(57)【要約】【課題】ハイブリッド・ビームフォーミングを用いる通信デバイス及び方法を提供すること。【解決手段】他の通信デバイスとの無線周波数に基づく通信のための通信デバイスは、デジタルビームフォーミング情報に基づいてデジタルビームフォーミングを行ってＲＦデータストリームを得るように構成されたデジタルビームフォーミング回路と、上記得られたＲＦデータストリームのためのアナログビームフォーミングを行うように構成されたアナログビームフォーミング回路とを具備する。上記アナログビームフォーミング回路は、上記他の通信デバイスと共にアナログビームフォーミング・トレーニングを行って、上記他の通信デバイスが上記アナログビームフォーミング・トレーニングで使われる一つ以上のアナログビームの組み合わせに対応する上記デジタルビームフォーミング情報を算出することができるように構成される。上記デジタルビームフォーミング回路は、上記算出されたデジタルビームフォーミング情報を受信し、それを使用して上記デジタルビームフォーミングを行うように構成される。【選択図】図２
2020517185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
他の通信デバイスとの無線周波数に基づく通信のための通信デバイスであって、
デジタルビームフォーミング情報に基づいてデジタルビームフォーミングを行ってＲＦデータストリームを得るように構成されたデジタルビームフォーミング回路と、
前記得られたＲＦデータストリームのためのアナログビームフォーミングを行うように構成されたアナログビームフォーミング回路と、
を具備し、
前記アナログビームフォーミング回路は、前記他の通信デバイスと共にアナログビームフォーミング・トレーニングを行って、前記他の通信デバイスが前記アナログビームフォーミング・トレーニングで使われる一つ以上のアナログビームの組み合わせに対応する前記デジタルビームフォーミング情報を算出することができるように構成され、
前記デジタルビームフォーミング回路は、前記算出されたデジタルビームフォーミング情報を受信し、それを使用して前記デジタルビームフォーミングを行うように構成される
通信デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の通信デバイスであって、
前記アナログビームフォーミング回路は、
前記アナログビームフォーミング・トレーニングで使われるアナログビームの組み合わせについて、他の通信デバイスにより算出される所定のメトリックの複数の値を受信し、
前記所定のメトリックの複数の値に基づいて前記一つ以上のアナログビームの最良の組み合わせを選択し、
前記選択された一つ以上のアナログビームの最良の組み合わせ及び／又はトレーニングシーケンスを示す組み合わせ情報を、選択された一連の伝送アナログビームを用いて前記他の通信デバイスに伝送して、前記他の通信デバイスが前記選択された最良の組み合わせのためのデジタルビームフォーミング情報を算出することができる
ように構成される
通信デバイス。
【請求項３】
請求項１に記載の通信デバイスであって、
前記アナログビームフォーミング回路は、
前記アナログビームフォーミング・トレーニング中に前記他の通信デバイスからチャネルについてのチャネル情報を受信し、
前記受信したチャネル情報に基づき、前記アナログビームフォーミング・トレーニングで使用されるアナログビームの組み合わせについて所定のメトリックの複数の値を算出する
ように構成される
通信デバイス。
【請求項４】
請求項１に記載の通信デバイスであって、
前記アナログビームフォーミング回路により形成されたアナログビームを使って前記得られたＲＦデータストリームを伝送するように構成されたアンテナ回路
をさらに具備し、
前記アンテナ回路は、
デジタルビームフォーミングを前記通信デバイスにより行うことができることを示すデジタルビームフォーミング・インジケータ及び／又はアナログビームフォーミングに加えてデジタルビームフォーミングを前記アナログビームフォーミング・トレーニングの間及び／又は後に行わなければならないことを示すデジタルビームフォーミング・インジケータを伝送し、且つ／又は
デジタルビームフォーミングを前記他の通信デバイスにより行うことができることを示すデジタルビームフォーミング・インジケータ及び／又はアナログビームフォーミングに加えてデジタルビームフォーミングを前記アナログビームフォーミング・トレーニングの間に行わなければならないことを示すデジタルビームフォーミング・インジケータを受信する
ように構成される
通信デバイス。
【請求項５】
請求項１に記載の通信デバイスであって、
前記アナログビームフォーミング回路により形成されたアナログビームを使って前記得られたＲＦデータストリームを伝送するように構成されたアンテナ回路
をさらに具備し、
前記アンテナ回路は、
前記デジタルビームフォーミング情報を前記通信デバイス又は前記他の通信デバイスにより算出するかどうか及び／又は前記デジタルビームフォーミング情報の算出に使用される、前記アナログビームフォーミング・トレーニングにおける前記一つ以上のアナログビームの最良の組み合わせを、前記通信デバイス又は前記他の通信デバイスにより選択するかどうかを示す決定インジケータを伝送するように構成される
通信デバイス。
【請求項６】
請求項４及び／又は５に記載の通信デバイスであって、
前記アナログビームフォーミング回路により形成されたアナログビームを使って前記得られたＲＦデータストリームを伝送するように構成されたアンテナ回路
をさらに具備し、
前記アンテナ回路は、前記デジタルビームフォーミング・インジケータ及び／又は前記決定インジケータを、セットアップフレーム又は前記アナログビームフォーミング・トレーニング中に使用されるフレームで伝送するように構成される
通信デバイス。
【請求項７】
請求項１に記載の通信デバイスであって、
前記デジタルビームフォーミング回路は、前記デジタルビームフォーミング情報としてプリコーディング情報を受信し、前記プリコーディング情報を前記ＲＦデータストリームのプリコードのために使用するように構成される
通信デバイス。
【請求項８】
請求項７に記載の通信デバイスであって、
前記アナログビームフォーミング回路により形成されたアナログビームを使って前記得られたＲＦデータストリームを伝送するように構成されたアンテナ回路
をさらに具備し、
前記アンテナ回路は、前記他の通信デバイスにプリコーディングインジケータを伝送するように構成され、
前記プリコーディングインジケータは、タップ数及び／又は量子化ビット数及び／又は前記プリコーディング情報のフォーマットを示す
通信デバイス。
【請求項９】
請求項１に記載の通信デバイスであって、
前記アナログビームフォーミング回路により形成されたアナログビームを使って前記得られたＲＦデータストリームを伝送するように構成されたアンテナ回路
をさらに具備し、
前記アンテナ回路は、前記得られたＲＦデータストリームの伝送信号のフレームのプリアンブル又はヘッダに、前記フレームの少なくとも一部がデジタルプリコーディング・マトリクスを適用して伝送される場合にプリコーディング表示を埋め込むように構成される
通信デバイス。
【請求項１０】
他の通信デバイスとの無線周波数に基づく通信のための通信デバイスであって、
ＲＦデータストリームの受信に使用するアナログビームを確定するために前記他の通信デバイスと共にアナログビームフォーミング・トレーニングを行うように構成されたアナログビームフォーミング回路と、
前記アナログビームフォーミング・トレーニングで使われる一つ以上のアナログビームの組み合わせに対応するデジタルビームフォーミング情報を算出し、
前記算出されたデジタルビームフォーミング情報を前記他の通信デバイスに伝送して、前記他の通信デバイスが前記デジタルビームフォーミング情報に基づいてデジタルビームフォーミングを行うことを可能にする
ように構成されたデジタルビームフォーミング算出回路と
を具備する
通信デバイス。
【請求項１１】
請求項１０に記載の通信デバイスであって、
前記デジタルビームフォーミング算出回路は、
前記アナログビームフォーミング・トレーニングで使われるアナログビームの組み合わせについて、所定のメトリックの複数の値を算出し、
前記所定のメトリックの複数の値に基づいて前記一つ以上のアナログビームの最良の組み合わせを選択し、
選択された前記一つ以上のアナログビームの最良の組み合わせのためのデジタルビームフォーミング情報を算出する
ように構成される
通信デバイス。
【請求項１２】
請求項１０に記載の通信デバイスであって、
前記デジタルビームフォーミング算出回路は、
前記アナログビームフォーミング・トレーニング中にチャネルについてのチャネル情報を確定し、
前記チャネル情報を前記他の通信デバイスに伝送して、前記他の通信デバイスが、前記チャネル情報に基づいて前記アナログビームフォーミング・トレーニングに使用されるアナログビームの組み合わせについて、所定のメトリックの複数の値を算出することを可能にし、
前記選択された一つ以上のアナログビームの最良の組み合わせを示す組み合わせ情報を前記他の通信デバイスから受信し、
前記選択された一つ以上のアナログビームの最良の組み合わせのためのデジタルビームフォーミング情報を算出する
ように構成される
通信デバイス。
【請求項１３】
請求項１０に記載の通信デバイスであって、
ＲＦデータストリームを受信するように構成されたアンテナ回路
をさらに具備し、
前記アンテナ回路は、
デジタルビームフォーミングを前記通信デバイスにより行うことができること及び／又はアナログビームフォーミングに加えてデジタルビームフォーミングをＭＩＭＯビームフォーミング・トレーニング中に行わなければならないことを示すデジタルビームフォーミング・インジケータを伝送し、且つ／又は
デジタルビームフォーミングを前記他の通信デバイスにより行うことができること及び／又はアナログビームフォーミングに加えてデジタルビームフォーミングをＭＩＭＯビームフォーミング・トレーニング中に行わなければならないことを示すデジタルビームフォーミング・インジケータを受信する
ように構成される
通信デバイス。
【請求項１４】
請求項１０に記載の通信デバイスであって、
ＲＦデータストリームを受信するように構成されたアンテナ回路
をさらに具備し、
前記アンテナ回路は、前記算出されたデジタルビームフォーミング情報を、フィードバックフレーム又は前記アナログビームフォーミング・トレーニング中に使用されるフレームで伝送するように構成される
通信デバイス。
【請求項１５】
請求項１０に記載の通信デバイスであって、
前記デジタルビームフォーミング算出回路は、前記デジタルビームフォーミング情報としてプリコーディング情報を算出し、前記プリコーディング情報を、前記ＲＦデータストリームをプリコードする前記他の通信デバイスに伝送するように構成される
