(57)【要約】【課題】ＭＩＭＯ伝送システムにインプリシット・フィードバック・ビームフォーミングを適用することができる無線通信装置及び無線通信方法を提供する。【解決手段】無線通信装置は、形式指定情報を生成する指定部と、他無線通信装置に形式指定情報を無線送信する第１送信部と、他無線通信装置が無線送信する応答確認信号を取得する取得部と、応答確認信号に基づいて他無線通信装置から自無線通信装置への伝搬チャネルを示す上り伝搬チャネル情報を推定する伝搬チャネル推定部と、自無線通信装置から他無線通信装置への伝搬チャネルを示す下り伝搬チャネル情報と、上り伝搬チャネル情報とに基づいて校正係数を算出する校正係数算出部と、校正係数と上り伝搬チャネル情報とに基づいて送信重み付け値を算出する送信重み付け値算出部と、送信重み付け値に基づいて他無線通信装置に所定信号を無線送信する第２送信部とを備える。【選択図】図２２
2018023129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自無線通信装置と他無線通信装置の間でマルチキャリア信号を用いた無線通信を行う無線通信装置において、
送受信の形式を前記他無線通信装置に対して指定する形式指定情報を生成する指定部と、
前記他無線通信装置に前記形式指定情報を無線送信する第１送信部と、
前記他無線通信装置が無線送信する応答確認信号を取得する取得部と、
前記応答確認信号に基づいて、前記他無線通信装置から前記自無線通信装置への伝搬チャネルを示す上り伝搬チャネル情報を推定する伝搬チャネル推定部と、
前記自無線通信装置から前記他無線通信装置への伝搬チャネルを示す下り伝搬チャネル情報と、前記上り伝搬チャネル情報とに基づいて、校正係数を算出する校正係数算出部と、
前記校正係数と、前記上り伝搬チャネル情報とに基づいて、送信重み付け値を算出する送信重み付け値算出部と、
前記送信重み付け値に基づいて、前記他無線通信装置に所定信号を無線送信する第２送信部と、
を備え、
前記指定部は、前記送受信の形式として、使用するアンテナについては送信と受信において共通のアンテナを使用するという形式を、周波数帯域については上りと下りで同じ周波数帯域とする形式を、トレーニング信号については前記他無線通信装置がトレーニング信号の応答を分解せずに送信するという形式を指定する前記形式指定情報を生成し、前記上り伝搬チャネル情報の推定に対応した形式で送信を行うよう指定する無線通信装置。
【請求項２】
前記指定部は、前記校正係数に対応した帯域ごとに前記送受信の形式を指定する前記形式指定情報を生成し、必要な前記帯域に対応した前記上り伝搬チャネル情報の推定に対応した既知信号を送信するよう指定する、請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記指定部は、前記校正係数に対応したアンテナごとに前記送受信の形式を指定する前記形式指定情報を生成し、複数のアンテナに対応する前記上り伝搬チャネル情報の推定に対応した既知信号を、受信時と同じアンテナを使用して送信するよう指定する、請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記指定部は、前記他無線通信装置が複数のアンテナを介して信号を受信する場合、前記下り伝搬チャネル情報を通知する前記パケットのフレームのトレーニングプリアンブルの形式を、前記複数のアンテナに対応する前記上り伝搬チャネル情報を推定できる形式に指定する、請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記指定部は、前記他無線通信装置が推定した前記下り伝搬チャネル情報を前記他無線通信装置が分解せずに送信するように、送信の動作を指定する、請求項４に記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記指定部は、前記校正係数に対応したアンテナごとに前記送受信の形式を指定する前記形式指定情報を生成し、前記校正係数が算出される場合における送信と受信とに共通して使用する前記アンテナを選択するように、送受信に使用する前記アンテナを指定する、請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記指定部は、前記他無線通信装置が複数のアンテナを介して信号を受信する場合、前記下り伝搬チャネル情報を含むパケットをアンテナごとに送信するように、送信の動作を指定する、請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項８】
前記指定部は、前記上り伝搬チャネル情報の推定に対応した複数の既知信号を送信するように送信の動作を指定する、請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項９】
自無線通信装置と他無線通信装置の間でマルチキャリア信号を用いた無線通信を行う無線通信装置における無線通信方法であって、
送受信の形式を前記他無線通信装置に対して指定する形式指定情報を生成するステップと、
前記他無線通信装置に前記形式指定情報を無線送信するステップと、
前記他無線通信装置が無線送信する応答確認信号を取得するステップと、
前記応答確認信号に基づいて、前記他無線通信装置から前記自無線通信装置への伝搬チャネルを示す上り伝搬チャネル情報を推定するステップと、
前記自無線通信装置から前記他無線通信装置への伝搬チャネルを示す下り伝搬チャネル情報と、前記上り伝搬チャネル情報とに基づいて、校正係数を算出するステップと、
前記校正係数と、前記上り伝搬チャネル情報とに基づいて、送信重み付け値を算出するステップと、
前記送信重み付け値に基づいて、前記他無線通信装置に所定信号を無線送信するステップと、
を有し、
前記形式指定情報を生成するステップでは、前記送受信の形式として、使用するアンテナについては送信と受信において共通のアンテナを使用するという形式を、周波数帯域については上りと下りで同じ周波数帯域とする形式を、トレーニング信号については前記他無線通信装置がトレーニング信号の応答を分解せずに送信するという形式を指定する前記形式指定情報を生成し、前記上り伝搬チャネル情報の推定に対応した形式で送信を行うよう指定する無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置及び無線通信方法に関する。
【０００２】
本願は、２０１３年５月２４日に日本へ出願された特願２０１３−１１０２６７号、２０１３年１０月２１日に日本へ出願された特願２０１３−２１８５３７号、２０１４年４月９日に日本へ出願された特願２０１４−０８０５３０号、２０１４年４月２３日に日本へ出願された特願２０１４−０８９５８９号、および、２０１４年５月７日に日本へ出願された特願２０１４−０９６０９０号に基づき優先権を主張し、それらの内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００３】
５[ＧＨｚ（ギガヘルツ）]帯を用いた無線通信システムとして、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格の無線通信システムが知られている。この無線通信システムでは、マルチパスフェージング環境での特性を安定化させるための技術の一つである直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）変調方式により、最大５４[Ｍｂｐｓ（メガビット毎秒）]のスループットが実現されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
ただし、ここでのスループットとは、物理レイヤ上でのスループットである。実際には、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）レイヤでの伝送効率が５０〜７０[％]程度であるため、実際のスループットの上限値は、３０[Ｍｂｐｓ]程度である。
【０００５】
また、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは、複数のアンテナにより、同一時刻に同一周波数チャネルを用いて空間多重を実現することが可能なＳＵ−ＭＩＭＯ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｕｓｅｒ−Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）技術が知られている。また、高速通信の実現を目指した技術として、これまで個別に用いられていた２０[ＭＨｚ（メガヘルツ）]の周波数チャネル二つを４０[ＭＨｚ]の周波数チャネルとして同時に利用する技術により、最大６００Ｍｂｐｓの伝送速度を実現することが可能である（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
また、複数のフレームを束ねて送信するフレームアグリゲーション技術が知られている。また、ブロックＡＣＫ（Ｂｌｏｃｋ  ＡＣＫｎｏｗｌｅｄｇｅ）信号を用いて、制御信号のオーバーヘッドを削減させることにより、データ送信を効率化する技術が知られている。ＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは、これらの技術により高速通信の実現を目指し、最大６００[Ｍｂｐｓ]の伝送速度を実現することが可能である（非特許文献１参照）。
【０００７】
また、ＳＵ−ＭＩＭＯでは、事前に取得した伝搬チャネル情報（通信路情報）（ＣＳＩ：Channel State Information）を用いて、データ送信局がビーム形成を行うことにより、特性を向上させる方法がある。また、現在、規格が策定中のＩＥＥＥ８０２．１１ａｃ規格では、２０[ＭＨｚ]の周波数チャネル４個を８０[ＭＨｚ]の周波数チャネルとして同時に利用する通信技術により、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎよりも高速な無線通信の実現が目指されている。また、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃ規格では、同一周波数チャネルを用いて、同一時刻に、複数の無線局と通信を行うＭＵ−ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｕｓｅｒ ＭＩＭＯ）技術により、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎよりも高速な無線通信の実現が目指されている。
【０００８】
以下、データ送信局（基地局装置）からデータ受信局（端末局装置）への向きを、「下り」という。また、データ受信局からデータ送信局への向きを、「上り」という。
【０００９】
ＭＵ−ＭＩＭＯでは、事前に取得した下り回線伝搬チャネル情報を用いて、データ受信局間の干渉を抑圧できる送信重み付け値（送信ウエイト）を算出し、該送信重み付け値を用いて送信することで高速な通信を実現できる（非特許文献２）。ここで、下り回線とはデータ送信局からデータ受信局への回線を示しており、上り回線とはデータ受信局からデータ送信局への回線を示している。データ送信局が下り回線の伝搬チャネル情報を取得する方法には、データ受信局が下り回線の伝搬チャネル情報を推定し、推定した下り回線の伝搬チャネル情報をデータ送信局に通知する方法（端末局推定法）がある。また、下り回線の伝搬チャネル情報を取得する他の方法には、データ受信局がデータ送信局に信号を送信し、データ送信局がデータ受信局から受信した信号に基づいて下り回線の伝搬チャネル情報を推定する方法（基地局推定法）がある。
【００１０】
端末局推定法は、データ送信局から伝搬チャネル情報を推定するための既知の信号を所望のデータ受信局に送信するステップと、データ受信局が受信信号と既知信号との差分から下り回線の伝搬チャネル情報を推定するステップと、データ受信局が下り回線の伝搬チャネル情報をデータ送信局に通知するステップとから構成される。
以下、伝搬チャネル情報の推定に使用される既知の信号を、「既知信号」という。
【００１１】
一方、基地局推定法は、データ受信局から伝搬チャネル情報推定用の既知信号をデータ送信局に送信するステップと、データ送信局が受信信号と既知信号の差分から上り回線の伝搬チャネル情報を推定するステップと、データ送信局が上り回線の伝搬チャネル情報を校正して、下り回線の伝搬チャネル情報を推定するステップとから構成される。
基地局推定法は、下り伝搬チャネル情報の通知が不要であるため、効率が良い推定法である。
【００１２】
前者の取得方法（端末局推定法）は、エクスプリシット・フィードバック（EFB : Explicit Feedback）・ビームフォーミングと呼ばれる（非特許文献３、Clause. 20.3.12.3参照）。エクスプリシット・フィードバック・ビームフォーミングは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃ規格に採用されている（非特許文献４参照）。
【００１３】
しかしながら、この伝搬チャネル情報推定方法では、データ受信局が、伝搬チャネル情報の通知を行う。したがって、通知を行うための通信時間が余分に必要となり、実効的なスループットが低下してしまうことが問題となる。
【００１４】
また、伝搬チャネル情報は、データ送信局及びデータ受信局が移動すること、及び、周囲の環境が変化することに伴って変化する。したがって、通信時間が所定時間以上である場合、推定した伝搬チャネル情報が用いられる時刻と、伝搬チャネルを介して実際にデータを送信する時刻とが異なるため、データ受信局間の干渉を抑圧することができる送信重み付け値の形成が困難となり、その結果として、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送が困難となることが問題となる。
【００１５】
これらの問題を解決するため、下りデータ送信（データ送信局からデータ受信局へのデータ送信）と、上りデータ送信（データ受信局からデータ送信局へのデータ送信）とで同じ周波数帯域を用いる時間分割通信システムでは、上りデータ送信の伝搬チャネル情報に基づいて、下りデータ送信の送信重み付け値が算出される。当該時間分割通信システムは、算出された送信重み付け値が下りデータ送信に用いられるインプリシット・フィードバック・ビームフォーミング（ＩＦＢ：Ｉｍｐｌｉｃｉｔ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）技術（非特許文献３、Ｃｌａｕｓｅ．２０．３．１２．２参照）により、伝搬チャネル情報の通知が省かれ、実効的なスループットが向上する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】守倉正博、久保田周治（監修）「改訂三版８０２．１１高速無線Ｌ    ＡＮ教科書」、pp. 206-280、株式会社インプレスＲ＆Ｄ、２００８年４月１１日
【非特許文献２】Q. H. Spencer, A. L. Swindlehurst, and M. Haardt,“Zero-Forcing Methods for Downlink Spatial Multiplexing in Multiuser MIMO Channels” ,     IEEE Trans. Sig. Processing, vol. 52, no. 2, Feb. 2004, pp. 461-471.
【非特許文献３】Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer( PHY) Specifications, IEEE Std. 802.11-2012.
【非特許文献４】Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer    (PHY) Specifications、 IEEE Std. 802.11ac, 2013.
【非特許文献５】H. Fukuzono, T. Murakami, R. Kudo, Y. Takatori, and M. Mizoguchi, “Weighted-combining calibration for implicit feedback beamforming on    downlink multiuser MIMO systems,” in Proc. IEEE PIMRC13, Sept. 2013, pp. 846-850.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、インプリシット・フィードバック・ビームフォーミング技術では、上りデータ送信の伝搬チャネル情報を示す上り伝搬チャネル情報と、下りデータ送信の伝搬チャネル情報を示す下り伝搬チャネル情報との違いが、高精度に校正される必要がある。この校正の精度が低い場合、スループットが低下し、通信の品質が著しく劣化してしまうという問題がある。
【００１８】
上述のように、ＭＵ−ＭＩＭＯでは、下り回線の伝搬チャネル情報を取得するために端末局推定法と基地局推定法とのどちらかの推定法を用いる。端末局推定法では、データ送信局からの信号から下り回線伝搬チャネル情報を推定することとなるため、データ送信局が生成する既知信号はデータ送信局自身で生成することができる。したがって、ＭＵ−ＭＩＭＯに必要なすべてのサブキャリアに対応する既知信号を送信することで、すべてのサブキャリアに対応する下り回線の伝搬チャネル情報を取得することができる。
【００１９】
しかしながら、基地局推定法では既知信号を送信するのはデータ受信局となるため、必ずしもＭＵ−ＭＩＭＯで伝送する際に必要なすべての送信重み付け値に対応するサブキャリアにおいて既知信号が生成されるとは限らない。例えば、無線ＬＡＮシステムでは、後方互換性を目的として応答確認信号などの制御信号は、２０ＭＨｚ帯域を４つ並べることにより従来規格のサブキャリア配置（２０ＭＨｚ）と互換性のある形で送信されることがある。
【００２０】
図３９は、８０ＭＨｚの帯域を利用する際のサブキャリア配置の一例と２０ＭＨｚ×４の帯域を利用する際のサブキャリア配置の一例を示す図である。各テーブルの行それぞれは「サブキャリア番号」、「２０ＭＨｚ×４の配置」、「８０ＭＨｚの配置」であり、各サブキャリアにおける既知信号の有無が「２０ＭＨｚ×４の配置」の場合と「８０ＭＨｚの配置」の場合とについて示されている。同図において塗りつぶされているサブキャリアには既知信号が存在し、白抜きのサブキャリアには既知信号が存在しない。
【００２１】
同図に示すように、８０ＭＨｚの帯域を利用する場合と、２０ＭＨｚ×４の帯域を利用する場合とでは、既知信号が生成されるサブキャリアと既知信号が生成されないサブキャリアとの配置が異なっている。つまり、データ受信局が２０ＭＨｚ×４の帯域を利用して送信する際には、データ送信局はＭＵ−ＭＩＭＯによる伝送の際に必要となる伝搬チャネル情報が得られない場合があるという問題が生じる。
【００２２】
上りデータ送信の伝搬チャネル情報を示す上り伝搬チャネル情報と、下りデータ送信の伝搬チャネル情報を示す下り伝搬チャネル情報とは、データ送信局とデータ受信局の回路特性に応じて異なる。このため、インプリシット・フィードバック・ビームフォーミング技術では、上述したように、上り伝搬チャネル情報に校正係数を乗算する校正処理が必要である。校正係数は、データ送信局における、送信側のアンテナと受信側のアンテナとの回路特性の比に比例する値とすればよいことが知られている（非特許文献５参照）。
【００２３】
校正係数は、データ送信局が通信を行うデータ受信局には依存しない。また、校正係数を求める手順は、データ送信局の各アンテナの回路特性が変わらない限り、改めて実行されなくてよい。また、データ送信局による送信ビームの形成は、送信側の伝搬チャネル情報(CSIT: CSI at the transmitter)の推定誤差に大きく依存する。
【００２４】
インプリシット・フィードバック・ビームフォーミングを用いる場合、データ送信局の伝搬チャネル情報には、上り伝搬チャネル情報の推定誤差と、校正係数の推定誤差との二つの推定誤差が含まれる。校正係数の推定誤差が大きい場合、通信の品質が著しく劣化してしまうという問題がある。
【００２５】
また、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃ規格などのＭＵ−ＭＩＭＯ伝送システムに、インプリシット・フィードバック（IFB）・ビームフォーミングを適用する場合、以下に示す第１の課題と第２の課題がある。
【００２６】
第１の課題：前通信の応答確認信号（BA:Block ACKnowledgement）に基づく、上り伝搬チャネル情報の推定。
上りデータ送信の伝搬チャネル情報を示す上り伝搬チャネル情報の推定は、前通信の応答確認信号のトレーニングプリアンブルにより行うことができる。ただし、応答確認信号などのコントロールフレームは、４０［ＭＨｚ］や８０［ＭＨｚ］など、２０［ＭＨｚ］の周波数チャネルを複数利用してＭＵ−ＭＩＭＯ伝送が行われる場合、サンプリング周波数を落として信号処理消費電力を小さくする目的で、２０［ＭＨｚ］ごとにコピーされて伝送されることが多い。つまり、応答確認信号などのコントロールフレームは、「non-HT duplicate」モードで送信されることが多い。
【００２７】
この場合、ガードバンド部分にトレーニング信号が存在しないため、データ送信局は必要な上り伝搬チャネル情報が取得できない。また、データ受信局が複数のアンテナを備える場合、応答確認信号（BA）などのコントロールフレームは、データフレームと比較して空間多重伝送を短く行う必要がないため、安定した伝送品質が得られる単数アンテナ伝送 (SISO : Single-Input Single-Output、又は、SIMO : Single-Input Multiple-Output) で送信されることが一般的である。
【００２８】
上り伝搬チャネル情報は、データ受信局においてＭＵ−ＭＩＭＯで使用されるすべてのアンテナに対して必要である。また、インプリシット・フィードバック（IFB）によるＭＵ−ＭＩＭＯ伝送の特性は、データ送信局(基地局装置) と比較してデータ受信局(端末局装置) の送信電力を大きくして送出できない場合、上り伝搬チャネル情報の推定の信号対雑音比 (SNR : Signal-to-Noise Ratio)が低くなり、十分な信号対雑音比が得られない可能性がある。伝搬チャネル情報の推定精度を向上させる方法には、複数のトレーニングシンボルで推定される結果を合成する方法がある（非特許文献３、Clause. 18.3.3参照）。
【００２９】
第２の課題：エクスプリシット・フィードバック（EFB）・ビームフォーミングに基づく校正係数の算出。
【００３０】
データ送信局における、送信側のアンテナと受信側のアンテナとの回路特性の比は、伝搬チャネル（通信路）の相反性に基づいて、下り伝搬チャネル情報の応答を上り伝搬チャネル情報の応答で除算することにより得られる。データ送信局は、上り伝搬チャネル情報の応答と、下り伝搬チャネル情報の応答とが得られた場合、校正係数を算出することができる。
【００３１】
エクスプリシット・フィードバック（EFB）では、伝搬チャネル情報フィードバック（CSI-FB：Channel State Information - Feedback）フレームのトレーニングプリアンブル部分から、上り伝搬チャネル情報が得られる。また、エクスプリシット・フィードバック（EFB）では、伝搬チャネル情報フィードバック（CSI-FB）フレームのデータ部分から、下り伝搬チャネル情報が得られる。
【００３２】
そのため、データ送信局は、校正係数の算出には、エクスプリシット・フィードバック・シーケンスを利用すればよい。この場合、課題（１）と課題（２）とが存在する。課題（１）は、データ受信局が送信と受信とで異なるアンテナを使用する場合である。この場合、データ送信局は、伝搬チャネルの相反性が利用できなくなるため、校正係数を算出できない。
【００３３】
課題（２）は、データ受信局が複数のアンテナでデータを送受信する場合である。この場合、データ受信局は、パケット損失が起こらないように、インプリシット・フィードバック（IFB）フレームを単数のアンテナで送信することがある。
【００３４】
ＭＵ−ＭＩＭＯ技術では、高いスループットを実現するために、基地局推定法が用いられる場合がある。上述したように、上りの伝搬に関わるデータ受信局の送信とデータ送信局の受信の回路特性と、下りの伝搬に関わるデータ送信局の送信とデータ受信局の受信の回路特性とは異なる。このため、基地局推定法では、上り伝搬チャネル情報と下り伝搬チャネル情報は異なり、上り伝搬チャネル情報に校正係数を乗算する校正処理が必要である。しかしながら、校正係数の推定誤差は、回路特性の時間変化や、上り伝搬チャネル情報と下り伝搬チャネル情報の推定誤差に応じて大きくなる。校正係数の推定誤差が大きい場合、通信の品質が著しく劣化してしまうという問題がある。
【００３５】
本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、ＭＩＭＯ伝送による通信の品質が高い無線通信装置及び無線通信方法を提供することを目的とする。
【００３６】
また、本発明は、複数のデータ受信局がデータ送信局（無線通信装置）に対して送信した信号から伝搬チャネル情報が得られない場合においても、複数のデータ受信局に対するＭＵ−ＭＩＭＯ（同一時刻に同一周波数帯を用いた空間多重伝送）で必要となる送信重み付け値を取得できる無線通信装置及び無線通信方法を提供することを目的としている。
【００３７】
また、本発明は、ＭＩＭＯ伝送システムにインプリシット・フィードバック・ビームフォーミングを適用することができる無線通信装置及び無線通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
本発明の一態様は、自無線通信装置と他無線通信装置の間でマルチキャリア信号を用いた無線通信を行う無線通信装置において、送受信の形式を前記他無線通信装置に対して指定する形式指定情報を生成する指定部と、前記他無線通信装置に前記形式指定情報を無線送信する第１送信部と、前記他無線通信装置が無線送信する応答確認信号を取得する取得部と、前記応答確認信号に基づいて、前記他無線通信装置から前記自無線通信装置への伝搬チャネルを示す上り伝搬チャネル情報を推定する伝搬チャネル推定部と、前記自無線通信装置から前記他無線通信装置への伝搬チャネルを示す下り伝搬チャネル情報と、前記上り伝搬チャネル情報とに基づいて、校正係数を算出する校正係数算出部と、前記校正係数と、前記上り伝搬チャネル情報とに基づいて、送信重み付け値を算出する送信重み付け値算出部と、前記送信重み付け値に基づいて、前記他無線通信装置に所定信号を無線送信する第２送信部と、を備え、前記指定部は、前記送受信の形式として、使用するアンテナについては送信と受信において共通のアンテナを使用するという形式を、周波数帯域については上りと下りで同じ周波数帯域とする形式を、トレーニング信号については前記他無線通信装置がトレーニング信号の応答を分解せずに送信するという形式を指定する前記形式指定情報を生成し、前記上り伝搬チャネル情報の推定に対応した形式で送信を行うよう指定する無線通信装置である。
【００３９】
好ましくは、前記指定部は、前記校正係数に対応した帯域ごとに前記送受信の形式を指定する前記形式指定情報を生成し、必要な前記帯域に対応した前記上り伝搬チャネル情報の推定に対応した既知信号を送信するよう指定する。
【００４０】
好ましくは、前記指定部は、前記校正係数に対応したアンテナごとに前記送受信の形式を指定する前記形式指定情報を生成し、複数のアンテナに対応する前記上り伝搬チャネル情報の推定に対応した既知信号を、受信時と同じアンテナを使用して送信するよう指定する。
【００４１】
好ましくは、前記指定部は、前記他無線通信装置が複数のアンテナを介して信号を受信する場合、前記下り伝搬チャネル情報を通知する前記パケットのフレームのトレーニングプリアンブルの形式を、前記複数のアンテナに対応する前記上り伝搬チャネル情報を推定できる形式に指定する。
【００４２】
好ましくは、前記指定部は、前記他無線通信装置が推定した前記下り伝搬チャネル情報を前記他無線通信装置が分解せずに送信するように、送信の動作を指定する。
【００４３】
好ましくは、前記指定部は、前記校正係数に対応したアンテナごとに前記送受信の形式を指定する前記形式指定情報を生成し、前記校正係数が算出される場合における送信と受信とに共通して使用する前記アンテナを選択するように、送受信に使用する前記アンテナを指定する。
【００４４】
好ましくは、前記指定部は、前記他無線通信装置が複数のアンテナを介して信号を受信する場合、前記下り伝搬チャネル情報を含むパケットをアンテナごとに送信するように、送信の動作を指定する。
【００４５】
好ましくは、前記指定部は、前記上り伝搬チャネル情報の推定に対応した複数の既知信号を送信するように送信の動作を指定する。
【００４６】
本発明に関連する他の発明の一態様は、自無線通信装置と他無線通信装置の間でマルチキャリア信号を用いた無線通信を行う無線通信装置における無線通信方法であって、送受信の形式を前記他無線通信装置に対して指定する形式指定情報を生成するステップと、前記他無線通信装置に前記形式指定情報を無線送信するステップと、前記他無線通信装置が無線送信する応答確認信号を取得するステップと、前記応答確認信号に基づいて、前記他無線通信装置から前記自無線通信装置への伝搬チャネルを示す上り伝搬チャネル情報を推定するステップと、前記自無線通信装置から前記他無線通信装置への伝搬チャネルを示す下り伝搬チャネル情報と、前記上り伝搬チャネル情報とに基づいて、校正係数を算出するステップと、前記校正係数と、前記上り伝搬チャネル情報とに基づいて、送信重み付け値を算出するステップと、前記送信重み付け値に基づいて、前記他無線通信装置に所定信号を無線送信するステップと、を有し、前記形式指定情報を生成するステップでは、前記送受信の形式として、使用するアンテナについては送信と受信において共通のアンテナを使用するという形式を、周波数帯域については上りと下りで同じ周波数帯域とする形式を、トレーニング信号については前記他無線通信装置がトレーニング信号の応答を分解せずに送信するという形式を指定する前記形式指定情報を生成し、前記上り伝搬チャネル情報の推定に対応した形式で送信を行うよう指定する無線通信方法。
