(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多重ビーム形成を利用して、多重入力・多重出力ソース・ステーションと目的ステーションとの間で、複数のデータ・ストリームを並列的に通信するためのアンテナ・トレーニング方法において、
多重ステージによって、本質的に最適の多重ビーム形成ベクトルを推定する段階を含み、前記それぞれのステージは、
（ａ）前記ソース・ステーションが少なくとも一つの以前ステージから獲得された少なくとも一つの伝送ビーム形成ベクトルと直交する第１伝送ビーム形成ベクトルを獲得する段階と、
（ｂ）前記ソース・ステーションが、前記第１伝送ビーム形成ベクトルによって変調されたトレーニング・シーケンスを空間ドメインで伝送する段階と、
（ｃ）目的ステーションが、前記第１伝送ビーム形成ベクトルによって変調された前記トレーニング・シーケンスを受信し、そこから、少なくとも一つの以前ステージから獲得された少なくとも一つの受信ビーム形成ベクトルと直交する第１受信ビーム形成ベクトルを獲得する段階と、
（ｄ）前記ソース・ステーションが、異なる伝送ビーム形成ベクトルによって変調されたトレーニング・シーケンスを伝送する段階と、
（ｅ）前記目的ステーションが、前記異なる伝送ビーム形成ベクトルによって変調された前記トレーニング・シーケンスを受信し、そこから第２伝送ビーム形成ベクトルを推定する段階と、
（ｆ）前記ソース・ステーションが、フィードバックされた第２伝送ビーム形成ベクトルをデコーディング／変形するように、前記目的ステーションが、前記推定された第２伝送ビーム形成ベクトルを、前記ソース・ステーションにフィードバックする段階と、を含み、前記第２伝送ビーム形成ベクトルが少なくとも一つの以前ステージから獲得された少なくとも一つの伝送ビーム形成ベクトルと直交することを特徴とするアンテナ・トレーニング方法。
【請求項２】
前記（ｅ）段階での前記推定された伝送ビーム形成ベクトルは、
同一ステージ内で既に獲得された少なくとも一つの伝送ビーム形成ベクトルとは直交しないことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ・トレーニング方法。
【請求項３】
前記（ａ）段階ないし前記（ｆ）段階は、
それぞれのステージに対して複数回反復されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ・トレーニング方法。
【請求項４】
第１ステージに引き続き入力ストリームの個数より一つ小さい個数のステージが増加する順序で連続して遂行されることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ・トレーニング方法。
【請求項５】
それぞれの反復ステージにおいて、段階（ａ），（ｂ），（ｃ）と段階（ｄ），（ｅ），（ｆ）との反復は、交換可能であることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ・トレーニング方法。
【請求項６】
前記段階（ｄ），（ｅ），（ｆ），（ａ），（ｂ），（ｃ）が反復されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ・トレーニング方法。
【請求項７】
１つのステージでの反復回数は、一つまたはそれ以上の他のステージでの反復回数と異なることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ・トレーニング方法。
【請求項８】
多重ビーム形成を利用して多重入力・多重出力ソース・ステーションと目的ステーションとの間で、複数のデータ・ストリームを並列的に通信するためのアンテナ・トレーニング方法において、
多重ステージによって、本質的に最適の多重ビーム形成ベクトルを推定する段階を含み、前記それぞれのステージは、
（ａ）前記ソース・ステーションが少なくとも一つの以前ステージから獲得された少なくとも一つの伝送ビーム形成ベクトルと直交した第１伝送ビーム形成ベクトルを獲得する段階と、
（ｂ）前記ソース・ステーションが、前記獲得された伝送ビーム形成ベクトルによって変調されたトレーニング・シーケンスを、空間領域で伝送する段階と、
（ｃ）目的ステーションが、前記獲得された伝送ビーム形成ベクトルによって変調された前記トレーニング・シーケンスを受信し、そこから、少なくとも一つの以前ステージから獲得された少なくとも一つの受信ビーム形成ベクトルと直交する第１受信ビーム形成ベクトルを獲得する段階と、
（ｄ）前記目的ステーションが、前記計算された受信ビーム形成ベクトル、または前記計算された受信ビーム形成ベクトルの複素共役によって変調されたトレーニング・シーケンスを、空間領域で伝送する段階と、
（ｅ）前記ソース・ステーションが、前記目的ステーションから前記トレーニング・シーケンスを受信し、そこから第２伝送ビーム形成ベクトルを生成する段階と、を含み、前記第２伝送ビーム形成ベクトルが少なくとも一つの以前ステージから獲得された少なくとも一つの伝送ビーム形成ベクトルと直交することを特徴とするアンテナ・トレーニング方法。
【請求項９】
前記（ｅ）段階での前記推定された伝送ビーム形成ベクトルは、
同一ステージ内で既に獲得された少なくとも一つの伝送ビーム形成ベクトルとは直交しないことを特徴とする請求項８に記載のアンテナ・トレーニング方法。
【請求項１０】
前記（ａ）段階ないし前記（ｅ）段階は、
それぞれのステージに対して複数回反復されることを特徴とする請求項８に記載のアンテナ・トレーニング方法。
【請求項１１】
第１ステージに引き続き入力ストリームの個数より一つ小さい個数のステージが増加する順序で連続して遂行されることを特徴とする請求項１０に記載のアンテナ・トレーニング方法。
【請求項１２】
それぞれの反復ステージにおいて、段階（ａ），（ｂ），（ｃ）と段階（ｄ），（ｅ）との反復は、交換可能であることを特徴とする請求項８に記載のアンテナ・トレーニング方法。
【請求項１３】
前記段階（ｄ），（ｅ），（ｆ），（ａ），（ｂ），（ｃ）が反復されることを特徴とする請求項８に記載のアンテナ・トレーニング方法。
【請求項１４】
１つのステージでの反復回数は、一つまたはそれ以上の他のステージでの反復回数と異なることを特徴とする請求項８に記載のアンテナ・トレーニング方法。
【請求項１５】
通信システムにおいて、
