示す端末装置の組合せをＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯにより多重する端末装置として決定する。この場合、空間多重端末決定部ａ１１５は、これらの端末ＩＤと選択順序示す選択端末指定情報、及び、伝搬路行列Ｈを、信号選択部ａ１２３及びプレコーディングフィルタ算出部ａ１１６に出力する。
一方、行列式の値が「＋１」及び「−１」でない場合、空間多重端末決定部ａ１１５は、端末ＩＤを再度選択する命令を空間多重端末候補選択部ａ１１２に出力する。これにより、空間多重端末候補選択部ａ１１２、伝搬路行列生成部ａ１１３、及び行列式算出部ａ１１４、空間多重端末決定部ａ１１５は、行列式の値が「＋１」又は「−１」となるまで、上述の処理を繰り返すこととなる。
また、行列式の値が「＋１」又は「−１」である場合には、伝搬路行列Ｈは、ユニモジュラ行列となる。ユニモジュラ行列とは、行列式の値が「＋１」又は「−１」であり、かつ、各行列成分が整数の行列である。つまり、スケジューリング部ａ１１は、伝搬路行列Ｈがユニモジュラ行列となる端末装置Ｂ１ｎの組合せを、ＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯにより多重する端末装置として決定する。
プレコーディングフィルタ算出部ａ１１６は、空間多重端末決定部ａ１１５から入力された伝搬路行列Ｈの逆行列Ｈ−１を算出する。プレコーディングフィルタ算出部ａ１１６は、算出した逆行列Ｈ−１を非線形プレコーディング部ａ１３に出力する。
＜非線形プレコーディング部ａ１３について＞
以下、非線形プレコーディングａ１３が行うプレコーディングについて説明する。
図１１は、本実施形態に係る非線形プレコーディング部ａ１３の構成を示す概略ブロック図である。この図において、非線形プレコーディング部ａ１３は、実部・虚部分離部ａ１３１、ユニモジュラ行列乗算部ａ１３２、Ｍｏｄｕｌｏ演算部ａ１３３−１〜ａ１３３−Ｌ（Ｌ＝２Ｎ）、及び、実部・虚部合成部ａ１３４を含んで構成される。
以下、非線形プレコーディングａ１３が行うプレコーディングについて説明する。
図１１は、本実施形態に係る非線形プレコーディング部ａ１３の構成を示す概略ブロック図である。この図において、非線形プレコーディング部ａ１３は、実部・虚部分離部ａ１３１、ユニモジュラ行列乗算部ａ１３２、Ｍｏｄｕｌｏ演算部ａ１３３−１〜ａ１３３−Ｌ（Ｌ＝２Ｎ）、及び、実部・虚部合成部ａ１３４を含んで構成される。
実部・虚部分離部ａ１３１は、固有信号構成部ａ１２５から入力された端末装置Ｂ１ｎの固有信号を、実部の信号と、虚部の信号に分離した信号ｓを生成し、生成した信号ｓをユニモジュラ行列乗算部ａ１３２に出力する。
図１２は、本実施形態に係る固有信号構成部ａ１２５の入出力信号の一例を示す概略図である。この図において、信号ｓは、固有信号構成部ａ１２５が出力する信号を表す。信号ｓｃは、固有信号構成部ａ１２５が出力する信号を表す。なお、信号ｓｃは、選択順序の順に各端末装置Ｂ１ｎの信号を並べたベクトルである。
図１２において、信号ｓは、信号ｓｃの実部と虚部をそれぞれ成分とするベクトルである。図１２において、符号ｆ３を付した破線で囲んだ信号ｓｃ、ｓは、信号の具体例である。具体的には、信号ｓｃの第１成分が「−１／√２＋ｊ／√２」、第２成分が「＋１／√２−ｊ／√２」の場合には、信号ｓの第１成分が「−１／√２」、第２成分が「＋１／√２」、第３成分が「＋１／√２」、第４成分が「−１／√２」となる。
図１２は、本実施形態に係る固有信号構成部ａ１２５の入出力信号の一例を示す概略図である。この図において、信号ｓは、固有信号構成部ａ１２５が出力する信号を表す。信号ｓｃは、固有信号構成部ａ１２５が出力する信号を表す。なお、信号ｓｃは、選択順序の順に各端末装置Ｂ１ｎの信号を並べたベクトルである。
図１２において、信号ｓは、信号ｓｃの実部と虚部をそれぞれ成分とするベクトルである。図１２において、符号ｆ３を付した破線で囲んだ信号ｓｃ、ｓは、信号の具体例である。具体的には、信号ｓｃの第１成分が「−１／√２＋ｊ／√２」、第２成分が「＋１／√２−ｊ／√２」の場合には、信号ｓの第１成分が「−１／√２」、第２成分が「＋１／√２」、第３成分が「＋１／√２」、第４成分が「−１／√２」となる。
図１１に戻って、ユニモジュラ行列乗算部ａ１３２は、実部・虚部分離部ａ１３１から入力された信号ｓに対して、スケジューリング部ａ１１から入力された行列Ｈ−１を乗算する。なお、一般にユニモジュラ行列は、その逆行列もユニモジュラ行列である。したがって、伝搬路行列Ｈがユニモジュラ行列であるので、プレコーディングフィルタ算出部ａ１１６で算出した逆行列Ｈ−１も、ユニモジュラ行列となる。
ユニモジュラ行列乗算部ａ１３２は、乗算後の信号（Ｈ−１ｓ）を各成分に分離し、第l
（ｌ＝１、２、・・・、２Ｎ）成分の信号をＭｏｄｕｌｏ演算部ａ１３３−ｌに出力する。
ユニモジュラ行列乗算部ａ１３２は、乗算後の信号（Ｈ−１ｓ）を各成分に分離し、第l
（ｌ＝１、２、・・・、２Ｎ）成分の信号をＭｏｄｕｌｏ演算部ａ１３３−ｌに出力する。
Ｍｏｄｕｌｏ演算部ａ１３３−ｌは、ユニモジュラ行列乗算部ａ１３２から入力された信号に対して、次式（５）で表されるＭｏｄｕｌｏ演算を行う。
実部・虚部合成部ａ１３４は、ここでfloor(β)は、βを超えない最大の整数を表す。τは、変調信号の平均電力を１に正規化した場合に、変調方式に応じて送受信側で既知の値となる。例えば、ＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying)では τ＝２√２、１６ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation)では、τ＝８／√１０、６４ＱＡＭではτ＝１６／√４２である。ただし、τは、基地局装置ａ１と端末装置ｂ１で共通の値であればよく、上述の値と異なる値であってもよい。
Ｍｏｄｕｌｏ演算部ａ１３３−ｌは、Ｍｏｄｕｌｏ演算後の信号を実部・虚部合成部ａ１３４に出力する。
Ｍｏｄｕｌｏ演算部ａ１３３−ｌは、Ｍｏｄｕｌｏ演算後の信号を実部・虚部合成部ａ１３４に出力する。
実部・虚部合成部ａ１３４は、Ｍｏｄｕｌｏ演算部ａ１３３−ｌから入力された信号を、各端末装置Ｂ１ｎ宛の複素数の信号に合成する。具体的に、実部・虚部合成部ａ１３４は、Ｍｏｄｕｌｏ演算部ａ１３３−ｎから入力された信号を実部とし、Ｍｏｄｕｌｏ演算部ａ１３３−（ｎ＋Ｎ）から入力された信号を虚部とする複素数の信号を生成し、端末装置Ｂ１ｎ宛の固有信号とする。実部・虚部合成部ａ１３４は、生成した端末装置Ｂ１ｎ宛の固有信号をフレーム構成部ａ１４２に出力する。
