JP6296167B2 - 通信システムおよび通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信システムおよび通信方法に関する。

従来、無線通信アクセス技術として、複数ユーザに対する送信信号を同一の無線信号に重畳して送り出すＮＯＭＡ（Ｎｏｎ−Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：非直交多元接続）が知られている（たとえば、下記非特許文献１参照。）。

Ａｎａｓｓ Ｂｅｎｊｅｂｂｏｕｒ，Ｙｕｙａ Ｓａｉｔｏ，Ｙｏｓｈｉｈｉｓａ Ｋｉｓｈｉｙａｍａ，Ａｎｘｉｎ Ｌｉ，Ａｔｓｕｓｈｉ Ｈａｒａｄａ，Ｔａｋｅｈｉｒｏ Ｎａｋａｍｕｒａ、"Ｃｏｎｃｅｐｔ ａｎｄ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｎｏｎ−ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ（ＮＯＭＡ） ｆｏｒ Ｆｕｔｕｒｅ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ"、ＩＳＰＡＣＳ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ）、２０１３年１１月

しかしながら、上述した従来技術では、非直交多重する各データの送信電力を各受信局へ電力制御情報により通知することになるため、受信側の復調に要する電力制御情報が多くなるという問題がある。

１つの側面では、本発明は、復調に要する電力制御情報を削減することができる通信システムおよび通信方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の一側面によれば、送信局が、複数の受信局への各データを非直交多重により送信し、前記複数の受信局への各パイロット信号を、前記各データの各送信電力に応じた各送信電力により送信し、前記複数の受信局に含まれる受信局が、前記送信局によって送信された各パイロット信号に基づいて前記各データの各送信電力を推定し、推定した各送信電力に基づいて前記送信局と自局との間のチャネル推定を行う通信システムおよび通信方法が提案される。

本発明の一側面によれば、復調に要する電力制御情報を削減することができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１にかかる通信システムの一例を示す図である。 図２は、ユーザ端末のペアリングの一例を示す図である。 図３は、各ユーザ端末への送信電力の比の一例を示す図である。 図４は、基地局からの送信信号および伝搬路値の一例を示す図である。 図５は、実施の形態１にかかる基地局が送信する信号の一例を示す図である。 図６Ａは、基地局の一例を示す図である。 図６Ｂは、図６Ａに示した基地局における信号の流れの一例を示す図である。 図６Ｃは、基地局のハードウェア構成の一例を示す図である。 図７Ａは、ユーザ端末の一例を示す図である。 図７Ｂは、図７Ａに示したユーザ端末における信号の流れの一例を示す図である。 図７Ｃは、ユーザ端末のハードウェア構成の一例を示す図である。 図８Ａは、ユーザ端末（ＵＥ＃１）のデータ復調・復号部の一例を示す図である。 図８Ｂは、図８Ａに示したデータ復調・復号部における信号の流れの一例を示す図である。 図９Ａは、α，βを推定する推定部の一例を示す図である。 図９Ｂは、図９Ａに示した推定部における信号の流れの一例を示す図である。 図１０は、記憶部に記憶される情報の一例を示す図である。 図１１Ａは、ユーザ端末（ＵＥ＃２）のデータ復調・復号部の一例を示す図である。 図１１Ｂは、図１１Ａに示したデータ復調・復号部における信号の流れの一例を示す図である。 図１２は、基地局による処理の一例を示すフローチャートである。 図１３は、ユーザ端末（ＵＥ＃１）による処理の一例を示すフローチャートである。 図１４は、α，βを推定する処理の一例を示すフローチャートである。 図１５は、ユーザ端末（ＵＥ＃２）による処理の一例を示すフローチャートである。 図１６は、記憶部に記憶される情報の変形例を示す図である。 図１７Ａは、ユーザ端末（ＵＥ＃１）のデータ復調・復号部の変形例を示す図である。 図１７Ｂは、図１７Ａに示したデータ復調・復号部の変形例における信号の流れの一例を示す図である。 図１８は、実施の形態２にかかる基地局が送信する信号の一例を示す図である。

以下に図面を参照して、本発明にかかる通信システムおよび通信方法の実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態１）
（実施の形態１にかかる通信システム）
図１は、実施の形態１にかかる通信システムの一例を示す図である。図１に示すように、実施の形態１にかかる通信システム１００は、基地局１１０と、ユーザ端末１２１，１２２（ＵＥ＃１，ＵＥ＃２）と、を含む。ユーザ端末１２１，１２２（ＵＥ：Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）は、基地局１１０のセル１１１に在圏中である。通信システム１００においては、基地局１１０（送信局）が、ユーザ端末１２１，１２２（受信局）への各データを非直交状態で多重して送信するＮＯＭＡによる通信が行われる。

ユーザ端末１２１，１２２は、基地局１１０からの受信品質がそれぞれ異なる。受信品質は、たとえば無線信号の受信電力である。また、受信品質は、ＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ：チャネル品質指標）、ＣＳＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ：チャネル状態情報）などを用いてユーザ端末１２１，１２２から基地局１１０へ通知される。ユーザ端末１２１，１２２における受信品質は、たとえば基地局１１０からの距離によって決まる。また、ユーザ端末１２１，１２２における受信品質は、基地局１１０とユーザ端末１２１，１２２との間の障害物などによっても変化する場合がある。

たとえば、図１に示す例では、ユーザ端末１２１は、ユーザ端末１２２よりも基地局１１０からの距離が短いことにより、ユーザ端末１２２よりも基地局１１０からの受信品質が高い。この場合は、基地局１１０は、基地局１１０の遠くに位置するユーザ端末１２２への送信電力を、基地局１１０の近くに位置するユーザ端末１２１への送信電力より大きくする。これにより、ユーザ端末１２１，１２２への各データを非直交状態で多重して送信し、ユーザ端末１２１，１２２がそれぞれ自端末へのデータを分離して受信するＮＯＭＡを行うことができる。

データ１０１は、基地局１１０からユーザ端末１２１（ＵＥ＃１）への情報である。データ１０２は、基地局１１０からユーザ端末１２２（ＵＥ＃２）への情報である。図１に示す例では、基地局１１０は、データ１０２の送信電力をデータ１０１の送信電力より大きくして、データ１０１，１０２を同一周波数により同時に送信する。

ユーザ端末１２１は、基地局１１０によって非直交多重されたユーザ端末１２２へのデータ１０２を推定し、推定結果を受信信号からキャンセル（減算）することで、ユーザ端末１２１へのデータ１０１を取り出すことができる。なお、推定するとは、推定値を算出することである。たとえば、データを推定するとは、データの推定値を算出することである。

ここで、上述したように、ユーザ端末１２２へのデータ１０２には大きな送信電力が割り当てられている。このため、ユーザ端末１２２へのデータ１０２のＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ：信号対干渉雑音比）は高い。したがって、ユーザ端末１２１は、ユーザ端末１２２へのデータ１０２を高精度に推定することができる。

また、ユーザ端末１２２へのデータ１０２には、ユーザ端末１２１へのデータ１０１より大きな送信電力が割り当てられている。また、ユーザ端末１２２はユーザ端末１２１より基地局１１０から離れている。また、通信システム１００においては、実際にはセル１１１の他にも複数のセルが存在する。このため、ユーザ端末１２１とユーザ端末１２２は、セル１１１以外からの電波を干渉波として受信する。特に、基地局１１０から遠くに位置するユーザ端末１２２は、基地局１１０以外からの干渉波を多く受信する。

したがって、ユーザ端末１２２において、ユーザ端末１２１へのデータ１０１の受信電力は、この干渉波受信電力に埋もれてしまう。このため、ユーザ端末１２２は、ユーザ端末１２１へのデータ１０１の推定・キャンセルせずに、ユーザ端末１２２へのデータ１０２を復調する。

（ユーザ端末のペアリング）
図２は、ユーザ端末のペアリングの一例を示す図である。基地局１１０は、ＮＯＭＡによる通信を行うために、基地局１１０のセル１１１に在圏中の各ユーザ端末のペアリングを行う。ペアリングは、各ユーザ端末によって基地局１１０へ報告される受信品質に基づいて行うことができる。たとえば、基地局１１０は、ＮＯＭＡのシステムキャパシティが最大になるように、多重ユーザの送信電力に基づいてペアリングを行う。

図２に示す例では、基地局１１０のセル１１１には、ＮＯＭＡに対応するユーザ端末Ａ〜Ｄが在圏中であるとする。また、非直交多重するユーザ端末が２端末であるとする。この場合は、図２に示すペアリング候補２００のように３通りのペアリングが候補となる。

