(57)【要約】【課題】  ステアリング行列が適用される場合においても、複数のアンテナに対するキャリブレーションを実行したい。【解決手段】  処理部２２は、送信すべき少なくともひとつの系列にステアリング行列Ｑ（１）を乗算した後に、キャリブレーション係数を乗算してから送信する。また、端末装置においてステアリング行列Ｑ（２）が乗算された少なくともひとつの系列を受信する。制御部３０は、Ｈ行列を導出し、また端末装置において導出されたＨ行列を受けつける。制御部３０は、ふたつのＨ行列とステアリング行列Ｑ（１）から、端末装置に対するキャリブレーション係数を導出する。【選択図】  図３
2006279905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信すべき少なくともひとつの系列を複数の送信アンテナに分散させるための第１ステアリング行列が規定されており、送信すべき少なくともひとつの系列に当該第１ステアリング行列を乗算した後に、予め保持したキャリブレーション係数を乗算してから通信対象の無線装置への送信を実行し、かつ前記通信対象の無線装置において第２ステアリング行列が乗算された少なくともひとつの系列を受信する通信部と、
前記通信部を介して、前記通信対象の無線装置での送信機能の影響、第２ステアリング行列、前記通信対象の無線装置からの無線伝送路特性、前記通信部での受信機能の影響が反映された第１行列を導出し、かつ前記通信対象の無線装置での受信機能の影響、第１ステアリング行列、前記通信対象の無線装置への無線伝送特性、前記通信部での送信機能の影響、予め保持したキャリブレーション係数の影響が反映された第２行列を前記通信対象の無線装置から受けつける第１導出部と、
前記第１導出部において導出した第１行列と、前記第１導出部において受けつけた第２行列と、前記通信部における第１ステアリング行列から、前記通信対象の無線装置に対するキャリブレーション係数を導出する第２導出部と、
を備えることを特徴とする無線装置。
【請求項２】
前記第２導出部は、第１ステアリング行列の逆行列と第２行列とを乗算する手段と、乗算した結果の転置行列と第１行列の逆行列とを乗算することによって、前記通信対象の無線装置に対するキャリブレーション係数を導出する手段とを含むことを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
【請求項３】
前記第２導出部は、前記第１導出部において導出した第１行列が非正則行列である場合あるいは正方行列でない場合、第１ステアリング行列の逆行列と第２行列とを乗算する手段と、第１行列と第３行列と第１行列との積が第１行列になる関係を満たすような第３行列を導出する手段と、乗算した結果の転置行列と第３行列とを乗算することによって、前記通信対象の無線装置に対するキャリブレーション係数を導出する手段とを含むことを特徴とする請求項２に記載の無線装置。
【請求項４】
前記第２導出部は、第１ステアリング行列の逆行列と第２行列とを乗算する手段と、第１行列と第３行列と第１行列との積が第１行列になる関係を満たすような第３行列を導出する手段と、乗算した結果の転置行列と第３行列とを乗算することによって、前記通信対象の無線装置に対するキャリブレーション係数を導出する手段とを含むことを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
【請求項５】
前記通信部において規定されている第１ステアリング行列がユニタリ行列であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の無線装置。
【請求項６】
前記通信部において規定されている第１ステアリング行列としてのユニタリ行列は、周波数領域において規定されており、直交行列と循環的なタイムシフトを表す行列の積によって示されていることを特徴とする請求項５に記載の無線装置。
【請求項７】
第１行列における行の数および列の数のうちの小さい方よりも、第１行列のランク数が小さくなっていることを検出する検出部と、
前記検出部において検出がなされた場合、前記第１導出部と前記第２導出部に対して、キャリブレーション係数の導出の延期を指示する指示部とをさらに備えることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の無線装置。
【請求項８】
第１行列における行の数および列の数のうちの小さい方よりも、第１行列のランク数が小さくなっていることを検出する検出部と、
前記検出部において検出がなされた場合、前記通信対象の無線装置に備えられる複数のアンテナを複数のグループに分類する手段と、前記第１導出部と前記第２導出部に対して、複数のグループのそれぞれを単位にしたキャリブレーション係数の導出を指示する手段とを含む指示部とをさらに備えることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の無線装置。
【請求項９】
前記通信対象の無線装置に備えられるアンテナの数が、前記通信部における送信アンテナの数よりも大きい場合、前記通信対象の無線装置に備えられる複数のアンテナを複数のグループに分類する手段と、前記第１導出部と前記第２導出部に対して、複数のグループのそれぞれを単位にしたキャリブレーション係数の導出を指示する手段とを含む指示部とをさらに備えることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の無線装置。
【請求項１０】
前記通信対象の無線装置から、前記通信対象の無線装置に備えられるアンテナの数を受けつけ、受けつけたアンテナの数をもとに、前記通信対象の無線装置に備えられるアンテナの数が、前記通信部における送信アンテナの数よりも大きいことを検出する検出部をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の無線装置。
【請求項１１】
前記指示部では、前記通信対象の無線装置に備えられる複数のアンテナのうち、一部のアンテナが複数のグループにそれぞれ含まれるように、複数のグループへの分類を実行することを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の無線装置。
【請求項１２】
前記第１導出部は、前記通信対象の無線装置に備えられる複数のアンテナを複数の仮のグループに分類し、複数の仮のグループのそれぞれに含まれるアンテナから送信された信号をもとに、複数の仮のグループのそれぞれに対応した第１行列を導出し、
前記指示部は、複数の仮のグループのそれぞれに対応した第１行列のランク数をもとに、複数のグループへの分類を実行することを特徴とする請求項８から１１のいずれかに記載の無線装置。
【請求項１３】
前記指示部は、複数のグループのそれぞれに含まれるアンテナから信号を送信するように、前記通信対象の無線装置に指示することを特徴とする請求項８から１２のいずれかに記載の無線装置。
【請求項１４】
送信すべき少なくともひとつの系列を複数の送信アンテナに分散させるための第１ステアリング行列が規定されており、送信すべき少なくともひとつの系列に当該第１ステアリング行列を乗算してから通信対象の無線装置への送信を実行し、かつ前記通信対象の無線装置において第２ステアリング行列が乗算された少なくともひとつの系列を受信する通信部と、
前記通信部を介して、前記通信対象の無線装置での送信機能の影響、第２ステアリング行列、前記通信対象の無線装置からの無線伝送路特性、前記通信部での受信機能の影響が反映された第１行列を導出し、かつ前記通信部での送信機能の影響、第１ステアリング行列、前記通信対象の無線装置への無線伝送特性、前記通信対象の無線装置での受信機能が反映された第２行列を前記通信対象の無線装置から受けつける第１導出部と、
前記第１導出部において導出した第１行列を特異値分解し、かつ前記第１導出部において受けつけた第２行列に第１ステアリング行列の逆行列を乗算した結果を特異値分解する第２導出部と、
前記第２導出部において特異値分解された第１行列と、前記第２導出部において特異値分解された第２行列から、前記通信対象の無線装置に対するキャリブレーション係数と前記通信部に対するキャリブレーション係数を導出する第３導出部と、
を備えることを特徴とする無線装置。
【請求項１５】
前記通信部において規定されている第１ステアリング行列がユニタリ行列であることを特徴とする請求項１４に記載の無線装置。
【請求項１６】
前記通信部において規定されている第１ステアリング行列としてのユニタリ行列は、周波数領域において規定されており、直交行列と循環的なタイムシフトを表す行列の積によって示されていることを特徴とする請求項１５に記載の無線装置。
【請求項１７】
第１行列における行の数および列の数のうちの小さい方よりも、第１行列のランク数が小さくなっていることを検出する検出部と、
前記検出部において検出がなされた場合、前記第１導出部と前記第２導出部と前記第３導出部に対して、キャリブレーション係数の導出の延期を指示する指示部とをさらに備えることを特徴とする請求項１４から１６のいずれかに記載の無線装置。
【請求項１８】
第１行列における行の数および列の数のうちの小さい方よりも、第１行列のランク数が小さくなっていることを検出する検出部と、
前記検出部において検出がなされた場合、前記通信対象の無線装置に備えられる複数のアンテナを複数のグループに分類する手段と、前記第１導出部と前記第２導出部と前記第３導出部に対して、複数のグループのそれぞれを単位にしたキャリブレーション係数の導出を指示する手段とを含む指示部とをさらに備えることを特徴とする請求項１４から１６のいずれかに記載の無線装置。
【請求項１９】
前記通信対象の無線装置に備えられるアンテナの数が、前記通信部における送信アンテナの数よりも大きい場合、前記通信対象の無線装置に備えられる複数のアンテナを複数のグループに分類する手段と、前記第１導出部と前記第２導出部と前記第３導出部に対して、複数のグループのそれぞれを単位にしたキャリブレーション係数の導出を指示する手段とを含む指示部とをさらに備えることを特徴とする請求項１４から１６のいずれかに記載の無線装置。
【請求項２０】
前記通信対象の無線装置から、前記通信対象の無線装置に備えられるアンテナの数を受けつけ、受けつけたアンテナの数をもとに、前記通信対象の無線装置に備えられるアンテナの数が、前記通信部における送信アンテナの数よりも大きいことを検出する検出部をさらに備えることを特徴とする請求項１９に記載の無線装置。
【請求項２１】
前記指示部では、前記通信対象の無線装置に備えられる複数のアンテナのうち、一部のアンテナが複数のグループにそれぞれ含まれるように、複数のグループへの分類を実行することを特徴とする請求項１８から２０のいずれかに記載の無線装置。
【請求項２２】
前記第１導出部は、前記通信対象の無線装置に備えられる複数のアンテナを複数の仮のグループに分類し、複数の仮のグループのそれぞれに含まれるアンテナから送信された信号をもとに、複数の仮のグループのそれぞれに対応した第１行列を導出し、
前記指示部は、複数の仮のグループのそれぞれに対応した第１行列のランク数をもとに、複数のグループへの分類を実行することを特徴とする請求項１８から２１のいずれかに記載の無線装置。
【請求項２３】
前記指示部は、複数のグループのそれぞれに含まれるアンテナから信号を送信するように、前記通信対象の無線装置に指示することを特徴とする請求項１８から２２のいずれかに記載の無線装置。
【請求項２４】
送信すべき少なくともひとつの系列を複数の送信アンテナに分散させるための第１ステアリング行列が規定されており、当該第１ステアリング行列を送信すべき少なくともひとつの系列に乗算した後に、予め保持したキャリブレーション係数を乗算することによって生成した信号を送信する第１無線装置と、
送信すべき少なくともひとつの系列に第２ステアリング行列を乗算することによって生成した信号を送信する第２無線装置とを備え、
前記第２無線装置は、前記第１無線装置から受信した信号をもとに、第１無線装置の送信機能の影響、第１ステアリング行列、第１無線装置からの無線伝送特性、第２無線装置の受信機能の影響、予め保持したキャリブレーション係数の影響が反映された第１行列を導出してから、導出した第１行列を前記第１無線装置に送信し、
前記第１無線装置は、前記第２無線装置から受信した信号をもとに、第２無線装置での送信機能の影響、第２ステアリング行列、第２無線装置からの無線伝送路特性、第１無線装置での受信機能の影響が反映された第２行列を導出する手段と、第１行列と、第２行列と、第１ステアリング行列から、前記第２無線装置に対するキャリブレーション係数を導出する手段を含むことを特徴とする通信システム。
【請求項２５】
送信すべき少なくともひとつの系列を複数の送信アンテナに分散させるための第１ステアリング行列が規定されており、当該第１ステアリング行列を送信すべき少なくともひとつの系列に乗算することによって生成した信号を送信する第１無線装置と、
送信すべき少なくともひとつの系列に第２ステアリング行列を乗算することによって生成した信号を送信する第２無線装置とを備え、
前記第２無線装置は、前記第１無線装置から受信した信号をもとに、第１無線装置の送信機能の影響、第１ステアリング行列、第１無線装置からの無線伝送特性、第２無線装置の受信機能の影響が反映された第１行列を導出してから、導出した第１行列を前記第１無線装置に送信し、
前記第１無線装置は、前記第２無線装置から受信した信号をもとに、第２無線装置での送信機能の影響、第２ステアリング行列、第２無線装置からの無線伝送路特性、第１無線装置での受信機能の影響が反映された第２行列を導出する手段と、第１行列に第１ステアリング行列の逆行列を乗算した結果と第２行列とをそれぞれ特異値分解することによって、前記第１無線装置に対するキャリブレーション係数と前記第２無線装置に対するキャリブレーション係数を導出する手段とを含むことを特徴とする通信システム。
