(57)【要約】【課題】コードブックを簡素化して処理を軽減すること。【解決手段】第１通信装置は、Ｎ系列のデータを、コードブックに含まれるコードワードが示す係数であってデータの系列と複数の送信アンテナとの組み合わせごとの係数によって重み付けして複数の送信アンテナのそれぞれから無線送信する。生成部５０２は、複数の送信アンテナの配列方向と、複数の受信アンテナの配列方向と、の間の複数通りの角度について、その角度に対応するチャネル応答の特異値分解により得られる特異行列における左側のＮ列の行列を算出することにより、コードブックを生成する。出力部５０３は、生成部５０２によって生成されたコードブックを出力する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数系列のデータを、コードブックに含まれるコードワードが示す係数であって前記データの系列と複数の送信アンテナとの組み合わせごとの係数によって重み付けして前記複数の送信アンテナのそれぞれから無線送信する第１通信装置の前記コードブックを生成する生成装置において、
前記複数の送信アンテナの配列方向と、前記複数の送信アンテナから無線送信された各信号を複数の受信アンテナのそれぞれにより受信する第２通信装置における前記複数の受信アンテナの配列方向と、の間の複数通りの角度について、前記角度に対応する前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間のチャネル応答の特異値分解により得られる特異行列における前記データの系列と同数の列の行列を算出することにより、前記コードブックを生成する生成部と、
前記生成部によって生成された前記コードブックを出力する出力部と、
を備えることを特徴とする生成装置。
【請求項２】
前記第２通信装置は、前記複数の受信アンテナにより受信した各信号を、自装置のコードブックに含まれるコードワードが示す係数であって前記データの系列と前記複数の受信アンテナとの組み合わせごとの係数によって重み付けすることにより前記複数系列のデータを受信し、
前記生成部は、前記複数通りの角度について、前記チャネル応答の特異値分解により得られる第１特異行列における前記データの系列と同数の列の行列を算出することにより前記第１通信装置の前記コードブックを生成し、前記チャネル応答の特異値分解により得られ前記第１特異行列と異なる第２特異行列における前記データの系列と同数の列の行列を算出することにより前記第２通信装置の前記コードブックを生成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の生成装置。
【請求項３】
前記複数の送信アンテナの配列を示す情報と、前記複数の受信アンテナの配列を示す情報と、前記複数の送信アンテナから無線送信される信号の波長を示す情報と、を取得する取得部を備え、
前記生成部は、前記角度に対応する前記チャネル応答を、前記取得部によって取得された各情報と前記角度とに基づいて算出する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の生成装置。
【請求項４】
複数系列のデータを複数の送信アンテナのそれぞれから無線送信する第１通信装置の前記複数の送信アンテナから無線送信された各信号を複数の受信アンテナのそれぞれにより受信し、前記複数の受信アンテナにより受信した各信号を、コードブックに含まれるコードワードが示す係数であって前記データの系列と前記複数の受信アンテナとの組み合わせごとの係数によって重み付けすることにより前記複数系列のデータを受信する第２通信装置の前記コードブックを生成する生成装置において、
前記複数の送信アンテナの配列方向と、前記複数の受信アンテナの配列方向と、の間の複数通りの角度について、前記角度に対応する前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間のチャネル応答の特異値分解により得られる特異行列における前記データの系列と同数の列の行列を算出することにより、前記コードブックを生成する生成部と、
前記生成部によって生成された前記コードブックを出力する出力部と、
を備えることを特徴とする生成装置。
【請求項５】
複数系列のデータを、コードブックに含まれるコードワードが示す係数であって前記データの系列と複数の送信アンテナとの組み合わせごとの係数によって重み付けして前記複数の送信アンテナのそれぞれから無線送信する第１通信装置の前記コードブックを生成する生成方法において、
前記複数の送信アンテナの配列方向と、前記複数の送信アンテナから無線送信された各信号を複数の受信アンテナのそれぞれにより受信する第２通信装置における前記複数の受信アンテナの配列方向と、の間の複数通りの角度について、前記角度に対応する前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間のチャネル応答の特異値分解により得られる特異行列における前記データの系列と同数の列の行列を算出することにより、前記コードブックを生成し、
生成した前記コードブックを出力する、
ことを特徴とする生成方法。
【請求項６】
複数系列のデータを複数の送信アンテナのそれぞれから無線送信する第１通信装置の前記複数の送信アンテナから無線送信された各信号を複数の受信アンテナのそれぞれにより受信し、前記複数の受信アンテナにより受信した各信号を、コードブックに含まれるコードワードが示す係数であって前記データの系列と前記複数の受信アンテナとの組み合わせごとの係数によって重み付けすることにより前記複数系列のデータを受信する第２通信装置の前記コードブックを生成する生成方法において、
前記複数の送信アンテナの配列方向と、前記複数の受信アンテナの配列方向と、の間の複数通りの角度について、前記角度に対応する前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間のチャネル応答の特異値分解により得られる特異行列における前記データの系列と同数の列の行列を算出することにより、前記コードブックを生成し、
生成した前記コードブックを出力する、
ことを特徴とする生成方法。
【請求項７】
複数系列のデータを、第１コードブックに含まれるコードワードが示す係数であって前記データの系列と複数の送信アンテナとの組み合わせごとの係数によって重み付けして前記複数の送信アンテナのそれぞれから無線送信する第１通信装置と、
前記複数の送信アンテナから無線送信された各信号を複数の受信アンテナのそれぞれにより受信し、前記複数の受信アンテナにより受信した各信号を、第２コードブックに含まれるコードワードが示す係数であって前記データの系列と前記複数の受信アンテナとの組み合わせごとの係数によって重み付けすることにより前記複数系列のデータを受信する第２通信装置と、を含み、
前記第１コードブックおよび前記第２コードブックは、前記複数の送信アンテナの配列方向と、前記複数の受信アンテナの配列方向と、の間の複数通りの角度について、前記角度に対応する前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間のチャネル応答の特異値分解により得られる特異行列における前記データの系列と同数の列の行列を算出することにより生成されたコードブックである、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項８】
前記第１コードブックのコードワードごとに、前記第１コードブックのコードワードを前記第１通信装置の前記重み付けに設定した状態での前記第２通信装置における受信品質であって、前記複数の受信アンテナのいずれかの受信アンテナによって受信された前記複数系列のデータのいずれかのデータの受信品質を推定し、
前記第２コードブックのコードワードごとに、前記第２コードブックのコードワードを前記第２通信装置の前記重み付けに設定し、前記第１通信装置が前記複数の送信アンテナのいずれかの送信アンテナによって前記複数系列のデータのいずれかのデータを送信する状態での前記第２通信装置における受信品質を推定し、
前記第１コードブックのコードワードごとに推定した前記受信品質に基づいて選択したコードワードを前記第１通信装置の前記重み付けに設定し、
前記第２コードブックのコードワードごとに推定した前記受信品質に基づいて選択したコードワードを前記第２通信装置の前記重み付けに設定する、
制御部を含むことを特徴とする請求項７に記載の無線通信システム。
【請求項９】
前記制御部は、
前記第１コードブックのコードワードごとに推定した前記受信品質に基づいて選択した前記第１コードブックの複数のコードワードと、前記第２コードブックのコードワードごとに推定した前記受信品質に基づいて選択した前記第２コードブックの複数のコードワードと、の組み合わせごとに、前記組み合わせにおけるコードワードをそれぞれ前記第１通信装置および前記第２通信装置の前記重み付けに設定した状態で前記第２通信装置によって受信された前記複数系列のデータに基づくチャネル応答を推定し、
前記組み合わせごとに推定した前記チャネル応答に基づいて選択したコードワードを前記第１通信装置および前記第２通信装置の前記重み付けに設定する、
ことを特徴とする請求項８に記載の無線通信システム。
【請求項１０】
間引きした前記第１コードブックのコードワードごとに、前記第１コードブックのコードワードを前記第１通信装置の前記重み付けに設定した状態での前記第２通信装置における受信品質であって、前記複数の受信アンテナのいずれかの受信アンテナによって受信された前記複数系列のデータのいずれかのデータの受信品質を推定し、
間引きした前記第２コードブックのコードワードごとに、前記第２コードブックのコードワードを前記第２通信装置の前記重み付けに設定し、前記第１通信装置が前記複数の送信アンテナのいずれかの送信アンテナによって前記複数系列のデータのいずれかのデータを送信する状態での前記第２通信装置における受信品質を推定し、
前記第１コードブックのコードワードごとに推定した前記受信品質に基づいて選択した前記第１コードブックの第１コードワードおよび前記第１コードワードに基づく前記第１コードブックから間引かれたコードワードと、前記第２コードブックのコードワードごとに推定した前記受信品質に基づいて選択した前記第２コードブックの第２コードワードおよび前記第２コードワードに基づく前記第２コードブックから間引かれたコードワードと、の組み合わせごとに、前記組み合わせにおけるコードワードをそれぞれ前記第１通信装置および前記第２通信装置の前記重み付けに設定した状態で前記第２通信装置によって受信された前記複数系列のデータに基づくチャネル応答を推定し、
前記組み合わせごとに推定した前記チャネル応答に基づいて選択したコードワードを前記第１通信装置および前記第２通信装置の前記重み付けに設定する、
制御部を含むことを特徴とする請求項７に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
前記第１コードブックのコードワードごとに、前記第１コードブックのコードワードを前記第１通信装置の前記重み付けに設定した状態での前記第２通信装置における受信品質であって、前記複数の受信アンテナのいずれかの受信アンテナによって受信された前記複数系列のデータのいずれかのデータの受信品質を推定し、
前記第１コードブックのコードワードごとに推定した前記受信品質に基づいて選択したコードワードを前記第１通信装置の前記重み付けに設定し、
前記第２コードブックのコードワードごとに、前記第２コードブックのコードワードを前記第２通信装置の前記重み付けに設定し、前記選択したコードワードを前記第１通信装置の前記重み付けに設定した状態で前記第２通信装置によって受信された前記複数系列のデータに基づくチャネル応答を推定し、
前記第２コードブックのコードワードごとに推定した前記チャネル応答に基づいて選択したコードワードを前記第２通信装置の前記重み付けに設定する、
制御部を含むことを特徴とする請求項７に記載の無線通信システム。
【請求項１２】
間引きした前記第１コードブックの各コードワードと、間引きした前記第２コードブックの各コードワードと、の組み合わせごとに、前記組み合わせにおけるコードワードをそれぞれ前記第１通信装置および前記第２通信装置の前記重み付けに設定した状態で前記第２通信装置によって受信された前記複数系列のデータに基づくチャネル応答を推定し、
前記組み合わせごとに推定した前記チャネル応答に基づいて選択した前記第１コードブックの第１コードワードおよび前記第１コードワードに基づく前記第１コードブックから間引かれたコードワードと、前記組み合わせごとに推定した前記チャネル応答に基づいて選択した前記第２コードブックの第２コードワードおよび前記第２コードワードに基づく前記第２コードブックから間引かれたコードワードと、の組み合わせごとに、前記組み合わせにおけるコードワードをそれぞれ前記第１通信装置および前記第２通信装置の前記重み付けに設定した状態で前記第２通信装置によって受信された前記複数系列のデータに基づくチャネル応答を推定し、
前記組み合わせごとに推定した前記チャネル応答に基づいて選択したコードワードを前記第１通信装置および前記第２通信装置の前記重み付けに設定する、
制御部を含むことを特徴とする請求項７に記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生成装置、生成方法および無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ミリ波などの高周波無線を用いたＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ：多元入力多元出力）による空間多重が知られている（たとえば、下記特許文献１，２参照。）。また、ＭＩＭＯを用いた無線通信システムにおいて、コードブックの中から選択したコードワードを（重み係数）用いて信号の重み付けを行う構成が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１２５８９１号
【特許文献２】特開２００６−３４５５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来技術では、たとえば複数系列のデータが全アンテナに分配されて伝送される構成においてはコードブックのサイズが大きくなり、たとえばコードブックの中のコードワードを探索する処理の量が多くなるという問題がある。
【０００５】
１つの側面では、本発明は、コードブックを簡素化して処理を軽減することができる生成装置、生成方法および無線通信システム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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の一側面によれば、複数系列のデータを、コードブックに含まれるコードワードが示す係数であって前記データの系列と複数の送信アンテナとの組み合わせごとの係数によって重み付けして前記複数の送信アンテナのそれぞれから無線送信する第１通信装置の前記コードブックを生成する場合に、前記複数の送信アンテナの配列方向と、前記複数の送信アンテナから無線送信された各信号を複数の受信アンテナのそれぞれにより受信する第２通信装置における前記複数の受信アンテナの配列方向と、の間の複数通りの角度について、前記角度に対応する前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間のチャネル応答の特異値分解により得られる特異行列における前記データの系列と同数の列の行列を算出することにより、前記コードブックを生成し、生成した前記コードブックを出力する生成装置および生成方法が提供される。
【０００７】
また、本発明の別の一側面によれば、複数系列のデータを複数の送信アンテナのそれぞれから無線送信する第１通信装置の前記複数の送信アンテナから無線送信された各信号を複数の受信アンテナのそれぞれにより受信し、前記複数の受信アンテナにより受信した各信号を、コードブックに含まれるコードワードが示す係数であって前記データの系列と前記複数の受信アンテナとの組み合わせごとの係数によって重み付けすることにより前記複数系列のデータを受信する第２通信装置の前記コードブックを生成する場合に、前記複数の送信アンテナの配列方向と、前記複数の受信アンテナの配列方向と、の間の複数通りの角度について、前記角度に対応する前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間のチャネル応答の特異値分解により得られる特異行列における前記データの系列と同数の列の行列を算出することにより、前記コードブックを生成し、生成した前記コードブックを出力する生成装置および生成方法が提供される。
【０００８】