Ｃａｓｅ１は、ユーザ端末Ａ，Ｂをユーザペア１とし、ユーザ端末Ｃ，Ｄをユーザペア２とする場合である。Ｃａｓｅ１について、基地局１１０は、ユーザ端末Ａとユーザ端末Ｂを非直交多重する際の最適なユーザ端末Ａ，Ｂへの送信電力を決定し、さらにユーザ端末Ｃ，Ｄを非直交多重する際の最適なユーザ端末Ｃ，Ｄへの送信電力を決定する。これにより、Ｃａｓｅ１の場合のＮＯＭＡのシステムキャパシティが決定される。

同様に、基地局１１０は、Ｃａｓｅ２，３についてもＮＯＭＡシステムキャパシティを計算し、Ｃａｓｅ１〜３の中で最もシステムキャパシティが大きくなるＣａｓｅを選択する。図１に示したユーザ端末１２１，１２２は、このように基地局１１０によって選択されたＣａｓｅにおけるペアである。

このような全検索手法は、システムキャパシティが大きくなる手法であるが、送信電力設定の自由度が大きいため、仮に決定した送信電力を電力制御情報（送信電力情報）によってユーザ端末に通知すると、電力制御情報に膨大なビット数を要する。そこで、上述した非特許文献１においては、送信電力設定の範囲を量子化することで、ユーザ端末へ送信される電力制御情報のビット数を削減することが提案されている。

（各ユーザ端末への送信電力の比）
図３は、各ユーザ端末への送信電力の比の一例を示す図である。図３に示すテーブル３００は、通信システム１００において設定された、基地局１１０からユーザ端末１２１，１２２への送信電力の比の各候補を示している。ｉは、各候補のインデックスである。α²は、ユーザ端末１２１（ＵＥ＃１）への送信電力である。β²は、ユーザ端末１２２（ＵＥ＃２）への送信電力である。

基地局１１０は、テーブル３００における各候補の中から選択した送信電力の比によって、ユーザ端末１２１，１２２への非直交多重によるデータ送信を行う。たとえば、基地局１１０は、ｉ＝０に対応する送信電力比（０．１Ｐ，０．９Ｐ）を選択した場合は、ユーザ端末１２１，１２２に対して１：９の送信電力比でデータを送信する。

また、基地局１１０は、ユーザ端末１２１，１２２への各ＲＳ（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ：参照信号）を直交符号により拡散して送信する。これにより、ユーザ端末１２１，１２２への各ＲＳを多重して送信することができる。ユーザ端末１２１，１２２は、基地局１１０からの受信信号に含まれる各ＲＳを逆拡散することで、各ＲＳを分離して受信することができる。

また、基地局１１０は、ユーザ端末１２１，１２２への各ＲＳの送信電力を、それぞれユーザ端末１２１，１２２へのデータの送信電力と同じα²，β²とする。これにより、受信側のユーザ端末１２１，１２２において、受信信号に含まれる各ＲＳからα²，β²を推定することができる。このため、α²，β²を直接的に示す制御情報によって基地局１１０からユーザ端末１２１，１２２へα²，β²を通知しなくても、ユーザ端末１２１，１２２において非直交多重されたデータの復調が可能になる。ＲＳは、各ユーザ端末へ向けて個別に送信されるパイロット信号である。

なお、図３に示す例では、テーブル３００の送信電力比の各候補は、ユーザ端末１２１，１２２への送信電力が０．１刻みとなる各送信電力比を示している。ただし、基地局１１０からユーザ端末１２１，１２２への送信電力比の各候補はこれに限らず、適宜設定することができる。

（基地局からの送信信号および伝搬路値）
図４は、基地局からの送信信号および伝搬路値の一例を示す図である。図４において、図１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。基地局１１０からユーザ端末１２１（ＵＥ＃１）へのデータをｄ₁とする。また、基地局１１０からユーザ端末１２２（ＵＥ＃２）へのデータをｄ₂とする。

また、基地局１１０が無線信号の送信に用いるアンテナの数は１とする。また、ユーザ端末１２１が無線信号の受信に用いるアンテナの数は１とする。また、ユーザ端末１２２が無線信号の受信に用いるアンテナの数は１とする。また、基地局１１０とユーザ端末１２１との間の伝搬路値をｈ₁とする。また、基地局１１０とユーザ端末１２２との間の伝搬路値をｈ₂とする。

基地局１１０は、図３に示したテーブル３００から選択した比（α²，β²）に基づいて、ユーザ端末１２１，１２２に対するＮＯＭＡ多重信号としてαｄ₁＋βｄ₂を送信する。ここで、基地局１１０とユーザ端末１２１との間の伝搬路値がｈ₁であるため、ユーザ端末１２１における受信信号はｈ₁（αｄ₁＋βｄ₂）となる。また、基地局１１０とユーザ端末１２２との間の伝搬路値がｈ₂であるため、ユーザ端末１２２における受信信号はｈ₂（αｄ₁＋βｄ₂）となる。

（実施の形態１にかかる基地局が送信する信号）
図５は、実施の形態１にかかる基地局が送信する信号の一例を示す図である。図５において、横軸は時間を示し、縦軸は電力（Ｐｏｗｅｒ）を示す。時刻ｔ＝２，３，…において、基地局１１０は、ユーザ端末１２１へのデータ（Ｄａｔａ ｆｏｒ ＵＥ＃１）であるｄ₁（２），ｄ₁（３），…と、ユーザ端末１２２へのデータ（Ｄａｔａ ｆｏｒ ＵＥ＃２）であるｄ₂（２），ｄ₂（３），…と、非直交多重により送信する。

このとき、基地局１１０は、ユーザ端末１２１へのデータであるｄ₁（２），ｄ₁（３），…の送信電力をα²とし、ユーザ端末１２２へのデータであるｄ₂（２），ｄ₂（３），…の送信電力をβ²とする。

また、基地局１１０は、時刻ｔ＝０において、直交符号を用いた拡散処理により、ユーザ端末１２１へのＲＳ（ＲＳ ｆｏｒ ＵＥ＃１）であるｃ₁（０）ｘ₂と、ユーザ端末１２２へのＲＳ（ＲＳ ｆｏｒ ＵＥ＃２）であるｃ₂（０）ｘ₁と、を送信する。また、基地局１１０は、時刻ｔ＝１において、直交符号を用いた拡散処理により、ユーザ端末１２１へのＲＳ（ＲＳ ｆｏｒ ＵＥ＃１）であるｃ₁（１）ｘ₂と、ユーザ端末１２２へのＲＳ（ＲＳ ｆｏｒ ＵＥ＃２）であるｃ₂（１）ｘ₁と、を送信する。

ｃ₁（０），ｃ₁（１）は、ユーザ端末１２１（ＵＥ＃１）に対応する時刻ｔ＝０，１における直交符号である。ｃ₂（０），ｃ₂（１）は、ユーザ端末１２２（ＵＥ＃２）に対応する時刻ｔ＝０，１における直交符号である。一例としては、ｃ₁（０）＝１、ｃ₁（１）＝１、ｃ₂（０）＝１、ｃ₂（１）＝−１とすることができる。

また、基地局１１０は、ユーザ端末１２１へのＲＳであるｃ₁（０）ｘ₂，ｃ₁（１）ｘ₂の送信電力を、ユーザ端末１２１へのデータであるｄ₁（２），ｄ₁（３），…の送信電力と同じα²とする。また、基地局１１０は、ユーザ端末１２２へのＲＳであるｃ₂（０）ｘ₁，ｃ₂（１）ｘ₁の送信電力を、ユーザ端末１２２へのデータであるｄ₂（２），ｄ₂（３），…の送信電力と同じβ²とする。

これにより、ユーザ端末１２１，１２２は、時刻ｔ＝０，１における各ＲＳの電力に基づいてα²，β²を推定することができる。そして、ユーザ端末１２１は、推定したα²，β²に基づいてｄ₁（２），ｄ₁（３），…を復調することができる。ユーザ端末１２２は、推定したα²，β²に基づいてｄ₂（２），ｄ₂（３），…を復調することができる。

なお、図５に示す例では、横軸を時間軸として、各時間リソースに対してＲＳおよびデータを割り当てる場合について説明したが、横軸を周波数軸とし、各周波数リソースに対してＲＳおよびデータを割り当てるようにしてもよい。以下、各時間リソースに対してＲＳおよびデータを割り当てる場合について説明する。

（基地局）
図６Ａは、基地局の一例を示す図である。図６Ｂは、図６Ａに示した基地局における信号の流れの一例を示す図である。図６Ａ，図６Ｂに示す例では、基地局１１０にＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）を適用した場合における基地局１１０の送信側の構成について説明する。ただし、ここでは、ある１周波数（１サブキャリア）に着目して説明する（たとえば図５参照）。

