WO2012121153A1 - 無線通信システム、基地局装置及び端末装置 - Google Patents

Abstract

　端末装置は、基地局装置に端末装置の受信品質に関連付けられた制御情報を通知し、基地局装置は、端末装置宛の複数の送信データに対して、制御情報に基づいて、異なる複数のデータ変調方式のうち、それぞれ一つを用いてデータ変調を行い、データ変調が行われた複数の送信データを同一無線リソースに空間多重して送信する。端末装置は、複数の送信データが空間多重された信号を受信し、基地局装置と端末装置間の伝搬路情報を表す第一の伝搬路行列と、第一の伝搬路行列に変換行列が乗算された第二の伝搬路行列に基づき、受信信号から所望の送信データを検出する。これにより、ＬＲ技術を用いるＭＩＭＯ空間多重伝送においても、適応変調技術を適用することとなり、周波数利用効率の改善に寄与できる無線通信システム等を提供することができる。

Description

無線通信システム、基地局装置及び端末装置

　本発明は、無線通信システム等に関する。

　第３．９世代無線伝送方式として３^ｒｄ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ　Ｐｒｏｊｅｃｔ（３ＧＰＰ）において標準化が進められたＬｏｎｇ　Ｔｅｒｍ　Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＬＴＥ）では、第３世代無線伝送方式からの大幅な周波数利用効率の改善のために、複数の送受信アンテナを用いて無線伝送を行なうＭｕｌｔｉｐｌｅ　Ｉｎｐｕｔ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ｏｕｔｐｕｔ（ＭＩＭＯ）技術が仕様化された。

　ＭＩＭＯ技術の一つである空間多重（ＳＭ）技術により、周波数帯域幅を拡大することなく、伝送速度の向上が実現できる。また、ＬＴＥの発展版であるＬＴＥ-Ａｄｖａｎｃｅｄ（LTE-A）が、第４世代無線伝送方式のひとつとして国際電気通信連合　無線通信部門（ITU-R）より承認され、その標準化活動が活発に行なわれている。ＬＴＥ－Ａでは下りリンク（基地局装置→移動局装置）伝送のピーク伝送速度１Ｇｂｐｓを達成するために、最大８ストリームを空間多重可能なシングルユーザＭＩＭＯ（ＳＵ－ＭＩＭＯ）が検討されている。ＳＵ－ＭＩＭＯは複数送信アンテナを有する基地局装置と複数受信アンテナを有する単一移動局装置とのＭＩＭＯ伝送である。

　しかし、移動局装置に配置できる受信アンテナ数には限りがある。そこで、同時接続する複数移動局装置を仮想的な大規模アンテナアレーとみなし、基地局装置から各移動局装置への送信信号を空間多重させるマルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ－ＭＩＭＯ）の採用が周波数利用効率の改善に必須と考えられており、既にＬＴＥ Ｒｅｌｅａｓｅ８ (Ｒｅｌ．８)においてＭＵ－ＭＩＭＯが仕様化されている。Ｒｅｌ．８で採用されているＭＵ－ＭＩＭＯは、線形フィルタを基地局装置にて乗算するビームフォーミングと呼ばれる方式である。線形フィルタを用いる線形ＭＵ－ＭＩＭＯは、Ｒｅｌ．９以降のシステムにおいても、採用が有力視されている。

　ＭＩＭＯ伝送では、複数送信アンテナよりそれぞれ異なる送信データ（データストリーム）を同一周波数で伝送を行うため、受信装置において所望の信号を検出するためには、空間分離技術が必須となる。空間分離技術として良く知られている技術に空間フィルタリングがある。これは送信装置と受信装置間の伝搬路情報（Ｃｈａｎｎｅｌ　Ｓｔａｔｅ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ（ＣＳＩ））を表す伝搬路行列からＺｅｒｏ－ｆｏｒｃｉｎｇ（ＺＦ）もしくはＭｉｎｉｍｕｍ　ｍｅａｎ　ｓｑｕａｒｅ　ｅｒｒｏｒ（ＭＭＳＥ）規範に基づく線形フィルタを算出し、それを受信装置において乗算する技術である。

　しかし、空間フィルタリングは最適な空間分離技術であるＭｕｘｉｍｕｍ　ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ（ＭＬＤ）と比較して、演算量は少ないものの、空間分離性能は大幅に劣っている。特に伝搬路の空間相関が強くなるにつれて、その性能劣化も大きくなる。

　最近、空間フィルタリングの空間分離性能を向上させることを目的として、Ｌａｔｔｉｃｅ　ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ（ＬＲ）技術のＭＩＭＯ伝送への適用が注目を集めており、非特許文献１や非特許文献３などで議論されている。ＬＲ技術では、伝搬路行列に対して、ｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列を乗算し、直交性の高い伝搬路行列に変換することで、空間フィルタリングの空間分離性能を向上させることが出来る。

D.Wubben, et.al., "Near-maximum-likelihood detection of MIMO systems using MMSE-based lattice-reduction,"Proc. IEEE ICC2004, Vol. 2, pp. 798-802, July 2004. A. K. Lenstra, et.al., "Factoring polynomials with rational coefficients," Math. Ann, Vol. 261, pp. 515?534, 1982. C. Windpassinger, et.al., "From lattice-reduction-aided detection towards maximum-likelihood detection in MIMO systems," Proc. Int. Conf. Wireless and Optical Communications, Banff, Canada, July 2003

　ｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列を効率的に算出できるアルゴリズムとしては上述した非特許文献２記載のＬＬＬアルゴリズムが良く知られている。非特許文献１では、ＬＲ技術を用いることで、空間フィルタリングがＭＬＤとほぼ同等の伝送特性が実現できることが示されている。しかし、ＬＲ技術を適切に適用するためには、空間多重されている各データストリームに用いられているデータ変調方式を揃える必要があった。

　また、伝搬路は時間及び周波数選択性を有する無線通信技術においては、伝搬路の状態に応じて変調方式や符号化率を適応的に変化させる適応変調技術が周波数利用効率の向上に不可欠である。ＭＩＭＯ伝送に適応変調技術を用いることは、空間多重されている各データストリームに対して、異なる変調方式を割り当てることになることを意味している。そのため、ＭＩＭＯ伝送にＬＲ技術を用いる場合、各データストリームに異なる変調方式を適用する適応変調技術は導入できないことを意味しており、周波数利用効率の改善に限界を与えてしまっていた。

　上述した課題に鑑み、本発明が目的とするところは、ＬＲ技術を用いるＭＩＭＯ空間多重伝送においても、適応変調技術を適用することにより、周波数利用効率の改善に寄与できる無線通信システム等を提供することである。

　上述した課題を解決するために、本発明の無線通信システム等は、以下の特徴を備えている。

　本発明の無線通信システムは、複数のアンテナを有する基地局装置と、複数のアンテナを有する端末装置とを含んで構成される無線通信システムであって、
　前記端末装置は、
　前記基地局装置に前記端末装置の受信品質に関連付けられた制御情報を通知し、
　前記基地局装置は、
　異なる複数のデータ変調方式が利用可能であり、
　前記端末装置宛の複数の送信データに対して、前記制御情報に基づいて、前記異なる複数のデータ変調方式のうち、それぞれ一つを用いてデータ変調を行い、
　前記データ変調が行われた複数の送信データを同一無線リソースに空間多重して送信し、
　前記端末装置は、
　前記基地局装置より送信される複数の送信データが空間多重された信号を受信し、
　前記基地局装置と前記端末装置間の伝搬路情報を表す第一の伝搬路行列と、前記第一の伝搬路行列に変換行列が乗算された第二の伝搬路行列に基づき、前記受信信号から所望の送信データを検出することを特徴とする。

　また、本発明の無線通信システムにおいて、前記変換行列は、行列式が１又は－１であり、構成要素が総てガウス整数である行列であることを特徴とする。

　また、本発明の無線通信システムにおいて、前記行列式が１又は－１であり、構成要素が総てガウス整数である行列は、前記第一の伝搬路行列を直交性の高い行列に変換する行列であることを特徴とする。

　また、本発明の無線通信システムは、前記異なる複数のデータ変調方式は、それぞれ異なる周波数利用効率が実現でき、それぞれお互いに関連付けられており、
　前記異なる複数のデータ変調方式の中で、最大の周波数利用効率が実現できるデータ変調方式を第一のデータ変調方式とすることを特徴とする。

　また、本発明の無線通信システムは、前記各データ変調方式の信号候補点が、前記第一のデータ変調方式の信号候補点から抽出されるように関連付けられていることを特徴とする。

　本発明の無線通信システムは、複数のアンテナを有する基地局装置と、少なくとも一つのアンテナを有する複数の端末装置とを含んで構成される無線通信システムであって、
　前記端末装置は前記基地局装置に前記端末装置の受信品質に関連付けられた第一の制御情報と、前記基地局装置との間の伝搬路情報に関連付けられた第二の制御情報とを通知し、
　前記基地局装置は、
　異なる複数のデータ変調方式が利用可能であり、
　前記複数の端末装置宛の送信データに対して、前記第一の制御情報に基づいて、前記異なる複数のデータ変調方式のうち、それぞれ一つを用いてデータ変調を行い、
　前記第二の制御情報に基づいて、前記基地局装置と前記端末装置間の伝搬路情報を表す第一の伝搬路行列を取得し、
　前記第一の伝搬路行列と、前記第一の伝搬路行列に変換行列が乗算された第二の伝搬路行列に基づき、前記データ変調された複数の送信データに対して、プリコーディングを行い、
　前記プリコーディング後の複数の送信データを同一無線リソースに空間多重して送信し、
　前記端末装置は、
　前記空間多重して送信された信号から、所望のデータを検出することを特徴とする。

　また、本発明の無線通信システムにおいて、前記変換行列は、行列式が１又は－１であり、構成要素が総てガウス整数である行列であることを特徴とする。

　また、本発明の無線通信システムにおいて、前記行列式が１又は－１であり、構成要素が総てガウス整数である行列は、前記第一の伝搬路行列を直交性の高い行列に変換する行列であることを特徴とする。

　また、本発明の無線通信システムにおいて、前記異なる複数のデータ変調方式は、それぞれ異なる周波数利用効率が実現でき、それぞれお互いに関連付けられており、前記異なる複数のデータ変調方式の中で、最大の周波数利用効率が実現できるデータ変調方式を第一のデータ変調方式とすることを特徴とする。

　また、本発明の無線通信システムは、前記各データ変調方式の信号候補点が、前記第一のデータ変調方式の信号候補点から抽出されるように関連付けられていることを特徴とする。

　また、本発明の無線通信システムは、前記各データ変調方式の信号候補点間隔が前記第一のデータ変調方式の信号候補点間隔の整数倍となるように関連付けられていることを特徴とする。

　また、本発明の無線通信システムは、前記各データ変調方式の信号候補点が、前記第一のデータ変調方式と前記変換行列から算出される第二のデータ変調方式の信号候補点から抽出されるように関連付けられていることを特徴とする。

　また、本発明の無線通信システムにおいて、前記プリコーディングはｍｏｄｕｌｏ演算を含む非線形演算処理であることを特徴とする。

　本発明の基地局装置は、複数のアンテナを有する基地局装置と、複数のアンテナを有する端末装置とを含んで構成される無線通信システムに接続される基地局装置であって、
　異なる複数のデータ変調方式が利用可能であり、
　前記端末装置から、受信品質に関連づけられた制御情報を受信し、
　前記端末装置宛の複数の送信データに対して、前記制御情報に基づいて、前記異なる複数のデータ変調方式のうち、それぞれ一つを用いてデータ変調を行い、
　前記端末装置が、前記基地局装置と前記端末装置間の伝搬路情報を表す第一の伝搬路行列と、前記第一の伝搬路行列に変換行列が乗算された第二の伝搬路行列に基づき、前記受信信号から所望の送信データを検出することができるように、前記データ変調が行われた複数の送信データを同一無線リソースに空間多重して送信することを特徴とする。

　本発明の基地局装置は、複数のアンテナを有する基地局装置と、少なくとも一つのアンテナを有する複数の端末装置とを含んで構成される無線通信システムに接続される基地局装置であって、
　異なる複数のデータ変調方式が利用可能であり、
　前記端末装置から、前記基地局装置に前記端末装置の受信品質に関連付けられた第一の制御情報と、前記基地局装置との間の伝搬路情報に関連付けられた第二の制御情報とを受信し、
　前記複数の端末装置宛の送信データに対して、前記第一の制御情報に基づいて、前記異なる複数のデータ変調方式のうち、それぞれ一つを用いてデータ変調を行い、
　前記第二の制御情報に基づいて、前記基地局装置と前記受信装置間の伝搬路情報を表す第一の伝搬路行列を取得し、
　前記第一の伝搬路行列と、前記第一の伝搬路行列に変換行列が乗算された第二の伝搬路行列に基づき、前記データ変調された複数の送信データに対して、プリコーディングを行い、
　前記端末装置が、前記空間多重して送信された信号から、所望のデータを検出することができるように、前記プリコーディング後の複数の送信データを同一無線リソースに空間多重して送信することを特徴とする。