【請求項２６】
送信すべき少なくともひとつの系列を複数の送信アンテナに分散させるための第１ステアリング行列が規定されており、送信すべき少なくともひとつの系列に当該第１ステアリング行列を乗算した後に、予め保持したキャリブレーション係数を乗算してから通信対象の無線装置への送信を実行し、かつ前記通信対象の無線装置において第２ステアリング行列が乗算された少なくともひとつの系列を受信する無線装置において、前記通信対象の無線装置に対するキャリブレーション係数を導出するためのキャリブレーション方法であって、
前記通信対象の無線装置での送信機能の影響、第２ステアリング行列、前記通信対象の無線装置からの無線伝送路特性、本無線装置での受信機能の影響が反映された第１行列を導出し、かつ前記通信対象の無線装置での受信機能の影響、第１ステアリング行列、前記通信対象の無線装置への無線伝送特性、本無線装置での送信機能の影響、予め保持したキャリブレーション係数の影響が反映された第２行列を前記通信対象の無線装置から受けつけ、第１行列と第２行列と第１ステアリング行列から、前記通信対象の無線装置に対するキャリブレーション係数を導出することを特徴とするキャリブレーション方法。
【請求項２７】
送信すべき少なくともひとつの系列を複数の送信アンテナに分散させるための第１ステアリング行列が規定されており、送信すべき少なくともひとつの系列に当該第１ステアリング行列を乗算してから通信対象の無線装置への送信を実行し、かつ前記通信対象の無線装置において第２ステアリング行列が乗算された少なくともひとつの系列を受信する無線装置において、前記通信対象の無線装置に対するキャリブレーション係数を導出するためのキャリブレーション方法であって、
前記通信対象の無線装置での送信機能の影響、第２ステアリング行列、前記通信対象の無線装置からの無線伝送路特性、本無線装置での受信機能の影響が反映された第１行列を導出し、かつ本無線装置での送信機能の影響、第１ステアリング行列、前記通信対象の無線装置への無線伝送特性、前記通信対象の無線装置での受信機能が反映された第２行列を前記通信対象の無線装置から受けつけ、第２行列に第１ステアリング行列の逆行列を乗算した結果と第１行列とをそれぞれ特異値分解することによって、前記通信対象の無線装置に対するキャリブレーション係数と前記本通信装置に対するキャリブレーション係数を導出することを特徴とするキャリブレーション方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャリブレーション技術に関し、特に複数のアンテナにおけるミスマッチを補正するキャリブレーション方法ならびにそれを利用した無線装置および通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
高速なデータ伝送を可能にしつつ、マルチパス環境下に強い通信方式として、マルチキャリア方式のひとつであるＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）変調方式がある。このＯＦＤＭ変調方式は、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）の標準化規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ａ，ｇやＨＩＰＥＲＬＡＮ／２に適用されている。このような無線ＬＡＮにおけるバースト信号は、一般的に周波数選択性フェージングの影響を受けるので、受信装置は、伝送路推定を動的に実行する。
【０００３】
受信装置が伝送路推定を実行するために、バースト信号内に、２種類の既知信号が設けられている。ひとつは、バースト信号の先頭部分において、すべてのキャリアに対して設けられた既知信号であり、いわゆるプリアンブルやトレーニング信号といわれるものである。もうひとつは、バースト信号のデータ区間中において、一部のキャリアに対して設けられた既知信号であり、いわゆるパイロット信号といわれるものである（例えば、非特許文献１参照。）。
【非特許文献１】Ｓｉｎｅｍ  Ｃｏｌｅｒｉ，Ｍｕｓｔａｆａ  Ｅｒｇｅｎ，Ａｎｕｊ  Ｐｕｒｉ，  ａｎｄ  Ａｈｍａｄ  Ｂａｈａｉ，"Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｐｉｌｏｔ  Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ  ｉｎ  ＯＦＤＭ  Ｓｙｓｔｅｍｓ"，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ，ｖｏｌ．４８，Ｎｏ．３，ｐｐ．２２３−２２９，Ｓｅｐｔ．２００２．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ワイヤレス通信において、周波数資源を有効利用するための技術のひとつが、アダプティブアレイアンテナ技術である。アダプティブアレイアンテナ技術は、複数のアンテナのそれぞれに対応した信号の振幅と位相を制御することによって、アンテナの指向性パターンを制御する（以下、このような指向性パターンを「適応的なパターン」という）。このようなアダプティブアレイアンテナ技術によってデータレートを高速化するための技術が、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）システムである。ＭＩＭＯシステムでは、送信装置と受信装置がそれぞれ複数のアンテナを備え、それぞれのアンテナに対応したチャネルを設定する。そのため、ＭＩＭＯシステムは、送信装置と受信装置との間の通信に対して、最大アンテナ数までのチャネルを設定することによって、データレートを向上させる。さらに、このようなＭＩＭＯシステムに、ＯＦＤＭ変調方式を組合せれば、データレートはさらに高速化される。
【０００５】
ＭＩＭＯシステムでの送信装置と受信装置におけるアンテナの指向性パターンの組合せは、例えば、以下のように示される。ひとつは、送信装置のアンテナがオムニパターンを有し、受信装置のアンテナが適応的なパターンを有する場合である。別のものは、送信装置のアンテナと受信装置のアンテナの両者が、適応的なパターンを有する場合である。前者の方がシステムを簡略化できるが、後者の方が、アンテナの指向性パターンをより詳細に制御するので、特性を向上できる。後者の場合、送信装置が送信のアダプティブアレイ信号処理を実行するために、受信装置から、伝送路推定用の既知信号が予め提供される。さらに、アダプティブアレイアンテナ制御の精度を向上させるために、送信装置は、送信装置に含まれた複数のアンテナと、受信装置に含まれた複数のアンテナ間において、すべての組合せに対応した伝送路特性を取得すべきである。そのため、受信装置は、すべてのアンテナから伝送路推定用の既知信号を送信する。以下、データの通信に使用すべきアンテナの本数に関係なく、複数のアンテナから送信される伝送路推定用の既知信号を「トレーニング信号」という。
【０００６】
トレーニング信号の後段にデータが配置されている場合、トレーニング信号が送信されるアンテナの数と、データが送信されるアンテナの数が異なれば、受信側において、トレーニング信号に対する信号強度とデータに対する信号強度に差異が生じる。この差異が大きくなれば、トレーニング信号とデータのうちの少なくともひとつに対する信号強度が、ＡＧＣによって適切に制御できなくなる。その結果、トレーニング信号による伝送路推定やデータの受信特性が悪化する。このような悪化を抑制するために、トレーニング信号の送信側は、送信すべきデータおよびトレーニング信号（以下、並列に処理されるトレーニング信号やデータのそれぞれあるいはまとまりを「系列」という）に対して、ステアリング行列を乗算することによって、ステアリング行列が乗算されたトレーニング信号と、トレーニング信号の数まで数を増加させたデータを生成する。
【０００７】
本発明者はこうした状況下、以下の課題を認識するに至った。送信装置を含む無線装置が、送信の際にアダプティブアレイ信号処理を実行する場合、送信のためのアナログ回路と受信のためのアナログ回路とのミスマッチ（以下、単に「ミスマッチ」という）が、アンテナ単位に異なっていれば、送信の際の指向性パターンが所望のものと異なってくる。すなわち、無線装置は、受信した信号をもとに、送信の際の指向性パターンを形成するためのウエイトを計算するが、アンテナ単位に異なったミスマッチによって、ウエイトによって実現されるべき指向性パターンでない指向性パターンを実現する。そのため、複数のアンテナに対するキャリブレーションが必要になる。このようなキャリブレーションは、前述のようなステアリング行列が適用される条件でも実行可能であるべきである。
【０００８】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、ステアリング行列が適用される場合においても、複数のアンテナに対するキャリブレーションを実行するキャリブレーション技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の無線装置は、送信すべき少なくともひとつの系列を複数の送信アンテナに分散させるための第１ステアリング行列が規定されており、送信すべき少なくともひとつの系列に当該第１ステアリング行列を乗算した後に、予め保持したキャリブレーション係数を乗算してから通信対象の無線装置への送信を実行し、かつ通信対象の無線装置において第２ステアリング行列が乗算された少なくともひとつの系列を受信する通信部と、通信部を介して、通信対象の無線装置での送信機能の影響、第２ステアリング行列、通信対象の無線装置からの無線伝送路特性、通信部での受信機能の影響が反映された第１行列を導出し、かつ通信対象の無線装置での受信機能の影響、第１ステアリング行列、通信対象の無線装置への無線伝送特性、通信部での送信機能の影響、予め保持したキャリブレーション係数の影響が反映された第２行列を通信対象の無線装置から受けつける第１導出部と、第１導出部において導出した第１行列と、第１導出部において受けつけた第２行列と、通信部における第１ステアリング行列から、通信対象の無線装置に対するキャリブレーション係数を導出する第２導出部と、を備える。
【００１０】
この態様によると、第１行列、第２行列、第１ステアリング行列を使用することによって、通信対象の無線装置に対するキャリブレーション係数を導出するので、通信対象の無線装置における第２ステアリング行列を認識していなくても、キャリブレーション係数を導出できる。
【００１１】
第２導出部は、第１ステアリング行列の逆行列と第２行列とを乗算する手段と、乗算した結果の転置行列と第１行列の逆行列とを乗算することによって、通信対象の無線装置に対するキャリブレーション係数を導出する手段とを含んでもよい。この場合、第１行列、第２行列、第１ステアリング行列に対する行列の演算を実行するだけであるので、通信対象の無線装置における第２ステアリング行列を認識していなくても、キャリブレーション係数を導出できる。
【００１２】
第２導出部は、第１ステアリング行列の逆行列と第２行列とを乗算する手段と、第１行列と第３行列と第１行列との積が第１行列になる関係を満たすような第３行列を導出する手段と、乗算した結果の転置行列と第３行列とを乗算することによって、通信対象の無線装置に対するキャリブレーション係数を導出する手段とを含んでもよい。「第３行列」は、第１行列をＨと示したときに、ＨＨ−Ｈ＝Ｈとなる関係における「Ｈ−」に相当し、一般化逆行列であってもよい。この場合、第３行列を使用するので、第１行列の形式にかかわらず、通信対象の無線装置における第２ステアリング行列を認識せずに、キャリブレーション係数を導出できる。
【００１３】
第１行列における行の数および列の数のうちの小さい方よりも、第１行列のランク数が小さくなっていることを検出する検出部と、検出部において検出がなされた場合、第１導出部と第２導出部に対して、キャリブレーション係数の導出の延期を指示する指示部とをさらに備えてもよい。「延期」とは、所定の期間経過後に、キャリブレーション係数の導出がなされることを意味する。そのため、一旦、キャリブレーション係数が導出され、所定の期間経過後に、キャリブレーション係数が再び導出される場合であってもよい。この場合、キャリブレーション係数の導出を延期するので、その間に無線伝送路のランク数が増加すれば、キャリブレーション係数を正確に導出できる。
【００１４】
第１行列における行の数および列の数のうちの小さい方よりも、第１行列のランク数が小さくなっていることを検出する検出部と、検出部において検出がなされた場合、通信対象の無線装置に備えられる複数のアンテナを複数のグループに分類する手段と、第１導出部と第２導出部に対して、複数のグループのそれぞれを単位にしたキャリブレーション係数の導出を指示する手段とを含む指示部とをさらに備えてもよい。この場合、複数のアンテナを複数のグループに分類することによって、第１行列における行の数および列の数のうちの小さい方よりも、第１行列のランク数が小さくなっていることを回避できるので、キャリブレーション係数を正確に導出できる。
【００１５】
通信対象の無線装置に備えられるアンテナの数が、通信部における送信アンテナの数よりも大きい場合、通信対象の無線装置に備えられる複数のアンテナを複数のグループに分類する手段と、第１導出部と第２導出部に対して、複数のグループのそれぞれを単位にしたキャリブレーション係数の導出を指示する手段とを含んでもよい。この場合、複数のアンテナを複数のグループに分類することによって、通信対象の無線装置に備えられるアンテナの数が、通信部における送信アンテナの数よりも大きくなっていることを回避できるので、キャリブレーション係数を正確に導出できる。