図６Ａ，図６Ｂに示すように、基地局１１０は、ＮＯＭＡ多重部６０１と、制御部６０２と、制御信号生成部６０３と、ＲＳ系列生成部６０４と、拡散処理部６０５と、を備える。また、基地局１１０は、多重部６０６と、ＯＦＤＭ信号生成部６０７と、ＲＦ処理部６０８と、アンテナ６０９と、を備える。

ユーザ端末１２１，１２２へ送信すべき各データ（ユーザデータ）は、ＮＯＭＡ多重部６０１へ入力される。ＮＯＭＡ多重部６０１は、ユーザ端末ごとに、入力されたデータについて誤り訂正処理や変調処理を行い、各処理を行った各ユーザ端末のデータを非線形多重する。たとえば、ＮＯＭＡ多重部６０１は、制御部６０２から出力されたスケジューリング情報に基づいて各処理を行う。スケジューリング情報には、たとえば、ユーザ端末ごとのＡＭＣ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ：適応変調符号化）情報や、いずれのユーザ端末間で非直交多重を行うかを示す情報が含まれる。また、スケジューリング情報には、上述したα²，β²が含まれる。

ＮＯＭＡ多重部６０１による誤り訂正処理には、たとえばターボ符号などを用いることができる。ＮＯＭＡ多重部６０１による変調処理には、たとえばＮ値（たとえば４値や１６値）のＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：直角位相振幅変調）などを用いることができる。ＮＯＭＡ多重部６０１は、非線形多重により得られたデータ信号を多重部６０６へ出力する。データ信号は、たとえば上述したαｄ₁＋βｄ₂である。

制御部６０２は、基地局１１０のセル１１１に在圏する各ユーザ端末への送信を制御する。たとえば、制御部６０２は、各ユーザ端末のスケジューリングを行い、スケジューリング結果を示すスケジューリング情報をＮＯＭＡ多重部６０１、制御信号生成部６０３および多重部６０６へ出力する。また、制御部６０２は、各ＲＳの拡散処理のための直交符号として、上述したｃ₁（０），ｃ₁（１），ｃ₂（０），ｃ₂（１）およびα²，β²を拡散処理部６０５へ出力する。

制御信号生成部６０３は、制御部６０２から出力されたスケジューリング情報に基づく制御信号を生成する。制御信号生成部６０３が生成する制御信号には、受信側（たとえばユーザ端末１２１，１２２）におけるユーザデータの復調に要する制御信号、同期信号、報知信号などが含まれる。制御信号生成部６０３は、生成した制御信号を多重部６０６へ出力する。

ＲＳ系列生成部６０４は、ユーザ端末１２１（ＵＥ＃１）向けのＲＳ系列であるｘ₁と、ユーザ端末１２２（ＵＥ＃２）向けのＲＳ系列であるｘ₂と、を生成する。なお、ｘ₁およびｘ₂は同じＲＳ系列であってもよい。ＲＳ系列生成部６０４は、生成した各ＲＳ系列を拡散処理部６０５へ出力する。

拡散処理部６０５は、制御部６０２から出力された直交符号ｃ₁（０），ｃ₁（１），ｃ₂（０），ｃ₂（１）に基づいて、ＲＳ系列生成部６０４から出力されたＲＳ系列の拡散処理を行う。拡散処理部６０５による拡散処理は、たとえばＣＤＭ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：符号分割多重化）である。

たとえば、拡散処理部６０５は、ＲＳ系列生成部６０４からのｘ₁，ｘ₂（ＲＳ系列）と、ｃ₁（０），ｃ₁（１），ｃ₂（０），ｃ₂（１）と、に基づいてｃ₁（０）ｘ₁，ｃ₁（１）ｘ₁，ｃ₂（０）ｘ₂，ｃ₂（１）ｘ₂を算出することで拡散処理を行う。そして、拡散処理部６０５は、各ＲＳ系列をデータ信号と同じ電力で送信するために、制御部６０２から出力された送信電力α²，β²を用いて下記（１）式に示す信号を算出し、算出した信号を多重部６０６へ出力する。

多重部６０６は、制御部６０２から出力されたスケジューリング情報に基づいて、ＮＯＭＡ多重部６０１からのデータ信号と、制御信号生成部６０３からの制御信号と、拡散処理部６０５からのＲＳ系列と、を多重する。図６Ａ，図６Ｂに示す例ではＯＦＤＭが使用されるため、多重部６０６は、制御部６０２から出力されたスケジューリング情報に基づいて、各信号をいずれのＲＥ（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ）にマッピングするかを決定して多重を行う。そして、多重部６０６は、多重した信号をＯＦＤＭ信号生成部６０７へ出力する。

ＯＦＤＭ信号生成部６０７は、多重部６０６から出力された信号に対するＯＦＤＭ処理を行う。ＯＦＤＭ信号生成部６０７によるＯＦＤＭ処理には、たとえば、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：逆高速フーリエ変換）やＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ：巡回プレフィクス）の挿入が含まれる。ＩＦＦＴにより、信号が周波数領域から時間領域に変換される。ＯＦＤＭ信号生成部６０７は、ＯＦＤＭ処理により得られた信号（ＯＦＤＭ信号）をＲＦ処理部６０８へ出力する。

ＲＦ処理部６０８は、ＯＦＤＭ信号生成部６０７から出力された信号のＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：高周波）処理を行う。ＲＦ処理部６０８によるＲＦ処理には、たとえば、デジタル信号からアナログ信号への変換、ベースバンド帯から無線周波数帯への周波数変換、増幅などが含まれる。ＲＦ処理部６０８は、ＲＦ処理を行った信号をアンテナ６０９へ出力する。アンテナ６０９は、ＲＦ処理部６０８から出力された信号を他の通信装置（たとえばユーザ端末１２１，１２２）へ無線送信する。

なお、ＮＯＭＡシステムでは、各ユーザ端末がユーザ端末１２１，１２２のいずれにもなり得るため、各ユーザ端末がユーザ端末１２１，１２２に対応する機能を備える。各ユーザ端末をユーザ端末１２１，１２２のいずれとするかの切り替えは、たとえば基地局１１０の制御部６０２によって行われる。

図６Ｃは、基地局のハードウェア構成の一例を示す図である。図６Ｃにおいて、図６Ａ，図６Ｂと同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図６Ｃに示すように、図６Ａ，図６Ｂに示したＮＯＭＡ多重部６０１、制御部６０２、制御信号生成部６０３、ＲＳ系列生成部６０４、拡散処理部６０５、多重部６０６およびＯＦＤＭ信号生成部６０７は、たとえばデジタル回路６３１により実現することができる。デジタル回路６３１には、たとえば専用のデジタル回路を用いてもよいし、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）やＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：中央処理装置）などの汎用回路を用いてもよい。

ＲＦ処理部６０８は、アナログ回路６３２により実現することができる。アナログ回路６３２にはたとえばＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ／Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：デジタル／アナログ変換器）、乗算器や発振器などを含む変換回路、アンプなどが含まれる。

（ユーザ端末）
図７Ａは、ユーザ端末の一例を示す図である。図７Ｂは、図７Ａに示したユーザ端末における信号の流れの一例を示す図である。図７Ａ，図７Ｂに示す例では、ユーザ端末１２１，１２２にＯＦＤＭを適用した場合におけるユーザ端末１２１，１２２の受信側の構成について説明する。図７Ａ，図７Ｂに示すように、ユーザ端末１２１，１２２のそれぞれは、アンテナ７０１と、ＲＦ処理部７０２と、ＯＦＤＭ信号処理部７０３と、制御信号復調・復号部７０４と、制御部７０６と、データ復調・復号部７０５と、を備える。

アンテナ７０１は、他の通信装置から無線送信された信号を受信する。そして、アンテナ７０１は、受信した信号をＲＦ処理部７０２へ出力する。ＲＦ処理部７０２は、アンテナ７０１から出力された信号のＲＦ処理を行う。ＲＦ処理部７０２によるＲＦ処理には、たとえば、増幅、無線周波数帯からベースバンド帯への周波数変換、アナログ信号からデジタル信号への変換などが含まれる。ＲＦ処理部７０２は、ＲＦ処理を行った信号をＯＦＤＭ信号処理部７０３へ出力する。

ＯＦＤＭ信号処理部７０３は、ＲＦ処理部７０２から出力された信号のＯＦＤＭ処理を行う。ＯＦＤＭ信号処理部７０３によるＯＦＤＭ処理には、たとえば、ＣＰの除去や、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：高速フーリエ変換）が含まれる。ＦＦＴにより、信号が時間領域から周波数領域に変換される。ＯＦＤＭ信号処理部７０３は、ＯＦＤＭ処理を行った信号を受信信号として制御信号復調・復号部７０４およびデータ復調・復号部７０５へ出力する。

