(57)【要約】  本発明に係る無線装置は、基地局と端末局との相互通信において、基地局ビームフォーミングウェイトと端末局ビームフォーミングウェイトとの組合せを用いた場合の伝送品質情報を事前に取得し、好適なビームフォーミングウェイトを特定するビームフォーミングウェイト・トレーニング機能を実行する構成と、トレーニングステップにより特定された伝送品質情報をもとに、相互通信を行いながら好適ビームフォーミングウェイトを探索し、好適なビームフォーミングウェイトの更新処理を実行する構成とを有する。
2019111376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局と端末局とを備える無線装置であって、
前記基地局は、
複数の並列ユーザデータに対して、プリコーディングウェイ卜を用いてディジタルプリコーディングを施すプリコーダ部と、
前記ディジタルプリコーディングが施された後の信号に対して、基地局ビームフォーミングウェイ卜に相当する位相および振幅の変化を付与するアナログ基地局ビームフォーミングを施す送信ビームフォーミング部と、
前記アナログ基地局ビームフォーミングが施された信号を送信する複数の送信アンテナと
を備え、
前記端末局は、
前記基地局から送信され、空間を伝搬した信号を受信する複数の受信アンテナと、
前記複数の受信アンテナが受信した前記信号に対して、端末局ビームフォーミングウェイ卜に相当する位相および振幅の変化を付与するアナログ端末局ビームフォーミングを施す端末局ビームフォーミング部と、
前記アナログ端末局ビームフォーミングが施された後の信号に対して、ポストコーディングウェイ卜を用いてディジタルポストコーディングを施すことにより、前記複数の並列ユーザデータを再生するポストコーディング部と
を備え、
前記基地局および前記端末局は、
基地局ビームフォーミングウェイトと端末局ビームフォーミングウェイトとの組合せを用いた場合の伝送品質情報を事前に取得し、好適なビームフォーミングウェイトを特定するビームフォーミングウェイト・トレーニング機能と、
前記ビームフォーミングウェイト・トレーニング機能を実行することにより特定された前記伝送品質情報をもとに、相互通信を行いながら好適ビームフォーミングウェイトを探索し、前記好適なビームフォーミングウェイトの更新処理を実行する好適ビームフォーミングウェイト探索機能と
を実行する無線装置。
【請求項２】
前記基地局および前記端末局は、
複数の基地局サブアレーの各々について、複数の基地局ビームフォーミングウェイ卜の候補から、サブアレーに対応する候補基地局ビームフォーミングウェイ卜を選択し、複数の端末局サブアレーの各々について、複数の端末局ビームフォーミングウェイトの候補から、サブアレーに対応する候補端末局ビームフォーミングウェイ卜を選択し、選択された前記候補基地局ビームフォーミングウェイ卜および前記候補端末局ビームフォーミングウェイ卜により、ビームフォーミングトレーニング信号を送信および受信することで、ビームフォーミングウェイトの組合せの電力特性を測定する電力特性測定処理部と、
測定された前記電力特性をフィードバックデータ情報として、前記端末局から前記基地局へ送信することで、前記基地局において前記電力特性を把握する品質フィードバック部と
を備え、前記ビームフォーミングウェイト・トレーニング機能を実行する請求項１に記載の無線装置。
【請求項３】
前記基地局および前記端末局は、
前記品質フィードバック部にて取得した前記ビームフォーミングウェイトの組合せの電力特性を用いて、最大電力が得られる基地局・端末局ビームフォーミングウェイトの組合せを前記基地局の全サブアレー、前記端末局の全サブアレーに対して適用する初期設定部と、
前記端末局が送信するＣＳＩ取得用参照信号により、前記基地局にて上りリンクの伝送路行列を取得する伝送路行列特定部と、
前記基地局が取得した前記上りリンクの伝送路行列から、各基地局サブアレーおよび各端末局サブアレーにおけるビームフォーミングウェイトの組合せを更新する更新部と
を備え、前記好適ビームフォーミングウェイト探索機能を実行し、
前記更新部は、
前記ビームフォーミングウェイト・トレーニング機能を実行することで取得したビームフォーミングウェイトの組合せの電力特性の中から、好適ビームフォーミングウェイトの探索範囲を決定する探索範囲決定部と、
前記上りリンクの伝送路行列から算出されるチャネル容量により、ビームフォーミングウェイト組合せの更新可否を決定する更新可否決定部と
を有する請求項２に記載の無線装置。
【請求項４】
請求項１に記載の無線装置において、前記基地局と前記端末局との相互通信により実行される無線通信制御方法であって、
基地局ビームフォーミングウェイトと端末局ビームフォーミングウェイトとの組合せを用いた場合の伝送品質情報を事前に取得し、好適なビームフォーミングウェイトを特定するビームフォーミングウェイト・トレーニング機能を実行するトレーニングステップと、
前記トレーニングステップにより特定された前記伝送品質情報をもとに、相互通信を行いながら好適ビームフォーミングウェイトを探索し、前記好適なビームフォーミングウェイトの更新処理を実行する探索ステップと
を有する無線通信制御方法。
【請求項５】
前記トレーニングステップは、
複数の基地局サブアレーの各々について、複数の基地局ビームフォーミングウェイ卜の候補から、サブアレーに対応する候補基地局ビームフォーミングウェイ卜を選択し、複数の端末局サブアレーの各々について、複数の端末局ビームフォーミングウェイトの候補から、サブアレーに対応する候補端末局ビームフォーミングウェイ卜を選択する選択ステップと、
選択された前記候補基地局ビームフォーミングウェイ卜および前記候補端末局ビームフォーミングウェイ卜により、ビームフォーミングトレーニング信号を送信および受信することで、ビームフォーミングウェイトの組合せの電力特性を測定する特性測定ステップと、
測定された前記電力特性をフィードバックデータ情報として、前記端末局から前記基地局へ送信することで、前記基地局において前記電力特性を把握するフィードバックステップと
を含む請求項４に記載の無線通信制御方法。
【請求項６】
前記探索ステップは、
前記フィードバックステップにて取得した前記ビームフォーミングウェイトの組合せの電力特性を用いて、最大電力が得られる基地局・端末局ビームフォーミングウェイトの組合せを前記基地局の全サブアレー、前記端末局の全サブアレーに対して適用する初期設定ステップと、
前記端末局が送信するＣＳＩ取得用参照信号により、前記基地局にて上りリンクの伝送路行列を取得する伝送路行列特定ステップと、
前記基地局が取得した前記上りリンクの伝送路行列から、各基地局サブアレーおよび各端末局サブアレーにおけるビームフォーミングウェイトの組合せを更新する更新ステップと
を含み、
前記更新ステップは、
前記ビームフォーミングウェイト・トレーニング機能を実行することで取得したビームフォーミングウェイトの組合せの電力特性の中から、好適ビームフォーミングウェイトの探索範囲を決定する探索範囲決定ステップと、
前記上りリンクの伝送路行列から算出されるチャネル容量により、ビームフォーミングウェイト組合せの更新可否を決定する更新可否決定ステップと
を有する請求項５に記載の無線通信制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信性能の改善を図る無線装置および無線通信制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信において、大容量通信を実現するための１つの方法として、信号帯域幅の広帯域化がある。数ＧＨｚ以下の周波数帯では、多数のシステムに周波数が既に割り当てられ、数１００ＭＨｚ以上の広い信号帯域を確保することが困難である。しかしながら、１つの無線基地局によりカバーする通信エリアとして、数１００ｍ程度、またはそれ以上が必要となるセルラー通信は、数ＧＨｚ以下の周波数帯を利用せざるを得ない。【０００３】
数１０ＧＨｚの高い周波数帯では、未割当ての周波数（空き領域）も多く、数１００ＭＨｚ以上の広い信号帯域幅を確保できる可能性が高い。ただし、数１０ＧＨｚの高い周波数帯では、伝搬距離減衰量が大きい。このため、通信エリアを広く確保できないデメリットもある。【０００４】
