(57)【要約】【課題】受信信号の品質の低下を抑制する。【解決手段】無線通信システム１は、複数の送信アンテナＴ２１及びＴ２２と、１以上の受信アンテナＲ１１及びＲ１２と、制御部と、を備える。制御部は、チャネル行列から送信アンテナＴ２１及びＴ２２の数に応じた数の要素を選択して得られる複数の行列をブロックとして有するブロック行列との積が零行列となる重み行列に基づいて、送信アンテナＴ２１及びＴ２２から送信される信号に対する重みを制御する。チャネル行列は、送信アンテナＴ２１及びＴ２２と受信アンテナＲ１１及びＲ１２との間の複数の伝搬チャネルを表す。【選択図】図３
2016127440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信アンテナと、
１以上の受信アンテナと、
前記複数の送信アンテナと前記受信アンテナとの間の複数の伝搬チャネルを表すチャネル行列から前記複数の送信アンテナの数に応じた数の要素を選択して得られる複数の行列をブロックとして有するブロック行列との積が零行列となる重み行列に基づいて、前記複数の送信アンテナから送信される信号に対する重みを制御する制御部と、
を備える、無線通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信システムであって、
前記重み行列は、前記複数の送信アンテナの数に応じた数の要素を有する行列の、指数が異なる複数のべき乗をブロックとして有するブロック行列である、無線通信システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の無線通信システムであって、
前記複数の伝搬チャネルは、前記複数の送信アンテナと前記受信アンテナとの間で信号を伝搬する複数の伝搬路のそれぞれに対する伝搬チャネルを含む、無線通信システム。
【請求項４】
請求項３に記載の無線通信システムであって、
前記複数の伝搬チャネルは、前記複数の送信アンテナのそれぞれと、前記受信アンテナと、の間の伝搬チャネルを含む、無線通信システム。
【請求項５】
請求項４に記載の無線通信システムであって、
前記１以上の受信アンテナは、複数の受信アンテナであり、
前記重み行列は、未知変数を要素として有する行列Ｘに対する、数式４４により表される方程式の解である行列の、指数が異なる複数のべき乗をブロックとして有するブロック行列であり、
Ｎは、前記複数の伝搬路の数から１を減じた値を表し、
ｉは、０からＮまでの整数を表し、
Ａｉは、ｉ番目の伝搬路に対する、ＮＲＸ行ＮＴＸ列の行列を表し、
ＮＲＸは、前記複数の受信アンテナの数を表し、
ＮＴＸは、前記複数の送信アンテナの数を表し、
Ａｉのｕ行ｖ列の要素は、前記複数の受信アンテナのうちのｕ番目の受信アンテナと、前記複数の送信アンテナのうちのｖ番目の送信アンテナと、の間の伝搬チャネルを表し、
ｕは、１からＮＲＸまでの整数を表し、
ｖは、１からＮＴＸまでの整数を表す、無線通信システム。
【数４４】
2016127440.tif 000046
【請求項６】
請求項５に記載の無線通信システムであって、
前記解は、前記方程式を、ニュートン法を用いて解くことにより決定される、無線通信システム。
【請求項７】
請求項６に記載の無線通信システムであって、
前記ニュートン法において、
前記方程式の左辺の、前記行列Ｘのｐ行ｑ列の要素Ｘｐｑに関する微分は、数式４５に基づいて算出され、
前記行列Ｘのｍ行ｎ列の要素Ｘｍｎの、前記行列Ｘのｐ行ｑ列の要素Ｘｐｑに関する微分は、数式４６に基づいて算出され、
ｍ、ｎ、ｐ、及び、ｑのそれぞれは、１からＮＴＸまでの整数を表す、無線通信システム。
【数４５】
2016127440.tif 000047
【数４６】
2016127440.tif 000048
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の無線通信システムであって、
前記１以上の受信アンテナは、複数の受信アンテナであり、
前記複数の受信アンテナをそれぞれ備える複数の受信装置を備える、無線通信システム。
【請求項９】
請求項８に記載の無線通信システムであって、
前記複数の受信装置は、全二重通信を行なう、無線通信システム。
【請求項１０】
複数の送信アンテナと、１以上の受信アンテナと、の間の複数の伝搬チャネルを表すチャネル行列から前記複数の送信アンテナの数に応じた数の要素を選択して得られる複数の行列をブロックとして有するブロック行列との積が零行列となる重み行列を取得し、
前記取得した重み行列に基づいて、前記複数の送信アンテナから送信される信号に対する重みを制御する、無線通信方法。
【請求項１１】
複数の送信アンテナと、
前記複数の送信アンテナと、１以上の受信アンテナと、の間の複数の伝搬チャネルを表すチャネル行列から前記複数の送信アンテナの数に応じた数の要素を選択して得られる複数の行列をブロックとして有するブロック行列との積が零行列となる重み行列に基づいて、前記複数の送信アンテナから送信される信号に対する重みを制御する制御部と、
を備える、送信装置。
【請求項１２】
複数の送信アンテナを備える送信装置の制御方法であって、
前記複数の送信アンテナと、１以上の受信アンテナと、の間の複数の伝搬チャネルを表すチャネル行列から前記複数の送信アンテナの数に応じた数の要素を選択して得られる複数の行列をブロックとして有するブロック行列との積が零行列となる重み行列を取得し、
前記取得した重み行列に基づいて、前記複数の送信アンテナから送信される信号に対する重みを制御する、送信装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム、無線通信方法、送信装置、及び、送信装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
第１及び第２の送信アンテナと、第１及び第２の受信アンテナと、を備える無線通信システムが知られている（例えば、特許文献１乃至４、及び、非特許文献１を参照）。例えば、無線通信システムは、図１に示すように、第１の送信アンテナＴ１１から第１の受信アンテナＲ１１へ第１の信号Ｓ１を送信するとともに、第２の送信アンテナＴ２１から第２の受信アンテナＲ２１へ第２の信号Ｓ２を送信する。
【０００３】
ところで、第２の送信アンテナＴ２１により送信された信号は、第１の受信アンテナＲ１１によっても受信される。例えば、第２の送信アンテナＴ２１と第１の受信アンテナＲ１１との間で信号を伝搬する伝搬路が３つである場合を想定する。この場合において、第２の送信アンテナＴ２１から送信される信号に含まれる信号要素と、第１の受信アンテナＲ１１により受信される信号に含まれる信号要素と、の関係は、数式１により表される。例えば、信号要素は、１つの変調シンボルに対応する時間長を有する。
【数１】
2016127440.tif 000003
【０００４】
