(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍ本のアンテナ（Ｍは２以上の自然数）で構成されたアンテナサブセットをＮ個（Ｎは２以上の自然数）備えることにより、合計ＮＲ本（ただしＮＲ＝Ｍ×Ｎ）の基地局アンテナを備えた情報処理装置であって、
ユーザ端末のＮＴ本（ＮＴは１以上の自然数）の端末アンテナより出力され、前記基地局アンテナで受信されたＮＴ×ＮＲ組の受信信号に対して伝送路推定を行いＮＴ×ＮＲ個の伝送路推定値を出力する伝送路推定手段と、
前記伝送路推定値をＮＴ×Ｍ個の伝送路推定値の組Ｎ個に分割し、それぞれの伝送路推定値の組に対してＭ行Ｍ列からなる共分散行列を求める第１共分散行列生成手段と、
前記第１共分散行列生成手段において生成されたＮ個の前記共分散行列をそれぞれ、時間、周波数の少なくともどちらかにおいて所定範囲で平均化する第１平均化手段と、
前記第１平均化手段のＮ個の出力それぞれに基づいて、固有ベクトル又は固有ベクトル相当を生成する第１固有ベクトル生成手段と、
それぞれＮ個の前記固有ベクトル又は固有ベクトル相当及び前記伝送路推定値から、前記基地局アンテナと前記端末アンテナとの間の伝送路を生成するコンポジットチャネル生成手段と、
前記コンポジットチャネル生成手段が生成したコンポジット伝送路に対して共分散行列を求める第２共分散行列生成手段と、
前記第２共分散行列生成手段が生成した共分散行列を前記第１平均化手段と異なる範囲で平均化する第２平均化手段と、
前記第２平均化手段のＮ個の出力それぞれに基づいて、少なくとも１つの固有ベクトル又は固有ベクトル相当を出力する第２固有ベクトル生成手段と、
前記第１及び第２固有ベクトル生成手段で生成された固有ベクトル又は固有ベクトル相当を合成してビームフォーミングウェイトを得る合成手段と、
を含むことを特徴とする情報処理装置。
【請求項２】
前記第１固有ベクトル生成手段は、
前記第１平均化手段のＮ個の出力それぞれに固有値分解を行い、Ｍ個の要素から構成される第１固有ベクトルをＮ個出力することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項３】
前記第２固有ベクトル生成手段は、
前記第２平均化手段の出力に対して固有値分解を実施し、少なくとも１つの第２固有ベクトルを出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の情報処理装置。
【請求項４】
前記第１固有ベクトル生成手段は、
共分散行列のある行成分に相当する、Ｍ個の要素からなるアンテナ間差分ベクトルをＮＴ個求め、それらを最大比合成することによって前記固有ベクトル相当を生成することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項５】
前記第２固有ベクトル生成手段は、
コンポジット伝送路行列の各要素の重みを考慮し、最大比若しくは最大値選択によって、前記ユーザ端末が受信するコンポジット伝送路が大きくなるようにＮ個の要素の合成比率を制御したウェイトを前記固有ベクトル相当として出力することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項６】
前記乗算手段から出力された前記ビームフォーミングウェイトの電力和を基地局アンテナごとに求める電力和算出手段と、
前記電力和が最大許容電力値を超えて過剰電力となった場合には、前記電力和と標準電力値との差分電力から前記基地局アンテナ毎の補正値を求める補正値算出手段と、
前記補正値算出手段で求めた補正値を前記ビームフォーミングウェイトに乗算する乗算手段と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項７】
Ｍ本のアンテナ（Ｍは２以上の自然数）で構成されたアンテナサブセットをＮ個（Ｎは２以上の自然数）含む合計ＮＲ本（ただしＮＲ＝Ｍ×Ｎ）の基地局アンテナで受信された受信信号に対して伝送路推定を行い、伝送路推定値を出力する伝送路推定ステップと、
前記伝送路推定値をＮ個に分割し、それぞれの伝送路推定値の組に対してＭ行Ｍ列からなる共分散行列を求める第１共分散行列生成ステップと、
生成された前記共分散行列をそれぞれ、時間、周波数の少なくともどちらかにおいて所定範囲で平均化する第１平均化ステップと、
前記第１平均化ステップによるＮ個の出力それぞれに基づいて、固有ベクトル又は固有ベクトル相当を出力する第１固有ベクトル生成ステップと、
それぞれＮ個の前記固有ベクトル又は固有ベクトル相当及び前記伝送路推定値から、前記基地局アンテナと端末アンテナとの間の伝送路を生成するコンポジットチャネル生成ステップと、
コンポジットチャネル生成ステップで生成したコンポジット伝送路に対して共分散行列を求める第２共分散行列生成ステップと、
前記第２共分散行列生成ステップで生成した共分散行列を前記第１平均化ステップと異なる範囲で平均化する第２平均化ステップと、
前記第２平均化ステップで導いたＮ個の平均値それぞれに基づいて、少なくとも１つの固有ベクトル又は固有ベクトル相当を出力する第２固有ベクトル生成ステップと、
前記第１及び第２固有ベクトル生成ステップで生成された固有ベクトル又は固有ベクトル相当を合成してビームフォーミングウェイトを得る合成ステップと、
を含むことを特徴とする情報処理方法。
【請求項８】
Ｍ本のアンテナ（Ｍは２以上の自然数）で構成されたアンテナサブセットをＮ個（Ｎは２以上の自然数）含む合計ＮＲ本（ただしＮＲ＝Ｍ×Ｎ）の基地局アンテナで受信された受信信号に対して伝送路推定を行い、伝送路推定値を出力する伝送路推定ステップと、
前記伝送路推定値をＮ個に分割し、それぞれの伝送路推定値の組に対してＭ行Ｍ列からなる共分散行列を求める第１共分散行列生成ステップと、
生成された前記共分散行列をそれぞれ、時間、周波数の少なくともどちらかにおいて所定範囲で平均化する第１平均化ステップと、
前記第１平均化ステップによるＮ個の出力それぞれに基づいて、固有ベクトル又は固有ベクトル相当を出力する第１固有ベクトル生成ステップと、
それぞれＮ個の前記固有ベクトル又は固有ベクトル相当及び前記伝送路推定値から、前記基地局アンテナと端末アンテナとの間の伝送路を生成するコンポジットチャネル生成ステップと、
コンポジットチャネル生成ステップで生成したコンポジット伝送路に対して共分散行列を求める第２共分散行列生成ステップと、
前記第２共分散行列生成ステップで生成した共分散行列を前記第１平均化ステップと異なる範囲で平均化する第２平均化ステップと、
前記第２平均化ステップで導いたＮ個の平均値それぞれに基づいて、少なくとも１つの固有ベクトル又は固有ベクトル相当を出力する第２固有ベクトル生成ステップと、
前記第１及び第２固有ベクトル生成ステップで生成された固有ベクトル又は固有ベクトル相当を合成してビームフォーミングウェイトを得る合成ステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とする情報処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナ群を用いた無線通信技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＤＤ（Time division duplex：時分割複信）無線通信システムには、無線特性を向上させるため、信号の送受信において、固有値分解によって得られた固有ベクトルをビームフォーミングウェイトとして利用するものが存在する。特許文献１、２には、上りリンク（端末局から基地局への通信回線）の受信信号を固有値分解し、その結果を用いて、下りリンク（基地局から端末局への通信回線）の送信ビームを形成するように信号処理を施す技術が開示されている。
