JP4571079B2 - 無線通信システム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、同一の周波数チャネルを用い、異なる複数の送信アンテナより独立な信号系列を空間多重して送信し、複数の受信アンテナを用いて信号を受信し、各送受信アンテナ間の伝達関数行列をもとに受信局側でデータの復調を行うＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）通信を実現する高速無線アクセスシステムにおいて、ひとつの無線局と他の複数の無線局が同時に且つ同一周波数チャネル上で空間多重して通信を行うマルチユーザＭＩＭＯ通信技術を用いた無線通信システム及び方法に関する。特に、受信側の無線局が受信時に、自局以外の他の第２の無線局宛の信号を分離し、自局宛の信号ストリームを分離受信するために必要なプリアンブルを送信側の無線局が付与するための構成を有する付与回路を用いた無線通信システム及び方法に関する。

近年、２．４ＧＨｚ帯または５ＧＨｚ帯を用いた高速無線アクセスシステムとして、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ規格、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格などの普及が目覚しい。これらのシステムでは、マルチパスフェージング環境での特性を安定化させるための技術である直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調方式を用い、最大で５４Ｍｂｐｓの伝送速度を実現している。ただし、ここでの伝送速度とは物理レイヤ上での伝送速度であり、実際にはＭＡＣ（Medium Access Control）レイヤでの伝送効率が５０〜７０％程度であるため、実際のスループットの上限値は３０Ｍｂｐｓ程度である。一方で、有線ＬＡＮ（Local Area Network）の世界ではＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）の１００Ｂａｓｅ−Ｔインタフェースをはじめ、各家庭にも光ファイバを用いたＦＴＴＨ（Fiber to the home）の普及から、１００Ｍｂｐｓの高速回線の提供が普及しており、無線ＬＡＮの世界においても更なる伝送速度の高速化が求められている。

そのための技術としては、ＭＩＭＯ技術が有力である。このＭＩＭＯ技術とは、送信局側において複数の送信アンテナから同一チャネル上で異なる独立な信号を送信し、受信局側において同じく複数のアンテナを用いて信号を受信し、各送信アンテナ／受信アンテナ間の伝達関数行列を求め、この行列を用いて送信局側の各アンテナから送信した独立な信号を受信側で推定し、データを再生するものである。

ここで、Ｎ本の送信アンテナを用いてＮ系統の信号を送信し、Ｍ本のアンテナを用いて信号を受信する場合を考える。まず、送受信局の各アンテナ間にはＭ×Ｎ個の伝送のパスが存在し、第ｉ送信アンテナから送信され第ｊ受信アンテナで受信される場合の伝達関数をｈ_ｊ，ｉとし、これを第（ｊ，ｉ）成分とするＭ行Ｎ列の行列をＨと表記する。さらに、第ｉ送信アンテナからの送信信号をｔ_ｉとし（ｔ_１，ｔ_２，ｔ_３，・・・ ｔ_Ｎ）を成分とする列ベクトルをＴｘ、第ｊ受信アンテナでの受信信号をｒ_ｊとし（ｒ_１，ｒ_２，ｒ_３，・・・ ｒ_Ｍ）を成分とする列ベクトルをＲｘ、第ｊ受信アンテナの熱雑音をｎ_ｊとし（ｎ_１，ｎ_２，ｎ_３，・・・ ｎ_Ｍ）を成分とする列ベクトルをｎと表記する。
この場合、以下の関係式（式１）が成り立つ。

したがって、受信局側で受信した信号Ｒｘをもとに、送信信号Ｔｘを推定する技術が求められている。

このＭＩＭＯ通信においては、伝搬路の情報を利用して、その伝搬路に対して最適な状況で信号を送信することにより、最も効率的に通信を行うことができる。例えば、特許文献１等に記載された固有モードＳＤＭ（Space Division Multiplexing）方式を用いたＭＩＭＯ伝送においては、信号の伝送方向のＭＩＭＯチャネルの伝達関数行列Ｈを送信局側で取得できた場合に、この伝達関数行列に対応した送信信号の最適化を行う。具体的には、伝達関数行列Ｈとそのエルミート共役な行列Ｈ^Ｈ（右肩の「Ｈ」の記号はエルミート共役を表す）の積を対角化可能なユニタリ行列Ｕを取得し、このユニタリ行列で送信信号を変換して信号を送信する。このユニタリ変換行列Ｕと伝達関数行列Ｈの間には以下の関係式（式２）が成り立つ。

ここで、右辺の行列Λは対角成分のみが値を持ち、その他の成分がゼロである対角行列である。この様な特徴を持つユニタリ行列Ｕを列ベクトルＴｘに作用させて信号を送信することにより、（式１）は以下の（式３）の様に変換される。

この変換により、送信信号はＭＩＭＯチャネル毎に直交化され、受信側での処理において簡易なＺＦ（Zero Forcing）方式を用いた場合であっても、各送信信号をＭＩＭＯチャネル毎のＳＮＲ特性が良好になるように調整される。また、このユニタリ行列の各列ベクトルは、送信信号である列ベクトルＴｘを各送信アンテナに分配する際の各アンテナに乗算する係数（以降、「送信ウエイト」と呼ぶ）で構成される。また送信ウエイトで構成される列ベクトルを送信ウエイトベクトルと呼ぶ。この送信ウエイトベクトルを用いることで、各ＭＩＭＯチャネル毎に直交したビーム形成を行い、それぞれのビーム（固有ビーム）に相当するチャネルの利得がその固有ベクトルの固有値となる。したがって、全ＭＩＭＯチャネルのチャネル容量Ｃの上限は以下の（式４）で与えられる。

ここでＢは帯域幅、Ｐ_ｉは第ｉ番のＭＩＭＯチャネルの総送信電力、λ_ｉは第ｉ固有値、σ^２は雑音電力の分散値を意味する。この（式４）から、どの程度の伝送レートの伝送モード（ここではＱＰＳＫ，６４ＱＡＭ等の変調方式と誤り訂正の符号化率の組み合わせにより規定されるモードを「伝送モード」と定義する）を適用可能か、またさらにどの程度の数のＭＩＭＯチャネルを多重化できるかが推定できる。

ちなみに、（式４）の中の送信電力Ｐ_ｉは全てのＭＩＭＯチャネルに共通の値である必要はなく、また各ＭＩＭＯチャネル毎に伝送モードを変更しても構わない。一般に、注水定理と呼ばれる手法を用いることでこのＰ_ｉの値を最適化することが可能である。この中で、Ｐ_ｉ＝０となるＭＩＭＯチャネルが存在した場合、そのチャネルは実際の伝搬には用いずに、他のＭＩＭＯチャネルに電力を配分した方が効率的であることを意味している。つまり、ＭＩＭＯの多重数を元々の上限値よりも少なく設定することになる。この様にして、多重化するＭＩＭＯチャネルの最適値を判断することも可能である。