ａ０〜ａ２は、３つの伝搬路に対する、第２の送信アンテナＴ２１と第１の受信アンテナＲ１１との間の伝搬チャネルＣ１１をそれぞれ表す。τ０〜τ４は、第２の送信アンテナＴ２１から送信される信号に含まれる信号要素をそれぞれ表す。ρ０〜ρ２は、第１の受信アンテナＲ１１により受信される信号に含まれる信号要素をそれぞれ表す。数式１の右辺の１番目の行列は、Ｔｏｅｐｌｉｔｚ行列である。
【０００５】
無線通信システムは、未知変数θに対する、数式２により表される方程式の解αのべき乗を重みとして、ある信号要素τ０に乗じた第２の信号を、第２の送信アンテナＴ２１から第２の受信アンテナＲ２１へ送信する。従って、第１の受信アンテナＲ１１により受信される信号に含まれる信号要素ρ０〜ρ２は、数式３により表される。数式２が満たされることから、第１の受信アンテナＲ１１により受信される信号に含まれる信号要素ρ０〜ρ２は、いずれも０になる。なお、解αの、指数が異なる複数のべき乗が要素である行列は、Ｖａｎｄｅｒｍｏｎｄｅ行列と表される。
【数２】
2016127440.tif 000004
【数３】
2016127440.tif 000005
【０００６】
これにより、第１の受信アンテナＲ１１が第１の送信アンテナＴ１１から受信した信号に対する、第２の送信アンテナＴ２１から送信された信号の干渉を抑制できる。例えば、上記方式は、ＶＦＤＭ（Ｖａｎｄｅｒｍｏｎｄｅ−Ｓｕｂｓｐａｃｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式と表される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２０１２−５１０１８７号公報
【特許文献２】特表２００８−５０３１５０号公報
【特許文献３】特表２０１０−５１５４０３号公報
【特許文献４】特表２００７−５２７６８０号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｌ．Ｓ．Ｃａｒｄｏｓｏ、外３名、「Ｖａｎｄｅｒｍｏｎｄｅ−Ｓｕｂｓｐａｃｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ  Ｒｅｃｅｉｖｅｒ  Ａｎａｌｙｓｉｓ」、２０１０  ＩＥＥＥ  ２１ｓｔ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｉｎｄｏｏｒ  ａｎｄ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｒａｄｉｏ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  （ＰＩＭＲＣ）、２０１０年９月、ｐｐ．２９３−２９８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、複数の送信アンテナを用いて第２の信号Ｓ２を送信する場合に重みを決定する方法については、いずれの文献にも開示されていない。このため、複数の送信アンテナを用いて第２の信号Ｓ２を送信する場合において、第１の受信アンテナＲ１１により受信される第１の信号Ｓ１の品質（換言すると、受信信号の品質）が低下することがある。
【００１０】
一つの側面として、本発明の目的の一つは、受信信号の品質の低下を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
一つの側面では、無線通信システムは、複数の送信アンテナと、１以上の受信アンテナと、制御部と、を備える。制御部は、チャネル行列から上記複数の送信アンテナの数に応じた数の要素を選択して得られる複数の行列をブロックとして有するブロック行列との積が零行列となる重み行列に基づいて、上記複数の送信アンテナから送信される信号に対する重みを制御する。チャネル行列は、上記複数の送信アンテナと上記受信アンテナとの間の複数の伝搬チャネルを表す。ブロック行列は、区分行列と表されてよい。
【発明の効果】
【００１２】
受信信号の品質の低下を抑制する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】無線通信システムにおける通信の一例を表す説明図である。
【図２】無線通信システムにおける通信の一例を表す説明図である。
【図３】第１実施形態の無線通信システムの構成の一例を表すブロック図である。
【図４】図３の第２の送信装置の構成の一例を表すブロック図である。
【図５】図３の第２の受信装置の構成の一例を表すブロック図である。
【図６】図４の送信重み算出部の構成の一例を表すブロック図である。
【図７】図６のヤコビ行列算出部の構成の一例を表すブロック図である。
【図８】第１実施形態の変形例の無線通信システムの構成の一例を表すブロック図である。
【図９】第１実施形態の変形例の無線通信システムの構成の一例を表すブロック図である。
【図１０】第２実施形態の第２の送信装置の構成の一例を表すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
第１の信号を送信する送信アンテナと異なる複数の送信アンテナを用いて第２の信号を送信することがある。この無線通信システムにＶＦＤＭ方式を適用することが想定される。例えば、図２に示すように、無線通信システムは、第３の送信アンテナＴ１１から、第１の受信アンテナＲ１１及び第２の受信アンテナＲ１２へ第１の信号Ｓ１を送信する。更に、無線通信システムは、第１の送信アンテナＴ２１及び第２の送信アンテナＴ２２から第３の受信アンテナＲ２１へ第２の信号Ｓ２を送信する。
【００１５】
更に、第１の送信アンテナＴ２１及び第２の送信アンテナＴ２２のそれぞれと、第１の受信アンテナＲ１１及び第２の受信アンテナＲ１２のそれぞれと、の間で信号を伝搬する伝搬路が３つである場合を想定する。この場合において、第１の送信アンテナＴ２１及び第２の送信アンテナＴ２２のそれぞれから、同一の信号要素τ０〜τ４が送信される場合を想定する。第１の受信アンテナＲ１１により受信される信号に含まれる信号要素ρ００〜ρ０２、及び、第２の受信アンテナＲ１２により受信される信号に含まれる信号要素ρ１０〜ρ１２は、数式４により表される。
【数４】
2016127440.tif 000006
【００１６】
ａ０〜ａ２は、３つの伝搬路に対する、第１の送信アンテナＴ２１と第１の受信アンテナＲ１１との間の伝搬チャネルをそれぞれ表す。ｂ０〜ｂ２は、３つの伝搬路に対する、第２の送信アンテナＴ２２と第１の受信アンテナＲ１１との間の伝搬チャネルをそれぞれ表す。ｃ０〜ｃ２は、３つの伝搬路に対する、第１の送信アンテナＴ２１と第２の受信アンテナＲ１２との間の伝搬チャネルをそれぞれ表す。ｄ０〜ｄ２は、３つの伝搬路に対する、第２の送信アンテナＴ２２と第２の受信アンテナＲ１２との間の伝搬チャネルをそれぞれ表す。
【００１７】