通信デバイス。
【請求項１６】
請求項１５に記載の通信デバイスであって、
前記デジタルビームフォーミング算出回路は、周波数領域の有効チャネル情報を使用して、前記デジタルビームフォーミング情報として複数の時間領域ビームフォーミング係数を導出するように構成される
通信デバイス。
【請求項１７】
請求項１６に記載の通信デバイスであって、
前記デジタルビームフォーミング算出回路は、プリコーディング情報としてプリコーディング・マトリクスを算出し、
特に、前記算出されたプリコーディング・マトリクスは、電力制限を伴う総和レート最適化のカルーシュ・クーン・タッカー最適性条件を満たす、又は
プリコーディング表示は、有効な周波数について、周波数領域チャネルマトリクスの固有ベクトルに基づいて算出されたデジタルビームフォーミングまでのユークリッド距離又は弦距離に関して最も近いマトリクスに対応する、又は
前記プリコーディング・マトリクスは、すべての有効な周波数について算出されたチャネル共分散マトリクスの固有ベクトルに対応する
通信デバイス。
【請求項１８】
請求項１又は１０に記載の通信デバイスであって、
前記デジタルビームフォーミング情報は、時間領域情報として算出され使用される
通信デバイス。
【請求項１９】
他の通信デバイスとの無線周波数に基づく通信のための通信方法であって、
デジタルビームフォーミング情報に基づいてデジタルビームフォーミングを行ってＲＦデータストリームを取得し、
前記得られたＲＦデータストリームのためのアナログビームフォーミングを行い、
前記アナログビームフォーミングを行うステップは、前記アナログビームフォーミングが前記他の通信デバイスと共にアナログビームフォーミング・トレーニングを行って、前記他の通信デバイスが前記アナログビームフォーミング・トレーニングで使われる一つ以上のアナログビームの組み合わせに対応する前記デジタルビームフォーミング情報を算出可能にすることを含み、
前記デジタルビームフォーミングは、前記算出されたデジタルビームフォーミング情報を受信し、それを使用して前記デジタルビームフォーミングを行うことを含む
通信方法。
【請求項２０】
他の通信デバイスとの無線周波数に基づく通信のための通信方法であって、
ＲＦデータストリームの受信に使用するアナログビームを確定するために前記他の通信デバイスと共にアナログビームフォーミング・トレーニングを行い、
前記アナログビームフォーミング・トレーニングで使われる一つ以上のアナログビームの組み合わせに対応するデジタルビームフォーミング情報を算出し、
前記算出されたデジタルビームフォーミング情報を前記他の通信デバイスに伝送して、前記他の通信デバイスが前記デジタルビームフォーミング情報に基づいてデジタルビームフォーミングを行うことを可能にする
通信方法。
【請求項２１】
非一過性のコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
プロセッサによって実行されるとき、請求項１９又は２０に記載の方法を行わせるコンピュータプログラムが記憶された
記録媒体。
【請求項２２】
他の通信デバイスとの無線周波数に基づく通信のための通信デバイスであって、
デジタルビームフォーミング情報に基づいてデジタルビームフォーミングを行ってＲＦデータストリームを得るように構成されたデジタルビームフォーミング回路と、
前記得られたＲＦデータストリームのためのアナログビームフォーミングを行うように構成されたアナログビームフォーミング回路と、
を具備し、
前記アナログビームフォーミング回路は、前記他の通信デバイスと共にアナログビームフォーミング・トレーニングを行って、前記通信デバイスが前記アナログビームフォーミング・トレーニングで使われる一つ以上のアナログビームの組み合わせに対応する前記デジタルビームフォーミング情報を算出することができるように構成され、
前記デジタルビームフォーミング回路は、前記算出されたデジタルビームフォーミング情報を使用して前記デジタルビームフォーミングを行うように構成される
通信デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、移動局やアクセスポイント等の、互いに無線周波数に基づく通信を行うための複数の異なる通信デバイスに関する。さらに、本開示は同様の通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
６０ＧＨｚ周波数帯域の通信システムは、周波数とともに増加する強い自由空間経路損失に悩まされてきた。例えば、６０ＧＨｚの通信システムでは、５ＧＨｚで動作する通信システムに比べて約２２ｄＢ高い減衰が生じる。増加する経路損失を解決するために、６０ＧＨｚ又はミリ波の通信システムはビームフォーミングを用いる。つまり、他の通信デバイスに向かって指向性ビームを形成できる可動式フェーズド・アレイ・アンテナ（ＰＡＡ）を特徴とする送信装置及び／又は受信装置を用いる。通常、このようなビームは高い指向性を持ち、空間的にとても狭くなっている。主方向における指向性は、ＰＡＡごとのアンテナ・エレメントの数に応じて高まる。一方、ビーム半値幅（ＨＰＢＷ）は、アンテナ数の増加に伴いパターンの空間幅が減少することを示す。つまり、ＰＡＡごとのアンテナ数が増えるにつれて、指向性は高くなり、ＨＰＢＷは小さくなる。ＰＡＡ指向性を通信に利用するためには、一般的にミリ波通信システム、ＲＦ通信システム、方法、及びデバイスにとってビーム・アライメントは非常に重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
伝送ビームフォーミング技術の目的は、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）送信装置が、チャネル状態に基づき、一つ以上の受信装置に複数のストリームが適切に受信されるように同時に送信することにある。サブ６ＧＨｚに比べてミリ波のチャネルは伝送ビームフォーマの設計に関して更に多くの課題を提示している。超短波によりミリ波のチャネルは大きな経路損失を被っており、多数のエレメントのアンテナアレイを利用することで対応せざるを得ない。しかしながら、多数のアンテナエレメントを使用することで、ハードウェアの制限やチャネル推定負荷が原因となって極めて複雑な構成になってしまう。従って、限られた数の無線周波数（ＲＦ）チェーンのみを用いて多数のエレメントのアンテナアレイを操作するようなハイブリッドアンテナ構造がより有効になる。
【０００４】
シングルキャリア（ＳＣ：Single Carrier）伝送は、必須の変調方式としてのミリ波規格ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ及びＩＥＥＥ８０２．１１ａｙを開発して複雑さを低減させたために選ばれるようになった。しかしながら、スペクトル中で大きなチャンクが得られ、ミリ波チャネルで利用されることが想定されるので、当該チャネルはある周波数選択性を持つようになり、等化技術が必要となる。周波数領域等化（ＦＤＥ：frequency domain equalization）はシンボル間干渉を減少させるための一般的な等化技術である。
【０００５】
このように、送信装置において過度に複雑なフィルタ又は必要以上のＦＦＴ／ＩＦＦＴブロックを必要とせず、かつ受信装置において等化方式を考慮することのない、広帯域ＳＣミリ波により適した伝送ビームフォーミング方式が必要とされている。
【０００６】
本明細書に記載する背景技術の説明は、本開示がどのような文脈で為されたかの概要を説明する目的で記載するものである。本願の発明者として名前を挙げているものの研究内容は、この背景技術のセクションに記載されている限りにおいて、出願時に先行技術と認められない部分と同様に、本開示に対する先行技術として明示的にも暗示的にも認めるものではない。
【０００７】
本開示の目的は、送信装置において、例えば複雑なフィルタ又はＦＦＴ／ＩＦＦＴブロックのような付加的又は非常に複雑なハードウェア又はソフトウェアを必要とせず、かつＳＣ受信装置の構造によりよく適合できるような広帯域ＳＣミリ波通信を可能にする通信デバイス及びその通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一側面によれば、例えばアクセスポイントのような（第１の）通信デバイス（イニシエータ又は送信機とも呼ぶ）であって、
デジタルビームフォーミング情報に基づいてデジタルビームフォーミングを行ってＲＦデータストリームを得るように構成されたデジタルビームフォーミング回路と、
上記得られたＲＦデータストリームのためのアナログビームフォーミングを行うように構成されたアナログビームフォーミング回路と、
を具備し、
上記アナログビームフォーミング回路は、上記他の通信デバイスと共にアナログビームフォーミング・トレーニングを行って、上記他の通信デバイスが上記アナログビームフォーミング・トレーニングで使われる一つ以上のアナログビームの組み合わせに対応する上記デジタルビームフォーミング情報を算出することができるように構成され、
上記デジタルビームフォーミング回路は、上記算出されたデジタルビームフォーミング情報を受信し、それを使用して上記デジタルビームフォーミングを行うように構成される
通信デバイスを提供する。
【０００９】
他の側面によれば、例えばステーションのような（第２の）通信デバイス（レスポンダ又は受信機とも呼ぶ）であって、
ＲＦデータストリームの受信に使用するアナログビームを確定するために上記他の通信デバイスと共にアナログビームフォーミング・トレーニングを行うように構成されたアナログビームフォーミング回路と、
上記アナログビームフォーミング・トレーニングで使われるアナログビームの組み合わせについて算出された所定のメトリックに基づいてデジタルビームフォーミング情報を算出し、
上記算出されたデジタルビームフォーミング情報を上記他の通信デバイスに伝送して、上記他の通信デバイスが上記デジタルビームフォーミング情報に基づいてデジタルビームフォーミングを行うことを可能にする
ように構成されたデジタルビームフォーミング算出回路と
を具備する
通信デバイスを提供する。
【００１０】
さらに他の側面によれば、他の通信デバイスとの無線周波数に基づく通信のための（第３の）通信デバイス（第１の通信デバイスの代替）であって、
デジタルビームフォーミング情報に基づいてデジタルビームフォーミングを行ってＲＦデータストリームを得るように構成されたデジタルビームフォーミング回路と、
上記得られたＲＦデータストリームのためのアナログビームフォーミングを行うように構成されたアナログビームフォーミング回路と、
を具備し、
上記アナログビームフォーミング回路は、上記他の通信デバイスと共にアナログビームフォーミング・トレーニングを行って、上記通信デバイスが上記アナログビームフォーミング・トレーニングで使われる一つ以上のアナログビームの組み合わせに対応する上記デジタルビームフォーミング情報を算出することができるように構成され、