以上の固有モードＳＤＭ技術は、送信側で指向性を持った送信ビームを形成し、空間上で多重化する信号を受信側で効率的に信号分離できるようにするものである。ここで、通常のＭＩＭＯ通信、すなわちひとつの送信局とひとつの受信局の間で通信を行うＭＩＭＯをシングルユーザＭＩＭＯと呼ぶ。無線ＬＡＮや携帯電話等を例に見れば、基地局はサイズ的に比較的大きく、端末局側はポータブルな端末としてサイズは基地局よりも大幅に小さい。この様な小型端末の中に、ＭＩＭＯ通信のための複数のアンテナを実装しても、アンテナ間の距離が短く、アンテナ相関が非常に大きくなってしまう。この場合、（式４）における固有値λ_ｉの値は小さくなる傾向にあり、実際に通信に利用できるＭＩＭＯチャネル数はそれほど多くはない。

この様なケースにおいて、ひとつひとつの端末との間では空間多重するＭＩＭＯチャネル数を少なくする一方、複数の異なる端末と同時に同一周波数チャネルで通信するマルチユーザＭＩＭＯ通信が有効である。図９に、マルチユーザＭＩＭＯシステムの構成例を示す。同図において、１０１は基地局（ＢＳ：Base Station）、１０２〜１０４は端末局（ＭＳ：Mobile Station）を示し、端末局１０２を端末局＃１（ＭＳ１）、端末局１０３を端末局＃２（ＭＳ２）、端末局１０４を端末局＃３（ＭＳ３）とする。実際にひとつの基地局が収容する端末局数は多数であるが、その中の数局を選び出し（図では端末局＃１〜＃３（１０２〜１０４））、通信を行う。

以上で述べたシングルユーザＭＩＭＯの場合でもマルチユーザの場合でも、受信側が送信される信号ストリームを分離するために、送信側は受信側が既知の信号であるプリアンブルを送信することが必須である。たとえばＺＦ，ＭＭＳＥなどの線形受信方法を用いる場合、トレーニング信号が必要であり、プリアンブルはこの役を果たす。またＭＬＤの場合は、受信側でＭＩＭＯチャネルの伝達関数を知ることが必要であるが、その時にもプリアンブルが用いられる。Ｖ−ＢＬＡＳＴのような逐次受信方法であっても、それぞれの個別受信方法としてＺＦ，ＭＭＳＥなどを用いるためプリアンブルが必要である。ＺＦ，ＭＭＳＥなどの線形受信する場合においてもＭＩＭＯチャネルの伝達関数を推定して送信ウエイトを決定することもできるが、この時も伝達関数の推定のためプリアンブルが必要である。

一般にＭＩＭＯシステムの送信アンテナ数がＮ本である場合、Ｎ個の送信プリアンブルが必要である。例えば、非特許文献１で述べられている様に、スキャッタード・タイプ・プリアンブル信号の場合にも、ＳＴＣタイプ・プリアンブルの場合でも送信アンテナ数のシンボルから構成されるプリアンブルが必要である。スキャッタード・タイプ・プリアンブル信号の場合、図２に示すようにアンテナ素子ごとに時間的に切り替えて既知シンボルを送信する。受信側の受信アンテナ素子は、各々の素子で受信したシンボルと既知シンボルの関係から、チャネルの伝達関数を知ることができる。全ての送信アンテナ素子と受信アンテナ素子の間の伝達関数を知るためには、全ての送信アンテナ素子で既知シンボルを送る必要があり、送信アンテナ数がＮ本の場合、Ｎ個のシンボルが必要となる。図２の場合、一つの送信アンテナから一つの送信ストリームを送信している場合であり、９本の送信アンテナがある場合を示している。この時、９シンボル時間長のプリアンブルが必要である。一方、ＳＴＣタイプ・プリアンブルの場合、プリアンブルは送信アンテナ素子ごとにずらして送信するのではなく、図３に示すように全ての送信アンテナで同時に特定の既知のプリアンブルを送信する。この時もチャネル伝達関数を推定するためには、Ｎ個のプリアンブルで必要十分である。このことを少し詳しく説明する。まずＮ個のプリアンブルｐ_１，ｐ_２，ｐ_３，，，，，ｐ_Ｎ（各々Ｎ×１のベクトル）をチャネル伝達関数がＨ（Ｎ×Ｎの行列）であるチャネルを通して送信し、それぞれの受信信号をｒ_１，ｒ_２，ｒ_３，，，，ｒ_Ｎ（各々Ｎ×１のベクトル）とする。Ｐ=［ｐ_１ ｐ_２ ｐ_３・・ ｐ_Ｎ］，Ｒ=［ｒ_１ ｒ_２ ｒ_３・・ ｒ_Ｎ］とすると、Ｒ＝ＨＰとなるので、両辺にＰ^−１を掛ければチャネル伝達関数Ｈが求められる。ここで、ＰはＮ×Ｎの正方行列であり、逆行列が存在するようにプリアンブルを決める。上記で述べたのは、チャネルの伝達関数Ｈが正方行列の場合であったが、さらに一般化してチャネルの伝達関数Ｈが横長もしくは縦長の行列のときにも、伝達関数推定のために必要十分なプリアンブル長は送信アンテナ数Ｎと一致する。
国際公開第２００５／０５５４８４号パンフレット 久保田周治、守倉正博監修、改訂版８０２．１１高速無線ＬＡＮ教科書、インプレス発行、２００４年