　本発明の端末装置は、複数のアンテナを有する基地局装置と、複数のアンテナを有する端末装置とを含んで構成される無線通信システムに接続される端末装置であって、
　前記基地局装置は、異なる複数のデータ変調方式が利用可能であり、
　前記基地局装置に通知した端末装置の受信品質に関連付けられた制御情報に基づいて、前記異なる複数のデータ変調方式のうちそれぞれ一つを用いてデータ変調が行われた複数の送信データが空間多重された信号を受信し、
　前記基地局装置と前記端末装置間の伝搬路情報を表す第一の伝搬路行列と、前記第一の伝搬路行列に変換行列が乗算された第二の伝搬路行列に基づき、前記受信信号から所望の送信データを検出することを特徴とする。

　本発明の端末装置は、複数のアンテナを有する基地局装置と、少なくとも一つのアンテナを有する複数の端末装置とを含んで構成される無線通信システムに接続される端末装置であって、
　前記基地局装置に前記端末装置の受信品質に関連付けられた第一の制御情報と、前記基地局装置との間の伝搬路情報に関連付けられた第二の制御情報とを通知し、
　前記基地局装置は、
　異なる複数のデータ変調方式が利用可能であり、
　前記複数の端末装置宛の送信データに対して、前記第一の制御情報に基づいて、前記異なる複数のデータ変調方式のうち、それぞれ一つを用いてデータ変調を行い、
　前記第二の制御情報に基づいて、前記基地局装置と前記受信装置間の伝搬路情報を表す第一の伝搬路行列を取得し、
　前記第一の伝搬路行列と、前記第一の伝搬路行列に変換行列が乗算された第二の伝搬路行列に基づき、前記データ変調された複数の送信データに対して、プリコーディングを行い、
　前記プリコーディング後の複数の送信データを同一無線リソースに空間多重して送信し、
　前記端末装置は、
　前記空間多重して送信された信号から、所望のデータを検出することを特徴とする。

　本発明によれば、空間分離処理においてＬＲ技術が用いられるＭＩＭＯ伝送においても、各データストリームで異なる変調方式を用いることが可能となるから、無線通信システムの周波数利用効率の改善に寄与することが可能となる。

基本技術を説明するための基地局装置の構成を示した図である。 基本技術を説明するための端末装置の構成を示した図である。 信号候補点を模式的に示した図である。 信号候補点を模式的に示した図である。 信号候補点を模式的に示した図である。 信号候補点を模式的に示した図である。 信号候補点を模式的に示した図である。 信号候補点を模式的に示した図である。 信号候補点を模式的に示した図である。 第１実施形態における基地局装置の構成を示した図である。 第１実施形態における端末装置の構成を示した図である。 信号候補点を模式的に示した図である。 信号候補点を模式的に示した図である。 第２～４実施形態における基地局装置の構成を示した図である。 第２～４実施形態における端末装置の構成を示した図である。 第５実施形態における端末装置の構成を示した図である。 第５実施形態における基地局装置の構成を示した図である。 第６実施形態の無線通信システムを説明するための図である。 第６実施形態の無線通信システムを説明するための図である。 第６実施形態における基地局装置の構成を示した図である。 第６実施形態における分散アンテナの構成を示した図である。 第６実施形態における端末装置の構成を示した図である。

　以下、図面を参照して本発明の無線通信システムを適用した場合における実施形態について説明する。なお、本実施形態において説明した事項は、発明を理解するための一態様であり、実施形態に限定して発明の内容が解釈されるものではない。

　［１．基本技術］
　まず、ＬＲ技術を用いるＭＩＭＯ空間多重伝送についての基本技術を説明する。Ｎ_ｔ本の送信アンテナを有する基地局装置（送信装置とも呼ぶ）に対して、Ｎ_ｒ本の受信アンテナを有する端末装置（受信装置とも呼ぶ）が接続している通信を対象とする。

　［１．１　基地局装置］
　図１は、基地局装置９０の構成を示すブロック図である。図１を用いて基地局装置９０における信号処理について説明する。送信装置である基地局装置９０は受信装置である端末装置９５に対して、Ｒ個のデータストリームを伝送しているものとする。Ｒはランク数とも呼ばれ、通常、ｍｉｎ（Ｎ_ｔ，Ｎ_ｒ）≧Ｒを満たす必要がある。ここでｍｉｎ（Ａ，Ｂ）はＡとＢのうち、値の小さいものを返す関数である。以下ではＲ＝Ｎ_t＝Ｎ_ｒであるものとして説明する。

　端末装置９５への送信データはチャネル符号化部９０２に入力され、チャネル符号化が行われる。その後、チャネル符号化部出力は直並列変換部９０４に入力され、ランク数Ｒの並列データに変換される。なお、この方法では、各データストリームに対して、同一の符号化率を適用することとなるが、送信データを先に直並列変換部９０４に入力し、並列データに変換したのち、各並列データをそれぞれ独立にチャネル符号化部に入力することで、データストリーム毎に異なる符号化率となるようにチャネル符号化しても良い。

　なお、送信データを、Ｒ_ｃ（＜Ｒ）個のデータストリーム（コードワードとも呼ぶ）に変換し、各コードワードを独立にチャネル符号化部９０２に入力し、チャネル符号化部出力を直並列変換部９０４に入力し、最終的にＲ個のデータストリームを生成するように処理しても良い。また、後述する適応変調技術では伝搬路の状態に応じてチャネル符号化率も変化させるのが一般的であるが、以下の説明では符号化率は伝搬路状態に依らず常に一定であるものとして説明していく。

　直並列変換部出力９０４はそれぞれデータ変調部９０６に入力され、ＱＰＳＫや１６ＱＡＭ等のデータ変調が施されるが、適用されるデータ変調方式は伝搬路の状態、すなわち各データストリームの受信品質に応じて決定される適応変調技術によって決定される。データ変調は１シンボルで伝送できるビット数（変調レベル、変調多値数とも呼ぶ）が多くなればなるほど、所要の伝送品質は高くなる。

　例えば、１シンボルで４ビットを送信できる１６ＱＡＭは１シンボルで２ビットを送信できるＱＰＳＫよりも所要伝送品質は高い。適応変調技術は、受信品質が低下しているデータストリームには変調多値数の小さい変調方式、受信品質が良好なデータストリームには変調多値数の大きい変調方式を適用することで、与えられた無線リソースにおいて達成できる最大の周波数利用効率を実現することを目的とした技術である。

　適応変調技術では、各データストリームの端末装置における受信品質を送信装置が把握している必要がある。受信品質は端末装置より制御情報として通知されるなどして送信装置は把握できるが、以下の説明では、送信装置は各データストリームの受信品質を理想的に把握できているものとして説明を行っていく。

　データ変調部９０６では、端末装置９５における受信品質に応じて入力されたデータに対してデータ変調を施すが、従来用いられているＱＰＳＫや１６ＱＡＭを変調方式として用いると、後述する端末装置９５での空間分離技術適用時にＬＲ技術を適用することが出来なくなってしまう。本実施形態のデータ変調部９０６で行われるデータ変調方式については、後述するものとする。

　データ変調部出力はその後、各データストリームが送信されるアンテナの無線送信部９０８に入力される。無線送信部９０８において、ベースバンド帯の送信信号が無線周波数（ＲＦ）帯の送信信号に変換される。無線送信部９０８の出力信号は、各送信アンテナ９１０よりそれぞれ送信される。

　［１．２　端末装置］
　図２は端末装置９５の構成を表すブロック図である。図２を用いて端末装置９５における信号処理について説明する。

　端末装置９５では、各アンテナ９５２で受信された信号が対応する無線受信部９５４に入力され、ベースバンド帯の信号に変換される。ベースバンド帯に変換された信号は、空間分離処理部９５６に入力され、空間多重されて受信されたデータストリームから所望のデータストリームを分離する信号分離処理が適用される。

　信号分離処理について説明する。以下では、Ｌａｔｔｉｃｅ　Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ（ＬＲ）技術を用いる空間フィルタリングにより信号分離処理を行うものとして説明する。

　第ｍ受信アンテナに受信される受信信号をｒ_ｍとし、ｒ＝[ｒ_１，．．．，ｒ_Ｎｒ]^Ｔを受信信号ベクトルとして定義する。なお［Ａ］^Ｔは行列Ａに対する転置処理を表す。ｒは次式で与えられる。

　ここで、ｈ_ｍ，ｎは送信装置（基地局装置）の第ｎアンテナと受信装置（端末装置）の第ｍアンテナ間の複素伝搬路利得を表す。ｈ_ｍ，ｎで構成される伝搬路行列ＨはＮ_ｒ行Ｎ_ｔ列の行列である。なお、Ｈは第一の伝搬路行列とも呼ぶこととする。ｓ_ｎは送信装置の第ｎアンテナから送信された送信シンボルである。η_ｍは第ｍ受信アンテナで加わる雑音を表す。

　空間フィルタリングでは、受信された信号にＮ_ｔ行Ｎ_ｒ列の線形フィルタＷを乗算することで空間分離を行う。空間フィルタリング後の受信信号ｒ＾は次式で与えられる。

　Ｗとして、ＺＦ規範及びＭＭＳＥ規範に基づいた線形フィルタを用いることが提案されている。例えばＺＦ規範に基づく線形フィルタは伝搬路行列Ｈの逆行列Ｈ^－１を線形フィルタとして用いる。Ｗ＝Ｈ^-1として式（２－１）に代入することで次式を得る。

　式（２－２）より、各データストリームがお互いに干渉を与えることなく完全に分離出来ていることが分かる。式（２－２）で与えられるｒ＾をｓに対する軟判定値とすることで、端末装置９５では、各データストリームにおける所望信号を検出することが可能となる。このように、空間分離処理部９５６では、伝搬路行列Ｈを把握している必要がある。

　なお、ＭＭＳＥ規範に基づく線形フィルタはｒ＾とｓの平均二乗誤差を最小にするフィルタであるが、例えばＨ’＝［Ｈ　σＩ］で表される拡大伝搬路行列（σは受信信号に印加される雑音電力の標準偏差、Ｉは単位行列）を伝搬路行列と見なしたときのＺＦ線形フィルタとして表現できる。

　通常、端末装置９５では基地局装置９０より送信される既知参照信号により伝搬路行列Ｈを推定することが出来る。既知参照信号は送信データ系列に多重されて送信される。多重方法としては、時間、周波数、符号分割多重等が考えられるが、以下では、既知参照信号列と送信データ系列はお互いに干渉を与えないように理想的に多重されているものとし、端末装置９５では既知参照信号により伝搬路行列Ｈを理想的に推定出来たものとして説明していく。

　ところで、空間フィルタリングによる空間分離性能は伝搬路行列の状態に応じて大幅に劣化してしまうことがある。例えば、伝搬路行列Ｈの行列式が非常に小さくなるような場合、雑音強調が発生してしまい、データストリーム検出後の受信信号対雑音電力比（ＳＮＲ）が大幅に低下してしまうためである。フィルタリング後の残留ストリーム間干渉を許容するＭＭＳＥ規範に基づく線形フィルタを用いることで、雑音強調の影響を抑えることが可能となるが、ＭＬＤと比較すると、やはり空間分離性能は劣っている。

　しかし、伝搬路行列が直交行列であれば、線形フィルタによる雑音強調は発生せず、ＭＬＤと等価な受信品質を空間フィルタリングでも達成することが出来る。このことに着目して提案されたのが、Ｌａｔｔｉｃｅ　Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ（ＬＲ）技術を用いた空間フィルタリング技術である。

　ＬＲ技術は与えられた行列に対して、ｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列を乗算する行列変換を行うことで、行列の直交性を高める技術である。ｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列を求める効率的なアルゴリズムとしてＬＬＬアルゴリズムが提案されている。ＬＲ技術を与えられた伝搬路行列に適用することで、伝搬路の直交性を高めることが出来るため、空間フィルタリングで発生する雑音強調の影響を低下させることが可能である。本実施形態においては、与えられた伝搬路行列に対して最適なｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列が算出されたものとして説明を行っていく。