制御信号復調・復号部７０４は、復調および復号のための情報を制御部７０６から取得し、取得した情報に基づいて、ＯＦＤＭ信号処理部７０３から出力された受信信号に含まれる制御信号、同期信号、報知情報などの復調および復号を行う。そして、制御信号復調・復号部７０４は、復調および復調により得られた制御信号、同期信号、報知情報などを制御部７０６へ出力する。

データ復調・復号部７０５は、復調および復号のための情報を制御部７０６から取得し、取得した情報に基づいて、ＯＦＤＭ信号処理部７０３から出力された受信信号に含まれるデータ（ユーザデータ）の復調および復号を行う。そして、データ復調・復号部７０５は、復号したデータを出力する。制御部７０６は、復調および復号のための情報を制御信号復調・復号部７０４およびデータ復調・復号部７０５へ出力する。

図７Ｃは、ユーザ端末のハードウェア構成の一例を示す図である。図７Ｃにおいて、図７Ａ，図７Ｂと同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図７Ｃに示すように、図７Ａ，図７Ｂに示したＲＦ処理部７０２は、アナログ回路７３１により実現することができる。アナログ回路７３１には、たとえばアンプ、乗算器や発振器などを含む変換回路、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：アナログ／デジタル変換器）などが含まれる。

ＯＦＤＭ信号処理部７０３、制御信号復調・復号部７０４、データ復調・復号部７０５および制御部７０６は、たとえばデジタル回路７３２により実現することができる。デジタル回路７３２には、たとえば専用のデジタル回路を用いてもよいし、ＤＳＰやＣＰＵなどの汎用回路を用いてもよい。

（ユーザ端末（ＵＥ＃１）のデータ復調・復号部）
図８Ａは、ユーザ端末（ＵＥ＃１）のデータ復調・復号部の一例を示す図である。図８Ｂは、図８Ａに示したデータ復調・復号部における信号の流れの一例を示す図である。図８Ａ，図８Ｂにおいては、ユーザ端末１２１，１２２のうちの基地局１１０に近い方のユーザ端末１２１（ＵＥ＃１）について説明する。なお、図７Ａ，図７Ｂに示したユーザ端末１２１は、ＯＦＤＭに対応する構成であるが、ここでは、ある１周波数（１サブキャリア）に着目して説明する（たとえば図５参照）。

図８Ａ，図８Ｂに示すように、ユーザ端末１２１のデータ復調・復号部７０５は、推定部８０１と、パタン生成部８０２と、チャネル推定部８０３と、除算部８０４と、復号部８０５と、ＳＩＣ８０６と、復号部８０７と、を備える。

ＯＦＤＭ信号処理部７０３から出力された受信信号は、推定部８０１、チャネル推定部８０３および除算部８０４へ入力される。ユーザ端末１２１における時刻ｔ＝０，１，２の受信信号ｚ₁（０），ｚ₁（１），ｚ₁（２）は、それぞれ下記（２）式〜（４）式のようになる。ここでは雑音成分は無視する。

推定部８０１は、時刻ｔ＝０，１における受信信号ｚ₁（０），ｚ₁（１）からαおよびβを推定する。推定部８０１によるαおよびβの推定処理については後述する。推定部８０１は、推定したαおよびβをパタン生成部８０２へ出力する。また、推定部８０１は、推定したβを復号部８０５およびＳＩＣ８０６へ出力する。また、推定部８０１は、推定したαを復号部８０７へ出力する。

パタン生成部８０２は、推定部８０１から出力されたαおよびβに基づいて、下記（５）式および（６）式により、時刻ｔ＝０，１における拡散後系列を生成する。拡散後系列は、基地局１１０が送信する拡散後の各ＲＳに相当する信号である。

上記（５）式および（６）式において、ｘ₁，ｘ₂は、基地局１１０のＲＳ系列生成部６０４がユーザ端末１２１，１２２について生成するＲＳ系列である。ｃ₁（０），ｃ₁（１），ｃ₂（０），ｃ₂（１）は、ユーザ端末１２１，１２２に対応する直交符号である。これらのパラメータは、たとえば基地局１１０によってユーザ端末１２１，１２２がペアリングされた時点で基地局１１０とユーザ端末１２１，１２２との間で共有される。パタン生成部８０２は、生成した各系列（パタン）をチャネル推定部８０３へ出力する。

チャネル推定部８０３は、伝搬路のインパルス応答を推定するチャネル推定を行う。たとえば、チャネル推定部８０３は、時刻ｔ＝０，１における受信信号ｚ₁（０），ｚ₁（１）と、パタン生成部８０２から出力された各系列と、に基づいて、時刻ｔ＝０，１における基地局１１０とユーザ端末１２１との間の伝搬路値であるｈ₁（０），ｈ₁（１）を算出する。たとえば、チャネル推定部８０３は、下記（７）式および（８）式によりｈ₁（０），ｈ₁（１）を算出する。

上記（７）式および（８）式においては雑音成分を無視しているが、実際の環境では雑音成分は無視できない。一般的に、チャネル推定では、雑音成分を低減する処理が実行される。ここでは、雑音成分を低減する処理の一例としてチャネル推定を用いる場合について説明する。

基地局１１０とユーザ端末１２１との間の伝搬路の変動が、ｔ＝０とｔ＝１との間で十分に緩やかな変動であれば、基地局１１０とユーザ端末１２１との間のチャネル推定値であるＨ₁は、下記（９）式のように伝搬路値ｈ₁（０），ｈ₁（１）を平均することで得ることができる。

チャネル推定部８０３は、上記（９）式により得られたＨ₁をチャネル推定値として除算部８０４へ出力する。このように、ユーザ端末１２１は、推定した各データの各送信電力（α²，β²）に基づいて、各ＲＳ（パイロット信号）を直交符号により拡散した系列を生成し、生成した系列に基づいて基地局１１０とユーザ端末１２１との間のチャネル推定を行う。これにより、基地局１１０とユーザ端末１２１との間のチャネルを精度よく推定することができる。

除算部８０４は、時刻ｔ＝２のデータを得るために、時刻ｔ＝２における受信信号ｚ₁（２）と、チャネル推定部８０３から出力されたＨ₁と、に基づいて、下記（１０）式による除算を行う。

チャネル変動が十分に緩やかであれば、下記（１１）式が成り立つため、上記（１０）式は下記（１２）式のようになる。

このため、除算部８０４は、上記（１０）式による除算により、受信信号をチャネル推定値によって補償した信号としてαｄ₁＋βｄ₂を得ることができる。除算部８０４は、除算により得たαｄ₁＋βｄ₂を復号部８０５およびＳＩＣ８０６へ出力する。

復号部８０５は、除算部８０４から出力されたαｄ₁＋βｄ₂に基づいて、受信信号に含まれるユーザ端末１２２（＃２）へのデータであるｄ₂（２）を復調する。ここで、ｄ₂（２）は、たとえばＮ値のＱＡＭが適用されるため、復号部８０５は、推定部８０１から出力されたβも用いてｄ₂（２）を復調する。また、復号部８０５は、時刻ｔ＝３，４，…におけるデータｄ₂（３），ｄ₂（４），…についても同様に復調を行う。

そして、復号部８０５は、ターボ復号を実行できるデータが復調により揃うと、揃ったデータによってターボ復号を実行する。これにより、ユーザ端末１２２（ＵＥ＃２）へのデータであるｄ₂（２），ｄ₂（３），ｄ₂（４），…を高い推定精度で得ることができる。復号部８０５は、復号したｄ₂（２），ｄ₂（３），ｄ₂（４），…をＳＩＣ８０６へ出力する。

ＳＩＣ８０６（Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃａｎｃｅｌｌｅｒ：逐次干渉キャンセラ）は、受信信号から、ユーザ端末１２２（＃２）へのデータを除去する。たとえば、ＳＩＣ８０６は、時刻ｔ＝２について、復号部８０５から出力されたｄ₂（２）と、推定部８０１から出力されたβと、に基づくレプリカデータであるβｄ₂（２）を算出する。

そして、ＳＩＣ８０６は、算出したβｄ₂（２）と、除算部８０４から出力されたαｄ₁＋βｄ₂と、に基づいて下記（１３）式による演算を行うことで、受信信号からユーザ端末１２２（＃２）へのデータを除去したαｄ₁（２）を得る。

また、ＳＩＣ８０６は、時刻ｔ３，４，…についても同様の処理を行うことで、αｄ₁（３），αｄ₁（４），…を得る。ＳＩＣ８０６は、得られたαｄ₁（２），αｄ₁（３），…を、受信信号からユーザ端末１２２（＃２）への信号を除去した信号として復号部８０７へ出力する。

