JP4356756B2 - 無線通信システム、並びに無線通信装置及び無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、空間多重を利用した無線通信システム、並びに無線通信装置及び無線通信方法に係り、特に、送受信機間でチャネル情報を共有してクローズドループ型の空間多重伝送を行なう無線通信システム、並びに無線通信装置及び無線通信方法に関する。

さらに詳しくは、本発明は、送信機がパケットを送信する際に受信機から送られるトレーニング系列に基づいてチャネル行列を得てビーム形成を行なう無線通信システム、並びに無線通信装置及び無線通信方法に係り、特に、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒとなる送信機の方がＢｅａｍｆｏｒｍｅｅとなる受信機よりもアンテナ本数が少ない場合において、送信機が受信機から送られるトレーニング系列を用いてビーム形成を行なう無線通信システム、並びに無線通信装置及び無線通信方法に関する。

旧来の有線通信方式における配線から解放するシステムとして、無線ネットワークが注目されている。無線ネットワークに関する標準的な規格として、ＩＥＥＥ（Ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１やＩＥＥＥ８０２．１５を挙げることができる。

例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇでは、無線ＬＡＮの標準規格として、マルチキャリア方式の１つであるＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）変調方式が採用されている。ＯＦＤＭ変調方式では、ＯＦＤＭ変調方式によれば、送信データを相互に直交する周波数が設定された複数のキャリアに分配して伝送するので、各キャリアの帯域が狭帯域となり、周波数利用効率が非常に高く、周波数選択性フェージング妨害に強い。

ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇの規格では最大で５４Ｍｂｐｓの通信速度を達成する変調方式をサポートしているが、さらなる高ビットレートを実現できる次世代の無線ＬＡＮ規格が求められている。

無線通信の高速化を実現する技術の１つとして、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）通信が注目を集めている。これは、送信機側と受信機側の双方において複数のアンテナ素子を備え、空間多重したストリームを実現する通信方式である。送信側では、複数の送信データに空間／時間符号を施して多重化し、Ｎ本の送信アンテナに分配してチャネルに送信する。これに対し、受信側では、チャネル経由でＭ本の受信アンテナにより受信した受信信号を空間／時間復号して、ストリーム間のクロストークなしに受信データを得ることができる（例えば、特許文献１を参照のこと）。理想的には、送受信アンテナのうち少ない方の数（ＭＩＮ［Ｎ，Ｍ］）だけの空間ストリームが形成される。

ＭＩＭＯ通信方式によれば、周波数帯域を増大させることになく、アンテナ本数に応じて伝送容量の拡大を図り、通信速度向上を達成することができる。また、空間多重を利用するので、周波数利用効率はよい。ＭＩＭＯはチャネル特性を利用した通信方式であり、単なる送受信アダプティブ・アレーとは相違する。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇの拡張規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは、１次変調にＯＦＤＭを用いたＯＦＤＭ＿ＭＩＭＯ方式が採用されている。現在、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎは、タスクグループｎ（ＴＧｎ）において標準化作業が行なわれており、そこでまとめられつつある仕様案は２００５年１０月に設立された業界団体ＥＷＣ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）で作成された提案仕様に基づいている。

ＭＩＭＯ通信では、空間多重された受信信号ｙから各ストリーム信号ｘを空間分離するためには、何らかの方法によりチャネル行列Ｈを取得するとともに、さらに所定のアルゴリズムによってチャネル行列Ｈを用いて空間多重された受信信号から元の複数のストリームに空間分離を行なう必要がある。

チャネル行列Ｈは、一般的には、送信側並びに受信側で既知のトレーニング系列を送受信することで、実際に受信された信号と既知系列との差分によってチャネルの推定を行ない、送受アンテナ組み合わせ分の経路の伝搬路を行列形式に並べたものである。送信側アンテナ本数がＮで受信側アンテナ本数がＭのときは、チャネル行列はＭ×Ｎ（行×列）の行列となる。したがって、送信機からＮ個のトレーニング系列を送信し、受信機では受信したトレーニング系列を用いてチャネル行列Ｈを取得することができる。

また、受信信号を空間分離する方法は、受信機がチャネル行列Ｈに基づいて独立して空間分離を行なうオープンループ型と、送信機側でもチャネル行列に基づいて送信アンテナ重みを掛けて受信機に向けた適切なビーム形成を行なうことによって理想的な空間直交チャネルを作り出すクローズドループ型とに大別される。

オープンループ型のＭＩＭＯ伝送方式として、Ｚｅｒｏ Ｆｏｒｃｅ（ゼロ化規範）と（例えば、非特許文献１を参照のこと）や、ＭＭＳＥ（ＭｉｎｉｍｕｍＭｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）（例えば、非特許文献２を参照のこと）などが挙げられる。オープンループ型のＭＩＭＯ伝送方式は、受信信号を空間分離するための受信重み行列Ｗをチャネル行列Ｈから求める比較的簡単なアルゴリズムであり、送受信機間でチャネル情報を共有するフィードバック手続きが一切省略され、送信機と受信機が互いに独立して空間多重伝送を行なう。

また、クローズドループ型のＭＩＭＯ伝送の理想的な形態の１つとして、チャネル行列Ｈの特異値分解（ＳＶＤ：Ｓｉｎｇｕｌａｒ Ｖａｌｕｅ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）を利用したＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式が知られている（例えば、非特許文献３を参照のこと）。ＳＶＤ−ＭＩＭＯ伝送では、各アンテナ対に対応するチャネル情報を要素とした数値行列すなわちチャネル情報行列Ｈを特異値分解してＵＤＶ^Hを求める。そして、送信機側では、送信用アンテナ重み行列にＶを用いて受信機に向けてビーム形成したパケットを送信し、受信機側では受信用アンテナ重み行列として典型的には（ＵＤ）^-1を与える。ここで、Ｄは各空間ストリームの品質に相当する各特異値λ_iの平方根を対角要素に持つ対角行列である（添え字ｉはｉ番目の空間ストリームを意味する）。対角行列Ｄの対角要素には値の大きい順に特異値λ_iを並べ、各ストリームに対し特異値の大きさで表される通信品質に応じた電力比の配分や変調方式の割り当てを施すことによって、空間直交多重された論理的に独立した複数の伝送路を実現し、受信機側では元の複数の信号系列を全くクロストークなしに取り出すことができ、理論上は最高のパフォーマンスを達成する。

クローズドループ型のＭＩＭＯ通信システムでは、送信機がパケットを送信する際には適切なビーム形成を行なうが、そのためにはパケットを受信する受信機側からチャネル行列に関する情報をフィードバックする必要がある。

例えば、ＥＷＣ ＨＴ（Ｈｉｇｈ Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ） ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ） Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｖｅｒｓｉｏｎ Ｖ１．２４では、送受信機間でチャネル行列に関する情報をフィードバックする手順として、“Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋ”と“Ｅｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋ”という２種類の手順を規定している。

Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋは、送信機は、受信機から送られてくるトレーニング系列を用いて受信機から送信機への逆方向のチャネル行列を推定し、送受信機間の双方向のチャネル特性が可逆（ｒｅｃｉｐｒｏｃａｌ）であるという前提の下で、送信機から受信機への順方向チャネル行列を計算してビーム形成を行なう。チャネル特性が可逆であるためには、通信システムにおけるＲＦ回路のキャリブレーションが必要である。

また、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋでは、受信機が送信機から送られてくるトレーニング系列を用いて送信機から受信機への順方向のチャネル行列を推定し、そのチャネル行列をデータとして含んだパケットを送信機に返信し、送信機は受け取ったチャネル行列を用いてビーム形成を行なう。あるいは、受信機では、推定したチャネル行列からさらに送信機がビーム形成するための送信重み行列を計算し、この送信重み行列をデータとして含んだパケットを送信機に返信する。Ｅｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋでは順方向の推定チャネル行列を基に重み行列が算出されるので、チャネルの可逆性を前提としなくて済む。

パケット伝送という観点からは、送信機はｉｎｉｔｉａｔｏｒで受信機はｒｅｃｅｉｖｅｒに位置付けられるが、ビーム形成という観点からは、パケットを送信する送信機（ｉｎｉｔｉａｔｏｒ）はＢｅａｍｆｏｒｍｅｒであり、ビーム形成されたパケットを受信する受信機（ｒｅｃｅｉｖｅｒ）はＢｅａｍｆｏｒｍｅｅである。また、ＢｅａｍｆｏｒｍｅｒからＢｅａｍｆｏｒｍｅｅへの通信を「順方向」とし、ＢｅａｍｆｏｒｍｅｅからＢｅａｍｆｏｒｍｅｒへの通信を「逆方向」とする。

例えば、アクセスポイント（ＡＰ）がＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとして、クライアント端末（ＳＴＡ）にデータ・フレームを送信する場合には、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋによれば、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅとしてのクライアント端末は、ビーム形成のために単にトレーニング系列をアクセスポイントに返すだけでよい。

Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋによりアクセスポイントがクライアント端末にビーム形成を行なうフレーム交換手順について、図８を参照しながら説明する。

まず、アクセスポイントは、クライアント端末に対して、トレーニング系列の送信を要求する。ＥＷＣ ＭＡＣ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎに則って具体的に言うと、ＭＡＣフレームのＨＴ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールド（図９を参照のこと）内のＬｉｎｋ Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールド（図１０を参照のこと）はＴＲＱ（Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｒｅｑｕｅｓｔ）というビットを含み、このビットに１を立てることがトレーニング系列の送信要求に相当する。

これに対し、クライアント端末は、ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを返信する。このｓｏｕｎｄｉｎｇパケットは、アクセスポイントの送信アンテナ本数Ｎとクライアント端末の受信アンテナ本数Ｍに対応したトレーニング系列を含んでおり、アクセスポイントは、このｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを受け取ると、Ｎ行Ｍ列の逆方向のチャネル行列の推定を行なうことができる。さらに、アクセスポイントは、ＳＶＤやＥＶＤ（Ｅｉｇｅｎ Ｖａｌｕｅ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ：固有値分解）、若しくはその他の行列分解手法を用いて、順方向でのビーム形成のための送信重み行列を計算し、各アンテナからの送信信号に送信重み行列を乗算することで、ビーム形成したパケットをクライアント端末に送ることができる。ビーム形成することで、従来では届きにくかったところでも、高い伝送レートで通信を行なうことができるようになる。