例えば、未知変数θに対する、数式５及び数式６により表される方程式の解αのべき乗と、未知変数ωに対する、数式５及び数式６により表される方程式の解γのべき乗と、を重みとして、ある信号要素τ０に乗じた第２の信号を送信することが想定される。
【数５】
2016127440.tif 000007
【数６】
2016127440.tif 000008
【００１８】
しかしながら、この場合、数式７により表されるように、第１の受信アンテナＲ１１及び第２の受信アンテナＲ１２により受信される信号に含まれる信号要素ρ００〜ρ１２のすべてを０にすることができない。ε０１〜ε１２は、０と異なる値を表す。
【数７】
2016127440.tif 000009
【００１９】
従って、複数の送信アンテナＴ２１及びＴ２２を用いて第２の信号Ｓ２を送信する場合において、第１の受信アンテナＲ１１及び第２の受信アンテナＲ１２により受信される第１の信号Ｓ１の品質（換言すると、受信信号の品質）が低下することがある。
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。ただし、以下に説明される実施形態は例示である。従って、以下に明示しない種々の変形や技術が実施形態に適用されることは排除されない。なお、以下の実施形態で用いる図面において、同一の符号を付した部分は、変更又は変形が明示されない限り、同一若しくは同様の部分を表す。
【００２１】
＜第１実施形態＞
（構成）
例えば、図３に示すように、第１実施形態の無線通信システム１は、第１の送信装置１１と、第１の受信装置２１と、第２の送信装置１２と、第２の受信装置２２と、を備える。
【００２２】
第１の送信装置１１は、２つの送信アンテナＴ１１及びＴ１２を備える。第１の受信装置２１は、２つの受信アンテナＲ１１及びＲ１２を備える。第２の送信装置１２は、２つの送信アンテナＴ２１及びＴ２２を備える。第２の受信装置２２は、１つの受信アンテナＲ２１を備える。
【００２３】
第１の送信装置１１が備える送信アンテナの数は、３以上であってよい。第１の受信装置２１が備える受信アンテナの数は、１又は３以上であってよい。第２の送信装置１２が備える送信アンテナの数は、３以上であってよい。第２の受信装置２２が備える受信アンテナの数は、２以上であってよい。
【００２４】
第１の送信装置１１は、２つの送信アンテナＴ１１及びＴ１２を介して第１の通信方式に従って第１の信号Ｓ１を送信する。例えば、第１の通信方式は、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）方式である。なお、第１の通信方式は、ＬＴＥ方式と異なる通信方式（例えば、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ、又は、ＷｉＭＡＸ等の方式）であってもよい。ＷｉＭＡＸは、Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ  Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ  ｆｏｒ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ａｃｃｅｓｓの略記である。
【００２５】
また、第１の通信方式は、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式であってよい。また、第１の通信方式は、Ｃｙｃｌｉｃ  Ｐｒｅｆｉｘを用いる通信方式であってよい。
【００２６】
第１の受信装置２１は、第１の送信装置１１から送信された第１の信号Ｓ１を、２つの受信アンテナＲ１１及びＲ１２を介して第１の通信方式に従って受信する。本例では、第１の送信装置１１及び第２の送信装置１２は、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  ａｎｄ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）方式に従って通信を行なう。
本例では、第１の送信装置１１及び第１の受信装置２１は、第１の無線通信システムを形成する、と捉えられてよい。
【００２７】
第２の送信装置１２は、２つの送信アンテナＴ２１及びＴ２２を介して第２の通信方式に従って第２の信号Ｓ２を送信する。本例では、第２の信号Ｓ２は、第１の信号Ｓ１と同じ周波数を有する。本例では、第２の信号Ｓ２は、第１の信号Ｓ１と並列に（例えば、同時に）送信される。本例では、第２の通信方式は、第１の通信方式と異なる。
【００２８】
本例では、第２の通信方式は、送信重みを算出するとともに、算出された送信重みが乗じられた送信信号を送信する方式である。第２の通信方式については後述する。
第２の受信装置２２は、第２の送信装置１２から送信された第２の信号Ｓ２を、１つの受信アンテナＲ２１を介して第２の通信方式に従って受信する。
本例では、第２の送信装置１２及び第２の受信装置２２は、第２の無線通信システムを形成する、と捉えられてよい。
【００２９】
本例では、第２の送信装置１２及び第１の受信装置２１は、固定されている。例えば、第２の送信装置１２及び第１の受信装置２１のそれぞれは、基地局であってよい。
【００３０】
この場合、第２の送信装置１２が備える送信アンテナＴ２１及びＴ２２と、第１の受信装置２１が備える受信アンテナＲ１１及びＲ１２と、の間の伝搬チャネルは、時間の経過に伴って変化しにくい。そこで、本例では、第１の受信装置２１は、第２の送信装置１２が備える送信アンテナＴ２１及びＴ２２と、第１の受信装置２１が備える受信アンテナＲ１１及びＲ１２と、の間の伝搬チャネルを予め測定する。
【００３１】
本例では、伝搬チャネルは、第２の送信装置１２が備える送信アンテナＴ２１及びＴ２２から、第１の受信装置２１が備える受信アンテナＲ１１及びＲ１２への伝搬チャネルである。第１の受信装置２１は、測定した伝搬チャネルを表す情報を第２の送信装置１２へ通知する。
【００３２】
第２の送信装置１２は、通知された情報が表す伝搬チャネルに基づいて送信重みを算出し、算出した送信重みを保持する。なお、送信重みの算出については後述する。送信重みの算出は、送信重みの決定の一例である。
【００３３】
例えば、図４に示すように、第２の送信装置１２は、送信信号処理部１２１と、送信重み算出部１２２と、乗算部１２３と、を備える。
送信信号処理部１２１は、送信信号を生成する。
送信重み算出部１２２は、第１の受信装置２１から通知された情報が表す伝搬チャネルに基づいて送信重みを算出する。送信重み算出部１２２は、第２の送信装置１２が備える複数の送信アンテナＴ２１及びＴ２２から送信される信号に対する送信重みを制御する制御部の一例である。
【００３４】
乗算部１２３は、送信信号処理部１２１により生成された送信信号に、送信重み算出部１２２により算出された送信重みを乗じ、送信重みが乗じられた送信信号を、２つの送信アンテナＴ２１及びＴ２２を介して送信する。
【００３５】