上記デジタルビームフォーミング回路は、上記算出されたデジタルビームフォーミング情報を使用して上記デジタルビームフォーミングを行うように構成される
通信デバイスを提供する。
【００１１】
さらに他の側面によれば、コンピュータプログラムがコンピュータプログラムを含むコンピュータや非一過性のコンピュータ読み取り可能な記録媒体によって実行されたとき、本明細書に開示する方法に含まれるステップがコンピュータによって実行されるプログラムを含むコンピュータプログラムが提供される。このコンピュータプログラムは、プロセッサにより実行されると、本明細書に開示する方法を実行する。
【００１２】
実施形態は従属クレームによって定義される。開示された通信方法、開示されたコンピュータプログラム、および開示されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、請求項に係る通信デバイスとして、従属項及び／又は本明細書で定義されたものと同様の及び／又は同一のさらなる実施形態を有する。
【００１３】
本開示の一側面によれば、シングルユーザ（ＳＵ）ＭＩＭＯミリ波のシングルキャリア通信及びフィードバック方式に、複雑性の低いデジタルビームフォーミング、特にプリコーディングを提供することで、本方式を適用することができる。送信装置においてデジタルビームフォーミングに使用されるビームフォーミング情報は、特に周波数領域のチャネル情報に基づき受信装置で算出され、送信装置で使用される広帯域プリコーダに移されることが好ましい。得られた解は送信装置に返送され、そのために必要なシグナリングは実施形態で開示される。開示された解は、一方ではシングルキャリア伝送の低複雑性を利用し、他方では受信装置における等化技術、例えば、周波数領域等化の利点を利用してシンボル間干渉に対処する。
【００１４】
前述の段落は、一般的な序論として提供したものであり、以下の特許請求の範囲を限定するものではない。本開示の実施形態は、更なる利点とともに、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を参照することによって理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本開示に係る第１と第２の通信デバイスを有する通信システムの模式図である。
【図２】本開示に係る第１と第２の通信デバイスを有する通信システムのより詳細な模式図である。
【図３】本開示に係る通信方法の動作の一般的な実施形態を説明する図である。
【図４】本開示に係る通信方法の動作の第１の例示的な実施形態を説明する図である。
【図５】本開示に係る通信方法の動作の第２の例示的な実施形態を説明する図である。
【図６】確認応答を用いたＲＴＳ／ＣＴＳ交換後のデジタルトレーニングの動作を説明する図である。
【図７】確認応答を用いないＲＴＳ／ＣＴＳ交換後のデジタルトレーニングの動作を説明する図である。
【図８】アナログビームフォーミング・トレーニング直後のＲＴＳ／ＣＴＳ交換を行わず確認応答を用いたデジタルビームフォーミングの動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
添付の図面と合わせて検討される以下の詳細な記載を参照することにより、記載する実施形態は更なる利点と共に最も良好に理解される。
【００１７】
図面を参照して、同様の参照符号は、いくつかの図面にわたって同一または対応する部分を示す。図１は、第１の通信デバイス１、３（ステーションＳＴＡ１、ＳＴＡ２）及び第２の通信デバイス２（アクセスポイントＡＰ）を有する通信システム１００の模式図である。これらの通信デバイスは、概して、無線周波数に基づく通信を互いに実行するように構成される。
【００１８】
受信装置としての通信デバイス１、３はそれぞれ、一般的には、デジタルビームフォーミング情報に基づいてデジタルビームフォーミングを行ってＲＦデータストリームを得るように構成されたデジタルビームフォーミング回路１０、３０（ここではデジタルビームフォーマ又はデジタルビームフォーミング部とも呼ぶ）と、得られたＲＦデータストリームのためのアナログビームフォーミングを行うように構成されたアナログビームフォーミング回路１１、３１（ここではアナログビームフォーマ又はアナログビームフォーミング部とも呼ぶ）と、アナログビームフォーミング回路により形成されたアナログビームを使って上記得られたＲＦデータストリームを伝送するように構成されたアンテナ回路１２、３２と、を具備する。ここでは、アナログビームフォーミング回路１１、３１は、他の通信デバイスと共にアナログビームフォーミング・トレーニングを行って、上記他の通信デバイスが上記アナログビームフォーミング・トレーニングで使われるアナログビームの組み合わせについて算出された所定のメトリックに基づいてデジタルビームフォーミング情報を算出することを可能にするように構成される。デジタルビームフォーミング回路１０、３０は、上記算出されたデジタルビームフォーミング情報を受信し、それを使用して上記デジタルビームフォーミングを行うように構成される。
【００１９】
送信装置としての通信デバイス２は、一般的には、ＲＦデータストリームを受信するように構成されたアンテナ回路２２と、アンテナ回路が上記ＲＦデータストリームを受信するために使用するアナログビームを確定するために上記他の通信デバイスと共にアナログビームフォーミング・トレーニングを行うように構成されたアナログビームフォーミング回路２０と、上記アナログビームフォーミング・トレーニングで使われるアナログビームの組み合わせについて算出された所定のメトリックに基づいてデジタルビームフォーミング情報を算出し、上記算出されたデジタルビームフォーミング情報を上記他の通信デバイスに伝送して、上記他の通信デバイスがデジタルビームフォーミング情報に基づいてデジタルビームフォーミングを行うことを可能にするように構成されたデジタルビームフォーミング算出回路２１と、を具備する。
【００２０】
開示されたこれらの通信デバイスは、広帯域ＳＣミリ波により適した伝送ビームフォーミング方式を可能にする。プリコーディング・マトリクスは、プリコーディングがサブキャリアごと又はサブキャリアのグループごとに行われるという前提に基づいて算出及びフィードバックされてもよいが、これは、ここで注目しているＳＣミリ波システムの場合にはあてはまらない。また、既知のミリ波システムはデジタルビームフォーマのフィードバックと適用を可能にする構造を有していない。
【００２１】
本開示の一つの実施形態は、ＳＵ−ＭＩＭＯのための広帯域ハイブリッド・ビームフォーミング・ソリューションについてのものである。ＳＵ−ＭＩＭＯは、従来のＳＣミリ波通信リンクに容易に適用可能である。本開示のいくつかの側面は分離トレーニングを含む。分離トレーニングでは、第１段階で、アナログビームフォーミング・トレーニングを行い、フェーズシフタに、チャネルを明らかにし最大のキャパシティを約束する構成を見つけ、第２段階で、周波数領域チャネル状態情報に基づき受信装置においてデジタルビームフォーマを見つける。別の側面は、受信装置で得られる周波数領域のチャネル情報に基づいて、周波数に対して一定である最適な伝送プリコーダを得る方法である。さらに別の側面は、より容易で実用的な実装及びフィードバック方式に使用することができ、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａｙのシグナルフロー及びフレーム構造にマッピングすることができるヒューリスティック・ソリューションである。
【００２２】
図２は、本開示にかかる第１の通信デバイス４（例えば、送信装置としてのアクセスポイントＡＰ）及び第２の通信デバイス５（例えば、受信装置としてのステーションＳＴＡ）を有する通信システム２００の一実施形態の詳細な模式図である。
【００２３】
第１の通信デバイス４は、データマッピング部４０、ガード・インターバル挿入部４１、デジタルビームフォーミング部４２、無線周波数（ＲＦ）チェーン４３１、４３２、各ＲＦチェーンのアナログビームフォーミング部４４１、４４２及びアンテナ部４５を具備する。ＲＦ信号は、チャネル６を介して第２の通信デバイス５に伝送される。第２の通信デバイス５は、アンテナ部５０、無線周波数（ＲＦ）チェーン５２１、５２２、各ＲＦチェーンのアナログビームフォーミング部５１１、５１２、チャネル推定部５３、デジタルビームフォーミング算出部５４、等化部５５及び検出部５６を具備する。これらの通信デバイス４、５の動作は以下に詳細に説明する。第２の通信デバイス５は、チャネル推定部の前にガード・インターバル除去部及びＤＦＴ部を、等化部の後にＩＦＦＴ部（図示せず）をさらに具備してもよい。
【００２４】
ＮＳ個のストリームが送信され、説明を簡単にするため、これらのストリームはＭ個のシンボル及びＮＣ−Ｍ個のガード・インターバル・シンボルからなる一つのブロック、す
2020517185.tif 000003
なわち以下のように構成されるとする。
説明を簡単にするため、伝送されるシンボルベクトルを次のように考える。
2020517185.tif 000004
伝送信号は
2020517185.tif 000005
となり、ここでは、ＰＤ及びＰＡはそれぞれデジタル及びアナログの伝送ビームフォーミングマトリクスを表す。より明確には、アナログマトリクスは、すべてのブロックに対して等しく、シンボルブロックの伝送中にアナログビームフォーマが変わらないモデルに対するブロック対角として表される。一方、ＰＤはガード・インターバル長に満たないタップ数でフィルタを形成することができるため、ブロック巡回行列として選ばれる。ＧＩを取り除いた後の受信シンボルは
2020517185.tif 000006
となる。ここでは
2020517185.tif 000007
となり、ＷＡは受信アナログビームフォーミングマトリクスである。ＷＨＡは、アナログ受信ビームフォーミングマトリクスを表すブロック対角行列である。アナログ伝送ビームフォーミング及び受信ビームフォーミング後に見られる有効チャネルは以下のように書くことができる。
2020517185.tif 000008
ここでは、Ｌ_ｅｆｆは、アナログビームフォーミング演算の後に残る有効タップ数を表し、ＰＢＡ及びＷＢＡはそれぞれ、プリコーディング・マトリクス及び合成マトリクスの対角ブロックの繰り返しを表す。
【００２５】
所与のプリコーディング・マトリクスについて、ＭＭＳＥを最小にする受信戦略を以下に示す。
2020517185.tif 000009
2020517185.tif 000010
ここでは、
はブロック対角行列であり、各ブロックｋはサブキャリアｋにおけるチャネルマトリクスに対応する。同一のデジタル伝送ビームフォーミング・マトリクスをすべてのサブキャリアで使用させることで、
