(57)【要約】無線通信方法及び無線通信装置であって、当該方法は、送信側装置が共通シーケンスを生成して複数の受信側装置に送信し、前記複数の受信側装置のそれぞれが共通シーケンスの受信状況に応じて第１のアナログ重みパラメータを決定し、決定された第１のアナログ重みパラメータに基づいて前記受信側装置に対応する所定のパイロット信号を送信するためのアンテナ配置を決定して、所定のパイロット信号を送信側装置に送信し、送信側装置が所定のパイロット信号の受信状況に応じて前記受信側装置に対する第２のアナログ重みパラメータを決定し、決定された第２のアナログ重みパラメータに基づいて前記受信側装置に対するデータを送信するためのアンテナ配置を決定して、データを前記受信側装置に送信することを含む。【選択図】図６
2019503094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信システムにおける受信側装置であって、
１つ又は複数のプロセッサーを含み、
前記１つ又は複数のプロセッサーは、
前記受信側装置による送信側からの共通シーケンスの受信状況に応じて、前記受信側装置の複数のアンテナのアナログ重みパラメータを決定し、
前記アナログ重みパラメータに基づいて、前記受信側装置に対応する所定のパイロット信号を送信するためのアンテナ配置を決定して、前記所定のパイロット信号を前記送信側に送信するように構成されている受信側装置。
【請求項２】
前記通信システムは、複数の前記受信側装置を含み、各前記受信側装置は、それぞれに対応する所定のパイロット信号を有し、
各受信側装置に対応する各所定のパイロット信号は互いに直交している請求項１に記載の受信側装置。
【請求項３】
各受信側装置に対応する各所定のパイロット信号は同時に前記送信側に送信される請求項２に記載の受信側装置。
【請求項４】
前記所定のパイロット信号はサウンディング基準信号である請求項１に記載の受信側装置。
【請求項５】
前記受信側装置に対応する所定のパイロット信号は前記送信側によって前記受信側装置のために配置されるものである請求項１に記載の受信側装置。
【請求項６】
前記アナログ重みパラメータは、前記複数のアンテナに接続された複数の位相シフタの値パターンを指示する請求項１に記載の受信側装置。
【請求項７】
前記受信側装置による送信側からの共通シーケンスの受信状況に応じてアナログ重みパラメータを決定することは、
異なる値パターンで、前記複数のアンテナに接続された複数の位相シフタの値を設置して、前記共通シーケンスを受信し、
前記共通シーケンスの所定の条件を満たす受信品質を得ることができる複数の位相シフタの値が対応するパターンに基づいて、前記アナログ重みパラメータを決定することを含む請求項６に記載の受信側装置。
【請求項８】
前記共通シーケンスは、前記送信側によって第１の期間内に複数回繰り返し送信され、前記１つ又は複数のプロセッサーは、さらに、毎回送信される共通シーケンスに対して、異なる値パターンで前記複数の位相シフタの値を設置して、毎回送信される共通シーケンスをそれぞれ受信するように構成されている請求項７に記載の受信側装置。
【請求項９】
前記１つ又は複数のプロセッサーは、さらに、決定された前記アナログ重みパラメータに基づいて前記複数の位相シフタの値を設置して、第２の期間内に前記所定のパイロット信号を前記送信側に少なくとも一回送信するように構成されている請求項７に記載の受信側装置。
【請求項１０】
前記受信側装置は通信端末として機能し、前記受信側装置はさらに、
前記共通シーケンスを受信し、前記所定のパイロット信号を送信するように構成される前記複数のアンテナと、
前記複数の位相シフタを介して前記複数のアンテナに接続するように構成される１つ又は複数の無線周波数リンクと、
ビームフォーミングコードブックを記憶するように構成されるメモリと、を含み、
１つの無線周波数リンクに接続される１組の位相シフタの値パターンが前記ビームフォーミングコードブックのうち１つのコードワードに対応し、
前記複数のアンテナは、さらに、前記送信側からの制御命令を受信するように構成され、前記制御命令は、前記第１の期間と、前記共通シーケンスが繰り返し送信される回数と、前記第２の期間と、前記所定のパイロット信号が送信される回数とのうちの少なくとも１つの制御パラメータを含み、
前記共通シーケンスが繰り返し送信される回数は、前記ビームフォーミングコードブックのサイズに関連する請求項７から９のいずれか１項に記載の受信側装置。
【請求項１１】
各無線周波数リンクに接続される各セットの位相シフタの値パターンは、同じ方式で設置されて、前記所定のパイロット信号を前記送信側に送信する請求項１０に記載の受信側装置。
【請求項１２】
前記１つ又は複数のプロセッサーはさらに、最大化された受信信号電力基準、又は、最大化された信号対干渉比基準に基づいて、前記アナログ重みパラメータを決定するように構成されている請求項７に記載の受信側装置。
【請求項１３】
前記１つ又は複数のプロセッサーは、さらに、決定された前記アナログ重みパラメータを補正し、補正されたアナログ重みパラメータに基づいて、前記所定のパイロット信号を送信するためのアンテナ配置を決定するように構成されている請求項１に記載の受信側装置。
【請求項１４】
通信ネットワークに用いられる送信側装置であって、
１つ又は複数のプロセッサーを含み、
前記１つ又は複数のプロセッサーは、
共通シーケンスを生成して複数の受信側装置に送信し、
前記複数の受信側装置のそれぞれに対して、前記受信側装置からの所定のパイロット信号の受信状況に応じて、前記受信側装置に対する、前記送信側装置の複数のアンテナのアナログ重みパラメータを決定する、ように構成され、
前記所定のパイロット信号は、前記受信側装置によって前記受信側装置のマルチアンテナ送信重みパラメータに基づいて送信されるものであり、前記マルチアンテナ送信重みパラメータは前記受信側装置によって前記共通シーケンスの受信状況に応じて決定されるものである送信側装置。
【請求項１５】
前記１つ又は複数のプロセッサーはさらに、決定されたアナログ重みパラメータに基づいて、前記受信側装置に対するデータを送信するためのアンテナ配置を決定して、前記データを前記受信側装置に送信するように構成されている請求項１４に記載の送信側装置。
【請求項１６】
前記共通シーケンスは前記複数の受信側装置に複数回ブロードキャストされる請求項１４に記載の送信側装置。
【請求項１７】
前記共通シーケンスはチャネル状態情報基準信号に対応する請求項１４に記載の送信側装置。
【請求項１８】
前記アナログ重みパラメータは前記送信側装置の複数のアンテナに接続される複数の位相シフタの値パターンを指示する請求項１４に記載の送信側装置。
【請求項１９】
前記受信側装置からの所定のパイロット信号の受信状況に応じて、前記受信側装置に対する、前記送信側装置の複数のアンテナのアナログ重みパラメータを決定することは、
異なる値パターンで、前記複数の位相シフタの値を設置して、前記所定のパイロット信号を受信し、
前記所定のパイロット信号の所定の条件を満たす受信状況を得ることができる位相シフタの値が対応するパターンに基づいて、前記アナログ重みパラメータを決定する、ことを含む請求項１８に記載の送信側装置。
【請求項２０】
前記１つ又は複数のプロセッサーは、第１の期間内に前記共通シーケンスを複数回繰り返し送信して、前記受信側装置が複数回送信される前記共通シーケンスの受信状況に応じて前記マルチアンテナ送信重みパラメータを決定するように制御するように構成されている請求項１４に記載の送信側装置。
【請求項２１】
前記１つ又は複数のプロセッサーは、前記受信側装置が第２の期間内に少なくとも一回送信する前記所定のパイロット信号に対して、異なる値パターンで前記複数の位相シフタの値を設置して、毎回送信される前記所定のパイロット信号をそれぞれ受信するように構成されている請求項１９に記載の送信側装置。
【請求項２２】
前記送信側装置は基地局として機能し、前記送信側装置は、さらに、
前記共通シーケンスを送信し、前記所定のパイロット信号を受信するように構成される前記複数のアンテナと、
前記複数の位相シフタを介して前記複数のアンテナに接続するように構成される複数の無線周波数リンクと、
ビームフォーミングコードブックを記憶するように構成されるメモリと、を含み、
１つの無線周波数リンクに接続された１組の位相シフタの値パターンは、前記ビームフォーミングコードブックのうち１つのコードワードに対応し、
前記１つ又は複数のプロセッサーはさらに、前記受信側装置に対する制御命令を生成するように構成され、前記制御命令は、前記第１の期間と、前記共通シーケンスが繰り返し送信される回数と、前記第２の期間と、前記所定のパイロット信号が送信される回数とのうちの少なくとも１つの制御パラメータを含み、
前記所定のパイロット信号が繰り返し送信される回数は、前記ビームフォーミングコードブックのサイズに関連する請求項１９から２１のいずれか１項に記載の送信側装置。
【請求項２３】
前記１つ又は複数のプロセッサーは、さらに、決定された前記アナログ重みパラメータを補正し、補正されたアナログ重みパラメータに基づいて、前記データを送信するためのアンテナ配置を決定するように構成されている請求項１５に記載の送信側装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信方法及び無線通信装置に関し、特に、マルチユーザー大規模アンテナシステムに適したビームフォーミングトレーニング方法及びそれを使用する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ミリ波技術と大規模多入力多出力（Ｍａｓｓｉｖｅ  Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ，ＭＩＭＯ）技術は、将来の第５世代移動体通信（５Ｇ）の重要技術と考えられており、広く注目されている。ミリ波帯は大量の利用可能なスペクトルリソースを有し、日増しに増加するトラフィック需要を満たすことができる。また、ミリ波の波長が短いため、数百又は数千のアンテナを小さなエリアに設置することができ、実際のシステムにおいて大規模アンテナ技術を適用することに役立つ。
【０００３】
