(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナを有する基地局装置が１つ以上の端末装置と通信を行う無線通信方法であって、
前記基地局装置が、記憶部に記憶されているチャネル推定を行う端末に対するトレーニングウエイトを読み出すトレーニングウエイト読み出しステップと、
前記基地局装置が、前記トレーニングウエイトをトレーニング・シンボルに乗算してウエイト・トレーニング・シンボルを生成し、生成された前記ウエイト・トレーニング・シンボルを送信するウエイト・トレーニング・シンボル送信ステップと、
前記端末装置が、受信した前記ウエイト・トレーニング・シンボルからウエイトチャネル情報の推定を行うウエイトチャネル情報推定ステップと、
前記端末装置が、前記ウエイトチャネル情報を前記基地局装置に対して送信するフィードバックステップと、
前記基地局装置が、受信した前記ウエイトチャネル情報と、前記記憶部に記憶されている前記トレーニングウエイトを用いて、送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出ステップと、
前記基地局装置が、前記送信ウエイトによりデータ信号を送信するデータ信号送信ステップと、
前記基地局装置が、前記ウエイトチャネル情報と、前記記憶部に記憶されている前記トレーニングウエイトを用いて、新たなトレーニングウエイトを算出し、算出された前記新たなトレーニングウエイトを前記記憶部に記憶するトレーニングウエイト記憶ステップと  を有し、
前記トレーニングウエイト記憶ステップは、
各端末装置に対し定義されるトレーニングウエイトの他に付加トレーニングウエイトを設定し、前記トレーニングウエイトが読み出される度に、異なる付加トレーニングウエイトを読み出された前記トレーニングウエイトに加え、読み出された前記トレーニングウエイトと前記付加トレーニングウエイトを前記新たなトレーニングウエイトの算出に用いる無線通信方法。
【請求項２】
前記トレーニングウエイト記憶ステップは、
各端末装置に記憶された前記ウエイトチャネル情報もしくは前記ウエイトチャネル情報から得られる信号空間行列を、前記ウエイト・トレーニング・シンボルに用いたトレーニングウエイトに乗算することで得られるトレーニングウエイトを、前記新たなトレーニングウエイトとして記憶する請求項１記載の無線通信方法。
【請求項３】
前記ウエイト・トレーニング・シンボル送信ステップは、
前記トレーニングウエイト読み出しステップで読み出した前記チャネル推定を行う端末に対する前記トレーニングウエイトに対し直交化法を適用し、得られた直交ベクトルを前記トレーニングウエイトとして前記トレーニング・シンボルに乗算し、前記ウエイト・トレーニング・シンボルを生成する
請求項１に記載の無線通信方法。
【請求項４】
前記トレーニングウエイト記憶ステップは、
前記新たなトレーニングウエイトとして、前記送信ウエイト算出ステップで計算された前記送信ウエイトを記憶する請求項１記載の無線通信方法。
【請求項５】
前記トレーニングウエイト記憶ステップは、
予め記憶された直交符号行列から、毎回異なるベクトルを選択し、選択された前記ベクトルを前記付加トレーニングウエイトとして決定する請求項１記載の無線通信方法。
【請求項６】
前記トレーニングウエイト記憶ステップは、
前記トレーニングウエイトを記憶してから、データを送信するまでの遅延時間、または、伝搬環境のチャネル変動の大きさ、または、上り回線の通信で端末装置からの信号に対し推定されるチャネル情報から推定される基準値と下り回線の通信でフィードバックされた前記ウエイトチャネル情報から推定される基準値との間の差のいずれかを用い、前記付加トレーニングウエイトとして用いるベクトルの数を決定する請求項１に記載の無線通信方法。
【請求項７】
複数のアンテナを有する基地局装置が１つ以上の端末装置と通信を行う無線通信方法であって、
前記基地局装置が、記憶部に記憶されているチャネル推定を行う端末に対するトレーニングウエイトを読み出すトレーニングウエイト読み出しステップと、
前記基地局装置が、前記トレーニングウエイトをトレーニング・シンボルに乗算してウエイト・トレーニング・シンボルを生成し、生成された前記ウエイト・トレーニング・シンボルを送信するウエイト・トレーニング・シンボル送信ステップと、
前記端末装置が、受信した前記ウエイト・トレーニング・シンボルからウエイトチャネル情報の推定を行うウエイトチャネル情報推定ステップと、
前記端末装置が、前記ウエイトチャネル情報を前記基地局装置に対して送信するフィードバックステップと、
前記基地局装置が、受信した前記ウエイトチャネル情報と、前記記憶部に記憶されている前記トレーニングウエイトを用いて、送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出ステップと、
前記基地局装置が、前記送信ウエイトによりデータ信号を送信するデータ信号送信ステップと、
前記基地局装置が、前記ウエイトチャネル情報と、前記記憶部に記憶されている前記トレーニングウエイトを用いて、新たなトレーニングウエイトを算出し、算出された前記新たなトレーニングウエイトを前記記憶部に記憶するトレーニングウエイト記憶ステップと  を有し、
前記トレーニングウエイト記憶ステップは、
前記新たなトレーニングウエイトとして、前記送信ウエイト算出ステップで計算された前記送信ウエイトを記憶し、各端末装置に対し定義されるトレーニングウエイトの他に付加トレーニングウエイトを設定し、前記トレーニングウエイトが読み出される度に、異なる付加トレーニングウエイトを読み出された前記トレーニングウエイトに加え、読み出された前記トレーニングウエイトと前記付加トレーニングウエイトを前記新たなトレーニングウエイトの算出に用い、前記トレーニングウエイトを記憶してから、データを送信するまでの遅延時間、または、伝搬環境のチャネル変動の大きさ、または、上り回線の通信で端末装置からの信号に対し推定されるチャネル情報から推定される基準値と下り回線の通信でフィードバックされた前記ウエイトチャネル情報から推定される基準値との間の差のいずれかを用い、前記付加トレーニングウエイトとして用いるベクトルの数を決定する無線通信方法。
【請求項８】
複数のアンテナを有し、１つ以上の端末装置と無線通信を行う基地局装置であって、
トレーニングウエイトを記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されているチャネル推定を行う端末に対するトレーニングウエイトを読み出し、読み出された前記トレーニングウエイトをトレーニング・シンボルに乗算することでウエイト・トレーニング・シンボルを生成するトレーニングウエイト生成部と、
前記ウエイト・トレーニング・シンボルを付加した送信パケットを生成する送信信号生成部と、
前記送信パケットを無線区間の周波数に変換し、アンテナを介して送信し、前記端末装置からの信号を前記アンテナを介して受信する無線信号送受信部と、
受信した前記信号から、ウエイトチャネル情報を抽出するウエイトチャネル情報抽出部と、
前記ウエイトチャネル情報と前記トレーニングウエイトからデータ信号送信ウエイトを算出し、算出された前記データ信号送信ウエイトを出力するデータ送信部と、
前記ウエイトチャネル情報と前記トレーニングウエイトから新たなトレーニングウエイトを算出し、算出された前記新たなトレーニングウエイトを前記記憶部に書き込むトレーニングウエイト算出部と
を備え、
前記トレーニングウエイト生成部は、
付加トレーニングウエイトの候補ベクトルを記憶する付加トレーニングベクトル候補記憶部を有し、前記トレーニングウエイトが読み出されるたびに異なる付加トレーニングウエイトを読み出し、読み出された前記付加トレーニングウエイトを読み出された前記トレーニングウエイトに加える基地局装置。
【請求項９】
複数のアンテナを有し、１つ以上の端末装置と無線通信を行う基地局装置であって、
トレーニングウエイトを記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されているチャネル推定を行う端末に対するトレーニングウエイトを読み出し、読み出された前記トレーニングウエイトをトレーニング・シンボルに乗算することでウエイト・トレーニング・シンボルを生成するトレーニングウエイト生成部と、
前記ウエイト・トレーニング・シンボルを付加した送信パケットを生成する送信信号生成部と、
前記送信パケットを無線区間の周波数に変換し、アンテナを介して送信し、前記端末装置からの信号を前記アンテナを介して受信する無線信号送受信部と、
受信した前記信号から、ウエイトチャネル情報を抽出するウエイトチャネル情報抽出部と、
前記ウエイトチャネル情報と前記トレーニングウエイトからデータ信号送信ウエイトを算出し、算出された前記データ信号送信ウエイトを出力するデータ送信部と、
前記ウエイトチャネル情報と前記トレーニングウエイトから新たなトレーニングウエイトを算出し、算出された前記新たなトレーニングウエイトを前記記憶部に書き込むトレーニングウエイト算出部と
を備え、
前記トレーニングウエイト算出部は、
各端末装置に対し定義されるトレーニングウエイトの他に付加トレーニングウエイトを設定し、前記トレーニングウエイトが読み出される度に、異なる付加トレーニングウエイトを読み出された前記トレーニングウエイトに加え、読み出された前記トレーニングウエイトと前記付加トレーニングウエイトを前記新たなトレーニングウエイトの算出に用い、前記トレーニングウエイトを記憶してから、データを送信するまでの遅延時間、または、伝搬環境のチャネル変動の大きさ、または、上り回線の通信で端末装置からの信号に対し推定されるチャネル情報から推定される基準値と下り回線の通信でフィードバックされた前記ウエイトチャネル情報から推定される基準値との間の差のいずれかをチャネルの評価値として推定するチャネル評価部を有し、該チャネル評価値の大きさに応じて、前記付加トレーニングウエイトとして用いるベクトルの数を決定する基地局装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指向性制御によるビームを前提とした通信システムにおけるチャネル情報の取得方法とビームフォーミング技術に関する。