復号部８０７は、時刻ｔ＝２について、ＳＩＣ８０６から出力されたαｄ₁（２）と、推定部８０１から出力されたαと、に基づいて、受信信号に含まれるユーザ端末１２１（ＵＥ＃１）へのデータであるｄ₁（２）を復調する。また、復号部８０７は、時刻ｔ＝３，４，…におけるデータであるｄ₁（３），ｄ₁（４），…についても同様に復調する。

そして、復号部８０７は、ターボ復号を実行できるデータが復調により揃うと、揃ったデータによってターボ復号を実行する。これにより、ユーザ端末１２１（ＵＥ＃１）へのデータであるｄ₁（２），ｄ₁（３），ｄ₁（４），…を高い推定精度で得ることができる。復号部８０７は、復号したデータ（ＵＥ＃１データ）を出力する。

（α，βを推定する推定部）
図９Ａは、α，βを推定する推定部の一例を示す図である。図９Ｂは、図９Ａに示した推定部における信号の流れの一例を示す図である。図９Ａ，図９Ｂに示すように、αおよびβの推定部８０１は、第１演算部９１０と、第２演算部９２０と、電力比算出部９３０と、記憶部９４０と、検出部９５０と、を備える。

推定部８０１は、ｔ＝０，１においてαおよびβを推定する。推定部８０１へ入力される受信信号は、上記（２）式および上記（３）式に示した通りである。

第１演算部９１０は、ユーザ端末１２１（ＵＥ＃１）に関する送信電力の演算を行う。たとえば、第１演算部９１０は、逆拡散処理部９１１と、チャネル推定部９１２と、電力算出部９１３と、を備える。

第２演算部９２０は、ユーザ端末１２２（ＵＥ＃２）に関する送信電力の演算を行う。たとえば、第２演算部９２０は、逆拡散処理部９２１と、チャネル推定部９２２と、電力算出部９２３と、を備える。

逆拡散処理部９１１は、推定部８０１へ入力された受信信号に基づいて、ユーザ端末１２１（ＵＥ＃１）向けの逆拡散処理およびＺＦ（Ｚｅｒｏ Ｆｏｒｃｉｎｇ：ゼロフォーシング）を行う。ＺＦは、セル固有の系列をキャンセルする処理である。逆拡散処理部９１１によるユーザ端末１２１（ＵＥ＃１）向けの逆拡散処理は、たとえば下記（１４）式のように実行される。

ここで、ｔ＝０とｔ＝１との間で十分に緩やかな変動であれば、下記（１５）式のように近似できるため、上記（１４）式は下記（１６）式のようになる。

ここで、下記（１７）式が成り立ち、下記（１８）式となるように基地局１１０から信号が送信されているため、上記（１７）式は下記（１９）式のようになる。なお、＊は複素共役を示す。

さらに、直交系列を用いているため、下記（２０）式が成り立つことから、上記（１９）式は０となる。すなわち、逆拡散処理部９１１によるユーザ端末１２１（ＵＥ＃１）向けの逆拡散処理の結果を示す上記（１６）式は、下記（２１）式のようになる。

逆拡散処理部９１１は、逆拡散処理により得られた信号をチャネル推定部９１２へ出力する。

同様に、逆拡散処理部９２１によるユーザ端末１２２（ＵＥ＃２）向けの逆拡散処理の結果は、下記（２２）式のようになる。

逆拡散処理部９２１は、逆拡散処理により得られた信号をチャネル推定部９２２へ出力する。

ここでは、雑音成分を無視しているため、雑音成分が含まれない形になっている。実際は、雑音成分が含まれるため、チャネル推定部により雑音を除去する。チャネル推定方法はさまざまな手法が存在するが、たとえば、チャネル推定部９１２が、逆拡散処理部９１１によって算出された逆拡散結果であるｈ₁ ^(ZF1)を平均することによって雑音成分を除去し、高精度な伝搬路値を推定することができる。逆拡散処理部９１１が行う平均は、たとえば時間方向や周波数方向についての平均である。チャネル推定部９１２は、平均して得られたチャネル推定結果であるＨ₁ ^(ZF1)を電力算出部９１３へ出力する。

同様に、チャネル推定部９２２は、逆拡散処理部９２１によって算出された逆拡散結果であるｈ₁ ^(ZF2)を時間方向や周波数方向について平均することによって雑音成分を除去し、高精度な伝搬路値を推定することができる。チャネル推定部９２２は、平均して得られたチャネル推定結果であるＨ₁ ^(ZF2)を電力算出部９２３へ出力する。

電力算出部９１３は、チャネル推定部９１２によって算出されたＨ₁ ^(ZF1)に基づく電力である｜Ｈ₁ ^(ZF1)｜²を算出し、算出した｜Ｈ₁ ^(ZF1)｜²を電力比算出部９３０へ出力する。同様に、電力算出部９２３は、チャネル推定部９２２によって算出されたＨ₁ ^(ZF2)に基づく電力である｜Ｈ₁ ^(ZF2)｜²を算出し、算出した｜Ｈ₁ ^(ZF2)｜²を電力比算出部９３０へ出力する。

平均によって雑音成分がなくなったとすると、下記（２３）式および（２４）式が成り立つ。このため、電力比算出部９３０は、電力算出部９１３，９２３によって算出された各電力を除算することにより、下記（２５）式のようにα²／β²＝ηを算出することができる。電力比算出部９３０は、算出したα²／β²を検出部９５０へ出力する。

記憶部９４０は、たとえば図３に示した、通信システム１００において設定されたユーザ端末１２１，１２２への送信電力の比の各候補を記憶する。検出部９５０は、記憶部９４０に記憶されたユーザ端末１２１，１２２への送信電力の比の各候補のうちの、電力比算出部９３０から出力されたα²／β²（電力比）に最も近い比を検出する。そして、検出部９５０は、検出した比に基づくα，βを出力する。

（記憶部に記憶される情報）
図１０は、記憶部に記憶される情報の一例を示す図である。図９Ａ，図９Ｂに示した記憶部９４０には、たとえば図１０に示すテーブル１０００が記憶される。テーブル１０００は、たとえば図３に示したテーブル３００に対応する情報であり、たとえば基地局１１０から送信されて記憶部９４０に記憶される。

テーブル１０００のη_tableは、ユーザ端末１２１，１２２への各送信電力の比（η）である。テーブル１０００は、η_tableの複数の候補に対応する各送信電力の大きさが等間隔となるように作成されている。たとえば、図１０に示す例では、テーブル１０００は、インデックスｉの値が１大きくなるごとに、ユーザ端末１２１，１２２への各送信電力の大きさが０．１Ｐ刻みで変化するように作成されている。たとえば、検出部９５０は、下記（２６）式のように、インデックスｉ（０〜８）の中から、電力比算出部９３０から出力されたα²／β²（η）とη_tableが最も近くなるインデックスＩを特定し、下記（２７）式および（２８）式のようにα²とβ²を検出する。

そして、検出部９５０は、下記（２９）式および（３０）式のように、電力値であるα²，β²を振幅値であるα，βに変換し、変換したα，βを出力する。

（ユーザ端末（ＵＥ＃２）のデータ復調・復号部）
図１１Ａは、ユーザ端末（ＵＥ＃２）のデータ復調・復号部の一例を示す図である。図１１Ｂは、図１１Ａに示したデータ復調・復号部における信号の流れの一例を示す図である。図１１Ａ，図１１Ｂにおいて、図８Ａ，図８Ｂに示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。

図１１Ａ，図１１Ｂに示すように、ユーザ端末１２２（ＵＥ＃２）のデータ復調・復号部７０５は、図８Ａ，図８Ｂに示したユーザ端末１２１（ＵＥ＃１）の構成からＳＩＣ８０６および復号部８０７を省いた構成である。なお、図７Ａ，図７Ｂに示したユーザ端末１２２は、ＯＦＤＭに対応する構成であるが、ここでは、ある１周波数（１サブキャリア）に着目して説明する（たとえば図５参照）。

ＯＦＤＭ信号処理部７０３から出力された信号は、受信信号として、推定部８０１、チャネル推定部８０３および除算部８０４へ入力される。ユーザ端末１２２における時刻ｔ＝０，１，２の受信信号ｚ₂（０），ｚ₂（１），ｚ₂（２）は、それぞれ下記（３１）式〜（３３）式のようになる。ここでは雑音成分は無視する。

ユーザ端末１２２の推定部８０１は、時刻ｔ＝０，１における受信信号ｚ₂（０），ｚ₂（１）からαおよびβを推定する。推定部８０１による推定処理については、上述したユーザ端末１２１の推定部８０１による推定処理と同様である。推定部８０１は、推定したαおよびβをパタン生成部８０２へ出力する。また、推定部８０１は、推定したβを復号部８０５へ出力する。