以上のように、本実施形態によれば、端末装置ｂ１が、（ｉ）伝搬路の複素利得を、実部及び虚部ともに整数で表される数に近似して基地局装置ｂ２に通知する。その後、基地局装置ｂ２が、（ii）伝搬路行列の行列式が＋１又は−１となる端末装置ｂ１を多重する。つまり、多重する端末装置ｂ１の伝搬路行列は（ｉ）と（ii）の条件を満たし、ユニモジュラ行列となる。ここで、端末装置ｂ１は伝搬路状態情報を実部及び虚部ともに整数の値で表されるベクトル（式（１））を基地局装置ａ１に通知するので、上りの制御情報のオーバーヘッドを低減できる。
＜フィードバック情報の低減について＞
従来のＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯシステムでは、基地局装置が、各端末装置の伝搬路の複素利得（伝搬路状態情報）を少数の単位で取得していた。これは端末装置が、例えば、各複素利得の実部及び虚部を単精度（３２bit）で返すが、Ｎ＝３の場合には３２×６＝１９２ｂｉｔが必要である。上述のように、本実施形態に係る通信システム１では、伝搬路状態情報は、Ｎ＝３の場合には１４ｂｉｔとなるので、従来技術と比較して、端末装置ｂ１が基地局装置ａ１に通知する伝搬路状態情報を十分の一以下に圧縮できることとなる。
従来のＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯシステムでは、基地局装置が、各端末装置の伝搬路の複素利得（伝搬路状態情報）を少数の単位で取得していた。これは端末装置が、例えば、各複素利得の実部及び虚部を単精度（３２bit）で返すが、Ｎ＝３の場合には３２×６＝１９２ｂｉｔが必要である。上述のように、本実施形態に係る通信システム１では、伝搬路状態情報は、Ｎ＝３の場合には１４ｂｉｔとなるので、従来技術と比較して、端末装置ｂ１が基地局装置ａ１に通知する伝搬路状態情報を十分の一以下に圧縮できることとなる。
＜多重における電力損失について＞
本実施形態に係る通信システムでは、線形ＭＵ−ＭＩＭＯシステムと比較して以下の効果を奏する。以下では、Ｎ＝２の場合に、伝搬路行列Ｈが次式（６）で表される場合を例にして説明をする。
本実施形態に係る通信システムでは、線形ＭＵ−ＭＩＭＯシステムと比較して以下の効果を奏する。以下では、Ｎ＝２の場合に、伝搬路行列Ｈが次式（６）で表される場合を例にして説明をする。
線形ＭＵ−ＭＩＭＯシステムでは、基地局装置は、次式（７）で表される送信信号ｘ１を送信する。
ここで、ｓ１、ｓ２は、それぞれ、多重する各端末装置宛の信号である。つまり、基地局装置は、信号ｓ１、ｓ２に伝搬路行列Ｈの逆行列Ｈ−１を乗算する。この所望信号ｓ１、ｓ２各々の平均電力をσｓ ２とすれば、送信信号の電力（送信電力Ｐという）は、次式（８）で表される。
ここで、E{ｘ}は、ｘの平均値を表す。つまり、線形ＭＵ−ＭＩＭＯシステムでは、送信電力Ｐは、３個の信号分の送信電力３σｓ ２となる。この送信電力Ｐは、２個の端末装置宛の信号を別々に送信する場合の送信電力２σｓ ２と比較して、σｓ ２高いこととなる。つまり、線形ＭＵ−ＭＩＭＯシステムでは、電力損失が生じているともいえる。
一方、本実施形態に係る通信システム１では、基地局装置ａ１は、伝搬路行列の逆行列Ｈ−１（ユニモジュラ行列）を乗算後に、Ｍｏｄｕｌｏ演算を行う。基地局装置ａ１は、次式（９）で表される送信信号ｘ２を送信する。
ここで、Ｍｏｄｕｌｏ演算後の信号各々（送信信号ｘ２の各成分）の平均電力σｍ ２は、Ｍｏｄｕｌｏ幅τに依存する。例えば、変調方式が６４ＱＡＭの場合には、σｍ ２＝（６４／６３）σｓ ２である（τ＝１６／√４２）。なお、σｍ ２は、信号点がＭｏｄｕｌｏ幅τの範囲内に一様分布していると見なせるので、次式（１０）で算出される。
したがって、基地局装置ａ１が送信する送信信号の送信電力Ｐは、次式（１１）で表される。
式（１１）は、送信電力Ｐが、２個の信号分の送信電力２σｓ ２とほぼ等しいことを示す。この送信電力Ｐは、２個の端末装置宛の信号を別々に送信する場合の送信電力２σｓ ２と同じこととなる。つまり、本実施形態では、通信システム１は、ユーザ間干渉の除去に要する電力が不要であり、電力損失はほとんど生じていない。伝搬路行列Ｈが直交化できる場合（つまり、伝搬路行列がユニモジュラ行列で表される場合）には、線形ＭＵ−ＭＩＭＯの場合よりも、高い電力効率で各端末装置ｂ１に送信信号を送信できる。
以上のように、本実施形態に係る通信システム（ＶＰ ＭＩＭＯシステム）では、ユーザ間干渉に消費する電力をほぼゼロに抑えながら、情報量の少ない伝搬路状態情報の通知方法を用いて上りリンクの制御情報のオーバーヘッドを低減できる。つまり、本実施形態では、ＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯの直交していない伝搬路を有する端末装置同士でも電力効率良く多重できるという特徴を保持しつつ、装置間で通知する情報の情報量を低減することができる。
＜演算量の低減について＞
また、本実施形態では、伝搬路行列Ｈの各成分が整数となるので、基地局装置ａ１における演算量を低減できる。具体的には、従来技術に係るＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯシステムでは、基地局装置は、通常、格子点における最近接点探索という、ｎに依存して指数関数的に増大する演算量を有する演算を行う。また、ＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯシステムにおいて、演算量を低減した手法として、Lattice Reduction Aided Tomlinson Harashima Precodingという手法もｎ４以上のオーダの演算量が必要なＬＬＬ−Ａｌｇｏｒｉｔｈｍを行うことが知られている。いずれにしても、従来技術に係るＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯシステムでは、ｎ４以上の浮動小数点演算が必要となり、演算量が非常に多くなる。この点、本実施形態に係る通信システムでは、各成分が整数の伝搬路行列Ｈの行列式の算出と、この伝搬路行列Ｈの逆行列演算を行うだけであり、整数のｎ３のオーダの演算量に演算を抑制できる。そのため、本実施形態に係る基地局装置ａ１では、演算量を大幅に削減できる。
また、本実施形態では、伝搬路行列Ｈの各成分が整数となるので、基地局装置ａ１における演算量を低減できる。具体的には、従来技術に係るＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯシステムでは、基地局装置は、通常、格子点における最近接点探索という、ｎに依存して指数関数的に増大する演算量を有する演算を行う。また、ＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯシステムにおいて、演算量を低減した手法として、Lattice Reduction Aided Tomlinson Harashima Precodingという手法もｎ４以上のオーダの演算量が必要なＬＬＬ−Ａｌｇｏｒｉｔｈｍを行うことが知られている。いずれにしても、従来技術に係るＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯシステムでは、ｎ４以上の浮動小数点演算が必要となり、演算量が非常に多くなる。この点、本実施形態に係る通信システムでは、各成分が整数の伝搬路行列Ｈの行列式の算出と、この伝搬路行列Ｈの逆行列演算を行うだけであり、整数のｎ３のオーダの演算量に演算を抑制できる。そのため、本実施形態に係る基地局装置ａ１では、演算量を大幅に削減できる。