【発明の効果】
【００４７】
本発明によれば、指定部は、送受信の形式を他無線通信装置に対して指定する形式指定情報を生成する。第１送信部は、他無線通信装置に形式指定情報を無線送信する。これにより、無線通信装置及び無線通信方法は、ＭＩＭＯ伝送システムにインプリシット・フィードバック・ビームフォーミングを適用することができる。
【００４８】
また、本発明によれば、補正値算出部は、下り伝搬チャネル情報と、第１の上り伝搬チャネル情報とに基づいて、仮補正値を算出し、チャネル利得に基づく重み付けを仮補正値に乗算して合成することにより、補正値を算出する。これにより、無線通信装置及び無線通信方法は、ＭＩＭＯ伝送による通信の品質が高い。
【００４９】
また、本発明によれば、相関処理部が、第１の校正係数の周波数方向の相関に基づいて、第２の校正係数を決定する。これにより、無線通信装置及び無線通信方法は、ＭＩＭＯ伝送による通信の品質を向上させることができる。
【００５０】
また、本発明によれば、校正係数更新部は、新校正係数と、旧校正係数とに基づいて、値算出用の校正係数を算出する。送信重み付け値算出部は、値算出用の校正係数と、上り伝搬チャネル情報とに基づいて、送信重み付け値を算出する。これにより、無線通信装置及び無線通信方法は、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送による通信の品質を向上させることが可能となる。
【００５１】
また、本発明によれば、受信信号に基づいて伝搬チャネル情報又は送信重み付け値が得られなかったサブキャリアにおける伝搬チャネル情報又は送信重み付け値を、得られている伝搬チャネル情報又は送信重み付け値に基づいて補間する。これにより、データ受信局から受信した信号から伝搬チャネル情報又は送信重み付け値が得られない場合においても、複数のデータ受信局に対する同一時刻に同一周波数帯を用いた空間多重伝送で必要となる伝搬チャネル情報および送信重み付け値を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１実施形態における、ＳＵ−ＭＩＭＯによる無線通信システムの構成例を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態における、データ送信局の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態における、データ受信局の構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態における、無線通信システムの動作手順例を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態における、ＭＵ−ＭＩＭＯによる無線通信システムの構成例を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態における、無線通信システムの動作手順例を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明の第３実施形態における、ネットワーク制御による無線通信システムの構成例を示す図である。
【図８】本発明の第３実施形態における、無線通信システムの動作手順例を示すタイミングチャートである。
【図９】本発明の第４〜第９実施形態に係る無線通信システムの概要を示す図である。
【図１０】第４実施形態におけるデータ送信局１１００の構成例を示すブロック図である。
【図１１】同実施形態におけるデータ受信局１２００の構成例を示すブロック図である。
【図１２】同実施形態における無線通信システムの通信動作例を示すタイムチャートである。
【図１３】第５実施形態におけるデータ送信局１３００の構成例を示すブロック図である。
【図１４】第６実施形態におけるデータ送信局１４００の構成例を示すブロック図である。
【図１５】第７実施形態におけるデータ送信局１５００の構成例を示すブロック図である。
【図１６】第８実施形態におけるデータ送信局１６００の構成例を示すブロック図である。
【図１７】第９実施形態におけるデータ送信局１７００の構成例を示すブロック図である。
【図１８】本発明の第１０実施形態における、ＭＵ−ＭＩＭＯによる無線通信システムの構成例を示す図である。
【図１９】本発明の第１０実施形態における、データ送信局の構成例を示す図である。
【図２０】本発明の第１０実施形態における、データ受信局の構成例を示す図である。
【図２１】本発明の第１０実施形態における、無線通信システムの動作手順例を示すタイミングチャートである。
【図２２】本発明の第１１実施形態における、ＭＵ−ＭＩＭＯによる無線通信システムの構成例を示す図である。
【図２３】本発明の第１１実施形態における、データ送信局の構成例を示す図である。
【図２４】本発明の第１１実施形態における、データ受信局の構成例を示す図である。
【図２５】本発明の第１１実施形態における、無線通信システムの動作手順例を示すタイミングチャートである。
【図２６】本発明の第１１実施形態における、８０［ＭＨｚ］帯域でＭＵ−ＭＩＭＯ伝送が行われる場合を説明する図である。
【図２７】本発明の第１１実施形態における、データ受信局が複数のアンテナで受信する場合を説明する図である。
【図２８】本発明の第１２実施形態における、ＭＵ−ＭＩＭＯによる無線通信システムの構成例を示す図である。
【図２９】本発明の第１２実施形態における、データ送信局の構成例を示す図である。
【図３０】本発明の第１２実施形態における、データ受信局の構成例を示す図である。
【図３１】本発明の第１２実施形態における、無線通信システムの動作手順例を示すタイミングチャートである。
【図３２】本発明の第１４実施形態における、データ送信局の構成例を示す図である。
【図３３】本発明の第１４実施形態における、決定部の動作を示すフローチャートである。
【図３４】本発明の第１５実施形態における、データ送信局の構成例を示す図である。
【図３５】本発明の第１５実施形態における、データ受信局の構成例を示す図である。
【図３６】本発明の第１５実施形態における、決定部の動作を示すフローチャートである。
【図３７】本発明の第１６実施形態における、データ送信局の構成例を示す図である。
【図３８】本発明の第１６実施形態における、決定部の動作を示すフローチャートである。
【図３９】８０ＭＨｚと２０ＭＨｚ×４との帯域を利用する際のサブキャリア配置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１には、ＳＵ−ＭＩＭＯによる無線通信システムの構成例が示されている。無線通信システムは、データ送信局１００と、データ受信局２００とを備える。以下、データ送信局１００からデータ受信局２００への向きを、「下り」という。また、データ受信局２００からデータ送信局１００への向きを、「上り」という。
【００５４】
データ受信局２００は、データ受信局２００−１，…，データ受信局２００−ｍ，…，データ受信局２００−Ｍのように、複数台（Ｍは、２以上の整数）でもよい。しかし、第１実施形態ではＳＵ−ＭＩＭＯについて説明するため、データ受信局２００が１台（Ｍ＝１）であるものとして説明する。
【００５５】
データ送信局１００は、無線パケットを生成する。生成された無線パケットには、データ送信局１００を識別するための識別子と、データ受信局２００を識別するための識別子とが含まれてもよい。データ送信局１００は、データ受信局２００との間で無線パケット通信を実行する。この無線パケット通信は、（ｉ）校正ステップと、（ｉｉ）上りチャネル推定ステップと、（ｉｉｉ）下りデータ送信ステップとに分けることができる。
【００５６】
例えば、この無線パケット通信は、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ／Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ：搬送波検知多重アクセス／衝突回避）方式により、同一周波数チャネルを使用する通信でもよい。データ送信局１００は、例えば、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）におけるアクセスポイント（ＡＰ）である。
【００５７】
データ受信局２００（ＳＴＡ：Ｓｔａｔｉｏｎ）は、データ送信局１００との間で無線パケット通信を実行する。データ受信局２００は、データ送信局１００が生成する無線パケットの宛先となる装置である。データ受信局２００は、例えば、コンピュータ、携帯型の情報電子機器である。
【００５８】
次に、データ送信局の構成例を説明する。
図２は、データ送信局の構成例を示すブロック図である。データ送信局１００は、アンテナ１０２と、受信部１０４と、復調部１０９と、伝搬チャネル推定部１０８と、送信重み付け値算出部１１６と、補正値算出部１１５と、データ変換インターフェース部１１０と、チャネル推定信号生成部１１４と、変調部１０５と、重み付け演算部１０６と、送信部１０３と、を備える。
【００５９】
アンテナ１０２は、無線パケットを示す信号を、データ受信局２００との間で送受信する。以下、データ送信局１００には、複数（Ｎ本）のアンテナ１０２が備えられているものとして、説明を続ける。つまり、データ送信局１００には、アンテナ１０２−ｎ（ｎは、１〜Ｎのうち任意の整数）が備えられている。以下、アンテナ１０２−ｎの全てに共通する事項については、符号「−ｎ」を省略して、「アンテナ１０２」と表記する。
【００６０】
送信部１０３は、データ送信局１００に、アンテナ１０２毎に備えられる。送信部１０３−ｎ（ｎは、１〜Ｎのうち任意の整数）には、下り送信する無線パケットを示す信号が、重み付け演算部１０６から入力される。以下、送信部１０３−ｎの全てに共通する事項については、符号「−ｎ」を省略して、「送信部１０３」と表記する。
【００６１】
送信部１０３は、下り送信する無線パケットを示す信号の周波数を、無線通信システムで規定される所定の周波数に変換する。また、送信部１０３は、下り送信する無線パケットを示す信号の送信電力の調整等を実行し、下り送信する無線パケットを示す信号を、アンテナ１０２−ｎに出力する。
【００６２】
受信部１０４は、データ送信局１００に、アンテナ１０２毎に備えられる。受信部１０４−ｎ（ｎは、１〜Ｎのうち任意の整数）は、アンテナ１０２−ｎを介して上り受信した無線パケットを示す信号の周波数を、所定の周波数に変換する。また、受信部１０４−ｎは、上り受信した無線パケットを示す信号の受信電力の調整等を実行し、無線パケットを示す信号を復調部１０９に出力する。以下、受信部１０４−ｎの全てに共通する事項については、符号「−ｎ」を省略して、「受信部１０４」と表記する。
【００６３】
復調部１０９には、上り受信した無線パケットを示す信号が、受信部１０４−ｎから入力される。復調部１０９は、上り受信した無線パケットを示す信号に、復調処理を施す。復調部１０９は、復調した無線パケットを示す信号を、伝搬チャネル推定部１０８、補正値算出部１１５、及び、データ変換インターフェース部１１０に出力する。ここで、復調した無線パケットを示す信号が、上り送信された伝搬チャネル情報フィードバック（ＣＳＩ−ＦＢ：Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｓｔａｔｅ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  −  Ｆｅｅｄｂａｃｋ）である場合、復調部１０９は、下り伝搬チャネル情報を、補正値算出部１１５に出力することになる。
【００６４】
伝搬チャネル推定部１０８には、復調した無線パケットを示す信号が、復調部１０９から入力される。復調した無線パケットを示す信号には、例えば、伝搬チャネル情報フィードバック（ＣＳＩ−ＦＢ）がある。伝搬チャネル推定部１０８は、伝搬チャネル情報フィードバックのプリアンブル（予め定められた信号）に基づいて上り伝搬チャネル情報を推定し、推定された上り伝搬チャネル情報を、補正値算出部１１５、及び、送信重み付け値算出部１１６に出力する。
【００６５】
また、復調した無線パケットを示す信号には、例えば、上り送信された伝搬チャネル推定信号（ヌル・データ・パケット（ＮＤＰ））がある。伝搬チャネル推定部１０８は、上り送信された伝搬チャネル推定信号に基づいて上り伝搬チャネル情報を推定し、推定された上り伝搬チャネル情報を、補正値算出部１１５、及び、送信重み付け値算出部１１６に出力する。
【００６６】
補正値算出部１１５には、推定された下り伝搬チャネル情報が、復調部１０９から入力される。また、補正値算出部１１５には、推定された上り伝搬チャネル情報が、伝搬チャネル推定部１０８から入力される。補正値算出部１１５は、上り伝搬チャネル情報と、下り伝搬チャネル情報とに基づいて、上り伝搬チャネル情報及び下り伝搬チャネル情報の違いを校正するための補正値を算出する。補正値算出部１１５は、補正値を示す情報を、送信重み付け値算出部１１６に出力する。
【００６７】
送信重み付け値算出部１１６には、推定された上り伝搬チャネル情報が、伝搬チャネル推定部１０８から入力される。また、送信重み付け値算出部１１６には、補正値を示す情報が、補正値算出部１１５から入力される。送信重み付け値算出部１１６は、推定された上り伝搬チャネル情報と、補正値を示す情報とに基づいて送信重み付け値（送信ウエイト）を算出し、送信重み付け値を示す情報を、重み付け演算部１０６に出力する。
【００６８】
ここで、送信重み付け値を算出する方法としては、線形演算による方法であるＺＦ（Ｚｅｒｏ Ｆｏｒｃｉｎｇ）法、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅｄ Ｅｒｒｏｒ）法などが用いられてもよい。また、送信重み付け値を算出する方法としては、非線形演算による方法であるＴＨＰ（Ｔｏｍｌｉｎｓｏｎ Ｈａｒａｓｈｉｍａ Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ）法、ＶＰ（Ｖｅｃｔｏｒ Ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ）法などが用いられてもよい。
【００６９】
データ変換インターフェース部１１０には、復調した無線パケットを示す信号が、復調部１０９から入力される。データ変換インターフェース部１１０は、物理層と媒体アクセス制御層との境界に位置する。データ変換インターフェース部１１０は、復調した無線パケットを、所定の形式のデータパケットに変換し、変換したデータパケットを示す信号を、外部のネットワーク（不図示）に送信する。
【００７０】
また、データ変換インターフェース部１１０は、所定の形式のデータパケットを示す信号を、外部のネットワーク（不図示）から受信する。データ変換インターフェース部１１０は、外部のネットワーク（不図示）から受信したデータパケットを示す信号を、所定のデータ信号に変換し、変換したデータ信号を、変調部１０５に出力する。
【００７１】
チャネル推定信号生成部１１４は、伝搬チャネル情報を推定するための伝搬チャネル推定信号（ＮＤＰ）を生成し、伝搬チャネル推定信号を変調部１０５に出力する。ここで、伝搬チャネル推定信号は、既知信号であるものとする。
【００７２】
変調部１０５には、変換したデータ信号が、データ変換インターフェース部１１０から入力される。また、変調部１０５には、伝搬チャネル推定信号が、チャネル推定信号生成部１１４から入力される。変調部１０５は、変換したデータ信号を、無線パケットを示す信号に変調し、変調された無線パケットを示す信号を、重み付け演算部１０６に出力する変調された無線パケットを示す信号を、重み付け演算部１０６に出力してもよい。
【００７３】
重み付け演算部１０６には、変調された無線パケットを示す信号が、変調部１０５から入力される。また、重み付け演算部１０６には、送信重み付け値を示す情報が、送信重み付け値算出部１１６から入力される。重み付け演算部１０６は、変調された無線パケットを示す信号に、送信重み付け値を乗算（重み付け合成）することにより、下り送信する無線パケットを示す信号を生成する。重み付け演算部１０６は、下り送信する無線パケットを示す信号を、送信部１０３−ｎに出力する。
【００７４】
次に、データ受信局の構成例を説明する。
図３は、データ受信局の構成例を示すブロック図である。データ受信局２００は、アンテナ２０２と、送信部２０３と、受信部２０４と、変調部２０５と、伝搬チャネル推定部２０８と、復調部２０９と、データ変換インターフェース部２１０と、チャネル推定信号生成部２１４と、を備える。
【００７５】
アンテナ２０２は、無線パケットを示す信号を、データ送信局１００との間で送受信する。以下、データ受信局２００には、１本のアンテナ２０２が備えられているものとして、説明を続ける。
【００７６】
送信部２０３には、上り送信する無線パケットを示す信号が、変調部２０５から入力される。送信部２０３は、上り送信する無線パケットを示す信号の周波数を、無線通信システムで規定される所定の周波数に変換する。また、送信部２０３は、上り送信する無線パケットを示す信号の送信電力の調整等を実行し、上り送信する無線パケットを示す信号を、アンテナ２０２に出力する。
【００７７】
受信部２０４は、アンテナ２０２を介して下り受信した無線パケットを示す信号の周波数を、所定の周波数に変換する。また、受信部２０４は、下り受信した無線パケットを示す信号の受信電力の調整等を実行し、無線パケットを示す信号を、復調部２０９に出力する。
【００７８】
復調部２０９には、下り受信した無線パケットを示す信号が、受信部２０４から入力される。復調部２０９は、下り受信した無線パケットを示す信号に、復調処理を施す。復調部２０９は、復調した無線パケットを示す信号を、伝搬チャネル推定部２０８、及び、データ変換インターフェース部２１０に出力する。
【００７９】
データ変換インターフェース部２１０には、復調した無線パケットを示す信号が、復調部２０９から入力される。データ変換インターフェース部２１０は、物理層と媒体アクセス制御層との境界に位置する。データ変換インターフェース部２１０は、復調した無線パケットを、所定の形式のデータパケットに変換し、変換したデータパケットを示す信号を、外部のネットワーク（不図示）に送信する。
【００８０】
なお、データ変換インターフェース部２１０は、所定の形式のデータパケットを示す信号を、外部のネットワーク（不図示）から受信してもよい。データ変換インターフェース部２１０は、外部のネットワーク（不図示）から受信したデータパケットを示す信号を、所定のデータ信号に変換し、変換したデータ信号を、変調部２０５に出力してもよい。
【００８１】
伝搬チャネル推定部２０８には、復調した無線パケットを示す信号が、復調部２０９から入力される。復調した無線パケットを示す信号には、例えば、下り送信された伝搬チャネル推定信号（ＮＤＰ）がある。伝搬チャネル推定部２０８は、下り送信された伝搬チャネル推定信号と、予め定められた伝搬チャネル推定信号とを比較する。伝搬チャネル推定部２０８は、この比較結果に基づいて下り伝搬チャネル情報を推定し、推定された下り伝搬チャネル情報を、変調部２０５に出力する。
【００８２】
チャネル推定信号生成部２１４は、伝搬チャネル推定信号を生成し、伝搬チャネル推定信号を変調部２０５に出力する。伝搬チャネル推定信号は、既知信号であるものとする。
【００８３】
変調部２０５には、伝搬チャネル推定信号が、チャネル推定信号生成部２１４から入力される。また、変調部２０５には、推定された下り伝搬チャネル情報が、伝搬チャネル推定部２０８から入力される。変調部２０５は、変換したデータ信号を、無線パケットを示す信号に変調し、変調された無線パケットを示す信号を、送信部２０３に出力する。
【００８４】
また、変調部２０５は、伝搬チャネル推定信号（ＮＤＰ）を、無線パケットを示す信号に変調し、変調された無線パケットを示す信号を、送信部２０３に出力する。変調部２０５は、推定された下り伝搬チャネル情報を、無線パケットを示す信号に変調し、変調された無線パケットを示す信号（ＣＳＩ−ＦＢ）を、送信部２０３に出力する。
【００８５】
次に、無線通信システムの動作手順の例を説明する。
図４は、無線通信システムの動作手順例を示すタイミングチャートである。このタイミングチャートに示す無線パケット通信は、（ｉ）校正ステップと、（ｉｉ）上りチャネル推定ステップと、（ｉｉｉ）下りデータ送信ステップとに分けることができる。なお、このタイミングチャートに示す動作手順は、繰り返し実行される。
【００８６】
図４では、校正ステップには、ステップＳ１及びＳ２が含まれる。また、上りチャネル推定ステップには、ステップＳ３が含まれる。また、下りデータ送信ステップには、ステップＳ４及びＳ５が含まれる。
【００８７】
（ステップＳ１）データ送信局１００のアンテナ１０２−ｎ（図２を参照）は、伝搬チャネル推定信号（ＮＤＰ）（トレーニング信号）を、データ受信局２００に送信する。
【００８８】
（ステップＳ２）データ受信局２００のアンテナ２０２（図３を参照）は、伝搬チャネル情報フィードバック（ＣＳＩ−ＦＢ）を、データ送信局１００に送信する。復調部１０９（図２を参照）は、復調した伝搬チャネル情報フィードバックに基づいて、下り伝搬チャネル情報を推定する。復調部１０９は、推定した下り伝搬チャネル情報を、補正値算出部１１５に出力する。
【００８９】
伝搬チャネル推定部１０８（図２を参照）は、伝搬チャネル情報フィードバック（ＣＳＩ−ＦＢ）のプリアンブルに基づいて上り伝搬チャネル情報を推定し、推定された上り伝搬チャネル情報を、補正値算出部１１５及び送信重み付け値算出部１１６に出力する。
【００９０】
補正値算出部１１５（図２を参照）には、下り伝搬チャネル情報が、復調部１０９から入力される。また、補正値算出部１１５には、上り伝搬チャネル情報が、伝搬チャネル推定部１０８から入力される。補正値算出部１１５（図２を参照）は、上り伝搬チャネル情報と、下り伝搬チャネル情報とに基づいて、上り伝搬チャネル情報及び下り伝搬チャネル情報の違いを校正するための補正値Ｃを算出する。
【００９１】
下り伝搬チャネル情報ＨＤは、式（１）で表される。
【００９２】
【数１】
2018023129.tif 000003
【００９３】
ここで、ＧＲＳは、データ受信局２００の受信部２０４及びアンテナ２０２の特性を示す。Ｈは、空中の伝搬チャネル情報の応答（通信路応答）を示す。また、ＧＴＡは、データ送信局１００の送信部１０３及びアンテナ１０２の特性を示す。ＧＴＡは、式（２）で表される。
【００９４】
【数２】
2018023129.tif 000004
【００９５】
また、上り伝搬チャネル情報ＨＵは、式（３）で表される。
【００９６】
【数３】
2018023129.tif 000005
【００９７】
ここで、ＧＴＳは、データ受信局２００の送信部２０３及びアンテナ２０２の特性を示す。また、ＧＲＡは、データ送信局１００の受信部１０４及びアンテナ１０２の特性を示す。式（３）に示す[ＧＲＡＨＧＴＳ]の右肩のＴは、転置を表す。ＧＲＡは、式（４）で表される。
【００９８】
【数４】
2018023129.tif 000006
【００９９】
補正値算出部１１５は、下り伝搬チャネル情報ＨＤ、及び、上り伝搬チャネル情報ＨＵに基づいて、補正値Ｃを算出する。補正値Ｃは、式（５）で表される。
【０１００】
【数５】
2018023129.tif 000007
【０１０１】
なお、補正値算出部１１５は、所定期間（例えば、図４に示す校正ステップ）の無線パケット通信において、伝搬チャネル推定信号を繰り返し（例えば、Ｍ回）送信する(時間ダイバーシティを利用する)ことでも、高精度な補正値Ｃを得ることができる。
【０１０２】
送信重み付け値算出部１１６には、上り伝搬チャネル情報ＨＵが、伝搬チャネル推定部１０８から入力される。また、送信重み付け値算出部１１６には、補正値Ｃを示す情報が、補正値算出部１１５から入力される。送信重み付け値算出部１１６は、式（６）に示すように、上り伝搬チャネル情報ＨＵに、補正値Ｃを右から乗算する。
【０１０３】
【数６】
2018023129.tif 000008
【０１０４】
送信重み付け値算出部１１６は、この乗算された情報ＨＵ’に基づいて、送信重み付け値を算出し、送信重み付け値を示す情報を、重み付け演算部１０６に出力する。ここで、補正値Ｃは、βを任意の複素数として、「ｃｎ＝β（ｇＴＡ，ｎ／ｇＲＡ，ｎ）」（ｎは、１〜Ｎのうち任意の整数）を満たせばよい。
【０１０５】
データ受信局２００のアンテナ２０２毎の仮補正値ｃｎ（ｍ）は、式（７）で表される。
【０１０６】
【数７】
2018023129.tif 000009
【０１０７】
ここで、ｈＤ，ｍ，ｎ０は、下り伝搬チャネル情報ＨＤの成分（式（１）を参照）のうち、ｍ番目（第１実施形態では、ｍ＝１）のデータ受信局２００−ｍの受信部２０４及びアンテナ２０２と、データ送信局１００のｎ０番目の送信部１０３−ｎ０及びアンテナ１０２−ｎ０と、による成分である。なお、ｎ０番目のアンテナ１０２−ｎ０は、参照アンテナである。
【０１０８】
また、ｈＤ，ｍ，ｎは、下り伝搬チャネル情報ＨＤの成分のうち、ｍ番目（第１実施形態では、ｍ＝１）のデータ受信局２００−ｍの受信部２０４及びアンテナ２０２と、データ送信局１００のｎ番目の送信部１０３−ｎ及びアンテナ１０２−ｎと、による成分である。
【０１０９】
また、ｈＵ，ｍ，ｎ０は、上り伝搬チャネル情報ＨＵの成分（式（３）を参照）のうち、ｍ番目（第１実施形態では、ｍ＝１）のデータ受信局２００−ｍの受信部２０４及びアンテナ２０２と、データ送信局１００のｎ０番目の送信部１０３−ｎ０及びアンテナ１０２−ｎ０と、による成分である。
【０１１０】
また、ｈＵ，ｍ，ｎは、上り伝搬チャネル情報ＨＵの成分のうち、ｍ番目（第１実施形態では、ｍ＝１）のデータ受信局２００−ｍの受信部２０４及びアンテナ２０２と、データ送信局１００のｎ番目の送信部１０３−ｎ及びアンテナ１０２−ｎと、による成分である。
【０１１１】
送信重み付け値算出部１１６（図２を参照）は、推定された上り伝搬チャネル情報と、補正値Ｃとに基づいて送信重み付け値（送信ウエイト）を算出し、送信重み付け値を示す情報を、重み付け演算部１０６に出力する。送信重み付け値算出部１１６は、高精度な補正値Ｃに基づいて送信重み付け値を算出するので、高精度な送信重み付け値を算出することができる。
【０１１２】
重み付け演算部１０６（図２を参照）は、変調された無線パケットを示す信号に、送信重み付け値を乗算（重み付け合成）することにより、下り送信する無線パケットを示す信号を生成する。
【０１１３】
ここで、仮補正値ｃｎ（ｍ）（式（７）を参照）は、データ送信局１００の特性（アンテナ１０２及び回路の特性）のみを考慮したものであり、Ｍ台（第１実施形態では、Ｍ＝１）のデータ受信局２００の特性の違いが考慮されていない。これは、ビームフォーミング（ビーム形成）で送信された伝搬チャネル推定信号（ＮＤＰ）による伝搬チャネル情報フィードバック（ＣＳＩ−ＦＢ）基づく上り伝搬チャネル情報の推定により、データ受信局２００の特性が、伝搬チャネル情報と一緒に推定可能だからである。つまり、重み付け演算部１０６は、データ受信局２００の送受信回路の応答成分をキャンセルするように、送信アンテナ及び参照アンテナを選択することができる。
【０１１４】
Ｍ台（第１実施形態では、Ｍ＝１）のデータ受信局２００の特性に影響される補正値Ｃの成分ｃｎ（式（５）を参照）は、雑音成分を除き同じ値となるはずである。そこで、補正値算出部１１５は、仮補正値ｃｎ（ｍ）を、重み付けａｎ（ｍ）に基づいて重み付け合成することにより、高精度な補正値Ｃの成分ｃｎを得ることができる。補正値Ｃの成分ｃｎは、一例として、式（８）で表される。
【０１１５】
【数８】
2018023129.tif 000010
【０１１６】
ここで、重み付けａｎ（ｍ）は、一例として、式（９）で表される。
【０１１７】
【数９】
2018023129.tif 000011
【０１１８】
式（９）で表される重み付けａｎ（ｍ）は、チャネル利得毎に基づく重み付け法である。この重み付け法は、信頼度の高い補正値（最適な補正値）を優先させるため、精度を向上させることができる。
【０１１９】
また、重み付けａｎ（ｍ）は、一例として、式（１０）で表されてもよい。式（１０）で表される重み付けａｎ（ｍ）は、チャネル利得に基づく重み付け法である。
【０１２０】
【数１０】
2018023129.tif 000012
【０１２１】
（ステップＳ３）データ受信局２００のアンテナ２０２は、データ送信局１００に伝搬チャネル推定信号（ＮＤＰ）を送信する。
【０１２２】
（ステップＳ４）伝搬チャネル推定部１０８（図２を参照）は、下りデータを送信するために、伝搬チャネル推定信号に基づいて、上り伝搬チャネル情報を推定する。送信重み付け値算出部１１６（図２を参照）は、推定された上り伝搬チャネル情報と、補正値Ｃを示す情報とに基づいて送信重み付け値（送信ウエイト）を算出し、送信重み付け値を示す情報を、重み付け演算部１０６に出力する。重み付け演算部１０６（図２を参照）は、変調された無線パケットを示す信号に、送信重み付け値を乗算（重み付け合成）する。
【０１２３】
送信部１０３は、下り送信する無線パケットを示す信号の送信電力の調整等を実行し、下り送信する無線パケットを示す信号を、アンテナ１０２−ｎに出力する。アンテナ１０２は、下り送信する無線パケット（図４では、データ１）を示す信号を、空間多重送信により、データ受信局２００に送信する。
【０１２４】