以上で説明した様に、プリアンブルが付加される場合、一般にＭＩＭＯシステムの送信アンテナ数がＮ本である場合、Ｎ個の送信プリアンブルが必要である。しかし送信アンテナ数が多くなった場合、プリアンブルの時間長が長くなってしまいオーバーヘッドが大きくなるという欠点があった。特にマルチユーザＭＩＭＯは送信アンテナ数がシングルユーザＭＩＭＯに比べて多い場合が多いので、この欠点が顕著になるという問題がある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、ＭＩＭＯ通信において、プリアンブルの時間を短くすることができる無線通信システム及び方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、ひとつの第１の無線局と複数の第２の無線局により構成され、該第１の無線局は複数本のアンテナで構成される第１のアンテナ群を備え、該第２の無線局は複数本のアンテナで構成される第２のアンテナ群を備え、前記第１の無線局の前記第１のアンテナ群および前記第２の無線局の全てまたはその一部の備える前記第２のアンテナ群により構成されるＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）チャネルを介して複数の信号系統を同一周波数チャネルおよび同一時刻に空間多重して通信する無線通信システムにおいて、前記第１の無線局は、前記第１のアンテナ群と前記複数の第２のアンテナ群の間のＭＩＭＯチャネルの各伝達関数情報を取得する伝達関数取得手段と、前記複数の第２の無線局の中からその全てまたはその一部の無線局を同時に空間多重する通信相手局として選択する選択手段と、前記第１のアンテナ群と、前記選択手段により選択された第２の無線局の前記第２のアンテナ群との間の、前記伝達関数取得手段により取得された伝達関数情報をもとに、空間多重する各信号系列を前記第１のアンテナ群の各々のアンテナから送信する際に乗算する係数すなわち送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出手段と、前記送信ウエイト算出手段により算出された、各信号系列と前記第１のアンテナ群の各々のアンテナの組み合わせ毎の該送信ウエイトを成分として構成される送信ウエイト行列を、空間多重する各信号系列を成分とする送信信号ベクトルに乗算する乗算手段と、前記乗算手段による乗算結果を前記第１のアンテナ群の各アンテナを介して送信する送信手段と、送信ウエイトによって前記第２の無線局ごとに分離された送信信号系列が第２の無線局により受信された場合に、他の第２の無線局宛の信号が分離されずに干渉成分として残留している残留干渉量を、第１の無線局の形成する送信ウエイトから推定する残留干渉量推定手段と、前記残留干渉量推定手段により推定された前記残留干渉量の推定結果を用いて、異なるグループに含まれる無線局同士は干渉を与えず、同一のグループに含まれる無線局同士は相互に干渉を与えているように、全ての第２の無線局を複数のグループに分割し、第２の無線局が受信時の信号分離を行うために、各グループの全ての無線局への送信ストリーム数の総和と同じ数のＭＩＭＯプリアンブルを付加して各グループに同時に送信するＭＩＭＯプリアンブル付与回路と、を備え、前記第２の無線局は、それぞれ個別に前記第１の無線局が送信した信号を受信する受信手段と、前記受信手段により受信する信号の中に自局宛の信号が含まれる場合には、前記第１の無線局が送信した自局が属するグループの複数のＭＩＭＯプリアンブルを用いて、自局以外の他の第２の無線局宛の信号を分離し、かつ、自局宛の信号ストリームを分離受信する分離手段と、前記分離手段により分離した信号から前記第１の無線局が自局宛に送信したデータを再生する再生手段と、を備えることを特徴とする無線通信システムである。

また、本発明は、上述する無線通信システムにおいて、前記第１の無線局は、個別の第２の無線局に対して、該第２の無線局が属しているグループと、対応するＭＩＭＯプリアンブルと、該第２の無線局宛の送信ストリームに対応するＭＩＭＯプリアンブル中のストリーム位置を、ＭＩＭＯプリアンブルを送信する前に無指向性のアンテナで各第２の無線局にＳＩＳＯプリアンブルで通知するＳＩＳＯプリアンブル付加手段と、を備え、前記第２の無線局は、前記のＳＩＳＯプリアンブルから、該第２の無線局が属しているグループと、対応するＭＩＭＯプリアンブルと、該第２の無線局宛の送信ストリームに対応するＭＩＭＯプリアンブル中のストリーム位置情報を抽出し、その情報を基にＭＩＭＯプリアンブルから受信ウエイトを形成する受信ウエイト算出手段と、を備える、ことを特徴とする。

また、本発明は、ひとつの第１の無線局と複数の第２の無線局により構成され、該第１の無線局は複数本のアンテナで構成される第１のアンテナ群を備え、該第２の無線局は複数本のアンテナで構成される第２のアンテナ群を備え、前記第１の無線局の前記第１のアンテナ群および前記第２の無線局の全てまたはその一部の備える前記第２のアンテナ群により構成されるＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）チャネルを介して複数の信号系統を同一周波数チャネルおよび同一時刻に空間多重して通信する無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記第１の無線局において、伝達関数取得手段が、前記第１のアンテナ群と前記複数の第２のアンテナ群の間のＭＩＭＯチャネルの各伝達関数情報を取得し、選択手段が、前記複数の第２の無線局の中からその全てまたはその一部の無線局を同時に空間多重する通信相手局として選択し、送信ウエイト算出手段が、前記第１のアンテナ群と、前記選択手段により選択された第２の無線局の前記第２のアンテナ群との間の、前記伝達関数取得手段により取得された伝達関数情報をもとに、空間多重する各信号系列を前記第１のアンテナ群の各々のアンテナから送信する際に乗算する係数すなわち送信ウエイトを算出し、乗算手段が、前記送信ウエイト算出手段により算出された、各信号系列と前記第１のアンテナ群の各々のアンテナの組み合わせ毎の該送信ウエイトを成分として構成される送信ウエイト行列を、空間多重する各信号系列を成分とする送信信号ベクトルに乗算し、送信手段が、前記乗算手段による乗算結果を前記第１のアンテナ群の各アンテナを介して送信し、残留干渉量推定手段が、送信ウエイトによって前記第２の無線局ごとに分離された送信信号系列が第２の無線局により受信された場合に、他の第２の無線局宛の信号が分離されずに干渉成分として残留している残留干渉量を、第１の無線局の形成する送信ウエイトから推定し、ＭＩＭＯプリアンブル付与回路が、前記残留干渉量推定手段により推定された前記残留干渉量の推定結果を用いて、異なるグループに含まれる無線局同士は干渉を与えず、同一のグループに含まれる無線局同士は相互に干渉を与えているように、全ての第２の無線局を複数のグループに分割し、第２の無線局が受信時の信号分離を行うために、各グループの全ての無線局への送信ストリーム数の総和と同じ数のＭＩＭＯプリアンブルを付加して各グループに同時に送信し、前記第２の無線局において、受信手段が、それぞれ個別に前記第１の無線局が送信した信号を受信し、分離手段が、前記受信手段により受信する信号の中に自局宛の信号が含まれる場合には、前記第１の無線局が送信した自局が属するグループの複数のＭＩＭＯプリアンブルを用いて、自局以外の他の第２の無線局宛の信号を分離し、かつ、自局宛の信号ストリームを分離受信し、再生手段が、前記分離手段により分離した信号から前記第１の無線局が自局宛に送信したデータを再生する、ことを特徴とする無線通信方法である。

