JP5958944B2 - Ｍｉｍｏでの黙示的ビームフォーミングのためのアップリンクトレーニング - Google Patents

Description

＜関連出願＞
本開示は、米国仮特許出願第６１／４９９，４３２号（発明の名称：「Ｕｐｌｉｎｋ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ＭＩＭＯ Ｉｍｐｌｉｃｉｔ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ（ＭＩＭＯでの黙示的ビームフォーミングのためのアップリンクトレーニング方法）」、出願日：２０１１年６月２１日）による恩恵を主張する。当該出願の内容はすべて、参照により本願に組み込まれる。

本開示は、概して通信システムに関し、具体的には通信システムで利用されるビームフォーミング技術に関する。

本明細書に記載する背景技術の説明は、本開示がどのような文脈で為されたかの概要を説明する目的で記載するものである。本願の発明者として名前を挙げているものの研究内容は、この背景技術のセクションに記載されている限りにおいて、出願時に先行技術と認められない部分と同様に、本開示に対する先行技術として明示的にも暗示的にも認めるものではない。

一部の無線通信システムでは、１以上の通信デバイスが複数のアンテナを利用する。したがって、このような通信デバイスが２つある場合、両通信デバイス間の通信チャネルは、ｉ）両通信デバイスが複数のアンテナを利用している場合には多入力多出力（ＭＩＭＯ）チャネルであってよく、ｉｉ）送信側のデバイス（送信機）が一の送信アンテナを利用し、受信側デバイス（受信機）が複数の受信アンテナを利用する場合には一入力多出力（ＳＩＭＯ）チャネルであってよく、または、ｉｉｉ）送信機が複数の送信アンテナを利用し、受信機が一の受信アンテナを利用する場合には、多入力一出力（ＭＩＳＯ）チャネルであってよい。簡単に説明するべく、送信ビームフォーミングについて説明すると、このようなシステムの送信特性および受信特性は、同じ信号がさまざまな送信アンテナに供給されてビームフォーミングまたはビームステアリングを実現する際に当該信号を位相調整（および増幅）しつつ、当該信号を送信するためにさまざまな送信アンテナのそれぞれを利用することで、改善することができる。一般的に、ビームフォーミングまたはビームステアリングは、（全方向性アンテナが取得するゲインと比較して）１以上の特定の方向において１以上のローブまたはビームを含む空間ゲインパターンを形成する一方、他の方向において全方向性アンテナが取得したゲインよりも概してゲインを低くする。ゲインパターンにおいて、各受信アンテナの方向において、または、複数の受信アンテナがある大体の方向においてゲインローブが高くなっている場合、ＭＩＭＯシステムは、特定の送信機と特定の受信機との間の送信の信頼性を、送信アンテナ／受信アンテナが１つずつのシステムが取得する送信の信頼性よりも、良好にすることができる。

受信機の方向にビームフォーミングを実行する場合、送信機は概して、フォワードチャネル（つまり、送信機から受信機までのチャネル）の仕様に基づいて決まるステアリングマトリクスを利用して、所望の送信ゲインパターンを生成するべくさまざまな送信アンテナに印加する信号を調整する。明示的ビームフォーミングとして公知の技術によると、フォワードチャネルの仕様、例えば、チャネルステート情報（ＣＳＩ）またはフォワードチャネルの他の測定値を決定する場合、送信機は最初に、トレーニングデータを受信機に送信し、受信機がこの後、フォワードチャネル特性を決定または推定して、および／または、送信機が利用すべきビームステアリング係数の仕様を定めているステアリングマトリクスを決定し、その後、この情報を送信機に送り返す。送信機は、フォワードチャネル情報（またはステアリングマトリクス）を受信機から受信して、この情報を用いて後続の受信機への送信において所望のゲインパターンを作成する。明示的ビームフォーミングは通常、３種類のフィードバックチャネル情報のうち１つを利用する。これらのフィードバック情報については、分かり易いように、アクセスポイント（ＡＰ）およびクライアントステーションの場合について説明される。チャネルステート情報（ＣＳＩ）フィードバックによると、クライアントステーションは、ＡＰが送信するサウンディングパケットからダウンリンクチャネルを推定し、推定したチャネルゲインをフィードバックする。非圧縮型ステアリングマトリクスフィードバックによると、クライアントステーションは、ＡＰからのサウンディングパケットに基づいたチャネル推定値に基づき、ＡＰで利用されるべきステアリングマトリクスを決定する。この後、クライアントステーションは、圧縮することなく、このステアリングマトリクスをフィードバックする。圧縮型ステアリングマトリクスフィードバックによると、同様の処理が実行されるが、ステアリングマトリクスは圧縮された状態でフィードバックされる。

一方、黙示的ビームフォーミングでは、送信機は、送信機が受信機から受信するトレーニング信号に基づいてリバースチャネル（受信機から送信機へのチャネル）の仕様を決定し、チャネルの相互依存性があると仮定して、リバースチャネルからフォワードチャネルを推定する。

ビームフォーミングは通常、トレーニング信号を送信し、ＣＳＩまたはビームステアリング係数をフィードバックするためのプロトコル（つまり、ビームフォーミングトレーニングプロトコル）を含む。しかし、一部の通信デバイスは、ビームフォーミングトレーニングプロトコルをサポートしていないので、ビームフォーミングトレーニングに明示的に参加することができない。一部のビームフォーミング技術は、「ＩＥＥＥ Ｓｔｄ． ８０２．１１ｎＴＭ ＩＥＥＥ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ−Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｙｓｔｅｍｓ−Ｌｏｃａｌ ａｎｄ ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋｓ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ， Ｐａｒｔ １１： Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ （ＭＡＣ） ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ （ＰＨＹ） Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ： Ａｍｅｎｄｍｅｎｔ ５： Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ Ｈｉｇｈｅｒ Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ、米国電気電子学会、２００９年１０月」に説明されている。これらの技術は、参照により本願に組み込まれる。

一実施形態によると、多入力多出力通信システム（ＭＩＭＯ通信システム）においてビームフォーミングを実行する方法であって、ＭＩＭＯ通信チャネルを介して通信デバイスからデータユニットを受信する段階と、受信したデータユニットが１以上の選択基準を満たすか否かを判断する段階とを備える。当該方法はさらに、受信したデータユニットが１以上の選択基準を満たすと判断される場合、データユニットを通信デバイスに送信するためのステアリングマトリクスを生成する際に用いるべく、受信したデータユニットを選択する段階を備える。