なお、第２の送信装置１２の機能の少なくとも一部は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）、又は、プログラム可能な論理回路装置（ＰＬＤ；Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ）により実現されてよい。また、第２の送信装置１２の機能の少なくとも一部は、プログラムを予め記憶する記憶装置と、記憶装置に記憶されているプログラムを実行する処理装置と、により実現されてよい。
【００３６】
例えば、図５に示すように、第２の受信装置２２は、伝搬チャネル推定部２２１と、受信重み算出部２２２と、乗算部２２３と、受信信号処理部２２４と、を備える。
【００３７】
伝搬チャネル推定部２２１は、第２の送信装置１２が備える送信アンテナＴ２１及びＴ２２と、受信アンテナＲ２１と、の間の重み付加伝搬チャネルを推定する。重み付加伝搬チャネルは、第２の送信装置１２が備える送信アンテナＴ２１及びＴ２２と、受信アンテナＲ２１と、の間の伝搬チャネルＨと、送信重みＷと、の積ＨＷである。
【００３８】
本例では、伝搬チャネル推定部２２１は、第２の送信装置１２からの、既知信号に送信重みが乗じられた信号が受信アンテナＲ２１により受信された場合、受信された信号と、既知信号と、に基づいて重み付加伝搬チャネルを推定する。本例では、既知信号は、第２の送信装置１２と第２の受信装置２２とにより予め知られている信号である。
【００３９】
受信重み算出部２２２は、伝搬チャネル推定部２２１により推定された重み付加伝搬チャネルＨＷと、数式８と、に基づいて、受信重みＷＲを算出する。ΩＨは、行列Ωの複素共役転置行列を表す。Ｉは、単位行列を表す。σ２は、雑音電力を表す。
【数８】
2016127440.tif 000010
【００４０】
換言すると、本例では、受信重み算出部２２２は、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅｄ  Ｅｒｒｏｒ）規範に従って、受信重みＷＲを算出する。
【００４１】
乗算部２２３は、受信重み算出部２２２により算出された受信重みを、受信アンテナＲ２１により受信された信号に乗じる。これにより、受信アンテナＲ２１によって受信された信号は、復調される。
受信信号処理部２２４は、乗算部２２３によって、受信重みが乗じられた信号を処理する。例えば、受信信号処理部２２４は、受信重みが乗じられた信号に対して誤り訂正処理を行なってよい。
【００４２】
なお、第２の受信装置２２の機能の少なくとも一部は、ＬＳＩ又はＰＬＤにより実現されてよい。また、第２の受信装置２２の機能の少なくとも一部は、プログラムを予め記憶する記憶装置と、記憶装置に記憶されているプログラムを実行する処理装置と、により実現されてよい。
【００４３】
送信重み算出部１２２による送信重みの算出について説明を加える。
例えば、上述した場合と同様に、第２の送信装置１２が備える２つの送信アンテナＴ２１及びＴ２２のそれぞれと、第１の受信装置２１が備える２つの受信アンテナＲ１１及びＲ１２のそれぞれと、の間で信号を伝搬する伝搬路が３つである場合を想定する。
【００４４】
この場合において、２つの送信アンテナＴ２１及びＴ２２から、送信重みｗ００〜ｗ１４が乗じられた信号要素τ０が送信されるとともに、２つの送信アンテナＴ２１及びＴ２２のそれぞれから送信される送信信号が５つの信号要素を含む場合を想定する。この場合、受信アンテナＲ１１により受信される信号に含まれる信号要素ρ００〜ρ０２、及び、受信アンテナＲ１２により受信される信号に含まれる信号要素ρ１０〜ρ１２は、数式９により表される。
【数９】
2016127440.tif 000011
【００４５】
ａ０〜ａ２は、３つの伝搬路に対する、送信アンテナＴ２１と受信アンテナＲ１１との間の伝搬チャネルＣ１１をそれぞれ表す。ｂ０〜ｂ２は、３つの伝搬路に対する、送信アンテナＴ２２と受信アンテナＲ１１との間の伝搬チャネルＣ１２をそれぞれ表す。ｃ０〜ｃ２は、３つの伝搬路に対する、送信アンテナＴ２１と受信アンテナＲ１２との間の伝搬チャネルＣ２１をそれぞれ表す。ｄ０〜ｄ２は、３つの伝搬路に対する、送信アンテナＴ２２と受信アンテナＲ１２との間の伝搬チャネルＣ２２をそれぞれ表す。
【００４６】
ｗ００〜ｗ０４は、送信アンテナＴ２１を介して送信される信号要素τ０に、信号要素の時間長が経過する毎に順次に乗じられる送信重みをそれぞれ表す。ｗ１０〜ｗ１４は、送信アンテナＴ２２を介して送信される信号要素τ０に、信号要素の時間長が経過する毎に順次に乗じられる送信重みをそれぞれ表す。
本例では、数式９における右辺の１番目の行列は、チャネル行列と表されてよい。
【００４７】
数式９における、左辺の行列、及び、右辺の１番目の行列の、２行目の要素と４行目の要素とを互いに置換すると、数式９は、数式１０により表される。
【数１０】
2016127440.tif 000012
【００４８】
更に、数式１０における、左辺の行列、及び、右辺の１番目の行列の、３行目の要素及び４行目の要素と、４行目の要素及び５行目の要素と、を順次に互いに置換すると、数式１０は、数式１１により表される。
【数１１】
2016127440.tif 000013
【００４９】
数式９における左辺の行列は、ある受信アンテナに対する信号要素を時間の経過に伴って順に並べた行列であるブロックを、２つの受信アンテナＲ１１及びＲ１２に対して順に並べたブロック行列である、と捉えられてよい。一方、数式１１における左辺の行列は、ある時間に対する信号要素を２つの受信アンテナＲ１１及びＲ１２に対して順に並べた行列であるブロックを、時間の経過に伴って順に並べたブロック行列である、と捉えられてよい。
【００５０】
数式１１において、右辺の１番目の行列の、２列目の要素及び６列目の要素を互いに置換するとともに、右辺の２番目の行列の、２行目の要素及び６行目の要素を互いに置換すると、数式１１は、数式１２により表される。
【数１２】
2016127440.tif 000014
【００５１】
更に、数式１２における、右辺の１番目の行列の下記の（Ａ１）〜（Ａ５）の要素に対する相互の置換と、右辺の２番目の行列の下記の（Ｂ１）〜（Ｂ５）の要素に対する相互の置換と、を順次に行なうと、数式１２は、数式１３により表される。
（Ａ１）３列目の要素及び６列目の要素
（Ｂ１）３行目の要素及び６行目の要素
（Ａ２）４列目の要素及び７列目の要素
（Ｂ２）４行目の要素及び７行目の要素
（Ａ３）５列目の要素及び６列目の要素
（Ｂ３）５行目の要素及び６行目の要素
（Ａ４）６列目の要素及び８列目の要素
（Ｂ４）６行目の要素及び８行目の要素
（Ａ５）８列目の要素及び９列目の要素
（Ｂ５）８行目の要素及び９行目の要素
【数１３】
2016127440.tif 000015
【００５２】