多重ステージによって、多重ビーム形成ベクトルを推定し、並列的な複数のデータ・ストリームの通信のためのアンテナ・トレーニングを行う多重入力・多重出力ソース・ステーション及び目的ステーションを含み、前記多重ステージのそれぞれのステージは、
（ａ）前記ソース・ステーションが少なくとも一つの以前ステージから獲得された少なくとも一つの伝送ビーム形成ベクトルと直交した第１伝送ビーム形成ベクトルを獲得する段階と、
（ｂ）前記ソース・ステーションが、前記第１伝送ビーム形成ベクトルによって変調されたトレーニング・シーケンスを空間ドメインで伝送する段階と、
（ｃ）目的ステーションが、前記第１伝送ビーム形成ベクトルによって変調された前記トレーニング・シーケンスを受信し、そこから、少なくとも一つの以前ステージから獲得された少なくとも一つの受信ビーム形成ベクトルと直交する第１受信ビーム形成ベクトルを獲得する段階と、
（ｄ）前記ソース・ステーションが、異なる伝送ビーム形成ベクトルによって変調されたトレーニング・シーケンスを伝送する段階と、
（ｅ）前記目的ステーションが、前記異なる伝送ビーム形成ベクトルによって変調された前記トレーニング・シーケンスを受信し、そこから第２伝送ビーム形成ベクトルを推定する段階と、
（ｆ）前記ソース・ステーションが、フィードバックされた第２伝送ビーム形成ベクトルをデコーディング／変形するように、前記目的ステーションが、前記推定された第２伝送ビーム形成ベクトルを、前記ソース・ステーションにフィードバックする段階と、を含み、前記第２伝送ビーム形成ベクトルが少なくとも一つの以前ステージから獲得された少なくとも一つの伝送ビーム形成ベクトルと直交することを特徴とする通信システム。
【請求項１６】
前記（ｅ）段階での前記推定された伝送ビーム形成ベクトルは、
同一ステージ内で既に獲得された少なくとも一つの伝送ビーム形成ベクトルとは直交しないことを特徴とする請求項１５に記載の通信システム。
【請求項１７】
前記（ａ）段階ないし前記（ｆ）段階は、
それぞれのステージに対して複数回反復されることを特徴とする請求項１５に記載の通信システム。
【請求項１８】
第１ステージに引き続き入力ストリームの個数より一つ小さい個数のステージが増加する順序で連続して遂行されることを特徴とする請求項１７に記載の通信システム。
【請求項１９】
それぞれの反復ステージにおいて、段階（ａ），（ｂ），（ｃ）と、段階（ｄ），（ｅ），（ｆ）との反復は、交換可能であることを特徴とする請求項１５に記載の通信システム。
【請求項２０】
前記段階（ｄ），（ｅ），（ｆ），（ａ），（ｂ），（ｃ）が反復されることを特徴とする請求項１５に記載の通信システム。
【請求項２１】
１つのステージでの反復回数は、一つまたはそれ以上の他のステージでの反復回数と異なることを特徴とする請求項１５に記載の通信システム。
【請求項２２】
通信システムにおいて、
多重ステージによって、多重ビーム形成ベクトルを推定し、並列的な複数のデータ・ストリームの通信のためのアンテナ・トレーニングを行う多重入力・多重出力ソース・ステーション及び目的ステーションを含み、前記多重ステージのそれぞれのステージは、
（ａ）前記ソース・ステーションが少なくとも一つの以前ステージから獲得された少なくとも一つの伝送ビーム形成ベクトルと直交した第１伝送ビーム形成ベクトルを獲得する段階と、
（ｂ）前記ソース・ステーションが、前記獲得された伝送ビーム形成ベクトルによって変調されたトレーニング・シーケンスを、空間領域で伝送する段階と、
（ｃ）目的ステーションが、前記獲得された伝送ビーム形成ベクトルによって変調された前記トレーニング・シーケンスを受信し、そこから、以前ステージから獲得された少なくとも一つの受信ビーム形成ベクトルと直交する受信ビーム形成ベクトルを計算する段階と、
（ｄ）前記目的ステーションが、前記計算された受信ビーム形成ベクトル、または前記計算された受信ビーム形成ベクトルの複素共役によって変調されたトレーニング・シーケンスを、空間領域で伝送する段階と、
（ｅ）前記ソース・ステーションが、前記目的ステーションから前記トレーニング・シーケンスを受信し、そこから第２伝送ビーム形成ベクトルを生成する段階と、を含み、前記第２伝送ビーム形成ベクトルが以前ステージから獲得された少なくとも一つの伝送ビーム形成ベクトルと直交することを特徴とする通信システム。
【請求項２３】
前記（ｅ）段階での前記推定された伝送ビーム形成ベクトルは、
同一ステージ内で既に獲得された少なくとも一つの伝送ビーム形成ベクトルとは直交しないことを特徴とする請求項２２に記載の通信システム。
【請求項２４】
前記（ａ）段階ないし前記（ｅ）段階は、
それぞれのステージに対して複数回反復されることを特徴とする請求項２２に記載の通信システム。
【請求項２５】
第１ステージに引き続き入力ストリームの個数より一つ小さい個数のステージが増加する順序で連続して遂行されることを特徴とする請求項２４に記載の通信システム。
【請求項２６】
それぞれの反復ステージにおいて、段階（ａ），（ｂ），（ｃ）と、段階（ｄ），（ｅ）との反復は、交換可能であることを特徴とする請求項２５に記載の通信システム。
【請求項２７】
前記段階（ｄ），（ｅ），（ｆ），（ａ），（ｂ），（ｃ）が反復されることを特徴とする請求項２２に記載の通信システム。
【請求項２８】
１つのステージでの反復回数は、一つまたはそれ以上の他のステージでの反復回数と異なることを特徴とする請求項２２に記載の通信システム。
【請求項２９】
送信端ステーションにおいて、
アンテナアレイを介してマルチデータ・ストリームの多重入力・多重出力データ通信のための多次元ビーム形成でのアンテナをトレーニングするための伝送トレーニング・モジュールを含み、前記伝送トレーニング・モジュールは、伝送ビーム形成ベクトルが収斂するまで複数個のトレーニングステージを連続して実行し、伝送多次元ビーム形成係数を推定する複数個のステージによって構成され、前記それぞれのステージは、前記伝送ビーム形成ベクトルの集合を決定するためのパワー反復を含み、前記伝送ビーム形成ベクトルは、少なくとも一つの以前ステージで獲得された少なくとも一つの伝送ビーム形成ベクトルと直交することを特徴とする送信端ステーション。
【請求項３０】
受信端ステーションにおいて、
