(57)【要約】【課題】より好適な通信特性となるビームパターンの組み合わせを決定すること。【解決手段】送信アンテナ１３で形成されるビームパターンの情報を記憶し、送信アンテナ１３に含まれる第１のアンテナ素子群ｔＳＡ１、…、ｔＳＡ３と、受信アンテナ２１に含まれる第２のアンテナ素子群ｒＳＡ１、…、ｒＳＡ３とのペアを順次選択する送信装置１０と、受信アンテナ２１で形成されるビームパターンの情報を記憶し、順次選択されるペアのうち、最初に選択される第１のペアについては受信品質に基づいてビームパターンの組を決定し、第１のペアとは異なる第２のペアについては、第２のペアより前に選択された各ペアについて決定されたビームパターンの組を用いて送受信する場合の等価ベースバンドチャネル状態に基づいて第２のペアについてのビームパターンの組を決定する受信装置２０とを含む無線通信システム５が提供される。【選択図】図１
2018133727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信アンテナで形成されるビームパターンの情報が格納される第１の記憶部と、
前記送信アンテナに含まれる第１のアンテナ素子群と、受信アンテナに含まれる第２のアンテナ素子群とのペアを順次選択する第１の制御部と、
を有する送信装置と；
前記受信アンテナで形成されるビームパターンの情報が格納される第２の記憶部と、
順次選択される前記ペアのうち、最初に選択される第１のペアについては受信品質に基づいて前記ビームパターンの組を決定し、前記第１のペアとは異なる第２のペアについては、前記第２のペアより前に選択された各ペアについて決定された前記ビームパターンの組を用いて送受信する場合の等価ベースバンドチャネル状態に基づいて前記第２のペアについての前記ビームパターンの組を決定する第２の制御部と；
を有する受信装置と；
を含む、無線通信システム。
【請求項２】
前記第２の制御部は、
前記第２のペアについて前記ビームパターンの組を決定する際に評価する前記等価ベースバンドチャネル状態の情報を前記第２の記憶部に格納し、前記第２のペアより後に選択される第３のペアについての前記ビームパターンの組を決定する処理の中で前記等価ベースバンドチャネル状態を評価する際に、前記第２の記憶部に格納されている前記等価ベースバンドチャネル状態の情報を利用する
請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記第２のアンテナ素子群により形成されるビームパターンは、前記第２のアンテナ素子群に含まれる１つのアンテナ素子により形成されるオムニパターンに設定される
請求項１又は２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記送信アンテナに含まれる複数の第１のアンテナ素子群のそれぞれにより形成されるビームパターンは予め設定されている
請求項１又は２に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記第２のアンテナ素子群により形成されるビームパターンは、前記第２のアンテナ素子群に含まれる１つのアンテナ素子により形成されるオムニパターンに設定されており、
前記第１の制御部は、前記送信アンテナに含まれる１つの第１のアンテナ素子群と前記受信アンテナに含まれる全ての第２のアンテナ素子群とのペアを順次選択する
請求項１又は２に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記複数の第１のアンテナ素子群のそれぞれにより形成されるビームパターンは予め設定されており、
前記第１の制御部は、前記送信アンテナに含まれる全ての第１のアンテナ素子群と前記受信アンテナに含まれる１つの第２のアンテナ素子群とのペアを順次選択する
請求項１又は２に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記第１の制御部は、前記送信アンテナから１つの第１のアンテナ素子群を順次選択し、
前記第２の制御部は、
選択された当該１つの第１のアンテナ素子群と前記受信アンテナに含まれる各第２のアンテナ素子群との間で受信品質が高い順に第１の所定数のビームパターンを特定し、
前記第１の制御部は、前記受信アンテナから１つの第２のアンテナ素子群を順次選択し、
前記第２の制御部は、
選択された当該１つの第２のアンテナ素子群と前記送信アンテナに含まれる各第１のアンテナ素子群との間で受信品質が高い順に第２の所定数のビームパターンを特定し、特定された前記第１の所定数のビームパターン及び前記第２の所定数のビームパターンの中から前記ビームパターンの組を決定する
請求項１又は２に記載の無線通信システム。
【請求項８】
送信アンテナで形成されるビームパターンの情報が格納される記憶部と、
前記送信アンテナに含まれる第１のアンテナ素子群と、受信アンテナに含まれる第２のアンテナ素子群とのペアを順次選択する制御部と、
を有し、
最初に選択される第１のペアについては受信品質に基づいて前記ビームパターンの組が決定され、前記第１のペアとは異なる第２のペアについては、前記第２のペアより前に選択された各ペアについて決定された前記ビームパターンの組を用いて送受信する場合の等価ベースバンドチャネル状態に基づいて前記第２のペアについての前記ビームパターンの組が決定される
無線通信装置。
【請求項９】
受信アンテナで形成されるビームパターンの情報が格納される記憶部と、
順次選択される、送信アンテナに含まれる第１のアンテナ素子群と、前記受信アンテナに含まれる第２のアンテナ素子群とのペアについて、最初に選択される第１のペアについては受信品質に基づいて前記ビームパターンの組を決定し、前記第１のペアとは異なる第２のペアについては、前記第２のペアより前に選択された各ペアについて決定された前記ビームパターンの組を用いて送受信する場合の等価ベースバンドチャネル状態に基づいて前記第２のペアについての前記ビームパターンの組を決定する制御部と、
を有する、無線通信装置。
【請求項１０】
送信装置が、
送信アンテナで形成されるビームパターンの情報を取得し、前記送信アンテナに含まれる第１のアンテナ素子群と、受信アンテナに含まれる第２のアンテナ素子群とのペアを順次選択し、
受信装置が、
前記受信アンテナで形成されるビームパターンの情報を取得し、順次選択される前記ペアのうち、最初に選択される第１のペアについては受信品質に基づいて前記ビームパターンの組を決定し、前記第１のペアとは異なる第２のペアについては、前記第２のペアより前に選択された各ペアについて決定された前記ビームパターンの組を用いて送受信する場合の等価ベースバンドチャネル状態に基づいて前記第２のペアについての前記ビームパターンの組を決定する
ビームパターン決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム、無線通信装置、及びビームパターン決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ミリ波など、高周波数（数ＧＨｚから数百ＧＨｚ）の電磁波を利用する無線通信技術が注目されている。ミリ波は、例えば、ＷＰＡＮ（Wireless Personal Area Network）やＷＬＡＮ（Wireless Local Area Network）などでの利用が検討されている。一例として、狭い範囲をカバーする基地局から個々のユーザ端末にビームを向けて通信する無線通信システムでの利用が検討されている。
【０００３】
ビームの性質（ビームパターン）は、複数のアンテナを有するアンテナアレイを利用し、各アンテナを介して入出力される信号の振幅や位相を変化させることにより制御される。このようなアンテナアレイによるビームパターンの制御はビームフォーミング（ＢＦ：Beamforming）と呼ばれる。ＢＦを実施する際、送信機と受信機との位置関係が既知でない場合には好適なビームパターンを決定する処理（訓練）が実施される。
【０００４】
上記訓練の方法としては、例えば、送信側及び受信側のアンテナアレイにおけるビームパターンの組み合わせを順次切り替えながら、全ての組み合わせについて受信品質を測定し、その測定結果に基づいてビームパターンを決定する方法（全探索）がある。
【０００５】
全探索を適用すると好適な通信特性となるビームパターンの組み合わせが得られうる。但し、アンテナアレイを複数のサブアレイに分割し、複数のサブアレイを利用して空間多重（Spatial multiplexing）通信するＭＩＭＯ（Multiple-Input and Multiple-Output）システムに上記の全探索を適用すると処理の複雑度や処理負荷が増大する。この複雑度や処理負荷は、サブアレイの数が多くなるにつれて増大する。
【０００６】
送信側及び受信側に複数のサブアレイを有する無線通信システムで上記訓練を実施する場合、ビームパターンを切り替えながら複数の送信側サブアレイで既知信号を送信し、複数の受信側サブアレイで受信される既知信号に基づいてチャネル推定が実施される。そして、このチャネル推定により推定されるチャネル状態に基づいてビームパターンの組み合わせに応じた通信特性の評価が実施される。
【０００７】
上記の複雑度や処理負荷を低減させる方法として、チャネル推定に利用する既知信号の送信に用いる送信側サブアレイの数を制限する方法（提案方法Ｆ）が提案されている。また、この方法では、送信側サブアレイで形成されるビームパターンと、受信側サブアレイで形成されるビームパターンとが同じになるように制御する方法が採用されている。
【０００８】
なお、シングルストリーム（非空間多重通信）の場合における上記訓練の方法として、既知信号の受信ＳＮＲ（Signal-to-Noise Ratio）が最大となるようにビームパターンを決定する方法が提案されている。また、送信機又は受信機が、無指向性ビームパターン（オムニパターン）及び指向性ビームパターンの一方を選択して上記訓練に利用する方法が提案されている。また、初期探索としてシングルストリームで全探索を実施し、決定されたビームパターンを基準に次以降の探索で対象にするビームパターンの範囲を順次絞り込む方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開2016-127345号公報
【特許文献２】特開2011-158430号公報
【特許文献３】WO2008/069245
【特許文献４】特開2006-345531号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Jaspreet Singh and Sudhir Ramakrishna, "On the feasibility of beamforming in millimeter wave communication systems with multiple antenna arrays", Globecom 2014 Wireless Communications Symposium.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記のように、処理の複雑度や処理負荷の高さから、ＭＩＭＯシステムにおける上記の訓練に全探索の方法を適用することは現実的でない。一方、上記の提案方法Ｆを適用することで、上記の全探索を適用する場合に比べて処理の複雑度や処理負荷が低減され、多数のサブアレイを有するＭＩＭＯシステムへの実装が現実的になりうる。但し、送信側及び受信側におけるビームパターンの組み合わせ方法を工夫することで、より好適な通信特性となるビームパターンの組み合わせが決定される余地がある。
【００１２】
１つの側面によれば、本発明の目的は、より好適な通信特性となるビームパターンの組み合わせを決定することが可能な無線通信システム、無線通信装置、及びビームパターン決定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