2020517185.tif 000011
を前提とする場合と等しくなる。
2020517185.tif 000012
レートを最大化しＭＭＳＥを最小化するデジタル伝送マトリクスは、次のような最適化問題（１）を解決することにより見出すことができる。
2020517185.tif 000013
従来の解とは異なり、相互情報最大化は、すべての周波数領域チャネルにＰＢＤを結合することによる特異値分解（ＳＶＤ）に直接は起因しない。しかしながら、相互情報最大化及びＭＭＳＥ最小化は、例えば内点解によって必要な精度で解くことができる凸状の最適化問題に等しい。凸状構造を明らかにするため、問題（１）は、以下のように、半正値定符号行列ＱＢＤにおける最適化問題として同等に再公式化されることができるとわかる。
2020517185.tif 000014
問題（２）は凸集合についての凹関数の最大化を表し、従ってアルゴリズムが既知である半定値問題のカテゴリに入る。
【００２６】
解が最適であることを確認するため、例えば、カルーシュ・クーン・タッカー（ＫＫＴ）条件に基づいて又は閾値未満の双対性のギャップを課すことにより、様々な基準を採用することができる。準最適解も射影法に基づいて見出すことができる。例えば、制約のない伝送ビームフォーミングマトリクスの最適解は、周波数領域におけるチャネル情報、例えば、以下の式に基づいて算出することができる。
2020517185.tif 000015
ここでは、Ｐ＊Ｄは、キャリア協調又はサブキャリアに基づくブロック対角に定義された最適プリコーディング・マトリクスである。ｄ（＊,＊）は距離測度である（アーギュメントの差又は弦距離のフロベニウスノルム又はノルム２であってもよい）。いずれの場合においても閉形式が存在し、周波数領域におけるチャネルインパルス応答（ＣＩＲ）に基づいている。プリコーディング・マトリクスを得るための他の実用的な方法は、周波数領域におけるチャネル共分散マトリクスの平均、すなわち、
2020517185.tif 000016
を検討することであり、ＰＢＤを当該共分散マトリクスの固有ベクトルとして算出することである。
【００２７】
図３は本開示に係る通信方法の現状の動作の実施形態を説明する図である。当該方法はビームフォーミング・トレーニングを可能にするように構成されている。ＭＩＭＯセットアップフレーム内で、送信対象のＢＲＰフレーム数、検査対象のＴＸセクタ数等、今後のトレーニングステージのための様々なパラメータが取り決められている。Ｉ−ＳＭＴ（イニシエータＳＵ−ＭＩＭＯトレーニング）中は、イニシエータ（例えば、ＡＰ、第２の通信デバイス）はＢＲＰフレームを送信してそのアナログビームをトレーニングする。同様に、Ｒ−ＳＭＴ（レスポンダＳＵ−ＭＩＭＯトレーニング）中は、レスポンダ（例えば、ＳＴＡ、第１の通信デバイス）はＢＲＰフレームを介してアナログビームをトレーニングする。最後に、アナログビームの組み合わせについて得られた値を含むフィードバック情報及びチャネル測定結果がＳＵ−ＭＩＭＯフィードバックフェーズにおいてフィードバックされる。開示された方式では、これらのステージを使って、例えば、ＰＢＤ＝Ｉ、すなわちデジタルビームフォーミングを送信装置で適用しない場合に最も有望なアナログマトリクスＰＢＡ及びＷＢＡを見出すことができる。
【００２８】
デジタルビームフォーミング方式の実施を可能にするため、開示された装置及び方法の実施形態にＭＩＭＯセットアップフレーム及びＭＩＭＯフィードバックを追加する。デジタルビームフォーマ算出がより退屈なタスクであるので、アナログビームの最適な（複数を含む）組み合わせのためだけに算出された解を出しておくことが提案されている。デジタルビームフォーマの算出は、ＭＩＭＯフィードバックフレーム内で要求することができ、さらに別のＭＩＭＯフィードバックフレームにおいて提案されたエレメント又は提案されたビームフォーミングフレームとして送信可能である。ＢＦ（ビームフォーミング）ポーリングとしてトレーニングの最後にもう一度伝送し、新たに形成されたデジタルビームのテストを行うことができる。また、ＡＰがデジタル及びアナログの両ビームフォーミングで伝送を行うデジタルＢＦ・ＳＭＴも考えられる。
【００２９】
ビームフォーミングはＳＴＡ又はＡＰのいずれかにより行うことができる。ビームフォーミングをＳＴＡにより行う場合、ＡＰが使用しフィードバックすべきプリコーディング・マトリクスを算出することができる。これをＡＰが算出する場合、受信ビームフォーミング方式及びイコライザフィルタを採用することができるように、ＡＰがＳＴＡにフィードバックする必要がある。いずれにせよ、シグナリングには様々な目的がある。
ｉ）デジタルビームフォーミング・トレーニングがこれから行われることを示すこと。
ｉｉ）どの通信デバイスがビームフォーミングマトリクス算出をおこなっているかを示すこと。
ｉｉｉ）デジタルビームフォーミングマトリクス（一般的にここでは「ビームフォーミング情報」と呼ぶ）を伝送すること。
ｉｖ）任意で、デジタルプリコーダのフォーマット及び必要なパラメータ（１つのフォーマットのみ許容される場合、例えば通信デバイス及び／又は規格であらかじめ定義することができる）を示すこと。
ｖ）デジタルプリコーダを算出又は適用する装置の処理能力を示すこと。
【００３０】
各種シグナリングのいくつかの実施形態を以下にさらに説明する。これらは主に二つのカテゴリに分類される。
ａ）すべての必要なシグナリング（ｉ〜ｉｖ）はＢＲＰ（Beam Refinement Phase）で行われる。利点は、デジタルビームフォーミングを特定のＢＲＰパケットのみに要求すること又はトラッキングプロセスでのデジタルビームフォーミング算出を必要とすることの可能性と適応性にある。将来的な利点は、ＳＴＡが、それらの受信装置のチャネルの品質に基づいてデジタルＢＦの適用を容易に薦めることができ、あるいはＲＸビームフォーミング・トレーニングと共にデジタルビームフォーミング・トレーニングを、又は単にデジタルビームフォーミング・トレーニングを現在のアナログビームの組み合わせに適用するように要求できることである。
ｂ）図３に示すシグナルフローによれば、必要なシグナリングはＭＩＭＯトレーニングセットアップ及びＭＩＭＯフィードバックの様々な部分で導入される。
【００３１】
シグナリングを実施するための第１の実施形態では、ＢＲＰフレームの変更を行う。この場合、同種のフレームすなわちＢＲＰフレームを使って、その他のビームフォーミングプロセス（例えば、アナログビーム・トレーニングセットアップ、アナログビームフィードバック、チャネル測定）としてＭＩＭＯフィードバックを行う。ＢＲＰフレームの構造を以下の表１に示す。表１において太字で示すブロックでは多少の変更／追加がなされている。
表１BRP frame Action field format
【表１】
2020517185.tif 000017
ブロックごとに必要な変更は、以下に示す限定されない例示の実施形態で説明するように提供されてもよい。
【００３２】
ｉ）デジタルＢＦがトレーニング中に行われるべきであることを示す表示（ここでは「デジタルビームフォーミング・インジケータ」とも呼ぶ）：この表示は、以下のように「EDMG (enhanced directional multi-gigabit) BRP Request Element」に含まれる。
2020517185.tif 000018
「Digital BF Request」が存在する場合、ＢＲＰパケットを送るアナログビームの次のＢＲＰパケットに対してデジタルビームフォーミング算出を行う。これらのマトリクスを算出しているＳＴＡについての表示は、さらに後で示すように「Refinement Element」にあるフィードバックタイプから推測される。
【００３３】
ｉｉ）どの通信デバイスがプリコーディング算出を行っているかを示す表示（ここでは「決定インジケータ」とも呼ぶ）：チャネル測定フィードバックの存在又は要求は以下に示す「DMG Refinement Element」に示すことができる。同様に、デジタルビームフォーミングフィードバックの存在又は要求も以下に示すように当該エレメントに示されるべきである。
2020517185.tif 000019
2020517185.tif 000020
2020517185.tif 000021
「FBCK-Req-Ext」の値１は、要求されたフィードバックがデジタルビームフォーミングマトリクスを含むことを意味している。「DMG Request Element」において「Digital BF Request」＝１であり、「DMG Refinement Element」において「FBCK-Req-Ext」＝１の場合、ＢＲＰパケット受信に利用されるアナログビームフォーマに対応する有効なリンクに対して、ＢＲＰパケットを受信するＳＴＡが算出を行っている。多くの場合、全体の周波数帯域に対してひとつのビームフォーミングマトリクスを用いた算出を実施することが好まれる。しかしながら、多数のタップを用いたＦＩＲプリコーディングフィルタが望まれる場合、一般的にはチャネルフィードバック情報及びデジタルビームフォーミングマトリクスの両方を必要としないので、ＦＩＲプリコーディングフィルタＮｔａｐｓ_ｂのｎｕｌｌではないエレメントの数としてＮｔａｐｓが再解釈されてもよい。
【００３４】
「FBCK-Type-Ext」が１の場合、ビームフォーミングフィードバック情報（ここでは「プリコーディング情報」とも呼ぶ）がパケット内に存在する。また、当該ビットが設定されるが、「Channel Measurement Present」が０でありＮｔａｐｓが「FBCK-Type」においてｎｕｌｌではない場合、ビームフォーミングフィードバックは、選択されたデジタル伝送ビームフォーマに対応するＦＩＲフィルタのための多数のタップを含む。
【００３５】
ｉｉｉ）フィードバックコンテンツ（ここでは「ビームフォーミング情報」とも呼ぶ）：ビームフォーミングマトリクスは、表２に示すように、「Channel Measurement Feedback Element」において新たに定義されたフィールドに含めることができる。
表２EDMG Channel Measurement Feedback element format
【表２】
2020517185.tif 000022
【００３６】
デフォルト設定として、伝送ビームフォーミングマトリクスは圧縮又は非圧縮形式で表示されたひとつのデジタルプリコーディング・マトリクス（すなわちＮｔａｐｓ_ｂ=１）についての情報を含む。非圧縮形式の例を表３に示す。このマトリクスは受信装置においてそのイコライザに基づいて算出され、この演算は上記に説明した方法のうちのひとつにより行うことができる。上記の例として、「TX Digital BF 1」はＰ_ＢＤの第１行第１列のエレメントであり、虚数部が続く実数部として記述される。Ｎｂ１及びＮｂ２は、各ビームフォーミングのタップ及び遅延の実数部及び虚数部それぞれの量子化ビット数を表す。表３では、Ｎ_ＣＢは結合チャネルの数を表し、Ｔ_ｃはチップレートを表す。