　ＬＲ技術により変換された伝搬路行列をＨ＾とする。なおＨ＾を第二の伝搬路行列とも呼ぶ。Ｈ＾は次式で与えられる。

　Ｔがｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列である。ｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列は行列式が±１であり、実部と虚部が整数となる複素数（ガウス整数とも呼ぶ）を構成要素とする行列である。このように、本実施形態においては、第一の伝搬路行列Ｈに変換行列Ｔを乗算することにより、第二の伝搬路行列Ｈ＾に変換することを、格子基底縮小（LR）技術と呼ぶ。なお、変換行列Ｔの構成要素はガウス整数であることが最も望ましいが、伝送特性の変化が許容されるのであれば、複素数に分類される任意の数字が構成要素となっても良い。式（３）を用いて式（１－１）を次式のように変形できる。

　Ｈ＾を伝搬路行列、ｓ＾＝Ｔ^－１ｓを送信信号ベクトルと見なして、空間フィルタリングを行うことができる。Ｗ＝Ｈ＾^－１とすれば、空間分離処理出力は次式で与えられる。

　Ｈ＾はＨよりも直交性が高められた行列であるから、式（２－２）と比べて雑音強調が起こりづらく、良好な伝送特性を実現することが出来る。

　しかし、式（２－３）で得られる空間分離処理出力ｒ＾はｓ＾に対する判定値であり、ｓに対する判定値ではない。そのため、ｓ＾からｓを検出する処理が必要となる。ｓを検出する方法として、上述した非特許文献３において議論されている方法について説明する。

　端末装置９５では初めに、ｒ＾＝［ｒ＾_１，．．．，ｒ＾_Ｎｔ］^Ｔの各構成要素に対する量子化が行われる。これは、送信信号ベクトルｓに対して、ｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔが乗算されたｓ＾＝Ｔ^－１ｓが取り得る総ての信号候補点に対して、ｒ＾_ｎが最も近い信号候補点に量子化するというものである。

　ＬＲ技術を用いていない場合のデータ復調は、例えばＱＰＳＫ変調を用いていた場合、図３（ａ）に示されている信号候補点４点のうち、空間分離処理出力との２乗ユークリッド距離が最小となる信号候補点を所望信号点として採用する。一方、ＬＲ技術を用いた場合、信号候補点は４点ではなく、ｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔが乗算されたｓ＾＝Ｔ^－１ｓであるから、信号候補点は無限個に存在する（図４参照）。なお、図４では、各データストリームで総てＱＰＳＫ変調を用いているものとしている。

　総て１６ＱＡＭを用いた場合については図５に示している。なお、参考のため、図４及び図５で示されている信号候補点の中で、元々の変調方式における信号候補点については、白抜きの三角で表現し、その他の候補点については白抜きの丸で表現している（なお、実際には図４及び図５で示した総ての信号候補点を必ずしもとるものでもなく、このうちのどの信号候補点をとるかは伝搬路行列Ｈに基づいて算出される行列Ｔに依存する）。

　この、無限個の信号候補点より、空間分離処理出力が最も近い点をｓ＾に対する所望信号点として採用するのが、ｒ＾の各構成要素に対する量子化である。よってこの量子化のことをｓ＾領域における信号判定とも呼ぶ。

　ＬＲ技術を用いた場合、信号候補点は無限個存在するから、ｒ＾に対する所望信号点の検出には膨大な演算量が必要になる。しかし、図４より信号候補点には規則性があることが分かり、各信号候補点間隔は総て１／√２の整数倍であることが分かる（図５においては１／√１０の整数倍である）。これは、ｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列の構成要素が総てガウス整数であることと、全データストリームが同一の変調方式を用いているためである。信号候補点に対する規則性を用いれば、ｒ＾に対する量子化は容易に行うことが出来る。具体的な手法として、はじめに次のような値を定義する。

　ここで、１_ｍ×ｎは構成要素が総て１であるｍ行ｎ列の行列を表す。ｒ＾に対する量子化出力をｒ_Ｑとする。ｙを用いると、ｒ_Ｑは次式で与えられる。

　ここで、ｒｏｕｎｄ（ｘ）はｘに最も近いガウス整数を返す関数である。また、ｃは変調方式によって決定される値であり、ＱＳＰＫであれば、1/√２であり、１６ＱＡＭでは、１／√１０に設定される。一般的には、隣接信号候補点間隔の１／２の値に設定される。量子化出力ｒ_Ｑにｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔを乗算することにより、ｓ＾に対してではなく、ｓに対する判定値ｓ＾_Ｑが算出される。

　最終的に算出されたｓ＾_Ｑが空間分離処理部出力として出力される。

　なお、式（６）で表される判定値は硬判定値である。空間分離処理部において、空間フィルタリングではなく、並列干渉キャンセラ等の繰り返し信号処理を用いる場合や、チャネル符号化において、ターボ符号などの軟判定値を復号に用いる符号を用いる場合には、判定値として軟判定値を用いる必要があるが、軟判定値についても、上述した非特許文献３等に記載の方法によって出力することが可能である。

　以上、ＬＲ技術を用いた空間フィルタリングについて説明した。空間分離処理として空間フィルタリングを用いるものとして説明してきたが、この空間フィルタリング以外の空間分離処理技術である、ＭＬＤや干渉キャンセラ技術にもＬＲ技術を用いることは可能である。また、基地局装置９０において予め線形フィルタを乗算してから送信するプリコーディング送信を行う場合においても、ＬＲ技術を用いることは可能である。

　上記方法により空間分離処理部９５６より出力された信号はデータ復調部９５８に入力され、データ復調が行われたあとで、並直列変換部９６０に入力され直列データに変換される。並直列変換部出力がチャネル復号部９６２に入力され、チャネル復号が行われる。チャネル復号出力が所望の信号系列の端末装置における推定系列となる。

　以上が、ＬＲ技術を用いるＭＩＭＯ空間多重伝送の概要となる。ＬＲ技術は端末装置９５において、空間多重されて受信された信号から所望の信号を検出するための空間分離処理部９５６において用いられる。しかし、従来のＬＲ技術を用いた空間分離処理では、各データストリームに対して、同じデータ変調方式を行う必要がある。なぜならば、各データストリームに対して異なる変調方式を用いてしまった場合、ｓ＾＝Ｔ^－１ｓが取り得る総ての信号候補点に対する規則性（図４及び図５参照）が崩れてしまうからである。

　なお、実際にｓ＾が取り得る信号点はＴに応じて決定されるため、あらゆるＴにおいて、図４及び図５に記載の総ての信号候補点を取り得るというわけではなく、総ての信号候補点の部分集合が取り得る信号候補点ということになる。

　具体例として、基地局装置９０及び端末装置９５のアンテナ数を８とする。そしてある時刻における伝搬路行列Ｈからｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔを算出し、それを用いてｓ＾を表現するものとする。８送信８受信であるから、合計８データストリームの伝送を行うことが出来る。ここで、全部のデータストリームに対してＱＰＳＫ変調を用いた場合のＴ^－１ｓの様子を図６、総て１６ＱＡＭ変調を用いた場合を図７に、ＱＰＳＫと１６ＱＡＭを各４ストリームに対して用いた場合を図８にそれぞれ示す。

　図６及び図７で表されるＴ^－１ｓは総て図４及び図５で表される信号候補点のどれかに一致しているのに対して、図８で表されるＴ^－１ｓは図６及び図７のいずれの信号候補点にも一致していないことが分かる。

　これは、ＱＰＳＫと１６ＱＡＭとで隣接する２点の信号点間隔が異なるためである。空間多重されている各データストリームに対して適用されている変調方式として、ＱＰＳＫ変調と１６ＱＡＭ変調とが混在している場合、Ｔ^－１ｓが取り得る信号候補点は無限にあり、また信号候補点間距離にも規則性が存在しないため、ｒ＾に対する量子化が不可能である。そのため、ＬＲ技術を用いている場合、空間多重されている各データストリームに対して、同一の変調方式を用いる必要があるのである。

　しかし、このことは各ストリームで異なる変調方式を用いる適応変調技術が行えないことを意味している。そこで、本実施形態では、ＬＲ技術を用いた空間分離処理を行いながら、各データストリームに異なるデータ変調方式を用いる方法を開示する。

　［２．第１実施形態］
　本発明を適用した第１実施形態では、Ｎ_ｔ送信アンテナを有する基地局装置とＮ_ｒ受信アンテナを有する端末装置とが通信を行なうＭＩＭＯ空間多重伝送を対象とする。

　ここで、図１０は、基地局装置１０の構成を示すブロック図であり、図１１は端末装置２０の構成を示すブロック図である。送信装置（基地局装置）は受信装置（端末装置）に対して、Ｒ個のデータストリームを伝送しているものとする。Ｒはｍｉｎ（Ｎ_ｔ，Ｎ_ｒ）≧Ｒを満たす必要がある。以下ではＲ＝Ｎ_t＝Ｎ_ｒであるものとして説明する。

　図１０は、基地局装置１０の構成を示した図であり、チャネル符号化部１１０と、直列並列変換部１２０と、データ変調部１３０と、無線送信部１４０と、アンテナ部１５０とを含んで構成されている。また、図１１は、端末装置２０の構成を示した図であり、アンテナ部２１０と、無線受信部２２０と、空間分離処理部２３０と、データ復調部２４０と、並直列変換部２５０と、チャネル復号部２６０とを含んで構成されている。

　ここで、各構成装置における信号処理は、前述したＬＲ技術を用いるＭＩＭＯ空間多重伝送における各構成装置（図１及び図２参照）の信号処理とほぼ同一である。異なるのは、基地局装置におけるデータ変調部と、端末装置における空間分離処理部と、端末装置におけるデータ復調部である。以下では、これら３つの構成装置における信号処理を中心に説明していく。

　［２．１　基地局装置］
　はじめに、基地局装置の構成について説明する。まず、データ変調部１３０における信号処理について説明する。前述したＬＲ技術を用いるＭＩＭＯ空間多重伝送に関する説明の中で、ＬＲ技術を空間分離処理に用いるためには、送信信号ベクトルｓとｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列とで構成されるｓ＾＝Ｔ^－１ｓが取り得る総ての信号候補点間距離に規則性が存在する必要があることを述べた。

　しかし、このことは、各データストリームに対してぞれぞれ周波数利用効率が異なる、つまり単位周波数あたりで送信可能なビット数が異なる変調信号を用いる適応変調を行うことが出来ないことを意味しており、周波数利用効率の改善に限界を与えてしまう。そこで、本実施形態では、適応変調技術への利用が想定されているＱＰＳＫや１６ＱＡＭなどの直交振幅変調方式（ＱＰＳＫは位相変調方式にも分類されるが、ここでは直交振幅変調方式の一種として定義する）のいずれを混在して使ったとしても、ｓ＾＝Ｔ^－１ｓが取り得る総ての信号候補点間距離に規則性を存在させる方法を開示している。

　適応変調技術としてＱＰＳＫと１６ＱＡＭの二つの変調方式を用いる場合を考える。つまり、伝送品質の悪いストリームにはＱＰＳＫ、伝送品質の良好なストリームには１６ＱＡＭを用いることになる。従来用いられているＱＰＳＫと１６ＱＡＭの信号点配置図は図３に示されている。信号点間隔は送信電力を一定にするという条件のもとで隣接する２点間の信号点間隔が最も長くなるように設定される。

　ｓ＾＝Ｔ^－１ｓの信号候補点が図８のように、無規則に並んでしまうのは、ＱＰＳＫと１６ＱＡＭとで信号点間距離に関連性が無いためである。そこで、本実施形態においては、各データストリームに対して用いられる複数の変調方式の中で、最大の変調多値数を有する変調方式（これを第一のデータ変調方式とも呼ぶ）が用いる信号候補点を用いて、多値数の少ない変調方式の信号候補点を決定する。

　本実施形態においては、ＱＰＳＫの信号候補点は図３（ｂ）が示している１６ＱＡＭの信号候補点１６点の中から４点を抽出することにより決定する。

　抽出方法の一例として、例えば図１２（ａ）に示す方法が考えられる。図１２（ａ）で示される４点それぞれに対して、２ビットの情報割り当てれば良い。図１２（ａ）にはグレイ符号化を用いた場合の一例を示している。このとき、隣接信号候補点間隔は√２であり、従来のＱＰＳＫと隣接信号候補点間隔は変わらないことが分かる。

　なお、上記説明において新たに定義されたＱＰＳＫ変調方式は、従来のＱＰＳＫ変調とは信号候補点が異なるため、厳密な意味ではＱＰＳＫ変調と呼ぶことは出来ないが、説明を簡単にするために、以降の説明でも、周波数利用効率として２ｂｐｓ／Ｈｚが達成可能な変調方式についてはＱＰＳＫ変調と呼ぶこととする。同様に、周波数利用効率としてＪｂｐｓ／Ｈｚの伝送が可能な２^ＪＱＡＭ変調についても、従来方式と信号候補点が異なる場合についても、達成可能な周波数利用効率が変わらない限り、同じ呼び方をすることとする。