一態様によれば、送信アンテナで形成されるビームパターンの情報が格納される第１の記憶部と、送信アンテナに含まれる第１のアンテナ素子群と、受信アンテナに含まれる第２のアンテナ素子群とのペアを順次選択する第１の制御部と、を有する送信装置と；受信アンテナで形成されるビームパターンの情報が格納される第２の記憶部と、順次選択されるペアのうち、最初に選択される第１のペアについては受信品質に基づいてビームパターンの組を決定し、第１のペアとは異なる第２のペアについては、第２のペアより前に選択された各ペアについて決定されたビームパターンの組を用いて送受信する場合の等価ベースバンドチャネル状態に基づいて第２のペアについてのビームパターンの組を決定する第２の制御部と；を有する受信装置と；を含む、無線通信システムが提供される。
【発明の効果】
【００１４】
より好適な通信特性となるビームパターンの組み合わせを決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係る無線通信システムの一例を示した図である。
【図２】第２実施形態に係る送信装置及び受信装置の一例を示した図である。
【図３】第２実施形態に係る送信装置の機能を実現可能なハードウェアの一例を示したブロック図である。
【図４】第２実施形態に係る受信装置の機能を実現可能なハードウェアの一例を示したブロック図である。
【図５】第２実施形態に係るビームパターンの決定について説明するための第１の図である。
【図６】第２実施形態に係るビームパターンの決定について説明するための第２の図である。
【図７】第２実施形態に係る送信装置及び受信装置の動作例を示した第１のフロー図である。
【図８】第２実施形態に係る送信装置及び受信装置の動作例を示した第２のフロー図である。
【図９】第２実施形態に係る送信装置及び受信装置の動作例を示した第３のフロー図である。
【図１０】第２実施形態の一変形例（変形例＃１）に係るビームパターンの決定について説明するための第１の図である。
【図１１】第２実施形態の一変形例（変形例＃１）に係るビームパターンの決定について説明するための第２の図である。
【図１２】第２実施形態の一変形例（変形例＃２）に係るビームパターンの決定について説明するための第１の図である。
【図１３】第２実施形態の一変形例（変形例＃２）に係るビームパターンの決定について説明するための第２の図である。
【図１４】第２実施形態の一変形例（変形例＃３）に係るビームパターンの決定について説明するための図である。
【図１５】第２実施形態の一変形例（変形例＃４）に係るビームパターンの決定について説明するための図である。
【図１６】第２実施形態の一変形例（変形例＃５）に係る送信装置及び受信装置の動作例を示した第１のフロー図である。
【図１７】第２実施形態の一変形例（変形例＃５）に係る送信装置及び受信装置の動作例を示した第２のフロー図である。
【図１８】訓練回数の削減効果について説明するための図である。
【図１９】基準計算回数の削減効果について説明するための図である。
【図２０】ＢＥＲ特性の改善効果について説明するための図である。
【図２１】スループットの改善効果について説明するための図である。
【図２２】第３実施形態に係る送信装置及び受信装置の一例を示した図である。
【図２３】第３実施形態に係るビームパターンの決定について説明するための図である。
【図２４】第３実施形態の一変形例に係るビームパターンの決定について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本明細書及び図面において実質的に同一の機能を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する場合がある。
【００１７】
＜１．第１実施形態＞
図１を参照しながら、第１実施形態について説明する。第１実施形態は、複数のアンテナ素子を有するアンテナアレイを複数のサブアレイに分け、複数のサブアレイを用いて空間多重通信する無線通信システムに関する。図１は、第１実施形態に係る無線通信システムの一例を示した図である。なお、図１に例示した無線通信システム５は、第１実施形態に係る無線通信システムの一例である。
【００１８】
図１に示すように、無線通信システム５は、無線通信装置１０、２０を有する。
なお、以下では、説明の都合上、無線通信装置１０が送信装置であり、無線通信装置２０が受信装置である場合を例に説明を進める。
【００１９】
無線通信装置１０、２０は、例えば、基地局、中継局、無線端末（例えば、携帯電話やスマートフォン）などの無線装置、或いは、無線通信機能を搭載したコンピュータや電子機器（例えば、映像機器や印刷機）などである。
【００２０】
無線通信装置１０は、記憶部１１、制御部１２、及び送信アンテナ（Tx Ant）１３を有する。
なお、記憶部１１は、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの揮発性記憶装置、或いは、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリなどの不揮発性記憶装置である。制御部１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などのプロセッサである。制御部１２は、例えば、記憶部１１又は他のメモリに記憶されたプログラムを実行しうる。
【００２１】
送信アンテナ１３は、それぞれが複数のアンテナ素子（Ant element）を有するサブアレイ（Subarray）ｔＳＡ１、ｔＳＡ２、ｔＳＡ３に分割されている。なお、サブアレイｔＳＡ１、ｔＳＡ２、ｔＳＡ３は、第１のアンテナ素子群の一例である。ここでは、説明の都合上、送信アンテナ１３のサブアレイ数が３に設定されているが３以外でもよい。無線通信装置１０は、サブアレイｔＳＡ１、ｔＳＡ２、ｔＳＡ３のそれぞれにより、ビームパターンｔＢＰｘ（ｘ＝１，２，…）のビーム（Tx Beam）を形成することができる。
【００２２】
無線通信装置２０は、受信アンテナ（Rx Ant）２１、制御部２２、及び記憶部２３を有する。受信アンテナ２１は、それぞれが複数のアンテナ素子を有するサブアレイｒＳＡ１、ｒＳＡ２、ｒＳＡ３に分割されている。なお、サブアレイｒＳＡ１、ｒＳＡ２、ｒＳＡ３は、第２のアンテナ素子群の一例である。ここでは、説明の都合上、受信アンテナ２１のサブアレイ数が３に設定されているが３以外でもよい。無線通信装置２０は、サブアレイｒＳＡ１、ｒＳＡ２、ｒＳＡ３のそれぞれにより、ビームパターンｒＢＰｙ（ｙ＝１，２，…）のビーム（Rx Beam）を形成することができる。
【００２３】
記憶部１１には、送信アンテナ１３に含まれる複数の第１のアンテナ素子群で形成されるビームパターンの情報が格納される。図１の例では、送信アンテナ１３の識別情報（Ｔｘ）に対応付けて、サブアレイｔＳＡ１、ｔＳＡ２、ｔＳＡ３の情報と、ビームパターンｔＢＰｘ（ｘ＝１，２，…）の情報とが記憶部１１に格納されている。
【００２４】
他方、記憶部２３には、受信アンテナ２１に含まれる複数の第２のアンテナ素子群で形成されるビームパターンの情報が格納される。図１の例では、受信アンテナ２１の識別情報（Ｒｘ）に対応付けて、サブアレイｒＳＡ１、ｒＳＡ２、ｒＳＡ３の情報と、ビームパターンｒＢＰｙ（ｙ＝１，２，…）の情報とが格納されている。なお、記憶部１１に格納されるビームパターンｔＢＰｘの情報と、記憶部２３に格納されるビームパターンｒＢＰｙの情報とは同じ内容の情報であってもよい。
【００２５】
まず、送信アンテナ１３に含まれる第１のアンテナ素子群と受信アンテナ２１に含まれる第２のアンテナ素子群とのペアが順次選択される。最初に選択されるペア（第１のペア）について、制御部２２は、受信品質に基づいてビームパターンの組を決定する。
【００２６】
図１の例では、最初にサブアレイｔＳＡ１、ｒＳＡ１のペアが第１のペアとして選択されている。この場合、制御部１２は、ビームパターンｔＢＰｘ（ｘ＝１，２，…）を切り替えながらサブアレイｔＳＡ１から既知信号を送信する。一方、制御部２２は、ビームパターンｒＢＰｙ（ｙ＝１，２，…）を切り替えながら、サブアレイｒＳＡ１を介して、サブアレイｔＳＡ１から送信される既知信号を受信する。
【００２７】
なお、既知信号の送受信タイミング及びビームパターンｔＢＰｘ、ｒＢＰｙの切り替えタイミングに関する情報（コードブック）は、無線通信装置１０、２０間で事前に共有されている。例えば、ビームパターンｒＢＰｙの数がａの場合、サブアレイｔＳＡ１からビームパターンｔＢＰ１で既知信号がａ回送信され、a個の既知信号が異なるビームパターンｒＢＰ１、…、ｒＢＰａで受信されるようにタイミングが設定される。ビームパターンｔＢＰ２、…についても同様にタイミングが設定される。
【００２８】
第１のペアとは異なる第２のペアについて、制御部２２は、第２のペアより前に選択された各ペアについて決定されたビームパターンの組を用いて送受信する場合の等価ベースバンドチャネル状態に基づいて第２のペアについてのビームパターンの組を決定する。
【００２９】
図１の例では、第１のペアについて、既知信号の受信ＳＮＲが最大となるビームパターンの組｛ｔＢＰｘ１，ｒＢＰｙ１｝が選択されている。つまり、ＳＮＲ基準で好適なビームパターンの組｛ｔＢＰｘ１，ｒＢＰｙ１｝が選択されている。なお、受信ＳＮＲは、受信品質を示す指標の一例である。
【００３０】
図１の例では、第１のペアに次いで、サブアレイｔＳＡ２、ｒＳＡ２が第２のペアとして選択されている。この場合、第２のペアより前に選択されたペア（第１のペア）について決定されたビームパターンの組は｛ｔＢＰｘ１，ｒＢＰｙ１｝である。
【００３１】
上記の場合、サブアレイｔＳＡ１、ｒＳＡ１のビームパターンがｔＢＰｘ１、ｒＢＰｙ１に固定され、サブアレイｔＳＡ２、ｒＳＡ２のビームパターンｔＢＰｘ、ｒＢＰｙを切り替えながら既知信号の送受信が実施される。このとき、サブアレイｔＳＡ１、ｔＳＡ２から既知信号が送信され、その既知信号がサブアレイｒＳＡ１、ｒＳＡ２で受信される。制御部２２は、受信される既知信号に基づいて等価ベースバンドチャネル推定を実施する。また、制御部２２は、推定されるチャネル状態に基づいて、サブアレイｔＳＡ２、ｒＳＡ２におけるビームパターンｔＢＰｘ、ｒＢＰｙの組み合わせ毎に通信特性を評価する。
【００３２】
等価ベースバンドチャネル状態に基づく通信特性の評価基準（ＭＩＭＯ基準）としては、例えば、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error）基準などを利用できる。ここで用いられるＭＭＳＥ基準は、チャネル状態を表すチャネル行列Ｈｂと雑音電力の成分γとが与えられる場合に、（ＨｂHＨｂ＋γＩ）-1の対角和が最小になることである。
【００３３】
但し、チャネル行列Ｈｂは、ビームパターンを形成するために送信側及び受信側の移相器で信号に施される移相を表す移相ベクトルの組と、空中線のチャネル状態を表すチャネル行列Ｈとの積で表現される等価ベースバンドチャネルを表す。上付きのＨはHermit共役を表す。Ｉは単位行列を表す。
【００３４】
図１の例では、第２のペアとして選択されたサブアレイｔＳＡ２、ｒＳＡ２について、ＭＩＭＯ基準に基づいてビームパターンの組｛ｔＢＰｘ２，ｒＢＰｙ２｝が選択されている。つまり、第２のペアであるサブアレイｔＳＡ２、ｒＳＡ２については、チャネル状態に基づいてビームパターンの組｛ｔＢＰｘ２，ｒＢＰｙ２｝が選択されている。
【００３５】
同様の方法で、第３のペアとしてサブアレイｔＳＡ３、ｒＳＡ３が選択され、ＭＩＭＯ基準に基づいてビームパターンの組｛ｔＢＰｘ３，ｒＢＰｙ３｝が選択される。このとき、サブアレイｔＳＡ１、ｒＳＡ１、ｔＳＡ２、ｒＳＡ２のビームパターンは、それぞれｔＢＰｘ１、ｒＢＰｙ１、ｔＢＰｘ２、ｒＢＰｙ２に固定される。
【００３６】
上記のように、サブアレイペアを順次選択し、既に決定されたビームパターンの組を固定しながら、ＭＩＭＯ基準でビームパターンの組を逐次的に決定することで、全探索の方法に比べて処理の複雑度や処理負荷を低減することができる。
【００３７】
また、送信側のサブアレイにより形成されるビームパターンと、受信側のサブアレイにより形成されるビームパターンとを個々に切り替えながら通信特性の高いビームパターンの組が選択されるため、良好な通信特性を有するビームパターンの組が得られる。
【００３８】
例えば、見通しの良くない環境で反射物により反射された電波が受信側へ到達するようなチャネル状況（Sparse channel）では、送信側と受信側とで好適なビームパターンが異なる場合がある。この場合、送信側と受信側とに同じビームパターンを適用して訓練を実施する方法では良好な通信特性を有するビームパターンの組が得られない可能性がある。一方、上述した第１実施形態の方法を適用すれば、送信側と受信側とで個々にビームパターンを切り替えて訓練を実施するため、より良好な通信特性を有するビームパターンの組が得られる場合がある。