他の実施形態によると、当該方法は以下に記載する構成要素のうち１以上を任意で組み合わせた特徴を含む。

ステアリングマトリクスを生成することは、アップリンクデータユニットである受信したデータユニットに基づいて、受信したデータユニットを受信したリバースチャネルの推定値を生成することと、リバースチャネルの推定値に基づいてフォワードチャネルの推定値を生成することと、フォワードチャネルの推定値に基づいて、フォワードチャネルにおいてビームフォーミングを実行するためのステアリングマトリクスを生成することとを含む

１以上の選択基準のうち少なくとも１つは不変の選択基準である。

不変の選択基準は、ｉ）通信デバイスがサポートしている空間ストリームの最大数、および、ｉｉ）通信デバイスへの送信に利用されているチャネル帯域幅のうち１以上に関する。

当該方法はさらに、１以上の選択基準のうち少なくとも１つの選択基準を動的に決定する段階を備える。

少なくとも１つの選択基準を動的に決定する段階は、通信デバイスから受信する１以上のデータユニットに対応付けられている信号強度に基づいて、少なくとも１つの選択基準を決定する段階を有する。

少なくとも１つの選択基準を動的に決定する段階は、（ｉ）長さがＴの期間において通信デバイスから受信され、（ｉｉ）少なくとも特定の数の空間ストリームを用いて送信されたデータユニットの数であるＸを決定する段階と、Ｘに基づいて少なくとも１つの選択基準を設定する段階とを有する。

少なくとも１つの選択基準を動的に決定する段階は、ＸがＮ以上であるか否かを判断する段階と、ＸがＮ以上であるか否かに基づいて少なくとも１つの選択基準を設定する段階とを有する。

期間の長さであるＴ、および、ｉｉ）Ｎのうち少なくとも１つは調整可能である。

受信したデータユニットは、非サウンディングデータユニットである。

別の実施形態によると、通信システムで利用する装置であって、ネットワークインターフェースを備え、ネットワークインターフェースは、多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信チャネルを介して通信デバイスからデータユニットを受信する。ネットワークインターフェースはさらに、受信したデータユニットが１以上の選択基準を満足するか否かを判断する。ネットワークインターフェースはさらに、受信したデータユニットが１以上の選択基準を満足すると判断した場合、データユニットを通信デバイスに送信するためのステアリングマトリクスを生成する際に利用するべく、アップリンクデータユニットである受信したデータユニットを選択する。

他の実施形態によると、当該装置は、以下に記載する特徴のうち１以上を任意に組み合わせた特徴を含む。

ネットワークインターフェースはさらに、受信したデータユニットに基づき、受信したデータユニットが送信されたリバースチャネルの推定値を生成し、リバースチャネルの推定値に基づきフォワードチャネルの推定値を生成し、フォワードチャネルの推定値に基づいてフォワードチャネルにおいてビームフォーミングを実行するべくステアリングマトリクスを生成する。

１以上の選択基準のうち少なくとも１つの選択基準は、不変の選択基準である。

不変の選択基準は、ｉ）通信デバイスがサポートしている空間ストリームの最大数、および、ｉｉ）通信デバイスに送信するべく利用されているチャネル帯域幅のうち１以上に基づいて決まる。

ネットワークインターフェースはさらに、１以上の選択基準のうち少なくとも１つの選択基準を動的に決定する。

ネットワークインターフェースは、通信デバイスから受信する１以上のアップリンクデータユニットに対応付けられている信号強度に少なくとも基づいて、少なくとも１つの選択基準を動的に決定する。

ネットワークインターフェースは、少なくとも（ｉ）長さがＴの期間において通信デバイスから受信され、（ｉｉ）少なくとも特定の数の空間ストリームを用いて送信されたデータユニットの数であるＸを決定し、Ｘに基づいて少なくとも１つの選択基準を設定することで、少なくとも１つの選択基準を動的に決定する。

ネットワークインターフェースは、少なくともＸがＮ以上であるか否かを判断し、ＸがＮ以上であるか否かに基づいて少なくとも１つの選択基準を設定することで、少なくとも１つの選択基準を動的に決定する。

ｉ）期間の長さであるＴ、および、ｉｉ）アップリンクデータユニットの数であるＮのうち少なくとも１つは調整可能である。

受信したデータユニットは、非サウンディングデータユニットである。

さらに別の実施形態によると、無線通信システムは、複数のアンテナおよび第１のネットワークインターフェースを有する第１の通信デバイスと、第２のネットワークインターフェースを有する第２の通信デバイスとを備える。第１の通信デバイスの第１のネットワークインターフェースは、無線通信チャネルを介してデータを第１の通信デバイスから第２の通信デバイスへ送信する際に利用するステアリングマトリクスを決定し、ステアリングマトリクスは、第２の通信デバイスから受信するデータユニットに基づいて決まる。第２の通信デバイスの第２のネットワークインターフェースは、第２の通信デバイスがサポートしている最大数の空間ストリームよりも少ない数の空間ストリームを用いて第１の通信デバイスと通信する場合、長さがＴの期間において、第２の通信デバイスがサポートしている最大数の空間ストリームを用いて、最小数であるＭ個のデータユニットを送信する。

他の実施形態によると、当該無線通信システムは以下に記載する特徴のうち１以上を含む。

ｉ）期間の長さであるＴ、および、ｉｉ）アップリンクデータユニットの数であるＭのうち少なくとも１つは調整可能である。

第２の通信デバイスの第２のネットワークインターフェースは、長さがＴの期間において、第１の変調符号化方式（第１のＭＣＳ）に応じて、第２の通信デバイスがサポートしている最大数の空間ストリームを用いてデータユニットを送信する。第１のＭＣＳは、第２の通信デバイスがサポートしている最大数の空間ストリーム未満である空間ストリームを用いてデータユニットを送信するべく第２の通信デバイスが利用する第２のＭＣＳに対応する第２のデータレートよりも低い第１のデータレートに対応する。

実施形態に応じた、本明細書で開示したような黙示的ビームフォーミング技術を利用するワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）の一例を示すブロック図である。