（ステップＳ５）データ受信局２００は、下り送信された無線パケット（図４では、データ１）を示す信号を、復調部２０９（図３を参照）が誤りなく復号した場合、所定の応答確認信号（ＢＡ：Ｂｌｏｃｋ Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）を、データ送信局１００に送信する。
【０１２５】
以上のように、データ送信局１００（無線通信装置）は、データ送信局１００からデータ受信局２００（他の無線通信装置）への伝搬チャネルを示す下り伝搬チャネル情報と共にデータ受信局２００から受信した予め定められた信号（例えば、プリアンブル）に基づいて、データ受信局２００からデータ送信局１００への伝搬チャネルを示す第１の上り伝搬チャネル情報を推定する伝搬チャネル推定部１０８と、下り伝搬チャネル情報と、第１の上り伝搬チャネル情報（校正ステップで推定）と、に基づいて、仮補正値ｃｎ（ｍ）を算出し、チャネル利得に基づく重み付けａｎ（ｍ）を仮補正値ｃｎ（ｍ）に乗算して合成することにより（例えば、式（８）を参照）、補正値Ｃ（例えば、式（５）を参照）を算出する補正値算出部１１５と、補正値Ｃと、第１の上り伝搬チャネル情報又は第２の上り伝搬チャネル情報（校正ステップで推定、又は、上りチャネル推定ステップで推定）と、に基づいて、送信重み付け値を算出する送信重み付け値算出部１１６と、送信重み付け値と、第２の上り伝搬チャネル情報（上りチャネル推定ステップで推定）と、に基づいて形成されたビームにより、データ受信局２００に所定信号を無線送信する送信部１０３と、を備える。
【０１２６】
無線通信システムは、データ送信局１００からデータ受信局２００への伝搬チャネルを示す下り伝搬チャネル情報と共にデータ受信局２００から受信した予め定められた信号に基づいて、データ受信局２００からデータ送信局１００への伝搬チャネルを示す第１の上り伝搬チャネル情報を推定するデータ送信局１００の伝搬チャネル推定部１０８と、下り伝搬チャネル情報と、第１の上り伝搬チャネル情報と、に基づいて、仮補正値を算出し、チャネル利得に基づく重み付けを仮補正値に乗算して合成することにより、補正値を算出するデータ送信局１００の補正値算出部１１５と、補正値と、第１の上り伝搬チャネル情報又は第２の上り伝搬チャネル情報と、に基づいて、送信重み付け値を算出するデータ送信局１００の送信重み付け値算出部１１６と、送信重み付け値と、第２の上り伝搬チャネル情報と、に基づいて形成されたビームにより、データ受信局２００に所定信号を無線送信するデータ送信局１００の送信部１０３と、を備える。
【０１２７】
本実施形態の無線通信方法は、無線通信装置における無線通信方法であって、伝搬チャネル推定部１０８が、自無線通信装置から他無線通信装置への伝搬チャネルを示す下り伝搬チャネル情報と共に他無線通信装置から受信した予め定められた信号に基づいて、他無線通信装置から自無線通信装置への伝搬チャネルを示す第１の上り伝搬チャネル情報を推定するステップと、補正値算出部１１５が、下り伝搬チャネル情報と、第１の上り伝搬チャネル情報と、に基づいて、仮補正値を算出し、チャネル利得に基づく重み付けを仮補正値に乗算して合成することにより、補正値を算出するステップと、送信重み付け値算出部１１６が、補正値と、第１の上り伝搬チャネル情報又は第２の上り伝搬チャネル情報と、に基づいて、送信重み付け値を算出するステップと、送信部１０３が、送信重み付け値と、第２の上り伝搬チャネル情報と、に基づいて形成されたビームにより、他無線通信装置に所定信号を無線送信するステップと、を有する。
【０１２８】
この構成により、補正値算出部１１５は、下り伝搬チャネル情報と、第１の上り伝搬チャネル情報（校正ステップで推定）と、に基づいて、仮補正値ｃｎ（ｍ）を算出し、チャ
ネル利得に基づく重み付けａｎ（ｍ）を、仮補正値ｃｎ（ｍ）に乗算して合成することにより、補正値Ｃを算出する。
これにより、第１実施形態に係る無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法は、ＳＵ−ＭＩＭＯ伝送による通信の品質が高い。
【０１２９】
つまり、第１実施形態に係る無線通信システムは、上り伝搬チャネル情報に基づいて送信重み付け値を算出し、算出した送信重み付け値に基づいて、ＳＵ−ＭＩＭＯ伝送を実行する。第１実施形態に係る無線通信システムは、データ送信局１００とデータ受信局２００との特性差情報に基づいて、伝搬チャネル情報を補正することにより、実効的なスループットを向上させることができる。
【０１３０】
インプリシット・フィードバック・ビームフォーミング技術では、上り伝搬チャネル情報に基づいて、下り伝搬チャネル情報を算出する際に、上り伝搬チャネル情報と下り伝搬チャネル情報との違いを校正する。このように、第１実施形態に係る無線通信システムは、データ受信局２００による仮補正値（例えば、時間ダイバーシティを利用する仮補正値）を単に公平に扱うことがないので、推定精度の低い仮補正値に引きずられて補正値Ｃの精度が劣化することがない。
【０１３１】
第１実施形態に係る無線通信システムは、補正値Ｃを算出する際に、チャネル利得に基づいて、データ受信局２００を重み付ける。ここで、第１実施形態に係る無線通信システムは、上述したように、時間ダイバーシティを利用してもよい。これにより、第１実施形態に係る無線通信システムは、信頼度の高い仮補正値ｃｎ（ｍ）を、重み付けａｎ（ｍ）に基づいて優先し、高精度な補正値Ｃを算出することにより、ＳＵ−ＭＩＭＯにおける通信品質を向上させることができる。
【０１３２】
伝搬チャネル推定部１０８は、複数の予め定められた信号（例えば、プリアンブル）に基づいて、複数の第１の上り伝搬チャネル情報を推定してもよい。補正値算出部１１５は、複数の下り伝搬チャネル情報と、複数の第１の上り伝搬チャネル情報に基づいて、複数の仮補正値を算出してもよい。
つまり、無線通信システムは、時間的に繰り返し既知信号を送る(時間ダイバーシティを利用する)ことで、仮補正値を取得してもよい。
【０１３３】
送信重み付け値算出部１１６は、第２の上り伝搬チャネル情報が推定される前（校正ステップ）に、第１の上り伝搬チャネル情報に基づいて、送信重み付け値を算出してもよい。
つまり、無線通信システムは、データ送信局１００が補正値を算出する際に、データ受信局２００の送受信回路応答成分をキャンセルするための送信アンテナ及び参照アンテナの選択を、校正ステップ時に実行し、最適な補正値を利用してもよい。
【０１３４】
送信重み付け値算出部１１６は、第２の上り伝搬チャネル情報が推定される際（上りチャネル推定ステップ）に、第２の上り伝搬チャネル情報に基づいて、送信重み付け値を算出してもよい。
つまり、無線通信システムは、最適な送信アンテナ及び参照アンテナの選択を、上りチャネル推定ステップ時に実行してもよい。
【０１３５】
［第２実施形態］
第２実施形態では、データ受信局が複数である（マルチユーザである）点が、第１実施形態と相違する。第２実施形態では、第１実施形態との相違点についてのみ説明する。
【０１３６】
図５は、ＭＵ−ＭＩＭＯによる無線通信システムの構成例を示す図である。無線通信システムは、データ送信局１００と、データ受信局２００−１〜２００−Ｍとを備える。
第２実施形態では、データ受信局２００がＭ台であるものとして説明を続ける。以下、データ受信局２００−ｍの全てに共通する事項については、符号「−ｍ」を省略して、「データ受信局２００」と表記する。
【０１３７】
データ送信局１００は、無線パケットを生成する。生成された無線パケットには、データ送信局１００を識別するための識別子と、データ受信局２００−１〜２００−Ｍを識別するための識別子とが含まれてもよい。
【０１３８】
データ送信局１００は、データ受信局２００−１〜２００−Ｍとの間で、無線パケット通信を実行する。この無線パケット通信は、（ｉ）校正ステップと、（ｉｉ）上りチャネル推定ステップと、（ｉｉｉ）下りデータ送信ステップとに分けることができる。例えば、この無線パケット通信は、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式により、同一周波数チャネルを使用する
通信でもよい。
【０１３９】
データ受信局２００は、データ送信局１００との間で無線パケット通信を実行する。データ受信局２００は、データ送信局１００が生成する無線パケットの宛先となる装置である。データ受信局２００は、例えば、コンピュータ、携帯型の情報電子機器である。
【０１４０】
図６は、無線通信システムの動作手順例を示すタイミングチャートである。このタイミングチャートに示す無線パケット通信は、（ｉ）校正ステップと、（ｉｉ）上りチャネル推定ステップと、（ｉｉｉ）下りデータ送信ステップとに分けることができる。なお、このタイミングチャートに示す動作手順は、繰り返し実行される。
【０１４１】
図６では、校正ステップには、ステップＳａ１及びＳａ２が含まれる。また、上りチャネル推定ステップには、ステップＳａ３が含まれる。また、下りデータ送信ステップには、ステップＳａ４〜Ｓａ７が含まれる。
【０１４２】
（ステップＳａ１）データ送信局１００のアンテナ１０２−ｎ（図２を参照）は、伝搬チャネル推定信号（ＮＤＰ）（トレーニング信号）を、データ受信局２００−１〜２００−Ｍに送信する。
【０１４３】
（ステップＳａ２）データ受信局２００−１〜２００−Ｍの各アンテナ２０２（図３を参照）は、伝搬チャネル情報フィードバック（ＣＳＩ−ＦＢ）を、データ送信局１００に送信する。復調部１０９（図２を参照）は、データ受信局２００のいずれか又は全てから受信して復調した伝搬チャネル情報フィードバックに基づいて、データ受信局２００のいずれか又は全ての下り伝搬チャネル情報を推定する。復調部１０９は、データ受信局２００のいずれか又は全ての推定した下り伝搬チャネル情報を、補正値算出部１１５に出力する。
【０１４４】
伝搬チャネル推定部１０８（図２を参照）は、データ受信局２００のいずれか又は全ての伝搬チャネル情報フィードバック（ＣＳＩ−ＦＢ）のプリアンブルに基づいて上り伝搬チャネル情報を推定し、データ受信局２００のいずれか又は全ての推定された上り伝搬チャネル情報を、補正値算出部１１５及び送信重み付け値算出部１１６に出力する。
【０１４５】
補正値算出部１１５には、データ受信局２００のいずれか又は全ての推定された下り伝搬チャネル情報が、復調部１０９から入力される。また、補正値算出部１１５には、データ受信局２００のいずれか又は全ての推定された上り伝搬チャネル情報が、伝搬チャネル推定部１０８から入力される。
【０１４６】
補正値算出部１１５は、データ受信局２００のいずれか又は全ての上り伝搬チャネル情報と、データ受信局２００のいずれか又は全ての下り伝搬チャネル情報とに基づいて、上り伝搬チャネル情報及び下り伝搬チャネル情報の違いを校正するための補正値を算出する。補正値算出部１１５は、補正値を示す情報を、送信重み付け値算出部１１６に出力する。
【０１４７】
送信重み付け値算出部１１６には、データ受信局２００のいずれか又は全ての推定された上り伝搬チャネル情報が、伝搬チャネル推定部１０８から入力される。また、送信重み付け値算出部１１６には、補正値を示す情報が、補正値算出部１１５から入力される。
【０１４８】
送信重み付け値算出部１１６は、データ受信局２００のいずれか又は全ての推定された上り伝搬チャネル情報と、補正値を示す情報とに基づいて送信重み付け値（送信ウエイト）を算出し、送信重み付け値を示す情報を、重み付け演算部１０６に出力する。
【０１４９】
データ送信局１００のアンテナ数がＮ本であるため、式（７）について、データ送信局１００の参照アンテナ（ｎ０番目のアンテナ）は、Ｎ通りが考えられる。同様に、式（８）に示す補正値Ｃの成分ｃｎも、Ｎ通りの計算が可能である。
【０１５０】
補正値算出部１１５は、Ｎ通りの補正値Ｃの成分ｃｎのうち、最も高精度な補正値Ｃの成分ｃｎを、校正ステップで選択する。この選択の方法は、例えば、データ受信局２００でヌル信号となるビーム形成をデータ送信局１００が実行し、その電力が値０に最も近いものを選択する方法でもよい。
【０１５１】
（ステップＳａ３）データ受信局２００−１〜２００−Ｍの各アンテナ２０２は、データ送信局１００に、伝搬チャネル推定信号（ＮＤＰ）を送信する。補正値算出部１１５は、式（７）について、Ｎ通りの参照アンテナ（ｎ０番目のアンテナ）を選択する。
【０１５２】
（ステップＳａ４）データ送信局１００の送信部１０３は、下り送信する無線パケットを示す信号の送信電力の調整等を実行し、下り送信する無線パケットを示す信号を、アンテナ１０２−ｎに出力する。アンテナ１０２は、下り送信する無線パケット（図６では、データ１およびデータ２）を示す信号を、空間多重送信により、データ受信局２００−１〜２００−Ｍに送信する。
【０１５３】
（ステップＳａ５）データ受信局２００−１は、下り送信する無線パケット（図６では、データ１又はデータ２）を示す信号を、復調部２０９（図３を参照）が誤りなく復号した場合、所定の応答確認信号（ＢＡ）を、データ送信局１００に送信する。
【０１５４】
（ステップＳａ６）データ送信局１００の送信部１０３は、所定の応答確認信号を要求するための信号（ＢＡＲ：ＢＡ ｒｅｑｕｅｓｔ）を、データ受信局２００−Ｍに送信する。データ受信局２００−２〜２００−（Ｍ−１）に対しても、同様である。
【０１５５】
（ステップＳａ７）データ受信局２００−Ｍは、下り送信する無線パケット（図６では、データ１又はデータ２）を示す信号を、復調部２０９（図３を参照）が誤りなく復号した場合、所定の応答確認信号（ＢＡ）を、データ送信局１００に送信する。データ受信局２００−２〜２００−（Ｍ−１）についても、同様である。
【０１５６】
以上のように、データ送信局１００（無線通信装置）は、データ送信局１００からデータ受信局２００−ｍへの伝搬チャネルを示す下り伝搬チャネル情報と共にデータ受信局２００−ｍから受信した予め定められた信号（例えば、プリアンブル）に基づいて、データ受信局２００からデータ送信局１００への伝搬チャネルを示す第１の上り伝搬チャネル情報を推定する伝搬チャネル推定部１０８と、下り伝搬チャネル情報と、第１の上り伝搬チャネル情報（校正ステップで推定）と、に基づいて、仮補正値ｃｎ（ｍ）を算出し、チャ
ネル利得に基づく重み付けａｎ（ｍ）を仮補正値ｃｎ（ｍ）に乗算して合成することにより、補正値Ｃを算出する補正値算出部１１５と、補正値Ｃと、第１の上り伝搬チャネル情
報又は第２の上り伝搬チャネル情報（校正ステップで推定、又は、上りチャネル推定ステップで推定）と、に基づいて、送信重み付け値を算出する送信重み付け値算出部１１６と、送信重み付け値と、第２の上り伝搬チャネル情報（上りチャネル推定ステップで推定）と、に基づいて形成されたビームにより、データ受信局２００−ｍに所定信号を無線送信する送信部１０３と、を備える。
【０１５７】
無線通信システムは、データ送信局１００からデータ受信局２００への伝搬チャネルを示す下り伝搬チャネル情報と共にデータ受信局２００から受信した予め定められた信号に基づいて、データ受信局２００からデータ送信局１００への伝搬チャネルを示す第１の上り伝搬チャネル情報を推定するデータ送信局１００の伝搬チャネル推定部１０８と、下り伝搬チャネル情報と、第１の上り伝搬チャネル情報と、に基づいて、仮補正値を算出し、チャネル利得に基づく重み付けを仮補正値に乗算して合成することにより、補正値を算出するデータ送信局１００の補正値算出部１１５と、補正値と、第１の上り伝搬チャネル情報又は第２の上り伝搬チャネル情報と、に基づいて、送信重み付け値を算出するデータ送信局１００の送信重み付け値算出部１１６と、送信重み付け値と、第２の上り伝搬チャネル情報と、に基づいて形成されたビームにより、データ受信局２００に所定信号を無線送信するデータ送信局１００の送信部と、を備える。
【０１５８】
本実施形態の無線通信方法は、無線通信装置における無線通信方法であって、伝搬チャネル推定部１０８が、自無線通信装置から他無線通信装置への伝搬チャネルを示す下り伝搬チャネル情報と共に他無線通信装置から受信した予め定められた信号に基づいて、他無線通信装置から自無線通信装置への伝搬チャネルを示す第１の上り伝搬チャネル情報を推定するステップと、補正値算出部１１５が、下り伝搬チャネル情報と、第１の上り伝搬チャネル情報と、に基づいて、仮補正値を算出し、チャネル利得に基づく重み付けを仮補正値に乗算して合成することにより、補正値を算出するステップと、送信重み付け値算出部１１６が、補正値と、第１の上り伝搬チャネル情報又は第２の上り伝搬チャネル情報と、に基づいて、送信重み付け値を算出するステップと、送信部１０３が、送信重み付け値と、第２の上り伝搬チャネル情報と、に基づいて形成されたビームにより、他無線通信装置に所定信号を無線送信するステップと、を有する。
【０１５９】
この構成により、補正値算出部１１５は、下り伝搬チャネル情報と、第１の上り伝搬チャネル情報（校正ステップで推定）と、に基づいて、仮補正値ｃｎ（ｍ）を算出し、チャネル利得に基づく重み付けａｎ（ｍ）を、仮補正値ｃｎ（ｍ）に乗算して合成することにより、補正値Ｃを算出する。
これにより、第２実施形態に係る無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法は、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送による通信の品質が高い。
【０１６０】
つまり、第２実施形態に係る無線通信システムは、上り伝搬チャネル情報に基づいて送信重み付け値を算出し、算出した送信重み付け値に基づいて、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を実行する。第２実施形態に係る無線通信システムは、データ送信局１００とデータ受信局２００−ｍとの特性差情報に基づいて、伝搬チャネル情報を補正することにより、実効的なスループットを向上させることができる。
【０１６１】
インプリシット・フィードバック・ビームフォーミング技術では、上り伝搬チャネル情報に基づいて、下り伝搬チャネル情報を算出する際に、上り伝搬チャネル情報と下り伝搬チャネル情報との違いを校正する。このように、第２実施形態に係る無線通信システムは、データ受信局２００−ｍによる仮補正値を単に公平に扱うことがないので、推定精度の低い仮補正値に引きずられて補正値Ｃの精度が劣化することがない。
【０１６２】
第２実施形態に係る無線通信システムは、補正値Ｃを算出する際に、チャネル利得に基づいて、データ受信局２００−ｍを重み付ける。ここで、第２実施形態に係る無線通信システムは、上述したように、時間ダイバーシティを利用してもよい。これにより、第２実施形態に係る無線通信システムは、信頼度の高い仮補正値ｃｎ（ｍ）を、重み付けａｎ（ｍ）に基づいて優先し、高精度な補正値Ｃを算出して、ＭＵ−ＭＩＭＯにおける通信品質を、より向上させることができる。
【０１６３】
また、補正値算出部１１５は、複数の他無線通信装置のアンテナ毎に、複数の仮補正値を算出してもよい。
つまり、無線通信システムは、データ送信局が、相手局側の複数のアンテナ毎に、仮補正値を取得してもよい。
【０１６４】
［第３実施形態］
第３実施形態では、無線通信システムがネットワーク制御サーバを備える点が、第１実施形態及び第２実施形態と相違する。第３実施形態では、第１実施形態及び第２実施形態との相違点についてのみ説明する。
【０１６５】
図７は、ネットワーク制御による無線通信システムの構成例を示すブロック図である。無線通信システムは、データ送信局１００−１〜１００−２と、データ受信局２００−１〜２００−Ｍと、ネットワーク制御サーバ３００（サーバ装置）と、を備える。
【０１６６】
データ送信局１００−１は、固定設置され、上り伝搬チャネル情報及び下り伝搬チャネル情報を、ネットワーク制御サーバ３００に送信する。データ送信局１００−１は、補正値Ｃを示す情報または送信重み付け値を示す情報を、ネットワーク制御サーバ３００から受信する。
【０１６７】
データ送信局１００−２は、固定設置され、上り伝搬チャネル情報及び下り伝搬チャネル情報を、ネットワーク制御サーバ３００に送信する。データ送信局１００−２は、補正値Ｃを示す情報または送信重み付け値を示す情報を、ネットワーク制御サーバ３００から受信する。
【０１６８】
ネットワーク制御サーバ３００は、データ送信局１００−１及びデータ送信局１００−２と、有線で接続されている。ネットワーク制御サーバ３００は、データ送信局１００−１及びデータ送信局１００−２の間で、データ通信を中継する。
【０１６９】
ネットワーク制御サーバ３００には、上り伝搬チャネル情報及び下り伝搬チャネル情報が、データ送信局１００−１及びデータ送信局１００−２から入力される。ネットワーク制御サーバ３００は、補正値算出部１１５（図２を参照）と同様に、上り伝搬チャネル情報及び下り伝搬チャネル情報に基づいて、補正値Ｃを算出する。
【０１７０】
ネットワーク制御サーバ３００は、送信重み付け値（送信ウエイト）を算出する。そして、ネットワーク制御サーバ３００は、補正値Ｃを示す情報または送信重み付け値を示す情報を、データ送信局１００−１及びデータ送信局１００−２に通知する。
【０１７１】
図８は、無線通信システムの動作手順例を示すタイミングチャートである。このタイミングチャートに示す無線パケット通信は、（ｉ）校正ステップと、（ｉｉ）上りチャネル推定ステップと、（ｉｉｉ）下りデータ送信ステップとに分けることができる。なお、このタイミングチャートに示す動作手順は、繰り返し実行される。
【０１７２】
図８では、校正ステップには、ステップＳｂ１〜ステップＳｂ３が含まれる。また、上りチャネル推定ステップには、ステップＳｂ４が含まれる。また、下りデータ送信ステップには、ステップＳｂ５〜Ｓｂ８が含まれる。
【０１７３】
ステップＳｂ１及びＳｂ２は、第２実施形態の図６に示すステップＳａ１及びＳａ２と同様である。ただし、この場合は、データ送信局１００−１とデータ送信局１００−２との間で情報（伝搬チャネル推定信号ＮＤＰ）の通知が行われる。
（ステップＳｂ３）ネットワーク制御サーバ３００は、補正値Ｃおよび送信重み付け値を算出し、補正値Ｃを示す情報または送信重み付け値を示す情報を、データ送信局１００−１及びデータ送信局１００−２に通知する。
ステップＳｂ４〜Ｓｂ８は、第２実施形態の図６に示すステップＳａ３〜Ｓａ７と同様である。
【０１７４】
以上により、データ送信局１００の送信部１０３は、下り伝搬チャネル情報、第１の上り伝搬チャネル情報、及び、第２の上り伝搬チャネル情報の少なくとも一つを、ネットワーク制御サーバ３００に送信する。つまり、無線通信システムは、データ送信局１００−１とデータ送信局１００−２との間で、既知信号を送受信し合い、得られるチャネル推定値の通知を、ネットワーク制御サーバ３００を介して、通信する。本実施形態の無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法によれば、ネットワーク制御サーバ３００が、上り伝搬チャネル情報及び下り伝搬チャネル情報を通知することに伴う圧縮誤差により、補正値Ｃの推定精度を向上させることができる。
【０１７５】
以下、図面を参照して、本発明の第４〜第９実施形態における無線通信装置、及び無線通信方法を説明する。以下に説明する無線通信システムにおいて、無線通信装置としてのデータ送信局は、データ受信局からの上り回線の伝送で用いられたサブキャリアの伝搬チャネル情報又は送信重み付け値を取得する。データ送信局は、伝搬チャネル情報又は送信重み付け値を取得したサブキャリア以外のサブキャリアにおける伝搬チャネル情報又は送信重み付け値を、取得した伝搬チャネル情報又は送信重み付け値に基づいて補間する。データ送信局は、補間して得られた伝搬チャネル情報又は送信重み付け値を下り回線におけるＭＵ−ＭＩＭＯ伝送で利用する。
【０１７６】
図９は、本発明の第４〜第９実施形態に係る無線通信システムの概要を示す図である。同図に示すように、無線通信システムは、データ送信局１１００、並びに、データ送信局１１００と無線パケット通信を行うデータ受信局１２００−１及びデータ受信局１２００−２を備えている。データ送信局１１００と、データ受信局１２００−１及びデータ受信局１２００−２とは、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access /Collision Avoidance；搬送波検知多重アクセス／衝突回避）方式を用いて、同一周波数チャネルを用いて無線パケット通信を行う。データ送信局１１００は、データ受信局１２００−１及びデータ受信局１２００−２にデータを送信する際には同一時刻に同一周波数帯を用いた空間多重伝送（ＭＵ−ＭＩＭＯ）を行う。
【０１７７】
無線パケット通信において送受信される無線パケットには、送信局と宛先局とを示す識別子が含まれる。ここで、送信局とは無線パケットを生成し送信した装置である。宛先局とは無線パケットの宛先となる装置である。例えば、データ送信局１１００は無線ＬＡＮにおけるアクセスポイントなどであり、データ受信局１２００−１及びデータ受信局１２００−２は無線ＬＡＮにおけるコンピュータや携帯型の情報電子機器などである。図９においては、無線通信システムが二台のデータ受信局１２００（１２００−１、１２００−２）を備える例を示しているが、三台以上のデータ受信局１２００を備えていてもよいし、一台のデータ受信局１２００を備えていてもよい。
【０１７８】
以下の説明において、データ送信局１１００とデータ受信局１２００−１との間のサブキャリア番号ｋの下り回線における伝搬チャネル情報をＨｄ１，ｋとし、データ送信局１１００とデータ受信局１２００−２との間のサブキャリア番号ｋの下り回線における伝搬チャネル情報をＨｄ２，ｋとする。また、データ送信局１１００とデータ受信局１２００−１との間のサブキャリア番号ｋの上り回線における伝搬チャネル情報をＨｕ１，ｋとし、データ送信局１１００とデータ受信局１２００−２との間のサブキャリア番号ｋの上り回線における伝搬チャネル情報をＨｕ２，ｋとする。
【０１７９】
［第４実施形態］
第４実施形態における無線通信システムは、図９に示したように、データ送信局１１００と複数のデータ受信局１２００とを備えている。図１０は、第４実施形態におけるデータ送信局１１００の構成例を示すブロック図である。同図に示すように、データ送信局１１００は、アンテナ１１０１−１〜１１０１−Ｎと、受信部１１０２−１〜１１０２−Ｎと、復調部１１０３と、伝搬チャネル推定部１１０４と、伝搬チャネル校正部１１０５と、伝搬チャネル補間部１１０６と、送信重み付け値算出部１１０７と、データ変換インターフェース部１１０８と、変調部１１０９と、重み付け演算部１１１０と、送信部１１１１−１〜１１１１−Ｎとを備えている。
【０１８０】
受信部１１０２−１〜１１０２−Ｎそれぞれは、接続されているアンテナ１１０１−１〜１１０１−Ｎを介して受信した受信信号の周波数をベースバンド周波数に変換するとともに、受信電力などの調整を行い、変換および調整がなされた受信信号を復調部１１０３に出力する。
【０１８１】
復調部１１０３は、受信部１１０２−１〜１１０２−Ｎそれぞれから入力される受信信号を復調する。復調部１１０３は、復調により得られたデータ信号のうち、伝搬チャネル推定用の信号（既知信号）を伝搬チャネル推定部１１０４に出力し、他のデータ信号をデータ変換インターフェース部１１０８に出力する。
【０１８２】
伝搬チャネル推定部１１０４は、復調部１１０３から入力される伝搬チャネル推定用の信号と、既知の伝搬チャネル推定用の信号とを比較することにより、アンテナ１１０１−１〜１１０１−Ｎそれぞれとデータ受信局１２００との間の上り回線におけるサブキャリアごとの伝搬チャネル情報を推定する。伝搬チャネル推定部１１０４は、推定した伝搬チャネル情報を伝搬チャネル校正部１１０５に出力する。
【０１８３】
伝搬チャネル校正部１１０５は、伝搬チャネル推定部１１０４から入力される伝搬チャネル情報に対して予め定められた校正値を用いて、上り回線における伝搬チャネル情報から下り回線における伝搬チャネル情報を算出する。伝搬チャネル校正部１１０５は、算出した下り回線の伝搬チャネル情報を伝搬チャネル補間部１１０６に出力する。下り回線の伝搬チャネル情報Ｈｄ，ｋは、次式（１１）を用いて算出される。なお、行列Ｈｄ，ｋは行列Ｈｄ１，ｋと行列Ｈｄ２，ｋとを要素とする行列である。
【０１８４】
【数１１】
2018023129.tif 000013
【０１８５】
式（１１）における行列Ｃｋは、上り回線の伝搬チャネル情報Ｈｕ，ｋを下り回線の伝搬チャネル情報Ｈｄ，ｋへ校正するための校正行列（校正値）である。なお、行列Ｈｕ，ｋは行列Ｈｕ１，ｋと行列Ｈｕ２，ｋとを要素とする行列である。
【０１８６】
伝搬チャネル補間部１１０６には、伝搬チャネル校正部１１０５から伝搬チャネル情報が入力される。伝搬チャネル補間部１１０６は、無線通信システムにおいて利用するすべてのサブキャリアのうち、伝搬チャネル校正部１１０５から入力された伝搬チャネル情報のサブキャリア以外のサブキャリアに対する伝搬チャネル情報を補間する。伝搬チャネル情報の補間は、例えば、入力された伝搬チャネル情報の複写や平均などにより行う。伝搬チャネル補間部１１０６は、入力された伝搬チャネル情報と、補間により得られた伝搬チャネル情報とを送信重み付け値算出部１１０７に出力する。
【０１８７】
無線通信システムにおいて利用するサブキャリアのうち伝搬チャネル校正部１１０５から入力された伝搬チャネル情報のサブキャリア以外のサブキャリア（以下、伝搬チャネル情報が不足しているサブキャリア）における伝搬チャネル情報を複写により補間する場合について説明する。伝搬チャネル補間部１１０６は、入力された伝搬チャネル情報のサブキャリアのサブキャリア番号において、伝搬チャネル情報が不足しているサブキャリアのサブキャリア番号ｋに最も近いサブキャリア番号を検出する。伝搬チャネル補間部１１０６は、検出したサブキャリア番号に対応する伝搬チャネル情報を、サブキャリア番号ｋのサブキャリアにおける伝搬チャネル情報に複写する。すなわち、伝搬チャネル補間部１１０６は、次式（１２）により伝搬チャネル情報を補間する。
【０１８８】
【数１２】
2018023129.tif 000014
【０１８９】