ここで、高い周波数では、１波長の長さが短くなることを利用して、一定の面積当たりに実装可能なアンテナ素子数を、大幅に増加できる。これにより、高利得なビーム形成を可能とし、伝搬距離減衰を補償することが考えられている。【０００５】
また、大容量伝送を実現するために、広帯域化に加えて、多数のアンテナ素子で複数ビームを形成することで、送信信号を空間多重する超多素子ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）と呼ばれる技術がある。超多素子ＭＩＭＯは、一般に、アンテナ素子毎に一連のＴＸ／ＲＸ回路、ディジタル信号処理部を有している。例えば、超多素子ＭＩＭＯが２５６素子ある場合には、２５６個のＴＸ／ＲＸ回路、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ等を用いるディジタル信号処理部が必要となる。従って、超多素子ＭＩＭＯは、コスト面や実現性に課題がある。【０００６】
この課題に対する１つの解として、ハイブリッドＢＦ（Ｂｅａｍ  ｆｏｒｍｉｎｇ）型のアンテナ構成がある。このアンテナ構成は、ビーム形成を、ディジタル信号処理部ではなく、可変アンプあるいは可変移相器からなるアナログ回路で実現する方法である。つまり、このアンテナ構成は、アナログビームを形成する方法である（例えば、特許文献１参照）。【０００７】
これにより、必要とされるディジタル信号処理部の数は、アンテナ素子数と同数ではなく、形成するビーム数と同数となる。この結果、１つのアナログビームを１６アンテナ素子で形成する場合には、ディジタル信号処理部を１／１６にできる。【０００８】
このようなアナログビーム形成は、陸上移動通信システムの標準化団体である３ＧＰＰ（３ｒｄ  ＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＰａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ  Ｐｒｏｊｅｃｔ）においては、Ｎｅｗ  Ｒａｄｉｏの標準アンテナ構成に相当する。【０００９】
アナログビーム形成時に使用する送信ウェイトは、コードブックと呼ばれる送信ウェイト群の中から適切に選択される。また、複数ストリーム伝送のために、下りリンクにおいて、送信局では、１つのユーザ端末に対して、複数アナログビームが割り当てられる。この複数のアナログビームにより送信されるストリームは、送信局内のディジタル信号処理部において事前処理（ディジタルプリコーディング）される。このような事前処理としては、例えば、Ｚｅｒｏ  Ｆｏｒｃｉｎｇ法による空間フィルタリングが挙げられ、ストリーム間干渉が除去される。【００１０】
このアナログビームの割り当て方法として、アナログビームの高速な送信ビーム選択のために、アナログビーム制御とディジタルプリコーディング制御を完全に分離した２段階制御法が提案されている（例えば、特許文献1参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第２０１５−１２５８９１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来技術には、以下のような２点の課題がある。
・基地局および端末の好適ＢＦウェイトの探索は、アンテナ毎に逐次的に行われる。このため、好適ＢＦウェイト探索の開始から通信開始までのトレーニング時間が長い。
・さらに、選択された好適ＢＦウェイトを再調整することがない。このため、適切なＢＦウェイトが選択される可能性が低い。【００１３】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、ＢＦウェイト探索の開始から通信開始までの時間を短縮し、かつ、ＢＦウェイトを逐次的に最適化する無線装置および無線通信制御方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る無線装置は、基地局と端末局とを備える無線装置であって、基地局は、複数の並列ユーザデータに対して、プリコーディングウェイ卜を用いてディジタルプリコーディングを施すプリコーダ部と、ディジタルプリコーディングが施された後の信号に対して、基地局ビームフォーミングウェイ卜に相当する位相および振幅の変化を付与するアナログ基地局ビームフォーミングを施す送信ビームフォーミング部と、アナログ基地局ビームフォーミングが施された信号を送信する複数の送信アンテナとを備え、端末局は、基地局から送信され、空間を伝搬した信号を受信する複数の受信アンテナと、複数の受信アンテナが受信した信号に対して、端末局ビームフォーミングウェイ卜に相当する位相および振幅の変化を付与するアナログ端末局ビームフォーミングを施す端末局ビームフォーミング部と、アナログ端末局ビームフォーミングが施された後の信号に対して、ポストコーディングウェイ卜を用いてディジタルポストコーディングを施すことにより、複数の並列ユーザデータを再生するポストコーディング部とを備え、基地局および端末局は、基地局ビームフォーミングウェイトと端末局ビームフォーミングウェイトとの組合せを用いた場合の伝送品質情報を事前に取得し、好適なビームフォーミングウェイトを特定するビームフォーミングウェイト・トレーニング機能と、ビームフォーミングウェイト・トレーニング機能を実行することにより特定された伝送品質情報をもとに、相互通信を行いながら好適ビームフォーミングウェイトを探索し、好適なビームフォーミングウェイトの更新処理を実行する好適ビームフォーミングウェイト探索機能とを実行するものである。【００１５】
また、本発明に係る無線通信制御方法は、本発明の無線装置において、基地局と端末局との相互通信により実行される無線通信制御方法であって、基地局ビームフォーミングウェイトと端末局ビームフォーミングウェイトとの組合せを用いた場合の伝送品質情報を事前に取得し、好適なビームフォーミングウェイトを特定するビームフォーミングウェイト・トレーニング機能を実行するトレーニングステップと、トレーニングステップにより特定された伝送品質情報をもとに、相互通信を行いながら好適ビームフォーミングウェイトを探索し、好適なビームフォーミングウェイトの更新処理を実行する探索ステップとを有するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、好適なＢＦウェイトを、簡易な方法で、全アンテナ一括で設定する構成、および好適なＢＦウェイトを初期値として、そこからＢＦウェイトを変更した際のチャネル容量を逐次的に評価し、より適切なＢＦウェイトを、通信しながら探索する構成を備えている。この結果、ＢＦウェイト探索の開始から通信開始までの時間を短縮し、かつ、ＢＦウェイトを逐次的に最適化する無線装置および無線通信制御方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１で想定する無線通信システムの概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１において、基地局から端末局へデータ送信する際のブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態１における基地局の構成図である。
【図４】本発明の実施の形態１におけるＢｓＳａの内部構成図である。
【図５】本発明の実施の形態１における端末局の構成図である。
【図６】本発明の実施の形態１における無線装置の全体フローを示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１における「基地局／端末局ＢＦウェイト・トレーニング処理」の詳細手続きを示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１におけるＢＦトレーニング用参照信号の送信例を示した説明図である。
【図９】本発明の実施の形態１におけるＢＦトレーニング用参照信号の受信例を示した説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態１における、好適ＢＦウェイト探索の詳細手続きを示した図である。
