WO2013168792A1 - 無線受信装置、無線送信装置、無線通信システム、プログラムおよび集積回路 - Google Patents

Abstract

　本発明の無線受信装置は、複数のアンテナを有する端末アンテナ部４０１を備え、無線送信装置から非線形プリコーディングが施され空間多重された無線信号を受信する無線受信装置であって、第１の参照信号に基づいて、前記無線送信装置との間の伝搬路状態を推定し、伝搬路情報を出力する一方、前記非線形プリコーディングが施された第２の参照信号に基づいて、前記無線送信装置との間の伝搬路状態を推定し、固有等価伝搬路情報を出力する伝搬路推定部４０３と、前記固有等価伝搬路情報に基づいて、前記受信した無線信号から所望の信号を復調する空間分離処理部４１５と、を備える。

Description

無線受信装置、無線送信装置、無線通信システム、プログラムおよび集積回路

　本発明は、マルチユーザ多重入力多重出力伝送を行なう技術に関する。

　無線通信システムでは、多様なブロードバンド情報サービスの提供のために、伝送速度の向上が常に望まれている。伝送速度の向上は通信帯域幅の拡大により実現可能だが、利用可能な周波数帯域には限りがあるため、周波数利用効率の改善が必須となる。周波数利用効率を大幅に改善できる技術として、複数の送受信アンテナを用いて無線伝送を行なう多重入力多重出力(Multiple Input Multiple Output (MIMO))技術が注目を集めており、
セルラーシステムや無線ＬＡＮシステムなどで実用化されている。ＭＩＭＯ技術による周波数利用効率改善量は送受信アンテナ数に比例する。しかし、端末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、同時接続する複数端末装置を仮想的な大規模アンテナアレーとみなし、基地局装置から各端末装置への送信信号を空間多重させるマルチユーザＭＩＭＯ(Multi User-MIMO(MU-MIMO)）が周波数利用効率の改善に有効である。

　ＭＵ－ＭＩＭＯでは、各端末装置宛ての送信信号同士がユーザ間干渉(Inter-User-Interference(IUI))として端末装置に受信されてしまうため、ＩＵＩを抑圧する必要がある。例えば、第３．９世代移動無線通信システムの一つとして採用されているＬｏｎｇ　ｔｅｒｍ　ｅｖｏｌｕｔｉｏｎにおいては、各端末装置より通知される伝搬路情報に基づき算出される線形フィルタを基地局装置にて予め乗算することでＩＵＩを抑圧する線形プリコーディングが採用されている。

　また、一層の周波数利用効率の改善が望めるＭＵ－ＭＩＭＯの実現方法として、非線形処理を基地局装置側で行なう非線形プリコーディングを用いるＭＵ－ＭＩＭＯ技術が注目を集めている。端末装置において、剰余（Modulo、モジュロ）演算が可能である場合、送信信号に対して、任意のガウス整数に一定の実数が乗算された複素数（摂動項）を要素とする摂動ベクトルの加算が可能となる。そこで、基地局装置と複数端末装置の間の伝搬路状態に応じて、摂動ベクトルを適切に設定してやれば、線形プリコーディングと比較して、所要送信電力を大幅に削減することが可能となる。非線形プリコーディングとして、最適な伝送特性を実現できる方式として非特許文献１記載のＶｅｃｔｏｒ　ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ（VP）や、非特許文献２記載のＴｏｍｌｉｎｓｏｎ　Ｈａｒａｓｈｉｍａ　ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ(THP)が良く知られている。

　ところで、プリコーディングは基地局装置と端末装置間の伝搬路状態に応じて行なわれるから、プリコーディングの精度は基地局装置が把握できる伝搬路情報（Channel state information(CSI)）の精度に大きく依存する。下りリンク伝送と上りリンク伝送とで、異なる搬送波周波数を用いる周波数分割複信による無線通信システムにおいては、端末装置が推定したＣＳＩを基地局装置に対してフィードバックすることにより、基地局装置はＣＳＩを把握することができる。しかし、基地局装置が把握できるＣＳＩと、実際のＣＳＩとの間には誤差が生ずる可能性がある。図１０を参照しながらこのことを簡単に説明する。

　図１０は、プリコーディングを施す基地局装置と端末装置間の通信の様子を表すシーケンスチャートである。はじめに基地局装置は、端末装置に対してＣＳＩを推定するための参照信号を送信する（ステップＳ１）。また、基地局装置は、送信データと復調用参照信号を生成する（ステップＳ２）。参照信号は、基地局装置と端末装置とでお互いに既知であるから、端末装置は受信された参照信号に基づいてＣＳＩを推定することができる（ステップＳ３）。しかし、実際には、受信信号には必ず雑音が印加されるから、推定されたＣＳＩと真のＣＳＩとの間には誤差が生ずる。これを伝搬路推定誤差と呼ぶ。端末装置は推定したＣＳＩを基地局装置に通知可能な情報に変換し、基地局装置に通知する（ステップＳ４）。通知可能な情報としては、推定された情報を直接ディジタル情報に量子化した情報や、基地局装置と端末装置とで共用しているコードブックに記載されたコードを示す番号などが挙げられる。基地局装置は通知された情報より、ＣＳＩを復元するが、復元されたＣＳＩと真のＣＳＩとの間にはやはり誤差が生ずる。これを量子化誤差と呼ぶ。その後、復元されたＣＳＩに基づきプリコーディングが施されることになるが（ステップＳ５）、端末装置がＣＳＩを推定してから、基地局装置がプリコーディング処理を施し、信号を送信するまでには、一定の処理遅延時間（ラウンドトリップ遅延とも呼ばれる）が発生する。通常、伝搬路には時間選択性が存在するから、プリコーディングが施された信号が伝搬するＣＳＩと、端末装置が推定したＣＳＩには誤差が生ずることになる。以上、説明してきたように基地局装置が高精度なＣＳＩを取得するのは極めて困難である。以降では、量子化誤差等によって発生する、基地局装置が把握するＣＳＩと、実際のＣＳＩとの誤差を、総じてフィードバック誤差と呼ぶこととする。

　非特許文献３では、プリコーディングが施された受信信号が（ステップＳ６）、端末装置に受信された時点における伝搬路情報を端末装置が改めて推定し（ステップＳ７）、その伝搬路情報に基づいて、受信された信号に対して、改めて適切なチャネル等化処理を行なうことにより（ステップＳ８、Ｓ９）、フィードバック誤差による伝送特性の劣化を改善する方法が議論されている。しかし、非特許文献３による方法は、各端末装置に１データストリームのみを送る場合を想定しており、またプリコーディングも線形プリコーディングのみを考慮している。

B. M. Hochwald, et. al., "A vector-perturbation technique for near-capacity multiantennamultiuser communication-Part II:Perturbation," IEEE Trans. Commun., Vol. 53, No. 3, pp.537-544, March 2005. M. Joham, et. al., "MMSE approaches to multiuser spatio-temporal Tomlinson- Harashimaprecoding", Proc. 5th Int. ITG Conf. on Source and Channel Coding, Erlangen, Germany, Jan. 2004. IEEE 802.11-09/1234r1, "Interference cancellation for downlink MU-MIMO," Qualcomm, March 2010

　非特許文献３では、プリコーディングが施された受信信号が、端末装置に受信された時点における伝搬路情報を端末装置が改めて推定し、その伝搬路情報に基づいて、受信された信号に対して、改めて適切なチャネル等化処理を行なうことにより、フィードバック誤差による伝送特性の劣化を改善する方法が議論されている。しかし、非特許文献３による方法では、各端末装置に複数のデータストリームを送信することができず、また適用できるプリコーディングも線形プリコーディングに限定されてしまう。つまり、各端末装置に複数のデータストリームを送信し、かつ非線形プリコーディングが施された場合における、フィードバック誤差による伝送特性の劣化を改善する方法は、未だ明らかとなっていないのが実状である。

　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、非線形プリコーディングを行なう無線通信システムにおいて、フィードバック誤差に起因する伝送特性の劣化を改善することができる無線受信装置、無線送信装置、無線通信システム、プログラムおよび集積回路を提供することを目的とする。

　（１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。
すなわち、本発明の無線受信装置は、複数のアンテナを備え、無線送信装置から非線形プリコーディングが施され空間多重された無線信号を受信する無線受信装置であって、第１の参照信号に基づいて、前記無線送信装置との間の伝搬路状態を推定し、伝搬路情報を出力する一方、前記非線形プリコーディングの一部が施された第２の参照信号に基づいて、前記無線送信装置との間の伝搬路状態を推定し、固有等価伝搬路情報を出力する伝搬路推定部と、前記固有等価伝搬路情報に基づいて、前記受信した無線信号から所望の信号を復調する空間分離処理部と、前記第１の参照信号に基づいて推定した伝搬路情報を前記無線送信装置に送信する無線送信部と、を備えることを特徴とする。

　このように、固有等価伝搬路情報に基づいて、受信した無線信号から所望の信号を復調するので、量子化誤差等によって無線送信装置が把握する伝搬路情報と、無線受信装置が送信した伝搬路情報との誤差に起因する伝送特性の劣化を改善することが可能となる。

　（２）また、本発明の無線受信装置は、前記空間分離処理部は、前記無線送信装置における非線形プリコーディングで送信データに加算された摂動項の事前確率を示す情報を取得し、前記取得した事前確率を示す情報に基づいて、前記無線信号の軟推定値を算出することを特徴とする。

　このように、無線送信装置における非線形プリコーディングで送信データに加算された摂動項の事前確率を示す情報を取得し、前記取得した事前確率を示す情報に基づいて、前記無線信号の軟推定値を算出するので、事前確率の値に応じて、摂動項の探査を行なったり行なわなかったりする制御を行なうことが可能となる。これにより、処理量を削減して効率化を図ることが可能となる。