また、本発明の別の一側面によれば、複数系列のデータを、第１コードブックに含まれるコードワードが示す係数であって前記データの系列と複数の送信アンテナとの組み合わせごとの係数によって重み付けして前記複数の送信アンテナのそれぞれから無線送信する第１通信装置と、前記複数の送信アンテナから無線送信された各信号を複数の受信アンテナのそれぞれにより受信し、前記複数の受信アンテナにより受信した各信号を、第２コードブックに含まれるコードワードが示す係数であって前記データの系列と前記複数の受信アンテナとの組み合わせごとの係数によって重み付けすることにより前記複数系列のデータを受信する第２通信装置と、を含み、前記第１コードブックおよび前記第２コードブックは、前記複数の送信アンテナの配列方向と、前記複数の受信アンテナの配列方向と、の間の複数通りの角度について、前記角度に対応する前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間のチャネル応答の特異値分解により得られる特異行列における前記データの系列と同数の列の行列を算出することにより生成されたコードブックである無線通信システムが提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一側面によれば、コードブックを簡素化して処理を軽減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態にかかる無線通信システムの一例を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態にかかる各通信装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態にかかる送信ウェイト処理部の一例を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態にかかる受信ウェイト処理部の一例を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態にかかるコードブックの生成装置の一例を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態にかかる無線通信システムにおけるチャネル行列の特異値分解の一例を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態にかかる送信側のコードブックを生成するためのシミュレーションの一例を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態にかかる生成装置による送信側のコードブックの生成の一例を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態にかかる受信側のコードブックを生成するためのシミュレーションの一例を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態にかかる無線通信システムにおけるアンテナ配置の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態にかかる無線通信システムにおけるアンテナ配置の他の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、実施の形態にかかる無線通信システムにおけるコードワードの探索の実施例１を示すシーケンス図である。
【図１３】図１３は、実施の形態にかかる無線通信システムにおけるコードワードの探索の実施例２を示すシーケンス図である。
【図１４】図１４は、実施の形態にかかる無線通信システムにおけるコードワードの探索の実施例３を示すシーケンス図である。
【図１５】図１５は、実施の形態にかかる無線通信システムにおけるコードワードの探索の実施例４を示すシーケンス図である。
【図１６】図１６は、実施の形態にかかる無線通信システムにおけるコードワードの探索の実施例５を示すシーケンス図である。
【図１７】図１７は、実施の形態にかかる無線通信システムにおけるコードワードの探索の実施例６を示すシーケンス図である。
【図１８】図１８は、実施の形態にかかる生成装置により生成される１個のコードワード（角度ごとのアレイゲイン）の一例を示す図である。
【図１９】図１９は、実施の形態にかかる生成装置により生成される複数のコードワード（角度ごとのアレイゲイン）の一例を示す図である。
【図２０】図２０は、実施の形態にかかる無線通信システムにおける伝送性能のシミュレーション結果の一例を示す図である。
【図２１】図２１は、実施の形態にかかるコードブックの生成装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に図面を参照して、本発明にかかる生成装置、生成方法および無線通信システムの実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】
（実施の形態）
（実施の形態にかかる無線通信システム）
図１は、実施の形態にかかる無線通信システムの一例を示す図である。図１に示すように、実施の形態にかかる無線通信システム１００は、送信側の通信装置１１０と、受信側の通信装置１２０と、を含む。図１において、送信側の通信装置１１０におけるアンテナの数をＮｔ、受信側の通信装置１２０におけるアンテナの数をＮｒ、ストリーム（ＲＦ回路）の数をＮとする。Ｎは、Ｎｔ，Ｎｒのいずれよりも小さい数である（Ｎ＜ｍｉｎ｛Ｎｔ，Ｎｒ｝）。
【００１３】
まず、送信側の通信装置１１０について説明する。通信装置１１０は、送信ＢＢ処理部１１１と、Ｎ個のＲＦ回路１１２（ａ１〜ａＮ）と、送信ウェイト処理部１１３と、Ｎｔ個のアンテナ１１４（ｂ１〜ｂＮｔ）と、コードブック記憶部１１５と、送信ウェイト制御部１１６と、を備える無線通信装置である。
【００１４】
送信ＢＢ処理部１１１は、送信ベースバンド処理によってＮ個の信号を生成し、生成したＮ個の信号をそれぞれＲＦ回路１１２（ａ１〜ａＮ）へ出力する。Ｎ個の信号は、たとえばＮ個のストリームである。
【００１５】
ＲＦ回路１１２（ａ１〜ａＮ）のそれぞれは、送信ＢＢ処理部１１１から出力された信号に対するＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：高周波）送信処理を行う処理部（ＲＦ  Ｃｈａｉｎ）である。ＲＦ送信処理には、たとえば、デジタル信号からアナログ信号への変換、ベースバンド帯からＲＦ帯への周波数変換、増幅などが含まれる。ＲＦ回路１１２（ａ１〜ａＮ）は、ＲＦ送信処理によって得られた信号（ａ１〜ａＮ）を送信ウェイト処理部１１３へ出力する。
【００１６】
送信ウェイト処理部１１３は、ＲＦ回路１１２（ａ１〜ａＮ）から出力された各信号（ａ１〜ａＮ）に対して送信ウェイト処理を行い、送信ウェイト処理により得られたＮｔ個の信号（ｂ１〜ｂＮｔ）をそれぞれアンテナ１１４（ｂ１〜ｂＮｔ）へ出力する。送信ウェイト処理部１１３による送信ウェイト処理は、コードブック記憶部１１５から出力されるコードワードＷに基づいて行われる。コードワードＷは、ストリーム数Ｎおよび送信アンテナ数Ｎｔに基づくＮｔ×Ｎ個のウェイト（重み係数）の集合である。送信ウェイト処理部１１３の構成については後述する（たとえば図３参照）。
【００１７】
Ｎｔ個のアンテナ１１４（ｂ１〜ｂＮｔ）は、アレイ状に配置されたアレイアンテナである。図１においてはアンテナ１１４（ｂ１〜ｂＮｔ）は１次元状に配列されているが、アンテナ１１４（ｂ１〜ｂＮｔ）は２次元状に配列されたアレイアンテナであってもよい。アンテナ１１４（ｂ１〜ｂＮｔ）のそれぞれは、送信ウェイト処理部１１３から出力された信号を通信装置１２０へ無線送信する。
【００１８】
コードブック記憶部１１５は、通信装置１１０，１２０の間の位置関係に応じた複数のコードワードＷを含むコードブックＷｃｂｋを記憶する。１個のコードワードＷは、送信ウェイト処理部１１３の各入力信号（各ストリーム）と送信ウェイト処理部１１３の各出力信号（各送信アンテナ）の組み合わせごとに設定されたＮｔ×Ｎ個のウェイトである。コードブックＷｃｂｋに含まれる複数のコードワードＷは、たとえば、通信装置１１０と通信装置１２０との間の角度ごとに設定された各コードワードである。コードブックＷｃｂｋは後述のコードブックの生成装置（たとえば図５参照）によって生成され、通信装置１１０，１２０の間の信号伝送の前にコードブック記憶部１１５に記憶される。
【００１９】
送信ウェイト制御部１１６は、通信装置１２０から送信（フィードバック）されたＷインデックスに基づいて、送信ウェイト処理部１１３における送信ウェイト処理を制御する。Ｗインデックスは、コードブック記憶部１１５に記憶されたコードブックＷｃｂｋにおける複数のコードワードＷのうちのいずれかを示す識別子である。
【００２０】
たとえば、送信ウェイト制御部１１６は、コードブックＷｃｂｋにおける各コードワードのうちの、Ｗインデックスに対応するコードワードＷを送信ウェイト処理部１１３へ出力するようにコードブック記憶部１１５を制御する。これにより、通信装置１２０から送信されたＷインデックスに対応するコードワードＷに基づいて、送信ウェイト処理部１１３における送信ウェイト処理が行われる。
【００２１】
つぎに、受信側の通信装置１２０について説明する。通信装置１２０は、Ｎｒ個のアンテナ１２１（ｃ１〜ｃＮｒ）と、受信ウェイト処理部１２２と、Ｎ個のＲＦ回路１２３（ａ１〜ａＮ）と、ＭＩＭＯ検出部１２４と、受信ＢＢ処理部１２５と、を備える。また、通信装置１２０は、等価チャネル推定部１２６と、ウェイト選択部１２７と、コードブック記憶部１２８と、受信ウェイト制御部１２９と、を備える無線通信装置である。
【００２２】
Ｎｒ個のアンテナ１２１（ｃ１〜ｃＮｒ）は、アレイ状に配置されたアレイアンテナである。図１においてはアンテナ１２１（ｃ１〜ｃＮｒ）は１次元状に配列されているが、アンテナ１２１（ｃ１〜ｃＮｒ）は２次元状に配列されたアレイアンテナであってもよい。アンテナ１２１（ｃ１〜ｃＮｒ）のそれぞれは、通信装置１１０から無線送信された信号を受信する。そして、アンテナ１２１（ｃ１〜ｃＮｒ）のそれぞれは、受信した各信号（ｃ１〜ｃＮｒ）を受信ウェイト処理部１２２へ出力する。
【００２３】
受信ウェイト処理部１２２は、アンテナ１２１（ｃ１〜ｃＮｒ）から出力された各信号（ｃ１〜ｃＮｒ）に対して受信ウェイト処理を行い、受信ウェイト処理により得られたＮ個の信号（ａ１〜ａＮ）をそれぞれＲＦ回路１２３（ａ１〜ａＮ）へ出力する。受信ウェイト処理部１２２による受信ウェイト処理は、コードブック記憶部１２８から出力されるコードワードＣに基づいて行われる。コードワードＣは、ストリーム数Ｎおよび受信アンテナ数Ｎｒに基づくＮｒ×Ｎ個のウェイト（重み係数）の集合である。受信ウェイト処理部１２２の構成については後述する（たとえば図４参照）。
【００２４】
ＲＦ回路１２３（ａ１〜ａＮ）のそれぞれは、それぞれ受信ウェイト処理部１２２から出力された信号（ａ１〜ａＮ）に対するＲＦ受信処理を行う処理部（ＲＦ  Ｃｈａｉｎ）である。ＲＦ受信処理には、たとえば、増幅、ＲＦ帯からベースバンド帯への周波数変換、アナログ信号からデジタル信号への変換などが含まれる。ＲＦ回路１２３（ａ１〜ａＮ）のそれぞれは、ＲＦ受信処理によって得られた信号（ａ１〜ａＮ）をＭＩＭＯ検出部１２４および等価チャネル推定部１２６へ出力する。
【００２５】
ＭＩＭＯ検出部１２４は、等価チャネル推定部１２６から通知された各信号の等価ベースバンドチャネルの推定結果に基づいて、ＲＦ回路１２３（ａ１〜ａＮ）から出力された各信号（ａ１〜ａＮ）の空間多重分離を行う。そして、ＭＩＭＯ検出部１２４は、空間多重分離により得られた各信号を受信ＢＢ処理部１２５へ出力する。受信ＢＢ処理部１２５は、ＭＩＭＯ検出部１２４から出力された各信号に基づく受信ベースバンド処理を行う。
【００２６】
等価チャネル推定部１２６は、ＲＦ回路１２３（ａ１〜ａＮ）から出力された各信号（ａ１〜ａＮ）の等価ベースバンドチャネル（等価ＭＩＭＯチャネル）の推定を行う。等価ベースバンドチャネルは、たとえば等価ベースバンドチャネル行列Ｈbにより表される。等価ベースバンドチャネル行列Ｈbは、通信装置１１０のＲＦ回路１１２（ａ１〜ａＮ）と通信装置１２０のＲＦ回路１２３（ａ１〜ａＮ）との各組み合わせにおけるチャネル応答を示すＮ×Ｎの行列である。
【００２７】
ここで、通信装置１１０のアンテナ１１４（ｂ１〜ｂＮｔ）と通信装置１２０のアンテナ１２１（ｃ１〜ｃＮｒ）の各組み合わせにおけるチャネル応答を示すＮｒ×Ｎｔの行列をチャネル行列Ｈとする。この場合に、上述したようにＮ＜ｍｉｎ｛Ｎｔ，Ｎｒ｝であるため、等価ベースバンドチャネル行列Ｈbは、チャネル行列Ｈより要素数が少ない行列である。ただし、等価ベースバンドチャネル行列Ｈbは、通信装置１１０，１２０の間のチャネル応答を示しているため、チャネル行列Ｈと等価なチャネル応答を示す行列である。等価チャネル推定部１２６による等価ベースバンドチャネルの推定については後述する。等価チャネル推定部１２６は、等価ベースバンドチャネルの推定結果をＭＩＭＯ検出部１２４およびウェイト選択部１２７へ通知する。
【００２８】
ウェイト選択部１２７は、等価チャネル推定部１２６から通知された等価ベースバンドチャネルの推定結果に基づいて、送信ウェイト処理部１１３において使用するコードワードＷと、受信ウェイト処理部１２２において使用するコードワードＣと、を選択する。ウェイト選択部１２７によるコードワードＷ，Ｃの選択については後述する（たとえば図１２〜図１７参照）。ウェイト選択部１２７は、選択したコードワードＣを示す後述のＣインデックスを受信ウェイト制御部１２９へ出力する。
【００２９】
また、ウェイト選択部１２７は、選択したコードワードＷを示すＷインデックスを通信装置１１０の送信ウェイト制御部１１６へ送信する。ウェイト選択部１２７から送信ウェイト制御部１１６へのＷインデックスの送信は、たとえば、アンテナ１１４，１２１またはアンテナ１１４，１２１と異なるアンテナによる無線通信や、有線通信、光通信など各種の他の通信によって行うことができる。
【００３０】
コードブック記憶部１２８は、複数のコードワードＣを含むコードブックＣｃｂｋを記憶する。１個のコードワードは、受信ウェイト処理部１２２の各入力信号（各受信アンテナ）と送信ウェイト処理部１１３の各出力信号（各ストリーム）の組み合わせごとに設定されたウェイトである。コードブックＣｃｂｋに含まれる複数のコードワードＣは、たとえば、通信装置１１０と通信装置１２０との間の角度ごとに設定された各コードワードである。
【００３１】
たとえば通信装置１１０におけるアンテナ１１４（ｂ１〜ｂＮｔ）と通信装置１２０におけるアンテナ１２１（ｃ１〜ｃＮｒ）が同一のアンテナ構成である場合は、通信装置１２０のコードブックＣｃｂｋは、通信装置１１０のコードブックＷｃｂｋと同内容になる。コードブックＣｃｂｋは、たとえば後述のコードブックの生成装置（たとえば図５参照）によって生成され、通信装置１１０，１２０の間の信号伝送の前にコードブック記憶部１２８に記憶される。
【００３２】
受信ウェイト制御部１２９は、ウェイト選択部１２７から出力されたＣインデックスに基づいて、受信ウェイト処理部１２２における受信ウェイト処理を制御する。Ｃインデックスは、コードブック記憶部１２８に記憶されたコードブックＣｃｂｋにおける複数のコードワードＣのうちのいずれかを示す識別子である。
【００３３】
たとえば、受信ウェイト制御部１２９は、コードブックＣｃｂｋにおける各コードワードのうちの、Ｃインデックスに対応するコードワードＣを受信ウェイト処理部１２２へ出力するようにコードブック記憶部１２８を制御する。これにより、ウェイト選択部１２７から出力されたＣインデックスに対応するコードワードＣに基づいて、受信ウェイト処理部１２２における受信ウェイト処理が行われる。
【００３４】
通信装置１１０を送信側、通信装置１２０を受信側として説明したが、通信装置１１０は、無線信号を受信する構成をさらに備えていてもよい。また、通信装置１２０は無線信号を送信する構成をさらに備えていてもよい。
【００３５】
図１に示した通信装置１１０は、たとえば、次世代のミリ波（たとえばテラ［Ｈｚ］単位）のＷＬＡＮやＷＰＡＮなど大容量（たとえば１０［Ｇｂｐｓ］〜１００［Ｇｂｐｓ］）のＭＩＭＯ無線通信システムに適用することができる。また、通信装置１１０は、たとえばデータセンタやバックホールなどの高速無線通信に適用することもできる。
【００３６】
（実施の形態にかかる各通信装置のハードウェア構成）
図２は、実施の形態にかかる各通信装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図２において、図１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図２に示すように、通信装置１１０は、たとえば、ＣＰＵ２１１、ＤＳＰ２１２、ＬＳＩ２１３およびメモリ２１４を備える。ＣＰＵ２１１、ＤＳＰ２１２、ＬＳＩ２１３およびメモリ２１４は、バス２１５によって互いに接続される。
【００３７】
図１に示した送信ＢＢ処理部１１１は、たとえばＣＰＵ２１１により実現することができる。また、図１に示したコードブック記憶部１１５は、たとえばメモリ２１４により実現することができる。また、図１に示した送信ウェイト制御部１１６は、たとえばＣＰＵ２１１やＤＳＰ２１２により実現することができる。
【００３８】
ただし、このような構成に限らず、送信ＢＢ処理部１１１、コードブック記憶部１１５および送信ウェイト制御部１１６は任意のハードウェアにより実現することができる。たとえば、送信ＢＢ処理部１１１はＣＰＵ２１１ではなく専用のハードウェア（たとえばＬＳＩ２１３）により実現されてもよい。
【００３９】