＜端末ＩＤを端末装置が返さない場合について＞
なお、本実施形態は、一例として端末装置が基地局装置へ端末ＩＤを通知する場合について説明したが、本発明においては、この方法に限られるわけではない。例えば、基地局装置が事前に各端末装置に対して伝搬路状態情報を通知するための上りリンクチャネルの周波数（又は周波数、時間及び空間で区切られた物理リソースブロック）を割り当てておき、ある端末装置が基地局装置に伝搬路状態情報を通知してきたら、伝搬路状態情報取得部において、その通知に用いられた上りリンクの周波数に割り当てた端末ＩＤと、取得した伝搬路状態情報を対応づけても良い。スケジューリングを行う際には、端末ＩＤと伝搬路状態情報が対応付けられているため、本実施形態で先に述べた端末ＩＤを端末装置が通知する場合と同様の処理を行うことができる。また、この方法には、端末ＩＤを通知するための制御情報を削減できるという利点がある。
なお、本実施形態は、一例として端末装置が基地局装置へ端末ＩＤを通知する場合について説明したが、本発明においては、この方法に限られるわけではない。例えば、基地局装置が事前に各端末装置に対して伝搬路状態情報を通知するための上りリンクチャネルの周波数（又は周波数、時間及び空間で区切られた物理リソースブロック）を割り当てておき、ある端末装置が基地局装置に伝搬路状態情報を通知してきたら、伝搬路状態情報取得部において、その通知に用いられた上りリンクの周波数に割り当てた端末ＩＤと、取得した伝搬路状態情報を対応づけても良い。スケジューリングを行う際には、端末ＩＤと伝搬路状態情報が対応付けられているため、本実施形態で先に述べた端末ＩＤを端末装置が通知する場合と同様の処理を行うことができる。また、この方法には、端末ＩＤを通知するための制御情報を削減できるという利点がある。
（第２の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第２の実施形態について詳しく説明する。
第１の実施形態では、端末装置ｂ１が伝搬路情報としてベクトルｇを基地局装置ａ１に送信した。本実施形態では、端末装置がベクトルに加え、端末装置と基地局装置が予め記憶する情報が示すユニタリ行列から、１つのユニタリ行列を選択し、選択したユニタリ行列を示す情報を通知する。基地局装置は、端末装置から通知された情報を用いることで、多重する端末装置の組合せの自由度を向上することができる。
以下、図面を参照しながら本発明の第２の実施形態について詳しく説明する。
第１の実施形態では、端末装置ｂ１が伝搬路情報としてベクトルｇを基地局装置ａ１に送信した。本実施形態では、端末装置がベクトルに加え、端末装置と基地局装置が予め記憶する情報が示すユニタリ行列から、１つのユニタリ行列を選択し、選択したユニタリ行列を示す情報を通知する。基地局装置は、端末装置から通知された情報を用いることで、多重する端末装置の組合せの自由度を向上することができる。
本実施形態に係る通信システムの概略図は、第１の実施形態（図１）と同じである。以下、基地局装置Ａ１を基地局装置ａ２といい、端末装置Ｂ１１〜Ｂ１４各々を端末装置ｂ２という。
＜端末装置ｂ２について＞
図１３は、本発明の第２の実施形態に係る端末装置ｂ２の構成を示す概略ブロック図である。本実施形態に係る端末装置ｂ２（図１３）と第１の実施形態に係る端末装置ｂ１（図６）とを比較すると、伝搬路状態情報生成部ｂ２２が異なる。しかし、他の構成要素（アンテナｂ１０１、受信部ｂ１０２、ＧＩ除去部ｂ１０３、ＦＦＴ部ｂ１０４、信号分離部ｂ１０５、ＣＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０６、ＤＭＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０７、伝搬路補償部ｂ１０８、Ｍｏｄｕｌｏ演算部ｂ１０９、復調部ｂ１１０、復号部ｂ１１１、ＩＦＦＴ部ｂ１３１、ＧＩ挿入部ｂ１３２、及び、送信部ｂ１３３）が持つ機能は第１の実施形態と同じである。第１の実施形態と同じ機能の説明は省略する。
図１３は、本発明の第２の実施形態に係る端末装置ｂ２の構成を示す概略ブロック図である。本実施形態に係る端末装置ｂ２（図１３）と第１の実施形態に係る端末装置ｂ１（図６）とを比較すると、伝搬路状態情報生成部ｂ２２が異なる。しかし、他の構成要素（アンテナｂ１０１、受信部ｂ１０２、ＧＩ除去部ｂ１０３、ＦＦＴ部ｂ１０４、信号分離部ｂ１０５、ＣＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０６、ＤＭＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０７、伝搬路補償部ｂ１０８、Ｍｏｄｕｌｏ演算部ｂ１０９、復調部ｂ１１０、復号部ｂ１１１、ＩＦＦＴ部ｂ１３１、ＧＩ挿入部ｂ１３２、及び、送信部ｂ１３３）が持つ機能は第１の実施形態と同じである。第１の実施形態と同じ機能の説明は省略する。
伝搬路状態情報生成部ｂ２２は、複数（Ｉ個）のユニタリ行列Ｕｉ（ｉはユニタリ行列を識別する自然数の番号；ｉ＝１、２、・・・、Ｉ）の情報を記憶する。なお、基地局装置も同じ情報を記憶する。伝搬路状態情報生成部ｂ２２は、複数のユニタリ行列Ｕｉのうち１つを選択し、また、ベクトルｇを算出する。伝搬路状態情報生成部ｂ２２は、実部及び虚部が整数のベクトルｇと自装置を識別する識別子（端末ＩＤという）とを含む伝搬路状態情報、及び、選択したユニタリ行列の番号ｉと自装置を識別する識別子（端末ＩＤという）とを含むユニタリ番号情報を生成する（伝搬路状態情報生成処理という）。伝搬路状態情報生成部ｂ２２は、生成した伝搬路状態情報及びユニタリ番号情報を変調し、変調後の伝搬路状態情報の信号をＩＦＦＴ部ｂ１３１に出力する。これにより、伝搬路状態情報及びユニタリ番号情報は、基地局装置に通知される。
以下、伝搬路状態情報生成部ｂ２２が行う伝搬路状態情報生成処理の詳細について説明する。
伝搬路状態情報生成部ｂ２２は、ＣＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０６から入力された伝搬路状態（ベクトルｈ）及びユニタリ行列Ｕｉを、次式（１２）に用いてｇ、ｉを決定する。