先行技術に係る黙示的ビームフォーミング技術を説明するタイミング図である。

本開示の実施形態に応じた黙示的ビームフォーミング技術を説明するタイミング図である。

実施形態に応じた、無線通信システムにおいてビームフォーミングを行う方法の一例を示すフローチャートである。

実施形態に応じた、方法の一例を示すフローチャートである。

本明細書で説明する無線データ送信を処理および実行するためのビームフォーミング技術はＩＥＥＥ規格の８０２．１１通信規格のうちいずれか１つ（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ）を利用する通信システムで利用するものとして説明しているが、これらの技術はさまざまな他の種類の無線通信システムで利用されているとしてよく、ＩＥＥＥ規格８０２．１１規格のうち１以上に準拠したものに限定されるものではない。例えば、本明細書で説明するビームフォーミング技術は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格、８０２．１６ｊ規格または８０２．１６ｍ規格（「ＷｉＭＡＸ」として知られている規格）に基づいた通信システム、モバイル電話通信システム等で利用されるとしてもよい。

図１は、実施形態に応じた、本開示で説明したような黙示的ビームフォーミング技術を利用するワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）１０の一例を示すブロック図である。ＡＰ１４は、ネットワークインターフェース１６に結合されているホストプロセッサ１５を有する。ネットワークインターフェース１６は、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）処理ユニット１８および物理層（ＰＨＹ）処理ユニット２０を有する。ＰＨＹ処理ユニット２０は複数の送受信機２１を含み、送受信機２１は複数のアンテナ２４に結合されている。図１に図示されている送受信機２１およびアンテナ２４は３つであるが、ＡＰ１４が有する送受信機２１およびアンテナ２４の数は他の実施形態では変更する（例えば、１つ、２つ、４つ、５つ等）。一実施形態によると、ＭＡＣ処理ユニット１８およびＰＨＹ処理ユニット２０は、明示的および／または黙示的ビームフォーミングに特に関連する特定のフレーム交換および他の手順をサポートしている第１の通信プロトコル（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃ規格（現在、規格化検討中）等）に応じて動作する。他の実施形態によると、ＭＡＣ処理ユニット１８およびＰＨＹ処理ユニット２０は、これに代えて、または、これに加えて、明示的にビームフォーミングをサポートしていない第２の通信プロトコル（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ規格、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格等）に応じて動作する。第２の通信プロトコルは、本明細書において「レガシープロトコル」と呼ぶ。

ＷＬＡＮ１０は、複数のクライアントステーション２５を有する。図１に図示されているクライアントステーション２５は４つであるが、ＷＬＡＮ１０が有するクライアントステーション２５の数はさまざまなシナリオおよび実施形態では変更する（例えば、１つ、２つ、３つ、５つ、６つ等）。クライアントステーション２５のうち少なくとも１つ（例えば、クライアントステーション２５−１）は、少なくとも第１の通信プロトコルに応じて動作する。一部の実施形態では、ＷＬＡＮ１０はさらに、第１の通信プロトコルに応じては動作しないが、レガシープロトコルに応じて動作するクライアントステーション２５−４を有する。したがって、クライアントステーション２５−４は、ビームフォーミングに特に関連するフレーム交換または他の手順を明示的にサポートしない。このようなクライアントステーション２５−４は、本明細書において「レガシークライアントステーション」と呼ばれる。一部の実施形態および／またはシナリオによると、ＷＬＡＮ１０は複数のレガシークライアントステーションを有する。他の実施形態および／またはシナリオによると、ＷＬＡＮ１０はレガシークライアントステーションを有さない。

クライアントステーション２５−１は、ネットワークインターフェース２７に結合されているホストプロセッサ２６を含む。ネットワークインターフェース２７は、ＭＡＣ処理ユニット２８およびＰＨＹ処理ユニット２９を含む。ＰＨＹ処理ユニット２９は複数の送受信機３０を含み、送受信機３０は複数のアンテナ３４に結合されている。図１に図示されている送受信機３０およびアンテナ３４は３つであるが、クライアントステーション２５−１が含む送受信機３０およびアンテナ３４の数は他の実施形態では変更する（例えば、１つ、２つ、４つ、５つ等）。

ある実施形態によると、クライアントステーション２５−２、２５−３および２５−４のうち１以上は、クライアントステーション２５−１と同一または同様の構造を持つ（少なくともクライアントステーション２５−４は、ビームフォーミングに特に関連するフレーム交換または他の手順を明示的にサポートしていないことを除く）。これらの実施形態では、クライアントステーション２５−１と同一または同様の構造を持つクライアントステーション２５は、送受信機およびアンテナの数が同一であるか、または、異なる。例えば、ある実施形態によると、クライアントステーション２５−２は、送受信機およびアンテナが２つのみである。

一部の実施形態によると、ＡＰ１４は、クライアント２５の方向における信号指向性を高めて、クライアントステーションにおける受信信号品質（例えば、ＳＮＲ）を改善することを目的として、クライアントステーション２５のうち１以上と通信するべく黙示的ビームフォーミングを利用する。概して、黙示的ビームフォーミングを実行する場合、ある実施形態によると、第１の通信デバイス（例えば、ＡＰ１４）は、リバースチャネル、つまり、第２の通信デバイス（例えば、クライアントステーション２５−１）から第１の通信デバイスへのチャネルのＣＳＩまたは他の測定値を、第２の通信デバイスから第１の通信デバイスに送信されるトレーニング信号から、判断する。「標準的な」黙示的ビームフォーミング手順によると、第１の通信デバイスが、第２の通信デバイスに対して、第２の通信デバイスから第１の通信デバイスへのリバースチャネルを「サウンディング」するサウンディングフレーム（または、「パケット」）を送信するよう求める要求を含むデータユニットを送信することで、第１の通信デバイスはリバースチャネルの特性を完全に決定または推定できるようになる。第１の通信デバイスはこの後、リバースチャネルの推定値に基づいて、チャネルの相互依存性を考慮して、フォワードチャネルの推定値を算出し、フォワードチャネルの推定値に基づいて、送信機出力において所望の送信ゲインパターンを形成するよう第２の通信デバイスに送信される予定の信号に適用されるビームステアリング係数を特定するステアリングマトリクスを生成する。