【００３９】
以上、第１実施形態について説明した。
＜２．第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、複数のアンテナ素子を有するアンテナアレイを複数のサブアレイに分け、複数のサブアレイを用いて空間多重通信する無線通信システムに関する。
【００４０】
［２−１．無線通信システム］
以下、送信装置１００及び受信装置２００を含む無線通信システム５１（図２を参照）を例に第２実施形態に係る無線通信システムについて説明する。図２は、第２実施形態に係る送信装置及び受信装置の一例を示した図である。
【００４１】
（送信装置及び受信装置）
図２に示すように、送信装置１００は、ＢＢ（Baseband）処理部１０１、ＲＦ（Radio Frequency）処理部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、複数の移相器、及び複数のアンテナ素子を有する。
【００４２】
図２の例では、ＲＦ処理部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのそれぞれにＬ個の移相器が接続されている。また、複数の移相器のそれぞれにアンテナ素子が接続されている。また、複数のアンテナ素子は、３つのサブアレイｔＳＡ１、ｔＳＡ２、ｔＳＡ３に分割されている。また、サブアレイｔＳＡ１、ｔＳＡ２、ｔＳＡ３は、それぞれＲＦ処理部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに対応する。
【００４３】
ＢＢ処理部１０１は、ＢＢ領域の信号（ＢＢ信号）に対する処理を実行する。例えば、ＢＢ処理部１０１は、入力されるデータストリーム（ｓｔｒ１、ｓｔｒ２、ｓｔｒ３）に対する変調やデジタルプリコーディングなどの処理を実行する。
【００４４】
ＲＦ処理部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、ＲＦ領域の信号（ＲＦ信号）に対する処理を実行する。例えば、ＲＦ処理部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、ＢＢ処理部１０１から出力されるＢＢ信号のＤＡ（Digital to Analog）変換、増幅、ＢＢ領域からＲＦ領域への周波数変換などの処理を実行する。なお、ＲＦ処理部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの機能を具備する要素はRF-Chainと呼ばれることがある。
【００４５】
ＲＦ処理部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに接続される複数の移相器は、入力されるＲＦ信号にアナログＢＦウェイト（移相係数）を乗算してＲＦ信号の位相を切り替える。各移相器の移相係数はＢＢ処理部１０１により設定される。また、各移相器に設定される移相係数の組み合わせに応じてサブアレイｔＳＡ１、ｔＳＡ２、ｔＳＡ３により形成されるビームパターンが切り替わる。
【００４６】
以下、サブアレイｔＳＡ１、ｔＳＡ２、ｔＳＡ３により形成されるビームパターンをｔＢＰｘ（ｘ＝１，２，…，Ｋｔ）と表記する場合がある。
他方、受信装置２００は、図２に示すように、ＢＢ処理部２０１、ＲＦ処理部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、複数の移相器、及び複数のアンテナ素子を有する。
【００４７】
図２の例では、ＲＦ処理部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃのそれぞれにＬ個の移相器が接続されている。複数の移相器のそれぞれにはアンテナ素子が接続されている。また、複数のアンテナ素子は、３つのサブアレイｒＳＡ１、ｒＳＡ２、ｒＳＡ３に分割されている。また、サブアレイｒＳＡ１、ｒＳＡ２、ｒＳＡ３は、それぞれＲＦ処理部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃに対応する。
【００４８】
ＢＢ処理部２０１は、ＢＢ信号に対する処理を実行する。例えば、ＢＢ処理部２０１は、ＲＦ処理部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃから出力されるＢＢ信号に対する復調やデジタルポストコーディングなどの処理を実行する。そして、ＢＢ処理部２０１は、復元されたデータストリーム（ｓｔｒ１、ｓｔｒ２、ｓｔｒ３）に対する処理を実行する。
【００４９】
ＲＦ処理部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃは、ＲＦ信号に対する処理を実行する。例えば、ＲＦ処理部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃは、ＲＦ信号に対するＲＦ領域からＢＢ領域への周波数変換、増幅、ＡＤ変換などの処理を実行する。なお、ＲＦ処理部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃの機能を具備する要素はRF-Chainと呼ばれることがある。
【００５０】
ＲＦ処理部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃに接続される複数の移相器は、ＲＦ信号にアナログＢＦウェイト（移相係数）を乗算してＲＦ信号の位相を切り替える。各移相器の移相係数はＢＢ処理部２０１により設定される。また、各移相器に設定される移相係数の組み合わせに応じてサブアレイｒＳＡ１、ｒＳＡ２、ｒＳＡ３により形成されるビームパターンが切り替わる。
【００５１】
以下、サブアレイｒＳＡ１、ｒＳＡ２、ｒＳＡ３により形成されるビームパターンをｒＢＰｙ（ｙ＝１，２，…，Ｋｒ）と表記する場合がある。
ＲＦ処理部１０２ａに接続される各移相器の移相係数をｗ１ｓ（ｓ＝１、…、Ｌ）、ＲＦ処理部１０２ｂに接続される各移相器の移相係数をｗ２ｓ、ＲＦ処理部１０２ｃに接続される各移相器の移相係数をｗ３ｓと表記する。ｗ１ｓ、ｗ２ｓ、ｗ３ｓは複素数である。また、移相係数ｗ１ｓを要素とする移相ベクトルをｗ１、移相係数ｗ２ｓを要素とする移相ベクトルをｗ２、移相係数ｗ３ｓを要素とする移相ベクトルをｗ３と表記する。なお、説明の都合上、送信側の各サブアレイが有するアンテナ素子数と受信側の各サブアレイが有するアンテナ素子数とを同じＬとしているが、送信側と受信側とでアンテナ素子数が異なるように変形してもよい。
【００５２】
上記の表記を採用すると、ＲＦ処理部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに接続される複数の移相器による移相処理は、下記の式（２）で与えられる送信ＢＦ行列Ｗにより表現される。また、ＲＦ処理部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃに接続される複数の移相器による移相処理は、下記の式（３）で与えられる受信ＢＦ行列Ｃにより表現される。
【００５３】
これらの表現と共に、送信装置１００と受信装置２００との間の空間チャネルを表すチャネル行列をＨと表記すると、送信装置１００の送信ＢＦ及び受信装置２００の受信ＢＦを含む等価ベースバンドチャネルの状態を表すチャネル行列Ｈｂは、下記の式（１）で表現される。なお、上付きのＨはHermit共役を表す。送信ＢＦ行列Ｗの情報（Tx Codebook）はＢＢ処理部１０１のメモリ（非図示）により保持される。受信ＢＦ行列Ｃの情報（Rx Codebook）はＢＢ処理部２０１のメモリ（非図示）により保持される。
【００５４】
【数１】
2018133727.tif 000003
【００５５】
ＢＢ処理部１０１は、送信ＢＦ行列Ｗの移相ベクトルｗｉ（ｉ＝１，…，３）を選択することでサブアレイｔＳＡ１、ｔＳＡ２、ｔＳＡ３が形成するビームパターンｔＢＰｘを制御する。ＢＢ処理部２０１は、受信ＢＦ行列Ｃの移相ベクトルｃｊ（ｊ＝１，…，３）を選択することでサブアレイｒＳＡ１、ｒＳＡ２、ｒＳＡ３が形成するビームパターンｒＢＰｙを制御する。
【００５６】
また、ＢＢ処理部１０１、２０１は、サブアレイｔＳＡ１、ｔＳＡ２、ｔＳＡ３、ｒＳＡ１、ｒＳＡ２、ｒＳＡ３がそれぞれ形成する好適なビームパターンの組み合わせを決定する処理（訓練）を実行する。この訓練について、第２実施形態では、処理の複雑度及び処理負荷を低減しつつ、見通しの良くない環境（Sparse channel）でも良好な通信特性が得られるビームパターンの組み合わせを決定する方法が導入される。この方法については後述する。
【００５７】
（ハードウェア）
ここで、図３及び図４を参照しながら、送信装置１００及び受信装置２００の機能を実現可能なハードウェアの例について述べる。図３は、第２実施形態に係る送信装置の機能を実現可能なハードウェアの一例を示したブロック図である。図４は、第２実施形態に係る受信装置の機能を実現可能なハードウェアの一例を示したブロック図である。
【００５８】
図３に示すように、送信装置１００は、ＣＰＵ１１１、メモリ１１２、ＮＩＦ（Network Interface）回路１１３、ＢＢ回路１１４、ＲＦ回路１１５、及びＲＦ回路１１５に接続される複数のアンテナを有する。
【００５９】
上述したＢＢ処理部１０１の機能は、例えば、ＣＰＵ１１１、メモリ１１２、ＢＢ回路１１４により実現されうる。例えば、送信ＢＦ行列Ｗの情報は、メモリ１１２に格納される。また、送信ＢＦ行列Ｗの決定に関する処理などはＣＰＵ１１１により実行される。上述したＲＦ処理部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ及び各移相器はＲＦ回路１１５に対応する。ＮＩＦ回路１１３は、例えば、有線ＬＡＮ（Local Area Network）や基幹回線網に接続するための通信インターフェースである。
【００６０】
図４に示すように、受信装置２００は、ＣＰＵ２１１、メモリ２１２、ＢＢ回路２１３、ＲＦ回路２１４、及びＲＦ回路２１４に接続される複数のアンテナを有する。
上述したＢＢ処理部２０１の機能は、例えば、ＣＰＵ２１１、メモリ２１２、ＢＢ回路２１３により実現されうる。例えば、受信ＢＦ行列Ｃの情報は、メモリ２１２に格納される。また、受信ＢＦ行列Ｃの決定に関する処理などはＣＰＵ２１１により実行される。上述したＲＦ処理部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ及び各移相器はＲＦ回路２１４に対応する。なお、上述した送信装置１００及び受信装置２００のハードウェアは一例であり、一部の要素を省略する変形や、新たな要素を追加する変形が可能である。
【００６１】
（ビームパターンの決定）
ここで、図５及び図６を参照しながら、上記の訓練に係るビームパターンの決定方法について説明する。図５は、第２実施形態に係るビームパターンの決定について説明するための第１の図である。図６は、第２実施形態に係るビームパターンの決定について説明するための第２の図である。
【００６２】
Ｓｔｅｐ．１：
送信装置１００のＣＰＵ１１１は、ビームパターンを決定するサブアレイのペアを選択する。図５（Ａ１）の例では、サブアレイｔＳＡ１、ｒＳＡ１のペアが選択されている。送信装置１００のＣＰＵ１１１は、サブアレイｔＳＡ１のビームパターンｔＢＰｘ（ｘ＝１，…，Ｋｔ）を順次選択し、ＢＢ回路１１４及びＲＦ回路１１５を制御して、選択されたビームパターンｔＢＰｘで既知信号を送信する。
【００６３】
一方、受信装置２００のＣＰＵ２１１は、サブアレイｒＳＡ１のビームパターンｒＢＰｙ（ｙ＝１，…，Ｋｒ）を順次選択し、ＢＢ回路２１３及びＲＦ回路２１４を制御して、選択されたビームパターンｒＢＰｙで上記の既知信号を受信する。選択されるビームパターンｔＢＰｘ、ｒＢＰｙの組み合わせ及び既知信号の送受信タイミングは、例えば、事前に送信装置１００及び受信装置２００の間で共有されるコードブックに記載され、そのコードブックに基づいて決定される。