また、本発明は、上述する無線通信方法であって、前記第１の無線局において、ＳＩＳＯプリアンブル付加手段が、個別の第２の無線局に対して、該第２の無線局が属しているグループと、対応するＭＩＭＯプリアンブルと、該第２の無線局宛の送信ストリームに対応するＭＩＭＯプリアンブル中のストリーム位置を、ＭＩＭＯプリアンブルを送信する前に無指向性のアンテナで各第２の無線局にＳＩＳＯプリアンブルで通知し、前記第２の無線局において、受信ウエイト算出手段が、前記のＳＩＳＯプリアンブルから、該第２の無線局が属しているグループと、対応するＭＩＭＯプリアンブルと、該第２の無線局宛の送信ストリームに対応するＭＩＭＯプリアンブル中のストリーム位置情報を抽出し、その情報を基にＭＩＭＯプリアンブルから受信ウエイトを形成する、ことを特徴とする。

上記により、本発明では、マルチユーザＭＩＭＯにおいて複数の受信無線局に対してそれぞれの無線局の受信する受信信号が空間分離されるように送信ビームの指向性を形成する送信ウエイト形成法が用いられることに着目してプリアンブルの数を減少させる。マルチユーザＭＩＭＯの場合、送信ウエイトＷを、送信信号と受信信号の関係を示す行列Ｈ^{［ａｌｌ］}Ｗが以下の（式５）に示すように対角部分行列形式となるように調整する。

この式で、ｋはユーザ数、Ｔｘ^［１］はユーザｉの送信ストリームを要素とするｎ_ｉ×１のベクトル、Ｒ_Ｘ ^［１］はユーザｉのｍ_ｉ×１の受信信号ベクトルを表している。一つの送信アンテナに一つの送信ストリームを割り当てると、ｎ＝Σｎ_ｉは送信アンテナ数となる。この式の意味するところは、各ユーザへの送信信号は該ユーザのみが受信し、他のユーザへの干渉として漏れこまないことを示している。つまり送信側で作るビームを各ユーザにだけ向け、ユーザごとに分離した送信ビームを形成する。この時、各ユーザの送信シンボルと受信シンボルの関係式は以下の（式６）に示すように縮退する。

つまりユーザｉが受信する信号は、該ユーザに伝送される送信信号のみになっており、受信信号と送信信号の関係を示す式が部分行列Ｈ^［ｉ］でＲ_Ｘ ^［ｉ］＝Ｈ^［ｉ］Ｔ_Ｘ ^［ｉ］で表されるのである。受信信号は複数の送信信号ストリームの混合した信号となっているので、各送信ストリームを分離するために受信ウエイトを受信信号に掛けて受信する必要がある。そして、受信ウエイトを計算するためには部分伝達関数Ｈ^［ｉ］を知る必要があるが、そのために必要なプリアンブル数は、該ユーザの送信ストリーム数ｎ_ｉで良い。（必要なプリアンブル数は送信ストリーム数であることの説明は、従来技術の項で行った）。そして他のユーザに対する送信信号は相互に干渉していないため、つまり空間的に分離されているので、各ユーザへのプリアンブルは同時に送信しても問題が生じない。それで本発明は、従来方式のように全てのＮ本の送信アンテナでプリアンブルＮ個を順繰りに送信するのではなく、送信ビームで分離されたそれぞれのユーザのプリアンブルを同時に送信することを特徴とする。そして、本発明のプリアンブルの時間長は、全てのユーザのプリアンブルの中、もっとも長いプリアンブルに支配され、時間長はmax（ｎ_ｉ）となるが、全てのｉに対してｎ_ｉ＜Ｎであるため、本発明ではプリアンブルの時間長を短くすることが可能なのである。

しかし、送信ウエイトを調整しても、全てのユーザの相互干渉を消去することができず、ある複数のユーザ同士が相互に干渉を与えてしまうことも考えられる。例えばユーザ１とユーザ２の送信信号が分離されていない時、下式（式７）に示すように零行列となるべき部分行列がある有限の値を持つ部分行列Ｈ^［１２］，Ｈ^［２１］になる。

その時は、ユーザ１とユーザ２の合成した送信信号と受信信号の関係を示す式は以下の（式８）となり、プリアンブルを分離して同時に送信することができない。

そして必要となるプリアンブル数は、ユーザ１とユーザ２の送信ストリームの総和（ｎ_１＋ｎ_２）となり、全てのユーザが分離されている場合と比べては不利となるが、他のユーザが分離されていれば、（ｎ_１＋ｎ_２）＜Ｎなので、プリアンブルの時間長を短くできる。

以上詳細に説明したように本発明は、マルチユーザＭＩＭＯにおいて送信ウエイトを受信ユーザ毎に空間分離するように形成するという特長を生かして、それぞれのユーザごとに該ユーザの送信ストリーム数のシンボルから構成されるプリアンブルを送信し、異なるユーザのプリアンブルは同時に送信することを最大の特徴とする。従来の全送信ストリーム数のシンボル数で構成されるプリアンブルを送信する場合と比べて、必要なプリアンブルの時間長を短くすることができる。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態を説明する。
この項では、まずマルチユーザＭＩＭＯシステムにおける送信指向性ビームの形成方法について述べたあと、本発明のプリアンブル付加方法を詳述する。

マルチユーザＭＩＭＯシステムの指向性ビームの形成方法について、以下に説明を加える。例えば図９において、端末局＃１（１０２）の第１受信アンテナと、基地局１０１の第ｊアンテナとの間の伝達関数をｈ_１ｊと表記することにする。基地局１０１のｊ=１〜９の全てのアンテナに関する伝達関数を用い、行ベクトルｈ_１を（ｈ_１１，ｈ_１２，ｈ_１３，…，ｈ_１８，ｈ_１９）と表記する。同様に端末局＃１（１０２）の第２受信アンテナ、第３受信アンテナと、基地局１０１の伝達関数をｈ_２ｊおよびｈ_３ｊとし、対応する行ベクトルｈ_２およびｈ_３を（ｈ_２１，ｈ_２２，ｈ_２３，…，ｈ_２８，ｈ_２９）、（ｈ_３１，ｈ_３２，ｈ_３３，…，ｈ_３８，ｈ_３９）とする。端末局＃２（１０３）、端末局＃３（１０４）の受信アンテナにも同様の連番をふり、行ベクトルｈ_４〜ｈ_９を（ｈ_４１，ｈ_４２，ｈ_４３，…，ｈ_４８，ｈ_４９）〜（ｈ_９１，ｈ_９２，ｈ_９３，…，ｈ_９８，ｈ_９９）とする。加えて、基地局１０１が送信する９系統の信号をｔ_１〜ｔ_９と表記し、これを成分とする列ベクトルをＴｘ^{［ａｌｌ］}＝（ｔ_１，ｔ_２，ｔ_３，…，ｔ_８，ｔ_９）^Ｔと表記する。ここで、右肩のＴの文字はベクトル、行列の転置を表す。また同様に、端末局＃１〜＃３（１０２〜１０４）の９本のアンテナでの受信信号をｒ_１〜ｒ_９と表記し、これを成分とする列ベクトルをＲｘ^{［ａｌｌ］}＝（ｒ_１，ｒ_２，ｒ_３，…，ｒ_８，ｒ_９）^Ｔと表記する。最後に、行ベクトルｈ_１〜ｈ_９を第１から第９行成分とする行列を、全体伝達関数行列Ｈ^{［ａｌｌ］}と表記する。