【０００３】
また、非特許文献１には、アンテナの有相関性及び無相関性に着目したビーム形成方法が紹介されている。この文献では、具備するアンテナが、複数の偏波アンテナを線形配置してある場合を想定して、Ｇｒｏｕｐｅｄ  ＥＢＢ（Eigenvalue-based beamforming：固有値分解に基づくビームフォーミング）の例が挙げられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００６−５０４３４１号公報
【特許文献２】特開２００８−５３３８６９号公報
【非特許文献１】3GPP寄書 R1-092811 Potevio, “PMI Feedback mechanism analysis of dual layer beamforming for TDD system"
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、複数の偏波アンテナを線形配置したアンテナ構成においては、有相関性及び無相関性を同時に有するため、非特許文献１に開示されたＧｌｏｂａｌ−ＥＢＢでは、対応できない場合がある。具体的には、上りリンクの信号品質（たとえばＳＮＲ：Signal power to Noise power Ratio：信号電力対雑音電力比や、ＳＩＲ： Signal power to interference power ratio、ＳＩＮＲ： Signal power to interference plus noise power）が低い場合に問題が生じる。信号品質の改善のため、できるだけ長区間の平均化を実施するが、その過程で、無相関性により平均結果が相殺され、結果として所望の信号成分が減衰してしまう場合がある。結果として、信号品質の改善が実施できず、最適送信を実施できない。
【０００６】
非特許文献１におけるＧｒｏｕｐｅｄＥＢＢ＋ＰＭＩ（ＰＭＩ：Precoding Matrix Indicator：端末局が選択するウェイトを表わすインデックス）の構成では、有相関部と無相関部とに平均化処理を分割することが可能である。しかし、端末局からのフィードバック（ＰＭＩ）が前提であり、測定・フィードバック遅延が大きな環境では伝送路特性と不一致が生じ、最適性能を得ることができない。また、ＰＭＩの伝送が想定されていないシステム環境では、無相関アンテナ間の制御が行えず、平均的な性能を得るにとどまる。
【０００７】
本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る装置は、
Ｍ本のアンテナ（Ｍは２以上の自然数）で構成されたアンテナサブセットをＮ個（Ｎは２以上の自然数）備えることにより、合計ＮＲ本（ただしＮＲ＝Ｍ×Ｎ）の基地局アンテナを備えた情報処理装置であって、
ユーザ端末のＮＴ本（ＮＴは１以上の自然数）の端末アンテナより出力され、前記基地局アンテナで受信されたＮＴ×ＮＲ組の受信信号に対して伝送路推定を行いＮＴ×ＮＲ個の伝送路推定値を出力する伝送路推定手段と、
前記伝送路推定値をＮＴ×Ｍ個の伝送路推定値の組Ｎ個に分割し、それぞれの伝送路推定値の組に対してＭ行Ｍ列からなる共分散行列を求める第１共分散行列生成手段と、
前記第１共分散行列生成手段において生成されたＮ個の前記共分散行列をそれぞれ、時間、周波数の少なくともどちらかにおいて所定範囲で平均化する第１平均化手段と、
前記第１平均化手段のＮ個の出力それぞれに基づいて、固有ベクトル又は固有ベクトル相当を生成する第１固有ベクトル生成手段と、
それぞれＮ個の前記固有ベクトル又は固有ベクトル相当及び前記伝送路推定値から、前記基地局アンテナと前記端末アンテナとの間の伝送路を生成するコンポジットチャネル生成手段と、
前記コンポジットチャネル生成手段が生成したコンポジット伝送路に対して共分散行列を求める第２共分散行列生成手段と、
前記第２共分散行列生成手段が生成した共分散行列を前記第１平均化手段と異なる範囲で平均化する第２平均化手段と、
前記第２平均化手段のＮ個の出力それぞれに基づいて、少なくとも１つの固有ベクトル又は固有ベクトル相当を出力する第２固有ベクトル生成手段と、
前記第１及び第２固有ベクトル生成手段で生成された固有ベクトル又は固有ベクトル相当を合成してビームフォーミングウェイトを得る合成手段と、
を含むことを特徴とする。
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る方法は、
Ｍ本のアンテナ（Ｍは２以上の自然数）で構成されたアンテナサブセットをＮ個（Ｎは２以上の自然数）含む合計ＮＲ本（ただしＮＲ＝Ｍ×Ｎ）の基地局アンテナで受信された受信信号に対して伝送路推定を行い、伝送路推定値を出力する伝送路推定ステップと、
前記伝送路推定値をＮ個に分割し、それぞれの伝送路推定値の組に対してＭ行Ｍ列からなる共分散行列を求める第１共分散行列生成ステップと、
生成された前記共分散行列をそれぞれ、時間、周波数の少なくともどちらかにおいて所定範囲で平均化する第１平均化ステップと、
前記第１平均化ステップによるＮ個の出力それぞれに基づいて、固有ベクトル又は固有ベクトル相当を出力する第１固有ベクトル生成ステップと、
それぞれＮ個の前記固有ベクトル又は固有ベクトル相当及び前記伝送路推定値から、前記基地局アンテナと端末アンテナとの間の伝送路を生成するコンポジットチャネル生成ステップと、
コンポジットチャネル生成ステップで生成したコンポジット伝送路に対して共分散行列を求める第２共分散行列生成ステップと、
前記第２共分散行列生成ステップで生成した共分散行列を前記第１平均化ステップと異なる範囲で平均化する第２平均化ステップと、
前記第２平均化ステップで導いたＮ個の平均値それぞれに基づいて、少なくとも１つの固有ベクトル又は固有ベクトル相当を出力する第２固有ベクトル生成ステップと、
前記第１及び第２固有ベクトル生成ステップで生成された固有ベクトル又は固有ベクトル相当を合成してビームフォーミングウェイトを得る合成ステップと、
を含むことを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係るプログラムは、
Ｍ本のアンテナ（Ｍは２以上の自然数）で構成されたアンテナサブセットをＮ個（Ｎは２以上の自然数）含む合計ＮＲ本（ただしＮＲ＝Ｍ×Ｎ）の基地局アンテナで受信された受信信号に対して伝送路推定を行い、伝送路推定値を出力する伝送路推定ステップと、
前記伝送路推定値をＮ個に分割し、それぞれの伝送路推定値の組に対してＭ行Ｍ列からなる共分散行列を求める第１共分散行列生成ステップと、
生成された前記共分散行列をそれぞれ、時間、周波数の少なくともどちらかにおいて所定範囲で平均化する第１平均化ステップと、
前記第１平均化ステップによるＮ個の出力それぞれに基づいて、固有ベクトル又は固有ベクトル相当を出力する第１固有ベクトル生成ステップと、
それぞれＮ個の前記固有ベクトル又は固有ベクトル相当及び前記伝送路推定値から、前記基地局アンテナと端末アンテナとの間の伝送路を生成するコンポジットチャネル生成ステップと、
