(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ本のアンテナを備えた第１の端末からＭ本のアンテナを備えた第２の端末へ空間多重されたストリームを用いてデータ伝送を行なう無線通信システムであって（但し、Ｎは２以上の整数で、Ｍは１以上の整数とする）、
前記第１の端末が持つビーム形成用の送信重み行列の計算時における最大次元Ｍmaxを前記第２の端末に通知する通知手段と（但し、ＭmaxはＮ以下の整数）、
前記第１の端末から前記第２の端末へ、前記第１の端末のアンテナ本数Ｎ及び前記第２の端末のアンテナ本数Ｍに対応したトレーニング系列を含んだパケットを送信するトレーニング手段と、
前記第２の端末の各アンテナにおいて受信したトレーニング系列をＭ本のストリームに分離してチャネル行列を推定するチャネル行列推定手段と、
Ｎ＜Ｍとなる場合において、前記第１の端末におけるビーム形成用の送信重み行列の計算時における最大次元Ｍmaxを考慮して、前記第２の端末において推定されたチャネル行列の次元数に関して列数がＮで行数をＭmax以下に抑制して前記第１の端末にフィードバックするチャネル情報フィードバック手段と、
前記第２の端末から前記第１の端末にフィードバックされた行数がＭmax以下で列数がＮとなるチャネル行列を用いて、前記第１の端末から前記第２の端末へのデータ伝送時におけるビーム形成用の送信重み行列を求める送信重み行列計算手段と、
前記第１の端末から前記第２の端末へデータ・パケットを送信する際に、前記第１の端末の各アンテナからの送信信号に前記のビーム形成用の送信重み行列を用いてビーム形成するビーム形成手段と、
を具備することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
Ｎ本のアンテナを備え、Ｍ本のアンテナを備えた送信先端末へ空間多重されたストリームを用いてデータ伝送を行なう無線通信装置であって（但し、Ｎは２以上の整数で、Ｍは１以上の整数とする）、
ビーム形成用の送信重み行列の計算時における最大次元Ｍmaxを前記送信先端末に通知する通知手段と（但し、ＭmaxはＮ以下の整数）、
自分のアンテナ本数Ｎ及び前記送信先端末のアンテナ本数Ｍに対応したトレーニング系列を含んだパケットを前記送信先端末へ送信するトレーニング手段と、
前記送信先端末からフィードバックされる、ビーム形成用の送信重み行列の計算時における最大次元Ｍmaxを考慮してチャネル行列の次元数に関して列数がＮで行数がＭmax以下に抑制されたチャネル情報を受信するチャネル情報受信手段と、
前記チャネル情報受信手段が受信した、行数がＭmax以下で列数がＮとなるチャネル行列を用いて、前記送信先端末へのデータ伝送時におけるビーム形成用の送信重み行列を求める送信重み行列計算手段と、
各アンテナからの送信信号に前記のビーム形成用の送信重み行列を用いてビーム形成して前記送信先端末へデータ・パケットを送信するパケット送信手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項３】
所定の標準仕様に準じて前記送信先端末への順方向の空間多重ストリーム伝送が行なわれ、且つ、前記標準仕様に則ったプロトコル上では、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋにおけるＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとして受信するチャネル情報の最大の空間次元を記述する能力記述フィールドが定義されており、
前記通知手段は、前記能力記述フィールドを含んだ所定のマネジメント・フレームを通して通知を行なう、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記無線通信装置がネットワーク内でアクセスポイントとして動作する場合において、前記通知手段は所定のフレーム周期で報知するビーコン信号、Ｍｅａｓｕｒｅ  Ｐｉｌｏｔ、クライアント端末からのアソシエーションの要求に対して返信するＡｓｓｓｉｃｉａｔｉｏｎ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ並びにＲｅ−ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ、又はクライアント端末からのＢＢＳ情報の要求に対して返信するＰｒｏｂｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅのうち少なくとも１つのタイプの伝送フレームを用いて通知を行なう、
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記送信先端末がアクセスポイントとして運営しているネットワーク内に前記無線通信装置がクライアント端末として動作する場合において、前記通知手段は、アクセスポイントに対してネットワーク・アソシエーション要求するためのＡｓｓｓｉｃｉａｔｉｏｎ  Ｒｅｑｕｅｓｔ並びにＲｅ−ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  Ｒｅｑｕｅｓｔ、又は、アクセスポイントに対してＢＢＳ情報を要求するためのＰｒｏｂｅ  Ｒｅｑｕｅｓｔのうち少なくとも１つのタイプの伝送フレームを用いて通知を行なう、
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記通知手段は、前記送信先端末へチャネル情報のフィードバックを要求するパケットを通して最大空間次元を指定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記トレーニング手段は、トレーニング系列を含んだパケットの中に前記送信先端末に対してチャネル情報のフィードバックを要求する要求信号を含める、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項８】
前記トレーニング手段がデータ・シンボルを含まないトレーニング系列を含んだパケットを送信するときには、前記パケット送信手段は、該パケットに先立って送信されるデータ・シンボルを含むパケットの中に前記送信先端末に対してチャネル情報のフィードバックを要求する要求信号を含める、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項９】
Ｍ本のアンテナを備え、Ｎ本のアンテナを備えた送信元端末から空間多重されたストリームを受信する無線通信装置であって（但し、Ｎは２以上の整数で、Ｍは１以上の整数とする）、
前記送信元端末が持つビーム形成用の送信重み行列の計算時における最大次元Ｍmaxの通知を受信する通知受信手段と（但し、ＭmaxはＮ以下の整数）、
前記送信元端末から、前記送信元端末のアンテナ本数Ｎ及び自分のアンテナ本数Ｍに対応したトレーニング系列を含んだパケットを受信して、Ｍ×Ｎのチャネル行列を推定するチャネル行列推定手段と、
Ｎ＜Ｍとなる場合において、前記送信元端末におけるビーム形成用の送信重み行列の計算時における最大次元Ｍmaxを考慮して、前記チャネル行列推定手段が推定したチャネル行列の次元数に関して列数がＮで行数がＭmax以下に抑制して前記送信元端末にフィードバックするチャネル情報フィードバック手段と、
前記送信元端末からの、フィードバックしたチャネル行列から求められたビーム形成用の送信重み行列でビーム形成されたデータ・パケットを受信するデータ・パケット受信手段と、
各アンテナの受信信号からなる受信ベクトルにチャネル行列から求まる受信重み行列を乗算して、空間多重信号の空間復号を行なう空間分離手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項１０】
所定の標準仕様に準じて前記送信元端末からの順方向の空間多重ストリーム伝送が行なわれ、且つ、前記標準仕様に則ったプロトコル上では、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋにおけるＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとして受信するチャネル情報の最大の空間次元を記述する能力記述フィールドが定義されており、
前記通知受信手段は、前記能力記述フィールドを含んだ所定のマネジメント・フレームを通して通知を受信する、
ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。
【請求項１１】
前記無線通信装置がアクセスポイントとして運営しているネットワーク内で前記送信元端末がクライアント端末として動作する場合において、前記通知受信手段は、前記送信元端末からのネットワーク・アソシエーション要求するためのＡｓｓｓｉｃｉａｔｉｏｎ  Ｒｅｑｕｅｓｔ並びにＲｅ−ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  Ｒｅｑｕｅｓｔ、又は、アクセスポイントに対してＢＢＳ情報を要求するためのＰｒｏｂｅ  Ｒｅｑｕｅｓｔのうち少なくとも１つのタイプの伝送フレームを通して通知を受信する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の無線通信装置。
【請求項１２】
前記通知受信手段は、前記送信元端末からチャネル情報のフィードバックを要求するパケットを通して最大空間次元の通知を受信する、
ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。
【請求項１３】
Ｎ本のアンテナを備えた無線通信装置において、Ｍ本のアンテナを備えた送信先端末へ空間多重されたストリームを用いてデータ伝送を行なう無線通信方法であって（但し、Ｎは２以上の整数で、Ｍは１以上の整数とする）、
ビーム形成用の送信重み行列の計算時における最大次元Ｍmaxを前記送信先端末に通知する通知ステップと（但し、ＭmaxはＮ以下の整数）、
自分のアンテナ本数Ｎ及び前記送信先端末のアンテナ本数Ｍに対応したトレーニング系列を含んだパケットを前記送信先端末へ送信するトレーニング・ステップと、
前記送信先端末からフィードバックされる、ビーム形成用の送信重み行列の計算時における最大次元Ｍmaxを考慮してチャネル行列の次元数に関して列数がＮで行数がＭmax以下に抑制されたチャネル情報を受信するチャネル情報受信ステップと、
前記チャネル情報受信ステップで受信した、行数がＭmax以下で列数がＮとなるチャネル行列を用いて、前記送信先端末へのデータ伝送時におけるビーム形成用の送信重み行列を求める送信重み行列計算ステップと、
各アンテナからの送信信号に前記のビーム形成用の送信重み行列を用いてビーム形成して前記送信先端末へデータ・パケットを送信するパケット送信ステップと、
を有することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１４】
Ｍ本のアンテナを備えた無線通信装置において、Ｎ本のアンテナを備えた送信元端末から空間多重されたストリームを受信する無線通信方法であって（但し、Ｎは２以上の整数で、Ｍは１以上の整数とする）、
前記送信元端末が持つビーム形成用の送信重み行列の計算時における最大次元Ｍmaxの通知を受信する通知受信ステップと（但し、ＭmaxはＮ以下の整数）、
前記送信元端末から、前記送信元端末のアンテナ本数Ｎ及び自分のアンテナ本数Ｍに対応したトレーニング系列を含んだパケットを受信して、Ｍ×Ｎのチャネル行列を推定するチャネル行列推定ステップと、
Ｎ＜Ｍとなる場合において、前記送信元端末におけるビーム形成用の送信重み行列の計算時における最大次元Ｍmaxを考慮して、前記チャネル行列推定ステップにおいて推定したチャネル行列の次元数に関して列数がＮで行数がＭmax以下に抑制して前記送信元端末にフィードバックするチャネル情報フィードバック・ステップと、
前記送信元端末からの、フィードバックしたチャネル行列から求められたビーム形成用の送信重み行列でビーム形成されたデータ・パケットを受信するデータ・パケット受信ステップと、
各アンテナの受信信号からなる受信ベクトルにチャネル行列から求まる受信重み行列を乗算して、空間多重信号の空間復号を行なう空間分離ステップと、
を有することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１５】
Ｎ本のアンテナを備えた第１の端末からＭ本のアンテナを備えた第２の端末へ空間多重されたストリームを用いてデータ伝送を行なう無線通信システムであって（但し、Ｎは２以上の整数で、Ｍは１以上の整数とする）、
前記第１の端末から前記第２の端末へ、前記第１の端末のアンテナ本数Ｎ及び前記第２の端末のアンテナ本数Ｍに対応したトレーニング系列を含んだパケットを送信するトレーニング手段と、
前記第２の端末の各アンテナにおいて受信したトレーニング系列をＭ本のストリームに分離してＭ×Ｎのチャネル行列を推定するチャネル行列推定手段と、
前記第２の端末において推定されたＭ×Ｎのチャネル行列を前記第１の端末にフィードバックするチャネル情報フィードバック手段と、
前記第１の端末が持つアンテナ本数Ｎを考慮して、前記第２の端末から前記第１の端末にフィードバックされたＭ×Ｎのチャネル行列のうちＮ×Ｎの範囲内で、前記第１の端末から前記第２の端末へのデータ伝送時におけるビーム形成用の送信重み行列を求める送信重み行列計算手段と、
前記第１の端末から前記第２の端末へデータ・パケットを送信する際に、前記第１の端末の各アンテナからの送信信号に前記のビーム形成用の送信重み行列を用いてビーム形成するビーム形成手段と、
を具備することを特徴とする無線通信システム。
【請求項１６】