続いて、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋに従って、ＢｅａｍｆｏｒｍｅｒがＢｅａｍｆｏｒｍｅｅからのトレーニング系列を用いてビーム形成を行なうための演算処理について、図１１を参照しながら説明する。但し、同図では、３本のアンテナを持つＳＴＡ−ＡをＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとし、２本のアンテナを持つＳＴＡ−ＢをＢｅａｍｆｏｒｍｅｅとする。また、以下の説明や数式において、添え字ＡＢはＳＴＡ−ＡからＳＴＡ−Ｂへの順方向の伝送を意味し、添え字ＢＡはＳＴＡ−ＢからＳＴＡ−Ａへの逆方向の伝送を意味する。また、数字の添え字は該当する端末のアンテナ番号に相当する。そして、ＳＴＡ−ＡとＳＴＡ−Ｂ間のチャネルは可逆であることを前提とし、したがって、逆方向のチャネル行列Ｈ_BAは順方向のチャネル行列Ｈ_ABの転置行列となる（すなわち、Ｈ_BA＝Ｈ_AB ^t）。

ＳＴＡ−Ｂの各アンテナから送信されるトレーニング系列を（ｔ_BA1，ｔ_BA2）とし、チャネルＨ_BAを経てＳＴＡ−Ａの各アンテナで受信される信号を（ｒ_BA1，ｒ_BA2，ｒ_BA3）とおくと、以下の式で表される。

ここでチャネル行列Ｈ_BAは、３×２行列であり、以下のように表されるとする。但し、ｈ_ijは、ＳＴＡ−Ｂのｊ番目のアンテナからＳＴＡ−Ａのｉ番目のアンテナへのチャネル特性値とする。

このチャネル行列Ｈ_BAを特異値分解すると、下式の通りとなる。ここで、Ｕ_BAはＨ_BAＨ_BA ^Hの正規化された固有ベクトルを並べた行列であり、Ｖ_BAはＨ_BA ^HＨ_BAの正規化された固有ベクトルであり、Ｄ_BAはＨ_BAＨ_BA ^H又はＨ_BA ^HＨ_BAの固有ベクトルの平方根を対角要素として持つ対角行列である。また、Ｕ_BAとＶ_BAはユニタリ行列であり、その複素共役転置行列が互いの逆行列となっている。

また、ＳＴＡ−ＡがＳＴＡ−Ｂへ送信するフレームをビーム形成するために必要となる送信重み行列は、順方向のチャネル行列Ｈ_ABを特異値分解して得られる行列Ｖ_ABである。ここで、ＳＴＡ−ＡとＳＴＡ−Ｂ間のチャネルは可逆であり、逆方向のチャネル行列Ｈ_BAは順方向のチャネル行列Ｈ_ABの転置行列となることから、チャネル行列Ｈ_ABの特異値分解は以下のように計算される。

そして、チャネルの可逆性を利用すると、所望の送信重み行列Ｖ_ABは、下式のように表される。

すなわち、ＳＴＡ−Ｂからのトレーニング信号を基に推定されたチャネル行列を特異値分解して得たＵ_BAの複素共役行列を用いてビーム形成を行なうことができる。

ＳＴＡ−Ａからの送信信号をｘとし、ＳＴＡ−Ｂでの受信信号をｙとすると、ビーム形成を行なわない（ｕｎ−ｓｔｅｅｒｅｄ）場合には、ｙ＝Ｈ_ABｘとなるが、送信重み行列Ｖ_ABでビーム形成を行なうと（ｓｔｅｅｒｅｄ）、受信信号ｙは下式の通りとなる。

よって、ＳＴＡ−Ｂ側では、Ｄ_AB ^-1Ｕ_AB ^Hを受信重みとして受信信号に乗算することで、元のストリームに空間分離することができる。

続いて、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋについて説明する。Ｅｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋでは、ＢｅａｍｆｏｒｍｅｒはＢｅａｍｆｏｒｍｅｅから推定チャネル行列に関する明示的なフィードバックを受けることができる。推定チャネル行列に関するフィードバックのフォーマットとして、ＭＩＭＯチャネル係数が送られる場合と、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅで計算されたビーム形成用の送信重み行列Ｖが送られる場合に大別される。前者のフォーマットはＣＳＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）と呼ばれ、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ側では、受け取ったＣＳＩからチャネル行列Ｈを組み立てて特異値分解することにより自らビーム形成用の送信重み行列Ｖを計算する必要がある。また、後者は、さらに、ビーム形成用の送信重み行列Ｖが非圧縮の形式で送られる場合と、圧縮形式で送られる場合に大別される。

図１２には、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋによりアクセスポイントがクライアント端末にビーム形成を行なうフレーム交換手順を示している。

この処理手順は、アクセスポイントがＣＳＩフィードバック要求を含んだｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを送信することで開始する。

クライアント端末は、ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを基にチャネル行列を推定して、ＣＳＩを収集する。そして、ＣＦＢ（ＣＳＩ ＦｅｅｄＢａｃｋ）メッセージとしてＣＳＩデータそのものをパケット内に含めて、アクセスポイントに返信する。

アクセスポイントは、受け取ったＣＦＢからビーム形成用の送信重み行列を計算し、それを送信信号に乗算することによって、ビーム形成したパケットをクライアント端末に送ることができる。ビーム形成することで、従来では届きにくかったところでも、高い伝送レートで通信を行なうことができるようになる。

上述したように、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋによれば、フィードバックに伴うＢｅａｍｆｏｒｍｅｅの負担が軽減されることから、例えば、アクセスポイント（ＡＰ）がＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとして、クライアント端末（ＳＴＡ）にデータ・フレームを送信する場合などに適している。しかし、この場合は、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒとなる端末局が、受信したトレーニング系列から推定されるチャネル行列を特異値分解やその他の演算処理を行なって、ビーム形成用の送信重み行列を計算しなければならない。この演算処理は負荷が高く、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅから送られてくるトレーニング系列のストリーム数に応じて処理負荷は増大する。

図１１に示した例では、ＳＴＡ−Ａのアンテナ数Ｎ（＝３）はＳＴＡ−Ｂのアンテナ数Ｍ（＝２）よりも多く、ビーム形成のための処理能力に問題はないと考えられる。何故ならば、ＳＴＡ−Ａは自局のストリーム本数Ｎ相当の処理能力を備えるようにデザインされているはずであり、Ｎ本以下の空間ストリームのトレーニングの分離、及び分離したトレーニング系列からＮ×Ｍのチャネル行列を組み立てて、これを基に上記のビーム形成用の行列の計算処理を行なうことは可能だからである。

しかしながら、Ｎ＜ＭすなわちＢｅａｍｆｏｒｍｅｅの方のアンテナ本数が多い場合には、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒが自分の空間ストリーム本数を超えた処理能力を備えているとは限らないので、問題が生じ得る。ＳＴＡ−Ａが自分のアンテナ本数であるＮ個までのストリームまでしか対応していない場合には、Ｍ本のストリーム・トレーニングを分離できなかったり、あるいはＮ×Ｍの推定チャネル行列からビーム形成用の行列を求めることができなかったりする可能性がある。

このような問題を、ビーム形成の特性を劣化させることなく解決する１つの方法として、ＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとしてのＳＴＡ−Ａに、定格の最大アンテナ本数に対応するチャネル推定最大次元Ｍ_maxを与えるとともに（例えばＩＥＥＥ仕様準拠であればＭ_max＝４）、得られたＮ×Ｍ_maxの推定チャネル行列に対してビーム形成用の送信重み行列を計算できる処理能力を与えることが考えられる。

例えば、ＳＴＡ−Ａのアンテナ本数がＮ＝２で、定格の最大アンテナ本数がＭ_max＝４であるとき、ＳＴＡ−Ａは自分とアンテナ本数を持つ端末との通信を想定して２×２までの行列計算しか想定していないのに、２×４の行列演算をしなければならなくなる。このような場合、２倍の演算量又は２倍の処理回路が必要になるから、装置の小型化、低価格化の障害となる。

特開２００２−４４０５１号公報 Ａ．Ｂｅｎｊｅｂｂｏｕｒ，Ｈ．Ｍｕｒａｔａ ａｎｄ Ｓ．Ｙｏｓｈｉｄａ，"Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｉｔｅｒａｔｉｖｅ ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ"，Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ ＶＴＣ Ｓｐｒｉｎｇ，ｖｏｌ．２，ｐｐ．１２８７−１２９１，Ｒｈｏｄｅｓ，Ｇｒｅｅｃｅ，Ｍａｙ ２００１． Ａ．Ｂｅｎｊｅｂｂｏｕｒ，Ｈ．Ｍｕｒａｔａ ａｎｄ Ｓ．Ｙｏｓｈｉｄａ，"Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｏｒｄｅｒｅｄ ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ ｆｏｒ ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ"，Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ ＶＴＣ Ｆａｌｌ，ｖｏｌ．４，ｐｐ．２０５３−２０５７，Ａｔｌａｎｔｉｃ Ｃｉｔｙ，ＵＳＡ，ｓｅｐｔ．２００１． ｈｔｔｐ：／／ｒａｄｉｏ３．ｅｅ．ｕｅｃ．ａｃ．ｊｐ／ＭＩＭＯ（ＩＥＩＣＥ＿ＴＳ）.ｐｄｆ（平成１５年１０月２４日現在）

本発明の目的は、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒとして動作する端末が、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅとして動作する端末から送られてくる空間ストリーム・トレーニングを分離し、分離したトレーニング系列から推定チャネル行列を組み立てて、このチャネル行列を基にビーム形成用の送信重み行列を好適に求めて、ビーム形成したパケットにより高い伝送レートで通信を行なうことができる、優れた無線通信システム、並びに無線通信装置及び無線通信方法を提供することにある。