図１は、単一基地局マルチユーザーミリ波大規模アンテナシステムを模示的に示した。図１に示すように、基地局１００は、Ｍ本のアンテナを備え、Ｋ個のユーザー装置ＵＥ１−ＵＥ  Ｋにサービスし、各ユーザー装置は、Ｎ本のアンテナを備える。伝統的な全デジタルプリコーディングアーキテクチャ（一つの無線周波数リンクは一つのアンテナユニットのみを接続する）では、Ｋ個のユーザー装置に用いられるデータは一つの全デジタルプリコーディング行列Ｗ∈ＣＭ×Ｋによって、Ｍ個の無線周波数リンク及びアンテナユニットにマッピングされて、最適なプリコーディングパフォーマンスを得ることができる。しかしながら、このような全デジタルプリコーディングアーキテクチャはＭ個の無線周波数リンクを必要とすることで、ハードウェアの複雑さが高く、電力消費が大きいなどの問題をもたらす。そのため、図１に示すシステムは完全接続ハイブリッドプリコーディングアーキテクチャを使用し、このアーキテクチャでは、Ｋ個のユーザー装置に用いられるデータストリームはまず、デジタルプリコーダ１１０によってデジタルプリコーディング行列Ｂ（Ｂ∈ＣＫ×Ｋ）を利用してＫ個の無線周波数リンク（Ｋ＜Ｍ）にマッピングされる。各無線周波数リンクの信号は、アップコンバートされた後、アナログ位相シフトネットワーク１２０を介してＭ個のアンテナに接続されて、送信される。各無線周波数リンクが複数の位相シフタ及びアンテナユニットに対応して、単一の無線周波数リンクが１つのビームを形成することができるようにする。そのため、全デジタルプリコーディングアーキテクチャでは複数の無線周波数リンクが一つのビームを形成することに対して、ハードウェアコストが大きく低減される。アナログ位相シフトネットワーク１２０における位相シフタの値はアナログプリコーディング行列Ｆを構成する。位相シフタは振幅を変えずに信号の位相のみを変化させるため、アナログプリコーディング行列Ｆ∈ＣＭ×Ｋは｜［Ｆ］ｍ，ｎ｜２＝Ｍ−１という制約を満たす。これに対応して、ユーザー装置ＵＥ  １−ＵＥ  Ｋの各アンテナで受信された信号は位相シフトネットワーク１４０を介してそれぞれの１つ又は複数の無線周波数リンクに接続される。当該ハイブリッドプリコーディングアーキテクチャでは、ダウンリンク信号伝送モデルは以下のように表される。
【０００４】
【数１】
2019503094.tif 000003
【０００５】
その中、ｙｋはｋ番目のユーザー装置の受信信号であり、Ｈｋはｋ番目のユーザー装置と基地局１００との間のダウンリンクチャネル行列であり、ＦとＢはそれぞれ、アナログプリコーディング行列とデジタルプリコーディング行列であり、その中、アナログプリコーディング行列Ｆの第ｋ列ｆｋはｋ番目のユーザー装置に対するアナログ送信重みベクトル（例えば、ｋ番目の無線周波数リンクが接続される複数の位相シフタに用いられる位相設置）を表し、ｗｋはｋ番目のユーザー装置の受信重みベクトルを表し、ｎｋは白色ガウス雑音を表し、ｘはＫ個のユーザー装置ＵＥ  １−ＵＥ  Ｋに送信するデータを表す。デバイスの制限によって、アナログ送信重みベクトルｆｋと受信重みベクトルｗｋは一般に、予め定義されたコードブック、具体的には、基地局１００のコードブックＦｃとユーザー装置ＵＥのコードブックＷｃからそれぞれ選択された。
【０００６】
ハイブリッドプリコーディングアーキテクチャでは、一般に、アナログ送信・受信重みベクトルをデジタルプリコーディング行列Ｂと別に設計して、計算の複雑さを低減する。コードブックから各ユーザー装置に最適するアナログ送信重みベクトル／受信重みベクトルを選択するプロセスは、ビームフォーミングトレーニングと呼ばれる。最大化ユーザー受信電力基準を使用してビームフォーミングトレーニングを行うことができ、当該基準は以下のように表される。
【０００７】
【数２】
2019503094.tif 000004
【０００８】
その中、｛ｗｋ，ｏｐｔ，ｆｋ，ｏｐｔ｝は、ｋ番目のユーザー装置に最適するダウンリンク受信重みベクトル／ダウンリンク送信重みベクトルを表す。
【０００９】
アナログ受信重みベクトル／送信重みベクトル｛ｗｋ，ｏｐｔ，ｆｋ，ｏｐｔ｝が得られた後、ダウンリンク等価チャネルＨｅｑ∈ＣＫ×Ｋが得られることができ、その中、［Ｈｅｑ］ｉ，ｊ＝ｗｉ，ｏｐｔＴＨｉｆｊ，ｏｐｔである。ランダム行列理論に従って、基地局１００のアンテナの数がユーザー装置ＵＥの数よりもはるかに大きい場合（即ち、Ｍ＞＞Ｋ）、Ｈｅｑは対角支配行列であり、そのため、例えばゼロフォーシングアルゴリズム（ＺＦ）などの線形デジタルプリコーディングアルゴリズムを用いて、以下のように表されるデジタルプリコーディング行列Ｂを設計することができる。
【００１０】
【数３】
2019503094.tif 000005
【００１１】
その中、
【数４】
2019503094.tif 000006
はユーザー装置の間の送信電力の割り当てに用いられる対角行列である。
【００１２】
伝統的なビームフォーミングトレーニングメカニズムは、主に、物理チャネル推定と、網羅的な探索と、マルチレイヤ―フィードバックと、単一フィードバックを含む。
【００１３】
物理チャネル推定メカニズムは、パイロットによってダウンリンク物理チャネルＨｋ∈ＣＮ×Ｍを直接的に推定し、その後、ユーザー装置は、推定した物理チャネルに基づいて最適な送信・受信重みベクトルを計算し、送信重みベクトルを基地局にフィードバックする。しかし、ミリ波システムでは、基地局とユーザー装置の両方は多数のアンテナが搭載されているため、チャネル推定の複雑さは非常に高く、また、パイロットはビームフォーミングされないため、受信信号対雑音比は低く、チャネル推定の精度が低くなる。
【００１４】
網羅的な探索メカニズムは、全ての可能な送信・受信重みベクトル対を探索し、ユーザー装置は送信・受信重みベクトルの各対に対して、チャネル品質を測定して、最適な重みベクトル対を選択し、送信重みベクトルを基地局にフィードバックする。網羅的な探索メカニズムは最適なパフォーマンスを達成できるが、複雑さは非常に高い。
【００１５】
マルチレイヤ―フィードバックメカニズムは予め設計されたマルチレイヤ―コードブックによって、トレーニングプロセスをレイヤーに分割し、各レイヤーで網羅的な探索を使用する。各レイヤー内の代替コードワードの数が小さいため、複雑さが低減される。しかしながら、マルチレイヤフィードバックメカニズムは、送信重みベクトルを基地局に複数回フィードバックする必要があり、より多くのリソースを余分に使用する。また、各ユーザー装置は異なるトレーニングプロセスを有するため、全てのユーザー装置は個別にトレーニングされなければならず、全体の複雑さが高くなる。
【００１６】
単一フィードバックメカニズムは、ビームフォーミングトレーニングを２つのプロセスに分割し、まず、基地局は、全ての可能な送信重みベクトルを探索し、ユーザー装置は、無指向性ビームを用いて信号を受信し、チャネル品質を推定することで、最適な送信重みベクトルを選択して基地局へフィードバックする。その後、基地局は、送信重みベクトルを固定し、ユーザーは、最適な受信重みベクトルを探索する。網羅的な探索メカニズムと比較して、単一フィードバックメカニズムの複雑さは低減されるが、パフォーマンスの損失を同時に引き起こし、なお、その複雑さは、ユーザー装置の数が増加するにつれて増加する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
以上のようにして、伝統的なビームフォーミングトレーニングメカニズムは、主に、複雑さが高すぎる問題に直面しており、ミリ波システムでは、ビームフォーミングトレーニングの複雑さは、通信確立時間に影響を及ぼし、移動通信システムにおいて重要な指標である。従って、マルチユーザーミリ波大規模アンテナシステムに適した高速ビームフォーミングトレーニングメカニズムが必要とされる。
【００１８】
以上の説明は、本発明の実施例のより良い理解を助けるために提供される。しかしながら、これは以上の説明が明らかに従来技術であることを意味するものではないことを理解すべきである。以上の説明は、本発明の実施例に属する内容も含むことができる。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記した問題を解決するために、本発明は、１つ又は複数のプロセッサーを含む、通信システムにおける受信側装置を提供しており、前記１つ又は複数のプロセッサーは、前記受信側装置による送信側からの共通シーケンスの受信状況に応じて前記受信側装置の複数のアンテナのアナログ重みパラメータを決定し、前記アナログ重みパラメータに基づいて前記受信側装置に対応する所定のパイロット信号を送信するためのアンテナ配置を決定して、前記所定のパイロット信号を前記送信側に送信するように構成されている。
【００２０】
本発明は、１つ又は複数のプロセッサーを含む、通信ネットワークに用いられる送信側装置をさらに提供しており、前記１つ又は複数のプロセッサーは、共通シーケンスを生成して複数の受信側装置に送信し、前記複数の受信側装置のそれぞれに対して、前記受信側装置からの所定のパイロット信号の受信状況に応じて前記受信側装置に対する、前記送信側装置の複数のアンテナのアナログ重みパラメータを決定するように構成され、前記所定のパイロット信号は前記受信側装置によって前記受信側装置のマルチアンテナ送信重みパラメータに基づいて送信されるものであり、前記マルチアンテナ送信重みパラメータは前記受信側装置によって前記共通シーケンスの受信状況に応じて決定されるものである。
【００２１】
本発明は、通信システムにおけるトレーニング方法をさらに提供しており、送信側装置が共通シーケンスを生成して複数の受信側装置に送信し、前記複数の受信側装置のそれぞれが前記共通シーケンスの受信状況に応じて第１のアナログ重みパラメータを決定し、決定された第１のアナログ重みパラメータに基づいて、前記受信側装置に対応する所定のパイロット信号を送信するためのアンテナ配置を決定して、前記所定のパイロット信号を前記送信側装置に送信し、前記送信側装置が前記所定のパイロット信号の受信状況に応じて前記受信側装置に対する第２のアナログ重みパラメータを決定し、決定された第２のアナログ重みパラメータに基づいて、前記受信側装置に対するデータを送信するためのアンテナ配置を決定して、前記データを前記受信側装置に送信することを含む。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
本発明は、添付の図面と結合して与えられた以下の説明を参照することによって、よりよく理解される。その中、全ての図面において、同じまたは類似の参照符号を使用して同じまたは類似の部分を示す。図面は、以下の詳細な説明と共に、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成し、本発明の好ましい実施形態をさらに説明し、本発明の原理および利点を説明する役割を果たす。図面では：
【００２３】
【図１】本発明が適用される単一基地局マルチユーザーミリ波大規模アンテナ通信システムの概略構成ブロック図である。
【図２】基地局の完全接続位相シフトネットワークの構成を模式的に示す。
【図３】基地局のサブ接続位相シフトネットワークの構成を模式的に示す。
【図４】複数の無線周波数リンクを備えたユーザー装置の構成を模式的に示す。
【図５】単一の無線周波数リンクを備えたユーザー装置の構成を模式的に示す。
【図６】本発明によるビームフォーミングトレーニングの一例のフローチャートである。
【図７】本発明によるダウンリンクトレーニングを説明するための図である。
【図８Ａ】本発明によるアップリンクトレーニングを説明するための図である。
【図８Ｂ】本発明によるアップリンクトレーニングを説明するための図である。