Ｎ本のアンテナを備え、Ｍ本のアンテナを備えた送信先端末へ空間多重されたストリームを用いてデータ伝送を行なう無線通信装置であって（但し、Ｎは２以上の整数で、Ｍは１以上の整数とする）、
自分のアンテナ本数Ｎ及び前記送信先端末のアンテナ本数Ｍに対応したトレーニング系列を含んだパケットを前記送信先端末へ送信するトレーニング手段と、
前記送信先端末からフィードバックされるＭ×Ｎのチャネル行列を受信するチャネル情報受信手段と、
自分が持つアンテナ本数Ｎを考慮して、前記送信先端末からフィードバックされたＭ×Ｎのチャネル行列のうちＮ×Ｎの範囲内で、前記送信先端末へのデータ伝送時におけるビーム形成用の送信重み行列を求める送信重み行列計算手段と、
各アンテナからの送信信号に前記のビーム形成用の送信重み行列を用いてビーム形成して前記送信先端末へデータ・パケットを送信するパケット送信手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項１７】
前記トレーニング手段は、トレーニング系列を含んだパケットの中に前記送信先端末に対してチャネル情報のフィードバックを要求する要求信号を含める、
ことを特徴とする請求項１６に記載の無線通信装置。
【請求項１８】
前記トレーニング手段からデータ・シンボルを含まないトレーニング系列を含んだパケットを送信するときには、前記パケット送信手段は、該パケットに先立って送信されるデータ・シンボルを含むパケットの中に前記送信先端末に対してチャネル情報のフィードバックを要求する要求信号を含める、
ことを特徴とする請求項１６に記載の無線通信装置。
【請求項１９】
Ｎ本のアンテナを備えた送信装置において、Ｍ本のアンテナを備えた送信先端末へ空間多重されたストリームを用いてデータ伝送を行なう無線通信方法であって（但し、Ｎは２以上の整数で、Ｍは１以上の整数とする）、
自分のアンテナ本数Ｎ及び前記送信先端末のアンテナ本数Ｍに対応したトレーニング系列を含んだパケットを前記送信先端末へ送信するトレーニング・ステップと、
前記送信先端末からフィードバックされるＭ×Ｎのチャネル行列を受信するチャネル情報受信ステップと、
自分が持つアンテナ本数Ｎを考慮して、前記送信先端末からフィードバックされたＭ×Ｎのチャネル行列のうちＮ×Ｎの範囲内で、前記送信先端末へのデータ伝送時におけるビーム形成用の送信重み行列を求める送信重み行列計算ステップと、
各アンテナからの送信信号に前記のビーム形成用の送信重み行列を用いてビーム形成して前記送信先端末へデータ・パケットを送信するパケット送信ステップと、
を有することを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間多重を利用した無線通信システム、並びに無線通信装置及び無線通信方法に係り、特に、送受信機間でチャネル情報を共有してクローズドループ型の空間多重伝送を行なう無線通信システム、並びに無線通信装置及び無線通信方法に関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、送信機がパケットを送信する際に受信機からフィードバックされるチャネル情報に基づいてビーム形成を行なう無線通信システム、並びに無線通信装置及び無線通信方法に係り、特に、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒとなる送信機の方がＢｅａｍｆｏｒｍｅｅとなる受信機よりもアンテナ本数が少ない場合において、送信機が受信機からフィードバックされるチャネル情報を基に送信重み行列を計算してビーム形成を行なう無線通信システム、並びに無線通信装置及び無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
旧来の有線通信方式における配線から解放するシステムとして、無線ネットワークが注目されている。無線ネットワークに関する標準的な規格として、ＩＥＥＥ（Ｔｈｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１やＩＥＥＥ８０２．１５を挙げることができる。
【０００４】
例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇでは、無線ＬＡＮの標準規格として、マルチキャリア方式の１つであるＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）変調方式が採用されている。ＯＦＤＭ変調方式では、ＯＦＤＭ変調方式によれば、送信データを相互に直交する周波数が設定された複数のキャリアに分配して伝送するので、各キャリアの帯域が狭帯域となり、周波数利用効率が非常に高く、周波数選択性フェージング妨害に強い。
【０００５】
ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇの規格では最大で５４Ｍｂｐｓの通信速度を達成する変調方式をサポートしているが、さらなる高ビットレートを実現できる次世代の無線ＬＡＮ規格が求められている。
【０００６】
無線通信の高速化を実現する技術の１つとして、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）通信が注目を集めている。これは、送信機側と受信機側の双方において複数のアンテナ素子を備え、空間多重したストリームを実現する通信方式である。送信側では、複数の送信データに空間／時間符号を施して多重化し、Ｎ本の送信アンテナに分配してチャネルに送信する。これに対し、受信側では、チャネル経由でＭ本の受信アンテナにより受信した受信信号を空間／時間復号して、ストリーム間のクロストークなしに受信データを得ることができる（例えば、特許文献１を参照のこと）。理想的には、送受信アンテナのうち少ない方の数（ＭＩＮ［Ｎ，Ｍ］）だけの空間ストリームが形成される。
【０００７】
ＭＩＭＯ通信方式によれば、周波数帯域を増大させることになく、アンテナ本数に応じて伝送容量の拡大を図り、通信速度向上を達成することができる。また、空間多重を利用するので、周波数利用効率はよい。ＭＩＭＯはチャネル特性を利用した通信方式であり、単なる送受信アダプティブ・アレーとは相違する。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇの拡張規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは、１次変調にＯＦＤＭを用いたＯＦＤＭ＿ＭＩＭＯ方式が採用されている。現在、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎは、タスクグループｎ（ＴＧｎ）において標準化作業が行なわれており、そこでまとめられつつある仕様案は２００５年１０月に設立された業界団体ＥＷＣ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）で作成された提案仕様に基づいている。
【０００８】
ＭＩＭＯ通信では、空間多重された受信信号ｙから各ストリーム信号ｘを空間分離するためには、何らかの方法によりチャネル行列Ｈを取得するとともに、さらに所定のアルゴリズムによってチャネル行列Ｈを用いて空間多重された受信信号から元の複数のストリームに空間分離を行なう必要がある。
【０００９】
チャネル行列Ｈは、一般的には、送信側並びに受信側で既知のトレーニング系列を送受信することで、実際に受信された信号と既知系列との差分によってチャネルの推定を行ない、送受アンテナ組み合わせ分の経路の伝搬路を行列形式に並べたものである。送信側アンテナ本数がＮで受信側アンテナ本数がＭのときは、チャネル行列はＭ×Ｎ（行×列）の行列となる。したがって、送信機からＮ個のトレーニング系列を送信し、受信機では受信したトレーニング系列を用いてチャネル行列Ｈを取得することができる。
【００１０】
また、受信信号を空間分離する方法は、受信機がチャネル行列Ｈに基づいて独立して空間分離を行なうオープンループ型と、送信機側でもチャネル行列に基づいて送信アンテナ重みを掛けて受信機に向けた適切なビーム形成を行なうことによって理想的な空間直交チャネルを作り出すクローズドループ型とに大別される。
【００１１】
オープンループ型のＭＩＭＯ伝送方式として、Ｚｅｒｏ  Ｆｏｒｃｅ（ゼロ化規範）と（例えば、非特許文献１を参照のこと）や、ＭＭＳＥ（ＭｉｎｉｍｕｍＭｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ）（例えば、非特許文献２を参照のこと）などが挙げられる。オープンループ型のＭＩＭＯ伝送方式は、受信信号を空間分離するための受信重み行列Ｗをチャネル行列Ｈから求める比較的簡単なアルゴリズムであり、送受信機間でチャネル情報を共有するフィードバック手続きが一切省略され、送信機と受信機が互いに独立して空間多重伝送を行なう。
【００１２】
また、クローズドループ型のＭＩＭＯ伝送の理想的な形態の１つとして、チャネル行列Ｈの特異値分解（ＳＶＤ：Ｓｉｎｇｕｌａｒ  Ｖａｌｕｅ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）を利用したＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式が知られている（例えば、非特許文献３を参照のこと）。ＳＶＤ−ＭＩＭＯ伝送では、各アンテナ対に対応するチャネル情報を要素とした数値行列すなわちチャネル情報行列Ｈを特異値分解してＵＤＶHを求める。そして、送信機側では、送信用アンテナ重み行列にＶを用いて受信機に向けてビーム形成したパケットを送信し、受信機側では受信用アンテナ重み行列として典型的には（ＵＤ）-1を与える。ここで、Ｄは各空間ストリームの品質に相当する各特異値λiの平方根を対角要素に持つ対角行列である（添え字ｉはｉ番目の空間ストリームを意味する）。対角行列Ｄの対角要素には値の大きい順に特異値λiを並べ、各ストリームに対し特異値の大きさで表される通信品質に応じた電力比配分や変調方式の割り当てを施すことによって、空間直交多重された論理的に独立した複数の伝送路を実現し、受信機側では元の複数の信号系列を全くクロストークなしに取り出すことができ、理論上は最高のパフォーマンスを達成する。
【００１３】
クローズドループ型のＭＩＭＯ通信システムでは、送信機がパケットを送信する際には適切なビーム形成を行なうが、そのためにはパケットを受信する受信機側からチャネル行列に関する情報をフィードバックする必要がある。
【００１４】
例えば、ＥＷＣ  ＨＴ（Ｈｉｇｈ  Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）  ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｖｅｒｓｉｏｎ  Ｖ１．２４では、送受信機間でチャネル行列に関する情報をフィードバックする手順として、“Ｉｍｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋ”と“Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋ”という２種類の手順を規定している。
【００１５】
Ｉｍｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋは、送信機は、受信機から送られてくるトレーニング系列を用いて受信機から送信機への逆方向のチャネル行列を推定し、送受信機間の双方向のチャネル特性が可逆（ｒｅｃｉｐｒｏｃａｌ）であるという前提の下で、送信機から受信機への順方向のチャネル行列を計算してビーム形成を行なう。
【００１６】
また、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋでは、受信機が送信機から送られてくるトレーニング系列を用いて送信機から受信機への順方向のチャネル行列を推定し、そのチャネル行列をデータとして含んだパケットを送信機に返信し、送信機は受け取ったチャネル行列を用いてビーム形成を行なう。あるいは、受信機では、推定したチャネル行列からさらに送信機がビーム形成するための送信重み行列を計算し、この送信重み行列をデータとして含んだパケットを送信機に返信する。Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋでは順方向の推定チャネル行列を基に重み行列が算出されるので、チャネルの可逆性を前提としなくて済む。
【００１７】
パケット伝送という観点からは、送信機はｉｎｉｔｉａｔｏｒで受信機はｒｅｃｅｉｖｅｒに位置付けられるが、ビーム形成という観点からは、パケットを送信する送信機（ｉｎｉｔｉａｔｏｒ）はＢｅａｍｆｏｒｍｅｒであり、ビーム形成されたパケットを受信する受信機（ｒｅｃｅｉｖｅｒ）はＢｅａｍｆｏｒｍｅｅである。また、ＢｅａｍｆｏｒｍｅｒからＢｅａｍｆｏｒｍｅｅへの通信を「順方向」とし、ＢｅａｍｆｏｒｍｅｅからＢｅａｍｆｏｒｍｅｒへの通信を「逆方向」とする。例えば、アクセスポイント（ＡＰ）がＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとして、クライアント端末（ＳＴＡ）にデータ・フレームを送信する場合には、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋによれば、アクセスポイントは、クライアントから送られてくるチャネル情報に基づいてビーム形成を行なう。
【００１８】
Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋでは、ＢｅａｍｆｏｒｍｅｒはＢｅａｍｆｏｒｍｅｅから推定チャネル行列に関する明示的なフィードバックを受けることができる。推定チャネル行列に関するフィードバックのフォーマットとして、ＭＩＭＯチャネル係数が送られる場合と、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅで計算されたビーム形成用の送信重み行列Ｖが送られる場合に大別される。前者のフォーマットはＣＳＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｓｔａｔｅ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）と呼ばれ、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ側では、受け取ったＣＳＩからチャネル行列Ｈを組み立てて特異値分解することにより自らビーム形成用の送信重み行列Ｖを計算する必要がある。また、後者は、さらに、ビーム形成用の送信重み行列Ｖが非圧縮の形式で送られる場合と、圧縮形式で送られる場合に大別される。Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋによれば、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ側における、チャネル行列を推定する処理負担、さらにはチャネル行列から送信重み行列を計算する処理負担が軽減される。
【００１９】
図１２には、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋによりアクセスポイントがクライアント端末にビーム形成を行なうフレーム交換手順を示している。
【００２０】
この処理手順は、アクセスポイントがＣＳＩフィードバック要求を含んだｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを送信することで開始する。
【００２１】
ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットには、チャネル行列を励起するトレーニング系列が含まれている。したがって、クライアント端末は、ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを受信すると、空間ストリーム・トレーニングを分離することでチャネル行列を推定して、ＣＳＩを収集する。そして、ＣＦＢ（ＣＳＩ  ＦｅｅｄＢａｃｋ）メッセージとしてＣＳＩデータそのものをパケット内に含めて、アクセスポイントに返信する。
【００２２】
アクセスポイントは、受け取ったＣＦＢからビーム形成用の送信重み行列を計算し、それを送信信号に乗算することによって、ビーム形成したパケットをクライアント端末に送ることができる。ビーム形成することで、従来では届きにくかったところでも、高い伝送レートで通信を行なうことができるようになる。
【００２３】
続いて、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋに従ってビーム形成を行なうための演算処理について、図１３を参照しながら説明する。但し、同図では、３本のアンテナを持つＳＴＡ−ＡをＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとし、２本のアンテナを持つＳＴＡ−ＢをＢｅａｍｆｏｒｍｅｅとして、ＣＳＩフォーマットに基づいてフィードバックが行なわれる。また、以下の説明や数式において、添え字ＡＢはＳＴＡ−ＡからＳＴＡ−Ｂへの順方向の伝送を意味する。また、数字の添え字は該当する端末のアンテナ番号に相当する。
【００２４】
ＳＴＡ−Ａの各アンテナから送信されるトレーニング系列を（ｔAB1，ｔAB2，ｔAB3）とし、チャネルＨABを経てＳＴＡ−Ａの各アンテナで受信される信号を（ｒBA1，ｒBA2）とおくと、以下の式で表される。
【００２５】
【数１】
0004775288.tif 000002
【００２６】
ここでチャネル行列ＨABは、２×３行列であり、以下のように表されるとする。但し、ｈijは、ＳＴＡ−Ａのｊ番目のアンテナからＳＴＡ−Ｂのｉ番目のアンテナへのチャネル特性値とする。
【００２７】
【数２】
0004775288.tif 000003
【００２８】
このチャネル行列ＨABを特異値分解すると、下式の通りとなる。ここで、ＵABはＨABＨABHの正規化された固有ベクトルを並べた行列であり、ＶABはＨABHＨABの正規化された固有ベクトルであり、ＤABはＨABＨABH又はＨABHＨABの固有ベクトルの平方根を対角要素として持つ対角行列である。また、ＵABとＶABはユニタリ行列であり、その複素共役転置行列が互いの逆行列となっている。
【００２９】
【数３】
0004775288.tif 000004
【００３０】
ＳＴＡ−ＡがＳＴＡ−Ｂへ送信するフレームをビーム形成するために必要となる送信重み行列は、順方向のチャネル行列ＨABを特異値分解して得られる行列ＶABである。Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅは、ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを受信すると、これを空間ストリーム・トレーニングに分離し、推定チャネル行列ＨABを組み立てると、この行列の各要素となっているＭＩＭＯチャネル係数値ｈ11、ｈ12…からなるＣＳＩを収集して、ＳＴＡ−Ａにフィードバックする。
【００３１】
ＳＴＡ−Ａからの送信信号をｘとし、ＳＴＡ−Ｂでの受信信号をｙとすると、ビーム形成を行なわない（ｕｎ−ｓｔｅｅｒｅｄ）場合には、ｙ＝ＨABｘとなるが、送信重み行列ＶABでビーム形成を行なうと（ｓｔｅｅｒｅｄ）、受信信号ｙは下式の通りとなる。
【００３２】
【数４】
0004775288.tif 000005
【００３３】
よって、ＳＴＡ−Ｂ側では、ＤAB-1ＵABHを受信重みとして受信信号に乗算することで、元のストリームに空間分離することができる。
【００３４】
ＣＳＩフォーマットに従ってＥｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋによるビーム形成を行なう場合、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ側におけるチャネル行列を推定する処理負担が軽減される。しかし、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒとなる端末局においても、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅからフィードバックされたチャネル行列を特異値分解やその他の演算処理を行なって、ビーム形成用の送信重み行列を計算しなければならない。この演算処理は負荷が高く、チャネル行列の次数に応じて処理負荷は増大する。
【００３５】
図１３に示した例では、ＳＴＡ−Ａのアンテナ数Ｎ（＝３）はＳＴＡ−Ｂのアンテナ数Ｍ（＝２）よりも多く、ビーム形成のための処理能力に問題はないと考えられる。何故ならば、ＳＴＡ−Ａは自局のストリーム本数Ｎ相当の処理能力を備えるようにデザインされているはずであり、ＢｅａｍｆｏｒｍｅｅからフィードバックされたＣＳＩを基に組み立てられるＮ×Ｍのチャネル行列を組み立てて、これを基に上記のビーム形成用の行列の計算処理を行なうことは可能だからである。
【００３６】
しかしながら、Ｎ＜ＭすなわちＢｅａｍｆｏｒｍｅｅの方のアンテナ本数が多い場合には、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒが自分の空間ストリーム本数を超えた処理能力を備えているとは限らないので、問題が生じ得る。ＳＴＡ−Ａが自分のアンテナ本数であるＮ個までのストリームまでしか対応していない場合には、Ｎ×Ｍの推定チャネル行列からビーム形成用の行列を求めることができない可能性がある。
【００３７】
このような問題を、ビーム形成の特性を劣化させることなく解決する１つの方法として、ＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとしてのＳＴＡ−Ａに、定格の最大アンテナ本数に対応するチャネル推定最大次元Ｍmaxを与えるとともに（例えばＩＥＥＥ仕様準拠であればＭmax＝４）、得られたＭmax×Ｎの推定チャネル行列に対してビーム形成用の送信重み行列を計算できる処理能力を与えることが考えられる。
【００３８】
例えば、ＳＴＡ−Ａのアンテナ本数がＮ＝２で、定格の最大アンテナ本数がＭmax＝４であるとき、ＳＴＡ−Ａは自分とアンテナ本数を持つ端末との通信を想定して２×２までの行列計算しか想定していないのに、４×２の行列演算をしなければならなくなる。このような場合、２倍の演算量又は２倍の処理回路が必要になるから、装置の小型化、低価格化の障害となる。
【００３９】
【特許文献１】特開２００２−４４０５１号公報
【非特許文献１】Ａ．Ｂｅｎｊｅｂｂｏｕｒ，Ｈ．Ｍｕｒａｔａ  ａｎｄ  Ｓ．Ｙｏｓｈｉｄａ，“Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｏｆ  ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  ｆｏｒ  ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ”，Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ  ＶＴＣ  Ｓｐｒｉｎｇ，ｖｏｌ．２，ｐｐ．１２８７−１２９１，Ｒｈｏｄｅｓ，Ｇｒｅｅｃｅ，Ｍａｙ  ２００１．
【非特許文献２】Ａ．Ｂｅｎｊｅｂｂｏｕｒ，Ｈ．Ｍｕｒａｔａ  ａｎｄ  Ｓ．Ｙｏｓｈｉｄａ，“Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  ｏｒｄｅｒｅｄ    ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ  ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ  ｆｏｒ  ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ”，Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ  ＶＴＣ  Ｆａｌｌ，ｖｏｌ．４，ｐｐ．２０５３−２０５７，Ａｔｌａｎｔｉｃ  Ｃｉｔｙ，ＵＳＡ，ｓｅｐｔ．２００１．
【非特許文献３】ｈｔｔｐ：／／ｒａｄｉｏ３．ｅｅ．ｕｅｃ．ａｃ．ｊｐ／ＭＩＭＯ（ＩＥＩＣＥ＿ＴＳ）.ｐｄｆ（平成１５年１０月２４日現在）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４０】
本発明の目的は、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒとして動作する端末が、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅとして動作する端末からフィードバックされる推定チャネル行列を基にビーム形成用の送信重み行列を好適に求めて、ビーム形成したパケットにより高い伝送レートで通信を行なうことができる、優れた無線通信システム、並びに無線通信装置及び無線通信方法を提供することにある。
【００４１】
本発明のさらなる目的は、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒとなる端末の方が、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅよりもアンテナ本数が少ない場合であっても、ビーム形成の特性を劣化させず、且つ、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒにおいてチャネル推定の処理能力やビーム形成用の行列の計算能力を高めることなく、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋにより好適にビーム形成を行なうことができる、優れた無線通信システム、並びに無線通信装置及び無線通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４２】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面は、Ｎ本のアンテナを備えた第１の端末からＭ本のアンテナを備えた第２の端末へ空間多重されたストリームを用いてデータ伝送を行なう無線通信システムであって（但し、Ｎは２以上の整数で、Ｍは１以上の整数とする）、
前記第１の端末が持つビーム形成用の送信重み行列の計算時における最大次元Ｍmaxを前記第２の端末に通知する通知手段と（但し、ＭmaxはＮ以下の整数）、
前記第１の端末から前記第２の端末へ、前記第１の端末のアンテナ本数Ｎ及び前記第２の端末のアンテナ本数Ｍに対応したトレーニング系列を含んだパケットを送信するトレーニング手段と、
前記第２の端末の各アンテナにおいて受信したトレーニング系列をＭ本のストリームに分離してチャネル行列を推定するチャネル行列推定手段と、
Ｎ＜Ｍとなる場合において、前記第１の端末におけるビーム形成用の送信重み行列の計算時における最大次元Ｍmaxを考慮して、前記第２の端末において推定されたチャネル行列の次元数に関して列数がＮで行数をＭmax以下に抑制して前記第１の端末にフィードバックするチャネル情報フィードバック手段と、
前記第２の端末から前記第１の端末にフィードバックされた行数がＭmax以下で列数がＮとなるチャネル行列を用いて、前記第１の端末から前記第２の端末へのデータ伝送時におけるビーム形成用の送信重み行列を求める送信重み行列計算手段と、
