JPWO2011001690A1 - 無線通信装置及び無線通信方法 - Google Patents

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Abstract

マルチユーザＭＩＭＯモード時の個別制御情報に含まれる他ユーザ変調情報通知のオーバーヘッドを低減すること。本発明の無線通信装置は、マルチユーザＭＩＭＯ伝送を行う複数の相手無線通信装置への空間多重ストリームの変調情報に基づき、前記空間多重ストリームに用いるパイロット系列番号を割り当てるパイロット系列割当部と、前記複数の相手無線通信装置のうち第１の相手無線通信装置宛への第１の空間多重ストリームに関する変調情報とパイロット系列割当番号情報を生成する第１の変調情報生成部と、前記第１の相手無線通信装置を除く他の相手無線通信装置宛への空間多重ストリームに関する変調情報を、前記第１の相手無線通信装置を除く他の相手無線通信装置宛への空間多重ストリームに割当てたパイロット系列番号の順に生成する第２の変調情報生成部とを備え、前記第１の変調情報生成部及び前記第２の変調情報生成部で生成された前記変調情報と前記パイロット系列割当番号情報を、前記第１の相手無線通信装置に通知する。

Description

本発明は、マルチユーザＭＩＭＯ技術を利用した無線通信装置及び無線通信方法に関する。
近年、無線通信の大容量化、高速化への要求が高まっており、有限な周波数資源の有効利用率を向上させる方法の研究が盛んである。その１つの方法として、空間領域を利用する手法が注目を集めている。
ＭＩＭＯ技術（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）は、送信機及び受信機それぞれに複数のアンテナ素子を設けておき、アンテナ間の受信信号の相関性が低い伝搬環境下で空間多重伝送を実現する（非特許文献１参照）。この場合、送信機は、付属の複数のアンテナから、アンテナ素子毎に同一時刻、同一周波数、同一符号の物理チャネルを用いて異なるデータ系列を送信する。受信機は、付属の複数のアンテナによる受信信号から異なるデータ系列を基に分離・受信する。このように、空間多重チャネルを複数用いることで、多値変調を用いずに高速化を達成することができる。十分なＳ／Ｎ（信号対雑音比）条件の下、送受信機間に多数の散乱体が存在する環境では、送信機および受信機が同数のアンテナを備えると、アンテナ数に比例して通信容量が拡大可能である。
また、別なＭＩＭＯ技術として、マルチユーザＭＩＭＯ技術（Ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ−ＭＩＭＯ，ｏｒ ＭＵ−ＭＩＭＯ）が知られている。ＭＵ−ＭＩＭＯ技術は、すでに次世代無線通信システムの標準化規格において議論されており、例えば３ＧＰＰ−ＬＴＥ規格、あるいはＩＥＥＥ８０２．１６ｍ規格のドラフトにおいては、マルチユーザＭＩＭＯによる伝送方式が規格化に盛り込まれている（非特許文献２、非特許文献３ 参照）。
ここで、従来例として、図１９、図２０、図２１を参照して、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍ規格ドラフト（以下、１６ｍと記載）で議論されているフレームフォーマット、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を行う基地局装置８０及び端末装置９０の構成について、説明する。図１９は、従来例において、下りリンクにおけるフレームフォーマットを示す。また、図２０は、従来例において、第ｎ番目の端末装置ＭＳ＃ｎに対するＭＵ−ＭＩＭＯ割当情報の一例を示す。図２１は、従来例の構成を基にした、下りリンクにおいて、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を行う基地局装置及び端末装置の概略構成を示す。
従来例において、基地局装置８０は、下りリンク（ＤｏｗｎＬｉｎｋ；ＤＬ）において、個別データ領域（図中、ＤＬ）において端末（またはユーザ）個別のデータを送付する際は、基地局装置８０からエリア内の端末装置９０に対し送信される下りリンクの送信信号に、端末割当て情報報知を含めて送信する。ここで、１６ｍにおいては、図１９のフレームフォーマットで示すように、Ａ−ＭＡＰとして割当てられる制御情報領域に、端末割当て情報を含める。なお、図１９中、ＳＦはサブフレーム（Ｓｕｂｆｒａｍｅ）を示し、ＵＬは上りリンク（ＵｐＬｉｎｋ；ＵＬ）を示す。以下、説明の際には、ｎ番目の端末装置９０を端末ＭＳ＃ｎと記載する。
また、図２０は、従来例において、特定の端末ＭＳ＃ｎへの制御情報（個別制御情報）に含まれる主なパラメータの例を示す。リソース割当情報ＲＡ＃ｎは、Ａ−ＭＡＰに後続するＯＦＤＭシンボルを用いて送信する個別データ領域（図１９中、ＤＬ）における端末ＭＳ＃ｎへの個別ユーザデータの送信領域の位置、割当サイズ、及び分散／集中配置に関する情報を含む。ＭＩＭＯモード情報ＭＥＦは、空間多重モードあるいは時空間ダイバーシチ送信モード等の送信情報を送付する。ＭＩＭＯモード情報ＭＥＦがＭＵ−ＭＩＭＯモードを指示する場合は、さらに、パイロット系列情報ＰＳＩ＃ｎおよびＭＵ−ＭＩＭＯ時の全体での空間多重ストリーム数Ｍｔを含む。ＭＣＳ情報（ＭＳＣ＃ｎ）は、端末装置ＭＳ＃ｎへの空間ストリームの変調多値数および符号化率情報を通知する。端末宛先情報（ＭＣＲＣ＃ｎ）は、端末装置ＭＳ＃ｎに対して、コネクション確立時に基地局装置８０より割当てられた端末識別情報ＩＤ（ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ＩＤ）でマスクされたＣＲＣ情報である。これにより、端末装置ＭＳ＃ｎは誤り検出とともに自局宛の個別制御情報を検知する。なお、図２０中、Ntは送信アンテナ数（別な共有制御チャネルで通知）を示す。
図２１において基地局装置８０（ＢＳ＃ｎ：ｎは自然数）は、以下のような動作を行う。基地局装置８０は、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送に先立ち、Ａ−ＭＡＰとして割当てられる制御情報領域を用いて、ＭＵ−ＭＩＭＯ割当情報を端末個別に通知する。
ＭＵ−ＭＩＭＯ割当情報は、図２０に示すように、端末装置ＭＳ＃ｎ（ｎ：自然数）側での受信処理に必要となるパラメータとして、空間多重ストリーム数（Ｍｔ）、ＭＳ＃ｎ宛の空間多重ストリームに施した誤り訂正符号の符号化率及び変調情報ＭＣＳ＃ｎ、ＭＳ＃ｎ宛のパイロット情報（ＰＳＩ ＃ｎ）、ＭＳ＃ｎ宛のリソース割当情報ＲＡ＃ｎを含む。ここで、ｎ＝１，…，Ｍｔである。また、端末装置に対して１つの空間ストリームを割当てる場合を想定している。
そして、制御情報及びデータ生成部８４＃ｎ（ｎ：自然数）は、個別パイロット生成部８５、変調データ生成部８６、プリコーディングウエイト乗算部８７及び個別制御情報生成部８８を含み、端末装置ＭＳ＃ｎへの個別制御情報及びデータを生成する。
ここで、個別制御情報生成部８８は、上述したＭＵ−ＭＩＭＯ割当情報を含む個別制御信号を生成する。変調データ生成部８６は、空間多重伝送を行う端末装置ＭＳ＃ｎ宛の変調データ信号＃ｎを、符号化率及び変調情報ＭＣＳ＃ｎに基づき生成する。個別パイロット生成部８５は、ＭＳ＃ｎ宛のパイロット情報（ＰＳＩ ＃ｎ）に基づき、チャネル推定に用いるパイロット信号＃ｎを生成する。プリコーディングウエイト乗算部８７は、共通のプリコーディングウエイト（Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ ｗｅｉｇｈｔ）＃ｎを用いて、変調データ信号＃ｎとパイロット信号＃ｎとを乗算することで、空間ストリームを生成する。空間多重ストリームは、制御情報及びデータ生成部８４＃１，…，＃Ｍｔにより、空間多重ストリーム数（Ｍｔ）分の生成される。
ＯＦＤＭシンボル構成部８１は、個別制御信号をＯＦＤＭシンボル上のＡ−ＭＡＰ制御情報領域に割当てる。さらに、Ｍｔ個の端末装置宛の個別データである空間ストリームは、リソース割当情報ＲＡ＃ｎに基づくリソースに、空間多重を用いてマッピングする。ＩＦＦＴ部８２は、ＯＦＤＭシンボル構成部８１の出力に対し、ＯＦＤＭＡ変調を行い、Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｅｘを付加し、周波数変換する。そして、ＩＦＦＴ部８２で処理されたＯＦＤＭシンボル構成部８１の出力は、各アンテナ８３から送信される。
なお、この場合、プリコーディングされたＭＩＭＯ伝搬チャネルは、データ信号と同じプリコーディングウエイトでプリコーディングされたパイロット信号を用いて、チャネル推定を行うことができる。そのため、ＭＵ−ＭＩＭＯモード情報にプリコーディング情報は不要となる。
また、各パイロット信号は、周波数分割を用いて空間多重ストリーム間で互いに直交する信号を用いることで、端末装置９０におけるＭＩＭＯ伝搬チャネルの推定を可能としている。
一方、端末装置ＭＳ＃１は、以下のような端末受信処理を行う。まず、端末装置ＭＳ＃１は、下り制御情報検出部９２で、アンテナ９１を介して受信した下り個別制御信号から、自装置宛のＭＵ−ＭＩＭＯ割当情報を検出する。そして、端末装置ＭＳ＃１は、図示されていないＯＦＤＭＡ復調処理後のデータから、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送にリソース割当された領域のデータを抽出する。
次に、ＭＩＭＯ分離部９３は、空間多重ストリーム数（Ｍｔ）分のプリコーディングされたパイロット信号を用いて、ＭＩＭＯ伝搬チャネルのチャネル推定を行う。さらに、ＭＩＭＯ分離部９３は、ＭＩＭＯ伝搬路のチャネル推定の結果と自装置宛のパイロット情報（ＰＳＩ）とを基に、ＭＭＳＥ規範に基づく受信ウエイトを生成し、空間多重され、リソース割当された領域のデータから、自装置宛のストリームを分離する。そして、復調・復号部９４は、分離された自装置宛のストリームについて、ＭＣＳ情報を用いて復調処理及び復号処理を行う。
しかしながら、図２０に示す個別制御情報には、同時に空間多重される他ユーザ宛の空間ストリームの「変調情報（例えばＱＰＳＫ、１６ＱＡＭなど）」が含まれていない。そのような場合、端末装置９０において、高い受信品質が得られる最尤推定（ＭＬＤ）受信を適用することができない。これは、以下のような理由のためである。
すなわち、非特許文献４において開示されているように、ＭＬＤ受信では、ＭＩＭＯ伝搬チャネルのチャネル推定値Ｈと、送信信号候補Ｓｍを用いてレプリカを生成し、受信信号ｒとのユークリッド距離を最小とする信号候補を送信信号として決定する。しかし、レプリカ生成時の送信信号候補Ｓｍには、自局宛空間ストリームの変調情報だけでなく、他ユーザ宛を含んだ空間ストリームの変調情報が必要となる。