本発明のさらなる目的は、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒとなる端末の方が、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅよりもアンテナ本数が少ない場合であっても、ビーム形成の特性を劣化させず、且つ、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒにおいてチャネル推定の処理能力やビーム形成用の行列の計算能力を高めることなく、好適にビーム形成を行なうことができる、優れた無線通信システム、並びに無線通信装置及び無線通信方法を提供することにある。

本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、Ｎ本のアンテナを備えた第１の端末からＭ本のアンテナを備えた第２の端末へ空間多重されたストリームを用いてデータ伝送を行なう無線通信システムであって（但し、Ｎは２以上の整数で、Ｍは１以上の整数とする）、
前記第１の端末が持つチャネル推定最大次元Ｍ_maxを前記第２の端末に通知する通知手段と、
前記第２の端末から前記第１の端末へ、前記第１の端末のアンテナ本数Ｎ及び前記第１の端末が持つチャネル推定最大次元Ｍ_maxに対応して行数がＮで列数がＭ_max以下となる逆方向チャネル行列を励起するためのトレーニング系列を含んだパケットを送信するトレーニング手段と、
前記第１の端末の各アンテナにおいて受信したトレーニング系列をＭ_max本以下のストリームに分離して逆方向のチャネル行列を作成し、該逆方向のチャネル行列を用いて順方向データ伝送時におけるビーム形成用の送信重み行列を求める送信重み行列計算手段と、
前記第１の端末から前記第２の端末へデータ・パケットを送信する際に、前記第１の端末の各アンテナからの送信信号に前記のビーム形成用の送信重み行列を用いてビーム形成するビーム形成手段と、
を具備することを特徴とする無線通信システムである。

但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない（以下、同様）。

無線通信の高速化を実現する技術の１つとして、送信機側と受信機側の双方において複数のアンテナ素子を備え、空間多重したストリームを実現するＭＩＭＯ通信方式が知られている。特に、クローズドループ型のＭＩＭＯ通信システムでは、データ・パケット送信側の端末が、受信側の端末からの推定チャネル行列に関する情報のフィードバックに基づいてビーム形成を行なうことで、空間直交多重された論理的に独立した複数の伝送路を実現し、受信機側では元の複数の信号系列を全くクロストークなしに取り出すことができ、理論上は最高のパフォーマンスを達成する。

受信側の端末から送信側の端末へ、チャネル行列に関するフィードバックを行なう手順として、例えばＥＷＣ ＨＴ ＭＡＣ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎでは、“Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋ”と“Ｅｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋ”という２種類の手順を規定している。このうち、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋでは、送受信機間の双方向のチャネル特性が可逆であるという前提の下で、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒとして動作する第１の端末が、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅとして動作する第２の端末から送られてくる空間ストリーム・トレーニングを分離し、分離したトレーニング系列から逆方向の推定チャネル行列を組み立て、該チャネル行列を基に求められたビーム形成用の送信重み行列を用いて送信パケットをビーム形成して通信を行なう。

例えば、アクセスポイントがＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとして、クライアント端末にデータ・フレームを送信する場合には、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋによれば、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅとしてのクライアント端末は、ビーム形成のために単にトレーニング系列をアクセスポイントに返すだけでよい。

しかしながら、Ｎ＜Ｍ、すなわちＢｅａｍｆｏｒｍｅｅとなる第２の端末の方のアンテナ本数が多い場合には、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒとしての第１の端末が自分の空間ストリーム本数を超えた処理能力を備えているとは限らないので、第１の端末がＭ本のストリーム・トレーニングを分離できなかったり、Ｎ×Ｍの推定チャネル行列からビーム形成用の行列を求めることができなかったりするという問題がある。

そこで、本発明に係る無線通信システムでは、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋに従って逆方向のチャネル推定結果に基づくビーム形成を行なう際には、第１の端末が持つチャネル推定最大次元Ｍ_maxを第２の端末に事前に通知しておき、第２の端末は、第１の端末のアンテナ本数Ｎ及び前記第１の端末が持つチャネル推定最大次元Ｍ_maxに対応して行数がＮで列数がＭ_max以下となる逆方向チャネル行列を励起するためのトレーニング系列を含んだパケットを送信する。言い換えれば、第２の端末は、ストリーム数を第１の端末が持つチャネル推定最大次元Ｍ_max以下に抑制してトレーニング系列を返すようにしている。これによって、第１の端末は、自分のアンテナ本数に対応した処理能力の範囲内で受信したトレーニング系列の空間ストリーム・トレーニングの分離を行ない、その分離したトレーニング系列から逆方向のチャネル行列を組み立てて、ビーム形成用の送信重み行列を導出することができる。

例えば、無線通信システムがＥＷＣ ＨＴ ＭＡＣ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎに準拠する場合、第１の端末は、ＭＡＣフレームのＨＴ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールド内のＬｉｎｋ Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドに含まれるＴＲＱビットを通してトレーニング系列を要求し、これに対し、第２の端末は、第１の端末が持つチャネル推定最大次元Ｍ_max以下にストリーム数を抑制してｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを送信する。

したがって、本発明に係る無線通信システムによれば、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋ手順に従ってクローズドループ型のＭＩＭＯ通信を実行する際に、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒとしての第１の端末は、自分が持つアンテナ本数に応じて次元数を抑制したチャネル推定と、次元数を抑制したビーム形成用送信重み行列の計算を行なうことが可能となり、第１の端末の回路規模を削減することができる。具体的には、チャネル行列を推定するための回路モジュールの規模を（Ｎ／Ｍ）²程度のオーダーで削減することができ、また、ビーム形成用送信重み行列計算部の回路規模を（Ｎ／Ｍ）²程度のオーダーで削減することができる。

本発明において、第１の端末が持つチャネル推定最大次元Ｍ_maxを第２の端末に通知する手段は特に限定されない。例えば、ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを要求するパケット中で空間次元を指定することも考えられる。しかしながら、規定のＨＴ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドには余剰のビット・フィールドが存在せず、当該フィールドに新たにビットを追加するとオーバーヘッドを増やすという危惧がある。

他方、ＥＷＣ提案仕様では、ＨＴ端末としてサポートする任意のＨＴ機能をＨＴ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｅｌｅｍｅｎｔを送信して、周囲に宣言することが規定されている。このＨＴ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｅｌｅｍｅｎｔには、ビーム形成に関する任意のＨＴ機能のサポートの有無を記述するＴｘＢＦ（Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ） ｃａｐａｂｉｌｉｔｙフィールドが設けられており、端末局がＢｅａｍｆｏｒｍｅｅとしてＥｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋを行なう際に、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒから受信することができるｓｏｕｎｄｉｎｇパケットの空間次元数を記載する能力記述フィールドを含んでいる。

そこで、本発明の一実施形態では、無線通信装置は、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋに対応しているかどうかに関わらず、この能力記述フィールドに、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋにおいてＢｅａｍｆｏｒｍｅｅから受信することができるチャネル推定最大次元を記載するようにしている。

無線通信装置がＥｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋに対応していないときには、能力記述フィールドは通常であれば未使用（Ｎ／Ａ）である。また、無線通信装置がＥｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋに対応しているときには、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅとしてｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを受信する際の可能な最大の空間次元が記述されるが、これはＩｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋにおいてＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとして受信可能な最大の空間次元と等価である。

したがって、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋをサポートしているかどうかに拘らず、ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを受信する際の可能な最大の空間次元として、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋにおいて、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒから受信することができるｓｏｕｎｄｉｎｇパケットの空間次元数を用いても何ら不都合はない。

能力記述フィールドは、本来、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋにおいてＢｅａｍｆｏｒｍｅｒがｓｏｕｎｄｉｎｇパケットの送付先であるＢｅａｍｆｏｒｍｅｅのチャネル推定最大次元を検知するために使用されるものである。Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋを行なう際における能力記述フィールドの解釈方法が標準仕様で規定されていなくても、ｐｒｏｐｒｉｅｔａｒｙなシグナリングとして、特定の機種間では同等の伝送オペレーションを行なうことが実装上可能である。Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋを行なう際のビーム形成の受信側で能力記述フィールドの上記の解釈方法を行なうことで、ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットのストリーム数を適切に抑制することができる。ここでは、ＥＷＣ仕様にて既に定義されているフィールドを用いて、ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを受信する際の可能な最大の空間次元を第１の端末から第２の端末に通知する手法の例について説明したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではない。例えば、ＥＷＣ仕様に存在するＲｅｓｅｒｖｅｄビットのうち２ビットをｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを受信する際の可能な最大の空間次元数を示すビット・フィールドに割り当てることにより、同様の効果を得ることかできる。

能力記述フィールド（ＨＴ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｅｌｅｍｅｎｔ）は、所定のマネジメント・フレームに含めることができる。例えば、無線通信装置がアクセスポイントとして動作する場合には、フレーム周期毎に報知するビーコン、Ｍｅａｓｕｒｅ Ｐｉｌｏｔ、クライアント端末からのアソシエーションの要求に対して返信するＡｓｓｓｉｃｉａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ並びにＲｅ−ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ、クライアント端末からのＢＢＳ情報の要求に対して返信するＰｒｏｂｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅなどのタイプの伝送フレームにＨＴ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙフィールドを含めることができる。また、無線通信装置がクライアント端末（若しくはアクセスポイント以外の通信局）として動作する場合には、アクセスポイントに対してネットワーク・アソシエーションを要求するためのＡｓｓｓｉｃｉａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ並びにＲｅ−ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ、アクセスポイントに対してＢＢＳ情報を要求するためのＰｒｏｂｅ Ｒｅｑｕｅｓｔなどのタイプの伝送フレームにＨＴ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙフィールドを含めることができる。したがって、アクセスポイント又はクライアント端末のいずれとして動作する場合であっても、無線通信装置はＨＴ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｅｌｅｍｅｎｔを送信することによって、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋによりＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとなる際のチャネル推定最大次元を報知することができる。

