WO2007004490A1

WO2007004490A1 - 送信装置、受信装置及び通信方法

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Publication number: WO2007004490A1
Application number: PCT/JP2006/312916
Authority: WO
Inventors: Tomohiro Imai; Yasuaki Yuda; Masayuki Hoshino; Ryohei Kimura
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2006-06-28
Publication date: 2007-01-11
Also published as: EP1898545A1; CN101213778A; US20090116571A1; JPWO2007004490A1

Abstract

　ＭＩＭＯシステムにおいてデータレートを向上させることができる送信装置、受信装置及び通信方法を開示する。３つの信号のうち１つの信号ｘ２を残り２つの信号ｘ１，ｘ３とそれぞれ合成し、２つの合成信号ｘ１＋ｘ２，ｘ２＋ｘ３を生成する。そして、生成された合成信号を各送信アンテナ（１０２，１０３）から送信する。受信側の信号分離処理部（１０６）では、ＺＦ等の信号分離処理によって、受信信号ｒ１，ｒ２を２つの信号ｙ１，ｙ２に分離する。ＭＬＤ処理部（１０７）では、ｙ１，ｙ２を用いてＭＬＤ評価式を生成し、ＭＬＤ処理を行う。このとき、ｙ１，ｙ２からｘ２を相殺してｘ１，ｘ３に関する評価式を生成し、最尤推定を行う。ＭＬＤ処理の結果、ｘ１，ｘ３がそれぞれ検出される。また、キャンセル処理部（１０８）では、検出されたｘ１，ｘ３をｙ１，ｙ２からキャンセル処理することによってｘ２が検出される。

Description

明細書

送信装置、受信装置及び通信方法

技術分野

[0001] 本発明は、複数のアンテナ素子から送信された無線信号を複数のアンテナ素子で受信して無線通信を行う MIMO(Multiple Input Multiple Output)技術を利用した無線通信システムにお、て使用される送信装置、受信装置及び通信方法に関する。背景技術

[0002] 近年、携帯電話機等に代表される無線通信システムにお、ては、サービス形態が多様化し、音声データだけではなぐ静止画像、動画像等の大容量データを伝送することが要求される。これに対して、高い周波数利用効率を実現する MIMOシステムの研究が盛んに行われて、る。

[0003] MIMOシステムにおいて伝送レートを向上させる技術として、 SDM (Space Divisio n Multiplexing:空間分割多重)方式がある（例えば、非特許文献 1参照)。 SDM方式は、複数のアンテナよりそれぞれ異なる信号を同時に送信し、受信側で信号を分離するものである。

[0004] なお、信号の分離に際してはチャネル推定情報を必要とする。 SDMでは SISO (Si ngle Input Single Output)システムと比較して「送信アンテナ数」倍の伝送容量を実現することができる。

[0005] 受信側における信号分離処理としては、 Zero Forcing及び MMSE (Minimum Me an Square Error)等の空間フィルタリング、さらには MLD (Maximum Likelihood Detec tion:最尤推定)処理などがある (例えば、特許文献 1参照)。これらの信号分離アルゴリズムを比較した場合、 MLD処理の受信特性が最も優れて、る。

特許文献 1：特表 2003 - 516036号公報

非特干文献 1： A. van Zelst, "bpace Division Multiplexing Algorithms , 10th Mediter ranean Electro technical Conf. (MELECON)2000, Cyprus, May 2000, Vol. 3, pp. 12 18-1221.

発明の開示発明が解決しょうとする課題

[0006] し力しながら、上記 SDM方式では、送信側で多重できる信号の数が送信アンテナ数に依存しており、送信アンテナ数を超える多重化が行えないという問題がある。例えば、図 1に示すような 2 X 2MIMOシステムにおいては、 2本の送信アンテナを有するので、 X , Xの 2つの異なる信号を送信側で多重し、受信側で信号分離処理を行

1 2

つて信号を取り出すことができる。しかし、 3つ以上の異なる信号を送信側で多重することはできず、データレートの向上には限界がある。

[0007] 本発明の目的は、 MIMOシステムにおいてデータレートを向上させることができる送信装置、受信装置及び通信方法を提供することである。

課題を解決するための手段

[0008] 本発明の送信装置は、複数の送信アンテナと、第 1の送信信号を前記第 1の送信信号とは異なる第 2の送信信号及び第 3の送信信号とそれぞれ合成することにより、前記送信アンテナ数以上の多重数で送信信号を多重する多重手段と、多重された前記送信信号を前記複数の送信アンテナから送信する送信手段と、を具備する構成を採る。

[0009] 本発明の受信装置は、複数の受信アンテナと、前記複数の受信アンテナによって受信された受信信号を分離することにより、第 1の送信信号と前記第 1の送信信号とは異なる第 2の送信信号及び第 3の送信信号とがそれぞれ合成された受信合成信号を抽出する分離手段と、前記第 1の送信信号を相殺すると共に、前記第 2及び第 3の送信信号を前記受信合成信号より検出し、検出した前記第 2及び第 3の送信信号を用いて、相殺した前記第 1の送信信号を復元する検出手段と、を具備する構成を採る。

発明の効果

[0010] 本発明によれば、 MIMOシステムにおいてデータレートを向上させることができる。

図面の簡単な説明

[0011] [図 1]一般的な 2 X 2MIMOシステムの概略構成を示す図

[図 2]本発明の実施の形態 1に係る送受信系の概略構成を示すブロック図 [図 3]図 2に示した送受信系の通信手順を示すシーケンス図

[図 4]図 3に示した基地局の構成を示すブロック図

[図 5A]合成信号 Xの信号点配置を示す図

圆 5B]合成信号 Xの信号点配置を示す図

2

[図 6]図 4に示した移動局の構成を示すブロック図

[図 7]図 6に示した多重数決定部における多重数決定方法の具体例の説明に供する図

[図 8]多重数 2の場合の MCSテーブルを示す図

[図 9]多重数 3の場合の MCSテーブルを示す図

[図 10]図 6に示した多重信号検出部の内部構成を示すブロック図

[図 11]図 10に示した受信信号レベル判定部における MLD評価式の決定方法を示すフロー図

圆 12]受信信号レベル判定結果と最尤推定制御情報との対応関係を示す図圆 13]本発明の実施の形態 2に係る基地局の構成を示すブロック図

圆 14]本発明の実施の形態 2に係る移動局の構成を示すブロック図

[図 15]図 14に示した多重数決定部における多重数決定方法の具体例の説明に供する図

[図 16]多重数 4の場合の MCSテーブルを示す図

[図 17]図 14に示した多重信号検出部の内部構成を示すブロック図

[図 18]図 17に示した受信信号レベル判定部における MLD評価式の決定方法を示すフロー図

圆 19]受信信号レベル判定結果と最尤推定制御情報との対応関係を示す図圆 20]本発明の実施の形態 3に係る移動局の構成を示すブロック図

圆 21]受信合成信号の信号点配置を示す図

圆 22]本発明の実施の形態 4に係る基地局の構成を示すブロック図

圆 23]本発明の実施の形態 4に係る移動局の構成を示すブロック図

[図 24]図 23に示した多重信号検出部の内部構成を示すブロック図

発明を実施するための最良の形態 [0012] 以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。ただし、実施の形態において、同一機能を有する構成には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

[0013] (実施の形態 1)

本発明の実施の形態 1では、説明を容易にするため、送信アンテナ 2本、受信アンテナ 2本の 2 X 2MIMOシステムを想定し、これに対して、 X , X , Xの 3つの送信信