式（１２）における「＾（ハット）」が上に付されているｋは、対応する伝搬チャネル情報が存在するサブキャリアのサブキャリア番号のうち、サブキャリア番号ｋに最も近いサブキャリアの番号を示す。以下、数式などにおいて「＾（ハット）」が上に付されている文字は、「＾」を文字の前に記して表す。例えば、式（１２）の右辺における伝搬チャネル情報は、「Ｈｄ，＾ｋ」と表す。
【０１９０】
伝搬チャネル情報が不足しているサブキャリアにおける伝搬チャネル情報を平均により補間する場合について説明する。伝搬チャネル補間部１１０６は、伝搬チャネル情報が不足しているサブキャリアの近傍のサブキャリアのうち対応する伝搬チャネル情報が存在するサブキャリアの伝搬チャネル情報の平均値を算出する。伝搬チャネル補間部１１０６は、算出した伝搬チャネル情報の平均値を、伝搬チャネル情報が不足しているサブキャリアの伝搬チャネル情報にして補間する。なお、近傍のサブキャリアとは、予め定めた範囲内のサブキャリアである。
【０１９１】
例えば、サブキャリア番号（ｋ−１）及びキャリア番号（ｋ＋１）に対応する伝搬チャネル情報が存在する場合、サブキャリア番号ｋに対応する伝搬チャネル情報は（Ｈｄ，ｋ−１＋Ｈｄ，ｋ＋１）／２となる。また、次式（１３）を用いて伝搬チャネル情報の平均値を算出するようにしてもよい。なお、Ｎは平均数を示す。
【０１９２】
【数１３】
2018023129.tif 000015
【０１９３】
送信重み付け値算出部１１０７は、伝搬チャネル補間部１１０６から入力される下り回線の伝搬チャネル情報に基づいて、各サブキャリアに対応する送信重み付け値を算出する。送信重み付け値算出部１１０７は、算出した送信重み付け値を重み付け演算部１１１０に出力する。送信重み付け値算出部１１０７が送信重み付け値を算出する方法として、線形演算ではＺＦ（Zero Forcing）法やＭＭＳＥ（Minimum Mean Squared Error）法などを用い、非線形演算ではＴＨＰ（Tomlinson Harashima Precoding）法やＶＰ（Vector Perturbation）法などを用いることができる。なお、送信重み付け値算出部１１０７は、前述の手法のいずれか、又は他の手法を用いて送信重み付け値を算出する。
【０１９４】
データ変換インターフェース部１１０８は、復調部１１０３から入力されるデータ信号を、外部の装置において用いられるパケットに変換し、変換により得られたパケットを外部の装置や外部のネットワークに出力する。また、データ変換インターフェース部１１０８は、外部の装置や外部のネットワークから入力されるパケットをデータ信号に変換し、変換により得られたデータ信号を変調部１１０９に出力する。
【０１９５】
変調部１１０９は、データ変換インターフェース部１１０８から入力されるデータ信号を変調して無線パケット信号を生成し、生成した無線パケット信号を重み付け演算部１１１０に出力する。
【０１９６】
重み付け演算部１１１０には、変調部１１０９から無線パケット信号が入力され、送信重み付け値算出部１１０７から送信重み付け値が入力される。重み付け演算部１１１０は、送信重み付け値ごとに無線パケット信号を乗算し、送信部１１１１−１〜１１１１−Ｎに乗算結果を示す送信信号を出力する。
【０１９７】
送信部１１１１−１〜１１１１−Ｎそれぞれは、重み付け演算部１１１０から入力される送信信号の周波数を無線通信システムにおいて規定されている無線周波数に変換するとともに、送信電力の調整などを行い、変換および調整がなされた送信信号をアンテナ１１０１−１〜１１０１−Ｎから送出する。送信重み付け値を用いた送信により、データ送信局１１００は各データ受信局１２００宛のデータを多重化して送信することができる。
【０１９８】
図１１は、本実施形態におけるデータ受信局１２００の構成例を示すブロック図である。同図に示すように、データ受信局１２００は、アンテナ１２０１と、受信部１２０２と、復調部１２０３と、データ変換インターフェース部１２０４と、伝搬チャネル情報推定信号生成部１２０５と、変調部１２０６と、送信部１２０７とを備えている。
【０１９９】
受信部１２０２は、接続されているアンテナ１２０１を介して受信した受信信号の周波数をベースバンド周波数に変換するとともに、受信電力の調整などを行い、変換および調整がなされた受信信号を復調部１２０３に出力する。
復調部１２０３は、受信部１２０２から入力される受信信号を復調する。復調部１２０３は、復調により得られたデータ信号をデータ変換インターフェース部１２０４に出力する。
【０２００】
データ変換インターフェース部１２０４は、復調部１２０３から入力されるデータ信号を外部の装置において用いられるパケットに変換し、変換により得られたパケットを外部の装置や外部のネットワークに出力する。
伝搬チャネル情報推定信号生成部１２０５は、伝搬チャネル推定用の信号（既知信号）を生成し、生成した信号を変調部１２０６に出力する。
【０２０１】
変調部１２０６は、伝搬チャネル情報推定信号生成部１２０５から入力される伝搬チャネル推定用の信号とデータ送信局１１００宛に送信する信号とを変調して無線パケット信号を生成する。変調部１２０６は、生成した無線パケット信号を送信部１２０７に出力する。
送信部１２０７は、変調部１２０６から入力される無線パケット信号の周波数を無線通信システムにおいて規定されている無線周波数に変換するとともに、送信電力の調整などを行い、変換および調整がなされた無線パケット信号をアンテナ１２０１から送出する。
【０２０２】
図１２は、本実施形態における無線通信システムの通信動作例を示すタイムチャートである。同図に示す通信動作例では、データ送信局１１００においてデータ受信局１２００−１及びデータ受信局１２００−２宛のパケットが連続的に生起し、データ伝送が連続で行われる場合の一部の動作が示されている。
【０２０３】
時刻Ｔ１において、データ受信局１２００−１は、データ送信局１１００宛に時刻Ｔ１より前において受信したデータに対する応答確認信号（Block Acknowledge：ＢＡ）を送信する。なお、応答確認信号の送信は、従来規格のデータ送信局やデータ受信局などが受信できるように「２０ＭＨｚ×４の配置」の形式で行われる。
データ送信局１１００は、データ受信局１２００−１から応答確認信号を受信した後に、時刻Ｔ１より前においてデータ受信局１２００−２宛に送信したデータを含むパケット信号をデータ受信局１２００−２が誤りなく復号したか否かを確認するために、応答確認信号の送信を指示する応答確認指示信号（Block Acknowledge Request：ＢＡＲ）をデータ受信局１２００−２宛に送信する。
データ受信局１２００−２は、データ送信局１１００から応答確認指示信号を受信すると、指示に応じて応答確認信号を送信する。データ受信局１２００−２による応答確認信号の送信も、「２０ＭＨｚ×４の配置」の形式で行われる。
【０２０４】
データ送信局１１００は、各データ受信局１２００から受信した応答確認信号に含まれる既知信号（伝搬チャネル推定用の信号）に基づいて、上り回線の伝搬チャネル情報を推定する。データ送信局１１００は、推定した上り回線の伝搬チャネル情報に対して伝搬チャネルの校正及び補間を行った後に送信重み付け値の算出を行う。
【０２０５】
時刻Ｔ２において、データ送信局１１００は、算出した送信重み付け値を用いて、データ受信局１２００−１宛のデータ（Ｄａｔａ１）を含む無線パケット信号とデータ受信局１２００−２宛のデータ（Ｄａｔａ２）を含む無線パケット信号との送信をＭＵ−ＭＩＭＯで行う。
【０２０６】
時刻Ｔ３において、データ受信局１２００−１は、時刻Ｔ２において送信された自データ受信局宛のデータ（Ｄａｔａ１）を誤りなく復号すると、応答確認信号（ＢＡ）をデータ送信局１１００宛に送信する。
データ送信局１１００は、データ受信局１２００−１から応答確認信号を受信した後に、時刻Ｔ２においてデータ受信局１２００−２宛に送信したデータ（Ｄａｔａ２）をデータ受信局１２００−２が誤りなく復号したか否かを確認するために、応答確認信号の送信を指示する応答確認指示信号（Block Acknowledge Request：ＢＡＲ）をデータ受信局１２００−２宛に送信する。
データ受信局１２００−２は、データ送信局１１００から応答確認指示信号を受信すると、指示に応じて応答確認信号を送信する。
【０２０７】
以上のように、本実施形態におけるデータ送信局１１００は、各データ受信局１２００から受信する応答確認信号に含まれる既知信号に基づいて、上り回線の伝搬チャネル情報を取得し、上り回線の伝搬チャネル情報を校正して下り回線の伝搬チャネル情報を算出する。データ送信局１１００は、応答確認信号に基づいて下り回線の伝搬チャネル情報を得ることができなかったサブキャリアの下り回線の伝搬チャネル情報を、得られた伝搬チャネル情報に基づいた補間により取得する。
【０２０８】
データ受信局１２００が「２０ＭＨｚ×４の配置」の形式で送信した応答確認信号から伝搬チャネル情報を得ることができなかったサブキャリアが存在する場合でも、データ送信局１１００は、当該サブキャリアにおける伝搬チャネル情報を補間することにより、下り回線のＭＵ−ＭＩＭＯを用いた送信において必要となる送信重み付け値を算出することができる。なお、データ受信局１２００が「２０ＭＨｚ×４の配置」の形式で応答確認信号を送信した場合を一例として説明した。しかし、本実施形態はこの例に限られず、データ受信局１２００から受信した信号に基づいて伝搬チャネル情報が得られないサブキャリアがあるときには、データ送信局１１００が当該サブキャリアの伝搬チャネル情報を補間するようにしてもよい。
【０２０９】
本実施形態のデータ送信局１１００を用いることにより、基地局推定法を用いた場合においてデータ受信局１２００−１やデータ受信局１２００−２からの受信信号から伝搬チャネル情報が得られない場合においても、ＭＵ−ＭＩＭＯで必要となる送信重み付け値を取得することができる。例えば、データ受信局１２００が「２０ＭＨｚ×４の配置」の形式で応答確認信号などを送信した場合において既知信号が得られないサブキャリアが存在しても、各サブキャリアにおける送信重み付け値が得られるのでＭＵ−ＭＩＭＯ伝送を適用することができ、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送の適用範囲を拡大させることができる。
【０２１０】
［第５実施形態］
第５実施形態における無線通信システムでは、第４実施形態における無線通信システムが備えるデータ送信局１１００に代えて、以下に説明するデータ送信局を備える。図１３は、第５実施形態におけるデータ送信局１３００の構成例を示すブロック図である。同図に示すように、データ送信局１３００は、アンテナ１１０１−１〜１１０１−Ｎと、受信部１１０２−１〜１１０２−Ｎと、復調部１１０３と、伝搬チャネル推定部１１０４と、伝搬チャネル校正部１１０５と、送信重み付け値算出部１１０７と、送信重み付け補間部１３１２と、データ変換インターフェース部１１０８と、変調部１１０９と、重み付け演算部１１１０と、送信部１１１１−１〜１１１１−Ｎとを備えている。
【０２１１】
本実施形態におけるデータ送信局１３００は、伝搬チャネル補間部１１０６に代えて送信重み付け補間部１３１２を備えている点が第４実施形態におけるデータ送信局１１００（図１０）と異なっている。データ送信局１３００において、伝搬チャネル校正部１１０５から出力される伝搬チャネル情報が送信重み付け値算出部１１０７に入力され、送信重み付け補間部１３１２において算出される送信重み付け値が重み付け演算部１１１０に入力される。なお、データ送信局１３００において、データ送信局１１００が備える機能部と同じ機能部に対しては同じ符号を付して説明を省略する。
【０２１２】
送信重み付け補間部１３１２には、送信重み付け値算出部１１０７において算出される送信重み付け値が入力される。データ送信局１３００において、伝搬チャネル校正部１１０５から送信重み付け値算出部１１０７に入力される伝搬チャネル情報は、各データ受信局１２００から受信した信号に基づいて得られたサブチャネルの伝搬チャネル情報である。そのため、送信重み付け値算出部１１０７において算出される送信重み付け値には、伝搬チャネル情報が得られなかったサブチャネルの送信重み付け値が欠けている。
【０２１３】
送信重み付け補間部１３１２は、送信重み付け値が欠けているサブチャネルの送信重み付け値を、送信重み付け値算出部１１０７から入力された送信重み付け値に基づいて補間する。送信重み付け補間部１３１２による補間は、入力された送信重み付け値の複写や平均などによって行われる。送信重み付け補間部１３１２は、入力された送信重み付け値と、補間により得られた送信重み付け値とを重み付け演算部１１１０に出力する。
【０２１４】
無線通信システムにおいて利用するサブキャリアのうち送信重み付け値算出部１１０７から入力された送信重み付け値のサブキャリア以外のサブキャリア（以下、送信重み付け値が不足しているサブキャリア）における送信重み付け値を複写により補間する場合について説明する。送信重み付け補間部１３１２は、入力された送信重み付け値のサブキャリアのサブキャリア番号において、送信重み付け値が不足しているサブキャリアのサブキャリア番号ｋに最も近いサブキャリア番号を検出する。送信重み付け補間部１３１２は、検出したサブキャリア番号に対応する送信重み付け値を、サブキャリア番号ｋのサブキャリアにおける送信重み付け値に複写する。すなわち、送信重み付け補間部１３１２は、次式（１４）により送信重み付け値を補間する。
【０２１５】
【数１４】
2018023129.tif 000016
【０２１６】
式（１４）における行列Ｗｋはサブキャリア番号ｋのサブキャリアにおける送信重み付け値を示す。行列Ｗ＾ｋは、送信重み付け値算出部１１０７から入力された送信重み付け値のうちサブキャリア番号ｋに最も近いサブキャリア番号のサブキャリアにおける送信重み付け値である。
【０２１７】
送信重み付け値が不足しているサブキャリアにおける送信重み付け値を平均により補間する場合について説明する。送信重み付け補間部１３１２は、送信重み付け値が不足しているサブキャリアの近傍のサブキャリアのうち対応する送信重み付け値が存在するサブキャリアの送信重み付け値の平均値を算出する。送信重み付け補間部１３１２は、算出した送信重み付け値の平均値を、送信重み付け値が不足しているサブキャリアの送信重み付け値にして補間する。なお、近傍のサブキャリアとは、予め定めた範囲内のサブキャリアである。
【０２１８】
例えば、サブキャリア番号（ｋ−１）及びサブキャリア番号（ｋ＋１）に対応する送信重み付け値が存在する場合、サブキャリア番号ｋに対応する伝搬チャネル情報は（Ｗｋ−１＋Ｗｋ＋１）／２となる。また、次式（１５）を用いて送信重み付け値の平均値を算出するようにしてもよい。なお、Ｎは平均数を示し、近傍のサブキャリアを定める。
【０２１９】
【数１５】
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【０２２０】
本実施形態における無線通信システムの通信動作は、第４実施形態における無線通信システムの通信動作と同じであるので説明を省略する。本実施形態におけるデータ送信局１３００では、伝搬チャネル情報を補間することに代えて送信重み付け値を補間することにより、すべてのサブキャリアの伝搬チャネル情報を揃えてから送信重み付け値を算出する場合に比べてすべてのサブキャリアの送信重み付け値の算出に要する演算量を削減することができる。
【０２２１】
［第６実施形態］
第６実施形態における無線通信システムでは、第４実施形態における無線通信システムが備えるデータ送信局１１００に代えて、以下に説明するデータ送信局を備える。図１４は、第６実施形態におけるデータ送信局１４００の構成例を示すブロック図である。同図に示すように、データ送信局１４００は、アンテナ１１０１−１〜１１０１−Ｎと、受信部１１０２−１〜１１０２−Ｎと、復調部１１０３と、伝搬チャネル推定部１１０４と、伝搬チャネル校正部１１０５と、伝搬チャネル記憶部１４１３と、伝搬チャネル補間部１４１４と、送信重み付け値算出部１１０７と、データ変換インターフェース部１１０８と、変調部１１０９と、重み付け演算部１１１０と、送信部１１１１−１〜１１１１−Ｎとを備えている。
【０２２２】
本実施形態におけるデータ送信局１４００は、伝搬チャネル補間部１１０６に代えて伝搬チャネル補間部１４１４を備えている点と、伝搬チャネル記憶部１４１３を更に備えている点とが、第４実施形態におけるデータ送信局１１００（図１０）と異なっている。データ送信局１４００において、伝搬チャネル校正部１１０５から出力される下り回線の伝搬チャネル情報は伝搬チャネル記憶部１４１３及び伝搬チャネル補間部１４１４に入力される。また、送信重み付け値算出部１１０７には伝搬チャネル補間部１４１４から出力される下り回線の伝搬チャネル情報が入力される。なお、データ送信局１４００において、データ送信局１１００が備える機能部と同じ機能部に対しては同じ符号を付して説明を省略する。
【０２２３】
伝搬チャネル記憶部１４１３は、伝搬チャネル校正部１１０５から入力される下り回線の伝搬チャネル情報をサブキャリアごとに記憶する。データ受信局１２００から受信した信号に基づいて下り回線の伝搬チャネル情報が得られる都度、得られた下り回線の伝搬チャネル情報が伝搬チャネル記憶部１４１３に記憶されることになる。例えば、データ受信局１２００が「８０ＭＨｚの配置」の形式で応答確認信号などを送信した際には下り回線の伝搬チャネル情報が多くのサブキャリアにおいて得られ、伝搬チャネル記憶部１４１３に記憶される。
【０２２４】
なお、既に記憶している伝搬チャネル情報が存在するサブキャリアにおける伝搬チャネル情報が伝搬チャネル校正部１１０５から入力された場合には、伝搬チャネル記憶部１４１３は、記憶している伝搬チャネル情報を新たに入力された伝搬チャネル情報で上書きするようにしてもよい。あるいは、伝搬チャネル記憶部１４１３は、記憶している伝搬チャネル情報と入力された伝搬チャネル情報とに対して忘却係数に基づいた加重平均を算出し、算出結果で上書きするようにしてもよい。
【０２２５】
伝搬チャネル補間部１４１４には、伝搬チャネル校正部１１０５から下り回線の伝搬チャネル情報が入力される。伝搬チャネル補間部１４１４は、無線通信システムにおいて利用するすべてのサブキャリアのうち、伝搬チャネル校正部１１０５から入力される伝搬チャネル情報のサブキャリア以外のサブキャリアに対する伝搬チャネル情報を補間する。伝搬チャネル情報の補間は、例えば、入力された伝搬チャネル情報と、伝搬チャネル記憶部１４１３に記憶されている伝搬チャネル情報とを用いて行う。伝搬チャネル補間部１４１４は、入力された伝搬チャネル情報と、補間により得られた伝搬チャネル情報とを送信重み付け値算出部１１０７に出力する。
【０２２６】
伝搬チャネル情報が不足しているサブキャリアにおける伝搬チャネル情報の補間として二つの手法を例として説明する。一つ目の手法は、入力された伝搬チャネル情報のうち伝搬チャネル情報が不足しているサブキャリアのサブキャリア番号に最も近いサブキャリア番号に対応する伝搬チャネル情報と、伝搬チャネル情報が不足しているサブキャリアに対応する伝搬チャネル情報であって伝搬チャネル記憶部１４１３に記憶されている伝搬チャネル情報との加重平均を算出することにより、伝搬チャネル情報が不足しているサブキャリアの伝搬チャネル情報を補間する。例えば、伝搬チャネル補間部１４１４は、次式（１６）を用いて、サブキャリア番号ｋのサブキャリアにおける下り回線の伝搬チャネル情報を補間する。
【０２２７】
【数１６】
2018023129.tif 000018
【０２２８】
式（１６）において、αは重み係数であり、αの値は０から１までの範囲の値である。行列Ｈｄ，＾ｋは、伝搬チャネル校正部１１０５から入力された伝搬チャネル情報のうちサブキャリア番号ｋに最も近いサブキャリア番号のサブキャリアにおける伝搬チャネル情報である。行列＾Ｈｄ，ｋは伝搬チャネル記憶部１４１３に記憶されているサブキャリア番号ｋのサブキャリアにおける伝搬チャネル情報である。
【０２２９】
二つ目の手法は、伝搬チャネル校正部１１０５から入力された伝搬チャネル情報のうち伝搬チャネル情報が不足しているサブキャリアのサブキャリア番号ｋの近傍のサブキャリア番号に対応する伝搬チャネル情報の平均値と、伝搬チャネル記憶部１４１３に記憶されているサブキャリア番号ｋに対応する伝搬チャネル情報との加重平均を算出することにより、サブキャリア番号ｋの伝搬チャネル情報を補間する。例えば、伝搬チャネル補間部１４１４は、次式（１７）を用いて、サブキャリア番号ｋのサブキャリアにおける下り回線の伝搬チャネル情報を補間する。伝搬チャネル情報の平均値を算出する際の対象となる近傍のサブキャリアはＮ（平均数）で予め定められる。
【０２３０】
【数１７】
2018023129.tif 000019
【０２３１】
本実施形態における無線通信システムの通信動作は、第４実施形態における無線通信システムの通信動作と同じであるので説明を省略する。本実施形態におけるデータ送信局１４００では、直近の受信において得られた伝搬チャネル情報と、過去の受信において得られた伝搬チャネル情報とを用いて伝搬チャネル情報が不足しているサブキャリアの伝搬チャネル情報を補間することにより、伝搬チャネル情報を補間する精度を高くすることができ、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送の品質を向上させることができる。
【０２３２】
［第７実施形態］
第７実施形態における無線通信システムでは、第５実施形態における無線通信システムが備えるデータ送信局１３００に代えて、以下に説明するデータ送信局を備える。図１５は、第７実施形態におけるデータ送信局１５００の構成例を示すブロック図である。同図に示すように、データ送信局１５００は、アンテナ１１０１−１〜１１０１−Ｎと、受信部１１０２−１〜１１０２−Ｎと、復調部１１０３と、伝搬チャネル推定部１１０４と、伝搬チャネル校正部１１０５と、送信重み付け値算出部１１０７と、送信重み付け記憶部１５１３と、送信重み付け補間部１５１４と、データ変換インターフェース部１１０８と、変調部１１０９と、重み付け演算部１１１０と、送信部１１１１−１〜１１１１−Ｎとを備えている。
【０２３３】
本実施形態におけるデータ送信局１５００は、送信重み付け補間部１３１２に代えて送信重み付け補間部１５１４を備えている点と、送信重み付け記憶部１５１３を更に備えている点とが、第５実施形態におけるデータ送信局１３００（図１３）と異なっている。データ送信局１５００において、送信重み付け値算出部１１０７から出力される送信重み付け値は送信重み付け記憶部１５１３及び送信重み付け補間部１５１４に入力され、重み付け演算部１１１０には送信重み付け補間部１５１４から出力される送信重み付け値が入力される。なお、データ送信局１５００において、データ送信局１３００が備える機能部と同じ機能部に対しては同じ符号を付して説明を省略する。
【０２３４】
送信重み付け記憶部１５１３は、送信重み付け値算出部１１０７から入力される送信重み付け値をサブキャリアごとに記憶する。データ受信局１２００から受信した信号に基づいて送信重み付け値が得られる都度、得られた送信重み付け値情報が送信重み付け記憶部１５１３に記憶されることになる。例えば、データ受信局１２００が「８０ＭＨｚの配置」の形式で応答確認信号などを送信した際には送信重み付け値を多くのサブキャリアにおいて得ることができ、得られた送信重み付け値情報が送信重み付け記憶部１５１３に記憶される。
【０２３５】
なお、既に記憶している送信重み付け値が存在するサブキャリアにおける送信重み付け値が送信重み付け値算出部１１０７から入力された場合には、送信重み付け記憶部１５１３は、記憶している送信重み付け値を新たに入力された送信重み付け値で上書きするようにしてもよい。あるいは、送信重み付け記憶部１５１３は、記憶している送信重み付け値と入力された送信重み付け値に対して忘却係数に基づいた加重平均を算出し、算出結果で上書きするようにしてもよい。
【０２３６】
送信重み付け補間部１５１４には、送信重み付け値算出部１１０７から送信重み付け値が入力される。送信重み付け補間部１５１４は、無線通信システムにおいて利用するすべてのサブキャリアのうち、送信重み付け値算出部１１０７から入力される送信重み付け値のサブキャリア以外のサブキャリアに対する送信重み付け値を補間する。送信重み付け値の補間は、例えば、入力された送信重み付け値と、送信重み付け記憶部１５１３に記憶されている送信重み付け値とを用いて行う。送信重み付け補間部１５１４は、入力された送信重み付け値と、補間により得られた送信重み付け値とを重み付け演算部１１１０に出力する。
【０２３７】
送信重み付け値が不足しているサブキャリアにおける送信重み付け値の補間として二つの手法を例として説明する。一つ目の手法は、入力された送信重み付け値のうち送信重み付け値が不足しているサブキャリアのサブキャリア番号に最も近いサブキャリア番号に対応する送信重み付け値と、送信重み付け値が不足しているサブキャリアに対応する送信重み付け値であって送信重み付け記憶部１５１３に記憶されている送信重み付け値との加重平均を算出することにより、送信重み付け値が不足しているサブキャリアの送信重み付け値を補間する。例えば、送信重み付け補間部１５１４は、次式（１８）を用いて、サブキャリア番号ｋのサブキャリアにおける送信重み付け値を補間する。
【０２３８】
【数１８】
2018023129.tif 000020
【０２３９】
式（１８）において、行列Ｗ＾ｋは、送信重み付け値算出部１１０７から入力された送信重み付け値のうちサブキャリア番号ｋに最も近いサブキャリア番号のサブキャリアにおける送信重み付け値である。行列＾Ｗｋは送信重み付け記憶部１５１３に記憶されているサブキャリア番号ｋのサブキャリアにおける送信重み付け値である。
【０２４０】
二つ目の手法は、送信重み付け値算出部１１０７から入力された送信重み付け値のうち送信重み付け値が不足しているサブキャリアのサブキャリア番号ｋの近傍のサブキャリア番号に対応する送信重み付け値の平均値と、送信重み付け記憶部１５１３に記憶されているサブキャリア番号ｋに対応する送信重み付け値との加重平均を算出することにより、サブキャリア番号ｋの送信重み付け値を補間する。例えば、送信重み付け補間部１５１４は、次式（１９）を用いて、サブキャリア番号ｋのサブキャリアにおける送信重み付け値を補間する。送信重み付け値の平均値を算出する際の対象となるサブキャリアはＮ（平均数）で予め定められる。
【０２４１】
【数１９】
2018023129.tif 000021
【０２４２】
本実施形態における無線通信システムの通信動作は、第５実施形態における無線通信システムの通信動作と同じであるので説明を省略する。本実施形態におけるデータ送信局１５００では、直近の受信において得られた送信重み付け値と、過去の受信において得られた送信重み付け値とを用いて送信重み付け値が不足しているサブキャリアの送信重み付け値を補間することにより、補間の精度を高くすることができ、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送の品質を向上させることができる。
【０２４３】
［第８実施形態］
第８実施形態における無線通信システムでは、第６実施形態における無線通信システムが備えるデータ送信局１４００に代えて、以下に説明するデータ送信局を備える。図１６は、第８実施形態におけるデータ送信局１６００の構成例を示すブロック図である。同図に示すように、データ送信局１６００は、アンテナ１１０１−１〜１１０１−Ｎと、受信部１１０２−１〜１１０２−Ｎと、復調部１１０３と、伝搬チャネル推定部１１０４と、伝搬チャネル校正部１１０５と、伝搬チャネル記憶部１４１３と、伝搬チャネル相関算出部１６１４と、伝搬チャネル補間部１６１５と、送信重み付け値算出部１１０７と、データ変換インターフェース部１１０８と、変調部１１０９と、重み付け演算部１１１０と、送信部１１１１−１〜１１１１−Ｎとを備えている。
【０２４４】
本実施形態におけるデータ送信局１６００は、伝搬チャネル補間部１４１４に代えて伝搬チャネル補間部１６１５を備えている点と、伝搬チャネル相関算出部１６１４を更に備えている点とが第６実施形態におけるデータ送信局１４００（図１４）と異なっている。データ送信局１６００において、伝搬チャネル校正部１１０５から出力される下り回線の伝搬チャネル情報は伝搬チャネル記憶部１４１３と伝搬チャネル相関算出部１６１４と伝搬チャネル補間部１６１５とに入力される。送信重み付け値算出部１１０７には伝搬チャネル補間部１６１５から下り回線の伝搬チャネル情報が入力される。なお、データ送信局１６００において、データ送信局１４００が備える機能部と同じ機能部に対しては同じ符号を付して説明を省略する。
【０２４５】
伝搬チャネル相関算出部１６１４には、伝搬チャネル校正部１１０５から下り回線の伝搬チャネル情報が入力される。伝搬チャネル相関算出部１６１４は、入力された伝搬チャネル情報のサブキャリアと同じサブキャリアの伝搬チャネル情報を伝搬チャネル記憶部１４１３から読み出す。伝搬チャネル相関算出部１６１４は、入力された伝搬チャネル情報と、読み出した伝搬チャネル情報とに基づいて、周波数帯域ごとに相関値を算出する。伝搬チャネル相関算出部１６１４は、算出した各周波数帯域の相関値を伝搬チャネル補間部１６１５に出力する。ここで、相関値の算出対象となる周波数帯域は、無線通信システムにおいて利用する周波数帯を分割することによって得られる複数の周波数帯域のうちの予め定められた周波数帯域である。伝搬チャネル相関算出部１６１４は、例えば、次式（２０）を用いて、周波数帯域ごとの相関値Ｓを算出する。
【０２４６】
【数２０】
2018023129.tif 000022
【０２４７】
式（２０）において、Ａは行列Ｈｄ，ｋ（サブキャリア番号ｋの下り回線の伝搬チャネル情報）の行数であり、Ｂは行列Ｈｄ，ｋの列数であり、ｈｄ，ｋ，ａ，ｂは行列Ｈｄ，ｋにおけるａ行ｂ列の要素である。＾ｈｄ，ｋ，ａ，ｂは、行列＾Ｈｄ，ｋ（伝搬チャネル記憶部１４１３に記憶されているサブキャリア番号ｋの伝搬チャネル情報）におけるａ行ｂ列の要素である。また、＾ｈｄ，ｋ，ａ，ｂＨは＾ｈｄ，ｋ，ａ，ｂの複素共役である。式（２０）におけるｋは周波数帯域それぞれに含まれるサブキャリアのサブキャリア