このように、通知手段は、既存のビット・フィールドを用いることによって、プロトコル上のオーバーヘッドを増やすことなく、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋによりＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとなる際のチャネル推定最大次元を報知することができる。

本発明によれば、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒとして動作する端末が、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅとして動作する端末から送られてくる空間ストリーム・トレーニングを分離し、分離したトレーニング系列から推定チャネル行列を組み立てて、このチャネル行列を基にビーム形成用の送信重み行列を好適に求めて、ビーム形成したパケットにより高い伝送レートで通信を行なうことができる、優れた無線通信システム、並びに無線通信装置及び無線通信方法を提供することができる。

また、本発明によれば、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒとなる端末の方が、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅよりもアンテナ本数が少ない場合であっても、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒにおいてチャネル推定の処理能力やビーム形成用の行列の計算能力を高めることなく、好適にビーム形成を行なうことができる、優れた無線通信システム、並びに無線通信装置及び無線通信方法を提供することができる。

本発明に係る無線通信システムでは、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋにより逆方向のチャネル推定結果に基づくビーム形成を行なう際、送信側の端末のアンテナ本数が受信側の端末のアンテナ本数よりも少ない場合には、事前に送信側の端末におけるチャネル推定最大次元を報知することにより、次元を抑制したチャネル推定、及び次元を抑制したビーム形成用の送信重み行列の計算を行なうことが可能となり、送信側の端末の回路規模を低減することができる。

本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。

本発明に係る無線通信システムは、クローズドループ型でＭＩＭＯ通信を行なうが、具体的には、チャネル行列に関するフィードバックを行なう手順として、例えばＥＷＣ ＨＴ ＭＡＣ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎで規定されている“Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋ”手順に従って送信側の端末がビーム形成を行なう。

Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋでは、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒとして動作する端末は、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅとして動作する端末からの空間ストリーム・トレーニングを分離し、分離したトレーニング系列から逆方向の推定チャネル行列を組み立て、該チャネル行列を基に求められたビーム形成用の送信重み行列を用いて送信パケットをビーム形成して通信を行なう。

ところが、端末装置は一般的に自分が持つアンテナ本数を前提にして、チャネル推定を行なう処理能力や、ビーム形成用の行列を計算する処理能力が与えられるので、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅのアンテナ本数が多いために、送られてくる空間ストリーム・トレーニングが自端末で許容するチャネル推定最大次元を超えてしまい分離できない、あるいは次元数の高いチャネル行列からビーム形成用の行列を計算できない、という問題がある。

これに対し、本発明に係る無線通信システムでは、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒが持つチャネル推定最大次元があらかじめＢｅａｍｆｏｒｍｅｅに通知されており、ＢｅａｍｆｏｒｍｅｅはＢｅａｍｆｏｒｍｅｒからトレーニング系列の送信要求を受け取ったときには、トレーニング系列を送信する際のストリーム数をアンテナ推定最大次元に抑制するようにしている。したがって、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ側では、自分の処理能力の範囲内で受信したトレーニング系列の空間ストリーム・トレーニングの分離を行ない、その分離したトレーニング系列から逆方向のチャネル行列を組み立てて、ビーム形成用の送信重み行列を導出することができる。

図１には、本発明に係るＩｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋの動作手順を模式的に示している。但し、ＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとしてのＳＴＡ−Ａのアンテナ本数及びチャネル推定最大次元はともに２で、ＢｅａｍｆｏｒｍｅｅとしてのＳＴＡ−Ｂのアンテナ本数は３本とする。また、図示の手順は、ＥＷＣ ＭＡＣ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎに則って行なわれるものとする。

まず、ＳＴＡ−Ａは、ＳＴＡ−Ｂに対して、トレーニング系列の送信を要求する。この要求パケットは３×２チャネルを使用するが、ＳＴＡ−Ａの送信能力及びＳＴＡ−Ｂの受信能力のうち、より次数の低いＳＴＡ−Ａの送信能力によって使用する空間ストリーム数は制限され、１〜２本の空間ストリームを用いることが相当である。

ＳＴＡ−Ｂは、この要求パケットに応答して、トレーニング系列を含んだｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを返信する。このパケット送信時には、ＳＴＡ−Ａが持つチャネル推定最大次元に抑制した空間ストリーム数で送られて２×２の逆方向チャネルを励起することになるから、ＳＴＡ−Ａ側では、ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを受信すると、２×２の逆方向推定チャネル行列を生成することができる。このような場合、ＳＴＡ−Ａは、想定される処理能力の範囲内でチャネル推定と、ビーム形成用の送信重み行列の計算を行なうことが可能であり、端末の回路規模を削減することができる。

以降、ＳＴＡ−Ａがビーム形成を行なう度に、ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットの要求と、ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットの受信によるチャネル推定とビーム形成用送信重み行列の計算が繰り返し行なわれる。

以下では、本発明に係る無線通信システムの具体的な実装形態について詳解する。

図２及び図３には、図１に示した無線通信システムにおいて、ＳＴＡ−Ａ（若しくはＳＴＡ−Ｂ）として動作することができる無線通信装置の送信機及び受信機の構成をそれぞれ示している。ＳＴＡ−Ａのアンテナ本数はＮであり、このＮは例えばＩＥＥＥ仕様準拠であれば最大４本であるが、各図では図面の錯綜を回避するため２本分のアンテナ・ブランチしか描いていない。

データ発生器１００から供給される送信データは、スクランブラ１０２においてスクランブルが掛けられる。次いで、符号化器１０４で誤り訂正符号化を施される。例えばＥＷＣ ＨＴ ＰＨＹ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎでは、スクランブル及び符号化方式はＩＥＥＥ８０２．１１ａの定義に従うと規定されている。そして、符号化信号はデータ振り分け器１０６に入力され、各送信ストリームに振り分けられる。

各送信ストリームでは、ストリーム毎に与えられたデータレートに従って、送信信号をパンクチャ１０８によりパンクチャし、インタリーバ１１０によりインタリーブし、マッパー１１２によりＩＱ信号空間にマッピングして複素ベースバンド信号となる。また、セレクタ１１１は、インタリーブされた空間ストリーム毎の送信信号に、適当なタイミングでトレーニング系列を挿入して、マッパー１１２に供給する。ＥＷＣ ＨＴ ＰＨＹ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎでは、インタリーブ方式はＩＥＥＥ８０２．１１ａの定義を拡張し、複数ストリーム間で同一のインタリーブにならないような規定となっている。また、マッピング方式もＩＥＥＥ８０２．１１ａに従い、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭを適用する。

送信信号にビーム形成を施す場合には、空間多重部１１４内では、ビーム形成用送信重み行列計算部１１４ａが特異値分解などの計算方法を用いてチャネル行列Ｈからビーム形成用の送信重み行列Ｖを算出し、送信重み行列乗算部１１４ｂが各送信ストリームを要素とする送信ベクトルにこの送信重み行列Ｖを乗算して、ビーム形成が施される。ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを送信する際には、送信信号にビーム形成を施さない。ビーム形成用送信重み行列計算部１１４ａは、受信機側のチャネル行列推定部２１６ａ（後述並びに図３を参照のこと）がＢｅａｍｆｏｒｍｅｅから送られた空間ストリーム・トレーニングを分離して組み立てられた逆方向のチャネル行列を用い、式（３）〜（５）に従って送信重み行列を計算する。

高速フーリエ逆変換部（ＩＦＦＴ）１１６では、周波数領域に並んだ各サブキャリアを時間軸信号に変換し、さらにガード挿入部１１８でガード・インターバルを付加する。そして、デジタル・フィルタ１２０にて帯域制限した後、ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）１２２にてアナログ信号に変換し、ＲＦ部１２４にて適当な周波数帯にアップコンバートしてから、それぞれの送信アンテナから伝搬路に送出される。Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋではチャネル特性が可逆であることが前提であり、ＲＦ部１２４にはキャリブレーションが施されている。

他方、チャネルを通して受信機に届いたデータは、それぞれの受信アンテナ・ブランチにおいて、ＲＦ部２２８でアナログ処理し、ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）２２６によりデジタル信号に変換した後、デジタル・フィルタ２２４に入力される。Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋではチャネル特性が可逆であることが前提であり、ＲＦ部２２８にはキャリブレーションが施されている。

続いて、同期回路２２２にてパケット発見、タイミング検出、周波数オフセット補正などの処理が行なわれた後、データ送信区間の先頭に付加されたガード・インターバルをガード除去部２２０により除去する。そして、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）２１８により時間軸信号が周波数軸信号となる。

空間分離部２１６内では、空間多重された受信信号の空間分離処理を行なう。具体的には、チャネル行列推定部２１６ａは、ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットのＰＨＹヘッダに含まれる空間ストリーム・トレーニングを分離して、トレーニング系列から推定チャネル行列Ｈを組み立てる。Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋにおいてＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとして動作するときには、チャネル行列推定部２１６ａで得られた推定チャネル行列Ｈは、逆方向のチャネル行列として送信機側のビーム形成用送信重み行列計算部１１４ａに渡される。また、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋ手順においてＢｅａｍｆｏｒｍｅｅとして動作するときには、アンテナ受信重み行列演算部２１６ｂは、チャネル行列推定部２１６ａで得られたチャネル行列Ｈを基にアンテナ受信重み行列Ｗを計算する。受信パケットがビーム形成されている場合には、推定チャネル行列は特異値分解した場合にＵＤと等しくなっており（式（６）を参照のこと）、これからアンテナ受信重みＷを計算する。但し、アンテナ受信重みＷの計算方法は特異値分解に限定されるものではなく、Ｚｅｒｏ ＦｏｒｃｉｎｇやＭＭＳＥなどの計算方法を用いることもできる。アンテナ受信重み行列乗算部２１６ｃは、各受信ストリームを要素とする受信ベクトルとアンテナ受信重み行列Ｗとの行列乗算を行なうことで空間多重信号の空間復号を行ない、ストリーム毎に独立した信号系列を得る。