アンテナアレイを介してマルチデータ・ストリームの多重入力・多重出力データ通信のための多次元ビーム形成でのアンテナをトレーニングするための受信トレーニング・モジュールを含み、前記受信トレーニング・モジュールは、受信ビーム形成ベクトルが収斂するまで複数個のトレーニングステージを連続して実行し、受信多次元ビーム形成係数を推定する複数個のステージによって構成され、前記それぞれのステージは、前記受信ビーム形成ベクトルの集合を決定するためのパワー反復を含み、前記受信ビーム形成ベクトルは、少なくとも一つの以前ステージで獲得された少なくとも一つの受信ビーム形成ベクトルと直交することを特徴とする受信端ステーション。
【請求項３１】
通信システムにおいて、
アンテナアレイを介してマルチデータ・ストリームの多重入力・多重出力データ通信のための多次元ビーム形成でのアンテナをトレーニングするための伝送トレーニング・モジュールと、
アンテナアレイを介してマルチデータ・ストリームの多重入力・多重出力データ通信のための多次元ビーム形成でのアンテナをトレーニングするための受信トレーニング・モジュールと、を含み、
前記伝送トレーニング・モジュールは、伝送ビーム形成ベクトルが収斂するまで複数個のトレーニングステージを連続して実行し、伝送多次元ビーム形成係数を推定する複数個のステージによって構成され、前記それぞれのステージは、前記伝送ビーム形成ベクトルの集合を決定するためのパワー反復を含み、前記伝送ビーム形成ベクトルは、少なくとも一つの以前ステージで獲得された少なくとも一つの伝送ビーム形成ベクトルと直交し、
前記受信トレーニング・モジュールは、受信ビーム形成ベクトルが収斂するまで複数個のトレーニングステージを連続して実行し、受信多次元ビーム形成係数を推定する複数個のステージによって構成され、前記それぞれのステージは、前記受信ビーム形成ベクトルの集合を決定するためのパワー反復を含み、前記受信ビーム形成ベクトルは、少なくとも一つの以前ステージで獲得された少なくとも一つの受信ビーム形成ベクトルと直交することを特徴とする通信システム。
【請求項３２】
多重ビーム形成を利用して多重入力・多重出力ソースと目的ステーションとの間で、複数のデータ・ストリームを並列的に通信するためのアンテナ・トレーニング方法において、
多重ステージによって、本質的に最適の多重ビーム形成ベクトルを推定する段階を含み、前記それぞれのステージは、
（ａ）ソース・ステーションが、相互間に直交する第１伝送ビーム形成ベクトルの集合を獲得する段階と、
（ｂ）前記ソース・ステーションが、前記第１伝送ビーム形成ベクトルの集合内のそれぞれによって変調された複数個のトレーニング・シーケンスを、空間領域で個別的に伝送する段階と、
（ｃ）目的ステーションが、前記トレーニング・シーケンスを受信し、そこから、相互間に直交する第１受信ビーム形成ベクトルの集合を獲得する段階と、
（ｄ）前記目的ステーションが、計算された第１受信ビーム形成ベクトルそれぞれによって変調された複数個のトレーニング・シーケンスを、空間領域で個別的に伝送する段階と、
（ｅ）前記ソース・ステーションが、前記トレーニング・シーケンスを受信し、それらから相互間に直交する第２伝送ビーム形成ベクトルの集合を推定する段階と、
（ｆ）前記段階（ａ）ないし（ｅ）を複数回反復する段階と、を含むことを特徴とするアンテナ・トレーニング方法。
【請求項３３】
通信システムにおいて
多重ステージによって、多重ビーム形成ベクトルを推定し、並列的な複数のデータ・ストリームの通信のためのアンテナ・トレーニングを行う多重入力・多重出力ソース・ステーション及び目的ステーションを含み、前記多重ステージのそれぞれのステージは、
多重ステージによって、多重ビーム形成ベクトルを推定する段階を含み、前記それぞれのステージは、
（ａ）前記ソース・ステーションが、相互間に直交する第１伝送ビーム形成ベクトルの集合を獲得する段階と、
（ｂ）前記ソース・ステーションが、前記第１伝送ビーム形成ベクトルの集合内のそれぞれによって変調された複数個のトレーニング・シーケンスを、空間領域で個別的に伝送する段階と、
（ｃ）目的ステーションが、前記トレーニング・シーケンスを受信し、そこから、相互間に直交する第１受信ビーム形成ベクトルの集合を獲得する段階と、
（ｄ）前記目的ステーションが、計算された第１受信ビーム形成ベクトルそれぞれによって変調された複数個のトレーニング・シーケンスを、空間領域で個別的に伝送する段階と、
（ｅ）前記ソース・ステーションが、前記トレーニング・シーケンスを受信し、それらから相互間に直交する第２伝送ビーム形成ベクトルの集合を推定する段階と、
（ｆ）前記段階（ａ）ないし（ｅ）を複数回反復する段階と、を含むことを特徴とする通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ通信に係り、特にビーム形成（beamforming）通信に関する。
【背景技術】
【０００２】
送信機と受信機とを含む通信システムで、アンテナアレイ（array）・ビーム形成は、信号の品質を向上させ（高い指向性アンテナビーム形成ゲイン）、伝送された信号を密集した方向にステアリングすることによって、通信範囲を拡大させる。このような理由で、ビーム形成は、レーダ、ソナー及び他の通信システムで広く使われている。
【０００３】
アンテナ・トレーニング接近法は、一次元的に動作するビーム形成を伝送したり、あるいは受信するために提案された。しかし、かようなトレーニング接近法は、多次元ビーム形成には、使われたり適用されてはいない（プレコーディングを伝送すると知られている多重ビーム形成）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、アンテナ・トレーニング方法及び装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態は、多重入力・多重出力通信ステーション間の多次元ビーム形成データ通信のためのアンテナ・トレーニングを行う方法を含み、アンテナ・トレーニングは、多次元ビーム形成係数を推定する多重ステージ反復によって、最適のアンテナ・トレーニング係数を獲得することを含む。
【０００６】