【００６４】
例えば、サブアレイｔＳＡ１のビームパターンｔＢＰｘは、図５（Ｂ１）に示すようなタイミングで切り替えられる。但し、図中のＴは時間を示し、各ブロックはビームパターンｔＢＰｘが維持される期間を示し、各ブロック内の数字はビームパターンｔＢＰｘのインデックスｘを示す。同様に、サブアレイｒＳＡ１のビームパターンｒＢＰｙは、図５（Ｂ１）に示すようなタイミングで切り替えられる。
【００６５】
図５（Ｂ１）の例では、サブアレイｔＳＡ１からビームパターンｔＢＰ１でＫｒ個の既知信号が送信され、これらＫｒ個の既知信号がサブアレイｒＳＡ１により、それぞれビームパターンｒＢＰ１、…、ｒＢＰＫｒで受信される。同様に、サブアレイｔＳＡ１のビームパターンｔＢＰ２、…、ｔＢＰＫｔで、それぞれＫｒ個の既知信号が送信され、サブアレイｔＳＡ１によりビームパターンｒＢＰ１、…、ｒＢＰＫｒで受信される。
【００６６】
受信装置２００のＣＰＵ２１１は、ビームパターンｔＢＰｘ、ｒＢＰｙの組み合わせ毎に既知信号の受信ＳＮＲを測定し、測定された受信ＳＮＲの情報をメモリ２１２に保存する。そして、ＣＰＵ２１１は、受信ＳＮＲが最大になるビームパターンｔＢＰｘ、ｒＢＰｙの組み合わせを抽出する（ＳＮＲ基準によるビームパターンの決定）。図５の例では、ＣＰＵ２１１により、ビームパターンｔＢＰｘ１、ｒＢＰｙ１（ｘ１∈［１，Ｋｔ］、ｙ１∈［１，Ｋｒ］）が抽出される。
【００６７】
ビームパターンｔＢＰｘ１、ｒＢＰｙ１が決まると、サブアレイｔＳＡ１側の移相ベクトルｗ１、及びサブアレイｒＳＡ１側の移相ベクトルｃ１が決定される。そのため、ビームパターンｔＢＰｘ１、ｒＢＰｙ１で送受信される既知信号に基づいて等価ベースバンドチャネルのチャネル行列Ｈｂ（上記の式（１）を参照）の１行１列目の要素Ｈｂ（１，１）が得られる。ＣＰＵ２１１は、Ｈｂ（１，１）の情報をメモリ２１２に保存する。
【００６８】
また、ビームパターンｔＢＰｘ１の情報（インデックスｘ１）が送信装置１００へとフィードバックされる。なお、ＳＮＲ基準によるビームパターンの決定は、受信ＳＮＲのフィードバックを受けた送信装置１００により実施されてもよい。
【００６９】
Ｓｔｅｐ．２：
サブアレイｔＳＡ１、ｒＳＡ１のビームパターン｛ｔＢＰｘ１，ｒＢＰｙ１｝が決まると、送信装置１００のＣＰＵ１１１は、図５（Ａ２）に示すように、サブアレイｔＳＡ１、ｒＳＡ１、ｔＳＡ２、ｒＳＡ２の組み合わせのうち、未選択の送受信サブアレイのペアを順次選択する。図５の例では、｛ｔＳＡ１，ｒＳＡ２｝のペア（Ｂ２ａ）、｛ｔＳＡ２，ｒＳＡ１｝及び｛ｔＳＡ２，ｒＳＡ２｝のペア（Ｂ２ｂ）が選択される。また、ＣＰＵ１１１は、サブアレイｔＳＡ１、ｒＳＡ１のビームパターンをそれぞれｔＢＰｘ１、ｒＢＰｙ１に固定する。
【００７０】
｛ｔＳＡ１，ｒＳＡ２｝のペアについて、送信装置１００のＣＰＵ１１１は、図５（Ｂ２ａ）に示すタイミングでサブアレイｔＳＡ１から既知信号を送信する。一方、受信装置２００のＣＰＵ２１１は、サブアレイｒＳＡ２のビームパターンｒＢＰｙ（ｙ＝１，…，Ｋｒ）を順次選択し、ＢＢ回路２１３及びＲＦ回路２１４を制御してサブアレイｒＳＡ２で上記の既知信号を受信する。この場合、図５（Ｂ２ａ）に示すように、Ｈｂ（２，１）を得るために実施される既知信号の送受信回数はＫｒ回である。
【００７１】
｛ｔＳＡ２，ｒＳＡ１｝及び｛ｔＳＡ２，ｒＳＡ２｝のペアについて、送信装置１００のＣＰＵ１１１は、図５（Ｂ２ｂ）に示すタイミングでサブアレイｔＳＡ２から既知信号を送信する。一方、受信装置２００のＣＰＵ２１１は、サブアレイｒＳＡ２のビームパターンｒＢＰｙ（ｙ＝１，…，Ｋｒ）を順次選択し、ＢＢ回路２１３及びＲＦ回路２１４を制御してサブアレイｒＳＡ１、ｒＳＡ２で上記の既知信号を受信する。この場合、Ｈｂ（１，２）、Ｈｂ（２，２）を得るために実施される既知信号の送受信回数は、それぞれＫｔ回、Ｋｔ×Ｋｒ回である。
【００７２】
Ｓｔｅｐ．１の処理で得られるＨｂ（１，１）と、図５の（Ｂ２ａ）及び（Ｂ２ｂ）に示した処理で得られるＨｂ（２，１）、Ｈｂ（１，２）、Ｈｂ（２，２）とを要素とする２×２のチャネル行列（図５（Ｂ２ｃ））が得られる。受信装置２００のＣＰＵ２１１は、後述するＭＩＭＯ基準に基づいてサブアレイｔＳＡ２、ｒＳＡ２のビームパターンを決定する。ＭＩＭＯ基準としては、例えば、下記の式（４）に示すＭＭＳＥ基準がある。
【００７３】
なお、下記の式（４）では、説明の都合上、３×３のチャネル行列Ｈｂに基づいてＭＭＳＥ基準を満たす送信ＢＦウェイトＷｓ（行列）及び受信ＢＦウェイトＣｓ（行列）を抽出する計算式が示されている。２×２のチャネル行列Ｈｂに適用する場合には、ｉ，ｊの範囲がｉ，ｊ∈［１，２］に変更され、Ｎが２に変更される。
【００７４】
【数２】
2018133727.tif 000004
【００７５】
適用可能な他のＭＩＭＯ基準としては、例えば、下記の式（５）〜式（７）で与えられる最大最小ＳＩＮＲ基準や、下記の式（８）及び式（９）で与えられる最大容量基準がある。なお、下記の式（５）に含まれるδは、空間多重信号の分離にＭＭＳＥを利用する場合には１、ＺＦ（Zero-Forcing）を利用する場合には０に設定される。
【００７６】
【数３】
2018133727.tif 000005
【００７７】
【数４】
2018133727.tif 000006
【００７８】
受信装置２００のＣＰＵ２１１は、ビームパターンｔＢＰｘ、ｒＢＰｙの組み合わせ毎にチャネル推定を実施し、上記のＭＩＭＯ基準でビームパターンｔＢＰｘ、ｒＢＰｙの組み合わせを抽出する（ＭＩＭＯ基準によるビームパターンの決定）。図５の例では、ＣＰＵ２１１により、ビームパターンｔＢＰｘ２、ｒＢＰｙ２（ｘ２∈［１，Ｋｔ］、ｙ２∈［１，Ｋｒ］）が抽出される。また、ビームパターンｔＢＰｘ２（インデックスｘ２）が送信装置１００へとフィードバックされる。
【００７９】
ビームパターンｔＢＰｘ２、ｒＢＰｙ２が決まると、ＣＰＵ２１１は、ビームパターンｔＢＰｘ２、ｒＢＰｙ２に対応するＨｂ（１，２）、Ｈｂ（２，１）、Ｈｂ（２，２）の情報をメモリ２１２に保存する。なお、ＭＩＭＯ基準によるビームパターンの決定は、チャネル情報（ＣＳＩ：Channel State Information）のフィードバックを受けた送信装置１００により実施されてもよい。
【００８０】
Ｓｔｅｐ．３：
サブアレイｔＳＡ１、ｒＳＡ１、ｔＳＡ２、ｒＳＡ２のビームパターン｛ｔＢＰｘ１，ｒＢＰｙ１，ｔＢＰｘ２，ｒＢＰｙ２｝が決まると、送信装置１００のＣＰＵ１１１は、図６（Ａ３）に示すように、サブアレイｔＳＡ１、ｒＳＡ１、ｔＳＡ２、ｒＳＡ２、ｔＳＡ３、ｒＳＡ３の組み合わせのうち、未選択の送受信サブアレイのペアを順次選択する。
【００８１】
図６の例では、｛ｔＳＡ１，ｒＳＡ３｝のペア（Ｂ３ａ）、｛ｔＳＡ２，ｒＳＡ３｝のペア（Ｂ３ｂ）、｛ｔＳＡ３，ｒＳＡ１｝、｛ｔＳＡ３，ｒＳＡ２｝及び｛ｔＳＡ３，ｒＳＡ３｝のペア（Ｂ３ｃ）が選択される。また、サブアレイｔＳＡ１、ｒＳＡ１、ｔＳＡ２、ｒＳＡ２のビームパターンがそれぞれｔＢＰｘ１、ｒＢＰｙ１、ｔＢＰｘ２、ｒＢＰｙ２に固定される。
【００８２】
｛ｔＳＡ１，ｒＳＡ３｝のペアについて、送信装置１００のＣＰＵ１１１は、図６（Ｂ３ａ）に示すタイミングでサブアレイｔＳＡ１から既知信号を送信する。一方、受信装置２００のＣＰＵ２１１は、サブアレイｒＳＡ３のビームパターンｒＢＰｙ（ｙ＝１，…，Ｋｒ）を順次選択し、ＢＢ回路２１３及びＲＦ回路２１４を制御してサブアレイｒＳＡ３で上記の既知信号を受信する。この場合、図６（Ｂ３ａ）に示すように、Ｈｂ（３，１）を得るために実施される既知信号の送受信回数はＫｒ回である。なお、図６（Ｂ３ａ）の処理は、図５（Ｂ２ａ）の処理に併行して実行することが可能である。
【００８３】
｛ｔＳＡ２，ｒＳＡ３｝のペアについて、送信装置１００のＣＰＵ１１１は、図６（Ｂ３ｂ）に示すタイミングでサブアレイｔＳＡ２から既知信号を送信する。一方、受信装置２００のＣＰＵ２１１は、サブアレイｒＳＡ３のビームパターンｒＢＰｙ（ｙ＝１，…，Ｋｒ）を順次選択し、ＢＢ回路２１３及びＲＦ回路２１４を制御してサブアレイｒＳＡ３で上記の既知信号を受信する。この場合、図６（Ｂ３ｂ）に示すように、Ｈｂ（３，２）を得るために実施される既知信号の送受信回数はＫｒ回である。
【００８４】
｛ｔＳＡ３，ｒＳＡ１｝、｛ｔＳＡ３，ｒＳＡ２｝及び｛ｔＳＡ３，ｒＳＡ３｝のペアについて、送信装置１００のＣＰＵ１１１は、図６（Ｂ３ｃ）に示すタイミングでサブアレイｔＳＡ３から既知信号を送信する。一方、受信装置２００のＣＰＵ２１１は、サブアレイｒＳＡ３のビームパターンｒＢＰｙ（ｙ＝１，…，Ｋｒ）を順次選択し、ＢＢ回路２１３及びＲＦ回路２１４を制御してサブアレイｒＳＡ１、ｒＳＡ２、ｒＳＡ３で上記の既知信号を受信する。この場合、Ｈｂ（１，３）、Ｈｂ（２，３）、Ｈｂ（３，３）を得るために実施される既知信号の送受信回数は、それぞれＫｔ回、Ｋｔ回、Ｋｔ×Ｋｒ回である。
【００８５】
Ｓｔｅｐ．１の処理で得られるＨｂ（１，１）、及びＳｔｅｐ．２の処理で得られるＨｂ（２，１）、Ｈｂ（１，２）、Ｈｂ（２，２）はメモリ２１２に保存されている。また、図６の（Ｂ３ａ）、（Ｂ３ｂ）及び（Ｂ３ｃ）に示した処理でＨｂ（３，１）、Ｈｂ（３，２）、Ｈｂ（１，３）、Ｈｂ（２，３）、Ｈｂ（３，３）が得られる。そのため、Ｈｂ（１，１）、…、Ｈｂ（３，３）を要素とする３×３のチャネル行列（図６（Ｂ３ｄ））が得られる。
【００８６】
受信装置２００のＣＰＵ２１１は、上記のチャネル行列Ｈｂを利用し、ＭＩＭＯ基準に基づいてサブアレイｔＳＡ３、ｒＳＡ３のビームパターンを決定する（ＭＩＭＯ基準によるビームパターンの決定）。ＭＩＭＯ基準としては、上述したＭＩＭＯ基準（上記の式（４）を参照）などが適用される。
【００８７】
図６の例では、ＣＰＵ２１１により、ビームパターンｔＢＰｘ３、ｒＢＰｙ３（ｘ３∈［１，Ｋｔ］、ｙ３∈［１，Ｋｒ］）が抽出される。また、ビームパターンｔＢＰｘ３の情報（インデックスｘ３）が送信装置１００へとフィードバックされる。なお、ＭＩＭＯ基準によるビームパターンの決定は、チャネル情報のフィードバックを受けた送信装置１００により実施されてもよい。
【００８８】
上記のように、サブアレイのペアを順次選択し、ＳＮＲ基準及びＭＩＭＯ基準を適用して好適なビームパターンの組み合わせを逐次的に抽出することで、全探索を実施する場合に比べて、訓練にかかる処理の複雑度及び処理負荷を低減することが可能になる。また、送信側のビームパターンと受信側のビームパターンとを個々に切り替えることで、送受信に同じビームパターンを利用する制限の下で訓練を実施する場合（比較例）に比べて高性能なビームパターンの組み合わせを抽出することが可能になる。
【００８９】
なお、上述したビームパターンの決定方法は一例であり、ビームパターンを決定する際に用いる情報を送信側へフィードバックし、送信側でビームパターンを決定するように変形することが可能である。また、ビームパターンの切り替え順序を決定する時期や、サブアレイのペアを選択する順番などを変える変形が可能である。このような変形例についても当然に第２実施形態の技術的範囲に属する。
【００９０】
（逆行列の更新）
上述したビームパターンの決定方法においては、チャネル行列の要素Ｈｂ（１，１）、…、Ｈｂ（３，３）が逐次的に得られ、既知の要素と新たに得られた要素とを組み合わせてＭＩＭＯ基準の評価が実施される。ＭＩＭＯ基準の評価には、上記の式（４）などに示したように逆行列演算が含まれる。この逆行列演算は、アンテナアレイのビームパターンの組み合わせを更新する度に実施される。そのため、前の組み合わせについて得られている逆行列演算の結果を利用できれば、現在の逆行列演算にかかる負荷を低減することができる。
【００９１】
例えば、Ｈｂ（１，１）、…、Ｈｂ（２，２）を要素とする行列Ｈ2を既知とし、Ｈｂ（１，１）、…、Ｈｂ（３，３）を要素とする行列Ｈ3の逆行列演算を実施する際に、行列Ｈ2の逆行列演算の結果が利用できれば、演算負荷を低減することができる。以下、Ｈｂ（３，１）、…、Ｈｂ（３，３）を利用して行列Ｈ2を行列Ｈ3に更新し、行列Ｈ2の逆行列演算の結果を行列Ｈ3の逆行列演算に利用する方法について説明する。
【００９２】