　次いで、適応変調方式として、ＱＰＳＫと１６ＱＡＭと６４ＱＡＭが混在されて用いられることを考える。このとき、第一の変調方式は６ｂｐｓ／Ｈｚの伝送を可能とする６４ＱＡＭとなるから、６４ＱＡＭが有する６４個の信号候補点の中から、１６点の信号点を抽出して１６ＱＡＭに対応する変調方式のとし、一方で、４点を抽出してＱＰＳＫに対応する変調方式とすれば良い。抽出方法の一例を図１３に示す。抽出された信号候補点に対して、それぞれ情報を割り当てれば良い。ＱＰＳＫに対応する変調方式に対しては２ビット、１６ＱＡＭに対応する変調方式に対しては４ビットを割り当てれば良い。

　以上、第１実施形態で用いる変調方式に対して、具体例を挙げて説明した。一般的に、Ｊｂｐｓ／Ｈｚの伝送が可能な直交振幅変調方式では、２^Ｊ個の信号候補点が存在する。よって、適応変調技術で用いられることが想定される変調方式の中で、最大の変調多値数を有する変調方式が有する信号候補点の中から、Ｋ個の信号候補点を抽出することで定義される新しい変調方式を（ｌｏｇ_２Ｋ）ｂｐｓ／Ｈｚの伝送が可能な変調方式として用いれば良い。

　基地局装置１０のデータ変調部１３０では、以上説明してきたような変調方式を、端末装置２０の受信品質に応じて各データストリームに対して適用する。データ変調部１３０以外の構成装置における信号処理はＬＲ技術を用いるＭＩＭＯ空間多重伝送と同じであるため、説明は省略する。

　［２．２　端末装置］
　続いて端末装置２０について説明する。端末装置２０では、空間分離処理部２３０及びデータ復調部２４０における信号処理がＬＲ技術を用いるＭＩＭＯ空間多重伝送と異なるが、他の構成装置における信号処理は同じであるため、説明は省略する。

　空間分離処理部２３０では、ＬＲ技術を用いるＭＩＭＯ空間多重伝送と同様に、ＬＲ技術の適用及び線形フィルタの乗算を行い、ｓ＾＝Ｔ^－１ｓに対応する軟判定値ｒ＾を算出する。その後、従来技術と同様に量子化が行われるが、このとき量子化は、適応変調技術で用いられている変調方式の中で、最大の変調多値数を有する変調方式が、総てのデータストリームに対して用いられたものとしてｒ＾に対する量子化を行う。

　例えば、ＱＰＳＫと１６ＱＡＭが適応変調に用いられているのであれば、１６ＱＡＭを基準とする、すなわち、式（５）においてｃの値を１／√１０と設定すれば良い。基地局装置１０のデータ変調部１３０において、前述したようなデータ変調が行われていれば、たとえＱＰＳＫ変調と１６ＱＡＭ変調とが混在していてもｓ＾＝Ｔ^－１ｓが取り得る信号点は図５や図７に示されている信号候補点のいずれかになるからである。

　なお、空間分離処理部出力は各データストリームのデータ復調部２４０に入力されるが、各データ復調部２４０では、実際に当該データストリームで用いられている変調方式に基づいてデータ復調が行われるが、そのときに基準となるのは、図１２や図１３に示されているような、最大多値変調となる変調方式の信号候補点から抽出された信号候補点によって定義される信号候補点である。データ復調の方法として、例えば、各データ復調部では、信号分離処理部から入力された軟判定値に対して、２乗ユークリッド距離が最も小さい信号候補点を抽出し、それを所望のデータとして検出すれば良い。

　端末装置２０における信号処理については、空間分離処理部２３０とデータ復調部２４０とを除き、ＬＲ技術を用いるＭＩＭＯ空間多重伝送と変わらないため、説明は省略する。

　なお、本実施形態は、無線接続方式については特に限定していない。上記説明は、狭帯域伝送を対象としたものとなるが、例えば、ＬＴＥの下りリンク伝送に採用されている直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）方式に適用することも可能である。この場合は、サブキャリア毎に本発明を適用すれば良く、また複数サブキャリアを一纏めとしたリソースブロック毎に本発明を適用しても良い。また、シングルキャリア周波数分割多重アクセス（ＳＣ－ＦＤＭＡ）等のシングルキャリアベースのアクセス方式に適用しても良い。

　第１実施形態では、ＬＲ技術を空間分離処理に用いるＭＩＭＯ伝送において、各データストリームで異なる変調方式を用いる適応変調技術を用いることのできるデータ変調方式を明らかにした。

　本実施形態によれば、空間分離処理においてＬＲ技術が用いられるＭＩＭＯ伝送においても、各データストリームで異なる変調方式を用いることが可能となるから、無線通信システムの周波数利用効率の改善に寄与することが可能となる。

　［３．第２実施形態］
　第１実施形態では、複数の送信アンテナを有する基地局装置と複数の受信アンテナを有する端末装置との1対１のＭＩＭＯ伝送を対象とした。このようなＭＩＭＯ伝送のことをシングルユーザＭＩＭＯ（ＳＵ－ＭＩＭＯ）伝送と呼ぶ。

　ところで、ＭＩＭＯ伝送が達成できる最大周波数利用効率は無線システムが有する送信アンテナ数Ｎ_ｔと受信アンテナ数Ｎ_ｒの小さい方の値に比例する。しかし、端末装置に配置できるアンテナ数には制限があるため、ＳＵ－ＭＩＭＯ伝送で達成できる周波数利用効率もまた制限されてしまう。

　そこで、最近複数の端末装置を大規模アンテナアレーと見なしてＭＩＭＯ伝送を行うマルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ－ＭＩＭＯ）伝送が注目を集めている。下りリンクＭＵ－ＭＩＭＯ伝送では、基地局装置において予め空間分離処理を施すプリコーディング処理を行うことで、優れた伝送特性を実現できる。その際に、ＬＲ技術を用いることで、その空間分離処理能力を大幅に改善できることが知られている。

　第２実施形態では、ＬＲ技術を用いるプリコーディングを行う下りリンクＭＵ－ＭＩＭＯ伝送を対象とし、端末装置毎に異なる変調方式を用いる適応変調技術を用いる場合を考える。

　第２実施形態では、Ｎ_ｔ本の送信アンテナを有する基地局装置１２に、１本の受信アンテナを有する端末装置がＵ個接続している場合を考える。なおＮ_ｔ＝Ｕであるものとして説明するが、各端末装置が複数の受信アンテナを有していてもよく、また各端末装置がランク２以上の伝送をする場合も、本実施形態に含まれる。

　［３．１　基地局装置］
　第２実施形態に係る基地局装置１２の構成を図１４に示す。図１４に示すように、基地局装置１２は、チャネル符号化部３１０と、データ変調部３２０と、Ｐｒｅｃｏｒｄｉｎｇ部３３０と、無線送信部３４０と、アンテナ３５０とを含んで構成されている。

　各ユーザ宛の送信データは、チャネル符号化部３１０及びデータ変調部３２０に入力され、チャネル符号化及びデータ変調が行われる。なお、各ユーザ宛の送信データに適用されるチャネル符号化率及びデータ変調方式は、事前に各ユーザより通知される各ユーザの受信品質に関連付けられた制御情報に基づいて、既に決定されているものとする。データ変調部３２０における信号処理の詳細については、後述する。データ変調部出力はＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部３３０に入力される。

　下りリンクＭＵ－ＭＩＭＯ伝送では、各ユーザ宛の送信データが空間多重されて基地局装置１２より送信されるため、各端末装置には自局宛のデータとともに、他端末装置宛のデータが干渉信号として受信されてしまう。Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部３３０では、各端末装置において所望信号を検出できるような信号処理を送信信号に対して行う。

　Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部３３０にて行われる信号処理について説明する。なお、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部３３０には各ユーザ宛の送信データ｛ｓ_ｕ；ｕ＝１～Ｕ｝を要素とする送信信号ベクトルｓ＝［ｓ_１，．．．，ｓ_Ｕ］^Ｔが入力される。Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部３３０では、送信信号ベクトルに対して、Ｕ×Ｎ_ｔの線形フィルタ行列Ｗが乗算されることで、符号化送信信号ｘ＝Ｗｓが生成される。線形フィルタ行列Ｗについては、様々な算出方法があるが、以下では各端末装置に受信される干渉信号電力を０とするＺＦ規範に基づく線形フィルタを用いるものとする。

　ＺＦ線形フィルタは、基地局装置１２と各端末装置間との複素伝搬路利得で構成される伝搬路行列Ｈに基づいて算出される。ここで、伝搬路行列を次式のように定義する。

　ここで、ｈ_ｕ，ｎは基地局装置１２の第ｎ送信アンテナ（ｎ＝１～Ｎ_ｔ）と第ｕ端末装置間（ｕ＝１～Ｕ）との複素伝搬路利得を表す。ＺＦ線形フィルタＷ_ＺＦはＨの逆行列で定義されており、Ｗ＝Ｈ^－１となる。なお、送信アンテナ数と端末装置数が異なる場合、Ｈは正方行列ではなくなるため、ＺＦ線形フィルタＷ_ＺＦはＨの一般逆行列として定義される。

　このように、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部３３０では基地局装置１２が各端末装置との伝搬路情報を把握している必要がある。基地局装置１２が伝搬路情報を把握する方法として、各端末装置が基地局装置より送信される既知参照信号系列により伝搬路情報を推定し、その情報を基地局装置１２に通知する方法がある。

　このとき、参照信号系列の送信方法は第１実施形態における送信方法と同じである（ただし、第１実施形態における受信アンテナは第２実施形態では端末装置となる）。また、端末装置２２から送信信号（上りリンク信号）より基地局装置１２が推定する方法もある。以下では、基地局装置１２は伝搬路情報を理想的に把握できているものとして説明する。

　Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部３３０では、符号化送信信号ｘに対して、送信電力を一定とする電力正規化が行われる。電力正規化は電力正規化係数βを乗算することで行われ、電力正規化後の符号化送信信号は、ｘ＝βＷｓで表される。なお、電力正規化係数にも算出方法はいくつか存在するが、以下では平均送信電力を一定にするような電力正規化係数を用いるものとする。このとき、βは次式で与えられる。

　ここで、Ａ^Ｈは行列Ａの随伴行列を表す。また、ｔｒ（Ａ）は行列Ａに対するトレース演算を表す。また、Ｅ［ｘ］は確率変数ｘに対するアンサンブル平均を表している。

　ｘ＝βＷｓを送信信号として、基地局装置１２より送信した場合を考える。第ｕ端末装置で観測される受信信号をｒ_ｕとしたとき、受信信号ベクトルｒ＝［ｒ_１，．．．，ｒ_Ｕ］^Ｔは次式で与えられる。

　式（９－１）より、各端末装置には自局宛の送信データのみが受信できることが分かる。

　しかし、式（９－１）で表される各端末装置の受信信号の受信ＳＮＲは、電力正規化項βに比例する。βは式（８）で表されているように、伝搬路行列Ｈから算出されるＷに依存し、伝搬路行列Ｈの直交性が低い場合、βの値は著しく小さくなってしまう。このことは、受信ＳＮＲが低下してしまうことを意味しており、伝送品質の劣化を招いてしまう。

　そこで、第１実施形態と同様に、伝搬路行列ＨにＬＲ技術を適用することを考える。ＬＲ技術を適用することにより、伝搬路行列Ｈの直交性が維持されることで、受信ＳＮＲの低下を防ぐことが可能となる。

　第２実施形態では、伝搬路行列Ｈの随伴行列Ｈ^ＨにＬＲ技術を適用する。直交性が改善された伝搬路行列をＨ＾とすると、Ｈ＾^Ｈ＝Ｈ^ＨＴと表すことが出来るため、ＬＲ技術が適用された伝搬路行列はＨ＾＝Ｔ^ＨＨで表現される。Ｔはｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列であるから、Ｔの随伴行列Ｔ^Ｈもｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列である。以下では、Ｔ^Ｈを新たにＴと定義して説明をしていく（すなわちＨ＾＝ＴＨである）。この関係を用いると、式（９－１）は次式のように表すことが出来る。