ユーザ端末１２２のパタン生成部８０２は、ユーザ端末１２１のパタン生成部８０２と同様である。ユーザ端末１２２のチャネル推定部８０３は、時刻ｔ＝０，１における受信信号ｚ₂（０），ｚ₂（１）と、パタン生成部８０２から出力された各系列と、に基づいて、時刻ｔ＝０，１における基地局１１０とユーザ端末１２２との間の伝搬路値であるｈ₂（０），ｈ₂（１）を算出する。たとえば、チャネル推定部８０３は、下記（３４）式および（３５）式によりｈ₂（０），ｈ₂（１）を算出する。

上記（３４）式および（３５）式においては雑音成分を無視しているが、実際の環境では雑音成分は無視できない。一般的に、チャネル推定では、雑音成分を低減する処理が実行される。ここでは、雑音成分を低減する処理の一例としてチャネル推定を用いる場合について説明する。

基地局１１０とユーザ端末１２２との間の伝搬路の変動が、ｔ＝０とｔ＝１との間で十分に緩やかな変動であれば、基地局１１０とユーザ端末１２２との間のチャネル推定値であるＨ₂は、下記（３６）式のように伝搬路値ｈ₂（０），ｈ₂（１）を平均することで得ることができる。

チャネル推定部８０３は、上記（３６）式により得られたＨ₂をチャネル推定値として除算部８０４へ出力する。

ユーザ端末１２２の除算部８０４は、ｔ＝２のデータを得るために、時刻ｔ＝２における受信信号ｚ₂（２）と、チャネル推定部８０３から出力されたＨ₂と、に基づいて、下記（３７）式による除算を行う。

チャネル変動が十分に緩やかであれば、下記（３８）式が成り立つため、上記（３７）式は下記（３９）式のようになる。

このため、除算部８０４は、上記（３７）式による除算により、受信信号をチャネル推定値によって補償した信号としてαｄ₁＋βｄ₂を得ることができる。除算部８０４は、除算により得たαｄ₁＋βｄ₂を復号部８０５へ出力する。ユーザ端末１２２の復号部８０５は、ユーザ端末１２１の復号部８０５と同様である。復号部８０５は、復号したデータ（ＵＥ＃２データ）を出力する。

（基地局による処理）
図１２は、基地局による処理の一例を示すフローチャートである。基地局１１０は、たとえば図１２に示すステップを繰り返し実行する。まず、基地局１１０は、ユーザ端末１２１，１２２に対するスケジューリングを行う（ステップＳ１２０１）。つぎに、基地局１１０は、ＲＳ系列の生成および拡散処理を行う（ステップＳ１２０２）。

また、基地局１１０は、制御信号を生成する（ステップＳ１２０３）。また、基地局１１０は、ユーザ端末１２１，１２２へのデータのＮＯＭＡ多重を行う（ステップＳ１２０４）。つぎに、基地局１１０は、ステップＳ１２０２によって拡散処理を行ったＲＳ系列と、ステップＳ１２０３によって生成した制御信号と、ステップＳ１２０４によってＮＯＭＡ多重したデータ信号と、のＲＥ多重を行う（ステップＳ１２０５）。

つぎに、基地局１１０は、ステップＳ１２０５によるＲＥ多重によって得られた信号に基づくＯＦＤＭ信号を生成し（ステップＳ１２０６）、一連の処理を終了する。ステップＳ１２０６によって生成されたＯＦＤＭ信号は、ＲＦ処理部６０８によってＲＦ処理され、アンテナ６０９を介して無線送信される。

（ユーザ端末（ＵＥ＃１）による処理）
図１３は、ユーザ端末（ＵＥ＃１）による処理の一例を示すフローチャートである。ユーザ端末１２１（ＵＥ＃１）は、たとえば図１３に示す各ステップを繰り返し実行する。まず、ユーザ端末１２１は、基地局１１０からの受信信号に基づいてα，βを推定する（ステップＳ１３０１）。α，βを推定する処理については後述する（たとえば図１４参照）。つぎに、ユーザ端末１２１は、ステップＳ１３０１によって推定したα，βに基づくパタンを生成する（ステップＳ１３０２）。つぎに、ユーザ端末１２１は、ステップＳ１３０２によって生成したパタンに基づくチャネル推定を行う（ステップＳ１３０３）。

つぎに、ユーザ端末１２１は、ステップＳ１３０３によるチャネル推定結果に基づいて、受信信号のチャネル補償を行う（ステップＳ１３０４）。つぎに、ユーザ端末１２１は、受信信号に含まれるユーザ端末１２２のデータ（ＵＥ＃２データ）の復調および復号を行う（ステップＳ１３０５）。

つぎに、ユーザ端末１２１は、ステップＳ１３０５によって復号したユーザ端末１２２のデータ（ＵＥ＃２データ）のレプリカを生成し、生成したレプリカを用いて、受信信号からのユーザ端末１２２のデータのキャンセルを行う（ステップＳ１３０６）。つぎに、ユーザ端末１２１は、ステップＳ１３０６によるキャンセルによって得られたユーザ端末１２１のデータ（ＵＥ＃１データ）の復調および復号を行い（ステップＳ１３０７）、一連の処理を終了する。

（α，βを推定する処理）
図１４は、α，βを推定する処理の一例を示すフローチャートである。ユーザ端末１２１は、たとえば図１３に示したステップＳ１３０１において、図１４に示す各ステップを実行することによりα，βを推定する。まず、ユーザ端末１２１は、ユーザ端末１２１，１２２のそれぞれについて、受信信号に対する逆拡散処理（逆拡散＆ＺＦ）を行う（ステップＳ１４０１）。つぎに、ユーザ端末１２１は、ユーザ端末１２１，１２２のそれぞれについて、ステップＳ１４０１によって逆拡散処理を行った信号に基づくチャネル推定を行う（ステップＳ１４０２）。

つぎに、ユーザ端末１２１は、ステップＳ１４０２によるチャネル推定の結果に基づく電力値であるα²，β²を算出する（ステップＳ１４０３）。つぎに、ユーザ端末１２１は、ステップＳ１４０３によって算出したα²，β²に基づいてα²／β²を算出する（ステップＳ１４０４）。つぎに、ユーザ端末１２１は、ステップＳ１４０４によって算出したα²／β²に基づいて、基地局１１０によって選択されたα，βを推定し（ステップＳ１４０５）、一連の処理を終了する。

（ユーザ端末（ＵＥ＃２）による処理）
図１５は、ユーザ端末（ＵＥ＃２）による処理の一例を示すフローチャートである。ユーザ端末１２２（ＵＥ＃２）は、たとえば図１５に示す各ステップを繰り返し実行する。図１５に示すステップＳ１５０１〜Ｓ１５０５は、図１３に示したステップＳ１３０１〜Ｓ１３０５と同様である。

（記憶部に記憶される情報の変形例）
図３や図１０に示した例では、ユーザ端末１２１，１２２への各送信電力の比について、０．１刻みの各候補を設定する場合について説明した。ただし、このような設定が、受信側の処理にとって最適とは限らない。

たとえば、図３や図１０に示した例では、η_table（ｉ＋１）−η_table（ｉ）は、インデックスｉが大きくなるにつれて大きくなる。推定したηの雑音量は、インデックスｉに依存しないため、η_table（ｉ＋１）−η_table（ｉ）が小さなｉほど、検出部９５０において誤った判定が行われる可能性が高くなる。このため、複数の候補の各比の大きさが等間隔となるようにテーブルを作成してもよい。

図１６は、記憶部に記憶される情報の変形例を示す図である。図９Ａ，図９Ｂに示した記憶部９４０には、たとえば図１６に示すテーブル１６００が記憶されてもよい。この場合は、図３に示したテーブル３００も、テーブル１６００に示すユーザ端末１２１，１２２への各送信電力の比を示すようにする。テーブル１６００は、等間隔の大きさのη_tableの複数の候補を示している。

テーブル１６００においては、η_table（ｉ＋１）−η_table（ｉ）が、インデックスｉに依存せず一定になるように作成されている。ここで、α²（ｉ）＝ａ（ｉ）Ｐ、β²（ｉ）＝ｂ（ｉ）Ｐとする。ａ（ｉ）＋ｂ（ｉ）＝１、η_table（ｉ）＝ａ（ｉ）／ｂ（ｉ）であるため、下記（４０）式および（４１）のようになる。