多次元ビーム形成係数を推定する段階は、ソース・ステーションが、以前ステージからのあらゆる以前伝送ビーム形成ベクトル（prior  transmit  beamforming  vector）に対して直交した第１伝送ビーム形成ベクトルを獲得する段階と、前記ソース・ステーションが、前記第１伝送ビーム形成ベクトルによって変調されたトレーニング・シーケンスを空間ドメインで伝送する段階と、目的ステーションが、前記第１伝送ビーム形成ベクトルによって変調された前記トレーニング・シーケンスを受信し、そこから、以前受信ビーム形成ベクトルいずれに対しても直交する第１受信ビーム形成ベクトルを獲得する段階と、前記ソース・ステーションが、異なる伝送ビーム形成ベクトルによって変調されたトレーニング・シーケンスを伝送する段階と、前記目的ステーションが、前記異なる伝送ビーム形成ベクトルによって変調された前記トレーニング・シーケンスを受信し、そこから第２伝送ビーム形成ベクトルを推定する段階と、前記ソース・ステーションが、フィードバックされた第２伝送ビーム形成ベクトルをデコーディング／変形するように、前記目的ステーションが、前記推定された第２伝送ビーム形成ベクトルを、前記ソース・ステーションで（に）フィードバックする段階と、を含むことができ、前記第２伝送ビーム形成ベクトルが存在するならば、以前ステージからのあらゆる伝送ビーム形成ベクトルと直交する。
【０００７】
多次元ビーム形成係数を推定する段階は、代案として、ソース・ステーションが以前ステージからのあらゆる以前伝送ビーム形成ベクトルに対して直交した第１伝送ビーム形成ベクトルを獲得する段階と、前記ソース・ステーションが、前記獲得された伝送ビーム形成ベクトルによって変調されたトレーニング・シーケンスを、空間領域（spatial  domain）で伝送する段階と、目的ステーションが、前記獲得された伝送ビーム形成ベクトルによって変調された前記トレーニング・シーケンスを受信し、そこから、存在するならば、以前受信ビーム形成ベクトルいずれに対しても直交する受信ビーム形成ベクトルを計算する段階と、前記目的ステーションが、前記計算された受信ビーム形成ベクトル、または前記計算された受信ビーム形成ベクトルの複素共役によって変調されたトレーニング・シーケンスを、空間領域で伝送する段階と、前記ソース・ステーションが、前記目的ステーションから前記トレーニング・シーケンスを受信し、そこから第２伝送ビーム形成ベクトルを生成する段階と、を含むことができ、前記第２伝送ビーム形成ベクトルが存在するならば、以前ステージからのあらゆる伝送ビーム形成ベクトルと直交する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態による通信システムにおいて、多重ビーム形成を具現する伝送プレコーディング部と受信結合部との機能的ブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による伝送，受信多重ビーム形成係数を決定するための行列反復プロセスのフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態による伝送，受信多重ビーム形成係数を決定するためのベクトル反復プロセスのフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態による通信システムの機能的ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、通信システム内の送信部及び受信部双方でのアンテナ・トレーニング及び多次元ビーム形成（多重ビーム形成、multi-beamforming）のための通信プロトコル方法及びシステムを提供する。アンテナアレイは、送信部及び受信部双方で使われ、ペイロード・データが相互間で伝送される前にトレーニングされねばならない。本発明は、多次元ビーム形成通信において、送信部側及び受信部側でアンテナをトレーニングする効果的な（複雑度の低い）接近法（approach）を提供する。
【００１０】
以下では、本発明の二種の実施形態について説明する。一実施形態では、送信端側及び受信端側でトレーニングされたアンテナアレイ・ベクトルを獲得するために、フル（full）特異値分解（ＳＶＤ：singular  value  decomposition）を使用する代わりに、ランクが低下したＳＶＤ作業に基づいて、メトリックス反復アルゴリズム（ＭＩＡ：matrix  iterative  algorithm）を使用する。フルＳＶＤ（１回の作業）と比較して、ＭＩＡアルゴリズムは、演算複雑度が相当低減した反復アルゴリズムである。多重ビーム形成通信のために、送信端側及び受信端側で、最適のアンテナアレイ・ビーム形成係数（最適のトレーニング・ベクトル）を獲得するにおいて、ＭＩＡは、フルＳＶＤに依存しない。ＭＩＡは、１つの段階アルゴリズムであり、１つの段階は、何度もの反復を伴う。
【００１１】
第２の実施形態で、ベクトル反復アルゴリズム（ＶＩＡ：vector  iterative  algorithm）が使われる。ＶＩＡは、ＳＶＤを完全に排除することによって、演算複雑度を低減させる。ＭＩＡが何度もの反復（iteration）を伴うただ１つのステージのみを含むのに対して、ＶＩＡは、多数のステージを含み、それぞれのステージは、何度もの反復を伴う。多重ビーム形成通信のために、送信側及び受信側で最適のアンテナアレイ・ビーム形成係数（最適のトレーニング・ベクトル）を獲得するにおいて、ＶＩＡは、ＳＶＤに全く依存しない。ＶＩＡは、連続多重ステージアルゴリズムであり、１つのステージは、他のステージに連結される。それぞれのステージ内で、何回かの反復が行われる。ＭＩＡ及びＶＩＡいずれでも、演算効率性を維持したまま、最適のトレーニング・ベクトルが獲得される。前述のように、ＭＩＡは、何回かの反復が伴うただ１つのステージのみを要求するが、多数のステージを要求するＶＩＡに比べて、演算複雑度はさらに高い大きい。
【００１２】
通信手段は、無線、銅軸、光などでありうる。本発明は、ＩＥＥＥ  ８０２．１５．３ｃ及びミリメートル波通信ネットワーク（ＥＣＭＡ国際組織ＥＣＭＡ−６０ＧＨｚ無線プロトコル）でのＥＣＭＡ標準のような超高速無線通信（very  high  throughput  wireless  communications）に使われ、非圧縮ビデオ伝送での無線ＨＤ標準の具現に使われうる。無線ＨＤ（ＷＩＨＤ：wireless  ＨＤ）は、６０ＧＨｚ周波数帯域で、無線ＨＤデジタル信号を伝送するための無線デジタルネットワーク・インターフェース・スペックを定義するための産業主導の作業である（例えば、ＣＥ（consumer  electronics）装置及び他の電子装置などのためである）。一例として、無線ＨＤネットワークは、数Ｇｂｐｓ（gigabits  per  second）の物理階層（physical  layer）データ伝送速度を支援するために、６０ＧＨｚ帯域のミリメートル波技術を使用し、非圧縮ＨＤＴＶ（high  definition  television）信号を無線で伝送するのに使われうる。本発明は、公知の他の無線通信システムと共に使われる。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態による通信システム１５０の機能的ブロック図を示している。システム１５０は、プレコーディング（precoding）またはＭＩＭＯ（multi-input  multi-output）通信のための多次元ビーム形成を具現する。システム１５０は、送信端（Ｔｘ）プレコーディング部１５２、及び受信端（Ｒｘ）結合部（すなわち、受信アンテナ・トレーニング部）１５４を含む。