　よって、線形フィルタＷはＬＲ技術が適用された伝搬路行列Ｈ＾の逆行列Ｈ＾^－1を用いれば良いため、電力正規化係数が小さくなる確率が小さくなる。Ｗ＝Ｈ＾^－1を式（９－２）に代入することでｒ＝βＴ^－１ｓ（雑音項は省略）となる。しかし、この状態では、各端末装置には他端末装置宛の送信信号が干渉として受信されてしまう。

　そこで、基地局装置１２のＰｒｅｃｏｄｉｎｇでは、本来の送信信号ｓにｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列ＴをかけたＴｓを送信信号として捉えてＰｒｅｃｏｄｉｎｇを行う。ｓをＴｓに置き換えることで、式（９－２）はｒ＝βｓとなり、各端末装置は所望信号のみを検出することが可能となる。

　しかし、Ｔｓを送信信号とすると、送信電力が増大してしまうという問題がある。これは図６等をみれば分かるように、Ｔｓの信号点は信号点領域全体に渡って存在するためである。そこで、ＬＲ技術を用いる下りリンクＭＵ－ＭＩＭＯでは、送信電力の増大を防ぐために、Ｔｓに対して、ｍｏｄｕｌｏ演算を施す。

　ｍｏｄｕｌｏ演算Ｍｏｄ_Ｍ（ｘ）は、ある入力ｘに対して、その出力が?Ｍより大きく、かつＭ以下に収まるようにするものである。ここでＭはＭｏｄｕｌｏ幅と呼ばれ、入力される信号の特性に応じて設定される。例えばＱＰＳＫ変調信号が入力される場合には、Ｍ＝√２と設定される。以下では、送信信号ベクトルｓを構成する信号は総てＱＰＳＫ変調されたものとして説明を行う。

　いま、ｓ＾＝Ｔｓとして、ｓ＾＝［ｓ＾_１，．．．，ｓ＾_Ｕ］^Ｔであるものとする。ｓ＾_ｕに対して、ｍｏｄｕｌｏ演算を施した場合、その出力は次式で与えられる。

　ここで、ｆｌｏｏｒ（ｘ）は実数ｘを超えない最大の整数を返す関数であり、床関数とも呼ばれる。また、Ｒｅ（ｃ）及びＩｍ（ｃ）はそれぞれ、複素数ｃの実数及び虚数を返す関数である。２Ｍｚ_ｔ，ｕは式（１０－１）の第１式の第２項以降をまとめたものであり、ｍｏｄｕｌｏ演算の等価表現もしくは摂動ベクトルと呼ばれる。なお、ｚ_ｔ，ｕはガウス整数である。

　ｍｏｄｕｌｏ演算を施すことにより、ｓ＾＝Ｔｓはどのようなｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔが乗算されたとしても、その振幅は一定値に収まるため、送信電力の急激な増大は起こらない。式（１０－１）で表されるｍｏｄｕｌｏ演算出力を要素とする送信信号ベクトルｓ＾_Ｍ＝［ｓ＾_１，．．．，ｓ＾_Ｕ］^Ｔ＝ｓ＾＋２Ｍｚ_ｔを式（９－２）で表される受信信号のｓの部分に代入することで次式を得る。

　各端末装置では受信された信号に対して、電力正規化係数による正規化を行った後、基地局装置１２で行われたものと同じｍｏｄｕｌｏ演算を施す。

　ここで、Ｔはｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列であり、ｚ_ｔの構成要素もガウス整数であるため、Ｔ^－１ｚ_ｔの構成要素も総てガウス整数である。そのため、雑音の影響が少なければ、ｍｏｄｕｌｏ演算によりＴ^－１ｚ_ｔ＋ｚ_ｒ≒０となり、総ての端末装置において、所望信号のみを検出することが可能である。

　以上説明してきたことに基づき、基地局装置１２のＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部３３０における信号処理についてまとめる。Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部３３０では、初めに端末装置との間の伝搬路行列Ｈに対して、ＬＲ技術を適用し、ｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔを求める。そして、ＬＲ技術が適用された伝搬路行列Ｈ＾に基づいて線形フィルタＷを算出する。その後、入力された送信信号ベクトルｓに対して、ｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔを乗算し、その後ｍｏｄｕｌｏ演算を施す。そして、ｍｏｄｕｌｏ演算が施された送信信号ベクトルに対して、線形フィルタＷ及び電力正規化係数βを乗算することで、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部出力ｓ_ｐが出力される。ｓ_ｐは次式で与えられる。

　図１４に戻り、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部出力は、その後で対応する送信アンテナの無線送信部３４０に入力され、無線送信３４０部において、ベースバンド帯の送信信号が無線周波数（ＲＦ）帯の送信信号に変換される。無線送信部の出力信号は、各送信アンテナ３５０よりそれぞれ送信される。

　Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部３３０における信号処理について説明した上で、本実施形態における基地局装置１２のデータ復調部３２０における信号処理について説明する。ＬＲ技術を用いるプリコーディングを行うためには、送信電力の増大を防ぐために、送信信号ベクトルｓにｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔが乗算された信号ベクトルｓ＾＝Ｔｓに対して、ｍｏｄｕｌｏ演算を施す必要がある。

　ところで、ｍｏｄｕｌｏ演算のパラメータの一つであるｍｏｄｕｌｏ幅は入力される信号の変調方式に基づき決定される。最適なｍｏｄｕｌｏ幅は各変調方式における信号候補点間距離（図３参照）の整数倍となることが知られている。

　例えばＱＰＳＫであれば、ｍｏｄｕｌｏ幅は√２（＝１×√２）であり、１６ＱＡＭであれば４／√１０（＝２×２／√１０）、６４ＱＡＭであれば８／√４２（＝４×２／√４２）となる。よって、ｍｏｄｕｌｏ幅は入力される信号の変調方式に基づいて決定される。

　ところで、下りリンクＭＵ－ＭＩＭＯ伝送においては、同時接続している端末装置の受信品質はそれぞれ独立に変動するから、各端末装置の受信品質に応じて最適な変調方式を選択する適応変調技術を用いることが周波数利用効率の改善に有効である。

　ところが、各端末装置宛の送信データに対して異なる変調方式を用いることは、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部３３０に入力される送信信号ベクトルｓが異なる変調信号で構成されることを意味している。通常、ｍｏｄｕｌｏ演算に用いられるｍｏｄｕｌｏ幅は変調シンボル毎に最適な値が存在する。そのため、送信信号ベクトルｓが異なる変調信号で構成されている場合、一部の変調シンボルに対して最適なｍｏｄｕｌｏ演算を行うことが出来ない。最適なｍｏｄｕｌｏ幅より短いｍｏｄｕｌｏ幅に設定すると、受信信号に対する判定誤りを増加させてしまう。

　反対に、最適値よりも長い値に設定すると、所要送信電力の増大を招いてしまうため、やはり伝送品質は劣化してしまう。例えば、ＱＰＳＫ変調シンボルと１６ＱＡＭ変調シンボルとが混在している場合に、ｍｏｄｕｌｏ幅として１６ＱＡＭの最適値を用いた場合、ＱＰＳＫにとってそのｍｏｄｕｌｏ幅は最適な値よりも短いために、ＱＰＳＫ変調シンボルの受信品質は低下してしまう。

　そこで、第２実施形態における基地局装置１２のデータ変調部３２０においても、従来用いられているＱＰＳＫや１６ＱＡＭ等の変調信号とは異なる別の変調方式を用いる。具体的には、第１実施形態で対象としたデータ変調方法を用いれば良い。

　いずれの場合においても、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部３３０で行うｍｏｄｕｌｏ演算のｍｏｄｕｌｏ幅は、適応変調技術の中で用いられる複数の変調方式の中で、最も変調多値数が大きい変調方式において最適なｍｏｄｕｌｏ幅を用いれば良い。例えば、各端末装置宛の送信データにはＱＰＳＫもしくは１６ＱＡＭ変調を用いる場合、ｍｏｄｕｌｏ幅は１６ＱＡＭ変調に対する最適な値である４／√１０に設定すれば良い。

　なお、前述の説明で対象としているＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部３３０では、ＬＲ技術を適用した伝搬路行列Ｈ＾に基づいて算出される線形フィルタＷを使ったプリコーディングであるが、本実施形態で対象としている適応変調技術は、ＬＲ技術を用いた他のプリコーディングが行われたとしても適用することが可能である。

　この場合のプリコーディング方式として、Ｔｏｍｌｉｎｓｏｎ－Ｈａｒａｓｈｉｍａ－ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ（ＴＨＰ）や、最適な摂動ベクトルを探査・適用することで最良の電力効率を下りリンクＭＵ－ＭＩＭＯ伝送で実現するＶｅｃｔｏｒ　ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ（ＶＰ）技術などの非線形プリコーディング技術が考えられる。

　ＴＨＰとＶＰは、伝搬路行列Ｈと送信信号ベクトルｓに基づいて行われる非線形プリコーディング技術であるが、ＬＲ技術を適用したＨ＾を伝搬路行列と見なしてＴＨＰやＶＰを適用することにより、伝送品質の改善及び演算量の削減が期待できる。このような非線形プリコーディングにＬＲ技術を用いる場合においても、データ変調方式として、例えば第１実施形態が対象とした方法を用いれば、各ユーザ宛の送信データに異なる変調方式を用いる適応変調技術を用いることが可能となる。

　［３．２　端末装置］
　図１５は第２実施形態に係る端末装置２２の装置構成を示している。端末装置２２では、受信アンテナ４１０で受信された信号が対応する無線受信部４２０に入力され、ベースバンド帯の信号に変換される。ベースバンド帯に変換された信号は、伝搬路補償部４３０に入力される。

　伝搬路補償部４３０では、入力された受信信号に対して、電力正規係数による正規化が行われたあとで、ｍｏｄｕｌｏ演算が適用され伝搬路補償部出力が生成される。このとき、ｍｏｄｕｌｏ幅は適応変調技術の中で用いられている最も変調多値数の大きい変調方式に対して最適なｍｏｄｕｌｏ幅を用いれば良い。

　伝搬路補償部出力はその後データ復調部４４０に入力される。データ復調部４４０では、基地局装置１２のデータ変調部３２０において用いられたデータ変調方法に基づいてデータ復調が行われる。

　例えば、基地局装置１２において、第１実施形態で対象とした変調方式が用いられているのであれば、その方式に基づいてデータ復調が行われる。当該無線通信システムで用いられる変調方式については、基地局装置１２と端末装置２２間で予め決定しておけば良い。

　データ復調部出力は、その後チャネル復号部４５０に入力され、チャネル復号が適用され、各端末装置宛の所望データが生成される。

　本実施形態によれば、ＬＲ技術を用いたプリコーディングを用いる下りリンクＭＵ－ＭＩＭＯ伝送においても、各端末装置宛の送信データに対して、異なる変調方式を適用する適応変調技術を用いることが可能となるため、下りリンクＭＵ－ＭＩＭＯ伝送のより一層の周波数利用効率の改善に寄与することが出来る。

　［４．第３実施形態］
　第２実施形態では、基地局装置においてＬＲ技術に基づいたプリコーディングを行う下りリンクＭＵ－ＭＩＭＯ伝送を対象として、ユーザ毎に異なる変調方式を適用する適応変調技術を適用する方法を開示した。下りリンクＭＵ－ＭＩＭＯにおいては、基地局装置において、送信電力の増大を抑えるｍｏｄｕｌｏ演算を適切に行えるように、変調方式に変更を与える必要がある。

　第３実施形態では、第１及び第２実施形態で対象とした方法とは異なるデータ変調方法により、ＬＲ技術に基づいたプリコーディングを行う下りリンクＭＵ－ＭＩＭＯ伝送において、適応変調技術を可能とする方法を開示する。

　本発明を適用した第３実施形態では、第２実施形態と同様に、Ｎ_ｔ本の送信アンテナを有する基地局装置１３に、１本の受信アンテナを有する端末装置２３がＵ個接続している場合を考える。なおＮ_ｔ＝Ｕであるものとして説明するが、送信アンテナ数と同時接続端末装置数は異なっていても良い。なお、各端末装置宛の送信データのことを指して、データストリームと呼ぶこととする。

　図１４及び図１５を用いて、第３実施形態に係る基地局装置１３及び端末装置１４について説明を行うが、各構成装置における信号処理は、第２実施形態における各構成装置の信号処理とほぼ同一である。

　異なるのは、基地局装置１３におけるデータ変調部３２２及びＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部３３２と、端末装置２３における伝搬路補償部４３２とデータ復調部４４２とである。以下では、これら４つの構成装置における信号処理を中心に説明していく。