【００１６】
通信対象の無線装置から、通信対象の無線装置に備えられるアンテナの数を受けつけ、受けつけたアンテナの数をもとに、通信対象の無線装置に備えられるアンテナの数が、通信部における送信アンテナの数よりも大きいことを検出する検出部をさらに備えてもよい。この場合、通信対象の無線装置に備えられるアンテナの数をもとに、第１行列のランク数が小さくなっていることを検出するので、検出の精度を向上できる。
【００１７】
指示部では、通信対象の無線装置に備えられる複数のアンテナのうち、一部のアンテナが複数のグループにそれぞれ含まれるように、複数のグループへの分類を実行してもよい。この場合、複数のグループのそれぞれの中に、一部のアンテナが含まれるので、一部のアンテナに対する相対的な誤差として、キャリブレーション係数を導出できる。
【００１８】
第１導出部は、通信対象の無線装置に備えられる複数のアンテナを複数の仮のグループに分類し、複数の仮のグループのそれぞれに含まれるアンテナから送信された信号をもとに、複数の仮のグループのそれぞれに対応した第１行列を導出し、指示部は、複数の仮のグループのそれぞれに対応した第１行列のランク数をもとに、複数のグループへの分類を実行してもよい。この場合、第１行列のランク数がある程度高くなるようなアンテナと組合せとなるように、グループへの分類を実行するので、グループに対するキャリブレーション係数の導出の精度を向上できる。
【００１９】
指示部は、複数のグループのそれぞれに含まれるアンテナから信号を送信するように、通信対象の無線装置に指示してもよい。この場合、複数のグループのそれぞれに含まれるアンテナから、信号が送信されるので、第１行列を正確に導出できる。
【００２０】
本発明の別の態様もまた、無線装置である。この装置は、送信すべき少なくともひとつの系列を複数の送信アンテナに分散させるための第１ステアリング行列が規定されており、送信すべき少なくともひとつの系列に当該第１ステアリング行列を乗算してから通信対象の無線装置への送信を実行し、かつ通信対象の無線装置において第２ステアリング行列が乗算された少なくともひとつの系列を受信する通信部と、通信部を介して、通信対象の無線装置での送信機能の影響、第２ステアリング行列、通信対象の無線装置からの無線伝送路特性、通信部での受信機能の影響が反映された第１行列を導出し、かつ通信部での送信機能の影響、第１ステアリング行列、通信対象の無線装置への無線伝送特性、通信対象の無線装置での受信機能が反映された第２行列を通信対象の無線装置から受けつける第１導出部と、第１導出部において導出した第１行列を特異値分解し、かつ第１導出部において受けつけた第２行列に第１ステアリング行列の逆行列を乗算した結果を特異値分解する第２導出部と、第２導出部において特異値分解された第１行列と、第２導出部において特異値分解された第２行列から、通信対象の無線装置に対するキャリブレーション係数と通信部に対するキャリブレーション係数を導出する第３導出部と、を備える。
【００２１】
この態様によると、第１行列と第２行列をそれぞれ特異値分解した結果を使用することによって、通信対象の無線装置に対するキャリブレーション係数と通信部に対するキャリブレーション係数を導出するので、通信部に対するキャリブレーション係数が予め導出されていない場合であっても、通信対象の無線装置に対するキャリブレーション係数を導出できる。
【００２２】
通信部において規定されている第１ステアリング行列がユニタリ行列であってもよい。通信部において規定されている第１ステアリング行列としてのユニタリ行列は、周波数領域において規定されており、直交行列と循環的なタイムシフトを表す行列の積によって示されていてもよい。この場合、ＯＦＤＭ方式に対して有効である。
【００２３】
第１行列における行の数および列の数のうちの小さい方よりも、第１行列のランク数が小さくなっていることを検出する検出部と、検出部において検出がなされた場合、第１導出部と第２導出部と第３導出部に対して、キャリブレーション係数の導出の延期を指示する指示部とをさらに備えてもよい。この場合、キャリブレーション係数の導出を延期するので、その間に無線伝送路のランク数が増加すれば、キャリブレーション係数を正確に導出できる。
【００２４】
第１行列における行の数および列の数のうちの小さい方よりも、第１行列のランク数が小さくなっていることを検出する検出部と、検出部において検出がなされた場合、通信対象の無線装置に備えられる複数のアンテナを複数のグループに分類する手段と、第１導出部と第２導出部と第３導出部に対して、複数のグループのそれぞれを単位にしたキャリブレーション係数の導出を指示する手段とを含む指示部とをさらに備えてもよい。この場合、複数のアンテナを複数のグループに分類することによって、第１行列における行の数および列の数のうちの小さい方よりも、第１行列のランク数が小さくなっていることを回避できるので、キャリブレーション係数を正確に導出できる。
【００２５】
通信対象の無線装置に備えられるアンテナの数が、通信部における送信アンテナの数よりも大きい場合、通信対象の無線装置に備えられる複数のアンテナを複数のグループに分類する手段と、第１導出部と第２導出部と第３導出部に対して、複数のグループのそれぞれを単位にしたキャリブレーション係数の導出を指示する手段とを含む指示部とをさらに備えてもよい。この場合、複数のアンテナを複数のグループに分類することによって、通信対象の無線装置に備えられるアンテナの数が、通信部における送信アンテナの数よりも大きくなっていることを回避できるので、キャリブレーション係数を正確に導出できる。
【００２６】
本発明のさらに別の態様は、通信システムである。この通信システムは、送信すべき少なくともひとつの系列を複数の送信アンテナに分散させるための第１ステアリング行列が規定されており、当該第１ステアリング行列を送信すべき少なくともひとつの系列に乗算した後に、予め保持したキャリブレーション係数を乗算することによって生成した信号を送信する第１無線装置と、送信すべき少なくともひとつの系列に第２ステアリング行列を乗算することによって生成した信号を送信する第２無線装置とを備える。第２無線装置は、第１無線装置から受信した信号をもとに、第１無線装置の送信機能の影響、第１ステアリング行列、第１無線装置からの無線伝送特性、第２無線装置の受信機能の影響、予め保持したキャリブレーション係数の影響が反映された第１行列を導出してから、導出した第１行列を第１無線装置に送信し、第１無線装置は、第２無線装置から受信した信号をもとに、第２無線装置での送信機能の影響、第２ステアリング行列、第２無線装置からの無線伝送路特性、第１無線装置での受信機能の影響が反映された第２行列を導出する手段と、第１行列と、第２行列と、第１ステアリング行列から、第２無線装置に対するキャリブレーション係数を導出する手段を含む。
【００２７】
この態様によると、第１行列、第２行列、第１ステアリング行列を使用することによって、第２無線装置に対するキャリブレーション係数を導出するので、第２無線装置における第２ステアリング行列を認識していなくても、キャリブレーション係数を導出できる。
【００２８】
第１無線装置は、第１ステアリング行列の逆行列と第１行列とを乗算する手段と、乗算した結果の転置行列と第２行列の逆行列とを乗算することによって、第２無線装置に対するキャリブレーション係数を導出する手段とを含んでもよい。第１無線装置は、第２行列が非正則行列である場合あるいは正方行列でない場合、第１ステアリング行列の逆行列と第１行列とを乗算する手段と、第２行列と第３行列と第２行列との積が第２行列になる関係を満たすような第３行列を導出する手段と、乗算した結果の転置行列と第３行列とを乗算することによって、第２無線装置に対するキャリブレーション係数を導出する手段とを含んでもよい。第１無線装置は、第１ステアリング行列の逆行列と第１行列とを乗算する手段と、第２行列と第３行列と第２行列との積が第２行列になる関係を満たすような第３行列を導出する手段と、乗算した結果の転置行列と第３行列とを乗算することによって、第２無線装置に対するキャリブレーション係数を導出する手段とを含んでもよい。
【００２９】
第１無線装置は、第２行列における行の数および列の数のうちの小さい方よりも、第２行列のランク数が小さくなっていることを検出する手段と、検出する手段において検出がなされた場合、キャリブレーション係数の導出の延期を決定する手段とをさらに含んでもよい。第１無線装置は、第２行列における行の数および列の数のうちの小さい方よりも、第２行列のランク数が小さくなっていることを検出する手段と、検出する手段において検出がなされた場合、第２無線装置に備えられる複数のアンテナを複数のグループに分類する手段と、複数のグループのそれぞれを単位にしたキャリブレーション係数の導出を決定する手段とを含んでもよい。
【００３０】
第１無線装置は、第２無線装置に備えられるアンテナの数が、送信アンテナの数よりも大きい場合、第２無線装置に備えられる複数のアンテナを複数のグループに分類する手段と、複数のグループのそれぞれを単位にしたキャリブレーション係数の導出を決定する手段とを含んでもよい。第１無線装置は、第２無線装置から、第２無線装置に備えられるアンテナの数を受けつけ、受けつけたアンテナの数をもとに、第２無線装置に備えられるアンテナの数が、送信アンテナの数よりも大きいことを検出する手段をさらに備えてもよい。
【００３１】
第１無線装置では、第２無線装置に備えられる複数のアンテナのうち、一部のアンテナが複数のグループにそれぞれ含まれるように、複数のグループへの分類を実行してもよい。第１無線装置は、第２無線装置に備えられる複数のアンテナを複数の仮のグループに分類し、複数の仮のグループのそれぞれに含まれるアンテナから送信された信号をもとに、複数の仮のグループのそれぞれに対応した第２行列を導出する手段と、複数の仮のグループのそれぞれに対応した第２行列のランク数をもとに、複数のグループへの分類を実行する手段を含んでもよい。第１無線装置は、複数のグループのそれぞれに含まれるアンテナから信号を送信するように、第２無線装置に指示してもよい。
【００３２】
本発明のさらに別の態様もまた、通信システムである。この通信システムは、送信すべき少なくともひとつの系列を複数の送信アンテナに分散させるための第１ステアリング行列が規定されており、当該第１ステアリング行列を送信すべき少なくともひとつの系列に乗算することによって生成した信号を送信する第１無線装置と、送信すべき少なくともひとつの系列に第２ステアリング行列を乗算することによって生成した信号を送信する第２無線装置とを備える。第２無線装置は、第１無線装置から受信した信号をもとに、第１無線装置の送信機能の影響、第１ステアリング行列、第１無線装置からの無線伝送特性、第２無線装置の受信機能の影響が反映された第１行列を導出してから、導出した第１行列を第１無線装置に送信し、第１無線装置は、第２無線装置から受信した信号をもとに、第２無線装置での送信機能の影響、第２ステアリング行列、第２無線装置からの無線伝送路特性、第１無線装置での受信機能の影響が反映された第２行列を導出する手段と、第１行列に第１ステアリング行列の逆行列を乗算した結果と第２行列とをそれぞれ特異値分解することによって、第１無線装置に対するキャリブレーション係数と第２無線装置に対するキャリブレーション係数を導出する手段とを含む。
【００３３】
この態様によると、第１行列と第２行列をそれぞれ特異値分解した結果を使用することによって、通信対象の無線装置に対するキャリブレーション係数と通信部に対するキャリブレーション係数を導出するので、第１無線装置に対するキャリブレーション係数が予め導出されていない場合であっても、第２無線装置に対するキャリブレーション係数を導出できる。
【００３４】
第１無線装置において規定されている第１ステアリング行列がユニタリ行列であってもよい。第１無線装置において規定されている第１ステアリング行列としてのユニタリ行列は、周波数領域において規定されており、直交行列と循環的なタイムシフトを表す行列の積によって示されていてもよい。
【００３５】
本発明のさらに別の態様は、キャリブレーション方法である。この方法は、送信すべき少なくともひとつの系列を複数の送信アンテナに分散させるための第１ステアリング行列が規定されており、送信すべき少なくともひとつの系列に当該第１ステアリング行列を乗算した後に、予め保持したキャリブレーション係数を乗算してから通信対象の無線装置への送信を実行し、かつ通信対象の無線装置において第２ステアリング行列が乗算された少なくともひとつの系列を受信する無線装置において、通信対象の無線装置に対するキャリブレーション係数を導出するためのキャリブレーション方法であって、通信対象の無線装置での送信機能の影響、第２ステアリング行列、通信対象の無線装置からの無線伝送路特性、本無線装置での受信機能の影響が反映された第１行列を導出し、かつ通信対象の無線装置での受信機能の影響、第１ステアリング行列、通信対象の無線装置への無線伝送特性、本無線装置での送信機能の影響、予め保持したキャリブレーション係数の影響が反映された第２行列を通信対象の無線装置から受けつけ、第１行列と第２行列と第１ステアリング行列から、通信対象の無線装置に対するキャリブレーション係数を導出する。
【００３６】
