WO2016027398A1 - Ｍｉｍｏトレーニング方法及び無線装置 - Google Patents

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    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/20—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received using signal quality detector

Definitions

  • the present disclosure relates to a MIMO training method and a wireless apparatus for a MIMO (Multiple Input Multiple Output) operation in a wireless communication system.
  • MIMO Multiple Input Multiple Output
  • Wireless HD Wireless High Definition
  • WiGig WiGig technology standardized by IEEE as an IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) 802.11ad standard (see, for example, Non-Patent Document 1).
  • WiGig technology uses beamforming to perform directional transmission.
  • the signal wavelength is relatively short compared to the standard size of objects in the propagation environment, so that ray propagation with multiple discrete spatial signal paths is dominant. Therefore, by directing the beams of both the transmitting antenna (hereinafter referred to as TX antenna) and the receiving antenna (hereinafter referred to as RX antenna) to a good spatial signal path, signal quality (for example, SNR (Signal-to-Noise) Ratio)) can be greatly improved.
  • TX antenna transmitting antenna
  • RX antenna receiving antenna
  • phased beam training protocol in which a transmitter or receiver scans a plurality of antenna beams (sectors) in order to determine a beam (sometimes called a sector) with the best signal quality.
  • training protocol sometimes called antenna beam training.
  • sector level sweep phase a rough antenna beam training is performed, followed by a so-called beam refinement protocol phase or beam tracking that fine tunes to a better signal quality antenna beam. Phase is performed.
  • each array antenna can form (select) a single antenna beam (sector) at the same time.
  • the array antennas used for transmission of each stream overlap.
  • One aspect of the present disclosure provides a MIMO training method and a radio apparatus capable of appropriately determining an optimal TX / RX beam combination and performing a MIMO operation normally in a radio apparatus having a plurality of array antennas. That is.
  • an initiator having a plurality of transmission antennas performs transmission sector scanning
  • a responder having a plurality of reception antennas includes one or more transmission sectors for each of the plurality of transmission antennas.
  • the initiator performs a reception sector scan
  • the responder selects one or more sets of reception sectors for each of the plurality of reception antennas
  • the initiator performs beam combination training
  • the responder Select a predetermined number of sector pairs of the transmitting sector and the receiving sector from the selected set of transmitting sectors and the selected set of receiving sectors, and the transmitting antennas of the selected sector pairs are different from each other.
  • the receiving antennas of the selected sector pairs are different.
  • an initiator having a plurality of reception antennas performs transmission sector scanning, and a responder having a plurality of reception antennas is selected from the plurality of transmission antennas and the plurality of reception antennas.
  • a predetermined number of antenna pairs of the transmission antenna and the reception antenna are selected, the transmission antennas of the selected antenna pairs are different, the reception antennas of the selected antenna pairs are different, and the selected antennas are different.
  • Selecting one or more sets of transmitting sectors per pair the initiator performing a receiving sector scan, and the responder selecting one or more sets of receiving sectors for each of the selected antenna pairs;
  • the initiator performs beam combination training, and the responder Serial from the selected set of set and the selected reception sector transmission sectors, for each of the antenna pairs, one Sekutapea the transmission sector and the reception sector, select.
  • an initiator having a plurality of transmission antennas performs transmission sector scanning, and a responder having a plurality of reception antennas is selected from the plurality of transmission antennas and the plurality of reception antennas.
  • a predetermined number of antenna pairs of the transmitting antenna and the receiving antenna are selected, the transmitting antennas of the selected antenna pairs are different from each other, and the receiving antennas of the selected antenna pairs are different from each other.
  • For each transmission antenna one or more sets of transmission sectors are selected, the initiator performs a reception sector scan, and the responder selects a transmission sector, a reception sector, and the like from the selected set of transmission sectors.
  • One sector pair is selected for each antenna pair.
  • a wireless device is a wireless device that performs MIMO training with an initiator having a plurality of transmission antennas, and includes a plurality of reception antennas and a plurality of transmission antennas in the MIMO training.
  • the transmission sector scanning unit that selects one or more transmission sector sets, and in the MIMO training, in the MIMO training, the reception sector scanning unit that selects one or more reception sector sets for each of the plurality of reception antennas, and in the MIMO training
  • a determination unit that selects a predetermined number of sector pairs of a transmission sector and a reception sector from the set of the selected transmission sectors and the set of the selected reception sectors, and each of the selected sector pairs
  • the transmission antennas are different, and the reception antennas of the selected sector pairs are different.
  • Tena is, different from each other.
  • a radio apparatus is a radio apparatus that performs MIMO training with an initiator having a plurality of transmission antennas, wherein the plurality of reception antennas, the plurality of transmission antennas, and the A transmission sector scanning unit that selects a predetermined number of transmission antennas and antenna pairs of reception antennas from among a plurality of reception antennas, and selects one or more transmission sector sets for each of the selected antenna pairs; and the MIMO In training, a receiving sector scanning unit that selects one or more sets of receiving sectors for each selected antenna pair; and in the MIMO training, in the MIMO training, the set of selected transmitting sectors and the selected receiving sectors One sector from the set, sending and receiving sectors
  • the A, for each of the antenna pairs, anda determination unit that selects, transmitting antennas of each antenna pair said selected is different respectively, the receiving antenna of each antenna pair wherein the selected different from each other.
  • a radio apparatus is a radio apparatus that performs MIMO training with an initiator having a plurality of transmission antennas, wherein the plurality of reception antennas, the plurality of transmission antennas, and the A transmission sector scanning unit that determines a predetermined number of antenna pairs of the transmission antenna and the reception antenna from a plurality of reception antennas, and selects a set of one or more transmission sectors for each of the plurality of transmission antennas;
  • a reception sector scanning unit that selects, for each antenna pair, one sector pair of a transmission sector and a reception sector from the set of the selected transmission sectors is provided.
  • the transmission antennas of the antenna pairs are different, and each selected antenna pair is Receiving antenna, different from each other.
  • an optimal TX / RX beam combination can be appropriately determined and a MIMO operation can be performed normally.
  • FIG. 11 is a sequence diagram showing antenna beam training processing according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the figure which shows an example of the frame format of the MIMO beam training message which concerns on Embodiment 1 of this indication Flowchart showing a TX / RX beam combination and a TX / RX antenna pair determination method according to Embodiment 1 of the present disclosure
  • the figure which shows an example of TX sector scanning which concerns on Embodiment 1 of this indication The figure which shows an example of the RX sector scan which concerns on Embodiment 1 of this indication
  • the figure which shows an example of SNIR with respect to the combination of TX / RX sector which concerns on Embodiment 1 of this indication The flowchart which shows the antenna beam training process which concerns on Embodiment 1 of this indication.
  • FIG. 10 is a sequence diagram showing antenna beam training processing according to the second embodiment of the present disclosure.
  • Flowchart illustrating a method for determining a TX / RX antenna pair according to Embodiment 2 of the present disclosure The figure which shows an example of TX sector scanning which concerns on Embodiment 2 of this indication.
  • the figure which shows an example of TX sector scanning which concerns on Embodiment 2 of this indication The figure which shows an example of the RX sector scan which concerns on Embodiment 2 of this indication
  • FIG. 10 is a sequence diagram showing antenna beam training processing according to the third embodiment of the present disclosure;
  • the figure which shows an example of the RX sector scan which concerns on Embodiment 3 of this indication The figure which shows an example of the RX sector scan which concerns on Embodiment 3 of this indication
  • the WiGig device can be equipped with multiple antennas so that multiple independent beams / sectors can be configured.
  • Each antenna may be a phased array antenna.
  • this antenna configuration is used to select an antenna beam (sector).
  • a single spatial stream is transmitted at a time via a single antenna beam.
  • WiGig technology provides data rates at the physical layer (PHY) up to 6.7 Gbps based on a single spatial stream transmission.
  • WiGig technology can be used as a wireless USB (Universal Serial Bus) link for automatic synchronization with a smartphone or tablet, or as a wireless HDMI (High-Definition Multimedia Interface) link for video streaming. It can be used.
  • Modern wireline digital interfaces eg USB 3.5 or HDMI® 1.3
  • multiple spatial streams as with other IEEE 802.11 technologies operating in the 2.4 GHz or 5 GHz band (eg, IEEE 802.11n or IEEE 802.11ac) Is a next-generation WiGig technology, which is a simultaneous multiplexing MIMO technology in which are simultaneously transmitted via a plurality of spatial paths.
  • IEEE 802.11n or IEEE 802.11ac Is a next-generation WiGig technology, which is a simultaneous multiplexing MIMO technology in which are simultaneously transmitted via a plurality of spatial paths.
  • FIG. 1 shows a MIMO operation in a conventional wireless system 1.
  • the wireless system 1 includes an initiator 11 and a responder 12.
  • the initiator 11 is a transmitter for a MIMO signal
  • the responder 12 is a receiver for a MIMO signal.
  • Each of the initiator 11 and the responder 12 includes a single array antenna that supports MIMO operation using multiple spatial streams.
  • the array antenna in each of the initiator 11 and the responder 12 forms a plurality of antenna beams / sectors simultaneously.
  • antenna beam training is applied to the array antenna in each of the initiator 11 and the responder 12.
  • Antenna beam training provides an optimal combination of transmitting sector (TX sector) and receiving sector (RX sector) in the transmission of multiple MIMO spatial streams.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the wireless device 20 in the conventional wireless system 1.
  • the wireless device 20 can operate as the initiator 11 or the responder 12.
  • the radio apparatus 20 includes a processor 21, a memory 22, a scheduler 23, a MIMO encoding unit 24, a precode / beamform unit 25, a channel estimation unit 26, a transmission / reception unit 27, and an array antenna 28.
  • Each antenna element of the array antenna is connected to a plurality of transceivers in the transmission / reception unit 27.
  • the transmission / reception unit 27 receives an RF (Radio Frequency) signal via the array antenna 28, converts the received signal into a baseband signal, and outputs the baseband signal to the processor 21. In addition, the transmission / reception unit 27 converts the baseband signal received from the processor 21 into an RF signal, and transmits the RF signal via the array antenna 28.
  • the processor 21 performs processing on the received baseband signal and activates a functional module for executing various processes in the wireless device 20.
  • the precoding / beamform control unit 25 has a function of simultaneously forming a plurality of antenna beams in the array antenna 28 together with precoding processing in MIMO.
  • the memory 22 holds an instruction program or data for controlling operations in the wireless device 20.
  • the “array antenna” may be simply referred to as “antenna”.
  • FIG. 3 is a flowchart showing antenna beam training (MIMO training) processing for MIMO operation in the conventional wireless system 1.
  • the initiator 11 transmits a MIMO beam training message for starting MIMO training.
  • the MIMO beam training message includes MIMO training parameters such as the number of sectors selected on the transmitting side (TX sector number), the number of sectors selected on the receiving side (RX sector number), and the number of MIMO spatial streams.
  • transmission sector scanning (TX sector scanning) is performed. Specifically, the initiator 11 transmits a plurality of training packets via all sectors of the TX antenna.
  • the responder 12 receives a training packet by using an RX antenna set to a pseudo omni-directional (quasi-omni. For the sake of simplicity, it may be simply referred to as “omnidirectional” hereinafter) antenna pattern.
  • the responder 12 records the received signal quality (for example, SNR (Signal to Noise Ratio)) and selects a set of TX sectors having good received signal quality.
  • the responder 12 feeds back the selected TX sector to the initiator 11.
  • reception sector scanning (RX sector scanning) is performed.
  • the initiator 11 transmits a plurality of training packets using the TX antenna set to the omnidirectional antenna pattern.
  • the responder 12 receives a plurality of training packets via all sectors of the RX antenna.
  • the responder 12 records the received signal quality and selects a set of RX sectors with good received signal quality.
  • step 5 beam combination (sector combination) training is performed. Specifically, the initiator 11 and the responder 12 scan the TX sector selected in step 2 and the RX sector selected in step 4. The responder 12 determines an optimum TX / RX beam combination for a large number of MIMO spatial streams based on a SNIR (Signal-to-Noise-plus-Interference Ratio) standard.
  • SNIR Signal-to-Noise-plus-Interference Ratio
  • step 6 the responder 12 feeds back the optimum TX / RX beam combination determined in step 5 to the initiator 11.
  • the antenna beam is finely adjusted to improve the signal quality.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of another radio apparatus 30 in the conventional MIMO.
  • the radio apparatus 30 includes a precoding unit 31, a space equalization unit 32, and a plurality of array antennas 33-1 to 33-N (N is an integer of 2 or more).
  • the precoding unit 31 has a function of simultaneously forming an antenna beam for each array antenna 33 (Reference 1: Indoor Millimeter Wave Wave MIMO: Feasibility and Performance, IEEE Transactions on Wireless Communications, p4150-p4160, Vol. 10, No.12, December 2011).
  • the radio apparatus 20 shown in FIG. 2 uses a single array antenna 28 to simultaneously form a plurality of antenna beams, whereas the radio apparatus 30 shown in FIG.
  • a single antenna beam in each of the antennas 33-1 to 33-N a plurality (N in FIG. 4) of antenna beams can be simultaneously formed in the entire radio apparatus 30.
  • the antenna beam training (see FIG. 3) for the conventional MIMO operation is also applied to a radio apparatus having a plurality of array antennas (see FIG. 4).
  • the conventional antenna beam training is simply applied to the radio apparatus, a plurality of sectors formed by the same array antenna may be selected as the optimum TX / RX beam combination.
  • each array antenna can form (select) a single antenna beam (sector) at the same time, array antennas used for transmission of each stream overlap as a result of antenna beam training. there is a possibility. In this case, it becomes difficult to perform the MIMO operation normally.
  • FIG. 5 shows a MIMO operation in the wireless system 50 according to the present disclosure.
  • the wireless system 50 includes an initiator 51 and a responder 52.
  • the initiator 51 and the responder 52 shown in FIG. 5 include a plurality of array antennas in order to support a MIMO operation using a large number of spatial streams.
  • Each array antenna can form one antenna beam / sector at the same time.
  • antenna beam training is applied to the plurality of array antennas of the initiator 51 and the responder 52, and the optimum TX / RX beam combination for transmission of a large number of MIMO spatial streams is determined. Since a TX antenna or RX antenna can be formed simultaneously with a single TX sector or RX sector, each optimal TX / RX beam combination for MIMO transmission is associated with a particular TX / RX antenna pair. In addition, when the number of TX antennas and the number of RX antennas are the same, all TX antennas or RX antennas belonging to one TX / RX antenna pair are all TX determined as an optimal TX / RX beam combination. / RX antenna pairs do not overlap.
  • the TX / RX antenna pair overlaps the TX antenna and / or RX antenna cannot perform the MIMO operation.
  • the maximum number of MIMO spatial streams equal to the minimum number of TX antennas and RX antennas is not supported.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of the MIMO radio apparatus 100 in the wireless system 50 according to the present disclosure.
  • the wireless device 100 can operate as the initiator 51 or the responder 52.
  • the radio apparatus 100 includes a processor 101, a memory 102, a scheduler 103, a MIMO encoding unit 104, a beamform control unit 105, a precoding unit 106, a channel estimation unit 107, a plurality of transmission / reception units 108, and a plurality of array antennas 109.
  • the radio apparatus 100 includes a processor 101, a memory 102, a scheduler 103, a MIMO encoding unit 104, a beamform control unit 105, a precoding unit 106, a channel estimation unit 107, a plurality of transmission / reception units 108, and a plurality of array antennas 109.
  • Each transmitting / receiving unit 108 is associated with each array antenna 109.
  • Each transmitter / receiver 108 includes an RF module and a plurality of phase shifters. Each phase shifter is connected to an antenna element constituting the corresponding array antenna 109.
  • Each transceiver 108 receives an RF signal via each array antenna 109, converts the received signal into a baseband signal, and outputs the baseband signal to the processor 101.
  • Each transceiver 108 converts a baseband signal received from the processor 101 into an RF signal, and transmits the RF signal via the array antenna 109.
  • each transmitting / receiving unit 108 the phase shifter shifts the phase of the signal transmitted from the antenna element of each array antenna 109 in accordance with an instruction from a beamform control unit 105 described later. Thereby, a single antenna beam / sector formed in each array antenna 109 is adjusted.
  • the processor 101 performs processing on the received baseband signal and activates a functional module for executing various processes in the wireless device 20. For example, the processor 101 performs a sector level scan (transmit sector scan) for the TX sector, a sector level scan (receive sector scan) for the RX sector, and beam combination training during antenna beam training (MIMO training). Control processing.
  • a sector level scan transmit sector scan
  • a sector level scan receive sector scan
  • MIMO training beam combination training during antenna beam training
  • FIG. 7 illustrates an example of a configuration unit that performs antenna beam training in the processor 101.
  • the processor 101 includes at least a transmission sector scanning unit 111, a reception sector scanning unit 112, and a determination unit 113.
  • the transmission sector scanning unit 111 of the initiator 51 transmits a training packet from each sector formed by each array antenna 109.