チャネル等化回路２１４は、ストリーム毎の信号系列に対し、さらに残留周波数オフセット補正、チャネル・トラッキングなどを施す。そして、デマッパー２１２はＩＱ信号空間上の受信信号をデマップし、デインタリーバ２１０はデインターリーブし、デパンクチャ２０８は所定のデータレートでデパンクチャする。

データ合成部２０６は、複数の受信ストリームを１本のストリームに合成する。このデータ合成処理は送信側で行なうデータ振り分けと全く逆の動作を行なうものである。そして、復号器２０４にて誤り訂正復号した後、デスクランブラ２０２によりデスクランブルし、データ取得部２００は受信データを取得する。

無線通信装置は、クローズドループ型のＭＩＭＯ通信においてデータ送信側の端末すなわちＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとして動作する場合、チャネル推定最大次元Ｍ_max、すなわちＢｅａｍｆｏｒｍｅｅから受信可能なｓｏｕｎｄｉｎｇパケットの空間次元を事前に報知する。チャネル推定最大次元Ｍ_maxは、一般には、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒとしての無線通信装置自身が持つアンテナ本数Ｎと同じである（チャネル推定最大次元は、無線通信装置が持つｃａｐａｂｉｌｉｔｙの１つであり、これを報知する手順については後述に譲る）。そして、ビーム形成してデータ・パケットの送信を開始するときや、ビーム形成用の送信重み行列を更新したいときには、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅに対してトレーニング系列の送信要求ＴＲＱ（Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を発行する。

また、無線通信装置がＢｅａｍｆｏｒｍｅｅとして動作するときには、トレーニング要求を受信したことに応答して、無線伝播チャネルを励起するためのｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを送信する。ここで、あらかじめ報知されているＢｅａｍｆｏｒｍｅｒのチャネル推定最大次元Ｎが、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅが持つアンテナ本数Ｍよりも小さい場合には、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅは、ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットの空間次元をＢｅａｍｆｏｒｍｅｒのチャネル推定最大次元Ｍ_maxに制限する。

Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒは、ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを受信すると、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅから送られてくる空間ストリーム・トレーニングを分離し、分離したトレーニング系列から逆方向の推定チャネル行列を組み立てる。Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅ側のアンテナ本数Ｍが自分のアンテナの本数Ｎよりも大きい場合であっても、ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットの空間次元はＢｅａｍｆｏｒｍｅｒのチャネル推定最大次元Ｎ（＝Ｍ_max）に制限されている。Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒは、最大でもＮ×Ｎのチャネル行列まで推定すればよく、この最大Ｎ×Ｎの推定チャネル行列から特異値分解などの計算方法を利用してＮ×Ｎのビーム形成用の送信重み行列を計算すればよい。

したがって、無線通信装置をＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとして構成する場合には、チャネル行列推定部２１６ａの回路規模を（Ｎ／Ｍ）²程度のオーダーで削減することができる。また、最大Ｎ×Ｍのチャネル行列推定結果からＮ×Ｎのビーム形成用の送信重み行列を計算する場合に比べて、ビーム形成用送信重み行列計算部２１６ｂの回路規模を（Ｎ／Ｍ）2程度のオーダーで削減することができる。空間分離並びに空間多重に拘わる回路の構成は複雑であることから、ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットの空間次元を制限することによって、無線通信装置の小型化、低価格化、低消費電力化を図ることができる。

上述したビーム形成手順を実現するには、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒのチャネル推定最大次元Ｍ_maxをＢｅａｍｆｏｒｍｅｅに事前に報知することが前提である。以下では、ＥＷＣ仕様に則ったチャネル推定最大次元の報知方法について検討してみる。

例えば、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒがトレーニング系列を含んだｓｏｕｎｄｉｎｇパケットの送信を要求する際に、併せてチャネル推定最大次元Ｍ_maxを通知する方法が挙げられる。しかしながら、トレーニング系列の要求は、ＭＡＣフレームのＨＴ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールド（図９を参照のこと）内のＬｉｎｋ Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールド（図１０を参照のこと）に含まれるＴＲＱ（Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｒｅｑｕｅｓｔ）ビットのみを用いて行ない、チャネル推定最大次元の記述に使用できる余剰のフィールドはない。また、チャネル推定最大次元の記述フィールドを含んだフレーム・フォーマットを新規に定義することは、標準化作業において現実的でないことに加え、新たにビット・フィールドを追加するとオーバーヘッドを増やすことになるから効率的でない。

ところで、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋではＢｅａｍｆｏｒｍｅｅはＢｅａｎｆｏｒｍｅｒからの要求に応じてトレーニング系列を含んだｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを返すだけであるが、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋではＢｅａｍｆｏｒｍｅｅはチャネル推定を行なう。Ｅｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋを要求するＢｅａｍｆｏｒｍｅｒは、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅが持つチャネル推定最大次元を超えた空間ストリーム数でｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを送信しても、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅはこれを分離してチャネル行列を組み立てることができない、あるいは送信重み行列を計算処理できないため、適切なフィードバックが得られないことになる。

このため、ＥＷＣ提案仕様では、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋを適用する場合には、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅ側のｃａｐａｂｉｌｉｔｙの１つとしてチャネル推定最大次元に関する情報を報知するための仕組みが取り決められている。

そこで、無線通信装置は、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋに対応するか否かに拘らず、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅとしてのｃａｐａｂｉｌｉｔｙを報知する仕組みを利用して、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋのＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとして動作する際に受信可能となるｓｏｕｎｄｉｎｇパケットの空間次元をＢｅａｍｆｏｒｍｅｅに通知することができる。以下、具体的な通知方法について説明する。

ＥＷＣ提案仕様では、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇとの相互接続性を維持しているが、高速伝送に対応したＨＴ端末は、ＨＴ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｅｌｅｍｅｎｔを送信することで、自分がＨＴ端末であることを宣言することが規定されている。ＨＴ端末は、所定のマネジメント・フレームにＨＴ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙフィールドを含めることができ、ＨＴ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｅｌｅｍｅｎｔによってＨＴ機能のうち任意となっている要素を宣言するようになっている。

例えば、無線通信装置が、ビーム形成に関してＩｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋのみをサポートするか、又はＥｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋもサポートするかは任意のＨＴ機能である。また、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋにはＣＳＩ、Ｕｎｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ、Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄの３種類があるが（前述）、いずれのフォーマットをサポートするかは任意のＨＴ機能である。

図４には、ＨＴ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｅｌｅｍｅｎｔのフォーマットを示している。このうち、ＴｘＢＦ（Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ） ｃａｐａｂｉｌｉｔｙフィールドにおいて、ビーム形成に関する任意のＨＴ機能が指定される。図５には、さらにＴｘ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙフィールドの構成を示している。

Ｔｘ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙフィールドは３２ビットからなるが、このうち１９〜２０番目のビットはＣＳＩ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ ａｎｔｅｎｎａｅに、２１〜２２番目のビットはＵｎｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｍａｔｒｉｘ ｏｆ ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ ａｎｔｅｎｎａｅに、２３〜２４番目のビットはＣｏｍｐｒｅｓｓｅｄ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｍａｔｒｉｘ ｏｆ ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ ａｎｔｅｎｎａｅに、それぞれ割り当てられている。これらのフィールドには、ＢｅａｍｆｏｒｍｅｅとしてそれぞれのフォーマットでＥｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋを行なう際に、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒから受信することができるｓｏｕｎｄｉｎｇパケットの空間次元数が記載される。

本実施形態では、無線通信装置は、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋに対応しているかどうかに関わらず、これらのうち少なくとも１つのフィールドに、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋにおいて自局がＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとしてＢｅａｍｆｏｒｍｅｅから受信することができるチャネル推定最大次元Ｍ_maxを記載するようにしている。

無線通信装置がＥｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋに対応していないときには、ＴｘＢＦ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙフィールド内の１９〜２４番目のビット・フィールドは通常であれば未使用（Ｎ／Ａ）である。また、無線通信装置がＥｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋに対応しているときには、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅとしてｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを受信する際の可能な最大の空間次元が記述されるが、これはＩｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋにおいてＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとして受信可能な最大の空間次元と等価である。

したがって、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋをサポートしているかどうかに拘らず、ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを受信する際の可能な最大の空間次元として、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋにおいて、ＴｘＢＦ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙフィールド内の１９〜２４番目のビット・フィールドに記載されている、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒから受信することができるｓｏｕｎｄｉｎｇパケットの空間次元数を用いても何ら不都合はない。

ＴｘＢＦ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙフィールド内の１９〜２４番目のビット・フィールドは、本来、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋにおいてＢｅａｍｆｏｒｍｅｒがｓｏｕｎｄｉｎｇパケットの送付先であるＢｅａｍｆｏｒｍｅｅのチャネル推定最大次元を検知するために使用されるものである。Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋを行なう際におけるこのビット・フィールドの解釈方法が標準仕様で規定されていなくても、ｐｒｏｐｒｉｅｔａｒｙなシグナリングとして、特定の機種間では同等の伝送オペレーションを行なうことが実装上可能である。Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋを行なう際のビーム形成の受信側で当該ビット・フィールドの上記の解釈方法を行なうことで、ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットのストリーム数を適切に抑制することができる。ここでは、ＥＷＣ仕様にて既に定義されているフィールドを用いて、ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを受信する際の可能な最大の空間次元を第１の端末から第２の端末に通知する手法の例について説明したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではない。例えば、ＥＷＣ仕様に存在するＲｅｓｅｒｖｅｄビットのうち２ビットをｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを受信する際の可能な最大の空間次元数を示すビット・フィールドに割り当てることにより、同様の効果を得ることかできる。この追加定義の方法として、例えば、現在のＴｘ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙフィールドにおいて“Ｒｅｓｅｒｖｅｄ（予備領域）”となっているＢ２５〜Ｂ３１中の一部のビット・フィールドを用いてｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを受信する際の可能な最大の空間次元数に関する情報を記載する。具体的には、Ｂ２７〜Ｂ２８の２ビットを“Ｍａｘｉｍｕｍ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ａｔ Ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ”フィールドとして用い（図１３を参照のこと）、その値が０なら最大１行Ｎ列までの行列、その値が１なら最大２行Ｎ列までの行列、その値が２なら最大３行Ｎ列までの行列、その値が３なら最大４行Ｎ列までの行列というように定義して、ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを受信する際に許容される空間次元数を示すようにすることができる（ここでは、チャネル行列は第１の端末から第２の端末への向きを基準にするものとする。第１の端末におけるチャネル推定時点での行列で表現すれば、各々最大Ｎ行１列、最大Ｎ行２列、最大Ｎ行３列、最大Ｎ行４列となる）。