表３Digital TX BF Feedback Field
【表３】
2020517185.tif 000023
「Digital TX BF」は「EDMG Channel Measurement Element」のフィールドとして含められることができ、独立型のフィードバックエレメントとして定義されることもできる。あるいはプリコーディング情報は、例えば所与の回転又はコードブックエントリのインデックスによって圧縮形式で信号送信されてもよい。
【００３７】
ＯＦＤＭ型フィードバックにより類似させて容易に実施するために、ＳＣの場合にも、具体的なストリームのビームフォーマの指数（例えば、ビームフォーミング重み）を単位部分から分離することができる。これは、ここで開示される方法のうちのひとつにより受信装置で得られるＰＢＤマトリクスを以下の式のように分解することができることを意味する。
2020517185.tif 000024
（１）
ここでは、
2020517185.tif 000025
であり、ストリームＩに対応するビームフォーミングベクトルは単位ノルムである。この場合、ストリームｊのアンテナｉに対するＴＸＢＦ係数はｕｉｊの実数部によって表され、下記形式で表３Aに示すように、虚数部がそれに続く。特に、表３に提示されたＳＣ・ＢＦフィードバックに代わるものを表３Aに示す。ＳＮＲブロックはこのエレメント内で提供されてもよく、あるいはこれとは別にチャネル測定エレメントに含まれてもよい。
表３A  Digital TX BF Feedback Field (alternative)
【表３Ａ】
2020517185.tif 000026
【００３８】
デジタルフィードバックを得るため、デジタルＢＦイニシエータは、前述のアナログビームフォーミング・トレーニングの一部として選択されたアナログビームフォーミングの組み合わせを用いて伝送を行ってもよい。これにより、組み合わせに対応するすべてのＴＸアンテナを使用し、レスポンダ（所望のタップ分解能を有する）のすべての受信アンテナで正確なチャネル推定を可能にするのに十分なＴＲＮ（トレーニング）フィールドをＢＲＰフレームに付けてもよい。また、必要に応じて、ＴＲＮフィールドは正規直交行列Ｔで乗算されることで、適切に予測されてもよい。例えば、Ｔマトリクスは主対角上で巡回シフト遅延を用いたマトリクスに対応していてもよい。
【００３９】
表３Aに指定された形式でフィードバックを受信した後、
2020517185.tif 000027
が再構成され、ＮｔｘｘＮＳＳの次元のＰＢＤは方程式（１）に基づきイニシエータによって算出される。イニシエータは、この情報すなわちＰＢＤを使って、それに続く伝送ＰＴＸＢＤにおいて自身が使用するデジタルビームフォーミングマトリクスを構築する。送信装置によって使用され得る操作マトリクスはこの場合、ＰＴＸＢＤ＝ＰＢＤ（Ｔが適用されない場合）又は転換マトリクスＰＴＸＢＤ＝Ｔ・ＰＢＤである。
ここで、Ｔは、ＰＢＤが設計されたことに基づき、Ｈｅｆｆ＝ＷＡＨＰＡのチャネル推定に使われるＴＲＮフィールドの伝送中に使われた正規直交行列である。
【００４０】
ｉｖ）フォーマット及びパラメータセットアップ（ここでは「プリコーディングインジケータ」とも呼び、「デジタルビームフォーミング制御情報」、「プリコーディング制御情報」又は「プリコーディングパラメータ情報」とも呼ぶことがある）：現在、チャネル測定フィードバックに使用される量子化ビット数は固定であり、デジタルプリコーダのフォーマットが前者のフォーマットに続くことが提案されているので、これらの数が後者のために固定されることも期待されている。しかしながら、これらの数は選択的に信号送信されることができ、これについてはさらに後で説明する。任意で、送信装置が複数のＦＩＲフィルタによってプリコーディング係数を採用する能力を有する場合、ひとつのプリコーディング・マトリクスは送信装置のフィルタ能力に応じてタップ及び遅延ごとに定義されることができる。しかしながら、最も詳細な形式では、表１に示す「BRP Frame action」の「Digital BF Parameter Setup」が「EDGM BRP Setup」の後にさらに含まれる。「BF Feedback Parameter setup」には、ビームフォーミングマトリクスのフォーマット（圧縮又は非圧縮）、ビームフォーミングマトリクスが時間領域（ＳＣには好ましい）又は周波数領域（ＯＦＤＭには好ましい）で表されているか、ストリーム数、量子化ビット数（Ｎｂ１、Ｎｂ２）、デジタルビームフォーミングが推奨されるかどうか及び／又は所定の性能メトリックの算出値に基づいてどれだけ性能が向上するか、を示す表示などが含まれていてもよい。
【００４１】
ＢＲＰフレームを再利用するための別の実施形態では、デジタルビームフォーミングのための新しいフレームが設計される。可能な解を表４に示す。
表４Digital Beamforming Frame
【表４】
2020517185.tif 000028
「BF Feedback Parameter setup」は先に提案したように定義することができる一方で、ＳＣの場合、「BF Feedback Element」は「Element ID」及び「Length」の後に、表３に定義したような「Digital BF Feedback Field」を含む。
【００４２】
シグナリングを実施するための第２の実施形態では、図３に示すＭＩＭＯセットアップ及びＭＩＭＯフィードバック構造を使用する。特にチャネル測定フィードバックにおけるビームフォーミングフィードバックに関するＢＲＰフレーム又は単独のフレームとしてのＢＲＰフレームの変更を行う第１の実施形態の記載と同様に、この場合は「ＭＩＭＯトレーニング制御フィールド」がＦＢタイプ情報を実行する。当該ＦＢタイプ情報は、デジタルＴＸビームフォーミングが存在するかどうかの情報を含み、伝送フィルタ長及びＮｄｅｌａｙがあるかどうかをそれぞれ示すＮｔａｐｓ及びｎｕｌｌではないＮｄｅｌａｙｓに関する情報を任意で含む。さらに、ＭＩＭＯ制御フィールドのＦＢタイプには、量子化ビット数Ｎｂ１及びＮｂ２についての情報が存在していてもよい。
【００４３】
ｉ）及びｉｉｉ）デジタルビームフォーミングがトレーニング中に行われること及びどの通信デバイスがトレーニングを行っているかを示す表示は、この場合、ＭＩＭＯセットアップに存在する。
表５MIMO Setup frame Action field format
【表５】
2020517185.tif 000029
【００４４】
表６に示す「MIMO Setup Control Element」は、通信デバイスについての他の情報のうち、特定のリンクと（「MIMO-REQ-Field」において）要求されたフィードバックのタイプの意思決定者を含む。デジタルビームフォーミングの場合、このフィールドはデジタルビームフォーミングがトレーニングにおいて検討されるかどうか、例えば、デジタルＢＦフィールド内で信号送信されるかをさらに含む。さらに、「MIMO-Req-Field」は１フィールドを使ってデジタルＢＦフィードバックを要求する。この場合、これは決定インジケータとして次のように機能する：「Digital BF」＝１及び「Digital BF_FBCK」＝１の場合、パケットが送られるＳＴＡはプリコーディング情報を算出する。「Digital BF」＝１及び「Digital BF_FBCK」＝１の信号の場合、要求を送信するステーションはチャネル測定フィードバックに基づいて特定のリンクのためのプリコーディング・マトリクスを算出する。
【００４５】
「EDMG MIMO BRP Configuration Element」は、使用されるアンテナ・ウェイト・ベクトルを含む。
表６MIMO Setup Control Element
【表６】
2020517185.tif 000030
【００４６】
デジタルＢＦフォーマットの暗示的な情報を有する「MIMO FBCK Req」は以下のようであってもよい。
2020517185.tif 000031
【００４７】
デジタルＢＦフォーマットの明示的な情報を有する「MIMO FBCK Req」は以下のようであってもよい。
2020517185.tif 000032
【００４８】
ｉｉｉ）デジタルビームフォーミングフィードバック及びパラメータ：「DigitalBF_FBCK Field」が１の場合、Ｎｔａｐｓフィールドは、ＢＦフィードバックに必要なタップの数として、すなわちＮｔａｐｓ＝Ｎｔａｐｓ＿ｂとして再解釈されることができる。あるいは、「MIMO-Req-Field」内（表６に定義される「MIMO Training Control」内）に、必要なデジタルフィードバックのフォーマットのついての具体的な情報、すなわち、Ｎｔａｐｓ＿ｂ及び量子化ビット数を含めることができる。「MIMO Training Control element」では、特定のチャネル状態について形成され得るストリームの数をさらにフィードバックすることができる。
表７MIMO Feedback frame Action field format
【表７】
2020517185.tif 000033
【００４９】
ＭＩＭＯフィードバックフレームはさらに、チャネル状態に応じて特定のリンクにデジタルビームフォーミングの使用を薦めるかどうかの表示を含めてもよい。このように、例えばレスポンダは、特定のチャネルを実現する場合に、デジタルビームフォーマを適用することで著しい性能の向上は生じないということを信号送信してもよい。この場合、フィードバックにプリコーディング・マトリクス情報は含まれなくてもよく、推薦表示により、イニシエータも特定のチャネルのデジタルビームフォーミング・トレーニングを再試行しない。性能メトリックは、それによって推薦が設定されるが、アナログビームフォーミングのみを適用する場合に対して、デジタルビームフォーミングでゲインが適用されるキャパシティ・ゲイン、平均ＳＩＮＲゲイン、ＭＭＳＥ、平均ＭＳＥとして定義されることができる。
【００５０】
以下に、二つの通信デバイス４、５間の通信についての二つの例示的な実施形態を示す。
【００５１】
図４に示す第１の例示的な実施形態では、イニシエータは、レスポンダリンクへのイニシエータのアナログ及びデジタルビームフォーマをトレーニングする。この例では、イニシエータリンクの意思決定者はレスポンダであり、イニシエータはレスポンダの受信装置を信頼し、イニシエータがレスポンダへの伝送に使用するデジタル伝送ビームフォーマを算出してフィードバックすることが想定されている。
【００５２】