これに対し、個別制御情報に他ユーザの変調情報を含める提案が行われている。非特許文献５では、他ユーザ変調情報を個別制御情報することを提案している。図２２は、個別制御情報に含まれる他ユーザの変調情報の一例を示す図である。図中、右列は他ユーザの変調方式を示し、左列は変調方式に対するビット割り当てを示す。非特許文献５において、図２２に示すように、基地局装置は、１つの端末装置に対して、１他ユーザ当り、２ｂｉｔｓを用いて通知している。これにより、マルチユーザＭＩＭＯ伝送を行う際に、端末装置における受信処理に対しＭＬＤ受信を適用できるため、端末装置の受信品質の向上が可能となる。
G.J.Foschini,"Layered space-time architecture for wireless communication in a fading environment when using multi-element antennas",Bell Labs Tech.J, Autumn, 1996年,p.41-59 3GPP TS36.211 V8.3.0(2008-05) IEEE 802.16m−09/0010r2， "Air Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless Access Systems: Advanced Air Interface (working document)" 特許庁標準技術集（MIMO関連技術）https://www.jpo.go.jp/shiryou/s_sonota/hyoujun_gijutsu/mimo/mokuji.htm IEEE C802.16m-09/1017, "Text proposal on DL MAP", Amir Khojastepour, Narayan Prasad, Sampath Rangarajan, Nader Zein, Tetsu Ikeda, Andreas Maeder (2009-04-27)
図２２に示すように、基地局装置は、１つの端末に対して、ＭＵ−ＭＩＭＯ時に端末割当て情報を通知する場合、空間多重を行うユーザ毎（端末毎）に、他ユーザ変調情報を追加して通知する必要がある。そのため、空間多重するユーザ数が多くなるにつれて、端末割当て情報通知に必要となる情報量が増加し、データ伝送の際のオーバーヘッドが増大することによりデータ伝送効率低下するという課題が生じる。例えば、１他ユーザ当り、２ｂｉｔｓを用いて通知する場合、４ユーザでのマルチユーザＭＩＭＯ伝送では、個別制御チャネルの増加量［４ユーザの合計］は、２４ビット（＝ＭＤＦ（２ｂｉｔｓ／ｕｓｅｒ）ｘ３ｕｓｅｒ［他ユーザ数］×４ユーザ多重）となる。
また、マルチユーザＭＩＭＯ伝送を、個別データ領域において複数回行う場合、上述のようなマルチユーザＭＩＭＯ用の端末割当て情報通知が複数回必要となるため、さらにオーバーヘッドが増大するという課題が生じる。例えば、Ｎ回の４ユーザＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を行う場合、（２４×Ｎ）ビットが必要となる。
本発明の目的は、マルチユーザＭＩＭＯモード時の下り個別制御チャネルにおける他ユーザ変調情報通知のオーバーヘッドを低減することができる無線通信装置及び無線通信方法を提供することである。
本発明は、マルチユーザＭＩＭＯ伝送を行う複数の相手無線通信装置への空間多重ストリームの変調情報に基づき、前記空間多重ストリームに用いるパイロット系列番号を割り当てるパイロット系列割当部と、前記複数の相手無線通信装置のうち第１の相手無線通信装置宛への第１の空間多重ストリームに関する変調情報とパイロット系列割当番号情報を生成する第１の変調情報生成部と、前記第１の相手無線通信装置を除く他の相手無線通信装置宛への空間多重ストリームに関する変調情報を、前記第１の相手無線通信装置を除く他の相手無線通信装置宛への空間多重ストリームに割当てたパイロット系列番号の順に生成する第２の変調情報生成部とを備え、前記第１の変調情報生成部及び前記第２の変調情報生成部で生成された前記変調情報と前記パイロット系列割当番号情報を、前記第１の相手無線通信装置に通知することを特徴とする無線通信装置を提供する。
上記無線通信装置では、前記パイロット系列割当部は、前記複数の相手無線通信装置への空間多重ストリームの変調情報に含まれる変調方式の変調多値数の小さい順又は大きい順に、前記パイロット系列番号を割り当てる。
上記無線通信装置では、前記第２の変調情報生成部は、前記第１の相手無線通信装置を除く他の相手無線通信装置宛への空間多重ストリームに関する変調情報に含まれる、変調方式の種類と前記変調方式を用いるストリーム数をビット表現した他ユーザ変調情報を生成する。
上記無線通信装置では、前記第２の変調情報生成部は、前記第１の相手無線通信装置を除く他の相手無線通信装置宛への空間多重ストリームに関する変調情報に含まれる変調方式を、変調多値数の小さい順又は大きい順に並べて、ビット表現した第２の変調情報を生成する。
上記無線通信装置では、前記第２の変調情報生成部は、前記第２の変調情報のうち、所定の変調多値数に対応する前記変調方式の数が所定数以上である他ユーザ変調情報を除外する。
また、本発明は、マルチユーザＭＩＭＯ伝送を行う相手無線通信装置からの自局宛の空間多重ストリームに関する変調情報とパイロット系列割当番号の情報を抽出する自ユーザ変調情報抽出部と、自局宛を除く他の空間多重ストリームに関する他ユーザ変調情報を抽出する他ユーザ変調情報抽出部とを備え、前記自ユーザ変調情報抽出部と他ユーザ変調情報抽出部の出力に基づき、ＭＩＭＯ伝搬チャネルのチャネル推定をするチャネル推定部と、前記制御情報及び前記チャネル推定部のチャネル推定結果を基に、マルチユーザＭＩＭＯ伝送される空間多重ストリームに対し、ＭＬＤ受信処理を行うＭＬＤ受信処理部と、を備える無線通信装置であって、前記ＭＬＤ受信処理部は、前記自ユーザ変調情報、前記他ユーザ変調情報、及び前記変調方式の変調多値数の小さい順又は大きい順に割り当てられたパイロット系列番号とに基づいて、ＭＬＤ受信処理を行うことを特徴とする無線通信装置を提供する。
また、本発明は、マルチユーザＭＩＭＯ伝送を行う複数の相手無線通信装置への空間多重ストリームの変調情報に基づき、前記空間多重ストリームに用いるパイロット系列番号を割り当て、前記複数の相手無線通信装置のうち第１の相手無線通信装置宛への第１の空間多重ストリームに関する第１変調情報とパイロット系列割当番号情報とを生成し、前記第１の相手無線通信装置を除く他の相手無線通信装置宛への空間多重ストリームに関する第２変調情報を、前記第１の相手無線通信装置を除く他の相手無線通信装置宛への空間多重ストリームに割当てたパイロット系列番号の順に生成し、前記第１変調情報、前記第２変調情報、および前記パイロット系列割当番号情報を、前記第１の相手無線通信装置に通知する、無線通信装置における無線通信方法を提供する。
また、本発明は、マルチユーザＭＩＭＯ伝送を行う相手無線通信装置からの自局宛の空間多重ストリームに関する自局変調情報とパイロット系列割当番号の情報とを抽出し、自局宛を除く他の空間多重ストリームに関する他ユーザ変調情報を抽出し、
前記自局変調情報と他ユーザ変調情報とに基づき、ＭＩＭＯ伝搬チャネルのチャネル推定をし、前記チャネル推定結果を基に、前記自ユーザ変調情報、前記他ユーザ変調情報、及び前記変調方式の変調多値数の小さい順又は大きい順に割り当てられた前記パイロット系列番号に基づいて、マルチユーザＭＩＭＯ伝送される空間多重ストリームに対し、ＭＬＤ受信処理を行う、無線通信装置における無線通信方法を提供する。
本発明に係る無線通信装置及び無線通信方法によれば、マルチユーザＭＩＭＯモード時の個別制御に含まれる他ユーザ変調情報通知のオーバーヘッドを低減することができる。
実施の形態１に係る基地局装置１００の構成を示すブロック図 （ａ）、（ｂ）は、２ストリーム時のパイロット系列の割当とデータ系列の割当の一例を示す図 各端末装置の変調情報とパイロット系列割当（ＰＳＩ）の対応を示す図 他ユーザ変調情報とＰＳＩ割当の関連付けの例１を示す図 他ユーザ変調情報とＰＳＩ割当の関連付けの例２を示す図 他ユーザ変調情報とＰＳＩ割当の関連付けの例３を示す図 他ユーザ変調情報とＰＳＩ割当の関連付けの例４を示す図 個別制御信号生成部１３３が生成する個別制御情報の一例を示す図 実施の形態１に係る端末装置２００の構成を示すブロック図 基地局装置１００と端末装置２００との間の処理手順を示す図 他ユーザの変調情報の組み合わせ数のうち、除外する組み合わせを示す図 パイロット系列割当部１１１におけるＰＳＩの割当方法の一例を示す図 実施の形態１に係る基地局装置１００の別な構成を示すブロック図 実施の形態２に係る基地局装置５００の構成を示すブロック図 個別制御信号生成部５３３が生成するアンテナ個別制御情報の一例を示す図 個別制御信号生成部５３３が生成するアンテナ個別制御情報の他の例１を示す図 実施の形態２に係る端末装置４００の構成を示すブロック図 個別制御信号生成部５３３が生成するアンテナ個別制御情報の他の例２を示す図 従来例において、下りリンクのフレームフォーマットを示す図 従来例において、第ｎ番目の端末装置ＭＳ＃ｎに対するＭＵ−ＭＩＭＯ割当情報の一例を示す図 従来例において、下りリンクでＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を行う基地局装置８０及び端末装置９０の概略構成を示す図 従来例において、個別制御情報に含まれる他ユーザの変調情報の一例を示す図
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
図１〜図１２を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、実施の形態１に係る基地局装置１００の構成を示すブロック図である。図１に示す基地局装置１００は、複数のアンテナ１０１からなる基地局アンテナと、受信部１０３と、フィードバック情報抽出手段１０５と、端末装置割当手段１０７と、ストリーム変調情報抽出部１０９と、パイロット系列割当部１１１と、複数の個別制御信号及び個別データ信号生成部１２０と、ＯＦＤＭＡフレーム形成部１５１と、複数のＩＦＦＴ部１５３と、複数の送信部１５５と、を備える。
図１を参照して、基地局装置１００の各構成について説明する。なお、図１では、一例としてＳ台の端末装置＃１〜＃Ｓに対しマルチユーザＭＩＭＯ伝送する場合の構成を示す。なお、Ｓ台の端末装置＃１〜＃Ｓのうち、ｋ番目の端末装置２００を端末装置ＭＳ＃ｋと記載する。
基地局アンテナは、高周波信号を受信及び送信する複数のアンテナ１０１からなる。
受信部１０３は、基地局アンテナからの受信信号を復調及び復号処理する。
フィードバック情報抽出手段１０５は、受信部１０３で復号されたデータから、端末装置ＭＳ＃ｋから通知されたフィードバック情報を抽出する。ここで端末装置２００からのフィードバック情報は、受信品質情報と、所望するプリコーディングウエイト情報とを含む。
端末装置割当手段１０７は、端末装置ＭＳ＃ｋからのフィードバック情報を基に、マルチユーザＭＩＭＯ伝送を行う複数の端末装置の組み合わせと、マルチユーザＭＩＭＯ伝送に用いる複数の端末装置に対する周波数又は時間のリソース割当と、各端末装置に対する送信フォーマット（変調多値数、誤り訂正符号の符号化率、プリコーディングウエイトなど）とを決定する。