ＲＦ回路１１２（ａ１〜ａＮ）のそれぞれは、たとえば、ＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ／Ａｎａｌｏｇ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：デジタル／アナログ変換器）、ミキサ、アンプなどの回路により実現することができる。
【００４０】
また、通信装置１２０は、たとえば、ＣＰＵ２２１、ＤＳＰ２２２、ＬＳＩ２２３およびメモリ２２４を備える。ＣＰＵ２２１、ＤＳＰ２２２、ＬＳＩ２２３およびメモリ２２４は、バス２２５によって互いに接続される。
【００４１】
図１に示したＭＩＭＯ検出部１２４は、たとえばＣＰＵ２２１により実現することができる。また、図１に示した受信ＢＢ処理部１２５および等価チャネル推定部１２６のそれぞれは、たとえばＤＳＰ２２２により実現することができる。また、図１に示したウェイト選択部１２７および受信ウェイト制御部１２９のそれぞれは、たとえばＣＰＵ２２１やＤＳＰ２２２により実現することができる。また、図１に示したコードブック記憶部１２８は、たとえばメモリ２２４により実現することができる。
【００４２】
ただし、このような構成に限らず、ＭＩＭＯ検出部１２４、受信ＢＢ処理部１２５、等価チャネル推定部１２６、ウェイト選択部１２７、コードブック記憶部１２８および受信ウェイト制御部１２９は任意のハードウェアにより実現することができる。たとえば、ＭＩＭＯ検出部１２４、受信ＢＢ処理部１２５および等価チャネル推定部１２６のそれぞれは、ＣＰＵ２１１やＤＳＰ２１２ではなく専用のハードウェア（たとえばＬＳＩ２２３）により実現されてもよい。
【００４３】
ＲＦ回路１２３（ａ１〜ａＮ）のそれぞれは、たとえば、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：アナログ／デジタル変換器）、ミキサ、アンプなどの回路により実現することができる。
【００４４】
（実施の形態にかかる送信ウェイト処理部）
図３は、実施の形態にかかる送信ウェイト処理部の一例を示す図である。図１に示した送信ウェイト処理部１１３は、たとえば、図３に示すように、Ｎｔ×Ｎ個の位相シフタ３１１〜３１Ｎ（ｂ１〜ｂＮｔ）と、Ｎｔ×Ｎ個のアンプ３２１〜３２Ｎ（ｂ１〜ｂＮｔ）と、Ｎｔ個の加算器３３０（ｂ１〜ｂＮｔ）と、を備える。
【００４５】
たとえば、図１に示したＲＦ回路１１２（ａ１）から出力された信号（ａ１）は、Ｎｔ個の位相シフタ３１１（ｂ１〜ｂＮｔ）のそれぞれに入力される。位相シフタ３１１（ｂ１〜ｂＮｔ）は、入力された信号（ａ１）を、それぞれウェイトｗ1,1〜ｗ1,Ntにより位相シフトさせる。ウェイトｗ1,1〜ｗ1,Ntは、図１に示したコードブック記憶部１１５から出力されたコードワードＷが示す各ウェイトのうちの、入力信号（ａ１）と各出力信号（ｂ１〜ｂＮｔ）との間のＮｔ個の組み合わせに対応する各ウェイトである。位相シフタ３１１（ｂ１〜ｂＮｔ）は、位相シフトさせた信号をそれぞれアンプ３２１（ｂ１〜ｂＮｔ）へ出力する。
【００４６】
また、たとえば図１に示したＲＦ回路１１２（ａＮ）から出力された信号（ａＮ）は、Ｎｔ個の位相シフタ３１Ｎ（ｂ１〜ｂＮｔ）のそれぞれに入力される。位相シフタ３１Ｎ（ｂ１〜ｂＮｔ）は、入力された信号（ａＮ）を、それぞれウェイトｗN,1〜ｗN,Ntにより位相シフトさせる。ウェイトｗN,1〜ｗN,Ntは、図１に示したコードブック記憶部１１５から出力されたコードワードＷが示す各ウェイトのうちの、入力信号（ａＮ）と各出力信号（ｂ１〜ｂＮｔ）との間のＮｔ個の組み合わせに対応する各ウェイトである。位相シフタ３１Ｎ（ｂ１〜ｂＮｔ）は、位相シフトさせた信号をそれぞれアンプ３２Ｎ（ｂ１〜ｂＮｔ）へ出力する。
【００４７】
位相シフタ３１１，３１Ｎ（ｂ１〜ｂＮｔ）について説明したが、Ｎｔ×Ｎ個の位相シフタ３１１〜３１Ｎ（ｂ１〜ｂＮｔ）のうち位相シフタ３１１，３１Ｎ（ｂ１〜ｂＮｔ）を除く位相シフタについても位相シフタ３１１，３１Ｎ（ｂ１〜ｂＮｔ）と同様である。
【００４８】
Ｎｔ個のアンプ３２１（ｂ１〜ｂＮｔ）は、それぞれ位相シフタ３１１（ｂ１〜ｂＮｔ）から出力された信号を増幅し、増幅した信号をそれぞれ加算器３３０（ｂ１〜ｂＮｔ）へ出力する。アンプ３２Ｎ（ｂ１〜ｂＮｔ）は、それぞれ位相シフタ３１Ｎ（ｂ１〜ｂＮｔ）から出力された信号を増幅し、増幅した信号をそれぞれ加算器３３０（ｂ１〜ｂＮｔ）へ出力する。アンプ３２１，３２Ｎ（ｂ１〜ｂＮｔ）について説明したが、アンプ３２１〜３２Ｎ（ｂ１〜ｂＮｔ）のうちのアンプ３２１，３２Ｎ（ｂ１〜ｂＮｔ）を除くアンプについてもアンプ３２１，３２Ｎ（ｂ１〜ｂＮｔ）と同様である。
【００４９】
加算器３３０（ｂ１）は、Ｎ個のアンプ３２１〜３２Ｎ（ｂ１）から出力された各信号を加算し、加算により得られた信号（ｂ１）を、図１に示したアンテナ１１４（ｂ１）へ出力する。加算器３３０（ｂＮｔ）は、Ｎ個のアンプ３２１〜３２Ｎ（ｂＮｔ）から出力された各信号を加算し、加算により得られた信号（ｂＮｔ）を、図１に示したアンテナ１１４（ｂＮｔ）へ出力する。加算器３３０（ｂ１，ｂＮｔ）について説明したが、Ｎｔ個の加算器３３０（ｂ１〜ｂＮｔ）のうちの加算器３３０（ｂ１，ｂＮｔ）を除く加算器についても同様である。
【００５０】
（実施の形態にかかる受信ウェイト処理部）
図４は、実施の形態にかかる受信ウェイト処理部の一例を示す図である。図１に示した受信ウェイト処理部１２２は、たとえば、図４に示すように、Ｎｒ×Ｎ個のアンプ４１１〜４１Ｎ（ｃ１〜ｃＮｒ）と、Ｎｒ×Ｎ個の位相シフタ４２１〜４２Ｎ（ｃ１〜ｃＮｒ）と、Ｎ個の加算器４３１〜４３Ｎと、を備える。
【００５１】
たとえば、Ｎｒ個のアンプ４１１（ｃ１〜ｃＮｒ）には、それぞれ図１に示したＮｒ個のアンテナ１２１（ｃ１〜ｃＮｒ）から出力された信号（ｃ１〜ｃＮｒ）が入力される。アンプ４１１（ｃ１〜ｃＮｒ）は、それぞれ入力された信号（ｃ１〜ｃＮｒ）を増幅し、増幅した信号をそれぞれ位相シフタ４２１（ｃ１〜ｃＮｒ）へ出力する。
【００５２】
Ｎｒ個のアンプ４１Ｎ（ｃ１〜ｃＮｒ）には、それぞれ図１に示したＮｒ個のアンテナ１２１（ｃ１〜ｃＮｒ）から出力された信号（ｃ１〜ｃＮｒ）が入力される。アンプ４１Ｎ（ｃ１〜ｃＮｒ）は、それぞれ入力された信号（ｃ１〜ｃＮｒ）を増幅し、増幅した信号をそれぞれ位相シフタ４２Ｎ（ｃ１〜ｃＮｒ）へ出力する。アンプ４１１，４１Ｎ（ｃ１〜ｃＮｒ）について説明したが、アンプ４１１〜４１Ｎ（ｃ１〜ｃＮｒ）のうちのアンプ４１１，４１Ｎ（ｃ１〜ｃＮｒ）を除くアンプについても同様である。
【００５３】
Ｎｒ個の位相シフタ４２１（ｃ１〜ｃＮｒ）は、それぞれアンプ４１１（ｃ１〜ｃＮｒ）から出力された信号を、それぞれウェイトｃ1,1〜ｃ1,Nrにより位相シフトさせる。ウェイトｃ1,1〜ｃ1,Nrは、図１に示したコードブック記憶部１２８から出力されたコードワードＣが示す各ウェイトのうちの、各入力信号（ｃ１〜ｃＮｒ）と出力信号（ａ１）との間のＮｒ個の組み合わせに対応する各ウェイトである。位相シフタ４２１（ｃ１〜ｃＮｒ）のそれぞれは、位相シフトさせた信号を加算器４３１へ出力する。
【００５４】
Ｎｒ個の位相シフタ４２Ｎ（ｃ１〜ｃＮｒ）は、それぞれアンプ４１Ｎ（ｃ１〜ｃＮｒ）から出力された信号を、それぞれウェイトｃN,1〜ｃN,Nrにより位相シフトさせる。ウェイトｃN,1〜ｃN,Nrは、図１に示したコードブック記憶部１２８から出力されたコードワードＣが示す各ウェイトのうちの、各入力信号（ｃ１〜ｃＮｒ）と出力信号（ａＮ）との間のＮｒ個の組み合わせに対応する各ウェイトである。位相シフタ４２Ｎ（ｃ１〜ｃＮｒ）のそれぞれは、位相シフトさせた信号を加算器４３Ｎへ出力する。
【００５５】
位相シフタ４２１，４２Ｎ（ｃ１〜ｃＮｒ）について説明したが、位相シフタ４２１〜４２Ｎ（ｃ１〜ｃＮｒ）のうちの位相シフタ４２１，４２Ｎ（ｃ１〜ｃＮｒ）を除く位相シフタについても位相シフタ４２１，４２Ｎ（ｃ１〜ｃＮｒ）と同様である。
【００５６】
加算器４３１は、位相シフタ４２１（ｃ１〜ｃＮｒ）から出力された各信号を加算し、加算により得られた信号（ａ１）を、図１に示したＲＦ回路１２３（ａ１）へ出力する。加算器４３Ｎは、位相シフタ４２Ｎ（ｃ１〜ｃＮｒ）から出力された各信号を加算し、加算により得られた信号（ａＮ）を、図１に示したＲＦ回路１２３（ａＮ）へ出力する。加算器４３１，４３Ｎについて説明したが、加算器４３１〜４３Ｎのうちの加算器４３１，４３Ｎを除く加算器についても加算器４３１，４３Ｎと同様である。
【００５７】
図３，図４に示したように、通信装置１１０，１２０のそれぞれにおいて、各ＲＦ回路が全てのアンテナに接続される構成になっている。このように、Ｎ系列データ（マルチストリーム）を全アンテナに分配して伝送する構成は、たとえばフルアレイアンテナ構成（または共有アレイアンテナ構成）と呼ばれる。
【００５８】
（等価ベースバンドチャネル）
図１に示した等価チャネル推定部１２６によって推定される等価ベースバンドチャネルを示す等価ベースバンドチャネル行列Ｈbは、図１に示したＲＦ回路１２３（ａ１〜ａＮ）からの各信号に基づくベースバンドのチャネル行列である。等価ベースバンドチャネル行列Ｈb、チャネル行列ＨおよびコードワードＷ，Ｃの間の関係は、たとえば下記（１）式によって表すことができる。ＸHは、行列Ｘの複素共役転置である。
【００５９】
Ｈb＝ＣHＨＷ  …（１）
【００６０】
また、コードワードＷは、たとえば下記（２）式のようにＮｔ×Ｎの行列により表すことができる。また、コードワードＣは、たとえば下記（３）式のようにＮｒ×Ｎの行列により表すことができる。
【００６１】
【数１】
2017169085.tif 000003
【００６２】
【数２】
2017169085.tif 000004
【００６３】
上記（２）式に示すＷにおいて、Ｎｔ行の各行はそれぞれ通信装置１１０のアンテナ１１４（ｂ１〜ｂＮｔ）に対応し、Ｎ列の各列はそれぞれストリーム（ａ１〜ａＮ）に対応する。上記（３）式に示すＣにおいて、Ｎｒ行の各行はそれぞれ通信装置１２０のアンテナ１２１（ｃ１〜ｃＮｒ）に対応し、Ｎ列の各列はそれぞれストリーム（ａ１〜ａＮ）に対応する。上記（２）式および上記（３）式に示すように、フルアレイアンテナ構成におけるコードワードＷ，Ｃは、ともに対角行列とならない。
【００６４】
上記（１）式により、等価ベースバンドチャネル行列Ｈbは、Ｎ×Ｎの行列となり、Ｎｒ×Ｎｔのチャネル行列Ｈより要素数が少ないチャネル行列になる。
【００６５】
等価ベースバンドチャネル行列Ｈbに基づいて算出される、通信装置１１０から通信装置１２０への信号伝送の容量を示す等価ベースバンドチャネル容量Ｃbは、たとえば下記（４）式により表すことができる。ｄｅｔ（Ｘ）はＸの行列式を示す。ＩNはＮ×Ｎの単位行列を示す。ρは通信装置１２０におけるＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ：信号対雑音比）である。
【００６６】
Ｃb＝ｌｏｇ2（ｄｅｔ（ＩN＋ρＨbHＨb／Ｎ））  …（４）
【００６７】
（実施の形態にかかるコードブックの生成装置）
図５は、実施の形態にかかるコードブックの生成装置の一例を示す図である。実施の形態にかかるコードブックの生成装置５００は、取得部５０１と、生成部５０２と、出力部５０３と、を備える。生成装置５００は、一例としては、通信装置１１０，１２０のうちのいずれかに設けることができる。
【００６８】
取得部５０１は、アンテナ１１４（ｂ１〜ｂＮｔ）の配列を示す情報と、アンテナ１２１（ｃ１〜ｃＮｒ）の配列を示す情報と、アンテナ１１４（ｂ１〜ｂＮｔ）から無線送信される信号の波長を示す情報と、を取得する。アンテナの配列を示す情報は、たとえばアンテナ間隔や、サブアレイのアンテナ数やサブアレイ間隔などを示す情報である。取得部５０１は、取得した各情報を生成部５０２へ出力する。
【００６９】
たとえば、生成装置５００を通信装置１１０に設ける場合は、取得部５０１は、各情報を、通信装置１１０のメモリ等から読み出してもよいし、通信装置１２０から受信してもよいし、通信装置１１０の管理者からの入力によって取得してもよい。また、生成装置５００を通信装置１２０に設ける場合は、取得部５０１は、各情報を、通信装置１２０のメモリ等から読み出してもよいし、通信装置１１０から受信してもよいし、通信装置１２０の管理者からの入力によって取得してもよい。
【００７０】
生成部５０２は、取得部５０１から出力された各情報に基づいて、通信装置１１０のコードブックＷｃｂｋおよび通信装置１２０のコードブックＣｃｂｋのうちの少なくともいずれかを生成する。たとえば、生成部５０２は、アンテナ１１４（ｂ１〜ｂＮｔ）の配列方向と、アンテナ１２１（ｃ１〜ｃＮｒ）の配列方向と、の間の複数通りの角度について以下の処理を行うことによりコードブックＷｃｂｋ，Ｃｃｂｋのうちの少なくともいずれかを生成する。
【００７１】
たとえば、生成部５０２は、対象の角度に対応するチャネル行列Ｈを算出し、算出したチャネル行列Ｈの特異値分解により得られる右特異行列における左側のＮ列の行列を算出する。このＮ列の行列を複数通りの角度について算出することにより、コードブックＷｃｂｋを生成することができる。また、たとえば、生成部５０２は、対象の角度に対応するチャネル行列Ｈを算出し、算出したチャネル行列Ｈの特異値分解により得られる左特異行列における左側のＮ列の行列を算出する。このＮ列の行列を複数通りの角度について算出することにより、コードブックＣｃｂｋを生成することができる。
【００７２】
生成部５０２によるコードブックの生成については後述する（たとえば図６〜図９）。生成部５０２は、生成したコードブックＷｃｂｋ，Ｃｃｂｋのうちの少なくともいずれかを出力部５０３へ通知する。出力部５０３は、生成部５０２から通知されたコードブックを出力する。
【００７３】
たとえば、生成装置５００を通信装置１１０に設ける場合は、出力部５０３は、コードブックＷｃｂｋをコードブック記憶部１１５へ出力することによりコードブックＷｃｂｋをコードブック記憶部１１５に記憶させる。また、出力部５０３は、コードブックＣｃｂｋを通信装置１２０へ送信することによりコードブックＣｃｂｋをコードブック記憶部１２８に記憶させる。出力部５０３から通信装置１２０へのコードブックＣｃｂｋの送信には、無線通信、有線の電気通信、光通信など各種の通信を用いることができる。
【００７４】
また、生成装置５００を通信装置１２０に設ける場合は、出力部５０３は、コードブックＷｃｂｋを通信装置１１０へ送信することによりコードブックＷｃｂｋをコードブック記憶部１１５に記憶させる。また、出力部５０３は、コードブックＣｃｂｋをコードブック記憶部１２８へ出力することによりコードブックＣｃｂｋをコードブック記憶部１２８に記憶させる。出力部５０３から通信装置１１０へのコードブックＷｃｂｋの送信には、無線通信、有線の電気通信、光通信など各種の通信を用いることができる。
【００７５】
たとえば生成装置５００を通信装置１１０に設ける場合に、生成部５０２は、たとえば図２に示したＣＰＵ２１１、ＤＳＰ２１２またはＬＳＩ２１３により実現することができる。また、取得部５０１は、図２に示したＣＰＵ２１１、ＤＳＰ２１２またはＬＳＩ２１３がメモリ２１４から各情報を読み出すことにより実現することができる。または、取得部５０１は、図２に示したＣＰＵ２１１、ＤＳＰ２１２またはＬＳＩ２１３が通信装置１１０の通信インタフェースを用いて通信装置１２０から各情報を読み出すことにより実現することができる。または、取得部５０１は、図２に示したＣＰＵ２１１、ＤＳＰ２１２またはＬＳＩ２１３が通信装置１１０のユーザインタフェースを用いて通信装置１１０の管理者から各情報の入力を受け付けることにより実現することができる。
【００７６】
また、出力部５０３は、たとえば図２に示したＣＰＵ２１１、ＤＳＰ２１２またはＬＳＩ２１３が、コードブックＷｃｂｋをメモリ２１４に書き込んだり、コードブックＣｃｂｋを通信装置１２０へ送信したりすることにより実現することができる。または、出力部５０３は、通信装置１１０のユーザインタフェースを用いて通信装置１１０の管理者へコードブックＷｃｂｋ，Ｃｃｂｋを出力することにより実現することができる。
【００７７】
また、図５に示した生成装置５００は、通信装置１１０，１２０とは異なる情報処理装置により実現することができる（たとえば図２１参照）。この場合は、生成装置５００によって生成されて出力されたコードブックＷｃｂｋ，Ｃｃｂｋを、生成装置５００の製造時、または生成装置５００の製造後かつ使用前にそれぞれコードブック記憶部１１５，１２８に記憶しておく。
【００７８】
（実施の形態にかかる無線通信システムにおけるチャネル行列の特異値分解）
図６は、実施の形態にかかる無線通信システムにおけるチャネル行列の特異値分解の一例を示す図である。チャネル行列Ｈは、ＳＶＤ（Ｓｉｎｇｕｌａｒ  Ｖａｌｕｅ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ：特異値分解）により、たとえば図６に示すように分解することができる。すなわち、Ｎｒ×Ｎｔのチャネル行列Ｈは、ＳＶＤにより、ＮｒｘＮｒの左特異行列Ｕ、ＮｒｘＮｔの対角特異値行列ＤおよびＮｔｘＮｔの右特異行列Ｖに分解できる。ＳＶＤ通信においては、ストリーム数がＮの場合に、特異値の最初のＮ個の値が大きいため、特異行列の最初のＮ列の行列６０１，６０２を用いる。