  • the transmission sector scanning unit 111 of the responder 52 selects a predetermined number of TX sector sets for each of a plurality of TX antennas (array antenna 109).
  • the receiving sector scanning unit 112 of the initiator 51 transmits a training packet from each array antenna 109 set to the omnidirectional antenna pattern.
  • the reception sector scanning unit 112 of the responder 52 selects a predetermined number of RX sector sets for each of a plurality of RX antennas (array antenna 109).
  • the determination unit 113 of the initiator 51 transmits a training packet from each of the TX sector sets selected by the transmission sector scanning unit 111 of the responder 52.
  • the determination unit 113 of the responder 52 determines a predetermined number of pairs of TX sectors and RX sectors used for the MIMO operation from the TX sector set and the RX sector set. At this time, the determination unit 113 determines the pair so that the TX antenna that forms the TX sector in the pair and the RX antenna that forms the RX sector do not overlap among all the pairs.
  • the memory 102 holds an instruction program or data for controlling the operation of the wireless device 20.
  • the scheduler 103 schedules allocation of transmission data to each resource (time resource, frequency resource, spatial resource, etc.).
  • the MIMO encoding unit 104 performs a MIMO encoding process on the transmission data, and generates a data signal for each stream in the MIMO transmission.
  • the beamform control unit 105 controls a single antenna beam / sector formed by each array antenna 109 by adjusting the phases of the plurality of phase shifters included in each transmission / reception unit 108.
  • the precode / beamform controller 25 shown in FIG. 2 controls a single array antenna, whereas the beamform controller 105 has a plurality of antenna beams / sectors.
  • the array antenna 109 (phase shifter) is controlled.
  • the precoding unit 106 performs precoding processing on the data signal of each stream, for example, using the channel estimation value estimated by the channel estimation unit 107.
  • the channel estimation unit 107 performs channel estimation between each antenna element of the own array antenna 109 and each antenna element of the communication partner array antenna.
  • antenna beam training (MIMO training) according to the present disclosure will be described.
  • FIG. 8 is a flowchart showing antenna beam training processing for MIMO operation in the wireless system 50.
  • the initiator 51 is a MIMO signal transmitter
  • the responder 52 is a MIMO signal receiver.
  • the responder 52 may be a MIMO signal transmitter
  • the initiator 51 may be a MIMO signal receiver.
  • the initiator 51 transmits a MIMO beam training message for starting the MIMO training process to the responder 52.
  • the MIMO beam training message includes MIMO training parameters including the number N of TX / RX beam combinations to be determined in the MIMO operation.
  • 'N' is the same number as the number of MIMO spatial streams.
  • 'N' may be a minimum value of the number of TX antennas and the number of RX antennas.
  • FIG. 9 shows a configuration example of a frame format for transmitting a MIMO beam training message.
  • an information element (IE: Information Element) (beam training IE) for notifying a MIMO beam training message is defined.
  • the beam training IE includes a field indicating an ID (Element ⁇ ID) for identifying the IE, a field indicating the length of the IE (Length), and a field indicating the content of the MIMO beam training message.
  • the field of the MIMO beam training message shown in FIG. 9 includes the number of MIMO spatial streams, the number of selected TX sectors, the number of selected RX sectors, and a reserved area.
  • the transmission method of the MIMO beam training message is not limited to the IE as shown in FIG. 9, and may be transmitted using a management frame dedicated to the MIMO beam training message, for example.
  • TX sector scanning is performed. Specifically, the initiator 51 transmits a plurality of training packets to the responder 52 during TX sector scanning. Each training packet is a packet that does not have a data payload so that the receiving side simply measures the received signal quality (eg, SNR). Training packets are transmitted via all TX sectors of all TX antennas. A packet transmitted from each sector is provided with a transmission gap between successive training packets. The responder 52 receives the training packet using each RX antenna set to the omnidirectional antenna pattern.
  • SNR received signal quality
  • step 103 the responder 52 records the quality of each received signal, and selects a TX sector set (candidate) for each TX antenna having good received signal quality.
  • the set of TX sectors is used for subsequent beam combination training.
  • step 104 the responder 52 feeds back the TX sector selected in step 103 to the initiator 51.
  • step 105 RX sector scanning is performed. Specifically, during RX sector scanning, the initiator 51 transmits a plurality of training packets to the responder 52 using each TX antenna set to the omnidirectional antenna pattern. The responder 52 receives training packets via all RX sectors of all RX antennas.
  • step 106 the responder 52 records the quality of each received signal and selects a set (candidate) of RX sectors for each RX antenna having good received signal quality.
  • the set of RX sectors is used for subsequent beam combination training.
  • step 107 the responder 52 feeds back the number of RX sectors selected in step 106 to the initiator 51.
  • Step 108 the initiator 51 and the responder 52 perform beam combination training using the TX sector set selected in Step 102 and the RX sector set selected in Step 104.
  • the initiator 51 since the number of selected RX sectors is notified to the initiator 51 in Step 107, the initiator 51 knows the number of training packets to be transmitted through each of the selected TX sectors. .
  • the responder 52 records the received signal quality measured for all possible TX / RX sector combinations during beam combination training.
  • the responder 52 determines N optimal TX / RX beam combinations for MIMO operation and corresponding N TX / RX antenna pairs according to a certain rule. Note that the antennas constituting the TX / RX antenna pair do not overlap among the N combinations. In other words, the responder 52 determines N non-overlapping TX / RX antenna pairs corresponding to the N optimal TX / RX beam combinations.
  • the N optimal TX / RX beam combinations and the corresponding N non-overlapping TX / RX antenna pairs may be determined according to the SNIR standard.
  • the SNIR for a TX / RX beam combination composed of TX sector k of TX antenna i and RX sector 1 of RX antenna j is expressed by the following equation.
  • N ant (TX) and N ant (RX) represent the number of TX antennas and the number of RX antennas, respectively.
  • S (i: k, j: l) represents the received signal power of the signal transmitted from TX sector k of TX antenna i and received by RX sector 1 of RX antenna j.
  • S ⁇ (m, j: l) represents an average received signal power of a signal transmitted from the TX sector of the TX antenna m and received by the RX sector 1 of the RX antenna j.
  • N (j: l) represents the noise power in the RX sector l of the RX antenna j.
  • RX antenna and RX sector are the same in the first and second TX / RX sector combination.
  • TX antennas are different in the combination of the first and second TX / RX sectors.
  • step 110 the responder 52 feeds back to the initiator 51 the TX sector corresponding to the N optimum TX / RX beam combinations and other related parameters.
  • Related parameters include, for example, received signal quality corresponding to a combination of N TX / RX beams.
  • step 111 the initiator 51 and the responder 52 perform a beam fine adjustment process for finely adjusting the antenna beam in order to improve the pointing accuracy and the signal quality.
  • FIG. 10 is a flowchart showing processing of the determination method.
  • step 191 the responder 52 calculates SNIRs for all possible TX / RX sector combinations. Also, the counter i is initialized to 0.
  • the responder 52 determines the i / th optimum TX / RX beam combination as the TX / RX sector combination having the largest SNIR. Further, the responder 52 determines a combination of the TX antenna and the RX antenna corresponding to the i-th optimum TX / RX beam combination as the i-th TX / RX antenna pair.
  • step 193 the responder 52 transmits all SNIRs related to the TX antenna and the RX antenna included in the i-th TX / RX antenna pair among the SNIRs calculated in step 191, for the subsequent TX / RX beams. Excluded from selection targets in the combination determination process.
  • step 194 the counter i is incremented by one.
  • step 195 the responder 52 returns to the processing of step 192 if the counter i is smaller than N, and ends the processing if the counter i is N or larger.
  • non-overlapping TX / RX antenna pairs can be surely included in the N optimum TX / RX beam combinations for MIMO operation in the present embodiment.
  • the wireless system 50 shown in FIG. 5 can perform the MIMO operation normally.
  • FIG. 11 to FIG. 13 show specific examples of TX / RX beam combination determination. 11 to 13, the number of TX antennas and the number of RX antennas are four, and the number of sectors (number of antenna patterns) of each antenna is sixteen.
  • FIG. 11 shows a specific example of TX sector scanning processing according to the present embodiment.
  • the initiator 51 transmits a training packet via each of 16 TX sectors (TX antenna patterns) of the TX antenna 0 to the TX antenna 3.
  • the responder 52 receives the training packet in each of the four RX antennas set in the omnidirectional antenna pattern (quasi-omni pattern). Then, the responder 52 selects two TX sectors having good received signal quality for each TX antenna. For example, in FIG. 11, the responder 52 selects the TX sectors 0 and 15 of the TX antenna 0, selects the TX sectors 2 and 13 of the TX antenna 1, selects the TX sectors 4 and 11 of the TX antenna 2, and The TX sectors 6 and 9 of the antenna 3 are selected. Note that the number of TX sectors selected for each TX antenna may be notified by a MIMO beam training message, or may be determined by the responder 52.
  • FIG. 12 shows a specific example of RX sector scanning processing according to the present embodiment.
  • the initiator 51 transmits a training packet in each of the four TX antennas set to the omnidirectional antenna pattern.
  • the responder 52 receives the training packet via each of the 16 RX sectors (RX antenna patterns) of the RX antenna 0 to the RX antenna 3. Then, the responder 52 selects two RX sectors having good received signal quality for each RX antenna. For example, in FIG. 12, the responder 52 selects RX sectors 3 and 12 of RX antenna 0, selects TX sectors 7 and 11 of RX antenna 1, selects RX sectors 5 and 13 of RX antenna 2, and RX sectors 6 and 15 of antenna 3 are selected. The number of RX sectors selected for each RX antenna may be notified by a MIMO beam training message, or may be determined by the responder 52.
  • FIG. 13A shows a specific example of beam combination training.
  • the initiator 51 transmits a training packet via the TX sector selected in the TX sector scan (FIG. 11), and the responder 52 receives the training packet via the RX sector selected in the RX sector scan (FIG. 12). To do.
  • the responder 52 calculates SNIRs for all possible combinations of TX / RX sectors, for example, according to Equation (1). For example, as shown in FIG. 13A, responder 52 is shown in FIG. 13B for all 64 TX / RX sector combinations that can be taken using the selected 8 TX sectors and 8 RX sectors.
  • the SNIR is calculated as follows.
  • the responder 52 determines N optimum TX / RX beam combinations and N corresponding TX / RX antenna pairs.
  • N 4.
  • N may be notified by a MIMO beam training message, for example.
  • the responder 52 uses the combination of the TX sector 15 of the TX antenna 0 and the RX sector 7 of the RX antenna 1 as the first optimum TX / RX beam combination and the corresponding TX / RX antenna pair. decide.
  • the responder 52 excludes all SNIRs related to the TX antenna 0 and the RX antenna 1 from selection targets in the next and subsequent TX / RX beam combination determination processing. That is, the selection target includes SNIRs related to the TX antennas 1, 2, and 3 and the RX antennas 0, 2, and 3. Then, the responder 52 determines the second optimum TX / RX beam combination from the selection targets from which some of the SNIRs are excluded. The responder 52 performs the same processing when determining the third and fourth optimum TX / RX beam combinations.
  • the combination of TX sector 15 of TX antenna 0 and RX sector 7 of RX antenna 1, the combination of TX sector 13 of TX antenna 1 and RX sector 3 of RX antenna 0, and TX of TX antenna 2 A combination of the sector 4 and the RX sector 6 of the RX antenna 3 and a combination of the TX sector 6 of the TX antenna 3 and the RX sector 5 of the RX antenna 2 are used during the MIMO operation.
  • the TX antenna and RX antenna corresponding to the sector selected as the optimal TX / RX beam combination are selected as TX antennas / RX antennas corresponding to other optimal TX / RX beam combinations. None will happen. That is, the TX antenna or RX antenna does not overlap in each of the N optimal TX / RX beam combinations.
  • FIG. 14 is a flowchart showing antenna beam training processing for MIMO operation in wireless system 50 according to the present embodiment.
  • the same processes as those in the conventional method (FIG. 3) are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • step 201 the responder 52 feeds back the number of RX sectors selected in step 4 to the initiator 51.
  • Step 202 the initiator 51 and the responder 52 perform beam combination training using both the TX sector set selected in Step 2 and the RX sector set selected in Step 4.
  • the responder 52 determines N optimal TX / RX beam combinations for MIMO operation and corresponding N non-overlapping TX / RX antenna pairs according to some criteria (eg, SNIR).
  • step 203 the responder 52 feeds back to the initiator 51 the TX sector and other related parameters corresponding to the N optimum TX / RX beam combinations determined in step 202.
  • the responder 52 when the responder 52 selects a plurality of TX / RX antenna pairs having good received signal quality in antenna beam training for MIMO operation, the responder 52 has already been selected.
  • the TX antenna and the RX antenna constituting the antenna pair are excluded from selection targets.
  • the TX antenna and the RX antenna to be configured do not overlap between a predetermined number (N) of optimum TX / RX antenna pairs used during the MIMO operation.
  • N predetermined number
  • each TX antenna and each RX antenna are included in any one of the selected TX / RX antenna pairs (TX / RX beam combinations). This makes it possible to perform a MIMO operation using each TX antenna and each RX antenna that simultaneously form a single antenna beam / sector.
  • the optimum TX / RX beam combination can be appropriately determined and the MIMO operation can be performed normally.
  • FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration of another radio apparatus 100 a of MIMO in the wireless system 50.
  • the same reference numerals are given to components that perform the same processing as the wireless device 20 (FIG. 2) or the wireless device 100 (FIG. 6), and description thereof is omitted.
  • the wireless device 100 a can operate as the initiator 51 or the responder 52.
  • one RF module is provided in the transmission / reception unit 108 corresponding to each array antenna 109, whereas in the radio apparatus 100a, the transmission / reception unit 108a corresponding to each array antenna 109 includes each antenna element. Each of which is connected to a transceiver. Each transceiver includes an RF module.
  • the precode / beamform control unit 25 performs control so that a plurality of antenna beams / sectors are simultaneously formed for one array antenna, whereas in the radio apparatus 100a, the precode / beamform control unit 25 performs control.
  • the beamform control unit 25a controls so as to form a single antenna beam / sector for one array antenna 109.
  • the MIMO antenna beam training can be performed in the same manner as the above embodiment, and the MIMO operation can be normally performed.
  • the operations of the transmission sector scanning unit 111, the reception sector scanning unit 112, and the determination unit 113 in the processor 101 shown in FIG. 7 are different.
  • the transmission sector scanning unit 111 of the responder 52 determines a predetermined number of antenna pairs that transmit and receive each stream in the MIMO operation from the plurality of TX antennas and the plurality of RX antennas. . At this time, the transmission sector scanning unit 111 determines the antenna pair so that the TX antenna and the RX antenna constituting the antenna pair do not overlap between all antenna pairs. Similarly to the first embodiment, transmission sector scanning section 111 selects a set of a predetermined number of TX sectors for each of a plurality of TX antennas.
  • the reception sector scanning unit 112 of the responder 52 selects a predetermined number of RX sector sets for each of the plurality of RX antennas for each determined antenna pair. That is, the reception sector scanning unit 112 of the initiator 51 transmits a training packet for the RX antenna from the TX antenna of each antenna pair.
  • the determination unit 113 of the responder 52 selects one pair of the TX sector and the RX sector used for the MIMO operation from the TX sector set and the RX sector set for each antenna pair. Determine a pair. That is, the determination unit 113 of the initiator 51 transmits a training packet for the RX sector set from the TX sector set selected for each antenna pair.
  • FIG. 16 is a flowchart showing antenna beam training processing for MIMO operation in wireless system 50 according to the present embodiment.
  • the same processes as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the responder 52 determines N non-overlapping TX / RX antenna pairs according to a predetermined rule. For example, the responder 52 may determine N TX / RX antenna pairs according to the SNIR standard. For example, the SNIR for a TX / RX antenna pair composed of TX antenna i and RX antenna j is expressed by the following equation.
  • S ⁇ (i, j) represents the average received signal power of the signal transmitted from the TX sector of the TX antenna i and received by the RX antenna j.
  • N (j) represents the average noise power at the RX antenna j.
  • step 302 the responder 52 selects a TX sector set (candidate) for each TX antenna for each TX / RX antenna pair determined in step 301.
  • the set of TX sectors is used for subsequent beam combination training.
  • step 303 the responder 52 feeds back the TX sector selected in step 302 for each TX / RX antenna pair to the initiator 51.
  • step 304 RX sector scanning for each TX / RX antenna pair is performed. Specifically, during RX sector scanning, the initiator 51 transmits a plurality of training packets to the responder 52 using each TX antenna set to the omnidirectional antenna pattern. The responder 52 receives the training packet via all RX sectors of the RX antenna paired with each TX antenna.
  • step 305 the responder 52 records the quality of each received signal, and selects a RX sector set (candidate) having good received signal quality for each TX / RX antenna pair.
  • the set of RX sectors is used for subsequent beam combination training.
  • step 306 the responder 52 feeds back the number of RX sectors for each TX / RX antenna pair selected in step 304 to the initiator 51.