この様に表記した場合、システム全体としては以下の関係式が成り立つ。

この（式９）は、シングルユーザＭＩＭＯにおける（式１）に対応する。同様に（式３）に示すような送信指向性制御を行うため、９行９列の送信ウエイト行列Ｗを導入し、（式３）を以下の（式１０）のように書き換える。

さらに、送信ウエイト行列Ｗを列ベクトルｗ_１〜ｗ_９に分解し、Ｗ＝（ｗ_１，ｗ_２，ｗ_３，…，ｗ_８，ｗ_９）と表記すると、以下の（式１１）の様に表せる。

ここで、例えば６つの行ベクトルｈ_４〜ｈ_９と３つの列ベクトルｗ_１〜ｗ_３の乗算（各成分の乗算したものの総和、複素ベクトルの場合は内積とは異なる）が全てゼロになるようにｗ_１〜ｗ_３を選ぶことを考える。同様に、行ベクトルｈ_１〜ｈ_３およびｈ_７〜ｈ_９と列ベクトルｗ_４〜ｗ_６の積、行ベクトルｈ_１〜ｈ_６と列ベクトルｗ_７〜ｗ_９の積の全てがゼロになるように選ぶことにする。すると、（式１１）に示す９行９列の行列は、３行３列の９個の部分行列を用いて表記すると以下の（式１２）のように表すことができる。

ここで、部分行列 Ｈ^［１］、Ｈ^［２］、Ｈ^［３］は３行３列の行列であり、

は成分が全てゼロの３行３列の行列である。この様な条件を満たす変換行列Ｗを選択することで、（式１２）は以下の３つの関係式に分解できる。

ここで、Ｔｘ^［１］=（ｔ_１，ｔ_２，ｔ_３）^Ｔ、Ｔｘ^［２］=（ｔ_４，ｔ_５，ｔ_６）^Ｔ、Ｔｘ^［３］=（ｔ_７，ｔ_８，ｔ_９）^Ｔ、Ｒｘ^［１］=（ｒ_１，ｒ_２，ｒ_３）^Ｔ、Ｒｘ^［２］=（ｒ_４，ｒ_５，ｒ_６）^Ｔ、Ｒｘ^［３］=（ｒ_７，ｒ_８，ｒ_９）^Ｔとした。この様にして、３つのシングルユーザＭＩＭＯ通信とみなすことができるようになる。

次に、送信ウエイトベクトルｗ_１〜ｗ_９の決定方法の例を以下に説明する。手順としては、端末局＃１に対する送信ウエイトベクトルｗ_１〜ｗ_３を決定し、順次、端末局＃２に対する送信ウエイトベクトルｗ_４〜ｗ_６、端末局＃３に対する送信ウエイトベクトルｗ_７〜ｗ_９を決定する。

まず第１ステップとして、端末局６つの行ベクトルｈ_４〜ｈ_９が張る６次元部分空間を張る６つの基底ベクトルｅ_４〜ｅ_９を求める。求める方法は、グラムシュミットの直交化法の他、様々な方法があるが、ここでは例としてグラムシュミットの直交化法を例に説明する。
まず、ひとつのベクトルｈ_４に着目し、この方向で絶対値が１のベクトルを基底ベクトルｅ_４とする。

ここで、（ｈ_４ ｈ_４ ^Ｈ）は同一ベクトルの絶対値の２乗を意味するスカラー量であり、ｈ_４を規格化することを意味する。次に、ベクトルｈ_５に着目し、このベクトルの中からｅ_４方向の成分をキャンセルしたベクトルｈ_５’を求めた後、さらに規格化する。

ここで（ ｈ_５ ｅ_４ ^Ｈ）はｈ_５のｅ_４方向への射影を意味する。同様の処理を以下の様に行う。

ここで（式１９）のΣ_（ｉ）は、４≦ｉ≦ｊ−１（ｊは４〜９の整数）の整数ｉに対する総和を意味する。つまり、既に確定した基底ベクトル方向の成分をキャンセルすることを意味する。この様にして、６つの基底ベクトルｅ_４〜ｅ_９を求めることができる。

次に第２ステップとして、端末局＃１に対する送信ウエイトベクトルｗ_１〜ｗ_３を求める。まず、行ベクトルｈ_１〜ｈ_３から、ｅ_４〜ｅ_９が張る６次元部分空間の成分をキャンセルする。具体的には以下の（式２１）で表せる。

ここで、ｊは１〜３の整数であり、（式２１）のΣ_（ｉ）は、４≦ｉ≦９の整数ｉに対する総和を意味する。この様にして求めたベクトルｈ_１’〜ｈ_３’に対し、適当な直交化処理を行う。簡単のためにここではグラムシュミットの直交化を例として用いるが、その他の方法を用いても良い。グラムシュミットの直交化法は、既に（式１６）〜（式２０）で説明しているので詳細な説明は省略するが、下記のように求めることができる。

この様にして求める３次元空間の３つの基底ベクトルｅ_１〜ｅ_３を求める。さらに、この基底ベクトルの複素共役ベクトルの転置ベクトル、すなわちエルミート共役なベクトルを求めることで、ｗ_１＝ｅ_３ ^Ｈ、ｗ_２＝ｅ_２ ^Ｈ、ｗ_３＝ｅ_３ ^Ｈとして送信ウエイトベクトル（列ベクトル）が求まる。

以上の（式１６）から（式２６）までの処理により、端末局＃１に対する送信ウエイトベクトルｗ_１〜ｗ_３を決定できた。第３ステップとしては同様の処理を端末局＃２および端末局＃３に対しても施し、その結果として全ての送信ウエイトベクトルｗ_１〜ｗ_９が求まる。