1 2 3

号を多重化することを考える。

[0014] 図 2は、本発明の実施の形態 1に係る送受信系の概略構成を示すブロック図である。この図において、送信側の送信信号生成部 101では、 3つの信号のうち 1つの信号 Xを残り 2つの信号 X , Xとそれぞれ合成し、 2つの合成信号 X + x , X + xを生成

2 1 3 1 2 2 3 する。そして、生成された合成信号を各送信アンテナ 102, 103から送信する。この送信方法では、 Xが複数のアンテナ力送信されることになるので、受信側において

2

Xの影響を相殺することができる。送信された 2つの合成信号は伝播路を通過するこ

2

とにより、受信側の各受信アンテナ 104, 105において混ざった状態で受信される。ここで、各受信アンテナ 104, 105における受信信号を r , rと表す。

1 2

[0015] 受信側の信号分離処理部 106では、 ZF (Zero Forcing)等の信号分離処理によつて、受信信号 r , rを 2つの信号 y , yに分離する。 MLD処理部 107では、 y , yを

1 2 1 2 1 2 用いて MLD評価式を生成し、 MLD処理を行う。このとき、 y , y力も xを相殺して x

1 2 2 1

, X

3に関する評価式を生成し、最尤推定を行う。 MLD処理の結果、 X , X

1 3がそれぞれ検出される。また、キャンセル処理部 108では、検出された X , Xを y , y力もキヤ

1 3 1 2 ンセル処理し、合成すること〖こよって Xが検出される。このとき、 Xには合成による利

2 2

得が生じている。

[0016] 次に、上述した送信側を基地局とし、受信側を移動局とした場合の通信手順について図 3を用いて説明する。図 3において、ステップ（以下、「ST」と省略する） 111では、通信を開始するに際して、基地局力も移動局にパイロット信号が送信される。このとき、基地局の送信アンテナ数 (以下、「基地局アンテナ数」という）を示すアンテナ数情報も移動局に通知される。

[0017] ST112では、移動局が基地局からパイロット信号を受信し、受信したパイロット信号の受信品質が移動局によって測定される。 ST113では、受信品質の測定結果と基地局アンテナ数情報とに基づいて、基地局が送信する信号 (送信信号)の多重数が移動局によって決定される。例えば、受信品質が非常に良い場合は基地局アンテナ数を超える多重化を行うように多重数が決定され、それ以外の場合は基地局アンテナ数以下の多重化を行うように多重数が決定される。

[0018] ST114では、決定された多重数に応じて MCS (Modulation and Coding Scheme) が選択される。例えば、基地局アンテナ 2本に対して多重数が 3と決定された場合、 3 つの送信信号に対する MCSの組み合わせが決定される。 MCSの組み合わせとしては、受信品質を維持したままデータレートをより向上させる組み合わせや、データレートを維持したまま受信品質を改善する組み合わせ等が考えられる。

[0019] ST115では、決定された多重数の情報（多重数制御情報）と選択された MCSの情報 (MCS情報）が移動局から基地局に通知される。

[0020] ST116では、基地局が移動局から多重数制御情報及び MCS情報を受信し、多重数情報及び MCS情報に基づいて送信信号が基地局によって生成される。ここで、多重数制御情報が基地局アンテナ 2本に対して多重数 3を示す場合、 3つの送信信号のうち 1つの信号を他の 2つの信号とそれぞれ合成することにより、 2つの合成信号が生成される。 ST117では、生成された合成信号はデータ信号として、パイロット信号と併せて基地局から移動局に送信される。

[0021] ST118では、基地局から送信された信号を移動局が受信し、受信した信号からパィロット信号が抽出され、チャネル推定が行われる。 ST119では、推定されたチヤネル情報に基づいて、受信信号が分離される。

[0022] ST113において決定した多重数が基地局アンテナ数を超える場合は、 ST120において、 MCS情報に基づいて多重信号検出を行い、送信側において合成された信号を検出する。以上の処理により、移動局は受信データを取得することができる。

[0023] 図 4は、図 3に示した基地局 130の構成を示すブロック図である。この図において、多重数制御部 131は、移動局から送信された多重数制御情報を取得し、取得した多重数制御情報に基づいて SZP変換部 132を制御する。

[0024] SZP変換部 132は、多重数制御部 131の制御に従って、送信データを 2系列又は 3系列の並列データに変換する。 2系列の並列データに変換された場合には、 2系列の並列データを変調部 133, 135にそれぞれ出力し、 3系列の並列データに変換された場合には、 3系列の並列データを変調部 133〜 135にそれぞれ出力する。

[0025] 変調部 133〜135は、移動局力も送信された MCS情報を取得し、取得した MCS 情報に基づいて、 SZP変換部 132から出力された信号に変調処理を施す。変調部 133によって変調された信号は加算器 136に出力され、変調部 134によって変調された信号は加算器 136, 137にそれぞれ出力され、変調部 135によって変調された信号は加算器 137に出力される。なお、変調部 134は、 SZP変換部 132から信号が出力されな、場合には動作しなヽ。

[0026] 加算器 136は、変調部 134から変調信号が出力されると、変調部 134から出力された変調信号と変調部 133から出力された変調信号とを合成し、合成した信号を送信 RF部 138に出力する。また、加算器 136は、変調部 134から変調信号が出力されないと、変調部 133から出力された信号を送信 RF部 138に出力する。

[0027] 加算器 137は、変調部 134から変調信号が出力されると、変調部 134から出力された変調信号と変調部 135から出力された変調信号とを合成し、合成した信号を送信 RF部 139に出力する。また、加算器 137は、変調部 134から変調信号が出力されないと、変調部 135から出力された信号を送信 RF部 139に出力する。

[0028] 送信 RF部 138は、加算器 136から出力された信号にアップコンバート等の所定の送信処理を施し、送信処理した信号をアンテナ 140から送信する。

[0029] また、送信 RF部 139は、加算器 137から出力された信号にアップコンバート等の所定の送信処理を施し、送信処理した信号をアンテナ 141から送信する。

[0030] 受信 RF部 142, 143は、各アンテナ 140, 141で受信した信号 (受信信号）にダウンコンバート等の所定の受信処理を施し、受信処理した信号を信号分離部 145に出力する。また、受信処理を施すことにより、受信信号からパイロット信号を抽出し、抽出したパイロット信号をチャネル推定部 144に出力する。

[0031] チャネル推定部 144は、受信 RF部 142, 143から出力されたパイロット信号に基づいて、チャネル推定を行い、推定した値をチャネル推定情報として信号分離部 145 に出力する。 [0032] 信号分離部 145は、チャネル推定部 144から出力されたチャネル推定情報に基づいて、受信 RF部 142, 143から出力された信号を Zero Forcing, MMSE等によつて分離し、分離した信号をそれぞれ復調部 146, 147に出力する。

[0033] 信号分離部 145から出力された信号は、復調部 146, 147において復調され、復調された信号は、 PZS変換部 148において直列データに変換され、受信データとして出力される。

[0034] 次に、上述した基地局 130の送信側の動作について説明する。基地局 130は、移動局との通信を開始するに際し、まず、パイロット信号を SZP変換部 132において並列データに変換し、変換した並列データをそれぞれ変調部 133, 135において変調した後、変調信号を各送信 RF部 138, 139においてアップコンバートし、 2つのアンテナ 140, 141より移動局にそれぞれ送信する。また、基地局アンテナ数情報も移動局に送信する。

[0035] そして、基地局 130は、移動局から多重数制御情報及び MCS情報を取得する。本実施の形態では 2 X 2MIMOシステムにお!/、て多重数 3を想定して!/、るので、移動局から取得する多重数制御情報には多重数 3が示されている。