ＨＴ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｅｌｅｍｅｎｔは、所定のマネジメント・フレームに含めることができる。例えば、ＳＴＡ−Ａがアクセスポイントとして動作する場合には、フレーム周期毎に報知するビーコン、Ｍｅａｓｕｒｅ Ｐｉｌｏｔ、クライアント端末からのアソシエーションの要求に対して返信するＡｓｓｓｉｃｉａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ並びにＲｅ−ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ、クライアント端末からのＢＢＳ情報の要求に対して返信するＰｒｏｂｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅなどのタイプの伝送フレームにＨＴ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙフィールドを含めることで、ＳＴＡ−Ａが運営するネットワークに参入中のＳＴＡ−ＢにＣＳＩ情報の次元数を通知することができる。また、ＳＴＡ−Ａがクライアント端末（若しくはアクセスポイント以外の通信局）として動作する場合には、アクセスポイントとして動作するＳＴＡ−Ｂに対してネットワーク・アソシエーション要求するためのＡｓｓｓｉｃｉａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ並びにＲｅ−ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ、アクセスポイントに対してＢＢＳ情報を要求するためのＰｒｏｂｅ Ｒｅｑｕｅｓｔなどのタイプの伝送フレームにＨＴ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙフィールドを含めることができる。したがって、アクセスポイント又はクライアント端末のいずれとして動作する場合であっても、無線通信装置はＨＴ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｅｌｅｍｅｎｔを送信することによって、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋによりＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとなる際のチャネル推定最大次元を報知することができる。

このように既存のビット・フィールドを用いることによって、プロトコル上のオーバーヘッドを増やすことなく、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋによりＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとなる際のチャネル推定最大次元を報知することができる。

図６には、図２〜図３に示した無線通信装置が、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋ手順に基づいてｉｎｔｉａｔｏｒすなわちＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとして動作する場合の処理手順をフローチャートの形式で示している。

まず、自分が持つチャネル推定最大次元Ｍ_maxを前記送信先端末に通知する（ステップＳ１）。例えば、アクセスポイントとして動作しているときにはビーコン信号にＨＴ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｅｌｅｍｅｎｔを含ませ、クライアント端末として動作するときにはアクセスポイントに対するネットワーク・アソシエーションのためのメッセージにＨＴ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｅｌｅｍｅｎｔを含ませる。この報知は、即時性も要求されないので、ビーム形成を用いた送信を行なう度に繰り返し行なう必要はない。

次いで、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅとして動作する送信先端末（ｒｅｃｅｉｖｅｒ）に対して、トレーニング信号を要求する（ステップＳ２）。具体的には、ＭＡＣフレームのＨＴ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールド内のＬｉｎｋ Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドに含まれるＴＲＱビットを立てる。

そして、この要求に応答して送信端末から送られてくるｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを受信する（ステップＳ３）。ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットは、アンテナ本数Ｎ及びチャネル推定最大次元Ｍ_maxに対応して行数がＮで列数がＭ_max以下となる逆方向チャネル行列を励起するためのトレーニング系列を含んでいる。言い換えれば、ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットのストリーム数は、チャネル推定最大次元に抑制されている。

次いで、各アンテナにおいて受信したトレーニング系列をＭ_max本以下のストリームに分離して逆方向のチャネル行列を作成し（ステップＳ４）、この逆方向のチャネル行列を用いて順方向データ伝送時におけるビーム形成用の送信重み行列を求める（ステップＳ５）。

そして、各アンテナからの送信信号を要素とする送信ベクトルに前記のビーム形成用の送信重み行列を用いてビーム形成して、送信先端末に向けてデータ・パケットを送信する（ステップＳ６）。チャネル行列に基づいて送信アンテナ重みを掛けて送信先に向けた適切なビーム形成を行なうことによって、理想的な空間直交チャネルを作り出すことができる。

また、図７には、図２〜図３に示した無線通信装置が、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋ手順に基づいてｒｅｃｅｉｖｅｒすなわちＢｅａｍｆｏｒｍｅｅとして動作する場合の処理手順をフローチャートの形式で示している。

まず、送信元端末が持つチャネル推定最大次元Ｍ_maxの通知を受ける（ステップＳ１１）。例えば、送信元端末がアクセスポイントとして動作しているときには、ビーコン信号にＨＴ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｅｌｅｍｅｎｔが含まれている。また、自局がアクセスポイントとして運営しているネットワークに送信元端末がクライアント端末として新規参入するときには、ネットワーク・アソシエーションのためのメッセージにＨＴ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｅｌｅｍｅｎｔが含まれている。

次いで、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒとして動作する送信元端末（ｉｎｉｔｉａｔｏｒ）から、トレーニング信号の要求を受信する（ステップＳ１２）。具体的には、送信元端末から受信したＭＡＣフレームのＨＴ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールド内のＬｉｎｋ Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドに含まれるＴＲＱビットが立てられている。

そして、この要求に応答して、送信元端末に対してｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを返信する（ステップＳ１３）。ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットは、アンテナ本数Ｎ及びチャネル推定最大次元Ｍ_maxに対応して行数がＮで列数がＭ_max以下となる逆方向チャネル行列を励起するためのトレーニング系列を含んでいる。言い換えれば、ｓｏｕｎｄｉｎｇパケットのストリーム数を送信元端末が持つチャネル推定最大次元に抑制している。

送信元端末側では、Ｎ本の各アンテナにおいて受信したトレーニング系列をＭ_max本以下のストリームに分離して逆方向のチャネル行列を作成し、この逆方向のチャネル行列を用いて順方向データ伝送時におけるビーム形成用の送信重み行列を求める。そして、Ｎ本の各アンテナからの送信信号を要素とする送信ベクトルに前記のビーム形成用の送信重み行列を用いてビーム形成して、データ・パケットが送信される。

Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅとしての無線通信装置は、送信元端末から受け取った空間ストリーム・トレーニングを分離して、順方向の推定チャネル行列を組み立て（ステップＳ１４）、さらにこのチャネル行列から受信重み行列を求める（ステップＳ１５）。受信重み行列の計算法としては、ＺＦ法やＭＭＳＥ法を用いてもよく、また、チャネル推定行列を特異値分解して得られた行列Ｕ及びＤから計算されるＤ^-1Ｕ^Hを用いてもよい。

そして、送信元端末からのデータ・パケットをＮ本の各アンテナで受信すると、そのペイロード部分についての受信信号からなる受信ベクトルに受信重み行列を乗算して、空間多重信号の空間復号を行ない、ストリーム毎に独立した信号系列を得る（ステップＳ１６）。ビーム形成することで、従来では届きにくかったところでも、高い伝送レートで通信を行なうことができるようになる。

以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。

本明細書では、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎにおけるＥＷＣ提案仕様に従うＭＩＭＯ通信システムに本発明を適用した実施形態を中心に説明してきたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではない。Ｎ本のアンテナを備えた第１の端末からＭ本のアンテナを備えた第２の端末へ空間多重されたストリームを用いたＭＩＭＯ通信システムであって、ＢｅａｍｆｏｒｍｅｒがＢｅａｍｆｏｒｍｅｅから送られてくるトレーニング信号を用いてビーム形成を行なうさまざまなタイプの通信システムに、本発明を好適に適用することができる。

また、本明細書では、説明の簡素化のため、送信側の端末はストリームをアンテナ・ブランチに直接割り当てる“ｄｉｒｅｃｔ ｍａｐｐｉｎｇ”を行なう実施形態についてのみ説明してきたが、“ｓｐａｔｉａｌ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ”やストリームとアンテナ・ブランチが１対１に対応しない変換方式を採り入れた場合であっても、同様に本発明を適用することができる。

また、本明細書では、主にＩＥＥＥ８０２．１１の拡張規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ｎに適用した実施形態を中心に説明してきたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではない。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅをベースとしたＭｏｂｉｌｅ ＷｉＭａｘ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ）、移動体向けの高速無線通信規格であるＩＥＥＥ８０２．２０、６０ＧＨｚ（ミリ波）帯を使用する高速無線ＰＡＮ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）規格であるＩＥＥＥ８０２．１５．３ｃ、６０ＧＨｚ（ミリ波）帯の無線伝送を利用して非圧縮のＨＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）映像を伝送可能とするＷｉｒｅｌｅｓｓ ＨＤ、第４世代（４Ｇ）携帯電話など、ＭＩＭＯ通信方式を採用するさまざまな無線通信システムに対して、同様に本発明を適用することができる。