【００７９】
実施の形態にかかる無線通信システム１００は、フルアレイアンテナ構成において、ＬＯＳ（Ｌｉｎｅ  Ｏｆ  Ｓｉｇｈｔ：見通し内）に近いミリ波通信などの環境の通信に適用可能である。このような通信において、無線通信システム１００においては、チャネル行列Ｈの推定は行わずに、予めアンテナ構成に応じたコードブックＷｃｂｋ，Ｃｃｂｋを生成しておき、コードワードＷ，Ｃを高速に探索することができる。
【００８０】
ＬＯＳ環境においてはマルチパスがないため、チャネルＨは、通信装置１１０，１２０におけるアンテナ構成から、たとえば下記（５）式により算出することができる。下記（５）式におけるｒi,jは、受信アンテナｉと送信アンテナｊとの間の距離である。受信アンテナｉはアンテナ１２１（ｃ１〜ｃＮｒ）である。送信アンテナｊはアンテナ１１４（ｂ１〜ｂＮｔ）である。下記（５）式におけるλは、通信装置１１０から通信装置１２０へ無線送信される信号の波長（キャリア周波数の波長）である。
【００８１】
【数３】
2017169085.tif 000005
【００８２】
そして、通信装置１１０，１２０の間のある位置関係について上記（５）式によって得られたチャネルＨをＳＶＤにより分解することで得られた特異行列の最初のＮ列を、その位置関係において最適なコードブックとして決定することができる。たとえば、図６に示す行列６０１を受信側のコードワードＣ、行列６０２を送信側のコードワードＷとして決定することができる。
【００８３】
また、最適なコードワードＷ，Ｃは、通信装置１１０，１２０の間のある位置関係のうち、たとえば通信装置１１０，１２０の間の通信距離に対しては敏感でなく、たとえば通信装置１１０，１２０の間の角度に対しては敏感である。このため、生成装置５００は、たとえば、シミュレーション上で、通信装置１１０，１２０の間の通信距離を固定し、通信装置１１０，１２０の間の角度を変化させながらチャネルＨを算出する。そして、生成装置５００は、通信装置１１０，１２０の間の角度ごとに算出したチャネルＨをＳＶＤにより分解することによりコードブックＷｃｂｋ，Ｃｃｂｋの各コードワードを決定する。
【００８４】
これにより、コードワードの数が少ないコードブックＷｃｂｋ，Ｃｃｂｋを容易に生成することができる。コードワードの数が少ないコードブックＷｃｂｋ，Ｃｃｂｋを生成することで、通信時におけるコードワードの探索にかかる時間を短くすることができる。
【００８５】
（実施の形態にかかる送信側のコードブックを生成するためのシミュレーション）
図７は、実施の形態にかかる送信側のコードブックを生成するためのシミュレーションの一例を示す図である。図７において、図１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図７においては、図１に示した通信装置１１０のアンテナ１１４（ｂ１〜ｂＮｔ）と、通信装置１２０のアンテナ１２１（ｃ１〜ｃＮｒ）と、の位置関係を示している。
【００８６】
図７において、Ｒは、通信装置１１０，１２０の間の通信距離である。配列方向７１１は、アンテナ１１４（ｂ１〜ｂＮｔ）の配列方向である。配列方向７１２は、アンテナ１２１（ｃ１〜ｃＮｒ）の配列方向である。基準方向７２１は、アンテナ１１４（ｂ１〜ｂＮｔ）の配列方向７１１のうち、通信装置１１０と通信装置１２０とを結ぶ直線の方向（距離Ｒの方向）と直交する方向である。
【００８７】
角度θｔは、配列方向７１１と基準方向７２１との間の角度である。角度θｒは、配列方向７１２と基準方向７２２との間の角度である。位置ずれ距離ｙは、通信装置１１０のアンテナ１１４（ｂ１〜ｂＮｔ）と、通信装置１２０のアンテナ１２１（ｃ１〜ｃＮｒ）と、の間における、通信装置１１０と通信装置１２０とを結ぶ直線と直交する方向の位置ずれの距離である。図７に示す例では位置ずれ距離ｙ＝０である。
【００８８】
生成装置５００は、送信側のコードブックＷｃｂｋを生成する際に、距離Ｒ、位置ずれ距離ｙ、角度θｒを固定値として、上記（５）式における受信アンテナｉと送信アンテナｊとの間の距離ｒi,jを、複数の角度θｔについて算出する。図７に示す例では、ｙ＝０，θｒ＝０としている。そして、生成装置５００は、複数の角度θｔについて算出した距離ｒi,jおよび信号波長λに基づいて、上記（５）式により複数の角度θｔについてチャネル行列Ｈを算出する。
【００８９】
つぎに、生成装置５００は、複数の角度θｔについて算出したチャネル行列ＨをＳＶＤにより分解する。ある角度θｔについてのチャネル行列Ｈをチャネル行列Ｈθtとすると、チャネル行列Ｈθtは下記（６）式のようにＳＶＤにより分解することができる。
【００９０】
Ｈθt＝ＵθtＤθtＶθtH  …（６）
【００９１】
（実施の形態にかかる生成装置による送信側のコードブックの生成）
図８は、実施の形態にかかる生成装置による送信側のコードブックの生成の一例を示す図である。たとえばＮｔ＝２、Ｎ＝２とすると、生成装置５００は、上記（６）式の右特異行列Ｖθtとして、たとえば図８に示すＮｔｘＮｔ＝６×６の右特異行列８００を得る。生成装置５００は、右特異行列８００における左側のＮ＝２列の行列８１０を、角度θｔについてのコードワードＷとして決定する。そして、生成装置５００は、複数の角度θｔについてコードワードＷを決定することによりコードブックＷｃｂｋを生成する。
【００９２】
また、生成装置５００は、生成したコードブックＷｃｂｋに含まれる各コードワードにおいて、各列の要素の電力が同じとなり、全体電力が１になるように、たとえば下記（７）式のように正規化を行ってもよい。下記（７）式において、Ｗｃｂｋ（θｔ）は、生成装置５００が角度θｔについて決定したコードワードＷである。ｐｈ（ｘ）はｘの位相である。ｘ（：，１：Ｎ）は行列ｘの左側のＮ列を示す。
【００９３】
【数４】
2017169085.tif 000006
【００９４】
上記（７）式のように正規化を行うことで、位相シフトのみで重み付けが行われるため、送信ウェイト処理部１１３の回路構成を簡単化できる。たとえば、図３に示した送信ウェイト処理部１１３のアンプ３２１〜３２Ｎ（ｂ１〜ｂＮｔ）へ入力される各信号の振幅を一定にすることができる。このため、アンプ３２１〜３２Ｎ（ｂ１〜ｂＮｔ）において信号間の振幅調整を行わなくてもよいため、アンプ３２１〜３２Ｎ（ｂ１〜ｂＮｔ）の回路を簡素化、またはアンプ３２１〜３２Ｎ（ｂ１〜ｂＮｔ）を省くことができる。
【００９５】
（実施の形態にかかる受信側のコードブックを生成するためのシミュレーション）
図９は、実施の形態にかかる受信側のコードブックを生成するためのシミュレーションの一例を示す図である。図９において、図７に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００９６】
生成装置５００は、受信側のコードブックＣｃｂｋを生成する際に、距離Ｒ、位置ずれ距離ｙ、角度θｔを固定値として、上記（５）式における受信アンテナｉと送信アンテナｊとの間の距離ｒi,jを、複数の角度θｒについて算出する。図７に示す例では、ｙ＝０，θｔ＝０としている。そして、生成装置５００は、複数の角度θｒについて算出した距離ｒi,jおよび信号波長λに基づいて、上記（５）式により複数の角度θｒについてチャネル行列Ｈを算出する。
【００９７】
つぎに、生成装置５００は、複数の角度θｒについて算出したチャネル行列ＨをＳＶＤにより分解する。ある角度θｒについてのチャネル行列Ｈをチャネル行列Ｈθrとすると、チャネル行列Ｈθrは下記（８）式のようにＳＶＤにより分解することができる。
【００９８】
Ｈθr＝ＵθrＤθrＶθrH  …（８）
【００９９】
そして、生成装置５００は、上記（８）式によって、ＮｒｘＮｒ（たとえば６×６）の左特異行列Ｕθrを得る。また、生成装置５００は、得られたＮｒｘＮｒの左特異行列Ｕθrにおける左側のＮ列（たとえば２列）の行列を、角度θｒについてのコードワードＣとして決定する。そして、生成装置５００は、複数の角度θｒについてコードワードＣを決定することによりコードブックＣｃｂｋを生成する。
【０１００】
また、生成装置５００は、生成したコードブックＣｃｂｋに含まれる各コードワードにおいて、各列の要素の電力が同じとなり、全体電力が１になるように、たとえば下記（９）式のように正規化を行ってもよい。下記（９）式において、Ｃｃｂｋ（θｒ）は、生成装置５００が角度θｒについて決定したコードワードＣである。
【０１０１】
【数５】
2017169085.tif 000007
【０１０２】
上記（９）式のように正規化を行うことで、位相シフトのみで重み付けが行われるため、受信ウェイト処理部１２２の回路構成を簡単化できる。たとえば、図４に示した受信ウェイト処理部１２２のアンプ４１１〜４１Ｎ（ｃ１〜ｃＮｒ）へ入力される各信号の振幅を一定にすることができる。このため、アンプ４１１〜４１Ｎ（ｃ１〜ｃＮｒ）において信号間の振幅調整を行わなくてもよいため、アンプ４１１〜４１Ｎ（ｃ１〜ｃＮｒ）の回路を簡素化、またはアンプ４１１〜４１Ｎ（ｃ１〜ｃＮｒ）を省くことができる。
【０１０３】
角度ごとに距離ｒi,jを算出し、角度ごとに算出した距離ｒi,jごとにチャネル行列Ｈを算出し、角度ごとに算出したチャネル行列Ｈごとにコードワードを決定する処理について説明したが、このような処理に限らない。たとえば、ある角度について距離ｒi,jを算出し、算出した距離ｒi,jについてチャネル行列Ｈを算出し、算出したチャネル行列Ｈについてコードワードを決定する処理を一連の処理とし、この一連の処理を角度を変えながら複数回行う処理としてもよい。
【０１０４】
（実施の形態にかかる無線通信システムにおけるアンテナ配置）
図１０は、実施の形態にかかる無線通信システムにおけるアンテナ配置の一例を示す図である。図１０において、図７，図９に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。また、図１０に示す例では、Ｎｔ＝Ｎｒ＝８とし、４個のアンテナを単位とするサブアレイが設定されるとする。
【０１０５】
たとえば、通信装置１１０は、上述したアンテナ１１４（ｂ１〜ｂＮｔ）としてアンテナ１１４（ｂ１〜ｂ８）を備える。そして、アンテナ１１４（ｂ１〜ｂ４）がサブアレイ１０１１として設定され、アンテナ１１４（ｂ５〜ｂ８）がサブアレイ１０１２として設定される。サブアレイ間隔Ｄtは、通信装置１１０におけるサブアレイ間の距離であり、たとえばアンテナ１１４（ｂ４）とアンテナ１１４（ｂ８）との間の距離である。アンテナ間隔ｄtは、通信装置１１０のサブアレイ１０１１，１０１２におけるアンテナ間の距離であって、たとえばアンテナ１１４（ｂ７）とアンテナ１１４（ｂ８）との間の距離である。
【０１０６】
通信装置１２０は、上述したアンテナ１２１（ｃ１〜ｃＮｒ）としてアンテナ１２１（ｃ１〜ｃ８）を備える。そして、アンテナ１２１（ｃ１〜ｃ４）がサブアレイ１０２１として設定され、アンテナ１２１（ｃ５〜ｃ８）がサブアレイ１０２２として設定される。サブアレイ間隔Ｄrは、通信装置１２０におけるサブアレイ間の距離であり、たとえばアンテナ１２１（ｃ４）とアンテナ１２１（ｃ８）との間の距離である。アンテナ間隔ｄrは、通信装置１２０のサブアレイ１０２１，１０２２におけるアンテナ間の距離であって、たとえばアンテナ１２１（ｃ７）とアンテナ１２１（ｃ８）との間の距離である。
【０１０７】
位置ずれ距離ｙは、通信装置１１０のアンテナ１１４（ｂ１〜ｂＮｔ）と、通信装置１２０のアンテナ１２１（ｃ１〜ｃＮｒ）と、の間における、通信装置１１０，１２０の間を結ぶ直線と直交する方向における位置ずれの距離である。
【０１０８】
たとえば、ｙ＝０、θｔ＝θｒ＝０とする。この場合に、たとえば下記（１０）式を満たすようにアンテナ１１４（ｂ１〜ｂ８）およびアンテナ１２１（ｃ１〜ｃ８）の配置（サブアレイ間隔Ｄr，Ｄt）を設定する。これにより、通信装置１１０から通信装置１２０への信号伝送における容量を最大化することができる。
【０１０９】
ＤrＤt＝λＲ／Ｎ  …（１０）
【０１１０】
一例として、距離Ｒ≦１０［ｍ］であると想定する場合は、サブアレイ間隔Ｄr，Ｄtをそれぞれ５〜２０［ｃｍ］程度に設定することができる。アンテナ間隔ｄt，ｄrは、たとえば（１／２）λとすることができる。ただし、アンテナ間隔ｄt，ｄrは（１／２）λに限らず、たとえば（１／４）λ〜２λの間の間隔としてもよい。
【０１１１】
図１０に示す例では通信装置１１０および通信装置１２０においてそれぞれサブアレイを２個設定する場合について説明したが、このような構成に限らない。たとえば、通信装置１１０および通信装置１２０においてそれぞれサブアレイを３個以上設定する構成としてもよい。また、図１０に示す例ではサブアレイ内のアンテナ数を４とする場合について説明したが、このような構成に限らず、たとえばサブアレイ内のアンテナ数は２以上の任意の数とすることができる。
【０１１２】
図１１は、実施の形態にかかる無線通信システムにおけるアンテナ配置の他の一例を示す図である。図１１において、図１０に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図１１に示すように、通信装置１１０，１２０のそれぞれにおいて、各アンテナが等間隔に配置されてもよい。
【０１１３】
すなわち、通信装置１１０のアンテナ１１４（ｂ１〜ｂＮｔ）は互いに等間隔で配置されてもよい。アンテナ間隔ｄTは、アンテナ１１４（ｂ１〜ｂＮｔ）におけるアンテナ間の距離である。また、通信装置１２０のアンテナ１２１（ｃ１〜ｃＮｒ）は互いに等間隔で配置されてもよい。アンテナ間隔ｄRは、アンテナ１２１（ｃ１〜ｃＮｒ）におけるアンテナ間の距離である。
【０１１４】
この場合に、たとえば、アンテナ間隔ｄT，ｄRを（１／２）λより大きく設定することが設計上は望ましい。このため、たとえば下記（１１）式を満たすようにアンテナ間隔ｄT，ｄRを設定することができる。
【０１１５】
ｄT＝（（Ｎ−１）Ｄt＋（Ｎｔ／Ｎ−１）ｄt）／Ｎｔ
ｄR＝（（Ｎ−１）Ｄr＋（Ｎｒ／Ｎ−１）ｄr）／Ｎｒ    …（１１）
【０１１６】
つぎに、図１２〜図１７において、無線通信システム１００におけるコードワードの探索について説明する。これらの探索は、通信装置１１０，１２０のいずれかに設けられた制御装置（制御部）、または通信装置１１０，１２０と異なる制御装置に設けられた制御部によって制御される。
【０１１７】
（実施の形態にかかる無線通信システムにおけるコードワードの探索の実施例１）
図１２は、実施の形態にかかる無線通信システムにおけるコードワードの探索の実施例１を示すシーケンス図である。コードワードの探索の実施例１においては、たとえば通信装置１１０から通信装置１２０へデータ等の信号を送信する際に、たとえば図１２に示す各ステップが実行される。
【０１１８】
まず、通信装置１１０が、通信装置１１０，１２０におけるアンテナ配置およびＲＦ回路数Ｎ（データストリーム数）により生成装置５００によって生成されたコードブックＷｃｂｋを取得する（ステップＳ１２０１）。たとえば、通信装置１１０は、上記（７）式を用いて生成装置５００によって生成されコードブック記憶部１１５に記憶されたコードブックＷｃｂｋを取得する。コードブックＷｃｂｋにはＫｔ個のコードワードＷが含まれているとする。
【０１１９】
また、通信装置１２０が、通信装置１１０，１２０におけるアンテナ配置およびＲＦ回路数Ｎ（データストリーム数）により生成装置５００によって生成されたコードブックＣｃｂｋを取得する（ステップＳ１２０２）。たとえば、通信装置１２０は、上記（９）式を用いて生成装置５００によって生成されてコードブック記憶部１２８に記憶されたコードブックＣｃｂｋを取得する。コードブックＣｃｂｋにはＫｒ個のコードワードＣが含まれているとする。
【０１２０】
つぎに、通信装置１１０が、ステップＳ１２０１によって取得されたコードブックＷｃｂｋに含まれるＫｔ個のコードワードＷと、Ｎ個のＲＦ回路１１２（ａ１〜ａＮ）と、の組み合わせごとに、既知信号をＫｒ回送信する（ステップＳ１２０３）。すなわち、ステップＳ１２０３において、通信装置１１０は、既知信号をＫｔ×Ｎ×Ｋｒ回送信する。既知信号は、通信装置１２０において既知のトレーニング信号である。ステップＳ１２０３における既知信号の送信については後述する。
【０１２１】
また、通信装置１２０が、ステップＳ１２０３による既知信号のＮ回の送信ごとに、Ｋｒ個のコードワードＣのうちの使用するコードワードＣを変えながら等価ベースバンドチャネル行列Ｈbを推定する（ステップＳ１２０４）。これにより、Ｋｔ個のコードワードＷと、Ｋｒ個のコードワードＣと、の組み合わせごとのＫｔ×Ｋｒ個の等価ベースバンドチャネル行列Ｈbを推定することができる。
【０１２２】
つぎに、通信装置１２０が、ステップＳ１２０４によって推定したコードワードＷ，Ｃの組み合わせごとのＫｔ×Ｋｒ個の等価ベースバンドチャネル行列Ｈbにより、最適な１個のコードワードＷと１個のコードワードＣを選択する（ステップＳ１２０５）。ステップＳ１２０５におけるコードワードＷ，Ｃの選択は、たとえば等価ベースバンドチャネル行列Ｈbを所定の評価基準で評価することにより行うことができる。等価ベースバンドチャネル行列Ｈbの評価基準については後述する。
【０１２３】