  • Step 307 the initiator 51 and the responder 52 perform beam combination training using both the TX sector set selected in Step 302 and the RX sector set selected in Step 305.
  • the initiator 51 since the number of selected RX sectors is notified to the initiator 51 in step 306, the initiator 51 knows the number of training packets to be transmitted through each of the selected TX sectors. .
  • the responder 52 records the received signal quality for each TX / RX antenna pair.
  • the responder 52 determines an optimum TX / RX beam combination for each TX / RX antenna pair (ie, N) according to a certain standard. Note that the antennas constituting the TX / RX antenna pair do not overlap among the N combinations. In other words, the responder 52 determines N non-overlapping TX / RX antenna pairs corresponding to the N optimal TX / RX beam combinations.
  • FIG. 17 is a flowchart showing processing of the determination method.
  • step 311 the responder 52 calculates SNIRs for all possible combinations of TX / RX antennas. Also, the counter i is initialized to 0.
  • step 312 the responder 52 determines the TX / RX antenna combination having the largest SNIR as the i-th non-overlapping TX / RX antenna pair.
  • step 313 the responder 52 transmits all SNIRs related to the TX antenna and the RX antenna included in the i-th TX / RX antenna pair among the SNIRs calculated in step 311 to the next TX / RX antenna pair. Are excluded from selection targets in the determination process.
  • step 3144 the counter i is incremented by one.
  • step 315 the responder 52 returns to the processing of step 312 when the counter i is smaller than N, and ends the processing when the counter i is N or larger.
  • the wireless system 50 shown in FIG. 5 can perform the MIMO operation normally.
  • TX / RX antenna pair determination [Specific example of TX / RX antenna pair determination] 18 to 21 show specific examples of TX / RX antenna pair determination. 18 to 21, the number of TX antennas and the number of RX antennas are four, and the number of sectors (the number of antenna patterns) of each antenna is sixteen.
  • FIG. 18 shows a specific example of TX sector scanning processing according to the present embodiment.
  • the initiator 51 transmits a training packet via each of 16 RX sectors (TX antenna patterns) of the TX antenna 0 to the TX antenna 3.
  • the responder 52 receives the training packet in each of the four RX antennas set to the omnidirectional antenna pattern. Then, as shown in FIG. 19, the responder 52 calculates SNIRs for all 16 combinations of TX / RX antennas according to the equation (2). Then, the responder 52 determines, for example, four non-overlapping TX / RX antenna pairs according to the determination method shown in FIG. For example, in FIG. 18 and FIG. 19, the responder 52 includes a pair of TX antenna 0 and RX antenna 1, a pair of TX antenna 1 and RX antenna 0, a pair of TX antenna 2 and RX antenna 3, and a TX antenna 3 and RX antenna 2. Determine the pair. The number of TX antenna pairs is equal to the number of optimum TX / RX beam combinations notified by the MIMO beam training message.
  • the responder 52 selects two TX sectors for each TX / RX antenna pair based on the received signal quality (SNIR). For example, in FIG. 18, the responder 52 selects TX sectors 0 and 15 for the TX antenna 0 and RX antenna 1 pair, and selects TX sectors 2 and 13 for the TX antenna 1 and RX antenna 0 pair. Then, TX sectors 4 and 11 are selected for the TX antenna 2 and RX antenna 3 pair, and TX sectors 6 and 9 are selected for the TX antenna 3 and RX antenna 2 pair. Note that the number of TX sectors selected for each TX antenna may be notified by a MIMO beam training message, or may be determined by the responder 52.
  • SNIR received signal quality
  • FIG. 20 shows a specific example of RX sector scanning processing according to the present embodiment.
  • the initiator 51 transmits a training packet to each TX / RX antenna pair via a TX antenna set to an omnidirectional antenna pattern.
  • the responder 52 receives the training packet via 16 RX sectors (RX antenna patterns) of the RX antenna which is a pair of each TX antenna.
  • the responder 52 receives the training packet transmitted from the TX antenna 0 via the RX sectors 0 to 15 of the RX antenna 1 that is a pair.
  • the responder 52 receives the training packet transmitted from the TX antenna 1 via the RX sectors 0 to 15 of the RX antenna 0 that is a pair.
  • the responder 52 selects two RX sectors having good received signal quality for each RX antenna paired with each TX antenna. For example, in FIG. 20, the responder 52 selects RX sectors 3 and 12 for the TX antenna 0 and RX antenna 1 pair, and RX sectors 7 and 11 for the TX antenna 1 and RX antenna 0 pair. , RX sectors 5 and 13 are selected for the TX antenna 2 and RX antenna 3 pair, and RX sectors 6 and 15 are selected for the TX antenna 3 and RX antenna 2 pair. The number of RX sectors selected for each RX antenna may be notified by a MIMO beam training message, or may be determined by the responder 52.
  • FIG. 21A shows a specific example of beam combination training according to the present embodiment.
  • the initiator 51 transmits a training packet to the four TX / RX antenna pairs via the TX sector selected in the TX sector scan (FIG. 18), and the responder 52 receives the RX selected in the RX sector scan.
  • a training packet is received via the sector (FIG. 20).
  • initiator 51 transmits a training packet via TX sectors 0 and 15 of TX antenna, and responder 52 receives RX antenna.
  • a training packet is received via one RX sector 7, 11. The same applies to other TX / RX antenna pairs.
  • the responder 52 calculates SNIR, for example, according to the equation (1) for all possible TX / RX sector combinations for each TX / RX antenna pair. For example, as shown in FIG. 21A, the responder 52 has a combination of all four TX / RX sectors that can be used by using two TX sectors and two RX sectors selected for each TX / RX antenna pair ( That is, SNIR is calculated as shown in FIG.
  • the responder 52 determines the optimum TX / RX beam combination for each TX / RX antenna pair. For example, in FIG. 21B, a combination of TX sector 15 of TX antenna 0 and RX sector 7 of RX antenna 1, a combination of TX sector 13 of TX antenna 1 and RX sector 3 of RX antenna 0, and TX sector 4 of TX antenna 2 The combination of the RX sector 6 of the RX antenna 3 and the combination of the TX sector 6 of the TX antenna 3 and the RX sector 5 of the RX antenna 2 are determined as the optimum TX / RX beam combination.
  • the RX sector scanning process in the present embodiment is compared with the RX sector scanning process in the first embodiment (FIG. 12).
  • scanning processing for all RX sectors of all RX antennas is performed for each TX antenna.
  • the scanning process for all RX sectors of the RX antenna paired with each TX antenna is performed. That is, according to the present embodiment, it is possible to reduce the amount of RX sector scanning processing compared to the first embodiment.
  • the beam combination training in the present embodiment (FIGS. 21A and 21B) and the beam combination training in the first embodiment (FIGS. 13A and 13B) will be compared.
  • selection processing using SNIR is performed for all combinations of TX sectors selected by TX sector scanning and RX sectors selected by RX sector scanning.
  • selection processing using SNIR is performed on the combination of the TX sector and the RX sector selected in each TX / RX antenna pair. That is, according to the present embodiment, it is possible to reduce the amount of beam combination training processing compared to the first embodiment.
  • FIG. 22 is a flowchart showing antenna beam training processing for MIMO operation in wireless system 50 according to the present embodiment.
  • the same reference numerals are assigned to the same processes as those in the prior art (FIG. 3) or the first embodiment (FIG. 14), and the description thereof is omitted.
  • step 401 TX sector scanning is performed. Specifically, the initiator 51 transmits a plurality of training packets via all sectors of the TX antenna, and the responder 52 receives the training packets using the RX antenna set to the omnidirectional antenna pattern. Then, the responder 52 determines N non-overlapping TX / RX antenna pairs. The responder 52 selects a TX sector set having good received signal quality for each TX / RX antenna pair.
  • step 402 the responder 52 feeds back the TX sector for each TX / RX antenna pair selected in step 401 to the initiator 51.
  • step 403 RX sector scanning is performed. Specifically, the initiator 51 transmits a plurality of training packets to each of the N TX / RX antenna pairs using the TX antenna set to the omnidirectional antenna pattern, and the responder 12 A plurality of training packets are received through all sectors of the RX antenna. The responder 52 selects a set of RX sectors with good received signal quality for each TX / RX antenna pair.
  • step 404 the responder 52 feeds back the number of RX sectors for each TX / RX antenna pair selected in step 403 to the initiator 51.
  • Step 405 the initiator 51 and the responder 52 perform beam combination training using both the TX sector set selected in Step 401 and the RX sector set selected in Step 403.
  • Responder 52 determines N optimal TX / RX beam combinations for MIMO operation based on the received signal quality.
  • the responder 52 when the responder 52 selects a plurality of TX / RX antenna pairs having good received signal quality during TX sector scanning, the responder 52 configures the already selected TX / RX antenna pairs.
  • the TX antenna and RX antenna to be selected are excluded from selection targets. By doing so, the TX antennas and RX antennas constituting the predetermined number (N) of optimum TX / RX antenna pairs used for the MIMO operation do not overlap between the TX / RX antenna pairs. This makes it possible to perform a MIMO operation using each TX antenna and each RX antenna that simultaneously form a single antenna beam / sector.
  • the optimum TX / RX beam combination can be appropriately determined and the MIMO operation can be performed normally. it can.
  • the N optimum TX / RX beam combinations and the corresponding TX / RX antenna pairs are the same as those in the first embodiment. 1 is performed in the same phase (beam combination training), but in the present embodiment, it is performed in separate phases (TX sector scanning and beam combination training).
  • non-overlapping TX / RX antenna pairs are determined during TX sector scanning.
  • the subsequent RX sector scanning and beam combination training are performed for each determined TX / RX antenna pair. That is, an optimal TX / RX beam combination is determined for each of N non-overlapping TX / RX antenna pairs.
  • the processor 101 shown in FIG. 7 does not include the determination unit 113 and includes a transmission sector scanning unit 111 and a reception sector scanning unit 112 (not shown).
  • the operation of the transmission sector scanning unit 111 is the same as that of the second embodiment, and the operation of the reception sector scanning unit 112 is different from both the first and second embodiments.
  • the transmission sector scanning unit 111 of the responder 52 performs predetermined transmission / reception of each stream in the MIMO operation from among a plurality of TX antennas and a plurality of RX antennas. Determine the number of antenna pairs. At this time, the transmission sector scanning unit 111 determines the antenna pair so that the TX antenna and the RX antenna constituting the antenna pair do not overlap between all antenna pairs. Similarly to the first embodiment, transmission sector scanning section 111 selects a set of a predetermined number of TX sectors for each of a plurality of TX antennas.
  • the reception sector scanning unit 112 is a pair of TX sector and TX sector used for MIMO operation from the set of TX sectors selected by the transmission sector scanning unit 111 and the RX sectors of a plurality of RX antennas. Is selected for each antenna pair to determine a predetermined number of pairs. That is, the reception sector scanning unit 112 of the initiator 51 transmits training packets for all RX sectors from the set of TX sectors of each antenna pair.
  • FIG. 23 is a flowchart showing antenna beam training processing for MIMO operation in wireless system 50 according to the present embodiment.
  • the same processes as those of the second embodiment (FIG. 16) are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • step 501 the responder 52 determines an optimal TX / RX beam combination for each TX / RX antenna pair based on the received signal quality measured in step 304.
  • step 502 the responder 52 feeds back the TX sector corresponding to the N optimum TX / RX beam combinations determined in step 501 to the initiator 51.
  • TX / RX beam combination determination 24 and 25 show specific examples of determining the TX / RX beam combination. 24 and 25, the number of TX antennas and the number of RX antennas are four, and the number of sectors (number of antenna patterns) of each antenna is sixteen. Further, the TX sector scanning according to the present embodiment is the same as that of the second embodiment, and for example, the result shown in FIG. 18 is obtained.
  • FIG. 24 shows a specific example of RX sector scanning processing according to the present embodiment.
  • the initiator 51 transmits a training packet to each of the four TX / RX antenna pairs (see FIG. 18) via the two selected TX sectors of each TX antenna. To do.
  • the responder 52 receives the training packet via 16 RX sectors (RX antenna patterns) of the RX antenna which is a pair of each TX antenna.
  • the responder 52 transmits training packets transmitted from the selected TX sectors 0 and 15 of the TX antenna 0 to the TX antenna 0 and the RX antenna 1 of the RX antenna 1. Are received via all RX sectors 0-15. Then, as shown in FIG. 25, the responder 52 calculates received signal quality (SNR) for all 32 combinations of TX / RX sectors for each TX / RX antenna pair. Then, the responder 52 selects a TX / RX sector combination (TX sector 15 and RX sector 7 in FIG. 25) having the best received signal quality in this TX / RX antenna pair.
  • SNR received signal quality
  • TX / RX antenna pairs a combination of TX sector 13 of TX antenna 1 and RX sector 3 of RX antenna 0, a combination of TX sector 4 of TX antenna 2 and RX sector 6 of RX antenna 3, and TX sector 6 of TX antenna 3 A combination of RX sectors 5 of the RX antenna 2 is selected.
  • the TX / RX beam combination determination processing in the present embodiment is compared with the TX / RX beam combination determination processing in the second embodiment (FIGS. 18 to 21).
  • the RX sector based on the received signal quality between the TX antenna (omnidirectional antenna pattern) for each TX / RX antenna pair and all RX sectors of the RX antenna in the RX sector scanning (FIG. 20). Is being scanned.
  • the received signal quality between the selected TX sector of the TX antenna for each TX / RX antenna pair and all RX sectors of the RX antenna in the RX sector scanning (FIG. 24). Based on this, the RX sector is being scanned.
  • RX sector scanning and beam combination training are separately performed, whereas in this embodiment, beam combination training is also performed in RX sector scanning. For this reason, according to the present embodiment, it is not necessary to transmit training packets by the TX antenna of the omnidirectional antenna pattern as compared with the second embodiment, so that the number of training packets can be reduced.
  • FIG. 26 is a flowchart showing antenna beam training processing for MIMO operation in wireless system 50 according to the present embodiment.
  • the same processes as those in the second embodiment (FIG. 22) are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • step 601 RX sector scanning for each TX / RX antenna pair is performed. Specifically, the initiator 51 transmits a plurality of training packets to each of the N TX / RX antenna pairs using the TX sector of each TX antenna selected in Step 401, and the responder 12 A plurality of training packets are received through all the sectors of the paired RX antenna. The responder 52 selects a TX / RX beam combination having the best received signal quality for each TX / RX antenna pair.
  • non-overlapping TX / RX antenna pairs are determined during TX sector scanning, and an optimum TX is determined for each of N non-overlapping TX / RX antenna pairs. / RX beam combination is determined.
  • the responder 52 selects the TX / RX antennas already selected when selecting a plurality of TX / RX antenna pairs having good received signal quality during TX sector scanning.
  • the TX antenna and the RX antenna constituting the antenna pair are excluded from selection targets. By doing so, the TX antenna and the RX antenna do not overlap between the TX / RX antenna pairs determined as the predetermined number (N) of optimum TX / RX antenna pairs used for the MIMO operation. This makes it possible to perform a MIMO operation using each TX antenna and each RX antenna that simultaneously form a single antenna beam / sector.
  • the optimum TX / RX beam combination can be appropriately determined and the MIMO operation can be performed normally. it can.
  • the determination of N optimum TX / RX beam combinations is performed during RX sector scanning. That is, in the present embodiment, unlike Embodiment 1 or 2, beam combination training is not performed independently. In other words, in the present embodiment, training packets are not transmitted by the TX antenna having the omnidirectional antenna pattern.
  • this embodiment is particularly suitable for the radio apparatus 100a having the configuration shown in FIG. Specifically, when this embodiment is applied to radio apparatus 100a shown in FIG. 15, TX sector corresponding to TX / RX antenna pair is formed in array antenna 109 of radio apparatus 100a during RX sector scanning. Is done. As described above, in the configuration in which one transceiver is connected to each antenna element as in the wireless device 100a, one transmission element (omnidirectional antenna pattern) is used for one antenna element. Since the signal is transmitted with the transmission power corresponding to the transceiver, sufficient output power cannot be obtained.
  • radio apparatus 100a on the transmission side transmits training packets in units of sectors by each array antenna 109, it is possible to prevent deterioration of transmission power (EIRP).
  • EIRP transmission power
  • an omnidirectional antenna pattern is used on the reception side during TX sector scanning (FIG. 18).
  • there is no restriction on power supply per antenna element on the receiving side there is no problem due to power gain.
  • a sufficient power supply such as a base station is obtained, even when the first and second embodiments are applied to the radio apparatus 100a having the configuration shown in FIG. It can be operated without degradation problems.
  • the present disclosure has been described with respect to an example configured using hardware.
  • the present disclosure can also be realized by software in cooperation with hardware.
  • each functional block used in the description of each of the above embodiments is typically realized as an LSI that is an integrated circuit. These may be individually made into one chip, or may be made into one chip so as to include a part or all of them.