　（３）また、本発明の無線受信装置において、前記空間分離処理部は、前記摂動項が加算された送信データの信号候補点が含まれる複素平面の象限に基づいて、前記事前確率を示す情報を取得することを特徴とする。

　このように、摂動項が加算された送信データの信号候補点が含まれる複素平面の象限に基づいて、前記事前確率を示す情報を取得するので、摂動項の探査の効率化を図ることが可能となる。

　（４）また、本発明の無線受信装置において、前記空間分離処理部は、前記無線送信装置から通知された前記事前確率に関連付けられた制御情報により、前記事前確率を示す情報を取得することを特徴とする。

　このように、無線送信装置から通知され前記事前確率に関連付けられた制御情報により、前記事前確率を示す情報を取得するので、事前確率の値に応じて、摂動項の探査を行なったり行なわなかったりする制御を行なうことが可能となる。これにより、処理量を削減して効率化を図ることが可能となる。

　（５）また、本発明の無線受信装置において、前記空間分離処理部は、前記摂動項の事前確率を示す情報に基づいて、前記送信データの軟推定値を算出する順序を決定することを特徴とする。

　このように、摂動項の事前確率を示す情報に基づいて、前記送信データの軟推定値を算出する順序を決定するので、無線送信装置から使用しているアンテナポート番号を通知されれば、無線受信装置は、自装置宛ての送信データを取得することが可能となる。

　（６）また、本発明の無線受信装置において、前記空間分離処理部は、前記固有等価伝搬路情報に基づいて算出した線形フィルタを受信信号ベクトルに乗算する空間フィルタリングを行なって、前記受信した無線信号から所望の信号を復調することを特徴とする。

　このように、固有等価伝搬路情報に基づいて算出した線形フィルタを受信信号ベクトルに乗算する空間フィルタリングを行なうので、最も簡易に所望の信号を復調することが可能となる。

　（７）また、本発明の無線送信装置は、複数のアンテナを備え、複数の無線受信装置宛てのデータ信号を空間多重して送信する無線送信装置であって、前記各無線受信装置に対して送信した第１の参照信号に基づいて前記各無線受信装置で作成された伝搬路情報を、前記各無線受信装置から取得する伝搬路情報取得部と、前記取得した伝搬路情報に基づいて、データ信号に非線形プリコーディングを施し、第２の参照信号に前記非線形プリコーディングの一部を施すプリコーディング部と、前記データ信号と、前記第１の参照信号と、前記第２の参照信号と、を前記各無線受信装置に送信する無線送信部と、を備えることを特徴とする。

　このように、非線形プリコーディングが施された第２の参照信号およびデータ信号を各無線受信装置に送信するので、無線受信装置では、非線形プリコーディングが施された第２の参照信号に基づいて、無線送信装置との間の伝搬路状態を推定し、固有等価伝搬路情報に基づいて、受信した無線信号から所望の信号を復調するので、量子化誤差等によって無線送信装置が把握する伝搬路情報と、無線受信装置が送信した伝搬路情報との誤差に起因する伝送特性の劣化を改善することが可能となる。

　（８）また、本発明の無線送信装置において、前記非線形プリコーディングにおいて、前記データ信号に加算される摂動項の事前確率を示す制御情報を生成する制御情報生成部を更に備え、前記無線送信部は、前記事前確率を示す制御情報を前記各無線受信装置に送信することを特徴とする。

　このように、非線形プリコーディングにおいて、前記データ信号に加算される摂動項の事前確率を示す制御情報を生成する制御情報生成部を更に備え、前記無線送信部は、前記事前確率を示す制御情報を前記各無線受信装置に送信するので、無線受信装置において、事前確率の値に応じて、摂動項の探査を行なったり行なわなかったりする制御を行なうことが可能となる。これにより、処理量を削減して効率化を図ることが可能となる。

　（９）また、本発明の無線通信システムは、複数の上記（１）記載の無線受信装置と、上記（７）記載の無線送信装置と、から構成されることを特徴とする。

　この構成により、固有等価伝搬路情報に基づいて、受信した無線信号から所望の信号を復調するので、量子化誤差等によって無線送信装置が把握する伝搬路情報と、無線受信装置が送信した伝搬路情報との誤差に起因する伝送特性の劣化を改善することが可能となる。

　（１０）また、本発明のプログラムは、複数のアンテナを備え、無線送信装置から非線形プリコーディングが施され空間多重された無線信号を受信する無線受信装置のプログラムであって、第１の参照信号に基づいて、前記無線送信装置との間の伝搬路状態を推定し、伝搬路情報を出力する処理と、前記非線形プリコーディングの一部が施された第２の参照信号に基づいて、前記無線送信装置との間の伝搬路状態を推定し、固有等価伝搬路情報を出力する処理と、前記固有等価伝搬路情報に基づいて、前記受信した無線信号から所望の信号を復調する処理と、の一連の処理を、コンピュータに実行させることを特徴とする。

　このように、固有等価伝搬路情報に基づいて、受信した無線信号から所望の信号を復調するので、量子化誤差等によって無線送信装置が把握する伝搬路情報と、無線受信装置が送信した伝搬路情報との誤差に起因する伝送特性の劣化を改善することが可能となる。

　（１１）また、本発明のプログラムは、複数のアンテナを備え、複数の無線受信装置宛てのデータ信号を空間多重して送信する無線送信装置のプログラムであって、前記各無線受信装置に対して送信した第１の参照信号に基づいて前記各無線受信装置で作成された伝搬路情報を、前記各無線受信装置から取得する処理と、前記取得した伝搬路情報に基づいて、データ信号に非線形プリコーディングを施す処理と、前記非線形プリコーディングの一部を第２の参照信号に施す処理と、前記データ信号と、前記第１の参照信号と、前記第２の参照信号と、を前記各無線受信装置に送信する処理と、の一連の処理を、コンピュータに実行させることを特徴とする。

　このように、非線形プリコーディングが施された第２の参照信号およびデータ信号を各無線受信装置に送信するので、無線受信装置では、非線形プリコーディングが施された第２の参照信号に基づいて、無線送信装置との間の伝搬路状態を推定し、固有等価伝搬路情報に基づいて、受信した無線信号から所望の信号を復調するので、量子化誤差等によって無線送信装置が把握する伝搬路情報と、無線受信装置が送信した伝搬路情報との誤差に起因する伝送特性の劣化を改善することが可能となる。

　（１２）また、本発明の集積回路は、複数のアンテナを備え、無線送信装置から非線形プリコーディングが施され空間多重された無線信号を受信する無線受信装置に実装されることにより、前記無線受信装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、第１の参照信号に基づいて、前記無線送信装置との間の伝搬路状態を推定し、伝搬路情報を出力する機能と、前記非線形プリコーディングの一部が施された第２の参照信号に基づいて、前記無線送信装置との間の伝搬路状態を推定し、固有等価伝搬路情報を出力する機能と、前記固有等価伝搬路情報に基づいて、前記受信した無線信号から所望の信号を復調する機能と、の一連の機能を、前記無線受信装置に発揮させることを特徴とする。

　このように、固有等価伝搬路情報に基づいて、受信した無線信号から所望の信号を復調するので、量子化誤差等によって無線送信装置が把握する伝搬路情報と、無線受信装置が送信した伝搬路情報との誤差に起因する伝送特性の劣化を改善することが可能となる。

　（１３）また、本発明の集積回路は、複数のアンテナを備え、複数の無線受信装置宛てのデータ信号を空間多重して送信する無線送信装置に実装されることにより、前記無線送信装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、前記各無線受信装置に対して送信した第１の参照信号に基づいて前記各無線受信装置で作成された伝搬路情報を、前記各無線受信装置から取得する機能と、前記取得した伝搬路情報に基づいて、データ信号に非線形プリコーディングを施す機能と、前記非線形プリコーディングの一部を、第２の参照信号に施す機能と、前記データ信号と、前記第１の参照信号と、前記第２の参照信号と、を前記各無線受信装置に送信する機能と、の一連の機能を、前記無線送信装置に発揮させることを特徴とする。

　このように、非線形プリコーディングが施された第２の参照信号およびデータ信号を各無線受信装置に送信するので、無線受信装置では、非線形プリコーディングが施された第２の参照信号に基づいて、無線送信装置との間の伝搬路状態を推定し、固有等価伝搬路情報に基づいて、受信した無線信号から所望の信号を復調するので、量子化誤差等によって無線送信装置が把握する伝搬路情報と、無線受信装置が送信した伝搬路情報との誤差に起因する伝送特性の劣化を改善することが可能となる。

　本発明によれば、非線形プリコーディングを行なう無線通信システムにおいて、フィードバック誤差に起因する伝送特性の劣化を改善することができるため、周波数利用効率の大幅な改善に寄与できる。

本発明の第１の実施形態に係る無線通信システムの概略を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る基地局装置１の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係るプリコーディング部１０７の装置構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係るアンテナ部１０９の装置構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る端末装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る端末アンテナ部４０１の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る伝搬路補償部４０７における信号処理について説明するフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係るプリコーディング部１０７の摂動ベクトル探査部２０３で行なわれる摂動項の加算を行なわないデータ信号を決定するための信号処理を説明するフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る伝搬路補償部４０７における固有伝搬路行列Ｇ_ｕに対するオーダリング処理を説明するフローチャートである。 プリコーディングを施す基地局装置１と端末装置間の通信の様子を表すシーケンスチャートである。