【図９】本発明によるビームフォーミングトレーニングの他の例のフローチャートである。
【図１０Ａ】本発明によるビームフォーミングトレーニングと従来技術とのパフォーマンスの比較を示す。
【図１０Ｂ】本発明によるビームフォーミングトレーニングと従来技術とのパフォーマンスの比較を示す。
【図１１】コンピュータのハードウェア構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、本発明が適用される通信システムの構成ブロック図を模示的に示した。図１に示すように、基地局１００において、Ｋ個のユーザーデータストリームがベースバンドデジタルプリコーダ１１０に入力され、デジタルプリコーダ１１０はデジタルプリコーディング行列Ｂを利用してＫ個のデータストリームに対してデジタルプリコーディングを行って、それを異なる重み付け係数でＫ個の無線周波数リンクにマッピングする。デジタルプリコーディングは、主に、複数のデータストリームが同じ物理伝送リソースを多重化する場合に、異なるデータストリームの間の干渉を除去するためのものである。なお、アナログプリコーディングは空間的に分離された異なるビーム伝送を可能にするので、異なるトランスポートストリームの間の干渉をある程度低減することができ、これによって、本発明において、デジタルプリコーディングは、必ずしも必要な処理ではない。システムの複雑さ又はコストを削減するために、いくつかの実施例においてデジタルプリコーダを設置しなくてもよい。また、デジタルプリコーディングはベースバンドの部分で行われたものであるので、デジタルプリコーダは例えば、ベースバンドプロセッサーによって実現することができるので、ベースバンドプリコーダと呼ばれることもある。なお、アナログプリコーディングは無線周波数セクション内の処理回路によって実現されるものであるので、アナログビームフォーミングと呼ばれることもある。
【００２５】
なお、ビームフォーミングという概念は、従来技術で知られているが、そのうちの大部分は、無線周波数リンクとアンテナユニットが１対１に対応するアーキテクチャでの議論であって、デバイス制約がないが、実現の観点からすると、トレーニングを繰り返することで固定コードブックからコードワードを選択して実際の伝送に用いる必要がない。しかも、従来技術において、一般に、基地局側のみにビームフォーミング伝送を行い、ユーザー装置側では、アンテナ配置（例えば、無線周波数デバイス）の調整を行わずに受動的に信号を受信するだけである。しかしながら、本発明において、ユーザー装置の無線周波数リンクは複数の位相シフタ及びアンテナユニットに対応し、信号を送受信する時に特定のアンテナ配置方案を使用して、基地局と協力して高品質の信号伝送を実現する。
【００２６】
デジタルプリコーディングされた後、Ｋ個の無線周波数リンクにおいて、ベースバンド信号がアップコンバートされ、増幅され、フィルタリングされることで、無線周波数信号を形成する。
【００２７】
Ｋ個の無線周波数リンクはアナログ位相シフトネットワーク１２０に接続され、位相シフトネットワーク１２０のＭ個の出力はそれぞれ、Ｍ個のアンテナに接続される。位相シフトネットワーク１２０における位相シフタの値はアナログプリコーディング行列（又は、アナログビームフォーミング行列と呼ばれる）Ｆを構成する。デジタルプリコーディングとは異なり、アナログビームフォーミングは主に、ユーザー装置の受信信号対雑音比を改善し、チャネルパスフェージングを克服するために使用されるので、一般に、異なるユーザー装置に対して異なるビームを生成する必要がある。
【００２８】
プロセッサー１３０は、デジタルプリコーディング行列Ｂとアナログプリコーディング行列Ｆを生成又は決定するように構成され、つまり、プロセッサー１３０はデジタルプリコーディング処理及び位相シフトネットワーク１２０における位相シフタの配置を制御するように構成される。ここで、プロセッサー１３０はハイレベルコントローラやベースバンドプロセッサーなどの１つ或者複数のプロセッサーとして実現されてもよく、異なるプロセッサーによってデジタルプリコーディング行列Ｂとアナログプリコーディング行列Ｆを別々に生成してもよい。
【００２９】
典型的には、位相シフトネットワーク１２０は完全接続位相シフトネットワークとサブ接続位相シフトネットワークとの二つのタイプを含む。図２は、完全接続位相シフトネットワークの構成を模示的に示した。図２に示すように、各無線周波数リンクはＭ個の位相シフタに接続され、各Ｋ（Ｋ＜Ｍ）個の位相シフタの出力信号は加算器によって加算され、そして、１つのアンテナユニットに接続される。図３は、サブ接続位相シフトネットワークの構成を模示的に示した。図３に示すように、各無線周波数リンクはＭ／Ｋ個の位相シフタに接続され、各位相シフタは１つのアンテナユニットに接続される。
【００３０】
図１には、各ユーザー装置ＵＥがＮ個の受信アンテナを備えたことを模示的に示し、実際的に、各ユーザー装置ＵＥが異なる数のアンテナを備えてもよく、本発明はこれに限定されない。図４はユーザー装置ＵＥの構成をより詳細に示す。図４に示すように、Ｎ個のアンテナユニットを介して受信した信号は位相シフトネットワーク４１０を介して複数の無線周波数リンク（無線周波数リンクの数がアンテナユニットの数より小さい）に接続され、その後、フィルタリングされ、増幅され、ダウンコンバートされることでベースバンド受信信号が得られる（図示せず）。位相シフトネットワーク４１０の構成は基地局側の位相シフトネットワーク１２０と同様である。位相シフトネットワーク４１０における位相シフタの値はユーザー装置ＵＥのアナログ受信重み行列Ｗを構成する。なお、基地局側と同様に、プロセッサー４２０によって、受信重み行列Ｗ、即ち、位相シフトネットワーク４１０における位相シフタの値を配置する。
【００３１】
また、図５は、図４と比較して簡略化したユーザー装置ＵＥの別の構成を示した。図５において、ユーザー装置ＵＥは１つの無線周波数リンクしか有しないので、Ｎ個のアンテナを介して受信された信号は位相シフトネットワークを必要とせず加算されて当該無線周波数リンクに出力される。この場合に、Ｎ個のアンテナに接続されたＮ個の位相シフタの値が、ユーザー装置ＵＥのアナログ受信重みベクトルｗを構成する。同様に、プロセッサー５１０によってＮ個の位相シフタの値、即ち、受信重みベクトルｗを配置する。
【００３２】
本発明の一例において、１つの重みベクトルは複数の位相シフタの値パターンの一種に対応し、当該重みベクトルの要素は１組の位相シフタの位相値を表し、重み行列は、複数の無線周波数リンクにそれぞれ用いられる複数の重みベクトルを含む。また、全ての利用可能な重みベクトルがビームフォーミングコードブックを構成し、言い換えれば、各重みベクトルはビームフォーミングコードブックのうち１つのコードワードに対応する。
【００３３】
以上、本発明による通信システムの構成及び基地局とユーザー装置の構成について図１−図５を結合して説明した。上記のように、基地局側のｋ番目のデータストリーム（なお、複数の無線周波数リンクを備えたユーザー装置は複数のデータストリームを受信することができる）に対応する受信信号は以下のように表される。
【００３４】
【数５】
2019503094.tif 000007
【００３５】
その中、Ｈｋはｋ番目のデータストリームに対応するユーザー装置と基地局との間のダウンリンクチャネル行列である。Ｂ∈ＣＫ×Ｋはデジタルプリコーディング行列であり、典型的には、デジタルプリコーディング行列Ｂは対角支配行列であり、即ち、対角の要素の値が大きい。そのため、デジタルプリコーディングが行われた後、ｋ番目の無線周波数リンクの信号は主に、ｋ番目のデータストリームからのものである。Ｆ∈ＣＭ×Ｋはアナログプリコーディング行列を表し、アナログプリコーディング行列Ｆの第ｋ列ｆｋはｋ番目の無線周波数リンク（主に、ｋ番目のデータストリームを搬送する）に用いられるアナログ送信重みベクトルを表す。図２に示すような完全接続位相シフトネットワークの構成では、各無線周波数リンクが全てのアンテナに接続されるため、ベクトルｆｋの全ての要素がゼロではない。図３に示すようなサブ接続位相シフトネットワークの構成では、各無線周波数リンクは一部のアンテナのみに接続されるため、ベクトルｆｋは第
【数６】
2019503094.tif 000008
から第
【数７】
2019503094.tif 000009
個の要素がゼロではなく、他の要素が全てゼロである。
【００３６】
また、ｗｋはユーザー装置のｋ番目のデータストリームに対するアナログ受信重みベクトルを表す。ユーザー装置側の位相シフトネットワーク４１０が完全接続位相シフトネットワーク又はサブ接続位相シフトネットワークである場合に、ベクトルｗｋは上記したｆｋと同様である。
【００３７】
また、ｘはＫ個のデータストリームに応じて基地局が送信する信号を表し、ｎｋは白色ガウス雑音を表す。
【００３８】
以上のように、デバイスによって制約されるため、アナログ送信重みベクトルｆｋとアナログ受信重みベクトルｗｋは予め定義されるコードブックのみから選択することができ、即ち、所定のコードブックのうち１つのコードワードのみを使用することができる。本発明において、基地局側のコードブックをＦｃと定義し、ユーザー装置側のコードブックをＷｃと定義する。特に、サブ接続位相シフトネットワークの構成では、コードブックは重みベクトルのうちセロではない要素の可能な全ての値集合ということである。
【００３９】
以下、本発明によるビームフォーミングトレーニングのフローについて図６を結合して説明する。
【００４０】
図６に示すように、まず、ステップＳ６０１では、基地局１００は例えばブロードキャストチャネルによってサービスする全てのユーザー装置ＵＥへダウンリンクトレーニング情報を通知し、当該ダウンリンクトレーニング情報は、例えば、ダウンリンクトレーニングシーケンス（例えば、パイロット信号）が送信される期間や、ダウンリンクトレーニングシーケンスが送信される回数などを含んでもよい。その中、ダウンリンクトレーニングシーケンスは基地局１００（例えば、プロセッサー１３０）によって生成され、また、ステップＳ６０２では基地局１００によって全てのユーザー装置ＵＥに送信される。例えば、本発明が高度な長期進化（ＬＴＥ−Ａ）システムに適用される場合に、当該ダウンリンクトレーニングシーケンスはチャネル状態情報基準信号（ＣＳＩ−ＲＳ）、共通基準信号（ＣＲＳ）、復調基準信号（ＤＭＲＳ）などであってもよく、また、ブロードキャストチャネルは例えば、ブロードキャスト制御チャネル（ＢＣＣＨ）であってもよい。一例において、ダウンリンクトレーニング情報にはＣＳＩ−ＲＳが送信される期間が含まれ、かつ、特定のサブフレームのみでＣＳＩ−ＲＳを送信することを示す情報が含まれる場合に、当該期間には特定の数の当該特定サブフレームが含まれるため、当該ダウンリンクトレーニング情報にはＣＳＩ−ＲＳが送信される回数が含まれなくてもよい。
【００４１】