コンポジットチャネル生成ステップで生成したコンポジット伝送路に対して共分散行列を求める第２共分散行列生成ステップと、
前記第２共分散行列生成ステップで生成した共分散行列を前記第１平均化ステップと異なる範囲で平均化する第２平均化ステップと、
前記第２平均化ステップで導いたＮ個の平均値それぞれに基づいて、少なくとも１つの固有ベクトル又は固有ベクトル相当を出力する第２固有ベクトル生成ステップと、
前記第１及び第２固有ベクトル生成ステップで生成された固有ベクトル又は固有ベクトル相当を合成してビームフォーミングウェイトを得る合成ステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、上りリンクの伝送路推定値の品質が悪い場合でも、最適なビーム形成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る情報処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る情報処理装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る情報処理装置の前提技術を説明するブロック図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る情報処理装置のアンテナ構成を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る超過電力検出部の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１４】
《第１実施形態》
本発明の第１実施形態としての情報処理装置１００について、図１を用いて説明する。情報処理装置１００は、Ｍ本のアンテナ（Ｍは２以上の自然数）で構成されたアンテナサブセットをＮ個（Ｎは２以上の自然数）備えることにより、合計ＮＲ本（ただしＮＲ＝Ｍ×Ｎ）の基地局アンテナを備えた情報処理装置である。
【００１５】
情報処理装置１００は、伝送路推定部１０１と、共分散行列生成部１０２と、第１平均化部１０３と、第１固有ベクトル生成部１０４とを備える。またさらに、情報処理装置１００は、コンポジットチャネル生成部１０５と、第２共分散行列生成部１０６と、第２平均化部１０７と、第２固有ベクトル生成部１０８と合成部１０９とを備える。
【００１６】
伝送路推定部１０１は、ユーザ端末のＮＴ本（ＮＴは１以上の自然数）の端末アンテナより出力され、前記基地局アンテナで受信されたＮＴ×ＮＲ組の受信信号に対して伝送路推定を行いＮＴ×ＮＲ個の伝送路推定値を出力する。
【００１７】
第１共分散行列生成部１０２は、前記伝送路推定値をＮＴ×Ｍ個の伝送路推定値の組Ｎ個に分割し、それぞれの伝送路推定値の組に対してＭ行Ｍ列からなる共分散行列を求める。
【００１８】
第１平均化部１０３は、共分散行列生成部１０２で生成されたＮ個の前記共分散行列をそれぞれ、時間、周波数の少なくともどちらかで平均化する。
【００１９】
第１固有ベクトル生成部１０４は、第１平均化部１０３のＮ個の出力それぞれに基づいて、固有ベクトル又は固有ベクトル相当を出力する。
【００２０】
一方、コンポジットチャネル生成部１０５は、それぞれＮ個の固有ベクトル又は固有ベクトル相当及び伝送路推定値から、基地局アンテナと前記端末アンテナとの間の伝送路を生成する。
【００２１】
第２共分散行列生成部１０６は、コンポジットチャネル生成部１０５が生成したコンポジット伝送路に対して共分散行列を求める。
【００２２】
第２平均化部１０７は、第２共分散行列生成部１０６が生成した共分散行列を第１平均化部１０７と異なる範囲で平均化する。
【００２３】
第２固有ベクトル生成部１０８は、第２平均化部１０７のＮ個の出力それぞれに基づいて、少なくとも１つの固有ベクトル又は固有ベクトル相当を出力する。
【００２４】
合成部１０９は、第１固有ベクトル生成部１０４及び第２固有ベクトル生成部１０８で生成された固有ベクトル又は固有ベクトル相当を合成してビームフォーミングウェイトを得る。
【００２５】
本実施形態によれば、ビームフォーミングウェイトの信号品質向上の為の平均化が可能となる。そして長区間平均による所望信号成分の減衰を防ぎ、かつ、送信電力変動を抑えることによって優れたビームフォーミング制御を実現し、結果として受信信号品質を向上させることができる。
【００２６】
《第２実施形態》
本発明の第２実施形態としての情報処理装置２００について、図２を用いて説明する。情報処理装置２００は、Ｍ本のアンテナ（Ｍは２以上の自然数）で構成されたアンテナサブセットをＮ個（Ｎは２以上の自然数）備えることにより、合計ＮＲ本（ただしＮＲ＝Ｍ×Ｎ）の基地局アンテナを備えた基地局内装置である。情報処理装置２００は、ＴＤＤ（Time Division Duplex：時分割複信）技術を利用して通信を行なう。本実施形態は、有相関性と無相関性とを具備するアンテナ構成を前提としたビームフォーミング制御における低品質信号への対応問題に対して、平均化手法の開示と無相関アンテナ間のビーム制御を特徴としている。
【００２７】
（ハードウェア構成）
図２に示すように、情報処理装置２００は、ユーザ毎のビームフォーミングウェイト生成部２０１とアンテナ毎の電力調整部２０２とアンテナ毎の変調部２０３とユーザ毎のデータチャネル生成部２０４とを含んでいる。
【００２８】
ビームフォーミングウェイト生成部２０１は、伝送路推定部（UL Signal）２１２と共分散行列生成部(Covar. Mat)２１３と平均化部(AV.1)２１４と固有値分解部(EVD)２１５と複素乗算部２１６とを含む。共分散行列生成部２１３、平均化部２１４、固有値分解部２１５は有相関部に対する処理の一式となっている為、仮想無相関アンテナ本数（図２では２）だけ、これらの演算部が必要となる。つまり、共分散行列生成部２１３と平均化部２１４と固有値分解部２１５と複素乗算部２１６とから構成されるユニットは、仮想無相関アンテナ本数に対応する数だけ用意されている。本実施形態では、２組のユニットが設けられている。
【００２９】
また、ビームフォーミングウェイト生成部２０１は、コンポジットチャネル計算部(Composite Channel)２１７と、共分散行列生成部２１８と平均化部２１９と固有値分解部２２０とを備えている。コンポジットチャネル計算部２１７は、アンテナサブセットごとの平均値を利用した固有ベクトルを入力する。このビームフォーミングウェイト生成部２０１は、ユーザの数と対応する数だけ設けられている。
【００３０】
また、電力調整部２０２は、周波数マッピング部(Frequency Mapping)２２１と超過電力検出部(Gain Detection)２２２と複素乗算部２２６とを備えている。
【００３１】
また、変調部２０３は、周波数マッピング部２２１とＩＦＦＴ２３５と複素乗算部２３６とを備えている。ここで、伝送路推定部２１２は、ユーザ端末のＮＴ本（ＮＴは１以上の自然数）の端末アンテナより出力され、基地局アンテナで受信されたＮＴ×ＮＲ組の受信信号に対して伝送路推定を行いＮＴ×ＮＲ個の伝送路推定値を出力する。
【００３２】
共分散行列生成部２１３は、伝送路推定部２１２から出力された伝送路推定値をＮＴ×Ｍ個の伝送路推定値の組Ｎ個に分割し、それぞれの伝送路推定値の組に対してＭ行Ｍ列からなる共分散行列を求める。