　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。

　以下では、Ａ^Ｔは行列Ａの転置行列、Ａ^Ｈは行列Ａの随伴（エルミート転置）行列、Ａ^－１は行列Ａの逆行列、Ａ^＋は行列Ａの疑似（もしくは一般）逆行列、ｄｉａｇ（Ａ）は行列Ａの対角成分のみを抽出した対角行列、ｆｌｏｏｒ（ｃ）は実部と虚部がそれぞれ複素数ｃの実部と虚部の値を超えない最大のガウス整数を返す床関数、Ｅ［ｘ］はランダム変数ｘのアンサンブル平均、ａｂｓ（ｃ）は複素数ｃの振幅を返す関数、ａｎｇｌｅ（ｃ）は複素数ｃの偏角を返す関数、｜｜ａ｜｜はベクトルａのノルム、ｘ％ｙは整数ｘを整数ｙで除算したときの余り、_ｎＣ_ｍは異なるｎ個から異なるｍ個を選択する組み合わせの総数、をそれぞれ表すものとする。また、［Ａ；Ｂ］は二つの行列ＡおよびＢを行方向に結合した行列、［Ａ，Ｂ］は行列ＡおよびＢを列方向に結合した行列を、それぞれ表すものとする。

　［１．第１の実施形態］
　図１は、本発明の第１の実施形態に係る無線通信システムの概略を示す図である。第１の実施形態においては、Ｎ_ｔ本の送信アンテナを有し、非線形プリコーディングが可能な基地局装置１（無線送信装置とも呼ぶ）に対して、Ｎ_ｒ本の受信アンテナを有する端末装置３（無線受信装置とも呼ぶ。図１では、端末装置３－１～３－４を示す。以下、これらを合わせて端末装置３とも表す）がＵ個接続しているＭＵ－ＭＩＭＯ伝送を対象とする。各端末装置３にはそれぞれＬ個のデータを同時に送信するものとし（同時送信するデータ数のことをランク数とも呼ぶ）、Ｕ×Ｌ＝Ｎ_ｔおよびＬ＝Ｎ_ｒであるものとする。以下では簡単のために、各端末装置３の受信アンテナ数およびランク数は全て同一として説明を行なうが、端末装置３毎に異なる受信アンテナ数およびランク数となっていても構わない。また、Ｕ×Ｌ≦Ｎ_ｔおよびＬ≦Ｎ_ｒが満たされているのではあれば、ランク数と受信アンテナ数が同一である必要も無い。伝送方式としては、Ｎ_ｃ個の副搬送波（サブキャリア）を有する直交周波数分割多重(Orthogonal Frequency Division Multiplexing(OFDM))を仮定する。基地局装置１は各端末装置３より通知される制御情報により各端末装置３までの伝搬路情報を取得し、その伝搬路情報に基づき、送信データに対してサブキャリア毎にプリコーディングを行なうものとする。

　はじめに基地局装置１と端末装置３の間のＣＳＩについて定義する。本実施形態においては、準静的周波数選択性フェージングチャネルを仮定する。第ｎ送信アンテナ（ｎ＝１～Ｎ_ｔ）と第ｕ端末装置３－ｕ（ｕ＝１～Ｕ）の第ｍ受信アンテナ（ｍ＝１～Ｎ_ｒ）の間の第ｋサブキャリアの複素チャネル利得をｈ_{ｕ，ｍ，ｎ}（ｋ）としたとき、伝搬路行列Ｈ（ｋ）を式（１）のように定義する。

ｈ_ｕ（ｋ）は第ｕ端末装置３－ｕで観測される複素チャネル利得により構成されるＮ_ｒ×Ｎ_ｔの行列を表す。本実施形態において、特に断りが無い限り、ＣＳＩは複素チャネル利得により構成される行列の事を指す。ただし、空間相関行列や、コードブック記載のフィルタを並べた行列をＣＳＩと見なして、後述する信号処理を行なうことも可能である。第ｕ端末装置３－ｕが推定するＣＳＩは、ｈ_ｕ（ｋ）ということになる。

　［１．１．基地局装置１］
　図２は、本発明の第１の実施形態に係る基地局装置１の構成を示すブロック図である。図２に示すように、基地局装置１は、チャネル符号化部１０１と、データ変調部１０３と、マッピング部１０５と、プリコーディング部１０７と、アンテナ部１０９と、制御情報取得部１１１と、伝搬路情報取得部１１３と、制御情報生成部１１５とを含んで構成されている。プリコーディング部１０７はサブキャリア数Ｎ_ｃ、アンテナ部１０９は送信アンテナ数Ｎ_ｔだけそれぞれ存在する。チャネル符号化部１０１が各端末装置３宛ての送信データ系列に対してチャネル符号化を行なったのち、データ変調部１０３が、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ等のディジタルデータ変調を施す。データ変調部１０３はデータ変調を施したデータ信号をマッピング部１０５に入力する。

　マッピング部１０５は、各データを指定された無線リソース（リソースエレメント、もしくは単にリソースとも呼ぶ）に配置するマッピング（スケジューリングもしくはリソースアロケーションとも呼ぶ）を行なう。ここでの無線リソースとは、周波数、時間、符号および空間を主に指す。使用される無線リソースは、端末装置３で観測される受信品質や、空間多重される端末同士の伝搬路の直交性等に基づいて決定される。本実施形態においては、使用される無線リソースは予め定められているものとし、基地局装置１と各端末装置３の双方で把握できているものとする。なお、マッピング部１０５は、各端末装置３において伝搬路推定を行なうための既知参照信号系列の多重も行なう。

　各端末装置３宛ての参照信号については、受信した端末装置３において分離可能なように、それぞれが直交するように多重されるものとする。また、参照信号には、伝搬路推定用の参照信号であるＣＳＩ－ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｓｉｇｎａｌ(CSI-RS)と復調用の固有参照信号であるＤｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｓｉｇｎａｌ(DMRS)の二つの参照信号が多重されるものとするが、別の参照信号を更に多重する構成としても構わない。ＣＳＩ－ＲＳは、各端末装置３で観測される伝搬路行列を推定するためのものであり、ＤＭＲＳは後述するプリコーディングの結果が反映された伝搬路情報を推定するためのものである。本発明において、マッピング部１０５は、データ信号、ＤＭＲＳおよびＣＳＩ－ＲＳを、それぞれ異なる時間もしくは周波数で送信するようにマッピングするものとする。また、マッピング部１０５はＣＳＩ－ＲＳを送信アンテナ間で直交するように配置する。また、マッピング部１０５は、ＤＭＲＳを、端末装置間および関連付けられているデータストリーム間で直交するように配置する。マッピング部１０５は、マッピングしたデータ情報等を、それぞれ対応するサブキャリアのプリコーディング部１０７に入力する。

　図３は、本発明の第１の実施形態に係るプリコーディング部１０７の装置構成を示すブロック図である。図３に示すように、プリコーディング部１０７は、線形フィルタ生成部２０１と、摂動ベクトル探査部２０３と、送信信号生成部２０５とを含んで構成されている。プリコーディング部１０７には、第ｋサブキャリアで送信される各端末装置３宛ての送信データを含むマッピング部１０５の出力｛ｄ_ｕ＝［ｄ_ｕ，１，．．．，ｄ_ｕ，Ｌ］^Ｔ；ｕ＝１～Ｕ｝と、伝搬路情報取得部１１３の出力の第ｋサブキャリアの伝搬路行列Ｈ（ｋ）が入力される。以下の説明では、Ｈ（ｋ）は理想的に伝搬路情報取得部１１３にて取得されるものとし、簡単のため、インデックスｋは省略して記述する。

　プリコーディング部１０７は、初めに線形フィルタ生成部２０１において、ＩＵＩを抑圧するための線形フィルタＷを算出する。生成する線形フィルタＷについて、各端末装置３に複数のデータを同時送信することを考慮する必要はあるものの、何かに限定されるものではない。以下では、ブロック対角化方式に基づく線形フィルタを算出するものとして説明を行なう。

　各端末装置３にそれぞれ複数のデータストリームを送信するＭＵ－ＭＩＭＯ伝送では、各端末装置３には、他の端末装置３宛てのデータ信号がＩＵＩとして受信されるとともに、自装置宛ての複数のデータも互いに干渉となる。これをアンテナ間干渉（Inter-Antenna-Interference(IAI)）と呼ぶ。ブロック対角化に基づく線形フィルタは、ＩＵＩのみを抑圧するフィルタである。具体的には、線形フィルタＷは伝搬路行列Ｈを式（２）のように変換するフィルタである。

ここで、｛ｗ_ｕ；ｕ＝１～Ｕ｝はＮ_ｔ×Ｌの行列となり、線形フィルタＷから、第ｕ端末装置３－ｕ宛ての送信データベクトルｄ_ｕに乗算される成分を抜き出したものとなる。以下ではｈ_ｕｗ_ｕ＝Ｇ_ｕで表されるＮ_ｒ×Ｌの行列のことを固有等価伝搬路行列と呼ぶこととする。なお、実際にプリコーディングを行なう場合、後述する電力正規化係数βが送信信号に乗算される。そのため、βがさらに乗算されたβｈ_ｕｗ_ｕ＝Ｇ_ｕが、実際の固有等価伝搬路行列となる。なお、ＩＵＩを完全抑圧することなく、送信信号と受信信号との平均二乗誤差を最小とするＭＭＳＥ規範に基づいて、Ｗを算出することも可能である。

　線形フィルタ生成部２０１で算出されたＷを、各端末装置３宛ての送信データベクトルｄ_ｕを並べて表現される送信データベクトルｄ＝［ｄ_１ ^Ｔ，．．．，ｄ_Ｕ ^Ｔ］^Ｔに乗算することで送信信号ベクトルｓ＝Ｗｄが算出される。しかし、送信電力を一定とするために、プリコーディング前の送信データベクトルｄと送信信号ベクトルｓとの電力を同一とするための電力正規化係数βも乗算されたｓ＝βＷｄが実際の送信信号ベクトルとなる。電力正規化係数βは式（３）で与えられる。