例示を目的として、図２は、黙示的ビームフォーミングをサポートしている２つのデバイス、例えば、ステーションＡおよびステーションＢが、ＭＩＭＯ通信チャネルを介して実行する標準的な黙示的ビームフォーミング技術を示すタイミング図である。図２に図示する技術はＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格で説明されている。図２のステーションＡは、ビームフォーミング実行側（つまり、ステアリングマトリクスを用いてデータユニットを送信するデバイス）であり、ステーションＢは、被ビームフォーミング側（つまり、ステアリングマトリクスを用いて送信されたデータユニットを受信するデバイス）である。期間２０２において、ステーションＡは、サウンディングフレームを送信するよう求める要求（ＴＲＱ）を特定している高スループット制御（ＨＴＣ）フレーム２０４を送信する。

フレーム２０４を受信することに応じて、黙示的ビームフォーミングを実行可能なステーションＢは、部分２０６に複数のトレーニングフィールドを含むサウンディングパケット２０８を送信して、ステーションＡがリバースＭＩＭＯチャネル（つまり、ステーションＢからステーションＡへのＭＩＭＯチャネル）を正確に推定出来るようにする。具体的には、各トレーニングフィールドが送信される度に、ステーションＢは空間ストリームに対して適用するシンボルマッピングを変更する。トレーニングフィールドの数は、ステーションＢからステーションＡへ送信されるデータパケットを変調するために用いられる空間ストリームまたは時空間ストリームの数に対応することが多い。サウンディングパケット２０８がヌルデータパケット（ＮＤＰ）である場合、サウンディングパケットはペイロードを持たない。一方、「スタガードサウンディング」として知られる技術によると、サウンディングパケット２０８は、通常はステーションＢからステーションＡへとペイロード情報を搬送するが、必要に応じて、データを送信するために用いられる空間ストリームまたは時空間ストリームの数よりも多いトレーニングフィールドを含むデータパケットである。この場合には、サウンディングパケット２０８に含まれる追加のトレーニングフィールドによって、ステーションＡは、パケットのデータ部分について全ての利用可能な次元を利用しないパケットに基づき、ステーションＡとステーションＢとの間の通信チャネルの全次元チャネル推定値を取得することができる。一般的に、サウンディングパケット２０８は、サウンディング手順以外の手順中には、ステーションＡとステーションＢとの間で送信されない。

期間２１２において、ステーションＡは、サウンディングパケット２０８のトレーニングフィールドに基づき、ステーションＢからステーションＡの方向におけるＭＩＭＯチャネル（つまり、リバースチャネル）を推定する。ステーションＡはこの後、リバースチャネルの推定値を用いてフォワードチャネルの推定値を生成し、ダウンリンク送信において用いられるステアリングベクトルを生成する。図２に示すように、期間２１４において、ステーションＡは、期間２１２に生成されたステアリングベクトルを用いて、データパケット６４を送信する。

一部の実施形態によると、ＡＰ１４は、クライアントステーション２５に対して少なくとも実質的にトランスペアレントである「非標準的」な黙示的ビームフォーミング手順を実行する。ある実施形態によると、ＡＰ１４は、非標準的な黙示的ビームフォーミングを利用して、ビームフォーミングに関連する特定の手順、例えば、リバース通信チャネルをサウンディングする手順等をサポートしていないレガシークライアントステーション２５−４の方向においてビームフォーミングを実行する。別の実施形態によると、ＡＰ１４は、非標準的な黙示的ビームフォーミングを利用して、同様に明示的にビームフォーミングをサポートしていない低複雑度の非レガシークライアントステーション（例えば、クライアントステーション２５−１）の方向において、ビームフォーミングを実行する。ある実施形態によると、黙示的ビームフォーミングをクライアントステーション（例えば、クライアントステーション２５−１）に対してトランスペアレントに実行するべく、ＡＰ１４は、クライアントステーション２５−１から受信したデータユニットに基づいてリバースチャネル（例えば、クライアントステーション２５−１からＡＰ１４のチャネル）の推定値を決定する。受信したデータユニットは、ビームフォーミングには特に関連しない（例えば、非サウンディングデータユニット、本明細書では「通常」データユニットとも呼ぶ）。より具体的には、本実施形態では、ＡＰ１４は、クライアントステーション２５−１から、特にチャネルをサウンディングするデータユニットではないが、ＡＰ１４にリバースチャネルの特性を決定または推定させるためのトレーニング信号を（例えば、プリアンブルに）含む通常データユニットを受信する。標準的な黙示的ビームフォーミングと同様に、ある実施形態によると、ＡＰ１４はこの後、チャネル相互依存性を考慮してリバースチャネルの推定値からフォワードチャネルの推定値を算出し、フォワードチャネル推定値に基づいて、クライアントステーション２５−１の方向におけるビームフォーミングに利用されるステアリングマトリクスを算出する。

図３は、ある実施形態に応じた、非標準的な黙示的ビームフォーミング技術の一例を説明するタイミング図である。図３において、ステーションＡがビームフォーム実行側で、ステーションＢが被ビームフォーミング側である。図１を参照すると、一実施形態において、ＡＰ１４がビームフォーミング実行側（ステーションＡ）で、クライアントステーション２５−１が被ビームフォーム側（ステーションＢ）である。別の実施形態によると、クライアントステーション２５−１がビームフォーミング実行側（ステーションＡ）で、ＡＰ１４が被ビームフォーミング側（ステーションＢ）である。

図３に図示しているように、期間３０２において、ステーションＢが通常データユニット３０４をステーションＡに送信する。本明細書で用いる場合、「通常データユニット」は、チャネルサウンディング以外の任意の手順、例えば、データ交換、変調符号化方式（ＭＣＳ）フィードバック等で利用される非サウンディングデータユニットである。データユニット３０４は、通信フレーム、データパケット等である。ある実施形態によると、データユニット３０４は、サウンディングパケットを送信するよう求める要求に応じて送信されない。ステーションＢは、ある実施形態によると、ＭＩＭＯチャネルのサウンディングに関係ない目的を実現するべく、データユニット３０４を送信する。例えば、ある実施形態によると、データユニット３０４は、データペイロード、および、ペイロードを送信するために用いられる空間ストリーム数または時空間ストリーム数に対応する所定数のトレーニングフィールドを含むデータパケットである。概して、少なくとも一部の実施形態では、図３の黙示的ビームフォーミング手順は、ステーションＢに対してトランスペアレントに実行される。