  • the name used here is LSI, but it may also be called IC, system LSI, super LSI, or ultra LSI depending on the degree of integration.
  • the method of circuit integration is not limited to LSI, and implementation using a dedicated circuit or a general-purpose processor is also possible.
  • An FPGA Field Programmable Gate Array
  • a Reconfigurable Processor that can reconfigure the connection or setting of circuit cells inside the LSI may be used.
  • One embodiment of the present disclosure is useful for a mobile communication system.

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Abstract

送信セクタ走査において、複数の送信アンテナ毎に所定数の送信セクタのセットを選択し、受信セクタ走査において、複数の受信アンテナ毎に所定数の受信セクタのセットを選択し、ビーム組み合わせトレーニングにおいて、送信セクタのセット及び受信セクタのセットの中から、ＭＩＭＯ動作に使用される送信セクタと受信セクタとの所定数のペアを、送信セクタを形成する送信アンテナ及び受信セクタを形成する受信アンテナがすべてのペア間において重複しないように決定する。

Description

ＭＩＭＯトレーニング方法及び無線装置
　本開示は、無線通信システムにおけるＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）動作に対するＭＩＭＯトレーニング方法及び無線装置に関する。
　近年、免許不要の６０ＧＨｚ帯（ミリ波（millimeter wave））のネットワークへの関心が高まっている。家庭用電化製品、パーソナルコンピュータ又はポータブル機器間におけるハイビジョンオーディオ、ビデオ及びデータのマルチギガビット無線ストリーミングが可能なワイヤレスＨＤ（Wireless High Definition）技術は、６０ＧＨｚ帯（ミリ波）の最初の工業規格である。６０ＧＨｚの周波数帯域を使用する他のマルチギガビット無線通信技術として、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronic Engineers）８０２．１１ａｄ規格としてＩＥＥＥによって規格化されたＷｉＧｉｇ技術がある（例えば、非特許文献１を参照）。
　２．４ＧＨｚ又は５ＧＨｚ帯で動作する他のＩＥＥＥ８０２．１１技術と異なり、ＷｉＧｉｇ技術では、指向性伝送を行うためにビームフォーミングが使用される。６０ＧＨｚのミリ波の周波数帯域では、伝搬環境における物体の標準的なサイズと比較して、信号波長が比較的短いので、複数の離散した空間信号パスを有する光線状の伝搬が優勢となる。よって、送信アンテナ（以下、ＴＸアンテナと呼ぶ）及び受信アンテナ（以下、ＲＸアンテナと呼ぶ）の双方のビームを良好な空間信号パスに向けることにより、信号品質（例えば、ＳＮＲ（Signal-to-Noise Ratio））を大幅に向上させることができる。
　ＷｉＧｉｇ技術では、信号品質が最も良好なビーム（セクタと呼ぶこともある）を決定するために、送信側又は受信側が複数のアンテナビーム（セクタ）の全体を走査する段階的ビームトレーニングプロトコル（phased beam training protocol。アンテナビームトレーニングと呼ぶこともある）が採用されている。所謂セクタレベル走査（sector level sweep）フェーズでは、大まかなアンテナビームトレーニングが行われ、続いて、より良好な信号品質のアンテナビームへ微調整する、所謂ビーム微調整（beam refinement）プロトコルフェーズ又はビームトラッキングフェーズが行われる。
米国特許出願公開第２０１３／０３１５３２５号明細書
IEEE Std 802.11adTM-2012, December 2012
　従来のMIMO動作に対するアンテナビームトレーニングは、複数のセクタに対する考慮が不十分であったため、各アレーアンテナでは同時には単一のアンテナビーム（セクタ）形成（選択）可能であるにも関わらず、アンテナビームトレーニングの結果として、各ストリームの送信に使用されるアレーアンテナが重複してしまう可能性がある。
　本開示の一態様は、複数のアレーアンテナを有する無線装置において、最適なＴＸ/ＲＸビームの組み合わせを適切に決定して、MIMO動作を正常に行うことができるＭＩＭＯトレーニング方法及び無線装置を提供することである。
　本開示の一態様に係るＭＩＭＯトレーニング方法は、複数の送信アンテナを有するイニシエータは、送信セクタ走査を行い、複数の受信アンテナを有するレスポンダは、前記複数の送信アンテナ毎に１つ以上の送信セクタのセットを選択し、前記イニシエータは、受信セクタ走査を行い、前記レスポンダは、前記複数の受信アンテナ毎に１つ以上の受信セクタのセットを選択し、前記イニシエータは、ビーム組み合わせトレーニングを行い、前記レスポンダは、前記選択された送信セクタのセット及び前記選択された受信セクタのセットの中から、送信セクタと受信セクタとのセクタペアを所定数選択し、前記選択された各セクタペアの送信アンテナは、それぞれ異なり、前記選択された各セクタペアの受信アンテナは、それぞれ異なる。
　本開示の一態様に係るＭＩＭＯトレーニング方法は、複数の受信アンテナを有するイニシエータは、送信セクタ走査を行い、複数の受信アンテナを有するレスポンダは、前記複数の送信アンテナ及び前記複数の受信アンテナの中から、送信アンテナ及び受信アンテナのアンテナペアを所定数選択し、前記選択された各アンテナペアの送信アンテナは、それぞれ異なり、前記選択された各アンテナペアの受信アンテナは、それぞれ異なり、前記選択されたアンテナペア毎に１つ以上の送信セクタのセットを選択し、前記イニシエータは、受信セクタ走査を行い、前記レスポンダは、前記選択されたアンテナペア毎に、１つ以上の受信セクタのセットを選択し、前記イニシエータは、ビーム組み合わせトレーニングを行い、前記レスポンダは、前記選択された送信セクタのセット及び前記選択された受信セクタのセットの中から、前記アンテナペア毎に、送信セクタと受信セクタとの１つのセクタペアを、選択する。
　本開示の一態様に係るＭＩＭＯトレーニング方法は、複数の送信アンテナを有するイニシエータは、送信セクタ走査を行い、複数の受信アンテナを有するレスポンダは、前記複数の送信アンテナ及び前記複数の受信アンテナの中から、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナのアンテナペアを所定数選択し、前記選択された各アンテナペアの送信アンテナは、それぞれ異なり、前記選択された各アンテナペアの受信アンテナは、それぞれ異なり、前記選択された送信アンテナ毎に、１つ以上の送信セクタのセットを選択し、前記イニシエータは、受信セクタ走査を行い、前記レスポンダは、前記選択された送信セクタのセットの中から、送信セクタと受信セクタとの１つのセクタペアを、前記アンテナペア毎に、選択する。
　本開示の一態様に係る無線装置は、複数の送信アンテナを有するイニシエータとの間においてＭＩＭＯトレーニングを行う無線装置であって、複数の受信アンテナと、前記ＭＩＭＯトレーニングにおいて、前記複数の送信アンテナ毎に１つ以上の送信セクタのセットを選択する送信セクタ走査部と、前記ＭＩＭＯトレーニングにおいて、前記複数の受信アンテナ毎に１つ以上の受信セクタのセットを選択する受信セクタ走査部と、前記ＭＩＭＯトレーニングにおいて、前記選択された送信セクタのセット及び前記選択された受信セクタのセットの中から、送信セクタと受信セクタとのセクタペアを所定数選択する決定部と、を具備し、前記選択された各セクタペアの送信アンテナは、それぞれ異なり、前記選択された各セクタペアの受信アンテナは、それぞれ異なる。
　本開示の一態様に係る無線装置は、複数の送信アンテナを有するイニシエータとの間においてＭＩＭＯトレーニングを行う無線装置であって、複数の受信アンテナと、前記ＭＩＭＯトレーニングにおいて、前記複数の送信アンテナ及び前記複数の受信アンテナの中から、送信アンテナ及び受信アンテナのアンテナペアを、所定数選択し、前記選択されたアンテナペア毎に１つ以上の送信セクタのセットを選択する送信セクタ走査部と、前記ＭＩＭＯトレーニングにおいて、前記選択されたアンテナペア毎に、１つ以上の受信セクタのセットを選択する受信セクタ走査部と、前記ＭＩＭＯトレーニングにおいて、前記選択された送信セクタのセット及び前記選択された受信セクタのセットの中から、送信セクタと受信セクタとの１つのセクタペアを、前記アンテナペア毎に、選択する決定部と、を具備し、前記選択された各アンテナペアの送信アンテナは、それぞれ異なり、前記選択された各アンテナペアの受信アンテナは、それぞれ異なる。
　本開示の一態様に係る無線装置は、複数の送信アンテナを有するイニシエータとの間においてＭＩＭＯトレーニングを行う無線装置であって、複数の受信アンテナと、前記ＭＩＭＯトレーニングにおいて、前記複数の送信アンテナ及び前記複数の受信アンテナの中から、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナのアンテナペアを所定数決定し、前記複数の送信アンテナ毎に、１つ以上の送信セクタのセットを選択する送信セクタ走査部と、前記ＭＩＭＯトレーニングにおいて、前記選択された送信セクタのセットの中から、送信セクタと受信セクタとの１つのセクタペアを、前記アンテナペア毎に選択する受信セクタ走査部と、を具備し、前記選択された各アンテナペアの送信アンテナは、それぞれ異なり、前記選択された各アンテナペアの受信アンテナは、それぞれ異なる。
　本開示の一態様によれば、複数のアレーアンテナを有する無線装置において、最適なＴＸ/ＲＸビームの組み合わせを適切に決定して、MIMO動作を正常に行うことができる。
MIMO動作を行うワイヤレスシステムの構成例を示す図 無線装置の構成を示すブロック図 アンテナビームトレーニングの処理を示すフローチャート 複数のアレーアンテナを有する無線装置の構成を示すブロック図 本開示のワイヤレスシステムの構成例を示す図 本開示の実施の形態１に係る無線装置の構成を示すブロック図 本開示の実施の形態１に係るプロセッサの内部構成を示すブロック図 本開示の実施の形態１に係るアンテナビームトレーニングの処理を示すシーケンス図 本開示の実施の形態１に係るMIMOビームトレーニングメッセージのフレームフォーマットの一例を示す図 本開示の実施の形態１に係るTX/RXビームの組み合わせ及びTX/RXアンテナペアの決定方法を示すフローチャート 本開示の実施の形態１に係るTXセクタ走査の一例を示す図 本開示の実施の形態１に係るRXセクタ走査の一例を示す図 本開示の実施の形態１に係るビーム組み合わせトレーニングの一例を示す図 本開示の実施の形態１に係るＴＸ/ＲＸセクタの組み合わせに対するSNIRの一例を示す図 本開示の実施の形態１に係るアンテナビームトレーニングの処理を示すフローチャート 本開示の実施の形態１に係る他の無線装置の構成を示すブロック図 本開示の実施の形態２に係るアンテナビームトレーニングの処理を示すシーケンス図 本開示の実施の形態２に係るTX/RXアンテナペアの決定方法を示すフローチャート 本開示の実施の形態２に係るTXセクタ走査の一例を示す図 本開示の実施の形態２に係るTXセクタ走査の一例を示す図 本開示の実施の形態２に係るRXセクタ走査の一例を示す図 本開示の実施の形態２に係るビーム組み合わせトレーニングの一例を示す図 本開示の実施の形態２に係るＴＸ/ＲＸセクタの組み合わせに対するSNIRの一例を示す図 本開示の実施の形態２に係るアンテナビームトレーニングの処理を示すフローチャート 本開示の実施の形態３に係るアンテナビームトレーニングの処理を示すシーケンス図 本開示の実施の形態３に係るRXセクタ走査の一例を示す図 本開示の実施の形態３に係るRXセクタ走査の一例を示す図 本開示の実施の形態３に係るアンテナビームトレーニングの処理を示すフローチャート
　以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、実施の形態において、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は重複するので省略する。
　（本開示に至る経緯）
　ＷｉＧｉｇ装置は、複数の独立したビーム／セクタを構成可能なように、複数のアンテナを備えることができる。各々のアンテナをフェーズドアレーアンテナとしてもよい。ＷｉＧｉｇ技術では、このアンテナ構成を、アンテナビーム（セクタ）の選択に使用する。換言すると、１度に、単一のアンテナビームを介して単一の空間ストリームが送信される。ＷｉＧｉｇ技術は、単一の空間ストリーム送信に基づいて、６．７Ｇｂｐｓまでの物理レイヤ（ＰＨＹ）でのデータレートを提供する。
　ＷｉＧｉｇ技術の一般的な応用としては、有線のデジタルインタフェースへの置換が挙げられる。例えば、ＷｉＧｉｇ技術は、スマートフォン又はタブレットと自動的に同期するためのワイヤレスＵＳＢ（Universal Serial Bus）リンク、又は、映像ストリーミングのためのワイヤレスＨＤＭＩ（登録商標）（High-Definition Multimedia Interface）リンクの手段として使用可能である。最新の有線デジタルインタフェース（例えば、ＵＳＢ３．５又はＨＤＭＩ（登録商標）１．３）では、数十Ｇｂｐｓまでのデータレートが得られるので、ＷｉＧｉｇ技術もまたこれらに適合するように発展する必要がある。
　数十Ｇｂｐｓまでの物理レイヤでのデータレートを得るためには、２．４ＧＨｚ又５ＧＨｚ帯で動作する他のＩＥＥＥ８０２．１１技術（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ又はＩＥＥＥ８０２．１１ａｃ）と同様、複数の空間ストリームが複数の空間パスを介して同時に送信される空間多重ＭＩＭＯ技術が次世代ＷｉＧｉｇの技術となる。
　従来の段階的ビームトレーニングとＭＩＭＯ動作を行うワイヤレスシステムが、例えば特許文献１において開示されている。図１は、従来のワイヤレスシステム１におけるMIMO動作を示す。ワイヤレスシステム１は、イニシエータ（initiator）１１と、レスポンダ（responder）１２とから構成される。図１に示す例では、イニシエータ１１はMIMO信号の送信機であり、レスポンダ１２はMIMO信号の受信機である。イニシエータ１１及びレスポンダ１２の各々は、多数の空間ストリームを用いたMIMO動作をサポートする単一のアレーアンテナを備える。イニシエータ１１及びレスポンダ１２の各々におけるアレーアンテナは、同時に複数のアンテナビーム／セクタを形成する。MIMO動作が行われる前に、イニシエータ１１及びレスポンダ１２の各々におけるアレーアンテナに対してアンテナビームトレーニングが適用される。アンテナビームトレーニングによって、多数のMIMO空間ストリームの送信において送信側のセクタ（ＴＸセクタ）及び受信側のセクタ（ＲＸセクタ）の最適な組み合わせが得られる。
　図２は、従来のワイヤレスシステム１における無線装置２０の構成を示すブロック図を示す。無線装置２０は、イニシエータ１１又はレスポンダ１２として動作可能である。無線装置２０は、プロセッサ２１、メモリ２２、スケジューラ２３、MIMO符号化部２４、プリコード／ビームフォーム部２５、チャネル推定部２６、送受信部２７、アレーアンテナ２８から構成される。アレーアンテナの各アンテナ素子は、送受信部２７内の複数のトランシーバとそれぞれ接続されている。
　送受信部２７は、アレーアンテナ２８を介してRF（Radio Frequency）信号を受信し、受信信号をベースバンド信号に変換し、ベースバンド信号をプロセッサ２１へ出力する。また、送受信部２７は、プロセッサ２１から受け取ったベースバンド信号をRF信号へ変換し、アレーアンテナ２８を介して送信する。プロセッサ２１は、受け取ったベースバンド信号に対して処理を行い、無線装置２０における様々な処理を実行するための機能モジュールを起動する。特に、プリコード／ビームフォーム制御部２５は、MIMOにおけるプリコード処理とともに、アレーアンテナ２８において同時に複数のアンテナビームを形成させる機能を有する。メモリ２２は、無線装置２０における動作を制御するための指示プログラム又はデータを保持する。なお、以下の説明では、簡略化のため、「アレーアンテナ」を単に「アンテナ」と称することもある。