伝搬路状態情報生成部ｂ２２は、ＣＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０６から入力された伝搬路状態（ベクトルｈ）及びユニタリ行列Ｕｉを、次式（１２）に用いてｇ、ｉを決定する。
ここで、ｈは伝搬路状態を示すベクトルを表し、また、｜ａ｜は複素数ａの絶対値を表す。ａｒｇｍｉｎ｜ａ｜は、ａの絶対値を最小にするｇ、ｉ、ｐを出力することを示す。Ｕｉは、Ｎ×Ｎ行列（Ｎは、基地局装置ａ２のアンテナ数）である。Ｕｉは、基地局装置ａ２で送信信号に乗算するユニタリ行列の線形フィルタである。また、pは、絶対値が1の任意の複素数であり、伝搬路補償部で行う位相の補償に対応する。またh/|h|は絶対値が1になるように正規化した伝搬路状態を表す。pは、絶対値が１の複素数であり、伝搬路補償部ｂ１０８で行う位相の補償に用いて対応する。なお、伝搬路状態情報生成部ｂ２２は、ベクトルｈ及びユニタリ行列Ｕｉに基づいて算出する。ｈ／｜ｈ｜は、絶対値が１になるように正規化した伝搬路状態を表す。
つまり、式（１２）の左辺のｐ（ｈ／｜ｈ｜）Ｕｉは、線形フィルタ、伝搬路、伝搬路補償までを１つの等価伝搬路としたときの伝搬路応答ベクトルを示す。伝搬路状態情報生成部ｂ２２は、この伝搬路応答ベクトルとの差が最小となるベクトルｇを決定する。式（１２）は、伝搬路状態情報生成部ｂ２２が伝搬路応答ベクトルとの差が最小となるベクトルｇを選択することを示している。
つまり、式（１２）の左辺のｐ（ｈ／｜ｈ｜）Ｕｉは、線形フィルタ、伝搬路、伝搬路補償までを１つの等価伝搬路としたときの伝搬路応答ベクトルを示す。伝搬路状態情報生成部ｂ２２は、この伝搬路応答ベクトルとの差が最小となるベクトルｇを決定する。式（１２）は、伝搬路状態情報生成部ｂ２２が伝搬路応答ベクトルとの差が最小となるベクトルｇを選択することを示している。
また、伝搬路状態情報生成部ｂ２２は、例えば、次式（１３）のユニタリ行列Ｕｉ（Ｉ＝３）を記憶するが、他の値のユニタリ行列Ｕｉであってもよい。なお、式（１３）に示すユニタリ行列Ｕｉは、Ｎ＝２の場合のものであり、Ｎ行Ｎ列の行列である。
本実施形態に係る端末装置ｂ２は、ユニタリ行列Ｕｉを選択しない場合と比較して、端末装置ｂ２が基地局装置ａ２に通知する伝搬路状態情報の自由度が向上する。したがって、通信システムでは、端末装置ａ２で伝搬路状態を圧縮するときに生じる誤差を低減することができる。また、式（６）は、ユニタリ行列Ｕｉだけでなく、全てのgについて、これらの差が最小となるものを選択することを示す。
＜基地局装置ａ２について＞
図１４は、本実施形態に係る基地局装置ａ２の構成を示す概略ブロック図である。本実施形態に係る基地局装置ａ２（図１４）と第１の実施形態に係る基地局装置ａ１（図３）とを比較すると、スケジューリング部ａ２１及び非線形プレコーディング部ｂ２３が異なる。しかし、他の構成要素（アンテナａ１０１−１〜ａ１０１−Ｎ、受信部ａ１０２−１〜ａ１０２−Ｎ、ＧＩ除去部ａ１０３−１〜ａ１０３−Ｎ、ＦＦＴ部ａ１０４−１〜ａ１０４−Ｎ、伝搬路状態情報取得部ａ１０５、符号部ａ１２１−１〜ａ１２１−Ｍ、変調部ａ１２２−１〜ａ１２１−Ｍ、信号選択部ａ１２３、ＤＭＲＳ生成部ａ１２４、固有信号構成部ａ１２５、ＣＲＳ生成部ａ１４１、フレーム構成部ａ１４２、ＩＦＦＴ部ａ１４３−１〜ａ１４３−Ｎ、ＧＩ挿入部ａ１４４−１〜ａ１４４−Ｎ、及び、送信部ａ１４５−１〜ａ１４５−Ｎ）が持つ機能は第１の実施形態と同じである。第１の実施形態と同じ機能の説明は省略する。
図１４は、本実施形態に係る基地局装置ａ２の構成を示す概略ブロック図である。本実施形態に係る基地局装置ａ２（図１４）と第１の実施形態に係る基地局装置ａ１（図３）とを比較すると、スケジューリング部ａ２１及び非線形プレコーディング部ｂ２３が異なる。しかし、他の構成要素（アンテナａ１０１−１〜ａ１０１−Ｎ、受信部ａ１０２−１〜ａ１０２−Ｎ、ＧＩ除去部ａ１０３−１〜ａ１０３−Ｎ、ＦＦＴ部ａ１０４−１〜ａ１０４−Ｎ、伝搬路状態情報取得部ａ１０５、符号部ａ１２１−１〜ａ１２１−Ｍ、変調部ａ１２２−１〜ａ１２１−Ｍ、信号選択部ａ１２３、ＤＭＲＳ生成部ａ１２４、固有信号構成部ａ１２５、ＣＲＳ生成部ａ１４１、フレーム構成部ａ１４２、ＩＦＦＴ部ａ１４３−１〜ａ１４３−Ｎ、ＧＩ挿入部ａ１４４−１〜ａ１４４−Ｎ、及び、送信部ａ１４５−１〜ａ１４５−Ｎ）が持つ機能は第１の実施形態と同じである。第１の実施形態と同じ機能の説明は省略する。
スケジューリング部ａ２１は、伝搬路状態情報取得部ａ１０５から入力された伝搬路状態情報及びユニタリ番号情報に基づいて、ＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯによって多重する端末を選択する（端末選択処理という）。スケジューリング部ａ２１が行う端末選択処理の詳細については、後述する。スケジューリング部ａ２１は、後述する逆行列Ｈ−１、端末ＩＤ、選択順序示す選択端末指定情報を、非線形プレコーディング部ａ１３に出力する。また、スケジューリング部ａ２１は、これらの端末ＩＤの端末装置が選択したユニタリ行列Ｕｉを非線形プレコーディング部ａ２３に出力する
＜スケジューリング部ａ２１について＞
以下、スケジューリング部ａ２１が行う端末選択処理について説明する。
図１５は、本実施形態に係るスケジューリング部ａ２１の構成を示す概略ブロック図である。本実施形態に係るスケジューリング部ａ２１（図１５）と第１の実施形態に係るスケジューリング部ａ１１（図８）とを比較すると、空間多重端末候補選択部ａ２１２及び空間多重端末決定部ａ２１５が異なる。しかし、他の構成要素（伝搬路状態情報記憶部ａ１１１、伝搬路行列生成部ａ１１３、行列式算出部ａ１１４、及びプレコーディングフィルタ算出部ａ１１６）が持つ機能は第１の実施形態と同じである。第１の実施形態と同じ機能の説明は省略する。
以下、スケジューリング部ａ２１が行う端末選択処理について説明する。
図１５は、本実施形態に係るスケジューリング部ａ２１の構成を示す概略ブロック図である。本実施形態に係るスケジューリング部ａ２１（図１５）と第１の実施形態に係るスケジューリング部ａ１１（図８）とを比較すると、空間多重端末候補選択部ａ２１２及び空間多重端末決定部ａ２１５が異なる。しかし、他の構成要素（伝搬路状態情報記憶部ａ１１１、伝搬路行列生成部ａ１１３、行列式算出部ａ１１４、及びプレコーディングフィルタ算出部ａ１１６）が持つ機能は第１の実施形態と同じである。第１の実施形態と同じ機能の説明は省略する。
空間多重端末候補選択部ａ２１２は、伝搬路状態情報記憶部ａ１１１に新たな伝搬路状態情報が記録された場合、及び、空間多重端末決定部ａ２１５から端末ＩＤを再度選択する命令が入力された場合、以下の処理を行う。空間多重端末候補選択部ａ２１２は、各端末装置Ｂ１ｍの伝搬路状態情報のうち、ユニタリ番号情報が示す番号ｉが同じ端末ＩＤをＮ個選択する。