【００３３】
平均化部２１４は、共分散行列生成部２１３で生成されたＮ個の共分散行列をそれぞれ、時間、周波数の少なくともどちらかで平均化する。
【００３４】
固有値分解部２１５は、平均化部２１４のＮ個の出力それぞれに対して固有値分解を行い、Ｍ個の要素から構成される第１固有ベクトルをＮ個出力する。
【００３５】
コンポジットチャネル生成部２１７は、それぞれＮ個の固有ベクトル及び伝送路推定値から、基地局アンテナと端末アンテナとの間の伝送路を生成する。
【００３６】
共分散行列生成部２１８は、コンポジットチャネル生成部２１７が生成したコンポジット伝送路に対して共分散行列を求める。
【００３７】
平均化部２１９は、前記第２共分散行列生成部が生成した共分散行列を平均化部２１５と異なる範囲で平均化する。
【００３８】
固有値分解部２２０は、平均化部２１９の出力に対して固有値分解を実施し、少なくとも１つの第２固有ベクトルを出力する。
【００３９】
複素乗算部２１６は、固有値分解部２１５、２２０から得られた第１、第２固有ベクトルを複素乗算してビームフォーミングウェイトを得る。
【００４０】
（動作）
以下、端末から基地局への上りリンクの信号が送出され、伝送路が推定できる場合の情報処理システム２００の動作について説明する。本実施形態では図４のように、基地局のアンテナ構成を有相関アンテナ４０１（４本、Ｍ＝４）、仮想無相関アンテナ４０２（２本、Ｎ＝２、つまり２つのアンテナサブセット）とし、合計Ｍ×Ｎ＝８本とする。図４において、４０２はアンテナグループ(=有相関サブセット)を支える支柱である。ここでは、４本で１つのサブセットと成り、サブセット内は０．５波長間隔とする。隣接サブセットとの距離は、４波長、１０波長などでよい。偏波アンテナを前提とする場合、サブセットが交わり、ＸＸＸＸの形になる。ここで、ＸとＸとの間は０．５波長である。有相関グループは＋４５度、―４５度同士である。なお、有相関波長は０．５波長としたが、０．７５波長でもよい。
【００４１】
ビームフォーミングウェイト生成部２０１において、伝送路推定部２１２は、基地局で受信した上りリンクの受信信号を用いて、受信アンテナ数分の伝送路推定を行う。その結果は共分散行列計算部２１３へ供給される。
【００４２】
Ｎ（＝２）個の固有値分解部２１５の出力として、Ｍ（＝４）要素からなる固有ベクトル（＝固有値の大きな順に並び替えた場合の最大固有値に対応する固有ベクトル）が出力され、コンポジットチャネル計算部２１７へ供給される。
【００４３】
コンポジットチャネル計算部２１７では、Ｎ（＝２）個の固有ベクトルを受けつけると共に、伝送路推定部２１２からＮＲ（＝８）個の伝送路推定値も受けつける。これらの入力を得て、ＮＴｘＮ（＝端末が２アンテナ送信の場合は２ｘ２、１アンテナ送信の場合は１ｘ２）複素数行列からなるコンポジットチャネルを形成し、共分散行列生成部２１８へ供給する。ここで、このコンポジットチャネルは無相関アンテナによる仮想受信チャネルで、最大量としてはシステム帯域幅に渡って存在する。
【００４４】
共分散行列生成部２１８では、入力信号に対して、ＮｘＮ（＝２ｘ２。端末アンテナ数に依存しない）共分散行列を計算し、平均化部２１９へ供給する。平均化部２１９では、共分散行列の平均化を行い、固有値分解部２２０へ供給する。固有値分解部２２０では、固有値分解を実施する。ここで、入力はＮｘＮ（＝２ｘ２）であるため、固有値ベクトルは最大ＮＴ（＝２）種類出力可能である。最大要素数がＮではなくＮＴであるのは、ＮＴ＝１の場合、ＮｘＮの共分散行列のランク数は１となってしまい、たとえ入力が２ｘ２であっても、有効な固有ベクトルが１種類しか得られないためである。
【００４５】
固有値分解部２２０の出力は、端末の送信アンテナ数に依存して、Ｎ（＝２）要素からなるそれぞれＮＴ種類の第２固有ベクトルとなる。この第２固有ベクトルと固有値分解部２１５から得られた固有ベクトルとを、複素乗算部２１６で乗算する。
【００４６】
この結果、Ｍ（＝４）要素からなる有相関チャネル用ベクトルと、Ｎ要素（＝２）からなる無相関チャネル用ベクトルとが合成され、合計ＭＲ（＝８）アンテナ数分のウェイトが完成する。なお、図２におけるビームフォーミングウェイトの次元は、ＭＲ（＝８）アンテナ×システム帯域幅である。つまり、ユーザ毎のビームフォーミングウェイト生成部２０１の出力は、図２では１本の線で表示してあるが、その中を流れる信号自体は、ＭＲ（＝８）アンテナ×システム帯域幅である。システム帯域幅は、厳密には、全帯域幅をビームフォーミングウェイトの１帯域幅単位で区切った数である。
【００４７】
アンテナ毎の電力調整部２０２の周波数マッピング部２２１へは、システム帯域幅に相当するビームフォーミングウェイトが供給される。この処理はビームフォーミングウェイトを作成すべきユーザ数（Ｎｕ）回だけ実施される。つまり、ビームフォーミングウェイト生成部２０１は、Ｎｕ個存在する。
【００４８】
ウェイト生成結果はそれぞれ、電力調整部２０２の周波数マッピング部２２１へ、アンテナごとに供給される。この周波数マッピング部２２１は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）におけるサブキャリアマッピングに相当する。システム帯域に渡って、どのユーザのどのビームフォーミングウェイトがどの周波数帯を占有するかが周波数マッピング部２２１によって規定される。その結果は、超過電力検出部２２２へ送出され、超過電力を補正する為のゲインが求められる。このゲインを使って、複素乗算器（若しくは乗算器でも可）２２６でレベル調整が実施される。
【００４９】
これまでの説明はビームフォーミングウェイト生成の系を指しているが、一方で、送信データ生成部（ここでは誤り訂正符号化や各種通信規格に沿った信号処理を含む）２０３で各ユーザ向けの送信データが生成される。
【００５０】
送信データ生成部２０３は、周波数マッピング部２３１とＩＦＦＴ(Inverse Fast Fourier Transform)部２３５とを含む。周波数マッピング部２３１は、各ユーザの送信データを周波数領域へマッピングする。その後、複素乗算器２３６でビームフォーミングウェイトが乗算され、その後にＩＦＦＴ部２３５で、ＯＦＤＭ変調が完了する。この結果を用いて、サイクリックプレフィクス付与、無線周波数帯へのアップコンバートなどの付加的な信号処理が行われ、各アンテナから送信信号が放射される。
【００５１】
（前提技術との比較）
図３は、本実施形態の前提技術としてのビームフォーミングウェイト生成部３０１の構成を示す図である。図３に示すようにビームフォーミングウェイト生成部３０１は、伝送路推定部（UL Signal）３１２と共分散行列生成部(Covar. Mat)３１３と固有値分解部(EVD)３１５と複素乗算部３１６とを含む。共分散行列生成部３１３及び固有値分解部３１５は有相関部に対する処理の一式となっている為、仮想無相関アンテナ本数（ここでは２）だけ、これらの演算部が必要となる。つまり、共分散行列生成部３１３と固有値分解部３１５と複素乗算部３１６とから構成されるユニットは、仮想無相関アンテナ本数に対応する数だけ用意されている。
【００５２】