ステップ１では、現在のトレーニングフローと同様に、イニシエータは、ＭＩＭＯセットアップにおいて、第２ステップ中に順次伝送を行うためのアナログビームの組み合わせを信号送信する。この場合、イニシエータは意思決定者を０に設定し、レスポンダが意思決定者であることをレスポンダに示す。「MIMO Control Setup」の「Digital BF」を１に設定することにより、提案された構造を用いてアナログトレーニングに加えてデジタルビームフォーミングを可能にすることができる。さらにイニシエータは「MIMO FBCK Req」の「Digital BF-FBCK-Req」を１に設定する。これにより、デジタルビームフォーミング算出を行う必要があるのはレスポンダであることが信号送信される。「MIMO FBCK Request」では、プリコーディングフィルタが有するタップの必要数、例えば、Ｎｔａｐｓ＿ｂ＝１、及び量子化ビット数を表示してもよい。
【００５３】
ステップ２では、各ＢＲＰパケットにおいて、イニシエータは、ＭＩＭＯセットアップフレームにおいて示されるＮ及びビームインデックスを用いた一つ以上のアナログビームの組み合わせ（Ｐｉ１Ａ，．．ＰｉＮＡ）を伝送する。各ＢＲＰパケットは、レスポンダによって対応するアナログビーム（Ｗｉ１Ａ，．．ＷｉＮＡ）で受信される。各組み合わせ（ＰｉｊＡ，ＷｉｊＡ）について、有効チャネルが推定され、メトリックが算出され（例えば、ＭＭＳＥ、キャパシティ）、デジタルビームフォーマ（ＰｉｊＢＤ）が例えば上述の方法によりレスポンダによって算出される。あるいは、チャネル情報が保存され、ビームフォーマ算出が最善のメトリック、例えば最も低いＭＭＳＥ又は最も高いキャパシティを実現する（Ｐ＊Ａ，Ｗ＊Ａ）のためだけに行われてもよい。
【００５４】
ステップ３では、ＭＩＭＯフィードバックフレーム（ＭＦ）は、イニシエータの最善のセクタのインデックス（Ｗ＊Ａ）を含む。また、対応するデジタルＢＦマトリクスＰＢＤは、「MIMO Fbck Request」で指定され、表３で提案されたような形式を有するフォーマットに従って、ＭＩＭＯフィードバックにおいてフィードバックされる。
【００５５】
フィードバックが要求されたがフィードバックフレームにフィードバックが存在しない場合、イニシエータは、最良のアナログビームで送信される最良のアナログビームの組み合わせ及びトレーニングシーケンスを添付したＢＲＰフレームで、新たなデジタルビームフォーミング要求を送信してもよい。このようにして、レスポンダにおいてデジタルビームフォーマの算出が可能になる。このフレームは単独で送信されることができ、あるいはレスポンダリンクのＭＩＭＯフィードバックに集められることができる。あるいは、単純にトレーニングシーケンスがレスポンダリンクのＭＩＭＯフィードバックに添付されて送信されてもよい。フィードバックが要求されたが存在せず、レスポンダが特定のチャネル実現のためにデジタルビームフォーマを使用しないように薦める場合、イニシエータは新たな要求を送信しないことを選択してもよい。
【００５６】
図５に示す第２の例示的な実施形態では、イニシエータは、レスポンダリンクへのイニシエータのアナログ及びデジタルビームフォーマをトレーニングする。この例では、イニシエータリンクの意思決定者はイニシエータであり、イニシエータはレスポンダの受信装置を信頼し、イニシエータがレスポンダへの伝送に使用するデジタル伝送ビームフォーマを算出してフィードバックすることが想定されている。
【００５７】
ステップ１、２は第１の例と同様である。しかしながら、イニシエータはレスポンダリンクへのイニシエータの意思決定者であるので、第１のＭＩＭＯフィードバック（ＭＦ１ブロック）において、対応するセクタのインデックスと共に、ＭＩＭＯセットアップに示された、選択されたアナログセクタの算出メトリックを必要とする。レスポンダはデジタルビームフォーミング情報が用意できているかどうか、あるいは最良のアナログビームでの再伝送が必要かどうかを信号送信してもよい。これらに基づき、イニシエータは最良の組み合わせを算出し、ＭＦ２でレスポンダにフィードバックする。
【００５８】
レスポンダにビームフォーマを算出させるため、ＴＲＮシーケンスをＭＦ２に添付することができ、あるいはＴＲＮシーケンスが添付されたＢＲＰフレームを集めることができる。これにより、レスポンダにおけるチャネル推定及び上述したようなイニシエータにより選択されたアナログリンクのデジタルビームフォーマの算出（Ｗ＿Ａ＾＊, Ｐ＿Ａ＾＊）が可能になる。ＭＦ３で、レスポンダは算出されたマトリクスをフィードバックするか、アナログビームでの伝送を要求する。
【００５９】
性能は以下のフォーマットで信号送信されてもよい：
2020517185.tif 000034
【００６０】
「Digital TX BF Supported」は、伝送ＢＦを算出できる場合、ＦＩＲ又は単に一定係数乗法を適用できる場合及びサポートされる長さのＦＩＲが適用される場合に、１に設定されてもよい。任意に、受信装置に伝送ビームフォーミング係数を算出する能力がない場合、使用されるイコライザの種類と対応するパラメータを送信装置にフィードバックすべきである。もしこの情報の伝送が望まれていない場合、デフォルトのイコライザを定義することができ、これがプリコーディング・マトリクスの導出に使用される。
【００６１】
図６は、確認応答を用いたＲＴＳ／ＣＴＳ（送信要求／送信可）後のデジタルビームフォーミング・トレーニングの動作を説明する図である。図６は特に、アンテナ・ウェイト・ベクトル（ＡＷＶ）構成がＲＴＳ／ＣＴＳに含まれており、レスポンダがデジタルビームフォーミング・トレーニングのためのＴＲＮ構成を選択するとき、ハイブリッドＢＦフェーズにより（イニシエータ（送信）からレスポンダ（受信）への方向で）イニシエータリンクのためのデジタルビームフォーミング情報を算出する例を示す。この場合、デジタルビームフォーミング情報が算出されるアナログビームフォーマ（例えば、ＡＷＶ）は、ＲＴＳ／ＣＴＳのコントロールトレーラＣＴ６０１内で示されるものに設定される。ＢＦトレーニングの場合、ＢＲＰパケット６０２ａ、６０２ｂが伝送される。レスポンダからのＢＲＰパケット６０２ｂの目的は、デジタルビームフォーミング情報の算出を行う準備ができていることを確認することであり、任意にはＴＲＮユニットの数（ＮＴＲＮ）を要求して所望の精度で有効チャネルをレスポンダに推定させ、それに基づいてデジタルビームフォーミング情報を算出することである。より詳細には、イニシエータはＢＲＰパケット６０２ｂを受信した後、ＢＲＰパケット６０３をＮＴＲＮ個のＴＲＮユニットを添付してレスポンダに伝送する。ＢＲＰパケット６０３の受信中、レスポンダはチャネルＨｅｆｆを推定し、ＴＲＮユニットごとにフィードバックマトリクスを算出する。これらのマトリクスはＭＩＭＯフィードバックフレーム６０４の一部としてレスポンダからイニシエータに返送される。
【００６２】
図７は、確認応答を用いないＲＴＳ／ＣＴＳ後のデジタルビームフォーミング・トレーニングの動作を説明する図である。図６とは対照的に、ＢＲＰパケット６０２ａ、６０２ｂは伝送されない。図７は特に、ＡＷＶ構成がＲＴＳ／ＣＴＳにあり、ＴＲＮユニット数ＮＴＲＮが前のステージ、例えばＲＴＳ／ＣＴＳ中に定義されるとき又はＡＷＶ構成が例えば、タップ数分解能、ＲＦチェーンの数及び／又は伝送ストリームの数に応じて基準値に固定されるときのハイブリッドＢＦフェーズの例を示す。この場合、ＲＴＳ／ＣＴＳは、次の伝送がデジタルビームフォーミング・トレーニングのためのものであることを明示する表示（例えば、コントロールトレーラＣＴ７０１に含まれる）を含む。より詳細には、ＲＴＳ／ＣＴＳ交換の後、ＮＴＲＮＴＲＮユニットが添付されたＢＲＰパケット７０３がイニシエータからレスポンダに伝送される。ＢＲＰパケット７０３の受信中、レスポンダはチャネルＨｅｆｆを推定し、ＴＲＮユニットごとにフィードバックマトリクスを算出する。これらのマトリクスはＭＩＭＯフィードバックフレーム７０４の一部としてレスポンダからイニシエータに返送される。
【００６３】
図８はアナログビームフォーミング・トレーニング直後のデジタルビームフォーミングの動作を説明する図である。図８は特に、アナログビームフォーミングフィードバック情報に基づき選択されたＡＷＶ構成がＢＲＰフレーム８０２ａに含まれるときのハイブリッドＢＦフェーズの例を示す。この場合、ＢＲＰフレーム８０２ａは、最新のＭＩＭＯアナログビームフォーミング・トレーニングの一部として選択されたＴＸ・ＲＸセクタ組み合わせを記載するＢＲＰ要求内のフィールドを含む。同じＢＲＰフレーム８０２ａでは、ＢＲＰ要求はさらにデジタルＢＦ要求を含み、一方で「DMG refinement element」はデジタルＢＦフィードバック要求を含む。これにより、媒体をめぐって競合することなく（ＲＴＳ／ＣＴＳ交換６０１、７０１を必要とすることなく）アナログビームフォーミング・トレーニングの直後にデジタルビームフォーミング・トレーニングを開始することができる。これにより、ＭＩＭＯＦＢＣＫ８０１又はハイブリッドＢＦプロトコルを表す基準内の記載において１ビットの表示が必要となり、ＭＩＭＯＦＢＣＫ８０１の受信後にイニシエータがデジタルビームフォーミングのためのひとつ以上のＢＲＰ要求８０２ａを送信する時間間隔が規定される。
【００６４】
より詳細には、アナログビームフォーミングに使用されるＡＷＶ構成を特定するためのＭＩＭＯＦＢＫ８０１の交換後、イニシエータは、６０２ａの場合のようにデジタルビームフォーミング・トレーニングの要求を保持しているレスポンダにＢＲＰパケット８０２ａを送信し、次の（例えば、ＢＲＰパケット８０２ａ後の）フレーム交換に使用されるＡＷＶインデックスをさらに含む。ＢＲＰパケット８０２ａに加えられたＡＷＶインデックスにより、コントロールトレーラ（６０１又は７０１）を用いたＲＴＳ／ＣＴＳ交換が不要になる。ＢＲＰパケット８０２ａを受信した後、レスポンダは、６０２ｂと同様に、デジタルビームフォーミング情報の算出の準備ができていることを示すＢＲＰ要求８０２ｂ及び、任意で、次のＢＲＰパケット８０３で使用されるＴＲＮの数、例えばＮＴＲＮのようなＴＲＮパラメータを伝送する。ＢＲＰパケット８０２ｂを受信した後、イニシエータは、ＮＴＲＮＴＲＮユニットが添付されたＢＲＰパケット（８０３）をレスポンダに伝送する。ＢＲＰパケット８０３の受信中、レスポンダはチャネルＨｅｆｆを推定し、ＴＲＮユニットごとにフィードバックマトリクスを算出する。これらのマトリクスはＭＩＭＯフィードバックフレーム８０４の一部としてレスポンダからイニシエータに返送される。
【００６５】