【図１１】本発明の実施の形態１におけるＣＳＩ取得用参照信号の送信例を示した説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態１におけるＣＳＩ取得用参照信号の受信例を示した説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態１におけるＢＦウェイト組合せ探索の詳細を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態１において、探索対象となるＢＦウェイト組合せのセットを、電力降順に番号付けを行った例を示した図である。
【図１５】本発明の実施の形態１において、インクリメント前のｐｓｒｃｈ位置の一例を示した図である。
【図１６】本発明の実施の形態１において、インクリメント後のｐｓｒｃｈ位置の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の無線装置および無線通信制御方法の好適な実施の形態につき、図面を用いて説明する。
【００１９】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１で想定する無線通信システムの概略構成図である。本実施の形態１における無線通信システムは、ハイブリッドＢＦ型アンテナ構成を具備する無線基地局１（以下、基地局１と称す）と、同様に、ハイブリッドＢＦ型アンテナ構成を具備する１台のユーザ無線端末２（以下、端末局２と称す）との間で通信が行われる。
【００２０】
基地局１、端末局２は、それぞれＮｂｓＳａ個の基地局サブアレー、ＮＵｅＳａ個の端末局サブアレーを持つ。
【００２１】
ここで、サブアレーとは、各局が具備する素子アンテナを、複数に分割した素子アンテナ群である。サブアレー内の可変位相器、可変アンプを適切に設定することで、サブアレーのアンテナパタン（ビーム）が形成される。
【００２２】
さらに、ハイブリッドＢＦ型アンテナとは、アナログＢＦ（以下、ＢＦと称す）と、プリコーダ／ポストコーダとで構成されるアンテナシステムである。ＢＦは、基地局／端末局サブアレーにて、アナログ信号の位相振幅を調整した信号を合成することで、アンテナ指向性を形成するものである。また、プリコーダ／ポストコーダは、ディジタル信号の位相振幅を調整した信号を合成するものである。
【００２３】
図２は、本発明の実施の形態１において、基地局から端末局へデータ送信する際のブロック図である。プリコーダ３でのプリコーダ行列をＰ、基地局４での基地局ＢＦ行列をＷＴ、伝送路５での伝送路行列をＨ、端末局６での端末局ＢＦ行列をＷＲ、ポストコーダ７でのポストコーダ行列をＢとする。このとき、復調後の信号ベクトルｒは、送信信号ｓを用いて、下式（１）のように表現できる。
【００２４】
【数１】
2019111376.tif 000003
【００２５】
ここで、送信信号ｓは、下式（２）である。
【００２６】
【数２】
2019111376.tif 000004
【００２７】
また、プリコーダ行列Ｐは、下式（３）、（４）である。
【００２８】
【数３】
2019111376.tif 000005
【００２９】
また、基地局ＢＦ行列ＷＴは、下式（５）〜（７）であり、Ｎｂｓｓａは、１つの基地局サブアレー内の素子アンテナ数である。
【００３０】
【数４】
2019111376.tif 000006
【００３１】
また、伝送路行列Ｈは、下式（８）である。
【００３２】
【数５】
2019111376.tif 000007
【００３３】
また、端末ＢＦ行列ＷＲは、下式（９）〜（１１）であり、Ｎｕｅｓａは、１つの端末局サブアレー内の素子アンテナ数である。
【００３４】
【数６】
2019111376.tif 000008
【００３５】
また、ポストコーダ行列Ｂは、下式（１２）、（１３）である。
【００３６】
【数７】
2019111376.tif 000009
【００３７】
基地局および端末局のモデム内では、基地局ＢＦおよび端末局ＢＦが反映された下式（１４）のみが認識、測定可能である。
【００３８】
【数８】
2019111376.tif 000010
【００３９】
例えば、プリコーダ行列Ｐおよびポストコーダ行列Ｂのそれぞれは、Ｈｓａの固有値分解ＵΣＶHにおける、ＶおよびＵHである。従って、下式（１５）〜（１７）のように、固有ＭＩＭＯ伝送が可能となる。
【００４０】
【数９】
2019111376.tif 000011
【００４１】
ここで、Ｕ、ＶHは、ユニタリ行列のため、上式（１７）は、下式（１８）のように書換え可能である。
【００４２】
【数１０】
2019111376.tif 000012
【００４３】
Σは、対角行列であり、端末局で混信なくデータ復調されることがわかる。
【００４４】
次に、基地局の機器構成について、図３、図４を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態１における基地局１の構成図である。本実施の形態１における基地局１は、Ｎｂｓｓａ個の基地局用サブアレー１２（以下、ＢｓＳａと称す）を持つ。
【００４５】
図４は、本発明の実施の形態１におけるＢｓＳａ１２の内部構成図である。ＢａＳａ１２は、その内部に、Ｎｂｓｓａ個の送受信部１０およびアンテナ素子１１を有している。送受信部１０は、ＴＸ用可変位相器１０ａ、ＴＸ用可変アンプ１０ｂ、ＲＸ用可変位相器１０ｃ、ＲＸ用可変アンプ１０ｄ、および切換器１０ｅを含んで構成されている。
【００４６】
ＢＳ信号生成部３１は、ＢＦトレーニング参照信号、端末局ＢＦウェイト設定情報信号、データ復調用参照信号、およびユーザデータ情報に関する情報をもとに、送信信号のビットデータを生成する。
【００４７】
ＢＦトレーニング参照信号は、設定した基地局および端末局のＢＦウェイトで得られる電力特性を取得するための信号である。また、端末局ＢＦウェイト設定情報信号は、後述する端末局ＢＦウェイト制御・設定部３９にて設定される端末局のＢＦウェイトの指示情報を含む信号である。
【００４８】
また、データ復調用参照信号は、端末局でダウンリンクのチャネル推定を行うための参照信号である。このチャネル推定を用いて、ポストコーダウェイトが決定される。また、ユーザデータ信号は、端末局２に送信されるユーザデータ信号である。
【００４９】
ＢＳマッピング部３２は、ＢＳ信号生成部３１で生成した信号をＯＦＤＭシンボル方向およびサブキャリア方向の矩形領域であるＯＦＤＭリソース上に、マッピング規則に従ってマッピングする。
【００５０】
プリコーダ部３３は、プリコーダウェイト生成部３７から入力されるプリコーダウェイトＰを、入力信号に対して乗算する。
【００５１】
ＢＳ−ＯＦＤＭ変調部３４は、ＩＦＦＴ処理により周波数軸データを時間軸データに変換する。さらに、ＢＳ−ＯＦＤＭ変調部３４は、遅延波の影響を取り除くために、時間軸データに対してＧＩ（Ｇｕａｒｄ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ）を付加する。
【００５２】
ＤＡ３５は、時間軸ディジタル信号をアナログ信号に変換し、基地局１から端末局２に向けたダウンリンクのデータを送信する。また、ＡＤ２４は、アナログ信号をディジタル信号に変換し、端末局２から基地局１に向けたアップリンクのデータを受信する。
【００５３】
ＢＳ−ＯＦＤＭ復調部２５は、ＧＩ除去およびＦＦＴ処理により時間軸データを周波数軸データに変換する。
【００５４】
ＢＳデマッピング部２６は、周波数軸データであるサブキャリア方向における復調したＣＳＩ取得用参照信号情報、もしくは復号後のビットデータを抽出する。ここで、ＣＳＩは、チャネル状態情報（Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｓｔａｔｅ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を意味する。
【００５５】
ＣＱＩ管理部２７は、ＢＳデマッピング部で復号した、基地局ＢＦウェイト候補と端末局ＢＦウェイト候補との組合せによるダウンリンクのＲＳＳＩ（Ｒａｄｉｏ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）情報を取得し、ＢＦウェイト組合せに対するＲＳＳＩ情報を蓄積する。
【００５６】
ＢＳチャネル推定部２８は、ＢＳデマッピング部２６にて抽出した、ＣＳＩ取得用参照信号の信号点から、伝送路行列Ｈｓａを推定する。
【００５７】
伝送容量予測部２９は、ＢＳチャネル推定部２８にて推定した伝送路行列Ｈｓａから、基地局−端末局の伝送可能な伝送路容量を計算する。