前記第１の端末から前記第２の端末へデータ・パケットを送信する際に、前記第１の端末の各アンテナからの送信信号に前記のビーム形成用の送信重み行列を用いてビーム形成するビーム形成手段と、
を具備することを特徴とする無線通信システムである。
【００４３】
但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない（以下、同様）。
【００４４】
無線通信の高速化を実現する技術の１つとして、送信機側と受信機側の双方において複数のアンテナ素子を備え、空間多重したストリームを実現するＭＩＭＯ通信方式が知られている。特に、クローズドループ型のＭＩＭＯ通信システムでは、データ・パケット送信側の端末が、受信側の端末からの推定チャネル行列に関する情報のフィードバックに基づいてビーム形成を行なうことで、空間直交多重された論理的に独立した複数の伝送路を実現し、受信機側では元の複数の信号系列を全くクロストークなしに取り出すことができ、理論上は最高のパフォーマンスを達成する。
【００４５】
受信側の端末から送信側の端末へ、チャネル行列に関するフィードバックを行なう手順として、例えばＥＷＣ  ＨＴ  ＭＡＣ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎでは、“Ｉｍｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋ”と“Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋ”という２種類の手順を規定している。このうち、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋでは、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒとして動作する第１の端末が、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅとして動作する第２の端末からフィードバックされる推定チャネル行列を基に求められたビーム形成用の送信重み行列を用いて送信パケットをビーム形成して通信を行なう。
【００４６】
ＣＳＩフォーマットに従ってＥｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋを用いたビーム形成を行なう場合、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ側におけるチャネル行列を推定する処理負担が軽減される。
【００４７】
しかしながら、Ｎ＜ＭすなわちＢｅａｍｆｏｒｍｅｅの方のアンテナ本数が多い場合には、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒが自分の空間ストリーム本数を超えた処理能力を備えているとは限らないので、問題が生じ得る。ＳＴＡ−Ａが自分のアンテナ本数であるＮ個までのストリームまでしか対応していない場合には、フィードバックされたＭ×Ｎの推定チャネル行列からビーム形成用の行列を求めることができない可能性がある。
【００４８】
そこで、本発明の第１の側面に係る無線通信システムでは、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋに従ってビーム形成を行なう際には、第１の端末が持つビーム形成用の送信重み行列を計算する最大の次元Ｍmaxを第２の端末に通知し、第２の端末は、第１の端末のアンテナ本数Ｎ及び第１の端末が持つ行列演算の最大次元Ｍmaxに対応してＭmax×Ｎの順方向チャネル行列を励起するためのトレーニング系列を含んだパケットを送信する。言い換えれば、第２の端末は、推定チャネル行列の次元を第１の端末が持つ行列演算の最大次元Ｍmax以下に抑制してＣＳＩ情報を返すようにしている。これによって、第１の端末は、自分のアンテナ本数に対応した処理能力の範囲内でビーム形成用の送信重み行列を導出することができる。
【００４９】
したがって、本発明に係る無線通信システムによれば、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋ手順に従ってクローズドループ型のＭＩＭＯ通信を実行する際に、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅからは、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒが持つアンテナ本数に応じて次元数が抑制されたチャネル推定がフィードバックされるので、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒとしての第１の端末では次元数を抑制したビーム形成用送信重み行列の計算を行なうことが可能となり、第１の端末の回路規模を削減することができる。
【００５０】
具体的には、Ｍ×Ｎのチャネル行列がフィードバックされる場合と比較して、ＣＳＩ情報を受信するバッファ部分の回路規模を（Ｎ／Ｍ）2程度のオーダーで削減することができる。また、Ｎ×Ｎのチャネル行列からビーム形成用送信重み行列を計算すればよいので、Ｍ×Ｎのチャネル行列から送信重み行列を計算する場合と比較して、ビーム形成用送信重み行列計算部の回路規模を（Ｎ／Ｍ）2程度のオーダーで削減することができる。また、これらの回路規模の縮小に伴って、装置の消費電力を低減することができる。
【００５１】
また、チャネルにおいてフィードバックされるＣＳＩ情報がＭ×ＮからＮ×Ｎまで低減されるので、オーバーヘッドの削減となり、システム全体としてのスループットを向上させることができる。
【００５２】
そして、回路規模の削減及びチャネルにおけるオーバーヘッドの削減に伴い、通信処理に係る遅延を低減することができ、ビーム形成を適用するまでの所要時間を短縮できることから、より新鮮なチャネル情報に基づくビーム形成を行なうことが可能となる。新鮮なチャネル情報に応じたビーム形成により、特性の劣化を最小限に抑えることができる。
【００５３】
本発明において、第１の端末が持つビーム形成用の送信重み行列の計算時における最大次元Ｍmaxを第２の端末に通知する手段は特に限定されない。
【００５４】
例えば、ＥＷＣ提案仕様では、ＨＴ端末としてサポートする任意のＨＴ機能をＨＴ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ  ｅｌｅｍｅｎｔを送信して、周囲に宣言することが規定されている。このＨＴ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ  ｅｌｅｍｅｎｔには、ビーム形成に関する任意のＨＴ機能のサポートの有無を記述するＴｘＢＦ（Ｔｒａｎｓｍｉｔ  Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）  ｃａｐａｂｉｌｉｔｙフィールドが設けられており、端末局がＢｅａｍｆｏｒｍｅｅとしてＥｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋを行なう際に、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒから受信することができるｓｏｕｎｄｉｎｇパケットの空間次元数を記載する能力記述フィールドを含んでいる。この能力記述フィールドに、ＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとしてＥｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋを行なう際におけるＣＳＩ情報に許容される空間次元数を記述するフィールドを別途追加定義するようにしてもよい。
【００５５】
ＨＴ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ  ｅｌｅｍｅｎｔは、所定のマネジメント・フレームに含めることができる。例えば、無線通信装置がアクセスポイントとして動作する場合には、フレーム周期毎に報知するビーコン、Ｍｅａｓｕｒｅ  Ｐｉｌｏｔ、クライアント端末からのアソシエーションの要求に対して返信するＡｓｓｓｉｃｉａｔｉｏｎ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ並びにＲｅ−ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ、クライアント端末からのＢＢＳ情報の要求に対して返信するＰｒｏｂｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅなどのタイプの伝送フレームにＨＴ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙフィールドを含めることができる。また、無線通信装置がクライアント端末（若しくはアクセスポイント以外の通信局）として動作する場合には、アクセスポイントに対してネットワーク・アソシエーションを要求するためのＡｓｓｓｉｃｉａｔｉｏｎ  Ｒｅｑｕｅｓｔ並びにＲｅ−ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  Ｒｅｑｕｅｓｔ、アクセスポイントに対してＢＢＳ情報を要求するためのＰｒｏｂｅ  Ｒｅｑｕｅｓｔなどのタイプの伝送フレームにＨＴ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙフィールドを含めることができる。したがって、アクセスポイント又はクライアント端末のいずれとして動作する場合であっても、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒとしての無線通信装置はＨＴ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ  ｅｌｅｍｅｎｔを送信することによって、ＣＳＩ情報で許容される最大の次元数をＢｅａｍｆｏｒｍｅｅに報知することができる。
【００５６】
あるいは、ＢｅａｍｆｏｒｍｅｒがＢｅａｍｆｏｒｍｅｅに対してＣＳＩ情報を要求するパケット中でＣＳＩ情報の最大空間次元を指定することも考えられる。例えば、ＥＷＣ提案仕様で規定されるＭＡＣフレームのＨＴ  Ｃｏｎｔｒｏｌフィールド内には、ＣＳＩ情報を要求するＣＳＩ／Ｓｔｅｅｒｉｎｇフィールドが設けられており、パケット送信元はパケット単位でＣＳＩ情報を要求することができる。したがって、ＨＴ  Ｃｏｎｔｒｏｌフィールド内に、ＣＳＩ情報に許容される空間次元数を記述するためのフィールドをさらに別途追加定義するようにしてもよい。
【００５７】
Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒは、チャネルを励起するためのトレーニング系列を含んだｓｏｕｎｄｉｎｇパケットの中にＣＳＩ情報を要求する信号を含めることができる。
【００５８】
また、ＥＷＣ提案仕様では、ｓｏｕｎｄｉｎｇ専用、すなわちチャネルを励起するためのトレーニング系列を含んだＰＨＹヘッダ部のみからなり、ＭＡＣフレームを持たないＺＬＦ（Ｚｅｒｏ  Ｌｅｎｇｔｈ  Ｆｒａｍｅ）（ＮＤＰ（Ｎｕｌｌ  Ｄａｔａ  Ｐａｃｋｅｔ）とも呼ぶ。以下では「ＺＬＦ」と統一する）が規定されている。ＺＬＦはＭＡＣヘッダを持たないから、ＨＴ  ＣｏｎｔｒｏｌフィールドでＣＳＩ情報の要求を行なうことができない。この場合は、ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットの中にＣＳＩ情報を要求する信号を含めるのではなく、それに先立って伝送される通常のパケット内のＨＴ  ＣｏｎｔｒｏｌフィールドでＣＳＩ情報の要求を行なうようになっており、その通常のパケット内でＣＳＩ情報の最大空間次元数を指定すればよい。
【００５９】
また、本発明の第２の側面は、Ｎ本のアンテナを備えた第１の端末からＭ本のアンテナを備えた第２の端末へ空間多重されたストリームを用いてデータ伝送を行なう無線通信システムであって（但し、Ｎは２以上の整数で、Ｍは１以上の整数とする）、
前記第１の端末から前記第２の端末へ、前記第１の端末のアンテナ本数Ｎ及び前記第２の端末のアンテナ本数Ｍに対応したトレーニング系列を含んだパケットを送信するトレーニング手段と、
前記第２の端末の各アンテナにおいて受信したトレーニング系列をＭ本のストリームに分離してＭ×Ｎのチャネル行列を推定するチャネル行列推定手段と、
前記第２の端末において推定されたＭ×Ｎのチャネル行列を前記第１の端末にフィードバックするチャネル情報フィードバック手段と、
前記第１の端末が持つアンテナ本数Ｎを考慮して、前記第２の端末から前記第１の端末にフィードバックされたＭ×Ｎのチャネル行列のうちＮ×Ｎの範囲内で、前記第１の端末から前記第２の端末へのデータ伝送時におけるビーム形成用の送信重み行列を求める送信重み行列計算手段と、
前記第１の端末から前記第２の端末へデータ・パケットを送信する際に、前記第１の端末の各アンテナからの送信信号に前記のビーム形成用の送信重み行列を用いてビーム形成するビーム形成手段と、
を具備することを特徴とする無線通信システムである。
【００６０】
本発明の第２の側面に係る無線通信システムでは、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋに従ってビーム形成を行なう際に、第１の側面とは相違し、第１の端末が持つビーム形成用の送信重み行列を計算する最大の次元Ｍmaxを第２の端末に通知する手順は省略される。この場合、第２の端末がＭ×Ｎのチャネル行列を推定し、これがそのままフィードバックされるが、第１の端末側では、自分が持つアンテナ本数Ｎを考慮して、Ｍ×Ｎのチャネル行列のうちＮ×Ｎの範囲内でビーム形成用の送信重み行列を求めるようにしている。すなわち、第１の端末は、自分のアンテナ本数に対応した処理能力の範囲内でビーム形成用送信重み行列の計算を行なうことが可能となり、第１の端末の回路規模を削減することができる。
