特許 7613876 受信側装置及び無線通信方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-06

(45)【発行日】2025-01-15

(54)【発明の名称】受信側装置及び無線通信方法

(51)【国際特許分類】

   H04B 7/0413 20170101AFI20250107BHJP

   H04B 7/08 20060101ALI20250107BHJP

   H04J 99/00 20090101ALI20250107BHJP

   H04W 16/28 20090101ALI20250107BHJP

【ＦＩ】

H04B7/0413

H04B7/08 020

H04J99/00 100

H04W16/28 130

H04W16/28 150

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2020174201

(22)【出願日】2020-10-15

(65)【公開番号】P2022065548

(43)【公開日】2022-04-27

【審査請求日】2023-09-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】301022471

【氏名又は名称】国立研究開発法人情報通信研究機構

(74)【代理人】

【識別番号】110002860

【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】森山 雅文

(72)【発明者】

【氏名】滝沢 賢一

(72)【発明者】

【氏名】黒澤 敦

(72)【発明者】

【氏名】児島 史秀

【審査官】吉江 一明

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－０５７４９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１７２１６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１９５２００（ＪＰ，Ａ）

【文献】森山 雅文 Masafumi MORIYAMA，多数デバイスを収容する携帯電話網に関する高効率通信方式 Efficient Radio Access for Massive Machine-Type Communication，電子情報通信学会技術研究報告 Ｖｏｌ．１１７ Ｎｏ．１０３ IEICE Technical Report，2017年06月14日

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ ７／０４１３

Ｈ０４Ｂ ７／０８

Ｈ０４Ｊ ９９／００

Ｈ０４Ｗ １６／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｍ本の受信アンテナと、
Ｎ台の送信側装置から同時に受信した信号から、所定の受信処理によって、前記Ｎ台の送信側装置のうちの１台である第１の送信側装置からの第１の信号を取得し、前記第１の信号を復調及び復号して第１のデータを取得する第１の処理を実行する制御部と、
を備える受信側装置であって、
前記所定の受信処理は、複数の送信側装置の台数が受信アンテナの数以下である場合に、前記複数の送信側装置から同時に受信した信号を第１のウェイトに乗算することで、前記複数の送信側装置のうちの１台の送信側装置以外からの信号をキャンセルし、前記１台の送信側装置からの信号を取得する処理であり、
前記制御部は、前記第１の処理において、
前記送信側装置の台数Ｎが前記受信アンテナの数Ｍよりも多い場合に、前記Ｎ台の送信側装置からの信号を、前記第１の送信側装置からの前記第１の信号と、Ｍ－１台の送信側装置からの前記所定の受信処理によってキャンセルされる第２の信号と、Ｎ－Ｍ台の送信側装置からの前記所定の受信処理によってキャンセルされない第３の信号に分類した組み合わせの全パターンを取得し、
前記全パターンについて、各パターンの前記所定の受信処理に用いられる前記第１のウェイトに基づいて前記第１の信号の電力及び前記第２の信号の電力を取得し、チャネル推定値から前記第３の信号の電力を取得し、
前記第２の信号及び前記第３の信号との合計電力に対する前記第１の信号の電力の電力比を取得し、
前記所定の受信処理後の前記電力比が最も大きくなる組み合わせを、前記所定の受信処理を実行し、前記復調する信号の組み合わせに決定する、
受信側装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記第１の処理において、前記送信側装置の台数Ｎが前記受信アンテナ
の数Ｍよりも多い場合に、
各送信側装置からの信号の受信電力を取得し、
前記各送信側装置からの信号の受信電力に基づいて、前記Ｎ台の送信側装置から所定数の送信側装置を除外したＮ’台の送信側装置からの信号について前記組み合わせの全パターンを取得することで、取得されるパターン数を削減する、
請求項１に記載の受信側装置。

【請求項3】

前記制御部は、
前記Ｎ台の送信側装置から、前記受信電力が小さい下位の所定数の送信側装置を除外して、前記Ｎ’台の送信側装置から送信された信号を特定する、
請求項２に記載の受信側装置。

【請求項4】

前記制御部は、
前記Ｎ台の送信側装置から、前記受信電力に定数ｋ（ｋ＞１）を乗算した値が最も大きい受信電力よりも小さい送信側装置を除外して、前記Ｎ’台の送信側装置からの信号を特定する、
請求項２に記載の受信側装置。

【請求項5】

前記所定の受信処理は、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ)ダイバーシチであって、
前記制御部は、前記全パターンについて、各パターンの前記第３の信号の電力を干渉電力の一部として用いて、ＭＭＳＥの前記第１のウェイトを求める、
請求項１から４のいずれか一項に記載の受信側装置。

【請求項6】

前記制御部は、
前記第１の信号または前記第１のデータを基に、前記所定の受信処理が行われる前の前記第１の送信側装置から到来する信号を生成する第２の処理と、
前記受信した信号から前記生成された前記第１の送信側装置から到来する信号を除外した信号を抽出する第３の処理と、
前記抽出された信号に対して前記Ｎ台の送信側装置から前記第１の送信側装置を除外したＮ－１台の送信側装置の１つを新たに第１の送信側装置として順次、前記第１の処理から第３の処理を繰り返すことと、
をさらに実行する、
請求項１から５のいずれか一項に記載の受信側装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記受信側装置への通信の要求発生時に無線リソースの割り当てを受けないで複数の送信側装置による前記受信側装置との通信を許容し、受信した参照信号に基づいて、前記複数の送信側装置のうちの前記Ｎ台の送信側装置を判定し、前記Ｎ台の送信側装置から信号を同時に受信したときに、前記第１の処理から第３の処理を繰り返す、
請求項６に記載の受信側装置。

【請求項8】

Ｍ本の受信アンテナを備える受信側装置が、
Ｎ台の送信側装置から同時に受信した信号から、所定の受信処理によって、前記Ｎ台の送信側装置のうちの１台である第１の送信側装置からの第１の信号を取得し、前記第１の信号を復調及び復号して第１のデータを取得する第１の処理を実行することを含む無線通信方法であって、
前記所定の受信処理は、複数の送信側装置の台数が受信アンテナの数以下である場合に、前記複数の送信側装置から同時に受信した信号を第１のウェイトに乗算することで、前記複数の送信側装置のうちの１台の送信側装置以外からの信号をキャンセルし、前記１台の送信側装置からの信号を取得する処理であり、
前記第１の処理において、
前記送信側装置の台数Ｎが前記受信アンテナの数Ｍよりも多い場合に、前記Ｎ台の送信側装置からの信号を、前記第１の送信側装置からの前記第１の信号と、Ｍ－１台の送信側装置からの前記所定の受信処理によってキャンセルされる第２の信号と、Ｎ－Ｍ台の送信側装置からの前記所定の受信処理によってキャンセルされない第３の信号に分類した組み合わせの全パターンを取得し、
前記全パターンについて、各パターンの前記所定の受信処理に用いられる前記第１のウェイトに基づいて前記第１の信号の電力及び前記第２の信号の電力を取得し、チャネル推定値から前記第３の信号の電力を取得し、
前記第２の信号及び前記第３の信号との合計電力に対する前記第１の信号の電力の電力比を取得し、
前記所定の受信処理後の前記電力比が最も大きくなる組み合わせを、前記所定の受信処理を実行し、前記復調する信号の組み合わせに決定する、
無線通信方法。

【請求項9】

前記第１の処理において、前記送信側装置の台数Ｎが前記受信アンテナの数Ｍよりも多い場合に、
各送信側装置からの信号の受信電力を取得し、
前記各送信側装置からの信号の受信電力に基づいて、前記Ｎ台の送信側装置から所定数の送信側装置を除外したＮ’台の送信側装置からの信号について前記組み合わせの全パターンを取得することで、取得されるパターン数を削減する、
請求項８に記載の無線通信方法。

【請求項10】

前記Ｎ台の送信側装置から、前記受信電力が小さい下位の所定数の送信側装置を除外して、前記Ｎ’台の送信側装置からの信号を特定する、
請求項９に記載の無線通信方法。

【請求項11】

前記Ｎ台の送信側装置から、前記受信電力に定数ｋ（ｋ＞１）を乗算した値が最も大きい受信電力よりも小さい送信側装置を除外して、前記Ｎ’台の送信側装置からの信号を特定する、
請求項９に記載の無線通信方法。

【請求項12】

前記所定の受信処理は、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ)ダイバーシチであって、
前記全パターンについて、各パターンの前記第３の信号の電力を干渉電力の一部として用いて、ＭＭＳＥの前記第１のウェイトを求める、
請求項８から１１のいずれか一項に記載の無線通信方法。

【請求項13】

前記第１の信号または前記第１のデータを基に、前記所定の受信処理が行われる前の前記第１の送信側装置から到来する信号を生成する第２の処理と、
前記受信した信号から前記生成された前記第１の送信側装置から到来する信号を除外した信号を抽出する第３の処理と、
前記抽出された信号に対して前記Ｎ台の送信側装置から前記第１の送信側装置を除外したＮ－１台の送信側装置の１つを新たに第１の送信側装置として順次、前記第１の処理から第３の処理を繰り返すことと、
をさらに実行する、
請求項８から１２のいずれか一項に記載の無線通信方法。