[0036] 多重数制御部 131が取得した多重数制御情報に従って、 SZP変換部 132を制御することにより、送信データは S/P変換部 132において 3系列の並列データに変換され、 3系列の並列データはそれぞれ変調部 133〜135に出力される。このとき、変調部 134は、 SZP変換部 132から送信データが出力されることにより、動作するようになる。

[0037] 各変調部 133〜135では、移動局力取得した MCS情報に基づいて、送信データの変調が行われる。そして、変調部 133, 135から出力された変調信号と変調部 1 34から出力された変調信号が加算器 136, 137においてそれぞれ合成され、 2つの合成信号 X , Xが生成される。 2つの合成信号は各送信 RF部 138, 139において

1 2

アップコンバートされ、各アンテナ 140， 141から移動局に送信される。

[0038] ここで、変調部 133〜135において変調された信号をそれぞれ X， x， xとおくと、

1 2 3 合成信号 X , Xは次のように表せる。

1 2

[数 1] X_l = x₁ + x₂ - · , ( i )

[0039] 仮に、 xの変調方式を QPSK、 xの変調方式を QPSK、 xの変調方式を BPSKと

1 2 3

すると、合成信号 Xの信号点配置は図 5Aのように表すことができ、合成信号 Xの信

1 2 号点配置は図 5Bのように表すことができる。

[0040] 図 6は、図 4に示した移動局 150の構成を示すブロック図である。この図において、受信 RF部 153, 154は、各アンテナ 151, 152で受信した信号 (受信信号）にダウンコンバート等の所定の受信処理を施し、受信処理した信号を信号分離部 157に出力する。また、受信処理を施すことにより、受信信号からパイロット信号を抽出し、抽出したパイロット信号をチャネル推定部 156及び受信品質測定部 158に出力する。

[0041] チャネル推定部 156は、受信 RF部 153, 154から出力されたパイロット信号に基づいて、チャネル推定を行い、推定した値をチャネル推定情報として信号分離部 157 に出力する。

[0042] 信号分離部 157は、チャネル推定部 156から出力されたチャネル推定情報に基づいて、受信 RF部 153, 154から出力された信号を Zero Forcing, MMSE等によつて分離し、分離した信号を多重信号検出部 161に出力する。

[0043] 受信品質測定部 158は、受信 RF部 153, 154から出力されたパイロット信号の受信電力の平均値、最小値等を測定し、測定結果 (以下、「受信品質情報」という）を多重数決定部 159及び MCS選択部 160に出力する。また、受信品質の指標として、パィロット信号の受信電力以外にパイロット受信 SNR (Signal to Noise Ratio:信号電力対雑音電力比）、パイロット受信 SIR (Signal to Interference Ratio:信号電力対干渉電力比）、パイロット受信 SINR(SignaH:o- Interference and Noise Ratio:信号電力対干渉'雑音電力比)等がある。

[0044] 多重数決定部 159は、基地局 130から送信された基地局アンテナ数情報を取得し、取得した基地局アンテナ数情報と受信品質測定部 158から出力された受信品質情報とに基づいて、基地局 130が送信する信号の多重数を決定する。 [0045] 多重数の決定方法の具体例について図 7を用いて説明する。図 7では、受信品質情報をパイロット受信電力とし、基地局アンテナ数情報を 2とする。多重数決定部 15 9は、図 7に示すように、受信電力レベルがある閾値以上のとき多重数を 3と決定し、閾値未満のとき多重数を 2と決定する。本実施の形態では、 2 X 2MIMOシステム〖こおいて、受信電力レベルが閾値以上となり多重数 3が決定される場合を想定している。決定された多重数を示す多重数制御情報は MCS選択部 160に出力されると共に、基地局 130に送信される。

[0046] MCS選択部 160は、受信品質測定部 158から出力された受信品質情報と多重数決定部 159から出力された多重数制御情報とに基づ、て、基地局 130にお、て適用する変調方式及び符号ィ匕率を予め備えた MCSテーブル力も選択する。以下、説明を簡略化するため、符号化率を除き、変調方式についてのみ検討することとする。

[0047] ここで、基地局 130が適用可能な変調方式を BPSK、 QPSK、 16QAMとし、多重数を 2とした場合、 MCS選択部 160は図 8に示すような MCSテーブルから MCSを選択することになり、多重数を 3とした場合、図 9に示すような MCSテーブル力 MC Sを選択することになる。図 8及び図 9から分力るように、 7bit送信のように、多重数 3 の送信ビット数は多重数 2の送信ビット数に比べて細力べ設定できるので、例えば、 7 ビット送信のように多重数 2では実現できない送信ビット数を実現できる。また、多重数の増加によってデータレートをほぼ維持したまま、送信信号の変調レベルを下げることが可能となり、受信品質を改善できる。

[0048] MSC選択部 160は、選択した MCS (変調方式）に対応するインジケータを MCS 情報として多重信号検出部 161及び復調部 162〜164に出力すると共に、基地局 1 30に送信する。

[0049] 多重信号検出部 161は、信号分離部 157から出力された信号の受信信号レベルに基づいて、 MLD評価式を選択し、選択した MLD評価式と MCS選択部 160から出力された MCS情報とを用いて、基地局 130において合成された合成信号を検出し、合成前の信号を検出信号として取得する。取得された検出信号は復調部 162〜 164に出力される。多重信号検出部 161の詳細については後述する。

[0050] 復調部 162〜164は、 MCS選択部 160から出力された MCS情報に基づいて、多重信号検出部 161から出力された信号を復調し、復調した信号を PZS変換部 165 に出力する。なお、多重数 2の場合、復調部 162〜164のうち 1つは動作しないことになる。

[0051] PZS変換部 165は、復調部 162〜164から出力された信号を直列データに変換し、受信データとして出力する。

[0052] 一方、送信側では、送信データが SZP変換部 166におヽて並列データに変換され、変調部 167, 168において変調され、送信 RF部 169, 170においてアップコンバート等の所定の送信処理が施された後、各アンテナ 151 , 152から移動局 150に送信される。

[0053] 図 10は、図 6に示した多重信号検出部 161の内部構成を示すブロック図である。ここで、信号分離部 157から出力された信号を受信合成信号 y , yとし、各受信アンテ

1 2

ナにおける雑音電力を η , nとすると、受信合成信号 y , yは送信信号と雑音電力

1 2 1 2

を用いて、以下のように表せる。

[数 2] = ^1 + «1 = ^ + ^Χ2 + "1 . . . _{( 2 )}

y₂ = Χ₂ + η₂ = χ₂ + χ₃ + η₂ [0054] 図 10において、受信信号レベル判定部 171は、受信合成信号 y , yの受信レベル

1 2

に応じて最尤推定処理部 172における MLD評価式を決定し、決定した評価式を示す最尤推定制御情報を生成する。生成した最尤推定制御情報は最尤推定処理部 1 72に出力される。

[0055] 図 1 1は、受信信号レベル判定部 171における MLD評価式の決定方法を示すフロ一図である。この図において、 ST181では、受信合成信号 yが雑音レベル以上であるカゝ否かを判定し、受信合成信号 yが雑音レベル以上である (Yes)と判定すると ST 182に移行し、雑音レベル未満である（No)と判定すると ST185に移行する。

[0056] ST182では、受信合成信号 yが雑音レベル以上である力否かを判定し、受信合

2

成信号 yが雑音レベル以上である (Yes)と判定すると ST183に移行し、雑音レベル

2

未満である（No)と判定すると ST184に移行する。 [0057] ST183では、 x及び xを含む MLD評価式に決定し、 ST184では、 x及び xを含