ｎ×ｎ行列Ｈn、及び下記の式（１０）で定義される逆行列Ｂnは既知であるとする。但し、δ、γは既知であり、Ｉnはｎ×ｎ単位行列を表す。ここで、新たに追加される要素として、ｎ行１列の行列に相当するベクトル（ｎ×１ベクトル）ａ、１行ｎ列の行列に相当するベクトル（１×ｎベクトル）ｂ、スカラーｈを導入する。また、下記の式（１１）に示すように、行列Ｈnにａ、ｂ、ｈを追加した行列をＨn+1と表記する。つまり、下記の式（１１）により、ＨnからＨn+1への更新処理が定義される。
【００９３】
上記のようにＨn+1を定義すると、逆行列Ｂn+1は、下記の式（１２）で与えられる。下記の式（１２）を展開すると、逆行列Ｂn+1は、下記の式（１３）のように表現される。この更新処理の際に実施される複素数乗算の回数は４ｎ2＋３ｎとなる。例えば、上記の行列Ｈ3の逆行列演算を実施する場合、［Ｈｂ（１，３），Ｈｂ（２，３）］T（上付きのＴは転置）をａ、［Ｈｂ（３，１），Ｈｂ（３，２）］をｂ、Ｈｂ（３，３）をｈに代入すれば、下記の式（１３）により逆行列Ｂ3が得られる。
【００９４】
【数５】
2018133727.tif 000007
【００９５】
なお、下記の式（１４）に示すように、行列Ｈnにｎ×１ベクトルｈjを追加して行列Ｈn+1に更新する場合、逆行列Ｂn+1は、下記の式（１５）で与えられる。この更新処理の際に実施される複素数乗算の回数は２ｎ2＋２ｎ＋（ｎ＋１）Ｎとなる。
【００９６】
【数６】
2018133727.tif 000008
【００９７】
ビームパターンを逐次的に決定する際の逆行列演算に上記の更新処理を適用することで、演算量をさらに低減することが可能になる。なお、上記の式（１４）及び式（１５）に示した演算は、後述する変形例＃３、＃４などにも利用可能である。
【００９８】
［２−２．送信装置及び受信装置の動作］
ここで、図７〜図９を参照しながら、送信装置１００及び受信装置２００の動作について説明する。なお、図７〜図９に示した処理フローは一例であり、ビームパターンの切り替えタイミングや既知信号の送受信タイミングなどは変形可能である。例えば、図７〜図９では、図５及び図６の例とは一部異なるタイミングとなる。
【００９９】
図７は、第２実施形態に係る送信装置及び受信装置の動作例を示した第１のフロー図である。図８は、第２実施形態に係る送信装置及び受信装置の動作例を示した第２のフロー図である。図９は、第２実施形態に係る送信装置及び受信装置の動作例を示した第３のフロー図である。
【０１００】
（Ｓ１０１、Ｓ１０２）送信装置１００のＣＰＵ１１１は、サブアレイｔＳＡ１、…、ｔＳＡ３の中から未選択のサブアレイｔＳＡｎを選択する。また、ＣＰＵ１１１は、サブアレイｒＳＡ１、…、ｒＳＡ３の中から未選択のサブアレイｒＳＡｎを選択する。なお、この例では｛ｔＳＡ１，ｒＳＡ１｝、｛ｔＳＡ２，ｒＳＡ２｝、｛ｔＳＡ３，ｒＳＡ３｝の順にサブアレイの組み合わせが選択される。
【０１０１】
（Ｓ１０３）送信装置１００のＣＰＵ１１１は、ｎ＝１であるか否かを判定する。ｎ＝１である場合、処理はＳ１０４へと進む。一方、ｎ＝１でない場合、処理はＳ１１１へと進む。
【０１０２】
（Ｓ１０４、Ｓ１０９）送信装置１００のＣＰＵ１１１は、サブアレイｔＳＡ１のビームパターンｔＢＰｘのインデックスｘを１からＫｔまで順次切り替えながら、Ｓ１０５からＳ１０８までの処理を繰り返し実行する。
【０１０３】
（Ｓ１０５、Ｓ１０８）受信装置２００のＣＰＵ２１１は、サブアレイｒＳＡ１のビームパターンｒＢＰｙのインデックスｙを１からＫｒまで順次切り替えながら、Ｓ１０６及びＳ１０７の処理を繰り返し実行する。
【０１０４】
（Ｓ１０６）送信装置１００のＣＰＵ１１１は、ＢＢ回路１１４及びＲＦ回路１１５を制御してサブアレイｔＳＡ１からビームパターンｔＢＰｘで既知信号を送信する。一方、受信装置２００のＣＰＵ２１１は、ＢＢ回路２１３及びＲＦ回路２１４を制御してサブアレイｒＳＡ１によりビームパターンｒＢＰｙで既知信号を受信する。また、ＣＰＵ２１１は、受信された既知信号のＳＮＲを計算する。
【０１０５】
（Ｓ１０７）受信装置２００のＣＰＵ２１１は、Ｓ１０６で得られるＳＮＲをメモリ２１２に保持する。
（Ｓ１１０）、受信装置２００のＣＰＵ２１１は、メモリ２１２に保持しているＳＮＲの中から最大値（ＳＮＲ最大）を抽出し、抽出されたＳＮＲに対応するビームパターンのペア（ＢＰペア）を特定する。図７の例では、インデックスｘ１、ｙ１に対応するビームパターンｔＢＰｘ１、ｒＢＰｙ１がＢＰペアとして特定される。また、ＣＰＵ２１１は、特定されたＢＰペアについてのＨｂ（１，１）をメモリ２１２に保持する。また、ＣＰＵ２１１は、インデックスｘ１を送信装置１００にフィードバックする。Ｓ１１０の処理が完了すると、処理はＳ１０１へと進む。
【０１０６】
（Ｓ１１１）送信装置１００のＣＰＵ１１１は、ｎ＝２であるか否かを判定する。ｎ＝２である場合、処理はＳ１１２へと進む。一方、ｎ＝２でない場合（ｎ＝３の場合）、処理はＳ１２０へと進む。
【０１０７】
（Ｓ１１２、Ｓ１１７）受信装置２００のＣＰＵ２１１は、サブアレイｒＳＡ２のビームパターンｒＢＰｙのインデックスｙを１からＫｒまで順次切り替えながら、Ｓ１１３からＳ１１６までの処理を繰り返し実行する。
【０１０８】
（Ｓ１１３）送信装置１００のＣＰＵ１１１は、ＢＢ回路１１４及びＲＦ回路１１５を制御してサブアレイｔＳＡ１からビームパターンｔＢＰｘ１で既知信号を送信する。一方、受信装置２００のＣＰＵ２１１は、ＢＢ回路２１３及びＲＦ回路２１４を制御してサブアレイｒＳＡ２によりビームパターンｒＢＰｙで既知信号を受信する。この既知信号の受信結果に基づいてＨｂ（２，１）が得られる。
【０１０９】
（Ｓ１１４、Ｓ１１６）送信装置１００のＣＰＵ１１１は、サブアレイｔＳＡ２のビームパターンｔＢＰｘのインデックスｘを１からＫｔまで順次切り替えながら、Ｓ１１５の処理を繰り返し実行する。
【０１１０】
（Ｓ１１５）送信装置１００のＣＰＵ１１１は、ＢＢ回路１１４及びＲＦ回路１１５を制御してサブアレイｔＳＡ２からビームパターンｔＢＰｘで既知信号を送信する。
一方、受信装置２００のＣＰＵ２１１は、ｙ≠１のとき、ＢＢ回路２１３及びＲＦ回路２１４を制御してサブアレイｒＳＡ２によりビームパターンｒＢＰｙで既知信号を受信する。この既知信号の受信結果に基づいてＨｂ（２，２）が得られる。また、ＣＰＵ２１１は、ｙ＝１のとき、ＢＢ回路２１３及びＲＦ回路２１４を制御してサブアレイｒＳＡ１、ｒＳＡ２によりビームパターンｒＢＰｙ１、ｒＢＰｙで既知信号を受信する。この既知信号の受信結果に基づいてＨｂ（１，２）、Ｈｂ（２，２）が得られる。
【０１１１】
（Ｓ１１８）受信装置２００のＣＰＵ２１１は、Ｈｂ（２，１）、…、Ｈｂ（２，２）の情報と、メモリ２１２に保持しているＨｂ（１，１）の情報とを用いてＭＩＭＯ基準でＢＰペアを特定する。この例では、サブアレイｔＳＡ２、ｒＳＡ２の組み合わせについてビームパターンｔＢＰｘ２、ｒＢＰｙ２がＢＰペアとして特定される。
【０１１２】
（Ｓ１１９）受信装置２００のＣＰＵ２１１は、インデックスｘ２を送信装置１００にフィードバックする。
（Ｓ１２０、Ｓ１２６）受信装置２００のＣＰＵ２１１は、サブアレイｒＳＡ３のビームパターンｒＢＰｙのインデックスｙを１からＫｒまで順次切り替えながら、Ｓ１２１からＳ１２５までの処理を繰り返し実行する。
【０１１３】
（Ｓ１２１）送信装置１００のＣＰＵ１１１は、ＢＢ回路１１４及びＲＦ回路１１５を制御してサブアレイｔＳＡ１からビームパターンｔＢＰｘ１で既知信号を送信する。一方、受信装置２００のＣＰＵ２１１は、ＢＢ回路２１３及びＲＦ回路２１４を制御してサブアレイｒＳＡ３によりビームパターンｒＢＰｙで既知信号を受信する。この既知信号の受信結果に基づいてＨｂ（３，１）が得られる。
【０１１４】
（Ｓ１２２）送信装置１００のＣＰＵ１１１は、ＢＢ回路１１４及びＲＦ回路１１５を制御してサブアレイｔＳＡ２からビームパターンｔＢＰｘ２で既知信号を送信する。一方、受信装置２００のＣＰＵ２１１は、ＢＢ回路２１３及びＲＦ回路２１４を制御してサブアレイｒＳＡ３によりビームパターンｒＢＰｙで既知信号を受信する。この既知信号の受信結果に基づいてＨｂ（３，２）が得られる。
【０１１５】
（Ｓ１２３、Ｓ１２５）送信装置１００のＣＰＵ１１１は、サブアレイｔＳＡ３のビームパターンｔＢＰｘのインデックスｘを１からＫｔまで順次切り替えながら、Ｓ１２４の処理を繰り返し実行する。
【０１１６】
（Ｓ１２４）送信装置１００のＣＰＵ１１１は、ＢＢ回路１１４及びＲＦ回路１１５を制御してサブアレイｔＳＡ３からビームパターンｔＢＰｘで既知信号を送信する。
一方、受信装置２００のＣＰＵ２１１は、ｙ≠１のとき、ＢＢ回路２１３及びＲＦ回路２１４を制御してサブアレイｒＳＡ３によりビームパターンｒＢＰｙで既知信号を受信する。この既知信号の受信結果に基づいてＨｂ（３，３）が得られる。
【０１１７】
また、ＣＰＵ２１１は、ｙ＝１のとき、ＢＢ回路２１３及びＲＦ回路２１４を制御してサブアレイｒＳＡ１、ｒＳＡ２、ｒＳＡ３によりビームパターンｒＢＰｙ１、ｒＢＰｙ２、ｒＢＰｙで既知信号を受信する。この既知信号の受信結果に基づいてＨｂ（１，３）、Ｈｂ（２，３）が得られる。
【０１１８】
（Ｓ１２７）受信装置２００のＣＰＵ２１１は、Ｈｂ（３，１）、…、Ｈｂ（３，３）の情報と、メモリ２１２に保持しているＨｂ（１，１）、Ｈｂ（２，１）、…、Ｈｂ（２，２）の情報とを用いてＭＩＭＯ基準でＢＰペアを特定する。この例では、サブアレイｔＳＡ３、ｒＳＡ３の組み合わせについてビームパターンｔＢＰｘ３、ｒＢＰｙ３がＢＰペアとして特定される。
【０１１９】
（Ｓ１２８）受信装置２００のＣＰＵ２１１は、インデックスｘ３を送信装置１００にフィードバックする。Ｓ１２８の処理が完了すると、図７〜図９に示した一連の処理は終了する。
【０１２０】
上記のように、サブアレイのペアを順次選択し、ＳＮＲ基準及びＭＩＭＯ基準を適用して好適なビームパターンの組み合わせを逐次的に抽出することで、全探索を実施する場合に比べて、訓練にかかる処理の複雑度及び処理負荷を低減することが可能になる。
【０１２１】
また、送信側のビームパターンと受信側のビームパターンとを個々に切り替えることで、送受信に同じビームパターンを利用する制限の下で訓練を実施する場合（比較例）に比べて高性能なビームパターンの組み合わせを抽出することが可能になる。なお、上述した処理フローは一例であり、ＳＮＲ基準及びＭＩＭＯ基準でビームパターンを決定する処理を受信装置２００で実施するなどの変形が可能である。
【０１２２】
［２−３．変形例］
ここで、第２実施形態の変形例について説明する。
（変形例＃１）
まず、図１０及び図１１を参照しながら、受信側のビームパターンに無指向性のオムニパターンを適用して上記の訓練を実施する変形例（変形例＃１）について述べる。図１０は、第２実施形態の一変形例（変形例＃１）に係るビームパターンの決定について説明するための第１の図である。図１１は、第２実施形態の一変形例（変形例＃１）に係るビームパターンの決定について説明するための第２の図である。
【０１２３】
Ｓｔｅｐ．１：
変形例＃１では、サブアレイｔＳＡ１、ｒＳＡ１の組み合わせを選択してビームパターンを決定するとき、図１０の（Ａ１）に示すように、サブアレイｒＳＡ１のビームパターンがオムニパターンＯＰに固定される。オムニパターンＯＰは、例えば、サブアレイｒＳＡ１に含まれる１つのアンテナ素子（Ａｎｔ＃１）だけで受信するように制御することで実現される。
【０１２４】
この場合、図１０の（Ａ１）及び（Ｂ１）に示すように、送信装置１００は、サブアレイｔＳＡ１のビームパターンｔＢＰｘ（ｘ＝１，…，Ｋｔ）を切り替えながら既知信号を送信する。一方、受信装置２００は、オムニパターンＯＰを維持した状態でサブアレイｒＳＡ１により既知信号を受信する。そして、既知信号の受信ＳＮＲが最大になるビームパターンｔＢＰｘ１が抽出される（ＳＮＲ基準によるビームパターンの決定）。変形例＃１によれば、既知信号をＫｔ回送受信することでＨｂ（１，１）が得られる。
【０１２５】
Ｓｔｅｐ．２：
次に、サブアレイｔＳＡ２、ｒＳＡ２の組み合わせが選択され、サブアレイｔＳＡ２のビームパターンが決定される。このとき、図１０の（Ａ２）に示すように、サブアレイｒＳＡ２のビームパターンがオムニパターンＯＰに固定される。また、サブアレイｔＳＡ１、ｒＳＡ１のビームパターンは、それぞれ、Ｓｔｅｐ．１で抽出されたビームパターンｔＢＰｘ１、オムニパターンＯＰに固定される。
【０１２６】