【請求項14】

前記受信側装置への通信の要求発生時に無線リソースの割り当てを受けないで前記Ｎ台の複数の送信側装置による前記受信側装置との通信を許容し、受信した参照信号に基づいて、前記複数の送信側装置のうちの前記Ｎ台の送信側装置を判定し、前記Ｎ台の送信側装置から信号を同時に受信したときに、前記第１の処理から第３の処理を繰り返す、
請求項１３に記載の無線通信方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無線通信に関するものである。

【背景技術】

【0002】

インターネットのような公衆ネットワークに接続可能な端末を制御に利用したいというニーズが増えており、公衆ネットワークにアクセスする無線通信の低遅延化が求められている。一方、無線通信では、Multiple Input Multiple Output（ＭＩＭＯ）が利用されている。ＭＩＭＯは、基地局と端末とが、それぞれ複数のアンテナにより同一周波数帯で通信する技術である。また、ＭＩＭＯにおいて、複数の端末が同時に通信に関与する技術は、マルチユーザのＭＩＭＯと呼ばれる。このような無線通信技術の発達ともに、公衆ネットワークにアクセスする端末数の今後の増加が予測されており、上り回線のひっ迫が懸念されている。

【0003】

ところで、無線通信において、Configured Grant(ＣＧ)という通信手順が規定されている。ＣＧによらない通信手順としては、Dynamic grantが例示される。Dynamic grantでは、端末は基地局へのデータ送信時にスケジューリング要求（Scheduling Request, SR）を基地局に送信する。そして、基地局が下りリンク制御情報（Downlink Control Information, DCI)により、そのデータ送信で使用できる無線リソースを端末に指定するともに、送信を許可する。すると、端末は送信許可を受け、指定された無線リソースにより、基地局にデータを送信する。

【0004】

これに対して、ＣＧでは、基地局が予めデータ送信に使用可能な物理リソース等を指定する送信パラメータを端末に送信しておく。そして、基地局がCGよるデータの送信の許可開始及び許可終了等を端末に通知する。ただし、物理リソース等の送信パラメータと、許可開始とが同時に送信される場合もある。これにより、端末は、ＳＲの送信なしで、かつ、ＤＣＩの受信なしで、直ちに、指定されている物理リソースを使用し、基地局にデータを送信できる。このように、ＣＧによる通信では、端末は基地局とのネゴシエーションを省略して、基地局にデータ送信できる。このため、ＣＧは、低遅延通信を実現させる技術として期待されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0005】

【文献】鈴木博、“最小2乗合成ダイバーシチ受信における信号伝送特性-希望波合成と干渉波キャンセルとの関係‐”、電子情報通信学会論文誌 1992年8月 B-II Vol. J75-B-II, No.8, pp.524-534

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、ＣＧで例示される通信により、基地局へ同一のタイミングで送信する端末の数（Ｎ）が増加する。同一のタイミングで送信する端末の数（Ｎ）が基地局の受信アンテナ数(Ｍ)よりも大きい状態は、過負荷ＭＩＭＯと呼ばれる。

【0007】

開示の実施の形態の目的は、過負荷ＭＩＭＯが発生しやすい状況において、通信品質の劣化を抑制することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の態様の一つは、
Ｍ本の受信アンテナと、
Ｎ台の送信側装置から同時に受信した信号から、受信ダイバーシチ処理によって、前記Ｎ台の送信側装置のうちの１台の第１の送信側装置からの第１の信号を取得し、前記第１の信号を復調及び復号して第１のデータを取得する第１の処理を実行する制御部と、を備える受信側装置であって、
前記制御部は、前記第１の処理において、
前記送信側装置の台数Ｎが前記受信アンテナの数Ｍよりも多い場合に、前記Ｎ台の送信側装置からの信号を、前記第１の送信側装置からの前記第１の信号と、Ｍ－１台の送信側装置からの前記受信ダイバーシチ処理によってキャンセルされる第２の信号と、Ｎ－Ｍ台の送信側装置からの前記受信ダイバーシチ処理によってキャンセルされない第３の信号と、に分類した組み合わせの全パターンを取得し、
前記全パターンについて、各パターンの前記受信ダイバーシチ処理に用いられるウェイトに基づいて前記第１の信号の電力及び前記第２の信号の電力を取得し、チャネル推定値から前記第３の信号の電力を取得し、
前記第２の信号及び前記第３の信号との合計電力に対する前記第１の信号の電力の電力比を取得し、
前記受信ダイバーシチ処理後の前記電力比が最も大きくなる組み合わせを、前記受信ダイバーシチ処理を実行し、前記復調する信号の組み合わせに決定する、
受信側装置である。

【0009】

本開示の他の態様の一つは、
Ｍ本の受信アンテナを備える受信側装置が、
Ｎ台の送信側装置から同時に受信した信号から、受信ダイバーシチ処理によって、前記Ｎ台の送信側装置のうちの１台である第１の送信側装置からの第１の信号を取得し、前記第１の信号を復調及び復号して第１のデータを取得する第１の処理を実行することを含む無線通信方法であって、
前記第１の処理において、
前記送信側装置の台数Ｎが前記受信アンテナの数Ｍよりも多い場合に、前記Ｎ台の送信側装置からの信号を、前記第１の送信側装置からの前記第１の信号と、Ｍ－１台の送信側装置からの前記受信ダイバーシチ処理によってキャンセルされる第２の信号と、Ｎ－Ｍ台の送信側装置からの前記受信ダイバーシチ処理によってキャンセルされない第３の信号と、に分類した組み合わせの全パターンを取得し、
前記全パターンについて、各パターンの前記受信ダイバーシチ処理に用いられるウェイトに基づいて前記第１の信号の電力及び前記第２の信号の電力を取得し、チャネル推定値から前記第３の信号の電力を取得し、
前記第２の信号及び前記第３の信号との合計電力に対する前記第１の信号の電力の電力比を取得し、
前記受信ダイバーシチ処理後の前記電力比が最も大きくなる組み合わせを、前記受信ダイバーシチ処理を実行し、前記復調する信号の組み合わせに決定する、
無線通信方法である。

【0010】

本開示の態様の一つによれば、過負荷ＭＩＭＯが発生しやすい状況において、通信品質の劣化を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、第１実施形態に係る無線通信システムの構成を例示する図である。

【図2】図２は、第１実施の形態の基地局のハードウェア構成を例示する図である。

【図3】図３は、端末の構成を例示するブロック図である。

【図4】図４は、基地局の構成を例示するブロック図である。

【図5】図５は、基地局の処理を例示するフローチャートである。

【図6】図６は、基地局における端末とのＣＧによる受信処理の手順を例示するフローチャートである。

【図7】図７は、基地局における希望信号の分離処理のフローチャートである。

【図8】図８は、チャネル行列Ｈ及びＲについて説明する図である。

【図9】図９は、チャネル行列Ｈ及びＲについて説明する図である。

【図10】図１０は、基地局における組み合わせパターンの削減処理のフローチャートの一例である。

【図11】図１１は、基地局における組み合わせの選択処理のフローチャートの一例である。

【図12】図１２は、シミュレーションの条件の一例である。

【図13】図１３は、第１実施形態の処理によるシミュレーション結果の一例を示す図である。

【図14】図１４は、第１実施形態の処理によるシミュレーション結果の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る無線通信システムの構成を例示する図である。本無線通信システムは、基地局１と、基地局１との間で無線により通信する複数の端末２－１、２－２、・・・、２－Ｎを含む。端末２－１等は、総称して端末２とも称する。本実施の形態では、マルチユーザのＭＩＭＯにおいて、基地局での受信アンテナ数Ｍよりも、端末数Ｎが多い過負荷ＭＩＭＯの無線通信システムが例示される。端末２は、無線通信端末ということができる。

【0013】

送信端末数（Ｎ）が基地局の受信アンテナ数（Ｍ）以下である、通常のＭＩＭＯの場合には、例えば、所定の受信ダイバーシチのウェイトＷを用いることで、１端末からの希望信号を取り出し、他の端末からの信号を干渉信号としキャンセルすることができる。一方、過負荷ＭＩＭＯの場合には、送信端末数（Ｎ）が基地局の受信アンテナ数（Ｍ）よりも多いため、所定の受信ダイバーシチのウェイトＷを用いても、Ｍ－Ｎ台の端末からの信号をキャンセルできない。キャンセルできないＭ－Ｎ台の端末からの信号は干渉信号として残るため、希望信号を復調する際に当該干渉信号の影響によりエラー率が増大する恐れがある。なお、干渉信号をキャンセルできるとは、希望信号への干渉信号による干渉を抑圧することである。