ここで、Ｐは総送信電力を表す。β＝１であれば、プリコーディングを施したことによる所要送信電力の増加は発生しないことを意味し、β＜１であることは、所要送信電力が増加してしまうこと意味している。β＝１となるのは、線形フィルタＷが直交行列となる場合である。

　線形フィルタＷを直交行列とするためには、空間多重する端末装置３の組み合わせを適切に行なえば良いが、そのように制御を行なうことは、各端末装置３の通信機会の公平性を低下させてしまうから、端末装置３の組み合わせには制限を与えない方が望ましい。また、基地局装置１に接続されている端末装置３の数が少ない場合、線形フィルタＷを直交行列とするような端末装置３の組み合わせが存在しない場合もある。所要送信電力の増加を回避する方法として、摂動項を送信データに対して加算する方法が考えられる。送信データに摂動項を加算することを前提としたプリコーディングを非線形プリコーディングと呼ぶ。

　摂動項は予め決められた実数２δが任意のガウス整数に乗算された複素数として表現される。摂動項は、端末装置３において、ｍｏｄｕｌｏ演算（モジュロ演算、または剰余演算とも呼ぶ）と呼ばれる信号処理を受信信号に施すことで、取り除けられる。実数２δはｍｏｄｕｌｏ幅とも呼ばれ、基地局装置１と端末装置間で共有されているのであれば、如何なる値でも構わない。ただし、平均の伝送品質を最良とするｍｏｄｕｌｏ幅は、変調方式毎に既に求められている。例えばＱＰＳＫ変調であればδ＝２^１／２であることが知られている。無数に存在する摂動項から、電力正規化項βを最も大きくできる摂動項を探査し、送信データに加算することで、端末装置３の組み合わせに依らず、常に一定の受信品質を保つことができる。周波数利用効率を最大化しようとした場合、探査すべき摂動項は所要送信電力を最小化するものであるが、所望の周波数利用効率や受信品質が予め設定されている場合、所望の品質を達成できる摂動項を探査すれば十分である。

　本実施形態の場合、空間多重される全送信データ数はＵ×Ｌ個であり、それぞれに対して摂動項を加算することが可能である。また、摂動項は任意のガウス整数から選択できるから、仮に選択可能なガウス整数の数をＫ個に制限したとしても、送信データに加算できる摂動項の組み合わせは全部でＫ^ＵＬ通りにもおよび、全てを探査するのは現実的ではない。そこで、選択可能なガウス整数の数を極端に少なくしたり、所要送信電力が一定以上となる摂動項は探査候補から除外したり（この方法はSphere encodingと呼ばれる）するなどして、考慮すべき組み合わせの数を限定する必要がある。

　本実施形態においては、摂動項の探査方法としては何かに限定されるものではない。例えば、Ｓｐｈｅｒｅ　ｅｎｃｏｄｉｎｇに基づいて、摂動項を探査すれば良い。以下では、摂動ベクトル探査部２０３は何かしらの方法により最適な摂動項を探査できたものとして説明を行なう。摂動ベクトル探査部２０３は探査した最適な摂動項の組み合わせ（摂動ベクトル）である２δｚ_ｔ＝２δ［ｚ_ｔ，１ ^Ｔ，．．．，ｚ_ｔ，Ｕ ^Ｔ］^Ｔ、ｚ_ｔ，ｕ＝［ｚ_{ｔ，ｕ，１}，．．．，ｚ_{ｔ，ｕ，Ｌ}］^Ｔを送信信号生成部２０５に入力する。なお、２δｚ_{ｔ，ｕ，ｌ}は第ｕ端末装置３－ｕ宛ての第ｌ番目の送信データに加算される摂動項を表す。

　送信信号生成部２０５は、線形フィルタ生成部２０１で算出された線形フィルタＷと、摂動ベクトル探査部２０３において算出された摂動ベクトルｚ_ｔと、送信データベクトルｄに基づいて、送信信号ベクトルｓ＝βＷ（ｄ＋２δｚ_ｔ）を算出する。なお、このときの電力正規化項βは、摂動ベクトルｚ_ｔを考慮して改めて算出されたものである。

　なお、以上の説明では、送信電力の正規化はサブキャリア毎に行なっているが、複数のサブキャリアおよびＯＦＤＭ信号の合計の送信電力を一定とするように電力正規化を行なっても良い。この場合、摂動ベクトルｚ_ｔの探査も合計の所要送信電力を考慮して制御しても良い。

　送信信号生成部２０５において算出された送信信号ベクトルは、プリコーディング部１０７の出力として、アンテナ部１０９に入力される。なお、ＣＳＩ－ＲＳがプリコーディング部１０７に入力された場合、プリコーディング処理は施されず、送信電力の調整だけが行なわれて、アンテナ部１０９に向けて出力されることになる。一方、ＤＭＲＳが入力された場合、線形フィルタＷだけが乗算される事になり、摂動項の加算は行なわれない。このとき、電力正規化項βはデータ信号に乗算されたものと同じものを用いる必要がある。そのため、ＤＭＲＳとプリコーディングが施されるデータ信号は、纏めて送信電力を正規化するように制御してもよい。

　なお、これまで説明してきた方法によれば、プリコーディング部１０７は送信信号ベクトルのみを出力する。本実施形態においては、プリコーディング部１０７は送信信号ベクトルに加えて、プリコーディング部１０７でデータ信号に加算された摂動項の事前確率に関連付けられた制御情報も出力するような構成としても良い。制御情報としては、実際にｚ_ｔ，ｕの発生確率を測定したものを量子化したものや、一定の発生確率以上となったｚ_ｔ，ｕの値が考えられる。発生確率は、複素平面における象限毎に算出しても良い。また、単に摂動項の加算の有無を示す１ビットの情報でも良い。発生確率を算出する頻度も、何かに限定されるものではなく、ＯＦＤＭ信号毎や複数ＯＦＤＭ信号で構成される信号フレーム毎でも良いし、チャネル符号化を行なう際の１符号語毎でも良い。このようにして生成された制御情報は、送信信号ベクトルとは別に、後述するアンテナ部１０９の無線送信部３０５に入力され、各端末装置３に向けて送信される。

　図４は、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ部１０９の装置構成を示すブロック図である。図４に示すように、アンテナ部１０９は、ＩＦＦＴ部３０１と、ＧＩ挿入部３０３と、無線送信部３０５と、無線受信部３０７と、アンテナ３０９とを含んで構成されている。各アンテナ部１０９では、初めに、ＩＦＦＴ部３０１が、対応するプリコーディング部１０７より出力される信号に対して、Ｎ_ｃポイントの逆高速フーリエ変換（IFFT）、もしくは逆離散フーリエ変換（IDFT）を適用し、Ｎ_ｃサブキャリアを有するＯＦＤＭ信号を生成し、ＧＩ挿入部３０３に入力する。ここでは、サブキャリア数とＩＦＦＴのポイント数は同じものとして説明しているが、周波数領域にガードバンドを設定する場合、ポイント数はサブキャリア数よりも大きくなる。ＧＩ挿入部３０３は入力されたＯＦＤＭ信号にガードインターバルを付与したのち、無線送信部３０５に入力する。無線送信部３０５は、入力されたベースバンド帯の送信信号を無線周波数（RF）帯の送信信号に変換し、アンテナ３０９に入力する。アンテナ３０９は入力されたＲＦ帯の送信信号を送信する。なお、本実施形態においては、無線受信部３０７には、端末装置３にて推定されるＣＳＩに関連付けられた情報が受信され、制御情報取得部１１１に向けて出力される事になる。

　［１．２．端末装置３］
　図５は、本発明の第１の実施形態に係る端末装置３の構成を示すブロック図である。図５に示すように、端末装置３は端末アンテナ部４０１と、伝搬路推定部４０３と、フィードバック情報生成部４０５と、伝搬路補償部４０７と、デマッピング部４０９とデータ復調部４１１と、チャネル復号部４１３とを含んで構成されている。そのうち、端末アンテナ部４０１は受信アンテナ数Ｎ_ｒだけ存在する。また、伝搬路補償部４０７には、空間分離処理部４１５が含まれる。

　図６は、本発明の第１の実施形態に係る端末アンテナ部４０１の構成を示すブロック図である。図６に示すように、端末アンテナ部４０１は、無線受信部５０１と、無線送信部５０３と、ＧＩ除去部５０５と、ＦＦＴ部５０７と、参照信号分離部５０９とを含んで構成されている。基地局装置１より送信された送信信号は、はじめに各端末アンテナ部４０１のアンテナで受信されたのち、無線受信部５０１に入力される。無線受信部５０１は入力された信号を、ベースバンド帯の信号に変換し、ＧＩ除去部５０５に入力する。ＧＩ除去部５０５は、入力された信号から、ガードインターバルを取り除き、ＦＦＴ部５０７に入力する。ＦＦＴ部５０７は、入力された信号に対して、Ｎ_ｃポイントの高速フーリエ変換（FFT）もしくは離散フーリエ変換（DFT）を適用し、Ｎ_ｃ個のサブキャリア成分に変換したのち、参照信号分離部５０９に入力する。参照信号分離部５０９は、入力された信号を、データ信号成分とＣＳＩ－ＲＳ成分と、ＤＭＲＳ成分とに分離する。参照信号分離部５０９は、データ信号成分については、伝搬路補償部４０７に入力し、ＣＳＩ－ＲＳとＤＭＲＳについては、伝搬路推定部４０３に入力する。以下で説明する信号処理は基本的にはサブキャリア毎に行なわれることになる。