第１ステアリング行列の逆行列と第２行列とを乗算するステップと、乗算した結果の転置行列と第１行列の逆行列とを乗算することによって、通信対象の無線装置に対するキャリブレーション係数を導出するステップとを含んでもよい。第１行列が非正則行列である場合あるいは正方行列でない場合、第１ステアリング行列の逆行列と第２行列とを乗算するステップと、第１行列と第３行列と第１行列との積が第１行列になる関係を満たすような第３行列を導出するステップと、乗算した結果の転置行列と第３行列とを乗算することによって、通信対象の無線装置に対するキャリブレーション係数を導出するステップとを含んでもよい。第１ステアリング行列の逆行列と第２行列とを乗算するステップと、第１行列と第３行列と第１行列との積が第１行列になる関係を満たすような第３行列を導出するステップと、乗算した結果の転置行列と第３行列とを乗算することによって、通信対象の無線装置に対するキャリブレーション係数を導出するステップとを含んでもよい。
【００３７】
第１行列における行の数および列の数のうちの小さい方よりも、第１行列のランク数が小さくなっていることを検出するステップと、検出がなされた場合、キャリブレーション係数の導出の延期を決定するステップとをさらに備えてもよい。第１行列における行の数および列の数のうちの小さい方よりも、第１行列のランク数が小さくなっていることを検出するステップと、検出がなされた場合、通信対象の無線装置に備えられる複数のアンテナを複数のグループに分類するステップと、複数のグループのそれぞれを単位にしたキャリブレーション係数の導出を決定するステップとをさらに備えてもよい。
【００３８】
通信対象の無線装置に備えられるアンテナの数が、送信アンテナの数よりも大きい場合、通信対象の無線装置に備えられる複数のアンテナを複数のグループに分類するステップと、複数のグループのそれぞれを単位にしたキャリブレーション係数の導出を決定するステップとをさらに備えてもよい。通信対象の無線装置から、通信対象の無線装置に備えられるアンテナの数を受けつけ、受けつけたアンテナの数をもとに、通信対象の無線装置に備えられるアンテナの数が、送信アンテナの数よりも大きいことを検出するステップをさらに備えてもよい。
【００３９】
通信対象の無線装置に備えられる複数のアンテナのうち、一部のアンテナが複数のグループにそれぞれ含まれるように、複数のグループへの分類を実行してもよい。通信対象の無線装置に備えられる複数のアンテナを複数の仮のグループに分類し、複数の仮のグループのそれぞれに含まれるアンテナから送信された信号をもとに、複数の仮のグループのそれぞれに対応した第１行列を導出するステップと、複数の仮のグループのそれぞれに対応した第１行列のランク数をもとに、複数のグループへの分類を実行するステップをさらに備えてもよい。複数のグループのそれぞれに含まれるアンテナから信号を送信するように、通信対象の無線装置に指示してもよい。
【００４０】
本発明のさらに別の態様もまた、キャリブレーション方法である。この方法は、送信すべき少なくともひとつの系列を複数の送信アンテナに分散させるための第１ステアリング行列が規定されており、送信すべき少なくともひとつの系列に当該第１ステアリング行列を乗算してから通信対象の無線装置への送信を実行し、かつ通信対象の無線装置において第２ステアリング行列が乗算された少なくともひとつの系列を受信する無線装置において、通信対象の無線装置に対するキャリブレーション係数を導出するためのキャリブレーション方法であって、通信対象の無線装置での送信機能の影響、第２ステアリング行列、通信対象の無線装置からの無線伝送路特性、本無線装置での受信機能の影響が反映された第１行列を導出し、かつ本無線装置での送信機能の影響、第１ステアリング行列、通信対象の無線装置への無線伝送特性、通信対象の無線装置での受信機能が反映された第２行列を通信対象の無線装置から受けつけ、第２行列に第１ステアリング行列の逆行列を乗算した結果と第１行列とをそれぞれ特異値分解することによって、通信対象の無線装置に対するキャリブレーション係数と本通信装置に対するキャリブレーション係数を導出する。
【００４１】
第１ステアリング行列がユニタリ行列であってもよい。第１ステアリング行列としてのユニタリ行列は、周波数領域において規定されており、直交行列と循環的なタイムシフトを表す行列の積によって示されていてもよい。
【００４２】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、ステアリング行列が適用される場合においても、複数のアンテナに対するキャリブレーションを実行できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例は、基地局装置と端末装置によって構成されるＭＩＭＯシステムに関する。ここで、基地局装置は、ビームフォーミング送信を実行するが、端末装置は、ビームフォーミング送信を実行せずに、ステアリング行列の乗算を実行する。基地局装置は、ビームフォーミングを実行する前に、各端末装置に対してキャリブレーションを実行する。そのキャリブレーションを実行する際に、基地局装置は、ビームフォーミング送信を実行せずに、ステアリング行列の乗算を実行する。前述のごとく、送信すべき少なくともひとつの系列に含まれたトレーニング信号およびデータに対して、ステアリング行列を乗算することによって、トレーニング信号とデータの受信側における電力差を小さくする。基地局装置は、このようなステアリング行列が乗算されたトレーニング信号から推定された伝送路特性を使用して、ビームフォーミング送信を実行する。基地局装置や端末装置は、アンテナ単位に異なったミスマッチを低減することを目的として、キャリブレーションを実行する。そのため、キャリブレーション時に交換されるトレーニング信号に、ステアリング行列が適用される場合においても対応できるようなキャリブレーションが要求される。また、端末装置の装置構成を容易にするために、端末装置に対するキャリブレーションは、基地局装置においてなされる方が望ましい。そのため、本実施例では、以下のように、キャリブレーションを実行する。
【００４５】
なお前提として、基地局装置に対するキャリブレーションは、既に終了しているものとする。端末装置に伝送路特性を推定させるために、基地局装置は、トレーニング信号を送信する。端末装置は、基地局装置の複数のアンテナと、端末装置の複数のアンテナとの組合せにそれぞれ対応した伝送路特性を推定する（以下、組合せのそれぞれ対応した伝送路特性を行列の形式等にまとめたものを「Ｈ行列」という）。また、端末装置おいて推定されたＨ行列は、下り回線の伝送路特性に相当する。さらに、基地局装置に伝送路特性を推定させるために、端末装置は、トレーニング信号を送信する。その際、端末装置は、下り回線のＨ行列をデータとして送信する。なお、端末装置は、Ｈ行列の転置をデータとして送信してもよい。その場合、基地局装置は、Ｈ行列の転置を認識していれば、以下に説明する動作と同様の動作を実行できる。基地局装置は、基地局装置の複数のアンテナと、端末装置の複数のアンテナとの組合せにそれぞれ対応した伝送路特性をＨ行列として推定する。当該Ｈ行列は、上り回線の伝送路特性に相当する。
【００４６】
ここで、Ｈ行列に含まれる伝送路特性には、無線伝送路としての伝送路特性の他に、ステアリング行列、送受信系のアナログ回路のミスマッチの影響も含まれている。以下、このような総合的な伝送路特性も、単に伝送路特性というものとする。基地局装置は、上り回線のＨ行列、下り回線のＨ行列、基地局装置でのステアリング行列を使用しながら、端末装置に対するキャリブレーションを実行して、キャリブレーション係数を導出する。なお、キャリブレーション係数は、その後に実行されるビームフォーミング送信の際に、使用される。以上のような処理によって、基地局装置は、端末装置において適用されるステアリング行列を認識していなくても、端末装置に対するキャリブレーションを実行できる。
【００４７】
図１は、本発明の実施例に係るマルチキャリア信号のスペクトルを示す。特に、図１は、ＯＦＤＭ変調方式での信号のスペクトルを示す。ＯＦＤＭ変調方式における複数のキャリアのひとつをサブキャリアと一般的に呼ぶが、ここではひとつのサブキャリアを「サブキャリア番号」によって指定するものとする。ここでは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格と同様に、サブキャリア番号「−２６」から「２６」までの５３サブキャリアが規定されている。なお、サブキャリア番号「０」は、ベースバンド信号における直流成分の影響を低減するため、ヌルに設定されている。それぞれのサブキャリアは、可変に設定された変調方式によって変調されている。
【００４８】
変調方式には、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）、ＱＳＰＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）、１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、６４ＱＡＭのいずれかが使用される。また、これらの信号には、誤り訂正方式として、畳み込み符号化が適用されている。畳み込み符号化の符号化率は、１／２、３／４等に設定される。さらに、ＭＩＭＯシステムにおいて使用されるアンテナの本数は、可変に設定される。その結果、変調方式、符号化率、アンテナ本数の値が可変に設定されることによって、データレートも可変に設定される。
【００４９】
図２は、本発明の実施例に係る通信システムの構成を示す。通信システム１００は、基地局装置１０、端末装置９０を含む。また、基地局装置１０は、アンテナ１２と総称される第１アンテナ１２ａ、第２アンテナ１２ｂ、第３アンテナ１２ｃ、第４アンテナ１２ｄを含み、端末装置９０は、アンテナ１４と総称される第１アンテナ１４ａ、第２アンテナ１４ｂ、第３アンテナ１４ｃ、第４アンテナ１４ｄを含む。下り回線では、基地局装置１０が送信装置に相当し、端末装置９０の受信装置に相当する。上り回線では、下り回線と反対の対応になる。
【００５０】
通信システム１００の構成を説明する前に、ＭＩＭＯシステムの概略を説明する。下り回線を説明の対象とし、データは、基地局装置１０から端末装置９０に送信されているものとする。基地局装置１０は、第１アンテナ１２ａから第４アンテナ１２ｄのそれぞれから、異なったデータを送信する。その結果、データレートが高速になる。端末装置９０は、第１アンテナ１４ａから第４アンテナ１４ｄによって、データを受信する。さらに、端末装置９０は、アダプティブアレイ信号処理によって、第１アンテナ１２ａから第４アンテナ１２ｄのそれぞれから送信されたデータを独立に復調する。
【００５１】
ここで、アンテナ１２の本数は「４」であり、アンテナ１４の本数も「４」であるので、アンテナ１２とアンテナ１４の間の伝送路の組合せは「１６」になる。第ｉアンテナ１２ｉから第ｊアンテナ１４ｊとの間の伝送路特性をｈｉｊと示す。図中において、第１アンテナ１２ａと第１アンテナ１４ａとの間の伝送路特性がｈ１１、第１アンテナ１２ａから第２アンテナ１４ｂとの間の伝送路特性がｈ１２、第２アンテナ１２ｂと第１アンテナ１４ａとの間の伝送路特性がｈ２１、第２アンテナ１２ｂから第２アンテナ１４ｂとの間の伝送路特性がｈ２２、第４アンテナ１２ｄから第４アンテナ１４ｄとの間の伝送路特性がｈ４４と示されている。なお、これら以外の伝送路は、図の明瞭化のために省略する。
【００５２】
端末装置９０は、アダプティブアレイ信号処理によって、第１アンテナ１２ａから第２アンテナ１２ｂによってそれぞれ送信されたデータを独立して復調できるように動作する。さらに、基地局装置１０は、送信の際に第１アンテナ１２ａから第４アンテナ１２ｄに対してアダプティブアレイ信号処理を実行する。このように送信側の基地局装置１０もアダプティブアレイ信号処理を実行することによって、ＭＩＭＯシステムにおける空間の分割が確実になる。その結果、複数のアンテナ１２において送信される信号間の干渉が小さくなるので、本実施例は、通信品質を向上できる。なお、基地局装置１０と端末装置９０の動作が、反対になってもよい。
【００５３】
詳細は後述するが、以上のような通信システム１００の構成において、キャリブレーションは以下のように実行される。基地局装置１０は、ステアリング行列Ｑ（１）を規定している。基地局装置１０は、Ｑ（１）を送信すべき少なくともひとつの系列に乗算することによって、ステアリング行列が乗算されたトレーニング信号、トレーニング信号の数まで数を増加させたデータを生成する。さらに、基地局装置１０は、予め保持したキャリブレーション係数ＣＡＵＴＯ（１）を乗算することによって生成した信号を送信する。端末装置９０は、トレーニング信号およびデータにステアリング行列Ｑ（２）を乗算することによって生成した信号を送信する。
【００５４】
また、端末装置９０は、基地局装置１０から受信したトレーニング信号をもとに、Ｈ行列を導出する。このＨ行列には、基地局装置１０の送信機能の影響、ステアリング行列Ｑ（１）、基地局装置１０からの無線伝送特性、端末装置９０の受信機能の影響、キャリブレーション係数ＣＡＵＴＯ（１）の影響が反映されている。さらに、端末装置９０は、導出したＨ行列を基地局装置１０に送信する。基地局装置１０は、端末装置９０から受信したトレーニング信号をもとに、Ｈ行列を導出する。このＨ行列には、端末装置９０での送信機能の影響、ステアリング行列Ｑ（２）、端末装置９０からの無線伝送路特性、基地局装置１０での受信機能の影響が反映されている。また、基地局装置１０は、ふたつのＨ行列とステアリング行列Ｑ（１）から、端末装置９０に対するキャリブレーション係数を導出する。
【００５５】
図３は、基地局装置１０の構成を示す。基地局装置１０は、無線部２０と総称される第１無線部２０ａ、第２無線部２０ｂ、第４無線部２０ｄ、処理部２２、変復調部２４、ＩＦ部２６、制御部３０を含む。また信号として、時間領域信号２００と総称される第１時間領域信号２００ａ、第２時間領域信号２００ｂ、第４時間領域信号２００ｄ、周波数領域信号２０２と総称される第１周波数領域信号２０２ａ、第２周波数領域信号２０２ｂを含む。ここでは、説明を明瞭にするために、送信されるべき系列と受信した系列に含まれるデータの数「２」と、トレーニング信号の数「４」を固定している。しかしながら、これらの数は、適応的に調節されてもよい。なお、以下の説明において、送信動作は、下り回線の通信に相当し、受信動作は、上り回線の通信に相当する。