【0014】

送信端末数（Ｎ）が基地局の受信アンテナ数（Ｍ）よりも多い場合には、希望信号、キャンセルされる干渉信号（Ｍ－１）、及び、キャンセルされない干渉信号（Ｎ－Ｍ）を分類して、受信ダイバーシチ処理が行われる。しかしながら、Ｎ台の送信端末からの信号を、希望信号、キャンセルされる干渉信号（Ｍ－１）、及び、キャンセルされない干渉信号（Ｎ－Ｍ）に分類する方法は提案されていない。

【0015】

本開示の態様の一つでは、送信端末数（Ｎ）が基地局の受信アンテナ数（Ｍ）よりも多い場合に、希望信号のエラー率をより小さくする、希望信号、キャンセルされる干渉信号（Ｍ－１）、及び、キャンセルされない干渉信号（Ｎ－Ｍ）の分類方法を提案する。

【0016】

より具体的には、本開示の態様の一つは、Ｍ本の受信アンテナと、Ｎ台の送信側装置から同時に受信した信号から、受信ダイバーシチ処理によって、Ｎ台の送信側装置のうちの１台の第１の送信側装置からの第１の信号を取得し、第１の信号を復調及び復号して第１のデータを取得する第１の処理を実行する制御部と、を備える受信側装置である。制御部は、第１の処理において、送信側装置の台数Ｎが受信アンテナの数Ｍよりも多い場合に、以下の処理を行う。制御部は、Ｎ台の送信側装置からの信号を、第１の送信側装置からの
第１の信号と、Ｍ－１台の送信側装置からの受信ダイバーシチ処理によってキャンセルされる第２の信号と、Ｎ－Ｍ台の送信側装置からの受信ダイバーシチ処理によってキャンセルされない第３の信号と、に分類した組み合わせの全パターンを取得する。制御部は、全パターンについて、各パターンの受信ダイバーシチ処理に用いられるウェイトに基づいて第１の信号の電力及び第２の信号の電力を取得し、チャネル推定値から第３の信号の電力を取得する。制御部は、第２の信号及び第３の信号の合計電力に対する第１の信号の電力の電力比を取得し、受信ダイバーシチ処理後の当該電力比が最も大きくなる組み合わせを、受信ダイバーシチ処理を実行し、復調する信号の組み合わせに決定する。

【0017】

送信側装置は、例えば、無線通信端末である。受信側装置は、例えば、基地局である。ただし、送信側装置及び受信側装置は所定の端末に限定されない。例えば、送信側装置は基地局であってもよいし、受信側装置は無線通信端末であってもよい。受信ダイバーシチ処理は、例えば、最小二乗誤差（ＭＭＳＥ）方式である。ただし、受信ダイバーシチ処理の方式はこれに限定されない。第１の信号は、例えば、希望信号とも称される、抽出対象となる信号である。第２の信号及び第３の信号は、希望信号に対して影響を与える干渉信号とも称される。したがって、第２の信号及び第３の信号の合計電力に対する第１の信号の電力の電力比は、いわゆる、信号電力対干渉電力比（Signal-to-Interference Ratio、SIR）である。

【0018】

本開示の態様の一つによれば、複数の送信側装置から同時に受信された信号を、第１の信号、キャンセルされる第２の信号、及び、キャンセルされない第３の信号の３つに分類することができる。この分類は、全パターンの中から、例えば、各信号のチャネル推定値と受信ダイバーシチ処理のウェイトとに基づいて取得されるＳＩＲが最も大きい組み合わせのパターンが選ばれる。すなわち、受信タイバーシチ処理後の電力の大きさに基づいて、希望信号に対する干渉信号の影響が最も小さくなるような組み合わせを決定することができ、希望信号のエラー率を低減させることができる。

【0019】

本開示の態様の一つでは、制御部は、第１の処理において、送信側装置の台数Ｎが受信アンテナの数Ｍよりも多い場合には、各送信側装置からの信号の受信電力を取得し、各送信側装置からの信号の受信電力に基づいて、Ｎ台の送信側装置から所定数の送信側装置を除外したＮ’台の送信側装置からの信号について、組み合わせの全パターンを取得することで、取得されるパターン数を削減するようにしてもよい。信号の分類の組み合わせのパターン数が減ることによって、受信側装置の演算量が削減されるので、受信側装置の処理負荷を軽減することができる。

【0020】

Ｎ’台の送信側装置からの信号は、Ｎ台の送信側装置から、受信電力が小さい下位の所定数の送信側装置を除外して特定されてもよい。または、Ｎ’台の送信側装置からの信号は、Ｎ台の送信側装置から、受信電力に定数ｋ（ｋ＞１）を乗算した値が最も大きい受信電力よりも小さい送信側装置を除外して特定されてもよい。

【0021】

本開示の態様の一つでは、受信ダイバーシチ処理は、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ)ダ
イバーシチであってもよい。この場合に、制御部は、信号の分類の全パターンについて、ＭＭＳＥのウェイトを、各パターンの第３の信号の電力を干渉電力の一部として用いて求めるようにしてもよい。ＭＭＳＥのウェイトを第３の信号の電力を干渉電力の一部として用いて求めることによって、キャンセルされない干渉信号である第３の信号の影響をより抑えるようなウェイトとすることができる。

【0022】

本開示の態様の一つでは、制御部は、さらに以下の第２の処理と第３の処理とを実行するようにしてもよい。第２の処理では、制御部は、第１の信号または第１のデータを基に、受信ダイバーシチ処理が行われる前の第１の送信側装置から到来する信号を生成する。
第３の処理では、受信した信号から、第２の処理によって生成された第１の送信側装置から到来する信号を除外した信号を抽出する。制御部は、第３の処理によって抽出された信号に対してＮ台の送信側装置から第１の送信側装置を除外したＮ－１台の送信側装置のうちの１つを新たに第１の送信側装置として順次、第１の処理から第３の処理を繰り返すことと、をさらに実行するようにしてもよい。これによって、受信アンテナ数Ｍよりも多いＮ台からの送信側装置から同時に通信を受信した場合に、全送信側装置からの信号を再生することができる。

【0023】

また、本開示の態様の一つでは、制御部は、受信側装置への通信の要求発生時に無線リソースの割り当てを受けない複数の送信側装置による受信側装置との通信を許容し、受信した参照信号に基づいて、当該複数の送信側装置のうちのＮ台の送信側装置を判定し、Ｎ台の送信側装置から信号を同時に受信したときに、第１の処理から第３の処理を繰り返すようにしてもよい。受信側装置への通信の要求発生時に無線リソースの割り当てを受けない複数の送信側装置による受信側装置との通信の一例は、Ｎの上限を制限しないＣＧである。Ｎの上限を制限しないＣＧによる通信が行われる場合には、受信アンテナ数Ｍよりも多いＮ台からの送信側装置から同時に通信を受信するような状況が発生しやすいが、安定した品質の通信を維持することができる。

【0024】

図２は、第１実施形態の基地局１のハードウェア構成を例示する図である。基地局１は、プロセッサ１１と、メモリ１２と、内部インターフェース１３と、他の基地局等と通信するためのネットワークインターフェース１４と、無線処理装置１５とを有する。

【0025】

プロセッサ１１はCentral Processing Unit （ＣＰＵ）、Microprocessor Unit （ＭＰＵ）とも呼ばれる。プロセッサ１１は、単一のプロセッサに限定される訳ではなく、マルチプロセッサ構成であってもよい。また、単一のソケットで接続される単一の物理ＣＰＵがマルチコア構成を有していても良い。さらにまた、プロセッサ１１は、Digital Signal
Processor(ＤＳＰ)、Graphics Processing Unit（ＧＰＵ）等の様々な回路構成の演算装置を含んでも良い。また、プロセッサ１１は、集積回路（ＩＣ）、その他のデジタル回路、またはアナログ回路と連携するものでもよい。集積回路は、ＬＳＩ、 Application Specific Integrated Circuit（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）を含むものでもよい。ＰＬＤは、例えば、Field-Programmable Gate Array（ＦＰＧＡ）を
含むものでもよい。したがって、プロセッサ１１は、例えば、マイクロコントローラ（ＭＣＵ）、ＳｏＣ(System-on-a-chip)、システムＬＳＩ、チップセットなどと呼ばれるものでもよい。

【0026】

メモリ１２は、プロセッサ１１が実行する命令列（コンピュータプログラム）、または、プロセッサ１１が処理するデータ等を記憶する。プロセッサ１１とメモリ１２とは、ベースバンド装置（ＢＢＵ）とも呼ばれることがある。内部インターフェース１３は、種々の周辺装置をプロセッサに接続する回路である。ベースバンド装置は、制御部ということもできる。

【0027】

ネットワークインターフェース１４は、他の基地局が接続されるネットワークに基地局１がアクセスするための通信装置である。他の基地局が接続されるネットワークは、バックホールとも呼ばれる。バックホールは例えば、光通信による有線ネットワークである。