番号ｋである。
【０２４８】
伝搬チャネル補間部１６１５には、伝搬チャネル校正部１１０５から伝搬チャネル情報が入力され、伝搬チャネル相関算出部１６１４から各周波数帯域の相関値が入力される。伝搬チャネル補間部１６１５は、相関値に基づいて各周波数帯域に含まれるサブキャリアの伝搬チャネル情報を補間する際の手法を切り替える。具体的には、相関値が予め定められた閾値より小さい場合、伝搬チャネル補間部１６１５は、第４実施形態における伝搬チャネル補間部１１０６と同様に、入力された伝搬チャネル情報の複写や平均などにより伝搬チャネル情報の補間を行う。相関値が閾値以上の場合、伝搬チャネル補間部１６１５は、第６実施形態における伝搬チャネル補間部１４１４と同様に、入力された伝搬チャネル情報と、伝搬チャネル記憶部１４１３に記憶されている伝搬チャネル情報とを用いて補間を行う。
【０２４９】
本実施形態における無線通信システムの通信動作は、第６実施形態における無線通信システムの通信動作と同じであるので説明を省略する。本実施形態におけるデータ送信局１６００では、伝搬チャネル記憶部１４１３に記憶されている伝搬チャネル情報と、受信信号に基づいて得られた伝搬チャネル情報との相関値を算出し、相関値に基づいて伝搬チャネル情報を補間する際の手法を選択する。例えば、伝搬チャネル記憶部１４１３に記憶されている伝搬チャネル情報と現在の伝搬チャネル情報との差が大きい場合には、記憶されている伝搬チャネル情報を用いずに伝搬チャネル情報を補間する。相関値に基づいて補間の手法を切り替えることにより、伝搬チャネル情報を補間する精度を更に高くすることができ、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送の品質を向上させることができる。
【０２５０】
［第９実施形態］
第９実施形態における無線通信システムでは、第７実施形態における無線通信システムが備えるデータ送信局１５００に代えて、以下に説明するデータ送信局を備える。図１７は、第９実施形態におけるデータ送信局１７００の構成例を示すブロック図である。同図に示すように、データ送信局１７００は、アンテナ１１０１−１〜１１０１−Ｎと、受信部１１０２−１〜１１０２−Ｎと、復調部１１０３と、伝搬チャネル推定部１１０４と、伝搬チャネル校正部１１０５と、送信重み付け値算出部１１０７と、送信重み付け記憶部１５１３と、送信重み付け相関算出部１７１４と、送信重み付け補間部１７１５と、データ変換インターフェース部１１０８と、変調部１１０９と、重み付け演算部１１１０と、送信部１１１１−１〜１１１１−Ｎとを備えている。
【０２５１】
本実施形態におけるデータ送信局１７００は、送信重み付け補間部１５１４に代えて送信重み付け補間部１７１５を備えている点と、送信重み付け相関算出部１７１４を更に備えている点とが第７実施形態におけるデータ送信局１５００（図１５）と異なっている。データ送信局１７００において、送信重み付け値算出部１１０７から出力される送信重み付け値は送信重み付け記憶部１５１３と送信重み付け相関算出部１７１４と送信重み付け補間部１７１５とに入力される。重み付け演算部１１１０には送信重み付け補間部１７１５から送信重み付け値が入力される。なお、データ送信局１７００において、データ送信局１５００が備える機能部と同じ機能部に対しては同じ符号を付して説明を省略する。
【０２５２】
送信重み付け相関算出部１７１４には、送信重み付け値算出部１１０７から送信重み付け値が入力される。送信重み付け相関算出部１７１４は、入力された送信重み付け値のサブキャリアと同じサブキャリアの送信重み付け値を送信重み付け記憶部１５１３から読み出す。送信重み付け相関算出部１７１４は、入力された送信重み付け値と、読み出した送信重み付け値とに基づいて、周波数帯域ごとに相関値を算出する。送信重み付け相関算出部１７１４は、算出した各周波数の相関値を送信重み付け補間部１７１５に出力する。送信重み付け相関算出部１７１４は、例えば、次式（２１）を用いて、周波数帯域ごとの相関値Ｓを算出する。
【０２５３】
【数２１】
2018023129.tif 000023
【０２５４】
式（２１）において、Ａは行列Ｗｋ（サブキャリア番号ｋの送信重み付け値）の行数であり、Ｂは行列Ｗｋの列数であり、ｗｋ，ａ，ｂは行列Ｗｋにおけるａ行ｂ列の要素である。＾ｗｋ，ａ，ｂは行列＾Ｗｋ（送信重み付け記憶部１５１３に記憶されているサブキャリア番号ｋの送信重み付け値）におけるａ行ｂ列の要素である。また、＾ｗｋ，ａ，ｂＨは＾ｗｋ，ａ，ｂの複素共役である。式（２１）におけるｋは周波数帯域それぞれに含まれるサブキャリアのサブキャリア番号ｋである。
【０２５５】
送信重み付け補間部１７１５には、送信重み付け値算出部１１０７から送信重み付け値が入力され、送信重み付け相関算出部１７１４から各周波数帯域の相関値が入力される。送信重み付け補間部１７１５は、相関値に基づいて、各周波数帯域に含まれるサブキャリアの送信重み付け値を補間する手法を切り替える。具体的には、相関値が閾値より小さい場合、送信重み付け補間部１７１５は、第５実施形態における送信重み付け補間部１３１２と同様に、入力された送信重み付け値の複写や平均などにより送信重み付け値の補間を行う。相関値が閾値以上の場合、送信重み付け補間部１７１５は、第７実施形態における送信重み付け補間部１５１４と同様に、入力された送信重み付け値と、送信重み付け記憶部１５１３に記憶されている送信重み付け値とを用いて補間を行う。
【０２５６】
本実施形態における無線通信システムの通信動作は、第７実施形態における無線通信システムの通信動作と同じであるので説明を省略する。本実施形態におけるデータ送信局１７００では、送信重み付け記憶部１５１３に記憶されている送信重み付け値と、受信信号に基づいて得られた送信重み付け値との相関値を算出し、相関値に基づいて送信重み付け値を補間する際の手法を選択する。例えば、送信重み付け記憶部１５１３に記憶されている送信重み付け値と現在の送信重み付け値との差が大きい場合には、記憶されている送信重み付け値を用いずに送信重み付け値を補間する。相関値に基づいて補間の手法を切り替えることにより、送信重み付け値を補間する精度を更に高くすることができ、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送の品質を向上させることができる。
【０２５７】
第４〜第９実施形態における無線通信システムでは、データ送信局が受信信号に基づいて伝搬チャネル情報又は送信重み付け値を算出し、伝搬チャネル情報又は送信重み付け値を得られなかったサブキャリアに関しては、算出した伝搬チャネル情報又は送信重み付け値に基づいて補間を行う。伝搬チャネル情報又は送信重み付け値を補間することにより、複数のデータ受信局がデータ送信局に対して送信した信号から伝搬チャネル情報が得られない場合においても、複数のデータ受信局に対するＭＵ−ＭＩＭＯ（同一時刻に同一周波数帯を用いた空間多重伝送）で必要となる送信重み付け値を取得することができる。
【０２５８】
［第１０実施形態］
本発明の第１０実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１８は、本実施形態における、ＭＵ−ＭＩＭＯによる無線通信システム２００１の構成例を示す図である。無線通信システム２００１は、データ送信局２１００（基地局装置）と、データ受信局２２００−１〜２２００−Ｍ（Ｍは、２以上の整数）（端末局装置）とを備える。
【０２５９】
以下、データ受信局２２００−１〜２２００−Ｍに共通する事項については、符号の一部を省略して、「データ受信局２２００」と表記する。以下、データ送信局２１００からデータ受信局２２００への向きを、「下り」という。また、データ受信局２２００からデータ送信局２１００への向きを、「上り」という。
【０２６０】
データ送信局２１００は、無線通信装置である。データ送信局２１００は、例えば、無線ＬＡＮ（Local Area Network）におけるアクセスポイント（AP: Access Point）である。データ送信局２１００は、無線パケットを生成する。生成された無線パケットは、データ送信局２１００を識別するための識別子と、データ受信局２２００を識別するための識別子とを含む。
【０２６１】
データ送信局２１００は、（ｉ）校正ステップと、（ｉｉ）上りチャネル推定ステップと、（ｉｉｉ）下りデータ送信ステップとを含む通信処理により、データ受信局２２００との間で無線パケット通信を実行する。データ送信局２１００は、ＣＳＭＡ／ＣＡ (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance：搬送波検知多重アクセス／衝突回避) 方式に基づき、同一周波数チャネルを用いて、データ受信局２２００との無線パケット通信を実行する。
【０２６２】
データ受信局２２００（STA : Station）は、データ送信局２１００との間で無線パケット通信を実行する。データ受信局２２００は、データ送信局２１００が生成する無線パケットの宛先となる装置である。データ受信局２２００は、例えば、コンピュータ、携帯型の情報電子機器である。
【０２６３】
次に、データ送信局２１００の構成例を説明する。
図１９は、本実施形態における、データ送信局２１００の構成例を示す図である。データ送信局２１００は、アンテナ２１０２と、送信部２１０３と、受信部２１０４と、変調部２１０５と、重み付け演算部２１０６と、受信信号強度算出部２１０７と、伝搬チャネル推定部２１０８と、復調部２１０９と、データ変換インターフェース部２１１０と、校正係数算出部２１１１と、相関処理部２１１２と、送信重み付け値算出部２１１６とを備える。
【０２６４】
データ送信局２１００は、アンテナ２１０２−１〜２１０２−Ｎ（Ｎは、２以上の整数）を備える。以下、アンテナ２１０２−１〜２１０２−Ｎに共通する事項については、符号の一部を省略して、「アンテナ２１０２」と表記する。
【０２６５】
データ送信局２１００は、送信部２１０３を、アンテナ２１０２毎に備える。つまり、データ送信局２１００は、送信部２１０３−１〜２１０３−Ｎを備える。以下、送信部２１０３−１〜２１０３−Ｎに共通する事項については、符号の一部を省略して、「送信部２１０３」と表記する。
【０２６６】
データ送信局２１００は、受信部２１０４（取得部）を、アンテナ２１０２毎に備える。つまり、データ送信局２１００は、受信部２１０４−１〜２１０４−Ｎを備える。以下、受信部２１０４−１〜２１０４−Ｎに共通する事項については、符号の一部を省略して、「受信部２１０４」と表記する。
【０２６７】
アンテナ２１０２は、無線パケットを示す信号を、データ受信局２２００との間で送受信する。以下、データ送信局２１００のアンテナ２１０２を介して送信することを、「下り送信」という。以下、データ送信局２１００のアンテナ２１０２を介して受信することを、「上り受信」という。
【０２６８】
受信部２１０４−ｎ（ｎは、１〜Ｎのうち任意の整数）は、アンテナ２１０２−ｎを介して、無線パケットを示す信号を受信する。受信部２１０４−ｎは、上り受信した無線パケットを示す信号の周波数を、所定の周波数に変換する。また、受信部２１０４−ｎは、上り受信した無線パケットを示す信号に対して、受信電力の調整等を実行する。受信部２１０４−ｎは、上り受信した無線パケットを示す信号を、復調部２１０９と、受信信号強度算出部２１０７とに出力する。
【０２６９】
この上り受信した無線パケットを示す信号は、伝搬チャネル情報フィードバック（CSIFB：Channel State Information - Feedback）を含むことがある。また、この上り受信した無線パケットを示す信号は、伝搬チャネル情報の推定に使用される既知の信号（以下、「既知信号」という。）を含むことがある。既知信号は、例えば、ヌル・データ・パケット（NDP: Null Data Packet）である。また、この上り受信した無線パケットを示す信号は、所定の応答確認信号（BA: Block Acknowledgement）を含むことがある。
【０２７０】
受信信号強度算出部２１０７は、上り受信した無線パケットを示す信号を、受信部２１０４から取得する。受信信号強度算出部２１０７は、上り受信した無線パケットを示す信号に基づいて、受信信号強度（受信電力）（RSSI : Received Signal Strength Indicator）を算出する。受信信号強度算出部２１０７は、受信信号強度を示す情報を、復調部２１０９と、相関処理部２１１２とに出力する。
【０２７１】
復調部２１０９（取得部）は、上り受信した無線パケットを示す信号を、受信部２１０４から取得する。復調部２１０９は、上り受信した無線パケットを示す信号に、復調処理を施す。上り受信した無線パケットを示す信号は、データ送信局２１００からいずれかのデータ受信局２２００への下り伝搬チャネル情報（例えば、CSI-FB）を、データ部分に含む場合がある。復調部２１０９は、復調した無線パケットを示す信号を、伝搬チャネル推定部２１０８と、校正係数算出部２１１１と、データ変換インターフェース部２１１０とに出力する。
【０２７２】
データ変換インターフェース部２１１０は、復調した無線パケットを示す信号を、復調部２１０９から取得する。データ変換インターフェース部２１１０は、物理層と媒体アクセス制御層との境界に位置するインターフェースである。データ変換インターフェース部２１１０は、復調した無線パケットを、所定の形式のデータパケットに変換し、変換したデータパケットを示す信号を、外部のネットワーク（不図示）に送信する。
【０２７３】
また、データ変換インターフェース部２１１０は、所定の形式のデータパケットを示す信号を、外部のネットワークから受信する。データ変換インターフェース部２１１０は、外部のネットワークから受信したデータパケットを示す信号を、所定のデータ信号に変換し、変換したデータ信号を、変調部２１０５に出力する。
【０２７４】
伝搬チャネル推定部２１０８は、上り受信した無線パケットを示す信号を、復調部２１０９から取得する。上り受信した無線パケットを示す信号は、データ送信局２１００からいずれかのデータ受信局２２００への下り伝搬チャネル情報（例えば、CSI-FB）を、データ部分に含む場合がある。伝搬チャネル推定部２１０８は、下り伝搬チャネル情報を含む無線パケットを示す信号を取得した場合、下り伝搬チャネル情報をデータ部分に含むパケットのトレーニングプリアンブル部分に基づいて、上り伝搬チャネル情報を推定する。
【０２７５】
また、上り受信した無線パケットを示す信号は、既知信号（例えば、NDP）を、データ部分に含む場合がある。伝搬チャネル推定部２１０８は、上り受信した既知信号と、予め定められた推定用信号とを比較する。伝搬チャネル推定部２１０８は、この比較結果に基づいて、上り伝搬チャネル情報を推定する。伝搬チャネル推定部２１０８は、下り伝搬チャネル情報と、上り伝搬チャネル情報とを、校正係数算出部２１１１と、送信重み付け値算出部２１１６とに出力する。
【０２７６】
校正係数算出部２１１１は、下り伝搬チャネル情報を、伝搬チャネル推定部２１０８から取得する。また、校正係数算出部２１１１は、いずれかのデータ受信局２２００からデータ送信局２１００への上り伝搬チャネル情報を、伝搬チャネル推定部２１０８から取得する。校正係数算出部２１１１は、下り伝搬チャネル情報と、上り伝搬チャネル情報とに基づいて、高精度化処理前の校正係数（以下、「処理前校正係数」という。）を算出する。つまり、校正係数算出部２１１１は、データ送信局２１００における送信側の回路特性と受信側の回路特性との比に基づいて、処理前校正係数を算出する。校正係数算出部２１１１は、処理前校正係数を示す情報を、相関処理部２１１２に出力する。
【０２７７】
相関処理部２１１２は、処理前校正係数を示す情報を、校正係数算出部２１１１から取得する。相関処理部２１１２は、受信信号強度を示す情報を、受信信号強度算出部２１０７から取得する。校正係数は、周波数方向に相関がある。相関処理部２１１２は、校正係数の周波数方向の相関に基づく高精度化処理を処理前校正係数に施すことにより、高精度化処理後の校正係数（以下、「処理後校正係数」という。）を算出する。相関処理部２１１２は、受信信号強度に基づく高精度化処理を処理前校正係数に施すことにより、高精度化処理後の校正係数（以下、「処理後校正係数」という。）を算出する。相関処理部２１１２は、処理後校正係数を示す情報を、送信重み付け値算出部２１１６に出力する。
【０２７８】
送信重み付け値算出部２１１６は、上り伝搬チャネル情報を、伝搬チャネル推定部２１０８から取得する。送信重み付け値算出部２１１６は、処理後校正係数を示す情報を、相関処理部２１１２から取得する。送信重み付け値算出部２１１６は、上り伝搬チャネル情報と、処理後校正係数とに基づいて、送信重み付け値（送信ウエイト）を算出する。送信重み付け値算出部２１１６は、送信重み付け値を示す情報を、重み付け演算部２１０６に出力する。
【０２７９】
送信重み付け値算出部２１１６は、ＺＦ（Zero Forcing）法、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Squared Error）法などの線形演算による方法に基づいて、送信重み付け値を算出する。また、送信重み付け値算出部２１１６は、ＴＨＰ（Tomlison Harashima Precoding）法、ＶＰ（Vector Perturbation）法などの非線形演算による方法に基づいて、送信重み付け値を算出してもよい。なお、送信重み付け値を算出する方法は、どのような方法でもよく、特定の方法に限定されない。
【０２８０】
変調部２１０５は、変換したデータ信号を、データ変換インターフェース部２１１０から取得する。変調部２１０５は、変換したデータ信号を、無線パケットを示す信号に変調する。変調部２１０５は、変調された無線パケットを示す信号を、重み付け演算部２１０６に出力する。
【０２８１】
重み付け演算部２１０６は、変調された無線パケットを示す信号を、変調部２１０５から取得する。重み付け演算部２１０６は、送信重み付け値を示す情報を、送信重み付け値算出部２１１６から取得する。重み付け演算部２１０６は、変調された無線パケットを示す信号に、送信重み付け値を乗算（重み付け合成）することにより、下り送信する無線パケットを示す信号を生成する。下り送信する無線パケットを示す信号は、送信ビームの形成に使用される信号である。重み付け演算部２１０６は、下り送信する無線パケットを示す信号を、送信部２１０３に出力する。
【０２８２】
送信部２１０３は、下り送信する無線パケットを示す信号を、重み付け演算部２１０６から取得する。送信部２１０３は、下り送信する無線パケットを示す信号の周波数を、無線通信システム２００１で規定される所定の周波数に変換する。また、送信部２１０３−ｎ（ｎは、１〜Ｎのうち任意の整数）は、下り送信する無線パケットを示す信号に対して、送信電力の調整等を実行する。送信部２１０３−ｎは、下り送信する無線パケットを示す信号を、アンテナ２１０２−ｎに出力する。
【０２８３】
次に、データ受信局２２００の構成例を説明する。
図２０は、本実施形態における、データ受信局２２００の構成例を示す図である。データ受信局２２００は、アンテナ２２０２と、送信部２２０３と、受信部２２０４と、変調部２２０５と、伝搬チャネル推定部２２０８と、復調部２２０９と、データ変換インターフェース部２２１０とを備える。
【０２８４】
アンテナ２２０２は、無線パケットを示す信号を、データ送信局２１００との間で送受信する。以下、データ受信局２２００のアンテナ２２０２を介して送信することを、「上り送信」という。以下、データ受信局２２００のアンテナ２２０２を介して受信することを、「下り受信」という。
【０２８５】
受信部２２０４は、アンテナ２２０２を介して、無線パケットを示す信号を受信する。受信部２２０４は、下り受信した無線パケットを示す信号の周波数を、所定の周波数に変換する。また、受信部２２０４は、下り受信した無線パケットを示す信号に対して、受信電力の調整等を実行する。受信部２２０４は、下り受信した無線パケットを示す信号を、復調部２２０９に出力する。
【０２８６】
復調部２２０９は、下り受信した無線パケットを示す信号を、受信部２２０４から取得する。復調部２２０９は、下り受信した無線パケットを示す信号に、復調処理を施す。復調部２２０９は、復調した無線パケットを示す信号を、伝搬チャネル推定部２２０８と、データ変換インターフェース部２２１０とに出力する。
【０２８７】
データ変換インターフェース部２２１０は、復調した無線パケットを示す信号を、復調部２２０９から取得する。データ変換インターフェース部２２１０は、物理層と媒体アクセス制御層との境界に位置するインターフェースである。データ変換インターフェース部２２１０は、復調した無線パケットを、所定の形式のデータパケットに変換し、変換したデータパケットを示す信号を、外部のネットワーク（不図示）に送信する。
【０２８８】
また、データ変換インターフェース部２２１０は、所定の形式のデータパケットを示す信号を、外部のネットワークから受信する。データ変換インターフェース部２２１０は、外部のネットワークから受信したデータパケットを示す信号を、所定のデータ信号に変換し、変換したデータ信号を、変調部２２０５に出力してもよい。
【０２８９】
伝搬チャネル推定部２２０８は、復調した無線パケットを示す信号を、復調部２２０９から取得する。伝搬チャネル推定部２２０８は、下り受信した既知信号と、予め定められた推定用信号とを比較する。伝搬チャネル推定部２２０８は、この比較結果に基づいて、下り伝搬チャネル情報を推定する。伝搬チャネル推定部２２０８は、下り伝搬チャネル情報を示す伝搬チャネル情報フィードバック（CSI-FB）を、変調部２２０５に出力する。
【０２９０】
変調部２２０５は、伝搬チャネル情報フィードバック（CSI-FB）を、伝搬チャネル推定部２２０８から取得する。変調部２２０５は、伝搬チャネル情報フィードバックを変調する。変調部２２０５は、伝搬チャネル情報フィードバックを、送信部２２０３に出力する。変調部２２０５は、既知信号（NDP）を、データ変換インターフェース部２２１０から取得する。変調部２２０５は、既知信号を変調する。変調部２２０５は、所定の応答確認信号（BA）を、データ変換インターフェース部２２１０から取得する。変調部２２０５は、所定の応答確認信号を変調する。変調部２２０５は、上り送信する無線パケットを示す信号を、送信部２２０３に出力する。
【０２９１】
変調部２２０５は、データ信号を、データ変換インターフェース部２２１０から取得する。変調部２１０５は、データ信号を、無線パケットを示す信号に変調する。変調部２２０５は、変調された無線パケットを示す信号を、送信部２２０３に出力する。
【０２９２】
送信部２２０３は、上り送信する無線パケットを示す信号を、変調部２２０５から取得する。送信部２２０３は、上り送信する無線パケットを示す信号の周波数を、無線通信システムで規定される所定の周波数に変換する。送信部２２０３は、上り送信する無線パケットを示す信号に対して、送信電力の調整等を実行する。送信部２２０３は、上り送信する無線パケットを示す信号を、アンテナ２２０２に出力する。
【０２９３】
この上り送信する無線パケットを示す信号は、伝搬チャネル情報フィードバック（CSIFB）を含むことがある。また、この上り送信する無線パケットを示す信号は、既知信号を含むことがある。また、この上り送信する無線パケットを示す信号は、所定の応答確認信号（BA）を含むことがある。
【０２９４】
次に、無線通信システム２００１の動作例について説明する。
図２１は、本実施形態における、無線通信システムの動作例を示すタイミングチャートである。データ送信局２１００は、データ受信局２２００に送信する送信データを生成する。データ送信局２１００は、（ｉ）校正ステップと、（ｉｉ）上りチャネル推定ステップと、（ｉｉｉ）下りデータ送信ステップとを含む通信処理により、データ受信局２２００との間で無線パケット通信を実行する。
【０２９５】
（ｉ）校正ステップ
データ送信局２１００は、既知信号（NDP）を、データ受信局２２００に送信する。データ受信局２２００は、既知信号を受信する。データ受信局２２００は、受信した既知信号に基づいて、下り伝搬チャネル情報を推定する。データ受信局２２００は、下り伝搬チャネル情報をデータ部分に含む伝搬チャネル情報フィードバック（CSI-FB）を、データ送信局２１００に送信する。
【０２９６】
復調部２１０９は、下り伝搬チャネル情報（例えば、CSI-FB）を、データ受信局２２００から、受信部２１０４を介して取得する。
伝搬チャネル推定部２１０８は、伝搬チャネル情報フィードバックのトレーニングプリアンブル部分に基づいて、上り伝搬チャネル情報を推定する。以下、説明を簡便にするため、式（２２）〜式（２９）では、校正係数は、推定誤差を含まない表記で書かれる。
校正係数算出部２１１１は、下り伝搬チャネル情報と、推定された上り伝搬チャネル情報とに基づいて、校正係数Ｃ［ｋ］を算出する。下り伝搬チャネル情報ＨＤ［ｋ］は、式（２２）で表される。
【０２９７】
【数２２】
2018023129.tif 000024
【０２９８】
ここで、ｋは、サブキャリア番号を示す。Ｎは、データ送信局２１００のアンテナ２１０２の数を示す。Ｍは、データ受信局２２００の台数である。Ｈ［ｋ］は、空中の伝搬チャネル情報の応答（通信路応答）を示す。ＧＲＳ［ｋ］は、データ受信局２２００の受信部２２０４の回路特性を示す。ＧＴＡ［ｋ］は、データ送信局２１００の送信部２１０３の回路特性を示す。
【０２９９】
空中の伝搬チャネル情報の応答Ｈ［ｋ］と、データ受信局２２００の受信部２２０４の回路特性ＧＲＳ［ｋ］と、データ送信局２１００の送信部２１０３の回路特性ＧＴＡ［ｋ］とは、式（２３）で表される。
【０３００】
【数２３】
2018023129.tif 000025
【０３０１】
また、上り伝搬チャネル情報ＨＵ［ｋ］は、式（２４）で表される。
【０３０２】
【数２４】
2018023129.tif 000026
【０３０３】
ここで、ＧＴＳ［ｋ］は、データ受信局２２００の送信部２２０３の回路特性を示す。ＧＲＡ［ｋ］は、データ送信局２１００の受信部２１０４の回路特性を示す。
【０３０４】
データ受信局２２００の送信部２２０３の回路特性ＧＴＳ［ｋ］と、データ送信局２１００の受信部２１０４の回路特性ＧＲＡ［ｋ］とは、式（２５）で表される。
【０３０５】
【数２５】
2018023129.tif 000027
【０３０６】
式（２６）に示す校正係数Ｃ［ｋ］の算出には、下り伝搬チャネル情報と、上り伝搬チャネル情報とが用いられる。
【０３０７】
【数２６】
2018023129.tif 000028
【０３０８】
送信重み付け値算出部２１１６は、上り伝搬チャネル情報ＨＵ［ｋ］と、校正係数Ｃ［ｋ］とを、式（２７）に示すように乗算する。送信重み付け値算出部２１１６は、校正済の上り伝搬チャネル情報ＨＣ［ｋ］に基づいて、送信重み付け値（送信ウエイト）を算出する。
【０３０９】
【数２７】
2018023129.tif 000029
【０３１０】
式（２７）に示す校正係数Ｃ［ｋ］は、式（２８）を満たす。式（２８）に示すβ［ｋ］は、任意の複素数である。
【０３１１】
【数２８】
2018023129.tif 000030
【０３１２】
例えば、データ受信局２２００−ｍとアンテナ２１０２−ｎとの間の伝搬チャネル情報の推定値を用いて得る校正係数ｃｎ（ｍ）［ｋ］は、式（２９）で表される。
【０３１３】
【数２９】
2018023129.tif 000031
【０３１４】
式（２９）に示す校正係数ｃｎ（ｍ）［ｋ］は、推定誤差を含まない表記で書かれているが、実際には、伝搬チャネル情報が推定された際に推定誤差を含む。
【０３１５】
以下、式中での変数ｈの上の記号「＾」を、本文中では変数ｈの前に記載し、「（＾ｈ）」と表記する。また、以下、式中での変数ｃの上の記号「＾」を、本文中では変数ｃの前に記載し、「（＾ｃ）」と表記する。また、以下、式中での変数ｃの上の記号「〜」は、本文中では変数ｃの前に記載し、「（〜ｃ）」と表記する。以下、推定誤差を含む伝搬チャネル情報を、（＾ｈ）Ｄ，ｍ，１［ｋ］、（＾ｈ）Ｕ，ｍ，１［ｋ］、（＾ｈ）Ｄ，
ｍ，ｎ［ｋ］、（＾ｈ）Ｕ，ｍ，ｎ［ｋ］とそれぞれ表記する。
【０３１６】
ここで、（＾ｈ）Ｄ，ｍ，１［ｋ］は、下り伝搬チャネル情報ＨＤの成分のうち、ｍ番目のデータ受信局２２００−ｍの受信部２２０４及びアンテナ２２０２と、データ送信局２１００の１番目の送信部２１０３−１及びアンテナ２１０２−１と、による成分である。
【０３１７】
また、（＾ｈ）Ｕ，ｍ，１［ｋ］は、上り伝搬チャネル情報ＨＵの成分のうち、ｍ番目のデータ受信局２２００−ｍの受信部２２０４及びアンテナ２２０２と、データ送信局２１００の１番目の送信部２１０３−１及びアンテナ２１０２−１と、による成分である。
【０３１８】
また、（＾ｈ）Ｄ，ｍ，ｎ［ｋ］は、下り伝搬チャネル情報ＨＤの成分のうち、ｍ番目のデータ受信局２２００−ｍの受信部２２０４及びアンテナ２２０２と、データ送信局２１００のｎ番目の送信部２１０３−ｎ及びアンテナ２１０２−ｎと、による成分である。
【０３１９】
また、（＾ｈ）Ｕ，ｍ，ｎ［ｋ］は、上り伝搬チャネル情報ＨＵの成分のうち、ｍ番目のデータ受信局２２００−ｍの受信部２２０４及びアンテナ２２０２と、データ送信局２１００のｎ番目の送信部２１０３−ｎ及びアンテナ２１０２−ｎと、による成分である。
【０３２０】
処理前校正係数（＾ｃ）ｎ（ｍ）［ｋ］は、推定誤差を含むこれらの伝搬チャネル情報に基づいて得られる。処理前校正係数（＾ｃ）ｎ（ｍ）［ｋ］は、式（３０）で表される。
【０３２１】
【数３０】
2018023129.tif 000032
【０３２２】
相関処理部２１１２は、式（３０）に示す処理前校正係数（＾ｃ）ｎ（ｍ）［ｋ］を示す情報を、校正係数算出部２１１１から取得する。相関処理部２１１２は、校正係数の周波数方向の相関を利用した高精度化処理を、式（３０）に示す処理前校正係数（＾ｃ）（ｍ）［ｋ］に施す。相関処理部２１１２は、この高精度化処理により、処理後校正係数