本願は、２０１１年９月１６日に日本へ出願された日本特願２０１１−２０３０２４号に対して優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
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、ＩＥＥＥ（the Institute of Electrical and Electronics Engineers）８０２．１１ｇ規格、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格などのシステムの普及が目覚しい。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の物理層伝送速度を実現している。【０００３】
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る。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程度であり、情報を必要とする通信相手が増えればこの特性は更に低下する。一方で、有線ＬＡＮ（Local Area Network）の分野では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の分野においても更なる伝送速度の高速化が求められている。【０００４】
そのための技術として、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎにおいて、空間多重送信技術としてＭＩＭＯ（Multiple input multiple output）技術が導入され、オプションで４素子のアンテナ数までサポートされた。さらに、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃでは、マルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）通信方法が検討され、サポートするアンテナ素子数は８素子まで増大している（非特許文献１）。アンテナ素子数が増えるほどチャネル推定のためのパイロット信号の数が増大する問題がある。【０００５】
図６に従来の送受信システムの構成を示す。図６において、１は基地局、２−１〜２−ｉは複数の端末、１１はデータ選択・出力回路、１２、２４−１〜２４−ｉは送信信号生成回路、１３、２２−１〜２２−ｉは無線信号送受信回路、１４１〜１４Ｎ、２１１−１〜２１Ｍ−１、２１１−ｉ〜２１Ｍ−ｉは送受信アンテナ、１５、２３−１〜２３−ｉは受信信号復調回路、１６はチャネル情報記憶回路、１７は送信方法決定回路、１８は、チャネル推定シンボル生成回路である。ここで、１≦ｉ≦Ｋ、Ｋは端末の数、Ｍｉはｉ番目の端末の送受信アンテナ数、Ｎは基地局の送受信アンテナ数である。また、ＯＦＤＭシステムを考え、信号を載せる周波数チャネル（サブキャリア）の数をＦとする。【０００６】
基地局１から端末２−ｉへの送信の際に、基地局１はデータの送信を行う前に、各端末のアンテナとの間の伝搬環境の情報を示すチャネル情報を収集する。チャネル推定シンボル生成回路１８は端末のアンテナとの間のチャネル情報を推定するためのトレーニング・シンボルを生成し送信信号生成回路１２に出力し、送信信号生成回路１２は、ガードインターバルや、制御信号の付加を行う。無線信号送受信回路１３は、送信信号生成回路１２の出力信号を搬送波周波数へアップコンバートし、送受信アンテナ１４１〜１４Ｎを介して送信を行う。【０００７】
端末２−ｉにおいて、無線信号送受信回路２２−ｉは、送受信アンテナ２１Ｍ−ｉを介して無線信号を受信し、受信信号復調回路２３−ｉにおいて同期、チャネル推定、復調を行い、推定されたチャネル情報、もしくはチャネル情報を圧縮するなどして生成したチャネル関連情報を送信信号生成回路２４−ｉへ出力する。送信信号生成回路２４−ｉは、チャネル情報、またはチャネル関連情報を含めた送信信号を生成し、予め定められたタイミングで、無線信号送受信回路２２−ｉへ出力する。無線信号送受信回路２２−ｉは、入力されたチャネル情報、またはチャネル関連情報を含む信号を送受信アンテナ２１１−ｉ〜２１Ｍ−ｉの少なくとも一つを介して送信する。【０００８】
基地局１では、送受信アンテナ１４１〜１４Ｎのうち少なくとも一つを介して端末２−ｉからの信号を無線信号送受信回路１３へ入力する。無線信号送受信回路１３は、入力された端末２−ｉからの信号をダウンコンバートしてデジタルデータに変換し、受信信号復調回路１５へ出力する。受信信号復調回路１５は受信信号を復調するとともに、受信信号に含まれるチャネル情報を抽出し、チャネル情報記憶回路１６へ出力する。【０００９】
通信相手となる端末２−ｉのチャネル情報が記憶されると、データ選択・出力回路１１は、決定された通信相手の情報を送信方法決定回路１７に出力し、データを送信信号生成回路１２に出力する。送信方法決定回路１７は、チャネル情報記憶回路１６に記憶されたチャネル情報から送信ウエイトを決定し、空間ストリーム数と変調方式、符号化率からなる送信モードと送信ウエイトを送信信号生成回路１２に出力する。チャネル推定シンボル生成回路１８は端末のアンテナとの間のチャネル情報を推定するためのトレーニング・シンボルを生成し送信信号生成回路１２に出力し、送信信号生成回路１２は、通信を行う端末に対して決定された送信モードに従い、送信信号に変調・符号化を行い、送信ウエイトを乗算し、信号検出や通信情報伝達に用いるパイロット信号を挿入し、無線信号送受信回路１３へ出力する。無線信号送受信回路１３は入力された信号を搬送波周波数にアップコンバートし、送受信アンテナ１４１〜１４Ｎを介して送信する。【００１０】
通信相手を選択する方法としては、送信を行うデータがメモリに保存され、送信を行う準備ができている通信相手を指定したり、保存されている複数のデータのうち、最も古いデータに対応する通信相手を選択したり、ユーザのＱｏＳ（Quality of service）に基づいて選択したり、予めグループＩＤ（Identifier）で決められたユーザの組み合わせを選択したり、チャネル情報の相関が低い通信相手の組み合わせを選択したりすることができる。【００１１】
以下、複数の通信相手に空間多重方式を用いて通信する例として、ブロック直交化（ＢＤ：Block Diagonalization）指向性制御法について説明する。基地局１は端末２−１〜２−Ｋのアンテナに対するチャネル情報を取得するため、チャネル推定用のトレーニング・シンボルをチャネル推定シンボル生成回路１８において生成する。図７にトレーニング・シンボルの構成例を示す。図７に示す四角いブロックＬＴ（１，１）〜ＬＴ（Ｎ，Ｎ）は、チャネル推定のためのＯＦＤＭシンボルを表しており、ガードインターバル（ＧＩ）が付与されたものとなっている。ＬＴ（ｊ，ｋ）はトレーニング・シンボルブロックのうち、ｋ番目のタイミングにおいてｊ番目のアンテナから送信されるＯＦＤＭシンボルに対応する。ＬＴ（ｊ，ｋ）は周波数チャネルにおける既知信号ｓ１〜ｓＦを用いた信号に逆フーリエ変換を行い、ＧＩを付与することで得られる。ＬＴ（１，１）〜ＬＴ（Ｎ，Ｎ）のｎ番目の周波数チャネルの送信信号ｘｊ，ｋ，ｎからなる送信信号行列Ｘｎは、
【数１】
0005616530.tif 000002
と表せる。【００１２】
ここでｘｊ，ｋ，ｎは、ＬＴ（ｊ，ｋ）のｎ番目の周波数チャネルに対応する送信信号を表し、Ａはトレーニング・シンボル用の符号行列であり、送信側および受信側で既知の行列が用いられる。Ａとして、単位行列Ｉを用いれば、各アンテナからそれぞれ異なるタイミングで、ｓｎを送信することができる。または、ＡとしてＡＨＡ＝Ｉとなるような直交行列を用いることもできる。ここで、上付き文字のＨはエルミート転置（複素共役転置）を表わす。【００１３】
端末２−ｉにおいて、基地局１からの信号を受信すると、受信信号復調回路２３−ｉは、受信信号に対し同期を行い、ＬＴ（１，１）〜ＬＴ（Ｎ，Ｎ）に対応する受信信号から、チャネル情報である基地局１と端末２−ｉのアンテナ間の伝搬係数からなるチャネル行列を推定する。ｊ番目のトレーニング・シンボルに対応する受信信号であって、ｎ番目の周波数チャネルにおいて、受信アンテナ２１１−ｉ〜２１Ｍ−ｉで受信された受信信号、ｙ１，ｊ，ｉ，ｎ〜ｙＭｉ，ｊ，ｉ，ｎ からなる受信信号ベクトルｙｊ，ｉ，ｎは
【数２】
0005616530.tif 000003
と表せる。【００１４】
ここで、Ｈｉ，ｎは、端末２−ｉのｎ番目の周波数チャネルに対するチャネル情報を表すチャネル行列（Ｍｉ×Ｎ行列）である。チャネル行列Ｈｉ，ｎのｐ列ｑ行目の要素は基地局１のｐ番目の送信アンテナと端末２−ｉのｑ番目の受信アンテナとの間の伝搬係数を表す。ｎｊ，ｉ，ｎはｊ番目のトレーニング・シンボルの受信タイミングにおける、端末２−ｉのｎ番目の周波数チャネルの送受信アンテナ２１１−ｉ〜２１Ｍ−ｉにおける熱雑音ベクトルを表す。【００１５】
よって、端末２−ｉにおける、第ｎの周波数チャネルにおける、１〜Ｎ番目のトレーニング・シンボルに対応する受信信号行列Ｙｉ，ｎは、
【数３】
0005616530.tif 000004