以上が従来方式における送信ウエイト行列の求め方である。図１０に、従来技術における送信ウエイト行列Ｗの算出のフローを示す。

まず、送信ウエイト行列の算出にあたり、全端末への伝達関数行列Ｈを取得する（Ｓ１０２）。宛先とする端末に通し番号を付与し、その番号をｋと表記した場合、まずｋを初期化する（Ｓ１０３）。さらに、ｋをカウントアップし（Ｓ１０４）、着目しているｋ＝１に対応した端末局＃１に対する部分伝達関数（ここでは便宜上、Ｈ^ｍａｉｎと表記）の抽出（Ｓ１０５）と、それ以外の宛先の端末局の部分伝達関数行列（ここでは便宜上、Ｈ^ｓｕｂと表記）を抽出（Ｓ１０６）する。さらに、Ｈ^ｓｕｂの各行ベクトルが張る部分空間の直交基底ベクトルを算出し、これを｛ｅ_ｊ｝とおく（Ｓ１０７）。次に、（式２１）に相当する処理として、着目している端末局＃１に対する部分伝達関数Ｈ^ｍａｉｎから処理Ｓ１０７で求めた基底ベクトル｛ｅ_ｊ｝に関する成分をキャンセルし、これを

とする（Ｓ１０８）。さらに、（式２２）〜（式２６）に対応する処理として、

の行ベクトルが張る部分空間の直交基底ベクトルを算出し、これを｛ｅ_ｉ｝とおく（Ｓ１０９）。その後、｛ｅ_ｉ｝の各ベクトルのエルミート共役ベクトル（列ベクトル）として、端末局＃１宛の信号に関する送信ウエイトベクトル｛ｗ_ｉ｝を決定する（Ｓ１１０）。ここで、全ての宛先の端末局の送信ウエイトベクトルを検定済みか否かを判断し（Ｓ１１１）、残りの端末局があれば、処理Ｓ１０４から処理Ｓ１１０を繰り返す。もし全ての宛先の端末局の送信ウエイトベクトルを検定済みであれば、送信ウエイトベクトル｛ｗ_ｉ｝を各列ベクトルとする行列として送信ウエイト行列Ｗを決定し（Ｓ１１２）、処理を完了する（Ｓ１１３）。

以上で、マルチユーザＭＩＭＯにおける送信指向性ビーム形成のための送信ウエイトの算出方法を詳述した。以上の送信ウエイトで重み付けした送信信号とチャネルを通過した後の受信信号の関係式を再掲する。上記のウエイト取得方法で説明したように、端末局数が３の場合を例として取り挙げる。

以上の（式２７）〜（式２９）のように端末局ごとに信号が分割され、各ユーザはシングルユーザＭＩＭＯのようになっている。各ユーザの受信信号に受信ウエイトを掛けて、送信ストリームを分離抽出する必要があるが、ＭＭＳＥ，ＺＦなどの線形受信のトレーニング信号の場合でも、ＭＬＤのように各部分伝達関数行列Ｈ^［１］ Ｈ^［２］ Ｈ^［３］を知る必要がある場合に用いられるプリアンブルであっても、プリアンブルは各ユーザの送信ストリーム数のシンボル数で構成されれば必要十分である。そして、各ユーザの信号は空間的に分離されているので、時間的に同時に送信されても構わない。以上説明した当発明の実施例を図１に示す。この図で示されたプリアンブルはスッキャッタード・タイプである。この例の場合、ユーザ１と２と３は完全に分離されている。各々のユーザの送信ストリームは、ユーザ１が＃１，＃２，＃３、ユーザ２が＃４，＃５，＃６、ユーザ３が＃７，＃８，＃９であり、それぞれのユーザに対して３つのプリアンブルが時間的にずらして送られる。それらの３つのプリアンブルはユーザ間では同時に送信される。そのため必要となるプリアンブルの時間長は３シンボル時間長である。もう少し一般的な説明をすると、Ｔｘ^［１］，Ｔｘ^［２］，Ｔｘ^［３］の行数がｎ_１，ｎ_２，ｎ_３のとき、各ユーザの送信ストリームはｎ_１，ｎ_２，ｎ_３となり、各プリアンブル長はｎ_１，ｎ_２，ｎ_３となる。各ユーザのプリアンブルは同時に送信可能なので、必要なプリアンブル時間長はｍａｘ［ｎ_ｉ］（ｎ_ｉの最大値）となる。シングルユーザＭＩＭＯの場合は、送信アンテナ数がＮ本の場合、Ｎ個のシンボルから構成されるプリアンブルを送信する。マルチユーザＭＩＭＯにおいても、送信アンテナ数がＮ本の場合、図２のようにＮ個のシンボルから構成されるプリアンブルを送信するのが上記のシングルユーザＭＩＭＯの自然な拡張である。一方、当発明は送信ストリームがユーザごとに空間分離されている性質を用いて、ユーザごとにプリアンブルを同時に送信する点が大きな特徴であり、必要なプリアンブル時間長を短縮できる。

しかし、送信ストリームと受信信号の関係が（式２７）、（式２８）、（式２９）に示すようにならず、ユーザ間で送信ストリームの漏れこみが存在する場合が生じることもある。その時、送信ストリームと受信信号の関係は以下の（式３０）〜（式３２）となる。

上記の式の場合、ユーザ１と２に相互に送信ストリームの漏れこみがあることを示している。ユーザ１は受信信号から自局宛の信号をユーザ２から分離し、かつ自局の複数の送信ストリームを分離受信するため、受信信号に対して受信ウエイトを掛ける必要があるが、そのためには部分伝達関数［Ｈ^［１］ Ｈ^［１２］］を知ることが必要である。同様にユーザ２は部分伝達関数［Ｈ^［２１］ Ｈ^［２］］を知る必要がある。そのためにはユーザ１に対する送信ストリーム数とユーザ２に対する送信ストリーム数の和のシンボル数から構成されるプリアンブルをユーザ１とユーザ２の送信ストリームに付加して送信することが必要となる。このことを図４に示す。ユーザ１と２は、まとめてプリアンブルを送る必要があるので、６シンボルのプリアンブルを時間的にずらして送る。一方、ユーザ３はユーザ１，２と空間的に分離されているので、プリアンブルは同時に送信して構わない。それで３シンボルのプリアンブルを送ればよい。全体で必要なプリアンブル時間長は、６シンボルである。この例のようにユーザ間で漏れこみが発生する場合、プリアンブル時間長は全く漏れ込みが無い場合と比べ長くなるが、それでも短い時間長でよいので、当発明の効果が在ると言える。