個別制御信号及び個別データ信号生成部１２０は、端末装置割当手段１０７で割当てた端末装置ＭＳ＃ｋに対する割当情報を基に、個別制御信号及び個別データ信号を生成する。
ストリーム変調情報抽出部１０９は、端末装置割当手段１０７で割当したマルチユーザＭＩＭＯ伝送を行うすべての端末装置ＭＳ＃１〜＃Ｓに対する空間多重ストリームの変調情報を抽出する。変調情報は、ＱＰＳＫ，１６ＱＡＭ，６４ＱＡＭといったビットデータをシンボルにマッピングするフォーマット（方式、スキーム）を表す。
パイロット系列割当部１１１は、マルチユーザＭＩＭＯ伝送を行うすべての端末装置ＭＳ＃１〜＃Ｓに対する空間多重ストリームに含めて送信するパイロット系列の割当を、各空間多重ストリームの変調情報に基づいて決定する。つまり、パイロット系列割当部１１１は、各空間多重ストリームの変調情報に基づき、パイロット系列の番号ＰＳＩ（Ｐｉｌｏｔ ｓｔｒｅａｍ ｉｎｄｅｘ）を決定する。ここで、Ｓは空間多重数（空間多重ユーザ数）を示す。ただし、空間多重数Ｓである場合、Ｓ以下の自然数であるパイロット系列番号（ＰＳＩ≦Ｓ）を用いることとする。
ここで、図２（ａ）、図２（ｂ）を参照して、パイロット系列の割当とデータ系列の割当とについて説明する。図２は、複数のＯＦＤＭシンボルからなるサブキャリア上にマッピングした２ストリーム時のパイロット系列の割当とデータ系列の割当の一例を示す。図２（ａ）中、“１”で示されたシンボルは、ＰＳＩ＝１の場合のパイロットシンボルを示し、何も記載がない四角の枠は、ＰＳＩ＝１のパイロット系列と共に送信される空間ストリームのデータシンボルを割当てる領域を示す。図２（ｂ）中、“２”で示されたシンボルは、ＰＳＩ＝２の場合のパイロットシンボルを示し、何も記載がない四角の枠は、ＰＳＩ＝２のパイロット系列と共に送信される空間ストリームのデータシンボルを割当てる領域を示す。
また図２（ａ）、（ｂ）中、“ｘ”で示されたシンボルはヌルシンボルであり、パイロットもデータも割当てられていない時間―周波数リソースである。図２（ａ）、（ｂ）に示すように異なるＰＳＩは、互いに直交関係（時間、周波数、符号のいずれかあるいは、それらの組み合わせである性質を有する。図２（ａ）、（ｂ）では、ＰＳＩ＝１及びＰＳＩ＝２は、時間―周波数上のリソースで互いに直交するものである。
ここで、パイロット系列割当部１１１は、各空間ストリームの変調情報に基づくＰＳＩ割当の方法として、低い（あるいは高い）変調多値数のストリーム順に、ＰＳＩの割当を行う。すなわち、パイロット系列割当部１１１は、ＰＳＩ番号が小さい順に、変調多値数が低い（あるいは高い）ストリームを割当てる。
ここで、図３を参照して、本実施の形態における端末装置の変調情報に対するパイロット系列割当方法の一例について説明する。ここで、一例として、４ユーザ（端末装置ＭＳ＃１〜＃４）によるマルチユーザＭＩＭＯについて説明する。図３は、各端末装置宛ての空間ストリーム変調情報とパイロット系列割当（ＰＳＩ）との対応を示す図である。
図３は、ストリーム変調情報抽出部１０９で抽出した端末装置ＭＳ＃１〜＃４の変調情報が、端末装置ＭＳ＃１〜＃４の順に、１６ＱＡＭ、ＱＰＳＫ、６４ＱＡＭ、１６ＱＡＭであった場合を示す。ここで、パイロット系列割当部１１１は、各端末装置ＭＳ＃１〜＃４の変調情報に対して、変調多値数の小さい順に、ストリームパイロット系列の番号ＰＳＩを割り当てる。したがって、各端末装置ＭＳ＃１〜＃４のストリームパイロット系列の番号ＰＳＩは、端末装置ＭＳ＃１〜＃４の順に、２、１、４、３となる。
上述のように、本実施の形態に係る基地局装置１００では、パイロット系列割当部１１１において、各空間ストリームの変調情報に基づくＰＳＩ割当の方法として、低い（あるいは高い）変調多値数のストリーム順に、ＰＳＩの割当を行う。これにより、基地局装置１００は、他ユーザの変調情報を通知する際に必要となる情報量を減少できる。この効果について、以下具体例を用いて説明する。
＜他ユーザ変調情報とＰＳＩ割当の関連付けによる情報量削減効果の説明＞
ここでは、基地局装置１００が、ＰＳＩ番号が小さい順に、変調多値数が小さい（あるいは大きい）ストリームを割り当てる。そして、変調情報として（ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ）の３種類が含まれる。空間多重数Ｍｔとした場合、他ユーザの変調情報は、（Ｍｔ−１）個ある。自局宛の空間ストリームのＰＳＩを除き、小さい（大きい）ＰＳＩ番号の順に、他ユーザ変調情報[Ｃ１，Ｃ２，．．ＣＭｔ−１]を与える。ここで、Ｃｋは、ｋ番目の他ユーザ変調情報を示す（ここで、ｋ＝１、．．．、Ｍｔ−１）。例えば、図３に示したＭＳ＃１（ユーザ＃１）には、ＰＳＩ＝２であるため、ＰＳＩ＝１，３，４として割当てた空間ストリームの変調情報を順番に与えられる。すなわち、この場合、ＭＳ＃１（ユーザ＃１）には、他ユーザ変調情報［Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３］は［ＱＰＳＫ，１６ＱＡＭ，６４ＱＡＭ］のように与えられ、常に変調多値数が小さい（大きい）順に並ぶ。このように、端末装置ＭＳ＃ｎに他ユーザ変調情報を与える場合の全ての組み合わせは、以下のようなステップ１、２、３からなる手法でリストアップできる。
ステップ１において、他ユーザの変調情報［Ｃ１，Ｃ２，．．ＣＭｔ−１］に対しＱＰＳＫと一致するか否か（一致性）を判定する。１ビットの情報で、他ユーザ数（Ｍｔ−１）を判定した場合（他ユーザの変調情報がＱＰＳＫと一致する場合、０とし、他ユーザの変調情報がＱＰＳＫと一致しない場合、１と表現する。）ステップ１での組み合わせは、Ｍｔ通りである。ＰＳＩ番号が小さい順に、変調多値数が小さい（あるいは大きい）ストリームを割り当てたため、一致の数が、０からＭｔ−１までそれぞれ１パターンのみしか存在しない。
ステップ２では、他ユーザの変調情報［Ｃ１，Ｃ２，．．ＣＭｔ−１］に対し、ステップ１でＱＰＳＫと一致しないと判定された他ユーザの変調情報が１６ＱＡＭと一致するか否か（一致性）を判定する。１ビットの情報で、他ユーザの変調情報がＱＰＳＫと一致しないと判定された他ユーザの数だけ判定する。ステップ１のｋ他ユーザの変調情報がＱＰＳＫ一致しないと判定された他ユーザ変調情報の数Ｆは、０からＭｔ−１まで、Ｍｔ通りあるが、ステップ１と同様なそれぞれに対し、（Ｆ＋１）通りの判定パターンが存在する。ステップ２での他ユーザの変調情報の全ての組み合わせは、次式（１）で表わされる。
Figure 2011001690
ステップ３では、ステップ２で他ユーザの変調情報が１６ＱＡＭと一致しないと判定された他ユーザの変調情報は、変調情報の候補が３種類であるため、６４ＱＡＭと判定される。
したがって、上述したステップ１〜ステップ３でリストアップした他ユーザの変調情報の全ての組み合わせは、ステップ２での組み合わせの数である上式（１）となる。一方、変調情報とＰＳＩ割当の関連づけ（制約）を行なわない場合、上述したステップ１〜ステップ３で他ユーザの変調情報の全ての組み合わせを算出すると、３Ｍｔ−１となる。
次に、図４〜図７を参照して、他ユーザ変調情報とＰＳＩ割当の関連付けの例について説明する。
図４に他ユーザ変調情報とＰＳＩ割当の関連付けの例１を示す。図４では、空間多重数Ｍｔ＝４の場合、他ユーザ数は３とする。図４に示すように、本実施の形態では、他ユーザの変調情報の全ての組み合わせ数は、１０通りとなる。変調情報とＰＳＩ割当の関連づけ（制約）を行わない場合の他ユーザの変調情報の全ての組み合わせ数である２７通り（＝３ｘ３ｘ３）に比して、他ユーザの変調情報の全ての組み合わせ数が大きく減少していることがわかる。
そのため、本実施の形態に係る基地局装置１００では、変調情報とＰＳＩ割当の関連づけ（制約）を行うことで、変調情報とＰＳＩ割当の関連づけ（制約）を行わない場合に比して、他ユーザの変調情報を通知する際の組み合わせ数を減少することができる。これにより、他ユーザ変調情報を通知する際に必要とする情報量を減少することができる。
＜他ユーザ変調情報とＰＳＩ割当の関連付けの例２＞
本実施の形態に係る基地局装置１００は、上述したステップ１〜ステップ３でリストアップした他ユーザの変調情報の全ての組み合わせに対して、それぞれインデックスを割り振り、それをビット表現したものを他ユーザ変調情報として、各端末装置へ通知することも可能である。そして、ビット表現されたインデックス（他ユーザ変調情報インデックス）に対する変換テーブル（他ユーザ変調情報変換テーブル）を端末装置側で予め保持することで、端末装置は他ユーザの変調情報を検出できる。
ここで、図５に他ユーザ変調情報とＰＳＩ割当の関連付けの例２を示す。図５では、空間多重数Ｍｔ＝４の場合、他ユーザ数は３とする。図５に示すように、上述したステップ１〜ステップ３でリストアップした他ユーザの変調情報の全ての組み合わせは、図４と同様、１０通りとなる。そして、他ユーザの変調情報の組み合わせのそれぞれに対して、例えば、インデックス０から９を順番に割り振る。そのため、本実施の形態において、基地局装置１００は、他ユーザ変調情報を４ビットで各端末装置に通知することができる。
＜他ユーザ変調情報とＰＳＩ割当の関連付けの例３＞
ここで、図６に他ユーザ変調情報とＰＳＩ割当の関連付けの例３を示す。図６では、空間多重数Ｍｔ＝４の場合、他ユーザ数は３とする。図６の右下に示すように、Ｓｔｅｐ１の４状態（全てＱＰＫＳ，２つＱＰＳＫ， １つＱＰＳＫ， ＱＰＳＫなし）に対し、それぞれＳｔｅｐ２で４つの状態、１状態（００００）、２状態（００１Ｘ）、３状態（０１ＸＸ）、４状態（１ＸＸＸ）を、４ビットで表現できる。
図６に示す例の場合、各端末装置は、ビット表現のみから他ユーザ変調情報を読み取ることができる。そのため、各端末装置は他ユーザ変調情報変換テーブルを保持する必要がない。したがって、基地局装置１００が、図６に示す他ユーザ変調情報とＰＳＩ割当の関連付けを行うことで、端末装置のメモリ容量を低減することができる。
＜他ユーザ変調情報とＰＳＩ割当の関連付けの例４＞
ここで、図７に他ユーザ変調情報とＰＳＩ割当の関連付けの例４を示す。図７では、空間多重数Ｍｔ＝３の場合、他ユーザ数は２とする。また、変調情報は、ＱＰＳＫ、６４ＱＡＭ、１６ＱＡＭの３種類とする。図７に示す例でも、上述したステップ１〜ステップ３で変調情報とＰＳＩ割当の関連づけ（制約）を行うことで、変調情報とＰＳＩ割当の関連づけ（制約）を行わない場合に比して、他ユーザの変調情報を通知する際の組み合わせ数を減少することができる。
図７に示すように、Ｓｔｅｐ１の３状態（全てＱＰＫＳ，１つＱＰＳＫ， ＱＰＳＫなし）に対し、それぞれ、Ｓｔｅｐ２で１状態、２状態、３状態の３つの状態があることから、各状態に対して、（０００）、（０１Ｘ）、（１ＸＸ）の３ビットを割当てることができる。