1 3 1 2 む MLD評価式に決定する。

[0058] ST185では、受信合成信号 yが雑音レベル以上である力否かを判定し、受信合

2

成信号 yが雑音レベル以上である (Yes)と判定すると ST186に移行し、雑音レベル

2

未満である（No)と判定すると ST187に移行する。

[0059] ST186では、 X及び xを含む MLD評価式に決定し、 ST187では、受信合成信号

2 3

そのものを検出することができず、 MLD評価式を決定することができない。受信合成信号を検出できない理由としては、 2つの送信信号を合成 (X + x、 X + x )している

1 2 2 3 ので、送信信号が同一変調方式であり逆位相で合成された場合、受信 SNRが良好であっても信号電力が大きく落ち込み、受信合成信号が雑音レベル以下になる可能性がある。また、 3つの送信信号が全て同一変調方式の場合でも、受信合成信号 y , yがいずれも雑音レベル以下になる可能性がある。この場合、受信合成信号を検

2

出することは不可能となるが、送信側において電力制御等を行うことにより受信合成信号が雑音レベル以下になる可能性を低減できるので、受信合成信号が検出不可となるケースは極めてまれである。

[0060] このように受信信号レベル判定部 171は、受信合成信号 y , yがいずれも雑音レ

1 2

ベル以上の場合、どちらか一方が雑音レベル以上の場合、いずれも雑音レベル未満の場合の 4通りについて判定し、それぞれの場合に応じた MLD評価式を決定し、図 12に示すように、決定した MLD評価式を示す最尤推定制御情報を最尤推定処理部 172に出力する。

[0061] 最尤推定処理部 172は、受信合成信号 y , y、 MCS情報、受信信号レベル判定

1 2

部 171から出力された最尤推定制御情報に基づいて、最尤推定 (MLD)処理を行い、送信信号を検出する。検出した信号はキャンセル部 173に出力されると共に、多重信号検出部 161から出力される。以下、図 12に示した最尤推定制御情報 1〜3に応じた MLD処理につ、て説明する。

[0062] まず、最尤推定制御情報が 1の場合、すなわち、受信信号レベル判定部 171において X及び Xを含む MLD評価式が決定された場合について説明する。この場合、

1 3

受信合成信号 y , yがともに雑音レベル以上であるので、式（2)より Xを消去して X , xに関する MLD評価式を生成する。このとき、 MLD評価式は次のように表せる。

3

[数 3]

[0063] 最尤推定処理部 172では、 MCS情報から変調方式を特定し、 (x x )における

1 3 信号点配置の全組み合わせについてレプリカ（χ' -x'

1 3 )を生成し、生成したレプリ力と受信合成信号の差 (y —y )

1 2とを比較し、 (y — y (x x'

1 2 )と， —

1 3 )との差が最小となる X' , X' の組み合わせを検出信号とする。

1 3

[0064] 次に、最尤推定制御情報が 2の場合、すなわち、受信信号レベル判定部 171において X及び Xを含む MLD評価式が決定された場合について説明する。この場合、

1 2

受信合成信号 yの受信信号レベルが雑音レベルより低いので、受信合成信号 yの

2 1 みを用いて MLD処理を行う。このとき、 MLD評価式は次のように表せる。

[数 4]

(χ ,x₂) = +χ'₂ )| · · · (4)

[0065] 最尤推定処理部 172では、 MCS情報から変調方式を特定し、 (x +x )における

1 2 信号点配置の全組み合わせについてレプリカ（χ' +χ'

1 2 )を生成し、生成したレプリ力と受信合成信号 y

1とを比較し、 y

1と (χ' +χ'

1 2 )の差が最小となる x' , χ'

1 2の組み合わせを検出信号とする。

[0066] また、 MCS情報より X , Xが同一変調方式の場合、信号が逆位相で合成されたた

2 3

め、合成受信信号 y

2のレベルが落ち込んだと考えられる。例えば、 X , X

2 3の変調方式がともに QPSKの場合、ベースバンド信号 X =l+jと X =— 1— jの合成信号 X +x

2 3 2 3

=0となってしまう。このとき、 X =-xの関係があるので、式 (4)より検出された Xを

2 3 2 用いて Xを導出できる。

3

[0067] 次に、最尤推定制御情報が 3の場合、すなわち、受信信号レベル判定部 171において X及び Xを含む MLD評価式が決定された場合について説明する。この場合、受信合成信号 yの受信信号レベルが雑音レベルより低いので、受信合成信号 yの

1 2 みを用いて MLD処理を行う。このとき、 MLD評価式は次のように表せる。

[数 5]

(x₂ , x₃ ) = )| · · · ( 5ノ

[0068] 最尤推定処理部 172では、 MCS情報から変調方式を特定し、 (x +x )における

2 3 信号点配置の全組み合わせについてレプリカ（χ' +χ'

2 3 )を生成し、生成したレプリ力と受信合成信号 yとを比較し、 yと (χ' +χ' )の差が最小となる x' , χ' の組み合

2 2 2 3 2 3 わせを検出信号とする。

[0069] また、 MCS情報より X , Xが同一変調方式の場合、信号が逆位相で合成されたた

1 2

め、合成受信信号 yのレベルが

1 落ち込んだと考えられる。例えば、 X , Xの

1 2 変調方式がともに QPSKの場合、ベースバンド信号 X = l +jと X =— 1— jの合成信号 X +x

1 2 1 2

=0となってしまう。このとき、 X =— Xの関係があるので、式（5)より検出された Xを

1 2 2 用いて Xを導出できる。

[0070] 上述した最尤推定制御情報 1〜3のいずれにおいても、 MLD評価式中の受信合成信号が同一変調方式である場合、信号点配置の組み合わせが重なることにより、送信信号の検出誤りが発生する可能性があるが、送信側で電力制御や位相回転を与えること〖こよって、この可能性を低減できる。

[0071] キャンセル部 173は、受信合成信号と最尤推定処理部 172から出力された検出信号とを用いて、最尤推定処理部 172において相殺した信号を検出する。以下、最尤推定制御情報 1の場合におけるキャンセル部 173の処理について説明する。

[0072] 受信合成信号と最尤推定処理部 172において検出された X , Xが既知情報となる

1 3

ので、式（2)より Xは次のように表せる。

2

[数 6] χ2 = · … （₆ )

x₂ = y₂ - ^χ3 [0073] 従って、検出された信号 x , Xを受信合成信号 y , yカゝらキャンセルすることにより

1 3 1 2

Xが求まる。このとき、式（6)における 2つの式を合成することで、以下に示すように X

2 2 は利得を得ることができる。

[数 7]

2 ₂ = (y, + y₂ ) - (x_l + x₃ ) · · · ( 7 )

[0074] 復調部 162〜164では、 MCS情報を基に多重信号検出部 161において検出された信号を復調する。そして、復調信号を PZS変換部 165において直列データに変換することにより受信データが得られる。

[0075] このように実施の形態 1によれば、送信側では、第 1の変調信号と第 2及び第 3の変調信号とを合成し、 2つの合成信号を 2つの送信アンテナから送信し、受信側では、第 1の変調信号を相殺することによって多重数を削減した最尤推定処理を行うことができるので、受信処理量を削減することができ、最尤推定処理によって検出した第 2 及び第 3の変調信号を用いて、相殺した信号をキャンセル処理することにより復元することができるので、送信アンテナ数を超える多重数の信号を復調することができる。これにより、データレートを向上させることができる。

[0076] なお、本実施の形態では、基地局 130から移動局 150へのデータ送信を想定したが、移動局 150から基地局 130へのデータ送信につ、ても同様に実施できる。