【００５８】
基地局ＢＦウェイト制御・設定部３０は、伝送容量予測部２９からの予測結果、およびＣＱＩ管理部２７からのＣＱＩ情報に基づき、ＢｓＳａ１２への基地局ＢＦウェイトの設定、および端末局ＢＦウェイトの設定を端末局に報知するための制御情報を、ＢＳ信号生成部３１に設定する。
【００５９】
次に、端末局の機器構成について、図５を用いて説明する。図５は、本発明の実施の形態１における端末局２の構成図である。本実施の形態１における端末局２は、Ｎｕｅｓａ個の端末局用サブアレー１３（以下、ＵｅＳａと称す）を持つ。
【００６０】
ＵｅＳａ１３内の構成は、ＢｓＳａ１２内の構成を示した先の図４と同様である。すなわち、ＵｅＳａ１３は、その内部に、Ｎｕｅｓ個の送受信部１０およびアンテナ素子１１を有している。送受信部１０は、ＴＸ用可変位相器１０ａ、ＴＸ用可変アンプ１０ｂ、ＲＸ用可変位相器１０ｃ、ＲＸ用可変アンプ１０ｄ、および切換器１０ｅを含んで構成されている。
【００６１】
ＡＤ１４は、ＵｅＳａ１３を介して受信されたアナログ信号を、ディジタル信号に変換し、基地局１から端末局２へ送信されたダウンリンクのデータを受信する。また、ＤＡ２３は、時間軸ディジタル信号をアナログ信号に変換し、端末局２から基地局１に向けたアップリンクデータを送信する。
【００６２】
ＵＥ−ＯＦＤＭ復調部１５は、ＧＩ除去およびＦＦＴ処理により、時間軸データを周波数軸データに変換する。
【００６３】
ポストコーダ部１６は、ポストコーダウェイト生成部３８から入力されるポストコーダウェイトＢを、入力信号に対して乗算する。
【００６４】
ＵＥデマッピング部１７は、周波数軸データであるサブキャリア方向における復調したＢＦトレーニング参照信号を抽出し、既知系列解析部１８に入力する。さらに、ＵＥデマッピング部１７は、端末局ＢＦウェイト設定情報信号を抽出し、制御情報解析部１９に入力する。さらに、ＵＥデマッピング部１７は、データ復調用参照信号を抽出し、ＵＥチャネル推定部４０に入力する。
【００６５】
既知系列解析部１８は、ＢＦトレーニング参照信号を解析することで、設定した基地局ＢＦウェイト、および端末局ＢＦウェイトの組合せの電力特性を計算する。
【００６６】
制御情報解析部１９は、端末局ＢＦウェイト設定情報信号を解析し、端末ＢＦウェイト制御・設定部３９に設定するＢＦウェイト情報を得る。
【００６７】
端末ＢＦウェイト制御・設定部３９は、制御情報解析部１９から入力される、ＵｅＳａに設定するＢＦウェイト情報を元に、ＵｅＳａ（１）１〜ＵｅＳａ（８）に設定する可変位相器の設定値、および可変アンプの設定値を決定する。
【００６８】
ＵＥチャネル推定部４０は、データ復調用参照信号を解析し、送受信間の伝送路行列Ｈｓａを推定する。
【００６９】
ポストコーダウェイト生成部３８は、ＵＥチャネル推定部４０からの伝送路行列Ｈｓａに基づき、例えば、ＺＦ（ｚｅｒｏ−ｆｏｒｃｉｎｇ）法などのＭＩＭＯ復調アルゴリズムを用いて、ポストコーダウェイトを生成する。
【００７０】
フィードバック情報生成部２０は、既知系列解析部１８で算出した基地局ＢＦウェイトと端末局ＢＦウェイトとの組合せの電力特性をフィードバックデータ情報に変換し、ＵＥ信号生成部４１に入力する。
【００７１】
ＵＥ信号生成部４１は、フィードバック情報生成部２０から入力される基地局ＢＦウェイトと端末局ＢＦウェイトとの組合せの電力特性に関するフィードバックデータ情報、上りリンクの伝送路情報を取得するためのＣＳＩ取得用参照信号、もしくはユーザデータ情報、のいずれかをもとに、送信信号のビットデータを生成する。
【００７２】
ＵＥマッピング部２１は、ＵＥ信号生成部４１で生成された信号を、ＯＦＤＭシンボル方向およびサブキャリア方向の矩形領域であるＯＦＤＭリソース上に、マッピング規則に従ってマッピングする。
【００７３】
ＵＥ−ＯＦＤＭ変調部２２は、ＩＦＦＴ処理により周波数軸データを時間軸データに変換する。さらに、ＵＥ−ＯＦＤＭ変調部２２は、遅延波の影響を取り除くために、時間軸データに対してＧＩ（Ｇｕａｒｄ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ）を付加する。
【００７４】
次に、本実施の形態１に係る無線装置の動作手続きについて説明する。
図６は、本発明の実施の形態１における無線装置の全体フローを示す図である。本実施の形態１に係る無線装置で実行される処理は、基地局１および端末局２のＢＦウェイト候補の全組み合わせの受信信号電力を測定する「基地局／端末局ＢＦウェイト・トレーニング処理」と、次ステップにおいて、先のステップで測定された受信信号電力情報に基づき、好適ＢＦウェイトを探索する「基地局／端末局好適ＢＦウェイトの探索処理」、の２ステップから構成される。
【００７５】
次に、基地局／端末局ＢＦウェイト・トレーニング処理について、詳細に説明する。図７は、本発明の実施の形態１における「基地局／端末局ＢＦウェイト・トレーニング処理」の詳細手続きを示す図である。本手続きには、主に、ＢＦウェイト組合せ品質測定法、ＢＦトレーニング信号生成法、ＢＦウェイト組合せ品質フィードバック法の３つが含まれている。
【００７６】
ＢＦウェイト組合せ品質測定法は、ステップＳ１１０〜ステップＳ１６０、およびステップＳ２１０〜ステップＳ２７０の処理に相当する。また、ＢＦトレーニング信号生成法は、ステップＳ１３０、および後述する図８に示すＢＦトレーニング用参照信号の生成処理に相当する。さらに、ＢＦウェイト組合せ品質フィードバック法は、ステップ２８０の処理に相当する。
【００７７】
ステップＳ１１０において、基地局１は、選択済み数基地局ＢＦウェイト候補数を０に設定する。同様に、ステップＳ２１０において、端末局２は、選択済み端末ＢＦウェイト候補数を０に設定する。
【００７８】
次に、ステップＳ１２０において、基地局１は、基地局ＢＦウェイト制御・設定部３０により、各ＢｓＳａに異なる基地局ＢＦウェイト候補を設定し、選択済み基地局ＢＦウェイト候補数を更新する。
【００７９】
同様に、ステップＳ２２０において、端末局２は、端末局ＢＦウェイト制御・設定部３９により、各ＵｅＳａに異なる端末局ＢＦウェイト候補を設定し、選択済み端末局ＢＦウェイト候補数を更新する。
【００８０】
次に、ステップＳ１３０において、基地局１は、ＢＦトレーニング用参照信号の送信を行う。図８は、本発明の実施の形態１におけるＢＦトレーニング用参照信号の送信例を示した説明図である。基地局１は、ステップＳ１２０およびステップＳ２２０にて基地局および端末局で異なるＢＦウェイト候補が設定された状態で、図８に示すように、異なる基地局サブアレー毎に、異なるサブキャリア位置に参照信号が配置されるフォーマットのＢＦトレーニング用参照信号を生成し、送信する。
【００８１】
このとき、ＢＦトレーニング用参照信号は、基地局ＢＦウェイト制御・設定部３０からの指示で、ＢＳ信号生成部３１にて生成される。そして、生成されたＢＦトレーニング用参照信号は、ＢＳマッピング部３２、プリコーダ部３３、ＢＳ−ＯＦＤＭ変調部３４、ＤＡ３５、ＢｓＳａ１２を介して送信される。
【００８２】
このとき、プリコーダ部３３は、単位行列Ｉがプリコーダウェイトとして乗算される。従って、実質的には、プリコーダ無しとして動作させることとなる。本実施の形態１では、一例として、Ｎｂｓｓａ＝８としている。
【００８３】
図９は、本発明の実施の形態１におけるＢＦトレーニング用参照信号の受信例を示した説明図である。ステップS２３０において、端末局２は、互いに異なるＢＦウェイト候補が設定されている、複数のＢｓＳａが同時に信号を送信した場合であっても、図９に示すＢＦトレーニング信号を混信無く受信することができる。
【００８４】
端末局２において、ＢＦトレーニング信号は、ＵｅＳａ１３、ＡＤ１４、ＵＥ−ＯＦＤＭ復調部１５、ポストコーダ部１６、ＵＥデマッピング部１７、既知系列解析部１８を介して受信される。このとき、ポストコーダ部１６は、単位行列Ｉがポストコーダウェイトとして乗算される。従って、実質的には、ポストコーダ無しとして動作させることとなる。本実施の形態１では、一例として、Ｎｕｅｓａ＝８としている。
【００８５】
各ＵｅＳａでは、サブキャリア方向に異なる基地局ＢＦウェイトで送信されたＢＦトレーニング用参照信号が配置される。このため、端末局２は、基地局ＢＦウェイトＮｂｓｓａ＝８種類、および端末局ＢＦウェイトＮｕｅｓａ＝８種類の、計Ｎｕｅｓａ・Ｎｂｓｓａ＝６４の組み合わせのＢＦトレーニング用参照信号の受信データを得ることができる。