期間３０６において、ステーションＡは、データユニット３０４に含まれているトレーニング信号に基づいてステーションＡとステーションＢとの間のリバースチャネルを推定し、リバースチャネルの推定値を用いてフォワードチャネルを推定し、期間３０８においてステーションＢにデータユニット３１０を送信する際に用いられるステアリングマトリクスを決定する。一部の実施形態によると、通常データユニット３０４は、ステーションＡにリバースチャネルについて一部のみ推定させるためのトレーニングデータを含む。このような一実施形態によると、例えば、ステーションＢは３つのアンテナを含むが、このうち２つのアンテナのみを用いて（つまり、２つの空間ストリームを用いて）ステーションＡへとデータユニット３０４を送信する。この場合、場合によっては、データユニット３０４が含むトレーニング信号は、ステーションＡに部分的チャネル推定値を決定させるにすぎない（この場合、最大で３次元が可能であるが、そのうち最高で２次元）。したがって、本実施形態によると、少なくとも一部のケースでは、ステーションＡは部分チャネル推定値を利用して、ステーションＢの方向で少なくともある程度のチャネル指向性を実現するステアリングマトリクスを生成する。

図３をさらに参照しつつ説明すると、数学的に表現すると、ある実施形態では、ステーションＢがステーションＡから受信した信号は、以下の式で表される。

式中、ｓ_Ａは、ステーションＡが送信する信号を表すＮ_ｓｓ×１次元ベクトルで、ｙ_Ｂは、ステーションＢが受信する信号を表しているＮ_ＲＸ×１次元ベクトルであり、ｎは、追加ノイズを表す適切なＮ_ＲＸ×１次元ベクトルで、Ｈ_ＡＢは、ステーションＡからステーションＢへのフォワードチャネルを表現しているＮ_ＲＸ×Ｎ_ＴＸ次元マトリクスであり、Ｑ_{ｓｔｅｅｒ}は、ステーションＢの方向においてステーションＡからの信号ｓ_Ａの送信をステアリングするべく、送信される信号ｓ_Ａに適用されるＮ_ＴＸ×Ｎ_ｓｓ次元空間マッピングマトリクスである（Ｎ_ＴＸは、ステーションＡにおける送信アンテナの数であり、Ｎ_ＲＸはステーションＢにおける受信アンテナの数であり、Ｎ_ｓｓは信号ｓ_Ａを送信するために用いられる空間ストリームまたは時空間ストリームの数である）。さまざまな実施形態および／またはシナリオにおいて、ステーションＡは、本明細書で説明する非標準的な黙示的ビームフォーミング技術に応じて空間マッピングマトリクスＱ_{ｓｔｅｅｒ}を算出する。

一部のこのような実施形態および／またはシナリオでは、ステーションＡは、ステーションＢから受信したデータユニット（例えば、図３のデータユニット３０４）に基づいて、リバースチャネルに対応付けられている１以上の空間ストリームの１以上の特性（例えば、ゲイン、位相、信号ノイズ比（ＳＮＲ）等）を表現するチャネルステート情報（ＣＳＩ）を取得する。数１の数学的モデルで説明を続けると、リバースチャネルに対応するＣＳＩは、一実施形態によると、マトリクス形式で、ステーションＢからステーションＡへのリバースチャネルに対応する２次元チャネルマトリクスＨ_ＢＡとして表現される。この２次元チャネルマトリクスＨ_ＢＡは、各要素において、対応する送信アンテナ（ステーションＢ）および受信アンテナ（ステーションＡ）が定義する空間ストリームのチャネルゲインパラメータを特定している。フォワードチャネルの推定値（例えば、数１のＨ_ＡＢ）を生成するべく、ステーションＡは、リバースチャネルを表しているマトリクスＨ_ＢＡの転置行列を算出する。このため、ステーションＡは、ステーションＡとステーションＢとの間のＭＩＭＯチャネルは対称であり、フォワードチャネルおよびリバースチャネルは相互依存すると見なすと仮定する。

しかし、チャネル推定は通常ベースバンドで実行されるので、ある実施形態によると、観察されたチャネルは送信チェーンおよび受信チェーンの等価ＲＦ応答を含んでおり、これらは、ある実施形態によると、同一デバイス（例えば、ステーションＡ）において同じではない。このため、本実施形態によると、ステーションＡとステーションＢとの間のフォワードチャネルおよびリバースチャネルのチャネル相互依存性が損なわれている。黙示的ビームフォーミング技術におけるＲＦチェーン障害要因に起因するエラーを低減または処理するべく、一実施形態によると、ステーションＡは完全な相互依存性を仮定せず、実際のフォワードチャネルと実際のリバースチャネルとの間に見られる差異の測定値を補償するべくビームフォーミングプロセスにおいて、送信すべき信号（つまり、出力信号）に適用するキャリブレーションマトリクスを生成する。

具体的には、ある実施形態によると、ステーションＡは最初に、ステーションＡにおける送信チェーンと受信チェーンの不均衡に起因するＲＦ障害要因を少なくとも部分的に補償するキャリブレーションマトリクスを求める。この後、フォワードチャネルについて新しいステアリングマトリクスが算出される度に、ビームフォーミング技術では、黙示的ビームフォーミング技術を用いて決定されたステアリングマトリクスにキャリブレーションマトリクスを適用する。このため、一度キャリブレーションマトリクスが決定されれば、送信側は、リバースチャネルの測定値を用いて黙示的ビームフォーミングを実行することで、フォワードチャネルの推定値を生成できるようになる。これに代えて、一部の実施形態によると、ステーションＡは受信チェーンについてキャリブレーションマトリクスを算出して、訂正マトリクスが決定されると、ステーションＡはキャリブレーションマトリクスをリバースチャネル推定値に適用することで補償済みのリバースチャネル推定値を生成し、送信ビームフォーミングで利用する補償済みリバースチャネル推定値を用いてフォワードチャネル推定値を生成する。一般的には、通信デバイスは、フォワードチャネルのチャネル推定を実行して、フォワードチャネルに対応するチャネル推定情報をピアデバイスから（例えば、フィードバックメッセージを用いて）受信し、これら２つの推定値を利用してＭＩＭＯチャネルに相互依存性を修復するマトリクスを生成することで、キャリブレーションマトリクスを求める。しかし、ステーションＢがチャネル推定フィードバックおよび／またはその他のキャリブレーション手順をサポートしていない一部の実施形態では、ステーションＡは自己キャリブレーション技術を実行することでキャリブレーションマトリクスを生成する。