そして、図１０の（Ｂ２ａ）に示すように、サブアレイｔＳＡ１からビームパターンｔＢＰｘ１で既知信号が送信され、サブアレイｒＳＡ２によりオムニパターンＯＰで既知信号が受信される。サブアレイｔＳＡ１、ｒＳＡ２のビームパターンは固定されているため、既知信号を１回送受信するだけでＨｂ（２，１）が得られる。
【０１２７】
また、図１０の（Ｂ２ｂ）に示すように、サブアレイｔＳＡ２からビームパターンｔＢＰｘ（ｘ＝１，…，Ｋｔ）で既知信号が送信され、サブアレイｒＳＡ１、ｒＳＡ２によりオムニパターンＯＰで既知信号が受信される。サブアレイｒＳＡ１、ｒＳＡ２のビームパターンはオムニパターンＯＰに固定されているため、既知信号をＫｔ回送受信するだけでＨｂ（１，２）、Ｈｂ（２，２）が得られる。
【０１２８】
そして、Ｓｔｅｐ．１で得られるＨｂ（１，１）と、Ｓｔｅｐ．２における上記の処理で得られるＨ（１，２）、…、Ｈｂ（２，２）とを用いて、ＭＩＭＯ基準に基づいてサブアレイｔＳＡ２の好適なビームパターンが抽出される。図１０の例では、ビームパターンｔＢＰｘ２が抽出される（Ｂ２ｃ）。なお、ＭＩＭＯ基準に基づくビームパターンの抽出方法は、既に説明した方法と同じ方法を適用することができる。例えば、上記の式（４）に基づくＭＭＳＥ基準などを利用してビームパターンを抽出することができる。
【０１２９】
Ｓｔｅｐ．３：
次に、サブアレイｔＳＡ３、ｒＳＡ３の組み合わせが選択され、サブアレイｔＳＡ３のビームパターンが決定される。このとき、図１１の（Ａ３）に示すように、サブアレイｒＳＡ３のビームパターンがオムニパターンＯＰに固定される。また、サブアレイｔＳＡ１、ｒＳＡ１のビームパターンは、それぞれ、Ｓｔｅｐ．１で抽出されたビームパターンｔＢＰｘ１、オムニパターンＯＰに固定される。また、サブアレイｔＳＡ２、ｒＳＡ２のビームパターンは、それぞれ、Ｓｔｅｐ．２で抽出されたビームパターンｔＢＰｘ２、オムニパターンＯＰに固定される。
【０１３０】
そして、図１１の（Ｂ３ａ）に示すように、サブアレイｔＳＡ１からビームパターンｔＢＰｘ１で既知信号が送信され、サブアレイｒＳＡ３によりオムニパターンＯＰで既知信号が受信される。サブアレイｔＳＡ１、ｒＳＡ３のビームパターンは固定されているため、既知信号を１回送受信するだけでＨｂ（３，１）が得られる。なお、Ｈｂ（３，１）を得る処理は、Ｓｔｅｐ．２でＨｂ（２，１）を得る処理と併行して実行されてもよい。
【０１３１】
また、図１１の（Ｂ３ｂ）に示すように、サブアレイｔＳＡ２からビームパターンｔＢＰｘ２で既知信号が送信され、サブアレイｒＳＡ３によりオムニパターンＯＰで既知信号が受信される。サブアレイｔＳＡ２、ｒＳＡ３のビームパターンは固定されているため、既知信号を１回送受信するだけでＨｂ（３，２）が得られる。
【０１３２】
また、図１１の（Ｂ３ｃ）に示すように、サブアレイｔＳＡ３からビームパターンｔＢＰｘ（ｘ＝１，…，Ｋｔ）で既知信号が送信され、サブアレイｒＳＡ１、ｒＳＡ２、ｒＳＡ３によりオムニパターンＯＰで既知信号が受信される。サブアレイｒＳＡ１、ｒＳＡ２、ｒＳＡ３のビームパターンはオムニパターンＯＰに固定されているため、既知信号をＫｔ回送受信するだけでＨｂ（１，３）、Ｈｂ（２，３）、Ｈｂ（３，３）が得られる。
【０１３３】
そして、Ｓｔｅｐ．１で得られるＨｂ（１，１）、Ｓｔｅｐ．２で得られるＨ（１，２）、…、Ｈｂ（２，２）と、上記の処理で得られるＨｂ（３，１）、…、Ｈｂ（３，３）とを用いて、ＭＩＭＯ基準によりサブアレイｔＳＡ３のビームパターンが抽出される。図１１の例では、ビームパターンｔＢＰｘ３が抽出される（Ｂ３ｄ）。
【０１３４】
上記のように受信側のビームパターンをオムニパターンＯＰに固定することで既知信号の送受信回数が減り、上記の訓練にかかる処理の複雑度や処理負荷がさらに低減される。なお、送信側のビームパターンをオムニパターンＯＰに固定し、受信側のビームパターンを切り替えて受信側の好適なビームパターン｛ｒＢＰｙ１，ｒＢＰｙ２，ｒＢＰｙ３｝を抽出する方法に変形することも可能である。
【０１３５】
（変形例＃２）
次に、図１２及び図１３を参照しながら、送信側のビームパターンを固定して上記の訓練を実施する変形例（変形例＃２）について述べる。図１２は、第２実施形態の一変形例（変形例＃２）に係るビームパターンの決定について説明するための第１の図である。図１３は、第２実施形態の一変形例（変形例＃２）に係るビームパターンの決定について説明するための第２の図である。
【０１３６】
Ｓｔｅｐ．１：
変形例＃２では、サブアレイｔＳＡ１、ｒＳＡ１の組み合わせを選択してビームパターンを決定するとき、サブアレイｔＳＡ１、ｔＳＡ２、ｔＳＡ３のビームパターンが予め設定されているビームパターンに固定される。図１２及び図１３の例では、サブアレイｔＳＡ１、ｔＳＡ２、ｔＳＡ３のビームパターンがｔＢＰｘ１、ｔＢＰｘ２、ｔＢＰｘ３に予め設定されている。事前に設定される送信側のビームパターンとしては、例えば、過去の訓練により抽出されたビームパターンの組み合わせが用いられうる。
【０１３７】
変形例＃２の場合、図１２の（Ａ１）及び（Ｂ１）に示すように、送信装置１００は、事前に設定されているビームパターンｔＢＰｘ１でサブアレイｔＳＡ１から既知信号を送信する。一方、受信装置２００は、ビームパターンｒＢＰｙ（ｙ＝１，…，Ｋｒ）を切り替えながらサブアレイｔＳＡ１により既知信号を受信する。そして、既知信号の受信ＳＮＲが最大になるビームパターンｒＢＰｙ１が抽出される（ＳＮＲ基準によるビームパターンの決定）。変形例＃２によれば、既知信号をＫｒ回送受信することでＨｂ（１，１）が得られる。
【０１３８】
Ｓｔｅｐ．２：
次に、サブアレイｔＳＡ２、ｒＳＡ２の組み合わせが選択され、サブアレイｒＳＡ２のビームパターンが決定される。このとき、図１２の（Ａ２）に示すように、サブアレイｔＳＡ１、ｔＳＡ２のビームパターンは事前に設定されているビームパターンｔＢＰｘ１、ｔＢＰｘ２に固定される。また、サブアレイｒＳＡ１のビームパターンは、Ｓｔｅｐ．１で抽出されたビームパターンｒＢＰｙ１に固定される。
【０１３９】
そして、図１２の（Ｂ２ａ）に示すように、サブアレイｔＳＡ１からビームパターンｔＢＰｘ１で既知信号が送信され、サブアレイｒＳＡ２によりビームパターンｒＢＰｙ（ｙ＝１，…，Ｋｒ）を切り替えながら既知信号が受信される。サブアレイｔＳＡ１、ｔＳＡ２、ｒＳＡ１のビームパターンが固定されているため、既知信号をＫｒ回送受信するだけでＨｂ（２，１）が得られる。
【０１４０】
また、図１２の（Ｂ２ｂ）に示すように、サブアレイｔＳＡ２からビームパターンｔＢＰｘ２で既知信号が送信され、サブアレイｒＳＡ１、ｒＳＡ２により、それぞれビームパターンｒＢＰｙ１、ｒＢＰｙ（ｙ＝１，…，Ｋｒ）で既知信号が受信される。サブアレイｔＳＡ２、ｒＳＡ１のビームパターンは固定されているため、既知信号を１回送受信するだけでＨｂ（１，２）が得られる。また、既知信号をＫｒ回送受信するだけでＨｂ（２，２）が得られる。
【０１４１】
そして、Ｓｔｅｐ．１で得られるＨｂ（１，１）と、Ｓｔｅｐ．２における上記の処理で得られるＨ（１，２）、…、Ｈｂ（２，２）とを用いて、ＭＩＭＯ基準に基づいてサブアレイｒＳＡ２の好適なビームパターンが抽出される。図１２の例では、ビームパターンｒＢＰｙ２が抽出される（Ｂ２ｃ）。なお、ＭＩＭＯ基準に基づくビームパターンの抽出方法は、既に説明した方法と同じ方法を適用することができる。例えば、上記の式（４）に基づくＭＭＳＥ基準などを利用してビームパターンを抽出することができる。
【０１４２】
Ｓｔｅｐ．３：
次に、サブアレイｔＳＡ３、ｒＳＡ３の組み合わせが選択され、サブアレイｒＳＡ３のビームパターンが決定される。このとき、図１３の（Ａ３）に示すように、サブアレイｔＳＡ１、ｔＳＡ２、ｔＳＡ３、ｒＳＡ１、ｒＳＡ２のビームパターンは、それぞれビームパターンｔＢＰｘ１、ｔＢＰｘ２、ｔＢＰｘ３、ｒＢＰｙ１、ｒＢＰｙ２に固定される。
【０１４３】
そして、図１３の（Ｂ３ａ）に示すように、サブアレイｔＳＡ１からビームパターンｔＢＰｘ１で既知信号が送信され、サブアレイｒＳＡ３によりビームパターンｒＢＰｙ（ｙ＝１，…，Ｋｒ）で既知信号が受信される。サブアレイｔＳＡ１のビームパターンは固定されているため、既知信号をＫｒ回送受信するだけでＨｂ（３，１）が得られる。なお、Ｈｂ（３，１）を得る処理は、Ｓｔｅｐ．２でＨｂ（２，１）を得る処理と併行して実行されてもよい。
【０１４４】
また、図１３の（Ｂ３ｂ）に示すように、サブアレイｔＳＡ２からビームパターンｔＢＰｘ２で既知信号が送信され、サブアレイｒＳＡ３によりビームパターンｒＢＰｙ（ｙ＝１，…，Ｋｒ）で既知信号が受信される。サブアレイｔＳＡ２のビームパターンは固定されているため、既知信号をＫｒ回送受信するだけでＨｂ（３，２）が得られる。
【０１４５】
図１３の（Ｂ３ｃ）に示すように、サブアレイｔＳＡ３からビームパターンｔＢＰｘ３で既知信号が送信され、サブアレイｒＳＡ１、ｒＳＡ２、ｒＳＡ３によりビームパターンｒＢＰｙ１、ｒＢＰｙ２、ｒＢＰｙ（ｙ＝１，…，Ｋｒ）で既知信号が受信される。サブアレイｔＳＡ３、ｒＳＡ１、ｒＳＡ２のビームパターンは固定されているため、既知信号を１回送受信するだけでＨｂ（１，３）、Ｈｂ（２，３）が得られる。また、既知信号をＫｒ回送受信するだけでＨｂ（３，３）が得られる。
【０１４６】
そして、Ｓｔｅｐ．１で得られるＨｂ（１，１）、Ｓｔｅｐ．２で得られるＨ（１，２）、…、Ｈｂ（２，２）と、上記の処理で得られるＨｂ（３，１）、…、Ｈｂ（３，３）とを用いて、ＭＩＭＯ基準によりサブアレイｒＳＡ３のビームパターンが抽出される。図１３の例では、ビームパターンｒＢＰｙ３が抽出される（Ｂ３ｄ）。
【０１４７】
上記のように送信側のビームパターンを固定することで既知信号の送受信回数が減り、上記の訓練にかかる処理の複雑度や処理負荷がさらに低減される。なお、受信側のビームパターンを固定し、送信側のビームパターンを切り替えて送信側の好適なビームパターン｛ｔＢＰｘ１，ｔＢＰｘ２，ｔＢＰｘ３｝を抽出する方法に変形することも可能である。
【０１４８】
（変形例＃３）
次に、図１４を参照しながら、受信側のビームパターンに無指向性のオムニパターンを適用して上記の訓練を実施する変形例（変形例＃３）について述べる。図１４は、第２実施形態の一変形例（変形例＃３）に係るビームパターンの決定について説明するための図である。上述した変形例＃１との違いは、図１４に示すように、Ｓｔｅｐ．１〜Ｓｔｅｐ．３の全てで、サブアレイｒＳＡ１、ｒＳＡ２、ｒＳＡ３によりオムニパターンＯＰで既知信号を受信する点にある。この場合、サブアレイのペアを選択する際の組み合わせ数が減る分、上記の訓練にかかる処理の複雑度や処理負荷がさらに低減される。
【０１４９】
（変形例＃４）
次に、図１５を参照しながら、送信側のビームパターンを固定して上記の訓練を実施する変形例（変形例＃４）について述べる。図１５は、第２実施形態の一変形例（変形例＃４）に係るビームパターンの決定について説明するための図である。上述した変形例＃２との違いは、図１５に示すように、Ｓｔｅｐ．１〜Ｓｔｅｐ．３の全てで、サブアレイｔＳＡ１、ｔＳＡ２、ｔＳＡ３により固定のビームパターンｔＢＰｘ１、ｔＢＰｘ２、ｔＢＰｘ３で既知信号を送信する点にある。この場合、サブアレイのペアを選択する際の組み合わせ数が減る分、上記の訓練にかかる処理の複雑度や処理負荷がさらに低減される。
【０１５０】
（変形例＃５）
次に、図１６及び図１７を参照しながら、選択対象となるビームパターンの組み合わせを事前に絞り込む方法（変形例＃５）について説明する。図１６は、第２実施形態の一変形例（変形例＃５）に係る送信装置及び受信装置の動作例を示した第１のフロー図である。図１７は、第２実施形態の一変形例（変形例＃５）に係る送信装置及び受信装置の動作例を示した第２のフロー図である。
【０１５１】
（Ｓ２０１、Ｓ２１４）送信装置１００のＣＰＵ１１１は、サブアレイの組み合わせ｛ｔＳＡｑ，ｒＳＡｑ｝を示すインデックスｑを変更しながら、Ｓ２０２からＳ２１３までの処理を繰り返し実行する。
【０１５２】
（Ｓ２０２）受信装置２００のＣＰＵ２１１は、サブアレイｒＳＡｑをオムニパターンに設定する。
（Ｓ２０３、Ｓ２０５）送信装置１００のＣＰＵ１１１は、サブアレイｔＳＡｑのビームパターンｔＢＰｘのインデックスｘ（ｘ＝１，…，Ｋｔ）を変更しながら、Ｓ２０４の処理を繰り返し実行する。