図７に示す例の場合、図６に示す例と同様、各端末装置はビット表現のみから他ユーザ変調情報を読み取ることができる。そのため、各端末装置は他ユーザ変調情報変換テーブルを保持する必要がない。したがって、基地局装置１００が、図７に示す他ユーザ変調情報とＰＳＩ割当の関連付けを行うことで、端末装置のメモリ容量を低減することができる。
次に、図１、図８を参照して、個別制御信号及び個別データ信号生成部１２０の構成について説明する。各個別制御信号及び個別データ信号生成部＃Ｋ（ｋ＝１〜ｓ：ｓは自然数）は、リソース割当情報生成部１２１と、モード情報／ストリーム数情報生成部１２３と、個別ＩＤ情報生成部１２５と、パイロット系列情報生成部１２７と、他ユーザ変調情報生成部１２９と、ＭＣＳ情報生成部１３１と、個別制御信号生成部１３３と、符号化／変調部１３５と、個別パイロット付加部１３７と、プリコーディング制御部１３９と、ビーム形成部１４１と、を備える。
[個別制御信号生成に関連する構成]
リソース割当情報生成部１２１は、端末装置割当手段１０７で割当した端末装置ＭＳ＃ｋに対するリソース割当情報を抽出し、所定のフォーマットに基づくリソース割当情報を生成する。
モード情報／ストリーム数情報生成部１２３は、端末装置割当手段１０７で割当した端末装置ＭＳ＃ｋに対する、マルチユーザＭＩＭＯ伝送の有無の情報及び、さらにマルチユーザＭＩＭＯ伝送を行う際には、マルチユーザＭＩＭＯ時の端末装置をまたがるトータルの空間多重数の情報を抽出し、所定のフォーマットに基づくモード情報／ストリーム数情報を生成する。
個別ＩＤ情報生成部１２５は、端末装置割当手段１０７で割当した端末装置ＭＳ＃ｋに対する個別ＩＤ情報を抽出し、所定のフォーマットに基づく個別ＩＤ情報を生成する。
パイロット系列情報生成部１２７は、パイロット系列割当部１１１から、端末装置ＭＳ＃ｋに対するパイロット系列割当情報を抽出し、所定のフォーマットに基づくパイロット系列情報を生成する。
他ユーザ変調情報生成部１２９は、パイロット系列割当部１１１及びストリーム変調情報抽出部１０９の出力から、端末装置ＭＳ＃ｋを除くマルチユーザＭＩＭＯ伝送により空間多重する他の端末装置に対する変調情報を抽出する。そして、他ユーザ変調情報生成部１２９は、あらかじめ保持している他ユーザ変調情報変換テーブルを用いて、図５を参照して説明したように、ビット表現された他ユーザ変調情報インデックスに基づく、他ユーザ変調情報を生成する。
例えば、４ユーザによるマルチユーザＭＩＭＯにおいて、各端末装置に対する変調フォーマットが３種類（ＱＰＳＫ，１６ＱＡＭ，６４ＱＡＭ）の場合で、各端末装置に対し、空間ストリームに対する変調情報と、パイロット系列割当（ＰＳＩ）が図３に示すように割当てられた場合、端末装置ＭＳ＃１に対する他ユーザ変調情報生成部１２９は、以下のような動作を行う。
すなわち、端末装置ＭＳ＃１を除く、端末装置ＭＳ＃２、端末装置ＭＳ＃３、端末装置ＭＳ＃４の変調情報である（ＱＰＳＫ，６４ＱＡＭ，１６ＱＡＭ）をパイロット系列割当番号（ＰＳＩ）の小さい順に並べ替えた場合の他ユーザ変調情報の組み合わせ（ＱＰＳＫ，１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ）にする。得られた他ユーザ変調情報の組み合わせに対し、他ユーザ変調情報変換テーブルで該当する他ユーザ変調情報インデックスを、他ユーザ変調情報とする。
ＭＣＳ情報生成部１３１は、端末装置割当手段１０７で割当した端末装置ＭＳ＃ｋに対する変調多値数及び誤り訂正符号の符号化率（以下、ＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ））に関する情報を抽出し、所定のフォーマットに基づくＭＣＳ情報を生成する。
個別制御信号生成部１３３は、リソース割当情報生成部１２１、モード情報／ストリーム数情報生成部１２３、個別ＩＤ情報生成部１２５、パイロット系列情報生成部１２７、他ユーザ変調情報生成部１２９、及びＭＣＳ情報生成部１３１の出力を基に、所定のフォーマットに基づく個別制御情報を生成する。そして、個別制御信号生成部１３３は、生成した個別制御情報を基に、所定の誤り検出符号処理及び誤り検出符号（ＣＲＣ符号）付加処理、並びに所定の変調処理を施し、個別制御信号を形成する。
ここで、図８を参照し、個別制御信号生成部１３３が生成する個別制御情報の一例について説明する。
図８は、個別制御信号生成部１３３が生成する個別制御情報の一例を示す図である。図８に示す個別制御情報（ただし、リソース割当情報、ＭＣＳ情報、個別ＩＤ情報は省略）のうち、Ａ）ＭＩＭＯモード情報（ＭＥＦ）において、従来のＭＵ−ＭＩＭＯモード（他ユーザ変調情報を含まないモード）に加えて、他ユーザ変調レベル情報を含むＭＵ−ＭＩＭＯモード（０ｂ１１）を追加する。また、Ｂ）他ユーザ変調レベル情報を含むＭＵ−ＭＩＭＯモード（０ｂ１１）の場合、他ユーザ変調情報を空間多重数Ｍｔ毎に所要のビット数を用いて通知する。ここでＮｔは送信アンテナ数を示す。送信アンテナ数Ｎｔは別のＤＬ制御情報により報知されているものとする。
さらに、従来のＭＵ−ＭＩＭＯモード（０ｂ１０）あるいは他ユーザ変調レベル情報を含むＭＵ−ＭＩＭＯモード（０ｂ１１）時には、ＰＳＩ情報及びＭｔ情報を含むＰＳＩ情報は、上述したように空間ストリームの多値数が少ない順にＰＳＩが割当てられている。Ｍｔは空間多重数（ここではマルチユーザ数に等しい）を示す。
[個別データ信号生成に関連する構成]
符号化／変調部１３５は、端末装置割当手段１０７で割当された端末装置ＭＳ＃ｋ宛のデータ（個別データ）に対し、ＭＣＳ情報生成部１３１からＭＣＳ情報に基づく符号化率および変調多値数により、符号化処理及び変調処理を行い、端末装置ＭＳ＃ｋ宛のシンボルデータを生成する。
個別パイロット付加部１３７は、パイロット系列情報生成部１２７の情報を基に、端末装置ＭＳ＃ｋのシンボルデータに個別パイロット信号を付加する。パイロット系列はＯＦＤＭサブキャリア単位での時間分割多重、周波数分割多重、あるいは符号分割多重を用いて、系列間で直交する既知の信号を用いる。これにより、端末装置において、空間多重ストリーム間での干渉を抑えて受信でき、個別パイロット信号を用いたＭＩＭＯ伝搬チャネルのチャネル推定精度の向上を図ることができる。
プリコーディング制御部１３９は、端末装置割当手段１０７で割当した端末装置ＭＳ＃ｋに対するプリコーディングウエイト情報を抽出し、プリコーディング情報に基づき、後続するビーム形成部１４１におけるプリコーディングウエイトを制御する。
ビーム形成部１４１は、プリコーディング制御部１３９の制御に基づき、個別パイロット付加部１３７から入力される、端末装置ＭＳ＃ｋ宛のシンボルデータに個別パイロット信号が付加された信号ｘｓに対し、プリコーディングウエイトＶｔを乗算し、送信アンテナ数（Ｎｔ）分のデータｗｊｘｓを出力する。
ここで、送信アンテナ数がＮｔの場合、送信ウエイトベクトルＶｔはＮｔ個のベクトル要素ｗｊをもつＮｔ次の列ベクトルで表現される。ここでｊ＝１、．．．、Ｎｔである。
ＯＦＤＭＡフレーム形成部１５１は、リソース割当情報生成部１２１からのリソース割当情報を基に、ビーム形成部１４１から出力される送信アンテナ数分（Ｎｔ）の端末装置ＭＳ＃ｋ宛の個別データ信号及び、端末装置ＭＳ＃ｋ宛の個別制御信号を、所定のＯＦＤＭＡフレーム内のサブキャリアにマッピングして出力する。
なお、端末装置ＭＳ＃ｋ宛の個別制御信号は、ビーム形成されずに送信されるが、この際にＣＤＤ、ＳＴＢＣ、ＳＦＢＣといった送信ダイバーシチ技術を適用することで、受信品質の改善を図ることも可能である。
ＩＦＦＴ部１５３は、Ｎｔ個のＯＦＤＭＡフレーム形成部１５１からの入力に対し、それぞれＩＦＦＴ処理を行い、所定のｃｙｃｌｉｃ ｐｒｅｆｉｘ（またはガードインターバル）を付加して、出力する。
送信部１５５は、ＩＦＦＴ部１５３からのベースバンド信号を、キャリア周波数帯の高周波信号に変換し、基地局アンテナを構成する複数のアンテナ１０１から出力する。
次に、図９を参照して、実施の形態１に係る端末装置ＭＳ＃ｋ（端末装置２００）の構成について説明する。図９に示す端末装置２００は、複数の受信アンテナ２０１と、複数の受信部２０３と、制御情報抽出部２０５と、チャネル推定部２０７と、ＭＬＤ受信処理部２０９と、復号部２１１と、プリコーディングウエイト選択／受信品質推定部２１３と、フィードバック情報生成部２１５と、送信部２１７と、送信アンテナ２１９と、を備える。
なお、ｋは通信エリア内の端末装置２００を一意にナンバリングしたものであり、所定値以下の自然数を表す。また、受信アンテナ２０１と送信アンテナ２１９は別のものとして扱っているが、同じアンテナを共有する構成でも良い。また、送信アンテナ２１９及び送信部２１７を複数備え、指向性送信を行う構成でも良い。
複数の受信アンテナ２０１は、基地局装置１００から高周波信号を受信する。複数の受信部２０３は、各受信アンテナ２０１を介して受信した高周波信号をベースバンド信号に変換する。
制御情報抽出部２０５は、受信部２０３の出力から、基地局装置１００から送信される制御情報を抽出する。
チャネル推定部２０７は、受信部２０３の出力から、ＭＩＭＯ伝搬チャネルのチャネル推定し、チャネル推定結果をＭＬＤ受信処理部２０９へ出力する。
ＭＬＤ受信処理部２０９は、制御情報抽出部２０５で抽出した制御情報のうち、端末装置ＭＳ＃ｋ宛に送信されるマルチユーザＭＩＭＯ伝送を行う個別制御信号が含まれる場合、個別制御信号に含まれる制御情報とチャネル推定部２０７からのチャネル推定結果とを基に、マルチユーザＭＩＭＯ伝送される空間多重ストリームに対しＭＬＤ受信処理を行う。復号部２１１は、ＭＬＤ受信処理部２０９の出力を基に、復号処理を行う。
プリコーディングウエイト選択／受信品質推定部２１３は、チャネル推定結果を基に適したプリコーディングウエイトを選定し、選定されたウエイトでの受信品質を推定する。
フィードバック情報生成部２１５は、プリコーディングウエイト選択／受信品質推定部２１３の出力を、基地局装置１００にフィードバック情報として報告するために所定フォーマットのデータ系列を生成する。
送信部２１７は、フィードバック情報生成部２１５の出力であるフィードバック情報を、基地局装置１００に送信するための各種送信処理を行い、送信アンテナ２１９を介して、基地局装置１００へ送信する。
次に、図１０に示す基地局装置１００と端末装置２００との間の処理手順を参照し、端末装置２００の動作について説明する。
ステップＳ１で、基地局装置１００は、制御情報信号などと共に、プリコーディングウエイトが乗算されていないパイロット信号（共通パイロット信号）を定期的に送信する。
ステップＳ２で、端末装置２００は、チャネル推定部２０７において、共通パイロット信号を抽出し、チャネル推定値を算出する。
ステップＳ３で、端末装置２００は、プリコーディングウエイト選択／受信品質推定部２１３において、ステップＳ２で算出したチャネル推定値を基に、いくつかのプリコーディングウエイトの候補から、受信品質が最良となるプリコーディングウエイトを選択する。そして、ステップＳ４で、端末装置２００は、ステップＳ３で選択したプリコーディングウエイトに基づく受信品質を推定する。