ステップＳ６０２では、基地局１００は無指向性ビームｆｏｍｎｉを利用してダウンリンクトレーニングシーケンス（ＣＳＩ−ＲＳ）を全てのユーザー装置ＵＥへ複数回ブロードキャストする。無指向性ビームｆｏｍｎｉは
【数８】
2019503094.tif 000010
を満たすアナログ送信重みベクトルと定義され、その中、
【数９】
2019503094.tif 000011
は基地局がアンテナ応答ベクトルを送信することを表し、θとψは水平方向到着角と垂直方向到着角をそれぞれ表し、Ｃは定数を表す。
【００４２】
基地局１００によって一回送信されたダウンリンクトレーニングシーケンスに対して、ユーザー装置ＵＥは、コードブックＷｃのうち１つのコードワードをアナログ受信重みベクトルとして使用する場合での等価チャネル係数を推定することができる。基地局１００によって別の一回ブロードキャストされたダウンリンクトレーニングシーケンスに対して、当該ユーザー装置ＵＥは、他のコードワードをアナログ受信重みベクトルとして使用する場合での等価チャネルを推定することができる。このようにして、基地局がダウンリンクトレーニングシーケンスを送信する回数（例えば、Ｐ回）はユーザー装置ＵＥのコードブックＷｃのうちコードワードの数（即ち、コードブックのサイズ）と等しいので、Ｐ回送信されるダウンリンクトレーニングシーケンスを受信することで、ユーザー装置ＵＥはコードブックＷｃのうち全てのコードワードを使用する場合での等価チャネルを全て推定することができる。
【００４３】
具体的に、図７を参照して、基地局１００が無指向性ビームｆｏｍｎｉを利用してダウンリンクトレーニングシーケンスをユーザー装置ＵＥ  １−ＫへＰ回ブロードキャストすることを示した。最初ブロードキャストされたダウンリンクトレーニングシーケンスに対して、ユーザー装置ＵＥ  １−ＵＥ  Ｋはそれぞれ、コードワードｗ１を受信重みベクトルとして使用する場合での等価チャネル係数を推定し、その後、第２回ブロードキャストされたダウンリンクトレーニングシーケンスに対して、ユーザー装置ＵＥ  １−ＵＥ  Ｋはそれぞれ、コードワードｗ２を受信重みベクトルとして使用する場合での等価チャネル係数を推定し、コードブックＷｃのうちＰ個のコードワードに対して推定が完了するまで同様に続く。基地局１００は、複数のユーザー装置のそれぞれのコードブックＷｃのサイズが異なる場合に、例えば、最大のコードブックを有するユーザー装置のコードブックのサイズに基づいて、トレーニングシーケンスを繰り返しブロードキャストする回数を決定して、各ユーザー装置が完全に推定できることを確保することが理解されるべきである。
【００４４】
また、複数の無線周波数リンクを有するユーザー装置（完全接続構成を使用する）は各無線周波数リンクを利用して１つのコードワードを推定することができるので、基地局１００によって一回ブロードキャストされたダウンリンクトレーニングシーケンスを受信する場合に、複数のコードワードに対して同時に推定することができる。理論的には、この場合、基地局１００は、ダウンリンクトレーニングシーケンスが繰り返し送信される回数を低減することができるが、実際的には、単一の無線周波数リンクを有するユーザー装置及び複数の無線周波数リンクを有するユーザー装置が同時に存在することによって、単一の無線周波数リンクのユーザー装置が完全に推定できることを確保するために、基地局１００は依然としてユーザー装置のコードブックのサイズＰに従ってダウンリンクトレーニングシーケンスを繰り返しブロードキャストする。
【００４５】
ユーザー装置ＵＥは全てのコードワードに対して等価チャネルの推定を完了した後、推定結果によってダウンリンクトレーニングシーケンスの受信品質が所定の条件を満たすダウンリンク受信重みベクトルを選択し、又は、図６のステップＳ６０３に示すように、受信品質の最もよい受信重みベクトルを、自身通信に用いられるダウンリンク受信重みベクトルとして選択することが好ましい。選択の基準は、ユーザー装置ＵＥが単一の無線周波数リンク及び複数の無線周波数リンクを備えた場合にそれぞれ適用する、１）最大化受信信号電力基準、２）最大化信号対干渉比基準を含んでもよい。
【００４６】
例えば、ユーザー装置ＵＥが単一の無線周波数リンクを備えた場合に、最大化受信信号電力基準は以下のように表される。
【００４７】
【数１０】
2019503094.tif 000012
【００４８】
その中、ｗは単一の無線周波数リンクが使用するダウンリンク受信重みベクトルを表し、以上のように、ｗはコードブックＷｃから選択された各コードワードであり、Ｗｃはユーザー装置における所定のアナログビームフォーミングコードブックを表す。Ｈ∈ＣＮ×Ｍは基地局とユーザー装置との間のダウンリンクチャネル行列を表し（ＮとＭはそれぞれ、ユーザー装置と基地局に備えられるアンテナの数を表す）、ｆｏｍｎｉは基地局が使用する無指向性ビームを表す。
【００４９】
さらに、アップ・ダウンリンクチャネル特性の対称性に基づいて、以上のように決定されたｗｏｐｔを使用して、ユーザー装置ＵＥの単一の無線周波数リンクに接続された位相シフタの値を配置して、アップリンクトレーニングシーケンスを基地局へ送信することができる（後述する）。
【００５０】
ユーザー装置ＵＥが複数の無線周波数リンクを備えた場合に、最大化信号対干渉比基準は以下のように表される。
【００５１】
【数１１】
2019503094.tif 000013
【００５２】
その中、
【数１２】
2019503094.tif 000014
であって、ＮＲＦはユーザー装置に備えられた無線周波数リンクの数を表し、ｗｊは第ｊ個の無線周波数リンクが使用するアナログ受信重みベクトルを表し、以上のように、ｗｊがコードブックＷｃから選択された各コードワードであり、Ｗｃはユーザー装置における所定のアナログビームフォーミングコードブックを表す。Ｈ∈ＣＮ×Ｍは基地局とユーザー装置との間のダウンリンクチャネル行列を表し、ｆｏｍｎｉは基地局が使用する無指向性ビームを表す。
【００５３】
以上のように決定されたｗｊ，ｏｐｔに基づいて、ユーザー装置ＵＥの第ｊ個の無線周波数リンクに接続された１組の位相シフタの値を配置して、アップリンクトレーニングシーケンスを基地局へ送信することができる（後述する）。一例において、当該ｗｊ，ｏｐｔを利用してユーザー装置ＵＥの各無線周波数リンクに接続された各組の位相シフタの値を配置し、つまり、各組の位相シフタを同様に配置する。
【００５４】
拡張の例として、複数の無線周波数リンクを有するユーザー装置ＵＥは例えばＬＴＥ−Ａ通信プロトコルに規定された二重接続（Ｄｕａｌ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ）技術によって２つの基地局（例えば、マクロ基地局と小さな基地局）と同時にトレーニングすることができ、この場合、ユーザー装置ＵＥは２つの基地局のそれぞれに対してアナログ受信重みベクトルｗ１とｗ２を取得し、その後、ユーザー装置ＵＥは基地局１が決定された重みベクトルｗ１を利用して無線周波数リンク１に接続された１組の位相シフタの値を配置し、基地局２が決定された重みベクトルｗ２を利用して無線周波数リンク２に接続された１組の位相シフタの値を配置することによって、２つの基地局とのアナログビームフォーミング伝送を同時に行うことを実現することができる。
【００５５】
ユーザー装置ＵＥがステップＳ６０３では通信に用いられるダウンリンク受信重みベクトルを取得した後、ダウンリンクトレーニングプロセスが終了する。
【００５６】
その後、ユーザー装置ＵＥはステップＳ６０４では、決定されたダウンリンク受信重みベクトルに基づいてアップリンク送信重みベクトルを計算して、計算したアップリンク送信重みベクトルを利用してアップリンクトレーニングシーケンスを送信し、アップリンクトレーニングプロセスを開始する。時分割複信（ＴＤＤ）システムについて、アップリンクチャネルとダウンリンクチャネルのチャネル特性は互換性があるので、決定された受信重みベクトルを直接的にユーザー装置ＵＥのアップリンク送信重みベクトルとすることができる。周波数分割複信（ＦＤＤ）システムについて、受信重みベクトルを補正してより正確的なアップリンク送信重みベクトルが得られ、これについて、後に詳述する。
【００５７】
ステップＳ６０５では、基地局１００は全てのユーザー装置ＵＥへアップリンクトレーニング情報をブロードキャストし、当該アップリンクトレーニング情報は例えば、アップリンクトレーニングシーケンスが送信される期間や、アップリンクトレーニングシーケンスが送信される回数などが含まれてもよい。一例において、アップリンクトレーニング情報にはアップリンクトレーニングシーケンスが送信される期間が含まれ、かつ、各サブフレームで一つのアップリンクトレーニングシーケンスを送信することを指示する情報が含まれる場合に、当該期間には、特定の数のサブフレームが含まれるので、当該アップリンクトレーニング情報にはアップリンクトレーニングシーケンスが送信される回数が含まれなくてもよい。他の例において、基地局はユーザー装置がネットワークにアクセスする時に無線周波数リンク、ビームフォーミングコードブックなどに関する情報をシステム情報に含めてユーザー装置に通知し、この場合、当該アップリンクトレーニング情報はアップリンクトレーニングシーケンスが送信される回数が含まれなくてもよい。他のいくつかの例において、ダウンリンクトレーニングが終了した後、所定の時間経過してから、アップリンクトレーニングを開始するように予め設置することができるので、基地局１００はアップリンクトレーニング情報を特に送信する必要がない。なお、基地局１００は例えば、ＲＲＣシグナリングなどの専用シグナリングという特定チャネルを利用して、ユーザー装置ＵＥに割り当てるアップリンクトレーニングシーケンスをユーザー装置ＵＥに通知する。  
【００５８】
その後、ユーザー装置ＵＥは、ステップＳ６０６に示すように、ステップＳ６０４では取得したアップリンク送信重みベクトル、及び、ステップＳ６０５では得られたアップリンクトレーニングシーケンスとアップリンクトレーニング情報に基づいて、アップリンクトレーニングシーケンスを基地局１００へ送信する。特に、各ユーザー装置ＵＥが使用するアップリンクトレーニングシーケンスが互い直交し、トレーニングシーケンス自身が互い直交していること及び物理伝送リソースが互い直交していることのうちの少なくとも１つを含む。アップリンクトレーニングシーケンスは例えば、サウンディング基準信号（ＳＲＳ）などの直交パイロット信号であってもよい。アップリンクトレーニングシーケンスがＳＲＳである場合に、ユーザー装置がダウンリンクトレーニング結果に基づいてＳＲＳをビームフォーミングして送信するため、リソーススケジューリング基準を基地局へ提供すると同時に、ダウンリンクチャネル情報をより正確的に暗示的にフィードバックすることができ、特にフィードバックするシグナリングオーバーヘッドが不要になる。
【００５９】