【００５６】
無線部２０は、受信動作として、アンテナ１２によって受信した無線周波数の信号を周波数変換し、ベースバンドの信号を導出する。無線部２０は、ベースバンドの信号を時間領域信号２００として処理部２２に出力する。一般的に、ベースバンドの信号は、同相成分と直交成分によって形成されるので、ふたつの信号線によって伝送されるべきであるが、ここでは、図を明瞭にするためにひとつの信号線だけを示すものとする。また、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）やＡ／Ｄ変換部も含まれる。無線部２０は、送信動作として、処理部２２からのベースバンドの信号を周波数変換し、無線周波数の信号を導出する。ここで、処理部２２からのベースバンドの信号も時間領域信号２００として示す。無線部２０は、無線周波数の信号をアンテナ１２に出力する。また、ＰＡ（Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、Ｄ／Ａ変換部も含まれる。時間領域信号２００は、時間領域に変換されたマルチキャリア信号であり、デジタル信号であるものとする。さらに、無線部２０において処理される信号は、バースト信号を形成しており、そのバーストフォーマットには、前段にトレーニング信号が配置され、後段にデータが配置されている。
【００５７】
処理部２２は、受信動作として、複数の時間領域信号２００をそれぞれ周波数領域に変換し、周波数領域の信号に対してアダプティブアレイ信号処理を実行する。処理部２２は、アダプティブアレイ信号処理の結果を周波数領域信号２０２として出力する。ひとつの周波数領域信号２０２が、図示しない端末装置９０から送信されるひとつの系列に含まれたデータに相当する。処理部２２は、送信動作として、変復調部２４から、周波数領域の信号としての周波数領域信号２０２を入力し、アダプティブアレイ信号処理を実行する。すなわち、ビームフォーミングが実行される。また、処理部２２は、ビームフォーミングの際に、端末装置９０に対するキャリブレーション係数を使用する。さらに、処理部２２は、基地局装置１０に対するキャリブレーション係数によって、アダプティブアレイ信号処理した信号を補正する。なお、キャリブレーションを実行する際において、処理部２２は、ビームフォーミングを実行せずに、ステアリング行列の乗算を実行する。
【００５８】
処理部２２は、周波数領域の信号を時間領域に変換し、時間領域信号２００として出力する。送信処理において使用すべきアンテナ１２の数は、制御部３０によって指定されるものとする。ここで、周波数領域の信号である周波数領域信号２０２は、図１のごとく、複数のサブキャリアの成分を含むものとする。図を明瞭にするために、周波数領域の信号は、サブキャリア番号の順に並べられて、シリアル信号を形成しているものとする。また、端末装置９０に対するキャリブレーション係数と基地局装置１０に対するキャリブレーション係数は、アンテナ１２単位で異なった値を有する。また、これらの係数は、制御部３０において導出される。
【００５９】
図４は、周波数領域の信号の構成を示す。ここで、図１に示したサブキャリア番号「−２６」から「２６」のひとつの組合せを「ＯＦＤＭシンボル」というものとする。「ｉ」番目のＯＦＤＭシンボルは、サブキャリア番号「１」から「２６」、サブキャリア番号「−２６」から「−１」の順にサブキャリア成分を並べているものとする。また、「ｉ」番目のＯＦＤＭシンボルの前に、「ｉ−１」番目のＯＦＤＭシンボルが配置され、「ｉ」番目のＯＦＤＭシンボルの後ろに、「ｉ＋１」番目のＯＦＤＭシンボルが配置されているものとする。
【００６０】
図３に戻る。変復調部２４は、受信処理として、処理部２２からの周波数領域信号２０２に対して、復調および復号を実行する。なお、復調および復号は、サブキャリア単位でなされる。変復調部２４は、復号した信号をＩＦ部２６に出力する。また、変復調部２４は、送信処理として、符号化および変調を実行する。変復調部２４は、変調した信号を周波数領域信号２０２として処理部２２に出力する。送信処理の際に、変調方式および符号化率は、制御部３０によって指定されるものとする。
【００６１】
ＩＦ部２６は、受信処理として、複数の変復調部２４からの信号を合成し、ひとつのデータストリームを形成する。ＩＦ部２６は、データストリームを出力する。また、ＩＦ部２６は、送信処理として、ひとつのデータストリームを入力し、これを分離する。さらに、分離したデータを複数の変復調部２４に出力する。
【００６２】
制御部３０は、基地局装置１０のタイミング等を制御する。また、制御部３０は、端末装置９０に対するキャリブレーション係数と基地局装置１０に対するキャリブレーション係数を導出する。基地局装置１０に対するキャリブレーション係数は既に導出されているものとして、端末装置９０に対するキャリブレーション係数の導出手順を簡易に説明する。以下に説明するキャリブレーションの手順は、送信側においてビームフォーミング送信が実行する前になされる。詳細は、後述する。前述のごとく、処理部２２等は、トレーニング信号とデータにステアリング行列Ｑ（１）を乗算した後に、基地局装置１０に対するキャリブレーション係数を乗算してから送信を実行する。また、処理部２２等は、図示しない端末装置９０においてステアリング行列Ｑ（２）が乗算された少なくともひとつの系列を受信する。制御部３０は、処理部２２等を介して、Ｈ行列を導出する。また、制御部３０は、図示しない端末装置９０において導出されたＨ行列を受けつける。制御部３０は、これらのＨ行列とステアリング行列Ｑ（１）から、端末装置９０に対するキャリブレーション係数を導出する。
【００６３】
ここで、基地局装置１０に対するキャリブレーション係数の変動量は、小さいものとする。そのため、基地局装置１０に対するキャリブレーション係数は、一度導出されると、例えば数日間使用される。そのため、準静的な値であるといえる。一方、端末装置９０に対するキャリブレーション係数は、端末装置９０を単位にして異なっている。そのため、基地局装置１０は、通信している端末装置９０に応じて、端末装置９０に対するキャリブレーション係数を切替ながら使用する。制御部３０は、複数の端末装置９０に対するキャリブレーション係数を記憶しておき、通信している端末装置９０に対応したキャリブレーション係数を使用すればよい。
【００６４】
この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされた通信機能のあるプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００６５】
図５は、処理部２２の構成を示す。処理部２２は、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部５０、合成部５４と総称される第１合成部５４ａ、第２合成部５４ｂ、第４合成部５４ｄ、空間分散部５６、送信側補正部６２、ＩＦＦＴ部６４を含む。
【００６６】
ＦＦＴ部５０は、複数の時間領域信号２００を入力し、それぞれに対してフーリエ変換を実行して、周波数領域の信号を導出する。前述のごとく、ひとつの周波数領域の信号として、サブキャリア番号の順に、サブキャリアに対応した信号がシリアルに並べられている。
【００６７】
合成部５４は、ＦＦＴ部５０からの周波数領域の信号に対して、アダプティブアレイ信号処理を実行する。すなわち、アレイ合成が実行される。ここで、端末装置９０から送信されている信号にもステアリング行列が適用されており、端末装置９０においてステアリング行列が適用される前のデータの数は、「２」であるとする。これに対応するように、合成部５４のうち、第１合成部５４ａと第２合成部５４ｂが、データを出力する。また、残りの合成部５４は、前述のＨベクトルを生成するために伝送路特性を計算する。
【００６８】
合成部５４には、図示しない複数の乗算部が備えられており、複数の乗算部は、受信ウエイトベクトルによって、周波数領域の信号をそれぞれ重み付けする。また、図示しない加算部も備えられており、加算部は複数の乗算部の出力を加算する。ここで、周波数領域の信号は、サブキャリア番号の順に配置されているので、乗算部における受信ウエイトベクトルの乗算もそれに対応している。また、加算部は、サブキャリア単位で、乗算結果を加算する。その結果、加算された信号も、図４のごとく、サブキャリア番号の順にシリアルに並べられている。なお、加算された信号が、前述の周波数領域信号２０２である。
【００６９】
なお、以下の説明においても、処理対象の信号が周波数領域に対応している場合、処理は、基本的にサブキャリアを単位にして実行される。ここでは、説明を簡潔にするために、ひとつのサブキャリアにおける処理を説明する。そのため、複数のサブキャリアに対する処理には、ひとつのサブキャリアにおける処理をパラレルあるいはシリアルに実行することによって、対応される。
【００７０】
合成部５４は、ＦＦＴ部５０からの周波数領域の信号、周波数領域信号２０２、参照信号にもとづいて、受信ウエイトベクトルを導出する。ここで、参照信号として、合成部５４は、トレーニング信号を記憶する。また、データの期間においては、予め規定しているしきい値によって、周波数領域信号２０２を判定し、その結果が参照信号とされる。なお、判定は硬判定でなく、軟判定でもよい。受信ウエイトベクトルの導出方法は、任意のものでよく、そのひとつはＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕｅａｒｅ）アルゴリズムによる導出である。また、合成部５４は、相関処理によって伝送路特性である受信応答ベクトルを導出する。これは、公知の技術であるので、説明を省略する。なお、導出された受信応答ベクトルは、キャリブレーションにおいて使用するために、他の合成部５４において導出された受信応答ベクトルと合わせて、行列の形式にまとめられる。これが、前述のＨ行列に相当する。なお、このようなＨ行列を導出する機能は、端末装置９０にも備えられているものとする。
【００７１】
空間分散部５６は、通信の際にビームフォーミングを実行する。一方、キャリブレーションの際に、空間分散部５６は、トレーニング信号とデータに対して、ステアリング行列をそれぞれ乗算する。その結果、ステアリング行列が乗算されたトレーニング信号と、トレーニング信号の数まで数を増加させたデータとが生成される。ここで、空間分散部５６は、乗算を実行する前に、入力したデータの次数をトレーニング信号の数まで拡張する。入力したデータの数は、「２」であり、ここでは、「Ｎｉｎ」によって代表させる。そのため、入力したデータは、「Ｎｉｎ×１」のベクトルによって示される。また、トレーニング信号の数は、「４」であり、ここでは、「Ｎｏｕｔ」によって代表させる。空間分散部５６は、入力したデータの次数をＮｉｎからＮｏｕｔに拡張させる。すなわち、「Ｎｉｎ×１」のベクトルを「Ｎｏｕｔ×１」のベクトルに拡張させる。その際、Ｎｉｎ＋１行目からＮｏｕｔ行目までの成分に「０」を挿入する。
【００７２】
また、ステアリング行列Ｓは、次のように示される。
【数１】
2006279905.tif 000003
ステアリング行列は、「Ｎｏｕｔ×Ｎｏｕｔ」の行列である。また、Ｗは、直交行列であり、「Ｎｏｕｔ×Ｎｏｕｔ」の行列である。直交行列の一例は、ウォルシュ行列やフーリエ行列である。ここで、ｌは、サブキャリア番号を示しており、ステアリング行列による乗算は、サブキャリアを単位にして実行される。さらに、Ｃは、以下のように示され、ＣＤＤ（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｄｅｌａｙ  Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）のために使用される。
【数２】
2006279905.tif 000004
【００７３】
ここで、δは、シフト量を示す。以上の説明より、ステアリング行列は、直交行列の行をひとつの単位にして、循環的なタイムシフトを施したものといえる。また、空間分散部５６において規定されているステアリング行列が、前述のＱ（１）であり、図示しない端末装置９０において規定されているステアリング行列が、前述のＱ（２）である。なお、基地局装置１０は、一般的に、ステアリング行列Ｑ（２）を認識していない。
【００７４】
通信の際に、空間分散部５６は、ビームフォーミングを実行する。空間分散部５６は、受信ウエイトベクトルから、ビームフォーミングに必要な送信ウエイトベクトルを推定する。送信ウエイトベクトルの推定方法は、任意とするが、最も簡易な方法として、受信ウエイトベクトルをそのまま使用すればよい。あるいは、受信処理と送信処理との時間差によって生じる伝搬環境のドップラー周波数変動を考慮し、従来の技術によって、受信ウエイトベクトルを補正してもよい。または、特異値分解を応用した送信ビームフォーミングを行ってもよい。これは、固有モード伝送ともいえる。ここでは、合成部５４において導出された受信応答ベクトルに、端末装置９０に対するキャリブレーション係数を乗算することによって、補正した伝送路特性を取得し、補正した伝送路特性から送信ウエイトベクトルを導出する。なお、端末装置９０に対するキャリブレーション係数は、図示しない制御部３０から取得する。また、端末装置９０に対するキャリブレーション係数は、アンテナを単位にして異なった値を有し、さらにサブキャリアを単位にして異なった値を有しているものとする。
【００７５】