ステップＳ４Ａで、端末装置２００は、フィードバック情報生成部２１５において、プリコーディングウエイト選択／受信品質推定部２１３の出力を、基地局装置１００にフィードバック情報として報告するために所定フォーマットのデータ系列を生成する。そして、端末装置２００は、送信部において、ベースバンド信号を高周波信号に変換し送信アンテナ２１９から出力する。
ステップＳ５で、基地局装置１００は、通信エリア内の端末装置２００からフィードバックされるプリコーディングウエイト選択／受信品質推定情報を基に、端末装置割当手段１０７において、マルチユーザＭＩＭＯ伝送する端末装置の割当を行ない、ステップＳ５Ａで割当情報を通知する個別制御情報を、端末装置２００へ送信する。
ステップＳ６で、端末装置２００は、制御情報抽出部２０５において、基地局装置１００から通知される個別制御信号のうち、自局の端末装置における個別ＩＤ情報が含まれる、自局宛の個別制御信号を検出する。自局宛の個別制御信号に含まれる制御情報である、リソース割当情報、ＭＣＳ情報、及びモード情報を抽出する。
ステップＳ７で、端末装置２００は、制御情報抽出部２０５において、モード情報がマルチユーザＭＩＭＯ伝送を行うモードを示す場合は、さらに、ストリーム数情報、パイロット系列情報、他ユーザ変調情報を抽出する。
ステップＳ８、Ｓ８Ａで、基地局装置１００は、個別制御信号を送信後、個別データ信号を送信する。
端末装置２００は、制御情報抽出部２０５で抽出された自装置宛の個別制御を用いて、以下の動作を行う。
ステップＳ９で、端末装置２００は、チャネル推定部２０７において、マルチユーザＭＩＭＯ伝送時に個別制御情報に含まれる、空間多重ストリーム情報Ｍｔ及びリソース割当情報を基に、空間多重ストリームが割当てられているリソースに含まれる空間多重ストリーム数（Ｍｔ）分のＰＳＩで割当てられる個別パイロット信号を抽出し、ＭＩＭＯ伝搬チャネルのチャネル推定を行う。ここで、空間多重ストリーム数がＭｔである場合、Ｍｔ個の空間ストリームにそれぞれ含まれる、ＰＳＩ＝１からＭｔで割当てられる個別パイロット信号を抽出し、チャネル推定を行う。受信アンテナ数がＭｒ個の場合、ＭＩＭＯ伝搬チャネルをあらわすチャネル行列Ｈは、Ｍｒ行Ｍｔ列の要素ｈ（ｎ，ｍ）が含まれる。ここで、ｎ＝１，…，Ｍｒ、ｍ＝１，…，Ｍｔであり、ｈ（ｎ，ｍ）は、第ｍ番目の空間ストリーム（すなわち、ＰＳＩ＝ｍのパイロット系列が含まれる空間ストリーム）を第ｎ番目の受信アンテナで受信した場合のチャネル推定値を表す。
ＭＬＤ受信処理部２０９は、チャネル推定結果Ｈ、自局宛の空間ストリームに対するパイロット系列情報ＰＳＩ、ＭＣＳ情報に含まれる変調情報、および他ユーザ変調情報を基に以下のようなＭＬＤ受信処理（１）〜（３）を行う。
（１）ＭＬＤ受信処理部２０９は、ビット表現されたインデックス（他ユーザ変調情報インデックス）である他ユーザ変調情報を、他ユーザ変調情報変換テーブルを用いて、空間ストリームの変調情報に変換する。ここで得られる変調情報は、自局宛の空間ストリームのＰＳＩがｓ番目である場合、ｓ番目を除くＰＳＩに対し、昇順に変調情報が含まれる。すなわち、Ｍｔ＝４の場合、自局ストリームがＰＳＩ＝２の場合、他ユーザ変調情報として、ＰＳＩ＝１、ＰＳＩ＝３、ＰＳＩ＝４と共に送信される空間ストリームの変調情報である。
（２）ＭＬＤ受信処理部２０９は、パイロット系列情報ＰＳＩ、ＭＣＳ情報、及び他ユーザ変調情報から得られる空間ストリームの変調情報から送信信号候補Ｓｍを生成する。ここで、送信信号候補は、Ｍｔ次元のベクトルであり、その第ｋ番目の要素Ｄｋは、ＰＳＩ＝ｋと共に送信される空間ストリームの変調シンボル候補からなる。ここでｋは１からＭｔまでの自然数である。
（３）ＭＬＤ受信処理部２０９は、ＭＩＭＯ伝搬チャネルのチャネル推定値Ｈと、送信信号候補Ｓｍから受信信号のレプリカを生成し、受信信号ｒとのユークリッド距離を最小とする信号候補Ｓｍａｘを送信信号として決定する。最尤推定規範に基づき決定された送信信号Ｓｍａｘから、自局宛のストリームのＰＳＩ＝ｍに相当する第ｍ番目の要素Ｄｍを自局の空間ストリームのシンボル判定値とする。あるいは、最尤推定規範に基づき決定された送信信号Ｓｍａｘに対し、所定のメトリックを用いて、ビット毎の尤度値（軟判定値）を求める手法を適用してもよい。この場合、自局宛のストリームのＰＳＩ＝ｍに相当する第ｍ番目の要素Ｄｍに対するビット尤度値（軟判定値）が、自局の空間ストリームのシンボル軟判定値となる。
以上のように、ＭＬＤ受信処理部２０９は、すべての空間ストリームに対するシンボル判定値を最尤推定規範に基づき推定し、さらにそれらの尤度情報を算出する。そして自局宛のストリームに対する尤度情報のみを出力する。
ステップＳ１０で、端末装置２００は、復号部２１１において、自局宛の空間ストリームに対するＭＣＳ情報に含まれる誤り訂正符号の符号化率情報と、ＭＬＤ受信処理部２０９の出力とを用いて、誤り訂正復号処理を行う。
以上、本実施の形態によれば、パイロットシンボルもプリコーディングされることに着目し，パイロット系列割当部１１１において、変調多値数の少ない(多い)順に，パイロット系列番号と関連付けるという暗黙のルールを設けた。一方、図２で示すようにパイロットシンボルが、空間ストリームによらず、データシンボルに対するパイロットシンボルの割合が一定であり、均一に分布している場合、空間ストリームに対し、どのＰＳＩを選定しても受信性能は同一となる。従って、本実施の形態で用いたように、空間ストリームに対する変調情報に基づいてパイロット系列番号の割当を行うことによる受信性能の劣化なく、他ユーザ変調情報の通知に要する情報量を削減しつつ、ＭＬＤ受信の適用を可能とした。
なお、本実施の形態に係る基地局装置１００で、他ユーザ変調情報生成部１２９は、他ユーザの変調情報のすべての組み合わせに対し、他ユーザ変調情報インデックスを割当てたが、一部の組み合わせを除外して他ユーザ変調情報インデックスを割当してもよい。
ここで、一部の組み合わせの除外方法として、以下、図１１を参照して２つの方法を説明する。一部の組み合わせの除外方法の例１について、図１１を参照して説明する。図１１は、他ユーザの変調情報の組み合わせ数のうち、除外する組み合わせを示す図である。ＭＬＤ受信を適用する端末の複雑度が高い（ＭＬＤ受信時に候補点数が膨大となるもの）変調の組み合わせを、予め他ユーザ変調情報通知から除外する。これにより端末装置として現実的なハードウエア規模で適用できないＭＬＤの候補点数となる変調情報の組み合わせを、他ユーザ変調情報から予め除外しておくことで、実質的なＭＬＤ適用の制限なく、他ユーザ変調多値数オーバーヘッドをさらに低減できる。
ここで、６４ＱＡＭが１つ空間ストリームにおいて利用可能な最大の変調多値数である場合、Ｎ個以上の６４ＱＡＭを含むユーザの組み合わせを除外することで、実現できる。ここで、Ｎは所定の自然数を表す。例えば、図１１に示すように、空間多重数Ｍｔ＝４の場合、他ユーザ数は３となり、他ユーザの変調情報のすべての組み合わせ数は、図１１に示すように１０通りとなるが、３個以上の６４ＱＡＭを含むユーザの組み合わせを除外する場合、図１１に示す他ユーザの変調情報の組み合わせのうち、（１）すべてが６４ＱＡＭであるユーザの組み合わせと、（２）３つ以上の６４ＱＡＭを含むユーザの組み合わせを除外することになり、２パターン減少できる。これにより、それぞれに対しインデックス０から９を順番に割り振ることで、他ユーザの変調情報の組み合わせを３ビットで通知することができる。
次に、一部の組み合わせの除外方法の例２について、図１１を参照して説明する。システムスループットの観点から、低レートとなる他ユーザの変調情報の組み合わせを、予め他ユーザ変調情報通知から除外する。これは、システムスループットの観点から、低レートとなる他ユーザの変調情報の組み合わせは、空間多重数を減らした上で高い変調多値数のものを用いることでも実現することができるため、実質的なスループットの低減なく、他ユーザ変調多値数オーバーヘッドをさらに低減できる。これは、例えば、ＱＰＳＫが、１つ空間ストリームにおいて利用可能な最小の変調多値数である場合、Ｎ個以上のＱＰＳＫを含むユーザの組み合わせを除外することで実現できる。ここで、Ｎは所定の自然数を表す。
例えば、空間多重数Ｍｔ＝４の場合、他ユーザ数は３となり、すべての組み合わせの図１１に示すように１０通りとなるが、３個以上のＱＰＳＫを含むユーザの組み合わせを除外する場合、（１）４ユーザがすべてＱＰＳＫであるユーザの組み合わせと、（２）３ユーザがＱＰＳＫとなるユーザの組み合わせ、とを除外することになり、２パターン減少できる。これにより、それぞれに対しインデックス０から９を順番に割り振ることで、他ユーザの変調情報の組み合わせを３ビットで通知することができる。
なお、本実施の形態に係る基地局装置１００で、パイロット系列割当部１１１は、マルチユーザＭＩＭＯ伝送を行うすべての端末装置ＭＳ＃１〜＃Ｓに対する空間多重ストリームに含めて送信するパイロット系列の割当を、各空間多重ストリームの変調情報に基づいて決定する。ここで、パイロット系列割当部１１１において、他ユーザ変調情報にＰＳＩを割り当てる方法として、図１２に示すようなＰＳＩの割当方法を用いても良い。図１２は、パイロット系列割当部１１１におけるＰＳＩの割当方法の一例を示す図である。
図１２に示すＰＳＩの割当方法では、基地局装置１００は、変調多値数の低い順（図中、時計回りの実線矢印Ａ）／高い順（図中、反時計回りの点線矢印Ｂ）の関係を保ちながら、巡回シフト（Ａ／Ｂ）させる。なお、スタート位置は任意に設定可能である。端末装置２００は、図１２に示すようなＰＳＩ割当方法を基地局装置１００と共有することで、同様な復調処理の適用が可能となる。
なお、図１２を参照して説明したように、パイロット系列割当部１１１でのＰＳＩの割当方法を変更した場合、図１２に示す巡回シフトのスタート位置を、（１）固定の変調情報、あるいは（２）自局の変調情報の一致性からスタートした、他ユーザ変調情報を用いる。図１２に示す巡回シフトのスタート位置を（１）固定の変調情報にした場合、上述した実施の形態で他ユーザ変調情報を生成することができる。
一方、図１２に示す巡回シフトのスタート位置を（２）自局の変調情報の一致性からスタートした他ユーザ変調情報を付加する場合、他ユーザの変調情報の全ての組み合わせを、以下のようなステップ１〜ステップ３でリストアップできる。ここで空間多重数Ｍｔとした場合、他ユーザの変調情報として（Ｍｔ−１）個ある。他ユーザの変調情報の組み合わせに対し、それぞれインデックスを割り振り、それをビット表現したものを他ユーザ変調情報として通知し、ビット表現されたインデックス（他ユーザ変調情報インデックス）に対する変換テーブル（他ユーザ変調情報変換テーブル）を端末装置側で予め保持することで、他ユーザ変調情報を検出できる。
ステップ１において、他ユーザの変調情報が自局変調数と一致するか否か（一致性）を、１ビットの情報で（Ｍｔ−１）ユーザ分を判定する。他ユーザの変調情報が自局変調数と一致する場合、０とし、他ユーザの変調情報が自局変調数と一致しない場合、１と表現する。