【００６１】
本発明の第２の側面に係る無線通信システムにおいては、Ｍ×Ｎのチャネルがフィードバックされるので、ＣＳＩ情報を受信するバッファ部分の回路規模を縮小したり、ＣＳＩ情報フィードバックに伴うオーバーヘッドを削減したりすることはできないが、Ｎ×Ｎのチャネル行列からビーム形成用送信重み行列を計算すればよいので、Ｍ×Ｎのチャネル行列から送信重み行列を計算する場合と比較して、ビーム形成用送信重み行列計算部の回路規模を（Ｎ／Ｍ）2程度のオーダーで削減することができる。また、かかる回路規模の縮小に伴って、装置の消費電力を低減することができる。回路規模の削減に伴い、通信処理に係る遅延を低減して、ビーム形成を適用するまでの所要時間を短縮できることから、より新鮮なチャネル情報に基づくビーム形成を行なうことが可能となる。新鮮なチャネル情報に応じたビーム形成により、特性の劣化を極力抑えることができる。
【発明の効果】
【００６２】
本発明によれば、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒとして動作する端末が、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅとして動作する端末からフィードバックされる推定チャネル行列を基にビーム形成用の送信重み行列を好適に求めて、ビーム形成したパケットにより高い伝送レートで通信を行なうことができる、優れた無線通信システム、並びに無線通信装置及び無線通信方法を提供することができる。
【００６３】
また、本発明によれば、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒとなる端末の方が、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅよりもアンテナ本数が少ない場合であっても、ビーム形成の特性を劣化させず、且つ、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒにおいてチャネル推定の処理能力やビーム形成用の行列の計算能力を高めることなく、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋにより好適にビーム形成を行なうことができる、優れた無線通信システム、並びに無線通信装置及び無線通信方法を提供することができる。
【００６４】
本発明に係る無線通信システムでは、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋにより逆方向のチャネル推定結果に基づくビーム形成を行なう際、送信側の端末のアンテナ本数が受信側の端末のアンテナ本数よりも少ない場合には、送信側の端末における空間次元数を通知することにより、次元を抑制したビーム形成用の送信重み行列の計算を行なうことが可能となり、送信側の端末の回路規模を低減することができる。
【００６５】
本発明によれば、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋにおいて、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅからフィードバックされるチャネル行列の次元数の抑制や、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒにおけるビーム形成用送信重み行列計算の次元数を抑制することによって、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒとして動作する装置の回路規模を削減し、これに伴って、装置の消費電力を低減することができる。
【００６６】
また、ＢｅａｍｆｏｒｍｅｅからＢｅａｍｆｏｒｍｅｒにフィードバックするＣＳＩ情報をＭ×ＮからＮ×Ｎに抑制した場合には、オーバーヘッドの削減となり、システム全体としてのスループットを向上させることができる。
【００６７】
そして、回路規模の削減及びチャネルにおけるオーバーヘッドの削減に伴い、通信処理に係る遅延を低減することができ、ビーム形成を適用するまでの所要時間を短縮できることから、より新鮮なチャネル情報に基づくビーム形成を行なうことが可能となる。新鮮なチャネル情報に応じたビーム形成により、特性の劣化を最小限に抑えることができる。
【００６８】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
【００７０】
本発明に係る無線通信システムは、クローズドループ型でＭＩＭＯ通信を行なうが、具体的には、チャネル行列に関するフィードバックを行なう手順として、例えばＥＷＣ  ＨＴ  ＭＡＣ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎで規定されている“Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋ”手順に従って送信側の端末がビーム形成を行なう。Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋでは、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒが、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅからフィードバックされる推定チャネル行列を基に求められたビーム形成用の送信重み行列を用いて送信パケットをビーム形成して通信を行なう。
【００７１】
ところが、端末装置は一般的に自分が持つアンテナ本数を前提にして、チャネル推定を行なう処理能力や、ビーム形成用の行列を計算する処理能力が与えられるので、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅの方のアンテナ本数が多い場合には、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒは、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅから推定チャネル行列がフィードバックされても、行列の空間次元数が過大であるため、ビーム形成用の行列を求めることができない可能性がある。
【００７２】
そこで、本発明に係る無線通信システムでは、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋに従ってビーム形成を行なう際には、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒが持つビーム形成用の送信重み行列を計算する最大の次元ＭmaxをＢｅａｍｆｏｒｍｅｅに通知し、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅは、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒが持つ行列演算の最大次元Ｍmaxに対応して列数がＮで行数がＭmax以下の順方向チャネル行列情報を含んだパケットを送信する。すなわち、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅは、推定チャネル行列の次元数を最大次元Ｍmax以下に抑制してＣＳＩ情報を返すようにしている。これによって、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒは、自分のアンテナ本数に対応した処理能力の範囲内でビーム形成用の送信重み行列を導出することができる。
【００７３】
図１には、本発明に係るＥｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋの動作手順を模式的に示している。但し、ＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとしてのＳＴＡ−Ａのアンテナ本数及びビーム形成用の送信重み行列計算時の最大の空間次元数はともに２で、ＢｅａｍｆｏｒｍｅｅとしてのＳＴＡ−Ｂのアンテナ本数は３本とする。また、図示の手順は、ＥＷＣ  ＭＡＣ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎに則って行なわれるものとする。
【００７４】
まず、ＳＴＡ−Ａは、ＳＴＡ−Ｂに対してトレーニング系列を含んだｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを送信し、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋにおけるＣＳＩ要求を行なう。また、ＳＴＡ−Ａは、ビーム形成用の送信重み行列計算時の最大次元数に関する情報を、ＣＳＩ要求に含めて通知するか、又は事前の手続きによってＳＴＡ−Ｂに事前に通知しておく。
【００７５】
ＳＴＡ−Ａから送信されたＳｏｕｎｄｉｎｇパケットは、３×２の順方向チャネル行列を励起することになる。ＳＴＡ−Ｂは、自局のストリーム本数相当の処理能力を備えるようにデザインされているはずであり、このｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを受信すると、３×２の順方向推定チャネル行列を問題なく生成することができる。
【００７６】
そして、ＳＴＡ−Ｂは、生成した推定チャネル行列をフィードバックするＣＳＩ情報の次元数を、ＳＴＡ−Ａ側の処理能力を考慮して、Ｍmax×Ｎ又はそれ以下に抑制する。また、ＣＳＩ情報のフィードバックは、ＳＴＡ−Ａの送信能力及びＳＴＡ−Ｂの受信能力のうち、より次数の低いＳＴＡ−Ａの送信能力によって使用する空間ストリーム数は制限され、１〜２本の空間ストリームを用いることが相当である。
【００７７】
ＳＴＡ−Ａは、ＣＳＩ情報を受け取ると、想定される処理能力の範囲内でビーム形成用の送信重み行列の計算を行なうことが可能であり、端末の回路規模を削減することができる。
【００７８】
以降、ＳＴＡ−Ａがビーム形成を行なう度に、ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットの要求と、ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットの受信によるチャネル推定とビーム形成用送信重み行列の計算が繰り返し行なわれる。
【００７９】
このように、ＳＴＡ−Ｂからは、ＳＴＡ−Ａが持つアンテナ本数に応じて次元数が抑制されたチャネル推定がフィードバックされるので、ＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとしてのＳＴＡ−Ａでは次元数を抑制したビーム形成用送信重み行列の計算を行なうことが可能となり、ＳＴＡ−Ａの回路規模を削減することができる。
【００８０】
具体的には、典型的な例としてＭmax＝Ｎとすると、Ｍ×Ｎのチャネル行列がフィードバックされる場合と比較して、ＣＳＩ情報を受信するバッファ部分の回路規模を（Ｎ／Ｍ）2程度のオーダーで削減することができる（この場合は、Ｎ＝２、Ｍ＝３）。また、Ｎ×Ｎのチャネル行列からビーム形成用送信重み行列を計算すればよいので、Ｍ×Ｎのチャネル行列から送信重み行列を計算する場合と比較して、ビーム形成用送信重み行列計算部の回路規模を（Ｎ／Ｍ）2程度のオーダーで削減することができる。また、これらの回路規模の縮小に伴って、装置の消費電力を低減することができる。
【００８１】
また、チャネルにおいてフィードバックされるＣＳＩ情報がＭ×ＮからＮ×Ｎまで低減されるので、オーバーヘッドの削減となり、システム全体としてのスループットを向上させることができる。
【００８２】
そして、回路規模の削減及びチャネルにおけるオーバーヘッドの削減に伴い、通信処理に係る遅延を低減することができ、ビーム形成を適用するまでの所要時間を短縮できることから、より新鮮なチャネル情報に基づくビーム形成を行なうことが可能となる。新鮮なチャネル情報に応じたビーム形成により、特性の劣化を抑えることができる。
【００８３】
Ｍ×Ｎすべての推定チャネル行列を用いてビーム形成を行なう場合に比べると特性が劣化する可能性はあるが、オーバーヘッド削減の効果により、より新鮮なチャネル情報を短時間で適用することが可能であるから、その劣化は最小限に収まると思料される。
【００８４】
上述したビーム形成手順を実現するには、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒのチャネル推定最大次元ＭmaxをＢｅａｍｆｏｒｍｅｅに通知する必要がある。
【００８５】
例えば、ＥＷＣ提案仕様では、ＨＴ端末としてサポートする任意のＨＴ機能をＨＴ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ  ｅｌｅｍｅｎｔを送信して、周囲に宣言することが規定されている。このＨＴ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ  ｅｌｅｍｅｎｔには、ビーム形成に関する任意のＨＴ機能のサポートの有無を記述するＴｘＢＦ（Ｔｒａｎｓｍｉｔ  Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）  ｃａｐａｂｉｌｉｔｙフィールドが設けられている。