空間分散部５６は、送信ウエイトベクトルによって、信号を重み付けする。送信側補正部６２は、空間分散部５６からの信号に、基地局装置１０でのキャリブレーション係数を乗算する。その際、送信側補正部６２は、図示しない制御部３０から、基地局装置１０に対するキャリブレーション係数を取得する。ＩＦＦＴ部６４は、送信側補正部６２からの信号に対して逆フーリエ変換を実行して、時間領域の信号に変換する。図５において、第１時間領域信号２００ａ等は、２カ所に示されている。これらは、ひとつの方向の信号であり、これらが、図３における双方向の信号である第１時間領域信号２００ａ等に対応する。
【００７６】
図６（ａ）−（ｂ）は、通信システム１００における信号のフォーマットを示す。図６（ａ）は、空間分散部５６に入力される系列におけるフォーマットを示す。図の一番上の段が、ひとつ目の系列を示し、下の段に移るにしたがって、ふたつ目の系列、３つ目の系列、４つ目の系列を示す。ここで、複数の系列である「４」つの系列のそれぞれに「４」つの「ＬＴＳ（Ｌｏｎｇ  Ｔｒａｉｎｉｎｇ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）」が付加されている。一方、複数の系列のうちの少なくともひとつである「２」つの系列のデータが、「第１データ」、「第２データ」として付加されている。ここで、「ＬＴＳ」は、伝送路特性の推定のために使用される信号である。「ＬＴＳ」は、トレーニング信号に相当する。また、実際には、これら以外にも他の信号、例えば、タイミング同期等に使用されるべき「ＳＴＳ（Ｓｈｏｒｔ  Ｔｒａｉｎｉｎｇ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）」も配置されるが、ここでは省略する。
【００７７】
図６（ｂ）は、キャリブレーションを実行するときにおいて、空間分散部５６から出力される複数の系列を示す。図６（ａ）のＬＴＳは、ステアリング行列の乗算の結果、「ＬＴＳ’」となる。図６（ｂ）では、これを「第１ＬＴＳ’」から「第４ＬＴＳ’」として示す。図６（ａ）の「第１データ」と「第２データ」は、ステアリング行列の乗算の結果、４つの系列のデータとなる。図６（ｂ）では、これを「第１データ’」から「第４データ’」として示す。
【００７８】
以上の構成によるキャリブレーションの動作を説明する。ここで、基地局装置１０の送信側の応答はＡ（１）と示され、基地局装置１０の受信側の応答はＢ（１）と示され、端末装置９０の送信側の応答はＡ（２）と示され、端末装置９０の受信側の応答はＢ（２）と示されるものとする。なお、ＡとＢは、対角行列である。また、端末装置９０において導出されるＨ行列は、Ｈ（１→２）’と示され、基地局装置１０において導出されるＨ行列は、Ｈ（２→１）’と示される。一方、無線伝送特性だけを反映したＨ行列は、上記に対応して、Ｈ（１→２）、Ｈ（２→１）と示される。
【００７９】
まず、基地局装置１０が、基地局装置１０に対するキャリブレーション係数ＣＡＵＴＯ（１）を導出するための動作を説明する。その際、基地局装置１０は、端末装置９０に対してトレーニング信号を送信するが、端末装置９０は、基地局装置１０に対してひとつのアンテナ１４から信号を送信する。端末装置９０によって導出されるＨ行列は、次のように示される。
【数３】
2006279905.tif 000005
基地局装置１０は、以上のＨ行列を次のように変形させる。
【数４】
2006279905.tif 000006
なお、α、β、ｈは、Ａ、Ｂ、Ｈに含まれる成分である。また、基地局装置１０によって導出されるＨ行列は、次のように示される。
【数５】
2006279905.tif 000007
【００８０】
これらより、キャリブレーション係数ＣＡＵＴＯ（１）は、次のように示される。
【数６】
2006279905.tif 000008
このようなキャリブレーション係数ＣＡＵＴＯ（１）によれば、γ（１）をスカラー量として次のような関係が成立する。
【数７】
2006279905.tif 000009
【００８１】
次に、基地局装置１０が、端末装置９０に対するキャリブレーション係数ＣＣｒｏｓｓ（２）を導出するための動作を説明する。その際、基地局装置１０と端末装置９０は、トレーニング信号を互いに送信する。また、キャリブレーション係数ＣＡＵＴＯ（１）は、既に導出されているものとする。端末装置９０によって導出されるＨ行列は、次のように示される。
【数８】
2006279905.tif 000010
また、基地局装置１０によって導出されるＨ行列は、次のように示される。
【数９】
2006279905.tif 000011
【００８２】
ここで、ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）を想定し、上り回線と下り回線が対象であるとすれば、以下のように示される。
【数１０】
2006279905.tif 000012
ＡやＢは、対角化行列であるので、基地局装置１０は、Ｈ行列を以下のように変形する。
【数１１】
2006279905.tif 000013
【００８３】
これらより、キャリブレーション係数ＣＣｒｏｓｓ（２）は、次のように示される。
【数１２】
2006279905.tif 000014
これを利用すると以下の関係が成立するので、ＣＣｒｏｓｓ（２）はキャリブレーション係数の機能を有する。
【数１３】
2006279905.tif 000015
すなわち、制御部３０は、ステアリング行列Ｑ（１）の逆行列とＨ（１→２）’とを乗算し、乗算した結果の転置行列とＨ（２→１）’の逆行列とを乗算することによって、ＣＣｒｏｓｓ（２）を導出する。ただし、このとき端末装置９０から予め転置されたＨ行列を受け取ってもよい。この場合、基地局装置１０側においてＨ行列の転置を補正することによって、同様にキャリブレーション係数が導出される。このとき、端末装置９０では、基地局装置１０がビームフォーミング送信を開始または更新する際に送信するトレーニング信号にも、同一のステアリング行列Ｑ（２）を使用すると仮定している。したがって、基地局装置１０においてＣＣｒｏｓｓ（２）をキャリブレーション補正値として使用することによって、ビームフォーミング送信が可能になる。
【００８４】
ここで、キャリブレーションに関する変形例を説明する。ひとつ目の変形例は、Ｈ行列の逆行列が導出できない、すなわちＨ行列が正則行列でない場合でのキャリブレーション係数ＣＣｒｏｓｓ（２）の導出に関する。これは、Ｈ行列が正方行列でない場合や、Ｈ行列のｒａｎｋが低い場合に対応する。前者は、アンテナ１２の数とアンテナ１４の数が異なる場合であり、後者は、空間の相関が高い場合である。ふたつ目の変形例は、基地局装置１０がキャリブレーション係数ＣＡＵＴＯ（１）を予め導出してない場合である。
【００８５】
ひとつ目の変形例に対して、次のように示される一般化逆行列を導入する。
【数１４】
2006279905.tif 000016
制御部３０は、基地局装置１０と端末装置９０に対して、特異値分解を実行すると、次の関係が成立する。
【数１５】
2006279905.tif 000017
これらより、キャリブレーション係数ＣＣｒｏｓｓ（２）は、次のように示される。
【数１６】
2006279905.tif 000018
これを利用すると以下の関係が成立するので、ＣＣｒｏｓｓ（２）はキャリブレーション係数の機能を有する。
【数１７】
2006279905.tif 000019
すなわち、制御部３０は、ステアリング行列Ｑ（１）の逆行列とＨ（１→２）’とを乗算し、乗算した結果の転置行列とＨ（２→１）’の一般化逆行列とを乗算することによって、ＣＣｒｏｓｓ（２）を導出する。
【００８６】
ふたつ目の変形例を説明する。ふたつ目の変形例に対する通信システム１００は、図２と同様に示される。基地局装置１０は、ステアリング行列Ｑ（１）を規定している。基地局装置１０は、Ｑ（１）を送信すべき少なくともひとつの系列に乗算することによって、トレーニング信号の数と、データが含まれるアンテナの数が等しくなっている複数の系列を生成する。さらに、基地局装置１０は、生成した信号を送信する。
【００８７】
また、端末装置９０は、基地局装置１０から受信したトレーニング信号をもとに、Ｈ行列を導出する。このＨ行列には、基地局装置１０の送信機能の影響、ステアリング行列Ｑ（１）、基地局装置１０からの無線伝送特性、端末装置９０の受信機能の影響が反映されている。さらに、端末装置９０は、導出したＨ行列を基地局装置１０に送信する。基地局装置１０は、端末装置９０から受信したトレーニング信号をもとに、Ｈ行列を導出する。このＨ行列には、端末装置９０での送信機能の影響、ステアリング行列Ｑ（２）、端末装置９０からの無線伝送路特性、基地局装置１０での受信機能の影響が反映されている。また、基地局装置１０の制御部３０は、ふたつのＨ行列をそれぞれ特異値分解することによって、基地局装置１０に対するキャリブレーション係数ＣＣｒｏｓｓ（１）と端末装置９０に対するキャリブレーション係数ＣＣｒｏｓｓ（２）を導出する。
【００８８】
端末装置９０によって導出されるＨ行列は、次のように示される。
【数１８】
2006279905.tif 000020
また、基地局装置１０によって導出されるＨ行列は、次のように示される。
【数１９】
2006279905.tif 000021
制御部３０によって特異値分解されたＨ行列は、次のように示される。
【数２０】
2006279905.tif 000022
【００８９】
ここで、基地局装置１０に対するキャリブレーション係数ＣＣｒｏｓｓ（１）と端末装置９０に対するキャリブレーション係数ＣＣｒｏｓｓ（２）は、以下の関係を満たすように導出されるべきである。
【数２１】
2006279905.tif 000023
これは、次のようにも示される。
【数２２】
2006279905.tif 000024
【００９０】
基地局装置１０のアンテナ１２の数が、端末装置９０のアンテナ１４の数以上であれば、基地局装置１０に対するキャリブレーション係数ＣＣｒｏｓｓ（１）と端末装置９０に対するキャリブレーション係数ＣＣｒｏｓｓ（２）は、次のように導出される。
【数２３】
2006279905.tif 000025
あるいは、次のように導出されてもよい。
【数２４】
2006279905.tif 000026
ここで、次の関係が成立しているものとする。
【数２５】
2006279905.tif 000027
【００９１】
基地局装置１０のアンテナ１２の数が、端末装置９０のアンテナ１４の数より小さければ、基地局装置１０に対するキャリブレーション係数ＣＣｒｏｓｓ（１）と端末装置９０に対するキャリブレーション係数ＣＣｒｏｓｓ（２）は、次のように導出される。
【数２６】
2006279905.tif 000028
【００９２】
ここで、具体例を示す。基地局装置１０のアンテナ１２の数が「４」であり、端末装置９０のアンテナ１４の数が「２」であれば、基地局装置１０に対するキャリブレーション係数ＣＣｒｏｓｓ（１）と端末装置９０に対するキャリブレーション係数ＣＣｒｏｓｓ（２）は、次のように導出される。
【数２７】
2006279905.tif 000029
【００９３】
ここで、ＣＣｒｏｓｓ（１）は、４×４の行列であり、ＣＣｒｏｓｓ（２）は、２×２の行列である。一方、基地局装置１０のアンテナ１２の数が「２」であり、端末装置９０のアンテナ１４の数が「４」であれば、基地局装置１０に対するキャリブレーション係数ＣＣｒｏｓｓ（１）と端末装置９０に対するキャリブレーション係数ＣＣｒｏｓｓ（２）は、次のように導出される。
【数２８】
2006279905.tif 000030
【００９４】
以上の構成による通信システム１００の動作を説明する。図７は、通信システム１００におけるキャリブレーションの手順を示すシーケンス図である。基地局装置１０は、トレーニング信号を送信する（Ｓ１０）。端末装置９０は、トレーニング信号にもとづいて、Ｈ行列を導出する（Ｓ１２）。端末装置９０は、トレーニング信号を送信すると共に、導出したＨ行列をデータとして送信する（Ｓ１４）。基地局装置１０は、トレーニング信号にもとづいて、Ｈ行列を導出する（Ｓ１６）。基地局装置１０は、Ｈ行列を使用しながら、キャリブレーションを実行する（Ｓ１８）。基地局装置１０は、キャリブレーションの結果を記憶する（Ｓ２０）。また、基地局装置１０は、キャリブレーションの結果を通信に使用する。
【００９５】
キャリブレーションについての３つ目と４つ目の変形例を説明する。なお、３つ目と４つ目の変形例は、実施例およびひとつ目とふたつ目の変形例に適用可能である。ここでは、実施例に適用するものとして説明を行う。実施例において、基地局装置１０が、端末装置９０に対するキャリブレーション係数を導出していた。その際、基地局装置１０でのアンテナ１２の本数が、端末装置９０でのアンテナ１４の本数以上になっており、チャネルのランク数、すなわちＨ行列のランク数が端末装置９０でのアンテナ１４の本数と等しくなっていた。３つ目と４つ目の変形例でも、実施例と同様に、基地局装置１０が、端末装置９０に対するキャリブレーション係数を導出する。しかしながら、基地局装置１０でのアンテナ１２の本数が、端末装置９０でのアンテナ１４の本数より少ない場合、あるいはＨ行列のランク数が端末装置９０でのアンテナ１４の本数より少ない場合に対応する。
【００９６】
これまでの説明と説明と重複するが、端末装置９０に対するキャリブレーション係数ＣＣｒｏｓｓ（２）は、次のように示される。
【数２９】
2006279905.tif 000031
そのため、次の関係が成立する。
【数３０】
2006279905.tif 000032
また、Ｂ（１）は対角行列なので、次の関係が成立する。
【数３１】
2006279905.tif 000033
【００９７】