つぎに、通信装置１２０が、ステップＳ１２０５によって選択したコードワードＷのインデックスであるＷインデックスを通信装置１１０へフィードバックする（ステップＳ１２０６）。つぎに、通信装置１１０が、ステップＳ１２０６によってフィードバックされたＷインデックスに対応するコードワードＷを送信ウェイト処理部１１３の重み付けに用いてデータなどの信号を送信する（ステップＳ１２０７）。
【０１２４】
これに対して、通信装置１２０が、ステップＳ１２０５によって選択したコードワードＣを受信ウェイト処理部１２２における重み付けに用いて、ステップＳ１２０７によって送信された信号を受信する（ステップＳ１２０８）。
【０１２５】
図１２に示したように、通信装置１２０は、コードブックＷｃｂｋのコードワードＷと、コードブックＣｃｂｋのコードワードＣと、の組み合わせごとに、その組み合わせにおけるコードワードＷ，Ｃをそれぞれ通信装置１１０，１２０に設定する。また、通信装置１２０は、その組み合わせにおけるコードワードＷ，Ｃを設定した状態で等価ベースバンドチャネル行列Ｈbを推定する。そして、通信装置１２０は、コードワードＷ，Ｃの組み合わせごとに推定した等価ベースバンドチャネル行列Ｈbに基づいて選択したコードワードＷ，Ｃを、通信装置１１０，１２０において使用するコードワードＷ，Ｃとして設定する。
【０１２６】
すなわち、通信装置１２０は、たとえばコードワードＷ，ＣのＫｔ×Ｋｒ通りの組み合わせを試行して等価ベースバンドチャネル行列Ｈbで評価することにより、コードワードＷ，Ｃを選択することができる。これにより、コードブックＷｃｂｋ，ＣｃｂｋにおけるコードワードＷ，Ｃの組み合わせのうちの最適なコードワードＷ，Ｃを選択することができる。
【０１２７】
図１２に示したコードワードの探索の実施例１における、ステップＳ１２０３，Ｓ１２０４による通信装置１１０，１２０の処理の一例について説明する。たとえば、コードブックＷｃｂｋにおけるＫｔ個のコードワードＷをＷ1，Ｗ2，…，ＷKtとする。また、コードブックＣｃｂｋにおけるＫｒ個のコードワードＣをＣ1，Ｃ2，…，ＣKrとする。また、ＲＦ回路数Ｎ＝４とする。この場合の等価ベースバンドチャネル行列Ｈbは、たとえば下記（１２）式のようになる。
【０１２８】
【数６】
2017169085.tif 000008
【０１２９】
まず、通信装置１１０が送信ウェイト処理部１１３にＷ1を設定し、通信装置１２０が受信ウェイト処理部１２２にＣ1を設定する。
【０１３０】
そして、通信装置１１０が、ＲＦ回路１１２（ａ１）のみで既知信号を送信し、ＲＦ回路１１２（ａ２〜ａ４）からの出力信号は０にする。これに対して、通信装置１２０は、ＲＦ回路１２３（ａ１〜ａ４）からの各出力信号から既知信号を除算してチャネル推定を行うことにより、上記（１２）式のチャネルＨbの要素ｈ11，ｈ21，ｈ31，ｈ41を推定する。
【０１３１】
つぎに、通信装置１１０が、ＲＦ回路１１２（ａ２）のみで既知信号を送信し、ＲＦ回路１１２（ａ１，ａ３，ａ４）からの出力信号は０にする。これに対して、通信装置１２０は、ＲＦ回路１２３（ａ１〜ａ４）からの各出力信号から既知信号を除算してチャネル推定を行うことにより、上記（１２）式のチャネルＨbの要素ｈ12，ｈ22，ｈ32，ｈ42を推定する。
【０１３２】
つぎに、通信装置１１０が、ＲＦ回路１１２（ａ３）のみで既知信号を送信し、ＲＦ回路１１２（ａ１，ａ２，ａ４）からの出力信号は０にする。これに対して、通信装置１２０は、ＲＦ回路１２３（ａ１〜ａ４）からの各出力信号から既知信号を除算してチャネル推定を行うことにより、上記（１２）式のチャネルＨbの要素ｈ13，ｈ23，ｈ33，ｈ43を推定する。
【０１３３】
つぎに、通信装置１１０が、ＲＦ回路１１２（ａ４）のみで既知信号を送信し、ＲＦ回路１１２（ａ１〜ａ３）からの出力信号は０にする。これに対して、通信装置１２０は、ＲＦ回路１２３（ａ１〜ａ４）からの各出力信号から既知信号を除算してチャネル推定を行うことにより、上記（１２）式のチャネルＨbの要素ｈ14，ｈ24，ｈ34，ｈ44を推定する。
【０１３４】
以上の推定処理により、通信装置１２０は、Ｗ1，Ｃ1を用いる場合の等価ベースバンドチャネル行列Ｈbを推定することができる。つぎに、通信装置１１０が送信ウェイト処理部１１３にＷ1を設定し、通信装置１２０がＣ2を受信ウェイト処理部１２２に設定する。
【０１３５】
そして、上述の推定処理と同様に、通信装置１１０が４（Ｎ）回の既知信号の送信を行い、通信装置１２０が等価ベースバンドチャネル行列Ｈbの推定を行う。これにより、通信装置１２０は、Ｗ1，Ｃ2を用いる場合の等価ベースバンドチャネル行列Ｈbを推定することができる。
【０１３６】
以降も同様に、通信装置１２０は、通信装置１２０の受信ウェイト処理部１２２に設定するコードワードＣをＣ3，Ｃ4，…，ＣKrと変化させながら上述の推定処理を行う。これにより、Ｗ1と、Ｃ3，Ｃ4，…，ＣKrと、を用いる各場合のＫｒ個の等価ベースバンドチャネル行列Ｈbを推定することができる。
【０１３７】
さらに、以上の推定処理が、通信装置１１０の送信ウェイト処理部１１３に設定するコードワードＷをＷ2，Ｗ3，…，ＷKtと変化させながら行われる。これにより、Ｗ2，Ｗ3，…，ＷKtと、Ｃ3，Ｃ4，…，ＣKrと、の組み合わせごとのＫｔ×Ｋｒ個の等価ベースバンドチャネル行列Ｈbを推定することができる。
【０１３８】
（等価ベースバンドチャネル行列Ｈbの評価基準）
図１２に示したステップＳ１２０５において、通信装置１２０は、等価ベースバンドチャネル行列Ｈbのそれぞれを評価する評価基準として、たとえば通信装置１１０から通信装置１２０への伝送における最大容量を用いることができる。たとえば、通信装置１２０は、最大容量に基づく下記（１３）式により、最適なコードワードＷおよびコードワードＣを選択することができる。下記（１３）式におけるＣbは、たとえば上記（４）式に示した等価ベースバンドチャネル容量Ｃbである。
【０１３９】
【数７】
2017169085.tif 000009
【０１４０】
または、通信装置１２０は、等価ベースバンドチャネル行列Ｈbのそれぞれを評価する評価基準として、たとえばＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ：最小二乗誤差法）を用いることができる。たとえば、通信装置１２０は、ＭＭＳＥに基づく下記（１４）式により、最適なコードワードＷおよびコードワードＣを選択することができる。ｔｒａｃｅ［Ｘ］は行列Ｘの対角要素の和である。
【０１４１】
【数８】
2017169085.tif 000010
【０１４２】
または、通信装置１２０は、等価ベースバンドチャネル行列Ｈbのそれぞれを評価する評価基準として、たとえば最大最小ＳＩＮＲを用いることができる。ＳＩＮＲはＳｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ（信号対干渉雑音比）の略である。たとえば、通信装置１２０は、最大最小ＳＩＮＲに基づく下記（１５）式により、最適なコードワードＷおよびコードワードＣを選択することができる。
【０１４３】
【数９】
2017169085.tif 000011
【０１４４】
または、通信装置１２０は、等価ベースバンドチャネル行列Ｈbのそれぞれを評価する評価基準として、たとえば最小条件数を用いることができる。たとえば、通信装置１２０は、最小条件数に基づく下記（１６）式により、最適なコードワードＷおよびコードワードＣを選択することができる。λmaxは等価ベースバンドチャネル行列Ｈbの最大の固有値である。λminは等価ベースバンドチャネル行列Ｈbの最小の固有値である。
【０１４５】
【数１０】
2017169085.tif 000012
【０１４６】
（実施の形態にかかる無線通信システムにおけるコードワードの探索の実施例２）
図１３は、実施の形態にかかる無線通信システムにおけるコードワードの探索の実施例２を示すシーケンス図である。コードワードの探索の実施例２においては、たとえば通信装置１１０から通信装置１２０へデータ等の信号を送信する際に、たとえば図１３に示す各ステップが実行される。図１３に示すステップＳ１３０１，Ｓ１３０２は、図１２に示したステップＳ１２０１，Ｓ１２０２と同様である。
【０１４７】
ステップＳ１３０２のつぎに、通信装置１１０が、ステップＳ１３０１によって取得されたコードブックＷｃｂｋに含まれるＫｔ個のコードワードＷと、Ｎ個のＲＦ回路１１２（ａ１〜ａＮ）と、の組み合わせごとに既知信号を送信する（ステップＳ１３０３）。すなわち、ステップＳ１３０３において、通信装置１１０は、既知信号をＫｔ×Ｎ回送信する。ステップＳ１３０３における既知信号の送信については後述する。
【０１４８】
また、通信装置１２０が、任意の１個のアンテナ１２１および任意の１個のＲＦ回路１２３を用いて、ステップＳ１３０３による既知信号のＮ回の送信ごとに受信品質を測定する（ステップＳ１３０４）。これにより、Ｋｔ個のコードワードＷごとの受信品質を推定することができる。受信品質は、たとえば受信パワーやＳＮＲである。
【０１４９】
ステップＳ１３０４における任意の１個のアンテナ１２１はアンテナ１２１（ｃ１〜ｃＮｒ）に含まれるアンテナであり、任意の１個のＲＦ回路１２３はＲＦ回路１２３（ａ１〜ａＮ）に含まれるＲＦ回路である。一例としては、任意の１個のアンテナ１２１および任意の１個のＲＦ回路１２３はそれぞれアンテナ１２１（ｃ１）およびＲＦ回路１２３（ａ１）とすることができる。
【０１５０】
つぎに、通信装置１２０が、ステップＳ１３０４によってコードワードＷごとに推定した受信品質に基づいて、受信品質が最も高いコードワードＷを選択する（ステップＳ１３０５）。つぎに、通信装置１２０が、ステップＳ１３０５によって選択したコードワードＷのインデックスであるＷインデックスを通信装置１１０へフィードバックする（ステップＳ１３０６）。
【０１５１】
つぎに、通信装置１１０は、任意の１個のＲＦ回路１１２および任意の１個のアンテナ１１４を用いて、既知信号をＫｒ回送信する（ステップＳ１３０７）。ステップＳ１３０７における既知信号の送信については後述する。ステップＳ１３０７における任意の１個のＲＦ回路１１２はＲＦ回路１１２（ａ１〜ａＮ）に含まれるＲＦ回路であり、任意の１個のアンテナ１１４はアンテナ１１４（ｂ１〜ｂＮｔ）に含まれるアンテナである。一例としては、任意の１個のＲＦ回路１１２および任意の１個のアンテナ１１４はそれぞれＲＦ回路１１２（ａ１）およびアンテナ１１４（ｂ１）とすることができる。
【０１５２】
また、通信装置１２０が、ステップＳ１３０７による既知信号の送信ごとに、Ｋｒ個のコードワードＣのうちの使用するコードワードＣを変えながら既知信号を受信し、受信した既知信号の受信品質を推定する（ステップＳ１３０８）。ステップＳ１３０８による受信品質の推定は、たとえばＲＦ回路１２３（ａ１〜ａＮ）における各受信品質を加算することによって行うことができる。これにより、Ｋｒ個のコードワードＣごとの受信品質を推定することができる。
【０１５３】
つぎに、通信装置１２０が、ステップＳ１３０８によってコードワードＣごとに推定した受信品質に基づいて、受信品質が最も高いコードワードＣを選択する（ステップＳ１３０９）。つぎに、通信装置１１０が、ステップＳ１３０６によってフィードバックされたＷインデックスに対応するコードワードＷを送信ウェイト処理部１１３の重み付けに用いてデータなどの信号を送信する（ステップＳ１３１０）。
【０１５４】
つぎに、通信装置１２０が、ステップＳ１３０９によって選択したコードワードＣを受信ウェイト処理部１２２における重み付けに用いて、ステップＳ１３１０によって送信された信号を受信する（ステップＳ１３１１）。
【０１５５】
図１３に示したように、通信装置１２０は、コードブックＷｃｂｋのコードワードＷごとに、そのコードワードＷを通信装置１１０に設定した状態での通信装置１２０における受信品質を推定する。また、この受信品質は、１個のアンテナ１２１によって受信された１系列のデータ（ストリーム）の受信品質である。また、通信装置１２０は、コードブックＣｃｂｋのコードワードＣごとに、そのコードワードＣを通信装置１２０に設定し、通信装置１１０が１個のアンテナ１１４によって１系列のデータを送信する状態での通信装置１２０における受信品質を推定する。
【０１５６】
そして、通信装置１２０は、コードワードＷごとに推定した受信品質に基づいて選択したコードワードＷを通信装置１１０に設定し、コードワードＣごとに推定した受信品質に基づいて選択したコードワードＣを通信装置１２０に設定する。これにより、少ない試行回数により、最適なコードワードＷ，Ｃ、または最適なコードワードＷ，Ｃに近いコードワードＷ，Ｃをそれぞれ通信装置１１０，１２０に設定することができる。
【０１５７】
図１３に示したコードワードの探索の実施例２の一例について説明する。まず、ステップＳ１３０３，Ｓ１３０４による通信装置１１０，１２０の処理の一例について説明する。たとえば、上述の例のように、コードブックＷｃｂｋにおけるＫｔ個のコードワードＷをＷ1，Ｗ2，…，ＷKt、コードブックＣｃｂｋにおけるＫｒ個のコードワードＣをＣ1，Ｃ2，…，ＣKr、ＲＦ回路数Ｎ＝４とする。
【０１５８】
まず、通信装置１１０が送信ウェイト処理部１１３にＷ1を設定し、通信装置１２０が使用する１個のアンテナをアンテナ１２１（ｃ１）に設定し、通信装置１２０が使用する１個のＲＦ回路をＲＦ回路１２３（ａ１）に設定する。
【０１５９】
そして、通信装置１１０が、ＲＦ回路１１２（ａ１）のみで既知信号を送信し、ＲＦ回路１１２（ａ２〜ａ４）からの出力信号は０にする。これに対して、通信装置１２０は、アンテナ１２１（ｃ１）およびＲＦ回路１２３（ａ１）によって受信した信号の受信品質を推定する。この時に推定された受信品質をＱ１とする。受信品質は、たとえば受信パワーやＳＮＲである。
【０１６０】
つぎに、通信装置１１０が、ＲＦ回路１１２（ａ２）のみで既知信号を送信し、ＲＦ回路１１２（ａ１，ａ３，ａ４）からの出力信号は０にする。これに対して、通信装置１２０は、アンテナ１２１（ｃ１）およびＲＦ回路１２３（ａ１）によって受信した信号の受信品質を推定する。この時に推定された受信品質をＱ２とする。
【０１６１】
つぎに、通信装置１１０が、ＲＦ回路１１２（ａ３）のみで既知信号を送信し、ＲＦ回路１１２（ａ１，ａ２，ａ４）からの出力信号は０にする。これに対して、通信装置１２０は、アンテナ１２１（ｃ１）およびＲＦ回路１２３（ａ１）によって受信した信号の受信品質を推定する。この時に推定された受信品質をＱ３とする。
【０１６２】
つぎに、通信装置１１０が、ＲＦ回路１１２（ａ４）のみで既知信号を送信し、ＲＦ回路１１２（ａ１〜ａ３）からの出力信号は０にする。これに対して、通信装置１２０は、アンテナ１２１（ｃ１）およびＲＦ回路１２３（ａ１）によって受信した信号の受信品質を推定する。この時に推定された受信品質をＱ４とする。
【０１６３】
以上の推定処理により、通信装置１２０は、Ｗ1を用いる場合の受信品質（たとえばＱ１＋Ｑ２＋Ｑ３＋Ｑ４）を推定することができる。つぎに、通信装置１１０がＷ2を送信ウェイト処理部１１３に設定し、通信装置１２０が使用する１個のアンテナをアンテナ１２１（ｃ１）に設定し、通信装置１２０が使用する１個のＲＦ回路をＲＦ回路１２３（ａ１）に設定する。
【０１６４】
そして、上述の推定処理と同様に、通信装置１１０が４（Ｎ）回の既知信号の送信を行い、通信装置１２０が受信品質の推定を行う。これにより、通信装置１２０は、Ｗ2を用いる場合の受信品質を推定することができる。
【０１６５】
以降も同様に、通信装置１１０に設定するコードワードＷをＷ3，Ｗ4，…，ＷKtと変化させながら上述の推定処理を行うことで、Ｗ1，Ｗ2，…，ＷKtを用いる各場合の受信品質を推定することができる。
【０１６６】
つぎに、ステップＳ１３０７，Ｓ１３０８による通信装置１１０，１２０の処理の一例について説明する。まず、通信装置１１０が使用する１個のアンテナ１１４をアンテナ１１４（ｂ１）に設定し、通信装置１１０が使用する１個のＲＦ回路１１２をＲＦ回路１１２（ａ１）に設定する。
【０１６７】
そして、通信装置１１０が、ＲＦ回路１１２（ａ１）およびアンテナ１１４（ｂ１）のみで既知信号を送信する。これに対して、通信装置１２０は、受信ウェイト処理部１２２にＣ1を設定し、アンテナ１２１（ｃ１〜ｃＮｒ）およびＲＦ回路１２３（ａ１〜ａＮ）によって受信した信号の受信品質を推定する。この時に推定された受信品質をＱ１とする。
【０１６８】
つぎに、通信装置１１０が、１個のＲＦ回路１１２および１個のアンテナ１１４のみで既知信号を送信する。これに対して、通信装置１２０は、Ｃ2を受信ウェイト処理部１２２に設定し、アンテナ１２１（ｃ１〜ｃＮｒ）およびＲＦ回路１２３（ａ１〜ａＮ）によって受信した信号の受信品質を推定する。この時に推定された受信品質をＱ２とする。
【０１６９】
そして、上述の推定処理と同様に、通信装置１１０が既知信号を送信するごとに、通信装置１２０が受信ウェイト処理部１２２に設定するコードワードＣをＣ3，Ｃ4，…，ＣKrに変化させながら受信品質を推定する。これにより、通信装置１２０は、Ｃ1，Ｃ2，…，ＣKrを用いる場合のそれぞれの受信品質を推定することができる。
【０１７０】
（等価ベースバンドチャネル行列Ｈbの評価基準）
図１３に示したステップＳ１３０４，Ｓ１３０８において受信品質としてＳＮＲを推定する場合に、通信装置１２０は、ステップＳ１３０５，Ｓ１３０９において、たとえば下記（１７）式に基づいてそれぞれコードワードＷ，Ｃを選択することができる。