一実施形態によると、無線通信チャネルは通常、フェージング、シールディング、干渉およびユーザの移動等の要因に応じて、時変条件によって特性が決まるので、ステーションＡとステーションＢとの間の通信チャネルのチャネル特性に基づいて決まるステアリングマトリクスは、通信チャネルの現在の特性に基づいて高頻度で更新される。一方、一部の実施形態によると、キャリブレーション手順は、ステアリングマトリクスの更新に比べると低頻度で実行される。例えば、一実施形態によると、キャリブレーション手順は、デバイスをネットワークにアソシエーションするタイミング、新しいチャネルへ切り替えるタイミング、または、環境が変化する（例えば、温度が変化する）タイミングでのみ実行される。

ある実施形態によると、黙示的ビームフォーミングを実行する場合、ステーションＡは概して、ステーションＢからステーションＡがアップリンクデータユニットを受信する度に当該アップリンクデータユニットに基づいて、ステーションＢについてのステアリングマトリクスを更新する。上述したように、少なくとも一部の場合には、アップリンクデータユニットは、ある実施形態によると、通信チャネルの部分推定値のみをステーションＡに取得させるためのアップリンクデータユニットを送信するために用いられる空間ストリームまたは時空間ストリームの数に対応する複数のトレーニングフィールドを含む。場合によっては、本実施形態によると、部分推定値では、ステーションＢの方向において所望の指向性を実現するためには不十分である。このような場合には、このような部分チャネル推定値に基づいてステアリングマトリクスを更新すると、より多くの次元を利用した以前のチャネル推定値を利用する場合の性能に比べて、性能が低下することになる。さらに、場合によっては、アップリンクデータユニットが、ステーションＡからステーションＢにダウンリンクデータユニットを送信するために用いられるチャネル帯域幅に比べて小さいチャネル帯域幅を利用して送信される場合、この小さい帯域幅のアップリンクデータユニットに基づいて決まるステアリングマトリクスは、ダウンリンク通信チャネルの全周波数帯域において指向性を実現しない。この場合には、ある実施形態によると、算出したステアリングマトリクスは、アップリンクデータユニットが送信されたチャネルに対応する周波数帯域において指向性を実現するのが、最大限の効果である。

チャネル部分推定値を数学的に表現すると、ある実施形態では、Ｎ_Ｔ×Ｎ_{ＳＴＳ＿ＵＬ}次元を持つアップリンク空間マッピングマトリクスＱ_ＵＬを利用することで、複数の空間ストリームを用いてアップリンクデータユニットが送信されると仮定する。ここで、Ｎ_Ｔはビームフォーミング実行側における送信アンテナの数であり、Ｎ_{ＳＴＳ＿ＵＬ}は、アップリンクデータユニットに対応付けられている空間ストリームの数（および、対応するトレーニングフィールドの数）である。このデータユニットによって、Ｈ_ＵＬＱ_ＵＬで表現される等価アップリンクチャネルの推定が可能となる。ここで、Ｈ_ＵＬは、リバース通信チャネル（つまり、被ビームフォーミング側からビームフォーミング実行側への通信チャネル）を表現する全次元（Ｎ_Ｔ×Ｎ_Ｒ）チャネルマトリクスである。このようなチャネル推定値に基づいて算出されるダウンリンクステアリングマトリクスは、ある実施形態によると、以下の式で表される。

上記から分かるように、本実施形態では、アップリンクデータユニットを送信するために用いられる空間ストリームの数Ｎ_{ＳＴＳ＿ＵＬ}が被ビームフォーミング側における送信アンテナの数Ｎ_Ｔと等しい場合、ビームフォーミング実行側は全次元チャネルマトリクスＨを取得することができるので、全次元ダウンリンクマッピングマトリクスＱ_ＤＬを算出することができる。この場合、非サウンディングアップリンクデータユニットに基づくチャネル推定値は、通信チャネルを完全にサウンディングするサウンディングパケットから取得され得るチャネル推定値に等しい。一方、アップリンクデータユニットを送信するために用いられる空間ストリームの数Ｎ_{ＳＴＳ＿ＵＬ}が被ビームフォーミング側における送信アンテナの数Ｎ_Ｔよりも少ない場合、ビームフォーミング実行側は、アップリンクデータユニットに基づき全次元チャネル推定値を取得することができない。Ｎ_{ＳＴＳ＿ＵＬ}＜Ｎ_Ｔの場合は、「サウンディング不十分な場合」と本明細書で呼ぶこともある。ステアリングマトリクスがチャネル部分推定値に基づいて算出されるので、ある実施形態によると、サウンディング不十分の場合には、１個からＮ_{ＳＴＳ＿ＵＬ}個の空間ストリームを用いて送信されるダウンリンクデータユニットについては、部分的ビームフォーミングゲインが取得されるに過ぎない。さらに、ある実施形態によると、Ｎ_{ＳＴＳ＿ＵＬ}よりも多い複数の空間ストリームを用いて送信されるダウンリンクデータユニットは、このようなデータユニットについてのダウンリンクステアリングマトリクスはサウンディング不十分な場合には決定できないので、全方向的に送信される。この結果、このような場合には、近距離通信および／または中距離通信で送信されるデータユニットは概して、ビームフォーミングゲインから恩恵を受けることはない。これは、このようなデータユニットが通常、近距離通信から中距離通信に一般的に対応付けられている高データレートを実現するべく利用可能な最大数の空間ストリームを用いてダウンリンク方向で送信されるからである。一方、このような場合のアップリンクデータユニットは、必ずしも全ての利用可能な空間ストリームを用いて送信されるわけではない。