と表せる。Ｎｉ，ｎは、端末２−ｉのｎ番目の周波数チャネルにおいて、送受信アンテナ２１１−ｉ〜２１Ｍ−ｉが１番目からＮ番目までのトレーニング・シンボルの受信タイミングで受信した信号に対する熱雑音行列を表す。【００１６】
端末２−ｉにおいて、Ａとｓｎは既知であるため、Ｘｎは既知であり、チャネル行列は受信信号行列Ｙｉ，ｎから、
【数４】
0005616530.tif 000005
として得ることができる。端末２−ｉは、得られたＨ’ｉ，ｎをそのままフィードバック情報とすることもできるし、Ｈ’ｉ，ｎのうち、Ｌｉ個の行ベクトル（Ｌｉは、端末２−ｉに対する送信を行うために必要なチャネル次元数であり、当該端末２−ｉへのデータストリーム数Ｌｉ’以上の整数である）をフィードバックすることもできる。【００１７】
また、Ｈ’ｉ，ｎに特異値分解を行い、
【数５】
0005616530.tif 000006
として得られる信号空間に対応する右特異行列Ｖ（ｓ）ｉ，ｎ（Ｎ×Ｍｉ行列）のうちＬｉベクトルを選択して、フィードバックすることもできる。ここで、Ｕｉ，ｎは左特異行列、Σｉ，ｎは特異値を対角要素とし、非対角項が０のＭｉ×Ｎの対角行列であり、Ｖ（ｎ）ｉ，ｎ（Ｎ×（Ｎ−Ｍｉ）行列）は右特異行列のうち、特異値に対応しないベクトルの集まりを表す。ここで、基地局１のアンテナ数Ｎが端末２−ｉのアンテナ数Ｍｉより多いことを前提としたが、端末２−ｉのアンテナ数Ｍｉが基地局１のアンテナ数Ｎより多い場合には、右特異行列の列ベクトルの全てが特異値と対応し、右特異行列Ｖ（ｓ）ｉ，ｎ（Ｎ×Ｎ行列）のうちＬｉ個のベクトルを選択して、フィードバックすることができる。【００１８】
または、Ｈ’ｉ，ｎのエルミート行列の行ベクトルにグラムシュミットの直交化法を用いて得られる基底ベクトルのうち、Ｌｉのベクトルを選択して、フィードバックすることができる。直交化法による基底ベクトルはＱＲ分解によっても得ることができ、
【数６】
0005616530.tif 000007
としてＱＲ分解を行い、得られた直交行列（Ｑ（ｓ）ｉ，ｎ  Ｑ（ｎ）ｉ，ｎ）のうち、Ｍｉ×Ｍｉの三角行列Γｉ，ｎに対応するＱ（ｓ）ｉ，ｎをフィードバックすることができる。ここで、Ｌｉは基地局１が端末２−ｉにフィードバックを要求したチャネルの次元数であり、実際に基地局１が端末２−ｉに送信を行う空間ストリーム数Ｌ’ｉはＬｉ以下に設定される。Ｑ（ｓ）ｉ，ｎやＶ（ｓ）ｉ，ｎはユニタリ行列の一部となっており、チャネル情報から得られるこれらの行列を信号空間行列、もしくは信号空間情報と定義する。【００１９】
端末２−１〜２−Ｋは、当該Ｌｉ個のベクトルの情報、もしくはＬｉ個のベクトルの情報をユニタリ行列の特徴等を用いて再生可能な形に圧縮した情報を送信信号に含め、基地局１へ無線信号送受信回路２２−ｉを介して送信する。基地局１は端末２−１〜２−Ｋからそれぞれチャネル情報、もしくはチャネル情報から算出された信号空間情報を取得し、チャネル情報記憶回路１６に記憶する。【００２０】
基地局１において、端末２−１〜２−Ｋに対して送信を行う際には、送信方法決定回路１７が、チャネル情報記憶回路１６から、フィードバックされたＬｉ個のベクトルの情報を取得する。端末２−ｉに対し第ｎ番目の周波数チャネルに対して得られるＬｉ個のベクトルからなるＮ×Ｌｉの行列を信号空間行列Ｇｉ，ｎと定義する。Ｇｉ，ｎは、推定したチャネル行列のうちのＬｉ個の行ベクトルの複素共役転置行列でもよいし、Ｌｉ個のデータストリームに対する受信ウエイト行列Ｒｉ，ｎを端末２−ｉにおいて予め定義し、
【数７】
0005616530.tif 000008
とすることもできる。【００２１】
また、
【数８】
0005616530.tif 000009
【数９】
0005616530.tif 000010
とすることもできる。［Ａ］ＬはＮ×Ｍ行列ＡからＬ個の列ベクトルを選択してＮ×Ｌの行列を得る関数である。ＬｉはＭｉ以下の数であり、（７）式により、Ｇｉ，ｎを定義する場合に、Ｌｉ＜Ｍｉとする場合には、端末２−ｉにおけるＧｉ，ｎに対する受信ウエイトＲｉ，ｎを予め端末２−ｉにおいて算出し、記憶しておくこともできる。端末２−ｉにおける受信ウエイトＲｉ，ｎは、Ｈｉ，ｎＨをＨｉ，ｎの右から乗算して得られる行列を用いて得られる受信ウエイトや、Ｈｉ，ｎＨをＨｉ，ｎの右から乗算して得られる行列の固有ベクトルのエルミート行列などを用いることができる。また、（８）式や（９）式のＶ（ｓ）i,nやＱ（ｓ）i,nを求めるにあたって、（５）式や（６）式においてＨ’ｉ，ｎの代わりに、受信ウエイトＲｉ，ｎにより変形されたチャネル行列Ｒｉ，ｎＨ’ｉ，ｎを用いて計算したＶ（ｓ）i,nおよびＱ（ｓ）i,nを用いることもできる。【００２２】
次に、マルチユーザ送信方法のうち、ＢＤ法を例にとり、信号空間情報を用いた送信ウエイトの決定方法について説明する。ここでは、Ｋユーザ（端末２−１〜２−Ｋ）に対し、通信を行う場合のｉ番目の端末２−ｉに対する送信ウエイトの演算方法を説明する。まず、端末２−ｉ以外の端末に対応する集合信号空間行列Ｇ＋ｉ，ｎを、
【数１０】
0005616530.tif 000011
と定義する。【００２３】
このＧ＋ｉ，ｊに対し、特異値分解を行うと、
【数１１】
0005616530.tif 000012
と表すことができる。Ｖ（ｓ）＋ｉ，ｎは固有値Σ＋ｉ，ｎに対応する信号空間ベクトルであり、Ｖ（ｎ）＋ｉ，ｎは固有値がないか、もしくは固有値０に対応するヌル空間ベクトルである。ここで、Ｖ（ｎ）＋ｉ，ｎで表せるヌル空間に対し、送信を行うと、端末２−ｉ以外の通信相手の受信ウエイトに対し、干渉を生じない。よって、複数の通信相手に空間多重方式を用いて通信するには、ｎ番目の周波数チャネルに用いる送信ウエイトとして、ここで得られたＶ（ｎ）＋ｉ，ｎに線形演算を行い得られるウエイトを用いればよい。【００２４】
例えば、端末２−ｉに対応する信号空間行列のエルミート行列Ｇｉ，ｎＨに、Ｖ（ｎ）＋ｉ，ｎを乗算し、得られたＧｉ，ｎＨＶ（ｎ）＋ｉ，ｎの行ベクトルに対して、直交化法を用いて得られる基底ベクトルのエルミート行列またはＧｉ，ｎＨＶ（ｎ）＋ｉ，ｎに特異値分解を行って得られる右特異ベクトル、をＶ（ｎ）＋ｉ，ｎに乗算して得られるウエイトを送信ウエイトとすることができる。Ｇｉ，ｎＨＶ（ｎ）＋ｉ，ｎから得られた行列をＤｉ，ｎとすると、送信ウエイトＷｉ，ｎは、[Ｖ（ｎ）＋ｉ，ｎＤｉ，ｎ]L’iと表せる。【００２５】
これはＢＤ法に基づくＭＵ−ＭＩＭＯ送信法であるが、Ｚｅｒｏ  Ｆｏｒｃｉｎｇ法や、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error）法、Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ  ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ法、Ｔｏｍｌｉｎｓｏｎ  Ｈａｒａｓｈｉｍａ  Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ、Ｄｉｒｔｙ  ｐａｐｅｒ  ｃｏｄｉｎｇなどを用いて信号空間行列から、Ｗｉ，ｎを演算することができる。【００２６】
また、ユーザ数が１（Ｋ＝１）の場合には、信号空間行列Ｇｉ，ｎを送信ウエイトとしたり、信号空間行列Ｇｉ，ｎの信号空間に対応する右特異行列を送信ウエイトとしたりすることができる。【００２７】
このように各通信相手に対してそれぞれ送信ウエイトを演算することができ、得られたＫユーザに対するｎ番目の周波数チャネルに対する送信ウエイトＷｎは
【数１２】
0005616530.tif 000013
と表せる。【００２８】
ＢＤ法、Ｚｅｒｏ  Ｆｏｒｃｉｎｇ法、ＭＭＳＥ法、Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ  ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ法、Ｔｏｍｌｉｎｓｏｎ  Ｈａｒａｓｈｉｍａ  Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ、Ｄｉｒｔｙ  ｐａｐｅｒ  ｃｏｄｉｎｇなど、いずれのＭＵ−ＭＩＭＯの送信ウエイト決定においても、送信ウエイトを用い、受信側で復号演算を行うことで、ユーザ間干渉はキャンセルされるか、または受信側で除去可能な形式となるか、ある期待値まで低減される（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２９】
【非特許文献１】IEEE,“Proposed specification framework for TGac,"doc.:IEEE802.11-09/0992r21, Jan. 2011.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
しかしながら、従来技術によるいずれの送信方法でも、図７に示すように送信アンテナ数分のトレーニング信号が必要であり、アンテナ数が増えるほど、チャネル情報推定と情報のフィードバックのために多くの時間を必要とし、スループットを低下させるという問題がある。【００３１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、チャネル推定のためのトレーニング信号の数を減らすことができる無線通信方法及び基地局装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