　［４．１　基地局装置］
　はじめに、基地局装置１３について説明する。基地局装置１３については、まず、データ変調部３３２における信号処理について説明する。第１及び第２実施形態の説明の中で、ＬＲ技術を空間分離処理に用いるためには、送信信号ベクトルｓとｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列とで構成されるｓ＾＝Ｔ^－１ｓが取り得る総ての信号候補点間距離に規則性が存在する必要があることを述べた。そして、第１及び第２実施形態においては、データ変調方式として、適応変調技術に使われる複数の変調方式の中で、最大の多値数を有する変調方式が有する信号候補点に基づいて、新たに変調方式を定義する方法を対象とした。第３実施形態では、従来の無線伝送に使われている変調方式の信号点間隔を調整することにより、ＬＲ技術を用いたＭＩＭＯ伝送において、適応変調を行う方法を開示する。

　初めに適応変調技術としてＱＰＳＫと１６ＱＡＭの二つの変調方式を用いる場合を考える。従来のＱＰＳＫの４個の信号候補点Ｑ_４は次式で与えられる。

　ＱＰＳＫの信号候補点間距離は√２である。一方、１６ＱＡＭの１６個の信号候補点Ｑ_１６は次式で与えられる。

　１６ＱＡＭの信号候補点間距離は２／√１０である。

　本実施形態においては、ＱＰＳＫの信号点間距離を縮めることで、ｓ＾＝Ｔ^－１ｓの信号候補点が規則的に並ぶようにする。ｓ＾＝Ｔ^－１ｓの信号候補点が規則的に並ぶようにするＱＰＳＫの信号点間距離の縮め方として、次式のようなものが考えられる。

　従来のＱＰＳＫにおける信号候補点間距離が√２であったのに対して、本実施形態におけるＱＰＳＫの信号候補点間距離は４／√１０であり、１６ＱＡＭの信号候補点間距離の２倍である。式（１４）で表される新しい信号候補点を用いたＱＰＳＫと従来の１６ＱＡＭを用いて、図８と同様にＴ^－１ｓを表わしたものを図９に示す。

　図９で表されているＴ^－１ｓは図５で表されている１６ＱＡＭにおけるＴ^－１ｓの信号候補点のいずれかに一致していることが分かる。よって、基地局装置１３におけるデータ変調部３２２において、式（１４）で表現されるようなＱＰＳＫ変調を用いることにより、基地局装置１３のＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部３３２では、送信信号は総て１６ＱＡＭで変調されているものとして、送信信号に対するｍｏｄｕｌｏ演算を施すことが可能となる。

　上記説明では、空間多重されている各データストリームに用いられている変調方式はＱＰＳＫと１６ＱＡＭのいずれかであるが、更に６４ＱＡＭや２５６ＱＡＭが空間多重されるようになっても、同じように信号点間距離を調整することで、ＬＲ技術を用いたとしても、各データストリームに異なる変調方式を用いることが可能である。

　ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ及び６４ＱＡＭが適応変調に用いられる場合を考えられる。６４ＱＡＭの６４個の信号候補点は次式で与えられる。

　この場合、ＱＰＳＫ及び１６ＱＡＭの信号候補点は次式で表されるように、従来のものから調整すれば良い。

　式（１６）及び式（１７）で表現される信号候補点をＱＰＳＫ及び１６ＱＡＭに適用し、６４ＱＡＭについては、式（１５）で表現される従来の信号候補点を用いて、各データストリームに対するデータ変調を行えば良い。

　基地局装置１３のＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部３３２では、総てのデータストリームに対して６４ＱＡＭを用いた場合のＴ^－１ｓの信号候補点（隣接信号候補点間隔は１／√４２）と一致するから、総てのデータストリームが６４ＱＡＭで変調されたものとして、送信信号に対してｍｏｄｕｌｏ演算を施せば良い。なお、このとき６４ＱＡＭの隣接信号候補点間距離に対して、ＱＰＳＫは６４ＱＡＭの４倍、１６ＱＡＭは６４ＱＡＭの２倍となる。

　以上、ＱＰＳＫと１６ＱＡＭが混在した場合及びＱＰＳＫと１６ＱＡＭと６４ＱＡＭが混在した場合の適応変調に用いることのできるデータ変調方法について説明した。説明してきたように、本実施形態の方法は、同時に用いられる可能性のあるデータ変調方式の中で、最大の変調多値数を有する変調方式に基づいて、その他の変調方式の変調方法、つまり信号点間隔が決定される。

　具体的には、最大の変調多値数を有する変調方式の信号点間隔をδとしたときに、最大多値数に対して２ｍビットだけ多値数が少ない変調方式の信号点間隔を２ｍδとすれば良い。上記例の場合、４ｂｐｓ／Ｈｚの伝送が可能な１６ＱＡＭが最大変調レベルであった場合、２ｂｐｓ／Ｈｚの伝送が可能なＱＰＳＫの信号点間隔は１６ＱＡＭの２倍とすれば良いし、６ｂｐｓ／Ｈｚの伝送が可能な６４ＱＡＭが最大変調レベルであった場合、４ｂｐｓ／Ｈｚの１６ＱＡＭは６４ＱＡＭの２倍、２ｂｐｓ／ＨｚのＱＰＳＫは６４ＱＡＭの４倍に信号点間隔を設定すれば良い。

　また、信号点間隔を調整することは、各変調方式に用いる送信電力を制御することで達成することも可能である。基地局装置のデータ変調部では、以上説明してきたような変調方式を、端末装置の受信品質に応じて各データストリームに対して適用する。

　次いで、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部３３２における信号処理について説明する。基本的な信号処理は第２実施形態の基地局装置１２におけるＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部３３０の信号処理と同様であるが、入力信号に対するｍｏｄｕｌｏ演算（式（１０－１）参照）のｍｏｄｕｌｏ幅については、今適応変調技術において用いられている変調方式のうち、最大の変調多値数を有する変調方式が全端末装置宛の送信データに用いられているものとして設定する。

　例えば、最大変調レベルが１６ＱＡＭであれば、各端末装置宛の送信データに用いられている変調方式の多値数によらず、ｍｏｄｕｌｏ幅は常に４／√１０と設定すれば良い。

　データ変調部３２２とＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部３３２以外の構成装置における信号処理は第２実施形態と同様であるため、説明は省略する。

　［４．２　端末装置］
　次いで、端末装置２３について説明するが、伝搬路補償部４３２及びデータ復調部４４２における信号処理を除き、他の構成装置における信号処理は第２実施形態とほぼ同じであるため説明は省略する。

　伝搬路補償部４３２では、入力された受信信号に対して、電力正規係数による正規化が行われたあとで、ｍｏｄｕｌｏ演算が適用され伝搬路補償部出力が生成される。このとき、ｍｏｄｕｌｏ幅は適応変調技術の中で用いられている最も変調多値数の大きい変調方式に対して最適なｍｏｄｕｌｏ幅を用いれば良い。

　伝搬路補償部出力はその後データ復調部４４２に入力される。データ復調部４４２では、基地局装置１３のデータ変調部３２２において用いられたデータ変調方法に基づいてデータ復調が行われる。本実施形態においては、従来のデータ変調方式と比較して、隣接信号候補点間距離が異なっているため、そのことを考慮したデータ復調が行われる。

　データ復調部出力は、その後チャネル復号部４５０に入力され、チャネル復号が適用され、各端末装置宛の所望データが生成される。

　以上、第３実施形態ではＬＲ技術を用いたプリコーディングを行う下りリンクＭＵ－ＭＩＭＯ伝送を対象として、各データストリームに対して異なる適応変調技術を用いる方法について説明してきた。本実施形態においては、混在されて用いられる変調方式の中で、最大の変調多値数を有する変調方式の隣接信号候補点間隔を基準として、多値数の少ない変調方式の信号候補点間隔を調整する方法を示した。本実施形態の方法は、従来の変調方式に対して、電力調整を行えば良いため、第１及び第２実施形態で対象としたデータ変調方式よりも簡易に実現することが出来る。

　［５．第４実施形態］
　第３実施形態で示した方法は、従来方式として用いられていた変調方式に対して、その信号候補点間隔を短くしている。このことは、従来用いられている変調方式と比べて、端末装置で印加される雑音による誤りの発生確率が大きくなることを意味している。

　第４実施形態では、第１、第２及び第３実施形態で対象とした方法とは異なるデータ変調方法により、ＬＲ技術に基づいたプリコーディングを行う下りリンクＭＵ－ＭＩＭＯ伝送において、適応変調技術を可能とする方法を開示する。

　本発明による第４実施形態では、第２実施形態と同様に、Ｎ_ｔ本の送信アンテナを有する基地局装置１４に、１本の受信アンテナを有する端末装置２４がＵ個接続している場合を考える。なおＮ_ｔ＝Ｕであるものとして説明するが、送信アンテナ数と同時接続ユーザ数は異なっていても良い。

　図１４及び図１５を用いて、第４実施形態に係る基地局装置１４及び端末装置２４について説明を行うが、各構成装置における信号処理は、第２実施形態における各構成装置の信号処理とほぼ同一である。異なるのは、基地局装置１４におけるデータ変調部３２４及びＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部３３４と、端末装置２４における伝搬路補償部４３４とデータ復調部４４４である。以下では、これら４つの構成装置における信号処理を中心に説明していく。

　［５．１　基地局装置］
　はじめに、基地局装置について説明する。まず、基地局装置１４のデータ変調部３２４における信号処理について説明する。初めに、各データストリームに対して１６ＱＡＭとＱＰＳＫを用いる場合を考える。１６ＱＡＭの信号候補点は図３（ｂ）に示されている。このとき、第１実施形態では、ＱＰＳＫの信号候補点は図３（ｂ）が示している１６点の中から４点を抽出することにより決定していた。

　第４実施形態では、図３（ｂ）に示されている信号候補点では無く、図５で示されている、１６ＱＡＭ変調信号で構成される送信信号ベクトルｓとｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔで算出されるＴsが取り得る総ての信号候補点の中から任意の４点を抽出することにより決定する。

　任意の４点の選択方法については、特に制限は存在しないが、例えば平均送信電力を最小とするような４点を選択する方法が考えられる。また、端末装置２４との間で制御情報のやり取りが可能であり、かつ基地局装置１４が端末装置２４までの伝搬路情報を把握しているのであれば、伝搬路の状態に応じて最も所要送信電力が少なくなるような４点を抽出するようにしても良い。

　最大の変調多値数となる変調方式が６４ＱＡＭであった場合も同様であり、６４ＱＡＭ変調信号で構成される送信信号ベクトルｓとｕｎｉｍｏｄｕｌａｒ行列Ｔで算出されるＴsが取り得る総ての信号候補点の中から任意の１６点及び４点を抽出することにより、それぞれ１６ＱＡＭ及びＱＰＳＫの信号候補点と定義すれば良い。どの変調方式を基準として用いたとしても、Ｔsが取り得る信号候補点数は信号点領域に無限に存在する。その中からＫ個の信号候補点を抽出することで定義される新しい変調方式を（ｌｏｇ_２Ｋ）ｂｐｓ／Ｈｚの伝送が可能な変調方式として用いれば良い。

　第４実施形態における基地局装置１４のデータ変調部３２４では、端末装置２４より通知される伝送品質に関連付けられた制御情報に基づき、各データストリームに適用される変調方式が決定されるが、そのとき用いられる変調方式は以上の説明に基づき定義される変調方式を用いることになる。

　次いで、Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部３３４における信号処理について説明する。基本的な信号処理は第２実施形態の基地局装置１２におけるＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部３３２の信号処理と同様であるが、入力信号に対するｍｏｄｕｌｏ演算（式（１０－１）参照）のｍｏｄｕｌｏ幅については、今適応変調技術において用いられている変調方式のうち、最大の変調多値数を有する変調方式が全端末装置宛の送信データに用いられているものとして設定する。

　例えば、最大変調レベルが１６ＱＡＭであれば、各端末装置宛の送信データに用いられている変調方式の多値数によらず、ｍｏｄｕｌｏ幅は常に４／√１０と設定すれば良い。

　データ変調部３２４とＰｒｅｃｏｄｉｎｇ部３３４以外の構成装置における信号処理は第２実施形態と同様であるため、説明は省略する。

　［５．２　端末装置］
　次いで、端末装置２４について説明するが、伝搬路補償部４３４及びデータ復調部４４４における信号処理を除き、他の構成装置における信号処理は第２実施形態とほぼ同じであるため説明は省略する。

　伝搬路補償部４３４では、入力された受信信号に対して、電力正規係数による正規化が行われたあとで、ｍｏｄｕｌｏ演算が適用され伝搬路補償部出力が生成される。このとき、ｍｏｄｕｌｏ幅は適応変調技術の中で用いられている最も変調多値数の大きい変調方式に対して最適なｍｏｄｕｌｏ幅を用いれば良い。