ステップＳ６０７に示すように、各ユーザー装置ＵＥが送信するアップリンクトレーニングシーケンスに対して、基地局１００がコードブックＦｃのうち各コードワードをアップリンク受信重みベクトルとして使用する場合での等価チャネル係数を推定し、推定結果に基づいてアップリンクトレーニングシーケンスの受信品質が所定の条件を満たす（或いは、受信品質が最もよい）アップリンク受信重みベクトルを決定する。
【００６０】
特に、基地局１００には完全接続位相シフトネットワークが配置される最適的な例において、基地局１００は一般に、複数の無線周波数リンクを有するので、複数のコードワードに対して同時に推定することができ、即ち、各無線周波数リンクが１つのコードワードを受信重みベクトルとして使用する場合に等価チャネルを推定する。そのため、１つのユーザー装置ＵＥによって一回送信されるアップリンクトレーニングシーケンスに対して、基地局１００はＫＲＦ個のコードワードに対する等価チャネル推定を完成することができる、その中、ＫＲＦは基地局１００に備えられる無線周波数リンクの数である。このようにして、基地局１００における所定のコードブックＦｃのサイズをＱと仮定すると、理論的には、１つのユーザー装置ＵＥがアップリンクトレーニングシーケンスを送信する回数はＱ／ＫＲＦである。
【００６１】
具体的に、図８Ａを参照して、ユーザー装置ＵＥ  １−ＵＥ  Ｋがそれぞれに対応するアップリンク送信重みベクトルｗ１−ｗＫを使用してアップリンクトレーニングシーケンスを複数回送信することを示した。例えば、ユーザー装置ＵＥ  １が重みベクトルｗ１で最初送信したアップリンクトレーニングシーケンスに対して、基地局１００がＫＲＦ個の無線周波数リンクを有するため、ＫＲＦ個のコードワード
【数１３】
2019503094.tif 000015
に対して等価チャネル係数を推定することができる。その後、ユーザー装置ＵＥ  １が重みベクトルｗ１で第２回送信したアップリンクトレーニングシーケンスに対して、基地局１００は他のＫＲＦ個のコードワード
【数１４】
2019503094.tif 000016
に対して等価チャネル係数を推定し、コードブックＦｃにおける全てのＱ個のコードワードに対する推定が完了するまでに同様に続く。他のユーザー装置ＵＥ  ２−ＵＥ  Ｋについて、基地局１００の処理はユーザー装置ＵＥ  １に対する処理方式と同様である。
【００６２】
複数のユーザー装置ＵＥ  １−ＵＥ  Ｋが送信するアップリンクトレーニングシーケンスは基地局１００のアンテナで互いに重なりあって受信するが、各ユーザー装置ＵＥが送信するアップリンクトレーニングシーケンスが互いに直交しているため、基地局１００は各ユーザー装置ＵＥが送信するシーケンスを解析し、各ユーザー装置ＵＥに対してそれぞれアップリンクトレーニングを行うことができる。この場合、アップリンクトレーニングプロセスが消費したリソースはユーザーの数に関係しない。そのため、利用可能な直交パイロット信号（アップリンクトレーニングシーケンス）の数が許可される場合に、できるだけ多くのユーザー装置ＵＥにアップリンクトレーニングシーケンスを同時に送信させて、全体的なトレーニングオーバーヘッドを削減する。好ましくは、基地局１００の位相シフトネットワーク１２０が図２に示す完全接続位相シフトネットワークの構成を使用する場合、各無線周波数リンクは全てのアンテナに接続されるので、全ての伝送経路における信号の受信状況を体験することができ、この場合、基地局１００がサービスする全てのユーザー装置ＵＥにアップリンクトレーニングシーケンスを同時に送信させて、基地局１００が同時に全てのユーザー装置ＵＥに対してアップリンクトレーニングを行って各ユーザー装置ＵＥに対する受信重みベクトルを選択する。
【００６３】
一方、基地局１００の位相シフトネットワーク１２０が図３に示すサブ接続位相シフトネットワークの構成を使用する場合に、基地局１００の各無線周波数リンクを、同じ受信重みベクトルを使用して全てのユーザー装置ＵＥが送信するアップリンクトレーニングシーケンスを受信するように設置し、等価チャネル推定を行う。図８Ｂに示すように、ユーザー装置ＵＥ  １が重みベクトルｗ１で最初送信するアップリンクトレーニングシーケンスに対して、基地局１００のＫＲＦ個の無線周波数リンクが共にコードワードｆ１を受信重みベクトルとして使用し受信し、等価チャネル係数を推定する。その後、ユーザー装置ＵＥ  １が重みベクトルｗ１で第２回送信するアップリンクトレーニングシーケンスに対して、基地局１００のＫＲＦ個の無線周波数リンクは共にコードワードｆ２を使用して受信し、等価チャネル係数を推定し、コードブックＦｃにおける全てのＱ個のコードワードに対して推定が完成するまでに、同様に続く。この場合、トレーニングオーバーヘッドが基地局１００に完全接続位相シフトネットワークが備えられる場合よりわずか大きいが、網羅的な探索メカニズムなどの従来方式と比べると、明らかな優勢を有する。
【００６４】
いずれかのユーザー装置ＵＥのアップリンクトレーニングに対して、基地局１００はビームフォーミングコードブックＦｃにおける全てのＱ個のコードワードに対して等価チャネル推定を完成した後、推定結果に基づいてアップリンクトレーニングシーケンスの受信品質が所定の条件を満たすアップリンク受信重みベクトルを選択する。選択の基準は、ユーザー装置ＵＥが単一の無線周波数リンク及び複数の無線周波数リンクを備えた場合にそれぞれ適用する、１）最大化受信信号電力基準、２）最大化信号対干渉比基準を含む。
【００６５】
ユーザー装置ＵＥが単一の無線周波数リンクを備えた場合に、最大化受信信号電力基準は以下のように表される。
【００６６】
【数１５】
2019503094.tif 000017
【００６７】
その中、ｆは、ユーザー装置が送信するアップリンクトレーニングシーケンスに対して使用する基地局側受信重みベクトルを表し、ｆはコードブックＦｃから選択された各コードワードであり、Ｆｃは基地局１００における所定のアナログビームフォーミングコードブックを表す。Ｈ∈ＣＭ×Ｎはユーザー装置ＵＥと基地局１００との間のアップリンクチャネル行列を表し（ＮとＭはそれぞれユーザー装置と基地局に備えられるアンテナの数を表す）、ｗはユーザー装置ＵＥが使用するアップリンク送信重みベクトルを表す。
【００６８】
以上のように決定されたｆｏｐｔに基づいて、基地局１００における当該ユーザー装置ＵＥのＲＦリンクに接続された１組の位相シフタの値を配置して、当該ユーザー装置ＵＥに対するデータを送信することができる（後述する）。
【００６９】
ユーザー装置ＵＥが複数の無線周波数リンクを備えた場合に、最大化信号対干渉比基準は以下のように表される。
【００７０】
【数１６】
2019503094.tif 000018
【００７１】
その中、
【数１７】
2019503094.tif 000019
であって、ＮＲＦはユーザー装置に備えられる無線周波数リンクの数を表し、ｆｊはユーザー装置の第ｊ個の無線周波数リンクに対して使用する基地局側受信重みベクトルを表し、以上のように、ｆｊはコードブックＦｃから選択された各コードワードであり、Ｆｃは基地局１００における所定のアナログビームフォーミングコードブックを表す。Ｈ∈ＣＭ×Ｎはユーザー装置と基地局１００との間のアップリンクチャネル行列を表し、ｗｊはユーザー装置の第ｊ個目の無線周波数リンクが使用する送信重みベクトルを表す。
【００７２】
以上のように決定されたｆｊ，ｏｐｔに基づいて基地局１００における当該ユーザー装置ＵＥの第ｊ個の無線周波数リンクに対する無線周波数リンクに接続された１組の位相シフタの値を配置して、当該ユーザー装置に対するデータを送信することができる（後述する）。
【００７３】
その後、基地局１００はステップＳ６０８では決定されたアップリンク受信重みベクトルに基づいて通信するためのダウンリンク送信重みベクトルを計算する。時分割複信（ＴＤＤ）システムについて、アップリンクチャネルとダウンリンクチャネルのチャネル特性は互換性があるので、決定された受信重みベクトルを直接的に送信重みベクトルとすることができる。周波数分割複信（ＦＤＤ）システムについて、アップリンク受信重みベクトルを補正してダウンリンク送信重みベクトルを得る必要がある。
【００７４】
ステップＳ６０４とＳ６０８に示すように、ＦＤＤシステムである場合に、ユーザー装置ＵＥと基地局１００は共に決定された受信重みベクトルを補正して送信重みベクトルを得る必要があり、以下、この処理について具体的に説明する。
【００７５】
要約すると、受信重みベクトルの補正方法は、アンテナ配置及びコードブック設計に関連する。以下、常用のリニアアイソメトリックアンテナアレイ及び高速フーリエ変換（ＦＦＴ）コードブック設計における補正方法を示した。
【００７６】
アップリンク、ダウンリンク周波数に対応する電磁波波長をそれぞれλｕｐとλｄｏｗｎ、アンテナ間隔をｄと仮定する。ＦＦＴコードブックはコードブック行列
【数１８】
2019503094.tif 000020
によって与えられ、行列の各列は１つの受信・送信重みベクトルであり、その中、Ｎａはアンテナの数であり、Ｎｃはコードブックのサイズである。行列Ｃの第ｉ行第ｍ列の要素の値は、
【数１９】
2019503094.tif 000021
である。
【００７７】
以上の条件で、ユーザー装置はステップＳ６０３では決定されたダウンリンク受信重みベクトルがコードブック行列における第ｋｄｏｗｎ列である場合、ステップＳ６０４ではコードブック行列における第ｋｕｐ列をアップリンク伝送に用いられる送信重みベクトルとして選択し、その中、ｋｕｐは下式によって与えられる。
【００７８】
【数２０】
2019503094.tif 000022
【００７９】
また、基地局１００はステップＳ６０７では決定されたアップリンク受信重みベクトルがコードブック行列における第ｋｕｐ列である場合、ステップＳ６０８ではコードブック行列における第ｋｄｏｗｎ列をダウンリンク伝送に用いられる送信重みベクトルとして選択し、その中、ｋｄｏｗｎは下式によって与えられる。
【００８０】
【数２１】
2019503094.tif 000023
【００８１】
基地局１００はステップＳ６０８ではダウンリンク送信重みベクトルを取得した後、アップリンクトレーニングプロセスが終了する。その後、基地局１００はステップＳ６０９ではデジタルプリコーディング処理を行う。
【００８２】
具体的に、基地局１００はまず、等価チャネル行列を推定し、当該等価チャネル行列の第（ｉ，ｊ）個の要素の最小二乗（ＬＳ）推定が以下のように表される。
【００８３】
【数２２】
2019503094.tif 000024
【００８４】
その中、ｆｊ，ｏｐｔは基地局１００が使用するアップリンク受信重みベクトルであり、ｙｊは基地局１００がｆｊ，ｏｐｔを使用する場合に受信した信号シーケンスである。ｗｉ，ｏｐｔは第ｉ個のユーザー装置（当該ユーザー装置が単一の無線周波数リンクを有すると仮定する）がダウンリンクトレーニング段階で取得した最適的なアップリンク送信ベクトルであり、Ｈｉは基地局と第ｉ個のユーザー装置との間のダウンリンクチャネル行列であり、Φｉは第ｉ個のユーザー装置が使用する直交パイロットである。