【0028】

無線処理装置１５は、無線信号を送信するトランシーバおよび無線信号を受信するレシーバ等を含み、アンテナＡＮＴ－Ｂ１、・・・、ＡＮＴ－ＢＭに接続される。無線処理装置１５は、トランシーバおよびレシーバをそれぞれアンテナと同数のＭ系統有してもよい。無線処理装置１５は、遠隔無線ヘッド（ＲＲＨ）と呼ばれ、ベースバンド装置とは光通信による有線ネットワークで接続して、遠隔に設置される構成とすることもできる。また
、１つのベースバンド装置に、複数の遠隔無線ヘッドが接続される構成であってもよい。なお、ベースバンド装置と遠隔無線ヘッドを接続するネットワークは、フロントホールとも呼ばれる。

【0029】

図３は、端末２の構成を例示するブロック図である。図３では、端末２の構成とともに、無線リソースブロック及び無線チャネルのチャネル行列Ｈが例示されている。無線リソースブロックは、端末２に割り当てられる搬送波（サブキャリア）の周波数と時間軸とで区切られた部分をいう。また、チャネル行列Ｈは、端末２の各アンテナＡＮＴ－１、ＡＮＴ－２等と、基地局１の受信アンテナＡＮＴ－Ｂ１乃至ＡＮＴ－ＢＭとの間の伝送路の振幅及び位相の変動量を示す行列である。送信側の端末２の各アンテナＡＮＴ－１、ＡＮＴ－２等の送信信号ベクトルに、チャネル行列Ｈを乗算することで、基地局１の受信アンテナＡＮＴ－Ｂ１乃至ＡＮＴ－ＢＭでの受信信号ベクトルの推定値を得ることができる。

【0030】

図３では、複数の端末２－１、・・・、２－Ｎが例示されている。また、端末２の詳細構成は、端末２－１によって例示されている。図３では、各端末２は、一対のアンテナＡＮＴ－１、ＡＮＴ－２、・・・ＡＮＴ－２Ｎ－１、ＡＮＴ－２Ｎを有する。以下の説明では、各端末２のアンテナを総称する場合に、単にアンテナＡＮＴと記載する。ただし、本実施の形態において、各端末２のアンテナ数が２に限定される訳ではない。

【0031】

端末２は、User Equipment（ＵＥ）とも呼ばれる。また、端末２は、プロセッサ、メモリ、無線処理装置、アンテナＡＮＴ等を有する。端末２のプロセッサ、メモリ、無線処理装置は、図２で説明したプロセッサ１１、メモリ１２、及び無線処理装置１５と同様である。ただし、端末２では、プロセッサ、メモリ、及び無線処理装置は、通常、１つの筐体に収納される。端末２のプロセッサは、メモリに実行可能に展開された命令列（コンピュータプログラム）により、符号化部２０６、変調部２０７、送信ダイバーシチ処理部２０８の各処理を含む無線通信処理を実行する。

【0032】

符号化部２０６は、端末２から送信されるデータを誤り訂正符号化する。誤り訂正符号は、軟判定符号でも硬判定符号でもよく、符号化の種類に制限はない。変調部２０７は、誤訂正符号化されたデータをデジタル変調する。デジタル変調の方式は、例えば、Quadrature Amplitude Modulation （ＱＡＭ）、Phase Shift Keying （ＰＳＫ）、Frequency Shift Keying （ＦＳＫ）等である。

【0033】

送信ダイバーシチ処理部２０８は、デジタル変調された信号を複数に分離し、送信ダイバーシチのブランチを形成する。送信ダイバーシチ処理部２０８は、複数のブランチに分離された信号を、無線処理装置を通じて、複数のアンテナＡＮＴから放射する。図３の例では、各端末２の送信ダイバーシチ処理部２０８は、２本のアンテナにより伝送路を分離し、送信ダイバーシチのブランチを形成する。ただし、本実施の形態において、送信ダイバーシチ処理部２０８による処理が複数のアンテナによるダイバーシチに限定される訳ではない。例えば、端末２が単一のアンテナを有する場合には、送信ダイバーシチ処理部２０８は、偏波ダイバーシチ、時間ダイバーシチ、周波数ダイバーシチ等を採用してもよい。本実施の形態でダイバーシチ処理に限定はなく、各種のダイバーシチが採用される。

【0034】

図４は、基地局１の構成を例示するブロック図である。基地局１は、レプリカ除去部１０１、受信ダイバーシチ及び等化処理部１０２、復調部１０３、復号部１０４、レプリカ生成部１０５を有する。また、レプリカ生成部１０５は、符号化部１０６、変調部１０７、送信ダイバーシチ処理部１０８、及びチャネル行列乗算部１０９を有する。図２に例示したプロセッサ１１がメモリ１２に実行可能に展開された命令列（コンピュータプログラム）を実行することにより、レプリカ除去部１０１、受信ダイバーシチ及び等化処理部１０２、復調部１０３、復号部１０４、レプリカ生成部１０５、符号化部１０６、変調部１
０７、送信ダイバーシチ処理部１０８、及びチャネル行列乗算部１０９の各処理を実行する。

【0035】

図４では、基地局１の構成とともに、チャネル行列Ｈが例示されている。チャネル行列Ｈの構成は、図３と共通である。チャネル行列Ｈは、端末２の各アンテナＡＮＴ－１、ＡＮＴ－２等と、基地局のアンテナＡＮＴ－Ｂ１乃至ＡＮＴ－ＢＭとの間の伝送路の振幅及び位相の変動量を示す行列である。チャネル行列Ｈは、各端末２－ｊの各アンテナ２ｊ－１、２ｊ（Ｊ＝１、・・・、Ｎ）から送信される基準信号(Reference Signal, RS)を各アンテナＡＮＴ－Ｂ１、・・・、ＡＮＴ－ＢＭで受信することにより決定される。各端末２のアンテナ数が２と異なる場合も、同様である。要するに、送信側の各アンテナ２ｊ－１、２ｊと、受信側の各アンテナＡＮＴ－Ｂｉとの間で送受信さされる基準信号によって、伝送路の伝達関数に相当する変動量が求められる。

【0036】

本実施の形態の通信システムでは、ＲＳは、ＣＧで使用さるリソースブロックと同一のリソースブロックで送信される。ただし、ＲＳは、ＣＧで使用されるリソースブロックと異なるリソースブロックで送信されてもよい。本実施の形態では、ＲＳは、ＣＧで使用されるリソースブロックと同一のリソースブロックで送信されるので、複数の端末２の間で、ＲＳが互いに干渉しないように、それぞれの端末２の各送信アンテナＡＮＴからのＲＳは、直交している。ＲＳの直交のさせ方としては、時間的に重ならないようにする方法（ＴＤＭＡ）、周波数をずらす方法（ＦＤＭＡ）、符号による直交（ＣＤＭＡ）等が例示できる。本実施形態では、例えば、ＣＤＭＡが採用される。ＲＳに使われる符号として、基地局１はＣＧを設定する時に、それぞれの端末２に対して、相互に異なる符号を割り当てる。ＲＳは、端末２から送信されるデータ（ＤＳ: データ信号）の前後に付加される。ＲＳは直交しているので、基地局１は、過負荷ＭＩＭＯの状態でも、ＲＳの各信号を分離し、チャネル行列Ｈを測定できる。本実施の形態では、基地局１は、常時、最新のチャネル行列Ｈを測定済みとして、説明がされる。

【0037】

本実施の形態では、受信アンテナＡＮＴ－Ｂ１乃至ＡＮＴ－ＢＭにおいて、受信アンテナ数Ｍより大きいＮ台の端末２から同時に送信された、重複するリソースブロックでの無線信号が受信される（過負荷ＭＩＭＯ）。アンテナＡＮＴ－Ｂ１乃至ＡＮＴ－ＢＭのそれぞれにおいては、複数の端末２からの信号が互いに干渉する。さらに、過負荷ＭＩＭＯの状態では、送信ダイバーシチの効果が生じない。そこで、本実施の形態の基地局１では、プロセッサ１１が、ＭＭＳＥ等化および送信信号の干渉レプリカの除去を逐次的に行うシリアルキャンセラ（Successive Interference Canceller、ＳＩＣ）を繰り返し実行する
。

【0038】

まず、ＳＩＣについて説明する。ＳＩＣでは、まず、プロセッサ１１は、各端末２から受信される信号のうち、着目する端末２－ｘ（１≦ｘ≦Ｎの整数）の送信ブランチ２ｘ－１、２ｘ（端末２－ｘのアンテナＡＮＴ－２ｘ－１、ＡＮＴ－２ｘ）からの受信信号ｓｘ１、ｓｘ２をＭＭＳＥ等化により求める。着目する端末２－ｘをどのように選択するか、については、後述の処理によって決定される。

【0039】

次に、プロセッサ１１は、受信信号ｓｘ１、ｓｘ２に対応する送信ブランチ２ｘ－１、２ｘ（送信アンテナＡＮＴ－２ｘ－１、ＡＮＴ－２ｘ）からの干渉レプリカｒ１（ｉ）、ｒｘ２（ｉ）（ｉ＝１、・・・ 、Ｍ）を生成する。干渉レプリカｒｘ１（ｉ）、ｒｘ２
（ｉ）は、受信アンテナＡＮＴ－Ｂｉで受信されるＭＭＳＥ等化前の送信ブランチ２ｘ－１、２ｘ（送信アンテナＡＮＴ－２ｘ－１、ＡＮＴ－２ｘ）からの受信信号の推定値である。