【００１４】
アンテナ・トレーニング段階で、プレコーディング部１５２は、多重ビーム形成伝送アンテナをトレーニングする機能を行い、結合部１５４は、多重ビーム形成受信アンテナをトレーニングする機能を行う。図２及び図３で詳細に後述するように、アンテナ・トレーニング段階で、プレコーディング部１５２及び結合部１５４は、多重ビーム形成伝送係数Ｖと、多重ビーム形成受信係数Ｗとの決定に協力する。
【００１５】
データ・ペイロード通信段階で、送信端プレコーディング部１５２は、複数個（Ｎｓ）の入力ストリームに対して伝送プレコーディング作業を適用し、Ｎｓストリームを複数個（Ｎｔ）の伝送ストリームに変換する。このとき、Ｎｔは、伝送アンテナの個数である。変換は、入力ストリームにＮｔ＊Ｎｓであるプレコーディング行列Ｖを乗じる行列積を利用して行われる。
【００１６】
【数１】
0005639584.tif 000002
次に、プレコーディングされたＮｔストリームは、伝送端側のＮｔアンテナ成分を介して伝送され、その後、Ｎｒストリームとして受信端側で受信される。Ｎｒは、受信アンテナの個数である。
【００１７】
受信端結合部１５４は、受信されたＮｒストリームに対して受信結合作業を行い、受信されたストリームをＮｓストリームに変換する。Ｎｓは、プレコーディング以前に、送信端側での原本データストリームの個数である。受信端側での変換は、受信されたＮｒストリームに、Ｎｓ＊Ｎｒ行列または下記のＷに係わる共役前置（conjugate  transpose）バージョンを乗じる行列積を利用して行われる。
【００１８】
【数２】
0005639584.tif 000003
かようなシステムで、Ｎｔ＞＝Ｎｓ、Ｎｒ＞＝Ｎｓである。次の例は、ＮｔとＮｒとが同じ次数（order）ではなく、Ｎｔ＞＞Ｎｓ、Ｎｒ＞＞Ｎｓである場合をフォーカシングしている。例えば、ＷｉＨＤ  １．０で、Ｎｓ＝１であり、Ｎｔ＝Ｎｒ＝３６である。普遍性を害さずに、本実施形態では、Ｎｒ＝Ｎｔ＝Ｎであると仮定する（一般的に、ＮｔとＮｒとは異なりうる）。
【００１９】
無線チャンネルは、次のような行列チャンネルＨで表現されうる。
【００２０】
【数３】
0005639584.tif 000004
とをそれぞれ受信端及び送信端でのＮｓストリームを示す情報シンボルとする。入力出力関係は、Ｒ＝ＷＨＨＶＳと表現されうる。
【００２１】
ここで、理解の便宜のために、ノイズは考慮されない。また、フラット・チャネル（flat  channel）の場合について説明する。それにもかかわらず、かような過程は、ノイズ及びノンフラット・チャネル（non-flat  channel）を含んだり、直交周波数分割（ＯＦＤＭ：orthogonal  frequency  division  multiplexing）のような多重搬送波システム（multi-carrier  system）または単一搬送波ブロック伝送（single  carrier  block  transmission）にも同様に拡張されうる。本発明が適用されうる例示的な通信システムは、例えば、シンボル間干渉（inter-symbol  interference）のない単一搬送波フラット・フェージング・システム、周期的前置符号（cyclic  prefix）を有する単一搬送波ブロック伝送システム、ＯＦＤＭシステムなどを含む。
【００２２】
送信端でプレコーディング部１５２は、多次元伝送ビーム形成（multi-dimensional  transmit  beamforming）を含む。受信端で結合部１５４は、多次元受信ビーム形成（multi-dimensional  receive  beamforming）を含む。多次元という用語は、一般的にＮｓ＞＝１であることを指す。Ｎｓ＝１である特別な場合、前記手順は、送信端での伝送ビーム形成と、受信端での受信ビーム形成とを含む。
【００２３】
前述のように、一実施形態で実際通信システムは、二種の段階に分けられる。アンテナ・トレーニング段階では、伝送端と受信端とのための多重ビーム形成ベクトルと同様に、プレコーディング行列Ｖ（多重ビーム形成伝送係数を含む）が、プレコーディング部１５２によって計算され、結合行列Ｗ（多重ビーム形成受信係数を含む）が、結合部１５４によって計算される。次に、ペイロード段階では、実際のデータ・ペイロードが、ビーム・ステアリング（steering）のためのＶ及びＷを利用し、ビーム形成され高ゲイン通信線路を介して伝えられる。一般的に、アンテナが効率（high  throughput）データを伝送するのに使用する以前に、伝送多重ビーム形成係数行列（transmit  multi-beamforming  coeffiecient  matrix）Ｖ、及び受信多重ビーム形成係数行列（receive  multi-beamforming  coeffiecient  matrix）Ｗが獲得されるように、アンテナがまずトレーニングされねばならない。前述のように、本発明は、最上のアンテナアレイ多重ビーム形成係数を決定するために、反復的なプロセスを必要とし（すなわち、送信端及び受信端それぞれでの本質的に最適のトレーニング・ベクトルＶ，Ｗ）、これは以下で詳細に説明する。
【００２４】
大きさがＮ＊Ｎである任意のチャネル行列Ｈを仮定すれば、Ｈの特異値分解は、Ｈ＝ＵＳＴＨで表現されうる。ここで、Ｕは、ＵＨＵ＝Ｉを満足する半ユニタリ（semi-unitary）行列であり、Ｓは、対角上で減少する方向に特異値を含むＮ＊Ｎ対角行列（diagonal  matrix）であり、Ｔは、ＴＴＨ＝ＩであるＮ＊Ｎユニタリ行列である。Ｎｒ＜ＮｔまたはＮｒ＞Ｎｔで、類似の結果値が獲得されうる。
【００２５】
Ｖ及びＷの最適の結果は、Ｕ，Ｔ，チャネル行列Ｈの左側特異行列（left  singular  matrix）及び右側特異行列（right  singular  matrix）に基づいて選択されうる。特に、Ｖは、Ｈの右側特異行列であるＴの最初のＮｓ列として選択されうる。Ｖは、次の通りである。