　伝搬路推定部４０３は、入力された既知参照信号であるＣＳＩ－ＲＳおよびＤＭＲＳに基づいて伝搬路推定を行なう。はじめにＣＳＩ－ＲＳを用いた伝搬路推定について説明する。ＣＳＩ－ＲＳは、プリコーディングを適用されずに送信されているため、式（１）で表されている伝搬路行列Ｈ（ｋ）のうち、各端末装置３に対応する行列ｈ_ｕ（ｋ）を推定することが可能である。通常、ＣＳＩ－ＲＳは無線リソースに対して間欠的に多重されるため、全てのサブキャリアの伝搬路情報を直接推定することはできないが、標本化定理を満たすような時間間隔、および周波数間隔でＣＳＩ－ＲＳを送信することで、適切な補間による全サブキャリアの伝搬路情報の推定が可能となる。具体的な伝搬路推定方法については、特に限定しないが、例えば二次元ＭＭＳＥ伝搬路推定を用いれば良い。

　伝搬路推定部４０３はＣＳＩ－ＲＳに基づいて推定した伝搬路情報をフィードバック情報生成部４０５に入力する。フィードバック情報生成部４０５は、入力された伝搬路情報と各端末装置３がフィードバックする伝搬路情報形式に応じて、基地局装置１にフィードバックする情報を生成する。本発明においては、伝搬路情報形式については何かに限定されるものではない。例えば、推定された伝搬路情報について、有限ビット数にて量子化を行ない、その量子化情報をフィードバックする方法が考えられる。また、基地局装置１との間で予め取り決めておいたコードブックに基づいてフィードバックを行なっても良い。しかし、いずれの伝搬路情報形式を用いたとしても、フィードバックする情報から復元される伝搬路情報と、真の伝搬路情報との間には誤差（量子化誤差）が生ずる。特に、オーバーヘッドを減少させることを目的として、量子化ビット数を小さくする場合、フィードバック誤差の影響が大きくなることになる。フィードバック情報生成部４０５は、生成した信号を、各端末アンテナ部４０１の無線送信部５０３に入力する。無線送信部５０３は入力された信号を基地局装置１に通知するのに適した信号に変換し、端末アンテナ部４０１のアンテナに入力する。端末アンテナ部４０１のアンテナは入力された信号を基地局装置１に向けて送信する。なお、ＤＭＲＳを用いた伝搬路推定については後述する。

　伝搬路補償部４０７における信号処理について説明する。今、第ｕ端末装置３－ｕの第ｍ受信アンテナに受信されるデータ信号成分をｒ_ｕ，ｍで表すものとしたとき、第ｕ端末装置３－ｕで把握できる受信信号ベクトルｒ_ｕ＝［ｒ_ｕ，１，．．．，ｒ_ｕ，Ｎｒ］^Ｔは式（４）で与えられる。

ここで、η_ｕ＝［η_ｕ，１，．．．，η_ｕ，Ｎｒ］^Ｔは雑音ベクトルを表す。なお、βｈ_ｕｗ_ｕ＝Ｇ_ｕと表現するものとし、Ｇ_ｕは既に説明した固有等価伝搬路行列である。つまり、第ｕ端末装置３－ｕの受信信号はＮ_ｒ×ＬのＭＩＭＯ伝搬路を伝搬してきた信号と見なすことができる。

　この受信信号から所望信号を復調するためにはＧ_ｕを推定する必要がある。Ｇ_ｕはＤＭＲＳを用いた伝搬路推定により推定することができる。ＤＭＲＳは各端末装置間および各データストリーム間で直交するように多重され、また摂動項の加算は行なわれていない。例えば、第ｕ端末装置３－ｕの第ｌデータストリームにＤＭＲＳを送信した場合、その受信信号は式（５）で与えられる。

ここで、ｐ_ｕ，ｌは第ｕ端末装置３－ｕへ第ｌ番目に送信されているＤＭＲＳを表し、ｓ_ｐはＤＭＲＳを送信する際に、基地局装置１から実際に送信される送信信号ベクトルである。ｐ_ｕ，ｌは基地局装置１と第ｕ端末装置３－ｕとで既知であるから、伝搬路推定部４０３はＧ_ｕの第ｌ列を推定することが可能である。さらに、伝搬路推定部４０３は他のＤＭＲＳによる推定結果を全て結合し、固有等価伝搬路行列Ｇ_ｕを推定する。ただし、ＤＭＲＳはお互いに直交している必要があり、またデータ信号やＣＳＩ－ＲＳとも直交している必要がある。このことは、全てのサブキャリア成分のＧ_ｕを直接推定できないことを意味している。しかし、通常、伝搬路には時間および周波数方向に相関が存在するから、ＤＭＲＳが適切な間隔で周期的に送信されていれば、ＤＭＲＳが送られていない無線リソースの伝搬路を推定することができる。伝搬路推定部４０３はＤＭＲＳに基づいて推定したＧ_ｕを伝搬路補償部４０７に入力する。

　伝搬路補償部４０７では、前述してきたようにＤＭＲＳによって推定された固有等価伝搬路行列Ｇ_ｕに基づき、受信信号ｒ_ｕより所望の信号を復調する。従来の非線形ＭＵ－ＭＩＭＯであれば、基地局装置１はＩＵＩだけではなく、ＩＡＩも抑圧するプリコーディング、つまり、固有等価伝搬路行列が単位行列となるようなプリコーディングを行なっていた。よって、伝搬路補償部４０７で行なう信号処理は、単なる同期検波で十分であった。しかし、前述したように、実際にはフィードバック誤差が存在するから、ＩＵＩやＩＡＩが残留し、伝送特性を大幅に劣化させてしまう。一方、本実施形態によれば、プリコーディングではＩＵＩのみを抑圧する。よって伝搬路補償部４０７では従来方式とは異なり、更に信号空間分離処理が必要となるから、端末装置３の複雑性は増加してしまう。しかし、ＤＭＲＳによって推定された固有等価伝搬路行列Ｇ_ｕに基づいた伝搬路補償を行なうことで、フィードバック誤差によって生ずる残留ＩＵＩや残留ＩＡＩを抑圧できる。

　このことに着目した従来技術として受信ダイバーシチ合成技術がある。この方法では、各端末装置３にはランク１の送信を行ない、またプリコーディングは線形プリコーディングを想定している。そのため、基地局装置１は各端末装置３の受信アンテナ数は１であるものとして、ＩＵＩを完全抑圧するプリコーディングを行なう。各端末装置３は、ＤＭＲＳによって推定された固有等価伝搬路行列に基づいて適切な線形フィルタ（この場合、線形フィルタはＮ_ｒ×１の列ベクトルとなる）を算出する。そして、その線形フィルタを受信信号に乗算することで、所望信号を検出している。このとき、線形フィルタは、固有等価伝搬路行列に基づくものであり、残留ＩＵＩの影響を端末装置３で抑圧することが可能であった。しかし、従来技術では、ランク１伝送を対象としていたため、この方法では、本実施形態が対象としているような、複数ランク伝送時に発生する残留ＩＡＩを抑圧することができない。本実施形態における端末装置３の伝搬路補償部４０７では、固有等価伝搬路行列Ｇ_ｕに基づき、残留ＩＡＩを考慮した信号空間検出処理を行なうことで、フィードバック誤差の影響を抑圧できる非線形ＭＵ－ＭＩＭＯ伝送を実現する。

　本実施形態における伝搬路補償部４０７で行なわれる信号空間検出処理において、もっとも簡易な方法は、空間フィルタリングである。これは、Ｇ_ｕに基づいて算出される線形フィルタＷ_ｒを受信信号ベクトルｒ_ｕに乗算するものである。線形フィルタの算出方法としては、残留ＩＡＩを完全に抑圧するＺＦ規範に基づくものと、送信信号と受信信号との平均二乗誤差を最小とするＭＭＳＥ規範に基づくものが考えられ、式（６）でそれぞれ与えられる。

ここで、σ^２は端末装置３で印加される雑音の分散であり、Ｉは単位行列を表す。伝搬路補償部４０７はＷ_ｒを受信信号ベクトルに乗算して得られる信号を出力する。

　空間フィルタリングに基づく信号空間検出処理は簡単ではあるが、摂動項が考慮されていない。そのため、特にＭＭＳＥ規範に基づいた信号検出を行なうと、伝送特性が劣化してしまう場合がある。そこで、本実施形態における伝搬路補償部４０７では、最尤検出（Maximum Likelihood Detection(MLD)）も行なえるものとする。

　ＭＬＤは、送信信号ベクトルが取り得る全てのベクトル候補のうち、受信信号ベクトルに対して、尤度が最も大きくなるベクトルを検出する方法である。プリコーディングが非線形プリコーディングである場合、ＭＬＤは、式（７）で表される最小化問題を解くことで実現できる。

ここで、Ｓはデータ信号に施されている変調方式の候補点の集合を表す。Ｃ_ｚはガウス整数の集合を表す。伝搬路補償部４０７は式（７）を満たすベクトルを出力する。しかし、基地局装置１のプリコーディング部１０７における信号処理の説明でも述べたように、摂動項は任意のガウス整数で表されるから、全ての送信信号ベクトルの候補を探索することはほぼ不可能である。そのため、非線形プリコーディングが施されている場合、ＭＬＤにおいても、探査すべき候補数に制限を加えることが必須となる。

　候補数を制限するため、本実施形態においては、ＭＬＤにおいて階層型の検出を行なうことを考える。伝搬路補償部４０７では、はじめにＧ_ｕにＱＲ分解を適用し、Ｇ_ｕをユニタリ行列Ｑと上三角行列Ｒの積（つまり、Ｇ_ｕ＝ＱＲ）で表すことを考える。この場合、式（７）は式（８）のように置き換えることが可能である。