数式１１における右辺の２番目の行列は、ある送信アンテナに対する信号要素を時間の経過に伴って順に並べた行列であるブロックを、２つの送信アンテナＴ２１及びＴ２２に対して順に並べたブロック行列である、と捉えられてよい。一方、数式１３における右辺の２番目の行列は、ある時間に対する信号要素を２つの送信アンテナＴ２１及びＴ２２に対して順に並べた行列であるブロックを、時間の経過に伴って順に並べたブロック行列である、と捉えられてよい。
【００５３】
数式１３における右辺の１番目の行列の要素のうちの、零でない要素からなる２行２列の３つのブロックを、数式１４乃至数式１６により表されるように、正方行列Ａ０〜Ａ２によって表すと、数式１３における右辺の１番目の行列Ｈは、数式１７により表される。数式１７により表される行列Ｈは、ブロック単位のＴｏｅｐｌｉｔｚ行列、又は、ブロックＴｏｅｐｌｉｔｚ行列である、と捉えられてよい。数式１７により表される行列Ｈは、数式９における右辺の１番目の行列から、第２の送信装置１２が備える送信アンテナの数に応じた数の要素を選択して得られる複数の行列Ａ０〜Ａ２をブロックとして有するブロック行列である、と捉えられてよい。
【数１４】
2016127440.tif 000016
【数１５】
2016127440.tif 000017
【数１６】
2016127440.tif 000018
【数１７】
2016127440.tif 000019
【００５４】
従って、未知変数を要素として有する２行２列の正方行列Ｘに対する、数式１８により表される方程式の解Ｓ１及びＳ２の、指数が異なる複数のべき乗をブロックとして有するブロック行列と、行列Ｈと、の積は、数式１９により表されるように零行列となる。換言すると、未知変数を要素として有する２行２列の正方行列Ｘに対する、数式１８により表される方程式の解Ｓ１及びＳ２の、指数が異なる複数のべき乗をブロックとして有するブロック行列と、行列Ｈと、は、直交する。
【数１８】
2016127440.tif 000020
【数１９】
2016127440.tif 000021
【００５５】
本例では、数式１８により表される方程式は、多変数の非線形連立方程式である、と捉えられてよい。また、本例では、数式１９における左辺の２番目の行列は、ブロック単位のＶａｎｄｅｒｍｏｎｄｅ行列、又は、ブロックＶａｎｄｅｒｍｏｎｄｅ行列である、と捉えられてよい。
【００５６】
本例では、数式１９における左辺の２番目の行列は、数式２０により表されるように、重み行列Ｗと表される。
【数２０】
2016127440.tif 000022
【００５７】
本例では、送信重み算出部１２２は、数式２１により表されるように、重み行列Ｗが有する、いずれかの列を送信重みｗ００〜ｗ１４として用いる。Ｗｍｎは、重み行列Ｗのｍ行ｎ列の要素を表す。ｍは、１から重み行列Ｗの列の数（本例では、４）までの整数を表す。ｎは、１から重み行列Ｗの行の数（本例では、１０）までの整数を表す。
【数２１】
2016127440.tif 000023
【００５８】
ところで、上述した例においては、第２の送信装置１２が備える送信アンテナの数が２であり、第１の受信装置２１が備える受信アンテナの数が２であり、伝搬路の数が３であり、且つ、送信信号に含まれる信号要素の数が５である場合が想定されている。送信アンテナの数、受信アンテナの数、伝搬路の数、及び、送信信号に含まれる信号要素の数を一般化すると、チャネル行列Ｈは、数式２２により表される。
【数２２】
2016127440.tif 000024
【００５９】
Ｎは、伝搬路の数から１を減じた値を表す。Ａｉは、ｉ番目の伝搬路に対する、ＮＲＸ行ＮＴＸ列の行列を表す。ｉは、０からＮまでの整数を表す。ＮＲＸは、第１の受信装置２１が備える受信アンテナの数を表す。ＮＴＸは、第２の送信装置１２が備える送信アンテナの数を表す。
【００６０】
Ａｉのｕ行ｖ列の要素は、第１の受信装置２１が備える複数の受信アンテナのうちのｕ番目の受信アンテナと、第２の送信装置１２が備える複数の送信アンテナのうちのｖ番目の送信アンテナと、の間の伝搬チャネルを表す。ｕは、１からＮＲＸまでの整数を表す。ｖは、１からＮＴＸまでの整数を表す。
【００６１】
チャネル行列Ｈの列の数は、第２の送信装置１２が備える送信アンテナの数ＮＴＸと、送信信号に含まれる信号要素の数Ｚと、の積と等しい。
この場合、重み行列Ｗは、数式２３により表されるように、ＮＴＸ行ＮＴＸ列の正方行列Ｓ１〜ＳＭの、指数が異なる複数のべき乗をブロックとして有するブロック行列である。本例では、各行列Ｓ１〜ＳＭは、ＮＴＸ行ＮＴＸ列の正方行列であるから、第２の送信装置１２が備える送信アンテナの数ＮＴＸに応じた数の要素を有する。行列Ｓ１〜ＳＭは、未知変数を要素として有するＮＴＸ行ＮＴＸ列の正方行列Ｘに対する、数式２４により表される方程式の解である。Ｍは、数式２４により表される方程式の解の数を表す。
【数２３】
2016127440.tif 000025
【数２４】
2016127440.tif 000026
【００６２】
従って、本例では、送信重み算出部１２２は、数式２４により表される方程式の解を求めることにより、数式２３により表される重み行列Ｗを算出する。これにより、送信重み算出部１２２は、送信重みを算出する。本例では、数式２４により表される方程式の解は、多変数関数に対するニュートン法を用いることにより求められる。
【００６３】
また、未知変数を要素として有するＮＴＸ行ＮＴＸ列の正方行列Ｘに対する、数式２４により表される方程式の解Ｓ１〜ＳＭの、指数が異なる複数のべき乗をブロックとして有するブロック行列Ｗと、行列Ｈと、の積は、数式２５により表されるように零行列となる。換言すると、未知変数を要素として有するＮＴＸ行ＮＴＸ列の正方行列Ｘに対する、数式２４により表される方程式の解Ｓ１〜ＳＭの、指数が異なる複数のべき乗をブロックとして有するブロック行列Ｗと、行列Ｈと、は、直交する。
【数２５】
2016127440.tif 000027
【００６４】
送信重み算出部１２２が用いるニュートン法について説明を加える。
Ｌ個の未知変数ｘ１〜ｘＬに対する、Ｌ個の方程式は、数式２６により表される。Ｌは、１以上の整数を表す。
【数２６】
2016127440.tif 000028
【００６５】
ｘは、数式２７により表される。ΩＴは、行列Ωの転置行列を表す。行列ｘの列の数が１であるから、行列ｘは、ベクトルｘと表されてもよい。
【数２７】
2016127440.tif 000029
【００６６】
ｆ（ｘ）は、数式２８により表される。ｆ１（ｘ）〜ｆＬ（ｘ）は、Ｌ個の関数を表す。関数行列ｆ（ｘ）の列の数が１であるから、関数行列ｆ（ｘ）は、関数ベクトルｆ（ｘ）と表されてもよい。関数行列は、関数を要素として有する行列である。
【数２８】
2016127440.tif 000030
【００６７】