本発明は、複数のアンテナを有する基地局装置が１つ以上の端末装置と通信を行う無線通信方法であって、前記基地局装置が、記憶部に記憶されているチャネル推定を行う端末に対するトレーニングウエイトを読み出すトレーニングウエイト読み出しステップと、前記基地局装置が、前記トレーニングウエイトをトレーニング・シンボルに乗算してウエイト・トレーニング・シンボルを生成し、生成された前記ウエイト・トレーニング・シンボルを送信するウエイト・トレーニング・シンボル送信ステップと、前記端末装置が、受信した前記ウエイト・トレーニング・シンボルからウエイトチャネル情報の推定を行うウエイトチャネル情報推定ステップと、前記端末装置が、前記ウエイトチャネル情報を前記基地局装置に対して送信するフィードバックステップと、前記基地局装置が、受信した前記ウエイトチャネル情報と、前記記憶部に記憶されている前記トレーニングウエイトを用いて、送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出ステップと、前記基地局装置が、前記送信ウエイトによりデータ信号を送信するデータ信号送信ステップと、前記基地局装置が、前記ウエイトチャネル情報と、前記記憶部に記憶されている前記トレーニングウエイトを用いて、新たなトレーニングウエイトを算出し、算出された前記新たなトレーニングウエイトを前記記憶部に記憶するトレーニングウエイト記憶ステップとを有する。【００３３】
本発明において、好ましくは、前記トレーニングウエイト記憶ステップは、各端末装置に記憶された前記ウエイトチャネル情報もしくは前記ウエイトチャネル情報から得られる信号空間行列を、前記ウエイト・トレーニング・シンボルに用いたトレーニングウエイトに乗算することで得られるトレーニングウエイトを、前記新たなトレーニングウエイトとして記憶する。【００３４】
本発明において、好ましくは、前記ウエイト・トレーニング・シンボル送信ステップは、前記トレーニングウエイト読み出しステップで読み出した前記チャネル推定を行う端末に対する前記トレーニングウエイトに対し直交化法を適用し、得られた直交ベクトルを前記トレーニングウエイトとして前記トレーニング・シンボルに乗算し、前記ウエイト・トレーニング・シンボルを生成する。【００３５】
本発明において、好ましくは、前記トレーニングウエイト記憶ステップは、前記新たなトレーニングウエイトとして、前記送信ウエイト算出ステップで計算された前記送信ウエイトを記憶する。【００３６】
本発明において、好ましくは、前記トレーニングウエイト記憶ステップは、各端末装置に対し定義されるトレーニングウエイトの他に付加トレーニングウエイトを設定し、前記トレーニングウエイトが読み出される度に、異なる付加トレーニングウエイトを読み出された前記トレーニングウエイトに加え、読み出された前記トレーニングウエイトと前記付加トレーニングウエイトを前記新たなトレーニングウエイトの算出に用いる。【００３７】
本発明において、好ましくは、前記トレーニングウエイト記憶ステップは、予め記憶された直交符号行列から、毎回異なるベクトルを選択し、選択された前記ベクトルを前記付加トレーニングウエイトとして決定する。【００３８】
本発明において、好ましくは、前記トレーニングウエイト記憶ステップは、前記トレーニングウエイトを記憶してから、データを送信するまでの遅延時間、または、伝搬環境のチャネル変動の大きさ、または、上り回線の通信で端末装置からの信号に対し推定されるチャネル情報から推定される基準値と下り回線の通信でフィードバックされた前記ウエイトチャネル情報から推定される基準値との間の差のいずれかを用い、前記付加トレーニングウエイトとして用いるベクトルの数を決定する。【００３９】
本発明は、複数のアンテナを有し、１つ以上の端末装置と無線通信を行う基地局装置であってトレーニングウエイトを記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶されているチャネル推定を行う端末に対するトレーニングウエイトを読み出し、読み出された前記トレーニングウエイトをトレーニング・シンボルに乗算することでウエイト・トレーニング・シンボルを生成するトレーニングウエイト生成部と、前記ウエイト・トレーニング・シンボルを付加した送信パケットを生成する送信信号生成部と、前記送信パケットを無線区間の周波数に変換し、アンテナを介して送信し、前記端末装置からの信号を前記アンテナを介して受信する無線信号送受信部と、受信した前記信号から、ウエイトチャネル情報を抽出するウエイトチャネル情報抽出部と、前記ウエイトチャネル情報と前記トレーニングウエイトからデータ信号送信ウエイトを算出し、算出された前記データ信号送信ウエイトを出力するデータ送信部と、前記ウエイトチャネル情報と前記トレーニングウエイトから新たなトレーニングウエイトを算出し、算出された前記新たなトレーニングウエイトを前記記憶部に書き込むトレーニングウエイト算出部とを備える。【００４０】
本発明において、好ましくは、前記トレーニングウエイト生成部は、付加トレーニングウエイトの候補ベクトルを記憶する付加トレーニングベクトル候補記憶部を有し、前記トレーニングウエイトが読み出されるたびに異なる付加トレーニングウエイトを読み出し、読み出された前記付加トレーニングウエイトを読み出された前記トレーニングウエイトに加える。【００４１】
本発明において、好ましくは、前記トレーニングウエイト生成部は、前記トレーニングウエイトを記憶してから、データを送信するまでの遅延時間、または、伝搬環境のチャネル変動の大きさ、または、上り回線の通信で端末装置からの信号に対し推定されるチャネル情報から推定される基準値と下り回線の通信でフィードバックされた前記ウエイトチャネル情報から推定される基準値との間の差のいずれかをチャネルの評価値として推定するチャネル評価部を有し、該チャネル評価値の大きさに応じて、前記付加トレーニングウエイトとして用いるベクトルの数を決定する。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、トレーニング信号の数を低減しつつ、ＭＩＭＯ通信、または、ＭＵ−ＭＩＭＯ通信において送信ウエイトを用いたビームフォーミングによるスループットを増大または信号電力を増大できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態における無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】トレーニング・シンボルの構成例を示す説明図である。
【図３】図１に示す装置の処理動作を示すフローチャートである。
【図４】図１に示す装置の処理動作を示すフローチャートである。
【図５】基地局の送信ウエイト演算に必要とされる複素数の乗算回数を示す図である。
【図６】従来技術による送受信システムの構成を示すブロック図である。
【図７】トレーニング・シンボルの構成例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、本発明の一実施形態による無線通信方法および基地局装置について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態における無線通信システムの構成を示すブロック図である。図１において、１は基地局、２−１〜２−ｉは端末、１１はデータ選択・出力回路、１２、２４−１〜２４−ｉは送信信号生成回路、１３、２２−１〜２２−ｉは無線信号送受信回路、１４１〜１４Ｎ、２１１−１〜２１Ｍ−１、２１１−ｉ〜２１Ｍ−ｉは送受信アンテナ、１５、２３−１〜２３−ｉは受信信号復調回路、１６１はウエイトチャネル情報記憶回路、１７は送信方法決定回路、１８はチャネル推定シンボル生成回路、１９はトレーニングウエイト決定回路、２５−１〜２５−ｉはチャネル推定回路である。ここで、１≦ｉ≦Ｋ、Ｋは端末の数、Ｍｉはｉ番目の端末の送受信アンテナ数、Ｎは基地局の送受信アンテナ数である。
【００４５】
基地局１から端末２−ｉへＭＩＭＯ通信またはＭＵ−ＭＩＭＯ通信によるデータ送信を行う前に、各端末のアンテナとの間の伝搬環境の情報を示すチャネル情報を収集する。本実施形態の基地局では、チャネル情報を収集するためのトレーニング・シンボルにトレーニングウエイトを用いる。トレーニングウエイトはトレーニングウエイト決定回路１９に記憶されている。トレーニングウエイトは、ｎ番目の周波数チャネルの各端末２−１〜２−Ｋに対応するトレーニングウエイトＷ’１，ｎ〜Ｗ’Ｋ，ｎと、付加トレーニングウエイトＷ’０，ｎから構成され、ｎ番目の周波数チャネルのトレーニングウエイトＷ’ｎは
【数１３】
0005616530.tif 000014
と表せる。
【００４６】
トレーニングウエイトがトレーニングウエイト決定回路１９に記憶されていない場合には、端末２−ｉへのトレーニングウエイトＷ’ｉ，ｎは、ウエイトチャネル情報記憶回路１６１に記憶されているチャネル情報に基づき、Ｎ×Ｌｉの行列として求めることができる。ここでいうチャネル情報とは、チャネル行列から得られる情報であり、信号空間行列もチャネル情報に含まれる。チャネル情報が記憶されていない場合は、端末２−ｉからの上り回線のチャネル情報を用いたり、任意のトレーニングウエイトを用いたりすることができる。例えば、対角要素１、非対角要素０としたり、Ｎ×Ｎのウォルシュの直交符号行列のうちのＬｉ個のベクトルを用いたり、Ｎ×Ｎのフーリエ変換、もしくは逆フーリエ変換行列のうちのＬｉ個のベクトルを用いたり、予め記憶している任意のＮ×Ｎの直交符号行列のうちのＬｉ個のベクトルを用いたりすることができる。任意の直交符号行列は周波数チャネルごとに独立の行列を記憶することもできる。異なる端末トレーニングウエイトは、異なるベクトルから構成するように選ぶことができる。
【００４７】