またビームフォーミングウェイト生成部３０１は、さらに、ＰＭＩ（precoding matrix indicator）テーブル３５０を備える。ＰＭＩ（precoding matrix indicator）とは、端末―基地局間で既知、かつ、振幅制御が存在しない、有限個数からなるビームフォーミングウェイトの番号を指す。よって、端末で測定した結果、最適なＰＭＩがフィードバックできれば、図３の構成でも最適なビームが形成できる。しかし、有限個数で振幅成分が存在しないウェイトでは、最適なビームが形成されることはほぼ期待できない。
【００５３】
これに対し、図２で示した本実施形態の構成によれば、平均化部２１４の存在により、上りリンク信号の低品質環境下での受信伝送路品質を向上させることができる。一方、コンポジットチャネルウェイト生成に関する一連のブロック（２１７〜２２０）により、コンポジットチャネルに対し固有値分解を実施し、コンポジットチャネルに対しても最適なビームウェイトを得る。つまり固有値分解によって得られたビームフォーミングウェイトは最適伝送となる。
【００５４】
また、平均化部２１９において、上りリンク信号の信号品質が低い場合には平均化時定数を大きく、信号品質が高いときには平均化時定数を小さく取るなどの処理もできる。
【００５５】
（数式による説明）
次に上記の処理を、数式を用いて詳述するなお、ここでも理解を助ける為、先に使用した具体的な値を例に用いて説明する。
【００５６】
端末局から合計２送信アンテナ分の送信上りリンク信号が基地局で受信されたとする。この結果、上りリンク信号の伝送路推定としては、２×８の複素数行列となる（ここではビーム形成を主眼とし、周波数領域の拡張は対象外とする）。この２×８複素数行列を、有相関アンテナ部分に分割する。すなわち、以下の式が成立する。
【数１】
0004730677.tif 000002
ここでＨＡとＨＢは、それぞれ２×４複素数行列であり、元々の２×８伝送路をアンテナサブセットＡ、アンテナサブセットＢとに分離している。
【００５７】
それぞれのアンテナサブセット単位で共分散行列を求め、平均化を行い、固有値分解を実施し、それぞれ固有ベクトルＶＡＰとＶＢＰとを得る。ここで、それぞれの固有ベクトルは、４×１複素数行列である。なお、平均化に関しては各種手法があるが、時間的に長区間の平均を用いる場合、信号品質の状況に応じて平均化方法を選択すべきである。好ましい形態としては、全周波数帯域に渡って単純加算平均を行うことが挙げられる。なお、この平均方法も、端末局が全帯域幅を分割し、長時間にわたって全帯域を上りリンク信号送信する場合には、別途考察が必要となる（端末局の移動速度を考慮して、重み付け平均を行うことが望ましい）。
【００５８】
次に、コンポジットチャネルＨｔｍｐを次のように求める。
【数２】
0004730677.tif 000003
ここで、ｈｘｙとは、第ｘアンテナサブセットにおける、端末局アンテナ番号ｙから得られた、コンポジット伝送路を表わす。このコンポジット伝送路に対して、次のように共分散行列Ｒ２×２を求める。ここで、＊は、複素共役を表わす演算子である。
【数３】
0004730677.tif 000004
次に、この共分散行列を平均化する。平均化の範囲をサブバンドとして定義する。つまり、全システム帯域を複数のサブバンドに分割し、そのサブバンド単位でビームフォーミングウェイトを計算することになる。平均化の一例としては、次のようになる。ここで、ＲＢｎｏは、サブバンド内の周波数位置を決めるＲＢ（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｂｌｏｃｋ）インデックスである。
【数４】
0004730677.tif 000005
次に、この共分散行列を固有値分解する。固有値分解は次のように表せる。
【数５】
0004730677.tif 000006
ここで、Ｖ２、は２ｘ２複素数行列表現の右特異ベクトル（若しくは固有ベクトル）であり、Ｄ２は２ｘ２実数対角行列表現の特異値行列であり、ｖ２（ｘｙ）は右特異ベクトル（若しくは固有ベクトル）の各要素を表わす。上式において、特異値（若しくは固有値）の大きい順番に並び替えが終了していることを前提とすると、右特異ベクトル（若しくは固有ベクトル）の行は、コンポジットチャネル（コンポジット伝送路）の最大電力（＝最大固有値）を得るベクトルを表している。つまり、コンポジットチャネルにおける最適ウェイトを現している。
【００５９】
この結果、最終的なビームフォーミングウェイトＶ８ｘ１は次のように求まる。
【数６】
0004730677.tif 000007
ここで、第１レイヤ、第２レイヤとは、コンポジット伝送路のランクに対応して、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）多重伝送におけるプリコーディングウェイト、若しくは、２ストリーム送信を前提としたビームフォーミングウェイトでの、２レイヤ送信時のウェイトを表わす。１レイヤ送信であれば、第１レイヤ用のウェイトを用いる。
【００６０】
（超過電力の補正処理）
以下に、超過電力検出部２２２で行なう超過電力の補正処理について説明する。一般に、固有ベクトルに基づく信号伝送では、そのアンテナあたりの送信電力は保証されない。つまり、あるアンテナ用のウェイトは０となり、他のアンテナに全電力が集中する場合もある。この場合、各アンテナに備わっている送信電力増幅器が破綻する為、一般的には、アンテナごとに存在する送信部にクリッピング機能（＝送信振幅がある一定のレベルを超えると固定レベルに制限する）が作動する。この結果、送信電力増幅器の破綻は避けられるものの、信号品質は著しく劣化してしまう。この状態を回避する為、超過送信電力を考慮した制御を行う。
【００６１】
図２における周波数マッピング部２２１において、送信対象となっているユーザのウェイトが各周波数帯で定まる。その後、超過電力検出部２２２において、全帯域幅に渡って総電力の計算を行う。超過電力検出部２２２の詳細な構成について、図５に示す。
【００６２】
超過電力検出部２２２は、電力和算出部５０１と、補正値算出部５０２とを含む。電力和算出部５０１は、ビームフォーミングウェイトの電力和を基地局アンテナごとに求める。補正値算出部５０２は、電力和が最大許容電力値を超えて過剰電力となった場合に、電力和と標準電力値との差分電力から基地局アンテナ毎の補正値を求める。そして、乗算部２２６において、補正値算出部５０２で求められた補正値を前記ビームフォーミングウェイトに乗算する。
【００６３】
数式を用いるとアンテナあたりの総電力は、以下の式によって計算することができる。
【数７】
0004730677.tif 000008
ここで、ｐはアンテナ番号、ＮUEは当該フレームタイミングで送信されようとするユーザ数、ＮLは送信されるレイヤ数を示す。ここで、ＮL≦２である。また、ｗ(u),(p),(L),(m)はビームフォーミングウェイト、ＮＳＢはサブバンド数、Ｌはレイヤ番号を示す。ＰPDSCH,(u,L,m)はＰＤＳＣＨと呼称されるデータチャネルに割り当てられる電力で、ユーザごとに変化する場合もある上、ユーザによって存在するサブバンド領域も異なり、また、レイヤ数もユーザによって異なる。
【００６４】
上記電力計算の結果、ユーザ数、周波数帯域において平均化が行われることになる。つまり、１ユーザのあるサブバンドでは、そのアンテナあたりの電力配分は不均衡となる場合が十分ありえるものの、複数ユーザ、複数サブバンドでは、その不均衡が平均化される。つまり、超過電力の大きさが軽減される。しかし、当然ながら、この操作だけでは全アンテナが同一電力となるわけではない。上記数式（７）によって、超過電力が判明した為、次に補正すべき電力量を求める。補正電力ゲインは次のように求まる。