ここで、Ｑ^Ｈｒ_ｕ＝ｒ_ｕ’とした。このように変換すると、ｘ_ｕ，Ｌ＝ｄ_ｕ，Ｌ＋２δｚ_{ｔ，ｕ，Ｌ}の信号点候補として、他のデータを考慮せずに最も確からしい信号を検出することが可能となる。検出された信号を軟推定値とも呼ぶ。そして、ｘ_ｕ，Ｌの信号点候補が検出されれば、今度はｘ_{ｕ，Ｌ－１}＝ｄ_{ｕ，Ｌ－１}＋２δｚ_{ｔ，ｕ，Ｌ－１}について、同様に信号点候補を検出できる。このとき、全ての候補点を探査すれば、最も確からしい信号候補点を検出することができるが、それでは探査数が膨大となってしまう。そのため、考慮すべき信号点候補を制限する必要がある。信号点候補の制限方法としては、何かに限定されるものではない。以下では、Ｍアルゴリズムに基づく方法を対象に説明を行なう。

　初めに、ｘ_ｕ，Ｌの信号点候補について、ｒ’_ｕ，Ｌに近いものから順にＭ個の候補点を検出する。検出方法としては、メトリック値として｜ｒ’_ｕ，Ｌ－Ｒ_Ｌ，Ｌｘ_ｕ，Ｌ｜^２を計算し、メトリック値の小さい順にＭ個の信号点候補ｘ_{ｕ，Ｌ，１}～ｘ_{ｕ，Ｌ，Ｍ}を求めれば良い。なお、Ｒ_ｘ，ｙは行列Ｒのｘ行ｙ列成分を表す。なお、計算すべきｘ_ｕ，Ｌの信号点候補は無数に存在するが、ここでは、摂動項の候補点を一定数Ｋに制限する。ＫやＭの値は、事前に計算機シミュレーション等により、最適な値を求めておけば良い。

　次いで、ｘ_{ｕ，Ｌ－１}の信号点候補の検出を行なう。ｘ_ｕ，Ｌの候補を検出する場合と同様に、メトリック値として、｜ｒ’_{ｕ，Ｌ－１}－（Ｒ_{Ｌ－１，Ｌ－１}ｘ_{ｕ，Ｌ－１}＋Ｒ_{Ｌ－１，Ｌ}ｘ_ｕ，Ｌ）｜^２を計算する。このとき、ｘ_ｕ，Ｌについては、既に検出されたＭ個の候補をそれぞれ用いてメトリック値を求める。求めた全てのメトリック値の小さい順にＭ個のメトリックを与えるｘ_{ｕ，Ｌ－１}とｘ_ｕ，Ｌの信号点候補のペアを求める。以上の処理をｘ_ｕ，１の信号点候補が検出されるまで繰り返し、最終的に最もメトリックの小さい信号点候補のペアを与える信号点候補が、自装置宛ての送信信号であるものとする。

　図７は、本発明の第１の実施形態に係る伝搬路補償部４０７における信号処理について説明するフローチャートである。はじめにＧ_ｕにＱＲ分解を適用し、Ｇ_ｕをユニタリ行列Ｑと上三角行列Ｒの積に分解する（ステップＳ１０１）。次いで、繰り返し処理を制御するパラメータｌの値をＬに初期化する（ステップＳ１０２）。そして、ｌ＞０であれば（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、既に検出済みの信号点候補を考慮して、ｘ_ｕ，ｌのメトリック値を計算する（ステップＳ１０４）。その後、メトリック値の小さい順にＭ個の信号点候補のペアを検出し（ステップＳ１０５）、パラメータｌの値をデクリメントし（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０３に戻る。ｌ＝０となった場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、検出済みの信号点候補のうち、最も小さいメトリック値を与える信号点候補のペアを出力する（ステップＳ１０７）。

　以上の説明では、Ｍアルゴリズムに基づく方法について説明したが、Ｓｐｈｅｒｅ　ｄｅｃｏｄｉｎｇに基づいた方法により、信号点候補を検出しても良い。なお、いずれの場合においても、最初に検出されるｄ_ｕ，Ｌ＋２δｚ_{ｔ，ｕ，Ｌ}の信号候補点の精度に伝送特性は大きく依存するから、上三角行列Ｒの対角成分の一番下の成分となるＲ_Ｌ，Ｌが可能な限り大きくなるような列の入れ替え（オーダリング）をＧ_ｕに対して予め施せば良い。なお、ｄ_ｕ，Ｌ＋２δｚ_{ｔ，ｕ，Ｌ}が検出されたのち、再度オーダリングしなおすような構成としても構わない。

　なお、基地局装置１が、摂動項の事前確率に関連付けられた制御情報を各端末装置３に通知する構成となった場合も考えられる。その場合、制御情報は伝搬路補償部４０７に入力され、摂動項の候補点の制限、すなわちＫの値の設定に用いることができる。例えば、事前確率が一定値以下となる摂動項については探査を行なわないように制御することができる。特に、摂動項の加算の有無を示す１ビットの情報が通知されているような場合、摂動項の加算が行なわれていれば、式（７）に基づいて探査を行ない、加算が行なわれていなければ、従来の線形プリコーディングが施されている場合における探査（つまり、ｚ_ｔ，ｕを考慮しない探査）を行なえば良い。

　事前確率は、信号点候補の制限ではなく、各候補点に対して算出された尤度への重みづけに用いることもできる。階層型の検出を行なっている場合、例えばｄ_{ｕ，Ｌ－１}＋２δｚ_{ｔ，ｕ，Ｌ－１}の信号点候補の検出は、ｄ_ｕ，Ｌ＋２δｚ_{ｔ，ｕ，Ｌ}の信号点候補を検出する際に算出された尤度も考慮して行なうことになる。このとき、ｄ_ｕ，Ｌ＋２δｚ_{ｔ，ｕ，Ｌ}の尤度について、ｚ_{ｔ，ｕ，Ｌ}の事前確率を尤度に直接乗算したものを新たな尤度として用いることができる。このように制御すれば、階層型の検出を行なっていく際に、最初の信号点候補の検出を誤った場合の誤り伝搬の影響を小さくすることができる。尤度に対する重みづけは、事前確率が反映されてさえいれば、どのように行なっても構わない。

　基地局装置１のプリコーディング装置より、摂動項の事前確率が送信されていない場合、端末装置３は摂動項の事前確率は全て等確率であるものとして信号処理を行なえば良い。なお、端末装置３において、摂動項の事前確率を別に算出して、空間信号検出に用いることもできる。非線形プリコーディングにおいて加算される摂動項は、基本的には所要送信電力を可能な限り小さくするものが選択され、送信データに加算される。よって、送信データの信号点が存在する象限と点対称の関係にある象限に存在する摂動項が加算される確率が高い。例えば、送信データの信号点が第１象限に含まれている場合、加算される摂動項は第３象限に含まれている可能性が高い。よって、階層型の検出を行なっていく際に、送信データの候補点が第１象限に含まれている場合、第３象限に含まれている摂動項を他の象限に含まれている摂動項よりも詳細に探査する（つまり、候補数を多くする）ように制御しても良い。同様にして、尤度の重みづけを行なっても良い。

　以上が、本実施形態における伝搬路補償部４０７における信号処理の説明となる。伝搬路補償部４０７では、線形フィルタリングに基づく検出と、ＭＬＤに基づく検出のいずれかを用いることができるから、所望の伝送特性や、許容される複雑性に応じて切り替えて用いれば良い。もちろん、一方の検出のみが可能となる構成としても構わない。また、ＭＬＤに基づく検出を行なう場合、基地局装置１より通知される摂動項の事前確率を用いた信号検出を行なうことが可能であり、また基地局装置１より事前確率が通知されない場合も、伝搬路補償部４０７で事前確率を算出し、信号検出に用いることも可能である。

　伝搬路補償部４０７の出力はその後デマッピング部４０９に入力される。各端末装置３のデマッピング部４０９は、自装置宛ての送信データの送信に使われている無線リソースより、自装置宛ての送信データを抽出する。デマッピング部４０９は抽出したデータをデータ復調部４１１に入力する。データ復調部４１１は入力されたデータに対して、データ復調を行ない、チャネル復号部４１３に入力する。チャネル復号部４１３は入力されたデータに対して、チャネル復号を行なう。以上の信号処理により、端末装置３は自装置宛の情報を取得することができる。なお、参照信号分離部５０９の出力を、先にデマッピング部４０９に入力し、自装置に該当する無線リソース成分のみを伝搬路補償部４０７に入力し、伝搬路補償部４０７の出力をデータ復調部４１１に入力するような構成としても良い。

　なお、伝搬路補償部４０７の出力は、基地局装置１が各端末装置３に送信した送信データに摂動項が加算された状態である。基地局装置１におけるプリコーディング処理の説明で述べたように、摂動項はｍｏｄｕｌｏ演算を施すことで取り除くことができる。よって、データ復調部４１１において、入力された信号にｍｏｄｕｌｏ演算を施せば良い。また、摂動項が加算されたデータ信号が取り得る信号候補点は、元々の変調信号の信号候補点が、信号点空間において周期的に繰り返されている信号点のうちのいずれかとなる。ｍｏｄｕｌｏ演算は、その中で、伝搬路補償部４０７の出力に最も近い信号点を検出していることになる。ｍｏｄｕｌｏ演算を行なわずに、周期的に繰り返されている信号点と、伝搬路補償部４０７の出力との距離（尤度）に基づいて、対数尤度比を算出することができる。この対数尤度比に基づいて、データ復調や、チャネル復号を行なう場合、ｍｏｄｕｌｏ演算を行なわなくても良い。

　以上の説明では、上りリンク伝送と下りリンク伝送とで異なる搬送波周波数を用いる周波数分割複信を複信方式で用いていることを前提としている。本実施形態では、上りリンク伝送と下りリンク伝送とで同じ搬送波周波数を用いる時間分割複信を複信方式として用いる無線通信システムも対象となる。時間分割複信の場合、基地局装置１は上りリンク伝送より下りリンク伝送のＣＳＩ（本実施形態中式（１）記載のＣＳＩ）を推定することが可能であるが、各装置のアナログ回路では熱などによって信号に位相回転を生じさせてしまう。そのため、時間分割複信を用いる通信システムにおいても基地局装置１が把握できるＣＳＩと実際のＣＳＩとの間には誤差が存在する。本実施形態は、このようにして発生する特性劣化についても補償することが可能である。