　伝搬路補償部出力はその後データ復調部４４４に入力される。データ復調部４４４では、基地局装置１４のデータ変調部３２４において用いられたデータ変調方法に基づいてデータ復調が行われる。本実施形態においては、従来のデータ変調方式と比較して、隣接信号候補点間距離が異なっているため、そのことを考慮したデータ復調が行われる。

　データ復調部出力は、その後チャネル復号部４５０に入力され、チャネル復号が適用され、各端末装置宛の所望データが生成される。

　第４実施形態では、ＬＲ技術を用いるプリコーディングを行う下りリンクＭＵ－ＭＩＭＯ伝送を対象に、各データストリームで異なる変調方式を用いる適応変調技術を用いることのできるデータ変調方式を明らかにした。第４実施形態でも、第２実施形態及び第３実施形態と同様に従来のデータ変調方式とは異なるデータ変調を行うが、第２及び第３実施形態と比較して、最大変調多値数よりも少ない変調多値数となる変調方式の信号候補点となる候補点が大幅に増加するため、自由度の高い変調方式の設計が可能となる。伝搬路情報に応じて、最適な変調方式が設計できれば、周波数利用効率をより一層改善することが可能となる。

　［６．第５実施形態］
　第２から第４実施形態においては、複数の端末装置を大規模アレーアンテナとみなす下りリンクＭＵ－ＭＩＭＯ伝送を対象としてきた。しかし、ＭＵ－ＭＩＭＯ伝送は下りリンク伝送に限られるものではなく、上りリンク伝送にもＭＵ－ＭＩＭＯ伝送を行うことにより、周波数利用効率を大幅に改善することが出来る。

　第５実施形態では、空間分離技術がＬＲ技術に基づく上りリンクＭＵ－ＭＩＭＯ伝送を対象とし、適応変調技術を行う場合を対象とする。

　第５実施形態においては、Ｎ_ｔ本のアンテナを有する基地局装置１５に、１本のアンテナを有する端末装置２５がＵ個接続している場合を考える。なおＮ_ｔ＝Ｕであるものとして説明する。そして、各端末装置が基地局装置１５に対して、送信データを同一無線リソースで送信する。基地局装置１５では、各端末装置から送信された信号が、空間多重されて受信される。受信された信号に対して、空間分離技術を適用することにより、各端末装置から送信されたデータを検出する。

　［６．１　端末装置］
　第５実施形態における端末装置２５の構成を図１６に示す。端末装置２５では、送信データは初めにチャネル符号化部５１０に入力され、チャネル符号化が行われる。チャネル符号化部出力はデータ変調部５２０に入力され、データ変調が行われる。適応変調技術を用いる本実施形態においては、チャネル符号化部５１０及びデータ変調部５２０で行われる処理は、基地局装置１５から通知される受信品質に関連付けられた制御情報に基づき決定されるが、本実施形態では、これまで説明してきた実施形態と同様に、制御情報は理想的に通知されており、適用すべきチャネル符号化率及びデータ変調レベルは決定しているものとして説明する。

　データ変調部５２０で行われるデータ変調は、第１実施形態で説明したデータ変調方式を用いる。これは、後に説明する基地局装置１５の空間分離処理部において、ＬＲ技術に基づく空間分離処理を行うためである。

　データ変調部出力は無線送信部５３０に入力され、無線送信部５３０において、ベースバンド帯の送信信号が無線周波数（ＲＦ）帯の送信信号に変換される。無線送信部５３０の出力信号は、各送信アンテナ５４０よりそれぞれ送信される。

　［６．２　基地局装置］
　続いて、基地局装置について説明する。図１７は第５実施形態に係る基地局装置１５の構成を示している。基地局装置１５の構成は、送信アンテナ５５０と、無線受信部５５２と、空間分離処理部５５４と、データ復調部５５６と、データ復号部５５８とを備えており、図１１に示している第１実施形態に係る端末装置２０の構成とほぼ同じ構成となっている。異なるのは、空間分離処理部５５４から出力される信号は、各端末装置から送信される送信データに関連付けられたデータであることである。よってデータ復調部出力は、第１実施形態に係る端末装置２０とは異なり、各端末装置に関連付けられたチャネル復号部に入力され、チャネル復号が行われる。

　その他の装置構成における信号処理については、第１実施形態に係る端末装置２０の構成の各構成装置における信号処理とほぼ同様であるため、説明は省略する。

　空間分離処理部２３０においては、式（１－１）のように受信信号や伝搬路行列を定義するが、伝搬路行列のｍ行ｎ列成分は、基地局装置１５の第ｍ受信アンテナと、第ｎ端末装置間の複素伝搬路利得を表すことになり、また、空間分離処理部出力ｓ＾_Ｑの第ｎ要素は第ｎ端末装置から送信された信号の判定値ということになる。

　なお、本実施形態は、無線接続方式については特に限定していない。上記説明は、狭帯域伝送を対象としたものとなるが、例えば、交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）方式に適用することも可能である。この場合は、サブキャリア毎に本発明を適用すれば良く、また複数サブキャリアを一纏めとしたリソースブロック毎に本発明を適用しても良い。また、シングルキャリア周波数分割多重アクセス（ＳＣ－ＦＤＭＡ）等のシングルキャリアベースのアクセス方式に適用しても良い。

　第５実施形態によれば、ＬＲ技術を用いたプリコーディングを用いる上りリンクＭＵ－ＭＩＭＯ伝送においても、各端末装置が基地局装置宛の送信データに対して、受信品質に応じて他の端末装置が用いているデータ変調方式とは独立に変調方式を決定することが出来るため、ＬＲ技術を用いる上りリンクＭＵ－ＭＩＭＯ伝送のより一層の周波数利用効率の改善に寄与することが出来る。

　［７．第６実施形態］
　これまで対象としてきた第１から第５実施形態においては、基本的に一つの基地局装置に複数の端末装置が接続する無線通信システムを対象としてきた。このような無線通信システムの代表例として、セルラーシステムや無線ＬＡＮが挙げられる。ところで、セルラーシステムにおいては、通常サービスエリアを複数のセルで区切り、セルあたりに一つの基地局装置を配置し、その基地局装置が自セル内に存在する端末装置との通信を行う（図１８参照）。

　周波数利用効率を向上させるため、セルラーシステムでは、同一の周波数を異なるセルで用いる周波数繰り返しを行っている。図１８では３セル周波数繰り返しを対象としており、総てのセルで同一の周波数を使えば１セル周波数繰り返しとなる。

　周波数繰り返しを行う場合、セル端に存在する端末装置には自セル内の基地局装置からの信号だけではなく、同一周波数を用いている他のセルの基地局装置から送信される信号が干渉として受信されてしまうため、受信品質が低下してしまうという問題がある。受信品質を改善させる方法として、周波数繰り返し距離を大きくとる方法が提案されているが、周波数利用効率の低下を招いてしまう。

　そこで、最近、基地局装置が有する複数のアンテナをセル内に分散して配置する分散アンテナシステム（ＤＡＳ）と呼ばれる技術が注目を集めている（分散アンテナネットワーク（ＤＡＮ）とも呼ばれる）。

　これは、基地局装置からだけ信号を送信するのではなく、分散されて配置されたアンテナからも信号を送信することで、送信アンテナと端末装置間の物理的な距離を短縮し、セル端にいる端末装置も含めて受信品質を改善させる技術である。なお、ＤＡＳはＣｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ　ｍｕｌｔｉ－ｐｏｉｎｔ　（CoMP）送信の実現方法の一つでもある。

　この場合について図１９に示す。図１９に示した場合、基地局装置１６と分散アンテナ３６間は光ファイバで接続される。第２実施形態で対象としたようなプリコーディング処理等は総て基地局装置１６において行われ、分散アンテナ３６には基地局装置１６から送られてくる信号を端末装置２６宛に中継することだけが基本的には求められるため、他の実施形態の基地局装置と比べて非常に簡易な装置で実現することが可能である。なお、基地局装置１６と分散アンテナ３６間は無線で接続しても良い。

　第６実施形態では、ＤＡＳに対して、ＬＲ技術を用いた空間分離処理技術を用いる場合を対象とする。なお、第６実施形態では下りリンク伝送を対象とするが、本技術はＤＡＳの上りリンク伝送にも適用することが可能である。

　本実施形態では、Ｎ_ｒ本の受信アンテナを有する端末装置２６は、周辺のＮ_ｔ個の分散アンテナ３６と通信をし、それぞれの分散アンテナ３６からは異なるデータが送信されている状態を想定する。なお、Ｎ_ｒ＝Ｎ_ｔであるものとする。

　基地局装置１６は各分散アンテナに対して、送信すべき送信データを生成したのち、光ファイバにより通知し、各分散アンテナは基地局装置１６より通知された信号を適切な送信電力を持って送信する。端末装置２６では、空間多重された信号に対して空間分離処理を行い、所望のデータストリームをそれぞれ分離・検出する。

　［７．１　基地局装置］
　第６実施形態に係る基地局装置１６の構成を図２０に示す。基地局装置１６は、チャネル符号化部１１０と、直並列変換部１２０と、データ変調部１３０と、光変調部６１０とを備えており、光ファイバ６２０が接続される。ここで、装置構成は図１０とほぼ同じであり、各構成装置における信号処理も同じである。データ変調部１３０においては、第１実施形態で示したデータ変調方式を、端末装置２６の受信品質に応じて各データストリームに適用する。

　図２０が図１０と異なるのは、図１０では無線送信部となっていた部分が光変調（Ｅ／Ｏ）部６１０となり、アンテナであった部分が光ファイバ６２０となる点である。光変調部６１０では、入力された電気信号が変換回路を用いて光源の強度を変調して光信号に変換される。光変調の方法は、何かに限定されるものではないが、例えば、半導体レーザ等の光源を直接ＯＮ／ＯＦＦさせる直接変調方式により光変調を行えば良い。無線送信部をそのまま配置して、無線送信部出力のＲＦ信号を光変調部に入力するような構成でも良い。

　光変調部出力６１０である光信号は、その後光ファイバにより各分散アンテナに送信される。各分散アンテナへの送信方法として、基地局装置１６の光変調部６１０と分散アンテナ３６と１対１で接続しても良いし、各光変調部出力を波長分割多重（ＷＤＭ）等により一つの回線で送信し、分散アンテナ近傍に配置される光ルータにより各分散アンテナに分離・送信するようにしても良い。

　なお、以上の説明では、基地局装置１６と分散アンテナ３６間の通信は光ファイバを用いる有線通信を対象としているが、光ファイバではなく、Ｐｏｗｅｒ　Ｌｉｎｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ（ＰＬＣ）等の別の有線通信により実現しても良いし、無線通信により実現しても良い。また、基地局装置から直接分散アンテナに接続せず、異なるネットワークを介して接続するようにしても良い。その場合、図２０の光変調部及び光ファイバについては適宜変更される。

　［７．２　分散アンテナ］
　図２１は第６実施形態に係る分散アンテナ３６の装置構成を示している。以下では、基地局装置１６からは光ファイバにより接続されているものとして説明している。

　光ファイバ６３０により通知された光信号は、光復調（Ｏ／Ｅ）部６３２に入力されて電気信号に変換される。光復調部出力は、その後無線送信部６３４に入力され、ＲＦ帯の信号に変換される。そして、無線送信部出力は送信アンテナ６３６より送信される。

　なお、第６実施形態においては、分散アンテナ３６はそれぞれ１個の入力と、１本の送信アンテナを有しているが、分散アンテナ３６が、複数個の入力と、複数本の送信アンテナを有していても良い。

　［７．３　端末装置］
　図２２は第６実施形態に係る端末装置の構成を示している。装置構成は図１１と一緒であり、各構成装置における信号処理もほぼ同じであるから説明の殆どは省略するが、空間分離処理部６５０における信号処理については、若干異なる。

　空間分離処理部６５０における信号処理については、送信装置と端末装置間の伝搬路情報が必要となる。第１実施形態においては、伝搬路情報は基地局装置と端末装置間の伝搬路情報を用いていた。第６実施形態では、端末装置が接続している分散アンテナと端末装置間の伝搬路情報を用いて空間分離処理を行う。

　このとき、見掛け上は、第１実施形態において、各送信アンテナと端末装置の各受信アンテナ間の伝搬路行列として定義した式（１－１）の伝搬路行列において、ｈ_ｍ，ｎを端末装置の第ｍ受信アンテナと第ｎ分散アンテナ間の複素伝搬路利得と置き換えて、以降の計算をしていけば良い。