付加トレーニングウエイトＷ’０，ｎはトレーニングウエイトＷ’１，ｎ〜Ｗ’Ｋ，ｎの列ベクトルに対し、相関が１とならない列ベクトルから構成される行列であり、列ベクトルのうちの１つの要素を１として、その他の要素０としたり、Ｎ×Ｎのウォルシュの直交符号行列のうちのＬ０個のベクトルを用いたり、Ｎ×Ｎのフーリエ変換、もしくは逆フーリエ変換行列のうちのＬ０個のベクトルを用いたり、予め記憶している任意のＮ×Ｎの直交符号行列のうちのＬ０個のベクトルを用いたり、トレーニングウエイトＷ’１，ｎ〜Ｗ’Ｋ，ｎに対し、直交化法を用いて得られるＬ１＋Ｌ２＋・・・＋ＬＫの基底ベクトルに直交する基底ベクトルを用いたりすることもできる。
【００４８】
チャネル推定シンボル生成回路１８は、端末２−ｉのアンテナとの間のチャネル情報を推定するためのトレーニング・シンボル（ウエイト・トレーニング・シンボル）を送信方法決定回路１７から入力されたトレーニングウエイトを用いて生成する。すなわち、ウエイト・トレーニング・シンボルは、トレーニング・シンボルにトレーニングウエイトを乗算して得られる。送信信号生成回路１２は、チャネル推定シンボル生成回路１８から入力されたウエイト・トレーニング・シンボルに対し、ガードインターバルや、制御信号の付加を行う。無線信号送受信回路１３は、送信信号生成回路１２の出力信号を搬送波周波数へアップコンバートし、送受信アンテナ１４１〜１４Ｎを介して送信を行う。
【００４９】
端末２−ｉは、送受信アンテナ２１Ｍ−ｉを介して、無線信号送受信回路２２−ｉにおいて基地局１からの信号を受信し、受信信号復調回路２３−ｉにおいて同期、チャネル推定、復調を行い、チャネル推定回路２５−ｉにおいて推定されたトレーニングウエイトつきの信号に対するチャネル情報（ウエイトチャネル情報）、もしくはウエイトチャネル情報を圧縮するなどして生成したウエイトチャネル関連情報を、送信信号生成回路２４−ｉへ出力する。送信信号生成回路２４−ｉは、ウエイトチャネル情報を含めた送信信号を生成し、予め定められたタイミングで、無線信号送受信回路２２−ｉへ出力する。無線信号送受信回路２２−ｉは、入力されたウエイトチャネル情報、またはウエイトチャネル関連情報を含む信号を送受信アンテナ２１１−ｉ〜２１Ｍ−ｉの少なくとも一つを介して、送信する。
【００５０】
基地局１は、送受信アンテナ１４１〜１４Ｎのうち少なくとも一つを介して端末２−ｉからの信号を無線信号送受信回路１３へ入力する。無線信号送受信回路１３は、入力された端末２−ｉからの信号をダウンコンバートしてデジタルデータに変換し、受信信号復調回路１５へ出力する。受信信号復調回路１５は受信信号を復調するとともに、受信信号に含まれるウエイトチャネル情報を抽出し、ウエイトチャネル情報記憶回路１６１へ出力する。
【００５１】
通信相手となる端末のウエイトチャネル情報が記憶されると、データ選択・出力回路１１は、データを送信信号生成回路１２に出力する。送信方法決定回路１７は、ウエイトチャネル情報記憶回路１６１に記憶されたウエイトチャネル情報と、トレーニングウエイト決定回路１９に記憶されたトレーニングウエイトから、送信ウエイトを決定し、空間ストリーム数と変調方式、符号化率からなる送信モードと送信ウエイトを送信信号生成回路１２に出力する。送信信号生成回路１２は、通信を行う端末に対して決定された送信モードに従い、送信信号に変調・符号化を行い、送信ウエイトを乗算し、信号検出や通信情報伝達に用いるパイロット信号を挿入し、無線信号送受信回路１３へ出力する。無線信号送受信回路１３は入力された信号を搬送波周波数にアップコンバートし、送受信アンテナ１４１〜１４Ｎを介して送信する。
【００５２】
通信相手を選択する方法としては、送信を行うデータがメモリに保存され、送信を行う準備ができている通信相手を指定したり、保存されている複数のデータのうち、最も古いデータに対応する通信相手を選択したり、ユーザのＱｏＳ（Quality of service）に基づいて選択したり、予めグループＩＤで決められたユーザの組み合わせを選択したり、チャネル情報の相関が低い通信相手の組み合わせを選択したりすることができる。
【００５３】
以下、複数の通信相手に空間多重方式を用いて通信する例として、ブロック直交化（ＢＤ：Block Diagonalization）指向性制御法を例として説明する。基地局１は端末２−１〜２−Ｋから送信される送信ビームに対するチャネル情報を取得するため、ウエイトチャネル推定用のウエイト・トレーニング・シンボルを送信信号生成回路１２において生成する。図２にトレーニング・シンボルの構成例を示す。図２に示す四角いブロックＷＬＴ（１，１）〜ＷＬＴ（Ｎ，ＬＡ）は、チャネル推定のためのＯＦＤＭシンボルを表しており、ガードインターバル（ＧＩ）が付与されたものとなっている。ここで、ＬＡはＬ１〜ＬＫの総和と、付加トレーニングウエイトＷ’０，ｎの列ベクトル数Ｌ０の和として得られる。
【数１４】
0005616530.tif 000015
ここで、Ｌ０≧０であり、Ｌ０＝０とできるのは、Ｋ≧２の場合であり、Ｌ０は小さい値を設定するほど、トレーニング区間を削減できる。または、チャネルの時間変動が非常に小さい場合にも、Ｌ０＝０とすることができる。
【００５４】
ＬＡとして、各端末への送信に必要なチャネル次元数の総和のみを用いることで、不要なプリアンブル（トレーニング）の送信を回避することができる。なお、付加トレーニングウエイトの列ベクトルは、データ送信には用いないものの、各端末において推定されるウエイトチャネル情報の精度を高め、従来方式においてチャネル情報を推定する場合の特性に提案方法の効果を漸近させる効果がある。
【００５５】
ＷＬＴ（ｊ，ｋ）はウエイト・トレーニング・シンボルブロックのうち、ｋ番目のタイミングにおいてｊ番目のアンテナから送信されるＯＦＤＭシンボルに対応する。ＷＬＴ（ｊ，ｋ）は周波数チャネルにおける既知信号ｓ１〜ｓＦとトレーニングウエイトＷ’１〜 Ｗ’Ｆを用いた信号に逆フーリエ変換を行い、ＧＩを付与することで得られる。ＷＬＴ（１，１）〜ＷＬＴ（Ｎ，ＬＡ）のｎ番目の周波数チャネルの送信信号ｘｊ，ｋ，ｎからなる送信信号行列Ｘｎは、
【数１５】
0005616530.tif 000016
と表せる。
【００５６】
ｘｊ，ｋ，ｎは、ＷＬＴ（ｊ，ｋ）のｎ番目の周波数チャネルに対応する送信信号を表し、Ａはトレーニング・シンボル用の符号行列であり、送信側および受信側で既知の行列が用いられる。Ａは、ＬＡ×ＬＡの行列として定義できる。Ａとして、単位行列Ｉを用いれば、各タイミングがそれぞれトレーニングウエイトに対応することになる。または、ＡとしてＡＨＡ＝Ｉとなるような直交行列を用いることもできる。
【００５７】
端末２−ｉにおいて、基地局１からの信号を受信すると、受信信号復調回路２３−ｉは、受信信号に対し同期を行い、ＷＬＴ（１，１）〜ＷＬＴ（Ｎ，ＬＡ）に対応する受信信号から、チャネル情報である基地局１と端末２−ｉのアンテナ間の伝搬係数からなるトレーニングウエイト込のチャネル行列（ウエイトチャネル行列）を推定する。ｊ番目のトレーニング・シンボルに対応する受信信号であって、ｎ番目の周波数チャネルにおいて、受信アンテナ２１１−ｉ〜２１Ｍ−ｉで受信された受信信号、ｙ１，ｊ，ｉ，ｎ〜ｙＭｉ，ｊ，ｉ，ｎ からなる受信信号ベクトルｙｊ，ｉ，ｎは
【数１６】
0005616530.tif 000017
と表せる。
【００５８】
ここで、Ｈｉ，ｎは、端末２−ｉのｎ番目の周波数チャネルに対するチャネル情報を表すチャネル行列（Ｍｉ×Ｎ行列）である。チャネル行列Ｈｉ，ｎのｐ列ｑ行目の要素は基地局１のｐ番目の送信アンテナと端末２−ｉのｑ番目の受信アンテナとの間の伝搬係数を表す。ｎｊ，ｉ，ｎはｊ番目のトレーニング・シンボルの受信タイミングにおける、端末２−ｉのｎ番目の周波数チャネルの送受信アンテナ２１１−ｉ〜２１Ｍ−ｉにおける熱雑音ベクトルを表す。よって、端末２−ｉの第ｎの周波数チャネルにおける、１〜Ｎ番目のトレーニング・シンボルに対応する受信信号行列Ｙｉ，ｎは、
【数１７】
0005616530.tif 000018
と表せる。
【００５９】
Ｎｉ，ｎは端末２−ｉのｎ番目の周波数チャネルにおいて、送受信アンテナ２１１−ｉ〜２１Ｍ−ｉがｊ（＝１〜ＬＡ）番目のトレーニング・シンボルの受信タイミングで受信した信号に対する熱雑音行列を表す。
【００６０】
端末２−ｉにおいて、Ａとｓｎは既知であるため、（Ａｓｎ）−１を受信信号行列Ｙｉ，ｎに乗算することで、ウエイトチャネル行列は
【数１８】
0005616530.tif 000019
として得ることができる。
【００６１】
ここで推定されたウエイトチャネル行列をＨ’’ｉ，ｎと定義する。Ｈ’’ｉ，ｎはＭｉ×ＬＡ行列である。端末２−ｉは、得られたＨ’’ｉ，ｎをそのままフィードバック情報とすることもできるし、Ｈ’’ｉ，ｎのうち、Ｌｉ個の行ベクトルをフィードバックすることもできるし、Ｈ’’ｉ，ｎに特異値分解を行い、
【数１９】
0005616530.tif 000020
として得られる信号空間に対応する右特異行列Ｖ（ｗｓ）ｉ，ｎ（ＬＡ×Ｍｉ行列）のうちＬｉ個の列ベクトルを、フィードバックすることもできる。
【００６２】
ここで、Ｕ（ｗ）ｉ，ｎは左特異行列、Σ（ｗ）ｉ，ｎは特異値を対角要素とし、非対角項が０のＭｉ×ＬＡの対角行列であり、Ｖ（ｗｎ）ｉ，ｎ（ＬＡ×（ＬＡ−Ｍｉ）行列）は右特異行列のうち、特異値に対応しないベクトルの集まりを表す。ここで、基地局１のアンテナ数ＮがＬＡより多いことを前提としたが、ＬＡがアンテナ数Ｍｉより少ない場合には、右特異行列の列ベクトルの全てが特異値と対応し、右特異行列Ｖ（ｗｓ）ｉ，ｎ（ＬＡ×ＬＡ行列）のうちＬｉベクトルを選択して、フィードバックすることができる。または、Ｈ’’ｉ，ｎのエルミート転置行列の列ベクトルにグラムシュミットの直交化法を用いて得られる基底ベクトルのうち、Ｌｉのベクトルを選択して、フィードバックすることができる。直交化法による基底ベクトルはＱＲ分解によっても得ることができ、