　図３は、従来のワイヤレスシステム１におけるMIMO動作のためのアンテナビームトレーニング（MIMOトレーニング）の処理を示すフローチャートである。
　ステップ１では、イニシエータ１１は、MIMOトレーニングを開始するためのMIMOビームトレーニングメッセージを送信する。MIMOビームトレーニングメッセージには、送信側で選択されるセクタ数（ＴＸセクタ数）、受信側で選択されるセクタ数（ＲＸセクタ数）及びMIMO空間ストリーム数などのMIMOトレーニングパラメータが含まれる。
　ステップ２では、送信セクタ走査（ＴＸセクタ走査）が行われる。具体的には、イニシエータ１１は、ＴＸアンテナの全てのセクタを介して複数のトレーニングパケットを送信する。レスポンダ１２は、擬似全方向性（quasi-omni。以下、簡略のため、単に「全方向性」と呼ぶこともある）アンテナパターンに設定されたＲＸアンテナを用いてトレーニングパケットを受信する。レスポンダ１２は、受信信号品質（例えば、SNR（Signal to Noise Ratio））を記録し、良好な受信信号品質を有するＴＸセクタのセットを選択する。ステップ３では、レスポンダ１２は、選択したＴＸセクタをイニシエータ１１へフィードバックする。ステップ４では、受信セクタ走査（ＲＸセクタ走査）が行われる。具体的には、イニシエータ１１は、全方向性アンテナパターンに設定されたＴＸアンテナを用いて複数のトレーニングパケットを送信する。レスポンダ１２は、ＲＸアンテナの全てのセクタを介して複数のトレーニングパケットを受信する。レスポンダ１２は、受信信号品質を記録し、良好な受信信号品質を有するＲＸセクタのセットを選択する。
　ステップ５では、ビーム組み合わせ（セクタ組み合わせ）トレーニングが行われる。具体的には、イニシエータ１１及びレスポンダ１２は、ステップ２において選択されたＴＸセクタ、及び、ステップ４において選択されたＲＸセクタについて走査する。レスポンダ１２は、SNIR（Signal-to-Noise-plus-Interference Ratio）規範に基づいて、多数のMIMO空間ストリームに対して最適なＴＸ/ＲＸビームの組み合わせを決定する。ここで、或るＴＸ/ＲＸビームの組み合わせに対してSNIRが算出される場合、当該ＴＸ/ＲＸビームの組み合わせと同一のＲＸセクタを有する他のＴＸ/ＲＸビームの組み合わせからの送信は、当該ＴＸ/ＲＸビームの組み合わせに対して干渉として扱われる。ステップ６では、レスポンダ１２は、ステップ５において決定された最適なＴＸ/ＲＸビームの組み合わせをイニシエータ１１へフィードバックする。ステップ７では、信号品質向上のためのアンテナビームの微調整が行われる。
　ＭＩＭＯを用いる無線装置の他の構成として、例えば、参考文献１には、複数のアレーアンテナを有する無線装置が開示されている。図４は、従来のMIMOにおける他の無線装置３０の構成を示すブロック図を示す。無線装置３０は、プリコード部３１、空間等化部３２、複数のアレーアンテナ３３－１～３３－Ｎ（Ｎは２以上の整数）から構成される。特に、プリコード部３１は、各アレーアンテナ３３に対して同時にアンテナビームを形成させる機能を有する（参考文献１：Indoor Millimeter Wave MIMO: Feasibility and Performance, IEEE Transaction on Wireless Communications, p4150-p4160, Vol.10, No.12, December 2011）。
　上述したように、図２に示す無線装置２０では、１つのアレーアンテナ２８を用いて複数のアンテナビームの同時形成を実現しているのに対して、図４に示す無線装置３０では、各アレーアンテナ３３－１～３３－Ｎにおいて単一のアンテナビームをそれぞれ形成することにより、無線装置３０全体において複数（図４ではＮ個）のアンテナビームの同時形成を実現している。
　ここで、複数のアレーアンテナを有する無線装置（図４を参照）に対しても、従来のMIMO動作に対するアンテナビームトレーニング（図３を参照）が適用されることが考えられる。しかしながら、当該無線装置に対して従来のアンテナビームトレーニングを単に適用するのでは、最適なＴＸ/ＲＸビームの組み合わせとして、同一アレーアンテナによって形成される複数のセクタが選択される可能性もある。つまり、各アレーアンテナでは同時には単一のアンテナビーム（セクタ）形成（選択）可能であるにも関わらず、アンテナビームトレーニングの結果として、各ストリームの送信に使用されるアレーアンテナが重複してしまう可能性がある。この場合、MIMO動作を正常に行うことが困難になってしまう。
　（実施の形態１）
　［ワイヤレスシステムの構成］
　図５は、本開示に係るワイヤレスシステム５０におけるMIMO動作を示す。ワイヤレスシステム５０は、イニシエータ５１とレスポンダ５２とから構成される。図５に示すイニシエータ５１及びレスポンダ５２は、多数の空間ストリームを用いてMIMO動作をサポートするために、図１に示すイニシエータ１１及びレスポンダ１２と異なり、複数のアレーアンテナを備える。各アレーアンテナは、同時に１つのアンテナビーム／セクタを形成可能である。
　MIMO動作を行う前に、イニシエータ５１及びレスポンダ５２の複数のアレーアンテナに対してアンテナビームトレーニングが適用され、多数のMIMO空間ストリームの送信に対する最適なＴＸ/ＲＸビームの組み合わせが決定される。ＴＸアンテナ又はＲＸアンテナは同時に形成できるのは単一のＴＸセクタ又はＲＸセクタであるため、MIMO送信に対する最適なＴＸ/ＲＸビームの組み合わせの各々は特定のＴＸ/ＲＸアンテナペアに対応付けられる。また、ＴＸアンテナ数とＲＸアンテナ数とが同一の場合、どのＴＸアンテナ又はＲＸアンテナも１つのＴＸ/ＲＸアンテナペアに属するという意味では、最適なＴＸ/ＲＸビームの組み合わせとして決定された全てのＴＸ/ＲＸアンテナペアは重複しない。ＴＸ/ＲＸアンテナペアの重複が存在する場合、そのＴＸアンテナ及び／又はＲＸアンテナではMIMO動作を行えないためである。この場合、ＴＸアンテナ数及びＲＸアンテナ数の最小値に等しいMIMO空間ストリームの最大数はサポートされなくなる。
　［無線装置の構成］
　図６は、本開示に係るワイヤレスシステム５０におけるMIMOの無線装置１００の構成を示すブロック図である。無線装置１００は、イニシエータ５１又はレスポンダ５２として動作可能である。無線装置１００は、プロセッサ１０１、メモリ１０２、スケジューラ１０３、MIMO符号化部１０４、ビームフォーム制御部１０５、プリコード部１０６、チャネル推定部１０７、複数の送受信部１０８、複数のアレーアンテナ１０９から構成される。
　各送受信部１０８は、各アレーアンテナ１０９とそれぞれ対応付けられている。また、各送受信部１０８は、RFモジュールと、複数の位相シフト器とから構成される。各位相シフト器は、対応するアレーアンテナ１０９を構成するアンテナ素子にそれぞれ接続されている。
　各送受信部１０８は、各アレーアンテナ１０９を介してRF信号を受信し、受信信号をベースバンド信号に変換し、ベースバンド信号をプロセッサ１０１に出力する。また、各送受信部１０８は、プロセッサ１０１から受け取るベースバンド信号をRF信号に変換し、アレーアンテナ１０９を介してRF信号を送信する。
　また、各送受信部１０８において、位相シフト器は、後述するビームフォーム制御部１０５からの指示に従って、各アレーアンテナ１０９のアンテナ素子から送信される信号の位相をシフトする。これにより、各アレーアンテナ１０９において形成される単一のアンテナビーム／セクタが調整される。
　プロセッサ１０１は、受け取ったベースバンド信号に対して処理を行い、無線装置２０における様々な処理を実行するための機能モジュールを起動する。例えば、プロセッサ１０１は、アンテナビームトレーニング（ＭＩＭＯトレーニング）の際、ＴＸセクタに対するセクタレベル走査（送信セクタ走査）、ＲＸセクタに対するセクタレベル走査（受信セクタ走査）、及び、ビーム組み合わせトレーニングを実行するための処理を制御する。
　図７は、プロセッサ１０１において、アンテナビームトレーニングを行う構成部の一例を示す。図７に示すように、プロセッサ１０１は、少なくとも、送信セクタ走査部１１１、受信セクタ走査部１１２、決定部１１３を含む。
　具体的には、イニシエータ５１の送信セクタ走査部１１１は、各アレーアンテナ１０９が形成する各セクタからトレーニングパケットを送信する。また、レスポンダ５２の送信セクタ走査部１１１は、複数のＴＸアンテナ（アレーアンテナ１０９）毎に所定数のＴＸセクタのセットを選択する。
　イニシエータ５１の受信セクタ走査部１１２は、全方向性アンテナパターンに設定した各アレーアンテナ１０９からトレーニングパケットを送信する。また、レスポンダ５２の受信セクタ走査部１１２は、複数のＲＸアンテナ（アレーアンテナ１０９）毎に所定数のＲＸセクタのセットを選択する。
　イニシエータ５１の決定部１１３は、レスポンダ５２の送信セクタ走査部１１１が選択したＴＸセクタのセットの各々からトレーニングパケットを送信する。また、レスポンダ５２の決定部１１３は、ＴＸセクタのセット及びＲＸセクタのセットの中から、ＭＩＭＯ動作に使用されるＴＸセクタとＲＸセクタとの所定数のペアを決定する。決定部１１３は、この際、ペアにおいてＴＸセクタを形成するＴＸアンテナ及びＲＸセクタを形成するＲＸアンテナが、すべてのペア間で重複しないように、上記ペアを決定する。
　なお、アンテナビームトレーニングにおける上記ペアの決定方法の詳細については後述する。
　メモリ１０２は、無線装置２０における動作を制御するための指示プログラム又はデータを保持する。
　スケジューラ１０３は、送信データの各リソース（時間リソース、周波数リソース、空間リソースなど）への割当をスケジューリングする。
　MIMO符号化部１０４は、送信データに対してMIMO符号化処理を施し、MIMO伝送におけるストリーム毎のデータ信号を生成する。
　ビームフォーム制御部１０５は、各送受信部１０８が有する複数の位相シフト器に対する位相を調整することにより、各アレーアンテナ１０９が形成する単一のアンテナビーム／セクタを制御する。ここで、複数のアンテナビーム／セクタを同時に形成するために、図２に示すプリコード／ビームフォーム制御部２５が単一のアレーアンテナを制御したのに対して、ビームフォーム制御部１０５は複数のアレーアンテナ１０９（位相シフト器）をそれぞれ制御する。
　プリコード部１０６は、MIMO動作において、例えば、チャネル推定部１０７が推定したチャネル推定値を用いて各ストリームのデータ信号に対してプリコーディング処理を施す。
　チャネル推定部１０７は、自機のアレーアンテナ１０９の各アンテナ素子と、通信相手のアレーアンテナの各アンテナ素子との間のチャネル推定を行う。
　［ワイヤレスシステム５０におけるアンテナビームトレーニングの動作］
　次に、本開示に係るアンテナビームトレーニング（MIMOトレーニング）について説明する。
　図８は、ワイヤレスシステム５０におけるMIMO動作のためのアンテナビームトレーニングの処理を示すフローチャートである。図８では、イニシエータ５１はMIMO信号の送信機であり、レスポンダ５２はMIMO信号の受信機である。なお、レスポンダ５２がMIMO信号の送信機であり、イニシエータ５１がMIMO信号の受信機であってもよい。
　ステップ１０１では、イニシエータ５１は、MIMOトレーニング処理を開始するためのMIMOビームトレーニングメッセージをレスポンダ５２へ送信する。MIMOビームトレーニングメッセージには、MIMO動作での決定すべきＴＸ/ＲＸビームの組み合わせ数Ｎなどを含むMIMOトレーニングパラメータが含まれる。本実施形態では、‘Ｎ’は、MIMO空間ストリーム数と同数である。あるいは、‘Ｎ’はＴＸアンテナ数及びＲＸアンテナ数のうち最小の値としてもよい。
　図９は、MIMOビームトレーニングメッセージを送信するフレームフォーマットの構成例を示す。図９では、MIMOビームトレーニングメッセージを通知するためのインフォメーションエレメント（IE：Information Element）（ビームトレーニングＩＥ）が定義される。ビームトレーニングＩＥは、ＩＥを識別するためのＩＤ（Element ID）を示すフィールドと、ＩＥの長さ（Length）を示すフィールドと、MIMOビームトレーニングメッセージの内容を示すフィールドと、から構成される。また、図９に示すMIMOビームトレーニングメッセージのフィールドには、MIMO空間ストリーム数、選択されるＴＸセクタ数、選択されるＲＸセクタ数、及び、予備（Reserved）の領域が含まれる。図９に示すビームトレーニングＩＥは、例えば、BRP（Beamforming Report Poll）フレーム等に含めて送信されてもよい。なお、MIMOビームトレーニングメッセージの送信方法としては、図９に示すようなＩＥに限定されず、例えば、MIMOビームトレーニングメッセージ専用のマネジメントフレームを用いて送信されてもよい。
　図８に戻り、ステップ１０２では、ＴＸセクタ走査が行われる。具体的には、ＴＸセクタ走査の間、イニシエータ５１は、複数のトレーニングパケットをレスポンダ５２へ送信する。各トレーニングパケットは、受信側が単に受信信号品質（例えばSNR）を測定するために、データペイロードを有さないパケットである。また、トレーニングパケットは、全てのＴＸアンテナの全てのＴＸセクタを介して送信される。各セクタからそれぞれ送信されるパケットには、連続するトレーニングパケット間の送信ギャップが設けられている。レスポンダ５２は、全方向性アンテナパターンに設定された各ＲＸアンテナを用いてトレーニングパケットを受信する。
　ステップ１０３では、レスポンダ５２は、各受信信号の品質を記録し、良好な受信信号品質を有する、ＴＸアンテナ毎のＴＸセクタのセット（候補）を選択する。ＴＸセクタのセットは後続するビーム組み合わせトレーニングに使用される。
　ステップ１０４では、レスポンダ５２は、ステップ１０３において選択されたＴＸセクタをイニシエータ５１へフィードバックする。
　ステップ１０５では、ＲＸセクタ走査が行われる。具体的には、ＲＸセクタ走査の間、イニシエータ５１は、全方向性アンテナパターンに設定された各ＴＸアンテナを用いて、複数のトレーニングパケットをレスポンダ５２へ送信する。レスポンダ５２は、全てのＲＸアンテナの全てのＲＸセクタを介してトレーニングパケットを受信する。
　ステップ１０６では、レスポンダ５２は、各受信信号の品質を記録し、良好な受信信号品質を有する、ＲＸアンテナ毎のＲＸセクタのセット（候補）を選択する。ＲＸセクタのセットは後続するビーム組み合わせトレーニングに使用する。
　ステップ１０７では、レスポンダ５２は、ステップ１０６において選択されたＲＸセクタの数をイニシエータ５１へフィードバックする。
　ステップ１０８では、イニシエータ５１及びレスポンダ５２は、ステップ１０２で選択されたＴＸセクタのセット及びステップ１０４で選択されたＲＸセクタのセットを用いて、ビーム組み合わせトレーニングを行う。ここで、イニシエータ５１にはステップ１０７において、選択されたＲＸセクタの数が通知されているので、イニシエータ５１は、選択されたＴＸセクタの各々を介して送信すべきトレーニングパケットの数を知っている。レスポンダ５２は、ビーム組み合わせトレーニングの間、採りうる全てのＴＸ/ＲＸセクタの組み合わせに対して測定した受信信号品質を記録する。
　ステップ１０９では、レスポンダ５２は、或る規範に従って、MIMO動作に対するＮ個の最適なＴＸ/ＲＸビームの組み合わせ、及び、対応するＮ個のＴＸ/ＲＸアンテナペアを決定する。なお、Ｎ個の組み合わせの間では、ＴＸ/ＲＸアンテナペアを構成するアンテナは重複しない。換言すると、レスポンダ５２は、Ｎ個の最適なＴＸ/ＲＸビームの組み合わせに対応するＮ個の重複しないＴＸ/ＲＸアンテナペアを決定する。