（ユーザ端末（ＵＥ＃１）のデータ復調・復号部の変形例）
図８Ａ，図８Ｂや図１１Ａ，図１１Ｂにおいては、データ復調・復号部７０５において、拡散された系列を用いてチャネル推定が実行される構成について説明した。これに対して、データ復調・復号部７０５において、逆拡散した後にチャネル推定が実行されるようにしてもよい。

図１７Ａは、ユーザ端末（ＵＥ＃１）のデータ復調・復号部の変形例を示す図である。図１７Ｂは、図１７Ａに示したデータ復調・復号部の変形例における信号の流れの一例を示す図である。図１７Ａ，図１７Ｂにおいて、図８Ａ，図８Ｂと同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図１７Ａ，図１７Ｂに示すように、ユーザ端末１２１（ＵＥ＃１）のデータ復調・復号部７０５において、推定部８０１は、パタン生成部８０２へα，βを出力せずに、チャネル推定部８０３へα，βを出力してもよい。

この場合は、パタン生成部８０２は、下記（４２）式および（４３）式により時刻ｔ＝０における系列を生成し、下記（４４）式および（４５）式により時刻ｔ＝１における系列（パタン）を生成する。

チャネル推定部８０３は、パタン生成部８０２によって生成されたパタンを用いて逆拡散処理を実行し、チャネル推定を実行する。この場合のチャネル推定部８０３による処理は、たとえば上記（１４）式および（２２）式に示した推定部８０１による処理と同様である。さらに、チャネル推定部８０３は、チャネル推定精度を高めるために、雑音成分を除去するチャネル推定処理を実行することによりＨ₁ ^(ZF1)，Ｈ₁ ^(ZF2)を得る。

ここで、上記（２１）式および（２２）式からわかるように、これら２つのチャネル推定値の違いは、ｈ₁（０）に対して、αあるいはβが乗算されているか否かの違いであり、振幅量が異なるのみである。すなわち、これらには伝搬路値であるｈ₁（０）が共通に含まれているため、これら２つのチャネル推定値を有効利用して、さらに推定精度を向上させることが可能である。たとえば、チャネル推定部８０３は、下記（４６）式に示す最大比合成を行うことで、チャネル推定精度を高めることが可能である。

ただし、上記（４６）式に示す処理は、チャネル推定結果であるＨ₁ ^(ZF1)，Ｈ₁ ^(ZF2)に含まれる雑音電力が同じかつ無相関な場合における処理である。このような条件を仮定できない場合は、チャネル推定部８０３は、たとえば、任意の方法で雑音電力を推定してから最大比合成を行ってもよい。

チャネル推定部８０３は、最大比合成の結果に基づいて下記（４７）式の信号を得ることができる。ここで、除算部８０４においてはＨ₁が入力されることを想定しているため、チャネル推定部８０３は、下記（４７）式の信号を（α²＋β²）で除算した結果をＨ₁として除算部８０４へ出力する。

図１７Ａ，図１７Ｂにおいては、図８Ａ，図８Ｂに示したユーザ端末１２１のデータ復調・復号部７０５の変形例について説明したが、図１１Ａ，図１１Ｂに示したユーザ端末１２２のデータ復調・復号部７０５についても同様の変形を行うことができる。

このように、実施の形態１によれば、基地局１１０は、非直交多重の対象のユーザ端末１２１，１２２への各ＲＳを直交符号により拡散して送信し、該ＲＳの送信電力をユーザ端末１２１，１２２へのデータ信号と同じにする。ユーザ端末１２１，１２２は、基地局１１０からのＲＳに基づいて、ユーザ端末１２１，１２２へのデータ信号の各送信電力を推定し、推定した各送信電力に基づいてチャネル推定を行う。

これにより、復調に要する電力制御情報を削減することができる。たとえば、非直交多重されるユーザ端末１２１，１２２への各データの各送信電力を、制御チャネルを用いた電力制御情報によりユーザ端末１２１，１２２へ通知しなくても、非直交多重されたデータをユーザ端末１２１，１２２が復調することができる。

また、非直交多重されるユーザ端末１２１，１２２への各データの各送信電力を、制御チャネルを用いた電力制御情報によりユーザ端末１２１，１２２へ通知しなくても、チャネル推定を精度よく行うことができる。

基地局１１０が、ユーザ端末１２１，１２２への各ＲＳの各送信電力を、ユーザ端末１２１，１２２への各データ信号の各送信電力と同じにする場合について説明したが、各ＲＳの各送信電力は、各データ信号の各送信電力に応じた各送信電力であればよい。この場合は、基地局１１０とユーザ端末１２１，１２２との間で、各ＲＳの各送信電力と、各データ信号の各送信電力と、の対応情報を共有しておくことで、ユーザ端末１２１，１２２は、各ＲＳの各送信電力から各データ信号の各送信電力を推定することができる。

（実施の形態２）
実施の形態２について、実施の形態１と異なる部分について説明する。実施の形態１においては、基地局１１０がユーザ端末１２１，１２２への各ＲＳを直交符号により拡散することにより多重して送信する場合について説明した。ただし、各ＲＳを多重して送信する方法はこれに限らず、ユーザ端末１２１，１２２において各ＲＳを分離可能な送信方法であればよい。実施の形態２においては、基地局１１０がユーザ端末１２１，１２２への各ＲＳを時間多重および周波数多重の少なくとも一方により送信する場合について説明する。

（実施の形態２にかかる基地局が送信する信号）
図１８は、実施の形態２にかかる基地局が送信する信号の一例を示す図である。図１８において、図５に示した部分と同様の部分については説明を省略する。図１８に示すように、実施の形態２にかかる基地局１１０は、時刻ｔ＝０において、ユーザ端末１２１へのＲＳ（ＲＳ ｆｏｒ ＵＥ＃１）であるｘ₂を送信する。また、基地局１１０は、時刻ｔ＝１において、ユーザ端末１２２へのＲＳ（ＲＳ ｆｏｒ ＵＥ＃２）であるｘ₁を送信する。このように、基地局１１０は、ユーザ端末１２１，１２２への各ＲＳを時間軸（または周波数軸）で直交したリソースにより送信する。

また、基地局１１０は、ユーザ端末１２１へのＲＳであるｘ₂の送信電力を、ユーザ端末１２１へのデータであるｄ₁（２），ｄ₁（３），…の送信電力をＫ倍（Ｋ＞１）したＫα²としてもよい。これにより、各データの各送信電力より高い各送信電力によって各ＲＳ（パイロット信号）を送信することができる。

また、基地局１１０は、ユーザ端末１２２へのＲＳであるｘ₁の送信電力を、ユーザ端末１２２へのデータであるｄ₂（２），ｄ₂（３），…の送信電力をＫ倍したＫβ²としてもよい。

ここで、ｘ₁＝ｘ₂であってもよいため、以下ではｘ＝ｘ₁＝ｘ₂とする。この場合に、時刻ｔ＝０，１におけるユーザ端末１２１の受信信号は、それぞれ下記（４８）式および（４９）式のようになる。

このため、ユーザ端末１２１がＲＳパタンをキャンセルすることにより、下記（５０）式および（５１）式の信号が得られる。

ユーザ端末１２１の推定部８０１は、上記（５０）式および（５１）式の信号に基づいて、図８Ａ，図８Ｂにおいて説明した処理と同様の処理を実行することで、αおよびβを推定することができる。

また、チャネル推定部８０３において雑音除去したチャネル推定結果をＨ₁ ^(ZF1)，Ｈ₁ ^(ZF2)とする。時間的なチャネル変動が小さければ、下記（５２）式が成り立つため、下記（５３）式および（５４）式が成り立つ。

このため、推定部８０１（電力比算出部９３０）は、上記（５３）式および（５４）式によって算出された各電力値を除算することにより、上記（２５）式と同様にα²／β²＝ηを算出し、α，βを推定することができる。

このように、実施の形態２によれば、基地局１１０は、非直交多重の対象のユーザ端末１２１，１２２への各ＲＳを時間および周波数の少なくとも一方により多重して送信する。また、基地局１１０は、ユーザ端末１２１，１２２への各ＲＳの各送信電力をユーザ端末１２１，１２２へのデータ信号の各送信電力のＫ倍（Ｋ＞１）とする。

ユーザ端末１２１，１２２は、基地局１１０からのＲＳに基づいて、ユーザ端末１２１，１２２へのデータ信号の各送信電力を推定し、推定した各送信電力に基づいてチャネル推定を行う。これにより、実施の形態１と同様に、復調に要する電力制御情報を削減することができる。

また、ユーザ端末１２１，１２２への各ＲＳの各送信電力をユーザ端末１２１，１２２へのデータ信号の各送信電力のＫ倍（Ｋ＞１）とすることで、ユーザ端末１２１，１２２において各送信電力を精度よく推定することができる。このため、チャネル推定の精度を向上させることができる。