以上述べた送信局側（図９の基地局１０１）のプリアンブル付加動作をフローチャートで図５に示す。まず送信局は、送信ウエイト行列Ｗから、ユーザ（図９の基地局＃１〜＃３）毎に他のユーザからの残留干渉量を推定する（Ｓ１１）。送信ウエイトはユーザ間で干渉のないように設定するが、いつも完全に干渉を除去できるとは限らない。その場合、干渉が残留してしまうが、そのことを送信側が推定するのである。既述の例であると、ユーザ３は空間的に完全に他と分離されており干渉はないが、ユーザ１とユーザ２の間に干渉が残留する。次に、送信局は、残留干渉量の推定の後、ユーザのグルーピングを行う（Ｓ１２）。同じグループは相互に干渉を与えるユーザ群、異なるグループは相互に干渉を与えないユーザ群とする。上記の例だと、２つのグループに分けられ、ユーザ１とユーザ２は同じグループに属しユーザ３は別のグループに属する。次に、送信局は、グループに属するユーザに対応する送信ストリームにプリアンブルを付加する（Ｓ１３）。プリアンブルの必要シンボル数はグループに属する全ユーザの送信ストリーム数の総和となる。最後に、送信局は、全グループのプリアンブルを同時に送信する。

受信局側（図９における端末局＃１〜＃３）の受信動作は図６に示されている。まず、受信局は、以下のことを事前に知っておく必要がある（Ｓ２１）。それは、（１）自局の属しているグループの総送信ストリーム数、（２）対応するプリアンブル、（３）プリアンブルの中で、自局の送信ストリームに対応する部分、である。そしてユーザ（受信局）はプリアンブルを受信し、既知のプリアンブルを用いて送信信号と受信信号の関係を示す部分伝達関数Ｈ_{ｐａｒｔｉａｌ}を取得する（Ｓ２２）。Ｈ_{ｐａｒｔｉａｌ}は（該受信局の受信アンテナ数）×（自局の属しているグループの総送信ストリーム数）の行列となる。プリアンブルは（自局の属しているグループの総送信ストリーム数）の数だけのシンボルで構成されているから、行列演算により、プリアンブルの受信信号から部分伝達関数Ｈ_{ｐａｒｔｉａｌ}が推定できるのである。その後、他のユーザ（受信局）を分離し、かつ自局の送信ストリームの分離を行うために、事前知識（３）と部分伝達関数Ｈ_{ｐａｒｔｉａｌ}を用いて受信ウエイトを算出する（Ｓ２３）。

以上の受信局側の受信動作で受信局が事前に知っておくべき（１）自局の属しているグループの総送信ストリーム数、（２）対応するプリアンブル、（３）プリアンブルの中で、自局の送信ストリームに対応する部分の情報は、送信局側が無指向性のアンテナを用いて、全ユーザに対して、ＳＩＳＯプリアンブルで報知することにより達成できる。その動作が図７、８に示されている。図７に示すようにＳＩＳＯプリアンブルを受信局側が受信し、その中に書かれている情報を見て（１）〜（３）の情報を受け取り、ＳＩＳＯプリアンブルに続くＭＩＭＯプリアンブルから受信ウエイトを算出するのである。上述したように、同図においては、ユーザ１とユーザ２が同じグループに属しており、ユーザ３は、ユーザ１及び２とは異なるグループに属している。そして、ユーザ１の送信ストリーム＃１、＃２、＃３、ユーザ２の送信ストリーム＃４、＃５、＃６のプリアンブルｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５，ｐ６は時間的にずらして送信され、ユーザ１のプリアンブルｐ１、ｐ２、ｐ３と同時にユーザ３の送信ストリーム＃７、＃８、＃９のプリアンブルｐ７、ｐ８、ｐ９が送信されている。また、このとき送信されるＳＩＳＯプリアンブルに設定される情報は図８に示されている。同図において、ＳＩＳＯプリアンブルは、ユーザ１に対してプリアンブルｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５、ｐ６及び送信ストリーム位置ｐ１，ｐ２，ｐ３を、ユーザ２に対してプリアンブルｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５、ｐ６及び送信ストリーム位置ｐ４，ｐ５，ｐ６を、ユーザ３に対してプリアンブルｐ７、ｐ８、ｐ９及び送信ストリーム位置ｐ７，ｐ８，ｐ９を通知している。

以上詳細に説明したように本発明は、マルチユーザＭＩＭＯにおいて送信ウエイトを受信ユーザ毎に空間分離するように形成するという特長を生かして、それぞれのユーザごとに該ユーザの送信ストリーム数のシンボルから構成されるプリアンブルを送信し、異なるユーザのプリアンブルは同時に送信することを最大の特徴とする。従って、従来の全送信ストリーム数のシンボル数で構成されるプリアンブルを送信する場合と比べて、必要なプリアンブルの時間長を短くすることができる。これにより、従来のマルチユーザＭＩＭＯ通信で利用するプリアンブル信号は送信アンテナ数に応じてプリアンブル時間長が長くなり、またすべてのユーザ毎に異なるパターンを用いることからオーバーヘッドが大きく周波数利用効率が低下するという問題を解決している。

本発明の一実施形態による送信ストリームを示す図である。 従来方式のプリアンブルの一種であるスキャッタード・タイプ・プリアンブルを示す図である。 従来方式のプリアンブルの一種であるＳＴＣタイプ・プリアンブルを示す図である。 本発明の一実施形態によるユーザ１と２の間に送信ストリームの漏れ込みがある場合の送信ストリームの例を示す図である。 送信局側のプリアンブル付加動作を示す図である。 受信局側の受信動作を示す図である。 受信局側が事前に知っておくべき情報をＳＩＳＯプリアンブルで送る実施例を示す図である。 ＳＩＳＯプリアンブルの内容を示す図である。 マルチユーザＭＩＭＯシステムの構成例を示す図である。 従来技術における送信ウエイト行列Ｗの算出フローを示す図である。

符号の説明

１０１…基地局（第１の無線局）
１０２…端末局（端末局＃１、第２の無線局）
１０３…端末局（端末局＃２、第２の無線局）
１０４…端末局（端末局＃３、第２の無線局）

Claims (4)