【０１７１】
【数１１】
2017169085.tif 000013
【０１７２】
（実施の形態にかかる無線通信システムにおけるコードワードの探索の実施例３）
図１４は、実施の形態にかかる無線通信システムにおけるコードワードの探索の実施例３を示すシーケンス図である。コードワードの探索の実施例３においては、たとえば通信装置１１０から通信装置１２０へデータ等の信号を送信する際に、たとえば図１４に示す各ステップが実行される。図１４に示すステップＳ１４０１，Ｓ１４０２は、図１２に示したステップＳ１２０１，Ｓ１２０２と同様である。
【０１７３】
ステップＳ１４０２のつぎに、通信装置１１０，１２０が、図１３に示した実施例２のステップＳ１３０３〜Ｓ１３０９の処理を行う（ステップＳ１４０３）。ただし、ステップＳ１４０３において、通信装置１１０，１２０は、受信品質が最も高いＮｅ個のコードワードＷと、受信品質が最も高いＮｅ個のコードワードＣと、を選択する。たとえば、通信装置１２０が、図１３に示したステップＳ１３０５の処理において、受信品質が高い順にコードワードＷをＮｅ個選択する。また、通信装置１２０が、図１３に示したステップＳ１３０９の処理において、受信品質が高い順にコードワードＣをＮｅ個選択する。Ｎｅは、たとえば２以上の自然数であり、Ｋｔ，Ｋｒのそれぞれより小さい。
【０１７４】
つぎに、通信装置１２０が、ステップＳ１４０３によって選択したＮｅ個のコードワードＷを示すＮｅ個のＷインデックスを通信装置１１０へフィードバックする（ステップＳ１４０４）。
【０１７５】
つぎに、通信装置１１０，１２０が、図１２に示した実施例１のステップＳ１２０３〜Ｓ１２０５の処理を行う（ステップＳ１４０５）。ただし、ステップＳ１４０５において、通信装置１１０，１２０は、ステップＳ１４０３によって選択されたＮｅ個のコードワードＷおよびＮｅ個のコードワードＣの中から、受信品質が最も高くなる１個のコードワードＷと１個のコードワードＣを選択する。
【０１７６】
たとえば、通信装置１１０が、図１２に示したステップＳ１２０３の処理において、フィードバックされたＮｅ個のＷインデックスが示すＮｅ個のコードワードＷと、Ｎ個のＲＦ回路１１２（ａ１〜ａＮ）と、の組み合わせごとに、既知信号をＮｅ回送信する。また、通信装置１２０が、図１２に示したステップＳ１２０４の処理において、通信装置１１０からの既知信号のＮ回の送信ごとに、Ｎｅ個のコードワードＣのうちの使用するコードワードＣを変えながら等価ベースバンドチャネル行列Ｈbを推定する。また、通信装置１２０が、図１２に示したステップＳ１２０５の処理において、推定したコードワードＷ，Ｃの組み合わせごとのＮｅ×Ｎｅ個の等価ベースバンドチャネル行列Ｈbにより、最適な１個のコードワードＷと１個のコードワードＣを選択する。
【０１７７】
つぎに、通信装置１２０が、ステップＳ１４０５によって選択した１個のコードワードＷを示す１個のＷインデックスを通信装置１１０へフィードバックする（ステップＳ１４０６）。ステップＳ１４０７，Ｓ１４０８は、図１２に示したステップＳ１２０７，Ｓ１２０８と同様である。
【０１７８】
図１４に示したように、通信装置１２０は、コードブックＷｃｂｋのコードワードＷごとに、そのコードワードＷを通信装置１１０に設定した状態での通信装置１２０における受信品質を推定する。また、この受信品質は、１個のアンテナ１２１によって受信された１系列のデータ（ストリーム）の受信品質である。また、通信装置１２０は、コードブックＣｃｂｋのコードワードＣごとに、そのコードワードＣを通信装置１２０に設定し、通信装置１１０が１個のアンテナ１１４によって１系列のデータを送信する状態での通信装置１２０における受信品質を推定する。
【０１７９】
また、通信装置１２０は、コードワードＷごとに推定した受信品質に基づいて選択した複数のコードワードＷと、コードワードＣごとに推定した受信品質に基づいて選択した複数のコードワードＣの各組み合わせを得る。そして、通信装置１２０は、得られた組み合わせごとに、その組み合わせにおけるコードワードＷ，Ｃをそれぞれ通信装置１１０，１２０に設定した状態で等価ベースバンドチャネル行列Ｈbを推定する。また、通信装置１２０は、組み合わせごとに推定した等価ベースバンドチャネル行列Ｈbに基づいて選択したコードワードＷ，Ｃを通信装置１１０，１２０に設定する。これにより、少ない試行回数により、最適なコードワードＷ，Ｃ、または最適なコードワードＷ，Ｃに近いコードワードＷ，Ｃをそれぞれ通信装置１１０，１２０に設定することができる。
【０１８０】
（実施の形態にかかる無線通信システムにおけるコードワードの探索の実施例４）
図１５は、実施の形態にかかる無線通信システムにおけるコードワードの探索の実施例４を示すシーケンス図である。コードワードの探索の実施例４においては、たとえば通信装置１１０から通信装置１２０へデータ等の信号を送信する際に、たとえば図１５に示す各ステップが実行される。図１５に示すステップＳ１５０１，Ｓ１５０２は、図１２に示したステップＳ１２０１，Ｓ１２０２と同様である。
【０１８１】
ステップＳ１５０２のつぎに、通信装置１１０，１２０が、図１３に示した実施例２のステップＳ１３０３〜Ｓ１３０９の処理を行う（ステップＳ１５０３）。ただし、ステップＳ１５０３においては、通信装置１１０，１２０は、受信品質が最も高いＮｍ個のコードワードＷと受信品質が最も高いＮｍ個のコードワードＣとを選択する。また、ステップＳ１５０３において、通信装置１１０，１２０は、Ｋｔ個のコードワードＷをＮｃおよびＫｒ個のコードワードＷをそれぞれＮｃ間隔で間引きする。そして、通信装置１１０，１２０は、間引き後のコードワードＷ，Ｃの中からＮｍ個のコードワードＷとＮｍ個のコードワードＣとを選択する。Ｎｍは、たとえば２以上の自然数である。ただし、Ｎｍ＝１であってもよい。
【０１８２】
たとえば、通信装置１１０が、図１３に示したステップＳ１３０３の処理において、コードブックＷｃｂｋに含まれるＫｔ個のコードワードＷをＮｃ間隔で間引く。たとえば、Ｎｃ＝５とし、Ｋｔ個のコードワードＷをＷ1，Ｗ2，…とすると、通信装置１１０は、Ｗ1，Ｗ2，…からのＮｃ＝５間隔での間引きにより、Ｗ1，Ｗ6，Ｗ11，…を得る。間引き後のＷ1，Ｗ6，Ｗ11，…の数はＣｅｉｌ（Ｋｔ／Ｎｃ）個となる。Ｃｅｉｌ（）は天井関数である。通信装置１１０は、間引きにより得られたＣｅｉｌ（Ｋｔ／Ｎｃ）個のＷ1，Ｗ6，Ｗ11，…と、Ｎ個のＲＦ回路１１２（ａ１〜ａＮ）と、の組み合わせごとに既知信号を送信する。また、通信装置１２０が、図１３に示したステップＳ１３０５の処理において、図１３に示したステップＳ１３０４の処理によって推定した受信品質が高い順にコードワードＷをＮｍ個選択する。
【０１８３】
また、通信装置１１０が、図１３に示したステップＳ１３０７の処理において、任意の１個のＲＦ回路および任意の１個のアンテナを用いて、既知信号をＣｅｉｌ（Ｋｒ／Ｎｃ）回送信する。Ｃｅｉｌ（Ｋｒ／Ｎｃ）は、後述のように間引き後のコードワードＣの数である。また、通信装置１２０が、図１３に示したステップＳ１３０８の処理において、コードブックＣｃｂｋに含まれるＫｒ個のコードワードＣをＮｃ間隔で間引く。たとえば、Ｎｃ＝５とし、Ｋｒ個のコードワードＣをＣ1，Ｃ2，…とすると、通信装置１２０は、Ｃ1，Ｃ2，…からのＮｃ＝５間隔での間引きにより、Ｃ1，Ｃ6，Ｃ11，…を得る。間引き後のＣ1，Ｃ6，Ｃ11，…の数はＣｅｉｌ（Ｋｒ／Ｎｃ）個となる。通信装置１２０は、通信装置１１０からの既知信号の送信ごとに、間引きにより得られた（Ｋｒ／Ｎｃ）個のＣ1，Ｃ6，Ｃ11，…のうちの使用するコードワードＣを変えながら既知信号を受信し、受信した既知信号の受信品質を推定する。また、通信装置１２０が、図１３に示したステップＳ１３０９の処理において、ステップＳ１３０８の処理によって推定した受信品質が高い順にコードワードＣをＮｍ個選択する。
【０１８４】
つぎに、通信装置１２０が、ステップＳ１５０３によって選択したＮｍ個のコードワードＷを示すＮｍ個のＷインデックスを通信装置１１０へフィードバックする（ステップＳ１５０４）。
【０１８５】
つぎに、通信装置１１０，１２０が、図１２に示した実施例１のステップＳ１２０３〜Ｓ１２０５の処理を行うことにより、受信品質が最も高くなる最適な１個のコードワードＷと１個のコードワードＣを選択する（ステップＳ１５０５）。ただし、ステップＳ１５０５においては、通信装置１１０，１２０は、ステップＳ１５０３によって選択されたＮｍ個のコードワードＷのそれぞれの周辺のＮｃ個のコードワードの中から１個のコードワードＷを選択する。また、通信装置１１０，１２０は、ステップＳ１５０３によって選択されたＮｍ個のコードワードＣのそれぞれの周辺のＮｃ個のコードワードの中から１個のコードワードＣを選択する。
【０１８６】
たとえば、通信装置１１０，１２０は、Ｎｍ個のコードワードＷのそれぞれの周辺のＮｃ個のコードワードＷと、Ｎｍ個のコードワードＣのそれぞれの周辺のＮｃ個のコードワードＣと、を特定する。一例として、Ｎｍ個のコードワードＷをＷ15，Ｗ31とし、Ｎｍ個のコードワードＣをＣ25，Ｃ41とし、ステップＳ１５０３における間引き数Ｎｃ＝５とする。
【０１８７】
この場合に、通信装置１１０，１２０は、Ｗ15の周辺のＮｃ個のコードワードとしてＷ13〜Ｗ17を特定し、Ｗ31の周辺のＮｃ個のコードワードとしてＷ29〜Ｗ33を特定する。これによって特定されるＷ13〜Ｗ17，Ｗ29〜Ｗ33の数は、重複がなければＮｍ×Ｎｃ＝２×５＝１０個となる。また、通信装置１１０，１２０は、Ｃ25の周辺のＮｃ個のコードワードとしてＣ23〜Ｃ27を特定し、Ｃ41の周辺のＮｃ個のコードワードとしてＣ39〜Ｃ43を特定する。これによって特定されるＣ23〜Ｃ27，Ｃ39〜Ｃ43の数は、重複がなければＮｍ×Ｎｃ＝２×５＝１０個となる。
【０１８８】
たとえば、通信装置１１０は、図１２に示したステップＳ１２０３の処理において、間引き後のＮｍ×ＮｃのコードワードＷと、Ｎ個のＲＦ回路１１２（ａ１〜ａＮ）と、の組み合わせごとに、既知信号を（Ｎｍ×Ｎｃ）回送信する。
【０１８９】
また、通信装置１２０が、図１２のステップＳ１２０４の処理において、通信装置１１０からの既知信号のＮ回の送信ごとに、間引き後のＮｍ×ＮｃのコードワードＣのうち使用するコードワードＣを変えながら等価ベースバンドチャネル行列Ｈbを推定する。また、通信装置１２０が、図１２に示したステップＳ１２０５の処理において、間引き後のコードワードＷ，Ｃから最適な１個のコードワードＷと１個のコードワードＣを選択する。
【０１９０】
つぎに、通信装置１２０が、ステップＳ１５０５によって選択した１個のコードワードＷを示す１個のＷインデックスを通信装置１１０へフィードバックする（ステップＳ１５０６）。ステップＳ１５０７，Ｓ１５０８は、図１２に示したステップＳ１２０７，Ｓ１２０８と同様である。
【０１９１】
図１５に示したように、通信装置１２０は、間引きしたコードワードＷごとに、そのコードワードＷを通信装置１１０に設定した状態での通信装置１２０における受信品質を推定する。また、この受信装置は、１個のアンテナ１２１によって受信された１系列のデータ（ストリーム）の受信品質である。また、通信装置１２０は、間引きしたコードワードＣごとに、そのコードワードＣを通信装置１２０に設定し、通信装置１１０が１個のアンテナ１１４によって１系列のデータを送信する状態での通信装置１２０における受信品質を推定する。
【０１９２】
そして、通信装置１２０は、コードワードＷごとに推定した受信品質に基づいて選択したコードワードＷと、間引かれたコードワードのうちの、受信品質に基づいて選択したコードワードＷに基づくコードワードＷと、を特定する。選択したコードワードＷに基づくコードワードＷは、たとえば、コードワードＷから間引かれた（除外された）コードワードのうちの、対応する角度が、選択したコードワードＷに対応する角度と最も近い所定数（たとえばＮｃ個）のコードワードである。
【０１９３】
また、通信装置１２０は、コードワードＣごとに推定した受信品質に基づいて選択したコードワードＣと、間引かれたコードワードのうちの、受信品質に基づいて選択したコードワードＣに基づくコードワードＣと、を特定する。選択したコードワードＣに基づくコードワードＣは、たとえば、コードワードＣから間引かれた（除外された）コードワードのうちの、対応する角度が、選択したコードワードＣに対応する角度と最も近い所定数のコードワードである。
【０１９４】
つぎに、通信装置１２０は、特定した各コードワードＷおよび各コードワードＣの組み合わせごとに、その組み合わせにおけるコードワードＷ，Ｃをそれぞれ通信装置１１０，１２０に設定した状態で等価ベースバンドチャネル行列Ｈbを推定する。そして、通信装置１２０は、組み合わせごとに推定した等価ベースバンドチャネル行列Ｈbに基づいて選択したコードワードを通信装置１１０，１２０に設定する。これにより、少ない試行回数により、最適なコードワードＷ，Ｃ、または最適なコードワードＷ，Ｃに近いコードワードＷ，Ｃをそれぞれ通信装置１１０，１２０に設定することができる。
【０１９５】
（実施の形態にかかる無線通信システムにおけるコードワードの探索の実施例５）
図１６は、実施の形態にかかる無線通信システムにおけるコードワードの探索の実施例５を示すシーケンス図である。コードワードの探索の実施例５においては、たとえば通信装置１１０から通信装置１２０へデータ等の信号を送信する際に、たとえば図１６に示す各ステップが実行される。図１６に示すステップＳ１６０１，Ｓ１６０２は、図１２に示したステップＳ１２０１，Ｓ１２０２と同様である。
【０１９６】
ステップＳ１６０２のつぎに、通信装置１１０，１２０が、図１３に示した実施例２のステップＳ１３０３〜Ｓ１３０５の処理を行うことにより、受信品質が最も高いコードワードＷを選択する（ステップＳ１６０３）。つぎに、通信装置１２０が、ステップＳ１６０３によって選択したコードワードＷを示すＷインデックスを通信装置１１０へフィードバックする（ステップＳ１６０４）。
【０１９７】
つぎに、通信装置１１０が、通信装置１２０からフィードバックされたＷインデックスに対応するコードワードＷを送信ウェイト処理部１１３の重み付けに用いて、Ｎ個のＲＦ回路１１２（ａ１〜ａＮ）ごとに既知信号をＫｒ回送信する（ステップＳ１６０５）。
【０１９８】
つぎに、通信装置１２０が、ステップＳ１６０５による既知信号のＮ回の送信ごとに、Ｋｒ個のコードワードＣのうちの使用するコードワードＣを変えながら等価ベースバンドチャネル行列Ｈbを推定する（ステップＳ１６０６）。これにより、Ｋｒ個のコードワードＣごとの等価ベースバンドチャネル行列Ｈbを推定することができる。
【０１９９】
つぎに、通信装置１２０が、ステップＳ１６０６によって推定したコードワードＣごとのＫｒ個の等価ベースバンドチャネル行列Ｈbにより、最適な１個のコードワードＣを選択する（ステップＳ１６０７）。ステップＳ１６０７におけるコードワードＷ，Ｃの選択は、ステップＳ１２０５におけるコードワードＷ，Ｃの選択と同様である。
【０２００】
ステップＳ１６０８，Ｓ１６０９は、図１２に示したステップＳ１２０７，Ｓ１２０８と同様である。ただし、ステップＳ１６０８において、通信装置１１０は、ステップＳ１６０４によってフィードバックされたＷインデックスに対応するコードワードＷを送信ウェイト処理部１１３の重み付けに用いてデータなどの信号を送信する。
【０２０１】
図１６に示したように、通信装置１２０は、コードブックＷｃｂｋのコードワードＷごとに、そのコードワードＷを通信装置１１０に設定した状態での、１個のアンテナ１２１によって受信された１系列のデータの受信品質を推定する。そして、通信装置１２０は、コードブックＷｃｂｋのコードワードＷごとに推定した受信品質に基づいて選択したコードワードＷを通信装置１１０に設定する。
【０２０２】
また、通信装置１２０は、コードブックＣｃｂｋのコードワードＣごとに、そのコードワードＣを通信装置１２０に設定し、選択したコードワードＷを通信装置１１０に設定した状態で等価ベースバンドチャネル行列Ｈbを推定する。そして、通信装置１２０は、コードブックＣｃｂｋのコードワードＣごとに推定した等価ベースバンドチャネル行列Ｈbに基づいて選択したコードワードＣを通信装置１２０に設定する。これにより、少ない試行回数により、最適なコードワードＷ，Ｃ、または最適なコードワードＷ，Ｃに近いコードワードＷ，Ｃをそれぞれ通信装置１１０，１２０に設定することができる。
【０２０３】
（実施の形態にかかる無線通信システムにおけるコードワードの探索の実施例６）
図１７は、実施の形態にかかる無線通信システムにおけるコードワードの探索の実施例６を示すシーケンス図である。コードワードの探索の実施例６においては、たとえば通信装置１１０から通信装置１２０へデータ等の信号を送信する際に、たとえば図１７に示す各ステップが実行される。図１７に示すステップＳ１７０１，Ｓ１７０２は、図１２に示したステップＳ１２０１，Ｓ１２０２と同様である。
【０２０４】