　本実施形態においては、ＯＦＤＭ信号伝送を仮定し、プリコーディングはサブキャリア毎に行なうことを仮定したが、伝送方式（もしくはアクセス方式）やプリコーディングの適用単位に制限は無い。例えば、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プリコーディングが行なわれた場合も本実施形態は適用可能であり、同様に、シングルキャリアベースのアクセス方式（例えばシングルキャリア周波数分割多重アクセス（SC-FDMA）方式など）にも適用することが可能である。

　以上、説明してきた方法により、非線形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、各端末装置３に対して、複数ランクの伝送を行なう場合において、ＤＭＲＳに基づいて推定される固有等価伝搬路行列により残留干渉を抑圧することが可能となる。よって、フィードバック誤差に起因する伝送特性の劣化を改善することが可能となる。

　［２．第２の実施形態］
　第１の実施形態においては、各端末装置３に複数の送信データを同時に送信するとともに、各送信データにそれぞれ摂動項が加算される非線形プリコーディングを行なうＭＵ－ＭＩＭＯ伝送において、各端末装置３がＤＭＲＳによって推定する固有等価伝搬路行列に基づいて、空間信号検出処理を行なう場合を対象とした。

　ところで、摂動項の加算を行なう非線形プリコーディングは、ｍｏｄｕｌｏ損失と呼ばれる特有の伝送特性劣化要因を有している。そのため、受信信号対雑音電力比が同一であった場合、摂動項が加算されている受信信号と、摂動項が加算されていない受信信号とでは、摂動項が加算されていない受信信号の方が、伝送特性は良好となる。第２の実施形態においては、ｍｏｄｕｌｏ損失の影響を考慮した方法を対象とする。

　［２．１．基地局装置１］
　第２の実施形態に係る基地局装置１の構成は、図２と同じである。ただし、プリコーディング部１０７における信号処理については、第１の実施形態と異なるため、以下では、プリコーディング部１０７の信号処理について説明する。

　プリコーディング部１０７の構成は図３と同じであるが、摂動ベクトル探査部２０３における信号処理が異なる。第１の実施形態においては、各データ信号のいずれにも摂動項の加算が可能であるものとして、摂動項の探査を行なうものとしていた。第２の実施形態においては、摂動項の加算が可能なデータ信号に制限を加える。

　具体的には、各端末装置３に同時送信しているＬ個のデータ信号のうち、Ｍ個のデータ信号には摂動項の加算を行なわないようにする。そして、各端末装置３は摂動項が加算されていないデータ信号から信号検出が行なわれるように固有等価伝搬路行列に対するオーダリングを施す。このことにより、階層型の空間信号検出を行なう際に、検出誤りから発生する誤り伝搬の影響を小さくすることができる。摂動項の加算を行なわないＭ個のデータ信号の選択方法についてはいくつかの方法が考えられる。

　第１の方法は、摂動項の加算を行なわないデータ信号を固定する方法である。各端末装置３に複数の送信データを送信する場合、基地局装置１は端末装置３に対して、データ信号を送信している順番を通知する必要がある。通知する方法として、アンテナポート番号と呼ばれる情報で制御する方法がある。例えば、第１の実施形態で第ｕ端末装置３－ｕ宛てのデータ信号はｄ_ｕ＝［ｄ_ｕ，１，．．．，ｄ_ｕ，Ｌ］^Ｔというベクトルで表現した。アンテナポート番号を用いて説明すると、ｄ_ｕ，１はアンテナポート１で送信し、ｄ_ｕ，ＬはアンテナポートＬで送信したと表すことができる。通常、アンテナポート番号とデータ信号を送る順番の関係は基地局装置１と各端末装置３との間で事前に決められている。よって、基地局装置１は各端末装置３に対して、使用しているアンテナポート番号を通知してやれば、端末装置３は自装置宛ての送信データを取得することができる。

　よって、第１の方法において、アンテナポート１からアンテナポートＬ’までは摂動項の加算を行なわないように制御するような場合、端末装置３はアンテナポート１からアンテナポートＬ’までで送信された信号には摂動項は加算されていないものとして信号処理を行なうことができる。基地局装置１は端末装置３に対して、Ｌ’の値だけを通知してやれば良い。事前にＬ’の値を取りきめている場合、Ｌ’の通知は不要である。

　第２の方法は、端末装置３が固有等価伝搬路行列に行なうオーダリング処理を想定して、摂動項の加算を行なわないデータ信号を決定する方法である。端末装置３の伝搬路補償部４０７が、階層型の推定を行なうＭＬＤを空間信号検出処理として用いる場合、固有等価伝搬路行列に対して、オーダリングを施すことで、検出精度が向上することは既に述べた。基地局装置１は固有等価伝搬路行列を把握することができる。よって、各端末装置３がどのようなオーダリングを施すかについても基地局装置１は把握することができる。よって、基地局装置１は、各端末装置３の固有等価伝搬路行列に対してオーダリングを施し、オーダリング後の送信データベクトルにおいて、末尾からＬ’個までに配される送信データについては、摂動項の加算を行なわないように制御すれば良い。このとき、オーダリングの規範は、基地局装置１と端末装置３との間で予め決めておく必要がある。この場合、端末装置３は予め決めておいた規範に基づいて、固有等価伝搬路行列にオーダリングを施せば、摂動項が加算されていないデータ信号から検出を行なうことが可能となる。この場合、基地局装置１は端末装置３に対して、Ｌ’の値だけを通知してやれば良い。第１の方法と同様に、事前にＬ’の値を取り決めている場合、Ｌ’の通知は不要である。以上説明してきた、摂動項の加算を行なわないデータ信号の選択方法について図８を用いて説明する。

　図８は、本発明の第２の実施形態に係るプリコーディング部１０７の摂動ベクトル探査部２０３で行なわれる摂動項の加算を行なわないデータ信号を決定するための信号処理を説明するフローチャートである。はじめに、選択方法を決定する（ステップＳ２０１）。第１の方法に基づく場合（ステップＳ２０１：第１の方法）、摂動項の加算を行なわないデータ数Ｌ’だけを出力し（ステップＳ２０２）、処理は終了となる。第２の方法に基づく場合（ステップＳ２０３：第２の方法）、はじめに各端末装置３の固有伝搬路行列Ｇ_ｕを算出し（ステップＳ２０４）、Ｇ_ｕに対して、端末装置３との間で予め取り決めておいた方法に基づき、オーダリング処理を施し、オーダリング順を示す情報（順列行列等）を算出する（ステップＳ２０５）。そして、摂動項の加算を行なわないデータ数Ｌ’とオーダリング順を示す情報を出力し、処理は終了となる。

　以上説明してきた方法に基づき、プリコーディング部１０７の摂動ベクトル探査部２０３は、摂動項の加算を行なわないデータ信号を決定する。そして、この条件下において、所要送信電力を最も小さくすることのできる摂動項を探査することになる。実際の摂動項の探査方法については、摂動項の加算を行なわないデータ信号には、常に０が摂動項として加算されているものと見なすこと以外は、第１の実施形態と同様となる。

　その後、プリコーディング部１０７では、摂動ベクトル探査部２０３から出力される摂動項に基づいて、送信信号生成部２０５が、送信信号ベクトルを生成し、プリコーディング部１０７の出力として出力する。なお、摂動項の加算を行なわないデータ信号の選択方法、および摂動項の加算を行なわないデータ数を示すＬ’を基地局装置１は端末装置３に対して新たに制御情報として通知する必要がある。この場合、送信信号ベクトルに加えて、当該制御情報がアンテナ部１０９の無線送信部３０５に入力され、各端末装置３に向けて送信される。

　なお、摂動項の加算を行なわないデータ信号の決定方法として、複数の方法について説明を行なってきたが、１つの方法を常に用いるように制御しても良いし、複数の方法を選択的に用いるように制御しても良い。ただし、複数の方法を選択的に用いる場合、基地局装置１は端末装置３に対して、使用している方法を通知する必要がある。

　［２．２．端末装置３］
　端末装置３の構成は図５と同じであり、各装置で行なわれる信号処理も伝搬路補償部４０７を除き同じである。以下では、伝搬路補償部４０７における信号処理についてのみ説明する。

　伝搬路補償部４０７における信号処理において、第１の実施形態と異なるのは、固有等価伝搬路行列Ｇ_ｕに対するオーダリング方法である。第１の実施形態においては、Ｇ_ｕにＱＲ分解を施したとき、上三角行列Ｒの対角成分の末尾が可能な限り大きくなるようなオーダリングを施すものとしていた。第２の実施形態においては、プリコーディングの説明でも述べたように、摂動項の加算が行なわれていない送信データより、信号検出が行なわれるようにオーダリングを施す。

　図９は、本発明の第２の実施形態に係る伝搬路補償部４０７における固有伝搬路行列Ｇ_ｕに対するオーダリング処理を説明するフローチャートである。基地局装置１で行なわれた摂動項の加算を行なわないデータ信号の選択方法として、第１の方法が用いられている場合（ステップＳ３０１：第１の方法）、摂動項の加算が行なわれていないデータ信号ｄ_ｕ，１～ｄ_ｕ，Ｌ’のいずれかが、一番下になるようにＧ_ｕに対してオーダリングを施す（ステップＳ３０２）。具体的には、第１の実施形態で説明した、Ｍアルゴリズムに基づき階層型ＭＬＤで検出する場合に、データ信号ｄ_ｕ，１～ｄ_ｕ，Ｌ’から、信号点候補の検出が行なわれるようにオーダリングを施す。その後、オーダリング順を示す情報を出力して（ステップＳ３０３）、処理は終了となる。一方、第２の方法が基地局装置１で用いられている場合（ステップＳ３０１：第２の方法）、基地局装置１との間で、予め取り決めておいたオーダリング方法に基づき、固有伝搬路行列にオーダリングを施し（ステップＳ３０４）、オーダリング順を示す情報を出力して（ステップＳ３０３）、処理は終了となる。