次に、ステップ２において、ステップ１で自局変調数との一致性がない（不一致）と判定されたユーザ分に対し、巡回シフトした変調情報が自局変調数と一致するか否か（一致性）を、１ビットの情報で判定する。巡回シフトした変調情報が自局変調数と一致する場合、０とし、巡回シフトした変調情報が自局変調数と一致しない場合、１と表現する。
そして、ステップ３において、ステップ２で巡回シフトした変調情報との一致性がない（不一致）と判定されたユーザ分に対し、さらに巡回シフトした変調情報が自局変調数と一致するか否か（一致性）を、１ビットの情報で判定する。ステップ３で巡回シフトした変調情報が自局変調数と一致する場合、０とし、ステップ３で巡回シフトした変調情報が自局変調数と一致しない場合、１と表現する。
なお、さらなる他ユーザ変調情報の削減のために、ステップ１において、他ユーザ変調情報として、自局変調数との一致性を１ビット（０：一致、１：不一致）で，（Ｍｔ−１）ユーザ分を判定し、すべての他ユーザの変調情報が自局の変調多値数と一致する場合１を、それ以外は０としてもよい。これにより、端末装置２００において同一の変調多値数の空間ストリームに対しＭＬＤ受信が可能な端末のクラスが存在する場合に、１ビットからなる上記の他ユーザの変調情報を基に、自局の変調多値数と一致する場合にＭＬＤ受信の適用ができ、受信性能の向上を図ることができる。これは特に、シングルユーザＭＩＭＯ受信において、すべての空間ストリームが同一の変調多値数となる場合、ＭＬＤ受信をサポートする端末装置において、本手法を適用することで、マルチユーザＭＩＭＯ受信に対し、シングルユーザＭＩＭＯ受信と同一のＭＬＤ処理を適用でき、新たな受信回路の追加なしに受信性能向上が図れる。
なお、実施の形態１に係る基地局装置１００において、自局宛の空間ストリームに対する変調情報は、ＭＣＳ情報生成部１３１において、誤り訂正の符号化率の情報と共に通知情報を生成する構成を示した。これに対する別な構成を、図１３に示す。図１３は、実施の形態１に係る基地局装置１００の別な構成を示す図である。
ここで、図１３に示す基地局装置３００が図１に示す基地局装置１００と異なる点は、個別制御信号及び個別データ信号生成部３２０において、（１）他ユーザ変調情報生成部１２９の代わりに全ユーザ変調情報生成部１５７を設けている点と、（２）ＭＣＳ情報生成部１３１の代わりに符号化率情報生成部１５９を設けている点である。以下、図１に示す基地局装置１００と異なる構成について説明し、共通する構成については同じ参照符号を付記し、その詳細な説明を省略する。なお、複数の個別制御信号及び個別データ信号生成部３２０を区別するため、各個別制御信号及び個別データ信号生成部＃Ｋ（ｋ＝１〜ｓ：ｓは自然数）と記載する場合がある。
符号化率情報生成部１５９は、自局宛の空間ストリームに対する符号化率情報を抽出し、所定のフォーマットに基づく符号化率情報を生成する。
全ユーザ変調情報生成部１５７は、自ユーザ宛及び他ユーザ宛のすべての変調情報を、変調情報とＰＳＩ割当の関連づけ（制約）を基に、組み合わせ数を減少させた変調情報を通知する。すなわち、全ユーザ変調情報生成部１５７は、パイロット系列割当部１１１及びストリーム変調情報抽出部１０９の出力から、端末装置ＭＳ＃ｋを含むマルチユーザＭＩＭＯ伝送により空間多重する他の端末装置に対する他ユーザ変調情報を抽出し、前述した他ユーザ変調情報変換テーブルに自局宛の変調情報を付加して、ビット表現された全ユーザ変調情報インデックスに基づく全ユーザ変調情報を生成する。
例えば、変調情報として（ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ）の３種類が存在した場合、全ユーザの変調情報の全ての組み合わせを、以下のようなステップ１〜ステップ３に示す手順でリストアップできる。ここで空間多重数Ｍｔとした場合、全ユーザの変調情報としてＭｔ個ある。
ステップ１では、全ユーザの変調情報がＱＰＳＫと一致するか否か（一致性）を、１ビットの情報で、（０：一致，１：不一致）で、ユーザの数（Ｍｔ）だけ判定する。全ユーザの変調情報がＱＰＳＫと一致する場合、０とし、全ユーザの変調情報がＱＰＳＫと一致しない場合、１と表現する。ステップ１での全ユーザの変調情報の組み合わせは、（Ｍｔ＋１）通りである。
ステップ２では、ステップ１で全ユーザの変調情報がＱＰＳＫと一致しないと判定されたユーザ分の変調情報に対し、１６ＱＡＭとの一致性を１ビットの情報で判定する。ステップ２での全ユーザの変調情報の組み合わせは、次式（２）で表わされる。
Figure 2011001690
ステップ３では、ステップ２で全ユーザの変調情報が１６ＱＡＭと一致しないと判定されたユーザ分の変調情報が６４ＱＡＭとなる。
したがって、上述したステップ１〜ステップ３でリストアップした全ユーザの変調情報の組み合わせは、ステップ１での組み合わせの数（Ｍｔ＋１）と、ステップ２での組み合わせの数である上式（２）を足し合わせた数となる。ここで、例えば、空間多重数Ｍｔ＝４の場合、全ユーザ数は４となり、上述したステップ１〜ステップ３でリストアップした全ユーザの変調情報の組み合わせは１５通りとなる。よって全ユーザ変調情報は、他ユーザ変調情報を通知する場合と同様に、４ｂｉｔで通知可能であり、ＭＣＳ情報の削減効果を含めると、変調情報とＰＳＩ割当の関連づけ（制約）を行わない場合と比較して、所要ビットを削減効果が得られる。
次に、基地局装置３００に対する端末装置２００の動作について、図１０を参照しながら説明する。図１０において、端末装置２００が、基地局装置１００に対する動作と異なる動作をするステップについてのみ説明し、同じ動作をするステップについては、その説明を省略する。
図１０に示すステップＳ６では、端末装置２００は、制御情報抽出部２０５において、基地局装置３００から通知される個別制御信号のうち、自局の端末装置においける個別ＩＤ情報が含まれる、自局宛の個別制御信号を検出し、自局宛の個別制御信号に含まれる制御情報である、リソース割当情報、モード情報を抽出する。
図１０に示すステップＳ７では、端末装置２００は、制御情報抽出部２０５において、モード情報がマルチユーザＭＩＭＯ伝送を行うモードを示す場合、さらに、ストリーム数情報、パイロット系列情報、符号化率情報、全ユーザ変調情報を抽出する。
図１０に示すステップＳ８では、基地局装置３００は、個別制御信号を送信後、個別データ信号を送信する。
また、基地局装置３００に対して、端末装置２００は、制御情報抽出部２０５で抽出された自局宛の個別制御を用いて、以下の動作を行う。
ＭＬＤ受信処理部２０９は、チャネル推定結果Ｈと、自局宛の空間ストリームに対するパイロット系列情報ＰＳＩ、全ユーザ変調情報に含まれる変調情報を基に以下のようなＭＬＤ受信処理（１）〜（３）を行う。
（１）ＭＬＤ受信処理部２０９は、ビット表現されたインデックス（全ユーザ変調情報インデックス）である全ユーザ変調情報を、全ユーザ変調情報変換テーブルを用いて、空間ストリームの変調情報に変換する。ここで得られる変調情報は、ＰＳＩに対し、昇順に変調情報が含まれる。すなわち、Ｍｔ＝４の場合、全ユーザ変調情報として、ＰＳＩ＝１、ＰＳＩ＝２、ＰＳＩ＝３、ＰＳＩ＝４と共に送信される空間ストリームの変調情報が得られる。
（２）ＭＬＤ受信処理部２０９は、パイロット系列情報ＰＳＩ及び全ユーザ変調情報から得られる空間ストリームの変調情報から送信信号候補Ｓｍを生成する。ここで、送信信号候補Ｓｍは、Ｍｔ次元のベクトルであり、その第ｋ番目の要素Ｄｋは、ＰＳＩ＝ｋと共に送信される空間ストリームの変調シンボル候補からなる。ここでｋは１からＭｔまでの自然数である。
（３）ＭＬＤ受信処理部２０９は、ＭＩＭＯ伝搬チャネルのチャネル推定値Ｈと、送信信号候補Ｓｍから受信信号のレプリカを生成し、受信信号ｒとのユークリッド距離を最小とする信号候補Ｓｍａｘを送信信号として決定する。最尤推定規範に基づき決定された送信信号Ｓｍａｘから、自局宛のストリームのＰＳＩ＝ｍに相当する第ｍ番目の要素Ｄｍを自局の空間ストリームのシンボル判定値とする。あるいは最尤推定規範に基づき決定された送信信号Ｓｍａｘに対し、所定のメトリックを用いて、ビット毎の尤度値（軟判定値）を求める手法を適用してもよい。この場合、自局宛のストリームのＰＳＩ＝ｍに相当する第ｍ番目の要素Ｄｍに対するビット尤度値（軟判定値）が、自局の空間ストリームのシンボル軟判定値となる。
以上のようにＭＬＤ受信処理部２０９は、すべての空間ストリームに対するシンボル判定値を最尤推定規範に基づき推定し、さらにそれらの尤度情報を算出する。そして自局宛のストリームに対する尤度情報のみを出力する。
図１０に示すステップＳ１０で、端末装置２００は、復号部２１１において、自局宛の空間ストリームに対する符号化率情報に含まれる誤り訂正符号の符号化率情報と、ＭＬＤ受信処理部２０９の出力を用いて誤り訂正復号処理を行う。
（実施の形態２）
次に、図１４〜図１８を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。図１４は、実施の形態２に係る基地局装置５００の構成を示すブロック図である。図１４に示す基地局装置５００の構成において、図１と共通する構成要素には同じ参照符号が付し、その詳細な説明を省略する。図１４に示す基地局装置５００は、複数のアンテナ１０１からなる基地局アンテナと、受信部１０３と、フィードバック情報抽出手段１０５と、端末装置割当手段１０７と、ストリーム変調情報抽出部１０９と、パイロット系列割当部５１１と、空間多重ユーザ数情報抽出部５１３と、複数の個別制御信号及び個別データ信号生成部５２０と、ＯＦＤＭＡフレーム形成部１５１と、複数のＩＦＦＴ部１５３と、複数の送信部１５５と、を備える。なお、各個別制御信号及び個別データ信号生成部５２０を区別するために、個別制御信号及び個別データ信号生成部＃Ｋ（ｋ＝１〜ｓ：ｓは自然数）と記載する場合もある。
また、各個別制御信号及び個別データ信号生成部＃ｋ（ｋ＝１〜ｓ：ｓは自然数）は、リソース割当情報生成部１２１と、モード情報／ストリーム数情報生成部１２３と、個別ＩＤ情報生成部１２５と、パイロット系列情報生成部１２７と、他ユーザ変調情報生成部５２９と、ＭＣＳ情報生成部１３１と、個別制御信号生成部５３３と、符号化／変調部１３５と、個別パイロット付加部１３７と、プリコーディング制御部１３９と、ビーム形成部１４１と、を備える。
パイロット系列割当部５１１は、空間多重ユーザ数情報抽出部５１３から抽出される空間多重数Ｍｔを基に、パイロット系列の割当（空間ストリーム毎のパイロット系列番号ＰＳＩの割当）を行う。すなわち、空間多重数Ｍｔである場合、Ｍｔ以下の自然数であるパイロット系列番号（ＰＳＩ≦Ｍｔ）を、Ｍｔ個の空間多重を行う端末装置ＭＳ＃ｎに対し割当てる。
他ユーザ変調情報生成部５２９は、自局の空間ストリームに対するパイロット系列番号ＰＳＩを示すパイロット系列情報生成部１２７の出力値ＰＳＩが所定値Ｌである場合（ＰＳＩ＝Ｌ）に、ストリーム変調情報抽出部１０９の出力を基に、他ユーザ変調情報を出力する。他ユーザ変調情報を空間多重数Ｍｔ毎に所要のビット数を用いる。たとえば、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭの３種類が変調情報に含まれる場合、１つの他局宛の空間ストリームに対し、２ビットを用いる。それ以外の場合（ＰＳＩ≠Ｌ）は、他ユーザ変調情報を出力しない。以下ではＬ＝Ｍｔとした場合を一例にしてその動作を説明する。