（〜ｃ）ｎ（ｍ）［ｋ］を得る。相関処理部２１１２は、処理後校正係数（〜ｃ）ｎ（ｍ）［ｋ］を、式（２７）に示す校正係数Ｃ［ｋ］として、送信重み付け値算出部２１１６に出力する。
【０３２３】
送信重み付け値算出部２１１６は、上り伝搬チャネル情報ＨＵ［ｋ］と、式（２７）に示す校正係数Ｃ［ｋ］としての処理後校正係数（〜ｃ）ｎ（ｍ）［ｋ］とを、式（２７）に示すように乗算することにより、送信重み付け値を算出する。重み付け演算部２１０６
は、変調された無線パケットを示す信号と、送信重み付け値とを乗算する。
【０３２４】
（ｉ−１）校正ステップにおける、周波数方向の単純な合成
以下、任意の一つのサブキャリアｋに対し、一例として、データ受信局２２００−ｍの処理前校正係数（＾ｃ）ｎ（１）［ｋ］を利用する方法について説明する。
【０３２５】
相関処理部２１１２は、式（３１）に示すように、処理前校正係数（＾ｃ）ｎ（ｍ）［ｋ］と、周波数方向に予め定められた近隣（隣からＲ個まで）のサブキャリアに対応する
処理前校正係数（＾ｃ）ｎ（ｍ）［ｋ±１］，…，処理前校正係数（＾ｃ）ｎ（ｍ）［ｋ±Ｒ］とを合成する。これにより、相関処理部２１１２は、雑音の影響を低減させることができる。
【０３２６】
【数３１】
2018023129.tif 000033
【０３２７】
ここで、「ａ０，ａ±１，…，ａ±Ｒ」は、校正係数の周波数方向の相関に対応する重み係数である。周波数方向の相関に対応する重み係数は、式（３２）を満たすように定められる。
【０３２８】
【数３２】
2018023129.tif 000034
【０３２９】
一般に、重み係数の間には、「ａ０≧ａ±１≧…≧ａ±Ｒ≧０」の関係が成り立つ。重み係数ａ０は、校正係数の周波数方向の相関が低いほど、相対的に大きく定められる。Ｒは、利用する近隣のサブキャリアの数を示す。サブキャリアの数Ｒは、予め定められた定数でもよいし、適応的に定められてもよい。例えば、回路特性の周波数応答の振幅変動が所定閾値よりも大きい場合、サブキャリアの数Ｒは、所定数よりも小さくなるよう適応的に定められてもよい。
【０３３０】
受信信号強度（RSSI）が小さいほど雑音の影響が大きいので、受信信号強度が小さいほど校正係数の周波数方向の相関を利用することによる効果は高くなる。受信信号強度が所定値よりも小さい場合、重み係数ａ０以外の重み係数が相対的に大きく、かつ、サブキャリアの数Ｒが相対的に大きく定められることにより、周波数方向の相関を利用することによる効果は高くなる。
【０３３１】
（ｉ−２）校正ステップにおける、重み付け合成校正方法との組み合わせ
複数の処理前校正係数（＾ｃ）ｎ（１）［ｋ］，…，（＾ｃ）ｎ（Ｍｃ）［ｋ］を、任意の一つのサブキャリアｋに対して利用する重み付け合成校正方法と、校正係数の周波数
方向の相関に対応する重み係数との組み合わせは、式（３３）により表される。
【０３３２】
【数３３】
2018023129.tif 000035
【０３３３】
校正係数の周波数方向の相関に対応する重み係数「ａ０，ａ±１，…，ａ±Ｒ」は、式（３４）を満たすように定められる。
【０３３４】
【数３４】
2018023129.tif 000036
【０３３５】
式（３２）で説明したように、重み係数ａ０は、校正係数の周波数方向の相関が低いほど、相対的に大きく定められる。
【０３３６】
相関処理部２１１２は、処理前校正係数（＾ｃ）ｎ（ｍ）［ｋ］と、処理前校正係数（＾ｃ）ｎ（ｍ）［ｋ±１］，…，処理前校正係数（＾ｃ）ｎ（ｍ）［ｋ±Ｒ］とのうちから、信号対雑音比 (SNR : Signal-to-Noise Ratio) が最も高い処理前校正係数を選択する。相関処理部２１１２は、選択した処理前校正係数を、処理後校正係数（〜ｃ）ｎ［ｋ］と定める。
【０３３７】
信号対雑音比は、式（３０）により処理前校正係数（＾ｃ）ｎ（ｍ）［ｋ］が表される場合、例えば、式（３５）に示すように定義される。
【０３３８】
【数３５】
2018023129.tif 000037
【０３３９】
（ｉｉ）上りチャネル推定ステップ
データ受信局２２００は、既知信号（例えば、NDP）をデータ送信局２１００に送信する。データ受信局２２００が送信する既知信号は、上り伝搬チャネル情報ＨＵ［ｋ］の推定に使用される。
復調部２１０９は、既知信号（例えば、NDP）を、データ受信局２２００から、受信部２１０４を介して取得する。
伝搬チャネル推定部２１０８は、データ受信局２２００が送信する既知信号に基づいて、上り伝搬チャネル情報ＨＵ［ｋ］を推定する。
【０３４０】
（ｉｉｉ）下りデータ送信ステップ
送信重み付け値算出部２１１６は、処理後校正係数（〜ｃ）ｎ［ｋ］と、上記（ｉｉ）上りチャネル推定ステップで得られた上り伝搬チャネル情報ＨＵ［ｋ］とを乗算する。送信重み付け値算出部２１１６は、校正済の上り伝搬チャネル情報ＨＣ［ｋ］に基づいて、送信重み付け値を算出する。送信重み付け値は、送信ビームの形成に使用される。重み付け演算部２１０６は、変調された無線パケットを示す信号に、送信重み付け値を乗算（重み付け合成）することにより、下り送信する無線パケットを示す信号を生成する。
【０３４１】
送信部２１０３は、下り送信する無線パケットを示す信号を、アンテナ２１０２に出力する。アンテナ２１０２は、下り送信する無線パケットを示す信号を、データ受信局２２００に空間多重送信（ＭＩＭＯ伝送）する。
【０３４２】
データ受信局２２００は、無線パケットを示す信号を受信する。データ受信局２２００は、無線パケットを示す信号を誤りなく復号できたか否かを判定する。データ受信局２２００は、無線パケットを示す信号を誤りなく復号できた場合、所定の応答確認信号（BA）をデータ送信局２１００に送信する。
【０３４３】
データ送信局２１００は、確認応答要求信号(BAR:BA Request)を、データ受信局２２００に送信する。確認応答要求信号は、所定の応答確認信号（BA）の送信を要求するための信号である。データ受信局２２００は、確認応答要求信号を受信した場合、応答確認信号をデータ送信局２１００に送信する。データ送信局２１００は、データ受信局２２００が送信した応答確認信号を受信する。データ送信局２１００は、データ受信局２２００が無線パケットを示す信号を誤りなく復号できたか否かを、データ受信局２２００が送信した応答確認信号に基づいて判定する。
【０３４４】
以上のように、本実施形態のデータ送信局２１００（無線通信装置）は、受信部２１０４と、復調部２１０９と、伝搬チャネル推定部２１０８と、校正係数算出部２１１１と、相関処理部２１１２と、送信重み付け値算出部２１１６と、重み付け演算部２１０６と、送信部２１０３とを備える。
【０３４５】
受信部２１０４と復調部２１０９は、パケットを取得する。
伝搬チャネル推定部２１０８は、パケットに基づいて、上り伝搬チャネル情報を推定する。例えば、伝搬チャネル推定部２１０８は、伝搬チャネル情報フィードバック（CSI-FB）を含むパケットのトレーニングプリアンブル部分に基づいて、上り伝搬チャネル情報を推定する。また、例えば、伝搬チャネル推定部２１０８は、既知信号に基づいて、上り伝搬チャネル情報を推定する。
【０３４６】
校正係数算出部２１１１は、下り伝搬チャネル情報と、上り伝搬チャネル情報とに基づいて、処理前校正係数を算出する。
相関処理部２１１２は、処理前校正係数の周波数方向の相関に基づいて、処理後校正係数を決定する。
送信重み付け値算出部２１１６は、処理後校正係数と、上り伝搬チャネル情報とに基づいて、送信重み付け値を算出する。
重み付け演算部２１０６と送信部２１０３は、送信重み付け値に基づいて、データ受信局２２００に所定信号を無線送信する。
【０３４７】
また、本実施形態のデータ送信局２１００（無線通信装置）における無線通信方法は、パケットを取得するステップと、上り伝搬チャネル情報を推定するステップと、処理前校正係数を算出するステップと、処理後校正係数を決定するステップと、送信重み付け値を算出するステップと、所定信号を無線送信するステップとを有する。
【０３４８】
パケットを取得するステップでは、受信部２１０４と復調部２１０９は、パケットを取得する。
上り伝搬チャネル情報を推定するステップでは、伝搬チャネル推定部２１０８は、パケットに基づいて、上り伝搬チャネル情報を推定する。
処理前校正係数を算出するステップでは、校正係数算出部２１１１は、下り伝搬チャネル情報と、上り伝搬チャネル情報とに基づいて、処理前校正係数を算出する。
処理後校正係数を決定するステップでは、相関処理部２１１２は、処理前校正係数の周波数方向の相関に基づいて、処理後校正係数を決定する。
送信重み付け値を算出するステップでは、送信重み付け値算出部２１１６は、処理後校正係数と、上り伝搬チャネル情報とに基づいて、送信重み付け値を算出する。
無線送信するステップでは、重み付け演算部２１０６と送信部２１０３は、送信重み付け値に基づいて、データ受信局２２００に所定信号を無線送信する。
【０３４９】
この構成により、相関処理部２１１２が、処理前校正係数の周波数方向の相関に基づいて、処理後校正係数を決定する。つまり、相関処理部２１１２は、処理前校正係数の周波数方向の相関を利用して、校正精度を向上させる。これにより、データ送信局２１００及び無線通信方法は、ＭＩＭＯ伝送による通信の品質を向上させることができる。
【０３５０】
インプリシット・フィードバック・ビームフォーミング技術では、アップリンクの伝搬チャネル情報を用いて、ダウンリンクの伝搬チャネル情報を算出する際に、上りと下りにおける伝搬チャネル情報の違いを校正する校正係数ｃｎの精度を向上させる必要がある。しかし、雑音や周波数選択性フェージングにより、校正係数の推定精度の劣化が生じ、伝送特性の劣化が生じる場合がある。
【０３５１】
本実施形態の無線通信システム２００１は、校正係数の周波数方向の相関を利用して、隣接する周波数の校正係数の推定精度を向上させる。これにより、無線通信システム２００１は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing：直交周波数分割多重方式）システムにおける上り伝搬チャネル情報の校正精度を向上させることができる。無線通信システム２００１は、送信重み付け値の精度を向上させることができる。また、無線通信システム２００１は、送信ビーム形成を行う無線通信システムの伝送特性を向上させることができる。
【０３５２】
本実施形態の相関処理部２１１２は、周波数方向に予め定められた近隣のサブキャリアに対応する処理前校正係数の相関に応じた重み付けに基づいて、近隣のサブキャリアに対応する処理前校正係数を合成する。本実施形態の相関処理部２１１２は、合成した結果に基づいて処理後校正係数を決定する。つまり、本実施形態の相関処理部２１１２は、処理前校正係数の相関を重みとした合成を実行する。
【０３５３】
本実施形態の校正係数算出部２１１１は、処理前校正係数をデータ受信局２２００ごとに算出する。つまり、本実施形態の校正係数算出部２１１１は、空間方向に、複数の処理前校正係数を算出する。
本実施形態の相関処理部２１１２は、チャネル利得に基づく重み付けと、周波数方向に予め定められた近隣のサブキャリアの相関とに基づいて、処理前校正係数を合成する。
【０３５４】
本実施形態の校正係数算出部２１１１は、処理前校正係数を時刻ごとに算出する。つまり、本実施形態の校正係数算出部２１１１は、時間方向に、複数の処理前校正係数を算出する。
【０３５５】
本実施形態の相関処理部２１１２は、周波数方向に予め定められた近隣のサブキャリアに対応する処理前校正係数のうちから、信号対雑音比（SNR）が最も高い処理前校正係数を、処理後校正係数として選択する。
【０３５６】
本実施形態の相関処理部２１１２は、受信信号強度（RSSI）が所定値よりも小さい場合、校正に利用するサブキャリアの数を相対的に大きくする。
【０３５７】
［第１１実施形態］
本発明の第１１実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図２２は、本実施形態における、ＭＵ−ＭＩＭＯによる無線通信システム３００１の構成例を示す図である。無線通信システム３００１は、データ送信局３１００（基地局装置）と、データ受信局３２００−１〜３２００−Ｍ（Ｍは、２以上の整数）（端末局装置）とを備える。
【０３５８】
以下、データ受信局３２００−１〜３２００−Ｍに共通する事項については、符号の一部を省略して、「データ受信局３２００」と表記する。以下、データ送信局３１００からデータ受信局３２００への向きを、「下り」という。また、データ受信局３２００からデータ送信局３１００への向きを、「上り」という。
【０３５９】
データ送信局３１００は、無線通信装置である。データ送信局３１００は、例えば、無線ＬＡＮ（Local Area Network）におけるアクセスポイント（AP: Access Point）である。データ送信局３１００は、無線パケットを生成する。生成された無線パケットは、データ送信局３１００を識別するための識別子と、データ受信局３２００を識別するための識別子とを含む。
【０３６０】
データ送信局３１００は、（ｉ）校正ステップと、（ｉｉ）第１の下りデータ送信ステップと、（ｉｉｉ）確認応答及び上りチャネル推定ステップと、（ｉｖ）第２の下りデータ送信ステップとを含む通信処理により、データ受信局３２００との間で無線パケット通信を実行する。データ送信局３１００は、ＣＳＭＡ／ＣＡ (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance：搬送波検知多重アクセス／衝突回避) 方式に基づき、同一周波数チャネルを用いて、データ受信局３２００との無線パケット通信を実行する。
【０３６１】
データ受信局３２００（STA : Station）は、データ送信局３１００との間で無線パケット通信を実行する。データ受信局３２００は、データ送信局３１００が生成する無線パケットの宛先となる装置である。データ受信局３２００は、例えば、コンピュータ、携帯型の情報電子機器である。
【０３６２】
次に、データ送信局３１００の構成例を説明する。
図２３は、本実施形態における、データ送信局３１００の構成例を示す図である。データ送信局３１００は、アンテナ３１０２と、送信部３１０３と、受信部３１０４と、変調部３１０５と、重み付け演算部３１０６と、伝搬チャネル推定部３１０８と、復調部３１０９と、データ変換インターフェース部３１１０と、校正係数算出部３１１１と、指定部３１１３と、送信重み付け値算出部３１１６とを備える。
【０３６３】
データ送信局３１００は、アンテナ３１０２−１〜３１０２−Ｎ（Ｎは、２以上の整数）を備える。以下、アンテナ３１０２−１〜３１０２−Ｎに共通する事項については、符号の一部を省略して、「アンテナ３１０２」と表記する。
【０３６４】
データ送信局３１００は、送信部３１０３を、アンテナ３１０２毎に備える。つまり、データ送信局３１００は、送信部３１０３−１〜３１０３−Ｎを備える。以下、送信部３１０３−１〜３１０３−Ｎに共通する事項については、符号の一部を省略して、「送信部３１０３」と表記する。
【０３６５】
データ送信局３１００は、受信部３１０４（取得部）を、アンテナ３１０２毎に備える。つまり、データ送信局３１００は、受信部３１０４−１〜３１０４−Ｎを備える。以下、受信部３１０４−１〜３１０４−Ｎに共通する事項については、符号の一部を省略して、「受信部３１０４」と表記する。
【０３６６】
アンテナ３１０２は、無線パケットを示す信号を、データ受信局３２００との間で送受信する。以下、データ送信局３１００がアンテナ３１０２を介して送信することを、「下り送信」という。以下、データ送信局３１００がアンテナ３１０２を介して受信することを、「上り受信」という。
【０３６７】
受信部３１０４−ｎ（ｎは、１〜Ｎのうち任意の整数）は、アンテナ３１０２−ｎを介して、無線パケットを示す信号を受信する。受信部３１０４−ｎは、上り受信した無線パケットを示す信号の周波数を、所定の周波数に変換する。また、受信部３１０４−ｎは、上り受信した無線パケットを示す信号に対して、受信電力の調整等を実行する。受信部３１０４−ｎは、上り受信した無線パケットを示す信号を、復調部３１０９に出力する。
【０３６８】
この上り受信した無線パケットを示す信号は、伝搬チャネル情報フィードバック（CSIFB）を含むことがある。また、この上り受信した無線パケットを示す信号は、伝搬チャネル情報の推定に対応した既知の信号（以下、「既知信号」という。）を含むことがある。既知信号は、例えば、下り伝搬チャネル情報（例えば、CSI-FB）を含むパケットのフレームのトレーニングプリアンブルに含まれる場合がある。また、この上り受信した無線パケットを示す信号は、所定の応答確認信号（BA）を含むことがある。既知信号は、例えば、所定の応答確認信号（BA）を含むパケットのフレームのトレーニングプリアンブルに含まれる場合がある。
【０３６９】
復調部３１０９（取得部）は、上り受信した無線パケットを示す信号を、受信部３１０４から取得する。復調部３１０９は、上り受信した無線パケットを示す信号に、復調処理を施す。上り受信した無線パケットを示す信号は、データ送信局３１００からいずれかのデータ受信局３２００への下り伝搬チャネル情報（例えば、CSI-FB）を、データ部分に含む場合がある。復調部３１０９は、復調した無線パケットを示す信号を、伝搬チャネル推定部３１０８と、校正係数算出部３１１１と、データ変換インターフェース部３１１０とに出力する。
【０３７０】
データ変換インターフェース部３１１０は、復調した無線パケットを示す信号を、復調部３１０９から取得する。データ変換インターフェース部３１１０は、物理層と媒体アクセス制御層との境界に位置するインターフェースである。データ変換インターフェース部３１１０は、復調した無線パケットを、所定の形式のデータパケットに変換し、変換したデータパケットを示す信号を、外部のネットワーク（不図示）に送信する。
【０３７１】
また、データ変換インターフェース部３１１０は、所定の形式のデータパケットを示す信号を、外部のネットワークから受信する。データ変換インターフェース部３１１０は、外部のネットワークから受信したデータパケットを示す信号を、所定のデータ信号に変換し、変換したデータ信号を、変調部３１０５に出力する。
【０３７２】
伝搬チャネル推定部３１０８は、上り受信した無線パケットを示す信号を、復調部３１０９から取得する。上り受信した無線パケットを示す信号は、データ送信局３１００からいずれかのデータ受信局３２００への下り伝搬チャネル情報（例えば、CSI-FB）を、データ部分に含む場合がある。伝搬チャネル推定部３１０８は、下り伝搬チャネル情報を含む無線パケットを示す信号を取得した場合、下り伝搬チャネル情報をデータ部分に含むパケットのトレーニングプリアンブル部分に基づいて、上り伝搬チャネル情報を推定する。
【０３７３】
また、上り受信した無線パケットを示す信号は、既知信号（例えば、NDP）を、データ部分に含む場合がある。伝搬チャネル推定部３１０８は、上り受信した既知信号と、予め定められた推定用信号とを比較する。伝搬チャネル推定部３１０８は、この比較結果に基づいて、上り伝搬チャネル情報を推定する。伝搬チャネル推定部３１０８は、下り伝搬チャネル情報と、上り伝搬チャネル情報とを、校正係数算出部３１１１と、送信重み付け値算出部３１１６とに出力する。
【０３７４】
指定部３１１３は、送受信の形式をデータ受信局３２００に対して指定する情報（以下、「形式指定情報」という。）を生成する。
形式指定情報は、例えば、予め定められた必要な帯域に対応した伝搬チャネル情報の推定に対応した既知信号を送信することを指定する情報を含む。形式指定情報は、例えば、受信時と同じアンテナ３２０２（後述）を使用して既知信号を送信するように、アンテナ３２０２を指定する情報を含む。この既知信号は、複数のアンテナ３２０２に対応する伝搬チャネル情報の推定に対応したトレーニング信号である。
【０３７５】
形式指定情報は、例えば、校正係数が算出される場合における送信と受信とに共通して使用するアンテナ３２０２を選択するように、送受信に使用するアンテナ３２０２を指定する情報を含む。形式指定情報は、例えば、送受信に使用する複数のアンテナ３２０２に対応する上り伝搬チャネル情報の応答を推定することができるように、既知信号の形式を指定する情報を含む。この既知信号は、例えば、伝搬チャネル情報フィードバック（CSIFB：Channel State Information - Feedback）を含むパケットのプリアンブル部分に含まれる。
【０３７６】
形式指定情報は、例えば、推定した下り伝搬チャネル情報をデータ受信局３２００が分解せずに送信するように、送信の動作を指定する情報を含む。形式指定情報は、例えば、下り伝搬チャネル情報を含むパケットをアンテナ３２０２ごとに送信するように、送信の動作を指定する情報を含む。形式指定情報は、例えば、上り伝搬チャネル情報の推定を向上させる複数の既知信号を送信するように、送信の動作を指定する情報を含む。
【０３７７】
指定部３１１３は、形式指定情報を変調部３１０５に出力する。変調部３１０５は、形式指定情報を変調し、変調された形式指定情報を含む信号を生成する。変調部３１０５により変調された形式指定情報を含む信号は、データ受信局３２００に対して、アンテナ３１０２から送信される。
【０３７８】
校正係数算出部３１１１は、下り伝搬チャネル情報を、伝搬チャネル推定部３１０８から取得する。また、校正係数算出部３１１１は、いずれかのデータ受信局３２００からデータ送信局３１００への上り伝搬チャネル情報を、伝搬チャネル推定部３１０８から取得する。校正係数算出部３１１１は、下り伝搬チャネル情報と、上り伝搬チャネル情報とに基づいて、校正係数を算出する。つまり、校正係数算出部３１１１は、データ送信局３１００における送信側の回路特性と受信側の回路特性との比に基づいて、校正係数を算出する。校正係数算出部３１１１は、校正係数を示す情報を、送信重み付け値算出部３１１６に出力する。
【０３７９】
送信重み付け値算出部３１１６は、上り伝搬チャネル情報を、伝搬チャネル推定部３１０８から取得する。送信重み付け値算出部３１１６は、校正係数を示す情報を、校正係数算出部３１１１から取得する。送信重み付け値算出部３１１６は、上り伝搬チャネル情報と、校正係数とに基づいて、送信重み付け値（送信ウエイト）を算出する。送信重み付け値算出部３１１６は、送信重み付け値を示す情報を、重み付け演算部３１０６に出力する。
【０３８０】
送信重み付け値算出部３１１６は、ＺＦ（Zero Forcing）法、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Squared Error）法などの線形演算による方法に基づいて、送信重み付け値を算出する。また、送信重み付け値算出部３１１６は、ＴＨＰ（Tomlison Harashima Precoding）法、ＶＰ（Vector Perturbation）法などの非線形演算による方法に基づいて、送信重み付け値を算出してもよい。なお、送信重み付け値を算出する方法は、どのような方法でもよく、特定の方法に限定されない。
【０３８１】
変調部３１０５は、変換したデータ信号を、データ変換インターフェース部３１１０から取得する。変調部３１０５は、変換したデータ信号を、無線パケットを示す信号に変調する。変調部３１０５は、変調された無線パケットを示す信号を、重み付け演算部３１０６に出力する。
【０３８２】
重み付け演算部３１０６は、変調された無線パケットを示す信号を、変調部３１０５から取得する。重み付け演算部３１０６は、送信重み付け値を示す情報を、送信重み付け値算出部３１１６から取得する。重み付け演算部３１０６は、変調された無線パケットを示す信号に、送信重み付け値を乗算（重み付け合成）することにより、下り送信する無線パケットを示す信号を生成する。下り送信する無線パケットを示す信号は、送信ビームの形成に使用される信号である。重み付け演算部３１０６は、下り送信する無線パケットを示す信号を、送信部３１０３に出力する。
【０３８３】
送信部３１０３は、下り送信する無線パケットを示す信号を、重み付け演算部３１０６から取得する。送信部３１０３は、下り送信する無線パケットを示す信号の周波数を、無線通信システム３００１で規定される所定の周波数に変換する。また、送信部３１０３−ｎ（ｎは、１〜Ｎのうち任意の整数）は、下り送信する無線パケットを示す信号に対して、送信電力の調整等を実行する。送信部３１０３−ｎは、下り送信する無線パケットを示す信号を、アンテナ３１０２−ｎに出力する。
【０３８４】
次に、データ受信局の構成例を説明する。
図２４は、本実施形態における、データ受信局３２００の構成例を示す図である。データ受信局３２００は、アンテナ３２０２と、送信部３２０３と、受信部３２０４と、変調部３２０５と、伝搬チャネル推定部３２０８と、復調部３２０９と、データ変換インターフェース部３２１０と、判定部３２１１とを備える。
【０３８５】
データ受信局３２００は、アンテナ３２０２−１〜３２０２−Ｐ（Ｐは、２以上の整数）を備える。以下、アンテナ３２０２−１〜３２０２−Ｐに共通する事項については、符号の一部を省略して、「アンテナ３２０２」と表記する。
【０３８６】
データ受信局３２００は、送信部３２０３を、アンテナ３２０２毎に備える。つまり、データ受信局３２００は、送信部３２０３−１〜３２０３−Ｐを備える。以下、送信部３２０３−１〜３２０３−Ｐに共通する事項については、符号の一部を省略して、「送信部３２０３」と表記する。
【０３８７】
データ受信局３２００は、受信部３２０４（取得部）を、アンテナ３２０２毎に備える。つまり、データ受信局３２００は、受信部３２０４−１〜３２０４−Ｐを備える。以下、受信部３２０４−１〜３２０４−Ｐに共通する事項については、符号の一部を省略して、「受信部３２０４」と表記する。
【０３８８】
アンテナ３２０２は、無線パケットを示す信号を、データ送信局３１００との間で送受信する。以下、データ受信局３２００のアンテナ３２０２を介して送信することを、「上り送信」という。以下、データ受信局３２００のアンテナ３２０２を介して受信することを、「下り受信」という。
【０３８９】
受信部３２０４は、アンテナ３２０２を介して、無線パケットを示す信号を受信する。受信部３２０４は、下り受信した無線パケットを示す信号の周波数を、所定の周波数に変換する。また、受信部３２０４は、下り受信した無線パケットを示す信号に対して、受信電力の調整等を実行する。受信部３２０４は、下り受信した無線パケットを示す信号を、復調部３２０９に出力する。
【０３９０】
復調部３２０９は、下り受信した無線パケットを示す信号を、受信部３２０４から取得する。復調部３２０９は、下り受信した無線パケットを示す信号に、復調処理を施す。復調部３２０９は、復調した無線パケットを示す信号を、伝搬チャネル推定部３２０８と、データ変換インターフェース部３２１０とに出力する。
【０３９１】
データ変換インターフェース部３２１０は、復調した無線パケットを示す信号を、復調部３２０９から取得する。データ変換インターフェース部３２１０は、物理層と媒体アクセス制御層との境界に位置するインターフェースである。データ変換インターフェース部３２１０は、復調した無線パケットを、所定の形式のデータパケットに変換し、変換したデータパケットを示す信号を、外部のネットワーク（不図示）に送信する。
【０３９２】
また、データ変換インターフェース部３２１０は、所定の形式のデータパケットを示す信号を、外部のネットワークから受信する。データ変換インターフェース部３２１０は、外部のネットワークから受信したデータパケットを示す信号を、所定のデータ信号に変換し、変換したデータ信号を、変調部３２０５に出力してもよい。
【０３９３】
伝搬チャネル推定部３２０８は、復調した無線パケットを示す信号を、復調部３２０９から取得する。伝搬チャネル推定部３２０８は、下り受信した既知信号と、予め定められた推定用信号とを比較する。伝搬チャネル推定部３２０８は、この比較結果に基づいて、下り伝搬チャネル情報を推定する。伝搬チャネル推定部３２０８は、下り伝搬チャネル情報を示す伝搬チャネル情報フィードバック（CSI-FB）を、変調部３２０５に出力する。
【０３９４】
判定部３２１１は、形式指定情報を復調部３２０９から取得する。判定部３２１１は、形式指定情報に基づいて、データ受信局３２００による送受信の形式を判定する。判定部３２１１は、形式指定情報に基づいて、アンテナ３２０２から予め定められた必要な帯域に対応した伝搬チャネル情報の推定に対応した既知信号を送信させる。判定部３２１１は、形式指定情報に基づいて、受信時と同じアンテナ３２０２を使用して既知信号を送信するように、送信に使用するアンテナ３２０２を選択する。
【０３９５】
判定部３２１１は、形式指定情報に基づいて、校正係数が算出される場合における送信と受信とに共通して使用するアンテナ３２０２を選択する。判定部３２１１は、形式指定情報に基づいて、送受信に使用する複数のアンテナ３２０２に対応する上り伝搬チャネル情報の応答を推定することができるように、既知信号の形式を決定する。
【０３９６】
判定部３２１１は、形式指定情報に基づいて、推定した下り伝搬チャネル情報を分解せずに、下り伝搬チャネル情報を含むパケットを、アンテナ３２０２から送信させる。判定部３２１１は、形式指定情報に基づいて、下り伝搬チャネル情報を含むパケットを、アンテナ３２０２ごとに送信させる。判定部３２１１は、形式指定情報に基づいて、上り伝搬チャネル情報の推定を向上させる複数の既知信号を、アンテナ３２０２から送信させる。
【０３９７】
変調部３２０５は、伝搬チャネル情報フィードバック（CSI-FB）を、伝搬チャネル推定部３２０８から取得する。変調部３２０５は、伝搬チャネル情報フィードバックを変調する。変調部３２０５は、伝搬チャネル情報フィードバックを、送信部３２０３に出力する。変調部３２０５は、所定の応答確認信号（BA）を、データ変換インターフェース部３２１０から取得する。変調部３２０５は、所定の応答確認信号を変調する。変調部３２０５は、上り送信する無線パケットを示す信号を、送信部３２０３に出力する。