【００８５】
その後、基地局１００はゼロフォーシング（ＺＦ）アルゴリズムによりデジタルプリコーディング行列Ｂを計算する。デジタルプリコーディング行列Ｂは以下のように表される。
【００８６】
【数２３】
2019503094.tif 000025
【００８７】
その中、
【数２４】
2019503094.tif 000026
はユーザー装置の間の送信電力の割り当ての対角行列を表す。
【００８８】
以上の処理によって、基地局１００はデジタルプリコーディング行列Ｂを既に取得したので、Ｋ個のデータストリームに対してデジタルプリコーディングを行うことができる。一方で、基地局１００は各ユーザー装置ＵＥ（又はそれらの各無線周波数リンク）に対するダウンリンク送信重みベクトルを既に取得し、即ち、アナログプリコーディング行列Ｆを取得したので、アナログ位相シフトネットワーク１２０における位相シフタの値を配置することができる。それにより、上述した配置を利用して、基地局１００はステップＳ６１０ではユーザー装置ＵＥへ実際のデータ（トレーニングシーケンスと異なる）を送信することができる。これに対応して、ユーザー装置ＵＥはステップＳ６０３では決定された受信重みベクトルを利用して当該実際のデータを受信することもできる。
【００８９】
なお、分かりやすいために、図６に示すフローについての説明では、基地局１００とユーザー装置ＵＥによって各ステップを実行することを述べたが、当該各ステップの処理又は計算が基地局１００のプロセッサー１３０又はユーザー装置ＵＥのプロセッサー４２０、５１０によって実行されることは当業者にとって理解されやすいものである。
【００９０】
図６に示すビームフォーミングトレーニング処理は基地局１００とユーザー装置ＵＥとの間の周期的なトレーニングパターンに適用できる。即ち、基地局１００は定期的にユーザー装置ＵＥへダウンリンクトレーニング情報を通知し（ステップＳ６０１に示すように）、トレーニングプロセスを開始する。図９に、非周期トレーニングパターン下でのビームフォーミングトレーニングプロセスを示した。
【００９１】
図９に示すように、ユーザー装置はステップＳ９０１でチャネル品質測定を実行する。測定したチャネル品質が所定の閾値より低い場合、ユーザー装置は、ステップＳ９０２に示すように、主動的にトレーニングリクエストを基地局１００へ送信する。ユーザー装置ＵＥのリクエストに応答して、ステップＳ６０１と同様に、基地局１００は、ステップＳ９０３では、ユーザー装置ＵＥへダウンリンクトレーニング情報をブロードキャストして、トレーニングプロセスを開始する。その後のステップＳ９０４−Ｓ９１２は図６におけるステップＳ６０２−Ｓ６１０と同様であるので、ここで説明を繰り返さない。
【００９２】
以上、本発明の実施例について図面を結合して詳細に説明した。本発明によれば、ダウンリンクトレーニングのプロセスにおいて、基地局がダウンリンクトレーニングシーケンスをブロードキャストして、全てのユーザー装置は同時にトレーニングに参加することができ、必要な探測ビーム対の数（Ｎｕｍｂｅｒ  ｏｆ  Ｐｒｏｂｉｎｇ  Ｐａｉｒ、ＮＰＰ）はＰであり、その中、Ｐはユーザー装置におけるビームフォーミングコードブックのサイズである。アップリンクトレーニングのプロセスにおいて、直交しているアップリンクトレーニングシーケンスを有する全てのユーザー装置は同時にトレーニングに参加し、さらに、基地局に備えられるＫＲＦ個の無線周波数リンクは異なるコードワードに対して同時に等価チャネル推定を行うことができるので、必要な探測ビーム対の数はＱ／ＫＲＦであり、その中、Ｑは基地局のビームフォーミングコードブックのサイズである。そのため、本発明によるビームフォーミングトレーニングメカニズムの全体的な複雑さはＱ／ＫＲＦ＋Ｐであり、さらに、その複雑さはユーザーの数が増加することに伴って増えるものではないので、マルチユーザーミリ波通信システムに非常に適する。また、本発明によるビームフォーミングトレーニングメカニズムはユーザー装置の基地局へのフィードバック操作が不要になる。
【００９３】
図１０Ａと１０Ｂはそれぞれ、異なるチャネルの条件で、本発明による高速マルチユーザービームフォーミングトレーニングメカニズムと従来の網羅的な探索メカニズム及び単一フィードバックメカニズムがそれぞれ実現可能なユーザー平均ダウンリンク達成可能なレートを示した。図において、横座標は信号対雑音比を表し、縦座標は平均ダウンリンク達成可能なレートを表し、その中、Ｎｃｌはチャネル散乱クラスタの数を表し、Ｎｒａｙは各散乱クラスタに含まれたサブパスの数を表し、τはトレーニングシーケンスの長さを表す。図から見ると、ミリ波チャネルの散乱体の数が少なく、即ち、チャネルが疎らさである場合に、高速マルチユーザービームフォーミングトレーニングメカニズムと単一フィードバックメカニズムはほぼ網羅的な探索メカニズムの最適なパフォーマンスに達成する。チャネル散乱体の数が増加するに伴って、これら２つの方案は非常に小さいパフォーマンスの損失が出るが、本発明のビームフォーミングトレーニングメカニズムのパフォーマンスはまだ単一フィードバックメカニズムのパフォーマンスよりも優れている。また、信号対雑音比の増加に従って、ノイズのある環境において、本発明のビームフォーミングトレーニングメカニズムのパフォーマンスはノイズのない環境におけるパフォーマンス、即ち、当該メカニズムのパフォーマンス上限に迅速に収束する。
【００９４】
本発明は各種の製品に適用することができる。例えば、上記の実施例における基地局は例えばマクロｅＮＢや小さなｅＮＢなどの任意のタイプの進化ノードＢ（ｅＮＢ）として実現されることができる。小さなｅＮＢは、例えばピコｅＮＢ、マイクロｅＮＢ、家庭（フェムト）ｅＮＢなどのマクロセルより小さいセルのｅＮＢをカバーすることができる。代わりに、基地局は、例えばＮｏｄｅＢと基地トランシーバ局（ＢＴＳ）のような任意の他のタイプの基地局として実現されてもよい。基地局は、無線通信を制御するように構成される主体（基地局機器とも呼ばれる）と、主体と異なるところに設けられる１つ又は複数のリモート無線ヘッド（ＲＲＨ）とを含んでもよい。また、基地局機能を一時的又は半永久的に実行させることによって、後述した各種端末を基地局として動作させる。
【００９５】
一方、上記の実施例におけるユーザー装置は、例えば、通信端末（例えば、スマートフォン、タブレットパーソナルコンピューター（ＰＣ）、ノートＰＣ、携帯ゲーム端末、ポータブル／ドングルモバイルルーター、デジタル撮影装置）や車載端末（例えば、カーナビゲーション装置）として実現されることができる。ユーザー装置はマシンツーマシン（Ｍ２Ｍ）通信を実行する端末（マシンタイプ通信（ＭＴＣ）端末とも呼ばれる）と実現されてもよい。なお、ユーザー装置は、上記端末のそれぞれに搭載された無線通信モジュール（例えば単一チップを含む集積回路モジュール）であってもよい。
【００９６】
なお、本発明におけるプロセッサーはベースバンドプロセッサー又はベースバンドプロセッサーと汎用プロセッサーとの組み合わせとして実現し、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）又はデジタル信号プロセッサー（ＤＳＰ）として実現することができる。
【００９７】
本文で記述される各装置又は構成要素は論理的意義上のもののみであって、物理装置又はコンポーネントに厳格に対応するものではない。例えば、本文で記述される各モジュールの機能は複数の物理実体によって実現することができ、或いは、本文で記述される複数のモジュールの機能は単一の物理実体によって実現することができる。なお、一実施例で説明した特徴、構成要素、要素、ステップなどは、当該実施例に限定されるものではなく、例えば、他の実施例における特定の特徴、構成要素、要素、ステップなどの替わりに、又は、それらとの組み合わせによって、他の実施例に適用することもできる。
【００９８】
上記した実施例において、各装置又はモジュールが実行する一連の処理は、ソフトウェア、ハードウェア、或いはソフトウェアとハードウェアの組み合わせによって実現することができる。ソフトウェアに含まれたプログラムは、例えば、各装置の内部又は外部に設けられる記憶媒体に予め記憶することができる。一例として、実行の期間に、これらのプログラムがランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）に書き込まれて、プロセッサ（例えば、ＣＰＵ）によって実行される。
【００９９】
図１１は、プログラムに従って上記した一連の処理を実行するコンピュータのハードウェア構成例を示すブロック図である。
【０１００】
コンピュータ１１００において、中央処理装置（ＣＰＵ）１１０１、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）１１０２、及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１１０３がバス１１０４によって互いに接続される。
【０１０１】
入力／出力インターフェース１１０５はさらにバス１１０４に接続する。入力／出力インターフェース１１０５には、キーボード、マウス、マイクなどからなる入力ユニット１１０６と、ディスプレイ、スピーカーなどからなる出力ユニット１１０７と、ハードディスク、不揮発性メモリからなる記憶ユニット１１０８と、ネットワークインタフェースカード（例えば、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）カード、モデム等）からなる通信ユニット１１０９と、リムーバブルメディア１１１１を駆動するドライブ１１１０が接続され、当該リムーバブルメディア１１１１は例えば、ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリである。
【０１０２】
上記した構成を有するコンピュータにおいて、ＣＰＵ１１０１は記憶ユニット１１０８に記憶されたプログラムを、入力／出力インターフェース１１０５とバス１１０４を介してＲＡＭ１１０３にロードし、当該プログラムを実行して、上記の処理を実行する。
【０１０３】
コンピュータ（ＣＰＵ１１０１）によって実行されるプログラムは、パッケージメディアであるリムーバブルメディア１１１１に記録してもよく、当該パッケージメディアは例えば、磁気ディスク（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク（コンパクトディスク  −  読み取り専用メモリ（ＣＤ―ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）などを含む）、光磁気ディスク、又は半導体メモリによって形成される。なお、コンピュータ（ＣＰＵ１１０１）によって実行されるプログラムは、例えばローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送の有線又は無線伝送媒体を介して提供されてもよい。