　例えば、Ｎ個の最適なＴＸ/ＲＸビームの組み合わせ、及び、対応するＮ個の重複しないＴＸ/ＲＸアンテナペアは、SNIR規範に従って決定されてもよい。ＴＸアンテナｉのＴＸセクタｋ及びＲＸアンテナｊのＲＸセクタｌで構成されるＴＸ/ＲＸビームの組み合わせに対するSNIRは、次式によって表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、Nant (ＴＸ)及びNant (ＲＸ)はＴＸアンテナ数及びＲＸアンテナ数をそれぞれ表す。S(i:k,j:l)はＴＸアンテナｉのＴＸセクタｋから送信され、ＲＸアンテナｊのＲＸセクタｌで受信された信号の受信信号パワーを表す。S－(m,j:l)はＴＸアンテナｍのＴＸセクタから送信され、ＲＸアンテナｊのＲＸセクタｌで受信された信号の平均受信信号パワーを表す。N(j:l)はＲＸアンテナｊのＲＸセクタｌでのノイズパワーを表す。
　１番目のＴＸ/ＲＸセクタの組み合わせに対してSNIRが算出されるとき、２番目のＴＸ/ＲＸセクタの組み合わせによる送信は、次の両方の条件を満たす場合には干渉として扱われる。
　条件１：１番目及び２番目のＴＸ/ＲＸセクタの組み合わせにおいてＲＸアンテナ及びＲＸセクタが同一である。
　条件２：１番目及び２番目のＴＸ/ＲＸセクタの組み合わせにおいてＴＸアンテナが異なる。
　ステップ１１０では、レスポンダ５２は、Ｎ個の最適なＴＸ/ＲＸビームの組み合わせに対応するＴＸセクタ、及び、他の関連するパラメータをイニシエータ５１へフィードバックする。関連するパラメータには、例えば、Ｎ個のＴＸ/ＲＸビームの組み合わせに対応する受信信号品質などが含まれる。
　ステップ１１１では、イニシエータ５１及びレスポンダ５２は、指向精度及び信号品質の向上のためにアンテナビームを微調整するビーム微調整処理を行う。
　［ＴＸ/ＲＸビームの組み合わせの決定方法］
　次に、Ｎ個の最適なＴＸ/ＲＸビームの組み合わせ及び対応するＮ個の重複しないＴＸ/ＲＸアンテナペアの決定方法（図８のステップ１０９）について詳細に説明する。図１０は、当該決定方法の処理を示すフローチャートである。
　図１０において、ステップ１９１では、レスポンダ５２は、全ての採りうるＴＸ/ＲＸセクタの組み合わせに対するSNIRを算出する。また、カウンタｉが０に初期化される。
　ステップ１９２では、レスポンダ５２は、最も大きいSNIRを有するＴＸ/ＲＸセクタの組み合わせをｉ番目の最適なＴＸ/ＲＸビームの組み合わせに決定する。また、レスポンダ５２は、ｉ番目の最適なＴＸ/ＲＸビームの組み合わせに対応するＴＸアンテナとＲＸアンテナの組み合わせをｉ番目のＴＸ/ＲＸアンテナペアに決定する。
　ステップ１９３では、レスポンダ５２は、ステップ１９１で算出されたSNIRのうち、ｉ番目のＴＸ/ＲＸアンテナペアに含まれるＴＸアンテナ及びＲＸアンテナに関連する全てのSNIRを、次回以降のＴＸ/ＲＸビームの組み合わせの決定処理における選択対象から除外する。
　ステップ１９４では、カウンタｉが１、インクリメントされる。
　ステップ１９５では、レスポンダ５２は、カウンタｉがＮより小さい場合にはステップ１９２の処理に戻り、カウンタｉがＮ以上の場合には処理を終了する。
　このようにして、本実施の形態におけるMIMO動作のためのＮ個の最適なＴＸ/ＲＸビームの組み合わせに、重複しないＴＸ/ＲＸアンテナペアを確実に含ませることができる。これにより、図５に示すワイヤレスシステム５０は正常にMIMO動作を行うことが可能となる。
　［ＴＸ/ＲＸビームの組み合わせ決定の具体例］
　図１１～図１３は、ＴＸ/ＲＸビームの組み合わせ決定の具体例を示す。なお、図１１～図１３では、ＴＸアンテナ数及びＲＸアンテナ数を４個とし、各アンテナのセクタ数（アンテナパターン数）を１６個とする。
　図１１は、本実施の形態に係るＴＸセクタ走査処理の具体例を示す。図１１に示すように、イニシエータ５１は、ＴＸアンテナ０～ＴＸアンテナ３の各々の１６個のＴＸセクタ（ＴＸアンテナパターン）を介してトレーニングパケットを送信する。
　また、図１１に示すように、レスポンダ５２は、全方向性アンテナパターン（quasi-omni pattern）に設定された４個のＲＸアンテナの各々においてトレーニングパケットを受信する。そして、レスポンダ５２は、良好な受信信号品質を有する２個のＴＸセクタをＴＸアンテナ毎に選択する。例えば、図１１では、レスポンダ５２は、ＴＸアンテナ０のＴＸセクタ０，１５を選択し、ＴＸアンテナ１のＴＸセクタ２，１３を選択し、ＴＸアンテナ２のＴＸセクタ４，１１を選択し、ＴＸアンテナ３のＴＸセクタ６，９を選択する。なお、ＴＸアンテナ毎に選択されるＴＸセクタ数は、MIMOビームトレーニングメッセージによって通知されてもよく、レスポンダ５２が決定してもよい。
　図１２は、本実施の形態に係るＲＸセクタ走査処理の具体例を示す。図１２に示すように、イニシエータ５１は、全方向性アンテナパターンに設定された４個のＴＸアンテナの各々においてトレーニングパケットを送信する。
　また、図１２に示すように、レスポンダ５２は、ＲＸアンテナ０～ＲＸアンテナ３の各々の１６個のＲＸセクタ（ＲＸアンテナパターン）を介してトレーニングパケットを受信する。そして、レスポンダ５２は、良好な受信信号品質を有する２個のＲＸセクタをＲＸアンテナ毎に選択する。例えば、図１２では、レスポンダ５２は、ＲＸアンテナ０のＲＸセクタ３，１２を選択し、ＲＸアンテナ１のＴＸセクタ７，１１を選択し、ＲＸアンテナ２のＲＸセクタ５，１３を選択し、ＲＸアンテナ３のＲＸセクタ６，１５を選択する。なお、ＲＸアンテナ毎に選択されるＲＸセクタ数は、MIMOビームトレーニングメッセージによって通知されてもよく、レスポンダ５２が決定してもよい。
　図１３Ａは、ビーム組み合わせトレーニングの具体例を示す。イニシエータ５１は、ＴＸセクタ走査において選択されたＴＸセクタ（図１１）を介してトレーニングパケットを送信し、レスポンダ５２は、ＲＸセクタ走査において選択されたＲＸセクタ（図１２）を介してトレーニングパケットを受信する。そして、レスポンダ５２は、全ての採りうるＴＸ/ＲＸセクタの組み合わせに対して、例えば式（１）に従ってSNIRを算出する。例えば、図１３Ａに示すように、レスポンダ５２は、選択された８個のＴＸセクタ及び８個のＲＸセクタを用いて採りうる全６４通りのＴＸ/ＲＸセクタの組み合わせに対して、図１３Ｂに示すようにSNIRを算出する。
　そして、レスポンダ５２は、Ｎ個の最適なＴＸ/ＲＸビームの組み合わせ、及び、対応するＮ個のＴＸ/ＲＸアンテナペアを決定する。図１３Ｂでは、Ｎ＝４とする。なお、Ｎは例えば、MIMOビームトレーニングメッセージによって通知されてもよい。
　例えば、図１３Ｂにおいて、６４個のSNIRのうち、ＴＸアンテナ０のＴＸセクタ１５と、ＲＸアンテナ１のＲＸセクタ７との組み合わせに対するSNIR0:15,1:7が最も大きいとする。この場合、レスポンダ５２は、ＴＸアンテナ０のＴＸセクタ１５と、ＲＸアンテナ１のＲＸセクタ７との組み合わせを、１番目の最適なＴＸ/ＲＸビームの組み合わせ、及び、対応するＴＸ/ＲＸアンテナペアとして決定する。
　また、レスポンダ５２は、ＴＸアンテナ０及びＲＸアンテナ１に関連する全てのSNIRを、次回以降のＴＸ/ＲＸビームの組み合わせの決定処理における選択対象から除外する。つまり、当該選択対象には、ＴＸアンテナ１，２，３、及び、ＲＸアンテナ０，２，３に関連するSNIRが含まれる。そして、レスポンダ５２は、一部のSNIRが除外された選択対象の中から、２番目の最適なＴＸ/ＲＸビームの組み合わせを決定する。レスポンダ５２は、３番目及び４番目の最適なＴＸ/ＲＸビームの組み合わせを決定する際にも同様の処理を行う。
　これにより、図１３Ｂでは、ＴＸアンテナ０のＴＸセクタ１５とＲＸアンテナ１のＲＸセクタ７との組み合わせ、ＴＸアンテナ１のＴＸセクタ１３とＲＸアンテナ０のＲＸセクタ３との組み合わせ、ＴＸアンテナ２のＴＸセクタ４とＲＸアンテナ３のＲＸセクタ６との組み合わせ、ＴＸアンテナ３のＴＸセクタ６とＲＸアンテナ２のＲＸセクタ５との組み合わせ、がMIMO動作時に使用される。
　このようにして、最適なＴＸ/ＲＸビームの組み合わせとして選択されたセクタに対応するＴＸアンテナ及びＲＸアンテナは、他の最適なＴＸ/ＲＸビームの組み合わせに対応するTXアンテナ／ＲＸアンテナとして選択されることがなくなる。すなわち、Ｎ個の最適なＴＸ/ＲＸビームの組み合わせの各々においてＴＸアンテナ又はＲＸアンテナは重複しない。
　［アンテナビームトレーニング処理のフロー］
　図１４は、本実施の形態に係るワイヤレスシステム５０におけるMIMO動作のためのアンテナビームトレーニングの処理を示すフローチャートである。なお、図１４において、従来（図３）と同様の処理については同一符号を付し、その説明を省略する。
　ステップ２０１では、レスポンダ５２は、ステップ４において選択したＲＸセクタの数をイニシエータ５１にフィードバックする。
　ステップ２０２では、イニシエータ５１及びレスポンダ５２は、ステップ２で選択されたＴＸセクタのセット及びステップ４で選択されたＲＸセクタのセットの双方を用いて、ビーム組み合わせトレーニングを行う。レスポンダ５２は、或る規範（例えばSNIR）に従って、MIMO動作に対するＮ個の最適なＴＸ/ＲＸビームの組み合わせ、及び、対応するN個の重複しないＴＸ/ＲＸアンテナペアを決定する。
　ステップ２０３では、レスポンダ５２は、ステップ２０２で決定したＮ個の最適なＴＸ/ＲＸビームの組み合わせに対応するＴＸセクタ及び他の関連するパラメータをイニシエータ５１へフィードバックする。
　このようにして、本実施の形態では、レスポンダ５２は、MIMO動作のためのアンテナビームトレーニングにおいて、良好な受信信号品質を有するＴＸ/ＲＸアンテナペアを複数選択する際、既に選択されたＴＸ/ＲＸアンテナペアを構成するＴＸアンテナ及びＲＸアンテナを選択対象から除外する。こうすることで、MIMO動作時に使用される所定数（Ｎ個）の最適なＴＸ/ＲＸアンテナペア間では、構成するＴＸアンテナ及びＲＸアンテナは重複しない。換言すると、各ＴＸアンテナ及び各ＲＸアンテナは、選択されたＴＸ/ＲＸアンテナペア（ＴＸ/ＲＸビームの組み合わせ）のうちの何れか１つの組み合わせに含まれる。これにより、同時に単一のアンテナビーム／セクタを形成する各ＴＸアンテナ及び各ＲＸアンテナを用いて、ＭＩＭＯ動作を行うことが可能となる。
　よって、本実施の形態によれば、複数のアレーアンテナを有する無線装置において、最適なＴＸ/ＲＸビームの組み合わせを適切に決定して、MIMO動作を正常に行うことができる。
　なお、本実施の形態では、無線装置１００を用いる場合について説明したが、無線装置の構成はこれに限定されるものではない。例えば、図１５は、ワイヤレスシステム５０におけるMIMOの他の無線装置１００ａの構成を示すブロック図である。なお、図１５に示す無線装置１００ａにおいて、無線装置２０（図２）又は無線装置１００（図６）と同一処理を行う構成部には同一符号を付し、その説明を省略する。無線装置１００ａは、イニシエータ５１又はレスポンダ５２として動作可能である。
　無線装置１００では、各アレーアンテナ１０９に対応する送受信部１０８において１つのRFモジュールが備えられたのに対して、無線装置１００ａでは、各アレーアンテナ１０９に対応する送受信部１０８ａには、各アンテナ素子にそれぞれ接続されたトランシーバが備えられている。各トランシーバにはRFモジュールが含まれる。
　また、無線装置２０では、プリコード／ビームフォーム制御部２５は１つのアレーアンテナに対して複数のアンテナビーム／セクタを同時に形成するように制御するのに対して、無線装置１００ａでは、プリコード／ビームフォーム制御部２５ａは、１つのアレーアンテナ１０９に対して単一のアンテナビーム／セクタを形成するように制御する。
　無線装置１００ａを用いる場合でも、上記実施の形態と同様にしてMIMOアンテナビームトレーニングを行い、MIMO動作を正常に行うことができる。
　（実施の形態２）
　本実施の形態に係るシステム及び無線装置の基本構成は、実施の形態１と同様であるので、図５（ワイヤレスシステム５０）と図６（無線装置１００）を援用して説明する。
　ただし、本実施の形態では、図７に示すプロセッサ１０１における、送信セクタ走査部１１１、受信セクタ走査部１１２及び決定部１１３の動作が異なる。
　具体的には、本実施の形態に係るレスポンダ５２の送信セクタ走査部１１１は、複数のＴＸアンテナ及び複数のＲＸアンテナの中からＭＩＭＯ動作での各ストリームを送受信する所定数のアンテナペアを決定する。この際、送信セクタ走査部１１１は、アンテナペアを構成するＴＸアンテナ及びＲＸアンテナが、すべてのアンテナペア間で重複しないように、アンテナペアを決定する。また、送信セクタ走査部１１１は、実施の形態１と同様、複数のＴＸアンテナ毎に所定数のＴＸセクタのセットを選択する。
　レスポンダ５２の受信セクタ走査部１１２は、決定されたアンテナペア毎に、複数のＲＸアンテナ毎の所定数のＲＸセクタのセットを選択する。つまり、イニシエータ５１の受信セクタ走査部１１２は、各アンテナペアのＴＸアンテナからＲＸアンテナに対するトレーニングパケットを送信する。
　レスポンダ５２の決定部１１３は、ＴＸセクタのセット及びＲＸセクタのセットの中から、ＭＩＭＯ動作に使用されるＴＸセクタとＲＸセクタとの１つのペアをアンテナペア毎に選択することにより、所定数のペアを決定する。つまり、イニシエータ５１の決定部１１３は、アンテナペア毎に選択されたＴＸセクタのセットからＲＸセクタのセットに対するトレーニングパケットを送信する。
　図１６は、本実施の形態に係るワイヤレスシステム５０におけるMIMO動作のためのアンテナビームトレーニングの処理を示すフローチャートである。なお、図１６において、実施の形態１（図８）と同一の処理には同一符号を付し、その説明を省略する。
　図１６において、ステップ３０１では、レスポンダ５２は、所定の規範に従って、Ｎ個の重複しないＴＸ/ＲＸアンテナペアを決定する。例えば、レスポンダ５２は、SNIR規範に従って、Ｎ個のＴＸ/ＲＸアンテナペアを決定してもよい。例えば、ＴＸアンテナｉ及びＲＸアンテナｊで構成されるＴＸ/ＲＸアンテナペアに対するSNIRは、次式によって表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　ここで、S－(i,j)はＴＸアンテナｉのＴＸセクタから送信され、ＲＸアンテナｊで受信された信号の平均受信信号パワーを表す。N(j)はＲＸアンテナｊでの平均ノイズパワーを表す。ここで、或るＴＸ/ＲＸアンテナペアに対してSNIRが算出されるとき、同一のＲＸアンテナ及び異なるＴＸアンテナを含む他のＴＸ/ＲＸアンテナペアによる送信は干渉として扱われる。
　ステップ３０２では、レスポンダ５２は、ステップ３０１において決定したＴＸ/ＲＸアンテナペア毎に、ＴＸアンテナ毎のＴＸセクタのセット（候補）を選択する。ＴＸセクタのセットは後続するビーム組み合わせトレーニングに使用される。
　ステップ３０３では、レスポンダ５２は、ステップ３０２において選択された、ＴＸ/ＲＸアンテナペア毎のＴＸセクタをイニシエータ５１へフィードバックする。
　ステップ３０４では、ＴＸ/ＲＸアンテナペア毎のＲＸセクタ走査が行われる。具体的には、ＲＸセクタ走査の間、イニシエータ５１は、全方向性アンテナパターンに設定された各ＴＸアンテナを用いて、複数のトレーニングパケットをレスポンダ５２へ送信する。レスポンダ５２は、各ＴＸアンテナに対してペアになっているＲＸアンテナの全てのＲＸセクタを介してトレーニングパケットを受信する。
　ステップ３０５では、レスポンダ５２は、各受信信号の品質を記録し、良好な受信信号品質を有するＲＸセクタのセット（候補）をＴＸ/ＲＸアンテナペア毎に選択する。ＲＸセクタのセットは後続するビーム組み合わせトレーニングに使用する。
　ステップ３０６では、レスポンダ５２は、ステップ３０４において選択されたＴＸ/ＲＸアンテナペア毎のＲＸセクタの数をイニシエータ５１へフィードバックする。
　ステップ３０７では、イニシエータ５１及びレスポンダ５２は、ステップ３０２で選択されたＴＸセクタのセット及びステップ３０５で選択されたＲＸセクタのセットの双方を用いて、ビーム組み合わせトレーニングを行う。ここで、イニシエータ５１にはステップ３０６において、選択されたＲＸセクタの数が通知されているので、イニシエータ５１は、選択されたＴＸセクタの各々を介して送信すべきトレーニングパケットの数を知っている。レスポンダ５２は、ＴＸ/ＲＸアンテナペアの各々に対して、受信信号品質を記録する。
　ステップ３０８では、レスポンダ５２は、或る規範に従って、ＴＸ/ＲＸアンテナペア毎（つまり、Ｎ個）の最適なＴＸ/ＲＸビームの組み合わせを決定する。なお、Ｎ個の組み合わせの間では、ＴＸ/ＲＸアンテナペアを構成するアンテナは重複しない。換言すると、レスポンダ５２は、N個の最適なＴＸ/ＲＸビームの組み合わせに対応するＮ個の重複しないＴＸ/ＲＸアンテナペアを決定する。