[0077] また、本実施の形態では、 2 X 2MIMOシステムにおいて、「送信アンテナ数 + 1」の多重化を実現する場合について説明した力 3 X 3以上のMIMOシステムにぉぃても同様の方法で「送信アンテナ数 + 1」の多重化を実現できる。例えば 3 X 3MIM Oシステムにおいて X , X , X , Xの 4つの送信信号を送信する場合、以下のような合

1 2 3 4

成信号 X , X , Xが形成される。

1 2 3

[数 8] X ( 8 )

= 3 + 4 + i

[0078] (実施の形態 2)

実施の形態 1では、「送信アンテナ数 + 1」の多重化を実現する方法について説明したが、本発明の実施の形態 2では、「送信アンテナ数 + 2」の多重化を実現する方法について示し、説明を容易にするため、送信アンテナ 2本、受信アンテナ 2本の 2 X 2MIMOシステムを想定し、これに対して、 X , X , X , Xの 4つの送信信号を多重

1 2 3 4

ィ匕することを考える。

[0079] 図 13は、本発明の実施の形態 2に係る基地局 190の構成を示すブロック図である。

多重数制御部 191は、移動局から送信された多重数制御情報を取得し、取得した多重数制御情報に基づいて SZP変換部 132を制御する。多重数制御情報が 2の場合、送信データを 2系列の並列データに、多重数制御情報が 3の場合、送信データを 3 系列の並列データに、多重数制御情報が 4の場合、送信データを 4系列の並列データに変換させるよう SZP変換部 132を制御する。

[0080] SZP変換部 132は、多重数制御部 191の制御に従って、送信データを 2〜4系列のいずれかの並列データに変換する。 2系列の並列データに変換された場合には、 2系列の並列データを変調部 133, 135にそれぞれ出力し、 3系列の並列データに変換された場合には、 3系列の並列データを変調部 133, 135, 192にそれぞれ出力し、 4系列の並列データに変換された場合には、 4系列の並列データを変調部 13 3, 135, 192, 193にそれぞれ出力する。

[0081] 変調部 133, 135, 192, 193は、移動局力送信された MCS情報を取得し、取得した MCS情報に基づヽて、 SZP変換部 132から出力された信号に変調処理を施す。変調部 133によって変調された信号は加算器 194に出力され、変調部 192, 19 3によって変調された信号は加算器 194, 195にそれぞれ出力され、変調部 135によつて変調された信号は加算器 195に出力される。なお、変調部 192, 193は、 S/P 変換部 132から信号が出力されな!ヽ場合には動作しな!ヽ。 [0082] ここで、変調部 133, 135, 192, 193において変調された信号をそれぞれ、 χ , x , x , xとおくと、合成信号 X , Xは以下のように表せる。

[数 9]

つ， I ~H 4

[0083] 図 14は、本発明の実施の形態 2に係る移動局 200の構成を示すブロック図である。

この図において、多重数決定部 201は、基地局 190から送信された基地局アンテナ数情報を取得し、取得した基地局アンテナ数情報と受信品質測定部 158から出力された受信品質情報とに基づいて、基地局 190が送信する信号の多重数を決定する。

[0084] 多重数の決定方法の具体例について図 15を用いて説明する。図 15では、受信品質情報をパイロット受信電力とし、基地局アンテナ数情報を 2とする。多重数決定部 2 01は、図 15に示すように、異なる 2つの閾値を有し、閾値 1及び閾値 1より低い閾値 2 と受信電力レベルとの閾値判定結果に応じて多重数を決定する。具体的には、受信電力レベルが閾値 1以上のとき多重数を 4と決定し、閾値 1未満、閾値 2以上のとき多重数を 3と決定し、閾値 2未満のとき多重数を 2と決定する。本実施の形態では、 2 X 2MIMOシステムにおいて、受信電力レベルが閾値 1以上となり多重数 4が決定される場合を想定して、る。決定された多重数を示す多重数制御情報は MCS選択部 20 2に出力されると共に、基地局 190に送信される。

[0085] MCS選択部 202は、受信品質測定部 158から出力された受信品質情報と多重数決定部 201から出力された多重数制御情報とに基づ、て、基地局 190にお、て適用する変調方式及び符号ィ匕率を予め備えた MCSテーブル力も選択する。以下、説明を簡略化するため、符号化率を除き、変調方式についてのみ検討することとする。

[0086] ここで、基地局 190が適用可能な変調方式を BPSK、 QPSK、 16QAMとし、多重数を 4とした場合、 MCS選択部 202は図 16に示すような MCSテーブルから MCSを選択することになる。 MSC選択部 202は、選択した MCS (変調方式）に対応するィンジケータを MCS情報として多重信号検出部 203及び復調部 162〜164, 204に出力すると共に、基地局 190に送信する。 [0087] 多重信号検出部 203は、信号分離部 157から出力された信号の受信信号レベルに基づいて、 MLD評価式を選択し、選択した MLD評価式と MCS選択部 202から出力された MCS情報とを用いて、基地局 190において合成された合成信号を検出する最尤推定処理を行い、合成前の信号を検出信号として取得する。ただし、多重数 4の場合には、多重信号検出部 203は 2回の最尤推定処理を行う。取得された検出信号は復調部 162〜164, 204に出力される。

[0088] 図 17は、図 14に示した多重信号検出部 203の内部構成を示すブロック図である。

ここで、信号分離部 157から出力された信号を受信合成信号 y , yとし、各受信アン

1 2

テナにおける雑音電力を η , nとすると、受信合成信号 y , yは送信信号と雑音電

1 2 1 2

力とを用いて、以下のように表せる。

[数 10] y_] = X, + «, = x_] + x₂ + x₃ + n_x · · · 〇）

y₂ = X₂ + n₂ = x₂ + x₃ + x₄ + n₂

[0089] 図 17において、受信信号レベル判定部 205は、受信合成信号 y , yの受信レベル

1 2

に応じて最尤推定処理部 206, 208における MLD評価式を決定し、決定した評価式を示す最尤推定制御情報を生成する。生成した最尤推定制御情報は最尤推定処理部 206, 208に出力される。

[0090] 図 18は、受信信号レベル判定部 205における MLD評価式の決定方法を示すフロ一図である。ただし、図 11と共通する部分には図 11と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。図 18において、 ST211では、 X及び Xを含む MLD評価式に

1 4

決定し、 ST212で ίま、 X , X , Xを含む MLD評価式に決定し、 ST213で ίま、 χ , χ

1 2 3 2 3

, χを含む MLD評価式に決定する。

4

[0091] このように受信信号レベル判定部 205は、受信合成信号 y , yカ^、ずれも雑音レ

1 2

ベル以上の場合、どちらか一方が雑音レベル以上の場合、いずれも雑音レベル未満の場合の 4通りについて判定し、それぞれの場合に応じた MLD評価式を決定し、図 19に示すように、決定した MLD評価式を示す最尤推定制御情報を最尤推定処理部 206, 208及びキャンセル部 207に出力する。 [0092] 本実施の形態では、 3つの信号を合成（X + x + x、 X + x + x )しているので、実

1 2 3 2 3 4

施の形態 1に比べて信号電力が大きく落ち込む可能性は低い。従って、受信 SNRが良好な場合に受信合成信号を検出不可と判定することはまずない。

[0093] 最尤推定処理部 206は、受信合成信号 y , y、 MCS情報、受信信号レベル判定

1 2

部 205から出力された最尤推定制御情報に基づいて、最尤推定 (MLD)処理を行い、送信信号を検出する。検出した信号はキャンセル部 207に出力されると共に、多重信号検出部 203から出力される。以下、図 19に示した最尤推定制御情報 1〜3に応じた MLD処理につ、て説明する。