ステップＳ１７０２のつぎに、通信装置１１０，１２０が、図１２に示した実施例１のステップＳ１２０３〜Ｓ１２０５の処理を行う（ステップＳ１７０３）。ただし、ステップＳ１７０３においては、通信装置１１０，１２０は、受信品質が最も高いＮｍ個のコードワードＷと受信品質が最も高いＮｍ個のコードワードＣとを選択する。また、ステップＳ１７０３において、通信装置１１０，１２０は、Ｋｔ個のコードワードＷをＮｃ間隔で間引きし、Ｋｒ個のコードワードＷをＮｃ間隔で間引きし、その後にＮｍ個のコードワードＷとＮｍ個のコードワードＣとを選択する。ステップＳ１７０３におけるコードワードＷ，Ｃの間引きは、図１５に示したステップＳ１５０３におけるコードワードＷ，Ｃの間引きと同様である。
【０２０５】
たとえば、通信装置１１０が、図１２に示したステップＳ１２０３の処理において、間引きにより得られたＣｅｉｌ（Ｋｔ／Ｎｃ）個のコードワードＷと、Ｎ個のＲＦ回路１１２（ａ１〜ａＮ）と、の組み合わせごとに、既知信号をＫｒ回送信する。また、通信装置１２０が、図１２に示したステップＳ１２０４の処理において、つぎの処理を行う。すなわち、通信装置１２０は、通信装置１１０からの既知信号のＮ回の送信ごとに、間引きにより得られたＣｅｉｌ（Ｋｒ／Ｎｃ）個のコードワードＣのうちの使用するコードワードＣを変えながら等価ベースバンドチャネル行列Ｈbを推定する。また、通信装置１２０が、図１２に示したステップＳ１２０５の処理において、間引き後のコードワードＷ，Ｃの組み合わせごとの等価ベースバンドチャネル行列Ｈbにより、最適な１個のコードワードＷと１個のコードワードＣを選択する。
【０２０６】
つぎに、通信装置１２０が、ステップＳ１７０３によって選択したＮｍ個のコードワードＷを示すＮｍ個のＷインデックスを通信装置１１０へフィードバックする（ステップＳ１７０４）。ステップＳ１７０５〜Ｓ１７０８は、図１５に示したステップＳ１５０５〜Ｓ１５０８と同様である。
【０２０７】
図１７に示したように、通信装置１２０は、間引きしたコードブックＷｃｂｋの各コードワードＷと、間引きしたコードブックＣｃｂｋの各コードワードＣと、の組み合わせを得る。また、通信装置１２０は、得られた組み合わせごとに、その組み合わせにおけるコードワードＷ，Ｃをそれぞれ通信装置１１０，１２０に設定した状態で等価ベースバンドチャネル行列Ｈbを推定する。
【０２０８】
そして、通信装置１２０は、等価ベースバンドチャネル行列Ｈbに基づいて選択したコードワードＷと、間引かれたコードワードのうちの、選択したコードワードＷに基づくコードワードＷと、を特定する。選択したコードワードＷに基づくコードワードＷは、たとえば、コードワードＷから間引かれた（除外された）コードワードのうちの、対応する角度が、選択したコードワードＷに対応する角度と最も近い所定数のコードワードである。
【０２０９】
また、通信装置１２０は、等価ベースバンドチャネル行列Ｈbに基づいて選択したコードワードＣと、間引かれたコードワードのうちの、選択したコードワードＣに基づくコードワードＣと、を特定する。選択したコードワードＣに基づくコードワードＣは、たとえば、コードワードＣから間引かれた（除外された）コードワードのうちの、対応する角度が、選択したコードワードＣに対応する角度と最も近い所定数のコードワードである。
【０２１０】
つぎに、通信装置１２０は、特定した各コードワードＷおよび各コードワードＣの組み合わせごとに、その組み合わせにおけるコードワードＷ，Ｃをそれぞれ通信装置１１０，１２０に設定した状態で等価ベースバンドチャネル行列Ｈｂを推定する。そして、通信装置１２０は、組み合わせごとに推定した等価ベースバンドチャネル行列Ｈbに基づいて選択したコードワードを通信装置１１０，１２０に設定する。これにより、少ない試行回数により、最適なコードワードＷ，Ｃ、または最適なコードワードＷ，Ｃに近いコードワードＷ，Ｃをそれぞれ通信装置１１０，１２０に設定することができる。
【０２１１】
（探索の試行回数）
図１２〜図１７に示した探索の実施例１〜５における試行回数（計算回数）について説明する。一例として、Ｋｔ＝Ｋｒ＝９１、Ｎｅ＝５、Ｎｃ＝５、Ｎｍ＝２とする。この場合に、図１２に示した実施例１にかかるコードワードの探索における試行回数はＫｔ×Ｋｒ＝９１×９１＝８２８１回となる。
【０２１２】
また、図１３に示した実施例２にかかるコードワードの探索における試行回数は、Ｋｔ＋Ｋｒ＝９１＋９１＝１８２となる。また、図１４に示した実施例３にかかるコードワードの探索における試行回数は、Ｋｔ＋Ｋｒ＋Ｎｅ×Ｎｅ＝１８２＋５×５＝２０７となる。図１５に示した実施例４にかかるコードワードの探索における試行回数は、Ｃｅｉｌ（Ｋｔ／Ｎｃ）＋Ｃｅｉｌ（Ｋｒ／Ｎｃ）＋Ｎｍ2×Ｎｃ2＝１３８となる。
【０２１３】
図１６に示した実施例５にかかるコードワードの探索における試行回数は、Ｋｔ＋Ｋｒ＝１８２となる。図１７に示した実施例６にかかるコードワードの探索における試行回数は、Ｃｅｉｌ（Ｋｔ／Ｎｃ）×Ｃｅｉｌ（Ｋｒ／Ｎｃ）＋Ｎｍ2×Ｎｃ2＝４６１となる。このように、実施例２〜６によれば、全てのコードワードＷ，Ｃの組み合わせについて試行する実施例１と比べて、探索の試行回数を大幅に減らすことができる。
【０２１４】
（実施の形態にかかる生成装置により生成されるコードワード）
図１８は、実施の形態にかかる生成装置により生成される１個のコードワード（角度ごとのアレイゲイン）の一例を示す図である。図１８において、横軸は、通信装置１１０のアンテナ配列方向と、通信装置１２０のアンテナ配列方向と、の間の角度θｔ［Ｄｅｇｒｅｅ］を示す。縦軸は、送信ウェイト処理部１１３および受信ウェイト処理部１２２における重み付けによるアレイゲイン（Ａｒｒａｙ  Ｇａｉｎ）を示す。また、図１８に示す例においてはストリーム数Ｎ＝４、送受信アンテナ数Ｎｔ＝Ｎｒ＝１６とする。
【０２１５】
図１８に示すアレイゲイン特性１８０１〜１８０４は、生成装置５００によって生成されたコードブックにおけるθｔ＝０［Ｄｅｇｒｅｅ］に対応するコードワード１８１１に対応する、それぞれストリーム（ａ１〜ａ４）におけるアレイゲインの特性を示す。
【０２１６】
図１９は、実施の形態にかかる生成装置により生成される複数のコードワード（角度ごとのアレイゲイン）の一例を示す図である。図１９において、図１８に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図１９においては、生成装置５００によって生成されたコードブックにおける、３通りのθｔに対応する３個のコードワード１９１１〜１９１３に対応するアレイゲイン特性を示す。
【０２１７】
図１８，図１９に示すように、生成装置５００によって生成されたコードブックには、フルアレイアンテナ構成におけるストリーム（ａ１〜ａ４）を一括で最適化できるマトリクスのコードワードが存在する。このため、たとえばストリームごとにベクトルのコードワードを探索する従来技術に比べて、通信装置１１０から通信装置１２０への伝送の品質（たとえば容量）が向上するとともに、コードワードの探索にかかる時間を短くすることができる。
【０２１８】
（実施の形態にかかる無線通信システムにおける伝送性能のシミュレーション結果）
図２０は、実施の形態にかかる無線通信システムにおける伝送性能のシミュレーション結果の一例を示す図である。図２０において、横軸は通信装置１１０から通信装置１２０への伝送における容量［ｂｐｓ／Ｈｚ］を示し、縦軸はＣＤＦ（Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：累積分布関数）を示す。
【０２１９】
図２０に示す例では、シミュレーションの条件として、送受信アンテナ数Ｎｔ＝Ｎｒ＝３２、ストリーム数（ＲＦ回路の数）Ｎ＝４、信号波長λに相当する周波数ｆ＝６０［ＧＨｚ］、最適な通信距離Ｒ＝５［ｍ］、サブアレイ間隔Ｄt＝Ｄr＝８［ｃｍ］とする。そして、図２０は、位置ずれ距離ｙ、実際の通信距離Ｒおよびθｒを、それぞれｙ＝−５〜５［ｍ］、Ｒ＝１［ｍ］〜１０［ｍ］、θｒ＝−９０〜９０［°］の範囲でランダムに変化させた場合のシミュレーション結果を示している。
【０２２０】
また、図２０に示す例では完全なＬＯＳ環境を想定する。また、コードブックＷｃｂｋ，Ｃｃｂｋのそれぞれにおけるコードワード数は９１とする。たとえば、コードブックＷｃｂｋ，Ｃｃｂｋのそれぞれについて、Ｒ＝５［ｍ］とし、θｒ＝−９０〜９０［°］の範囲で２［°］ずつ変化させながらコードワードを決定する。これにより、コードブックＷｃｂｋ，Ｃｃｂｋのそれぞれにおける９１個のコードワードを決定することができる。
【０２２１】
上述の条件において、ＳＮＲ（ρ）＝２０［ｄＢ］として上記（４）式により等価ベースバンドチャネル容量Ｃbを計算し、計算した等価ベースバンドチャネル容量ＣbについてＣＤＦ（累積分布関数）を算出する。
【０２２２】
シミュレーション結果２００１，２００２，２０１１〜２０１６は、等価ベースバンドチャネル容量Ｃbに対するＣＤＦの特性のシミュレーション結果である。シミュレーション結果２００１は、チャネル行列Ｈが既知であると仮定した場合における理想的な特性である。シミュレーション結果２００２は、たとえばストリームごとにベクトルのコードワードを探索する従来技術における特性である。
【０２２３】
シミュレーション結果２０１１〜２０１６は、それぞれ図１２〜図１７に示した実施例１〜６に対応する特性である。シミュレーション結果２００１，２００２，２０１１〜２０１６に示すように、実施の形態にかかる実施例１〜６によれば、従来技術よりも高く、理想的な特性に近い伝送性能（容量）が得られる。また、実施の形態にかかる実施例２〜６によれば、探索にかかる時間を短くすることができる。
【０２２４】
図２１は、実施の形態にかかるコードブックの生成装置のハードウェア構成の一例を示す図である。通信装置１１０，１２０とは異なる情報処理装置によって生成装置５００を実現する場合に、生成装置５００は、たとえば図２１に示す情報処理装置２１００により実現することができる。情報処理装置２１００は、ＣＰＵ２１０１と、メモリ２１０２と、ユーザインタフェース２１０３と、通信インタフェース２１０４と、を備える。ＣＰＵ２１０１、メモリ２１０２、ユーザインタフェース２１０３および通信インタフェース２１０４は、バス２１０９によって接続される。
【０２２５】
ＣＰＵ２１０１は、情報処理装置２１００の全体の制御を司る。メモリ２１０２には、たとえばメインメモリおよび補助メモリが含まれる。メインメモリは、たとえばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）である。メインメモリは、ＣＰＵ２１０１のワークエリアとして使用される。補助メモリは、たとえば磁気ディスク、光ディスク、フラッシュメモリなどの不揮発メモリである。補助メモリには、情報処理装置２１００を動作させる各種のプログラムが記憶されている。補助メモリに記憶されたプログラムは、メインメモリにロードされてＣＰＵ２１０１によって実行される。
【０２２６】
ユーザインタフェース２１０３は、たとえば、ユーザからの操作入力を受け付ける入力デバイスや、ユーザへ情報を出力する出力デバイスなどを含む。入力デバイスは、たとえばキー（たとえばキーボード）やリモコンなどにより実現することができる。出力デバイスは、たとえばディスプレイやスピーカなどにより実現することができる。また、タッチパネルなどによって入力デバイスおよび出力デバイスを実現してもよい。ユーザインタフェース２１０３は、ＣＰＵ２１０１によって制御される。
【０２２７】
通信インタフェース２１０４は、有線や無線によって情報処理装置２１００の外部との間で通信を行う通信インタフェースである。通信インタフェース２１０４は、ＣＰＵ２１０１によって制御される。
【０２２８】
図５に示した生成部５０２は、たとえばＣＰＵ２１０１により実現することができる。図５に示した取得部５０１および出力部５０３は、たとえばユーザインタフェース２１０３により実現することができる。この場合は、取得部５０１が取得する各情報はユーザインタフェース２１０３を用いて情報処理装置２１００の管理者から入力される。また、出力部５０３が出力するコードブックはユーザインタフェース２１０３を用いて情報処理装置２１００へ出力される。
【０２２９】
または、図５に示した取得部５０１および出力部５０３は、たとえば通信インタフェース２１０４により実現することができる。この場合は、取得部５０１が取得する各情報は通信インタフェース２１０４を用いて他の通信装置から受信される。また、出力部５０３が出力するコードブックは通信インタフェース２１０４を用いて他の通信装置へ送信される。
【０２３０】
または、図５に示した取得部５０１および出力部５０３は、たとえばメモリ２１０２からの読み出しやメモリ２１０２への書き込みにより実現することができる。この場合は、取得部５０１が取得する各情報はメモリ２１０２から読み出される。また、出力部５０３が出力するコードブックはメモリ２１０２へ書き込まれる。
【０２３１】
このように、実施の形態にかかる生成装置５００によれば、送信アンテナと受信アンテナの各配列方向の間の複数通りの角度について、対象の角度に対応するチャネル行列Ｈの特異値分解により得られる特異行列のＮ列の行列を算出することができる。これにより、複数通りの角度についてのコードワードを含むコードブックを生成することができる。
【０２３２】
複数通りの角度をｘ通りの角度とすると、このコードブックに含まれるコードワードの数はＭ個になる。このため、たとえばｘ通りの角度とｙ通りの通信距離との組み合わせごとのｘ×ｙ個のコードワードを含むコードブックを生成する場合に比べて、コードブックを少ない処理によって生成することができる。また、生成したコードブックに含まれるコードワードの数を少なくすることができる。このため、たとえば、通信開始前におけるコードワードの探索にかかる時間を短くすることができる。また、コードワードの記憶に要するメモリの容量を削減することができる。
【０２３３】
また、ＬＯＳ環境またはＬＯＳ環境に近い環境において、信号伝送における容量を最大化するための最適な重み係数は、送信アンテナと受信アンテナとの間の距離には大きく影響されず、送信アンテナと受信アンテナの各配列方向の間の角度には大きく影響される。このため、送信アンテナと受信アンテナの各配列方向の間の角度ごとにコードワードを決定してコードブックを生成することで、信号伝送における容量を効率よく向上させることができる。
【０２３４】
以上説明したように、生成装置、生成方法および無線通信システムによれば、コードブックを簡素化して処理を軽減することができる。
【０２３５】
たとえば、従来、ＷＰＡＮやＷＬＡＮにミリ波空間多重（Ｓｐａｔｉａｌ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）通信を用いる技術が知られている。ＷＰＡＮはＷｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ（無線パーソナルエリアネットワーク）の略である。ＷＬＡＮはＷｉｒｅｌｅｓｓ  Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ（無線構内通信網）の略である。
【０２３６】
ＷＰＡＮやＷＬＡＮにおいてミリ波空間多重通信を行う際には、送受信器の配置が不明の場合があるため、ビームを自動的に合わせることを要する。たとえば、アンテナアレイを用いて自動的にミリ波空間多重通信のビームフォーミング（Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）を行うことが求められる。ミリ波空間多重通信におけるビームフォーミングは、アンテナ数が多いので、チャネルＨの推定が困難である。
【０２３７】
たとえば、フルアレイアンテナ構成でマルチストリーム通信を行う場合に、従来の一つのストリームを一つのビームに割り当ててそれぞれ異なる方向に向ける方法では、それぞれの多重ストリームのＳＮＲが確保できないため、空間多重の効果がない。たとえば、コードブックが通信距離と角度に依存するので、コードブックにおけるコードワード数が多くなり、探索にかかる時間、すなわち通信を開始するまでの時間が長くなる。このため、フルアレイアンテナ構成でマルチストリーム通信を行う場合の簡単なビームパターン（コードブック）の生成方法やコードワードの選択の高速化が求められる。
【０２３８】
これに対して、上述した実施の形態によれば、フルアレイアンテナ構成でミリ波空間多重通信を実現するため、位相配列（Ｐｈａｓｅｄ  ａｒｒａｙ）を用いてアンテナの配置と距離を固定する。そして、シミュレーション等で送信アンテナアレイまたは受信アンテナアレイを角度回転しながらＬＯＳチャネルを計算し、ＳＶＤを使って特異行列の最初のＮ列を送信コードブックと受信コードブックを生成することができる。また、高速なコードブックの探索（ビーム探索）により、高性能なミリ波ＭＩＭＯシステムを提供できる。
【０２３９】
上述した各実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【０２４０】
（付記１）複数系列のデータを、コードブックに含まれるコードワードが示す係数であって前記データの系列と複数の送信アンテナとの組み合わせごとの係数によって重み付けして前記複数の送信アンテナのそれぞれから無線送信する第１通信装置の前記コードブックを生成する生成装置において、