【００２６】
【数４】
0005639584.tif 000005
また、Ｗは、Ｈの左側特異行列Ｕの最初のＮｓ列として選択されうる。Ｗは、次の通りである。
【００２７】
【数５】
0005639584.tif 000006
しかし、要求されるフルＳＶＤ作業を基に、Ｎ＊Ｎサイズの与えられた行列Ｈに対して、Ｕ及びＴを得るための数学的複雑度は非常に高い（すなわち、３Ｎ次数）。しかし、本発明の一実施形態によれば、最適のＶ，Ｗ結果値は、高い演算複雑度を要求するＨに対するフルＳＶＤなしに、前述のＭＩＡ，ＶＩＡ過程を利用して得られる。
【００２８】
大きさがＮ＊Ｎである任意の行列Ｈ＝ＵＨＳＨＴＨＨを考える。Ｂは、ＢＨＢ＝ＩＮＳを満足なＮ＊Ｎｓ半ユニタリ行列であると仮定する。本発明による一実施形態でＢは、大きさがＮ＊Ｎであるユニタリ行列の最初のＮｓ列として固定される。さて、やはりＮ＊Ｎｓ行列であるＣ＝ＨＢ積のＳＶＤを考える。Ｃ＝ＵＨＳＨＴＨＨＢが導き出される。従って、ＣのＳＶＤに対して、ＵＣ＝ＵＨ、ＳＣ＝ＳＨ、ＴＣ＝ＴＨＨＢを得ることができる。このとき、ＵＣ、ＳＣ、ＴＣは、それぞれＣの左側特異行列、対角特異値、右側特異行列を示す。本質的に、行列ＨＢ及びＨは、同じ左側特異行列ＵＣ＝ＵＨを共有して、ＢＨＢ＝ＩＮＳであるとき、対角値ＳＣ＝ＳＨである。
【００２９】
一方、ＨＨ＝ＴＨＳＨＵＨＨであり、ＴＨＳＨＵＨは、それぞれＨＨの左側特異行列、対角特異値及び右側特異行列である。同様に、ＨＨＢ＝ＴＨＳＨＵＨＨＢであり、ＢＨＢ＝ＩＮＳであるとき、ＴＨ、ＳＨ、ＢＨＵＨは、それぞれＨＨＢの左側特異行列、対角特異値及び右側特異行列である。一般的に、原本チャネル行列の左側特異行列ＵＨ及び右側特異行列ＴＨは、ＨＢ及びＨＨＢに基づいて決定されうる。従って、本発明によるＭＩＡ及びＶＩＡでは、後述するように、Ｖ及びＷを決定するために、原本行列ＨのフルＳＶＤを要求しない。
【００３０】
Ｖ及びＷ獲得のためのＭＩＡプロセス
本発明によるＭＩＡプロセスの一例では、任意の半ユニタリ行列をＶとして選択することによって、初期にチャネル行列Ｈが計算される。例えば、初期にＶは、Ｎ＊Ｎサイズの単位行列の最初のＮｓ列として選択されうる。図２を参考すれば、ＭＩＡプロセス（２００）の一例は、次のことを含む。
【００３１】
ブロック２０１：Ｎ＊Ｎｓ行列である積行列Ａ＝ＨＶを獲得するために、行列Ｈと行列Ｖとを乗じる。
【００３２】
ブロック２０２：積行列ＡのＳＶＤを計算する（Ｎｓ＜Ｎであるとき、これは、Ｎ＊Ｎｓ２次数の演算複雑度を有する）。
【００３３】
ブロック２０３：Ｎ＊Ｎｓ行列である受信多重ビーム形成係数の新たな行列Ｗを生成するために、行列Ａの特異ベクトルを誘導するＮｓを収集する。
【００３４】
ブロック２０４：行列Ｂ＝Ｈ’Ｗを獲得するために、行列Ｈ’を新たに生成された行列Ｗと乗じる。このとき、積行列Ｂは、Ｎ＊Ｎｓ行列である。
【００３５】
ブロック２０５：行列ＢのＳＶＤを計算する（これはＮ＊Ｎｓ２次数の演算複雑度を有する）。
【００３６】
ブロック２０６：Ｎ＊Ｎｓ行列である伝送多重ビーム形成係数の更新された行列Ｖを形成するために、行列Ｂの特異ベクトルを誘導するＮｓを収集する。
【００３７】
ブロック２０７：収斂条件が満足されるものではなければ、ブロック２０１を再び進める。
【００３８】
ブロック２０１からブロック２０６までのそれぞれのブロックを反復することが１回の反復に該当し、一般的に、プロセスに対する数回の反復（例えば、Ｎｉｔｅｒ＝３回あるいは４回の反復）で、Ｖ及びＷに係わる結果値が収斂される。銘記すべきことは、ＨのフルＳＶＤ（Ｎ３次数の複雑度）を計算する代わりに、ＭＩＡプロセスは、ただ２＊Ｎｓ２＊Ｎ＊Ｎｉｔｅｒ次数の複雑度を有し、Ｎｉｔｅｒは、反復回数である。
【００３９】
例えば、Ｎｓ＝１、Ｎｉｔｅｒ＝４、Ｎ＝３６である場合、Ｖ及びＷを決定するための最終演算複雑度がＶ及びＷを決定するためのＨのフルＳＶＤと比較して、１６２倍次数ほど低減する。
【００４０】
例えば、Ｎｓ＝２、Ｎｉｔｅｒ＝４、Ｎ＝３６である場合、最終演算複雑度の４１倍次数ほど低減する。従って、Ｖ及びＷに係わる最適の結果を得るにおいて、ＭＩＡプロセスでの複雑度がはるかに低いということが明確である。一般的に、Ｎｔ及びＮｒが同一ではない場合、ＨのフルＳＶＤを利用すれば、演算複雑度がｍｉｎ（Ｎｔ２ｘＮｒ，Ｎｒ２ｘＮｔ）になる。一方、ＭＩＡプロセスの演算複雑度は、Ｎｓ２＊（Ｎｔ＋Ｎｒ）＊Ｎｉｔｅｒになる。かような演算複雑度の比較は、下記表１で詳細に示す。
【００４１】
【表１】
0005639584.tif 000007
Ｖ及びＷを獲得するためのＶＩＡプロセス
本発明によるＶＩＡプロセスを利用すれば、いかなるＳＶＤ作業を遂行せずとも、Ｖ及びＷを得ることができる。一般的なプロセス段階では、初期Ｖを選択する段階と、ステージの個数を事前決定する段階とを含む。このとき、それぞれのステージは、Ｔｘ及びＲｘ間で反復的な通信を行う段階を含み、それぞれの反復でＶ及びＷは、以前の反復Ｖｓ及び反復Ｗｓに対して、直交（orthogonal）する。ＶＩＡプロセスは、Ｎｓステージを含む。Ｎｓ＝１である特別な場合には、ただ１つのステージのみ存在する。Ｎｓステージは、連続的な方式で行われ、それぞれのステージは、以前ステージから入力を受信する（例えば、Ｎｓステージを始めるために、まずＮｓ−１ステージを完了する）。図３のプロセス３００を参考にすれば、ＶＩＡプロセスのステージは、後述するところの通りである。
【００４２】
ステージ１
ステージ１の開始では、Ｎｔ次元の任意の単位法線ベクトル（unit  normal  vector）がＶの初期値として選択される。Ｖの初期値（すなわち、Ｖ１）は、大きさがＮｔ＊Ｎｔである単位行列の最初の列である。ステージ１は、次のことを含む。
【００４３】
段階１．１：行列Ｈとベクトルｖ１とを乗じてｒ＝Ｈｖ１を獲得する。
【００４４】
段階１．２：ｒの正規化されたバージョンであるベクトルｗ１を生成する。
【００４５】
段階１．３：行列Ｈ’とベクトルｗ１とを乗じてｔ＝Ｈ’ｗ１を獲得する。
【００４６】
段階１．４：ｔの正規化されたバージョンの更新されたベクトルｖ１を生成する。
【００４７】
段階１．５：段階１．１から１．１４を反復する。
【００４８】