【数８】
0004730677.tif 000009
【００６５】
上の式の分子によれば、ビームフォーミングウェイトが存在しない場合には、総電力のうちＭＲ本のアンテナに割り振られるのは、それぞれ１／ＭＲであり、全アンテナで同一の電力となることを表している。そして、その電力になるように、分母のアンテナ毎電力で正規化を行う。上式（８）のゲインを用いれば、全帯域がサービスされるべきユーザで占有されており、また、各ユーザに割り当てられたデータチャネルの電力（＝ＰＤＳＣＨ電力）が低くない場合には、上記ゲインにより、従来技術で問題となっていた超過電力の問題を解消することができる。一方、上記式（８）は、システム帯域において、ユーザが不在の帯域が存在する場合などには不完全である。つまり、総電力は小さいにも拘らず、正規化を行っている。その様な状態を回避する為に、さらに次の電力正規化の発動条件を定義する。
【数９】
0004730677.tif 000010
【００６６】
本式が意図するところは、最大超過電力となるあるアンテナの電力が、規定電力以下であれば、電力補正は実施しない（＝係数１．０）ことである。以上により、固有ベクトルに基づく電力変動が発生した場合でも、ユーザ数及び周波数選択性によるウェイト変動を含めて、全電力を規定したことにより、ウェイト電力正規化を最低限に実施することになり、優れた無線特性の実現が可能となる。
【００６７】
以上の通り、本実施形態では、アンテナサブセット内の有相関性と、アンテナサブセット間の無相関性とを有するアンテナ構成に関し、アンテナサブセットと無相関アンテナグループとに分離する。その上で、アンテナサブセットにおいて固有値分解、又は、固有値分解に順ずる処理を行う。さらに無相関アンテナグループのコンポジット伝送路に対して固有値分解若しくは固有値分解に順ずる処理を行い、最適なビームを得る。また、過剰送信電力への対応としては、多重するユーザ並びに、該ユーザの周波数依存性を考慮した総電力を求め、過剰と判断された超過電力分のみ補正を行う。
【００６８】
本実施形態によれば、アンテナサブセットと無相関アンテナ群とで平均化プロセスを分離した為、ビームフォーミングウェイトの信号品質向上の為の平均化が可能となる。そして長区間平均による所望信号成分の減衰を防ぎ、かつ、送信電力変動を抑えることによって優れたビームフォーミング制御を実現し、結果として受信信号品質を向上させることができる。さらに、回路規模若しくは演算規模を削減できる。また、固有ベクトル依存による超過電力が発生した場合でも、信号品質損失を最小限に低減可能となる。
【００６９】
《第３実施形態》
本発明の第３実施形態として、第１固有値分解、つまりは第１固有ベクトルの取得についてさらに工夫したモデルについて説明する。その構成は、図２とほぼ同じであり、図２中の固有値分解部２１５を、最大比に基づくアンテナサブセット用ウェイト生成部に置き換えたものとなる。
【００７０】
以下、その作用を説明する。固有値分解は、その行列のサイズに依存して演算規模が大きくなることが知られている。よって、ここでは、準最適なウェイトを導出することによって、固有値分解を使用しない構成を開示する。なお、説明を判りやすくする為、具体的な値を用いて説明する。端末の送信アンテナ数（ＮＴ）２、基地局の総アンテナ数（ＮＲ）８、基地局のアンテナサブセット内のアンテナ数（Ｍ）４、仮想無相関アンテナ数（Ｎ）２を想定する。まず、固有値分解を行うに当たり、その入力となる共分散行列は、次のように定義される。
【数１０】
0004730677.tif 000011
ここで、ｋは周波数番号であり、Ａ，Ｂは、アンテナサブセット番号を表し、Ｈは、２ｘ４複素数行列である。
【００７１】
アンテナサブセットの違いによる処理の差異はないため、以下、アンテナグループＡのみ考察する。端末局は、送信アンテナを時分割しながら変更するので、基地局で測定できる伝送路には時間差がある。また、上式は、端末の送信アンテナ番号に着目すると、次のように分解が可能である。
【数１１】
0004730677.tif 000012
さらに、上記共分散行列の第１項を細かく観察すると、以下のように表現される。
【数１２】
0004730677.tif 000013
なお、上式では、端末の送信アンテナ番号が０番の場合のみ、かつ、その作用に着目する為、最終結果は第１行のみ表現されていることに注意されたい。上式の第１行に着目すると、共分散行列とは、第０アンテナのチャネル要素と他のアンテナのチャネル要素との共役複素乗算、つまり、差成分で表現されていることがわかる。この考察は、その他の行についても同様で、単に基準となるアンテナ番号が変化しているのみである。
【００７２】
ここで、目的としているのはアンテナサブセットの固有ベクトル算出である。上記共分散行列はアンテナサブセットに対するものであるため、有相関性によりランクは１、つまり、固有ベクトルは１種類しか存在しない。つまり、下記の差分ベクトルを正規化（＝各要素ではなく、ベクトルとしての大きさが１．０となることを意味する）すると固有ベクトル相当が得られる。
【数１３】
0004730677.tif 000014
ここで、肩書きのＨはHermitian transpose演算子を表している。ただし、上記結論が成り立つのは、端末送信アンテナ数が１本のみの場合であり、端末送信アンテナ数が２本の場合は、更なる操作が必要である。第２端末送信アンテナから各受信アンテナへ到達した伝送路は、上記第１端末送信アンテナから到達した伝送路とは異なるためである。
【００７３】
第１端末送信アンテナ時と同様な処理を行うと、第２端末送信アンテナについても、下記ベクトルが得られる。
【数１４】
0004730677.tif 000015
本実施形態では、これら２つのベクトルを最大比合成することによって、固有値分解を実施することなく、固有ベクトル相当を得る。つまり、最終的なアンテナサブセットのウェイトは、次の通りとなる。
【数１５】
0004730677.tif 000016
ここで、||Ｖ||は、ベクトルの電力レベルを指す。
【００７４】
この式により、端末アンテナ番号０番から得られた伝送路に対して、受信アンテナ０番の伝送路要素で差分を得たベクトル（ＶAP[4x1],#0）と、端末アンテナ番号１番から得られた伝送路に対して、受信アンテナ０番の伝送路要素で差分を得たベクトル（ＶAP[4x1],#1）とで、よりベクトルレベルの大きいほうに重みを持たせて合成し、統一ベクトルとしてより大きな電力を得る（＝固有値相当を得る）。この方法により、多大な演算コストをかけて固有値分解を実施せずとも、最大比合成に基づく準最適なアンテナサブセット用ウェイトを得ることが可能となる。
【００７５】
《第４実施形態》
本実施形態では、第２固有値分解、つまりはコンポジットチャネル用の固有ベクトルの取得についてさらに工夫する。その構成は、図２とほぼ同じであり、図２中の固有値分解部２２０を、最大比に基づくウェイト生成部に置き換えたものである。
【００７６】
以下、その作用を説明する。上述したとおり固有値分解は、その行列のサイズに依存して演算規模が大きくなることが知られている。一般的に、アンテナサブセットの行列サイズは大きいが、その有相関性のため、各サブバンドに対して固有値分解を実施する必要は無い。つまり、演算量は大きいものの、実施回数が少ない為、総合的に一番大きな演算量になるとは限らない。