【０１５３】
（Ｓ２０４）送信装置１００のＣＰＵ１１１は、ＢＢ回路１１４及びＲＦ回路１１５を制御してサブアレイｔＳＡｑからビームパターンｔＢＰｘで既知信号を送信する。受信装置２００のＣＰＵ２１１は、ＢＢ回路２１３及びＲＦ回路２１４を制御してサブアレイｒＳＡｑにより既知信号を受信する。また、ＣＰＵ２１１は、受信される既知信号のＳＮＲを計算し、計算されたＳＮＲの情報をメモリ２１２に保存する。
【０１５４】
（Ｓ２０６）受信装置２００のＣＰＵ２１１は、メモリ２１２に保存されているＳＮＲの情報を参照し、ビームパターンｔＢＰｘ（ｘ＝１，…，Ｋｔ）の中から、ＳＮＲが大きい順にＫｔ０個（Ｋｔ０＜Ｋｔ）のビームパターンを特定する。
【０１５５】
（Ｓ２０７）受信装置２００のＣＰＵ２１１は、Ｓ２０６で特定されたＫｔ０個のビームパターンｔＢＰｘ及びＳＮＲ最大のビームパターンｔＢＰｘ（ｔＢＰｘ０）を送信装置１００に通知する。例えば、ＣＰＵ２１１は、ＳＮＲが大きいＫｔ０個のビームパターンｔＢＰｘを示すインデックスｘと、ＳＮＲ最大のビームパターンｔＢＰｘ０を示すインデックスｘ０とを送信装置１００に通知する。
【０１５６】
（Ｓ２０８）送信装置１００のＣＰＵ１１１は、サブアレイｔＳＡｑのビームパターンｔＢＰｘをＳＮＲ最大のビームパターンｔＢＰｘ０に設定する。
（Ｓ２０９、Ｓ２１１）受信装置２００のＣＰＵ２１１は、サブアレイｒＳＡｑのビームパターンｒＢＰｙのインデックスｙ（ｙ＝１，…，Ｋｒ）を変更しながら、Ｓ２１０の処理を繰り返し実行する。
【０１５７】
（Ｓ２１０）送信装置１００のＣＰＵ１１１は、ＢＢ回路１１４及びＲＦ回路１１５を制御してサブアレイｔＳＡｑからビームパターンｔＢＰｘ０で既知信号を送信する。受信装置２００のＣＰＵ２１１は、ＢＢ回路２１３及びＲＦ回路２１４を制御してサブアレイｔＳＡｑによりビームパターンｒＢＰｙで既知信号を受信する。また、ＣＰＵ２１１は、受信される既知信号のＳＮＲを計算し、計算されたＳＮＲの情報をメモリ２１２に保存する。
【０１５８】
（Ｓ２１２）受信装置２００のＣＰＵ２１１は、メモリ２１２に保存されているＳＮＲの情報を参照し、ビームパターンｒＢＰｙ（ｙ＝１，…，Ｋｒ）の中から、ＳＮＲが大きい順にＫｒ０個（Ｋｒ０＜Ｋｒ）のビームパターンを特定する。
【０１５９】
（Ｓ２１３）受信装置２００のＣＰＵ２１１は、Ｓ２１２で特定されたＫｒ０個のビームパターンｒＢＰｙを送信装置１００に通知する。例えば、ＣＰＵ２１１は、ＳＮＲが大きいＫｒ０個のビームパターンｒＢＰｙを示すインデックスｙを送信装置１００に通知する。
【０１６０】
（Ｓ２１５）送信装置１００のＣＰＵ１１１は、特定されたＫｔ０個のビームパターンｔＢＰｘ、及び特定されたＫｒ０個のビームパターンｒＢＰｙを用いて、上述した第２実施形態及び各変形例に係る方法により好適なビームパターンの組み合わせを決定する。Ｓ２１５の処理が完了すると、図１６及び図１７に示した一連の処理は終了する。
【０１６１】
変形例＃５によれば、選択対象となるビームパターンの組み合わせ数が減る分、上記の訓練にかかる処理の複雑度や処理負荷がさらに低減される。
［２−４．シミュレーション結果］
上述した第２実施形態の方法を適用すると、ビームパターンの組み合わせを選択する回数（訓練回数：概ね既知信号の送受信回数に相当）は、図１８に示すように、全探索による訓練回数に比べて低減される。図１８は、訓練回数の削減効果について説明するための図である。なお、条件Ａは、Ｋｔ＝Ｋｒ＝４、且つＮ（サブアレイ数）＝２の場合である。条件Ｂは、Ｋｔ＝Ｋｒ＝８、且つＮ＝４の場合である。条件Ｃは、Ｋｔ＝Ｋｒ＝１６、且つＮ＝２の場合である。図１８には上述した変形例＃１、＃２を適用した場合の結果も掲載しているが、いずれも全探索の場合に比べて訓練回数が低減されている。
【０１６２】
また、上述した第２実施形態の方法を適用すると、ＭＩＭＯ基準の計算回数（基準計算回数：逆行列演算の回数に相当）は、図１９に示すように、全探索による基準計算回数に比べて低減される。図１９は、基準計算回数の削減効果について説明するための図である。図１９には上述した変形例＃１、＃２を適用した場合の結果も掲載しているが、いずれも全探索の場合に比べて基準計算回数が低減されている。これらの結果から、第２実施形態及び各変形例に係る方法の適用により、上述した訓練の複雑度及び処理負荷が低減されることが理解される。
【０１６３】
また、送信側及び受信側のサブアレイで同じビームパターンを選択する条件で、サブアレイのペアを順次選択して上記の訓練を実施する方法（比較例）についてシミュレーションを実施し、上述した第２実施形態の方法を適用する場合とＢＥＲ（Bit Error Rate）特性を比較した。なお、シミュレーションの条件は、図２０の（Ａ１）に示すようなアンテナ素子（element）の配置とし、各パラメータを（Ａ２）のように設定するという条件である。（Ａ１）において、Ｄｔ、Ｄｒはアンテナアレイ間の間隔、ｄｔ、ｄｒはアンテナ素子間の間隔、Ｄｔ＝Ｄｒ＝(λＲ０／Ｎ)1/2、λは波長、ｄｔ＝ｄｒ＝λ／２、Ｒ０は最適な送受信アンテナ間の距離である。なお、本シミュレーションにおいては、Ｒ０は５ｍである。図２０は、ＢＥＲ特性の改善効果について説明するための図である。
【０１６４】
図２０の（Ｂ１）には、ＬＯＳ（Line Of Sight）チャネル（送信側から受信側が障害物なく見通せる環境下のチャネル）におけるＢＥＲ特性の比較が示されている。図中の白丸は比較例の結果であり、黒丸は第２実施形態の結果である。また、図２０の（Ｂ１）には、Ｓｐａｒｓｅチャネル（送信側から受信側が障害物で見通せず、少ない反射波が受信側へ到来する環境下のチャネル）におけるＢＥＲ特性の比較が示されている。
【０１６５】
（Ｂ１）及び（Ｂ２）の結果から、いずれの環境においても第２実施形態の方法を適用することによりＢＥＲ特性が改善することが理解される。既に述べたように、第２実施形態及び各変形例の方法では、送信側のビームパターンと受信側のビームパターンとを個々に制御して上記の訓練を実施している。そのため、送信側のアンテナアレイと受信側のアンテナアレイとが正対していない環境や障害物がある環境においても高性能なビームパターンのペアが得られる。結果として図２０に示すような特性改善が得られる。
【０１６６】
ＢＥＲ特性と同様に、第２実施形態の方法によれば、図２１に示すように、スループットの改善効果が得られる。図２１は、スループットの改善効果について説明するための図である。なお、シミュレーションの条件は、図２１（Ａ）に示す通り（図２０と同じ条件）である。（Ｂ１）及び（Ｂ２）に示すように、第２実施形態の方法を適用することで、ＬＯＳチャネル及びＳｐａｒｓｅチャネルの両方で、比較例に比べてスループットが改善されている。このように、第２実施形態に係る技術を適用することで、訓練の複雑度及び処理負荷の低減に加え、好適な通信特性が得られるビームパターンの組み合わせを決定することが可能になる。
【０１６７】
以上、第２実施形態について説明した。
＜３．第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。第２実施形態では、一例として、RF Chain毎にサブアレイを設けるサブアレイ配置の無線通信システム５１について説明してきた。しかし、上述したビームパターンの決定方法は、各RF Chainが全てのアンテナ素子に接続されるフルアレイ配置の無線通信システム（後述する無線通信システム５２）にも適用可能である。以下では、第３実施形態の説明としてフルアレイ配置への応用について述べる。
【０１６８】
図２２に示すように、フルアレイ配置の無線通信システム５２では、送信装置１００のＲＦ処理部１０２ａ、…、１０２ｃに接続される各移相器がアンプやミキサを介して各アンテナ素子に接続される。図２２は、第３実施形態に係る送信装置及び受信装置の一例を示した図である。また、受信装置２００のＲＦ処理部２０２ａ、…、２０２ｃに接続される各移相器がアンプやミキサを介して各アンテナ素子に接続される。
【０１６９】
上記のようなフルアレイ配置の場合、ビームパターンの決定は、例えば、図２３に示すような方法で実施される。図２３は、第３実施形態に係るビームパターンの決定について説明するための図である。なお、図２３に示した方法は一例であり、一部の処理を省略すること、或いは、ビームパターンの切り替えタイミングや既知信号の送受信タイミングに関する設定を変更するなどの変形が可能である。このような変形も当然に第３実施形態の技術的範囲に属する。
【０１７０】
Ｓｔｅｐ．１：
図２３に示すように、まず、送受信側で共有されているコードブックに基づいて送受信ストリームのペア毎にビームパターンを切り替えながら既知信号の送受信を実施し、ＳＮＲ基準でビームパターンの組み合わせが絞り込まれる。
【０１７１】
例えば、（１）ＳＮＲが大きい順にＮｓｅ個（Ｎｓｅは送受信ストリーム数の２倍程度）のビームパターンの組が選択される。他の方法としては、例えば、（２）送信側及び受信側の一方をオムニパターンに固定し、ＳＮＲが大きい順に、送信側及び受信側のそれぞれについてＮｓｅ個のビームパターンが選択される。
【０１７２】
なお、Ｓｔｅｐ．１の処理を省略して全てのビームパターンを対象にＳｔｅｐ．２以降の処理が実施されてもよい。
Ｓｔｅｐ．２：
送信装置１００は、送受信ストリームｓｔｒ１を選択する。また、送信装置１００は、ｓｔｒ１に対応するＲＦ処理部１０２ａに接続される各アンプ及び各移相器を制御してビームパターンｔＢＰｘ（ｘ＝１，…、Ｎｓｅ）を形成し、ビームパターンｔＢＰｘで既知信号を受信装置２００に送信する。受信装置２００は、ｓｔｒ１に対応するＲＦ処理部２０２ａに接続される各アンプ及び各移相器を制御してビームパターンｒＢＰｙ（ｙ＝１，…、Ｎｓｅ）を形成し、ビームパターンｒＢＰｙで既知信号を受信する。そして、受信装置２００は、ＳＮＲ基準でｓｔｒ１についてのビームパターンｔＢＰｘ１、ｒＢＰｙ１を抽出する。
【０１７３】
なお、フルアレイ配置の場合、等価ベースバンドチャネルのチャネル行列は、下記の式（１６）で与えられる。サブアレイ配置の場合とは異なり、下記の式（１７）に示すように、送信ＢＦウェイトＷ（行列）の中で非対角の要素が通常はゼロにならない。下記の式（１８）で与えられる受信ＢＦウェイトＣ（行列）についても同様である。
【０１７４】
なお、ｗｉをＴｘ  ＡＷＶ（Antenna Weight Vector）、ｃｊをＲｘ  ＡＷＶと表記する場合がある。
【０１７５】
【数７】
2018133727.tif 000009
【０１７６】
Ｓｔｅｐ．３：
送信装置１００は、送受信ストリームｓｔｒ２を選択する。また、送信装置１００は、ｓｔｒ１に対応する各アンプ及び各移相器の設定（ｗ１の設定）をＳｔｅｐ．２で抽出されるビームパターンｔＢＰｘ１に対応する設定に固定する。一方、受信装置２００は、sｔｒ１に対応する各アンプ及び各移相器の設定（c１の設定）をＳｔｅｐ．２で抽出されるビームパターンｒＢＰｙ１に対応する設定に固定する。
【０１７７】
そして、送信装置１００は、ｓｔｒ２に対応するＲＦ処理部１０２ａに接続される各アンプ及び各移相器を制御してビームパターンｔＢＰｘ（ｘ＝１，…、Ｎｓｅ）を形成し、ｓｔｒ１、ｓｔｒ２で既知信号を受信装置２００に送信する。受信装置２００は、ｓｔｒ２に対応するＲＦ処理部２０２ａに接続される各アンプ及び各移相器を制御してビームパターンｒＢＰｙ（ｙ＝１，…、Ｎｓｅ）を形成し、ｓｔｒ１、ｓｔｒ２についての受信処理を実行する。そして、受信装置２００は、ＭＩＭＯ基準でｓｔｒ２についてのビームパターンｔＢＰｘ２、ｒＢＰｙ２を抽出する。
【０１７８】
Ｓｔｅｐ．４：
送信装置１００は、送受信ストリームｓｔｒ３を選択する。また、送信装置１００は、ｓｔｒ１に対応する各アンプ及び各移相器の設定（ｗ１の設定）をＳｔｅｐ．２で抽出されるビームパターンｔＢＰｘ１に対応する設定に固定する。また、送信装置１００は、ｓｔｒ２に対応する各アンプ及び各移相器の設定（ｗ２の設定）をＳｔｅｐ．３で抽出されるビームパターンｔＢＰｘ２に対応する設定に固定する。
【０１７９】
一方、受信装置２００は、ｓｔｒ１に対応する各アンプ及び各移相器の設定（c１の設定）をＳｔｅｐ．２で抽出されるビームパターンｒＢＰｙ１に対応する設定に固定する。また、受信装置２００は、ｓｔｒ２に対応する各アンプ及び各移相器の設定（c２の設定）をＳｔｅｐ．３で抽出されるビームパターンｒＢＰｙ２に対応する設定に固定する。