【数２０】
0005616530.tif 000021
としてＱＲ分解を行い、得られた直交行列（Ｑ（ｗｓ）ｉ，ｎ  Ｑ（ｗｎ）ｉ，ｎ）のうち、Ｍｉ×Ｍｉの三角行列Γ（ｗ）ｉ，ｎに対応するＱ（ｗｓ）ｉ，ｎをフィードバックすることができる。
【００６３】
ここで、Ｌｉは基地局１が端末２−ｉにフィードバックを要求したチャネルの次元数であり、実際に基地局１が端末２−ｉに送信を行う空間ストリーム数Ｌ’ｉはＬｉ以下に設定される。Ｑ（ｗｓ）ｉ，ｎやＶ（ｗｓ）ｉ，ｎはユニタリ行列の一部となっており、チャネル情報から得られるこれらの行列をウエイト信号空間行列Ｇ’ｉ，ｎ、もしくはウエイトチャネル情報と定義する。
【００６４】
端末２−１〜２−Ｋは、当該Ｌｉ個のベクトルの情報、もしくはＬｉ個のベクトルの情報をユニタリ行列の特徴等を用いて再生可能な形に圧縮した情報を送信信号に含め、基地局１へ無線信号送受信回路２２−ｉを介して送信する。基地局１は端末２−１〜２−Ｋからそれぞれウエイトチャネル情報を取得し、ウエイトチャネル情報記憶回路１６１に記憶する。
【００６５】
基地局１において、端末２−１〜２−Ｋに対して送信を行う際には、送信方法決定回路１７が、ウエイトチャネル情報記憶回路１６１から、フィードバックされた情報を取得する。端末２−ｉに対し第ｎ番目の周波数チャネルに対して得られるＬｉ個のベクトルからなるＬＡ×Ｌｉの行列Ｇ’ｉ，ｎは、推定したチャネル行列のうちのＬｉ個の行ベクトルの複素共役転置行列でもよいし、Ｌｉ個のデータストリームに対する受信ウエイト行列Ｒｉ，ｎを端末２−ｉにおいて予め定義し、
【数２１】
0005616530.tif 000022
とすることもできる。
【００６６】
また、
【数２２】
0005616530.tif 000023
【数２３】
0005616530.tif 000024
とすることもできる。また、（２２）式や（２３）式のＶ（ｗｓ）i,nやＱ（ｗｓ）i,nを求めるにあたって、（１９）式や（２０）式においてＨ’’ｉ，ｎの代わりに、受信ウエイトＲｉ，ｎにより変形されたチャネル行列Ｒｉ，ｎＨ’’ｉ，ｎを用いて計算したＶ（ｗｓ）i,nおよびＱ（ｗｓ）i,nを用いることもできる。
【００６７】
（２１）式により、Ｇ’ｉ，ｎを定義する場合には、端末２−ｉにおけるＧ’ｉ，ｎに対する受信ウエイトＲｉ，ｎを予め端末２−ｉにおいて算出しておく。端末２−ｉにおける受信ウエイトＲｉ，ｎは、Ｈ’’ｉ，ｎＨをＨ’’ｉ，ｎの右から乗算して得られる行列を用いて得られる受信ウエイトや、Ｈ’’ｉ，ｎＨをＨ’’ｉ，ｎの右から乗算して得られる行列の固有ベクトルのエルミート行列などを用いることができる。
【００６８】
次に、マルチユーザに対するＢＤ法による通信相手の選択方法について説明する。ここで、Ｋユーザ（端末２−１〜２−Ｋ）に対し、通信を行う際に、ｉ番目の端末２−ｉに対する送信ウエイトの演算方法を説明する。まず、端末２−ｉ以外の端末に対応する集合信号空間行列Ｇ’＋ｉ，ｎを、
【数２４】
0005616530.tif 000025
と定義する。
【００６９】
このＧ’＋ｉ，ｊに対し、特異値分解を行うと、
【数２５】
0005616530.tif 000026
と表すことができる。Ｖ（ｗｓ）＋ｉ，ｎは固有値Σ（ｗ）＋ｉ，ｎに対応する信号空間ベクトルであり、Ｖ（ｗｎ）＋ｉ，ｎは固有値がないか、もしくは固有値０に対応するヌル空間ベクトルである。ここで、Ｖ（ｗｎ）＋ｉ，ｎで表せるヌル空間に対し、送信を行うと、端末２−ｉ以外の通信相手の信号空間ベクトルＧ’ｉ，ｎの受信ウエイトに対し、干渉を生じない。
【００７０】
よって、複数の通信相手に空間多重方式を用いて通信するには、ｎ番目の周波数チャネルに用いる送信ウエイトとして、ここで得られたＶ（ｗｎ）＋ｉ，ｎに線形演算を行い得られるウエイトを使うことができる。例えば、端末２−ｉに対応するウエイト信号空間行列のエルミート行列Ｇ’ｉ，ｎＨに、Ｖ（ｗｎ）＋ｉ，ｎを乗算し、得られたＧ’ｉ，ｎＨＶ（ｗｎ）＋ｉ，ｎから線形演算により得られた（Ｎ−（ＬＡ−Ｌｉ））×Ｌｉ行列Ｄ’ｉ，ｎを用いて、バーチャル送信ウエイトＷ（ｖ）ｉ，ｎは、
【数２６】
0005616530.tif 000027
と表せる。ここで、Ｄ’ｉ，ｎは、Ｇ’ｉ，ｎＨＶ（ｗｎ）＋ｉ，ｎの行ベクトルに対して、直交化法を用いて得られる基底ベクトルのエルミート行列や、Ｇ’ｉ，ｎＨＶ（ｗｎ）＋ｉ，ｎに特異値分解を行って得られる右特異ベクトル、Ｇ’ｉ，ｎＨＶ（ｗｎ）＋ｉ，ｎにＱＲ分解を行って得られる上三角行列に対応する基底ベクトル、を用いることができる。
【００７１】
上記はＢＤ法に基づくＭＵ−ＭＩＭＯ送信法であるが、ウエイト信号空間行列から、Ｚｅｒｏ  Ｆｏｒｃｉｎｇ法や、ＭＭＳＥ法、Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ  ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ法、Ｔｏｍｌｉｎｓｏｎ  Ｈａｒａｓｈｉｍａ  Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ、Ｄｉｒｔｙ  ｐａｐｅｒ  ｃｏｄｉｎｇなどを用いてＬＡ×Ｌ’ｉ行列のバーチャル送信ウエイトＷ（ｖ）ｉ，ｎを演算することができる。
【００７２】
また、ユーザ数が１（Ｋ＝１）の場合には、信号空間行列Ｇ’ｉ，ｎをバーチャル送信ウエイトＷ（ｖ）ｉ，ｎとしたり、信号空間行列Ｇ’ｉ，ｎの信号空間に対応する右特異行列をバーチャル送信ウエイトＷ（ｖ）ｉ，ｎとしたりすることができる。
【００７３】
上記のように、本実施形態では、ウエイト・トレーニング・シンボルを用いて得られたチャネル情報から、従来のＭＩＭＯ通信やＭＵ−ＭＩＭＯ通信と同様に送信ウエイトを演算し、これをバーチャル送信ウエイトとして得る。バーチャル送信ウエイトは、トレーニングウエイトを用いて送信されたチャネル情報に基づいて計算されたものであるため、送信信号生成回路１２で用いる送信ウエイトは、トレーニングウエイトＷ’ｎと、バーチャル送信ウエイトＷ（ｖ）ｉ，ｎを用いて表すことができる。Ｎ×Ｌｉ’行列の送信ウエイトＷｉ，ｎは、
【数２７】
0005616530.tif 000028
と算出することができる。
【００７４】
このように制御することで、基地局１はチャネル推定用に用いるＬＴのタイムスロットの数をＬＡ個に削減でき、端末２−ｉからフィードバックさせる信号空間行列Ｇ’ｉ，ｎのサイズもＬＡ×Ｌｉに削減できる。また、送信ウエイトの演算量も、信号処理に用いる信号空間行列Ｇ’ｉ，ｎのサイズが小さくなっているため、低減できる。
【００７５】
送信ウエイトＷｉ，ｎが求まると、トレーニングウエイト決定回路１９に新たに記憶され、新たに送信信号生成回路１２において、ウエイト・トレーニング・シンボルを生成する際に、トレーニングウエイトＷ’ｉ，ｎとしてＷｉ，ｎを用いることができる。または、実際に送信を行う空間ストリーム数Ｌｉ’がチャネル推定を行うストリーム数Ｌｉより少ない場合には、トレーニングウエイト決定回路１９において、（２４）式などによって、Ｌ’ｉのベクトルを選択する前のＬＡ×Ｌｉ行列のバーチャル送信ウエイトＷ’（ｖ）ｉ，ｎから生成されるＮ×Ｌｉ行列、
【数２８】
0005616530.tif 000029
をＷ’ｉ，ｎとして記憶することもできる。
【００７６】
ここでのＷ’（ｖ）ｉ，ｎは、例えば、
【数２９】
0005616530.tif 000030
として計算される。
【００７７】
本実施形態の方式では、チャネルを推定するためのトレーニング・シンボル数を削減するため、通信フォーマットにおけるトレーニング・シンボルのオーバーヘッドによるスループットの低下や、信号空間情報のフィードバック量の削減、送信ウエイトの演算負荷軽減、チャネル推定ブロックの短縮によるチャネルの時変動によるチャネル推定誤差の低減などの効果がある。ただし、基地局アンテナと端末のアンテナ間のチャネル行列について、一部の行列しか取得しないことにより、通信品質が低下する可能性がある。このような通信品質低下を軽減するために、付加トレーニングウエイトＷ’０，ｎを用いることができる。すなわち、基地局から端末への伝搬環境は、必ずしも通信のたびに完全に変化してしまうわけではなく、ゆるやかに変化するという性質がある。この性質を利用し、ウエイトチャネルの推定を行う度に、異なる付加トレーニングウエイトＷ’０，ｎを用いることで、基地局アンテナと端末のアンテナ間のチャネル行列に近い情報を得ることができ、毎回ＬＡ個のＷＬＴを用いながら、得られるチャネル情報の精度をＮ個のＬＴを用いた従来の方式に漸近させることができる。
【００７８】
付加トレーニングウエイトＷ’０，ｎの候補として、予め付加トレーニングウエイト候補行列Ｅをトレーニングウエイト決定回路１９において記憶しておくことができる。ＥはＮ×Ｎの行列となっており、ウエイト・トレーニング・シンボルを生成する度に、付加トレーニングウエイトＷ’０，ｎとして、ＥからＬ０個の列ベクトルを選択する。例えば、１回目のウエイト・トレーニング・シンボルの送信では、Ｅのうち第１〜第Ｌ０の列ベクトル、２回目のウエイト・トレーニング・シンボルの送信では、Ｅのうち第Ｌ０＋１〜第２Ｌ０の列ベクトルとして異なる列ベクトルを選択していくことができる。Ｅとしては、Ｎ×Ｎの対角要素１、非対角要素０の単位行列を用いたり、ウォルシュの直交符号を用いたり、フーリエ変換行列を用いたり、逆フーリエ変換行列を用いたり、任意の直交行列を用いたりすることができる。または、付加トレーニングウエイトＷ’０，ｎを毎回演算により求めることもできる。ここで、ｕ回目のウエイト・トレーニング・シンボルの送信で用いる付加トレーニングウエイトをＷ’０，ｕ，ｎとする。１回目のウエイト・トレーニング・シンボルの送信では、トレーニングウエイトＷ’１，ｎ〜Ｗ’Ｋ，ｎが決定された後、これらの行列に直交する基底ベクトルをＷ’０，１、ｎとして用いることができる。