要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。

図１は、本発明に係るＩｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋの動作手順を模式的に示した図である。 図２は、図１に示した無線通信システムにおいて、ＳＴＡ−Ａ（若しくはＳＴＡ−Ｂ）として動作することができる無線通信装置の送信機側の構成を示した図である。 図３は、図１に示した無線通信システムにおいて、ＳＴＡ−Ａ（若しくはＳＴＡ−Ｂ）として動作することができる無線通信装置の受信機側の構成を示した図である。 図４は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎで規定されるＨＴ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｅｌｅｍｅｎｔのフォーマットを示した図である。 図５は、ＨＴ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｅｌｅｍｅｎｔに含まれるＴｘ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙフィールドのフォーマットを示した図である。 図６は、図２〜図３に示した無線通信装置がＩｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋ手順に基づいてＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとして動作する場合の処理手順を示したフローチャートである。 図７は、図２〜図３に示した無線通信装置がＩｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋ手順に基づいてＢｅａｍｆｏｒｍｅｅとして動作する場合の処理手順を示したフローチャートである。 図８は、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋによりアクセスポイントがクライアント端末にビーム形成を行なうフレーム交換手順を説明するための図である。 図９は、ＩＥＥＥ８０２．１１で規定されているＭＡＣフレームのＨＴ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドのフォーマットを示した図である。 図１０は、図９に示したＨＴ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールド内のＬｉｎｋ Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドのフォーマットを示した図である。 図１１は、Ｉｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋに従って、ＢｅａｍｆｏｒｍｅｒがＢｅａｍｆｏｒｍｅｅからのトレーニング系列を用いてビーム形成を行なうための演算処理を説明するための図である。 図１２は、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋによりアクセスポイントがクライアント端末にビーム形成を行なうフレーム交換手順を説明するための図である。 図１３は、Ｔｘ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙフィールドのＢ２７〜Ｂ２８の２ビットを“Ｍａｘｉｍｕｍ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ａｔ Ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ”フィールドとして用いる様子を示した図である。

符号の説明

１００…データ発生器
１０２…スクランブラ
１０４…符号化器
１０６…データ振り分け部
１０８…パンクチャ
１１０…インタリーバ
１１１…セレクタ
１１２…マッパー
１１４…空間多重部
１１４ａ…ビーム生成用送信重み行列計算部
１１４ｂ…送信重み行列計算部
１１６…高速フーリエ逆変換部（ＩＦＦＴ）
１１８…ガード挿入部
１２０…デジタル・フィルタ
１２２…ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）
１２４…ＲＦ部
２００…データ取得部
２０２…デスクランブラ
２０４…復号器
２０６…データ合成部
２０８…デパンクチャ
２１０…デインタリーバ
２１２…デマッパー
２１４…チャネル等化回路
２１６…空間分離部
２１６ａ…チャネル行列推定部
２１６ｂ…アンテナ重み行列演算部
２１６ｃ…アンテナ重み行列乗算部
２１８…高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）
２２０…ガード除去部
２２２…同期回路
２２４…デジタル・フィルタ
２２６…ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）
２２８…ＲＦ部

Claims (26)