【００８６】
ステップＳ２４０において、端末局２は、各ＵｅＳａで受信したサブキャリア毎、サブアレー毎のＢＦトレーニング用参照信号の信号電力を測定する。端末局２は、ＢＦトレーニングにおいて、基地局ＢＦウェイトが適用されるＢＦトレーニング用参照信号のサブキャリア方向および時間方向の順番を、事前に把握している。よって、端末局２は、測定したＢＦトレーニング用参照信号の信号電力が、どの基地局ＢＦウェイトと、どの端末局ＢＦウェイトとの間の組合せかを、一意に特定できる。
【００８７】
ステップＳ２５０において、端末局２は、端末局ＢＦウェイトの残候補の有無を通知する。具体的には、端末局２は、
端末局ＢＦウェイト候補数をＮｕｅ；ＢＦ、
すでにステップＳ２２０にて設定済みの候補ウェイト数の合計値をＮｕｅ；ＢＦ；ｓｅｔ
とすると、Ｎｕｅ；ＢＦ−Ｎｕｅ；ＢＦ；ｓｅｔの数値、もしくはＮｕｅ；ＢＦ−Ｎｕｅ；ＢＦ；ｓｅｔ≦０かどうかを示すフラグを、基地局１に通知する。
【００８８】
ステップＳ１４０において、基地局１は、Ｎｕｅ；ＢＦ−Ｎｕｅ；ＢＦ；ｓｅｔ＞０である場合には、ステップＳ１３０に戻る。同様に、ステップＳ２６０において、端末局２は、Ｎｕｅ；ＢＦ−Ｎｕｅ；ＢＦ；ｓｅｔ＞０である場合には、ステップＳ２２０に戻る。
【００８９】
すなわち、Ｎｕｅ；ＢＦ−Ｎｕｅ；ＢＦ；ｓｅｔ＞０である場合には、基地局１および端末局２は、基地局ＢＦウェイト候補を固定し、端末ＢＦウェイト候補を変更して、トレーニングを継続する。そして、Ｎｕｅ；ＢＦ−Ｎｕｅ；ＢＦ；ｓｅｔ≦０となるまで、基地局１は、ステップＳ１３０〜ステップＳ１４０を繰り返し、端末局２は、ステップＳ２２０〜ステップＳ２６０を繰り返す。この結果、端末局２は、最終的に、端末局ＢＦウェイトの全候補の電力特性を取得することができる。
【００９０】
次に、ステップＳ１５０において、基地局１は、基地局ＢＦウェイトの残候補の有無を通知する。具体的には、基地局１は、
基地局ＢＦウェイト候補数をＮｂｓ；ＢＦ、
すでにステップＳ１２０にて設定済みの候補ウェイト数の合計値をＮｂｓ；ＢＦ；ｓｅｔ
とすると、Ｎｂｓ；ＢＦ−Ｎｂｓ；ＢＦ；ｓｅｔの数値、もしくはＮｂｓ；ＢＦ−Ｎｕｅ；ＢＦ；ｓｅｔ≦０かどうかを示すフラグを、端末局２に通知する。
【００９１】
ステップＳ１６０において、基地局１は、Ｎｂｓ；ＢＦ−Ｎｂｓ；ＢＦ；ｓｅｔ＞０である場合には、ステップＳ１２０に戻る。同様に、ステップＳ２７０において、端末局２は、Ｎｂｓ；ＢＦ−Ｎｂｓ；ＢＦ；ｓｅｔ＞０である場合には、ステップＳ２１０に戻る。
【００９２】
すなわち、Ｎｂｓ；ＢＦ−Ｎｂｓ；ＢＦ；ｓｅｔ＞０である場合には、基地局１および端末局２は、基地局ＢＦウェイト候補を変更し、選択済み端末局ＢＦウェイト候補数をリセットして、再度、端末局ＢＦウェイト全候補のトレーニングを実施する。そして、Ｎｂｓ；ＢＦ−Ｎｂｓ；ＢＦ；ｓｅｔ≦０となるまで、基地局１は、ステップＳ１２０〜ステップＳ１６０を繰り返し、端末局２は、ステップＳ２１０〜ステップＳ２７０を繰り返す。この結果、端末局２は、最終的に、基地局−端末局ＢＦウェイトの全候補の組合せに対する電力特性を取得することができる。
【００９３】
最後に、ステップＳ２８０において、端末局２は、先のステップＳ２４０にて取得した基地局−端末局ＢＦウェイトの全候補の組合せに対する電力特性を、フィードバック情報生成部２０にて、フィードバック情報として生成する。そして、端末局２は、ＵＥ信号生成部４１、ＵＥマッピング部２１、ＵＥ−ＯＦＤＭ変調部２２、ＤＡ２３、ＵｅＳａ１３を介して、生成したフィードバック情報を基地局１へフィードバックする。
【００９４】
一方、基地局１は、ＢｓＳａ１２、ＡＤ２４、ＢＳ−ＯＦＤＭ復調部２５、ＢＳデマッピング部２６、ＣＱＩ管理部２７を介してフィードバック情報を受信することで、基地局−端末局ＢＦウェイトの全候補の組合せに対する電力特性を取得する。
【００９５】
次に、好適ＢＦウェイトの探索方法について説明する。
図１０は、本発明の実施の形態１における、好適ＢＦウェイト探索の詳細手続きを示した図である。本手続きは、主に、ＢＦウェイトの初期設定法、伝送路行列取得方法、ＣＳＩ取得用参照信号生成法、ＢＦウェイト組合せ探索法の４つが含まれている。
【００９６】
ＢＦウェイトの初期設定法は、ステップＳ３１０、ステップＳ３２０、およびステップＳ４１０の処理に相当する。また、伝送路行列取得方法は、ステップＳ４２０、ステップＳ３３０の処理に相当する。また、ＣＳＩ取得用参照信号生成法は、ステップＳ４２０の処理に相当する。さらに、ＢＦウェイト組合せ探索法は、ステップＳ３６０の処理に相当する。
【００９７】
ステップＳ３１０において、基地局１は、初期設定として、ステップＳ２８０で通知された基地局−端末ＢＦウェイトの組合せに対する電力特性情報から、最大電力となる組合せを選択する。さらに、基地局１は、選択した組合せの基地局ＢＦウェイトを全ＢｓＳａに設定する。
【００９８】
なお、初期設定でなく、後述するステップＳ３６０において、ＢＦウェイトが更新された場合には、基地局１は、更新内容に従い、ＢｓＳａ個別に、更新後の基地局ＢＦウェイトを設定することとなる。
【００９９】
ステップＳ３２０において、基地局１は、端末局ＢＦウェイト設定情報信号を生成する。具体的には、基地局１内のＢＳ信号生成部３１は、初期設定時には、ステップＳ３１０で選択された最大電力となる組合せの端末局ＢＦウェイトを、基地局ＢＦウェイト制御・設定部３０からの指示に従って、端末局ＢＦウェイト設定情報信号として生成する。そして、ＢＳ信号生成部３１は、全ＵｅＳａへの端末局ＢＦウェイトとして、端末局ＢＦウェイト設定情報信号を通知する。
【０１００】
なお、初期設定でなく、後述するステップＳ３６０において、ＢＦウェイトが更新された場合には、基地局１は、更新内容に従い、ＵｅＳａ１３個別に、更新後の端末局ＢＦウェイトを通知することとなる。
【０１０１】
ステップＳ４１０において、端末局２は、基地局１から受信した端末局ＢＦウェイト設定情報信号を、制御情報解析部１９にて復号する。さらに、端末局２は、端末局ＢＦウェイト設定情報信号の復号結果に従い、端末局ＢＦウェイト制御・設定部３９にて、ＵｅＳａに端末ＢＦウェイトを設定する。
【０１０２】
次に、ステップＳ４２０において、端末局２は、ＴＤＤシステムにおける下り／上りリンク間の可逆性を利用して、ＵＥ信号生成部４１にて、ＣＳＩ取得用参照信号を生成する。生成されたＣＳＩ取得用参照信号は、すでに設定済みの端末局ＢＦウェイトにて、送信される。
【０１０３】
図１１は、本発明の実施の形態１におけるＣＳＩ取得用参照信号の送信例を示した説明図である。ＣＳＩ取得用参照信号の一例としては、この図１１に示ように、各ＵｅＳａで異なるサブキャリアに、ＣＳＩ取得用参照信号がマッピングされる。
【０１０４】
図１２は、本発明の実施の形態１におけるＣＳＩ取得用参照信号の受信例を示した説明図である。ステップＳ３３０において、基地局１は、この図１２に示すような受信信号を得ることができる。この結果、基地局１内のＢＳチャネル推定部２８は、ＵｅＳａ−ＢｓＳａ間の全組合せである伝送路行列を、下式（１９）として推定できる。
【０１０５】
【数１１】
2019111376.tif 000013
【０１０６】
ここで、ｈｉ；ｊは、＃ｉ端末サブアレーから＃ｊ基地局サブアレーへの伝送路係数である。
【０１０７】
次に、ステップＳ３４０において、基地局１は、プリコーダウェイト生成部３７により推定した、下式（２０）で示される伝送路行列Ｈの右特異行列Ｖを、プリコーディングウェイトＰとして用いる。
【０１０８】
【数１２】
2019111376.tif 000014
【０１０９】
次に、ステップＳ３５０において、基地局１は、ユーザデータ／データ復調用参照信号の送信を行う。具体的には、基地局１内のプリコーダ部３３は、ＢＳ信号生成部３１にて生成され、ＢＳマッピング部３２にてＯＦＤＭリソース上にマッピングされたユーザデータ／データ復調用参照信号のベクトル
【数１３】
2019111376.tif 000015
に対してプリコーディングウェイトＰを乗算し、送信信号を生成して、端末局２に送信する。
【０１１０】