空間多重端末候補選択部ａ２１２は、選択した端末ＩＤに対して選択順に順序（選択順序）を付し、順序を付した端末ＩＤを伝搬路行列生成部ａ１１３に出力する。
また、空間多重端末候補選択部ａ２１２は、空間多重端末決定部ａ２１５から多重する端末装置を決定したことを示す情報が入力された場合には、選択した端末ＩＤの端末装置が選択したユニタリ行列Ｕｉを非線形プレコーディング部ａ２３に出力する。
また、空間多重端末候補選択部ａ２１２は、空間多重端末決定部ａ２１５から多重する端末装置を決定したことを示す情報が入力された場合には、選択した端末ＩＤの端末装置が選択したユニタリ行列Ｕｉを非線形プレコーディング部ａ２３に出力する。
空間多重端末決定部ａ２１５は、行列式算出部ａ１１４から入力された行列式の値が「＋１」又は「−１」であるか否かを判定する。
行列式の値が「＋１」又は「−１」である場合、空間多重端末決定部ａ２１５は、選択した端末ＩＤが示す端末装置の組合せをＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯにより多重する端末装置として決定する。この場合、空間多重端末決定部ａ２１５は、これらの端末ＩＤと選択順序示す選択端末指定情報、及び、伝搬路行列Ｈを、信号選択部ａ１２３及びプレコーディングフィルタ算出部ａ１１６に出力する。また、空間多重端末決定部ａ２１５は、多重する端末装置を決定したことを示す情報を空間多重端末候補選択部ａ２１２に出力する。
一方、行列式の値が「＋１」及び「−１」でない場合、空間多重端末決定部ａ２１５は、端末ＩＤを再度選択する命令を空間多重端末候補選択部ａ２１２に出力する。
行列式の値が「＋１」又は「−１」である場合、空間多重端末決定部ａ２１５は、選択した端末ＩＤが示す端末装置の組合せをＶＰ ＭＵ−ＭＩＭＯにより多重する端末装置として決定する。この場合、空間多重端末決定部ａ２１５は、これらの端末ＩＤと選択順序示す選択端末指定情報、及び、伝搬路行列Ｈを、信号選択部ａ１２３及びプレコーディングフィルタ算出部ａ１１６に出力する。また、空間多重端末決定部ａ２１５は、多重する端末装置を決定したことを示す情報を空間多重端末候補選択部ａ２１２に出力する。
一方、行列式の値が「＋１」及び「−１」でない場合、空間多重端末決定部ａ２１５は、端末ＩＤを再度選択する命令を空間多重端末候補選択部ａ２１２に出力する。
＜非線形プレコーディング部ａ２３について＞
図１６は、本実施形態に係る非線形プレコーディング部ａ２３の構成を示す概略ブロック図である。本実施形態に係る非線形プレコーディング部ａ２３（図１５）と第１の実施形態に係る非線形プレコーディング部ａ１３（図１１）とを比較すると、ユニタリ行列乗算部ａ２３５が異なる。しかし、他の構成要素（実部・虚部分離部ａ１３１、ユニモジュラ行列乗算部ａ１３２、Ｍｏｄｕｌｏ演算部ａ１３３−１〜ａ１３３−Ｌ（Ｌ＝２Ｎ）、及び、実部・虚部合成部ａ１３４）が持つ機能は第１の実施形態と同じである。第１の実施形態と同じ機能の説明は省略する。
図１６は、本実施形態に係る非線形プレコーディング部ａ２３の構成を示す概略ブロック図である。本実施形態に係る非線形プレコーディング部ａ２３（図１５）と第１の実施形態に係る非線形プレコーディング部ａ１３（図１１）とを比較すると、ユニタリ行列乗算部ａ２３５が異なる。しかし、他の構成要素（実部・虚部分離部ａ１３１、ユニモジュラ行列乗算部ａ１３２、Ｍｏｄｕｌｏ演算部ａ１３３−１〜ａ１３３−Ｌ（Ｌ＝２Ｎ）、及び、実部・虚部合成部ａ１３４）が持つ機能は第１の実施形態と同じである。第１の実施形態と同じ機能の説明は省略する。
ユニタリ行列乗算部ａ２３５は、実部・虚部合成部ａ１３４から入力された端末装置Ｂ１ｎ宛の固有信号に対して、スケジューリング部ａ２１から入力されたユニタリ行列Ｕｉを乗算する。ユニタリ行列乗算部ａ２３５は、乗算後の端末装置Ｂ１ｎ宛の固有信号をフレーム構成部ａ１４２に出力する。
以上のように、本実施形態によれば、端末装置ｂ２がベクトルｇに加え、端末装置ｂ２と基地局装置ａ２が予め記憶する情報が示すユニタリ行列Ｕｉから、１つのユニタリ行列Ｕｉを選択し、選択したユニタリ行列Ｕｉを示す番号ｉの情報を通知する。基地局装置ａ２は、端末装置ｂ２から通知された情報を用いることで、多重する端末装置ｂ２の組合せの自由度を向上することができる。また、本実施形態では、ユニタリ行列Ｕｉを用いて自由度を向上させることで、ベクトルｇとベクトルｈ（実際の伝搬路状態）との差を小さくすることができる。これにより、本実施形態では、受信品質の低下を抑えながら空間多重できる端末装置の数を増やすことができる。
（第３の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第３の実施形態について詳しく説明する。本実施形態では、端末装置が複数のアンテナを備える場合について説明をする。
本実施形態に係る基地局装置の構成は、第２の実施形態に係る基地局装置ａ２の構成と同じであるので、説明は省略する。
以下、図面を参照しながら本発明の第３の実施形態について詳しく説明する。本実施形態では、端末装置が複数のアンテナを備える場合について説明をする。
本実施形態に係る基地局装置の構成は、第２の実施形態に係る基地局装置ａ２の構成と同じであるので、説明は省略する。
図１７は、本発明の第３の実施形態に係る端末装置ｂ３の構成を示す概略ブロック図である。この図において、端末装置ｂ３は、アンテナｂ３０１−１〜ｂ３０１−Ｒ（図１７ではＲ＝２）、受信部ｂ３０２−１〜ｂ３０２−Ｒ、ＧＩ除去部ｂ３０３−１〜ｂ３０３−Ｒ、ＦＦＴ部ｂ３０４−１〜ｂ３０４−Ｒ、信号分離部ｂ３０５−１〜ｂ３０５−Ｒ、ＣＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０６、信号合成部ｂ３１２、ＤＭＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０７、伝搬路補償部ｂ１０８、Ｍｏｄｕｌｏ演算部ｂ１０９、復調部ｂ１１０、復号部ｂ１１１、伝搬路状態情報生成部ｂ３２、ＩＦＦＴ部ｂ３３１−１〜ｂ３３１−Ｒ、ＧＩ挿入部ｂ３３２−１〜ｂ３３２−Ｒ、及び、送信部ｂ３３３−１〜ｂ３３３−Ｒを含んで構成される。
ここで、アンテナｂ３０１−１〜ｂ３０１−Ｒ（図１７ではＲ＝２）、受信部ｂ３０２−１〜ｂ３０２−Ｒ、ＧＩ除去部ｂ３０３−１〜ｂ３０３−Ｒ、ＦＦＴ部ｂ１０４−１〜ｂ３０４−Ｒ、及び信号分離部ｂ３０５−１〜ｂ３０５−Ｒの持つ機能は、それぞれ、アンテナｂ１０１、受信部ｂ１０２、ＧＩ除去部ｂ１０３、ＦＦＴ部ｂ１０４、及び信号分離部ｂ１０５の持つ機能と同じである。ただし、信号分離部ｂ３０５−１〜ｂ３０５−Ｒは、ＣＲＳ及びＤＭＲＳ以外の信号（例えば、データ信号。以下、ＣＲＳ及びＤＭＲＳ以外の信号を単にデータ信号という）を信号合成部ｂ３１２に出力する。