1. Ｎ本のアンテナを備えた第１の端末からＭ本のアンテナを備えた第２の端末へ空間多重されたストリームを用いてデータ伝送を行なう無線通信システムであって（但し、Ｎは２以上の整数とする）、
   前記第１の端末において、行数がＮで列数がチャネル推定最大次元Ｍ_max以下となるチャネル行列からビーム形成用の送信重み行列を求める処理能力を持つ送信重み行列計算手段と（但し、ＭはＭ _max 以上の整数とする）、
   前記第１の端末の前記送信重み行列計算手段が持つチャネル推定最大次元Ｍ_maxを前記第１の端末から前記第２の端末に通知する通知手段と、
   前記第２の端末から前記第１の端末へ、前記第１の端末が持つチャネル推定最大次元Ｍ_maxに対応して行数がＮで列数がＭ_max以下となる逆方向チャネル行列を励起するためのトレーニング系列を含んだパケットを送信するトレーニング手段と、
   前記第１の端末の各アンテナにおいて受信したトレーニング系列をＭ_max本以下のストリームに分離して作成される逆方向のチャネル行列から、前記送信重み行列計算手段を用いて順方向データ伝送時におけるビーム形成用の送信重み行列を求め、前記第１の端末から前記第２の端末へデータ・パケットを送信する際に、前記第１の端末の各アンテナからの送信信号に前記のビーム形成用の送信重み行列を用いてビーム形成するビーム形成手段と、
   を具備することを特徴とする無線通信システム。
2. 前記トレーニング手段は、前記第１の端末がＭＡＣフレームのＨＴ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールド内のＬｉｎｋ Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドに含まれるＴＲＱビットによりトレーニング系列を要求したことに応答して、前記第２の端末からストリーム数を前記第１の端末が持つチャネル推定最大次元Ｍ_max以下に抑制したトレーニング系列を含んだｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを送信し、
   前記送信重み計算手段は、前記第１の端末が受信したｓｏｕｎｄｉｎｇパケットの空間ストリーム・トレーニングを分離し、その分離したトレーニング系列から逆方向のチャネル行列を組み立てて、ビーム形成用の送信重み行列を導出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 所定の標準仕様に準じて前記第１の端末から前記第２の端末への順方向の空間多重ストリーム伝送が行なわれ、
   前記標準仕様では、前記トレーニング手段によってビーム形成先の端末であるＢｅａｍｆｏｒｍｅｅからビーム形成を行なう端末であるＢｅａｍｆｏｒｍｅｒにフィードバックされたトレーニング系列を用いて前記送信重み行列計算手段が送信重み行列を計算するＩｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋの他に、ＢｅａｍｆｏｒｍｅｅがＢｅａｍｆｏｒｍｅｒから受信したトレーニング系列を用いて推定したチャネル行列に関する情報をＢｅａｍｆｏｍｅｒへフィードバックするＥｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋが規定され、且つ、前記標準仕様に則ったプロトコル上では、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋにおけるＢｅａｍｆｏｒｍｅｅとしてトレーニング系列を含んだパケットを受信する際の可能な最大の空間次元を記述する能力記述フィールドが定義されており、
   前記通知手段は、前記能力記述フィールドに記載されている、前記第１の端末がＢｅａｍｆｏｒｍｅｅとしてＥｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋを行なう際の可能な最大の空間次元数を、前記第１の端末がＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとしてＩｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋを行なう際の前記第１の端末が持つチャネル推定最大次元Ｍ_maxとして前記第２の端末に通知する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
4. 前記通知手段は、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅが推定チャネル情報のＥｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋを行なう際の最大の空間次元を記述する能力記述フィールドを用いて通知を行なう、
   ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
5. 前記通知手段は、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅがビーム形成用行列情報のＥｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋを行なう際の最大の空間次元を記述する能力記述フィールドを用いて通知を行なう、
   ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
6. 前記通知手段は、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅが圧縮したビーム形成用行列情報のＥｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋを行なう際の最大の空間次元を記述する能力記述フィールドを用いて通知を行なう、
   ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
7. 前記通知手段は、ネットワーク内でアクセスポイントとして動作する前記第１の端末が所定のフレーム周期で報知するビーコン信号、Ｍｅａｓｕｒｅ Ｐｉｌｏｔ、クライアント端末からのアソシエーションの要求に対して返信するＡｓｓｓｉｃｉａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ並びにＲｅ−ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ、又はクライアント端末からのＢＢＳ情報の要求に対して返信するＰｒｏｂｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅのうち少なくとも１つのタイプの伝送フレームを用いて、前記ネットワーク内にクライアント端末として参入している前記第２の端末に前記第１の端末が持つチャネル推定最大次元Ｍ_maxを通知する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
8. 前記通知手段は、前記第１の端末が、前記第２の端末がアクセスポイントとして運営されているネットワーク内におけるクライアント端末として、アクセスポイントに対してネットワーク・アソシエーション要求するためのＡｓｓｓｉｃｉａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ並びにＲｅ−ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ、又は、アクセスポイントに対してＢＢＳ情報を要求するためのＰｒｏｂｅ Ｒｅｑｕｅｓｔのうち少なくとも１つのタイプの伝送フレームを用いて前記第１の端末が持つチャネル推定最大次元Ｍ_maxを通知する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
9. Ｎ本のアンテナを備え、Ｍ本のアンテナを備えた送信先端末に対して空間多重されたストリームを用いてデータ伝送を行なう無線通信装置であって（但し、Ｎは２以上の整数とする）、
   前記第１の端末において、行数がＮで列数がチャネル推定最大次元Ｍ_max以下となるチャネル行列からビーム形成用の送信重み行列を求める処理能力を持つ送信重み行列計算手段と（但し、ＭはＭ _max 以上の整数とする）、
   前記送信重み行列計算手段が持つチャネル推定最大次元Ｍ_maxを前記送信先端末に通知する通知手段と、
   前記送信先端末から、アンテナ本数Ｎ及びチャネル推定最大次元Ｍ_maxに対応して行数がＮで列数がＭ_max以下となる逆方向チャネル行列を励起するためのトレーニング系列を含んだパケットを前記Ｎ本のアンテナで受信するトレーニング用パケット受信手段と、
   前記受信したトレーニング系列をＭ_max本以下のストリームに分離して作成される逆方向のチャネル行列から、前記送信重み行列計算手段を用いて順方向データ伝送時におけるビーム形成用の送信重み行列を求め、前記第１の端末の各アンテナからの送信信号に前記のビーム形成用の送信重み行列を用いてビーム形成して前記送信先端末にデータ・パケットを送信するパケット送信手段と、
   を具備することを特徴とする無線通信装置。
10. 前記トレーニング用パケット受信手段は、ＭＡＣフレームのＨＴ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールド内のＬｉｎｋ Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドに含まれるＴＲＱビットによりトレーニング系列を要求し、前記送信先端末からの該要求に応じたストリーム数をチャネル推定最大次元Ｍ_max以下に抑制したトレーニング系列を含んだｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを受信し、
    前記送信重み計算手段は、前記第１の端末が受信したｓｏｕｎｄｉｎｇパケットの空間ストリーム・トレーニングを分離し、その分離したトレーニング系列から逆方向のチャネル行列を組み立てて、ビーム形成用の送信重み行列を導出する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。
11. 所定の標準仕様に準じて前記送信先端末への順方向の空間多重ストリーム伝送を行ない、
    前記標準仕様では、ビーム形成先の前記送信先端末であるＢｅａｍｆｏｒｍｅｅからフィードバックされたトレーニング系列を用いて前記送信重み行列計算手段が送信重み行列を計算するＩｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋの他に、ＢｅａｍｆｏｒｍｅｅがＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとしての自局から受信したトレーニング系列を用いて推定したチャネル行列に関する情報がフィードバックされるＥｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋが規定され、且つ、前記標準仕様に則ったプロトコル上では、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋにおけるＢｅａｍｆｏｒｍｅｅとしてトレーニング系列を含んだパケットを受信する際の可能な最大の空間次元を記述する能力記述フィールドが定義されており、
    前記通知手段は、自局がＢｅａｍｆｏｒｍｅｅとしてＥｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋを行なう際の可能な最大の空間次元数を記載した能力記述フィールドを用いて、自局がＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとしてＩｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋを行なう際のチャネル推定最大次元Ｍ_maxを前記送信先端末に通知する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。
12. 前記通知手段は、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅが推定チャネル情報のＥｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋを行なう際の最大の空間次元を記述する能力記述フィールドを用いて通知を行なう、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の無線通信装置。
13. 前記通知手段は、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅがビーム形成用行列情報のＥｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋを行なう際の最大の空間次元を記述する能力記述フィールドを用いて通知を行なう、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の無線通信装置。
14. 前記通知手段は、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅが圧縮したビーム形成用行列情報のＥｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋを行なう際の最大の空間次元を記述する能力記述フィールドを用いて通知を行なう、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の無線通信装置。
15. 前記通知手段は、ネットワーク内でアクセスポイントとして動作する際に、所定のフレーム周期で報知するビーコン信号、Ｍｅａｓｕｒｅ Ｐｉｌｏｔ、クライアント端末からのアソシエーションの要求に対して返信するＡｓｓｓｉｃｉａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ並びにＲｅ−ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ、又はクライアント端末からのＢＢＳ情報の要求に対して返信するＰｒｏｂｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅのうち少なくとも１つのタイプの伝送フレームを用いて、前記ネットワーク内にクライアント端末として参入している前記送信先端末にチャネル推定最大次元Ｍ_maxを通知する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。
16. 前記送信先端末がアクセスポイントとして運営しているネットワーク内に前記無線通信装置がクライアント端末として動作する場合において、前記通知手段は、アクセスポイントに対してネットワーク・アソシエーション要求するためのＡｓｓｓｉｃｉａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ並びにＲｅ−ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ、又は、アクセスポイントに対してＢＢＳ情報を要求するためのＰｒｏｂｅ Ｒｅｑｕｅｓｔのうち少なくとも１つのタイプの伝送フレームを用いてチャネル推定最大次元Ｍ_maxを通知する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。
17. Ｍ本のアンテナを備え、請求項１に記載の無線通信システムにおいて前記第２の端末として動作し又は請求項９の記載の無線通信装置に対する送信先端末として動作して、Ｎ本のアンテナを備えた送信元端末から空間多重されたストリームを受信する無線通信装置であって（但し、Ｎは２以上の整数とする）、
    前記送信元端末が持つチャネル推定最大次元Ｍ_maxの通知を受け取る通知受信手段と（但し、ＭはＭ _max 以上の整数とする）、
    前記送信元端末へ、前記第１の端末のアンテナ本数Ｎ及び前記第１の端末が持つチャネル推定最大次元Ｍ_maxに対応して行数がＮで列数がＭ_max以下となる逆方向チャネル行列を励起するためのトレーニング系列を含んだパケットを送信するトレーニング用パケット送信手段と、
    前記送信元端末から、前記トレーニング系列に基づく推定チャネル行列から求められたビーム形成用の送信重み行列でビーム形成されたデータ・パケットを受信するデータ・パケット受信手段と、
    各アンテナの受信信号からなる受信ベクトルに順方向の推定チャネル行列から求まる受信重み行列を乗算して、空間多重信号の空間復号を行なう空間分離手段と、
    を具備することを特徴とする無線通信装置。
18. 前記トレーニング用パケット送信手段は、ＭＡＣフレームのＨＴ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールド内のＬｉｎｋ Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌフィールドに含まれるＴＲＱビットが立てられたトレーニング系列の要求を受信したことに応答して、前記送信元端末に対して、ストリーム数をチャネル推定最大次元Ｍ_max以下に抑制したトレーニング系列を含んだｓｏｕｎｄｉｎｇパケットを送信する、
    ことを特徴とする請求項１７に記載の無線通信装置。
19. 所定の標準仕様に準じて前記送信先端末への順方向の空間多重ストリーム伝送を行ない、
    前記標準仕様では、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅとしての自局がフィードバックしたトレーニング系列を用いて前記送信元端末が送信重み行列を計算するＩｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋの他に、自局がＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとしての前記送信元端末から受信したトレーニング系列を用いて推定したチャネル行列に関する情報をフィードバックするＥｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋが規定され、且つ、前記標準仕様に則ったプロトコル上では、Ｅｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋにおけるＢｅａｍｆｏｒｍｅｅがトレーニング系列を含んだパケットを受信する際の可能な最大の空間次元を記述する能力記述フィールドが定義されており、
    前記通知受信手段は、前記能力記述フィールドに記載されている、前記送信元端末がＢｅａｍｆｏｒｍｅｅとしてＥｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋを行なう際の可能な最大の空間次元数を参照して、前記送信元端末がＢｅａｍｆｏｒｍｅｒとしてＩｍｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋを行なう際のチャネル推定最大次元Ｍ_maxを解釈する、
    ことを特徴とする請求項１７に記載の無線通信装置。
20. 前記通知受信手段は、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅが推定チャネル情報のＥｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋを行なう際の最大の空間次元を記述する能力記述フィールドを用いてチャネル推定最大次元Ｍ_maxを解釈する、
    ことを特徴とする請求項１９に記載の無線通信装置。
21. 前記通知受信手段は、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅがビーム形成用行列情報のＥｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋを行なう際の最大の空間次元を記述する能力記述フィールドを用いてチャネル推定最大次元Ｍ_maxを解釈する、
    ことを特徴とする請求項１９に記載の無線通信装置。
22. 前記通知受信手段は、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｅが圧縮したビーム形成用行列情報のＥｘｐｌｉｃｉｔ ｆｅｅｄｂａｃｋを行なう際の最大の空間次元を記述する能力記述フィールドを用いてチャネル推定最大次元Ｍ_maxを解釈する、
    ことを特徴とする請求項１９に記載の無線通信装置。
23. 前記通知受信手段は、前記送信元端末がアクセスポイントとして動作するときに、前記送信元端末が所定のフレーム周期で報知するビーコン信号、Ｍｅａｓｕｒｅ Ｐｉｌｏｔ、自局からのアソシエーションの要求に対して返信されるＡｓｓｓｉｃｉａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ並びにＲｅ−ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ、又は自局からのＢＢＳ情報の要求に対して返信されるＰｒｏｂｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅのうち少なくとも１つのタイプの伝送フレームを通じて、前記送信元端末のチャネル推定最大次元Ｍ_maxを受信する、
    ことを特徴とする請求項１７に記載の無線通信装置。
24. 前記無線通信装置がアクセスポイントとして運営しているネットワーク内で前記送信元端末がクライアント端末として動作する場合において、前記通知受信手段は、前記送信元端末からのネットワーク・アソシエーションを要求するためのＡｓｓｓｉｃｉａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ並びにＲｅ−ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ、又は、アクセスポイントに対してＢＢＳ情報を要求するためのＰｒｏｂｅ Ｒｅｑｕｅｓｔのうち少なくとも１つのタイプの伝送フレームを通じてチャネル推定最大次元Ｍ_maxを受信する、
    ことを特徴とする請求項１７に記載の無線通信装置。
25. Ｎ本のアンテナを備えるとともに行数がＮで列数がチャネル推定最大次元Ｍ_max以下となるチャネル行列からビーム形成用の送信重み行列を求める処理能力を持つ無線通信装置において、Ｍ本のアンテナを備えた送信先端末に対して空間多重されたストリームを用いてデータ伝送を行なうための無線通信方法であって（但し、Ｎは２以上の整数とする）、
    前記無線通信装置が持つチャネル推定最大次元Ｍ_maxを前記送信先端末に通知する通知ステップと（但し、ＭはＭ _max 以上の整数とする）、
    前記送信先端末から、アンテナ本数Ｎ及びチャネル推定最大次元Ｍ_maxに対応して行数がＮで列数がＭ_max以下となる逆方向チャネル行列を励起するためのトレーニング系列を含んだパケットを前記Ｎ本のアンテナで受信するトレーニング用パケット受信ステップと、
    前記受信したトレーニング系列をＭ_max本以下のストリームに分離して逆方向のチャネル行列を作成し、該逆方向のチャネル行列を用いて順方向データ伝送時におけるビーム形成用の送信重み行列を求める送信重み行列計算ステップと、
    前記第１の端末の各アンテナからの送信信号に前記のビーム形成用の送信重み行列を用いてビーム形成して前記送信先端末にデータ・パケットを送信するパケット送信ステップと、
    を有することを特徴とする無線通信方法。
26. Ｍ本のアンテナを備え、請求項１に記載の無線通信システムにおいて前記第２の端末として動作し又は請求項９の記載の無線通信装置に対する送信先端末として動作する無線通信装置において、Ｎ本のアンテナを備えた送信元端末から空間多重されたストリームを受信する無線通信方法であって（但し、Ｎは２以上の整数とする）、
    前記送信元端末が持つチャネル推定最大次元Ｍ_maxの通知を受け取る通知受信ステップと（但し、ＭはＭ _max 以上の整数とする）、
    前記送信元端末へ、前記第１の端末のアンテナ本数Ｎ及び前記第１の端末が持つチャネル推定最大次元Ｍ_maxに対応して行数がＮで列数がＭ_max以下となる逆方向チャネル行列を励起するためのトレーニング系列を含んだパケットを送信するトレーニング用パケット送信ステップと、
    前記送信元端末から、前記トレーニング系列に基づく推定チャネル行列から求められたビーム形成用の送信重み行列でビーム形成されたデータ・パケットを受信するデータ・パケット受信ステップと、
    各アンテナの受信信号からなる受信ベクトルに順方向の推定チャネル行列から求まる受信重み行列を乗算して、空間多重信号の空間復号を行なう空間分離ステップと、
    を有することを特徴とする無線通信方法。