【０１０４】
リムーバブルメディア１１１１がドライブ１１１０に取り付けられる時に、プログラムを入力／出力インターフェース１１０５を介して記憶ユニット１１０８にインストールすることができる。また、有線又は無線伝送媒体を介して、通信ユニット１１０９によってプログラムを受信して、プログラムを記憶ユニット１１０８にインストールしてもよい。その代わりに、プログラムをＲＯＭ１１０２又は記憶ユニット１１０８に予めインストールしてもよい。
【０１０５】
コンピュータによって実行するプログラムは、本明細書で記述された順によって処理を実行するプログラムであってもよく、或いは、処理を並行に実行する又は必要がある時に（例えば、呼び出す時に）処理を実行するプログラムである。
【０１０６】
以上、図面を結合して本発明の実施例及び技術效果を詳しく説明したが、本発明の範囲はこれに限られない。当業者は、設計要求と他の要素によって、本発明の原理と精神から逸脱しない場合には、ここでは検討した実施例に対して様々な補正又は変化を行うことができると理解すべきである。本発明の範囲は添付した請求項又はそれと均等の方案によって限定されるものである。
【０１０７】
なお、本発明は以下のように構成されてもよい。
【０１０８】
通信システムにおける受信側装置であって、１つ又は複数のプロセッサーを含み、前記１つ又は複数のプロセッサーは、前記受信側装置による送信側からの共通シーケンスの受信状況に応じて前記受信側装置の複数のアンテナのアナログ重みパラメータを決定し、前記アナログ重みパラメータに基づいて、前記受信側装置に対応する所定のパイロット信号を送信するためのアンテナ配置を決定して、前記所定のパイロット信号を前記送信側に送信するように構成されている。
【０１０９】
前記通信システムは複数の前記受信側装置を含み、各前記受信側装置はそれぞれに対応する所定のパイロット信号を有し、各受信側装置に対応する各所定のパイロット信号は互いに直交している。
【０１１０】
各受信側装置に対応する各所定のパイロット信号は同時に前記送信側に送信される。
【０１１１】
前記所定のパイロット信号はサウンディング基準信号である。
【０１１２】
前記受信側装置に対応する所定のパイロット信号は前記送信側によって前記受信側装置のために配置されるものである。
【０１１３】
前記アナログ重みパラメータは前記複数のアンテナに接続される複数の位相シフタの値パターンを指示する。
【０１１４】
前記受信側装置による送信側からの共通シーケンスの受信状況に応じてアナログ重みパラメータを決定することは、異なる値パターンで前記複数のアンテナに接続された複数の位相シフタの値を設置して、前記共通シーケンスを受信し、所定の条件を満たす前記共通シーケンスの受信品質を得ることができる複数の位相シフタの値が対応するパターンに基づいて、前記アナログ重みパラメータを決定することを含む。
【０１１５】
前記共通シーケンスは前記送信側によって第１の期間内に複数回繰り返し送信され、前記１つ又は複数のプロセッサーはさらに、毎回送信される共通シーケンスに対して、異なる値パターンで前記複数の位相シフタの値を設置して、毎回送信される共通シーケンスをそれぞれ受信するように構成されている。
【０１１６】
前記１つ又は複数のプロセッサーはさらに、決定された前記アナログ重みパラメータに基づいて、前記複数の位相シフタの値を設置することで、第２の期間内に前記所定のパイロット信号を前記送信側に少なくとも一回送信するように構成されている。
【０１１７】
前記受信側装置は通信端末として機能し、前記受信側装置はさらに、前記共通シーケンスを受信し、前記所定のパイロット信号を送信するように構成される前記複数のアンテナと、前記複数の位相シフタを介して前記複数のアンテナに接続するように構成される１つ又は複数の無線周波数リンクと、ビームフォーミングコードブックを記憶するように構成されるメモリとを含み、１つの無線周波数リンクに接続された１組の位相シフタの値パターンは前記ビームフォーミングコードブックのうち１つのコードワードに対応し、前記複数のアンテナは、さらに、前記送信側からの制御命令を受信するように構成され、前記制御命令は、前記第１の期間と、前記共通シーケンスが繰り返し送信される回数と、前記第２の期間と、前記所定のパイロット信号が送信される回数とのうちの少なくとも１つの制御パラメータを含み、前記共通シーケンスが繰り返し送信される回数は前記ビームフォーミングコードブックのサイズに関連する。
【０１１８】
各無線周波数リンクに接続された各セットの位相シフタの値パターンは同じ方式で設置されて、前記所定のパイロット信号を前記送信側に送信する。
【０１１９】
前記１つ又は複数のプロセッサーは、さらに、最大化受信信号電力基準、又は、最大化信号対干渉比基準に基づいて、前記アナログ重みパラメータを決定するように構成されている。
【０１２０】
前記１つ又は複数のプロセッサーは、さらに、決定された前記アナログ重みパラメータを補正し、補正されたアナログ重みパラメータに基づいて、前記所定のパイロット信号を送信するためのアンテナ配置を決定するように構成されている。
【０１２１】
通信ネットワークに用いられる送信側装置であって、１つ又は複数のプロセッサーを含み、前記１つ又は複数のプロセッサーは、共通シーケンスを生成して複数の受信側装置に送信し、前記複数の受信側装置のそれぞれに対して、前記受信側装置からの所定のパイロット信号の受信状況に応じて、前記受信側装置に対する、前記送信側装置の複数のアンテナのアナログ重みパラメータを決定するように構成され、前記所定のパイロット信号は前記受信側装置によって前記受信側装置のマルチアンテナ送信重みパラメータに基づいて送信されるものであり、前記マルチアンテナ送信重みパラメータは前記受信側装置によって前記共通シーケンスの受信状況に応じて決定されるものである。
【０１２２】
前記１つ又は複数のプロセッサーはさらに、決定されたアナログ重みパラメータに基づいて、前記受信側装置に対するデータを送信するためのアンテナ配置を決定して、前記データを前記受信側装置に送信するように構成されている。
【０１２３】
前記共通シーケンスは前記複数の受信側装置に複数回ブロードキャストされる。
【０１２４】
前記共通シーケンスはチャネル状態情報基準信号に対応する。
【０１２５】
前記アナログ重みパラメータは前記送信側装置の複数のアンテナに接続された複数の位相シフタの値パターンを指示する。
【０１２６】
前記受信側装置からの所定のパイロット信号の受信状況に応じて前記受信側装置に対する、前記送信側装置の複数のアンテナのアナログ重みパラメータを決定することは、異なる値パターンで前記複数の位相シフタの値を設置して、前記所定のパイロット信号を受信し、前記所定のパイロット信号の所定の条件を満たす受信状況を得ることができる位相シフタの値が対応するパターンに基づいて、前記アナログ重みパラメータを決定することを含む。
【０１２７】
前記１つ又は複数のプロセッサーは、第１の期間内に前記共通シーケンスを複数回繰り返し送信して、前記受信側装置が複数回送信される前記共通シーケンスの受信状況に応じて前記多アンテナ送信重みパラメータを決定するように制御するように構成されている。
【０１２８】
前記１つ又は複数のプロセッサーは、前記受信側装置が第２の期間内に少なくとも一回送信する前記所定のパイロット信号に対して、異なる値パターンで前記複数の位相シフタの値を設置して、毎回送信される前記所定のパイロット信号をそれぞれ受信するように構成されている。
【０１２９】
前記送信側装置は基地局として機能し、前記送信側装置はさらに、前記共通シーケンスを送信し、前記所定のパイロット信号を受信するように構成される前記複数のアンテナと、前記複数の位相シフタを介して前記複数のアンテナに接続されるように構成される複数の無線周波数リンクと、ビームフォーミングコードブックを記憶するように構成されるメモリとを含み、１つの無線周波数リンクに接続される１組の位相シフタの値パターンは前記ビームフォーミングコードブックのうち１つのコードブックに対応し、前記１つ又は複数のプロセッサーは、さらに、前記受信側装置に対する制御命令を生成するように構成され、前記制御命令は、前記第１の期間と、前記共通シーケンスが繰り返し送信される回数と、前記第２の期間と、前記所定のパイロット信号が送信される回数とのうちの少なくとも一つの制御パラメータを含み、前記所定のパイロット信号が繰り返し送信される回数は前記ビームフォーミングコードブックのサイズに関連する。
【０１３０】
前記１つ又は複数のプロセッサーは、さらに、決定された前記アナログ重みパラメータを補正し、補正されたアナログ重みパラメータに基づいて、前記データを送信するためのアンテナ配置を決定するように構成されている。
【０１３１】
通信システムにおける受信側装置であって、前記受信側装置による送信側からの共通シーケンスの受信状況に応じて前記受信側装置の複数のアンテナのアナログ重みパラメータを決定するように構成されるアナログ重みパラメータ決定モジュールと、前記アナログ重みパラメータに基づいて、前記受信側装置に対応する所定のパイロット信号を送信するためのアンテナ配置を決定して、前記所定のパイロット信号を前記送信側に送信するように構成されるアンテナ配置モジュールとを含む。
【０１３２】
前記アナログ重みパラメータ決定モジュールはさらに、異なる値パターンで前記複数のアンテナに接続された複数の位相シフタの値を設置して、前記共通シーケンスを受信し、前記共通シーケンスの所定の条件を満たす受信品質を得ることができる複数の位相シフタの値が対応するパターンに基づいて、前記アナログ重みパラメータを決定するように構成されている。
【０１３３】
前記共通シーケンスは前記送信側によって複数回繰り返し送信される。前記アナログ重みパラメータ決定モジュールは、さらに、毎回送信される共通シーケンスに対して、異なる値パターンで前記複数の位相シフタの値を設置して、毎回送信される共通シーケンスをそれぞれ受信するように構成されている。
【０１３４】
前記アンテナ配置モジュールはさらに、決定された前記アナログ重みパラメータに基づいて前記複数の位相シフタの値を設置することで、前記所定のパイロット信号を前記送信側に少なくとも１回送信するように構成されている。
【０１３５】
前記アンテナ配置モジュールはさらに、同じ方式で各無線周波数リンクに接続された各セットの位相シフタの値パターンを設置して、前記所定のパイロット信号を前記送信側に送信するように構成される。
【０１３６】
前記アナログ重みパラメータ決定モジュールはさらに、最大化された受信信号電力基準、又は、最大化された信号対干渉比基準に基づいて、前記アナログ重みパラメータを決定するように構成される。
【０１３７】
前記受信側装置は、決定された前記アナログ重みパラメータを補正するように構成される補正モジュールをさらに含む。前記アンテナ配置モジュールは、さらに、補正されたアナログ重みパラメータに基づいて、前記所定のパイロット信号を送信するためのアンテナ配置を決定するように構成される。