また、ＣＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０６、ＤＭＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０７、伝搬路補償部ｂ１０８、Ｍｏｄｕｌｏ演算部ｂ１０９、復調部ｂ１１０、復号部ｂ１１１、ＩＦＦＴ部ｂ３３１−１〜ｂ３３１−Ｒ、ＧＩ挿入部ｂ３３２−１〜ｂ３３２−Ｒ、及び、送信部ｂ３３３−１〜ｂ３３３−Ｒの持つ機能は、ＣＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０６、ＤＭＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０７、伝搬路補償部ｂ１０８、Ｍｏｄｕｌｏ演算部ｂ１０９、復調部ｂ１１０、復号部ｂ１１１、ＩＦＦＴ部ｂ１３１、ＧＩ挿入部ｂ１３２、及び、送信部ｂ１３３の持つ機能と同じである。第１の実施形態と同じ機能の説明は省略する。
また、ＣＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０６、ＤＭＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０７、伝搬路補償部ｂ１０８、Ｍｏｄｕｌｏ演算部ｂ１０９、復調部ｂ１１０、復号部ｂ１１１、ＩＦＦＴ部ｂ３３１−１〜ｂ３３１−Ｒ、ＧＩ挿入部ｂ３３２−１〜ｂ３３２−Ｒ、及び、送信部ｂ３３３−１〜ｂ３３３−Ｒの持つ機能は、ＣＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０６、ＤＭＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０７、伝搬路補償部ｂ１０８、Ｍｏｄｕｌｏ演算部ｂ１０９、復調部ｂ１１０、復号部ｂ１１１、ＩＦＦＴ部ｂ１３１、ＧＩ挿入部ｂ１３２、及び、送信部ｂ１３３の持つ機能と同じである。第１の実施形態と同じ機能の説明は省略する。
信号合成部ｂ３１２は、ＤＭＲＳ及びデータ信号を合成して、それぞれ、ＤＭＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０７及び伝搬路補償部ｂ１０８に出力する。
伝搬路状態情報生成部ｂ３２は、以下の伝搬路状態情報生成処理を行う。
伝搬路状態情報生成部ｂ３２は、ＣＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０６から入力された伝搬路状態（ベクトルｈ）及びユニタリ行列Ｕｉを、次式（１４）を用いてｇ、ｉを決定する。
伝搬路状態情報生成部ｂ３２は、以下の伝搬路状態情報生成処理を行う。
伝搬路状態情報生成部ｂ３２は、ＣＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０６から入力された伝搬路状態（ベクトルｈ）及びユニタリ行列Ｕｉを、次式（１４）を用いてｇ、ｉを決定する。
ここで、行列Ｈ１は、伝搬路状態を示す行列を表す。行列Ｈ１の各行は、端末装置ｂ３の各アンテナにおける伝搬路状態を示し、アンテナと基地局装置ａ２の各アンテナとの伝搬路状態を示す。つまり、行列Ｈ１は、Ｒ行Ｎ列の行列である。ｗは、信号合成部ｂ３１２がＤＭＲＳ及びデータ信号に対して乗算する絶対値１のＲ次元ベクトルであり、端末装置ｂ３が伝搬路状態情報を選択するときに自由に決定できるものである。
なお、伝搬路状態情報生成部ｂ３２は、ユニタリ行列Ｕｉを予め記憶する。
なお、伝搬路状態情報生成部ｂ３２は、ユニタリ行列Ｕｉを予め記憶する。
以上のように、本実施形態では、端末装置ｂ３が複数の受信アンテナで受信した信号を、端末装置ｂ３で自由に決めることができるフィルタｗを用いて合成できる。つまり、本実施形態では、フィルタｗによって自由度を向上することができ、式（１４）で示したように、基地局装置ａ２に通知する伝搬路状態情報（ｇ，ｉ）と実際の伝搬路状態との誤差を小さくできる。すなわち、本実施形態では、基地局装置ａ２が取得する伝搬路状態情報と、「ユニタリ行列Ｕｉ〜（実際の）伝搬路〜フィルタｗ」を合わせて等価的に１つ伝搬路とみなした等価伝搬路状態との誤差を小さくできる。
また、本実施形態では、端末装置ｂ３から基地局装置ａ２に通知する伝搬路状態情報は第２の実施形態を同じものを用いるため、伝搬路状態情報の情報量の増加無しに、多重する端末装置ｂ３の受信品質をさらに向上することができる。
なお、本実施形態は、ユニタリ行列Ｕiを示す情報も伝搬路状態情報に含んでいるが、Ｕiは常に単位行列Ｉとしてもよい。このとき端末装置はＵiが1種類しかないので、伝搬路状態情報内でＵｉを示す情報を通知する必要が無くgのみを通知すればよい。これは、第１の実施形態に対して、本実施形態で説明した複数受信アンテナを用いた誤差低減方法を適用したことと同じである。「（実際の）伝搬路〜フィルタｗ」を合わせて等価的に１つ伝搬路とみなした等価伝搬路状態との誤差を小さくでき、複数の受信アンテナを利用して第１の実施形態よりも受信品質を向上できる。
また、本実施形態では、端末装置ｂ３から基地局装置ａ２に通知する伝搬路状態情報は第２の実施形態を同じものを用いるため、伝搬路状態情報の情報量の増加無しに、多重する端末装置ｂ３の受信品質をさらに向上することができる。
なお、本実施形態は、ユニタリ行列Ｕiを示す情報も伝搬路状態情報に含んでいるが、Ｕiは常に単位行列Ｉとしてもよい。このとき端末装置はＵiが1種類しかないので、伝搬路状態情報内でＵｉを示す情報を通知する必要が無くgのみを通知すればよい。これは、第１の実施形態に対して、本実施形態で説明した複数受信アンテナを用いた誤差低減方法を適用したことと同じである。「（実際の）伝搬路〜フィルタｗ」を合わせて等価的に１つ伝搬路とみなした等価伝搬路状態との誤差を小さくでき、複数の受信アンテナを利用して第１の実施形態よりも受信品質を向上できる。
なお、上述した実施形態における基地局装置ａ１、ａ２、端末装置ｂ１〜ｂ３の一部、例えば、伝搬路状態情報取得部ａ１０５、スケジューリング部ａ１１、ａ２１、信号選択部ａ１２３、ＤＭＲＳ生成部ａ１２４、固有信号構成部ａ１２５、非線形プレコーディング部ｂ１３、ｂ２３、ＣＲＳ生成部ａ１４１、フレーム構成部ａ１４２、空間多重端末候補選択部ａ１１２、ａ２１２、伝搬路行列生成部ａ１１３、行列式算出部ａ１１４、空間多重端末決定部ａ１１５、ａ２１５、プレコーディングフィルタ算出部ａ１１６、実部・虚部分離部ａ１３１、ユニモジュラ行列乗算部ａ１３２、ユニタリ行列乗算部ａ２３５、Ｍｏｄｕｌｏ演算部ａ１３３−１〜ａ１３３−Ｌ、実部・虚部合成部ａ１３４、信号分離部・・・ｂ１０５、ｂ３０５−１〜ｂ３０５−Ｒ、ＣＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０６、ＤＭＲＳ用伝搬路推定部ｂ１０７、伝搬路補償部ｂ１０８、Ｍｏｄｕｌｏ演算部ｂ１０９、伝搬路状態情報生成部ｂ１２、ｂ２２、ｂ３２、及び、信号合成部ｂ３１２をコンピュータで実現するようにしても良い。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、基地局装置ａ１、ａ２、又は端末装置ｂ１〜ｂ３に内蔵されたコンピュータシステムであって、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