次に、ステップＳ４３０において、端末局２は、ポストコーディングウェイトの算出／ユーザデータの復調を行う。具体的には、端末局２内のポストコーダウェイト生成部３８は、ステップＳ３５０にて基地局１から送信されたデータ復調用参照信号を用いて、ＵＥチャネル推定部４０にて推定された伝送路行列Ｈにより、ポストコーディングウェイトとして、上述した左特異行列ＵＨを用いて、受信信号ベクトルｒ＝ＨＶｓを、下式（２２）のように復調する。
【０１１１】
【数１４】
2019111376.tif 000016
【０１１２】
最後に、ステップＳ３６０において、基地局１は、後述する方法により、ＢＦウェイト更新の是非を判定する。更新しない場合には、ステップＳ３３０に戻り、基地局１は、ステップＳ３３０〜ステップＳ３６０を繰り返し、端末局２は、ステップＳ４２０〜ステップＳ４３０を繰り返す。一方、更新する場合には、ステップＳ３１０に移行する。
【０１１３】
次に、ＢＦウェイト組合せ探索法について、詳細に説明する。図１３は、本発明の実施の形態１におけるＢＦウェイト組合せ探索の詳細を示すフローチャートである。本手続きは、ＢＦウェイト探索範囲決定法、ＢＦウェイト更新可否決定法の２つが含まれている。
【０１１４】
ＢＦウェイト探索範囲決定法は、ステップＳ６１０の処理に相当する。また、ＢＦウェイト更新可否決定法は、ステップＳ５１０〜ステップＳ５４０、ステップＳ７１０、ステップＳ７２０の処理に相当する。
【０１１５】
ステップＳ５１０において、基地局１は、ステップＳ３３０で推定した伝送路行列Ｈを用いて、下式に基づいてチャネル容量Ｃを算出する。
【０１１６】
【数１５】
2019111376.tif 000017
【０１１７】
ここで、Ｉは、単位行列、γは、受信ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）である。
【０１１８】
次に、ステップＳ５２０において、基地局１は、ステップＳ５１０で算出したチャネル容量Ｃと、最大チャネル容量Ｃｍａｘとを比較する。なお、初めて本フローを通る場合には、最大チャネル容量Ｃｍａｘ＝０である。比較した結果、Ｃ＞Ｃｍａｘの場合には、基地局１は、Ｃｍａｘ＝Ｃとして最大チャネル容量を更新する。最大チャネル容量が更新された場合には、基地局１は、全サブアレー組のＢＦウェイト組合せを記憶する。
【０１１９】
ステップＳ５３０において、基地局１は、本好適ＢＦウェイト探索／ウェイト更新が、最初の実行か否かを判定する。ステップＳ５３０での判定がｙｅｓの場合には、ｓ６１０に分岐し、ｎｏの場合には、ステップＳ５４０に分岐する。
【０１２０】
ステップＳ５３０でｙｅｓに分岐し、本好適ＢＦウェイト探索／ウェイト更新が、最初の実行である場合には、基地局１は、ステップＳ６１０以降の処理を実行する。
【０１２１】
ステップＳ６１０において、基地局１は、ステップＳ２８０により端末局２からフィードバックされた受信電力特性に基づいて、検索するＢＦ組合せの範囲を設定する。具体的には、基地局１は、端末局２からフィードバックされた、基地局−端末局ＢＦウェイトの全候補の組合せに対する電力特性の内、最大電力であるＢＦウェイト組合せの電力値ＰＢＦ；ｍａｘｄＢを特定する。
【０１２２】
さらに、基地局１は、
ＰＢＦ；ｍｉｎ＝ＰＢＦ；ｍａｘ−Ｐｒａｎｇｅ（ｄＢ）
以内の電力特性となったＢＦウェイト組合せを、探索するＢＦ組合せの対象として抽出する。ここで、Ｐｒａｎｇｅは、パラメータであり、事前にシステム固有に別途定められるものである。
【０１２３】
もしくは、伝送路行列Ｈの最大固有値λ2ｍａｘと最小固有値λ2ｍｉｎの電力比が
【数１６】
2019111376.tif 000018
の場合には、基地局１は、
ＰＢＦ；ｍｉｎ＝ＰＢＦ；ｍａｘ−Ｐｄｉｆｆ（ｄＢ）
以内の電力特性となったＢＦウェイト組合せを、探索するＢＦ組合せの対象として抽出する。
【０１２４】
また、最大電力となるＢＦウェイト組合せは、探索対象外である。図１４は、本発明の実施の形態１において、探索対象となるＢＦウェイト組合せのセットを、電力降順に番号付けを行った例を示した図である。ここで、整列番号をｄｄｅｃとすると、ｄｄｅｃ＝１は、ＰＢＦ；ｍａｘに次いで高い電力のＢＦ組合せの整列番号である。また、検索対象のＢＦ組合せ数をＮｓｒｃｈとする。
【０１２５】
次に、ステップＳ６２０において、基地局１は、探索範囲があるか否かを判定する。Ｎｓｒｃｈ＝０、つまり、探索対象のＢＦ組合せが無い場合にはｎｏとなり、基地局１は、探索処理を終了し、ステップＳ３３０へ移行する。一方、Ｎｓｒｃｈ＞０、つまり、探索対象のＢＦ組合せが存在する場合には、ｙｅｓとなり、基地局１は、ステップＳ６３０に移行する。
【０１２６】
本好適ＢＦウェイト探索では、１サブアレー組毎に、シーケンシャルに好適ＢＦウェイトを探索する。第１サブアレー組、例えば、ＢｓＳａ（１）とＵｅＳａ（１）の組は、最大電力となるＢＦウェイト組合せとする。ステップＳ６３０において、基地局１は、好適ＢＦウェイトの探索の適用対象を、第２サブアレー組とする。
【０１２７】
次に、ステップＳ６４０において、基地局１は、探索済みＢＦ組合せのリセットを行う。具体的には、基地局１は、好適ＢＦウェイトの探索の適用対象のサブアレー組に関して、先の図１４に示したように、探索中の整列番号を指し示す変数ｐｓｒｃｈを、ｐｓｒｃｈ＝０とすることで、探索済みＢＦ組合せをリセットする。
【０１２８】
また、ステップＳ５３０でｎｏに分岐し、ステップＳ５４０に進んだ場合には、基地局１は、探索範囲は完了したか否かを判定する。探索範囲完了を示すｐｓｒｃｈ＝Ｎｓｒｃｈの場合には、ｙｅｓとなり、基地局１は、ステップＳ７１０に移行する。一方、ｐｓｒｃｈ≠Ｎｓｒｃｈの場合にはｎｏとなり、基地局１は、ステップＳ５５０に移行する。
【０１２９】
ステップＳ７１０に進んだ場合には、基地局１は、当該サブアレーで最大チャネル容量更新がされたか否かを判定する。具体的には、基地局１は、探索中ＢＦウェイトの適用対象のサブアレー組において、ステップＳ５２０で最大チャネル容量が更新されなかった場合にはｎｏと判定する。そして、基地局１は、ｎｏと判定した場合には、現時点でのＢＦウェイトが好適だとして、探索処理を終了し、ステップＳ３３０へ移行する。
【０１３０】
一方、基地局１は、ステップＳ５２０で最大チャネル容量が更新された場合には、ｙｅｓと判定し、ステップＳ７２０へ移行する。
【０１３１】
ステップＳ７２０に進んだ場合には、基地局１は、最大チャネル容量を更新したＢＦ組合せを、当該サブアレーに設定する。即ち、基地局１は、ステップＳ５２０で最大チャネル容量が更新された場合には、その最大チャネル容量が更新されたときのＢＦウェイト組合せを、当該適用対象サブアレー組の好適ＢＦ組合せとする。
【０１３２】
次に、ステップＳ７３０において、基地局１は、全サブアレーを設定したかか否かを判定する。そして、基地局１は、全サブアレー組での探索を終えたと判定した場合には、探索処理を終了し、ステップＳ３３０へ移行する。一方、基地局１は、全サブアレー組での探索を終えておらず、他のサブアレー組の探索処理が残っている場合には、ステップＳ７４０に移行する。
【０１３３】
ステップＳ７４０に進んだ場合には、基地局１は、探索対象のサブアレー組の番号をインクリメントし、次のサブアレー組に関する好適ＢＦウェイトの探索を継続する。
【０１３４】
次に、ステップＳ７５０において、基地局１は、探索済みＢＦ組合せのリセットを行う。具体的には、基地局１は、ステップＳ６４０と同じく、探索対象のサブアレー組に関して、先の図１４に示したように、探索中の整列番号を指し示す変数ｐｓｒｃｈを、ｐｓｒｃｈ＝０とすることで、探索済みＢＦ組合せをリセットする。
【０１３５】
次に、ステップＳ５５０において、基地局１は、探索中の整列番号を指し示す変数ｐｓｒｃｈをインクリメントし、候補ＢＦウェイト組合せを変更する。図１５は、本発明の実施の形態１において、インクリメント前のｐｓｒｃｈ位置の一例を示した図であり、図１６は、本発明の実施の形態１において、インクリメント後のｐｓｒｃｈ位置の一例を示した図である。
【０１３６】
そして、最終的に、ステップＳ５６０において、基地局１は、適用対象サブアレー組の基地局および端末局ＢＦウェイトを探索中の整列番頭ｐｓｒｃｈが示す基地局ＢＦウェイトと端末局ＢＦウェイトとの組合せを、ＢＦウェイト組合せとする。
【０１３７】