【0040】

そして、プロセッサ１１は、受信アンテナＡＮＴ－Ｂ１乃至ＡＮＴ－ＢＭでの受信信号
から、それぞれ、干渉レプリカｒｘ１（ｉ）、ｒｘ２（ｉ）（ｉ＝１、・・・ 、Ｍ）を
除去する。これによって、プロセッサ１１は、送信ブランチ１、２（送信アンテナＡＮＴ－２ｘ－１、ＡＮＴ－２ｘ）からの送信信号の影響のない受信信号を受信アンテナＡＮＴ－Ｂ１乃至ＡＮＴ－ＢＭから受信したかのようにして取得できる。以下、順次、除去されていない（残っている）端末２の中から着目する端末２－ｘを新たに決定し、端末２－ｘの送信ブランチ２ｘ－１、２ｘ（端末２－ｘの送信アンテナＡＮＴ－２ｘ－１、ＡＮＴ－２ｘ）について、ＳＩＣの処理が繰り返して実行される。すなわち、ＳＩＣのｊ番目（ｊ＝１、・・・ 、Ｎ）のループにおいて着目される端末を端末２－ｘ（ｊ）とすると、端
末２－ｘ（１）乃至端末２－ｘ（ｊ－１）からの送信信号を除去した受信信号に対して、同様の処理が繰り返される。このようなプロセッサ１１の制御により、過負荷ＭＩＭＯで受信された無線信号に対して、１つ１つの端末２の各アンテナＡＮＴ－１、ＡＮＴ－２、．．．、ＡＮＴ－２Ｎ－１、ＡＮＴ－２Ｎからの受信信号が順次求められる。以上、ここまでがＳＩＣの説明である。

【0041】

次に、基地局１の構成について説明する。レプリカ除去部１０１は、受信アンテナＡＮＴ－Ｂ１乃至ＡＮＴ－ＢＭにおいて受信されたそれぞれの受信信号ｓ（ｉ）（ｉ＝１、・・・、Ｍ）から、後述のレプリカ生成部１０５によって生成された干渉レプリカを減算する。ＳＩＣの１番目のループ実行後、すなわち、２番目のＳＩＣのループの開始時には、受信信号ｓ（ｉ）（ｉ＝１、・・・、Ｍ）から、それぞれ、干渉レプリカｒ１－ｘｊ（ｉ），ｒ２－ｘｊ（ｉ）（ｉ＝１、・・・、Ｍ）が減算された信号ｓ２（ｉ）がレプリカ除去部１０１から出力される。ｊ番目（ｊ＝１、・・・、Ｎ）のＳＩＣのループ開始時にレプリカ除去部１０１から出力される受信信号ｓｊ（ｉ）（ｉ＝１、・・・、Ｍ、ｊ＝１、・・・、Ｎ）は、受信信号ｓ（ｉ）＝ｓ１（ｉ）から、端末２－ｘ（１）乃至端末２－ｘ（ｊ－１）の干渉レプリカｒ１－ｘ１（１）、ｒ２－ｘ１（１）乃至ｒ１－ｘ（ｊ－１）（ｉ）、ｒ２－ｘ（ｊ－１）（ｉ）（ｉ＝１、・・・、Ｍ）が減算された信号となる。なお、干渉レプリカｒ１－ｘ（ｊ－１）（ｉ）、ｒ２－ｘ（ｊ－１）（ｉ）は、端末２－ｘ（ｊ－１）の送信アンテナＡＮＴ－２ｘ（ｊ－１）－１、ＡＮＴ－２ｘ（ｊ－１）からの受信信号の推定値である。

【0042】

受信ダイバーシチ及び等化処理部１０２は、レプリカ除去部１０１から出力される、受信アンテナＡＮＴ－Ｂ１乃至ＡＮＴ－ＢＭにおいて受信された受信信号ｓ１（ｉ）から干渉レプリカが除去された後の信号ｓｊ（ｉ）の入力を受ける。すなわち、ＳＩＣのループｊ番目において、信号ｓｊ（ｉ）には、端末２－ｘ（１）乃至端末２－ｘ（ｊ－１）の送信アンテナＡＮＴ－２ｘ（１）－１、ＡＮＴ－２ｘ（１）乃至ＡＮＴ－２ｘ（ｊ－１）－１、ＡＮＴ－２ｘ（ｊ－１）以外の端末２からの受信信号を含む信号ともいえる。

【0043】

受信ダイバーシチ及び等化処理部１０２は、信号ｓｊ（ｉ）に含まれる端末２の信号の、希望信号、キャンセルされる干渉信号、及び、キャンセルされない干渉信号の組み合わせを決定する。希望信号は、着目する端末２－ｘ（ｊ）からの受信信号である。具体的には、受信ダイバーシチ及び等化処理部１０２は、信号ｓｊ（ｉ）に含まれる端末２の信号の、希望信号、キャンセルされる干渉信号、及び、キャンセルされない干渉信号の組み合わせの全パターンを取得する。次に、受信ダイバーシチ及び等化処理部１０２は、全パターンについて、ＭＭＳＥ法による受信ダイバーシチ及び等化処理部１０２による処理後の信号の信号電力対干渉電力比（Signal-to-Interference Ratio、ＳＩＲ）を取得する。受信ダイバーシチ及び等化処理部１０２は、ＳＩＲが最も大きい組み合わせを選択し、着目する端末２－ｘ（ｊ）を決定する。

【0044】

受信ダイバーシチ及び等化処理部１０２は、ＭＭＳＥ法により、着目する各端末２－ｘ（ｊ）（送信アンテナＡＮＴ－２ｘ（ｊ）－１、ＡＮＴ－２ｘ（ｊ））以外の干渉を抑圧する。そのため、受信ダイバーシチ受信及び等化処理部１０２は、チャネル行列Ｈと、そ
のエルミート転置行例Ｈ＾Ｔから、次の式（１）により、ＭＭＳＥウェイトＷｍｍｓｅベクトルが計算される。

【数1】

（式１）内の行列Ｒは、チャネル行列Ｈに各端末２の送信振幅を乗じた行列である。以降、行列Ｒもチャネル行列と称する。Ｐｎは、受信アンテナ１本当たりの雑音電力である。Ｐｎは予め測定されている既定値である。Ｐｉは、キャンセルされない干渉信号の電力である。行列Ｉは、単位行列である。ベクトルｒは、希望信号の送信振幅を乗算したチャネルベクトルである。

【0045】

そして、受信ダイバーシチ及び等化処理部１０２は、受信アンテナＡＮＴ－Ｂ１乃至ＡＮＴ－ＢＭにおいて受信されたそれぞれの受信信号ｓｊ（ｉ）（ｉ＝１、・・・、Ｍ、ｊ＝１、・・・、Ｎ）をＭＭＳＥウェイトＷｍｍｓｅベクトルに乗算する。これにより、受信ダイバーシチ及び等化処理部１０２は、各端末２－ｊの送信アンテナＡＮＴ－２ｊ－１、ＡＮＴ－２ｊからの信号について、他の送信アンテナからの干渉を抑圧した等化処理を実行する。受信ダイバーシチ及び等化処理部１０２は、各ＳＩＣのｊ番目のループにおいて、１番目からｊ－１番目までのループですでに除去される端末２－ｘ（１）乃至端末２－Ｘ（ｊ－１）以外の端末２の信号の、希望信号、キャンセルされる干渉信号、及び、キャンセルされない干渉信号の組み合わせの全パターンを取得する。次に、受信ダイバーシチ及び等化処理部１０２は、全パターンについて、チャネル行列ＲにＭＭＳＥウェイトＷｍｍｓｅを乗じた演算結果から、ＳＩＲを取得する。そして、受信ダイバーシチ及び等化処理部１０２は、最もＳＩＲが大きい組み合わせにおける希望信号に対応する端末２をｊ番目のループにおいて着目する端末２－ｘ（ｊ）に決定する。そして、受信ダイバーシチ及び等化処理部１０２は、決定された１つの端末２－ｘ（ｊ）からの複数のブランチを用いて、送信ダイバーシチによる受信処理を実行する。

【0046】

復調部１０３は、受信ダイバーシチ及び等化処理部１０２で得られた受信信号からビット列を生成する。復号部１０４は、復調部１０３で得られたビット列から、誤り訂正符号を復号し、データを取得する。

【0047】

レプリカ生成部１０５は、復号された端末２からの信号を基に、端末２のアンテナＡＮＴ－２ｊ－１、ＡＮＴ－２ｊから送信され、受信アンテナＡＮＴ－Ｂ１乃至ＡＮＴ－ＢＭにおいて受信される干渉レプリカを生成する。