[0094] まず、最尤推定制御情報が 1の場合、すなわち、受信信号レベル判定部 205において X及び Xを含む MLD評価式が決定された場合について説明する。この場合、

1 4

受信合成信号 y , yの受信信号レベルがともに雑音レベル以上であるので、式（10)

1 2

より X， Xを消去して X， Xに関する MLD評価式を生成する。このとき、 MLD評価式

2 3 1 4

は次のように表せる。

[数 11]

[0095] 最尤推定処理部 206では、 MCS情報から変調方式を特定し、 (x x )における

1 4

信号点配置の全組み合わせについてレプリカ（χ ' - x'

1 4 )を生成し、生成したレプリ力と受信合成信号の差 (y— y y— y (x— x

1 2 )とを比較し、 (

1 2 )と 1 4 )との差が最小となる

X ' , X ' の組み合わせを検出信号とする。

1 4

[0096] 次に、最尤推定制御情報が 2の場合、すなわち、受信信号レベル判定部 205において X、 X及び Xを含む MLD評価式が決定された場合について説明する。この場

1 2 3

合、受信合成信号 yの、

2 受信信号レベルが雑音レベルより低いので受信合成信号 y のみを用いて MLD処理を行う。このとき、 MLD評価式は次のように表せる。

[数 12] ( , ,x₂,x₃) = arg min +x'₂ +x₃ )| . . . (1 2)

[0097] 最尤推定処理部 206では、 MCS情報から変調方式を特定し、 (x +x +x )にお

1 2 3 ける信号点配置の全組み合わせについてレプリカ（χ +χ' +χ'

1 2 3 )を生成し、生成したレプリカと受信合成信号 yとを比較し、 ylと (χ' +χ' +χ' )の差が最小となる x

1 1 2 3

X X，の組み合わせを検出信号とする。

1 2 3

[0098] 次に、最尤推定制御情報が 3の場合、すなわち、受信信号レベル判定部 205において X X及び Xを含む MLD評価式が決定された場合について説明する。この場

2 3 4

合、受信合成信号 yの受信信号レベルが雑音レベルより低いので、受信合成信号 y のみを用いて MLD処理を行う。このとき、 MLD評価式は次のように表せる。

2

[数 13]

(x₂₇x ,x₄) = arg min

3)

[0099] 最尤推定処理部 206では、 MCS情報から変調方式を特定し、 (x +x +x )にお

2 3 4 ける信号点配置の全組み合わせについてレプリカ（χ +χ' +χ'

2 3 4 )を生成し、生成したレプリカと受信合成信号 yとを比較し、 yと (χ' +χ' +χ' )の差が最小となる X

2 2 2 3 4 2

, X , Xの組み合わせを検出信号とする。

3 4

[0100] なお、図 17は最尤推定制御情報が 1の場合に最尤推定処理部 206において 2つの信号が検出されることを示しているが、最尤推定制御情報が 2, 3の場合は最尤推定処理部 206において 3つの信号が検出されることになり、最尤推定処理部 208では信号は検出されないことになる。

[0101] 上述した最尤推定制御情報 1 3のいずれにおいても、 MLD評価式中の受信合成信号が同一変調方式である場合、信号点配置の組み合わせが重なることにより、送信信号の検出誤りが発生する可能性があるが、送信側で電力制御や位相回転を与えること〖こよって、この可能性を低減できる。 [0102] キャンセル部 207は、受信合成信号と最尤推定処理部 206から出力された検出信号とを用いて、最尤推定処理部 206において相殺した信号を検出する。ただし、キヤンセル部 207は受信信号レベル判定部 205から出力された最尤推定制御情報が 1 以外では動作しない。以下、最尤推定制御情報 1の場合におけるキャンセル部 207 の処理について説明する。

[0103] 受信合成信号と最尤推定処理部 206において検出された X , Xが既知情報となる

1 4

ので、式（10)より X , Xは次のように表せる。

[数 14]

従って、検出された信号 X , Xを受信合成信号 y , yカゝらキャンセルすることにより

1 4 1 2

X

2及び X

3の合成信号が検出される。検出された合成信号は、以下のように利得を得た状態で最尤推定処理部 208に出力される。

[数 15]

2(x₂ + x₃ ) = (y_} + y₂ ) - (x, + x₄) . . . ( 1 5 )

[0105] 最尤推定処理部 208は、キャンセル部 207から出力された上式（15)が示す合成信号、 MCS情報、受信信号レベル判定部 205から出力された最尤推定制御情報に基づいて、最尤推定処理を行い、送信信号を検出する。このとき、 MLD評価式は次のように表せる。ただし、最尤推定処理部 208は、キャンセル部 207と同様、最尤推定制御情報が 1以外では動作しない。

[数 16]

[0106] 最尤推定処理部 208では、式（16)に示すように、 MCS情報から Xと xの変調方式を特定し、（X + X )における信号点配置の全組み合わせについてレプリカ（χ ' +

2 3 2 χ' )を生成し、生成したレプリカと (y +y ) - (x +x )とを比較し、その差が最小と

3 1 2 1 4

なる X ' , X ' の組み合わせを検出信号とする。

2 3

[0107] 最尤推定処理部 208においても最尤推定処理部 206と同様、信号点配置の組み合わせが重なることにより、送信信号の検出誤りが発生する可能性があるが、送信側で電力制御や位相回転を与えることによってこの可能性を低減できる。

[0108] 本実施の形態では、「送信アンテナ数 + 2」の多重化を実現する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、「送信アンテナ数 + 2」以上の多重化も実現することができ、この場合、多重数に応じた最尤推定処理及びキャンセル処理を適宜行うことになる。

[0109] このように実施の形態 2によれば、受信側において、多重数に応じた最尤推定処理及びキャンセル処理を行うことにより、「送信アンテナ数 + 2」以上で多重化された信号を復調することができるので、データレートをより向上させることができる。また、より多くの信号を合成することにより、受信側において信号レベルが大きく落ち込むことを回避し、受信特性を改善することができる。

[0110] なお、本実施の形態では、基地局 190から移動局 200へのデータ送信を想定した力移動局 200から基地局 190へのデータ送信についても同様に実施できる。

[0111] また、本実施の形態では、 2 X 2MIMOシステムにおいて、「送信アンテナ数 + 2」以上の多重化を実現する場合について説明した力 3 X 3以上のMIMOシステムにぉヽても同様の方法で「送信アンテナ数 + 2」以上の多重化を実現できる。

[0112] また、本実施の形態では、 2 X 2MIMOシステムにおいて、 4つの送信信号を送信する場合について説明したが、 Double— STTDのように送信側と受信側とで異なるアンテナ数を有する MIMOシステムにお、ても「送信アンテナ数 + 2」以上の多重化を実現できる。 Double— STTDの代表的な 4 X 2MIMOシステムの構成において、例えば 6つの送信信号を送信する場合、 X〜x6の 6つの送信信号力 4つの合成信号 X , X , X , Xを生成し、各送信アンテナから送信することになる。このとき、 X , X

1 2 3 4 1

， X， Xは次のように表すことができる。

2 3 4

[数 17] ί = 1 + ^2

Α -, = + ,

2³ · · · ( 1 7 )

A ₃ = ₄ + X₅

4 ⁼ 5 ^{+ X}6

[0113] (実施の形態 3)

本発明の実施の形態 3では、実施の形態 1と同様、送信アンテナ 2本、受信アンテナ 2本の 2 X 2MIMOシステムを想定し、これに対して、 X , X , Xの 3つの送信信号

1 2 3

を多重化することを考える。

[0114] 図 20は、本発明の実施の形態 3に係る移動局 220の構成を示すブロック図である。

この図において、合成信号判定部 221, 222は、 MCS選択部 160から出力された M CS情報に基づいて、信号分離部 157から出力された受信合成信号の信号点を判定する。