一実施形態で、ｖ１が伝送端から伝送されれば、Ｈを正確に知る必要なしに、受信端では、ｒ＝Ｈｖ１を生成できる。同様に、伝送端からｗ１’が伝送されれば、Ｈを正確に知る必要なしに、受信端では、ｔ’＝Ｈｗ１’を生成できる。代案として、逆方向チャネル（backward  channel）が順方向チャネル（forward  channel）に相応すれば、（逆方向チャネルは、Ｈ’を意味する）、受信端からｗ１が伝送されれば、伝送端では、Ｈ（またはＨ’）を正確に知る必要なしに、ｔ＝Ｈ’ｗ１を生成できる。
【００４９】
段階１．１から１．４までをそれぞれ反復することが１回の反復であり、一般的に、ただ数回の反復（例えば３，４回の反復）だけでも、ｖ１及びｗ１の収斂値が誘導される。収斂条件は、実施形態によって多様でありえる。例えば、反復の最大回数（例えば、４回の反復）が収斂条件をテストするために設定されうる。代案として、以前反復に比べて、達成されたＳＮＲパーセント変化（例えば、２％変化）が収斂条件をテストするために設定されうる。
【００５０】
一般的にステージ１は、４回の反復以後には、ｖ１及びｗ１が収斂され状態で安全に終了しうる。Ｎｓ＝１である場合、ステージ１が唯一のステージである（ステージ１はｍＮｓのあらゆる可能な値に対して必要である）。
【００５１】
それぞれのステージは、多数のパワー反復を伴い、それぞれのパワー反復は、受信端側でｗｉとして受信されるｖｉを、チャネルＨを介して伝送することを含む（ｉは、ステージ・インデックスであり、ｉ＝１，…，Ｎｓ）。次に、ｗｉは、チャネルＨを介して受信端にさらに伝送され、ｖｉとして受信される。例えば、ｖ１は、ＴｘからチャネルＨを介して伝送され、Ｒｘで（正規化を経た後）ｗ１として受信される。次に、ｗ１は、ＲｘからチャネルＨを介して再伝送され、ｖ１としてＴｘで受信される。
【００５２】
ステージ１は、それぞれの次元が、Ｎｒ＊１及びＮｔ＊１であるベクトルｗ１及びｖ１を生成（出力）する。ステージ１からの出力と共に、プロセスは、ステージ２に進む。
【００５３】
ステージ２
ステージ２の開始では、ｖ１及びｗ１がステージ１で、それぞれ獲得されたと仮定する。実際チャネルＨは、多重ステージ過程で明確に推定される必要はない。以下では、説明の便宜のために、用語を定義する。
【００５４】
Ｎｔ次元の空間でベクトルｖ１が与えられれば、Null（ｖ１）と表示されるｖ１のヌル空間は、ｘ’ｖ１＝０を満足するあらゆるベクトルｘの集合である（幾何学的に、ｖ１のNull（ｖ１）上への投影は、０である）。任意のベクトルａが与えられれば、ａのベクトルｖ１上への投影は、ｐｒｏｊ（ａ，ｖ１）＝（ａ’ｖ１）ｖ１のような線形対数によって表現されうる。また、任意のベクトルａに対して、ベクトルａ＝ｐｒｏｊ（ａ，ｖ１）＋ｐｒｏｊ（ａ，Null（ｖ１））で表現され、ベクトルａは、２つのベクトルの和に分けられる。１つのベクトルは、ａのｖ１上への投影であり、他の１つのベクトルは、ａのｖ１のヌル空間上への投影である。このとき、線形対数ｐｒｏｊ（ａ，Null（ｖ１））＝ａ  ｐｒｏｊ（ａ，ｖ１）である。前述の用語定義によって、ステージ２は、次のことを含む。
【００５５】
段階２．１：ｖ１のヌル空間から任意の初期ｖ２を選択する。
【００５６】
段階２．２：行列積ｒ＝Ｈｖ２を生成する。
【００５７】
段階２．３：ｒをｗ１のヌル空間上に投影し、ベクトルｗ２を決定する。ｗ２を正規化する。
【００５８】
段階２．４：行列積ｔ＝Ｈ’ｗ２を生成する。
【００５９】
段階２．５：ｔをｖ１のヌル空間上に投影し、ｖ２を決定する。ｖ２を正規化する。
【００６０】
段階２．６：段階２．２から２．５を反復する。
【００６１】
一実施形態で、ｖ２が送信端から伝送されれば、受信端では、Ｈを正確に知る必要なしにｒ＝Ｈｖ２を生成できる。同様に、ｗ２’が送信端から伝送されれば、受信端では、Ｈを正確に知る必要なしにｔ’＝Ｈｗ２’を生成できる（そして、ｔは、ｔ’から容易に計算されうる）。代案として、逆方向チャネルが順方向チャネルに相応するならば（逆方向チャネルは、Ｈ’を意味）、ｗ２が受信端から伝送されれば、送信端では、Ｈ（またはＨ’）を正確に知る必要なしにｔ＝Ｈ’ｗ２を生成できる。
【００６２】
段階２．２から２．５までのそれぞれの段階を反復することが、１つのパワー反復に該当し、一般的にただ何回かの反復（例えば３，４回）だけでも、ｖ２及びｗ２の収斂が誘導される。一般的にステージ２は、４回の反復後には、ｖ２及びｗ２が収斂に達した状態で安全に終了されうる。ステージ２は、ｖ２とｖ１とが直交し、ｗ２とｗ１とが直交するという制約下で、パワー反復を伴う。
【００６３】
ステージ２は、次元がそれぞれＮｒ＊１とＮｔ＊１とであるｗ２とｖ２とを生成する。ステージ１からの結果と連結され、ステージ２以後では、次元がそれぞれＮｒ＊１であるｗ１，ｗ２と、次元がそれぞれＮｔ＊１であるｖ１，ｖ２とのベクトルが生成される。プロセスは、ステージ１及びステージ２の結果と共に、次のステージに進む（すなわち、ｖ１，ｖ２，ｗ１，ｗ２）。以下では一般化して、次のステージが、ステージｎ＋１（（ｎ＋１）番目のステージを示す）であると仮定する。
【００６４】
ステージｎ＋１
ステージｎ＋１の開始では、ｗ１，ｗ２，…，ｗｎ、及びｖ１，ｖ２，…，ｖｎが、以前ステージから使用可能であると仮定する。以前ステージそれぞれの構造と共に、ｖ１，ｖ２，…，ｖｎは、相互間に直交し、これは、いかなる互いに異なるｉ，ｊに対しても、ｖｉ’ｖｊ＝０であることを意味する。同様に、ｗ１，ｗ２，…，ｗｎは、相互間に直交し、これは、いかなる互いに異なるｉ，ｊに対しても、ｗｉ’ｗｊ＝０であることを意味する。ステージｎ＋１は、次のことを含む。
【００６５】
段階ｎ．１：Ｖ＝［ｖ１，ｖ２，…，ｖｎ］及びＷ＝［ｗ１，ｗ２，…，ｗｎ］を生成し、Ｖのヌル空間からｖｎ＋１を選択する。
【００６６】
段階ｎ．２：行列積ｒ＝Ｈｖｎ＋１を生成する。
【００６７】
段階ｎ．３：ｒをＷのヌル空間上に投影し、ｗｎ＋１を決定する。ｗｎ＋１を正規化する。
【００６８】
段階ｎ．４：行列積ｔ＝Ｈ’ｖｎ＋１を生成する。
【００６９】
段階ｎ．５：ｔをＶのヌル空間上に投影し、ｖｎ＋１を決定する。ｖｎ＋１を正規化する。
【００７０】
段階ｎ．６：段階ｎ．２ないし段階ｎ．５を反復する。
【００７１】
一実施形態で，ｖｎ＋１が伝送端から伝送されれば、受信端では、Ｈを正確に知る必要なしに、ｒ＝Ｈｖｎ＋１を生成できる。同様に、ｗｎ＋１’が伝送端から伝送されれば、受信端では、Ｈを正確に知る必要なしに、ｔ’＝Ｈｗｎ＋１を生成できる（そしてｔは、ｔ’から容易に計算されうる）。代案として、逆方向チャネルが順方向チャネルに相応するならば（逆方向チャネルは、Ｈ’を意味）、ｗｎ＋１が受信端から伝送されれば、送信端では、Ｈ（またはＨ’）を正確に知る必要なしに、ｔ＝Ｈ’ｗｎ＋１を生成できる。