【００８６】
図４には、ＨＴ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ  ｅｌｅｍｅｎｔのフォーマットを示している。このうち、ＴｘＢＦ（Ｔｒａｎｓｍｉｔ  Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）  ｃａｐａｂｉｌｉｔｙフィールドにおいて、ビーム形成に関する任意のＨＴ機能が指定される。図５には、さらにＴｘ  Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ  ｃａｐａｂｉｌｉｔｙフィールドの構成を示している。
【００８７】
Ｔｘ  Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ  ｃａｐａｂｉｌｉｔｙフィールドは３２ビットからなるが、このうち１９〜２０番目のビットはＣＳＩ  ｎｕｍｂｅｒ  ｏｆ  ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ  ａｎｔｅｎｎａｅに、２１〜２２番目のビットはＵｎｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ  ｓｔｅｅｒｉｎｇ  ｍａｔｒｉｘ  ｏｆ  ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ  ａｎｔｅｎｎａｅに、２３〜２４番目のビットはＣｏｍｐｒｅｓｓｅｄ  ｓｔｅｅｒｉｎｇ  ｍａｔｒｉｘ  ｏｆ  ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ  ａｎｔｅｎｎａｅに、それぞれ割り当てられている。これらのフィールドには、ＢｅａｍｆｏｒｍｅｅとしてそれぞれのフォーマットでＥｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋを行なう際に、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒから受信することができるｓｏｕｎｄｉｎｇパケットの空間次元数が記載される。当該フィールドに、ＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとしてＥｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋを行なう際におけるＣＳＩ情報に許容される空間次元数を記述するフィールドをさらに別途追加定義するようにしてもよい。この追加定義の方法として、例えば、現在のＴｘ  Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ  ｃａｐａｂｉｌｉｔｙフィールドにおいて“Ｒｅｓｅｒｖｅｄ（予備領域）”となっているＢ２５〜Ｂ３１中の一部のビット・フィールドを用いてｓｏｕｎｄｉｎｇパケットの空間次元数に関する情報を記載する。具体的には、Ｂ２５〜Ｂ２６の２ビットを“Ｍａｘｉｍｕｍ  ＣＳＩ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ  ａｔ  Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ”フィールドとして用い（図１４を参照のこと）、その値が０なら最大１行Ｎ列までのチャネル行列、その値が１なら最大２行Ｎ列までのチャネル行列、その値が２なら最大３行Ｎ列までのチャネル行列、その値が３なら最大４行Ｎ列までのチャネル行列というように定義して、許容されるＣＳＩ情報の空間次元数を示すようにすることができる。
【００８８】
ＨＴ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ  ｅｌｅｍｅｎｔは、所定のマネジメント・フレームに含めることができる。例えば、ＳＴＡ−Ａがアクセスポイントとして動作する場合には、フレーム周期毎に報知するビーコン、Ｍｅａｓｕｒｅ  Ｐｉｌｏｔ、クライアント端末からのアソシエーションの要求に対して返信するＡｓｓｓｉｃｉａｔｉｏｎ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ並びにＲｅ−ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ、クライアント端末からのＢＢＳ情報の要求に対して返信するＰｒｏｂｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅなどのタイプの伝送フレームにＨＴ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙフィールドを含めることで、ＳＴＡ−Ａが運営するネットワークに参入中のＳＴＡ−ＢにＣＳＩ情報の次元数を通知することができる。また、ＳＴＡ−Ａがクライアント端末（若しくはアクセスポイント以外の通信局）として動作する場合には、アクセスポイントとして動作するＳＴＡ−Ｂに対してネットワーク・アソシエーション要求するためのＡｓｓｓｉｃｉａｔｉｏｎ  Ｒｅｑｕｅｓｔ並びにＲｅ−ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  Ｒｅｑｕｅｓｔ、アクセスポイントに対してＢＢＳ情報を要求するためのＰｒｏｂｅ  Ｒｅｑｕｅｓｔなどのタイプの伝送フレームにＨＴ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙフィールドを含めることができる。したがって、ＳＴＡ−Ａはアクセスポイント又はクライアント端末のいずれとして動作する場合であっても、ＨＴ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ  ｅｌｅｍｅｎｔを送信することによって、ＣＳＩ情報で許容される最大の次元数をＳＴＡ−Ｂに通知することができる。
【００８９】
なお、ＳＴＡ−Ａから送信されたＨＴ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ  ｅｌｅｍｅｎｔに記載されているＣＳＩ次元情報は、ＳＴＡ−Ｂ以外の端末にとっても有効である。例えば、ＳＴＡ−ＡがＳＴＡ−Ｃ（図示しない）に対してＣＳＩ  ｆｅｅｄｂａｃｋを用いたＩｍｐｌｉｃｉｔビーム形成を行なう際に、ＣＳＩ次元情報を改めて送る必要はない。
【００９０】
あるいは、ＢｅａｍｆｏｒｍｅｒがＢｅａｍｆｏｒｍｅｅに対してＣＳＩ情報を要求するパケット中でＣＳＩ情報の最大空間次元数を指定する方法も考えられる。図６には、ＥＷＣ提案仕様で規定されるＭＡＣフレームのＨＴ  Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドの構造を示している。このＨＴＣフィールドは３２ビットからなるが、このうち２２〜２３番目の設けられたＣＳＩ／Ｓｔｅｅｒｉｎｇフィールドでは、パケット送信元はパケット単位でＣＳＩ情報を要求することができる。このＨＴＣフィールド内に、ＣＳＩ情報に許容される空間次元数を記述するためのフィールドをさらに別途追加定義するようにしてもよい。
【００９１】
続いて、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋの動作手順の変形例について、再び図１を参照しながら説明する。
【００９２】
まず、ＳＴＡ−Ａは、ＳＴＡ−Ｂに対してトレーニング系列を含んだｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを送信し、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋにおけるＣＳＩ要求を行なう。但し、ＳＴＡ−Ａは、ビーム形成用の送信重み行列計算時の最大次元数に関する情報の通知を行なわない。
【００９３】
ＳＴＡ−Ａから送信されたＳｏｕｎｄｉｎｇパケットは、３×２の順方向チャネル行列を励起することになる。ＳＴＡ−Ｂは、自局のストリーム本数相当の処理能力を備えるようにデザインされているはずであり、このｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを受信すると、３×２の順方向推定チャネル行列を問題なく生成することができる。
【００９４】
そして、ＳＴＡ−Ｂは、３×２で構成されるチャネル行列をそのままＣＳＩ情報としてＳＴＡ−Ａにフィードバックする。ＣＳＩ情報のフィードバックは、ＳＴＡ−Ａの送信能力及びＳＴＡ−Ｂの受信能力のうち、より次数の低いＳＴＡ−Ａの送信能力によって使用する空間ストリーム数は制限され、１〜２本の空間ストリームを用いることが相当である。
【００９５】
ＳＴＡ−Ａ側では、自分が持つアンテナ本数を考慮して、３×２のチャネル行列のうち２×２の範囲内でビーム形成用の送信重み行列を求めるようにしている。
【００９６】
以降、ＳＴＡ−Ａがビーム形成を行なう度に、ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットの要求と、ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットの受信によるチャネル推定とビーム形成用送信重み行列の計算が繰り返し行なわれる。
【００９７】
このように、ＳＴＡ−Ａは、自分が持つアンテナ本数を考慮した範囲内の次元数でビーム形成用の送信重み行列を求めるので、回路規模を削減することができる。
【００９８】
この場合は、ＳＴＡ−Ａ側ではＣＳＩ情報を受信するバッファ部分の回路規模を縮小したり、ＣＳＩ情報フィードバックに伴うオーバーヘッドを削減したりすることはできないが、典型的な例としてＭmax＝Ｎとすると、Ｎ×Ｎのチャネル行列からビーム形成用送信重み行列を計算すればよいので、Ｍ×Ｎのチャネル行列から同送信重み行列を計算する場合と比較して、ビーム形成用送信重み行列計算部の回路規模を（Ｎ／Ｍ）2程度のオーダーで削減することができる（この場合は、Ｎ＝２、Ｍ＝３）。
【００９９】
また、かかる回路規模の縮小に伴って、装置の消費電力を低減することができる。回路規模の削減に伴い、通信処理に係る遅延を低減して、ビーム形成を適用するまでの所要時間を短縮できることから、より新鮮なチャネル情報に基づくビーム形成を行なうことが可能となる。新鮮なチャネル情報に応じたビーム形成により、特性の劣化を極力抑えることができる。
【０１００】
図１に示したビーム形成手順では、ＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとしてのＳＴＡ−Ａは、チャネルを励起するためのトレーニング系列を含んだｓｏｕｎｄｉｎｇパケットの中にＣＳＩ情報を要求する信号を含めている。具体的には、ＭＡＣフレームのＨＴ  Ｃｏｎｔｒｏｌフィールド内に設けられたＣＳＩ／Ｓｔｅｅｒｉｎｇフィールドで、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋにおいてＢｅａｍｆｏｒｍｅｅから受けるフィードバック方法を指定することができる（図７を参照のこと）。
【０１０１】
また、ＥＷＣ提案仕様では、ｓｏｕｎｄｉｎｇ専用、すなわちチャネルを励起するためのトレーニング系列を含んだＰＨＹヘッダ部のみからなり、ＭＡＣフレームを持たないＺＬＦ（Ｚｅｒｏ  Ｌｅｎｇｔｈ  Ｆｒａｍｅ）が規定されている。ＺＬＦはＭＡＣヘッダを持たないから、ＨＴ  ＣｏｎｔｒｏｌフィールドでＣＳＩ情報の要求を行なうことができない。このような場合には、ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットの中にＣＳＩ情報を要求する信号を含めるのではなく、それに先立って伝送される通常のパケット内のＨＴ  ＣｏｎｔｒｏｌフィールドでＣＳＩ情報の要求を行なうようにすればよい。
【０１０２】
図８Ａには、ＺＬＦパケットの送信動作の一例を示している。図示のように、ＺＬＦパケットは、通常のデータ・パケットを送信してから、短いフレーム間隔（ＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ  Ｉｎｔｅｒ  Ｆｒａｍｅ  Ｓｐａｃｅ）又はＲＩＦＳ（Ｒｅｄｕｃｅｄ  Ｉｎｔｅｒ  Ｆｒａｍｅ  Ｓｐａｃｅ））が経過した後に伝送される。通常のデータ・パケットに含まれるＭＡＣヘッダ内のＨＴ  Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドにおいて、ＣＳＩ／Ｓｔｅｅｒｉｎｇを指定することで、後続のＺＬＦパケットに対するＣＳＩ要求を行なうようにすればよい。
【０１０３】
図８Ｂに示す例では、ＳＴＡ−Ａは、即時応答（Ｉｍｍｅｄｉａｔｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を要求するデータ・フレームにおいてＣＳＩ情報のフィードバックを要求するが、その中でＺＬＦを続けて伝送することを宣言する。ＳＴＡ−Ｂが即時応答に応じてＡＣＫを返すと、ＳＴＡ−Ａは、ＡＣＫを受信してからＳＩＦＳが経過した後に、ＺＬＦを送信する。
【０１０４】
図２及び図３には、図１に示した無線通信システムにおいて、ＳＴＡ−Ａ（若しくはＳＴＡ−Ｂ）として動作することができる無線通信装置の送信機及び受信機の構成をそれぞれ示している。ＳＴＡ−Ａのアンテナ本数はＮ（ＳＴＡ−Ｂのアンテナ本数はＭ）であり、Ｎ（若しくはＭ）は例えばＩＥＥＥ仕様準拠であれば最大４本であるが、各図では図面の錯綜を回避するため２本分のアンテナ・ブランチしか描いていない。
【０１０５】