[0115] 信号分離部 157による合成信号の分離が不完全である場合や雑音電力が大きい場合、多重信号検出部 161における検出精度に影響が生じる可能性がある。そこで、受信合成信号の信号点を判定し、信号の組み合わせを特定することにより、多重信号検出部 161における検出精度を向上させることができる。

[0116] 信号分離部 157において分離された受信合成信号 y , yは、上式 (2)で表せる。

1 2

仮に、 Xの変調方式を QPSK、 Xの変調方式を QPSK、 Xの変調方式を BPSKとす

1 2 3

ると、合成信号 yの信号点配置は図 21Aのように表すことができ、合成信号 yの信

1 2 号点配置は図 21Bのように表すことができる。

[0117] 信号分離部 157から出力された受信合成信号は雑音や干渉の影響により本来の合成信号の信号点力も離れた位置（図中、雑音による広がりとして示した円）で観測される力このような受信合成信号について判定境界を用いて判別することにより、どの信号点であった力を特定する。特定された受信合成信号は多重信号検出部 161 に出力される。

[0118] 図 21Aでは信号点の重なりが生じている力合成信号判定部 221, 222では合成された送信信号 X , X , Xそれぞれを特定するものではなぐ合成信号 X + X , X +

1 2 3 1 2 2

Xそのものを特定するので信号点の重なりによる影響はな!、。

3

[0119] このように実施の形態 3によれば、合成信号の受信 SNRが低い場合、または、信号分離が不完全で干渉成分が残留してヽる場合でも、合成信号の信号点を判定することにより、雑音及び干渉を除去した合成信号を特定することができるので、最尤推定処理における送信信号の検出精度を向上させることができ、受信品質を改善することができる。

[0120] (実施の形態 4)

本発明の実施の形態 4では、実施の形態 1と同様、送信アンテナ 2本、受信アンテナ 2本の 2 X 2MIMOシステムを想定し、これに対して、 X , X , Xの 3つの送信信号

1 2 3

を多重化することを考える。

[0121] 図 22は、本発明の実施の形態 4に係る基地局 230の構成を示すブロック図である。

送信ビームフォーミング部 231は、移動局から送信 (フィードバック）されたチャネル推定情報を取得し、取得したチャネル推定情報に基づいて送信ウェイトを生成し、生成した送信ウェイトを合成信号に乗算する。合成信号 X , X

1 2は上式（1)で表せる。

[0122] 次に、送信ビームフォーミング部 231における演算処理について説明する。まず、送信ウェイト行列 Wは、チャネル推定情報 Hの相関行列 H^HHを固有値分解することにより得られる。以下に固有値分解の様子を示す。

[数 18]

H^HH = EDE^H · · - ( 1 8 )

[0123] ここで、 ^H (上付き添え字 H)はエルミート共役を表す。 Eは固有ベクトル力もなるュ- タリ行列であり、 Dは固有値え , λ 力もなる対角行列 D = diag[ , λ ]である。ま

1 2 1 2

た、送信ウェイト行列 W=Eである。送信ウェイト行列の各要素^ w

1〜wとおくと、送 4

信ビームフォーミング部 231においてウェイト乗算された合成信号 X， , X，は次のよ

1 2 うに表せる。

[数 19]

[0124] 図 23は、本発明の実施の形態 4に係る移動局 240の構成を示すブロック図である。

この図において、チャネル推定部 156は、受信 RF部 153, 154から出力されたノィロット信号に基づいて、チャネル推定を行い、推定した値をチャネル推定情報として受信ビームフォーミング部 241に出力し、また、基地局 230に送信する。

[0125] 受信ビームフォーミング部 241は、チャネル推定部 156から出力されたチャネル推定情報に基づいて受信ウェイトを生成し、生成した受信ウェイトを用いて、受信 RF部 153, 154から出力された受信信号を分離する。

[0126] 次に、受信ビームフォーミング部 241における演算処理について説明する。まず、チャネル推定情報 Hの相関行列 H^HHを固有値分解することにより、固有ベクトルからなるュ-タリ行列 Eが求められる。受信ウェイト行列 Vは、チャネル推定情報 H及びュ二タリ行列 Eを用いて、以下のように表せる。

[数 20]

V = (HEf ( 2 0 )

[0127] 受信ビームフォーミング部 241では、上式（20)によって求められた受信ウェイト行列 Vを受信信号に乗算することにより、信号が分離され、受信合成信号が検出される。各アンテナにおける受信信号を r , r、受信ウェイト行列 Vの各要素を v〜v、各受

1 2 1 4 信アンテナにおける雑音電力を η , nとすると、受信ビームフォーミング部 241にお

1 2

ける信号分離出力（受信合成信号) y , y

1 2は次のように表せる。

[数 21]

[0128] このようにして求められた受信合成信号、及び、固有値分解の結果得られた固有値情報（λ , λ )は多重信号検出部 242に出力される。

1 2

[0129] 図 24は、図 23に示した多重信号検出部 242の内部構成を示すブロック図である。

この図において、最尤推定処理部 243は、受信合成信号 y , y、固有値情報、 MCS

1 2

情報、受信信号レベル判定部 171から出力された最尤推定制御情報に基づいて、最尤推定処理を行い、送信信号を検出する。ただし、最尤推定制御情報は図 12に示した内容と同じである。検出された信号はキャンセル部 244に出力されると共に、多重信号検出部 242から出力される。以下、図 12に示した最尤推定制御情報 1〜3 に応じた MLD処理にっ、て説明する。

[0130] まず、最尤推定制御情報が 1の場合、受信合成信号 y , y

1 2がともに雑音レベル以上であるので、式（21)より Xを消去して X , Xに関する MLD評価式を生成する。こ

2 1 3

のとき、 MLD評価式は次のように表せる。

[数 22]

(x_}， x₃ ) = arg min ( ) I (22)

最尤推定処理部 243では、 MCS情報から変調方式を特定し、（X -X )における

1 3 信号点配置の全組み合わせについてレプリカ（χ' -x' )

1 3を生成し、生成したレプリ力と固有値を含む受信合成信号の差 (y -λ γ/λ

1 1 2 2 )とを比較し、 (y -λ γ/λ

1 1 2

)とえ (χ' -χ' )との差が最小となる χ' , χ' の組み合わせを検出信号とする。

2 1 1 3 1 3

[0132] 次に、最尤推定制御情報が 2の場合、受信合成信号 yの受信信号レベルが雑音レ

2

ベルより低いので、受信合成信号 yのみを用いて MLD処理を行う。このとき、 MLD 評価式は次のように表せる。

[数 23]

(x_1?x₂) = argminl j -

· · · (23)

[0133] 最尤推定処理部 243では、 MCS情報から変調方式を特定し、 (χ +χ )における

1 2 信号点配置の全組み合わせについてレプリカ（χ' +χ' )

1 2を生成し、生成したレプリ力と受信合成信号 yとを比較し、 yとえ (χ' +χ' )の差が最小となる χ' , χ' の組

1 1 1 1 2 1 2 み合わせを検出信号とする。

[0134] また、 MCS情報より X , Xが同一変調方式の場合、信号が逆位相で合成されたた

2 3

め、合成受信信号 yのレベルが落ち込んだと考えられる。例えば、 X , Xの

2 2 3 変調方式がともに QPSKの場合、ベースバンド信号 X = l +jと X =— 1— jの合成信号 X +x

2 3 2 3

=0となってしまう。このとき、 X = - xの関係があるので、式（23)より検出された Xを

2 3 2 用いて Xを導出できる。

3

[0135] 次に、最尤推定制御情報が 3の場合、受信合成信号 yの受信信号レベルが雑音レベルより低いので、受信合成信号 yのみを用いて MLD処理を行う。このとき、 MLD