端末装置９０に対するキャリブレーション係数ＣＣｒｏｓｓ（２）とＡ（２）、Ｂ（２）、Ｑ（２）の間には、必ず次の関係が成り立つ。
【数３２】
2006279905.tif 000034
また、前述のごとく、ＣＣｒｏｓｓ（２）は、キャリブレーション係数として使用される。以上の関係は、実施例の他、ひとつ目とふたつ目の変形例においても成立する。
【００９８】
３つ目と４つ目の変形例では、Ｈ行列の行の数がＨ行列の列の数より小さく、あるいはＨ行列のランク数がＨ行列の列の数よりも小さい場合を説明する。ここで、Ｈ行列の行の数がＨ行列の列の数より小さい場合は、基地局装置１０でのアンテナ１２の本数が、端末装置９０でのアンテナ１４の本数より少ない場合に相当する。また、Ｈ行列のランク数がＨ行列の列の数よりも小さい場合は、チャネルのランク数が端末装置９０でのアンテナ１４の本数より少ない場合に相当する。この場合、前述の説明による方法では、式３２が常に成り立つとは限らない。
【００９９】
３つ目の変形例では、チャネルのランク数が低ければ、キャリブレーション係数の導出を延期する。ここで、チャネルのランク数は、無線伝送路の特性に依存している。そのため、無線伝送路の特性は、時間の経過に応じて変動するので、チャネルのランク数も時間の経過に応じて変動する。３つ目の変形例では、現在のチャネルのランク数が低くても、ランク数が高くなるまで、キャリブレーション係数の導出を延期する。
【０１００】
図３の制御部３０は、前述のごとく、Ｈ行列を導出する。また、制御部３０は、Ｈ行列のランク数を導出する。その際、Ｈ行列のランク数を導出するために、制御部３０は、特異値分解を実行してもよい。また、制御部３０は、公知の技術によってＨ行列のランク数を導出してもよい。制御部３０は、Ｈ行列における行の数および列の数のうちの小さい方をしきい値として設定する。さらに、Ｈ行列のランク数がしきい値よりも小さければ、制御部３０は、これを検出する。なお、制御部３０は、Ｈ行列に対する行列式の値を計算し、計算した行列の値が「０」に近ければ、制御部３０では、Ｈ行列のランク数がしきい値よりも小さいと見なしてもよい。なお、計算した行列の値が「０」に近いことを検出するために、制御部３０は、別のしきい値と行列式の値とを比較してもよい。
【０１０１】
さらに、制御部３０において検出がなされた場合、制御部３０は、制御部３０の内部と処理部２２に対して、キャリブレーション係数の導出の延期を指示する。また、制御部３０は、図示しないタイマーを備え、所定期間の経過後、処理部２２に伝送路特性を導出させる。その際、基地局装置１０は、端末装置９０からのトレーニング信号を受信しているものとする。さらに、制御部３０は、伝送路特性からＨ行列を導出し、Ｈ行列のランク数を導出する。Ｈ行列のランク数がしきい値以上になるまで、以上の処理が実行される。
【０１０２】
図８は、本発明の３つ目の変形例に係る通信システム１００におけるキャリブレーションの手順を示すシーケンス図である。基地局装置１０は、トレーニング信号を送信する（Ｓ３０）。端末装置９０は、トレーニング信号にもとづいて、Ｈ行列を導出する（Ｓ３２）。端末装置９０は、トレーニング信号を送信すると共に、導出したＨ行列をデータとして送信する（Ｓ３４）。基地局装置１０は、トレーニング信号にもとづいて、Ｈ行列を導出する（Ｓ３６）。基地局装置１０は、Ｈ行列のランク数が低いことを検出し（Ｓ３８）、キャリブレーションの延期を決定する（Ｓ４０）。基地局装置１０は、所定期間の経過後、トレーニング信号を送信する（Ｓ４２）。端末装置９０は、トレーニング信号にもとづいて、Ｈ行列を導出する（Ｓ４４）。端末装置９０は、トレーニング信号を送信すると共に、導出したＨ行列をデータとして送信する（Ｓ４６）。基地局装置１０は、トレーニング信号にもとづいて、Ｈ行列を導出する（Ｓ４８）。基地局装置１０は、Ｈ行列のランク数が低くないことを確認し、Ｈ行列を使用しながら、キャリブレーションを実行する（Ｓ５０）。基地局装置１０は、キャリブレーションの結果を記憶する（Ｓ５２）。また、基地局装置１０は、キャリブレーションの結果を通信に使用する。
【０１０３】
図９は、基地局装置１０におけるキャリブレーションの手順を示すフローチャートである。処理部２２、無線部２０等は、トレーニング信号を送信する（Ｓ６０）。無線部２０、処理部２２等は、トレーニング信号を受信する（Ｓ６２）。処理部２２は、受信したトレーニング信号にもとづいて、伝送路特性を導出し、制御部３０は、Ｈ行列を導出する（Ｓ６４）。また、処理部２２は、Ｈ行列の列の数、すなわち端末装置９０のアンテナ１４の数をしきい値に設定する（Ｓ６６）。このとき、端末装置９０のアンテナ１４の数は、予め規定されていてもよい。あるいは、基地局装置１０は、所定の制御信号によって、端末装置９０のアンテナ１４の数を取得していてもよい。Ｈ行列のランク数がしきい値より小さければ（Ｓ６８のＹ）、制御部３０は、所定期間の経過後に、ステップ６０からの処理を繰り返し実行することを決定する。また、Ｈ行列のランク数がしきい値より小さくなければ（Ｓ６８のＮ）、制御部３０は、キャリブレーション係数を導出する（Ｓ７０）。
【０１０４】
４つ目の変形例では、端末装置９０のアンテナ１４の数が、基地局装置１０のアンテナ１２の数よりも大きければ、複数のアンテナ１４を複数のグループに分類し、複数のグループのそれぞれを単位にしてキャリブレーションを実行する。さらに、キャリブレーションを繰り返すことによって、すべてのアンテナ１４に対するキャリブレーションを実行する。なお、前述のごとく、端末装置９０に対するキャリブレーションは、アンテナ１４間の相対的な誤差を導出することに相当する。そのため、所定のアンテナ１４がすべてのグループに含まれるように、複数のグループへの分類が実行される。例えば、第１グループは、第１アンテナ１４ａと第２アンテナ１４ｂによって形成され、第２グループは、第１アンテナ１４ａと第３アンテナ１４ｃによって形成され、第３グループは第１アンテナ１４ａと第４アンテナ１４ｄによって形成される。この場合、キャリブレーションの処理が３回繰り返される。なお、ひとつのグループに含まれるアンテナ１４の数は、基地局装置１０でのアンテナ１２の数に応じて決定される。すなわち、基地局装置１０でのアンテナ１２の数よりも少なくなるように、ひとつのグループに含まれるアンテナ１４の数が決定される。
【０１０５】
図３の制御部３０は、前述のごとく、Ｈ行列を導出する。また、制御部３０は、Ｈ行列のランク数を導出する。さらに、Ｈ行列のランク数がしきい値よりも小さければ、制御部３０は、これを検出する。以上の動作は、３つ目の変形例と同様であるので、説明を省略する。さらに、制御部３０において検出がなされた場合、制御部３０は、端末装置９０に備えられる複数のアンテナ１４を複数のグループに分類する。その際、制御部３０では、端末装置９０に備えられる複数のアンテナ１４のうち、一部のアンテナ１４が複数のグループにそれぞれ含まれるように、複数のグループへの分類を実行する。複数のグループへの分類については、前述の通りである。
【０１０６】
また、制御部３０は、制御部３０の内部と処理部２２に対して、複数のグループのそれぞれを単位にしたキャリブレーション係数の導出を指示する。例えば、前述の第１グループを処理の対象とする場合、第１アンテナ１４ａと第２アンテナ１４ｂに対応したキャリブレーション係数を導出する。このような処理を実行するために、制御部３０は、複数のグループのそれぞれに含まれるアンテナ１４から信号を送信するように、端末装置９０に指示する。例えば、第１グループに対する処理を実行する際に、制御部３０は、第１アンテナ１４ａと第２アンテナ１４ｂだけからトレーニング信号を送信するように、端末装置９０に指示する。処理部２２は、第１アンテナ１４ａと第２アンテナ１４ｂだけから送信されたトレーニング信号をもとに、伝送路特性を導出する。制御部３０は、伝送路特性からＨ行列を導出する。Ｈ行列からキャリブレーション係数を導出する処理は、前述の通りであるので、説明を省略する。制御部３０は、以上の処理をすべてのグループに対して実行し、最終的に、端末装置９０に対するキャリブレーション係数、すなわちすべてのアンテナ１４に対するキャリブレーション係数を導出する。
【０１０７】
図１０は、本発明の４つ目の変形例に係る通信システムにおけるキャリブレーションの手順を示すシーケンス図である。基地局装置１０は、トレーニング信号を送信する（Ｓ８０）。端末装置９０は、トレーニング信号にもとづいて、Ｈ行列を導出する（Ｓ８２）。端末装置９０は、トレーニング信号を送信すると共に、導出したＨ行列をデータとして送信する（Ｓ８４）。基地局装置１０は、トレーニング信号にもとづいて、Ｈ行列を導出する（Ｓ８６）。基地局装置１０は、Ｈ行列のランク数が低いことを検出し（Ｓ８８）、複数のアンテナ１４を３つのグループに分類する（Ｓ９０）。なお、説明の簡略化のため、前述の第１グループから第３グループへの分類がなされるものとする。
【０１０８】
基地局装置１０は、トレーニング信号を送信するとともに、端末装置９０がトレーニング信号を送信する際に使用すべきアンテナ１４についての指示を通知する（Ｓ９２）。端末装置９０は、トレーニング信号にもとづいて、Ｈ行列を導出する（Ｓ９４）。端末装置９０は、指示に従って、第１アンテナ１４ａと第２アンテナ１４ｂからトレーニング信号を送信すると共に、導出したＨ行列をデータとして送信する（Ｓ９６）。基地局装置１０は、トレーニング信号にもとづいて、Ｈ行列を導出する（Ｓ９８）。基地局装置１０は、第１グループに対するキャリブレーションを実行する（Ｓ１００）。
【０１０９】
基地局装置１０は、端末装置９０がトレーニング信号を送信する際に使用すべきアンテナ１４についての指示を通知する（Ｓ１０２）。端末装置９０は、指示に従って、第１アンテナ１４ａと第３アンテナ１４ｃからトレーニング信号を送信する（Ｓ１０４）。基地局装置１０は、トレーニング信号にもとづいて、Ｈ行列を導出する（Ｓ１０６）。基地局装置１０は、第２グループに対するキャリブレーションを実行する（Ｓ１０８）。基地局装置１０は、端末装置９０がトレーニング信号を送信する際に使用すべきアンテナ１４についての指示を通知する（Ｓ１１０）。端末装置９０は、指示に従って、第１アンテナ１４ａと第４アンテナ１４ｄからトレーニング信号を送信する（Ｓ１１２）。基地局装置１０は、トレーニング信号にもとづいて、Ｈ行列を導出する（Ｓ１１４）。基地局装置１０は、第３グループに対するキャリブレーションを実行する（Ｓ１１６）。基地局装置１０は、キャリブレーションの結果を記憶する（Ｓ１１８）。また、基地局装置１０は、キャリブレーションの結果を通信に使用する。
【０１１０】
図１１は、基地局装置１０におけるキャリブレーションの手順を示すフローチャートである。処理部２２、無線部２０等は、トレーニング信号を送信する（Ｓ１３０）。無線部２０、処理部２２等は、トレーニング信号を受信する（Ｓ１３２）。処理部２２は、受信したトレーニング信号にもとづいて、伝送路特性を導出し、制御部３０は、Ｈ行列を導出する（Ｓ１３４）。また、処理部２２は、Ｈ行列の列の数、すなわち端末装置９０のアンテナ１４の数をしきい値に設定する（Ｓ１３６）。このとき、端末装置９０のアンテナ１４の数は、予め規定されていてもよい。あるいは、基地局装置１０は、所定の制御信号によって、端末装置９０のアンテナ１４の数を取得していてもよい。Ｈ行列のランク数がしきい値より小さければ（Ｓ１３８のＹ）、制御部３０は、複数のアンテナ１４を複数のグループに分類する（Ｓ１４２）。
【０１１１】
処理部２２等は、トレーニング信号を送信する（Ｓ１４４）とともに、制御部３０は、端末装置９０がトレーニング信号を送信する際に使用すべきアンテナ１４についての指示を送信する（Ｓ１４６）。また、処理部２２は、受信したトレーニング信号にもとづいて、伝送路特性を導出し、制御部３０は、Ｈ行列を導出する（Ｓ１４８）。制御部３０は、キャリブレーション係数を導出する（Ｓ１５０）。すべてのグループに対する処理が終了していなければ（Ｓ１５２のＮ）、ステップ１４６からの処理が繰り返される。一方、すべてのグループに対する処理が終了していれば（Ｓ１５２のＹ）、制御部３０は処理を終了する。また、Ｈ行列のランク数がしきい値より小さくなければ（Ｓ１３８のＮ）、制御部３０は、キャリブレーション係数を導出する（Ｓ１４０）。
【０１１２】
４つ目の変形例において、複数のアンテナ１４を複数のグループに分類する際、所定のアンテナ１４が複数のグループに含まれるように、グループが形成されていた。このようなグループの形成についての変形例を説明する。制御部３０は、複数の仮のグループを規定し、複数のアンテナ１４を複数の仮のグループに分類する。仮のグループへの分類は、任意の方法によってなされればよく、４つ目の変形例におけるグループへの分類と同様になされてもよい。制御部３０は、複数の仮のグループのそれぞれに対してＨ行列を導出し、Ｈ行列のそれぞれに対するランク数を導出する。以上の処理の詳細は、４つ目の変形例と同様であるので、説明を省略する。
【０１１３】
制御部３０は、しきい値を規定しており、Ｈ行列のそれぞれに対するランク数をしきい値と比較する。Ｈ行列のそれぞれに対するランク数がしきい値よりも大きければ、仮のグループをグループとする。一方、Ｈ行列のそれぞれに対するランク数のうち、しきい値以下のランク数があれば、制御部３０は、アンテナ１４の組合せを変えながら、仮のグループへの分類を再び実行する。さらに、Ｈ行列のそれぞれに対するランク数がしきい値よりも大きくなるまで、以上の処理を繰り返し実行する。例えば、第１アンテナ１４ａがすべての仮のグループに含まれるように分類された後、Ｈ行列のそれぞれに対するランク数のうち、しきい値以下のランク数があれば、制御部３０は、第２アンテナ１４ｂがすべての仮のグループに含まれるように分類を実行する。
【０１１４】