【0048】

すなわち、符号化部１０６は、端末２から送信され、復号されたデータを再度誤り訂正符号化する。変調部１０７は、誤り訂正符号化されたデータをデジタル変調する。送信ダイバーシチ処理部１０８は、端末２と同一の送信ダイバーシチ処理を実行する。チャネル行列乗算部１０９は、送信ダイバーシチ処理され、端末２の各送信ブランチから送信される送信信号をチャネル行列に乗算する。この乗算により、受信アンテナＡＮＴ－Ｂ１乃至ＡＮＴ－ＢＭにおいて受信される干渉レプリカが生成される。復号部１０４が復号するデータは第１の信号から復号される第１のデータといえる。

【0049】

図５は、基地局１の処理を例示するフローチャートである。ＯＰ１では、プロセッサ１１は、端末２との接続時に、端末２にＣＧを許可するとともに、ＣＧで使用するリソース及び端末毎に異なるＲＳ（Reference Signal）を指定する。ここで、接続時とは、例えば、シグナリングと呼ばれる手順により、端末２と基地局が接続を確立する時、あるいは、端末２と基地局との間の初期設定時が例示される。

【0050】

ＯＰ２では、プロセッサ１１は、基地局１内で、ＳＩＣループの受信をするための設定を行う。ＳＩＣループでは、例えば、プロセッサ１１は、端末から受信するＲＳを確認して端末２を識別するため、端末２に指定したＲＳと端末２の識別情報との関係をメモリ１２に記憶する。また、プロセッサ１１は、ＲＳが受信された端末の数から、ＳＩＣループの回数を決定し、メモリ１２に記憶する。ＳＩＣループの回数は、例えば、ＲＳを受信した端末２の台数Ｎ－１回である。

【0051】

ＯＰ３では、プロセッサ１１は、ＣＧにより、端末２からの信号を受信する。なお、端末２からの信号を受信に伴い、プロセッサ１１は、基地局１からの応答（ＡＣＫ、ＮＡＣＫ）を適宜返信する。ＯＰ４では、基地局１が端末２との接続を開放するときに、プロセッサ１１は、ＣＧの設定を解除し、図５に示される処理を終了する。接続を開放するときとは、例えば、端末２が基地局１のセルから離脱するとき、端末２が処理を停止するとき等である。以上の処理によれば、基地局１が端末２にＣＧを許可すると、プロセッサ１１は、基地局１内で、ＳＩＣループの受信をするための設定を行う。

【0052】

図６は、基地局１における端末２とのＣＧによる受信処理のフローチャートである。図６に示される処理は、図５のＯＰ３の処理に相当する。図６の処理は、基地局１が端末２との接続を開放するまで繰り返し実行される。ＯＰ１０１では、プロセッサ１１は、受信アンテナＡＮＴ－Ｂ１乃至ＡＮＴ－ＢＭ及び無線処理装置１５で受信した過負荷ＭＩＭＯの受信信号を取得する。

【0053】

ＯＰ１０２では、プロセッサ１１は、変数Ｎの初期値を受信信号の端末数に設定する。変数Ｎは、未分離の端末の数を示す変数である。ＯＰ１０３では、プロセッサ１１は、着目する端末２－Ｘを決定し、ＭＭＳＥ法により、端末２－ｘから送信された信号（希望信号）を受信信号から分離して取得する。端末２－ｘは、送信ダイバーシチにより信号を送信するので、プロセッサ１１は、複数の送信ブランチを基に、端末２－ｘから送信された被変調キャリア信号を取得する。プロセッサ１１は、受信ダイバーシチ及び等化処理部１０２として、ＯＰ１０３の処理を実行する。

【0054】

ＯＰ１０４では、プロセッサ１１は、ＯＰ１０３の処理で取得された信号を基に、デジタル復調処理を実行する。すなわち、被変調キャリア信号からベースバンド信号としてビット列を取り出す。プロセッサ１１は、復調部１０３として、ＯＰ１０４の処理を実行する。ＯＰ１０５では、プロセッサ１１は、ＯＰ１０４の処理で復調されたベースバンド信号である誤り訂正符号化された信号から、データを復号する。プロセッサ１１は、復号部１０４として、ＯＰ１０５の処理を実行する。ＯＰ１０３乃至ＯＰ１０５の処理によって、受信信号から端末２のからの信号が分離、符号化、復調され、被変調キャリアで搬送されたデータが復調及び復号される。したがって、ＯＰ１０３乃至ＯＰ１０５の処理は、第１の処理ということができる。

【0055】

ＯＰ１０６では、プロセッサ１１は、端末２－ｘの送信ブランチ（送信アンテナ）からの干渉レプリカを生成する。プロセッサ１１は、レプリカ生成部１０５として、ＯＰ１０６の処理を実行する。ＯＰ１０６の処理は、第２の処理ということができる。

【0056】

ＯＰ１０７では、プロセッサ１１は、受信アンテナＡＮＴ－Ｂ１乃至ＡＮＴ－ＢＭ及び無線処理装置１５で受信した受信信号から干渉レプリカを除去する。ＯＰ１０７の処理は、第３の処理ということができる。ＯＰ１０８では、プロセッサ１１は、未分離の端末２が残っているか否かを判定する。未分離の端末２が残っている場合には（ＯＰ１０８：ＹＥＳ）、処理がＯＰ１０９へ進む。全ての端末２が処理され、未分離の端末２が残っていない場合には（ＯＰ１０８：ＮＯ）、図６に示される処理が終了し、処理が図５のＯＰ４
へ進む。

【0057】

ＯＰ１０９では、プロセッサ１１は、変数Ｎから１を減算して、変数Ｎを更新する。その後、処理がＯＰ１０３へ進み、次の着目する端末２－ｘが決定され、端末２－ｘについて、ＯＰ１０３からＯＰ１０８の処理が行われる。

【0058】

図７は、基地局１における希望信号の分離処理のフローチャートである。図７に示される処理は、図６のＯＰ１０３において実行される処理である。ＯＰ２０１では、プロセッサ１１は、変数Ｎが受信アンテナ数Ｍよりも大きいか否を判定する。変数Ｎは、未分離の端末数である。変数Ｎが受信アンテナ数Ｍよりも大きい場合には（ＯＰ２０１：ＹＥＳ）、過負荷ＭＩＭＯ状態であることが示され、処理がＯＰ２０２へ進む。変数Ｎが受信アンテナ数Ｍ以下である場合には（ＯＰ２０１：ＮＯ）、負荷ＭＩＭＯ状態でないことが示され、処理がＯＰ２０６へ進む。ＯＰ２０６では、プロセッサ１１は、未分離の端末２の中から、例えば、受信信号の最も電力の大きい端末２を着目する端末２－ｘとして決定し、ＭＭＳＥ法により、端末２－ｘから送信された信号（希望信号）を受信信号から分離して取得する。なお、ＯＰ２０６で用いられるＭＭＳＥウェイトＷｍｍｓｅは、（式１）において、Ｐｉ＝０としたものである。その後、図７に示される処理が終了し、図６のＯＰ１０４へ処理が進む。

【0059】

ＯＰ２０２では、プロセッサ１１は、変数ＮがＭ’よりも大きいか否を判定する。Ｍ’は、受信アンテナ数Ｍよりも大きい固定値である。変数ＮがＭ’よりも大きい場合には（ＯＰ２０２：ＹＥＳ）、希望信号、キャンセルされる干渉信号、及び、キャンセルされない干渉信号の組み合わせのパターンが多いため、ＯＰ２０３へ処理が進み、ＯＰ２０３では組み合わせパターンの削減処理が行われる。ＯＰ２０３の処理の詳細は、後述される。変数ＮがＭ’以下である場合には（ＯＰ２０２：ＮＯ）、希望信号、キャンセルされる干渉信号、及び、キャンセルされない干渉信号の組み合わせのパターンを削減する必要がなく、処理がＯＰ２０４へ進む。

【0060】

ＯＰ２０４では、プロセッサ１１は、組み合わせの決定処理を行う。すなわち、ＯＰ２０４では、プロセッサ１１は、未分離の端末２からの受信信号の、希望信号、キャンセルされる干渉信号、及び、キャンセルされない干渉信号の組み合わせの全パターンについて、ＳＩＲを算出し、最もＳＩＲが大きくなる組み合わせを決定する。ＯＰ２０４の処理の詳細は後述される。

【0061】

ＯＰ２０５では、プロセッサ１１は、ＯＰ２０４において決定された組み合わせについて、ＭＭＳＥウェイトＷｍｍｓｅを算出し、受信アンテナＡＮＴ－Ｂ１乃至ＡＮＴ－ＢＭにおいて受信されたそれぞれの受信信号ｓｊ（ｉ）（ｉ＝１、・・・、Ｍ、ｊ＝１、・・・、Ｎ）にＭＭＳＥウェイトＷｍｍｓｅベクトルを乗算した演算結果から、希望信号を取得する。その後、図７に示される処理が終了し、図６のＯＰ１０４へ処理が進む。