【０１３８】
通信ネットワークに用いられる送信側装置であって、共通シーケンスを生成して複数の受信側装置に送信するように構成される共通シーケンス生成モジュールと、前記複数の受信側装置のそれぞれに対して、前記受信側装置からの所定のパイロット信号の受信状況に応じて前記受信側装置に対する前記送信側装置の複数のアンテナのアナログ重みパラメータように構成されるアナログ重みパラメータ決定モジュールとを含み、前記所定のパイロット信号は、前記受信側装置によって前記受信側装置のマルチアンテナ送信重みパラメータに基づいて送信されるものであり、前記マルチアンテナ送信重みパラメータは前記受信側装置によって前記共通シーケンスの受信状況に応じて決定されるものである。
【０１３９】
前記送信側装置は、決定されたアナログ重みパラメータに基づいて、前記受信側装置に対するデータを送信するためのアンテナ配置を決定して、前記データを前記受信側装置に送信するように構成されているアンテナ配置モジュールをさらに含む。
【０１４０】
前記アナログ重みパラメータ決定モジュールはさらに、異なる値パターンで前記複数の位相シフタの値を設置して、前記所定のパイロット信号を受信し、前記所定のパイロット信号の所定の条件を満たす受信状況を得ることができる位相シフタの値が対応するパターンに基づいて、前記アナログ重みパラメータを決定するように構成されている。
【０１４１】
前記アナログ重みパラメータ決定モジュールはさらに、前記受信側装置が少なくとも１回送信する前記所定のパイロット信号に対して、異なる値パターンで前記複数の位相シフタの値を設置して、毎回送信される前記所定のパイロット信号をそれぞれ受信するように構成されている。
【０１４２】
前記送信側装置は、前記受信側装置に対する制御命令を生成するように構成される制御命令生成モジュ−ルをさらに含み、前記制御命令は前記共通シーケンスが送信される期間と、前記共通シーケンスが繰り返し送信される回数と、前記所定のパイロット信号が送信される期間と、前記所定のパイロット信号が送信される回数とのうちの少なくとも１つの制御パラメータを含む。
【０１４３】
前記送信側装置は、決定された前記アナログ重みパラメータを補正するように構成される補正モジュールをさらに含む。前記アンテナ配置モジュールはさらに、補正されたアナログ重みパラメータに基づいて、前記データを送信するためのアンテナ配置を決定するように構成されている。
【０１４４】
通信システムにおけるトレーニング方法であって、送信側装置が共通シーケンスを生成して複数の受信側装置に送信し、前記複数の受信側装置のそれぞれが前記共通シーケンスの受信状況に応じて第１のアナログ重みパラメータを決定し、決定された第１のアナログ重みパラメータに基づいて、前記受信側装置に対応する所定のパイロット信号を送信するためのアンテナ配置を決定し、前記所定のパイロット信号を前記送信側装置に送信し、前記送信側装置が前記所定のパイロット信号の受信状況に応じて前記受信側装置に対する第２のアナログ重みパラメータを決定し、決定された第２のアナログ重みパラメータに基づいて、前記受信側装置に対するデータを送信するためのアンテナ配置を決定して、前記データを前記受信側装置に送信することを含む。
【図１】
2019503094.tif 000027
【図２】
2019503094.tif 000028
【図３】
2019503094.tif 000029
【図４】
2019503094.tif 000030
【図５】
2019503094.tif 000031
【図６】
2019503094.tif 000032
【図７】
2019503094.tif 000033
【図８Ａ】
2019503094.tif 000034
【図８Ｂ】
2019503094.tif 000035
【図９】
2019503094.tif 000036
【図１０Ａ】
2019503094.tif 000037
【図１０Ｂ】
2019503094.tif 000038
【図１１】
2019503094.tif 000039
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月17日(2018.7.17)
【手続補正１】
【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】
通信システムにおける受信側装置であって、
１つ又は複数のプロセッサーを含み、
前記１つ又は複数のプロセッサーは、
前記受信側装置による送信側からの共通シーケンスの受信状況に応じて、前記受信側装置の複数のアンテナのアナログ重みパラメータを決定し、
前記アナログ重みパラメータに基づいて、前記受信側装置に対応する所定のパイロット信号を送信するためのアンテナ配置を決定して、前記所定のパイロット信号を前記送信側に送信するように構成されている受信側装置。
【請求項２】
前記通信システムは、複数の前記受信側装置を含み、各前記受信側装置は、それぞれに対応する所定のパイロット信号を有し、
各受信側装置に対応する各所定のパイロット信号は互いに直交している請求項１に記載の受信側装置。
【請求項３】
各受信側装置に対応する各所定のパイロット信号は同時に前記送信側に送信される請求項２に記載の受信側装置。
【請求項４】
前記所定のパイロット信号はサウンディング基準信号である請求項１に記載の受信側装置。
【請求項５】
前記受信側装置に対応する所定のパイロット信号は前記送信側によって前記受信側装置のために配置されるものである請求項１に記載の受信側装置。
【請求項６】
前記アナログ重みパラメータは、前記複数のアンテナに接続された複数の位相シフタの値パターンを指示する請求項１に記載の受信側装置。
【請求項７】
前記受信側装置による送信側からの共通シーケンスの受信状況に応じてアナログ重みパラメータを決定することは、
異なる値パターンで、前記複数のアンテナに接続された複数の位相シフタの値を設置して、前記共通シーケンスを受信し、
前記共通シーケンスの所定の条件を満たす受信品質を得ることができる複数の位相シフタの値が対応するパターンに基づいて、前記アナログ重みパラメータを決定することを含む請求項６に記載の受信側装置。
【請求項８】
前記共通シーケンスは、前記送信側によって第１の期間内に複数回繰り返し送信され、前記１つ又は複数のプロセッサーは、さらに、毎回送信される共通シーケンスに対して、異なる値パターンで前記複数の位相シフタの値を設置して、毎回送信される共通シーケンスをそれぞれ受信するように構成されている請求項７に記載の受信側装置。
【請求項９】
前記１つ又は複数のプロセッサーは、さらに、決定された前記アナログ重みパラメータに基づいて前記複数の位相シフタの値を設置して、第２の期間内に前記所定のパイロット信号を前記送信側に少なくとも一回送信するように構成されている請求項７に記載の受信側装置。
【請求項１０】
前記受信側装置は通信端末として機能し、前記受信側装置はさらに、
前記共通シーケンスを受信し、前記所定のパイロット信号を送信するように構成される前記複数のアンテナと、
前記複数の位相シフタを介して前記複数のアンテナに接続するように構成される１つ又は複数の無線周波数リンクと、
ビームフォーミングコードブックを記憶するように構成されるメモリと、を含み、
１つの無線周波数リンクに接続される１組の位相シフタの値パターンが前記ビームフォーミングコードブックのうち１つのコードワードに対応し、
前記複数のアンテナは、さらに、前記送信側からの制御命令を受信するように構成され、前記制御命令は、前記第１の期間と、前記共通シーケンスが繰り返し送信される回数と、前記第２の期間と、前記所定のパイロット信号が送信される回数とのうちの少なくとも１つの制御パラメータを含み、
前記共通シーケンスが繰り返し送信される回数は、前記ビームフォーミングコードブックのサイズに関連する請求項７から９のいずれか１項に記載の受信側装置。
【請求項１１】
各無線周波数リンクに接続される各セットの位相シフタの値パターンは、同じ方式で設置されて、前記所定のパイロット信号を前記送信側に送信する請求項１０に記載の受信側装置。
【請求項１２】
前記１つ又は複数のプロセッサーはさらに、最大化された受信信号電力基準、又は、最大化された信号対干渉比基準に基づいて、前記アナログ重みパラメータを決定するように構成されている請求項７に記載の受信側装置。
【請求項１３】
前記１つ又は複数のプロセッサーは、さらに、決定された前記アナログ重みパラメータを補正し、補正されたアナログ重みパラメータに基づいて、前記所定のパイロット信号を送信するためのアンテナ配置を決定するように構成されている請求項１に記載の受信側装置。
【請求項１４】
通信ネットワークに用いられる送信側装置であって、
１つ又は複数のプロセッサーを含み、
前記１つ又は複数のプロセッサーは、
共通シーケンスを生成して複数の受信側装置に送信し、
前記複数の受信側装置のそれぞれに対して、前記受信側装置からの所定のパイロット信号の受信状況に応じて、前記受信側装置に対する、前記送信側装置の複数のアンテナのアナログ重みパラメータを決定する、ように構成され、
前記所定のパイロット信号は、前記受信側装置によって前記受信側装置のマルチアンテナ送信重みパラメータに基づいて送信されるものであり、前記マルチアンテナ送信重みパラメータは前記受信側装置によって前記共通シーケンスの受信状況に応じて決定されるものである送信側装置。
【請求項１５】
前記１つ又は複数のプロセッサーはさらに、決定されたアナログ重みパラメータに基づいて、前記受信側装置に対するデータを送信するためのアンテナ配置を決定して、前記データを前記受信側装置に送信するように構成されている請求項１４に記載の送信側装置。
【請求項１６】
前記共通シーケンスは前記複数の受信側装置に複数回ブロードキャストされる請求項１４に記載の送信側装置。
【請求項１７】
前記共通シーケンスはチャネル状態情報基準信号に対応する請求項１４に記載の送信側装置。
【請求項１８】
前記アナログ重みパラメータは前記送信側装置の複数のアンテナに接続される複数の位相シフタの値パターンを指示する請求項１４に記載の送信側装置。
【請求項１９】
前記１つ又は複数のプロセッサーは、第１の期間内に前記共通シーケンスを複数回繰り返し送信して、前記受信側装置が複数回送信される前記共通シーケンスの受信状況に応じて前記マルチアンテナ送信重みパラメータを決定するように制御するように構成されている請求項１４に記載の送信側装置。
【請求項２０】
前記１つ又は複数のプロセッサーは、さらに、決定された前記アナログ重みパラメータを補正し、補正されたアナログ重みパラメータに基づいて、前記データを送信するためのアンテナ配置を決定するように構成されている請求項１５に記載の送信側装置。
【国際調査報告】
2019503094.tif 000040
2019503094.tif 000041
2019503094.tif 000042
2019503094.tif 000043