1. ひとつの第１の無線局と複数の第２の無線局により構成され、該第１の無線局は複数本のアンテナで構成される第１のアンテナ群を備え、該第２の無線局は複数本のアンテナで構成される第２のアンテナ群を備え、前記第１の無線局の前記第１のアンテナ群および前記第２の無線局の全てまたはその一部の備える前記第２のアンテナ群により構成されるＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）チャネルを介して複数の信号系統を同一周波数チャネルおよび同一時刻に空間多重して通信する無線通信システムにおいて、
   前記第１の無線局は、
   前記第１のアンテナ群と前記複数の第２のアンテナ群の間のＭＩＭＯチャネルの各伝達関数情報を取得する伝達関数取得手段と、
   前記複数の第２の無線局の中からその全てまたはその一部の無線局を同時に空間多重する通信相手局として選択する選択手段と、
   前記第１のアンテナ群と、前記選択手段により選択された第２の無線局の前記第２のアンテナ群との間の、前記伝達関数取得手段により取得された伝達関数情報をもとに、空間多重する各信号系列を前記第１のアンテナ群の各々のアンテナから送信する際に乗算する係数すなわち送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出手段と、
   前記送信ウエイト算出手段により算出された、各信号系列と前記第１のアンテナ群の各々のアンテナの組み合わせ毎の該送信ウエイトを成分として構成される送信ウエイト行列を、空間多重する各信号系列を成分とする送信信号ベクトルに乗算する乗算手段と、
   前記乗算手段による乗算結果を前記第１のアンテナ群の各アンテナを介して送信する送信手段と、
   送信ウエイトによって前記第２の無線局ごとに分離された送信信号系列が第２の無線局により受信された場合に、他の第２の無線局宛の信号が分離されずに干渉成分として残留している残留干渉量を、第１の無線局の形成する送信ウエイトから推定する残留干渉量推定手段と、
   前記残留干渉量推定手段により推定された前記残留干渉量の推定結果を用いて、異なるグループに含まれる無線局同士は干渉を与えず、同一のグループに含まれる無線局同士は相互に干渉を与えているように、全ての第２の無線局を複数のグループに分割し、第２の無線局が受信時の信号分離を行うために、各グループの全ての無線局への送信ストリーム数の総和と同じ数のＭＩＭＯプリアンブルを付加して各グループに同時に送信するＭＩＭＯプリアンブル付与回路と、
   を備え、
   前記第２の無線局は、
   それぞれ個別に前記第１の無線局が送信した信号を受信する受信手段と、
   前記受信手段により受信する信号の中に自局宛の信号が含まれる場合には、前記第１の無線局が送信した自局が属するグループの複数のＭＩＭＯプリアンブルを用いて、自局以外の他の第２の無線局宛の信号を分離し、かつ、自局宛の信号ストリームを分離受信する分離手段と、
   前記分離手段により分離した信号から前記第１の無線局が自局宛に送信したデータを再生する再生手段と、
   を備えることを特徴とする無線通信システム。
2. 前記第１の無線局は、
   個別の第２の無線局に対して、該第２の無線局が属しているグループと、対応するＭＩＭＯプリアンブルと、該第２の無線局宛の送信ストリームに対応するＭＩＭＯプリアンブル中のストリーム位置を、ＭＩＭＯプリアンブルを送信する前に無指向性のアンテナで各第２の無線局にＳＩＳＯプリアンブルで通知するＳＩＳＯプリアンブル付加手段と、
   を備え、
   前記第２の無線局は、
   前記のＳＩＳＯプリアンブルから、該第２の無線局が属しているグループと、対応するＭＩＭＯプリアンブルと、該第２の無線局宛の送信ストリームに対応するＭＩＭＯプリアンブル中のストリーム位置情報を抽出し、その情報を基にＭＩＭＯプリアンブルから受信ウエイトを形成する受信ウエイト算出手段と、
   を備える、
   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. ひとつの第１の無線局と複数の第２の無線局により構成され、該第１の無線局は複数本のアンテナで構成される第１のアンテナ群を備え、該第２の無線局は複数本のアンテナで構成される第２のアンテナ群を備え、前記第１の無線局の前記第１のアンテナ群および前記第２の無線局の全てまたはその一部の備える前記第２のアンテナ群により構成されるＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）チャネルを介して複数の信号系統を同一周波数チャネルおよび同一時刻に空間多重して通信する無線通信システムにおける無線通信方法であって、
   前記第１の無線局において、
   伝達関数取得手段が、前記第１のアンテナ群と前記複数の第２のアンテナ群の間のＭＩＭＯチャネルの各伝達関数情報を取得し、
   選択手段が、前記複数の第２の無線局の中からその全てまたはその一部の無線局を同時に空間多重する通信相手局として選択し、
   送信ウエイト算出手段が、前記第１のアンテナ群と、前記選択手段により選択された第２の無線局の前記第２のアンテナ群との間の、前記伝達関数取得手段により取得された伝達関数情報をもとに、空間多重する各信号系列を前記第１のアンテナ群の各々のアンテナから送信する際に乗算する係数すなわち送信ウエイトを算出し、
   乗算手段が、前記送信ウエイト算出手段により算出された、各信号系列と前記第１のアンテナ群の各々のアンテナの組み合わせ毎の該送信ウエイトを成分として構成される送信ウエイト行列を、空間多重する各信号系列を成分とする送信信号ベクトルに乗算し、
   送信手段が、前記乗算手段による乗算結果を前記第１のアンテナ群の各アンテナを介して送信し、
   残留干渉量推定手段が、送信ウエイトによって前記第２の無線局ごとに分離された送信信号系列が第２の無線局により受信された場合に、他の第２の無線局宛の信号が分離されずに干渉成分として残留している残留干渉量を、第１の無線局の形成する送信ウエイトから推定し、
   ＭＩＭＯプリアンブル付与回路が、前記残留干渉量推定手段により推定された前記残留干渉量の推定結果を用いて、異なるグループに含まれる無線局同士は干渉を与えず、同一のグループに含まれる無線局同士は相互に干渉を与えているように、全ての第２の無線局を複数のグループに分割し、第２の無線局が受信時の信号分離を行うために、各グループの全ての無線局への送信ストリーム数の総和と同じ数のＭＩＭＯプリアンブルを付加して各グループに同時に送信し、
   前記第２の無線局において、
   受信手段が、それぞれ個別に前記第１の無線局が送信した信号を受信し、
   分離手段が、前記受信手段により受信する信号の中に自局宛の信号が含まれる場合には、前記第１の無線局が送信した自局が属するグループの複数のＭＩＭＯプリアンブルを用いて、自局以外の他の第２の無線局宛の信号を分離し、かつ、自局宛の信号ストリームを分離受信し、
   再生手段が、前記分離手段により分離した信号から前記第１の無線局が自局宛に送信したデータを再生する、
   ことを特徴とする無線通信方法。
4. 前記第１の無線局において、
   ＳＩＳＯプリアンブル付加手段が、個別の第２の無線局に対して、該第２の無線局が属しているグループと、対応するＭＩＭＯプリアンブルと、該第２の無線局宛の送信ストリームに対応するＭＩＭＯプリアンブル中のストリーム位置を、ＭＩＭＯプリアンブルを送信する前に無指向性のアンテナで各第２の無線局にＳＩＳＯプリアンブルで通知し、
   前記第２の無線局において、
   受信ウエイト算出手段が、前記のＳＩＳＯプリアンブルから、該第２の無線局が属しているグループと、対応するＭＩＭＯプリアンブルと、該第２の無線局宛の送信ストリームに対応するＭＩＭＯプリアンブル中のストリーム位置情報を抽出し、その情報を基にＭＩＭＯプリアンブルから受信ウエイトを形成する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信方法。
   

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