【0062】

図８及び図９は、チャネル行列Ｈ及びＲについて説明する図である。図８及び図９は、後述の図１０及び図１１のフローチャートで示される処理において用いられる行列の定義を示す。図８及び図９では、受信アンテナ数Ｍ本、同時に信号が受信される端末数Ｎ台であり、Ｍ＜Ｎの過負荷ＭＩＭＯの場合のチャネル行列について示される。また、図８及び図９では、端末＃１からの信号を希望信号、端末＃２～端末＃ＭのＭ－１台の端末からの信号をキャンセルされる干渉信号、及び、端末＃Ｍ＋１から端末＃ＮのＮ－Ｍ台の端末からの信号をキャンセルされない干渉信号として説明する。

【0063】

図８では、チャネル行列Ｈについて示されている。ベクトルｈｊは、端末＃ｊからの信号のチャネルベクトルである。ベクトルｈｊのサイズは、Ｍ×１である。行列Ｈｃ‘は、
キャンセルされる干渉信号のチャネル行列である。行列Ｈｃのサイズは、Ｍ×Ｍ－１である。行列Ｈｃは、希望信号とキャンセルされる干渉信号のチャネル行列であり、一列目が希望信号のチャネルベクトルｈ１、二列目からＭ－１列目がキャンセルされる干渉信号のチャネル行列Ｈｃ’である。行列Ｈｃのサイズは、Ｍ×Ｍである。行列Ｈｕは、キャンセルされない干渉信号のチャネル行列である。行列Ｈｕのサイズは、Ｍ×Ｎ－Ｍである。なお、全体のチャネル行列Ｈは、希望信号とキャンセルされる干渉信号のチャネル行列Ｈｃと、キャンセルされない干渉信号のチャネル行列Ｈｕを並べた、Ｍ×Ｎの行列となる。

【0064】

図９では、チャネル行列Ｒについて示されている。チャネル行列Ｒは、チャネル行列Ｈに、各端末２の送信振幅を乗算して求められる行列である。端末＃ｊからの信号の送信振幅をｐｊとする。送信振幅ｐｊを二乗すると送信電力が得られる。

【0065】

ベクトルｒｊは、端末＃ｊのチャネルベクトルである。端末＃ｊのチャネルベクトルｒｊは、その成分が端末＃ｊのチャネルベクトルｈｊの成分に端末＃ｊの送信振幅ｐｊを乗じたものとなる。

【0066】

行列Ｒｃは、希望信号とキャンセルされる干渉信号のチャネル行列である。行列Ｒｃは、端末＃１から端末＃Ｍのチャネルベクトルｈ１～ｈＭを並べたものである。行列Ｒｕは、キャンセルされない干渉信号のチャネル行列である。行列Ｒｕは、端末＃Ｍ＋１から端末＃ＮのチャネルベクトルｈＭ＋１～ｈＮを並べたものである。なお、全体のチャネル行列Ｒは、希望信号とキャンセルされる干渉信号のチャネル行列Ｒｃと、キャンセルされない干渉信号のチャネル行列Ｒｕを並べた、Ｍ×Ｎの行列となる。ベクトルｒｊ、行列Ｒｃ、及び、Ｒｕのサイズは、それぞれ、ベクトルｈｊ、行列Ｈｃ、及び、行列Ｈｕのサイズと同じである。

【0067】

図１０は、基地局１における組み合わせパターンの削減処理のフローチャートの一例である。図１０に示される処理は、図７のＯＰ２０３における処理に相当する。図１０に示される組み合わせパターンの削減処理は、同時に信号が受信された端末数が閾値Ｍ’よりも大きい場合、すなわち、組み合わせのパターン数が多くなる場合に実行される。

【0068】

ＯＰ３０１では、プロセッサ１１は、端末ｎ（ｎ＝１、２、・・・、Ｎ）からの受信電力Ｐ＿Ｈ（ｎ）を算出する。端末ｎからの受信電力Ｐ＿Ｈ（ｎ）は、以下の（式２）によって取得される。Ｒ（ｍ、ｎ）は、行列Ｒのｍ行ｎ列の成分を示す。

【数2】

【0069】

ＯＰ３０２では、プロセッサ１１は、各端末２の信号の受信電力を降順に並び替える。図１０中のＰ＿Ｈ（α１）のα１は、並び替えた後の順番を示す。

【0070】

ＯＰ３０３では、プロセッサ１１は、除外する端末を特定する。ＯＰ３０３における除外する信号の特定方式は、方式１と方式２とがある。いずれの方式の処理が行われるかは、例えば、基地局１の管理者によって設定されてもよい。ＯＰ３０３Ａは、方式１による除外する信号の特定の処理である。ＯＰ３０３Ｂは、方式２による除外する信号の特定の処理である。

【0071】

ＯＰ３０３Ａでは、すなわち、方式１では、プロセッサ１１は、各端末２の信号のうち、降順に並び替えられた受信電力が下位Ｘの信号を除外する信号として特定する。この場
合、プロセッサ１１は、組み合わせのパターンの検討対象となる信号の数Ｎ’をＮ－Ｘ個に設定する。

【0072】

ＯＰ３０３Ｂでは、すなわち、方式２では、プロセッサ１１は、各端末２の信号の受信電力Ｐ＿Ｈ（αｎ）に定数ｋ（ｋ＞１）を乗算した値が、最も大きい受信電力Ｐ＿Ｈ（α１）よりも小さくなる信号を除外する信号として特定する。この場合、プロセッサ１１は、組み合わせのパターンの検討対象となる信号の数Ｎ’をＮから除外する信号の数を減算した値に設定する。除外する信号として特定される信号の数が不定なため、特定する信号の数Ｎ’も不定となる。

【0073】

ＯＰ３０３Ａ又はＯＰ３０３Ｂの処理が終了すると、図１０に示される処理が終了し、処理が図７のＯＰ２０４ヘ進む。なお、ＯＰ３０３Ａ及びＯＰ３０３Ｂにおいて除外する信号の受信電力は、最も大きい受信電力Ｐ＿Ｈ（α１）よりも十分に小さく、次の処理である組み合わせの選択処理の検討対象から除外しても、ＳＩＲの値等に及ぼす影響が無視できるほどにごく小さい。

【0074】

図１１は、基地局１における組み合わせの選択処理のフローチャートの一例である。図１１に示される処理は、図７のＯＰ２０４における処理に相当する。図１１の処理は、図７のＯＰ２０３（図１０）において決定されたＮ’個の信号を対象とする。

【0075】

ＯＰ４０１では、プロセッサ１１は、Ｎ’個の信号について、希望信号（１個）、キャンセルされる干渉信号（Ｍ－１個）、キャンセルされない干渉信号（Ｍ－Ｎ’個）の組み合わせの全パターンを作成する。１つの希望信号に対するパターン数Ｌは、Ｎ’－１個からＭ－１個を選択する組み合わせの数となる。

【0076】

ＯＰ４０２からＯＰ４０５の処理は、各組み合わせのＳＩＲを取得するための処理であって、全パターン（Ｎ’＊Ｌ）に対して実行される。ＯＰ４０２では、プロセッサ１１は、以下の（式３）を用いて、Ｎ’－Ｍ個のキャンセルされない干渉信号の干渉電力Ｐｉを算出する。Ｐｉは、Ｎ’－Ｍ個のキャンセルされない干渉信号の干渉電力を受信アンテナ１本当たりに振り分けた場合の干渉電力である。

【数3】

【0077】

ＯＰ４０３では、プロセッサ１１は、（式１）に従ってＭＭＳＥウェイトＷｍｍｓｅを算出する。ＭＭＳＥウェイトＷｍｍｓｅは、Ｍ×１のベクトルである。ＯＰ４０４では、プロセッサ１１は、希望信号の電力Ｐｓとそれ以外の干渉信号の電力Ｐｂを求める。干渉信号の電力Ｐｂは、キャンセルされる干渉信号（Ｍ－１個）とキャンセルされない干渉信号（Ｎ’－Ｍ個）との干渉電力の合計値である。

【0078】

希望信号の電力Ｐｓとそれ以外の干渉信号の電力Ｐｂを求めるために、まずは、プロセッサ１１は、ＭＭＳＥウェイトＷｍｍｓｅの転置ベクトル（１×Ｍ）に全体のチャネル行列Ｒ（Ｍ×Ｎ’）を乗算して、ベクトルＧを取得する。ベクトルＧは、１×Ｎ’のベクトルとなる。ベクトルＧの一列目の成分が希望信号成分Ｇｓであり、行列Ｇの２列目からＮ’列目の成分が干渉信号成分Ｇｕ（ｐ）（ｐ＝２、・・・、Ｎ’）である。それぞれの成分の絶対値を二乗することで電力が得られる。すなわち、希望信号の電力Ｐｓは、希望信号成分Ｇｓの絶対値を二乗することで取得される。干渉信号の電力Ｐｂは、干渉信号成分Ｇｕ（ｐ）の絶対値の二乗を合計することで取得される。

【0079】

ＯＰ４０５では、プロセッサ１１は、ＳＩＲを算出する。ＳＩＲは、希望信号の電力Ｐｓを干渉信号の電力Ｐｂで割算することで得られる。全パターンに対してＯＰ４０２からＯＰ４０５の処理を行い、全パターンのＳＩＲが取得されると、処理がＯＰ４０６へ進む。