【００７９】
例えば、ＱＲ分解を用いて、
【数３０】
0005616530.tif 000031
として得られる、０行列に対応するＱ’（ｎ）ｎのうち、Ｌ０個のベクトルを選択することができる。２回目のウエイト・トレーニング・シンボルの送信では、直交条件に、前回までの通信で用いたＷ’０，１、ｎを加える。ｕ回目の通信における付加トレーニングウエイトＷ’０，ｕ，ｎは、トレーニングウエイトＷ’１，ｎ〜Ｗ’Ｋ，ｎとＷ’０，ｕ−１，ｎに直交する基底ベクトルを用いることができる。
【００８０】
例えば、２回目のウエイト・トレーニング・シンボルの送信で用いる付加トレーニングウエイトは、ＱＲ分解を用いて、
【数３１】
0005616530.tif 000032
として得られる、０行列に対応するＱ’（ｎ）ｎのうち、Ｌ０個のベクトルを選択することができる。または、ｕ回目の通信における付加トレーニングウエイトＷ’０，ｕ，ｎとしては、トレーニングウエイトＷ’１，ｎ〜Ｗ’Ｋ，ｎとＷ’０，１，ｎ〜Ｗ’０，ｕ−１，ｎに直交する基底ベクトルを用いることができる。
【００８１】
例えば、ＱＲ分解を用いて、
【数３２】
0005616530.tif 000033
として得られる、０行列に対応するＱ’（ｎ）ｎのうち、Ｌ０個のベクトルを選択することができる。
【００８２】
ここで、このフローは、
【数３３】
0005616530.tif 000034
を満たす場合に、行うことができる。ただし、（３３）式を満たさない場合、または（３３）式の左辺の値がＮに近づいた場合、ｕ＝１としてリセットし、（３０）式から再度付加トレーニングウエイトの演算を行うことができる。または、最近のトレーニング・シンボルの送信で用いた付加トレーニングウエイトから、ＬＺ個のベクトルを選択し、トレーニングウエイトＷ’１，ｎ〜Ｗ’Ｋ，ｎに加える直交条件として用いることができる。ここで、ＬＺは、１≦ＬＺ≦Ｎ−（Ｌ１＋Ｌ２＋・・・＋ＬＫ）−Ｌ０を満たす。
【００８３】
通信を行うごとに、通信を行う端末の組み合わせや、通信を行う端末数が変化する場合も考えられる。基地局１に属する端末がＫＡ個存在し、通信のたびにＫ個の端末を選択する場合である。このような場合、選択された端末の組み合わせ毎にトレーニングウエイトをトレーニングウエイト決定回路１９に独立に記憶することができる。このように、送信ウエイトをトレーニングウエイトとして用いることで、図２に示されるようなウエイト・トレーニング・シンボルの後にデータ信号を付加し、シングルユーザＭＩＭＯ、またはマルチユーザＭＩＭＯによるデータ通信を行った場合においても、ウエイト・トレーニング・シンボルから得られたウエイトチャネル情報を基地局１にフィードバックすることで、基地局１はトレーニングウエイトを更新することができる。
【００８４】
また、データの通信に用いる送信ウエイトをトレーニングウエイトとするのではなく、信号空間情報を用いてトレーニングウエイトを更新することもできる。端末２−ｉのトレーニングウエイトをフィードバックされた信号空間行列を用いて更新する場合には、Ｎ×ＬＡ行列のトレーニングウエイトＷ’ｎとＬＡ×Ｌｉ行列の信号空間行列Ｇ’ｉ，ｎを用いて、
【数３４】
0005616530.tif 000035
と更新することができる。または、
【数３５】
0005616530.tif 000036
として得られる、Ｑ（ｐｓ）ｉ，ｎを新たなＷ’ｉ，ｎとして用いることもできる。
【００８５】
信号空間行列Ｇ’ｉ，ｎがチャネル行列Ｈ’’ｉ，ｎのエルミート行列であった場合には、信号空間行列Ｇ’ｉ，ｎの信号空間に対応する右特異行列や、信号空間行列Ｇ’ｉ，ｎのエルミート行列のＱＲ分解により得られる上三角行列に対応する基底ベクトルを新たに計算し、信号空間行列Ｇ’ｉ，ｎとして（３４）式または（３５）式に代入することができる。このように制御することで、ＭＵ−ＭＩＭＯのユーザ組み合わせに影響を受けることなく、通信を行う度に端末に対するトレーニングウエイトを更新できる。
【００８６】
このように送信ウエイトとは独立にトレーニングウエイトを更新する場合、端末からウエイトチャネル情報がフィードバックされ、ウエイトチャネル情報記憶回路１６１に記憶されると、送信方法決定回路１７は記憶されたウエイトチャネル情報とトレーニングウエイト決定回路１９に記憶されたトレーニングウエイトから、送信ウエイトと新たなトレーニングウエイトをそれぞれ算出する。送信ウエイトは例えば式（２６）と式（２７）により計算され、算出された送信ウエイトは、送信信号生成回路１２とチャネル推定シンボル生成回路１８に出力され、チャネル推定シンボル生成回路１８においてトレーニング・シンボルに送信ウエイトを乗算した送信ウエイト・トレーニング・シンボルを生成し、送信信号生成回路１２に出力する。送信信号生成回路１２は、入力された送信ウエイト・トレーニング・シンボルをデータ信号に付加したうえで、データ信号に送信ウエイトを乗算し、無線信号送受信回路１３と送受信アンテナを介して送信を行う。
【００８７】
一方、トレーニングウエイト決定回路１９では、（３４）式または（３５）式によりトレーニングウエイトを更新して記憶する。この時、付加トレーニングウエイトも更新して記憶することもできる。チャネル情報の推定を行う端末が決定されると、当該端末に対するトレーニングウエイトが、送信信号生成回路１２へ出力され、新たなウエイト・トレーニング・シンボルが（１３）式により生成されることとなる。
【００８８】
また、本形態では、チャネル推定のための送信パケットは必ずしも送信データを含まないため、送信データを送る端末とは別に、チャネル推定を行うための端末をＫ端末選択することができる。つまり、本形態においてトレーニングウエイトを求める場合の（１３）式におけるＫ端末は、チャネル推定用に選択された端末であり、データ通信時に選択するＫ個の端末とは独立の集合であり、チャネル推定時のＫは、データ通信時のＫとは必ずしも一致しない。よって、チャネル推定用に選択する端末数をＫＡと新たに定義すると、ウエイト・トレーニング・シンボルは
【数３６】
0005616530.tif 000037
と表すことができる。また、このＫＡ端末は、データを送信するＫ端末を含むようにしてもよい。この場合、通信相手ではない端末２−ｚ、（Ｋ＋１≦ｚ≦Ｋ＋Ｋ０）に対するウエイト・トレーニング・シンボルを生成し、送信を行うこともできる。このとき、トレーニングウエイトは、
【数３７】
0005616530.tif 000038
として生成される。
【００８９】
ここでＫ＋Ｋ０＝ＫＡであり、Ｗ’ｎの列ベクトル数ＬＡはＬＡ≦Ｎを満たす。基地局１は、端末２−ｚ（Ｋ＋１≦ｚ≦Ｋ＋Ｋ０）から信号空間行列Ｇ’ｚ，ｎをフィードバックされ、端末２−ｚに対する送信ウエイトの更新を（３４）式でｉ＝ｚとすることで行うことができる。また、本形態では、各端末に対し独立にトレーニングウエイトが更新されるため、チャネル行列の相関が高い組み合わせの端末が存在すると、複数の端末のトレーニングウエイトが高い相関を持つ場合がある。このような相関の高いトレーニングウエイトとなることを防ぐため、端末２−１〜２−ＫＡに対するトレーニングウエイトに対し、直交化を行い、
【数３８】
0005616530.tif 000039
として得られるＮ×（Ｌ１＋Ｌ２＋・・・＋ＬＫＡ）行列のＱ（ａｓ）ｎを用い、
【数３９】
0005616530.tif 000040
を用いることもできる。ここで、Ｗ’０、ｎは式（３８）のＱ（an）nからＬ０個のベクトルを選択したものを用いることもできる。または、トレーニングウエイトの直交化に、付加トレーニングウエイトを加え、
【数４０】
0005616530.tif 000041
として得られるＮ×ＬＡ行列のＱ（ａｓ）ｎを用い、
【数４１】
0005616530.tif 000042
として得られるトレーニングウエイトを用いることもできる。
【００９０】
付加トレーニングウエイトは、各端末２−ｉに対し得られるトレーニングウエイトＷ’ｉ，ｎを、当該ｉ番目の端末に対する全ての送信アンテナとの間の情報であるチャネル行列Ｈｉ，ｎの信号空間に対応する右特異ベクトルＶ（ｓ）ｉ，ｎに漸近させるのを助ける。よって、付加トレーニングウエイトは、トレーニングウエイトＷ’ｉ，ｎが右特異ベクトルＶ（ｓ）ｉ，ｎに漸近している状態では、必要でないか、または、付加トレーニングウエイトの数Ｌ０を小さくできる。このため付加トレーニングウエイトのサイズＬ０を通信状態に応じて変更することもできる。Ｌ０は大きく設定するほど、多くのチャネル情報が得られるため、端末との通信開始時など、トレーニングウエイトＷ’ｉ，ｎと右特異ベクトルＶ（ｓ）ｉ，ｎとの相関が低いと考えられる状態では、Ｌ０を大きく設定することで、端末に対する通信品質を向上することができる。例えば、トレーニングウエイト決定回路１９に記憶されている送信ウエイトがどのくらい過去の情報であるかにより、Ｌ０を決定することができる。トレーニングウエイト決定回路１９に記憶されている送信ウエイトが平均して時間Ｔ過去の情報であったとすると、Ｔに対し、予めＬ０のテーブルを基地局１で記憶することができる。例えば、Ｔが１００ｍｓ以上であれば、Ｌ０＝４、Ｔが、１００ｍｓ〜１０ｍｓであれば、Ｌ０＝２、Ｔが１０ｍｓ以内であれば、Ｌ０＝１、のように設定することができる。
【００９１】