データ発生器１００から供給される送信データは、スクランブラ１０２においてスクランブルが掛けられる。次いで、符号化器１０４で誤り訂正符号化を施される。例えばＥＷＣ  ＨＴ  ＰＨＹ  ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎでは、スクランブル及び符号化方式はＩＥＥＥ８０２．１１ａの定義に従うと規定されている。そして、符号化信号はデータ振り分け器１０６に入力され、各送信ストリームに振り分けられる。
【０１０６】
なお、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒとして動作する場合、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋするときには、データ発生器１００は、ＣＳＩ情報を要求することを記載したＭＡＣフレームを生成する。また、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅとして動作しているときには、ＣＳＩ情報要求を受信したことに応答して、受信機側のチャネル行列推定部２１６ａにおいて推定されたチャネル行列を基にＣＳＩ情報を含むデータ・フレームを組み立てる。
【０１０７】
各送信ストリームでは、ストリーム毎に与えられたデータレートに従って、送信信号をパンクチャ１０８によりパンクチャし、インタリーバ１１０によりインタリーブし、マッパー１１２によりＩＱ信号空間にマッピングして複素ベースバンド信号となる。ＥＷＣ  ＨＴ  ＰＨＹ  ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎでは、インタリーブ方式はＩＥＥＥ８０２．１１ａの定義を拡張し、複数ストリーム間で同一のインタリーブにならないような規定となっている。また、マッピング方式もＩＥＥＥ８０２．１１ａに従い、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭを適用する。
【０１０８】
セレクタ１１１は、インタリーブされた空間ストリーム毎の送信信号に、適当なタイミングでトレーニング系列を挿入して、マッパー１１２に供給する。トレーニング系列には、ＭＩＭＯシステムにおけるＡＧＣ（自動利得制御）を向上するためのＨＴ−ＳＴＦ（Ｓｈｏｒｔ  Ｔｒａｉｎｉｎｇ  Ｆｉｅｌｄ）や、受信機側で空間変調された入力信号毎にチャネル推定を行なうためのＨＴ−ＬＴＦ（Ｌｏｎｇ  Ｔｒａｉｎｉｎｇ  Ｆｉｅｌｄ）などが含まれる。
【０１０９】
送信信号にビーム形成を施す場合には、空間多重部１１４内では、ビーム形成用送信重み行列計算部１１４ａが特異値分解などの計算方法を用いてチャネル行列Ｈからビーム形成用の送信重み行列Ｖを算出し、送信重み行列乗算部１１４ｂが各送信ストリームを要素とする送信ベクトルにこの送信重み行列Ｖを乗算して、ビーム形成が施される。ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを送信する際には、送信信号にビーム形成を施さない。ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを送信する際には、送信信号にビーム形成を施さない。
【０１１０】
ＣＳＩフォーマットによるＥｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋが行なわれる場合、ビーム形成用送信重み行列計算部１１４ａは、ＢｅａｍｆｏｒｍｅｅからフィードバックされたＣＳＩ情報を基に組み立てられた順方向のチャネル行列を用いて送信重み行列を計算する。ビーム形成用送信重み行列計算部１１４ａが計算可能となる最大次元数としてＣＳＩ次元情報をＢｅａｍｆｏｒｍｅｅに通知した場合、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅから返されるＣＳＩ情報は、次元数がＭmax×Ｎに抑制されたチャネル情報である。また、ＣＳＩ次元情報をＢｅａｍｆｏｒｍｅｅに通知しない場合、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅから返されるＣＳＩ情報は、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅ側で推定されたＭ×Ｎのチャネル行列となる。後者の場合、ビーム形成用送信重み行列計算部１１４ａは、Ｍ×Ｎ行列からのＭmax行のみを取り出して、Ｍmax×Ｎの順方向チャネル行列を組み立てて、これを特異値分解して、送信重み行列Ｖを求める。いずれの場合も、Ｍ×Ｎのチャネル行列から同送信重み行列を計算する場合と比較して、ビーム形成用送信重み行列計算部の回路規模を（Ｍmax／Ｍ）2程度のオーダーで削減することができる。
【０１１１】
高速フーリエ逆変換部（ＩＦＦＴ）１１６では、周波数領域に並んだ各サブキャリアを時間軸信号に変換し、さらにガード挿入部１１８でガード・インターバルを付加する。そして、デジタル・フィルタ１２０にて帯域制限した後、ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）１２２にてアナログ信号に変換し、ＲＦ部１２４にて適当な周波数帯にアップコンバートしてから、それぞれの送信アンテナからチャネルに送出される。
【０１１２】
他方、チャネルを通して受信機に届いたデータは、それぞれの受信アンテナ・ブランチにおいて、ＲＦ部２２８でアナログ処理し、ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）２２６によりデジタル信号に変換した後、デジタル・フィルタ２２４に入力される。
【０１１３】
続いて、同期回路２２２にてパケット発見、タイミング検出、周波数オフセット補正などの処理が行なわれた後、データ送信区間の先頭に付加されたガード・インターバルをガード除去部２２０により除去する。そして、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）２１８により時間軸信号が周波数軸信号となる。
【０１１４】
空間分離部２１６内では、空間多重された受信信号の空間分離処理を行なう。具体的には、チャネル行列推定部２１６ａは、ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットのＰＨＹヘッダに含まれる空間ストリーム・トレーニングを分離して、トレーニング系列から推定チャネル行列Ｈを組み立てる。
【０１１５】
アンテナ受信重み行列演算部２１６ｂは、チャネル行列推定部２１６ａで得られたチャネル行列Ｈを基にアンテナ受信重み行列Ｗを計算する。受信パケットがビーム形成されている場合には、推定チャネル行列は特異値分解した場合にＵＤと等しくなっており（式（３）を参照のこと）、これからアンテナ受信重みＷを計算する。但し、アンテナ受信重みＷの計算方法は特異値分解に限定されるものではなく、Ｚｅｒｏ  ＦｏｒｃｉｎｇやＭＭＳＥなどの計算方法を用いることもできる。アンテナ受信重み行列乗算部２１６ｃは、各受信ストリームを要素とする受信ベクトルとアンテナ受信重み行列Ｗとの行列乗算を行なうことで空間多重信号の空間復号を行ない、ストリーム毎に独立した信号系列を得る。
【０１１６】
また、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋにおいてＢｅａｍｆｏｒｍｅｅとして動作するときには、チャネル行列推定部２１６ａで得られた推定チャネル行列ＨからＣＳＩ情報が組み立てられ、送信データとして送信機側からＢｅａｍｆｏｒｍｅｒにフィードバックされる。Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ側でビーム形成用送信重み行列の計算が可能な最大次元数としてＣＳＩ次元情報が通知されている場合には、ＣＳＩ次元情報に応じて次元数を抑制したＮ×Ｎのチャネル行列をＣＳＩ情報としてフィードバックする。また、ＣＳＩ次元情報が通知されない場合は、チャネル行列推定部２１６ａで得られたＭ×Ｎの推定チャネル行列ＨからそのままＣＳＩ情報が組み立てられる。
【０１１７】
例えば、図９に示すように、ＳＴＡ−Ａのアンテナ本数をＮ＝２、ＳＴＡ−Ｂのアンテナ本数をＭ＝３とおき、無線通信装置がＳＴＡ−ＢすなわちＢｅａｍｆｏｒｍｅｅとして動作しているとき、チャネル行列推定部２１６ａで得られる順方向のチャネル行列ＨABは、下式（４）に示すように３×２の行列となる。
【０１１８】
【数５】
0004775288.tif 000006
【０１１９】
ＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとしてのＳＴＡ−ＡからＣＳＩ次元情報としてＮ＝２が通知されている場合には、３行２列のチャネル行列のうち２行を取り出した２×２のチャネル行列にして、ＣＳＩ情報を組み立てる。
【０１２０】
チャネル等化回路２１４は、ストリーム毎の信号系列に対し、さらに残留周波数オフセット補正、チャネル・トラッキングなどを施す。そして、デマッパー２１２はＩＱ信号空間上の受信信号をデマップし、デインタリーバ２１０はデインターリーブし、デパンクチャ２０８は所定のデータレートでデパンクチャする。
【０１２１】
データ合成部２０６は、複数の受信ストリームを１本のストリームに合成する。このデータ合成処理は送信側で行なうデータ振り分けと全く逆の動作を行なうものである。そして、復号器２０４にて誤り訂正復号した後、デスクランブラ２０２によりデスクランブルし、データ取得部２００は受信データを取得する。
【０１２２】
なお、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒとして動作する場合、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋするときには、データ取得部２００で取得されたＣＳＩ情報は、送信機側の送信重み行列計算部１１４ａに渡される。
【０１２３】
無線通信装置は、クローズドループ型のＭＩＭＯ通信においてデータ送信側の端末すなわちＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとして動作する場合、ビーム形成してデータ・パケットの送信を開始するときや、ビーム形成用の送信重み行列を更新したいときには、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅに対してチャネル行列を励起するためのｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを送信して、ＣＳＩ情報のフィードバックを要求することができる。
【０１２４】
ＣＳＩ情報からはＭmax×Ｎ又はＭ×Ｎのチャネル行列が組み立てられるが、いずれの場合であっても、次元数をＭmax×Ｎに抑制したチャネル行列を特異値分解して送信重み行列Ｖを計算するから、Ｍ×Ｎのチャネル行列から同送信重み行列を計算する場合と比較して、ビーム形成用送信重み行列計算部の回路規模を（Ｍmax／Ｍ）2程度のオーダーで削減することができる。
【０１２５】
また、ＢｅａｍｆｏｒｍｅｅにＣＳＩ次元情報を通知して、ＣＳＩ情報としてＭmax×Ｎのチャネル行列を受信する場合には、Ｍ×Ｎのチャネル行列がフィードバックされる場合と比較して、ＣＳＩ情報を受信するバッファ部分の回路規模を（Ｍmax／Ｍ）2程度のオーダーで削減することができる。また、チャネルにおいてフィードバックされるＣＳＩ情報がＭ×ＮからＭmax×Ｎまで低減されるので、オーバーヘッドの削減となり、システム全体としてのスループットを向上させることができる。
【０１２６】
また、これらの回路規模の縮小に伴って、装置の消費電力を低減することができる。
【０１２７】
そして、回路規模の削減及びチャネルにおけるオーバーヘッドの削減に伴い、通信処理に係る遅延を低減することができ、ビーム形成を適用するまでの所要時間を短縮できることから、より新鮮なチャネル情報に基づくビーム形成を行なうことが可能となる。新鮮なチャネル情報に応じたビーム形成により、特性の劣化を最小限に抑えることができる。
【０１２８】
図１０には、図２〜図３に示した無線通信装置が、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋ手順に基づいてｉｎｔｉａｔｏｒすなわちＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとして動作する場合の処理手順をフローチャートの形式で示している。但し、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒのアンテナ本数をＮとし、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅのアンテナ本数をＭとする。
【０１２９】
まず、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅとして動作する送信先端末（ｒｅｃｅｉｖｅｒ）に対して、ビーム形成用送信重み行列を計算する際の最大の空間次元数を記述したＣＳＩ次元情報を通知する（ステップＳ１）。これに続いて、Ｎ本のチャネルを励起するためのｓｏｕｎｄパケットを送信して、ＣＳＩ情報を要求する（ステップＳ２）。
【０１３０】
ＣＳＩ次元情報を通知する方法として、例えば、ＥＷＣ提案仕様で規定されているＨＴ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ  ｅｌｅｍｅｎｔに記載して所定のマネジメント・フレームに含めて送信する方法や、ＣＳＩ情報を要求するｓｏｕｎｄｉｎｇパケット中のＭＡＣフレームのＨＴＣフィールドに記載する方法が挙げられる。前者によれば、ビーコン送信時やネットワーク・アソシエーション時にＣＳＩ情報が通知される。後者によれば、ステップＳ１とステップＳ２を同時に実行することになる。また、ステップＳ１を省略して、ＣＳＩ次元情報をＢｅａｍｆｏｒｍｅｅに通知しなくともよい。