【００７７】
一方、本実施形態で対応するのは、サブバンド単位の演算である。いくら行列サイズが少なくても、固有値分解の実施回数が多くなると、実質的な演算コストは、本サブバンドサイズ単位で実施される第２固有値分解が支配的となる場合がある。
【００７８】
よって、ここでは、準最適ウェイトを導出することによって、第２固有値分解を使用しない構成を開示する。概念としては、コンポジットチャネルの要素ベクトルの同相化に着目する。なお、先のアンテナサブセットに対する固有値分解において使用した、アンテナサブセットを対象とする共分散行列は、ランクが１である。これに対し、コンポジットチャネルを対象とする共分散行列のランクは最大２（端末アンテナ数若しくは、基地局のアンテナサブセット数のいずれか小さい方に決定される）となる。そのため、先のアンテナサブセットに対する固有値分解の簡略化手法を、そのまま本コンポジットチャネルへ適用することは不可能である。
【００７９】
以下、数式を用いて説明する。第２実施形態においてコンポジットチャネルは、数式（２）のように定義されていたが、本実施形態では、上記コンポジットチャネルに適合した最適なウェイトを求めるため第２の固有値分解を実施する。たとえば、コンポジットチャネル用のウェイトを以下のように定義すると、最終的に求めるビームフォーミングウェイトは、［αＶAP  βＶBP］と表わされる。
【数１６】
0004730677.tif 000017
上の式において、処理の流れの明確化のためにベクトル正規化処理は除いてある。なお、α、βは共に複素数であり、｜α｜2＋｜β｜2＝１である。
【００８０】
第２実施形態では、最適なＷｔｍｐを求める為に固有値分解を実施していたが、本実施形態では、処理量削減の為に異なる処理を行う。数式（２）と数式（１６）とにより、端末局で観測される伝送路は、次のように表現できる。
【数１７】
0004730677.tif 000018
数式１７を最大化する（＝端末局での観測伝送路が最大化する）為に、α、βの振幅及び位相を調整する。数式１７における第１行を最大化するのであれば、α＝ｈa0＊、β＝ｈb0＊とすると、最大化が可能である。
【００８１】
しかしながら、その操作によって達成できるのは、端末局の受信アンテナ番号０番を最大化することのみであり、端末局の受信アンテナ番号１番に対しては最大化できるとは限らない。この問題を最適化するために、第２実施形態では、演算コストをかけて固有値分解を利用していたが、本実施形態では、下記の最大比合成処理を行う。
【数１８】
0004730677.tif 000019
この式の意味するところは、端末の受信アンテナ番号０番に対応する複素係数とアンテナ番号１番に対応する複素係数とで、それぞれのアンテナサブセット間において重み付け合成を行うことである。この結果に対して、正規化を行い、下記の最終的なコンポジット伝送路用ウェイトを得る。
【数１９】
0004730677.tif 000020
このウェイトを［αＶAP  βＶBP］、と表現すれば、最終的なビームフォーミングウェイトが得られる。以上、説明したように、本実施形態によれば、第２実施形態のような固有値分解部２２０を使用せずとも、最大比合成によるビームフォーミングウェイトが得られる。また、別の形態としては、数式１８で示した最大比合成処理に代えて、最大値選択処理を行なっても良い。特性は最大比合成より劣るものの、演算量削減観点では有効である。
【００８２】
《他の実施形態》
以上、第２〜第４実施形態として、その応用が簡単なＴＤＤシステムについて述べたが、ＦＤＤシステムへの適用に当たっては、幾つかの考慮が必要である。まず、ＦＤＤでは、上下リンクの中心ＲＦ周波数が異なる為、どこの周波数の波長を基準として考えるかで、アンテナサブセット内のアンテナ間隔０．５λ（半波長）の定義が異なってくる。よって、周波数の違いによる光路差を考慮した補正が必要となる。また、ＦＤＤでは送受で周波数が異なることから、コンポジットチャネルにおける伝送路変動の推定精度が劣化することが考えられる。この場合には、サブバンド内で、たとえば、コンポジットチャネルに対する制御位相を意図的に変化させる方法が考えられる。
【００８３】
具体的には、あるサブバンドで求まったコンポジットチャネルに対する位相を基準とし、サブバンド内で３６０度変化するようにする。これにより、常時最適な位相は成し得ないが、逆に、必ずどこかの位相は最適になり、最低限の品質確保が可能となるためである。なお、アンテナサブセット内のウェイトが指し示すのは、おおまかには端末の方向成分であるため、上記上下周波数の波長起因の誤差補正を実施すれば、ＦＤＤにおいても、本発明の思想は適用可能である。
【００８４】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について詳述したが、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステム又は装置も、本発明の範疇に含まれる。
【００８５】
また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されても良いし、単体の装置に適用されても良い。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現する情報処理プログラムが、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給される場合にも適用可能である。したがって、本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、あるいはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるＷＷＷ(World Wide Web)サーバも、本発明の範疇に含まれる。
【００８６】
［実施形態の他の表現］
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
【００８７】
（付記１）
Ｍ本のアンテナ（Ｍは２以上の自然数）で構成されたアンテナサブセットをＮ個（Ｎは２以上の自然数）備えることにより、合計ＮＲ本（ただしＮＲ＝Ｍ×Ｎ）の基地局アンテナを備えた情報処理装置であって、
ユーザ端末のＮＴ本（ＮＴは１以上の自然数）の端末アンテナより出力され、前記基地局アンテナで受信されたＮＴ×ＮＲ組の受信信号に対して伝送路推定を行いＮＴ×ＮＲ個の伝送路推定値を出力する伝送路推定手段と、
前記伝送路推定値をＮＴ×Ｍ個の伝送路推定値の組Ｎ個に分割し、それぞれの伝送路推定値の組に対してＭ行Ｍ列からなる共分散行列を求める第１共分散行列生成手段と、
前記第１共分散行列生成手段において生成されたＮ個の前記共分散行列をそれぞれ、時間、周波数の少なくともどちらかにおいて所定範囲で平均化する第１平均化手段と、
前記第１平均化手段のＮ個の出力それぞれに基づいて、固有ベクトル又は固有ベクトル相当を生成する第１固有ベクトル生成手段と、
それぞれＮ個の前記固有ベクトル又は固有ベクトル相当及び前記伝送路推定値から、前記基地局アンテナと前記端末アンテナとの間の伝送路を生成するコンポジットチャネル生成手段と、