【０３９８】
変調部３２０５は、データ信号を、データ変換インターフェース部３２１０から取得する。変調部３２０５は、データ信号を、無線パケットを示す信号に変調する。変調部３２０５は、変調された無線パケットを示す信号を、送信部３２０３に出力する。
【０３９９】
送信部３２０３は、上り送信する無線パケットを示す信号を、変調部３２０５から取得する。送信部３２０３は、上り送信する無線パケットを示す信号の周波数を、無線通信システムで規定される所定の周波数に変換する。送信部３２０３は、上り送信する無線パケットを示す信号に対して、送信電力の調整等を実行する。送信部３２０３は、上り送信する無線パケットを示す信号を、アンテナ３２０２に出力する。
【０４００】
この上り送信する無線パケットを示す信号は、伝搬チャネル情報フィードバック（CSIFB）を含むことがある。また、この上り送信する無線パケットを示す信号は、所定の応答確認信号（BA）を含むことがある。
【０４０１】
次に、無線通信システム３００１の動作例について説明する。
図２５は、本実施形態における、無線通信システムの動作例を示すタイミングチャートである。データ送信局３１００は、データ受信局３２００に送信する送信データを生成する。データ送信局３１００は、（ｉ）校正ステップと、（ｉｉ）第１の下りデータ送信ステップと、（ｉｉｉ）確認応答及び上りチャネル推定ステップと、（ｉｖ）第２の下りデータ送信ステップとを含む通信処理により、データ受信局３２００との間で無線パケット通信を実行する。
【０４０２】
（ｉ）校正ステップ
指定部３１１３は、データ受信局３２００が複数のアンテナ３２０２を介して信号を受信する場合、伝搬チャネル情報フィードバック（CSI-FB）のフレームのトレーニングプリアンブルの形式を、複数のアンテナ３１０２とアンテナ３２０２に対応する伝搬チャネル情報を推定できる形式に指定する。
【０４０３】
校正係数算出部３１１１は、データ受信局３２００の回路特性（回路応答）の振幅が一定値に近似できない場合、ＩＥＥＥ８０２．１１．ａｃ規格で規定されている特異値分解の特異値と右特異ベクトル（Ｖ行列）とのみに基づいて、校正係数を算出することができない。そのため、指定部３１１３は、推定した下り伝搬チャネル情報の応答（通信路応答）をデータ受信局３２００が分解せずに送信するように、形式指定情報を生成する。
【０４０４】
データ送信局３１００は、予め定められた信号に形式指定情報を格納する。この予め定められた信号は、例えば、ヌル・データ・パケット・アナウンスメント(NDPA : Null Data Packet Announcement)である。指定部３１１３は、例えば、ＮＤＰＡフレームのＭＡＣフレーム内のビットを使用して、形式指定情報を定める。ＩＥＥＥ８０２．１１．ａｃ規格が拡張された場合、指定部３１１３は、例えば、「Sounding dialog token field」の「reserved 」部分に、指定ビットフィールドを生成する。データ送信局３１００は、形式指定情報が格納された予め定められた信号を、データ受信局３２００に送信する。
【０４０５】
データ受信局３２００は、形式指定情報が格納された予め定められた信号を受信する。判定部３２１１は、形式指定情報に基づいて、送信と受信とに共通のアンテナ３２０２を使用するよう、アンテナ３２０２を選択する。
データ送信局３１００は、既知信号をデータ受信局３２００に送信する。この既知信号は、例えば、ヌル・データ・パケット (NDP)である。
【０４０６】
データ受信局３２００は、受信した既知信号に基づいて、下り伝搬チャネル情報を推定する。データ受信局３２００は、下り伝搬チャネル情報をデータ部分に含む伝搬チャネル情報フィードバック（CSI-FB）を、選択したアンテナ３２０２から、データ送信局３１００に送信する。
【０４０７】
復調部３１０９は、下り伝搬チャネル情報（CSI-FB）を、データ受信局３２００から、受信部３１０４を介して取得する。
伝搬チャネル推定部３１０８は、伝搬チャネル情報フィードバックのトレーニングプリアンブル部分に基づいて、上り伝搬チャネル情報を推定する。
校正係数算出部３１１１は、下り伝搬チャネル情報と、推定された上り伝搬チャネル情報とに基づいて、校正係数を算出する。
【０４０８】
（ｉｉ）エクスプリシット・フィードバック（EFB）を使用する、第１の下りデータ送信ステップ
送信重み付け値算出部３１１６は、上り伝搬チャネル情報を、伝搬チャネル推定部３１０８から取得する。送信重み付け値算出部３１１６は、校正係数を示す情報を、校正係数算出部３１１１から取得する。送信重み付け値算出部３１１６は、上り伝搬チャネル情報と、校正係数とに基づいて、送信重み付け値（送信ウエイト）を算出する。送信重み付け値算出部３１１６は、送信重み付け値を示す情報を、重み付け演算部３１０６に出力する。
【０４０９】
重み付け演算部３１０６は、変調された無線パケットを示す信号を、変調部３１０５から取得する。重み付け演算部３１０６は、送信重み付け値を示す情報を、送信重み付け値算出部３１１６から取得する。重み付け演算部３１０６は、変調された無線パケットを示す信号に、送信重み付け値を乗算（重み付け合成）することにより、下り送信する無線パケットを示す信号を生成する。
【０４１０】
送信部３１０３は、下り送信する無線パケットを示す信号を、アンテナ３１０２に出力する。アンテナ３１０２は、下り送信する無線パケットを示す信号を、データ受信局３２００に空間多重送信（ＭＩＭＯ伝送）する。
【０４１１】
（ｉｉｉ）確認応答及び上りチャネル推定ステップ
データ受信局３２００は、無線パケットを示す信号を受信する。データ受信局３２００は、無線パケットを示す信号を誤りなく復号できたか否かを判定する。データ受信局３２００は、無線パケットを示す信号を誤りなく復号できた場合、所定の応答確認信号（BA）をデータ送信局３１００に送信する。
復調部３１０９は、応答確認信号（BA）を、受信部３１０４を介して取得する。伝搬チャネル推定部３１０８は、データ受信局３２００が送信する応答確認信号に基づいて、上り伝搬チャネル情報を推定する。
データ送信局３１００は、確認応答要求信号(BAR:BA Request)を、データ受信局３２００に送信する。確認応答要求信号は、所定の応答確認信号（BA）の送信を要求するための信号である。
【０４１２】
図２６は、本実施形態における、８０［ＭＨｚ］帯域でＭＵ−ＭＩＭＯ伝送が行われる場合を説明する図である。データ受信局３２００は、下りデータ送信が複数の周波数帯域で実行される場合、同じ複数の周波数帯域で応答確認信号を送信する。以下、ＨＴは、ハイ・スループット（high throughput）を示す。ＶＨＴは、ベリー・ハイ・スループット(very high throughput）を示す。ＭＵ  ＰＰＤＵは、マルチユーザ・フィジカル・レイヤー・プロトコル・データ・ユニット（multiuser physical layer protocol data unit）を示す。ＬＴＦは、ロング・トレーニング・フィールド（long training field）を示す。Ｃ
ＢＦは、協調ビームフォーミング（compressed beamforming）を示す。
【０４１３】
図２７は、本実施形態における、データ受信局３２００が複数のアンテナ３２０２で受信する場合を説明する図である。データ受信局３２００が複数のアンテナ３２０２を介して受信する場合、応答確認信号のトレーニングプリアンブルは、複数のアンテナ３２０２に対応する伝搬チャネル情報の推定に対応した形式となっている。また、データ送信局３１００は、データ受信局３２００の送信電力がデータ送信局３１００の送信電力よりも小さい場合、データ受信局３２００が応答確認信号（BA）のトレーニングシンボルの数を２ｎ倍（このｎは、１以上の任意の整数）にして送出するように、データ受信局３２００に形式を指定する。
【０４１４】
データ送信局３１００は、各トレーニングシンボルで推定される結果を合成することにより、３ｎ［ｄＢ］（このｎは、上記の２ｎ倍に示す指数ｎ）の改善を得る。データ送信局３１００は、上記（ｉｉ）のステップで送出するデータフレームのＭＡＣフレーム内のコントロールフィールド内のビットを使用して、形式を指定する。ＩＥＥＥ８０２．１１．ａｃ規格が拡張された場合、指定部３１１３は、例えば、「ＨＴ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｉｄｄｌｅ ｓｕｂｆｉｅｌｄ」の「Ｂ１ Ｒｅｓｅｒｖｅｄ」部分で、ＶＨＴ＝０、ＨＥＷ(High Efficiency Wireless LAN)＝１の切替を行い、ＨＥＷ＝１で、新しい指定ビットフィールドを作成する (非特許文献４、Ｆｉｇ. ８−８ａ)。
【０４１５】
データ受信局３２００は、確認応答要求信号を受信した場合、応答確認信号をデータ送信局３１００に送信する。データ送信局３１００は、データ受信局３２００が送信した応答確認信号を受信する。データ送信局３１００は、データ受信局３２００が無線パケットを示す信号を誤りなく復号できたか否かを、データ受信局３２００が送信した応答確認信号に基づいて判定する。
【０４１６】
（ｉｖ）インプリシット・フィードバック（IFB）を使用する、第２の下りデータ送信ステップ（図２５を参照）
送信重み付け値算出部３１１６は、上記（ｉ）で得られた上り伝搬チャネル情報を、伝搬チャネル推定部３１０８から取得する。送信重み付け値算出部３１１６は、上記（ｉ）で得られた校正係数を示す情報を、校正係数算出部３１１１から取得する。送信重み付け値算出部３１１６は、上り伝搬チャネル情報と、校正係数とに基づいて、送信重み付け値（送信ウエイト）を算出する。送信重み付け値算出部３１１６は、送信重み付け値を示す情報を、重み付け演算部３１０６に出力する。
【０４１７】
重み付け演算部３１０６は、変調された無線パケットを示す信号を、変調部３１０５から取得する。重み付け演算部３１０６は、送信重み付け値を示す情報を、送信重み付け値算出部３１１６から取得する。重み付け演算部３１０６は、変調された無線パケットを示す信号に、送信重み付け値を乗算（重み付け合成）することにより、下り送信する無線パケットを示す信号を生成する。
【０４１８】
送信部３１０３は、下り送信する無線パケットを示す信号を、アンテナ３１０２に出力する。アンテナ３１０２は、下り送信する無線パケットを示す信号を、データ受信局３２００に空間多重送信（ＭＩＭＯ伝送）する。
【０４１９】
以上のように、本実施形態のデータ送信局３１００（無線通信装置）は、送受信の形式をデータ受信局３２００に対して指定する形式指定情報を生成する指定部３１１３と、データ受信局３２００に形式指定情報を無線送信する送信部３１０３（第１送信部）と、パケットを取得する受信部３１０４及び復調部３１０９（取得部）と、パケットに基づいて、データ受信局３２００からデータ送信局３１００への伝搬チャネルを示す上り伝搬チャネル情報を推定する伝搬チャネル推定部３１０８と、データ送信局３１００からデータ受信局３２００への伝搬チャネルを示す下り伝搬チャネル情報と、上り伝搬チャネル情報とに基づいて、校正係数を算出する校正係数算出部３１１１と、校正係数と、上り伝搬チャネル情報とに基づいて、送信重み付け値を算出する送信重み付け値算出部３１１６と、送信重み付け値に基づいて、データ受信局３２００に所定信号を無線送信する送信部３１０３（第２送信部）とを備える。
なお、本実施形態の送信部３１０３は、第１送信部と第２送信部の両方の機能を備える。第１送信部と第２送信部は、送信部３１０３とは別にデータ送信局３１００に備えられてもよい。
【０４２０】
また、本実施形態のデータ送信局３１００（無線通信装置）における無線通信方法は、送受信の形式をデータ受信局３２００に対して指定する形式指定情報を生成するステップと、データ受信局３２００に形式指定情報を無線送信するステップと、パケットを取得するステップと、パケットに基づいて、データ受信局３２００からデータ送信局３１００への伝搬チャネルを示す上り伝搬チャネル情報を推定するステップと、データ送信局３１００からデータ受信局３２００への伝搬チャネルを示す下り伝搬チャネル情報と、上り伝搬  データ送信局４１００は、例えば、無線ＬＡＮ（Local Area Network）におけるアクセスポイント（AP: Access Point）である。データ送信局４１００は、無線パケットを生成する。生成された無線パケットは、データ送信局４１００を識別するための識別子と、データ受信局４２００を識別するための識別子とを含む。
【０４２１】
データ送信局４１００は、（ｉ）校正ステップと、（ｉｉ）上りチャネル推定ステップと、（ｉｉｉ）下りデータ送信ステップとを含む通信処理により、データ受信局４２００との間で無線パケット通信を実行する。データ送信局４１００ａは、ＣＳＭＡ／ＣＡ (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance：搬送波検知多重アクセス／衝突回避) 方式に基づき、同一周波数チャネルを用いて、データ受信局４２００との無線パケット通信を実行する。
【０４２２】
データ受信局４２００（STA : Station）は、データ送信局４１００との間で無線パケット通信を実行する。データ受信局４２００は、データ送信局４１００が生成する無線パケットの宛先となる装置である。データ受信局４２００は、例えば、コンピュータ、携帯型の情報電子機器である。
【０４２３】
次に、第１２実施形態におけるデータ送信局４１００（以下、「データ送信局４１００ａ」という。）の構成例を説明する。
図２９は、本発明の第１２実施形態における、データ送信局４１００ａの構成例を示す図である。データ送信局４１００ａは、アンテナ４１０２と、送信部４１０３と、受信部４１０４と、変調部４１０５と、重み付け演算部４１０６と、伝搬チャネル推定部４１０８と、復調部４１０９と、データ変換インターフェース部４１１０と、校正係数算出部４１１１と、校正係数更新部４１１７と、校正係数記憶部４１１８と、送信重み付け値算出部４１１６とを備える。
【０４２４】
データ送信局４１００ａは、アンテナ４１０２−１〜４１０２−Ｎ（Ｎは、データ送信局４１００ａが備える複数のアンテナの総数）を備える。以下、アンテナ４１０２−１〜４１０２−Ｎのうち任意のアンテナは、「アンテナ４１０２−ｎ」（ｎは、１〜Ｎのうち任意の整数）と表記される。また、以下、アンテナ４１０２−１〜４１０２−Ｎに共通する事項については、符号の一部を省略して、「アンテナ４１０２」と表記する。
【０４２５】
データ送信局４１００ａは、送信部４１０３を、アンテナ４１０２毎に備える。つまり、データ送信局４１００ａは、送信部４１０３−１〜４１０３−Ｎを備える。以下、送信部４１０３−１〜４１０３−Ｎに共通する事項については、符号の一部を省略して、「送信部４１０３」と表記する。
【０４２６】
データ送信局４１００ａは、受信部４１０４を、アンテナ４１０２毎に備える。つまり、データ送信局４１００ａは、受信部４１０４−１〜４１０４−Ｎを備える。以下、受信部４１０４−１〜４１０４−Ｎに共通する事項については、符号の一部を省略して、「受信部４１０４」と表記する。
【０４２７】
アンテナ４１０２は、無線パケットを示す信号を、データ受信局４２００ａ（後述）との間で送受信する。以下、データ送信局４１００ａのアンテナ４１０２を介して送信することを、「下り送信」という。以下、データ送信局４１００ａのアンテナ４１０２を介して受信することを、「上り受信」という。
【０４２８】
受信部４１０４−ｎ（ｎは、１〜Ｎのうち任意の整数）は、アンテナ４１０２−ｎを介して、無線パケットを示す信号（無線信号）を受信する。受信部４１０４−ｎは、上り受信した無線パケットを示す信号の周波数を、所定の周波数に変換する。また、受信部４１０４−ｎは、上り受信した無線パケットを示す信号に対して、受信電力の調整等を実行する。受信部４１０４−ｎは、上り受信した無線パケットを示す信号を、復調部４１０９に出力する。
【０４２９】
この上り受信した無線パケットを示す信号は、伝搬チャネル情報フィードバック（CSIFB：Channel State Information - Feedback）を含むことがある。また、この上り受信した無線パケットを示す信号は、既知信号を含むことがある。既知信号は、例えば、ヌル・データ・パケット（NDP: Null Data Packet）である。また、この上り受信した無線パケットを示す信号は、所定の応答確認信号（BA: Block Acknowledgement）を含むことがある。
【０４３０】
復調部４１０９は、上り受信した無線パケットを示す信号を、受信部４１０４から取得する。復調部４１０９は、上り受信した無線パケットを示す信号に、復調処理を施す。上り受信した無線パケットを示す信号は、データ送信局４１００ａからいずれかのデータ受信局４２００ａへの下り伝搬チャネル情報（例えば、CSI-FB）を、データ部分に含む場合がある。復調部４１０９は、復調した無線パケットを示す信号を、伝搬チャネル推定部４１０８と、校正係数算出部４１１１と、データ変換インターフェース部４１１０とに出力する。
【０４３１】
データ変換インターフェース部４１１０は、復調した無線パケットを示す信号を、復調部４１０９から取得する。データ変換インターフェース部４１１０は、物理層と媒体アクセス制御層との境界に位置するインターフェースである。データ変換インターフェース部４１１０は、復調した無線パケットを、所定の形式のデータパケットに変換し、変換したデータパケットを示す信号を、外部のネットワーク（不図示）に送信する。
【０４３２】
また、データ変換インターフェース部４１１０は、所定の形式のデータパケットを示す信号を、外部のネットワークから受信する。データ変換インターフェース部４１１０は、外部のネットワークから受信したデータパケットを示す信号を、所定のデータ信号に変換し、変換したデータ信号を、変調部４１０５に出力する。
【０４３３】
伝搬チャネル推定部４１０８は、上り受信した無線パケットを示す信号を、復調部４１０９から取得する。上り受信した無線パケットを示す信号は、データ送信局４１００ａからいずれかのデータ受信局４２００ａへの下り伝搬チャネル情報（例えば、CSI-FB）を、データ部分に含む場合がある。伝搬チャネル推定部４１０８は、下り伝搬チャネル情報を含む無線パケットを示す信号を取得した場合、下り伝搬チャネル情報をデータ部分に含むパケットのトレーニングプリアンブル部分に基づいて、上り伝搬チャネル情報を推定する。
【０４３４】
また、上り受信した無線パケットを示す信号は、既知信号（例えば、NDP）を、データ部分に含む場合がある。伝搬チャネル推定部４１０８は、上り受信した既知信号と、予め定められた推定用信号とを比較する。伝搬チャネル推定部４１０８は、この比較結果に基づいて、上り伝搬チャネル情報を推定する。伝搬チャネル推定部４１０８は、下り伝搬チャネル情報と、上り伝搬チャネル情報とを、校正係数算出部４１１１と、送信重み付け値算出部４１１６とに出力する。
【０４３５】
校正係数算出部４１１１は、下り伝搬チャネル情報を、伝搬チャネル推定部４１０８から取得する。また、校正係数算出部４１１１は、いずれかのデータ受信局４２００ａからデータ送信局４１００ａへの上り伝搬チャネル情報を、伝搬チャネル推定部４１０８から取得する。校正係数算出部４１１１は、下り伝搬チャネル情報と、上り伝搬チャネル情報とに基づいて、直近の校正係数（以下、「新校正係数」という。）を算出する。つまり、の回路特性との比に基づいて、新校正係数を算出する。校正係数算出部４１１１は、新校正係数を示す情報を、校正係数更新部４１１７に出力する。
【０４３６】
校正係数更新部４１１７は、新校正係数を示す情報を、校正係数算出部４１１１から取得する。校正係数更新部４１１７は、新校正係数の履歴（以下、「旧校正係数」という。）を示す情報を、校正係数記憶部４１１８から取得する。
【０４３７】
校正係数更新部４１１７は、新校正係数を示す情報と、旧校正係数を示す情報とに基づいて、値算出用の校正係数を算出する。校正係数更新部４１１７は、新校正係数を示す情報と、旧校正係数を示す情報とに基づいて、値算出用の校正係数をどのように算出してもよく、特定の算出方法に限定されない。例えば、校正係数更新部４１１７は、新校正係数と旧校正係数との平均値を、値算出用の校正係数として算出する。また、例えば、校正係数更新部４１１７は、重み付けに応じて旧校正係数を新校正係数に乗算することにより、重み付けに応じた平均値を、値算出用の校正係数として算出してもよい。
【０４３８】
校正係数更新部４１１７は、値算出用の校正係数を示す情報を、送信重み付け値算出部４１１６に出力する。また、校正係数更新部４１１７は、旧校正係数を算出した時刻に対応付けて、旧校正係数を示す情報を校正係数記憶部４１１８に記憶させる。
校正係数記憶部４１１８は、旧校正係数を算出した時刻に対応付けて、旧校正係数を示す情報を記憶する。
【０４３９】
送信重み付け値算出部４１１６は、上り伝搬チャネル情報を、伝搬チャネル推定部４１０８から取得する。送信重み付け値算出部４１１６は、値算出用の校正係数を示す情報を、校正係数更新部４１１７から取得する。送信重み付け値算出部４１１６は、上り伝搬チャネル情報と、値算出用の校正係数とに基づいて、送信重み付け値（送信ウエイト）を算出する。送信重み付け値算出部４１１６は、送信重み付け値を示す情報を、重み付け演算部４１０６に出力する。
【０４４０】
送信重み付け値算出部４１１６は、ＺＦ（Zero Forcing）法、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Squared Error）法などの線形演算による方法に基づいて、送信重み付け値を算出する。また、送信重み付け値算出部４１１６は、ＴＨＰ（Tomlison Harashima Precoding）法、ＶＰ（Vector Perturbation）法などの非線形演算による方法に基づいて、送信重み付け値を算出してもよい。なお、送信重み付け値を算出する方法は、どのような方法でもよく、特定の方法に限定されない。
【０４４１】
変調部４１０５は、変換したデータ信号を、データ変換インターフェース部４１１０から取得する。変調部４１０５は、変換したデータ信号を、無線パケットを示す信号に変調する。変調部４１０５は、変調された無線パケットを示す信号を、重み付け演算部４１０６に出力する。
【０４４２】
重み付け演算部４１０６は、変調された無線パケットを示す信号を、変調部４１０５から取得する。重み付け演算部４１０６は、送信重み付け値を示す情報を、送信重み付け値算出部４１１６から取得する。重み付け演算部４１０６は、変調された無線パケットを示す信号に、送信重み付け値を乗算（重み付け合成）することにより、下り送信する無線パケットを示す信号を生成する。下り送信する無線パケットを示す信号は、送信ビームの形成に使用される信号である。重み付け演算部４１０６は、下り送信する無線パケットを示す信号を、送信部４１０３に出力する。
【０４４３】
送信部４１０３は、下り送信する無線パケットを示す信号を、重み付け演算部４１０６から取得する。送信部４１０３は、下り送信する無線パケットを示す信号の周波数を、無線通信システム４００１で規定される所定の周波数に変換する。また、送信部４１０３−ｎ（ｎは、１〜Ｎのうち任意の整数）は、下り送信する無線パケットを示す信号に対して、送信電力の調整等を実行する。送信部４１０３−ｎは、下り送信する無線パケットを示す信号を、アンテナ４１０２−ｎに出力する。
【０４４４】
次に、第１２実施形態におけるデータ受信局４２００（以下、「データ受信局４２００ａ」という。）の構成例を説明する。
図３０は、本発明の第１２実施形態における、データ受信局４２００ａの構成例を示す図である。データ受信局４２００ａは、アンテナ４２０２と、送信部４２０３と、受信部４２０４と、変調部４２０５と、伝搬チャネル推定部４２０８と、復調部４２０９と、データ変換インターフェース部４２１０とを備える。
【０４４５】
アンテナ４２０２は、無線パケットを示す信号を、データ送信局４１００ａとの間で送受信する。以下、データ受信局４２００ａのアンテナ４２０２を介して送信することを、「上り送信」という。以下、データ受信局４２００ａのアンテナ４２０２を介して受信することを、「下り受信」という。
【０４４６】
受信部４２０４は、アンテナ４２０２を介して、無線パケットを示す信号（無線信号）を受信する。受信部４２０４は、下り受信した無線パケットを示す信号の周波数を、所定の周波数に変換する。また、受信部４２０４は、下り受信した無線パケットを示す信号に対して、受信電力の調整等を実行する。受信部４２０４は、下り受信した無線パケットを示す信号を、復調部４２０９に出力する。
【０４４７】
復調部４２０９は、下り受信した無線パケットを示す信号を、受信部４２０４から取得する。復調部４２０９は、下り受信した無線パケットを示す信号に、復調処理を施す。復調部４２０９は、復調した無線パケットを示す信号を、伝搬チャネル推定部４２０８と、データ変換インターフェース部４２１０とに出力する。
【０４４８】
データ変換インターフェース部４２１０は、復調した無線パケットを示す信号を、復調部４２０９から取得する。データ変換インターフェース部４２１０は、物理層と媒体アクセス制御層との境界に位置するインターフェースである。データ変換インターフェース部４２１０は、復調した無線パケットを、所定の形式のデータパケットに変換し、変換したデータパケットを示す信号を、外部のネットワーク（不図示）に送信する。
【０４４９】
また、データ変換インターフェース部４２１０は、所定の形式のデータパケットを示す信号を、外部のネットワークから受信する。データ変換インターフェース部４２１０は、外部のネットワークから受信したデータパケットを示す信号を、所定のデータ信号に変換し、変換したデータ信号を、変調部４２０５に出力してもよい。
【０４５０】
伝搬チャネル推定部４２０８は、復調した無線パケットを示す信号を、復調部４２０９から取得する。伝搬チャネル推定部４２０８は、下り受信した既知信号と、予め定められた推定用信号とを比較する。伝搬チャネル推定部４２０８は、この比較結果に基づいて、下り伝搬チャネル情報を推定する。伝搬チャネル推定部４２０８は、下り伝搬チャネル情報を示す伝搬チャネル情報フィードバック（CSI-FB）を、変調部４２０５に出力する。
【０４５１】
変調部４２０５は、伝搬チャネル情報フィードバック（CSI-FB）を、伝搬チャネル推定部４２０８から取得する。変調部４２０５は、伝搬チャネル情報フィードバックを変調する。変調部４２０５は、伝搬チャネル情報フィードバックを、送信部４２０３に出力する。変調部４２０５は、既知信号（NDP）を、データ変換インターフェース部４２１０から取得する。変調部４２０５は、既知信号を変調する。変調部４２０５は、所定の応答確認信号（BA）を、データ変換インターフェース部４２１０から取得する。変調部４２０５は、所定の応答確認信号を変調する。変調部４２０５は、上り送信する無線パケットを示す信号を、送信部４２０３に出力する。
【０４５２】
変調部４２０５は、データ信号を、データ変換インターフェース部４２１０から取得する。変調部４１０５は、データ信号を、無線パケットを示す信号に変調する。変調部４２０５は、変調された無線パケットを示す信号を、送信部４２０３に出力する。
【０４５３】
送信部４２０３は、上り送信する無線パケットを示す信号を、変調部４２０５から取得する。送信部４２０３は、上り送信する無線パケットを示す信号の周波数を、無線通信システムで規定される所定の周波数に変換する。送信部４２０３は、上り送信する無線パケットを示す信号に対して、送信電力の調整等を実行する。送信部４２０３は、上り送信する無線パケットを示す信号を、アンテナ４２０２に出力する。
【０４５４】
この上り送信する無線パケットを示す信号は、伝搬チャネル情報フィードバック（CSIFB）を含むことがある。また、この上り送信する無線パケットを示す信号は、既知信号を含むことがある。また、この上り送信する無線パケットを示す信号は、所定の確応答認信号（BA）を含むことがある。
【０４５５】
次に、無線通信システム４００１の動作例について説明する。
図３１は、本実施形態における、無線通信システムの動作例を示すタイミングチャートである。データ送信局４１００ａは、データ受信局４２００ａに送信する送信データを生成する。データ送信局４１００ａは、（ｉ）校正ステップと、（ｉｉ）上りチャネル推定ステップと、（ｉｉｉ）下りデータ送信ステップとを含む通信処理により、データ受信局４２００ａとの間で無線パケット通信を実行する。
【０４５６】
（ｉ）校正ステップ
データ送信局４１００ａは、既知信号（NDP）を、データ受信局４２００ａに送信する。データ受信局４２００ａは、既知信号を受信する。データ受信局４２００ａは、受信した既知信号に基づいて、下り伝搬チャネル情報を推定する。データ受信局４２００ａは、下り伝搬チャネル情報をデータ部分に含む伝搬チャネル情報フィードバック（CSI-FB）を、データ送信局４１００ａに送信する。
【０４５７】
復調部４１０９は、下り伝搬チャネル情報（例えば、CSI-FB）を、データ受信局４２００ａから、受信部４１０４を介して取得する。
伝搬チャネル推定部４１０８は、伝搬チャネル情報フィードバックのトレーニングプリアンブル部分に基づいて、上り伝搬チャネル情報を推定する。
校正係数算出部４１１１は、下り伝搬チャネル情報と、推定された上り伝搬チャネル情報とに基づいて、新校正係数Ｃ［ｋ］を算出する。下り伝搬チャネル情報ＨＤ［ｋ］は、式（３６）で表される。
【０４５８】
【数３６】
2018023129.tif 000038
【０４５９】
ここで、ｋは、サブキャリア番号を示す。Ｎは、データ送信局４１００ａのアンテナ４１０２の数を示す。Ｍは、データ受信局４２００ａの台数である。Ｈ［ｋ］は、空中の伝搬チャネル情報の応答（通信路応答）を示す。ＧＲＳ［ｋ］は、データ受信局４２００ａの受信部４２０４の回路特性を示す。ＧＴＡ［ｋ］は、データ送信局４１００ａの送信部４１０３の回路特性を示す。
【０４６０】