同様に、ある実施形態によると、小さい帯域幅で送信されるアップリンクデータパケットに基づいて算出されるステアリングマトリクスを用いて大きい帯域幅のダウンリンクデータパケットを送信する場合には、完全ビームフォーミングゲインが実現されない。一例を挙げると、ある実施形態において、２０／４０ＭＨｚベーシックサービスセット（ＢＳＳ）８０２．１１ｎ通信システムでは、４０ＭＨｚダウンリンクデータユニットの全ビームフォーミングゲインは、２０ＭＨｚアップリンクデータユニットに基づいて算出されるチャネル推定値を用いても実現できない。具体的には、ある実施形態によると、２０ＭＨｚアップリンクデータユニットに基づいて算出されるステアリングマトリクスは、４０ＭＨｚチャネルのうち、ステアリングマトリクスを生成するために用いられるアップリンクデータユニットが送信された２０ＭＨｚ帯域に対応する部分でのみビームフォーミングゲインを提供する。例えば、直交周波数分割多重の場合、少なくとも一部において、２０ＭＨｚアップリンクデータユニットに基づいて算出されるステアリングマトリクスは、４０ＭＨｚ帯域のうち、チャネル推定に用いたアップリンクデータユニットが送信された２０ＭＨｚアップリンクチャネルに対応する半分の２０ＭＨｚに対応するデータトーンについてゲインを実現するが、４０ＭＨｚチャネルのうち残りの半分に対応するデータトーンについてはビームフォーミングゲインを実現しないとしてよい。このような一部の実施形態および／またはシナリオでは、部分ステアリングマトリクスをダウンリンクデータユニットに適用するのではなく、ＡＰ１４はステアリングマトリクスを４０ＭＨｚ送信に対して全く適用しないので、ビームフォーミングを全く発生させない。

黙示的ビームフォーミングでのビームフォーミング性能を改善するべく、一部の実施形態では、ステーションＡは、ステアリングマトリクスを生成する際に、ステーションＢから受信したアップリンクデータユニットの全てを利用せず、一以上の選択基準に基づいてステアリングマトリクスの算出で利用するアップリンクデータユニットを選択する。例えば、ある実施形態によると、ステーションＡは選択フィルタを利用して、特定の選択基準にしたがって黙示的ビームフォーミングで利用される受信アップリンクデータユニットを選択する。より詳細に後述するように、さまざまな実施形態および／またはシナリオにおいて、選択基準は、例えば、ステーションＢに対するダウンリンク送信においてステーションＡが利用している通信チャネルの帯域幅、ステーションＢの空間ストリーム機能、これら２つの組み合わせ、および／または、ステーションＢに送信すべきステアリングマトリクスを生成する際に用いられるアップリンクデータユニットを選択する任意のその他の適切な基準に少なくとも部分的に基づいて決まる。一般的に、ある実施形態によると、ビームフォーミング実行側（ステーションＡ）は、被ビームフォーミング側（ステーションＢ）からアップリンクデータユニットを受信して、受信したアップリンクデータユニットが、黙示的ビームフォーミング手順で利用されるアップリンクデータユニットを選択するべき１以上の基準を満足するか否かを判断する。一実施形態によると、一の特定の選択基準は不変である。別の実施形態によると、特定の選択基準は、例えば、通信チャネルの品質、ビームフォーミング実行側に対する被ビームフォーミング側の範囲（または距離）、これら２つの組み合わせ、および／または、任意のその他の適切な要因または複数の要因の組み合わせに基づいて、動的に決定する。

一部の実施形態によると、黙示的ビームフォーミングの算出に利用されるべきアップリンクデータユニットを選択するためのアップリンクデータユニット選択基準は、チャネル帯域幅に関する。チャネル帯域幅に関する選択基準は、本明細書において「チャネル帯域幅基準」と呼ぶ場合もある。一部のこのような実施形態によると、ＡＰ１４は、ビームフォーミング手順の対象であるクライアントステーションに対するダウンリンク送信に利用されているチャネル帯域幅に基づいて、ステアリングマトリクスの算出で利用すべきアップリンクデータユニットを選択する。図１を参照すると、チャネル帯域幅基準を用いてステアリングマトリクスの算出のためのＡＰ１４がアップリンクデータユニットを選択する実施形態例において、ＡＰ１４が４０／２０ＭＨｚＢＳＳで動作し、クライアントステーション２５−１と通信するべく４０ＭＨｚ帯域幅を利用する場合、ＡＰ１４は、クライアントステーション２５−１に対するステアリングマトリクスの算出において利用するものとして４０ＭＨｚアップリンクデータユニットのみを選択する。本実施形態において、ＡＰ１４がクライアントステーション２５−１から受信する２０ＭＨｚのアップリンクデータユニットは、クライアントステーション２５−１についてのステアリングマトリクスの算出では利用されない（例えば、選択フィルタで除去されるか、選択されない）。この場合、ある実施形態によると、ＡＰ１４は、次に４０ＭＨｚアップリンクデータユニットがクライアントステーション２５−１から受信されるまで、以前にクライアントステーション２５−１から受信した４０ＭＨｚアップリンクデータユニットに基づいて算出されたステアリングマトリクスを継続してクライアントステーション２５−１に送信される信号に適用し、次に受信した４０ＭＨｚデータユニットに基づいてステアリングマトリクスを更新する。別の例を挙げると、ＡＰ１４が８０／４０／２０ＭＨＺ ＢＳＳで動作し、クライアントステーション２５−１へのダウンリンク送信について８０ＭＨｚチャネルを利用する場合、ある実施形態によると、ＡＰ１４は、ステアリングマトリクスの算出について、クライアントステーション２５−１から受け取った８０ＭＨｚのアップリンクデータユニットのみを選択する。このように、本実施形態によると、クライアントステーション２５−１から受信する２０ＭＨｚおよび４０ＭＨｚのアップリンクデータユニットは、クライアントステーション２５−１のためのダウンリンクステアリングマトリクスの算出には利用されない。例えば、本実施形態によると、２０ＭＨｚおよび４０ＭＨｚのアップリンクデータユニットは、選択フィルタによって除外される。