前記コンポジットチャネル生成手段が生成したコンポジット伝送路に対して共分散行列を求める第２共分散行列生成手段と、
前記第２共分散行列生成手段が生成した共分散行列を前記第１平均化手段と異なる範囲で平均化する第２平均化手段と、
前記第２平均化手段のＮ個の出力それぞれに基づいて、少なくとも１つの固有ベクトル又は固有ベクトル相当を出力する第２固有ベクトル生成手段と、
前記第１及び第２固有ベクトル生成手段で生成された固有ベクトル又は固有ベクトル相当を合成してビームフォーミングウェイトを得る合成手段と、
を含むことを特徴とする情報処理装置。
（付記２）
前記第１固有ベクトル生成手段は、
前記第１平均化手段のＮ個の出力それぞれに固有値分解を行い、Ｍ個の要素から構成される第１固有ベクトルをＮ個出力することを特徴とする付記１に記載の情報処理装置。
（付記３）
前記第２固有ベクトル生成手段は、
前記第２平均化手段の出力に対して固有値分解を実施し、少なくとも１つの第２固有ベクトルを出力することを特徴とする付記１又は２に記載の情報処理装置。
（付記４）
前記第１固有ベクトル生成手段は、
共分散行列のある行成分に相当する、Ｍ個の要素からなるアンテナ間差分ベクトルをＮＴ個求め、それらを最大比合成することによって前記固有ベクトル相当を生成することを特徴とする付記１に記載の情報処理装置。
（付記５）
前記第２固有ベクトル生成手段は、
コンポジット伝送路行列の各要素の重みを考慮し、最大比若しくは最大値選択によって、前記ユーザ端末が受信するコンポジット伝送路が大きくなるようにＮ個の要素の合成比率を制御したウェイトを前記固有ベクトル相当として出力することを特徴とする付記１乃至４のいずれか１項に記載の情報処理装置。
（付記６）
前記乗算手段から出力された前記ビームフォーミングウェイトの電力和を基地局アンテナごとに求める電力和算出手段と、
前記電力和が最大許容電力値を超えて過剰電力となった場合には、前記電力和と標準電力値との差分電力から前記基地局アンテナ毎の補正値を求める補正値算出手段と、
前記補正値算出手段で求めた補正値を前記ビームフォーミングウェイトに乗算する乗算手段と、
をさらに含むことを特徴とする付記１乃至５のいずれか１項に記載の情報処理装置。
（付記７）
Ｍ本のアンテナ（Ｍは２以上の自然数）で構成されたアンテナサブセットをＮ個（Ｎは２以上の自然数）含む合計ＮＲ本（ただしＮＲ＝Ｍ×Ｎ）の基地局アンテナで受信された受信信号に対して伝送路推定を行い、伝送路推定値を出力する伝送路推定ステップと、
前記伝送路推定値をＮ個に分割し、それぞれの伝送路推定値の組に対してＭ行Ｍ列からなる共分散行列を求める第１共分散行列生成ステップと、
生成された前記共分散行列をそれぞれ、時間、周波数の少なくともどちらかにおいて所定範囲で平均化する第１平均化ステップと、
前記第１平均化ステップによるＮ個の出力それぞれに基づいて、固有ベクトル又は固有ベクトル相当を出力する第１固有ベクトル生成ステップと、
それぞれＮ個の前記固有ベクトル又は固有ベクトル相当及び前記伝送路推定値から、前記基地局アンテナと端末アンテナとの間の伝送路を生成するコンポジットチャネル生成ステップと、
コンポジットチャネル生成ステップで生成したコンポジット伝送路に対して共分散行列を求める第２共分散行列生成ステップと、
前記第２共分散行列生成ステップで生成した共分散行列を前記第１平均化ステップと異なる範囲で平均化する第２平均化ステップと、
前記第２平均化ステップで導いたＮ個の平均値それぞれに基づいて、少なくとも１つの固有ベクトル又は固有ベクトル相当を出力する第２固有ベクトル生成ステップと、
前記第１及び第２固有ベクトル生成ステップで生成された固有ベクトル又は固有ベクトル相当を合成してビームフォーミングウェイトを得る合成ステップと、
を含むことを特徴とする情報処理方法。
（付記８）
Ｍ本のアンテナ（Ｍは２以上の自然数）で構成されたアンテナサブセットをＮ個（Ｎは２以上の自然数）含む合計ＮＲ本（ただしＮＲ＝Ｍ×Ｎ）の基地局アンテナで受信された受信信号に対して伝送路推定を行い、伝送路推定値を出力する伝送路推定ステップと、
前記伝送路推定値をＮ個に分割し、それぞれの伝送路推定値の組に対してＭ行Ｍ列からなる共分散行列を求める第１共分散行列生成ステップと、
生成された前記共分散行列をそれぞれ、時間、周波数の少なくともどちらかにおいて所定範囲で平均化する第１平均化ステップと、
前記第１平均化ステップによるＮ個の出力それぞれに基づいて、固有ベクトル又は固有ベクトル相当を出力する第１固有ベクトル生成ステップと、
それぞれＮ個の前記固有ベクトル又は固有ベクトル相当及び前記伝送路推定値から、前記基地局アンテナと端末アンテナとの間の伝送路を生成するコンポジットチャネル生成ステップと、
コンポジットチャネル生成ステップで生成したコンポジット伝送路に対して共分散行列を求める第２共分散行列生成ステップと、
前記第２共分散行列生成ステップで生成した共分散行列を前記第１平均化ステップと異なる範囲で平均化する第２平均化ステップと、
前記第２平均化ステップで導いたＮ個の平均値それぞれに基づいて、少なくとも１つの固有ベクトル又は固有ベクトル相当を出力する第２固有ベクトル生成ステップと、
前記第１及び第２固有ベクトル生成ステップで生成された固有ベクトル又は固有ベクトル相当を合成してビームフォーミングウェイトを得る合成ステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とする情報処理プログラム。
【符号の説明】
【００８８】
２０１  ・・・ビームフォーミングウェイト生成部
２０２  ・・・電力調整部
２０３  ・・・送信データ生成部
２０４  ・・・データチャネル生成部
２１２  ・・・伝送路推定部
２１３  ・・・共分散行列生成部（有相関チャネル用共分散行列生成部）
２１４  ・・・平均化部（有相関チャネルの共分散行列用）
２１５  ・・・固有値分解部（Ｍ×Ｍ）
２１６  ・・・複素乗算器
２１７  ・・・コンポジットチャネル生成部
２１８  ・・・共分散行列生成部（コンポジットチャネル用）
２１９  ・・・平均化部（コンポジットチャネルの共分散行列用）
２２０  ・・・固有値分解部（Ｎ×Ｎ）
２２１  ・・・周波数マッピング部
２２２  ・・・過剰電力検出部
２３５  ・・・ＩＦＦＴ部
【要約】
【課題】伝送路推定値の品質が悪い場合でも、適正なビーム形成を行なうこと。
【解決手段】ＮＴ×ＮＲ組の受信信号に対して伝送路推定を行い、伝送路推定値を出力する。伝送路推定値をＮＴ×Ｍ個の組Ｎ個に分割し、それぞれの伝送路推定値の組に対してＭ行Ｍ列からなる共分散行列を求める。Ｎ個の共分散行列を、時間、周波数の少なくともどちらかにおいて所定範囲で平均化する（第１平均化）。Ｎ個の平均化出力それぞれに基づいて、固有ベクトル又は固有ベクトル相当を生成する。固有ベクトル又は固有ベクトル相当及び伝送路推定値から、基地局アンテナと端末アンテナとの間の伝送路を生成する。生成した伝送路に対して共分散行列を求める。共分散行列を第１平均化と異なる範囲で平均化し（第２平均化）、生成された固有ベクトル又は固有ベクトル相当を合成してビームフォーミングウェイトを得る。
【選択図】  図１【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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