これらの提案された通信デバイスは一般的にデジタルビームフォーミングを行うことができる。そこでは、デジタルビームフォーミングはアナログビームフォーミング・トレーニングに加えてＭＩＭＯビームフォーミング・トレーニング中に行われる。これらのデバイスはさらにその両方を示すことができる。そこでは、ビームフォーミングを行う能力が性能フィールドに記載されることが好ましく、一方で、ＭＩＭＯビームフォーミング・トレーニング中にデジタルビームフォーミングを行うことがセットアップフレーム又はビームフォーミングアナログトレーニング中に送信されたリファインメントフレームに記載されることが好ましい。
【００６６】
ある実施形態では、ビームフォーミング情報はレスポンダにおいて算出される。しかしながら、レスポンダによってフィードバックされるチャネル情報に応じて、イニシエータがビームフォーミング情報を算出するという別のソリューションも考えられる。このようにシグナリングのための柔軟な方法が提供されてもよい。
【００６７】
また、ある実施形態では、所定のメトリックが使用され、その値が算出される。これにより、所定のメトリックは、それに基づいてアナログビームの最良の組み合わせが選択されるものである。デジタルビームフォーミング情報及びデジタルビームフォーマは必ずしもこのメトリックに基づいて算出されるわけではない。
【００６８】
本開示は、ミリ波のシングルキャリア周波数領域等化（ＳＣ−ＦＤＥ：Single Carrier-Frequency Domain Equalization）に現れる実際の問題へのソリューションを提示するものである。提案されたソリューションはミリ波通信に有効であることが好ましく、特にフルＣＳＩ推定に関して既知のソリューションの欠点を防ぐことが好ましい。
【００６９】
以上のように、先の議論により、開示された本発明実施形態は単に例示的なものである。当業者に理解されるように、本開示は、その精神または基本的な特徴から逸脱することなく、他の特異的な形態において実施することができる。これにより、本開示は、例として提示したものであり、発明の範囲や特許請求の範囲を限定することは意図していない。本開示は、本明細書において容易に認められる教示の変形を含み、発明の主題が公衆のものとされないように、特許請求の範囲の用語を部分的に定義する。
【００７０】
特許請求の範囲において、「具備する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、他の構成要素またはステップを排除せず、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」は、複数であることを排除しない。単一の構成要素または他のユニットは、特許請求の範囲に列挙されたいくつかのアイテムの機能を発揮することができる。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示していない。
【００７１】
本開示の実施形態は、ソフトウェア制御型データ処理装置によって、少なくとも部分的に実施されるものとして記載する限りにおいて、そのようなソフトウェアを有する光ディスク、磁気ディスク、半導体メモリ等の非一過性の機械可読媒体も本開示の一実施形態を表すと考えられることが理解される。さらに、このようなソフトウェアを、他の形態で配信することができる。例えば、インターネットを介して、または他の有線もしくは無線の電気通信システム等により、このようなソフトウェアを配信することができる。
【００７２】
開示されたデバイス、装置、およびシステムの構成要素は、対応するハードウェアおよび／または適切な回路等のソフトウェア要素により実施することができる。回路は電子部品の構造的な組み合わせであり、電子部品は従来の回路要素、特定用途向け集積回路等の集積回路、標準の集積回路、特定用途用標準品、およびフィールドプログラマブルゲートアレイを含む。さらに、回路は、中央処理装置、グラフィックスプロセッシングユニット、およびプログラム化されたマイクロプロセッサまたはソフトウェア符号に従って構成されたマイクロプロセッサを含む。回路は、上述のハードウェア実行ソフトウェアを含むが、純粋なソフトウェアを含まない。
【００７３】
以下に、上記の発明特定事項の他の実施形態を示す。
１．
他の通信デバイスとの無線周波数に基づく通信のための通信デバイスであって、
デジタルビームフォーミング情報に基づいてデジタルビームフォーミングを行ってＲＦデータストリームを得るように構成されたデジタルビームフォーミング回路（４２）と、
上記得られたＲＦデータストリームのためのアナログビームフォーミングを行うように構成されたアナログビームフォーミング回路（４４１、４４２）と、
を具備し、
上記アナログビームフォーミング回路は、上記他の通信デバイスと共にアナログビームフォーミング・トレーニングを行って、上記他の通信デバイスが上記アナログビームフォーミング・トレーニングで使われる一つ以上のアナログビームの組み合わせに対応する上記デジタルビームフォーミング情報を算出することができるように構成され、
上記デジタルビームフォーミング回路は、上記算出されたデジタルビームフォーミング情報を受信し、それを使用して上記デジタルビームフォーミングを行うように構成される
通信デバイス。
２．
上記実施形態１に記載の通信デバイスであって、
上記アナログビームフォーミング回路は、
上記アナログビームフォーミング・トレーニングで使われるアナログビームの組み合わせについて、他の通信デバイスにより算出される所定のメトリックの複数の値を受信し、
上記所定のメトリックの複数の値に基づいて上記一つ以上のアナログビームの最良の組み合わせを選択し、
上記選択された一つ以上のアナログビームの最良の組み合わせ及び／又はトレーニングシーケンスを示す組み合わせ情報を、選択された一連の伝送アナログビームを用いて上記他の通信デバイスに伝送して、上記他の通信デバイスが上記選択された最良の組み合わせのためのデジタルビームフォーミング情報を算出することができる
ように構成される
通信デバイス。
３．
上記実施形態１又は２に記載の通信デバイスであって、
上記アナログビームフォーミング回路は、
上記アナログビームフォーミング・トレーニング中に上記他の通信デバイスからチャネルについてのチャネル情報を受信し、
上記受信したチャネル情報に基づき、上記アナログビームフォーミング・トレーニングで使用されるアナログビームの組み合わせについて所定のメトリックの複数の値を算出する
ように構成される
通信デバイス。
４．
上記実施形態のいずれか１つに記載の通信デバイスであって、
上記アナログビームフォーミング回路により形成されたアナログビームを使って上記得られたＲＦデータストリームを伝送するように構成されたアンテナ回路（４５）
をさらに具備し、
上記アンテナ回路は、
デジタルビームフォーミングを上記通信デバイスにより行うことができることを示す（第１の）デジタルビームフォーミング・インジケータ及び／又はアナログビームフォーミングに加えてデジタルビームフォーミングを上記アナログ（ＭＩＭＯ）ビームフォーミング・トレーニングの間及び／又は後に行わなければならないことを示す（第２の）デジタルビームフォーミング・インジケータを伝送し、且つ／又は
デジタルビームフォーミングを上記他の通信デバイスにより行うことができることを示す（第３の）デジタルビームフォーミング・インジケータ及び／又はアナログビームフォーミングに加えてデジタルビームフォーミングを上記アナログ（ＭＩＭＯ）ビームフォーミング・トレーニングの間に行わなければならないことを示す（第４の）デジタルビームフォーミング・インジケータを受信する
ように構成される
通信デバイス。
５．
上記実施形態のいずれか１つに記載の通信デバイスであって、
上記アナログビームフォーミング回路により形成されたアナログビームを使って上記得られたＲＦデータストリームを伝送するように構成されたアンテナ回路（４５）
をさらに具備し、
上記アンテナ回路は、
上記デジタルビームフォーミング情報を上記通信デバイス又は上記他の通信デバイスにより算出するかどうか及び／又は上記デジタルビームフォーミング情報の算出に使用される、上記アナログビームフォーミング・トレーニングにおける上記一つ以上のアナログビームの最良の組み合わせを、上記通信デバイス又は上記他の通信デバイスにより選択するかどうかを示す決定インジケータを伝送するように構成される
通信デバイス。
６．
上記実施形態４及び／又は５に記載の通信デバイスであって、
上記アナログビームフォーミング回路により形成されたアナログビームを使って上記得られたＲＦデータストリームを伝送するように構成されたアンテナ回路（４５）
をさらに具備し、
上記アンテナ回路は、上記デジタルビームフォーミング・インジケータ、特に上記第２のデジタルビームフォーミング・インジケータ及び／又は上記決定インジケータを、セットアップフレーム又は上記アナログビームフォーミング・トレーニング中に使用（又は上記アナログビームフォーミング・トレーニングのために定義）されるフレームで伝送するように構成される
通信デバイス。
７．
上記実施形態のいずれか１つに記載の通信デバイスであって、
上記デジタルビームフォーミング回路は、上記デジタルビームフォーミング情報としてプリコーディング情報を受信し、上記プリコーディング情報を上記ＲＦデータストリームのプリコードのために使用するように構成される
通信デバイス。
８．
上記実施形態７に記載の通信デバイスであって、
上記アナログビームフォーミング回路により形成されたアナログビームを使って上記得られたＲＦデータストリームを伝送するように構成されたアンテナ回路（４５）
をさらに具備し、
上記アンテナ回路は、上記他の通信デバイスにプリコーディングインジケータ（デジタルビームフォーミング制御情報、プリコーディング制御情報又はプリコーディングパラメータ情報とも呼ぶ）を伝送するように構成され、
上記プリコーディングインジケータは、タップ数及び／又は量子化ビット数及び／又は上記プリコーディング情報のフォーマットを示す
通信デバイス。
９．
上記実施形態のいずれか１つに記載の通信デバイスであって、
上記アナログビームフォーミング回路により形成されたアナログビームを使って上記得られたＲＦデータストリームを伝送するように構成されたアンテナ回路（４５）
をさらに具備し、
上記アンテナ回路は、上記得られたＲＦデータストリームの伝送信号のフレームのプリアンブル又はヘッダに、上記フレームの少なくとも一部がデジタルプリコーディング・マトリクスを適用して伝送される場合にプリコーディング表示を埋め込むように構成される
通信デバイス。
１０．
他の通信デバイスとの無線周波数に基づく通信のための通信デバイスであって、
ＲＦデータストリームの受信に使用するアナログビームを確定するために上記他の通信デバイスと共にアナログビームフォーミング・トレーニングを行うように構成されたアナログビームフォーミング回路（５１１、５１２）と、
上記アナログビームフォーミング・トレーニングで使われる一つ以上のアナログビームの組み合わせに対応するデジタルビームフォーミング情報を算出し、