ニュートン法においては、数式２９に基づいて、ベクトルｘを繰り返し算出することにより、数式２６により表される方程式の解が求められる。ベクトルｘ（ｔ）は、ｔ回目に算出されるベクトルｘを表す。ｔは、１以上の整数を表す。ベクトルｘ（０）は、ベクトルｘの初期値として予め定められる値を表す。ニュートン法において、数式２９に基づいて算出されるベクトルｘ（ｔ＋１）は、算出の回数ｔの増加に伴って、初期値ｘ（０）に近い解に収束する。
【数２９】
2016127440.tif 000031
【００６８】
Ｊは、ヤコビ行列を表す。ヤコビ行列Ｊのｋ行ｌ列の要素Ｊｋｌ（ｘ）は、数式３０により表される。ｋ及びｌのそれぞれは、１からＬまでの整数を表す。
【数３０】
2016127440.tif 000032
【００６９】
数式２４における左辺を関数行列Ｙ（Ｘ）により表すと、数式２４は、数式３１により表される。なお、数式２６乃至数式３０における、ｘ、ｆ、及び、Ｊと、数式３１における、Ｘ、及び、Ｙと、の関係については後述する。
【数３１】
2016127440.tif 000033
【００７０】
関数行列Ｙ（Ｘ）は、行列のべき乗を含む。行列のべき乗の導関数は、スカラ変数のべき乗の導関数よりも導出されにくい。例えば、行列のべき乗を展開した後に、解析的に導関数を導出することが考えられる。しかしながら、べき乗の指数、又は、行列のサイズが大きくなるほど、解析的に導関数を導出することは困難になる。そこで、本例では、送信重み算出部１２２は、後述するように、ヤコビ行列を算出する。
【００７１】
ところで、Ｒ行Ｒ列の正方行列Γ及びΨの要素が変数ξの関数である場合、行列Γと行列Ψとの積ΓΨのｇ行ｈ列の要素（ΓΨ）ｇｈの、変数ξに関する微分は、数式３２により表される。Ｒは、２以上の整数を表す。Γｇｒは、行列Γのｇ行ｒ列の要素を表す。Ψｒｈは、行列Ψのｒ行ｈ列の要素を表す。ｒ、ｇ、及び、ｈのそれぞれは、１からＲまでの整数を表す。
【数３２】
2016127440.tif 000034
【００７２】
従って、行列Γと行列Ψとの積ΓΨの、変数ξに関する微分は、数式３３により表される。行列の微分は、行列の各要素の微分を要素とする行列を表す。
【数３３】
2016127440.tif 000035
【００７３】
数式３３によれば、行列Ｘのべき乗の、変数ξに関する微分は、数式３４により表される。
【数３４】
2016127440.tif 000036
【００７４】
数式３４においては、行列Ｘのべき乗の微分は、行列Ｘの微分と、行列Ｘのべき乗と、の積により表される。更に、行列Ｘのｍ行ｎ列の要素Ｘｍｎの、行列Ｘのｐ行ｑ列の要素Ｘｐｑに関する微分は、数式３５により表される。ｍ、ｎ、ｐ、及び、ｑのそれぞれは、１からＮＴＸまでの整数を表す。
【数３５】
2016127440.tif 000037
【００７５】
例えば、ＮＴＸが２である場合、数式３６により表される行列Ｘの、行列Ｘの１行１列の要素Ｘ１１に関する微分は、数式３７により表される。
【数３６】
2016127440.tif 000038
【数３７】
2016127440.tif 000039
【００７６】
従って、関数行列Ｙ（Ｘ）の、行列Ｘのｐ行ｑ列の要素Ｘｐｑに関する微分は、数式３８により表される。
【数３８】
2016127440.tif 000040
【００７７】
行列Ｘの微分は、数式３５に表されるように、０又は１の定数のみを要素として有する行列である。従って、数式３８によれば、関数行列Ｙ（Ｘ）の、行列Ｘのｐ行ｑ列の要素Ｘｐｑに関する微分は、行列の積及び和により算出される。
【００７８】
数式２６乃至数式３０における、ｘ、ｆ、及び、Ｊと、数式３１、数式３５及び数式３８における、Ｘ、及び、Ｙと、の関係は、数式３９乃至数式４３により表される。
【数３９】
2016127440.tif 000041
【数４０】
2016127440.tif 000042
【数４１】
2016127440.tif 000043
【数４２】
2016127440.tif 000044
【数４３】
2016127440.tif 000045
【００７９】
例えば、図６に示すように、送信重み算出部１２２は、切替器１２２ａと、第１の行列ベクトル変換部１２２ｂと、ヤコビ行列算出部１２２ｃと、関数行列算出部１２２ｄと、第２の行列ベクトル変換部１２２ｅと、変化量算出部１２２ｆと、を備える。更に、例えば、送信重み算出部１２２は、加算部１２２ｇと、ベクトル行列変換部１２２ｈと、を備える。
【００８０】
切替器１２２ａは、送信重み算出部１２２が、行列Ｘを未だ算出していない場合、所定の初期値Ｘ０を、第１の行列ベクトル変換部１２２ｂ、ヤコビ行列算出部１２２ｃ、及び、関数行列算出部１２２ｄへ入力する。送信重み算出部１２２は、初期値Ｘ０を予め記憶する。
【００８１】
切替器１２２ａは、送信重み算出部１２２が、行列Ｘを既に算出している場合、ベクトル行列変換部１２２ｈにより変換された行列Ｘを、第１の行列ベクトル変換部１２２ｂ、ヤコビ行列算出部１２２ｃ、及び、関数行列算出部１２２ｄへ入力する。
【００８２】
ヤコビ行列算出部１２２ｃ及び関数行列算出部１２２ｄには、第１の受信装置２１から通知された情報が表す伝搬チャネルを要素として有する行列Ａ０〜ＡＮが入力される。
関数行列算出部１２２ｄは、数式３１と、入力された行列Ｘ及び行列Ａ０〜ＡＮと、に基づいて、行列Ｙを算出する。
ヤコビ行列算出部１２２ｃは、後述するように、入力された行列Ｘ及び行列Ａ０〜ＡＮに基づいて、ヤコビ行列Ｊを算出する。
【００８３】
第１の行列ベクトル変換部１２２ｂは、数式３９及び数式４３に基づいて、入力された行列Ｘをベクトルｘに変換する。
第２の行列ベクトル変換部１２２ｅは、数式４０及び数式４３に基づいて、関数行列算出部１２２ｄにより算出された関数行列Ｙを関数ベクトルｆに変換する。
【００８４】
変化量算出部１２２ｆは、第２の行列ベクトル変換部１２２ｅにより変換された関数ベクトルｆと、ヤコビ行列算出部１２２ｃにより算出されたヤコビ行列Ｊと、に基づいて、変化量ベクトルを算出する。変化量ベクトルは、ヤコビ行列Ｊの逆行列Ｊ−１と、関数ベクトルｆと、の積の各要素に−１が乗じられたベクトル−Ｊ−１ｆである。
【００８５】
加算部１２２ｇは、第１の行列ベクトル変換部１２２ｂにより変換されたベクトルｘと、変化量算出部１２２ｆにより算出された変化量ベクトル−Ｊ−１ｆと、の和をベクトルｘとして算出する。
ベクトル行列変換部１２２ｈは、数式３９及び数式４３に基づいて、加算部１２２ｇにより算出されたベクトルｘを行列Ｘに変換する。
【００８６】
このようにして、送信重み算出部１２２は、行列Ｘの１回目の算出において、初期値Ｘ０に基づいて行列Ｘを算出し、行列Ｘの２回目以降の算出において、前回に算出された行列Ｘに基づいて行列Ｘを算出する。更に、送信重み算出部１２２は、算出される行列Ｘが収束した場合、算出された行列Ｘを数式２４により表される方程式の解として用いることにより、数式２３に基づいて送信重みを算出する。
【００８７】
ヤコビ行列算出部１２２ｃによるヤコビ行列Ｊの算出について説明を加える。