　［重複しないＴＸ/ＲＸアンテナペアの決定方法］
　次に、Ｎ個の重複しないＴＸ/ＲＸアンテナペアの決定方法（図１６のステップ３０１）について詳細に説明する。図１７は、当該決定方法の処理を示すフローチャートである。
　図１７において、レスポンダ５２は、ステップ３１１では、全ての採りうるＴＸ/ＲＸアンテナの組み合わせに対するSNIRを算出する。また、カウンタｉが０に初期化される。
　ステップ３１２では、レスポンダ５２は、最も大きいSNIRを有するＴＸ/ＲＸアンテナの組み合わせをｉ番目の重複しないＴＸ/ＲＸアンテナペアに決定する。
　ステップ３１３では、レスポンダ５２は、ステップ３１１で算出されたSNIRのうち、ｉ番目のＴＸ/ＲＸアンテナペアに含まれるＴＸアンテナ及びＲＸアンテナに関連する全てのSNIRを、次回以降のＴＸ/ＲＸアンテナペアの決定処理における選択対象から除外する。
　ステップ３１４では、カウンタｉが１、インクリメントされる。
　ステップ３１５では、レスポンダ５２は、カウンタｉがＮより小さい場合にはステップ３１２の処理に戻り、カウンタｉがＮ以上の場合には処理を終了する。
　これにより、本実施の形態におけるMIMO動作のためのＮ個のＴＸ/ＲＸアンテナペア間では、ＴＸアンテナ及びＲＸアンテナを確実に重複させないようにすることができる。これにより、図５に示すワイヤレスシステム５０は正常にMIMO動作を行うことが可能となる。
　［ＴＸ/ＲＸアンテナペア決定の具体例］
　図１８～図２１は、ＴＸ/ＲＸアンテナペア決定の具体例を示す。なお、図１８～図２１では、ＴＸアンテナ数及びＲＸアンテナ数を４個とし、各アンテナのセクタ数（アンテナパターン数）を１６個とする。
　図１８は、本実施の形態に係るＴＸセクタ走査処理の具体例を示す。図１８に示すように、イニシエータ５１は、ＴＸアンテナ０～ＴＸアンテナ３の各々の１６個のＲＸセクタ（ＴＸアンテナパターン）を介してトレーニングパケットを送信する。
　また、図１８に示すように、レスポンダ５２は、全方向性アンテナパターンに設定された４個のＲＸアンテナの各々においてトレーニングパケットを受信する。そして、レスポンダ５２は、図１９に示すように、式（２）に従って、全１６通りのＴＸ/ＲＸアンテナの組み合わせに対してSNIRを算出する。そして、レスポンダ５２は、例えば、図１７に示す決定方法に従って、４個の重複しないＴＸ/ＲＸアンテナペアを決定する。例えば、図１８及び図１９では、レスポンダ５２は、ＴＸアンテナ０とＲＸアンテナ１のペア、ＴＸアンテナ１とＲＸアンテナ０のペア、ＴＸアンテナ２とＲＸアンテナ３のペア、ＴＸアンテナ３とＲＸアンテナ２のペアを決定する。なお、ＴＸアンテナペアの数は、MIMOビームトレーニングメッセージによって通知される最適なＴＸ/ＲＸビームの組み合わせの数と等しい。
　次いで、レスポンダ５２は、受信信号品質（SNIR）に基づいて、ＴＸ/ＲＸアンテナペア毎に２つのＴＸセクタを選択する。例えば、図１８では、レスポンダ５２は、ＴＸアンテナ０とＲＸアンテナ１のペアに対してＴＸセクタ０，１５を選択し、ＴＸアンテナ１とＲＸアンテナ０のペアに対してＴＸセクタ２，１３を選択し、ＴＸアンテナ２とＲＸアンテナ３のペアに対してＴＸセクタ４，１１を選択し、ＴＸアンテナ３とＲＸアンテナ２のペアに対してＴＸセクタ６，９を選択する。なお、ＴＸアンテナ毎に選択されるＴＸセクタ数は、MIMOビームトレーニングメッセージによって通知されてもよく、レスポンダ５２が決定してもよい。
　図２０は、本実施の形態に係るＲＸセクタ走査処理の具体例を示す。図２０に示すように、イニシエータ５１は、各TX/RXアンテナペアに対して、全方向性アンテナパターンに設定されたＴＸアンテナを介してトレーニングパケットを送信する。
　また、図２０に示すように、レスポンダ５２は、各ＴＸアンテナのペアであるＲＸアンテナの１６個のＲＸセクタ（ＲＸアンテナパターン）を介してトレーニングパケットを受信する。例えば、図２０では、レスポンダ５２は、ＴＸアンテナ０から送信されたトレーニングパケットを、ペアであるＲＸアンテナ１のＲＸセクタ０～１５を介して受信する。同様に、レスポンダ５２は、ＴＸアンテナ１から送信されたトレーニングパケットを、ペアであるＲＸアンテナ０のＲＸセクタ０～１５を介して受信する。ＴＸアンテナ２，３及びＲＸアンテナ２，３についても同様である。
　そして、レスポンダ５２は、各ＴＸアンテナとペアであるＲＸアンテナ毎に良好な受信信号品質を有する２個のＲＸセクタを選択する。例えば、図２０では、レスポンダ５２は、ＴＸアンテナ０とＲＸアンテナ１とのペアに対してＲＸセクタ３，１２を選択し、ＴＸアンテナ１とＲＸアンテナ０とのペアに対してＲＸセクタ７，１１を選択し、ＴＸアンテナ２とＲＸアンテナ３とのペアに対してＲＸセクタ５，１３を選択し、ＴＸアンテナ３とＲＸアンテナ２とのペアに対してＲＸセクタ６，１５を選択する。なお、ＲＸアンテナ毎に選択されるＲＸセクタ数は、MIMOビームトレーニングメッセージによって通知されてもよく、レスポンダ５２が決定してもよい。
　図２１Ａは、本実施の形態に係るビーム組み合わせトレーニングの具体例を示す。イニシエータ５１は、４個のTX/RXアンテナペアに対して、ＴＸセクタ走査において選択されたＴＸセクタ（図１８）を介してトレーニングパケットを送信し、レスポンダ５２は、ＲＸセクタ走査において選択されたＲＸセクタ（図２０）を介してトレーニングパケットを受信する。例えば、ＴＸアンテナ０とＲＸアンテナ１とから構成されるTX/RXアンテナペアに対して、イニシエータ５１は、ＴＸアンテナのＴＸセクタ０，１５を介してトレーニングパケットを送信し、レスポンダ５２は、ＲＸアンテナ１のＲＸセクタ７，１１を介してトレーニングパケットを受信する。他のTX/RXアンテナペアについても同様である。
　そして、レスポンダ５２は、各TX/RXアンテナペア毎に全ての採りうるＴＸ/ＲＸセクタの組み合わせに対して、例えば式（１）に従ってSNIRを算出する。例えば、図２１Ａに示すように、レスポンダ５２は、TX/RXアンテナペア毎に選択された２個のＴＸセクタ及び２個のＲＸセクタを用いて採りうる全４通りのＴＸ/ＲＸセクタの組み合わせ（すなわち、合計１６通り）に対して、図２１Ｂに示すようにSNIRを算出する。
　そして、レスポンダ５２は、TX/RXアンテナペア毎に最適なＴＸ/ＲＸビームの組み合わせを決定する。例えば、図２１Ｂでは、ＴＸアンテナ０のＴＸセクタ１５とＲＸアンテナ１のＲＸセクタ７の組み合わせ、ＴＸアンテナ１のＴＸセクタ１３とＲＸアンテナ０のＲＸセクタ３の組み合わせ、ＴＸアンテナ２のＴＸセクタ４とＲＸアンテナ３のＲＸセクタ６の組み合わせ、ＴＸアンテナ３のＴＸセクタ６とＲＸアンテナ２のＲＸセクタ５の組み合わせ、が最適なTX/RXビームの組み合わせとして決定される。
　ここで、本実施の形態（図２０）におけるRXセクタ走査処理と、実施の形態１（図１２）におけるRXセクタ走査処理とを比較する。実施の形態１では、各ＴＸアンテナに対して全てのＲＸアンテナの全てのＲＸセクタに関する走査処理が行われている。これに対して、本実施の形態では、各ＴＸアンテナとペアになっているＲＸアンテナの全てのＲＸセクタに関する走査処理が行われている。すなわち、本実施の形態によれば、実施の形態１と比較して、ＲＸセクタ走査処理の処理量を削減することができる。
　また、本実施の形態（図２１Ａ及び図２１Ｂ）におけるビーム組み合わせトレーニングと、実施の形態１（図１３Ａ及び図１３Ｂ）におけるビーム組み合わせトレーニングとを比較する。実施の形態１では、TXセクタ走査により選択されたＴＸセクタと、RXセクタ走査により選択されたＲＸセクタの全ての組み合わせについてSNIRを用いた選択処理が行われている。これに対して、本実施の形態では、各TX/RXアンテナペアにおいて選択されたＴＸセクタとＲＸセクタとの組み合わせに対してSNIRを用いた選択処理が行われている。すなわち、本実施の形態によれば、実施の形態１と比較して、ビーム組み合わせトレーニングの処理量を削減することができる。
　［アンテナビームトレーニング処理のフロー］
　図２２は、本実施の形態に係るワイヤレスシステム５０におけるMIMO動作のためのアンテナビームトレーニングの処理を示すフローチャートである。なお、図２２において、従来（図３）又は実施の形態１（図１４）と同様の処理については同一符号を付し、その説明を省略する。
　ステップ４０１では、ＴＸセクタ走査が行われる。具体的には、イニシエータ５１は、ＴＸアンテナの全てのセクタを介して複数のトレーニングパケットを送信し、レスポンダ５２は、全方向性アンテナパターンに設定されたＲＸアンテナを用いてトレーニングパケットを受信する。そして、レスポンダ５２は、Ｎ個の重複しないTX/RXアンテナペアを決定する。また、レスポンダ５２は、TX/RXアンテナペア毎に、良好な受信信号品質を有するＴＸセクタのセットを選択する。
　ステップ４０２では、レスポンダ５２は、ステップ４０１で選択したTX/RXアンテナペア毎のＴＸセクタをイニシエータ５１へフィードバックする。
　ステップ４０３では、ＲＸセクタ走査が行われる。具体的には、イニシエータ５１は、Ｎ個のTX/RXアンテナペアの各々に対して、全方向性アンテナパターンに設定されたＴＸアンテナを用いて複数のトレーニングパケットを送信し、レスポンダ１２は、ペアとなるＲＸアンテナの全てのセクタを介して複数のトレーニングパケットを受信する。レスポンダ５２は、TX/RXアンテナペア毎に、良好な受信信号品質を有するＲＸセクタのセットを選択する。
　ステップ４０４では、レスポンダ５２は、ステップ４０３で選択したTX/RXアンテナペア毎のＲＸセクタの数をイニシエータ５１にフィードバックする。
　ステップ４０５では、イニシエータ５１及びレスポンダ５２は、ステップ４０１で選択されたＴＸセクタのセット及びステップ４０３で選択されたＲＸセクタのセットの双方を用いて、ビーム組み合わせトレーニングを行う。レスポンダ５２は、受信信号品質に基づいて、MIMO動作に対するN個の最適なＴＸ/ＲＸビームの組み合わせを決定する。
　このようにして、本実施の形態では、レスポンダ５２は、TXセクタ走査時において、良好な受信信号品質を有するＴＸ/ＲＸアンテナペアを複数選択する際、既に選択されたＴＸ/ＲＸアンテナペアを構成するＴＸアンテナ及びＲＸアンテナを、選択対象から除外する。こうすることで、MIMO動作に使用される所定数（N個）の最適なＴＸ/ＲＸアンテナペアを構成するＴＸアンテナ及びＲＸアンテナは、ＴＸ/ＲＸアンテナペア間で重複しない。これにより、同時に単一のアンテナビーム／セクタを形成する各ＴＸアンテナ及び各ＲＸアンテナを用いて、ＭＩＭＯ動作を行うことが可能となる。
　よって、本実施の形態によれば、実施の形態１と同様、複数のアレーアンテナを有する無線装置において、最適なＴＸ/ＲＸビームの組み合わせを適切に決定して、MIMO動作を正常に行うことができる。
　また、実施の形態１（図８）と本実施の形態（図１６）とを比較すると、Ｎ個の最適なTX/RXビームの組み合わせ、及び、対応するTX/RXアンテナペアは、実施の形態１では同一のフェーズ（ビーム組み合わせトレーニング）において行われるのに対して、本実施の形態では、別々のフェーズ（TXセクタ走査、及び、ビーム組み合わせトレーニング）において行われる。本実施の形態によれば、重複しないTX/RXアンテナペアは、TXセクタ走査時に決定される。そして、以降の処理であるRXセクタ走査、及び、ビーム組み合わせトレーニングは、決定されたTX/RXアンテナペア毎に行われる。つまり、Ｎ個の重複しないTX/RXアンテナペア毎に最適なTX/RXビームの組み合わせが決定される。これにより、実施の形態１と比較して、RXセクタ走査及びビーム組み合わせトレーニングでは、トレーニングパケット数、又は、SNIR算出などの処理を必要最小限に抑えることができる。よって、MIMO動作に対するビームトレーニングの速度を向上させることができる。
　（実施の形態３）
　本実施の形態に係るシステム及び無線装置の基本構成は、実施の形態１と同様であるので、図５（ワイヤレスシステム５０）と図６（無線装置１００）を援用して説明する。
　ただし、本実施の形態では、図７に示すプロセッサ１０１において、決定部１１３が無く、送信セクタ走査部１１１及び受信セクタ走査部１１２を含む構成を採る（図示せず）。送信セクタ走査部１１１の動作は実施の形態２と同様であり、受信セクタ走査部１１２の動作は実施の形態１および実施の形態２のいずれとも異なる。
　具体的には、本実施の形態に係るレスポンダ５２の送信セクタ走査部１１１は、実施の形態２と同様、複数のＴＸアンテナ及び複数のＲＸアンテナの中からＭＩＭＯ動作での各ストリームを送受信する所定数のアンテナペアを決定する。この際、送信セクタ走査部１１１は、アンテナペアを構成するＴＸアンテナ及びＲＸアンテナが、すべてのアンテナペア間で重複しないように、アンテナペアを決定する。また、送信セクタ走査部１１１は、実施の形態１と同様、複数のＴＸアンテナ毎に所定数のＴＸセクタのセットを選択する。
　受信セクタ走査部１１２は、送信セクタ走査部１１１において選択されたＴＸセクタのセット、及び、複数のＲＸアンテナのＲＸセクタの中から、ＭＩＭＯ動作に使用されるＴＸセクタとＴＸセクタとの１つのペアをアンテナペア毎に選択することにより、所定数のペアを決定する。つまり、イニシエータ５１の受信セクタ走査部１１２は、各アンテナペアのＴＸセクタのセットからすべてのＲＸセクタに対するトレーニングパケットを送信する。
　図２３は、本実施の形態に係るワイヤレスシステム５０におけるMIMO動作のためのアンテナビームトレーニングの処理を示すフローチャートである。なお、図２３において、実施の形態２（図１６）と同一の処理には同一符号を付し、その説明を省略する。
　ステップ５０１では、レスポンダ５２は、ステップ３０４において測定した受信信号品質に基づいて、TX/RXアンテナペア毎に最適なTX/RXビームの組み合わせを決定する。
　ステップ５０２では、レスポンダ５２は、ステップ５０１で決定したＮ個の最適なTX/RXビームの組み合わせに対応するＴＸセクタをイニシエータ５１へフィードバックする。
　［TX/RXビームの組み合わせ決定の具体例］
　図２４及び図２５は、ＴＸ/ＲＸビームの組み合わせ決定の具体例を示す。なお、図２４及び図２５では、ＴＸアンテナ数及びＲＸアンテナ数を４個とし、各アンテナのセクタ数（アンテナパターン数）を１６個とする。また、本実施の形態に係るTXセクタ走査は、実施の形態２と同様であり、例えば、図１８に示す結果が得られたものとする。
　図２４は、本実施の形態に係るＲＸセクタ走査処理の具体例を示す。図２４に示すように、イニシエータ５１は、４個のTX/RXアンテナペア（図１８を参照）の各々に対して、各ＴＸアンテナの２個の選択されたＴＸセクタを介してトレーニングパケットを送信する。また、図２４に示すように、レスポンダ５２は、各ＴＸアンテナのペアであるＲＸアンテナの１６個のＲＸセクタ（ＲＸアンテナパターン）を介してトレーニングパケットを受信する。
　例えば、図２４では、レスポンダ５２は、ＴＸアンテナ０とＲＸアンテナ１のTX/RXアンテナペアに対して、ＴＸアンテナ０の選択されたＴＸセクタ０，１５から送信されたトレーニングパケットを、ＲＸアンテナ１の全てのＲＸセクタ０～１５を介して受信する。そして、レスポンダ５２は、図２５に示すように、このTX/RXアンテナペア毎の全３２通りのTX/RXセクタの組み合わせに対する受信信号品質（SNR）を算出する。そして、レスポンダ５２は、このTX/RXアンテナペアにおいて最良の受信信号品質を有するTX/RXセクタの組み合わせ（図２５では、ＴＸセクタ１５、ＲＸセクタ７）を選択する。
　他のTX/RXアンテナペアについても同様である。すなわち、図２５では、ＴＸアンテナ１のＴＸセクタ１３とＲＸアンテナ０のＲＸセクタ３の組み合わせ、ＴＸアンテナ２のＴＸセクタ４とＲＸアンテナ３のＲＸセクタ６の組み合わせ、ＴＸアンテナ３のＴＸセクタ６とＲＸアンテナ２のＲＸセクタ５の組み合わせ、がそれぞれ選択される。
　ここで、本実施の形態（図２４）におけるＴＸ/ＲＸビームの組み合わせ決定処理と、実施の形態２（図１８～図２１）におけるＴＸ/ＲＸビームの組み合わせ決定処理とを比較する。実施の形態２では、RXセクタ走査（図２０）においてTX/RXアンテナペア毎のＴＸアンテナ（全方向性アンテナパターン）とＲＸアンテナの全てのＲＸセクタとの間の受信信号品質に基づいてＲＸセクタが走査されている。