または、付加トレーニングウエイトのサイズＬ０を伝搬環境の状態に応じて変更することもできる。すなわち、基地局１と端末２−ｉ間のチャネル情報の単位時間あたりの変動を基地局１において推定し、伝搬環境が時間的に変動している場合にＬ０を大きく設定することができる。例えば、端末２−ｉから受信する上り回線の信号から推定するチャネル情報を用いて、前回の通信で推定したチャネル情報との相関値ρを計算し、ρが０．９以下であれば、Ｌ０＝４、ρが、０．９〜０．９９であれば、Ｌ０＝２、ρが０．９９以上であれば、Ｌ０＝１、のように設定することができる。
【００９２】
または、下り回線について推定されたチャネル行列の電力値や固有値を端末において、それぞれフィードバックし、上り回線の通信について基地局で推定するチャネル行列の電力値や固有値と、比較を行い、これら電力値や固有値の間のずれの大きさによって、Ｌ０を決定することもできる。これは、上り回線と下り回線で、信号が回路を伝わる経路が異なるため、上り回線のチャネル行列は必ずしも下り回線のチャネル行列の転置行列にならないが、推定に用いたタイミングスロット数と、受信アンテナ素子数、同時送信を行っている端末数、チャネル行列の行ベクトルの端末間の相関値、送信電力の違いの補正を行えば、上り回線のチャネル行列の電力値やその固有値の一部は、下り回線のウエイトチャネル行列の電力値や固有値の一部と等しくなることが期待される。下り回線で決定されているトレーニングウエイトや送信ウエイトが、上り回線で推定されるチャネル行列の電力値や固有値をどの程度活用できているか、下り回線のウエイトチャネル行列から判定し、電力値や固有値の間の差が大きい場合には、Ｌ０を大きい値に設定する。例えば、上り回線の第１固有値に対し、下り回線のウエイトチャネル行列の第１固有値が、３ｄＢ以下であれば、Ｌ０＝４、３ｄＢ〜１ｄＢであれば、Ｌ０＝２，１ｄＢ以内の差であれば、Ｌ０＝１として設定できる。
【００９３】
次に、図３を参照して、図１に示す装置の動作を説明する。図３は、図１に示す装置の動作を示すフローチャートである。まず、基地局１から端末２−ｉへの送信データが生成されると、基地局１はトレーニングウエイトを決定し（ステップＳ１）、ウエイト・トレーニング・シンボルを送信する（ステップＳ２）。端末２−ｉはウエイト・トレーニング・シンボルを受信し、ウエイトチャネル情報（ウエイト信号空間情報）を推定し（ステップＳ３）、ウエイトチャネル情報を生成し、基地局１へフィードバックする（ステップＳ４）。
【００９４】
次に、基地局１はフィードバックされたウエイトチャネル情報を用いて、バーチャル送信ウエイトを算出し（ステップＳ５）、トレーニングウエイトとバーチャル送信ウエイトから、送信ウエイトを算出し（ステップＳ６）、当該送信ウエイトによりデータの送信を行って（ステップＳ７）、通信を終了する。ステップＳ６で計算された送信ウエイトは記憶され（ステップＳ８）、次回の通信時のトレーニングウエイトとして用いることができる。また、トレーニングウエイトに用いる付加トレーニングウエイトは、通信毎に更新される（ステップＳ９）。
【００９５】
次に、図４を参照して、図１に示す装置の動作の変形例を説明する。図４は、図１に示す装置の動作を示すフローチャートである。まず、基地局１から端末２−ｉへの送信データが生成されると、基地局１はトレーニングウエイトを決定し（ステップＳ１１）、ウエイト・トレーニング・シンボルを送信する（ステップＳ１２）。端末２−ｉはウエイト・トレーニング・シンボルを受信し、ウエイトチャネル情報を推定し（ステップＳ１３）、ウエイトチャネル情報を生成し、基地局１へフィードバックする（ステップＳ１４）。
【００９６】
基地局１はフィードバックされたウエイトチャネル情報を用いて、バーチャル送信ウエイトを算出し（ステップＳ１５）、トレーニングウエイトとバーチャル送信ウエイトから、送信ウエイトを算出し（ステップＳ１６）、当該送信ウエイトによりデータの送信を行って（ステップＳ１７）、通信を終了する。基地局１は、ステップＳ１４でフィードバックされたウエイトチャネル情報を用いて、各端末へのトレーニングウエイトを更新し、Ｌ０≧１であれば付加トレーニングウエイトを加え、新たなトレーニングウエイトとして記憶する（ステップＳ１８）。
【００９７】
次に、図５を参照して、本実施形態の効果を説明する。図５は、基地局１の送信ウエイト演算に必要とされる複素数の乗算回数を示すグラフである。送信ウエイトの演算のための演算負荷は、アルゴリズムやユーザの受信アンテナ素子数にも依存するが、傾向としては、計算に用いるチャネル行列のサイズの３乗オーダーに比例し、Ｎ×Ｍｉのチャネル行列の右特異行列を求める演算も、Ｎの３乗オーダーで複素数の乗算回数は増大する。図５の演算は、アンテナ素子数Ｎに対する複素数の乗算回数の傾向を示したものである。Ｎが大きくになるにつれ、演算負荷が著しく増大することが分かる。
【００９８】
本実施形態によれば、チャネル行列を推定するのではなくウエイトチャネル行列を用いることで、チャネル行列の列ベクトル数をトレーニングウエイトの列ベクトル数ＬＡに下げることができる。例えば、ＬＡを１０として、通信を行った場合、バーチャル送信ウエイトの算出のための演算負荷はＬＡによって決定されるので、送信アンテナ数がＬＡより多い場合に、演算負荷の増大を抑えることができ、特に送信アンテナ数が大きい場合に効果が高くなることが分かる。また、基地局１における演算負荷が軽減されるだけでなく、トレーニング・シンボルが占有する時間も削減でき、オーバーヘッドによるスループットの減少を抑え、ウエイトチャネル情報の推定からフィードバックまでの時間を低減することで伝搬環境の時間変動による影響も受けにくくし、フィードバック情報もＮ次元からＬＡ次元のベクトルに縮小させるため、フィードバック情報を削減でき、システムスループットの増大に貢献できる。
【００９９】
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含まれる。
【０１００】
以上説明したように、マルチユーザＭＩＭＯは、複数のアンテナを用いて指向性を形成することによって、基地局と複数の端末との間で同一の周波数で同時に通信することを実現する技術である。しかし、送信側でビームフォーミングを行う必要があるため、送信前に各送信アンテナと各受信アンテナとの間のチャネル情報を取得する必要がある。チャネル情報を取得するためには、既知信号であるトレーニング信号を用いることが一般的であるが、アンテナ数が増大するに伴って、プリアンブル長が大きくなり、伝送効率が低下するという問題がある。
【０１０１】
本実施形態では、送信に使用しないチャネル情報を取得しないことによりプリアンブル長を低減するようにした。具体的には、端末２−ｉに対する送信に必要なチャネル次元数をＬｉとした場合に、各端末からＬｉに相当するチャネル情報を取得し、当該チャネル情報に対応するアンテナのみを用いてプリアンブルを送信する。これにより、Ｌ１〜ＬＫ（Ｋは端末数）の総和に相当する数のプリアンブル長となるため、従来技術と比較してプリアンブル長を削減することができる。一方、当該チャネル情報は、送信に必要な最低限の情報であるため、ビームフォーミングの柔軟性が損なわれることから、余剰のトレーニング信号Ｌ０を追加して送信する。当該Ｌ０に相当するチャネル情報は、送信には使用されず、チャネル情報を更新するために用いられる。
【０１０２】
なお、図１における各処理部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより無線通信処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳ（Operating System）や周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷ（World Wide Web）システムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ（Compact Disc）−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ（Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【０１０３】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上記プログラムは、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
トレーニングウエイトを用いたトレーニング・シンボルによるチャネル推定を行うことで、システムに対するチャネル推定フレームのオーバーヘッド、チャネル関連情報のフィードバック量、チャネル関連情報をフィードバックするまでの時間差を減らすことができる。したがって、高いシステムスループットを有する通信システムを実現することが不可欠な用途に適用できる。
【符号の説明】
【０１０５】
１・・・基地局、２−１〜２−ｉ・・・端末、１１・・・データ選択・出力回路、１２、２４−１〜２４−ｉ・・・送信信号生成回路、１３、２２−１〜２２−ｉ・・・無線信号送受信回路、１４１〜１４Ｎ、２１１−１〜２１Ｍ−１、２１１−ｉ〜２１Ｍ−ｉ・・・送受信アンテナ、１５、２３−１〜２３−ｉ・・・受信信号復調回路、１６１・・・ウエイトチャネル情報記憶回路、２５−１〜２５−ｉ・・・チャネル推定回路、１７・・・送信方法決定回路、１８・・・チャネル推定シンボル生成回路、１９・・・トレーニングウエイト決定回路
【図１】
0005616530.tif 000043
【図２】
0005616530.tif 000044
【図３】
0005616530.tif 000045
【図４】
0005616530.tif 000046
【図５】
0005616530.tif 000047
【図６】
0005616530.tif 000048
【図７】
0005616530.tif 000049