　以上のようにして求められたオーダリング順に基づき、階層型の検出を行なえば良いが、このとき最初に検出されるデータ信号からＬ’までのデータ信号までは摂動項が加算されていないものとして、送信データの検出を行なう。つまり、該当送信データには、摂動項として、常に０が加算されているものとして検出を行なえば良い。

　以上が、第２の実施形態における、各端末装置３の伝搬路補償部４０７が行なう信号処理の説明である。なお、上記説明では、階層型の検出として、ＱＲ分解を用いるＭＬＤを主に対象としているが、別の階層型の検出方法を用いることもできる。

　別の階層型の検出方法としては、逐次干渉キャンセラ（Successive Interference Canceller(SIC)）がある。これは、はじめに空間フィルタリングにより、複数送信データのうちの一つを検出、つまり軟推定値を得る。そして検出された軟推定値と固有等価伝搬路行列から算出される信号レプリカを、空間フィルタリングが行なわれる前の受信信号より減算し、再度空間フィルタリングを行なう。以上の信号処理を全送信データの軟推定値が検出されるまで繰り返していくのがＳＩＣの基本的な考えである。

　ＳＩＣでは、最初に検出される軟推定値から算出される信号レプリカの精度が、伝送特性に大きく影響を与える。そのため、通常は、最も受信信号対干渉＋雑音電力比が大きくなる軟推定値より信号レプリカの生成を行なう。よって、本実施形態において、ＳＩＣにより空間信号検出を行なう場合は、摂動項が加算されていない送信データに関連付けられた軟推定値より検出を行なうようにすれば良い。

　なお、階層型検出は、一度全ての送信データの検出を行なったのち、その検出結果に基づいて、再度検出を行なうことで、データ検出精度を更に向上させることができる。一連の検出は、何度でも繰り返すことができるから、このような検出を繰り返し信号検出とも呼ぶ。その際に、検出された送信データのチャネル復号結果を、次の信号検出に用いることができる。この場合、チャネル復号を行なう場合にも、送信データへの摂動項の加算の有無を考慮したチャネル復号を行なうことで、信号検出精度を更に向上させることができる。なお、チャネル復号を行なう際に、摂動項の加算の有無を考慮することは、空間信号検出処理の方法に依らず、伝送特性の改善に有効である。

　本実施形態では、ｍｏｄｕｌｏ損失による伝送特性の劣化の改善を目的としたプリコーディング方法および空間信号検出処理方法について明らかにした。本実施形態の方法によれば、極端にオーバーヘッドを増加させることなく、ｍｏｄｕｌｏ損失の影響を抑圧することができる。

　［３．全実施形態共通］
　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。

　本発明に関わる移動局装置および基地局装置１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移動局装置および基地局装置１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。移動局装置および基地局装置１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。

１　基地局装置
３、３－１～３－４　端末装置
１０１　チャネル符号化部
１０３　データ変調部
１０５　マッピング部
１０７　プリコーディング部
１０９　アンテナ部
１１１　制御情報取得部
１１３　伝搬路情報取得部
１１５　制御情報生成部
２０１　線形フィルタ生成部
２０３　摂動ベクトル探査部
２０５　送信信号生成部
３０１　ＩＦＦＴ部
３０３　ＧＩ挿入部
３０５　無線送信部
３０７　無線受信部
３０９　アンテナ
４０１　端末アンテナ部
４０３　伝搬路推定部
４０５　フィードバック情報生成部
４０７　伝搬路補償部
４０９　デマッピング部
４１１　データ復調部
４１３　チャネル復号部
４１５　空間分離処理部
５０１　無線受信部
５０３　無線送信部
５０５　ＧＩ除去部
５０７　ＦＦＴ部
５０９　参照信号分離部

Claims (13)

1. 　複数のアンテナを備え、無線送信装置から非線形プリコーディングが施され空間多重された無線信号を受信する無線受信装置であって、
   　第１の参照信号に基づいて、前記無線送信装置との間の伝搬路状態を推定し、伝搬路情報を出力する一方、前記非線形プリコーディングの一部が施された第２の参照信号に基づいて、前記無線送信装置との間の伝搬路状態を推定し、固有等価伝搬路情報を出力する伝搬路推定部と、
   　前記固有等価伝搬路情報に基づいて、前記受信した無線信号から所望の信号を復調する空間分離処理部と、
   　前記第１の参照信号に基づいて推定した伝搬路情報を前記無線送信装置に送信する無線送信部と、を備えることを特徴とする無線受信装置。
2. 　前記空間分離処理部は、前記無線送信装置における非線形プリコーディングで送信データに加算された摂動項の事前確率を示す情報を取得し、前記取得した事前確率を示す情報に基づいて、前記無線信号の軟推定値を算出することを特徴とする請求項１記載の無線受信装置。
3. 　前記空間分離処理部は、前記摂動項が加算された送信データの信号候補点が含まれる複素平面の象限に基づいて、前記事前確率を示す情報を取得することを特徴とする請求項２記載の無線受信装置。
4. 　前記空間分離処理部は、前記無線送信装置から通知された前記事前確率に関連付けられた制御情報により、前記事前確率を示す情報を取得することを特徴とする請求項２記載の無線受信装置。
5. 　前記空間分離処理部は、前記摂動項の事前確率を示す情報に基づいて、前記送信データの軟推定値を算出する順序を決定することを特徴とする請求項２記載の無線受信装置。
6. 　前記空間分離処理部は、前記固有等価伝搬路情報に基づいて算出した線形フィルタを受信信号ベクトルに乗算する空間フィルタリングを行なって、前記受信した無線信号から所望の信号を復調することを特徴とする請求項１記載の無線受信装置。
7. 　複数のアンテナを備え、複数の無線受信装置宛てのデータ信号を空間多重して送信する無線送信装置であって、
   　前記各無線受信装置に対して送信した第１の参照信号に基づいて前記各無線受信装置で作成された伝搬路情報を、前記各無線受信装置から取得する伝搬路情報取得部と、
   　前記取得した伝搬路情報に基づいて、データ信号に非線形プリコーディングを施し、第２の参照信号に前記非線形プリコーディングの一部を施すプリコーディング部と、
   　前記データ信号と、前記第１の参照信号と、前記第２の参照信号と、を前記各無線受信装置に送信する無線送信部と、を備えることを特徴とする無線送信装置。
8. 　前記非線形プリコーディングにおいて、前記データ信号に加算される摂動項の事前確率を示す制御情報を生成する制御情報生成部を更に備え、
   　前記無線送信部は、前記事前確率を示す制御情報を前記各無線受信装置に送信することを特徴とする請求項７記載の無線送信装置。
9. 　複数の請求項１記載の無線受信装置と、請求項７記載の無線送信装置と、から構成されることを特徴とする無線通信システム。
10. 　複数のアンテナを備え、無線送信装置から非線形プリコーディングが施され空間多重された無線信号を受信する無線受信装置のプログラムであって、
    　第１の参照信号に基づいて、前記無線送信装置との間の伝搬路状態を推定し、伝搬路情報を出力する処理と、
    　前記非線形プリコーディングの一部が施された第２の参照信号に基づいて、前記無線送信装置との間の伝搬路状態を推定し、固有等価伝搬路情報を出力する処理と、
    　前記固有等価伝搬路情報に基づいて、前記受信した無線信号から所望の信号を復調する処理と、の一連の処理を、コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
11. 　複数のアンテナを備え、複数の無線受信装置宛てのデータ信号を空間多重して送信する無線送信装置のプログラムであって、
    　前記各無線受信装置に対して送信した第１の参照信号に基づいて前記各無線受信装置で作成された伝搬路情報を、前記各無線受信装置から取得する処理と、
    　前記取得した伝搬路情報に基づいて、データ信号に非線形プリコーディングを施す処理と、
    　前記非線形プリコーディングの一部を第２の参照信号に施す処理と、
    　前記データ信号と、前記第１の参照信号と、前記第２の参照信号と、を前記各無線受信装置に送信する処理と、の一連の処理を、コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
12. 　複数のアンテナを備え、無線送信装置から非線形プリコーディングが施され空間多重された無線信号を受信する無線受信装置に実装されることにより、前記無線受信装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、
    　第１の参照信号に基づいて、前記無線送信装置との間の伝搬路状態を推定し、伝搬路情報を出力する機能と、
    　前記非線形プリコーディングの一部が施された第２の参照信号に基づいて、前記無線送信装置との間の伝搬路状態を推定し、固有等価伝搬路情報を出力する機能と、
    　前記固有等価伝搬路情報に基づいて、前記受信した無線信号から所望の信号を復調する機能と、の一連の機能を、前記無線受信装置に発揮させることを特徴とする集積回路。
13. 　複数のアンテナを備え、複数の無線受信装置宛てのデータ信号を空間多重して送信する無線送信装置に実装されることにより、前記無線送信装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、
    　前記各無線受信装置に対して送信した第１の参照信号に基づいて前記各無線受信装置で作成された伝搬路情報を、前記各無線受信装置から取得する機能と、
    　前記取得した伝搬路情報に基づいて、データ信号に非線形プリコーディングを施す機能と、
    　前記非線形プリコーディングの一部を、第２の参照信号に施す機能と、
    　前記データ信号と、前記第１の参照信号と、前記第２の参照信号と、を前記各無線受信装置に送信する機能と、の一連の機能を、前記無線送信装置に発揮させることを特徴とする集積回路。

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