【０１３１】
ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットのトレーニング信号部分ではＮ個の空間次元のチャネルを励起し、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅ側ではこれをＭ本のアンテナで受信するので、Ｍ×Ｎのチャネル行列を推定することができる。そして、ＣＳＩ情報要求に応じて、推定チャネル行列を基にＣＳＩ情報を作成し、これをデータ部分に乗せたパケットをＢｅａｍｆｏｒｍｅｒに返信する。
【０１３２】
Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒは、ＣＳＩ情報を受信すると、チャネル行列を組み立てて（ステップＳ３）、順方向データ伝送時におけるビーム形成用の送信重み行列を求める（ステップＳ４）。
【０１３３】
ＣＳＩ情報からはＭmax×Ｎ又はＭ×Ｎのチャネル行列が組み立てられるが、いずれの場合であっても、次元数をＭmax×Ｎに抑制したチャネル行列を特異値分解して送信重み行列Ｖを計算するから、Ｍ×Ｎのチャネル行列から送信重み行列を計算する場合と比較して、ビーム形成用送信重み行列計算部の回路規模を（Ｍmax／Ｍ）2程度のオーダーで削減することができる。また、チャネルにおいてフィードバックされるＣＳＩ情報がＭ×ＮからＭmax×Ｎまで低減されるので、オーバーヘッドの削減となり、システム全体としてのスループットを向上させることができる。
【０１３４】
そして、各アンテナからの送信信号を要素とする送信ベクトルにビーム形成用の送信重み行列を用いてビーム形成して、送信先端末に向けてデータ・パケットを送信する（ステップＳ５）。チャネル行列に基づいて送信アンテナ重みを掛けて送信先に向けた適切なビーム形成を行なうことによって、理想的な空間直交チャネルを作り出すことができる。
【０１３５】
Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒは、回路規模の削減及びチャネルにおけるオーバーヘッドの削減に伴い、通信処理に係る遅延を低減することができ、ビーム形成を適用するまでの所要時間を短縮できることから、より新鮮なチャネル情報に基づくビーム形成を行なうことが可能となる。新鮮なチャネル情報に応じたビーム形成により、特性の劣化を最小限に抑えることができる。
【０１３６】
また、図１１には、図２〜図３に示した無線通信装置が、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋ手順に基づいてｒｅｃｅｉｖｅｒすなわちＢｅａｍｆｏｒｍｅｅとして動作する場合の処理手順をフローチャートの形式で示している。但し、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒのアンテナ本数をＮとし、Ｂｅａｎｆｏｒｍｅｅのアンテナ本数をＭとする。
【０１３７】
まず、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒとして動作する送信元端末（ｉｎｉｔｉａｔｏｒ）から、ＣＳＩ次元情報を受信する（ステップＳ１１）。続いて、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒからｓｏｕｎｄｉｎｇパケットが送られてくると、そのトレーニング信号部分ではＮ個の空間次元のチャネルが励起される。Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅ側ではこれをＭ本のアンテナで受信して（ステップＳ１２）、Ｍ×Ｎのチャネル行列を推定する（ステップＳ１３）。そして、推定チャネル行列からＣＳＩ情報を作成して、これを含んだデータ部分に含んだパケットをＢｅａｍｆｏｒｍｅｒに返信する（ステップＳ１４）。
【０１３８】
ステップＳ１１では、ＥＷＣ提案仕様で規定されているＨＴ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ  ｅｌｅｍｅｎｔ、又は、ｓｏｕｎｄｉｎｇパケット中のＭＡＣフレームのフィールドを用いてＣＳＩ次元情報が通知される。但し、ＣＳＩ次元情報の通知が省略されることもある。ＣＳＩ次元情報が通知された場合には、次元数をＭmax×Ｎに抑制したチャネル行列を用いてＣＳＩ情報が作成される。また、ＣＳＩ次元情報が通知されない場合には、推定したＭ×Ｎのチャネル行列からそのままＣＳＩ情報が作成される。
【０１３９】
送信元端末側では、ＣＳＩ情報から得られるチャネル行列を用いて順方向データ伝送時におけるビーム形成用の送信重み行列を求める。そして、Ｎ本の各アンテナからの送信信号を要素とする送信ベクトルに前記のビーム形成用の送信重み行列を用いてビーム形成して、データ・パケットが送信される。
【０１４０】
そして、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅとしての無線通信装置は、送信元端末からのデータ・パケットをＭ本の各アンテナで受信した受信ベクトルに受信重み行列を乗算して、空間多重信号の空間復号を行ない、ストリーム毎に独立した信号系列を得る。ビーム形成することで、従来では届きにくかったところでも、高い伝送レートで通信を行なうことができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【０１４１】
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。
【０１４２】
本明細書では、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎにおけるＥＷＣ提案仕様に従うＭＩＭＯ通信システムに本発明を適用した実施形態を中心に説明してきたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではない。Ｎ本のアンテナを備えた第１の端末からＭ本のアンテナを備えた第２の端末へ空間多重されたストリームを用いたＭＩＭＯ通信システムであって、ＢｅａｍｆｏｒｍｅｒがＢｅａｍｆｏｒｍｅｅからフィードバックされるチャネル情報を用いてビーム形成を行なうさまざまなタイプの通信システムに、本発明を好適に適用することができる。
【０１４３】
また、本明細書では、説明の簡素化のため、送信側の端末はストリームをアンテナ・ブランチに直接割り当てる“ｄｉｒｅｃｔ  ｍａｐｐｉｎｇ”を行なう実施形態についてのみ説明してきたが、“ｓｐａｔｉａｌ  ｅｘｐａｎｓｉｏｎ”やストリームとアンテナ・ブランチが１対１に対応しない変換方式を採り入れた場合であっても、同様に本発明を適用することができる。
【０１４４】
また、本明細書では、主にＩＥＥＥ８０２．１１の拡張規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ｎに適用した実施形態を中心に説明してきたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではない。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅをベースとしたＭｏｂｉｌｅ  ＷｉＭａｘ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ  Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ  ｆｏｒ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ）、移動体向けの高速無線通信規格であるＩＥＥＥ８０２．２０、６０ＧＨｚ（ミリ波）帯を使用する高速無線ＰＡＮ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）規格であるＩＥＥＥ８０２．１５．３ｃ、６０ＧＨｚ（ミリ波）帯の無線伝送を利用して非圧縮のＨＤ（Ｈｉｇｈ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）映像を伝送可能とするＷｉｒｅｌｅｓｓ  ＨＤ、第４世代（４Ｇ）携帯電話など、ＭＩＭＯ通信方式を採用するさまざまな無線通信システムに対して、同様に本発明を適用することができる。
【０１４５】
要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】図１は、本発明に係るＥｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋの動作手順を模式的に示した図である。
【図２】図２は、図１に示した無線通信システムにおいて、ＳＴＡ−Ａ（若しくはＳＴＡ−Ｂ）として動作することができる無線通信装置の送信機側の構成を示した図である。
【図３】図３は、図１に示した無線通信システムにおいて、ＳＴＡ−Ａ（若しくはＳＴＡ−Ｂ）として動作することができる無線通信装置の受信機側の構成を示した図である。
【図４】図４は、ＨＴ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ  ｅｌｅｍｅｎｔのフォーマットを示した図である。
【図５】図５は、Ｔｘ  Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ  ｃａｐａｂｉｌｉｔｙフィールドの構成を示した図である。
【図６】図６は、ＥＷＣ提案仕様で規定されるＭＡＣフレームのＨＴ  Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドの構造を示した図である。
【図７】図７は、ＣＳＩ／Ｓｔｅｅｒｉｎｇフィールドの構成を示した図である。
【図８Ａ】図８Ａは、ＺＬＦパケットの送信動作の一例を示した図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、ＺＬＦパケットの送信動作の一例を示した図である。
【図９】図９は、ＳＴＡ−Ａから送られてくるｓｏｕｎｄｉｎｇパケットから空間ストリーム・トレーニングを分離してチャネル行列を推定する仕組みを説明するための図である。
【図１０】図１０は、図２〜図３に示した無線通信装置がＥｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋ手順に基づいてＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとして動作する場合の処理手順を示したフローチャートである。
【図１１】図１１は、図２〜図３に示した無線通信装置がＥｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋ手順に基づいてＢｅａｍｆｏｒｍｅｅとして動作する場合の処理手順を示したフローチャートである。
【図１２】図１２は、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋによりアクセスポイントがクライアント端末にビーム形成を行なうフレーム交換手順を示した図である。
【図１３】図１３は、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋに従ってビーム形成を行なうための演算処理を説明するための図である。
【図１４】図１４は、Ｔｘ  Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ  ｃａｐａｂｉｌｉｔｙフィールドのＢ２５〜Ｂ２６の２ビットを“Ｍａｘｉｍｕｍ  ＣＳＩ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ  ａｔ  Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ”フィールドとして用いる様子を示した図である。
【符号の説明】
【０１４７】
１００…データ発生器
１０２…スクランブラ
１０４…符号化器
１０６…データ振り分け部
１０８…パンクチャ
１１０…インタリーバ
１１１…セレクタ
１１２…マッパー
１１４…空間多重部
１１４ａ…ビーム生成用送信重み行列計算部
１１４ｂ…送信重み行列計算部
１１６…高速フーリエ逆変換部（ＩＦＦＴ）
１１８…ガード挿入部
１２０…デジタル・フィルタ
１２２…ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）
１２４…ＲＦ部
２００…データ取得部
２０２…デスクランブラ
２０４…復号器
２０６…データ合成部
２０８…デパンクチャ
２１０…デインタリーバ
２１２…デマッパー
２１４…チャネル等化回路
２１６…空間分離部
２１６ａ…チャネル行列推定部
２１６ｂ…アンテナ重み行列演算部
２１６ｃ…アンテナ重み行列乗算部
２１８…高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）
２２０…ガード除去部
２２２…同期回路
２２４…デジタル・フィルタ
２２６…ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）
２２８…ＲＦ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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１２】
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