また、上述した実施形態における基地局装置ａ１、ａ２、及び端末装置ｂ１〜ｂ３の一部、または全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現しても良い。基地局装置ａ１、ａ２、及び端末装置ｂ１〜ｂ３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良い。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ても良い。
また、上述した実施形態における基地局装置ａ１、ａ２、及び端末装置ｂ１〜ｂ３の一部、または全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現しても良い。基地局装置ａ１、ａ２、及び端末装置ｂ１〜ｂ３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良い。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ても良い。
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
Ａ１、ａ１、ａ２・・・基地局装置、Ｂ１１〜Ｂ１４、ｂ１〜ｂ３・・・端末装置、ａ１０１−１〜ａ１０１−Ｎ・・・アンテナ、ａ１０２−１〜ａ１０２−Ｎ・・・受信部、ａ１０３−１〜ａ１０３−Ｎ・・・ＧＩ除去部、ａ１０４−１〜ａ１０４−Ｎ・・・ＦＦＴ部、ａ１０５・・・伝搬路状態情報取得部、ａ１１、ａ２１・・・スケジューリング部、ａ１２１−１〜ａ１２１−Ｍ・・・符号部、ａ１２２−１〜ａ１２１−Ｍ・・・変調部、ａ１２３・・・信号選択部、ａ１２４・・・ＤＭＲＳ生成部、ａ１２５・・・固有信号構成部、ｂ１３、ｂ２３・・・非線形プレコーディング部、ａ１４１・・・ＣＲＳ生成部、ａ１４２・・・フレーム構成部、ａ１４３−１〜ａ１４３−Ｎ・・・ＩＦＦＴ部、ａ１４４−１〜ａ１４４−Ｎ・・・ＧＩ挿入部、ａ１４５−１〜ａ１４５−Ｎ・・・送信部、ａ１１１・・・伝搬路状態情報記憶部、ａ１１２、ａ２１２・・・空間多重端末候補選択部、ａ１１３・・・伝搬路行列生成部、ａ１１４・・・行列式算出部、ａ１１５、ａ２１５・・・空間多重端末決定部、ａ１１６・・・プレコーディングフィルタ算出部、ａ１３１・・・実部・虚部分離部、ａ１３２・・・ユニモジュラ行列乗算部、ａ２３５・・・ユニタリ行列乗算部、ａ１３３−１〜ａ１３３−Ｌ・・・Ｍｏｄｕｌｏ演算部、ａ１３４・・・実部・虚部合成部、ｂ１０１、ｂ３０１−１〜ｂ３０１−Ｒ・・・アンテナ、ｂ１０２、ｂ３０２−１〜ｂ３０２−Ｒ・・・受信部、ｂ１０３、ｂ３０３−１〜ｂ３０３−Ｒ・・・ＧＩ除去部、ｂ１０４、ｂ３０４−１〜ｂ３０４−Ｒ・・・ＦＦＴ部、ｂ１０５、ｂ３０５−１〜ｂ３０５−Ｒ・・・信号分離部、ｂ１０６・・・ＣＲＳ用伝搬路推定部、ｂ１０７・・・ＤＭＲＳ用伝搬路推定部、ｂ１０８・・・伝搬路補償部、ｂ１０９・・・Ｍｏｄｕｌｏ演算部、ｂ１１０・・・復調部、ｂ１１１・・・復号部、ｂ１２、ｂ２２、ｂ３２・・・伝搬路状態情報生成部、ｂ１３１、ｂ３３１−１〜ｂ３３１−Ｒ・・・ＩＦＦＴ部、ｂ１３２、ｂ３３２−１〜ｂ３３２−Ｒ・・・ＧＩ挿入部、ｂ１３３、ｂ３３３−１〜ｂ３３３−Ｒ・・・送信部、ｂ３１２・・・信号合成部
Claims (15)
- 推定された基地局装置との伝搬路状態を、予め定めた値で近似し、近似した伝搬路状態を示す伝搬路状態情報を生成する伝搬路状態情報生成部と、
前記伝搬路状態情報生成部が生成した伝搬路状態情報を基地局装置に送信する送信部と、
を備えることを特徴とする端末装置。 - 前記送信部が送信した伝搬路状態情報に基づいて送信された信号であって、同一周波数及び同一時刻に多重されて送信された複数の端末装置宛の信号を受信する受信部と、
基地局装置から送信された共通参照信号に基づいて伝搬路状態を推定する伝搬路情報推定部と、
前記受信部が受信した信号に対して剰余演算を行う剰余演算部と、
を備え、
前記伝搬路状態情報生成部は、前記伝搬路情報推定部が推定した伝搬路状態を、予め定めた値で近似し、近似した伝搬路状態情報を生成することを特徴とする請求項１に記載の端末装置。 - 前記予め定めた値は整数であり、
前記伝搬路状態情報生成部は、伝搬路状態情報の実部と虚部とを整数で近似し、近似した伝搬路状態情報を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の端末装置。 - 前記伝搬路状態情報生成部は、予め記憶する情報が示すユニタリ行列のうち、１つのユニタリ行列を示す情報を生成し、
前記送信部は、前記伝搬路状態情報生成部が生成したユニタリ行列を示す情報を基地局装置に送信することを特徴とする請求項３に記載の端末装置。 - 前記伝搬路状態は、少なくとも実際の伝搬路と端末装置が選択したフィルタとを等価的に１つの伝搬路と見なした等価伝搬路状態であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の端末装置。
- 同一周波数及び同一時刻に複数の端末装置宛の信号を多重して送信する基地局装置であって、
前記端末装置各々との伝搬路の伝搬路状態情報を取得する伝搬路状態情報取得部と、
前記伝搬路状態情報取得部が取得した伝搬路状態情報に基づいて、ユニモジュラ行列を示す情報を生成するプレコーディングフィルタ算出部と、
前記複数の端末装置宛の信号に対して、前記プレコーディングフィルタ算出部が生成した情報が示すユニモジュラ行列を乗算するユニモジュラ行列乗算部と、
前記ユニモジュラ行列算出部がユニモジュラ行列を乗算した信号を送信する送信部と、
を備えることを特徴とする基地局装置。 - 前記ユニモジュラ行列を乗算した信号に対して、さらに剰余演算を行う剰余演算部と、
前記剰余演算部が剰余演算を行った信号を送信する送信部と、
を備えることを特徴とする請求項６に記載の基地局装置。 - 前記剰余演算部が剰余演算を行った信号に対して、ユニタリ行列を乗算するユニタリ行列乗算部と、
前記送信部は、前記ユニタリ行列乗算部がユニタリ行列を乗算した信号を送信することを特徴とする請求項７に記載の基地局装置。 - 前記伝搬路状態情報は、実部と虚部とが整数であり、
前記端末装置各々の伝搬路状態情報を、行成分とする行列を生成する伝搬路行列生成部と、