【0080】

ＯＰ４０６では、プロセッサ１１は、最もＳＩＲが大きくなる組み合わせを選択する。その後、図１０に示される処理が終了し、処理が図７のＯＰ２０５に進む。なお、図７の処理において、ＯＰ２０２が否定判定の場合には、ＯＰ２０３の処理が行われないため、ＯＰ２０４（図１１）の処理において、Ｎ’＝Ｎとして処理が行われる。

【0081】

図１２から図１４により、本実施形態の処理によるシミュレーション結果を例示する。図１２は、シミュレーションの条件を例示する。このシミュレーションは、同時送信端末数３乃至６（それぞれの端末で送信アンテナ２本）場合と、同時送信端末数５乃至１０（それぞれの端末で送信アンテナが４本）の場合で行われる。

【0082】

送信データサイズは８０ビットである。誤り訂正符号はターボ符号（符号化率１／３）である。変調方式は、シングルキャリアＱＰＳＫである。伝送路は、最大ドップラー周波数０Ｈｚの１パスレイリーフェージングが仮定された。また、伝送路の信号対雑音電力比は３０ｄＢが仮定された。

【0083】

図１３は、シミュレーションにおいて、受信アンテナ数が２本である場合の、組み合わせパターンの削減処理（図１０）及び組み合わせ選択処理（図１１）の実行の有無によるビット誤り率の相違を例示する。図１３の各グラフは、いずれも送信ダイバーシチのない例である。図１３で横軸は同時に送信する端末台数であり、縦軸はビット誤り率である。

【0084】

図１３で、丸のマーカ（●）のグラフは、組み合わせパターンの削減処理（図１０）及び組み合わせ選択処理（図１１）を実行しない場合のシミュレーション結果である。丸のマーカのグラフの場合には、信号の受信電力が大きい順で希望信号、キャンセルされる干渉信号、キャンセルされない干渉信号を決定している。三角のマーカ（▲）のグラフは、組み合わせパターンの削減処理（図１０）及び組み合わせ選択処理（図１１）を実行した場合のシミュレーション結果である。三角のマーカ（▲）のグラフの場合には、除外する信号の特定方式として方式１が採用され、下位１の信号を除外している。黒塗り四角のマーカのグラフは、組み合わせパターンの削減処理（図１０）及び組み合わせ選択処理（図１１）を実行した場合のシミュレーション結果である。黒塗り四角のマーカのグラフの場合には、除外する信号の特定方式として方式２が採用され、定数ｋ＝４に設定されている。

【0085】

図１３に示されるシミュレーション結果のグラフを比較すると、同時送信する端末台数が３～６台のいずれの場合でも、組み合わせパターンの削減処理（図１０）及び組み合わせ選択処理（図１１）を実行しない場合（丸のマーカのグラフ）よりも、実行した場合（三角のマーカのグラフと四角のマーカのグラフ）の方が、ビット誤り率が低いことが示されている。

【0086】

図１４は、シミュレーションにおいて、受信アンテナ数が４本である場合の、組み合わせパターンの削減処理（図１０）及び組み合わせ選択処理（図１１）の実行の有無によるビット誤り率の相違を例示する。図１４において、シミュレーション及びグラフのそれぞれの設定は図１３と同様である。

【0087】

図１４に示されるシミュレーション結果のグラフを比較すると、同時送信する端末台数
が５～１０台のいずれの場合でも、組み合わせパターンの削減処理（図１０）及び組み合わせ選択処理（図１１）を実行しない場合（丸のマーカのグラフ）よりも、実行した場合（三角のマーカのグラフと四角のマーカのグラフ）の方が、ビット誤り率が低いことが示されている。

【0088】

図１３及び図１４に示されるシミュレーション結果から、過負荷ＭＩＭＯにおいて、Ｎ台の端末２からの信号を、希望信号、キャンセルされる干渉信号、及び、キャンセルされない干渉信号に分類する組合わせの全パターンについてＳＩＲを求め、ＳＩＲが最も大きい組み合わせをもちいて希望信号を分離させることによって、エラー率を低減させることができる。

【0089】

＜第１実施形態の作用効果＞
第１実施形態によれば、受信アンテナ数よりも同時に発信する端末の数が多い過負荷ＭＩＭＯの状況において、ＳＩＲが最も高くなる、希望信号、キャンセルされる干渉信号、及び、キャンセルされない干渉信号の組み合わせを決定することができる。これによって、希望信号のエラー率を低減させることができ、過負荷ＭＩＭＯの状況下でも通信品質の劣化を抑制することができる。

【0090】

また、希望信号、キャンセルされる干渉信号、及び、キャンセルされない干渉信号の組み合わせを決定する際に用いられる各パターンのＳＩＲは、ＭＭＳＥウェイトを受信信号のチャネル行列に乗算した演算結果に基づいて求められる。これによって、実際に得られる出力に基づいて当該組み合わせを決定することができ、よりエラー率を低減させることができる。

【0091】

また、第１実施形態では、受信電力が十分に小さい信号は、希望信号、キャンセルされる干渉信号、及び、キャンセルされない干渉信号の組み合わせを決定する対象から除外されるので、当該組み合わせのパターン数を削減することができ、各パターンのＳＩＲを算出する処理の負荷を軽減することができる。

【0092】

本実施の形態の通信システムによれば、過負荷ＭＩＭＯにおいて、ＳＩＣにより、個々の端末２からの信号を分離することにより、パケット誤り率を抑制し、効率のよい無線通信を実現できる。また、本実施の形態の通信システムによれば、過負荷ＭＩＭＯにおいて、ＳＩＣとともに、送信ダイバーシチを併用することにより、さらに、パケット誤り率を抑制できる。

【0093】

したがって、ＩｏＴにおいて、ＣＧが実施され、多数の端末２が基地局の受信のアンテナ数を超えて基地局１と通信する場合、基地局１がＳＩＣを実施することで、パケット誤り率を抑制し、効率的で信頼性のある無線通信が実現される。また、基地局１がＳＩＣとともに、送信ダイバーシチを併用することにより、さらに、効率的で信頼性のある無線通信が実現される。すなわち、本実施の形態では、基地局１が端末２にＣＧのリソースを割り当て、ＣＧを許容したときに、ＳＩＣの処理を実行することで、ＣＧでの通信の信頼性の向上、及びパケット誤り率の抑制による通信の効率化が見込まれる。

【0094】

また、本実施の形態では、誤り訂正後のデータを基に、干渉レプリカを生成するため、過負荷ＭＩＭＯ状態のため信号対干渉ノイズ比ＳＩＮＲが低い状態であっても、基地局１は精度よく干渉レプリカを生成し、フィードバックできる。

【0095】

＜その他の実施形態＞
上記の実施形態はあくまでも一例であって、本開示はその要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施しうる。

【0096】

第１実施形態では、端末２が送信側であり、基地局１が受信側であることを想定して説明されたが、基地局１が送信側であり、端末２が受信側であってもよい。基地局１が送信側であり、端末２が受信側である場合には、端末２が第１実施形態において説明された基地局１と同様の構成を有し、同様の処理を行う。したがって、基地局１は、「受信側装置」の一例でもあり、「送信側装置」の一例でもある。端末２は、「送信側装置」の一例でもあり、「受信側装置」の一例でもある。

【0097】

本開示において説明した処理や手段は、技術的な矛盾が生じない限りにおいて、自由に組み合わせて実施することができる。

【0098】

また、１つの装置が行うものとして説明した処理が、複数の装置によって分担して実行されてもよい。あるいは、異なる装置が行うものとして説明した処理が、１つの装置によって実行されても構わない。コンピュータシステムにおいて、各機能をどのようなハードウェア構成（サーバ構成）によって実現するかは柔軟に変更可能である。

【0099】

本開示は、上記の実施形態で説明した機能を実装したコンピュータプログラムをコンピュータに供給し、当該コンピュータが有する１つ以上のプロセッサがプログラムを読み出して実行することによっても実現可能である。このようなコンピュータプログラムは、コンピュータのシステムバスに接続可能な非一時的なコンピュータ可読記憶媒体によってコンピュータに提供されてもよいし、ネットワークを介してコンピュータに提供されてもよい。非一時的なコンピュータ可読記憶媒体は、例えば、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等）、光ディスク（ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤディスク、ブルーレイディスク等）など任意のタイプのディスク、読み込み専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気カード、フラッシュメモリ、光学式カード、電子的命令を格納するために適した任意のタイプの媒体を含む。

【符号の説明】

【0100】

１ 基地局
２ 端末
１１ プロセッサ
１２ メモリ
１３ 内部インターフェース
１４ ネットワークインターフェース
１５ 無線処理装置
１０１ レプリカ除去部
１０２ 受信ダイバーシチ及び等化処理部
１０３ 復調部
１０４ 復号部
１０５ レプリカ生成部
１０６ 符号化部
１０７ 変調部
１０８ 送信ダイバーシチ処理部
１０９ チャネル処理部
ＡＮＴ アンテナ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】