【００７２】
段階ｎ．２から段階ｎ．５までのそれぞれの段階を反復することが、１つのパワー反復に該当し、一般的にただ何回かの反復（例えば３，４回）だけでも、ｖｎ＋１及びｗｎ＋１の収斂が誘導される。一般的にステージｎ＋１は、４回の反復以後には、ｖ２及びｗ２が収斂に達した状態で、安全に終了しうる。ステージ２は、ｖｎ＋１と、ｖ１，ｖ２，…，ｖｎとが直交し，ｗｎ＋１と、ｗ１，ｗ２，…，ｗｎ＋１とが直交するという制約下で、パワー反復を含む。ステージ１以後のそれぞれのステージｉで、ｖｉは、以前のあらゆるステージｖベクトルと直交し，ｗｉは以前のあらゆるステージｗベクトルと直交する。
【００７３】
従って、ステージ１からステージＮｓの遂行は、伝送多重ビーム形成ベクトルｖ１，ｖ２，…，ｖＮｓ、及び受信多重ビーム形成ベクトルｗ１，ｗ２，…，ｗＮｓを提供する。ベクトルから、伝送多重ビーム形成係数の行列Ｖ＝［ｖ１，ｖ２，…，ｖＮｓ］及び受信多重ビーム形成係数の行列Ｗ＝［ｗ１，ｗ２，…，ｗＮｓ］が獲得される。ＶＩＡプロセスでは、いかなるＳＶＤ作業も要求されるものではない。
【００７４】
本発明の一実施形態による多重ビーム形成は、今後のＩＭＴ標準として知られた次世代無線ＨＤ（ＷｉＨＤ−ＮＧ）で、静止環境であるとき、６ＧＰｐｓまたはそれ以上の処理量を目標とする超高速通信（ultra  high  throughput）に対して使われうる。
【００７５】
図４は、本発明の一実施形態による送信端（Ｔｘ）モジュール１０２の多重（Ｎｔ）伝送アンテナ１０１と、受信端（Ｒｘ）モジュール１０４の受信アンテナ１０３とを具備する通信システム１００に係わるブロック図を示している。システム１００は、本発明の一実施形態によって、多重ビーム形成（ＭＢＦ：multi-beamforming）のためのアンテナ・トレーニング及びペイロード通信プロトコルを具現する。
【００７６】
Ｔｘモジュール１０２は、基底帯域（baseband）伝送端Ｔｘ  １０５、無線周波数（ＲＦ：radio  frequency）チェーン１０６、及び伝送多重ビーム形成（Ｔｘ  ＭＢＦ）モジュール１０８を含む。Ｒｘモジュール１０４は、受信多重ビーム形成（Ｒｘ  ＭＢＦ）モジュール１１０、ＲＦチェーン１０４及び基底帯域受信端Ｒｘ  １１４を含む。
【００７７】
Ｔｘ  ＭＢＦ  １０８及びＲｘ  ＭＢＦ  １１０は、ＭＢＦ制御器１２０からの制御信号によって制御され、制御信号は、ＭＢＦ係数のグループを示す（すなわち、Ｔｘ  ＭＢＦベクトルＶ及びＲｘ  ＭＢＦベクトルＷ）。アンテナ・トレーニング段階で、ＭＢＦ制御器１２０は、ＭＢＦベクトルＶ，Ｗを獲得するために、伝送トレーニング部１５２（図１）及び受信トレーニング部１５４（図１）を具現する。
【００７８】
次に、データ・ペイロード通信段階では、データ・ペイロードのＭＢＦ通信でのビーム・ステアリングのために、ＭＢＦ制御器１２０が、ＭＢＦベクトルＶ，Ｗを、Ｔｘ  ＭＢＦ  １０８及びＲｘ  ＭＢＦ  １１０にそれぞれ提供する。Ｖ及びＷを利用したデータ・ペイロード通信段階に係わる動作において、まず基底帯域Ｔｘ  １０５が、デジタル基底帯域信号を生成する。このとき、信号は、ＲＦチェーン１０６のデジタル・ツー・アナログ部によってアナログに変更され、高周波数搬送波を利用して変調されるように、ＲＦチェーン１０６に伝達される。ＲＦチェーン１０６からの変調されたアナログ信号は、Ｔｘ  ＭＢＦ  １０８によってビーム形成された後、多重伝送アンテナ成分１０１を介して、チャネルＨによって伝送される。Ｔｘビーム形成モジュール１０８は、前述のＭＩＡまたはＶＩＡプロセスを利用したアンテナ・トレーニングによって獲得された複数個の異なるＴｘ  ＭＢＦ係数のＶを入力信号と乗じ、対応する積に対して、アンテナ成分１０１への経路が設定されるように具現する。
【００７９】
伝送された信号は、チャネルＨを介して伝播され、受信アンテナ成分１０３によって受信される。多重受信アンテナ成分として受信された信号は、Ｒｘ  ＭＢＦ  １１０によって、１つの結合された信号として結合される。Ｒｘ  ＭＢＦ  １１０は、多重アンテナ成分１０３から複数個の受信された信号を収集し、前述のＭＩＡまたはＶＩＡプロセスを利用したアンテナ・トレーニングによって獲得されたＲｘ係数であるＷと信号を乗じ、積を合わせる。結合された信号は、ＲＦチェーン１１２のアナログ・ツー・デジタル部によってデジタル形式に変換される。具体的に、ＲＦチェーン１１２は、大気からアナログ信号を受信し、高周波数搬送波からこれを復調し、これを次の過程のためにデジタル信号に変換する。デジタル信号は、最終情報が抽出される基底帯域Ｒｘ
１１４によって処理される。本発明は、アナログ及びデジタルのビーム形成通信システムいずれにも有用である。
【００８０】
一方、前述の本発明の実施形態は、コンピュータで実行できるプログラムで作成可能であり、コンピュータで読取り可能な記録媒体を利用し、前記プログラムを動作させる汎用デジタル・コンピュータで具現されうる。
【００８１】
前記コンピュータで読取り可能な記録媒体は、マグネチック記録媒体（例えば、ＲＯＭ（read-only  memory）、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光学的判読媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）及びキャリアウェーブ（例えば、インターネットを介した伝送）のような記録媒体を含む。
【００８２】
以上、本発明についてその望ましい実施形態を中心に説明した。本発明が属する技術分野で当業者であるならば、本発明が本発明の本質的な特性から外れない範囲で変形された形態で具現されうることを理解することができるであろう。よって、開示された実施形態は、限定的な観点ではなくして、説明的な観点から考慮されねばならない。本発明の範囲は、前述の説明ではなくして、特許請求の範囲に示されており、それと同等な範囲内にあるあらゆる差異点は、本発明に含まれたものであると解釈されねばならない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
0005639584.tif 000010
【図４】
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