図３の制御部３０は、端末装置９０に備えられる複数のアンテナ１４を複数の仮のグループに分類し、複数の仮のグループのそれぞれに含まれるアンテナ１４から送信されたトレーニング信号をもとに、複数の仮のグループのそれぞれに対応したＨ行列を導出する。制御部３０は、複数の仮のグループのそれぞれに対応したＨ行列のランク数をしきい値と比較する。複数の仮のグループのそれぞれに対応したＨ行列のランク数がしきい値よりも大きければ、仮のグループをグループとする。一方、しきい値以下のランク数が存在すれば、処理部２２は、仮のグループに含まれるアンテナ１４の組合せを変更する。処理部２２と制御部３０は、同様の処理を繰り返す。なお、以上の処理を所定の回数繰り返したときに、グループへの分類がなされていなければ、４つ目の変形例による分類を実行してもよい。
【０１１５】
図１２は、基地局装置１０におけるグループの分類手順を示すフローチャートである。図１２は、図１１のステップ１４２に相当する。制御部３０は、複数のアンテナ１４を仮のグループに分類する（Ｓ１６０）。制御部３０は、仮のグループのそれぞれに対するＨ行列を導出する（Ｓ１６２）。Ｈ行列のランク数の中に、しきい値より低いものがあり（Ｓ１６４のＹ）、他の仮のグループを設定可能であれば（Ｓ１６８のＹ）、ステップ１６０からの処理を繰り返す。他の仮のグループを設定可能でなければ（Ｓ１６８のＮ）、制御部３０は、予め定めたグループにアンテナ１４を分類する（Ｓ１７０）。一方、Ｈ行列のランク数の中に、しきい値より低いものがなければ（Ｓ１６４のＮ）、制御部３０は、仮のグループをグループに決定する（Ｓ１６６）。
【０１１６】
実施例に適用させながら、３つ目の変形例と４つ目の変形例を説明した。しかしながら、３つ目の変形例と４つ目の変形例は、ひとつ目の変形例とふたつ目の変形例にも適用可能である。ひとつ目の変形例において、制御部３０は、Ｈ行列を特異値分解するので、特異値分解した結果からＨ行列のランク数を取得できる。制御部３０は、Ｈ行列のランク数がしきい値より低ければ、３つ目の変形例において所定の期間だけキャリブレーションを延期する。また、制御部３０は、Ｈ行列のランク数がしきい値より低ければ、４つ目の変形例において、複数のアンテナ１４を複数のグループに分類する。また、制御部３０は、複数のグループのそれぞれに対してＨ行列を導出し、Ｈ行列に対して一般化逆行列を適用しつつ、キャリブレーション係数を導出する。なお、４つ目の変形例では、Ｈ行列が複数のグループのそれぞれに対して導出される点において、ひとつ目の変形例と異なるが、導出されたＨ行列からキャリブレーション係数を導出する処理は、ひとつ目の変形例と同様である。
【０１１７】
ふたつ目の変形例において、制御部３０は、Ｈ行列を特異値分解するので、特異値分解した結果からＨ行列のランク数を取得できる。制御部３０は、Ｈ行列のランク数がしきい値より低ければ、３つ目の変形例において所定の期間だけキャリブレーションを延期する。すなわち、制御部３０は、Ｈ行列の導出、Ｈ行列に対する特異値分解、キャリブレーション係数の導出の延期を制御部３０の内部、処理部２２に指示する。また、制御部３０は、Ｈ行列のランク数がしきい値より低ければ、４つ目の変形例において、複数のアンテナ１４を複数のグループに分類する。また、制御部３０は、複数のグループのそれぞれに対してＨ行列を導出し、Ｈ行列に対して特異値分解を実行しつつキャリブレーション係数を導出する。すなわち、制御部３０は、複数のグループのそれぞれに対して、Ｈ行列の導出、Ｈ行列に対する特異値分解、キャリブレーション係数の導出の実行を制御部３０の内部、処理部２２に指示する。なお、４つ目の変形例では、Ｈ行列が複数のグループのそれぞれに対して導出される点において、ふたつ目の変形例と異なるが、導出されたＨ行列からキャリブレーション係数を導出する処理は、ふたつ目の変形例と同様である。
【０１１８】
本発明の実施例によれば、ふたつのＨ行列とステアリング行列Ｑ（１）から端末装置に対するキャリブレーション係数を導出するので、端末装置におけるステアリング行列を認識していなくても、キャリブレーション係数を導出できる。また、ふたつのＨ行列、ステアリング行列Ｑ（１）に対する行列の演算を実行するだけであるので、端末装置におけるステアリング行列Ｑ（２）を認識していなくても、キャリブレーション係数を導出できる。また、キャリブレーション係数を導出するので、キャリブレーションの実行によって、通信品質の悪化を抑制できる。また、端末装置におけるステアリング行列を取得しなくても、キャリブレーション係数を導出できるので、ステアリング行列の通知を不要にできる。また、ステアリング行列の通知を不要にできるので、周波数の利用効率を向上できる。また、複数の端末装置に対するキャリブレーション係数を導出し、これらを切替ながら使用するので、複数の端末装置と通信する場合であっても、通信品質の悪化を抑制できる。また、端末装置は、キャリブレーション係数を導出しないので、端末装置の処理を簡易にできる。
【０１１９】
また、基地局装置にて導出したＨ行列の一般化逆行列を使用するので、基地局装置にて導出したＨ行列が正則行列でない場合であっても、端末装置における第２ステアリング行列を認識せずに、キャリブレーション係数を導出できる。また、基地局装置と端末装置のアンテナの数が異なる場合であっても、キャリブレーションを実行できる。また、空間の相関が高い場合であっても、キャリブレーションを実行できる。また、ふたつのＨ行列をそれぞれ特異値分解した結果を使用しながら端末装置に対するキャリブレーション係数と基地局装置に対するキャリブレーション係数を導出するので、基地局装置に対するキャリブレーション係数が予め導出されていない場合であっても、端末装置に対するキャリブレーション係数を導出できる。
【０１２０】
また、Ｈ行列のランク数が低ければ、キャリブレーション係数の導出を延期するので、その間に無線伝送路のランク数が増加すれば、キャリブレーション係数を正確に導出できる。また、端末装置が移動する場合に、キャリブレーション係数を正確に導出できる。また、Ｈ行列のランク数が低いときに、複数のアンテナを複数のグループに分類することによって、Ｈ行列における行の数および列の数のうちの小さい方よりも、Ｈ行列のランク数が小さくなっていることを回避できるので、キャリブレーション係数を正確に導出できる。また、端末装置のアンテナ数が基地局装置のアンテナ数よりも多い場合であっても、端末装置に対するキャリブレーション係数を導出できる。
【０１２１】
また、複数のグループのそれぞれの中に一部のアンテナが含まれるように複数のグループへの分類を実行するので、一部のアンテナに対する相対的な誤差として、キャリブレーション係数を導出できる。また、一部のアンテナに対する相対的な誤差として、キャリブレーション係数を導出するので、複数のグループのそれぞれに対するキャリブレーション係数から、すべてのアンテナに対するキャリブレーション係数への展開を容易に実行できる。また、Ｈ行列のランク数がある程度高くなるようなアンテナと組合せとなるように、グループへの分類を実行するので、グループに対するキャリブレーション係数の導出の精度を向上できる。また、複数のグループのそれぞれに含まれるアンテナから、信号が送信されるので、グループに対応したＨ行列を正確に導出できる。
【０１２２】
以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【０１２３】
本発明の実施例において、通信システム１００は、ＯＦＤＭ変調方式を使用しているものとして説明した。しかしながらこれに限らず、通信システム１００は、シングルキャリア方式を使用していてもよい。本変形例によれば、本発明を様々な通信システムに適用できる。つまり、複数のアンテナによって、ビームフォーミングを実行する通信システムであればよい。
【０１２４】
本発明の実施例において、基地局装置１０は、端末装置９０に対するキャリブレーション係数を導出している。しかしながらこれに限らず例えば、端末装置９０が、基地局装置１０に対するキャリブレーション係数を導出してもよい。その場合、実施例において説明した基地局装置１０の動作は、端末装置９０によってなされる。本変形例によれば、基地局装置１０の構成を簡易にできる。
【０１２５】
本発明の実施例において、制御部３０は、Ｈ行列の特異値分解等によって、Ｈ行列のランク数がしきい値よりも小さくなっていることを検出している。しかしながらこれに限らず例えば、制御部３０は、端末装置９０から、端末装置９０に備えられるアンテナ１４の数を受けつけ、受けつけたアンテナ１４の数をもとに、Ｈ行列における行の数および列の数のうちの小さい方よりも、Ｈ行列のランク数が小さくなっていることを検出してもよい。すなわち、アンテナ１４の数がアンテナ１２の数よりも大きくなってなっている場合に、検出が実行される。本変形例によれば、端末装置９０に備えられるアンテナ１４の数をもとに、Ｈ行列のランク数が小さくなっていることを検出するので、検出の精度を向上できる。つまり、逆行列や特異値分解等によって、端末装置に対するキャリブレーション係数を導出できない場合が検出されればよい。
【０１２６】
本発明の実施例において、制御部３０は、所定のアンテナ１４がすべてのグループに含まれるように、複数のグループへの分類を実行している。しかしながらこれに限らず例えば、それぞれのグループに含まれているアンテナ１４のいずれかが、他のグループに含まれるように、複数のグループへの分類が実行されてもよい。例えば、第１グループに第１アンテナ１４ａと第２アンテナ１４ｂが含まれ、第２グループに第２アンテナ１４ｂと第３アンテナ１４ｃが含まれ、第３グループに第３アンテナ１４ｃと第４アンテナ１４ｄが含まれるようにしてもよい。本変形例によれば、グループに含まれるアンテナ１４の自由度を高くできる。つまり、アンテナ１４間の相対的な誤差として、キャリブレーション係数を導出できればよい。
【０１２７】
本発明の実施例において、一般化逆行列として、「ＡＡ−Ａ＝Ａ」となる関係を満たす「Ａ−」を使用している。また、「Ａ−」を特異値分解することによって、一般化逆行列は、行列「Ｖ」、行列「Σ＋」、行列「ＵＨ」にて表現されている。ここで、行列「Ｖ」は、Ｍ行Ｍ列によって規定され、行列「Σ＋」は、Ｍ行Ｎ列によって規定され、行列「ＵＨ」は、Ｎ行Ｎ列によって規定されている。しかしながらこれに限らず、行列「Ｖ」は、Ｍ行Ｋ列によって規定され、行列「Σ＋」は、Ｋ行Ｋ列によって規定され、行列「ＵＨ」は、Ｋ行Ｎ列によって規定されてもよい。すなわち、行列「Σ＋」が正方行列によって規定されてもよい。両者は、表現が異なっているが、実質的には等価になる。なお、変形例の表現は、文献（柳井晴夫著、「多変量データ解析法―理論と応用―」、pp.198、朝倉書店、1994）や、文献（J.D.Carroll, P.E.Green (with contributions by A.Chaturvedi),"Mathematical tools for applied multivariate analysis, revised edition.",pp.376, Academic Press, 1997.）に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明の実施例に係るマルチキャリア信号のスペクトルを示す図である。
【図２】本発明の実施例に係る通信システムの構成を示す図である。
【図３】図２の基地局装置の構成を示す図である。
【図４】図３における周波数領域の信号の構成を示す図である。
【図５】図３の処理部の構成を示す図である。
【図６】図６（ａ）−（ｂ）は、図２の通信システムにおける信号のフォーマットを示す図である。
【図７】図２の通信システムにおけるキャリブレーションの手順を示すシーケンス図である。
【図８】本発明の３つ目の変形例に係る通信システムにおけるキャリブレーションの手順を示すシーケンス図である。
【図９】図８の基地局装置におけるキャリブレーションの手順を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の４つ目の変形例に係る通信システムにおけるキャリブレーションの手順を示すシーケンス図である。
【図１１】図１０の基地局装置におけるキャリブレーションの手順を示すフローチャートである。
【図１２】図１１の基地局装置におけるグループの分類手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２９】
１０  基地局装置、  １２  アンテナ、  １４  アンテナ、  ２０  無線部、  ２２  処理部、  ２４  変復調部、  ２６  ＩＦ部、  ３０  制御部、  ５０  ＦＦＴ部、  ５４  合成部、  ５６  空間分散部、  ６２  送信側補正部、  ６４  ＩＦＦＴ部、  ９０  端末装置、  １００  通信システム。
【図１】
2006279905.tif 000035
【図２】
2006279905.tif 000036
【図３】
2006279905.tif 000037
【図４】
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【図５】
2006279905.tif 000039
【図６】
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【図７】
2006279905.tif 000041
【図８】
2006279905.tif 000042
【図９】
2006279905.tif 000043
【図１０】
2006279905.tif 000044
【図１１】
2006279905.tif 000045
【図１２】
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