前記複数の送信アンテナの配列方向と、前記複数の送信アンテナから無線送信された各信号を複数の受信アンテナのそれぞれにより受信する第２通信装置における前記複数の受信アンテナの配列方向と、の間の複数通りの角度について、前記角度に対応する前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間のチャネル応答の特異値分解により得られる特異行列における前記データの系列と同数の列の行列を算出することにより、前記コードブックを生成する生成部と、
前記生成部によって生成された前記コードブックを出力する出力部と、
を備えることを特徴とする生成装置。
【０２４１】
（付記２）前記特異行列における前記データの系列と同数の列の行列は、前記特異行列の左側における前記データの系列と同数の列の行列であることを特徴とする付記１に記載の生成装置。
【０２４２】
（付記３）前記特異行列は、前記特異値分解により得られる右特異行列であることを特徴とする付記１または２に記載の生成装置。
【０２４３】
（付記４）前記第２通信装置は、前記複数の受信アンテナにより受信した各信号を、自装置のコードブックに含まれるコードワードが示す係数であって前記データの系列と前記複数の受信アンテナとの組み合わせごとの係数によって重み付けすることにより前記複数系列のデータを受信し、
前記生成部は、前記複数通りの角度について、前記チャネル応答の特異値分解により得られる第１特異行列における前記データの系列と同数の列の行列を算出することにより前記第１通信装置の前記コードブックを生成し、前記チャネル応答の特異値分解により得られ前記第１特異行列と異なる第２特異行列における前記データの系列と同数の列の行列を算出することにより前記第２通信装置の前記コードブックを生成する、
ことを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の生成装置。
【０２４４】
（付記５）前記第１特異行列は、前記特異値分解により得られる右特異行列であり、
前記第２特異行列は、前記特異値分解により得られる左特異行列である、
ことを特徴とする付記４に記載の生成装置。
【０２４５】
（付記６）前記複数の送信アンテナの配列を示す情報と、前記複数の受信アンテナの配列を示す情報と、前記複数の送信アンテナから無線送信される信号の波長を示す情報と、を取得する取得部を備え、
前記生成部は、前記角度に対応する前記チャネル応答を、前記取得部によって取得された各情報と前記角度とに基づいて算出する、
ことを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載の生成装置。
【０２４６】
（付記７）複数系列のデータを複数の送信アンテナのそれぞれから無線送信する第１通信装置の前記複数の送信アンテナから無線送信された各信号を複数の受信アンテナのそれぞれにより受信し、前記複数の受信アンテナにより受信した各信号を、コードブックに含まれるコードワードが示す係数であって前記データの系列と前記複数の受信アンテナとの組み合わせごとの係数によって重み付けすることにより前記複数系列のデータを受信する第２通信装置の前記コードブックを生成する生成装置において、
前記複数の送信アンテナの配列方向と、前記複数の受信アンテナの配列方向と、の間の複数通りの角度について、前記角度に対応する前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間のチャネル応答の特異値分解により得られる特異行列における前記データの系列と同数の列の行列を算出することにより、前記コードブックを生成する生成部と、
前記生成部によって生成された前記コードブックを出力する出力部と、
を備えることを特徴とする生成装置。
【０２４７】
（付記８）複数系列のデータを、コードブックに含まれるコードワードが示す係数であって前記データの系列と複数の送信アンテナとの組み合わせごとの係数によって重み付けして前記複数の送信アンテナのそれぞれから無線送信する第１通信装置の前記コードブックを生成する生成方法において、
前記複数の送信アンテナの配列方向と、前記複数の送信アンテナから無線送信された各信号を複数の受信アンテナのそれぞれにより受信する第２通信装置における前記複数の受信アンテナの配列方向と、の間の複数通りの角度について、前記角度に対応する前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間のチャネル応答の特異値分解により得られる特異行列における前記データの系列と同数の列の行列を算出することにより、前記コードブックを生成し、
生成した前記コードブックを出力する、
ことを特徴とする生成方法。
【０２４８】
（付記９）複数系列のデータを複数の送信アンテナのそれぞれから無線送信する第１通信装置の前記複数の送信アンテナから無線送信された各信号を複数の受信アンテナのそれぞれにより受信し、前記複数の受信アンテナにより受信した各信号を、コードブックに含まれるコードワードが示す係数であって前記データの系列と前記複数の受信アンテナとの組み合わせごとの係数によって重み付けすることにより前記複数系列のデータを受信する第２通信装置の前記コードブックを生成する生成方法において、
前記複数の送信アンテナの配列方向と、前記複数の受信アンテナの配列方向と、の間の複数通りの角度について、前記角度に対応する前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間のチャネル応答の特異値分解により得られる特異行列における前記データの系列と同数の列の行列を算出することにより、前記コードブックを生成し、
生成した前記コードブックを出力する、
ことを特徴とする生成方法。
【０２４９】
（付記１０）複数系列のデータを、第１コードブックに含まれるコードワードが示す係数であって前記データの系列と複数の送信アンテナとの組み合わせごとの係数によって重み付けして前記複数の送信アンテナのそれぞれから無線送信する第１通信装置と、
前記複数の送信アンテナから無線送信された各信号を複数の受信アンテナのそれぞれにより受信し、前記複数の受信アンテナにより受信した各信号を、第２コードブックに含まれるコードワードが示す係数であって前記データの系列と前記複数の受信アンテナとの組み合わせごとの係数によって重み付けすることにより前記複数系列のデータを受信する第２通信装置と、を含み、
前記第１コードブックおよび前記第２コードブックは、前記複数の送信アンテナの配列方向と、前記複数の受信アンテナの配列方向と、の間の複数通りの角度について、前記角度に対応する前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間のチャネル応答の特異値分解により得られる特異行列における前記データの系列と同数の列の行列を算出することにより生成されたコードブックである、
ことを特徴とする無線通信システム。
【０２５０】
（付記１１）前記第１コードブックの各コードワードと、前記第２コードブックの各コードワードと、の組み合わせごとに、前記組み合わせにおけるコードワードをそれぞれ前記第１通信装置および前記第２通信装置の前記重み付けに設定した状態で前記第２通信装置によって受信された前記複数系列のデータに基づくチャネル応答を推定し、
前記組み合わせごとに推定した前記チャネル応答に基づいて選択したコードワードを前記第１通信装置および前記第２通信装置の前記重み付けに設定する、
制御部を含むことを特徴とする付記１０に記載の無線通信システム。
【０２５１】
（付記１２）前記複数系列のデータに基づくチャネル応答は、前記データの系列と同数の行と、前記データの系列と同数の列と、を有する行列であることを特徴とする付記１１に記載の無線通信システム。
【０２５２】
（付記１３）前記第１コードブックのコードワードごとに、前記第１コードブックのコードワードを前記第１通信装置の前記重み付けに設定した状態での前記第２通信装置における受信品質であって、前記複数の受信アンテナのいずれかの受信アンテナによって受信された前記複数系列のデータのいずれかのデータの受信品質を推定し、
前記第２コードブックのコードワードごとに、前記第２コードブックのコードワードを前記第２通信装置の前記重み付けに設定し、前記第１通信装置が前記複数の送信アンテナのいずれかの送信アンテナによって前記複数系列のデータのいずれかのデータを送信する状態での前記第２通信装置における受信品質を推定し、
前記第１コードブックのコードワードごとに推定した前記受信品質に基づいて選択したコードワードを前記第１通信装置の前記重み付けに設定し、
前記第２コードブックのコードワードごとに推定した前記受信品質に基づいて選択したコードワードを前記第２通信装置の前記重み付けに設定する、
制御部を含むことを特徴とする付記１０に記載の無線通信システム。
【０２５３】
（付記１４）前記制御部は、
前記第１コードブックのコードワードごとに推定した前記受信品質に基づいて選択した前記第１コードブックの複数のコードワードと、前記第２コードブックのコードワードごとに推定した前記受信品質に基づいて選択した前記第２コードブックの複数のコードワードと、の組み合わせごとに、前記組み合わせにおけるコードワードをそれぞれ前記第１通信装置および前記第２通信装置の前記重み付けに設定した状態で前記第２通信装置によって受信された前記複数系列のデータに基づくチャネル応答を推定し、
前記組み合わせごとに推定した前記チャネル応答に基づいて選択したコードワードを前記第１通信装置および前記第２通信装置の前記重み付けに設定する、
ことを特徴とする付記１３に記載の無線通信システム。
【０２５４】
（付記１５）間引きした前記第１コードブックのコードワードごとに、前記第１コードブックのコードワードを前記第１通信装置の前記重み付けに設定した状態での前記第２通信装置における受信品質であって、前記複数の受信アンテナのいずれかの受信アンテナによって受信された前記複数系列のデータのいずれかのデータの受信品質を推定し、
間引きした前記第２コードブックのコードワードごとに、前記第２コードブックのコードワードを前記第２通信装置の前記重み付けに設定し、前記第１通信装置が前記複数の送信アンテナのいずれかの送信アンテナによって前記複数系列のデータのいずれかのデータを送信する状態での前記第２通信装置における受信品質を推定し、
前記第１コードブックのコードワードごとに推定した前記受信品質に基づいて選択した前記第１コードブックの第１コードワードおよび前記第１コードワードに基づく前記第１コードブックから間引かれたコードワードと、前記第２コードブックのコードワードごとに推定した前記受信品質に基づいて選択した前記第２コードブックの第２コードワードおよび前記第２コードワードに基づく前記第２コードブックから間引かれたコードワードと、の組み合わせごとに、前記組み合わせにおけるコードワードをそれぞれ前記第１通信装置および前記第２通信装置の前記重み付けに設定した状態で前記第２通信装置によって受信された前記複数系列のデータに基づくチャネル応答を推定し、
前記組み合わせごとに推定した前記チャネル応答に基づいて選択したコードワードを前記第１通信装置および前記第２通信装置の前記重み付けに設定する、
制御部を含むことを特徴とする付記１０に記載の無線通信システム。
【０２５５】
（付記１６）前記第１コードワードは前記第１コードブックの複数のコードワードであり、
前記第１コードワードに基づく前記第１コードブックから間引かれたコードワードは、前記第１コードブックの複数のコードワードのそれぞれに基づく前記第１コードブックから間引かれたコードワードであり、
前記第２コードワードは前記第２コードブックの複数のコードワードであり、
前記第２コードワードに基づく前記第２コードブックから間引かれたコードワードは、前記第２コードブックの複数のコードワードのそれぞれに基づく前記第２コードブックから間引かれたコードワードである、
ことを特徴とする付記１５に記載の無線通信システム。
【０２５６】
（付記１７）前記第１コードブックのコードワードごとに、前記第１コードブックのコードワードを前記第１通信装置の前記重み付けに設定した状態での前記第２通信装置における受信品質であって、前記複数の受信アンテナのいずれかの受信アンテナによって受信された前記複数系列のデータのいずれかのデータの受信品質を推定し、
前記第１コードブックのコードワードごとに推定した前記受信品質に基づいて選択したコードワードを前記第１通信装置の前記重み付けに設定し、
前記第２コードブックのコードワードごとに、前記第２コードブックのコードワードを前記第２通信装置の前記重み付けに設定し、前記選択したコードワードを前記第１通信装置の前記重み付けに設定した状態で前記第２通信装置によって受信された前記複数系列のデータに基づくチャネル応答を推定し、
前記第２コードブックのコードワードごとに推定した前記チャネル応答に基づいて選択したコードワードを前記第２通信装置の前記重み付けに設定する、
制御部を含むことを特徴とする付記１０に記載の無線通信システム。
【０２５７】
（付記１８）間引きした前記第１コードブックの各コードワードと、間引きした前記第２コードブックの各コードワードと、の組み合わせごとに、前記組み合わせにおけるコードワードをそれぞれ前記第１通信装置および前記第２通信装置の前記重み付けに設定した状態で前記第２通信装置によって受信された前記複数系列のデータに基づくチャネル応答を推定し、
前記組み合わせごとに推定した前記チャネル応答に基づいて選択した前記第１コードブックの第１コードワードおよび前記第１コードワードに基づく前記第１コードブックから間引かれたコードワードと、前記組み合わせごとに推定した前記チャネル応答に基づいて選択した前記第２コードブックの第２コードワードおよび前記第２コードワードに基づく前記第２コードブックから間引かれたコードワードと、の組み合わせごとに、前記組み合わせにおけるコードワードをそれぞれ前記第１通信装置および前記第２通信装置の前記重み付けに設定した状態で前記第２通信装置によって受信された前記複数系列のデータに基づくチャネル応答を推定し、
前記組み合わせごとに推定した前記チャネル応答に基づいて選択したコードワードを前記第１通信装置および前記第２通信装置の前記重み付けに設定する、
制御部を含むことを特徴とする付記１０に記載の無線通信システム。
【０２５８】
（付記１９）前記制御部は、前記第１通信装置と、前記第２通信装置と、前記第１通信装置および前記第２通信装置と異なる装置と、の少なくともいずれかが備えることを特徴とする付記１１〜１８のいずれか一つに記載の無線通信システム。
【０２５９】
（付記２０）前記制御部は、前記第１通信装置および前記第２通信装置の前記重み付けに設定するコードワードを正規化することを特徴とする付記１１〜１９のいずれか一つに記載の無線通信システム。
【符号の説明】
【０２６０】
１００  無線通信システム
１１０，１２０  通信装置
１１１  送信ＢＢ処理部
１１２，１２３  ＲＦ回路
１１３  送信ウェイト処理部
１１４，１２１  アンテナ
１１５，１２８  コードブック記憶部
１１６  送信ウェイト制御部
１２２  受信ウェイト処理部
１２４  ＭＩＭＯ検出部
１２５  受信ＢＢ処理部
１２６  等価チャネル推定部
１２７  ウェイト選択部
１２９  受信ウェイト制御部
２１１，２２１，２１０１  ＣＰＵ
２１２，２２２  ＤＳＰ
２１３，２２３  ＬＳＩ
２１４，２２４，２１０２  メモリ
２１５，２２５，２１０９  バス
３１１〜３１Ｎ，４２１〜４２Ｎ  位相シフタ
３２１〜３２Ｎ，４１１〜４１Ｎ  アンプ
３３０，４３１〜４３Ｎ  加算器
５００  生成装置
５０１  取得部
５０２  生成部
５０３  出力部
６０１，６０２，８１０  行列
７１１，７１２  配列方向
７２１，７２２  基準方向
８００  右特異行列
１０１１，１０１２，１０２１，１０２２  サブアレイ
１８０１〜１８０４  アレイゲイン特性
１８１１，１９１１〜１９１３  コードワード
２００１，２００２，２０１１〜２０１６  シミュレーション結果
２１００  情報処理装置
２１０３  ユーザインタフェース
２１０４  通信インタフェース
【図１】
2017169085.tif 000014
【図２】
2017169085.tif 000015
【図３】
2017169085.tif 000016
【図４】
2017169085.tif 000017
【図５】
2017169085.tif 000018
【図６】
2017169085.tif 000019
【図７】
2017169085.tif 000020
【図８】
2017169085.tif 000021
【図９】
2017169085.tif 000022
【図１０】
2017169085.tif 000023
【図１１】
2017169085.tif 000024
【図１２】
2017169085.tif 000025
【図１３】
2017169085.tif 000026
【図１４】
2017169085.tif 000027
【図１５】
2017169085.tif 000028
【図１６】
2017169085.tif 000029
【図１７】
2017169085.tif 000030
【図１８】
2017169085.tif 000031
【図１９】
2017169085.tif 000032
【図２０】
2017169085.tif 000033
【図２１】
2017169085.tif 000034