個別制御信号生成部５３３は、リソース割当情報生成部１２１、モード情報／ストリーム数情報生成部１２３、個別ＩＤ情報生成部１２５、パイロット系列情報生成部１２７、他ユーザ変調情報生成部５２９、ＭＣＳ情報生成部１３１の出力を基に、所定のフォーマットに基づく個別制御情報を生成する。そして、個別制御信号生成部５３３は、生成された個別制御情報を基に、所定の誤り検出符号処理、誤り検出符号（ＣＲＣ符号）付加処理、および所定の変調処理を施し、個別制御信号を形成する。
ここで、図１５を参照し、アンテナ個別制御情報について説明する。図１５は、実施の形態２における、個別制御信号生成部５３３が生成するアンテナ個別制御情報の一例を示す図である。図１５では、送信アンテナが２つの場合、すなわち空間多重数Ｍｔが２以下の場合のアンテナ個別制御情報の一例を示す。ただし、リソース割当情報、ＭＣＳ情報、個別ＩＤ情報は省略している。
図１５に示す（Ａ）ＭＩＭＯモード情報（ＭＥＦ）において、従来のＭＵ−ＭＩＭＯモード（他ユーザ変調情報を含まないモード）に加えて、他ユーザ変調レベル情報を含むＭＵ−ＭＩＭＯモード（０ｂ１１）を追加する。
図１５に示す（Ｂ）他ユーザ変調レベル情報を含むＭＵ−ＭＩＭＯモード（０ｂ１１）の場合は、自局の空間ストリームに対するパイロット系列番号ＰＳＩを示すパイロット系列情報生成部１２７の出力値ＰＳＩが所定値Ｌ＝Ｍｔである場合（ＰＳＩ＝Ｍｔ）のみであるため、ＰＳＩ及びＭｔ情報を明示的に送付する必要がなくなる。このため、従来のＭＵ−ＭＩＭＯモードで利用していたＰＳＩ，Ｍｔビット割当領域を、他ユーザ変調情報として利用することができる。
一方、他ユーザ変調レベル情報を含まない従来のＭＵ−ＭＩＭＯモード（０ｂ１０）の場合、パイロット系列番号ＰＳＩ、空間多重数Ｍｔを所要のビット数により通知する。ここでＮｔは送信アンテナ数を示す。これは別のＤＬ制御情報により報知されているものとする。
また、図１６を参照し、個別制御信号生成部５３３が生成するアンテナ個別制御情報の他の例１について説明する。図１６は、個別制御信号生成部５３３が生成するアンテナ個別制御情報の他の例を示す図である。図１６では、送信アンテナが４以上の場合（空間多重数Ｍｔは４以下）のアンテナ個別制御情報の一例を示す。ただし、リソース割当情報、ＭＣＳ情報、個別ＩＤ情報は省略している。
図１６に示す（Ａ）ＭＩＭＯモード情報（ＭＥＦ）において、従来のＭＵ−ＭＩＭＯモード（他ユーザ変調情報を含まないモード）に加えて、他ユーザ変調レベル情報を含むＭＵ−ＭＩＭＯモード（０ｂ１１）を追加する。
図１６に示す（Ｂ）他ユーザ変調レベル情報を含むＭＵ−ＭＩＭＯモード（０ｂ１１）の場合は、自局の空間ストリームに対するパイロット系列番号ＰＳＩを示すパイロット系列情報生成部１２７の出力値ＰＳＩが所定値Ｌ＝Ｍｔである（ＰＳＩ＝Ｍｔ）ことから、ＰＳＩ情報を明示的に送付する必要がなくなる。このため、空間多重数Ｍｔ情報と他ユーザ変調情報を含めたビット表現を用いる。この際、空間多重数の候補としてはＭｔ＝２、３、あるいは４の３状態であるため、空間多重数Ｍｔを単独で送る場合２ビットが必要であるが、他ユーザ変調情報を含めたビット表現を用いることで、以下のようなビット表現を用いて、所要ビット数を低減することができる。ここで、ｍｋは０あるいは１のビット状態を示す。
Ｍｔ＝４の場合、図１６に示すように、空間多重数Ｍｔ情報と他ユーザ変調情報を含めたビット表現（Ｍｔ，ＰＳＩ）は、０ｂ１ｍ１ｍ２ｍ３ｍ４ｍ５ｍ６となる。ここで、（ｍ１ｍ２ｍ３ｍ４ｍ５ｍ６）の並びが、他局３ユーザ分の他ユーザ変調情報を示すビット表現である。
Ｍｔ＝３の場合、図１６に示すように、空間多重数Ｍｔ情報と他ユーザ変調情報を含めたビット表現（Ｍｔ，ＰＳＩ）は、０ｂ０１ｍ１ｍ２ｍ３ｍ４となる。ここで、（ｍ１ｍ２ｍ３ｍ４）の並びが、他局２ユーザ分の他ユーザ変調情報を示すビット表現である。
Ｍｔ＝２の場合、図１６に示すように、空間多重数Ｍｔ情報と他ユーザ変調情報を含めたビット表現（Ｍｔ，ＰＳＩ）は、０ｂ００ｍ１ｍ２となる。ここで、（ｍ１ｍ２）の並びが、他局１ユーザ分の他ユーザ変調情報を示すビット表現である。
上述のように、他ユーザ変調レベル情報を含むＭＵ−ＭＩＭＯモード（０ｂ１１）の場合、従来のＭＵ−ＭＩＭＯモードで利用していたＰＳＩ，Ｍｔビット割当領域を、他ユーザ変調情報として利用することができる。一方、他ユーザ変調レベル情報を含まない従来のＭＵ−ＭＩＭＯモード（０ｂ１０）の場合、パイロット系列番号ＰＳＩ、空間多重数Ｍｔを所要のビット数により通知する。ここでＮｔは送信アンテナ数を示す。これは別のＤＬ制御情報により報知されているものとする。
次に、図１７を参照して、実施の形態２に係る端末装置４００の構成について説明する。図１７は、実施の形態２に係る端末装置４００の構成を示すブロック図である。図１７に示す端末装置４００が、図９に示す端末装置２００と異なる構成について説明し、共通する構成については同じ参照番号を付記し、その詳細な説明を省略する。
図１７に示す端末装置４００は、複数の受信アンテナ２０１と、複数の受信部２０３と、制御情報抽出部４０５と、チャネル推定部２０７と、ＭＬＤ受信処理部４０９と、復号部４１１と、プリコーディングウエイト選択／受信品質推定部２１３と、フィードバック情報生成部２１５と、送信部２１７と、送信アンテナ２１９と、を備える。以降、文末又は文中に付記するステップＳの番号を引用する端末装置４００の動作の説明が、図１０に示すステップＳの番号を引用する端末装置２００の動作の説明に対応する。
制御情報抽出部４０５は、基地局装置５００から通知される個別制御信号のうち、自局の端末装置においける個別ＩＤ情報が含まれる、自局宛の個別制御信号を検出し（ステップＳ６）、自局宛の個別制御信号に含まれる制御情報である、リソース割当情報、ＭＣＳ情報、及びモード情報を抽出する。
また、モード情報が他ユーザ変調情報を含むマルチユーザＭＩＭＯ伝送を行うモードを示す場合、制御情報抽出部４０５は、さらに、ストリーム数情報、パイロット系列情報（ストリーム数情報との関連付けられるＰＳＩ＝Ｍｔ）、及び他ユーザ変調情報を抽出する。また、モード情報が他ユーザ変調情報を含まないマルチユーザＭＩＭＯ伝送を行うモードを示す場合は、制御情報抽出部４０５は、さらに、ストリーム数情報、パイロット系列情報を抽出する（ステップＳ７）。
ここで、端末装置４００は、制御情報抽出部４０５で抽出された自局宛の個別制御を用いて、以下の動作を行う。モード情報が他ユーザ変調情報を含むマルチユーザＭＩＭＯ伝送を行うモードを示す場合は以下の動作を行う。それ以外は、ＭＬＤ受信動作を行わずＭＭＳＥ受信を行う。
ＭＬＤ受信処理部４０９は、チャネル推定結果Ｈと、自局宛の空間ストリームに対するパイロット系列情報ＰＳＩ、ＭＣＳ情報に含まれる変調情報、および他ユーザ変調情報を基に以下のようなＭＬＤ受信処理（１）〜（３）を行う。
（１）２アンテナ送信される場合、ＭＬＤ受信処理部４０９は、ビット表現されたインデックス（他ユーザ変調情報インデックス）である他ユーザ変調情報を、他ユーザ変調情報変換テーブルを用いて、空間ストリームの変調情報に変換する。
４アンテナ以上で送信される場合、ＭＬＤ受信処理部４０９は、ビット表現されたインデックス（空間ストリーム数情報と他ユーザ変調情報が組み合わされたインデックス）から、空間ストリーム数情報及び他ユーザ変調情報を、空間ストリーム数情報と他ユーザ変調情報が組み合わされたインデックスの変換テーブルを用いて、空間ストリーム数情報（ここでは、さらに、パイロット系列番号と関連付けられる。ＰＳＩ＝Ｍｔ）及び空間ストリームの変調情報に変換する。
上述したＭＬＤ受信処理（１）で得られる変調情報は、自局宛の空間ストリームのＰＳＩがｓ番目である場合、ｓ番目を除くＰＳＩに対し、昇順に変調情報が含まれる。すなわち、Ｍｔ＝４の場合、自局ストリームがＰＳＩ＝４の場合、他ユーザ変調情報として、ＰＳＩ＝１、ＰＳＩ＝２、ＰＳＩ＝３と共に送信される空間ストリームの変調情報である。
（２）パイロット系列情報ＰＳＩ、ＭＣＳ情報、及び他ユーザ変調情報から得られる空間ストリームの変調情報から送信信号候補Ｓｍを生成する。ここで、送信信号候補は、Ｍｔ次元のベクトルであり、その第ｋ番目の要素Ｄｋは、ＰＳＩ＝ｋと共に送信される空間ストリームの変調シンボル候補からなる。ここでｋは１からＭｔまでの自然数である。
（３）ＭＬＤ受信処理部４０９は、ＭＩＭＯ伝搬チャネルのチャネル推定値Ｈと、送信信号候補Ｓｍから受信信号のレプリカを生成し、受信信号ｒとのユークリッド距離を最小とする信号候補Ｓｍａｘを送信信号として決定する。最尤推定規範に基づき決定された送信信号Ｓｍａｘから、自局宛のストリームのＰＳＩ＝ｍに相当する第ｍ番目の要素Ｄｍを自局の空間ストリームのシンボル判定値とする。あるいは最尤推定規範に基づき決定された送信信号Ｓｍａｘに対し、所定のメトリックを用いて、ビット毎の尤度値（軟判定値）を求める手法を適用してもよい。この場合、自局宛のストリームのＰＳＩ＝ｍに相当する第ｍ番目の要素Ｄｍに対するビット尤度値（軟判定値）が、自局の空間ストリームのシンボル軟判定値となる。
以上のように、ＭＬＤ受信処理部４０９は、すべての空間ストリームに対するシンボル判定値を最尤推定規範に基づき推定し、さらにそれらの尤度情報を算出する。そして自局宛のストリームに対する尤度情報のみを出力する。
復号部４１１は、自局宛の空間ストリームに対するＭＣＳ情報に含まれる誤り訂正符号の符号化率情報と、ＭＬＤ受信処理部の出力を用いて誤り訂正復号処理を行う（ステップＳ１０）。
本実施の形態に係る基地局装置５００によれば、他ユーザ変調情報生成部５２９は、自局の空間ストリームに対するパイロット系列番号ＰＳＩを示すパイロット系列情報生成部１２７の出力値ＰＳＩが所定値Ｌである場合（ＰＳＩ＝Ｌ）に、ストリーム変調情報抽出部１０９の出力を基に、他ユーザ変調情報を出力する。これにより、マルチユーザＭＩＭＯ伝送時に割当てられた特定の端末装置４００のみが、ＭＬＤ受信を行うことができる。また、特定の端末装置４００に対する空間ストリームが用いるパイロット系列番号ＰＳＩを予め決定しておくことで、ＰＳＩ情報の明示的な通知が不要となり、他ユーザ変調情報通知時のオーバーヘッドを低減することができる。
さらに、本実施の形態の端末装置４００によれば、ＭＬＤ受信をサポートする端末装置は一部の高機能端末となる可能性が高いため、端末装置におけるＭＬＤ受信サポート情報（端末のクラス情報、あるいはＣａｐａｂｉｌｉｔｙ情報）に基づき、他ユーザ変調情報通知のパイロット系列番号（ＰＳＩ）の割当を変更してもよい。これにより、ＭＵ−ＭＩＭＯ時に割当てる一部の端末（ＭＬＤ受信をサポートする端末）のみ他ユーザ変調情報通知を行い、ＭＬＤ受信をサポートしない端末への他ユーザ変調情報通知をしないことで、実質的な受信性能の劣化なく、オーバーヘッドを低減することができる。