基地局１１０がユーザ端末１２１，１２２への各ＲＳの各送信電力をユーザ端末１２１，１２２への各データ信号の各送信電力のＫ倍にする場合について説明したが、各ＲＳの各送信電力は、各データ信号の各送信電力に応じた各送信電力であればよい。この場合は、基地局１１０とユーザ端末１２１，１２２との間で、各ＲＳの各送信電力と、各データ信号の各送信電力と、の対応情報を共有しておくことで、ユーザ端末１２１，１２２は、各ＲＳの各送信電力から各データ信号の各送信電力を推定することができる。

以上説明したように、通信システムおよび通信方法によれば、復調に要する電力制御情報を削減することができる。

たとえば、上述した非特許文献１におけるＮＯＭＡシステムでは、たとえば４ビットの送信電力情報をユーザに通知することを要する。ここで、既存システムであるＬＴＥ−Ａ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ−Ａｄｖａｎｃｅｄ）システムにＮＯＭＡを適用した場合を考える。

ＬＴＥ−Ａでは、ＰＲＢ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｂｌｏｃｋ）単位でデータ割り当てが可能であるため、ＰＲＢごとにユーザペアが異なる可能性がある。したがって、ＰＲＢごとに４ビットの送信電力情報を通知することになる。ＰＲＢ数の最大は１００であるため、１００×４＝４００ビットの制御情報を要する。

ＬＴＥ−Ａの制御チャネルであるＰＤＣＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＣＨａｎｎｅｌ）を用いてこの４００ビットを送信する場合は、もともとのＬＴＥ−ＡのＰＤＣＣＨに含まれる制御情報は５０ビット程度であるため、９倍の４５０ビットの制御情報を送信することになる。このため、制御情報のオーバーヘッドが９倍に増加するため、データに割り当てるリソースが減り、スループットが低下する。

上述した各実施の形態によれば、ＮＯＭＡ対象の各ＵＥへのＲＳを直交符号により拡散し、該ＲＳの送信電力を各ＵＥへのデータ信号と同じにし、各ＵＥは該ＲＳから送信電力を推定してチャネル推定を行うことができる。これにより、復調に要する制御情報を削減することができる。

上述した各実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）複数の受信局への各データを非直交多重により送信し、前記複数の受信局への各パイロット信号を、前記各データの各送信電力に応じた各送信電力により送信する送信局と、
前記複数の受信局に含まれる受信局であって、前記送信局によって送信された各パイロット信号に基づいて前記各データの各送信電力を推定し、推定した各送信電力に基づいて前記送信局と自局との間のチャネル推定を行う受信局と、
を含むことを特徴とする通信システム。

（付記２）前記複数の受信局に含まれる受信局は、前記送信局によって送信された各パイロット信号の各送信電力を推定し、推定した各送信電力の比と、前記送信局が用いる前記複数の受信局への各データの各送信電力の比の複数の候補を示す情報と、に基づいて前記送信局によって送信される各データの各送信電力を推定することを特徴とする付記１に記載の通信システム。

（付記３）前記複数の候補を示す情報は、前記複数の候補に対応する各送信電力の大きさが等間隔となるように作成されていることを特徴とする付記２に記載の通信システム。

（付記４）前記複数の候補を示す情報は、前記複数の候補の各比の大きさが等間隔となるように作成されていることを特徴とする付記２に記載の通信システム。

（付記５）前記複数の受信局に含まれる受信局は、前記送信局によって送信された各パイロット信号の各送信電力をチャネル推定により推定することを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載の通信システム。

（付記６）前記送信局は、前記複数の受信局への各データの各送信電力と同じ各送信電力により、前記複数の受信局への各パイロット信号を直交符号により拡散処理して送信し、
前記複数の受信局に含まれる受信局は、前記直交符号により、前記送信局によって送信された各パイロット信号の逆拡散処理を行い、前記逆拡散処理の結果に基づいて、前記送信局によって送信される各データの各送信電力を推定する、
ことを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載の通信システム。

（付記７）前記複数の受信局に含まれる受信局は、前記送信局によって送信される各データの各送信電力の推定結果に基づいて、前記送信局が送信する各パイロット信号であって前記直交符号により拡散された各パイロット信号に相当する信号を生成し、生成した信号に基づいて前記送信局と自局との間のチャネル推定を行うことを特徴とする付記６に記載の通信システム。

（付記８）前記送信局は、前記複数の受信局への各パイロット信号を、時間多重および周波数多重の少なくとも一方により、前記複数の受信局への各データの各送信電力より高い各送信電力によって前記複数の受信局への各パイロット信号を送信し、
前記複数の受信局に含まれる受信局は、前記送信局によって前記時間多重および周波数多重の少なくとも一方により送信された各パイロット信号を多重分離し、多重分離した各パイロット信号に基づいて、前記送信局によって送信される各データの各送信電力を推定する、
ことを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載の通信システム。

（付記９）前記複数の受信局に含まれる受信局は、前記送信局によって送信される各データの各送信電力の推定結果に基づいて、前記送信局から非直交多重により送信された各データのうちの自局へのデータを復調することを特徴とする付記１〜８のいずれか一つに記載の通信システム。

（付記１０）送信局が、複数の受信局への各データを非直交多重により送信し、前記複数の受信局への各パイロット信号を、前記各データの各送信電力に応じた各送信電力により送信し、
前記複数の受信局に含まれる受信局が、前記送信局によって送信された各パイロット信号に基づいて前記各データの各送信電力を推定し、推定した各送信電力に基づいて前記送信局と自局との間のチャネル推定を行う、
ことを特徴とする通信方法。

１００ 通信システム
１０１，１０２ データ
１１０ 基地局
１１１ セル
１２１，１２２ ユーザ端末
２００ ペアリング候補
３００，１０００，１６００ テーブル
６０１ ＮＯＭＡ多重部
６０２，７０６ 制御部
６０３ 制御信号生成部
６０４ ＲＳ系列生成部
６０５ 拡散処理部
６０６ 多重部
６０７ ＯＦＤＭ信号生成部
６０８，７０２ ＲＦ処理部
６０９，７０１ アンテナ
６３１，７３２ デジタル回路
６３２，７３１ アナログ回路
７０３ ＯＦＤＭ信号処理部
７０４ 制御信号復調・復号部
７０５ データ復調・復号部
８０１ 推定部
８０２ パタン生成部
８０３，９１２，９２２ チャネル推定部
８０４ 除算部
８０５，８０７ 復号部
８０６ ＳＩＣ
９１０ 第１演算部
９１１，９２１ 逆拡散処理部
９１３，９２３ 電力算出部
９２０ 第２演算部
９３０ 電力比算出部
９４０ 記憶部
９５０ 検出部

Claims (4)

1. 複数の受信局への各データを非直交多重により送信し、前記複数の受信局への各パイロット信号を、前記各データの各送信電力に応じた各送信電力により送信する送信局と、
   前記複数の受信局に含まれる受信局であって、前記送信局によって送信された各パイロット信号に基づいて前記各パイロット信号の各送信電力を推定し、推定した各送信電力の比に基づいて前記送信局によって送信される各データの各送信電力を推定し、推定した各送信電力に基づいて前記送信局と自局との間のチャネル推定を行う受信局と、
   を含むことを特徴とする通信システム。
2. 前記送信局は、前記複数の受信局への各データの各送信電力と同じ各送信電力により、前記複数の受信局への各パイロット信号を直交符号により拡散処理して送信し、
   前記複数の受信局に含まれる受信局は、前記直交符号により、前記送信局によって送信された各パイロット信号の逆拡散処理を行い、前記逆拡散処理の結果に基づいて、前記送信局によって送信される各データの各送信電力を推定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記送信局は、前記複数の受信局への各パイロット信号を、時間多重および周波数多重の少なくとも一方により、前記複数の受信局への各データの各送信電力より高い各送信電力によって送信し、
   前記複数の受信局に含まれる受信局は、前記送信局によって前記時間多重および周波数多重の少なくとも一方により送信された各パイロット信号を多重分離し、多重分離した各パイロット信号に基づいて、前記送信局によって送信される各データの各送信電力を推定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
4. 送信局が、複数の受信局への各データを非直交多重により送信し、前記複数の受信局への各パイロット信号を、前記各データの各送信電力に応じた各送信電力により送信し、
   前記複数の受信局に含まれる受信局が、前記送信局によって送信された各パイロット信号に基づいて前記各パイロット信号の各送信電力を推定し、推定した各送信電力の比に基づいて前記送信局によって送信される各データの各送信電力を推定し、推定した各送信電力に基づいて前記送信局と自局との間のチャネル推定を行う、
   ことを特徴とする通信方法。
   

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