以上のように、実施の形態１によれば、以下の２点の特徴を有している。
（特徴１）好適なＢＦウェイトを、簡易な方法で、全アンテナ一括で設定する構成を備えている。この結果、ウェイト探索開始から通信開始までの時間を短縮し、無線リソースを有効に利用することができる。
（特徴２）好適なＢＦウェイトを初期値として、そこからＢＦウェイトを変更した際のチャネル容量を逐次的に評価し、より適切なＢＦウェイトを、通信しながら探索する構成を備えている。この結果、ＢＦウェイトを逐次的に最適化することができる。
【０１３８】
なお、本発明の変形例について、以下に説明する。
（変形例１）ＢＦトレーニング信号の周波数直交／符号直交
ＢＦトレーニング信号生成法において、本実施の形態では、異なる基地局サブアレー毎に、異なるサブキャリア位置に参照信号配置することで、参照信号が周波数直交されるフォーマットのＢＦトレーニング信号について説明した。これに対して、異なる基地局サブアレー毎に、異なる拡散コードを参照信号に割り当てることで、参照信号が符号直交されるフォーマットのＢＦトレーニング信号を採用しても良い。
【０１３９】
（変形例２）伝送路行列取得方法のＦＤＤ（ＣＳＩフィードバック）／ＴＤＤ（ＵＬサウンディング）
伝送路行列取得方法において、本実施の形態では、ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）システムを前提として、アップリンクにおいて、ＣＳＩ取得用参照信号を端末局から基地局に送信することで、基地局にて伝送路行列を取得する方法について説明した。これに対して、ＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）システムを前提として、ダウンリンクにおいて、ＣＳＩ取得用参照信号を基地局から端末局に送信することで、端末局にて伝送路行列を取得し、取得した伝送路行列情報を端末局が基地局にフィードバックすることで、基地局にて伝送路行列を取得する方法を採用しても良い。
【０１４０】
（変形例３）ＢＦウェイト組合せ品質測定法のＦＤＤ（ＤＬ・ＵＬ測定）／ＴＤＤ（ＤＬ・ＵＬ測定）
ＢＦウェイト組合せ品質測定法において、本実施の形態では、ダウンリンクにおいて、ＢＦトレーニング信号を基地局が端末局に送信することで、端末局にてＢＦウェイト組合せの電力特性を取得し、取得した電力特性を端末局が基地局にフィードバックすることで、基地局にて電力特性を取得する方法について説明した。これに対して、アップリンクにおいて、ＢＦトレーニング信号を端末局が基地局に送信することで、基地局にて電力特性を取得する方法を採用しても良い。
【符号の説明】
【０１４１】
３  プリコーダ、４  基地局、５  伝送路、６  端末局、７  ポストコーダ。
【図１】
2019111376.tif 000019
【図２】
2019111376.tif 000020
【図３】
2019111376.tif 000021
【図４】
2019111376.tif 000022
【図５】
2019111376.tif 000023
【図６】
2019111376.tif 000024
【図７】
2019111376.tif 000025
【図８】
2019111376.tif 000026
【図９】
2019111376.tif 000027
【図１０】
2019111376.tif 000028
【図１１】
2019111376.tif 000029
【図１２】
2019111376.tif 000030
【図１３】
2019111376.tif 000031
【図１４】
2019111376.tif 000032
【図１５】
2019111376.tif 000033
【図１６】
2019111376.tif 000034
【手続補正書】
【提出日】令和1年12月24日(2019.12.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明に係る無線装置は、基地局と端末局とを備える無線装置であって、基地局は、複数の並列ユーザデータに対して、プリコーディングウェイ卜を用いてディジタルプリコーディングを施すプリコーダ部と、ディジタルプリコーディングが施された後の信号に対して、基地局ビームフォーミングウェイ卜に相当する位相および振幅の変化を付与するアナログ基地局ビームフォーミングを施す送信ビームフォーミング部と、アナログ基地局ビームフォーミングが施された信号を送信する複数の送信アンテナとを備え、端末局は、基地局から送信され、空間を伝搬した信号を受信する複数の受信アンテナと、複数の受信アンテナが受信した信号に対して、端末局ビームフォーミングウェイ卜に相当する位相および振幅の変化を付与するアナログ端末局ビームフォーミングを施す端末局ビームフォーミング部と、アナログ端末局ビームフォーミングが施された後の信号に対して、ポストコーディングウェイ卜を用いてディジタルポストコーディングを施すことにより、複数の並列ユーザデータを再生するポストコーディング部とを備え、基地局および端末局は、基地局ビームフォーミングウェイトと端末局ビームフォーミングウェイトとの組合せを用いた場合の伝送品質情報を事前に取得し、好適なビームフォーミングウェイトを特定するビームフォーミングウェイト・トレーニング機能と、ビームフォーミングウェイト・トレーニング機能を実行することにより特定された伝送品質情報をもとに、相互通信を行いながら好適ビームフォーミングウェイトを探索し、好適なビームフォーミングウェイトの更新処理を実行する好適ビームフォーミングウェイト探索機能とを実行し、基地局および端末局は、複数の基地局サブアレーの各々について、複数の基地局ビームフォーミングウェイ卜の候補から、サブアレーに対応する候補基地局ビームフォーミングウェイ卜を選択し、複数の端末局サブアレーの各々について、複数の端末局ビームフォーミングウェイトの候補から、サブアレーに対応する候補端末局ビームフォーミングウェイ卜を選択し、選択された候補基地局ビームフォーミングウェイ卜および候補端末局ビームフォーミングウェイ卜により、ビームフォーミングトレーニング信号を送信および受信することで、ビームフォーミングウェイトの組合せの電力特性を測定する電力特性測定処理部と、測定された電力特性をフィードバックデータ情報として、端末局から基地局へ送信することで、基地局において電力特性を把握する品質フィードバック部とを備え、ビームフォーミングウェイト・トレーニング機能を実行し、基地局および端末局は、品質フィードバック部にて取得したビームフォーミングウェイトの組合せの電力特性を用いて、最大電力が得られる基地局・端末局ビームフォーミングウェイトの組合せを基地局の全サブアレー、端末局の全サブアレーに対して適用する初期設定部と、端末局が送信するＣＳＩ取得用参照信号により、基地局にて上りリンクの伝送路行列を取得する伝送路行列特定部と、基地局が取得した上りリンクの伝送路行列から、各基地局サブアレーおよび各端末局サブアレーにおけるビームフォーミングウェイトの組合せを更新する更新部とを備え、好適ビームフォーミングウェイト探索機能を実行し、更新部は、ビームフォーミングウェイト・トレーニング機能を実行することで取得したビームフォーミングウェイトの組合せの電力特性の中から、好適ビームフォーミングウェイトの探索範囲を決定する探索範囲決定部と、上りリンクの伝送路行列から算出されるチャネル容量により、ビームフォーミングウェイト組合せの更新可否を決定する更新可否決定部とを有するものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、本発明に係る無線通信制御方法は、本発明の無線装置において、基地局と端末局との相互通信により実行される無線通信制御方法であって、基地局ビームフォーミングウェイトと端末局ビームフォーミングウェイトとの組合せを用いた場合の伝送品質情報を事前に取得し、好適なビームフォーミングウェイトを特定するビームフォーミングウェイト・トレーニング機能を実行するトレーニングステップと、トレーニングステップにより特定された伝送品質情報をもとに、相互通信を行いながら好適ビームフォーミングウェイトを探索し、好適なビームフォーミングウェイトの更新処理を実行する探索ステップとを有し、トレーニングステップは、複数の基地局サブアレーの各々について、複数の基地局ビームフォーミングウェイ卜の候補から、サブアレーに対応する候補基