【０１８０】
そして、送信装置１００は、ｓｔｒ３に対応するＲＦ処理部１０２ａに接続される各アンプ及び各移相器を制御してビームパターンｔＢＰｘ（ｘ＝１，…、Ｎｓｅ）を形成し、ｓｔｒ１、ｓｔｒ２、ｓｔｒ３で既知信号を受信装置２００に送信する。受信装置２００は、ｓｔｒ３に対応するＲＦ処理部２０２ａに接続される各アンプ及び各移相器を制御してビームパターンｒＢＰｙ（ｙ＝１，…、Ｎｓｅ）を形成し、ｓｔｒ１、ｓｔｒ２、ｓｔｒ３についての受信処理を実行する。そして、受信装置２００は、ＭＩＭＯ基準でｓｔｒ３についてのビームパターンｔＢＰｘ３、ｒＢＰｙ３を抽出する。
【０１８１】
上記のように、第３実施形態では、送受信ストリームの組み合わせ（RF Chainの組み合わせに対応）を逐次的に選択してビームパターンのペアを抽出し、抽出されたペアを固定して次の組み合わせに対する処理が実行される。そのため、上述した第２実施形態の方法と同様に、ビームパターンの組み合わせ数を低減することができ、訓練にかかる処理の複雑度や処理負荷が低減される。また、ＭＩＭＯ基準で、送信側のビームパターンと受信側のビームパターンとが個々に抽出されるため、第３実施形態の方法を適用することが通信特性の向上に寄与する。
【０１８２】
（変形例）
図２３に示した方法は、図２４に示すような方法に変形することができる。図２４は、第３実施形態の一変形例に係るビームパターンの決定について説明するための図である。
【０１８３】
この変形例では、上述した変形例＃２と同様に、送信側のビームパターンとして事前に設定されているビームパターンが利用される。Ｓｔｅｐ．１の処理は図２３の方法と同じである。
【０１８４】
一方、Ｓｔｅｐ．２〜Ｓｔｅｐ．４では、予め設定されているビームパターンｔＢＰｘ１、ｔＢＰｘ２、ｔＢＰｘ３を利用し、ＭＩＭＯ基準により受信側のビームパターンｒＢＰｙ１、ｒＢＰｙ２、ｒＢＰｙ３が逐次的に抽出される。
【０１８５】
この変形により、ビームパターンの組み合わせ数が低減され、訓練にかかる処理の複雑度や処理負荷がさらに低減される。なお、受信側のビームパターンを固定パターンにし、送信側のビームパターンを抽出する方法に変形することも可能である。
【０１８６】
以上、第３実施形態について説明した。
＜３．付記＞
以上説明した実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【０１８７】
（付記１）送信アンテナで形成されるビームパターンの情報が格納される第１の記憶部と、
前記送信アンテナに含まれる第１のアンテナ素子群と、受信アンテナに含まれる第２のアンテナ素子群とのペアを順次選択する第１の制御部と、
を有する送信装置と；
前記受信アンテナで形成されるビームパターンの情報が格納される第２の記憶部と、
順次選択される前記ペアのうち、最初に選択される第１のペアについては受信品質に基づいて前記ビームパターンの組を決定し、前記第１のペアとは異なる第２のペアについては、前記第２のペアより前に選択された各ペアについて決定された前記ビームパターンの組を用いて送受信する場合の等価ベースバンドチャネル状態に基づいて前記第２のペアについての前記ビームパターンの組を決定する第２の制御部と；
を有する受信装置と；
を含む、無線通信システム。
【０１８８】
（付記２）前記第２の制御部は、
前記第２のペアについて前記ビームパターンの組を決定する際に評価する前記等価ベースバンドチャネル状態の情報を前記第２の記憶部に格納し、前記第２のペアより後に選択される第３のペアについての前記ビームパターンの組を決定する処理の中で前記等価ベースバンドチャネル状態を評価する際に、前記第２の記憶部に格納されている前記等価ベースバンドチャネル状態の情報を利用する
付記１に記載の無線通信システム。
【０１８９】
（付記３）前記第２のアンテナ素子群により形成されるビームパターンは、前記第２のアンテナ素子群に含まれる１つのアンテナ素子により形成されるオムニパターンに設定される
付記１又は２に記載の無線通信システム。
【０１９０】
（付記４）前記送信アンテナに含まれる複数の第１のアンテナ素子群のそれぞれにより形成されるビームパターンは予め設定されている
付記１又は２に記載の無線通信システム。
【０１９１】
（付記５）前記第２のアンテナ素子群により形成されるビームパターンは、前記第２のアンテナ素子群に含まれる１つのアンテナ素子により形成されるオムニパターンに設定されており、
前記第１の制御部は、前記送信アンテナに含まれる１つの第１のアンテナ素子群と前記受信アンテナに含まれる全ての第２のアンテナ素子群とのペアを順次選択する
付記１又は２に記載の無線通信システム。
【０１９２】
（付記６）前記複数の第１のアンテナ素子群のそれぞれにより形成されるビームパターンは予め設定されており、
前記第１の制御部は、前記送信アンテナに含まれる全ての第１のアンテナ素子群と前記受信アンテナに含まれる１つの第２のアンテナ素子群とのペアを順次選択する
付記１又は２に記載の無線通信システム。
【０１９３】
（付記７）前記第１の制御部は、前記送信アンテナから１つの第１のアンテナ素子群を順次選択し、
前記第２の制御部は、
選択された当該１つの第１のアンテナ素子群と前記受信アンテナに含まれる各第２のアンテナ素子群との間で受信品質が高い順に第１の所定数のビームパターンを特定し、
前記第１の制御部は、前記受信アンテナから１つの第２のアンテナ素子群を順次選択し、
前記第２の制御部は、
選択された当該１つの第２のアンテナ素子群と前記送信アンテナに含まれる各第１のアンテナ素子群との間で受信品質が高い順に第２の所定数のビームパターンを特定し、特定された前記第１の所定数のビームパターン及び前記第２の所定数のビームパターンの中から前記ビームパターンの組を決定する
付記１又は２に記載の無線通信システム。
【０１９４】
（付記８）送信アンテナで形成されるビームパターンの情報が格納される記憶部と、
前記送信アンテナに含まれる第１のアンテナ素子群と、受信アンテナに含まれる第２のアンテナ素子群とのペアを順次選択する制御部と、
を有し、
最初に選択される第１のペアについては受信品質に基づいて前記ビームパターンの組が決定され、前記第１のペアとは異なる第２のペアについては、前記第２のペアより前に選択された各ペアについて決定された前記ビームパターンの組を用いて送受信する場合の等価ベースバンドチャネル状態に基づいて前記第２のペアについての前記ビームパターンの組が決定される
無線通信装置。
【０１９５】
（付記９）受信アンテナで形成されるビームパターンの情報が格納される記憶部と、
順次選択される、送信アンテナに含まれる第１のアンテナ素子群と、前記受信アンテナに含まれる第２のアンテナ素子群とのペアについて、最初に選択される第１のペアについては受信品質に基づいて前記ビームパターンの組を決定し、前記第１のペアとは異なる第２のペアについては、前記第２のペアより前に選択された各ペアについて決定された前記ビームパターンの組を用いて送受信する場合の等価ベースバンドチャネル状態に基づいて前記第２のペアについての前記ビームパターンの組を決定する制御部と、
を有する、無線通信装置。
【０１９６】
（付記１０）送信装置が、
送信アンテナで形成されるビームパターンの情報を取得し、前記送信アンテナに含まれる第１のアンテナ素子群と、受信アンテナに含まれる第２のアンテナ素子群とのペアを順次選択し、
受信装置が、
前記受信アンテナで形成されるビームパターンの情報を取得し、順次選択される前記ペアのうち、最初に選択される第１のペアについては受信品質に基づいて前記ビームパターンの組を決定し、前記第１のペアとは異なる第２のペアについては、前記第２のペアより前に選択された各ペアについて決定された前記ビームパターンの組を用いて送受信する場合の等価ベースバンドチャネル状態に基づいて前記第２のペアについての前記ビームパターンの組を決定する
ビームパターン決定方法。
【０１９７】
（付記１１）送信される信号を処理する複数の第１の無線部の全てがそれぞれに接続される複数のアンテナ素子を有する送信アンテナで形成されるビームパターンの情報と、受信される前記信号を処理する複数の第２の無線部の全てがそれぞれに接続される複数のアンテナ素子を有する受信アンテナで形成されるビームパターンの情報とを利用し、
前記送信アンテナに接続される第１の無線部と前記受信アンテナに接続される第２の無線部とのペアを順次選択し、最初に選択される第１のペアについては受信品質に基づいて前記ビームパターンの組を決定し、前記第１のペアとは異なる第２のペアについては、前記第２のペアより前に選択された各ペアについて決定された前記ビームパターンの組を用いて送受信する場合の等価ベースバンドチャネル状態に基づいて前記第２のペアについての前記ビームパターンの組を決定する
ビームパターン決定方法。
【０１９８】
（付記１２）前記送信アンテナで形成されるビームパターンは、前記複数の第１の無線部のそれぞれについて予め設定されている
付記１１に記載のビームパターン決定方法。
【０１９９】
（付記１３）送信される信号を処理する複数の第１の無線部の全てがそれぞれに接続される複数のアンテナ素子を有する送信アンテナと、
前記送信アンテナで形成されるビームパターンの情報が格納される第１の記憶部と、を有する第１の無線通信装置と；
受信される前記信号を処理する複数の第２の無線部の全てがそれぞれに接続される複数のアンテナ素子を有する受信アンテナと、
前記受信アンテナで形成されるビームパターンの情報が格納される第２の記憶部と、を有する第２の無線通信装置と；を含み、
前記第１の無線通信装置は、前記送信アンテナに接続される第１の無線部と前記受信アンテナに接続される第２の無線部とのペアを順次選択する第１の制御部をさらに有し、
前記第２の無線通信装置は、最初に選択される第１のペアについては受信品質に基づいて前記ビームパターンの組を決定し、前記第１のペアとは異なる第２のペアについては、前記第２のペアより前に選択された各ペアについて決定された前記ビームパターンの組を用いて送受信する場合の等価ベースバンドチャネル状態に基づいて前記第２のペアについての前記ビームパターンの組を決定する第２の制御部をさらに有する
無線通信システム。
【符号の説明】
【０２００】
５  無線通信システム
１０、２０  無線通信装置
１１、２３  記憶部
１２、２２  制御部
１３  送信アンテナ
２１  受信アンテナ
ｔＳＡ１、ｔＳＡ２、ｔＳＡ３、ｒＳＡ１、ｒＳＡ２、ｒＳＡ３  サブアレイ
ｔＢＰ１、ｔＢＰｘ、ｔＢＰｘ１、ｔＢＰｘ２、ｔＢＰｘ３、ｒＢＰ１、ｒＢＰｙ、ｒＢＰｙ１、ｒＢＰｙ２、ｒＢＰｙ３  ビームパターン
【図１】
2018133727.tif 000010
【図２】
2018133727.tif 000011
【図３】
2018133727.tif 000012
【図４】
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【図５】
2018133727.tif 000014
【図６】
2018133727.tif 000015
【図７】
2018133727.tif 000016
【図８】
2018133727.tif 000017
【図９】
2018133727.tif 000018
【図１０】
2018133727.tif 000019
【図１１】
2018133727.tif 000020
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2018133727.tif 000023
【図１５】
2018133727.tif 000024
【図１６】
2018133727.tif 000025
【図１７】
2018133727.tif 000026
【図１８】
2018133727.tif 000027
【図１９】
2018133727.tif 000028
【図２０】
2018133727.tif 000029
【図２１】
2018133727.tif 000030
【図２２】
2018133727.tif 000031
【図２３】
2018133727.tif 000032
【図２４】
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