2

評価式は次のように表せる。

[数 24]

(x₂,x₃) = argmin|^₂ - ^(χ',+χ^ )| . . . ( 2 4 ) [0136] 最尤推定処理部 243では、 MCS情報から変調方式を特定し、 (χ +χ )における

2 3 信号点配置の全組み合わせについてレプリカ（χ' +χ' )

2 3を生成し、生成したレプリ力と受信合成信号 yとを比較し、 yとえ (χ' +χ' )の差が最小となる χ' , χ' の組

2 2 2 2 3 2 3 み合わせを検出信号とする。

[0137] キャンセル部 244は、受信合成信号と最尤推定処理部 243から出力された検出信号とを用いて、最尤推定処理部 243において相殺した信号を検出する。以下、最尤推定制御情報 1の場合におけるキャンセル部 244の処理について説明する。

[0138] 受信合成信号と最尤推定処理部 243において検出された X , Xが既知情報となる

1 3

ので、式（21)より Xは次のように表せる。

2

[数 25] [0139] 従って、検出された信号 x , Xに固有値え , λ を乗算した値を受信合成信号 y ,

1 3 1 2 1 y力キャンセルすることにより xが求まる。このとき、式（25)における 2つの式を合

2 2

成することで、以下に示すように Xは利得を得ることができる。

2

[数 26]

( + )¾₂ = ( t + ₂)— ( 】 + ₃) · · ' ( 2 6 )

[0140] このように実施の形態 4によれば、送受信ビームフォーミングを行うことにより、見かけ上、合成信号が全く混信することなく受信されるので、最尤推定処理における送信信号の検出精度を向上させることができ、また、最尤推定処理においてキャンセルされた信号を当該信号の利得をより向上させて検出することができるので、受信品質を改善することができる。

[0141] 以上、本発明の各実施の形態について説明した。

[0142] 本発明に係る送信装置、受信装置及び通信方法は、上記各実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、各実施の形態は、適宜組み合わせて実施することが可能である。

[0143] 本発明に係る送信装置及び受信装置は、移動体通信システムにおける通信端末装置及び基地局装置に搭載することが可能であり、これにより上記と同様の作用効果を有する通信端末装置、基地局装置、および移動体通信システムを提供することができる。

[0144] なお、ここでは、本発明をノヽードウエアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明をソフトウェアで実現することも可能である。例えば、本発明に係る通信方法のァルゴリズムをプログラミング言語によって記述し、このプログラムをメモリに記憶しておいて情報処理手段によって実行させることにより、本発明に係る送信装置及び受信装置と同様の機能を実現することができる。

[0145] 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チップ化されても良いし、一部または全てを含むように 1チップィ匕されても良い。

[0146] また、ここでは LSIとした力集積度の違いによって、 IC、システム LSI、スーパー L SI、ウノレ卜ラ LSI等と呼称されることちある。

[0147] また、集積回路化の手法は LSIに限るものではなぐ専用回路または汎用プロセッサで実現しても良い。 LSI製造後に、プログラム化することが可能な FPGA (Field Pro grammable Gate Array)や、 LSI内部の回路セルの接続もしくは設定を再構成可能なリコンフィギユラブル ·プロセッサを利用しても良、。

[0148] さらに、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ィ匕を行っても良い。バイオ技術の適応等が可能性としてあり得る。

[0149] 本明糸田書 ίま、 2005年 6月 30曰出願の特願 2005— 191481に基づくものである。

この内容は全てここに含めておく。

産業上の利用可能性

[0150] 本発明に係る送信装置、受信装置及び通信方法は、 ΜΙΜΟシステムにおヽてデータレートを向上させることができるという効果を有し、通信端末装置、基地局装置等に適用できる。

Claims

請求の範囲

[1] 複数の送信アンテナと、

第 1の送信信号を前記第 1の送信信号とは異なる第 2の送信信号及び第 3の送信信号とそれぞれ合成することにより、前記送信アンテナ数以上の多重数で送信信号を多重する多重手段と、

多重された前記送信信号を前記複数の送信アンテナから送信する送信手段と、を具備する送信装置。

[2] 前記送信信号の多重数を制御する多重数制御手段と、

単一系列の送信信号を前記多重数制御手段によって制御された多重数と同数の複数系列の送信信号に変換する変換手段と、

を具備する請求項 1に記載の送信装置。

[3] 前記多重手段によって合成された送信信号に送信ウェイトを乗算する送信ビーム形成手段を具備する請求項 1に記載の送信装置。

[4] 請求項 1に記載の送信装置を具備する基地局装置。

[5] 請求項 1に記載の送信装置を具備する移動局装置。

[6] 複数の受信アンテナと、

前記複数の受信アンテナによって受信された受信信号を分離することにより、第 1 の送信信号と前記第 1の送信信号とは異なる第 2の送信信号及び第 3の送信信号とがそれぞれ合成された受信合成信号を抽出する分離手段と、

前記第 1の送信信号を相殺すると共に、前記第 2及び第 3の送信信号を前記受信合成信号より検出し、検出した前記第 2及び第 3の送信信号を用いて、相殺した前記第 1の送信信号を復元する検出手段と、

を具備する受信装置。

[7] 前記検出手段は、前記受信合成信号の信号レベルが所定の閾値以上となる前記受信合成信号に対して前記第 2及び第 3の送信信号の検出及び前記第 1の送信信号の復元を行う請求項 6に記載の受信装置。

[8] 前記検出手段は、前記受信合成信号に MLD処理を施すことにより、前記第 1の送信信号を相殺すると共に、前記第 2及び第 3の送信信号を検出する請求項 6に記載の受信装置。

[9] 前記受信合成信号の信号点を判定する判定手段を具備し、

前記検出手段は、前記判定手段によって判定された信号点に基づいて、前記第 2 及び第 3の送信信号の検出及び前記第 1の送信信号の復元を行う請求項 6に記載の受信装置。

[10] 請求項 6に記載の受信装置を具備する基地局装置。

[11] 請求項 6に記載の受信装置を具備する移動局装置。

[12] 第 1の送信信号を前記第 1の送信信号とは異なる第 2の送信信号及び第 3の送信信号とそれぞれ合成することにより、前記送信アンテナ数以上の多重数で送信信号を多重する多重工程と、

多重された前記送信信号を複数の送信アンテナから送信する送信工程と、複数の受信アンテナによって受信された受信信号を分離することにより、前記第 1 の送信信号と前記第 2及び第 3の送信信号とがそれぞれ合成された受信合成信号を抽出する分離工程と、

前記第 1の送信信号を相殺すると共に、前記第 2及び第 3の送信信号を前記受信合成信号より検出し、検出した前記第 2及び第 3の送信信号を用いて、相殺した前記第 1の送信信号を復元する検出工程と、

を具備する通信方法。

[13] 複数の送信アンテナと、

多重された前記送信信号を前記複数の送信アンテナから送信する送信手段と、を有する送信装置と、

複数の受信アンテナと、

前記複数の受信アンテナによって受信された受信信号を分離することにより、前記第 1の送信信号と前記第 2及び第 3の送信信号とがそれぞれ合成された受信合成信号を抽出する分離手段と、前記第 1の送信信号を相殺すると共に、前記第 2及び第 3の送信信号を前記受信合成信号より検出し、検出した前記第 2及び第 3の送信信号を用いて、相殺した前記第 1の送信信号を復元する検出手段と、

を有する受信装置と、

を具備する通信システム。