　なお、以上の説明では、基地局装置１６と分散アンテナ３６間の回線については、静的な回線であるものとして説明を行ってきた。すなわち、基地局装置１６の光変調部６１０の入力と、分散アンテナの光復調部６３２の出力は同じものとであると仮定していた。しかし、実際には基地局装置１６と分散アンテナ３６との間の回線のチャネルは、たとえ光ファイバを用いていたとしても熱などの周辺環境等による時間選択性、光ファイバ内の遅延波により発生する波長選択性などの選択性を有するチャネルとなる。

　基地局装置１６と分散アンテナ３６とを無線通信により接続した場合にも、分散アンテナ３６の周辺散乱体の変動や、遅延波などにより、時間周波数選択性チャネルとなる。この場合、基地局装置１６は、分散アンテナ３６を介して、端末装置２６まで既知参照信号を伝送し、端末装置２６は、基地局装置１６と分散アンテナ３６間の伝搬路変動も含めて、伝搬路推定をすれば良い。すなわち、基地局装置１６における光変調部出力から分散アンテナにおける無線送信部出力までも伝搬路とみなすということである。

　空間分離処理部６５０における信号処理は、上記で説明したような伝搬路情報の扱いを除けば同じであるため、細かい信号処理については省略する。また、空間分離処理部出力が入力されるデータ復調部２４０では、第１実施形態で説明してきたように、実際に用いられているデータ変調方式に応じて、信号候補点との２乗ユークリッド距離を求めるなどをしてデータ復調を行えば良い。

　以上、ＤＡＳを対象とした本発明を適用した場合の実施形態について説明してきた。なお、以上の説明では、分散アンテナに接続している端末装置は１個しかいないものとして説明してきた。しかし、分散アンテナに接続している端末装置は２個以上の複数であっても良く、この場合、基地局装置では、各端末装置宛の送信信号に対して、第２の実施形態で説明したようなプリコーディング処理を行えば良い。つまり、ＤＡＳにおいて、複数の分散アンテナと複数の端末装置とでＭＵ－ＭＩＭＯ伝送も可能である。

　以上、第６実施形態においては、基地局装置１６と端末装置２６との間に分散アンテナ３６を配置するＤＡＳにおける本発明の実施形態について説明してきた。ＤＡＳによれば、送信装置と端末装置間の伝送距離を物理的に小さくすることが出来るため、従来のセルラーシステムのようなセル端に位置するユーザの伝送品質が著しく劣化するようなことは発生しない。

　また、分散アンテナには従来のセルラーシステムの基地局装置１６のような複雑な信号処理は要求されないため、低コストで設置することができるため、サービスエリアの拡大を容易に行うことが可能である。また、ＤＡＳにおいても、本発明を用いれば、ＬＲ技術を用いたＭＩＭＯ伝送を適用変調技術とともに適用することが出来るため、周波数利用効率の更なる改善に寄与できる。

　［８．変形例］
　以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も特許請求の範囲に含まれる。

　本発明に関わる端末装置及び基地局装置で動作するプログラムは、本発明に関わる上記実施形態の機能を実現するように、ＣＰＵ等を制御するプログラム（コンピュータを機能させるプログラム）である。そして、これら装置で取り扱われる情報は、その処理時に一時的にＲＡＭに蓄積され、その後、各種ＲＯＭやＨＤＤに格納され、必要に応じてＣＰＵによって読み出し、修正・書き込みが行なわれる。プログラムを格納する記録媒体としては、半導体媒体（例えば、ＲＯＭ、不揮発性メモリカード等）、光記録媒体（例えば、ＤＶＤ、ＭＯ、ＭＤ、ＣＤ、ＢＤ等）、磁気記録媒体（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等）等のいずれであってもよい。また、ロードしたプログラムを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することにより、本発明の機能が実現される場合もある。

　また市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、インターネット等のネットワークを介して接続されたサーバコンピュータに転送したりすることができる。この場合、サーバコンピュータの記憶装置も本発明に含まれる。また、上述した実施形態における端末装置及び基地局装置の一部、または全部を典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現してもよい。端末装置及び基地局装置の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いることも可能である。

１０　基地局装置
　１１０　チャネル符号化部
　１２０　直並列変換部
　１３０　データ変調部
　１４０　無線送信部
　１５０　送信アンテナ
２０　端末装置
　２１０　受信アンテナ
　２２０　無線受信部
　２３０　空間分離処理部
　２４０　データ復調部
　２５０　並直列変換部
　２６０　チャネル復号部

Claims (17)

1. 　複数のアンテナを有する基地局装置と、複数のアンテナを有する端末装置とを含んで構成される無線通信システムであって、
   　前記端末装置は、
   　前記基地局装置に前記端末装置の受信品質に関連付けられた制御情報を通知し、
   　前記基地局装置は、
   　異なる複数のデータ変調方式が利用可能であり、
   　前記端末装置宛の複数の送信データに対して、前記制御情報に基づいて、前記異なる複数のデータ変調方式のうち、それぞれ一つを用いてデータ変調を行い、
   　前記データ変調が行われた複数の送信データを同一無線リソースに空間多重して送信し、
   　前記端末装置は、
   　前記基地局装置より送信される複数の送信データが空間多重された信号を受信し、
   　前記基地局装置と前記端末装置間の伝搬路情報を表す第一の伝搬路行列と、前記第一の伝搬路行列に変換行列が乗算された第二の伝搬路行列に基づき、前記受信信号から所望の送信データを検出することを特徴とする無線通信システム。
2. 　前記変換行列は、行列式が１又は－１であり、構成要素が総てガウス整数である行列であることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 　前記行列式が１又は－１であり、構成要素が総てガウス整数である行列は、前記第一の伝搬路行列を直交性の高い行列に変換する行列であることを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
4. 　前記異なる複数のデータ変調方式は、それぞれ異なる周波数利用効率が実現でき、それぞれお互いに関連付けられており、
   　前記異なる複数のデータ変調方式の中で、最大の周波数利用効率が実現できるデータ変調方式を第一のデータ変調方式とすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の無線通信システム。
5. 　前記各データ変調方式の信号候補点が、前記第一のデータ変調方式の信号候補点から抽出されるように関連付けられていることを特徴とする請求項４に記載の無線通信システム。
6. 　複数のアンテナを有する基地局装置と、少なくとも一つのアンテナを有する複数の端末装置とを含んで構成される無線通信システムであって、
   　前記端末装置は前記基地局装置に前記端末装置の受信品質に関連付けられた第一の制御情報と、前記基地局装置との間の伝搬路情報に関連付けられた第二の制御情報とを通知し、
   　前記基地局装置は、
   　異なる複数のデータ変調方式が利用可能であり、
   　前記複数の端末装置宛の送信データに対して、前記第一の制御情報に基づいて、前記異なる複数のデータ変調方式のうち、それぞれ一つを用いてデータ変調を行い、
   　前記第二の制御情報に基づいて、前記基地局装置と前記端末装置間の伝搬路情報を表す第一の伝搬路行列を取得し、
   　前記第一の伝搬路行列と、前記第一の伝搬路行列に変換行列が乗算された第二の伝搬路行列に基づき、前記データ変調された複数の送信データに対して、プリコーディングを行い、
   　前記プリコーディング後の複数の送信データを同一無線リソースに空間多重して送信し、
   　前記端末装置は、
   　前記空間多重して送信された信号から、所望のデータを検出することを特徴とする無線通信システム。
7. 　前記変換行列は、行列式が１又は－１であり、構成要素が総てガウス整数である行列であることを特徴とする請求項６に記載の無線通信システム。
8. 　前記行列式が１又は－１であり、構成要素が総てガウス整数である行列は、前記第一の伝搬路行列を直交性の高い行列に変換する行列であることを特徴とする請求項７記載の無線通信システム。
9. 　前記異なる複数のデータ変調方式は、それぞれ異なる周波数利用効率が実現でき、それぞれお互いに関連付けられており、前記異なる複数のデータ変調方式の中で、最大の周波数利用効率が実現できるデータ変調方式を第一のデータ変調方式とすることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の無線通信システム。
10. 　前記各データ変調方式の信号候補点が、前記第一のデータ変調方式の信号候補点から抽出されるように関連付けられていることを特徴とする請求項９に記載の無線通信システム。
11. 　前記各データ変調方式の信号候補点間隔が前記第一のデータ変調方式の信号候補点間隔の整数倍となるように関連付けられていることを特徴とする請求項９に記載の無線通信システム。
12. 　前記各データ変調方式の信号候補点が、前記第一のデータ変調方式と前記変換行列から算出される第二のデータ変調方式の信号候補点から抽出されるように関連付けられていることを特徴とする請求項９に記載の無線通信システム。
13. 　前記プリコーディングはｍｏｄｕｌｏ演算を含む非線形演算処理であることを特徴とする請求項６から請求項１２のいずれか一項に記載の無線通信システム。
14. 　複数のアンテナを有する基地局装置と、複数のアンテナを有する端末装置とを含んで構成される無線通信システムに接続される基地局装置であって、
    　異なる複数のデータ変調方式が利用可能であり、
    　前記端末装置から、受信品質に関連づけられた制御情報を受信し、
    　前記端末装置宛の複数の送信データに対して、前記制御情報に基づいて、前記異なる複数のデータ変調方式のうち、それぞれ一つを用いてデータ変調を行い、
    　前記端末装置が、前記基地局装置と前記端末装置間の伝搬路情報を表す第一の伝搬路行列と、前記第一の伝搬路行列に変換行列が乗算された第二の伝搬路行列に基づき、前記受信信号から所望の送信データを検出することができるように、前記データ変調が行われた複数の送信データを同一無線リソースに空間多重して送信することを特徴とする基地局装置。
15. 　複数のアンテナを有する基地局装置と、少なくとも一つのアンテナを有する複数の端末装置とを含んで構成される無線通信システムに接続される基地局装置であって、
    　異なる複数のデータ変調方式が利用可能であり、
    　前記端末装置から、前記基地局装置に前記端末装置の受信品質に関連付けられた第一の制御情報と、前記基地局装置との間の伝搬路情報に関連付けられた第二の制御情報とを受信し、
    　前記複数の端末装置宛の送信データに対して、前記第一の制御情報に基づいて、前記異なる複数のデータ変調方式のうち、それぞれ一つを用いてデータ変調を行い、
    　前記第二の制御情報に基づいて、前記基地局装置と前記受信装置間の伝搬路情報を表す第一の伝搬路行列を取得し、
    　前記第一の伝搬路行列と、前記第一の伝搬路行列に変換行列が乗算された第二の伝搬路行列に基づき、前記データ変調された複数の送信データに対して、プリコーディングを行い、
    　前記端末装置が、前記空間多重して送信された信号から、所望のデータを検出することができるように、前記プリコーディング後の複数の送信データを同一無線リソースに空間多重して送信することを特徴とする基地局装置。
16. 　複数のアンテナを有する基地局装置と、複数のアンテナを有する端末装置とを含んで構成される無線通信システムに接続される端末装置であって、
    　前記基地局装置は、異なる複数のデータ変調方式が利用可能であり、
    　前記基地局装置に通知した端末装置の受信品質に関連付けられた制御情報に基づいて、前記異なる複数のデータ変調方式のうちそれぞれ一つを用いてデータ変調が行われた複数の送信データが空間多重された信号を受信し、
    　前記基地局装置と前記端末装置間の伝搬路情報を表す第一の伝搬路行列と、前記第一の伝搬路行列に変換行列が乗算された第二の伝搬路行列に基づき、前記受信信号から所望の送信データを検出することを特徴とする端末装置。
17. 　複数のアンテナを有する基地局装置と、少なくとも一つのアンテナを有する複数の端末装置とを含んで構成される無線通信システムに接続される端末装置であって、
    　前記基地局装置に前記端末装置の受信品質に関連付けられた第一の制御情報と、前記基地局装置との間の伝搬路情報に関連付けられた第二の制御情報とを通知し、
    　前記基地局装置は、
    　異なる複数のデータ変調方式が利用可能であり、
    　前記複数の端末装置宛の送信データに対して、前記第一の制御情報に基づいて、前記異なる複数のデータ変調方式のうち、それぞれ一つを用いてデータ変調を行い、
    　前記第二の制御情報に基づいて、前記基地局装置と前記受信装置間の伝搬路情報を表す第一の伝搬路行列を取得し、
    　前記第一の伝搬路行列と、前記第一の伝搬路行列に変換行列が乗算された第二の伝搬路行列に基づき、前記データ変調された複数の送信データに対して、プリコーディングを行い、
    　前記プリコーディング後の複数の送信データを同一無線リソースに空間多重して送信し、
    　前記端末装置は、
    　前記空間多重して送信された信号から、所望のデータを検出することを特徴とする端末装置。
     

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