空中の伝搬チャネル情報の応答Ｈ［ｋ］と、データ受信局４２００ａの受信部４２０４の回路特性ＧＲＳ［ｋ］と、データ送信局４１００ａの送信部４１０３の回路特性ＧＴＡ［ｋ］とは、式（３７）で表される。
【０４６１】
【数３７】
2018023129.tif 000039
【０４６２】
また、上り伝搬チャネル情報ＨＵ［ｋ］は、式（３８）で表される。
【０４６３】
【数３８】
2018023129.tif 000040
【０４６４】
ここで、ＧＴＳ［ｋ］は、データ受信局４２００ａの送信部４２０３の回路特性を示す。ＧＲＡ［ｋ］は、データ送信局４１００ａの受信部４１０４の回路特性を示す。
【０４６５】
データ受信局４２００ａの送信部４２０３の回路特性ＧＴＳ［ｋ］と、データ送信局４１００ａの受信部４１０４の回路特性ＧＲＡ［ｋ］とは、式（３９）で表される。
【０４６６】
【数３９】
2018023129.tif 000041
【０４６７】
式（４０）に示す新校正係数Ｃ［ｋ］の算出には、下り伝搬チャネル情報と、上り伝搬チャネル情報とが用いられる。
【０４６８】
【数４０】
2018023129.tif 000042
【０４６９】
校正係数更新部４１１７は、新校正係数と旧校正係数に基づいて、値算出用の校正係数を算出する。校正係数更新部４１１７は、一例として式（４１）を用いて、値算出用の校正係数ｃｎ［ｋ］を算出する。
【０４７０】
【数４１】
2018023129.tif 000043
【０４７１】
ここで、αは、「０＜α＜１」の範囲の値を示す。ｃｎｅｗ［ｋ］は、新校正係数を示す。ｃｏｌｄ［ｋ］は、旧校正係数を示す。また、校正係数更新部４１１７は、校正係数記憶部４１１８が旧校正係数を示す情報を記憶していない場合には、旧校正係数を使わずに、新校正係数に基づいて値算出用の校正係数を算出してもよい。校正係数更新部４１１７は、値算出用の校正係数Ｃ［ｋ］を、送信重み付け値算出部４１１６に出力する。
【０４７２】
送信重み付け値算出部４１１６は、上り伝搬チャネル情報ＨＵ［ｋ］と、値算出用の校正係数Ｃ［ｋ］とを、式（４２）に示すように乗算する。送信重み付け値算出部４１１６は、校正済の上り伝搬チャネル情報ＨＣ［ｋ］に基づいて、送信重み付け値（送信ウエイト）を算出する。
【０４７３】
【数４２】
2018023129.tif 000044
【０４７４】
式（４２）に示す値算出用の校正係数Ｃ［ｋ］は、式（４３）を満たす。式（４３）に示すβ［ｋ］は、任意の複素数である。
【０４７５】
【数４３】
2018023129.tif 000045
【０４７６】
例えば、データ受信局４２００ａ−ｍとアンテナ４１０２−ｎとの間の伝搬チャネル情報の推定値を用いて得る、値算出用の校正係数ｃｎ（ｍ）［ｋ］は、式（４４）で表される。
【０４７７】
【数４４】
2018023129.tif 000046
【０４７８】
（ｉｉ）上りチャネル推定ステップ
データ受信局４２００ａは、既知信号（例えば、NDP）をデータ送信局４１００ａに送信する。データ受信局４２００ａが送信する既知信号は、上り伝搬チャネル情報ＨＵ［ｋ］の推定に使用される。
復調部４１０９は、既知信号（例えば、NDP）を、データ受信局４２００ａから、受信部４１０４を介して取得する。
伝搬チャネル推定部４１０８は、データ受信局４２００ａが送信する既知信号に基づいて、上り伝搬チャネル情報ＨＵ［ｋ］を推定する。
【０４７９】
（ｉｉｉ）下りデータ送信ステップ
送信重み付け値算出部４１１６は、値算出用の校正係数Ｃ［ｋ］と、上記（ｉｉ）上りチャネル推定ステップで得られた上り伝搬チャネル情報ＨＵ［ｋ］とを乗算する。送信重み付け値算出部４１１６は、校正済の上り伝搬チャネル情報ＨＣ［ｋ］に基づいて、送信重み付け値を算出する。送信重み付け値は、送信ビームの形成に使用される。重み付け演算部４１０６は、変調された無線パケットを示す信号に、送信重み付け値を乗算（重み付け合成）することにより、下り送信する無線パケットを示す信号を生成する。
【０４８０】
送信部４１０３は、下り送信する無線パケットを示す信号を、アンテナ４１０２に出力する。アンテナ４１０２は、下り送信する無線パケットを示す信号を、データ受信局４２００ａに空間多重送信（ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送）する。
【０４８１】
データ受信局４２００ａは、無線パケットを示す信号を受信する。データ受信局４２００ａは、無線パケットを示す信号を誤りなく復号できたか否かを判定する。データ受信局４２００ａは、無線パケットを示す信号を誤りなく復号できた場合、所定の応答確認信号（BA）をデータ送信局４１００ａに送信する。
【０４８２】
データ送信局４１００ａは、確認応答要求信号(BAR:BA Request)を、データ受信局４２００ａに送信する。確認応答要求信号は、所定の応答確認信号（BA）の送信を要求するための信号である。データ受信局４２００ａは、確認応答要求信号を受信した場合、応答確認信号をデータ送信局４１００ａに送信する。データ送信局４１００ａは、データ受信局４２００ａが送信した応答確認信号を受信する。データ送信局４１００ａは、データ受信局４２００ａが無線パケットを示す信号を誤りなく復号できたか否かを、データ受信局４２００ａが送信した応答確認信号に基づいて判定する。
【０４８３】
以上のように、本実施形態のデータ送信局４１００ａ（基地局装置としての無線通信装置）は、受信部４１０４と、復調部４１０９と、伝搬チャネル推定部４１０８と、校正係数算出部４１１１と、校正係数記憶部４１１８と、校正係数更新部４１１７と、送信重み付け値算出部４１１６と、変調部４１０５と、送信部４１０３とを備える。
【０４８４】
また、本実施形態のデータ送信局４１００ａにおける無線通信方法は、基地局装置としての無線通信装置における無線通信方法であって、無線信号を受信するステップと、復調信号を生成するステップと、上り伝搬チャネル情報を推定するステップと、新校正係数を算出するステップと、旧校正係数を記憶するステップと、値算出用の校正係数を算出するステップと、送信重み付け値を算出するステップと、変調信号を生成するステップと、変調信号に基づく所定信号をデータ受信局４２００ａに無線送信するステップとを有する。
【０４８５】
受信部４１０４は、無線信号を受信する。復調部４１０９は、無線信号を復調し、復調した結果に応じた復調信号を生成する。
伝搬チャネル推定部４１０８は、復調信号に基づいて、データ受信局４２００ａからデータ送信局４１００ａへの伝搬チャネルを示す上り伝搬チャネル情報を推定する。
校正係数算出部４１１１は、データ送信局４１００ａからデータ受信局４２００ａへの伝搬チャネルを示す下り伝搬チャネル情報と、上り伝搬チャネル情報とに基づいて、直近の校正係数として新校正係数を算出する。
校正係数記憶部４１１８は、新校正係数の履歴を旧校正係数として記憶する。
校正係数更新部４１１７は、新校正係数と、旧校正係数とに基づいて、値算出用の校正係数を算出する。
送信重み付け値算出部４１１６は、値算出用の校正係数と、上り伝搬チャネル情報とに基づいて、送信重み付け値を算出する。
変調部４１０５は、データを変調した結果に応じた変調信号を生成する。
送信部４１０３は、送信重み付け値に基づいて、変調信号に基づく所定信号をデータ受信局４２００ａに無線送信する。
【０４８６】
この構成により、校正係数更新部４１１７は、新校正係数と、旧校正係数とに基づいて、値算出用の校正係数を算出する。送信重み付け値算出部４１１６は、値算出用の校正係数と、上り伝搬チャネル情報とに基づいて、送信重み付け値を算出する。データ送信局４１００ａ及び無線通信方法は、エクスプリシット・フィードバック（EFB : Explicit Feedback）・シーケンスを用いて新校正係数を算出し、値算出用の校正係数を更新する。
【０４８７】
これにより、第１２実施形態のデータ送信局４１００ａ及び無線通信方法は、ＭＵ−ＭＩＭＯ伝送による通信の品質を向上させることができる。つまり、第１２実施形態のデータ送信局４１００ａ及び無線通信方法は、値算出用の校正係数の精度を高く維持することができ、高スループットを実現することができる。
【０４８８】
［第１３実施形態］
第１３実施形態では、値算出用の校正係数の更新方法が第１２実施形態と相違する。第１３実施形態では、第１２実施形態との相違点についてのみ説明する。
【０４８９】
校正係数更新部４１１７は、新校正係数を使用するか否かを、相関閾値に基づいて選択する。校正係数更新部４１１７は、新校正係数を使用すると選択した場合、新校正係数と旧校正係数との平均値を算出する。校正係数更新部４１１７は、算出した平均値に基づいて、値算出用の校正係数を更新する。
【０４９０】
具体的には、校正係数更新部４１１７は、新校正係数Ｃｎｅｗ［ｋ］と旧校正係数Ｃｏｌｄ［ｋ］との相関値を、式（４５）を用いて算出する。
【０４９１】
【数４５】
2018023129.tif 000047
ここで、Ｅ［・］は平均を表し、＊は複素共役を表す。
【０４９２】
校正係数更新部４１１７は、相関値が相関閾値を超える場合、新校正係数と旧校正係数との平均値に基づいて、値算出用の校正係数を更新する。一方，校正係数更新部４１１７は、相関値が相関閾値を超えない場合、新校正係数を使用せずに、旧校正係数に基づいて、値算出用の校正係数を更新する。
【０４９３】
以上のように、校正係数更新部４１１７は、校正係数算出部４１１１が新校正係数を算出するタイミングを、旧校正係数の変化に基づいて決定する。これにより、第１３実施形態の校正係数更新部４１１７は、簡易な構成で、値算出用の校正係数を更新することができる。
【０４９４】
［第１４実施形態］
第１４実施形態では、校正係数更新部４１１７が値算出用の校正係数を算出するタイミングを決定部４１１９が決定する点が、第１２及び第１３実施形態と相違する。第１４実施形態では、第１２及び第１３実施形態との相違点についてのみ説明する。
【０４９５】
図３２は、本発明の第１４実施形態におけるデータ送信局４１００（以下、「データ送信局４１００ｂ」という。）の構成例を示す図である。データ送信局４１００ｂは、アンテナ４１０２と、送信部４１０３と、受信部４１０４と、変調部４１０５と、重み付け演算部４１０６と、伝搬チャネル推定部４１０８と、復調部４１０９と、データ変換インターフェース部４１１０と、校正係数算出部４１１１と、校正係数更新部４１１７と、校正係数記憶部４１１８と、決定部４１１９と、送信重み付け値算出部４１１６とを備える。
【０４９６】
決定部４１１９は、校正係数更新部４１１７が値算出用の校正係数を算出（更新）するタイミングを決定する。つまり、決定部４１１９は、校正係数更新部４１１７が旧校正係数を校正係数記憶部４１１８から取得するタイミングを決定する。
【０４９７】
決定部４１１９は、値算出用の校正係数を算出するために使用する旧校正係数を、異なる時刻に算出された複数の旧校正係数に基づいて決定する。具体的には、決定部４１１９は、所定時刻に算出された新校正係数に基づいて、係数の閾値（以下、「係数閾値」という。）を定める。決定部４１１９は、校正係数算出部４１１１が算出する新校正係数がこの係数閾値未満となるまでの時間を、モデル化された新校正係数の時間変化に基づいて算出する。このモデル化は、例えば、プロセッサ（チップ）等の温度特性に基づいて事前に行われる。決定部４１１９は、新校正係数がこの係数閾値未満となるまでの時間を、値算出用の校正係数を更新する時間と定める。
【０４９８】
決定部４１１９は、更新する時間が経過するまでに算出された新校正係数の履歴としての旧校正係数を、校正係数記憶部４１１８から取得するよう、校正係数更新部４１１７に指示する。つまり、校正係数更新部４１１７は、係数閾値以上の値を有する旧校正係数を、校正係数記憶部４１１８から取得する。決定部４１１９は、更新する時間が経過した場合、係数閾値以上の値を有する旧校正係数に基づいて、値算出用の校正係数を校正係数更新部４１１７に更新させる。
【０４９９】
図３３は、本発明の第１４実施形態における、決定部４１１９の動作を示すフローチャートである。このフローチャートに示す動作は、繰り返し実行されてもよい。
決定部４１１９は、所定時刻に算出された新校正係数に基づいて、係数閾値を定める（ステップＳ１０１）。
決定部４１１９は、校正係数算出部４１１１が算出する新校正係数がこの係数閾値未満となるまでの時間を、モデル化された新校正係数の時間変化に基づいて算出する（ステップＳ１０２）。
決定部４１１９は、新校正係数がこの係数閾値未満となるまでの時間を、値算出用の校正係数を更新する時間と定める（ステップＳ１０３）。
【０５００】
決定部４１１９は、更新する時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。更新する時間が経過していない場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、決定部４１１９は、旧校正係数を校正係数記憶部４１１８から取得するよう、校正係数更新部４１１７に指示する。決定部４１１９は、ステップＳ１０４に処理を戻す。一方、更新する時間が経過した場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、決定部４１１９は、校正係数更新部４１１７が取得した旧校正係数に基づいて値算出用の校正係数を更新するよう、校正係数更新部４１１７に指示する（ステップＳ１０５）。
【０５０１】
以上のように、決定部４１１９は、校正係数算出部４１１１が新校正係数を算出するタイミングを、旧校正係数の変化に基づいて決定する。これにより、第１４実施形態の校正係数更新部４１１７は、簡易な構成で、値算出用の校正係数を更新することができる。
【０５０２】
［第１５実施形態］
第１５実施形態では、校正係数更新部４１１７が値算出用の校正係数を算出するタイミングを決定部４１１９が決定する方法が、第１４実施形態と相違する。第１５実施形態では、第１４実施形態との相違点についてのみ説明する。
【０５０３】
図３４は、本発明の第１５実施形態におけるデータ送信局４１００（以下、「データ送信局４１００ｃ」という。）の構成例を示す図である。データ送信局４１００ｃは、アンテナ４１０２と、送信部４１０３と、受信部４１０４と、変調部４１０５と、重み付け演算部４１０６と、伝搬チャネル推定部４１０８と、復調部４１０９と、データ変換インターフェース部４１１０と、校正係数算出部４１１１と、校正係数更新部４１１７と、校正係数記憶部４１１８と、決定部４１１９と、信号品質取得部４１２０と、送信重み付け値算出部４１１６とを備える。
【０５０４】
復調部４１０９は、復調した無線パケットを示す信号を、伝搬チャネル推定部４１０８と、校正係数算出部４１１１と、データ変換インターフェース部４１１０と、信号品質取得部４１２０とに出力する。
信号品質取得部４１２０は、復調した無線パケットを示す信号に基づいて、第１５実施形態におけるデータ受信局４２００（以下、「データ受信局４２００ｃ」という。）から通知された信号品質を示す情報を、決定部４１１９に出力する。信号品質とは、例えば、ビットエラーレート（BER：Bit Error Rate）、パケットエラーレート(PER：Packet Error Rate)、または、フレームエラーレート（FER：Frame Error Rate）である。
【０５０５】
決定部４１１９は、信号品質と、品質の予め定められた閾値（以下、「品質閾値」という。）とを比較する。品質閾値は、例えば、ビットエラーレートで表現される閾値（以下、「ビットエラーレート閾値」という。）である。決定部４１１９は、信号品質がビットエラーレート閾値を超えている場合、校正係数更新部４１１７に旧校正係数を取得させて、値算出用の校正係数を算出させる。つまり、決定部４１１９は、信号品質がビットエラーレート閾値を超えている場合、校正係数記憶部４１１８から旧校正係数を取得するよう、校正係数更新部４１１７に指示する。
校正係数更新部４１１７は、決定部４１１９から指示を受けた場合、取得した旧校正係数に基づいて、値算出用の校正係数を算出（更新）する。
【０５０６】
データ送信局４１００ｃは、データ受信局４２００ｃとの通信を実行する。なお、データ受信局４２００ｃは、データ送信局４１００ｃの配下で通信を行う端末局装置でもよいし、データ送信局４１００ｃ以外の基地局装置の配下で通信を行う端末局装置でもよい。
【０５０７】
図３５は、本発明の第１５実施形態における、データ受信局４２００ｃの構成例を示す図である。データ受信局４２００ｃは、アンテナ４２０２と、送信部４２０３と、受信部４２０４と、変調部４２０５と、伝搬チャネル推定部４２０８と、復調部４２０９と、データ変換インターフェース部４２１０と、信号品質通知部４２１４とを備える。
【０５０８】
復調部４２０９は、復調した無線パケットを示す信号を、伝搬チャネル推定部４２０８と、データ変換インターフェース部４２１０と、信号品質通知部４２１４とに出力する。
信号品質通知部４２１４は、復調した無線パケットを示す信号に基づいて、ビットエラーレート（BER）を算出する。信号品質通知部４２１４は、ビットエラーレートを示す情報を、変調部４２０５に出力する。
【０５０９】
変調部４２０５は、ビットエラーレートを示す情報を、信号品質通知部４２１４から取得する。変調部４２０５は、ビットエラーレートを示す信号を、送信部４２０３に出力する。
送信部４２０３は、ビットエラーレートを示す信号を、アンテナ４２０２に出力する。
【０５１０】
図３６は、本発明の第１５実施形態における、決定部４１１９の動作を示すフローチャートである。このフローチャートに示す動作は、繰り返し実行されてもよい。
決定部４１１９は、信号品質を示す情報を、信号品質取得部４１２０から取得する（ステップＳ２０１）。
決定部４１１９は、信号品質がビットエラーレート閾値を超えているか否かを判定する（ステップＳ２０２）。
【０５１１】
信号品質がビットエラーレート閾値を超えている場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、決定部４１１９は、校正係数更新部４１１７に旧校正係数を取得させて、値算出用の校正係数を算出させる（ステップＳ２０３）。一方、信号品質がビットエラーレート閾値を超えていない場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、決定部４１１９は、ステップＳ２０２に処理を戻す。
【０５１２】
以上のように、決定部４１１９は、校正係数算出部４１１１が新校正係数を算出するタイミングを、データ送信局４１００ｃの配下にあるデータ受信局４２００ｃ又はデータ送信局４１００ｃの配下にない他無線通信装置で受信された所定信号の受信特性に基づいて決定する。
【０５１３】
第１５実施形態のデータ送信局４１００ｃ及び無線通信方法は、旧校正係数や信号品質（BER）に基づいて、値算出用の校正係数を算出するタイミングを決定する。データ送信局４１００ｃ及び無線通信方法は、エクスプリシット・フィードバック（EFB : Explicit Feedback）・シーケンスを用いて新校正係数を算出し、値算出用の校正係数を更新する。
【０５１４】
［第１６実施形態］
第１６実施形態では、校正係数更新部４１１７が値算出用の校正係数を算出するタイミングを決定部４１１９が決定する方法が、第１４及び第１５実施形態と相違する。第１６実施形態では、第１４及び第１５実施形態との相違点についてのみ説明する。なお、第１６実施形態におけるデータ受信局４２００は、第１５実施形態で説明したデータ受信局４２００ｃと同じ構成を有する。以下、第１６実施形態におけるデータ受信局４２００は、第１５実施形態と同様に、「データ受信局４２００ｃ」と表記される。
【０５１５】
図３７は、本発明の第１６実施形態におけるデータ送信局４１００（以下、「データ送信局４１００ｄ」という。）の構成例を示す図である。データ送信局４１００ｄは、アンテナ４１０２と、送信部４１０３と、受信部４１０４と、変調部４１０５と、重み付け演算部４１０６と、伝搬チャネル推定部４１０８と、復調部４１０９と、データ変換インターフェース部４１１０と、校正係数算出部４１１１と、校正係数更新部４１１７と、校正係数記憶部４１１８と、決定部４１１９と、信号品質取得部４１２０と、ヌル重み付け値生成部４１２１と、送信重み付け値算出部４１１６とを備える。
【０５１６】
決定部４１１９は、信号品質を示す情報と、品質閾値とを比較する。品質閾値は、例えば、受信電力で表現される閾値（以下、「受信電力閾値」という。）である。決定部４１１９は、信号品質を示す情報が受信電力閾値を超えている場合、校正係数更新部４１１７に旧校正係数を取得させて、値算出用の校正係数を算出させる。つまり、決定部４１１９は、信号品質を示す情報が受信電力閾値を超えている場合、校正係数記憶部４１１８から旧校正係数を取得するよう、校正係数更新部４１１７に指示する。
校正係数更新部４１１７は、決定部４１１９から指示を受けた場合、取得した旧校正係数に基づいて、値算出用の校正係数を算出（更新）する。
【０５１７】
ヌル重み付け値生成部４１２１は、データ受信局４２００ｃへの送信電力を抑圧する送信重み付け値（以下、「ヌル重み付け値」という。）を算出する。ヌル重み付け値生成部４１２１は、ヌル重み付け値を示す情報を、重み付け演算部４１０６に出力する。重み付け演算部４１０６は信号を強めあうための重み付け値を計算し、計算された重み付け値を示す情報とヌル重み付け値生成部４１２１からのヌル重み付け値を示す情報とを合わせて送信部４１０３へ出力する。
【０５１８】
データ送信局４１００ｄは、データ受信局４２００ｃとの通信を実行する。なお、データ受信局４２００ｃは、データ送信局４１００ｄの配下で通信を行う端末局装置でもよいし、データ送信局４１００ｄ以外の基地局装置の配下で通信を行う端末局装置でもよい。
【０５１９】
データ受信局４２００ｃの信号品質通知部４２１４は、復調した無線パケットを示す信号に基づいて、受信電力を算出する。信号品質通知部４２１４は、受信電力を示す情報を、変調部４２０５に出力する。
変調部４２０５は、受信電力を示す情報を、信号品質通知部４２１４から取得する。変調部４２０５は、受信電力を示す信号を、送信部４２０３に出力する。
送信部４２０３は、受信電力を示す信号を、アンテナ４２０２に出力する。
【０５２０】
図３８は、本発明の第１６実施形態における、決定部４１１９の動作を示すフローチャートである。このフローチャートに示す動作は、繰り返し実行されてもよい。
決定部４１１９は、信号品質を示す情報を、信号品質取得部４１２０から取得する（ステップＳ３０１）。
決定部４１１９は、信号品質を示す情報が受信電力閾値を超えているか否かを判定する（ステップＳ３０２）。
【０５２１】
信号品質を示す情報が受信電力閾値を超えている場合（ステップＳ３０２：ＹＥＳ）、決定部４１１９は、校正係数更新部４１１７に旧校正係数を取得させて、値算出用の校正係数を算出させる（ステップＳ３０３）。一方、信号品質を示す情報がビットエラーレート閾値を超えていない場合（ステップＳ３０２：ＮＯ）、決定部４１１９は、ステップＳ３０２に処理を戻す。
【０５２２】
以上のように、決定部４１１９は、校正係数算出部４１１１が新校正係数を算出するタイミングを、データ送信局４１００ｄの配下にあるデータ受信局４２００ｃ又はデータ送信局４１００ｄの配下にない他無線通信装置で受信された所定信号の受信特性に基づいて決定する。
【０５２３】
第１６実施形態のデータ送信局４１００ｄ及び無線通信方法は、旧校正係数や信号品質（受信電力）に基づいて、値算出用の校正係数を算出するタイミングを決定する。データ送信局４１００ｄ及び無線通信方法は、エクスプリシット・フィードバック（EFB）・シーケンスを用いて新校正係数を算出し、値算出用の校正係数を更新する。
【０５２４】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。例えば、上述した実施形態の構成要素同士を適宜組み合わせるようにしてもよい。
【０５２５】
なお、以上に説明した無線通信装置（データ送信局、および、データ受信局）、ならびに、ネットワーク制御サーバをコンピュータで実現してもよい。その場合、それらの機能を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、そのプログラムをコンピュータシステムに読み込ませて実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳ（Operating System）や周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【０５２６】
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ（Compact Disc）−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ（Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【０５２７】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
【０５２８】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上記プログラムは、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。あるいは、上述した無線通信装置（データ送信局、および、データ受信局）、ならびに、ネットワーク制御サーバは、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されるものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０５２９】
本発明は例えば無線通信に適用することができる。本発明によれば、ＭＩＭＯ伝送システムにインプリシット・フィードバック・ビームフォーミングを適用することができる。また、本発明によれば、ＭＩＭＯ伝送による通信の品質を向上させることができる。さらに、本発明によれば、データ受信局から受信した信号から伝搬チャネル情報が得られない場合においても、複数のデータ受信局に対する同一時刻に同一周波数帯を用いた空間多重伝送で必要となる送信重み付け値を取得することができる。
【符号の説明】
【０５３０】
１００…データ送信局、１０２…アンテナ、１０３…送信部、１０４…受信部、１０５…変調部、１０６…重み付け演算部、１０８…伝搬チャネル推定部、１０９…復調部、１１０…データ変換インターフェース部、１１４…チャネル推定信号生成部、１１５…補正値算出部、１１６…送信重み付け値算出部、２００…データ受信局、２０２…アンテナ、２０３…送信部、２０４…受信部、２０５…変調部、２０８…伝搬チャネル推定部、２０９…復調部、２１０…データ変換インターフェース部、２１４…チャネル推定信号生成部、３００…ネットワーク制御サーバ、１１００、１３００、１４００、１５００、１６００、１７００…データ送信局、１１０１−１、１１０１−Ｎ、１２０１…アンテナ、１１０２−１、１１０２−Ｎ、１２０２…受信部、１１０３、１２０３…復調部、１１０４…伝搬チャネル推定部、１１０５…伝搬チャネル校正部、１１０６、１４１４、１６１５…伝搬チャネル補間部、１１０７…送信重み付け値算出部、１１０８、１２０４…データ変換インターフェース部、１１０９、１２０６…変調部、１１１０…重み付け演算部、１１１１−１、１１１１−Ｎ、１２０７…送信部、１２００、１２００−１、１２００−２…データ受信局、１２０５…伝搬チャネル情報推定信号生成部、１３１２、１５１４、１７１５…送信重み付け補間部、１４１３…伝搬チャネル記憶部、１５１３…送信重み付け記憶部、１６１４…伝搬チャネル相関算出部、１７１４…送信重み付け相関算出部、２００１…無線通信システム、２１００…データ送信局、２１０２…アンテナ、２１０３…送信部、２１０４…受信部、２１０５…変調部、２１０６…重み付け演算部、２１０７…受信信号強度算出部、２１０８…伝搬チャネル推定部、２１０９…復調部、２１１０…データ変換インターフェース部、２１１１…校正係数算出部、２１１２…相関処理部、２１１６…送信重み付け値算出部、２２００…データ受信局、２２０２…アンテナ、２２０３…送信部、２２０４…受信部、２２０５…変調部、２２０８…伝搬チャネル推定部、２２０９…復調部、２２１０…データ変換インターフェース部、３００１…無線通信システム、３１００…データ送信局、３１０２…アンテナ、３１０３…送信部、３１０４…受信部、３１０５…変調部、３１０６…重み付け演算部、３１０８…伝搬チャネル推定部、３１０９…復調部、３１１０…データ変換インターフェース部、３１１１…校正係数算出部、３１１３…指定部、３１１６…送信重み付け値算出部、３２００…データ受信局、３２０２…アンテナ、３２０３…送信部、３２０４…受信部、３２０５…変調部、３２０８…伝搬チャネル推定部、３２０９…復調部、３２１０…データ変換インターフェース部、３２１１…判定部、４００１…無線通信システム、４１００ａ…データ送信局、４１００ｂ…データ送信局、４１００ｃ…データ送信局、４１００ｄ…データ送信局、４１０２…アンテナ、４１０３…送信部、４１０４…受信部、４１０５…変調部、４１０６…重み付け演算部、４１０８…伝搬チャネル推定部、４１０９…復調部、４１１０…データ変換インターフェース部、４１１１…校正係数算出部、４１１６…送信重み付け値算出部、４１１７…校正係数更新部、４１１８…校正係数記憶部、４１１９…決定部、４１２０…信号品質取得部、４１２１…ヌル重み付け値生成部、４２００ａ…データ受信局、４２００ｃ…データ受信局、４２０２…アンテナ、４２０３…送信部、４２０４…受信部、４２０５…変調部、４２０８…伝搬チャネル推定部、４２０９…復調部、４２１０…データ変換インターフェース部、４２１４…信号品質通知部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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