　これに対して、本実施の形態では、RXセクタ走査（図２４）においてTX/RXアンテナペア毎のＴＸアンテナの選択されたＴＸセクタとＲＸアンテナの全てのＲＸセクタとの間の受信信号品質に基づいてＲＸセクタが走査されている。換言すると、実施の形態２では、RXセクタ走査とビーム組み合わせトレーニングとが別々に行われているのに対して、本実施の形態では、RXセクタ走査においてビーム組み合わせトレーニングも併せて行われている。このため、本実施の形態によれば、実施の形態２と比較して、全方向性アンテナパターンのＴＸアンテナによるトレーニングパケットの送信が不要となるので、トレーニングパケット数を削減することができる。
　［アンテナビームトレーニング処理のフロー］
　図２６は、本実施の形態に係るワイヤレスシステム５０におけるMIMO動作のためのアンテナビームトレーニングの処理を示すフローチャートである。なお、図２６において、実施の形態２（図２２）と同様の処理については同一符号を付し、その説明を省略する。
　ステップ６０１では、TX/RXアンテナペア毎のＲＸセクタ走査が行われる。具体的には、イニシエータ５１は、Ｎ個のTX/RXアンテナペアの各々に対して、ステップ４０１において選択された各ＴＸアンテナのＴＸセクタを用いて複数のトレーニングパケットを送信し、レスポンダ１２は、ペアとなるＲＸアンテナの全てのセクタを介して複数のトレーニングパケットを受信する。レスポンダ５２は、TX/RXアンテナペア毎に、最良の受信信号品質を有するTX/RXビームの組み合わせを選択する。
　このようにして、本実施の形態によれば、実施の形態２と同様、TXセクタ走査時に重複しないTX/RXアンテナペアが決定され、Ｎ個の重複しないTX/RXアンテナペア毎に最適なTX/RXビームの組み合わせが決定される。これにより、ＲＸセクタ走査及びビーム組み合わせトレーニングでは、実施の形態１と比較して、トレーニングパケット数、又は、SNIR算出などの処理を必要最小限に抑えることができる。よって、MIMO動作に対するビームトレーニングの速度を向上させることができる。
　また、本実施の形態では、実施の形態２と同様、レスポンダ５２は、TXセクタ走査時において、良好な受信信号品質を有するＴＸ/ＲＸアンテナペアを複数選択する際、既に選択されたＴＸ/ＲＸアンテナペアを構成するＴＸアンテナ及びＲＸアンテナを、選択対象から除外する。こうすることで、MIMO動作に使用される所定数（Ｎ個）の最適なＴＸ/ＲＸアンテナペアとして決定されたTX/RXアンテナペア間では、ＴＸアンテナ及びＲＸアンテナは重複しない。これにより、同時に単一のアンテナビーム／セクタを形成する各ＴＸアンテナ及び各ＲＸアンテナを用いて、ＭＩＭＯ動作を行うことが可能となる。
　よって、本実施の形態によれば、実施の形態１と同様、複数のアレーアンテナを有する無線装置において、最適なＴＸ/ＲＸビームの組み合わせを適切に決定して、MIMO動作を正常に行うことができる。
　また、本実施の形態では、N個の最適なTX/RXビームの組み合わせの決定は、RXセクタ走査時に行われる。つまり、本実施の形態では、実施の形態１又は２とは異なり、ビーム組み合わせトレーニングが単独で行われない。換言すると、本実施の形態では、全方向性アンテナパターンのＴＸアンテナによるトレーニングパケットの送信が行われない。
　一般に、ＴＸアンテナにおいて全方向性アンテナパターンを実行することは困難な場合がある。これは、全方向性アンテナパターンは単一のアンテナ素子を用いて実現される場合が多いが、送信アンテナ素子あたりの電力供給が限定される場合に全方向性アンテナパターンを単一のアンテナ素子で実現すると、アレーゲインでなくパワーゲインに起因してEIRP（Effective Isotropic Radiated Power）を劣化させるためである。
　このため、特に、本実施の形態は、図１５に示す構成の無線装置１００ａに対して適している。具体的には、図１５に示す無線装置１００ａに対して本実施の形態を適用した場合、RXセクタ走査時には、無線装置１００ａが有するアレーアンテナ１０９においてTX/RXアンテナペアに対応するＴＸセクタが形成される。上述したように、無線装置１００ａのように各アンテナ素子に対して１個のトランシーバが接続される構成において、１個のアンテナ素子を用いた送信処理（全方向性アンテナパターン）では、１個分のトランシーバに対応する送信電力によって信号が送信されるため、十分な出力電力が得られない。しかし、本実施の形態によれば、送信側の無線装置１００ａは、各アレーアンテナ１０９によってセクタ単位でトレーニングパケットの送信を行うので、送信電力（EIRP）の劣化を防ぐことができる。なお、本実施の形態では、上述したように、ＴＸセクタ走査時（図１８）には、受信側において全方向性アンテナパターンが用いられる。しかし、受信側にはアンテナ素子あたりの電力供給の制約は無いので、パワーゲインによる問題は発生しない。また、基地局などの十分な電力供給が得られる構成においては、実施の形態１および実施の形態２を図１５に示す構成の無線装置１００ａに適用する場合でも、上記送信側のようなEIRPの劣化の問題なしに運用することができる。
　以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、開示の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
　上記各実施形態では、本開示はハードウェアを用いて構成する例にとって説明したが、本開示はハードウェアとの連携においてソフトウェアでも実現することも可能である。
　また、上記各実施形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
　また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサを用いて実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＬＳＩ内部の回路セルの接続又は設定を再構成可能なリコンフィギュラブル　プロセッサ（Reconfigurable Processor）を利用してもよい。
　さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術により、ＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックを集積化してもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
　本開示の一態様は、移動通信システムに有用である。
　１，５０　ワイヤレスシステム
　１１，５１　イニシエータ
　１２，５２　レスポンダ
　２０，１００，１００ａ　無線装置
　２１，１０１　プロセッサ
　２２，１０２　メモリ
　２３，１０３　スケジューラ
　２４，１０４　MIMO符号化部
　２５，２５ａ　プリコード／ビームフォーム制御部
　２６，１０７　チャネル推定部
　２７，１０８，１０８ａ　送受信部
　２８，１０９　アレーアンテナ
　１０５　ビームフォーム制御部
　１０６　プリコード部
　１１１　送信セクタ走査部
　１１２　受信セクタ走査部
　１１３　決定部

Claims (12)

  1. 　複数の送信アンテナを有するイニシエータは、送信セクタ走査を行い、
    　複数の受信アンテナを有するレスポンダは、
    前記複数の送信アンテナ毎に１つ以上の送信セクタのセットを選択し、
    　前記イニシエータは、受信セクタ走査を行い、
    　前記レスポンダは、前記複数の受信アンテナ毎に１つ以上の受信セクタのセットを選択し、
    　前記イニシエータは、ビーム組み合わせトレーニングを行い、
    　前記レスポンダは、前記選択された送信セクタのセット及び前記選択された受信セクタのセットの中から、送信セクタと受信セクタとのセクタペアを所定数選択し、
           前記選択された各セクタペアの送信アンテナは、それぞれ異なり、
           前記選択された各セクタペアの受信アンテナは、それぞれ異なる、
    　ＭＩＭＯトレーニング方法。
  2. 前記所定数のセクタペアは、
    　前記選択された送信セクタのセット及び前記選択された受信セクタのセットのうち、送信セクタと受信セクタとのすべてのセクタの組み合わせに対して受信信号品質を測定するステップと、
    　前記すべてのセクタの組み合わせの中から、前記受信信号品質が最も高い組み合わせを、前記セクタペアとして選択するステップと、
    　前記すべてのセクタの組み合わせから、前記セクタペアに選択された送信アンテナ及び受信アンテナの組み合わせを除外するステップと、
    　前記所定数のセクタペアが決定されるまで、前記選択ステップと、及び、前記除外するステップと、繰り返すステップと、
    によって、選択される、
    　請求項１に記載のＭＩＭＯトレーニング方法。
  3. 　前記すべてのセクタの組み合わせのうち、第１のセクタの組み合わせと第２のセクタの組み合わせとにおいて、それぞれの受信アンテナが同一であり、それぞれの送信アンテナが異なる場合、
    　前記第１のセクタの組み合わせに対する前記受信信号品質の測定において、前記第２のセクタの組み合わせを干渉とみなす、
    　請求項２に記載のＭＩＭＯトレーニング方法。
  4. 複数の受信アンテナを有するイニシエータは、
    　送信セクタ走査を行い、
    複数の受信アンテナを有するレスポンダは、
    前記複数の送信アンテナ及び前記複数の受信アンテナの中から、送信アンテナ及び受信アンテナのアンテナペアを所定数選択し、
           前記選択された各アンテナペアの送信アンテナは、それぞれ異なり、
           前記選択された各アンテナペアの受信アンテナは、それぞれ異なり、
    前記選択されたアンテナペア毎に１つ以上の送信セクタのセットを選択し、
    前記イニシエータは、
    　受信セクタ走査を行い、
    前記レスポンダは、
    前記選択されたアンテナペア毎に、１つ以上の受信セクタのセットを選択し、
    前記イニシエータは、
    　ビーム組み合わせトレーニングを行い、
    前記レスポンダは、
    前記選択された送信セクタのセット及び前記選択された受信セクタのセットの中から、前記アンテナペア毎に、送信セクタと受信セクタとの１つのセクタペアを、選択する、
    　ＭＩＭＯトレーニング方法。
  5. 　前記所定数のアンテナペアは、
    　前記複数の送信アンテナ及び前記複数の受信アンテナに対する全アンテナの組み合わせに対して受信信号品質を測定するステップと、
    　前記全アンテナの組み合わせの中から、前記受信信号品質が最も高い組み合わせを、前記アンテナペアに決定ステップと、
    　前記全アンテナの組み合わせから、前記アンテナペアに決定された送信アンテナ及び受信アンテナの組み合わせを除外するステップと、
    　前記所定数のアンテナペアが決定されるまで、前記決定するステップと除外するステップとを繰り返すステップと、
    によって、選択される、
    　請求項４に記載のＭＩＭＯトレーニング方法。
  6. 　前記全アンテナの組み合わせのうち、第１のアンテナの組み合わせと第２のアンテナの組み合わせにおいて、それぞれの受信アンテナが同一であり、それぞれの送信アンテナが異なる場合、
    　前記第１のアンテナの組み合わせに対する前記受信信号品質の測定において、前記第２のアンテナの組み合わせを干渉とみなす、
    　請求項５に記載のＭＩＭＯトレーニング方法。
  7. 複数の送信アンテナを有するイニシエータは、
    　送信セクタ走査を行い、
    複数の受信アンテナを有するレスポンダは、
    前記複数の送信アンテナ及び前記複数の受信アンテナの中から、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナのアンテナペアを所定数選択し、
           前記選択された各アンテナペアの送信アンテナは、それぞれ異なり、
           前記選択された各アンテナペアの受信アンテナは、それぞれ異なり、
    前記選択された送信アンテナ毎に、１つ以上の送信セクタのセットを選択し、
    前記イニシエータは、
    　受信セクタ走査を行い、
    前記レスポンダは、
    前記選択された送信セクタのセットの中から、送信セクタと受信セクタとの１つのセクタペアを、前記アンテナペア毎に、選択する、
    　ＭＩＭＯトレーニング方法。
  8. 　前記所定数のアンテナペアは、
    　前記複数の送信アンテナ及び前記複数の受信アンテナに対する全アンテナの組み合わせに対して受信信号品質を測定するステップと、
    　前記全アンテナの組み合わせの中から、前記受信信号品質が最も高い組み合わせを、前記アンテナペアに決定するステップと、
    　前記全アンテナの組み合わせから、前記アンテナペアに決定された送信アンテナ及び受信アンテナの組み合わせを除外するステップと、
    　前記所定数のアンテナペアが決定されるまで、前記決定するステップ及び前記除外するステップを繰り返すステップと、によって選択される、
    　請求項７に記載のＭＩＭＯトレーニング方法。
  9. 　前記全アンテナの組み合わせのうち、第１のアンテナの組み合わせと第２のアンテナの組み合わせとにおいて、それぞれの受信アンテナが同一であり、それぞれの送信アンテナが異なる場合、
    　前記第１のアンテナの組み合わせに対する前記受信信号品質の測定において、前記第２のアンテナの組み合わせを干渉とみなす、
    　請求項８に記載のＭＩＭＯトレーニング方法。
  10. 　複数の送信アンテナを有するイニシエータとの間においてＭＩＭＯトレーニングを行う無線装置であって、
    　複数の受信アンテナと、
    　前記ＭＩＭＯトレーニングにおいて、前記複数の送信アンテナ毎に１つ以上の送信セクタのセットを選択する送信セクタ走査部と、
    　前記ＭＩＭＯトレーニングにおいて、前記複数の受信アンテナ毎に１つ以上の受信セクタのセットを選択する受信セクタ走査部と、
    　前記ＭＩＭＯトレーニングにおいて、前記選択された送信セクタのセット及び前記選択された受信セクタのセットの中から、送信セクタと受信セクタとのセクタペアを所定数選択する決定部と、
    　を具備し、
    前記選択された各セクタペアの送信アンテナは、それぞれ異なり、
    前記選択された各セクタペアの受信アンテナは、それぞれ異なる、
    無線装置。
  11. 　複数の送信アンテナを有するイニシエータとの間においてＭＩＭＯトレーニングを行う無線装置であって、
    　複数の受信アンテナと、
    　前記ＭＩＭＯトレーニングにおいて、前記複数の送信アンテナ及び前記複数の受信アンテナの中から、送信アンテナ及び受信アンテナのアンテナペアを、所定数選択し、前記選択されたアンテナペア毎に１つ以上の送信セクタのセットを選択する送信セクタ走査部と、
    　前記ＭＩＭＯトレーニングにおいて、前記選択されたアンテナペア毎に、１つ以上の受信セクタのセットを選択する受信セクタ走査部と、
    　前記ＭＩＭＯトレーニングにおいて、前記選択された送信セクタのセット及び前記選択された受信セクタのセットの中から、送信セクタと受信セクタとの１つのセクタペアを、前記アンテナペア毎に、選択する決定部と、
    　を具備し、
    前記選択された各アンテナペアの送信アンテナは、それぞれ異なり、
    前記選択された各アンテナペアの受信アンテナは、それぞれ異なる、
    無線装置。
  12. 　複数の送信アンテナを有するイニシエータとの間においてＭＩＭＯトレーニングを行う無線装置であって、
    　複数の受信アンテナと、
    　前記ＭＩＭＯトレーニングにおいて、前記複数の送信アンテナ及び前記複数の受信アンテナの中から、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナのアンテナペアを所定数決定し、
    前記複数の送信アンテナ毎に、１つ以上の送信セクタのセットを選択する送信セクタ走査部と、
    　前記ＭＩＭＯトレーニングにおいて、前記選択された送信セクタのセットの中から、送信セクタと受信セクタとの１つのセクタペアを、前記アンテナペア毎に選択する受信セクタ走査部と、
    　を具備し、
    前記選択された各アンテナペアの送信アンテナは、それぞれ異なり、
    前記選択された各アンテナペアの受信アンテナは、それぞれ異なる、
    無線装置。
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