なお、本実施の形態においては、他ユーザ変調情報生成部５２９に、実施の形態１において説明した動作を適用しても良い。すなわち、パイロット系列割当部５１１は、マルチユーザＭＩＭＯ伝送を行うすべての端末装置ＭＳ＃１〜＃Ｓに対する空間多重ストリームに含めて送信するパイロット系列の割当を、各空間多重ストリームの変調情報に基づいて決定する（パイロット系列の番号ＰＳＩ（Ｐｉｌｏｔ ｓｔｒｅａｍ ｉｎｄｅｘ）を決定する）。ここで、Ｓは空間多重数（空間多重ユーザ数）を示す。ただし、空間多重数Ｓである場合、Ｓ以下の自然数であるパイロット系列番号（ＰＳＩ≦Ｓ）を用いることとする。
なお、変調情報とＰＳＩ割当の関連づけ（制約）としては、（バリエーション２において説明した）自局の変調情報の一致性からスタートした他ユーザ変調情報を付加する。これにより、自局の変調情報の如何によらずＰＳＩ番号を任意に割当てることが可能である。
なお、他ユーザ変調情報生成部５２９は、自局の空間ストリームに対するパイロット系列番号ＰＳＩを示すパイロット系列情報生成部１２７の出力値ＰＳＩが所定値Ｌである場合（ＰＳＩ＝Ｌ）に、ストリーム変調情報抽出部の出力を基に、他ユーザ変調情報を出力する。ここで、他ユーザ変調情報は実施の形態１で用いた形式で生成する。
図１８は、送信アンテナが４以上の場合（空間多重数Ｍｔは４以下とする）、個別制御信号生成部５３３で生成されるアンテナ個別制御情報の他の例２を示す。ただし、リソース割当情報、ＭＣＳ情報、個別ＩＤ情報は省略している。
図１８に示す（Ａ）ＭＩＭＯモード情報（ＭＥＦ）において、従来のＭＵ−ＭＩＭＯモード（他ユーザ変調情報を含まないモード）に加えて、他ユーザ変調レベル情報を含むＭＵ−ＭＩＭＯモード（０ｂ１１）を追加する。
図１８に示す（Ｂ）他ユーザ変調レベル情報を含むＭＵ−ＭＩＭＯモード（０ｂ１１）の場合は、自局の空間ストリームに対するパイロット系列番号ＰＳＩを示すパイロット系列情報生成部１２７の出力値ＰＳＩが所定値Ｌ＝Ｍｔである（ＰＳＩ＝Ｍｔ）ことから、ＰＳＩ情報を明示的に送付する必要がなくなる。このため、空間多重数Ｍｔ情報と他ユーザ変調情報を含めたビット表現を用いる。この際、空間多重数の候補としてはＭｔ＝２、３、あるは４の３状態であるため、空間多重数Ｍｔを単独で送る場合２ビットが必要であるが、他ユーザ変調情報を含めたビット表現を用いることで、以下のようなビット表現を用いることで、所要ビット数を低減することができる。ここで、ｍｋは０あるいは１のビット状態を示す。
Ｍｔ＝４の場合、図１８に示すように、空間多重数Ｍｔ情報と他ユーザ変調情報を含めたビット表現（Ｍｔ，ＰＳＩ）は、０ｂ１ｍ１ｍ２ｍ３ｍ４となる。ここで、（ｍ１ｍ２ｍ３ｍ４）の並びが、他局３ユーザ分の他ユーザ変調情報を示すビット表現である。
Ｍｔ＝３の場合、図１８に示すように、空間多重数Ｍｔ情報と他ユーザ変調情報を含めたビット表現（Ｍｔ，ＰＳＩ）は、０ｂ０１ｍ１ｍ２ｍ３となる。ここで、（ｍ１ｍ２ｍ３）の並びが、他局２ユーザ分の他ユーザ変調情報を示すビット表現である。
Ｍｔ＝２の場合、図１８に示すように、空間多重数Ｍｔ情報と他ユーザ変調情報を含めたビット表現（Ｍｔ，ＰＳＩ）は０ｂ００ｍ１ｍ２となる。ここで、（ｍ１ｍ２）の並びが、他局１ユーザ分の他ユーザ変調情報を示すビット表現である。
上述のように、他ユーザ変調レベル情報を含むＭＵ−ＭＩＭＯモード（０ｂ１１）の場合、従来のＭＵ−ＭＩＭＯモードで利用していたＰＳＩ，Ｍｔビット割当領域を、他ユーザ変調情報として利用することができる。一方、他ユーザ変調レベル情報を含まない従来のＭＵ−ＭＩＭＯモード（０ｂ１０）の場合、パイロット系列番号ＰＳＩ、空間多重数Ｍｔを所要のビット数により通知する。ここでＮｔは送信アンテナ数を示す。これは別のＤＬ制御情報により報知されているものとする。したがって、本実施の形態の効果に加え、実施の形態１で説明したパイロット系列割当部１１１及び他ユーザ変調情報生成部１２９の構成及び動作を適用することで、他ユーザ変調情報通知の所要ビットのさらなる低減が可能となる。
また、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるLSIとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA（Field Programmable Gate Array）や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、２００９年７月３日出願の日本特許出願（特願２００９−１５９２０７）、に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本発明に係る無線通信装置及び無線通信方法は、マルチユーザＭＩＭＯモード時の個別制御情報に含まれる他ユーザ変調情報通知のオーバーヘッドを低減することができるという効果を有し、無線通信装置等として有用である。
１００、３００、５００ 基地局装置
１０１ アンテナ
１０３ 受信部
１０５ フィードバック情報抽出手段
１０７ 端末装置割当手段
１０９ ストリーム変調情報抽出部
１１１、５１１ パイロット系列割当部
１２０、３２０、５２０ 個別制御信号及び個別データ信号生成部
１２１ リソース割当情報生成部
１２３ モード情報／ストリーム数情報生成部
１２５ 個別ＩＤ情報生成部
１２７ パイロット系列情報生成部
１２９、５２９ 他ユーザ変調情報生成部
１３１ ＭＣＳ情報生成部
１３３、５３３ 個別制御信号生成部
１３５ 符号化／変調部
１３７ 個別パイロット付加部
１３９ プリコーディング制御部
１４１ ビーム形成部
１５１ ＯＦＤＭＡフレーム形成部
１５３ ＩＦＦＴ部
１５５ 送信部
１５７ 全ユーザ変調情報生成部
１５９ 符号化率情報生成部
５１３ 空間多重ユーザ数情報抽出部
２００、４００ 端末装置
２０１ 受信アンテナ
２０３ 受信部
２０５、４０５ 制御情報抽出部
２０７ チャネル推定部
２０９、４０９ ＭＬＤ受信処理部
２１１、４１１ 復号部
２１３ プリコーディングウェイト選択／受信品質推定部
２１５ フィードバック情報生成部
２１７ 送信部
２１９ 送信アンテナ

Claims (8)

  1. マルチユーザＭＩＭＯ伝送を行う複数の相手無線通信装置への空間多重ストリームの変調情報に基づき、前記空間多重ストリームに用いるパイロット系列番号を割り当てるパイロット系列割当部と、
    前記複数の相手無線通信装置のうち第１の相手無線通信装置宛への第１の空間多重ストリームに関する変調情報とパイロット系列割当番号情報とを生成する第１の変調情報生成部と、
    前記第１の相手無線通信装置を除く他の相手無線通信装置宛への空間多重ストリームに関する変調情報を、前記第１の相手無線通信装置を除く他の相手無線通信装置宛への空間多重ストリームに割当てたパイロット系列番号の順に生成する第２の変調情報生成部と、を備え、
    前記第１の変調情報生成部及び前記第２の変調情報生成部で生成された前記変調情報と前記パイロット系列割当番号情報を、前記第１の相手無線通信装置に通知する、
    ことを特徴とする無線通信装置。
  2. 前記パイロット系列割当部は、前記複数の相手無線通信装置への空間多重ストリームの変調情報に含まれる変調方式の変調多値数の小さい順又は大きい順に、前記パイロット系列番号を割り当てることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
  3. 前記第２の変調情報生成部は、前記第１の相手無線通信装置を除く他の相手無線通信装置宛への空間多重ストリームに関する変調情報に含まれる、変調方式の種類と前記変調方式を用いるストリーム数をビット表現した他ユーザ変調情報とを生成することを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
  4. 前記第２の変調情報生成部は、前記第１の相手無線通信装置を除く他の相手無線通信装置宛への空間多重ストリームに関する変調情報に含まれる変調方式を、変調多値数の小さい順又は大きい順に並べて、ビット表現した第２の変調情報を生成することを特徴とする請求項２記載の無線通信装置。
  5. 前記第２の変調情報生成部は、前記第２の変調情報のうち、所定の変調多値数に対応する前記変調方式の数が所定数以上である他ユーザ変調情報を除外することを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
  6. マルチユーザＭＩＭＯ伝送を行う相手無線通信装置からの自局宛の空間多重ストリームに関する変調情報とパイロット系列割当番号の情報とを抽出する自ユーザ変調情報抽出部と、
    自局宛を除く他の空間多重ストリームに関する他ユーザ変調情報を抽出する他ユーザ変調情報抽出部と、
    前記自ユーザ変調情報抽出部と他ユーザ変調情報抽出部の出力に基づき、ＭＩＭＯ伝搬チャネルのチャネル推定をするチャネル推定部と、
    前記チャネル推定部のチャネル推定結果を基に、マルチユーザＭＩＭＯ伝送される空間多重ストリームに対し、ＭＬＤ受信処理を行うＭＬＤ受信処理部と、
    を備える無線通信装置であって、
    前記ＭＬＤ受信処理部は、前記自ユーザ変調情報、前記他ユーザ変調情報、及び前記変調方式の変調多値数の小さい順又は大きい順に割り当てられた前記パイロット系列番号に基づいて、ＭＬＤ受信処理を行うことを特徴とする無線通信装置。
  7. マルチユーザＭＩＭＯ伝送を行う複数の相手無線通信装置への空間多重ストリームの変調情報に基づき、前記空間多重ストリームに用いるパイロット系列番号を割り当て、
    前記複数の相手無線通信装置のうち第１の相手無線通信装置宛への第１の空間多重ストリームに関する第１変調情報とパイロット系列割当番号情報とを生成し、
    前記第１の相手無線通信装置を除く他の相手無線通信装置宛への空間多重ストリームに関する第２変調情報を、前記第１の相手無線通信装置を除く他の相手無線通信装置宛への空間多重ストリームに割当てたパイロット系列番号の順に生成し、
    前記第１変調情報、前記第２変調情報、および前記パイロット系列割当番号情報を、前記第１の相手無線通信装置に通知する、
    無線通信装置における無線通信方法。
  8. マルチユーザＭＩＭＯ伝送を行う相手無線通信装置からの自局宛の空間多重ストリームに関する自局変調情報とパイロット系列割当番号の情報とを抽出し、
    自局宛を除く他の空間多重ストリームに関する他ユーザ変調情報を抽出し、
    前記自局変調情報と他ユーザ変調情報とに基づき、ＭＩＭＯ伝搬チャネルのチャネル推定をし、
    前記チャネル推定結果を基に、前記自ユーザ変調情報、前記他ユーザ変調情報、及び前記変調方式の変調多値数の小さい順又は大きい順に割り当てられた前記パイロット系列番号に基づいて、マルチユーザＭＩＭＯ伝送される空間多重ストリームに対し、ＭＬＤ受信処理を行う、
    無線通信装置における無線通信方法。
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