例えば、図７に示すように、ヤコビ行列算出部１２２ｃは、行列微分算出部１２２ｃ１と、関数微分算出部１２２ｃ２と、行列変換部１２２ｃ３と、を備える。
【００８８】
行列微分算出部１２２ｃ１は、数式３５に基づいて、行列Ｘの、行列Ｘのｐ行ｑ列の要素Ｘｐｑに関する微分を算出する。行列微分算出部１２２ｃ１は、ｐ及びｑのすべての組み合わせに対して、行列Ｘの微分の算出を行なう。
【００８９】
関数微分算出部１２２ｃ２は、数式３８と、行列微分算出部１２２ｃ１により算出された行列Ｘの微分と、入力された行列Ｘ及び行列Ａ０〜ＡＮと、に基づいて、関数行列Ｙの、行列Ｘのｐ行ｑ列の要素Ｘｐｑに関する微分を算出する。関数微分算出部１２２ｃ２は、ｐ及びｑのすべての組み合わせに対して、関数行列Ｙの微分の算出を行なう。
【００９０】
行列変換部１２２ｃ３は、数式４１乃至数式４３に基づいて、関数微分算出部１２２ｃ２により算出された関数行列Ｙの微分をヤコビ行列Ｊに変換する。これにより、ヤコビ行列算出部１２２ｃは、ヤコビ行列Ｊを算出する。
このように、本例では、ヤコビ行列算出部１２２ｃは、行列の積及び和を算出することにより、ヤコビ行列を算出する。従って、ヤコビ行列を容易に算出できる。
【００９１】
（動作）
無線通信システム１の動作について説明する。
第１の受信装置２１は、第２の送信装置１２が備える送信アンテナＴ２１及びＴ２２と、第１の受信装置２１が備える受信アンテナＲ１１及びＲ１２と、の間の伝搬チャネルを予め測定する。そして、第１の受信装置２１は、測定した伝搬チャネルを表す情報を第２の送信装置１２へ通知する。
【００９２】
次いで、第２の送信装置１２は、通知された情報が表す伝搬チャネルに基づいて送信重みを算出し、算出した送信重みを保持する。
そして、第２の送信装置１２は、保持している送信重みが既知信号に乗じられた信号を、２つの送信アンテナＴ２１及びＴ２２を介して送信する。
【００９３】
これにより、第２の受信装置２２は、第２の送信装置１２からの、既知信号に送信重みが乗じられた信号を受信アンテナＲ２１を介して受信する。そして、第２の受信装置２２は、受信した信号と、既知信号と、に基づいて重み付加伝搬チャネルを推定する。次いで、第２の受信装置２２は、推定した重み付加伝搬チャネルに基づいて、受信重みを算出する。
【００９４】
更に、第２の送信装置１２は、保持している送信重みが乗じられた送信信号を、２つの送信アンテナＴ２１及びＴ２２を介して送信する。本例では、送信重みが乗じられた送信信号は、第２の信号Ｓ２とも表される。
これにより、第２の受信装置２２は、第２の送信装置１２からの信号を受信アンテナＲ２１を介して受信し、受信した信号に、算出した受信重みを乗じることにより、受信した信号を復調する。
【００９５】
一方、第１の送信装置１１は、２つの送信アンテナＴ１１及びＴ１２を介して第１の通信方式に従って第１の信号Ｓ１を送信する。これにより、第１の受信装置２１は、第１の送信装置１１から送信された第１の信号Ｓ１を、２つの受信アンテナＲ１１及びＲ１２を介して第１の通信方式に従って受信する。
【００９６】
以上、説明したように、第１実施形態の無線通信システム１は、複数の送信アンテナＴ２１及びＴ２２と、複数の受信アンテナＲ１１及びＲ１２と、送信重み算出部１２２と、を備える。送信重み算出部１２２は、重み行列Ｗに基づいて、複数の送信アンテナＴ２１及びＴ２２から送信される信号に対する送信重みを制御する。
【００９７】
重み行列Ｗは、ブロック行列との積が零行列となる行列である。ブロック行列は、複数の送信アンテナＴ２１及びＴ２２と複数の受信アンテナＲ１１及びＲ１２との間の複数の伝搬チャネルを表すチャネル行列から複数の送信アンテナＴ２１及びＴ２２の数に応じた数の要素を選択して得られる複数の行列をブロックとして有する。
【００９８】
これによれば、複数の送信アンテナＴ２１及びＴ２２を介して第２の信号Ｓ２が送信されるとともに受信アンテナＲ２１を介して第２の信号Ｓ２が受信される場合、受信アンテナＲ１１及びＲ１２を介して受信される第１の信号Ｓ１の品質の低下を抑制できる。
【００９９】
第１実施形態の無線通信システム１において、複数の伝搬チャネルは、複数の送信アンテナＴ２１及びＴ２２と複数の受信アンテナＲ１１及びＲ１２との間で信号を伝搬する複数の伝搬路のそれぞれに対する伝搬チャネルを含む。
【０１００】
これによれば、複数の伝搬路に対する伝搬チャネルを送信重みに反映できる。従って、受信アンテナＲ１１及びＲ１２を介して受信される第１の信号Ｓ１の品質の低下を抑制できる。
【０１０１】
第１実施形態の無線通信システム１において、複数の伝搬チャネルは、複数の送信アンテナＴ２１及びＴ２２のそれぞれと、複数の受信アンテナＲ１１及びＲ１２のそれぞれと、の間の伝搬チャネルを含む。
【０１０２】
これによれば、各送信アンテナＴ２１及びＴ２２と各受信アンテナＲ１１及びＲ１２との間の伝搬チャネルを送信重みに反映できる。従って、受信アンテナＲ１１及びＲ１２を介して受信される第１の信号Ｓ１の品質の低下を抑制できる。
【０１０３】
第１実施形態の無線通信システム１において、数式２４により表される方程式の解は、当該方程式を、ニュートン法を用いて解くことにより決定される。
【０１０４】
これによれば、送信重みを容易に決定できる。
【０１０５】
第１実施形態の無線通信システム１において、関数行列Ｙ（Ｘ）の、行列Ｘのｐ行ｑ列の要素Ｘｐｑに関する微分は、数式３８に基づいて算出される。更に、行列Ｘのｍ行ｎ列の要素Ｘｍｎの、行列Ｘのｐ行ｑ列の要素Ｘｐｑに関する微分は、数式３５に基づいて算出される。
【０１０６】
これによれば、行列の積及び和を算出することにより、数式２４により表される方程式の左辺の、行列Ｘの各要素に関する微分を算出できる。従って、ニュートン法において用いられるヤコビ行列Ｊを容易に算出できる。これにより、送信重みを容易に決定できる。
【０１０７】
なお、第２の送信装置１２は、重み行列の複数の列のそれぞれを送信重みとして用いることにより、複数の異なる信号要素を並列に送信してもよい。この場合、単位時間あたりに通信される情報の量を増加できる。
【０１０８】
また、第２の送信装置１２は、第２の受信装置２２の機能を有していてもよい。第２の受信装置２２は、第２の送信装置１２の機能を有していてもよい。
【０１０９】
また、例えば、図８に示すように、無線通信システム１は、第１の受信装置２１に代えて、複数の受信アンテナＲ１１及びＲ１２をそれぞれ備える第３の受信装置２３及び第４の受信装置２４を備えてもよい。
【０１１０】
この場合、第１の送信装置１１は、２つの送信アンテナＴ１１及びＴ１２を介して第１の通信方式に従って第３の信号Ｓ３及び第４の信号Ｓ４を送信する。第３の受信装置２３は、第１の送信装置１１から送信された第３の信号Ｓ３を受信アンテナＲ１１を介して第１の通信方式に従って受信する。第４の受信装置２４は、第１の送信装置１１から送信された第４の信号Ｓ４を受信アンテナＲ１２を介して第１の通信方式に従って受信する。