地局ビームフォーミングウェイ卜を選択し、複数の端末局サブアレーの各々について、複数の端末局ビームフォーミングウェイトの候補から、サブアレーに対応する候補端末局ビームフォーミングウェイ卜を選択する選択ステップと、選択された候補基地局ビームフォーミングウェイ卜および候補端末局ビームフォーミングウェイ卜により、ビームフォーミングトレーニング信号を送信および受信することで、ビームフォーミングウェイトの組合せの電力特性を測定する特性測定ステップと、測定された電力特性をフィードバックデータ情報として、端末局から基地局へ送信することで、基地局において電力特性を把握するフィードバックステップとを含み、探索ステップは、フィードバックステップにて取得したビームフォーミングウェイトの組合せの電力特性を用いて、最大電力が得られる基地局・端末局ビームフォーミングウェイトの組合せを基地局の全サブアレー、端末局の全サブアレーに対して適用する初期設定ステップと、端末局が送信するＣＳＩ取得用参照信号により、基地局にて上りリンクの伝送路行列を取得する伝送路行列特定ステップと、基地局が取得した上りリンクの伝送路行列から、各基地局サブアレーおよび各端末局サブアレーにおけるビームフォーミングウェイトの組合せを更新する更新ステップとを含み、更新ステップは、ビームフォーミングウェイト・トレーニング機能を実行することで取得したビームフォーミングウェイトの組合せの電力特性の中から、好適ビームフォーミングウェイトの探索範囲を決定する探索範囲決定ステップと、上りリンクの伝送路行列から算出されるチャネル容量により、ビームフォーミングウェイト組合せの更新可否を決定する更新可否決定ステップとを有するものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局と端末局とを備える無線装置であって、
前記基地局は、
複数の並列ユーザデータに対して、プリコーディングウェイ卜を用いてディジタルプリコーディングを施すプリコーダ部と、
前記ディジタルプリコーディングが施された後の信号に対して、基地局ビームフォーミングウェイ卜に相当する位相および振幅の変化を付与するアナログ基地局ビームフォーミングを施す送信ビームフォーミング部と、
前記アナログ基地局ビームフォーミングが施された信号を送信する複数の送信アンテナと
を備え、
前記端末局は、
前記基地局から送信され、空間を伝搬した信号を受信する複数の受信アンテナと、
前記複数の受信アンテナが受信した前記信号に対して、端末局ビームフォーミングウェイ卜に相当する位相および振幅の変化を付与するアナログ端末局ビームフォーミングを施す端末局ビームフォーミング部と、
前記アナログ端末局ビームフォーミングが施された後の信号に対して、ポストコーディングウェイ卜を用いてディジタルポストコーディングを施すことにより、前記複数の並列ユーザデータを再生するポストコーディング部と
を備え、
前記基地局および前記端末局は、
基地局ビームフォーミングウェイトと端末局ビームフォーミングウェイトとの組合せを用いた場合の伝送品質情報を事前に取得し、好適なビームフォーミングウェイトを特定するビームフォーミングウェイト・トレーニング機能と、
前記ビームフォーミングウェイト・トレーニング機能を実行することにより特定された前記伝送品質情報をもとに、相互通信を行いながら好適ビームフォーミングウェイトを探索し、前記好適なビームフォーミングウェイトの更新処理を実行する好適ビームフォーミングウェイト探索機能と
を実行し、
前記基地局および前記端末局は、
複数の基地局サブアレーの各々について、複数の基地局ビームフォーミングウェイ卜の候補から、サブアレーに対応する候補基地局ビームフォーミングウェイ卜を選択し、複数の端末局サブアレーの各々について、複数の端末局ビームフォーミングウェイトの候補から、サブアレーに対応する候補端末局ビームフォーミングウェイ卜を選択し、選択された前記候補基地局ビームフォーミングウェイ卜および前記候補端末局ビームフォーミングウェイ卜により、ビームフォーミングトレーニング信号を送信および受信することで、ビームフォーミングウェイトの組合せの電力特性を測定する電力特性測定処理部と、
測定された前記電力特性をフィードバックデータ情報として、前記端末局から前記基地局へ送信することで、前記基地局において前記電力特性を把握する品質フィードバック部と
を備え、前記ビームフォーミングウェイト・トレーニング機能を実行し、
前記基地局および前記端末局は、
前記品質フィードバック部にて取得した前記ビームフォーミングウェイトの組合せの電力特性を用いて、最大電力が得られる基地局・端末局ビームフォーミングウェイトの組合せを前記基地局の全サブアレー、前記端末局の全サブアレーに対して適用する初期設定部と、
前記端末局が送信するＣＳＩ取得用参照信号により、前記基地局にて上りリンクの伝送路行列を取得する伝送路行列特定部と、
前記基地局が取得した前記上りリンクの伝送路行列から、各基地局サブアレーおよび各端末局サブアレーにおけるビームフォーミングウェイトの組合せを更新する更新部と
を備え、前記好適ビームフォーミングウェイト探索機能を実行し、
前記更新部は、
前記ビームフォーミングウェイト・トレーニング機能を実行することで取得したビームフォーミングウェイトの組合せの電力特性の中から、好適ビームフォーミングウェイトの探索範囲を決定する探索範囲決定部と、
前記上りリンクの伝送路行列から算出されるチャネル容量により、ビームフォーミングウェイト組合せの更新可否を決定する更新可否決定部と
を有する無線装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無線装置において、前記基地局と前記端末局との相互通信により実行される無線通信制御方法であって、
基地局ビームフォーミングウェイトと端末局ビームフォーミングウェイトとの組合せを用いた場合の伝送品質情報を事前に取得し、好適なビームフォーミングウェイトを特定するビームフォーミングウェイト・トレーニング機能を実行するトレーニングステップと、
前記トレーニングステップにより特定された前記伝送品質情報をもとに、相互通信を行いながら好適ビームフォーミングウェイトを探索し、前記好適なビームフォーミングウェイトの更新処理を実行する探索ステップと
を有し、
前記トレーニングステップは、
複数の基地局サブアレーの各々について、複数の基地局ビームフォーミングウェイ卜の候補から、サブアレーに対応する候補基地局ビームフォーミングウェイ卜を選択し、複数の端末局サブアレーの各々について、複数の端末局ビームフォーミングウェイトの候補から、サブアレーに対応する候補端末局ビームフォーミングウェイ卜を選択する選択ステップと、
選択された前記候補基地局ビームフォーミングウェイ卜および前記候補端末局ビームフォーミングウェイ卜により、ビームフォーミングトレーニング信号を送信および受信することで、ビームフォーミングウェイトの組合せの電力特性を測定する特性測定ステップと、
測定された前記電力特性をフィードバックデータ情報として、前記端末局から前記基地局へ送信することで、前記基地局において前記電力特性を把握するフィードバックステップと
を含み、
前記探索ステップは、
前記フィードバックステップにて取得した前記ビームフォーミングウェイトの組合せの電力特性を用いて、最大電力が得られる基地局・端末局ビームフォーミングウェイトの組合せを前記基地局の全サブアレー、前記端末局の全サブアレーに対して適用する初期設定ステップと、
前記端末局が送信するＣＳＩ取得用参照信号により、前記基地局にて上りリンクの伝送路行列を取得する伝送路行列特定ステップと、
前記基地局が取得した前記上りリンクの伝送路行列から、各基地局サブアレーおよび各端末局サブアレーにおけるビームフォーミングウェイトの組合せを更新する更新ステップと
を含み、
前記更新ステップは、
前記ビームフォーミングウェイト・トレーニング機能を実行することで取得したビームフォーミングウェイトの組合せの電力特性の中から、好適ビームフォーミングウェイトの探索範囲を決定する探索範囲決定ステップと、
前記上りリンクの伝送路行列から算出されるチャネル容量により、ビームフォーミングウェイト組合せの更新可否を決定する更新可否決定ステップと
を有する無線通信制御方法。
【国際調査報告】
2019111376.tif 000035
2019111376.tif 000036