上記算出されたデジタルビームフォーミング情報を上記他の通信デバイスに伝送して、上記他の通信デバイスが上記デジタルビームフォーミング情報に基づいてデジタルビームフォーミングを行うことを可能にする
ように構成されたデジタルビームフォーミング算出回路（５４）と
を具備する
通信デバイス。
１１．
上記実施形態１０に記載の通信デバイスであって、
上記デジタルビームフォーミング算出回路は、
上記アナログビームフォーミング・トレーニングで使われるアナログビームの組み合わせについて、所定のメトリックの複数の値を算出し、
上記所定のメトリックの複数の値に基づいて上記一つ以上のアナログビームの最良の組み合わせを選択し、
選択された上記一つ以上のアナログビームの最良の組み合わせのためのデジタルビームフォーミング情報を算出する
ように構成される
通信デバイス。
１２．
上記実施形態１０又は１１に記載の通信デバイスであって、
上記デジタルビームフォーミング算出回路は、
上記アナログビームフォーミング・トレーニング中にチャネルについてのチャネル情報を確定し、
上記チャネル情報を上記他の通信デバイスに伝送して、上記他の通信デバイスが、上記チャネル情報に基づいて上記アナログビームフォーミング・トレーニングに使用されるアナログビームの組み合わせについて、所定のメトリックの複数の値を算出することを可能にし、
上記選択された一つ以上のアナログビームの最良の組み合わせを示す組み合わせ情報を上記他の通信デバイスから受信し、
上記選択された一つ以上のアナログビームの最良の組み合わせのためのデジタルビームフォーミング情報を算出する
ように構成される
通信デバイス。
１３．
上記実施形態１０から１２のいずれか１つに記載の通信デバイスであって、
ＲＦデータストリームを受信するように構成されたアンテナ回路（５０）
をさらに具備し、
上記アンテナ回路は、
デジタルビームフォーミングを上記通信デバイスにより行うことができること及び／又はアナログビームフォーミングに加えてデジタルビームフォーミングをＭＩＭＯビームフォーミング・トレーニング中に行わなければならないことを示すデジタルビームフォーミング・インジケータを伝送し、且つ／又は
デジタルビームフォーミングを上記他の通信デバイスにより行うことができること及び／又はアナログビームフォーミングに加えてデジタルビームフォーミングをＭＩＭＯビームフォーミング・トレーニング中に行わなければならないことを示すデジタルビームフォーミング・インジケータを受信する
ように構成される
通信デバイス。
１４．
上記実施形態１０から１３のいずれか１つに記載の通信デバイスであって、
ＲＦデータストリームを受信するように構成されたアンテナ回路（５０）
をさらに具備し、
上記アンテナ回路は、上記算出されたデジタルビームフォーミング情報を、フィードバックフレーム又は上記アナログビームフォーミング・トレーニング中に使用（又は上記アナログビームフォーミング・トレーニングのために定義）されるフレームで伝送するように構成される
通信デバイス。
１５．
上記実施形態１０から１４のいずれか１つに記載の通信デバイスであって、
上記デジタルビームフォーミング算出回路は、上記デジタルビームフォーミング情報としてプリコーディング情報を算出し、上記プリコーディング情報を、上記ＲＦデータストリームをプリコードする上記他の通信デバイスに伝送するように構成される
通信デバイス。
１６．
上記実施形態１５に記載の通信デバイスであって、
上記デジタルビームフォーミング算出回路は、周波数領域の有効チャネル情報、特に周波数領域変換又はアナログビームフォーミングされたチャネルの推定により得られたチャネル情報を使用して、上記デジタルビームフォーミング情報として複数の時間領域ビームフォーミング係数、特に上記デジタルビームフォーミング情報の一部としてのビームフォーミング係数を導出するように構成される
通信デバイス。
１７．
上記実施形態１６に記載の通信デバイスであって、
上記デジタルビームフォーミング算出回路は、プリコーディング情報としてプリコーディング・マトリクスを算出し、
特に、上記算出されたプリコーディング・マトリクスは、電力制限を伴う総和レート最適化のカルーシュ・クーン・タッカー最適性条件を満たす、又は
プリコーディング表示は、有効な周波数について、周波数領域チャネルマトリクスの固有ベクトルに基づいて算出されたデジタルビームフォーミングまでのユークリッド距離又は弦距離に関して最も近いマトリクスに対応する、又は
上記プリコーディング・マトリクスは、すべての有効な周波数について算出されたチャネル共分散マトリクスの固有ベクトルに対応する
通信デバイス。
１８．
他の通信デバイスとの無線周波数に基づく通信のための通信方法であって、
デジタルビームフォーミング情報に基づいてデジタルビームフォーミングを行ってＲＦデータストリームを取得し、
上記得られたＲＦデータストリームのためのアナログビームフォーミングを行い、
上記アナログビームフォーミングを行うステップは、上記アナログビームフォーミングが上記他の通信デバイスと共にアナログビームフォーミング・トレーニングを行って、上記他の通信デバイスが上記アナログビームフォーミング・トレーニングで使われる一つ以上のアナログビームの組み合わせに対応する上記デジタルビームフォーミング情報を算出可能にすることを含み、
上記デジタルビームフォーミングは、上記算出されたデジタルビームフォーミング情報を受信し、それを使用して上記デジタルビームフォーミングを行うことを含む
通信方法。
１９．
他の通信デバイスとの無線周波数に基づく通信のための通信方法であって、
ＲＦデータストリームの受信に使用するアナログビームを確定するために上記他の通信デバイスと共にアナログビームフォーミング・トレーニングを行い、
上記アナログビームフォーミング・トレーニングで使われる一つ以上のアナログビームの組み合わせに対応するデジタルビームフォーミング情報を算出し、
上記算出されたデジタルビームフォーミング情報を上記他の通信デバイスに伝送して、上記他の通信デバイスが上記デジタルビームフォーミング情報に基づいてデジタルビームフォーミングを行うことを可能にする
通信方法。
２０．
非一過性のコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
プロセッサによって実行されるとき、上記実施形態１８又は１９に記載の方法を行わせるコンピュータプログラムが記憶された
記録媒体。
２１．
コンピュータプログラムがコンピュータで実行されるとき、コンピュータに上記実施形態１８又は１９に記載の方法のステップを実行させるプログラムコード手段
を具備する
コンピュータプログラム。
２２．
上記実施形態１から１７のいずれか１つに記載の通信デバイスであって、
上記デジタルビームフォーミング情報は、選択されたアナログビームの組み合わせについて、成分が周波数領域のチャネル情報に基づいて導出されたひとつの時間領域合成マトリクス又はＦＩＲフィルタを含む
通信デバイス。
２３．
上記実施形態１から１７のいずれか１つに記載の通信デバイスであって、
現在のフレームがデジタルプリコーディング・マトリクスを適用して伝送される場合に、上記伝送信号のフレームのプリアンブル／ヘッダに情報を埋め込み、受信装置はそれによって復調を行い提案されたプリコーディングが適用されているかどうかを認識することができるように構成されたアンテナ回路
をさらに具備する
通信デバイス。
２４．
上記実施形態１から９のいずれか１つに記載の通信デバイスであって、
上記アナログビームフォーミング回路により形成されたアナログビームを使って上記得られたＲＦデータストリームを伝送するように構成されたアンテナ回路（４５）
をさらに具備し、
上記アンテナ回路はデータを伝送するためのシングルキャリア変調を適用し、且つ／又は上記他の通信デバイスはデータを受信するためのシングルキャリア周波数領域等化を適用するように構成される
通信デバイス。
２５．
上記実施形態１から９のいずれか１つに記載の通信デバイスであって、
上記アナログビームフォーミング回路により形成されたアナログビームを使って上記得られたＲＦデータストリームを伝送するように構成されたアンテナ回路（４５）
をさらに具備し、
上記アンテナ回路は、各伝送アンテナへの各データストリームのビームフォーミング係数の形式でプリコーディング情報を受信するように構成される
通信デバイス。
２６．
上記実施形態１から９のいずれか１つに記載の通信デバイスであって、
上記アナログビームフォーミング回路により形成されたアナログビームを使って上記得られたＲＦデータストリームを伝送するように構成されたアンテナ回路（４５）
をさらに具備し、
上記アンテナ回路は、多数のタップ及び対応するタップ間遅延情報について、各伝送アンテナへの各データストリームのビームフォーミング係数の形式でプリコーディング情報を受信するように構成される
通信デバイス。
２７．
他の通信デバイスとの無線周波数に基づく通信のための通信デバイスであって、
デジタルビームフォーミング情報に基づいてデジタルビームフォーミングを行ってＲＦデータストリームを得るように構成されたデジタルビームフォーミング回路と、
上記得られたＲＦデータストリームのためのアナログビームフォーミングを行うように構成されたアナログビームフォーミング回路と、
を具備し、
上記アナログビームフォーミング回路は、上記他の通信デバイスと共にアナログビームフォーミング・トレーニングを行って、上記通信デバイスが上記アナログビームフォーミング・トレーニングで使われる一つ以上のアナログビームの組み合わせに対応する上記デジタルビームフォーミング情報を算出することができるように構成され、
上記デジタルビームフォーミング回路は、上記算出されたデジタルビームフォーミング情報を使用して上記デジタルビームフォーミングを行うように構成される
通信デバイス。
２８．
上記実施形態１から１７のいずれか１つに記載の通信デバイスであって、
上記デジタルビームフォーミング情報は、特にシングルキャリア伝送のための時間領域情報として算出され使用される
通信デバイス。
【符号の説明】
【００７４】
１、３…第１の通信デバイス
２…第２の通信デバイス
１０、３０…デジタルビームフォーミング回路
１１、２０、３１…アナログビームフォーミング回路
２１…デジタルビームフォーミング算出回路
【図１】
2020517185.tif 000035
【図２】
2020517185.tif 000036
【図３】
2020517185.tif 000037
【図４】
2020517185.tif 000038
【図５】
2020517185.tif 000039
【図６】
2020517185.tif 000040
【図７】
2020517185.tif 000041
【図８】
2020517185.tif 000042
【国際調査報告】
2020517185.tif 000043
2020517185.tif 000044