前記伝搬路行列生成部が生成した行列の行列式が＋１又は−１になるように、同一周波数及び同一時刻で信号を多重する端末装置を選択する多重端末決定部と、
を備えることを特徴とする請求項６から請求項8のいずれか一項に記載の基地局装置。 - 前記ユニタリ行列は、端末装置から受信した情報が示すユニタリ行列であることを特徴とする請求項８に記載の基地局装置。
- 同一周波数及び同一時刻に複数の端末装置宛の信号を多重して送信する基地局装置と、前記基地局装置からの信号を受信する端末装置と、を具備する通信システムであって、
前記端末装置は、
基地局装置から送信された共通参照信号に基づいて伝搬路状態を推定する伝搬路情報推定部と、
前記伝搬路情報推定部が推定した伝搬路状態を、予め定めた値で近似し、近似した伝搬路状態情報を生成する伝搬路状態情報生成部と、
前記伝搬路状態情報生成部が生成した伝搬路状態情報を基地局装置に送信する送信部と、
前記送信部が送信した伝搬路状態情報に基づいて送信された信号であって、同一周波数及び同一時刻に多重されて送信された複数の端末装置宛の信号を受信する受信部と、
前記受信部が受信した信号に対して剰余演算を行う剰余演算部と、
を備え、
前記基地局装置は、
前記端末装置が送信した伝搬路状態情報を取得する伝搬路状態情報取得部と、
前記伝搬路状態情報取得部が取得した伝搬路状態情報に基づいて、ユニモジュラ行列を示す情報を生成するプレコーディングフィルタ算出部と、
前記複数の端末装置宛の信号に対して、前記プレコーディングフィルタ算出部が生成した情報が示すユニモジュラ行列を乗算するユニモジュラ行列乗算部と、
前記ユニモジュラ行列算出部がユニモジュラ行列を乗算した信号に対して、剰余演算を行う剰余演算部と、
前記剰余演算部が剰余演算を行った信号を送信する送信部と、
を備えることを特徴とする通信システム。 - 同一周波数及び同一時刻に複数の端末装置宛の信号を多重して送信する基地局装置と、前記基地局装置からの信号を受信する端末装置と、を具備する通信システムにおける通信方法であって、
伝搬路情報推定部が、基地局装置から端末装置へ送信された共通参照信号に基づいて伝搬路状態を推定する伝搬路情報推定ステップと、
伝搬路状態情報生成部が、前記伝搬路情報推定ステップで推定した伝搬路状態を、予め定めた値で近似し、近似した伝搬路状態情報を生成する伝搬路状態情報生成ステップと、
端末送信部が、前記伝搬路状態情報生成ステップで生成した伝搬路状態情報を基地局装置に送信する端末送信ステップと、
伝搬路状態情報取得部が、前記端末装置が送信した伝搬路状態情報を取得する伝搬路状態情報取得ステップと、
プレコーディングフィルタ算出部が、前記伝搬路状態情報取得ステップで取得した伝搬路状態情報に基づいて、ユニモジュラ行列を示す情報を生成するプレコーディングフィルタ算出ステップと、
ユニモジュラ行列乗算部が、前記複数の端末装置宛の信号に対して、前記プレコーディングフィルタ算出ステップで生成した情報が示すユニモジュラ行列を乗算するユニモジュラ行列乗算ステップと、
剰余演算部が、前記ユニモジュラ行列算出ステップでユニモジュラ行列を乗算した信号に対して、剰余演算を行う剰余演算ステップと、
基地局送信部が、前記剰余演算ステップで剰余演算を行った信号を送信する基地局送信ステップと、
受信部が、前記基地局送信ステップで送信された複数の端末装置宛の信号を受信する受信ステップと、
剰余演算部が、前記受信ステップで受信した信号に対して剰余演算を行う剰余演算ステップと、
を有することを特徴とする通信方法。 - 推定された伝搬路状態を、予め定めた値で近似し、近似した伝搬路状態情報を生成する伝搬路状態情報生成部を備えることを特徴とするプロセッサ。
- 予め定めた値で近似された伝搬路状態情報に基づいて送信された信号であって、同一周波数及び同一時刻に多重されて送信された複数の端末装置宛の信号に対して剰余演算を行う剰余演算部を備えることを特徴とするプロセッサ。
- 伝搬路状態情報に基づいて、ユニモジュラ行列を示す情報を生成するプレコーディングフィルタ算出部と、
複数の端末装置宛の信号に対して、前記プレコーディングフィルタ算出部が生成した情報が示すユニモジュラ行列を乗算するユニモジュラ行列乗算部と、
前記ユニモジュラ行列算出部がユニモジュラ行列を乗算した信号に対して、剰余演算を行う剰余演算部と、
を備えることを特徴とするプロセッサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010252969A JP2012105146A (ja) | 2010-11-11 | 2010-11-11 | 端末装置、基地局装置、通信システム、通信方法、及びプロセッサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010252969A JP2012105146A (ja) | 2010-11-11 | 2010-11-11 | 端末装置、基地局装置、通信システム、通信方法、及びプロセッサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012105146A true JP2012105146A (ja) | 2012-05-31 |
Family
ID=46395018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010252969A Pending JP2012105146A (ja) | 2010-11-11 | 2010-11-11 | 端末装置、基地局装置、通信システム、通信方法、及びプロセッサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2012105146A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013255047A (ja) * | 2012-06-06 | 2013-12-19 | Sharp Corp | 送信装置、受信装置、送信方法及び受信方法 |
| CN117150104A (zh) * | 2023-10-23 | 2023-12-01 | 西安康奈网络科技有限公司 | 一种基于互联网的多路径舆情话题溯源追踪系统 |
-
2010
- 2010-11-11 JP JP2010252969A patent/JP2012105146A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN117150104B (zh) * | 2023-10-23 | 2024-01-26 | 西安康奈网络科技有限公司 | 一种基于互联网的多路径舆情话题溯源追踪系统 |
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