【０１１１】
本例では、第３の信号Ｓ３及び第４の信号Ｓ４は、第２の信号Ｓ２と同じ周波数を有する。本例では、第３の信号Ｓ３及び第４の信号Ｓ４は、第２の信号Ｓ２と並列に（例えば、同時に）送信される。
【０１１２】
無線通信システム１によれば、この場合においても、受信アンテナＲ１１を介して受信される第３の信号Ｓ３の品質の低下を抑制できるとともに、受信アンテナＲ１２を介して受信される第４の信号Ｓ４の品質の低下を抑制できる。
【０１１３】
また、例えば、図９に示すように、無線通信システム１は、第１の送信装置１１及び第１の受信装置２１に代えて、送受信アンテナＴＲ１を備える第１の送受信装置３１と、送受信アンテナＴＲ２を備える第２の送受信装置３２と、を備えてもよい。
【０１１４】
第１の送受信装置３１は、送受信アンテナＴＲ１を介して第１の通信方式に従って第３の信号Ｓ３１を送信するとともに、第２の送受信装置３２から送信された第４の信号Ｓ３２を送受信アンテナＴＲ１を介して第１の通信方式に従って受信する。更に、第２の送受信装置３２は、送受信アンテナＴＲ２を介して第１の通信方式に従って第４の信号Ｓ３２を送信するとともに、第１の送受信装置３１から送信された第３の信号Ｓ３１を送受信アンテナＴＲ２を介して第１の通信方式に従って受信する。
【０１１５】
本例では、第３の信号Ｓ３１及び第４の信号Ｓ３２は、第２の信号Ｓ２と同じ周波数を有する。本例では、第３の信号Ｓ３１及び第４の信号Ｓ３２は、第２の信号Ｓ２と並列に（例えば、同時に）送信される。
換言すると、第１の送受信装置３１及び第２の送受信装置３２は、第１の通信方式に従って全二重通信を行なう。
【０１１６】
無線通信システム１によれば、この場合においても、送受信アンテナＴＲ２を介して受信される第３の信号Ｓ３１の品質の低下を抑制できるとともに、送受信アンテナＴＲ１を介して受信される第４の信号Ｓ３２の品質の低下を抑制できる。
【０１１７】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態の無線通信システムについて説明する。第２実施形態の無線通信システムは、第１実施形態の無線通信システムに対して、第２の送信装置が伝搬チャネルを推定する点において相違している。以下、相違点を中心として説明する。なお、第２実施形態の説明において、第１実施形態にて使用した符号と同じ符号を付したものは、同一又はほぼ同様のものである。
【０１１８】
例えば、図１０に示すように、第２実施形態の無線通信システム１は、図３の第２の送信装置１２に代えて、第２の送信装置１２Ａを備える。
【０１１９】
本例では、第２の送信装置１２Ａは、移動可能である。例えば、第２の送信装置１２Ａは、ユーザによって携帯されていてもよいし、車両等の移動体に搭載されていてもよい。なお、第２の送信装置１２Ａに代えて、又は、第２の送信装置１２Ａに加えて、第１の受信装置２１が移動可能であってもよい。
【０１２０】
この場合、第２の送信装置１２Ａが備える送信アンテナＴ２１及びＴ２２と、第１の受信装置２１が備える受信アンテナＲ１１及びＲ１２と、の間の伝搬チャネルは、時間の経過に伴って変化しやすい。そこで、本例では、第２の送信装置１２Ａは、第２の送信装置１２Ａが備える送信アンテナＴ２１及びＴ２２と、第１の受信装置２１が備える受信アンテナＲ１１及びＲ１２と、の間の伝搬チャネルを推定する。第２の送信装置１２Ａは、推定した伝搬チャネルに基づいて送信重みを算出する。
【０１２１】
第２の送信装置１２Ａは、第２の送信装置１２の図４に示す構成に加えて、チャネル推定部１２４Ａを備える。
チャネル推定部１２４Ａは、第２の送信装置１２Ａが備える送信アンテナＴ２１及びＴ２２と、第１の受信装置２１が備える受信アンテナＲ１１及びＲ１２と、の間の伝搬チャネルを推定する。
【０１２２】
本例では、第１の受信装置２１は、第１の送信装置１１の機能を有するとともに、受信アンテナＲ１１及びＲ１２を送信アンテナとしても用いる。更に、本例では、第２の送信装置１２は、第２の受信装置２２の機能を有するとともに、送信アンテナＴ２１及びＴ２２を受信アンテナとしても用いる。
【０１２３】
更に、本例では、第１の通信方式は、ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）方式に従った方式である。この場合、第２の送信装置１２Ａが備える送信アンテナＴ２１及びＴ２２と、第１の受信装置２１が備える受信アンテナＲ１１及びＲ１２と、の間の伝搬チャネルは、双方向で一致する。
【０１２４】
そこで、チャネル推定部１２４Ａは、第１の受信装置２１により送信アンテナＲ１１及びＲ１２を介して既知信号が送信された場合に、受信アンテナＴ２１及びＴ２２を介して受信した信号と、既知信号と、に基づいて伝搬チャネルを推定する。本例では、既知信号は、第１の受信装置２１と第２の送信装置１２とにより予め知られている信号である。
【０１２５】
送信重み算出部１２２は、チャネル推定部１２４Ａにより推定された伝搬チャネルに基づいて送信重みを算出する。
【０１２６】
このようにして、第２実施形態の無線通信システム１も、第１実施形態の無線通信システム１と同様の作用及び効果を奏することができる。
更に、第２実施形態の無線通信システム１によれば、時間の経過に伴って伝搬チャネルが変化する場合であっても、受信アンテナＲ１１及びＲ１２を介して受信される第１の信号Ｓ１の品質の低下を抑制できる。
【符号の説明】
【０１２７】
１      無線通信システム
１１    第１の送信装置
１２，１２Ａ  第２の送信装置
２１    第１の受信装置
２２    第２の受信装置
２３    第３の受信装置
２４    第４の受信装置
３１    第１の送受信装置
３２    第２の送受信装置
１２１  送信信号処理部
１２２  送信重み算出部
１２２ａ  切替器
１２２ｂ  第１の行列ベクトル変換部
１２２ｃ  ヤコビ行列算出部
１２２ｃ１  行列微分算出部
１２２ｃ２  関数微分算出部
１２２ｃ３  行列変換部
１２２ｄ  関数行列算出部
１２２ｅ  第２の行列ベクトル変換部
１２２ｆ  変化量算出部
１２２ｇ  加算部
１２２ｈ  ベクトル行列変換部
１２３  乗算部
１２４Ａ  チャネル推定部
２２１  伝搬チャネル推定部
２２２  受信重み算出部
２２３  乗算部
２２４  受信信号処理部
Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ２１，Ｔ２２  送信アンテナ
Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１    受信アンテナ
ＴＲ１，ＴＲ２  送受信アンテナ
【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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