これに加えて、または、これに代えて、一部の実施形態によると、ステアリングマトリクスの算出に利用すべきアップリンクデータユニットを選択するためのアップリンクデータユニット選択基準は、空間ストリームの数に基づいて決まる。空間ストリームの数に基づく選択基準は、本明細書において「空間ストリーム基準」と呼ぶこともある。一部のこのような実施形態によると、ＡＰ１４は、クライアントステーションがサポートしている空間ストリームの最大数に基づいて、および／または、ＡＰ１４に対するアップリンク送信についてクライアントステーションが一般的に利用する空間ストリーム数に基づいて、ステアリングマトリクスの算出に利用すべきアップリンクデータユニットを選択する。図１を再度参照すると、ＡＰ１４が空間ストリーム基準を用いてステアリングマトリクスの算出のためのアップリンクデータユニットを選択する実施形態例において、クライアントステーション２５−１が最大で２個の空間ストリームをサポートしている場合、ＡＰ１４は、クライアントステーション２５−１から受信する２空間ストリームアップリンクデータユニット（つまり、２つの空間ストリームを用いて送信されるデータユニット）のみ選択する。本実施形態では、１個の空間ストリームを用いてクライアントステーション２５−１が送信するアップリンクデータユニットは、ステアリングマトリクスの算出のために選択されない（例えば、選択フィルタによって除外されるか、または、選択されない）。この場合、クライアントステーション２５−１がサポートしている空間ストリームの数がクライアントステーション２５−１における送信アンテナの数に対応していると仮定すると、この技術によって、ステアリングマトリクスは常にＡＰ１４とクライアントステーション２５−１との間の通信チャネルの全次元推定値に基づいて決まることになり、ダウンリンクデータユニットのビームステアリングがチャネルの部分推定値に基づいて実行される場合に比べて、ビームフォーミング性能が概して改善される。しかし、一部の実施形態によると、クライアントステーション２５−１がサポートしている最大数の空間ストリームは、アンテナ３４の数よりも少ない。例えば、一部の実施形態によると、送受信機３０の数はアンテナ３４の数よりも少ない。

空間ストリームの数を選択基準として利用する別の例を挙げると、ある実施形態において、クライアントステーション２５−１が最大で３個の空間ストリームをサポートしている場合、ＡＰ１４は３個の空間ストリームを用いてクライアントステーション２５−１が送信するアップリンクデータユニットのみを選択して、クライアントステーション２５−１がサポートしている空間ストリームの最大数がアンテナ３４の数と同じである場合に全次元推定値が得られるようにする。これに代えて、別の実施形態では、ＡＰ１４は、２個または３個の空間ストリームを用いてクライアントステーション２５−１が送信するアップリンクデータユニットを選択する。本実施形態によると、２空間ストリームアップリンクデータに基づいて決定されるチャネル部分推定値は、少なくとも一部のケースにおいてステアリングマトリクスの算出に利用されるが、１個の空間ストリームのみを用いてクライアントステーション２５−１が送信するアップリンクデータユニットに基づいたチャネル部分推定値は利用されない（例えば、選択フィルタによって除外される）。

一部の実施形態および／またはシナリオによると、ＡＰ１４は、アップリンクデータユニットを選択するために、不変の選択基準を利用する。これに代えて、一部の実施形態によると、特定の選択基準は、例えば、リアルタイムのパケットのモニタリングに基づいて、処理中に動的に決定される。例えば、ある実施形態によると、ＡＰ１４は、例えば、ＡＰ１４が動作中にクライアントステーション２５−１から受信する１以上のアップリンクデータユニットに対応する信号強度測定値に基づいて、空間ストリーム基準で利用される空間ストリームの数を動的に決定する。別の実施形態によると、ＡＰ１４は、クライアントステーション２５−１が所定の期間においてアップリンクデータパケットを送信するために利用する空間ストリームの数を監視することに基づいて、空間ストリーム基準で利用される空間ストリームの数を動的に決定する。

選択基準を動的に決定する例を挙げると、ＡＰ１４が３個のアンテナを有し、クライアントステーション２５−１が最大で３個の空間ストリームをサポートしている実施形態において、ＡＰ１４は、３空間ストリームアップリンクデータユニットのみを選択するか、または、２空間ストリームアップリンクデータユニットまたは３空間ストリームアップリンクデータユニットを選択するかを動的に判断する。例えば、一部の実施形態によると、ＡＰ１４は、クライアントステーション２５−１から受信した１以上のアップリンクデータユニットに対応する信号強度としきい値レベルとを比較して、この比較結果に基づいて選択基準を動的に決定する。このような一実施形態によると、測定された信号強度がしきい値レベルを超えている場合、ＡＰ１４はクライアントステーション２５−１が近距離で動作していると判断し、近距離アップリンクデータユニットの一部または全てが、サポートされている最大数の空間ストリームを用いてクライアントステーション２５−１から送信されると予想して（この実施形態では、３個の空間ストリームがクライアントステーション２５−１における３個のアンテナに対応している）、空間ストリーム基準を、最大数の空間ストリーム（例えば、クライアントステーション２５−１がサポートしている３個の空間ストリーム）を用いて送信されたアップリンクデータユニットのみを選択する基準に設定する。一方、受信信号強度がしきい値レベルを下回る場合、ある実施形態によると、ＡＰ１４は、２空間ストリームアップリンクデータユニットを少なくとも幾つか受信すると予想し、空間ストリーム選択基準を、これにしたがって、２個または３個の空間ストリームを用いて送信されるアップリンクデータユニットを選択するように設定する。ある実施形態によると、信号強度に基づいて空間ストリーム選択基準を決定する処理は、ＡＰ１４に対するクライアントステーション２５−１の範囲（または距離）の変化および／またはチャネル条件の変化に応じるべく、定期的に実行される。

別の実施形態によると、ＡＰ１４は、長さがＴである特定のモニタリングウィンドウにおいてクライアントステーション２５−１からＡＰ１４が受信した各アップリンクデータユニットに対応付けられている空間ストリームの数を決定することによって、空間ストリーム選択基準を動的に決定する。例えば、ある実施形態によると、長さがＴであるモニタリングウィンドウにおいて少なくとも所定の最小数であるＮ個の３ストリームアップリンクデータユニットが受信されると、ＡＰ１４は、３ストリームアップリンクデータユニットのみを選択するように空間ストリーム選択基準を設定する。一方、受信した３ストリームアップリンクデータユニットがＮ個未満である場合、ＡＰ１４は、２個または３個の空間ストリームを用いて送信されるアップリンクデータユニットを選択するように空間ストリーム選択基準を設定する。ある実施形態において、パラメータＴおよびパラメータＮの一方または両方は、例えば、現在のチャネル条件、パケットエラーレートまたは任意のその他の適切な基準に基づいて調整可能である。

一部の実施形態によると、ＡＰ１４は、完全ではないが実質的にクライアントステーション２５−１に対してトランスペアレントである黙示的ビームフォーミング手順を実行する。例えば、ＡＰ１４およびクライアントステーション２５−１は、一実施形態によると、同じ製造者によって提供されており、特定の通信フレームを交換する特許で保護される方法をサポートしている。このような一実施形態によると、クライアントステーション２５−１は、ＡＰ１４とクライアントステーション２５−１との間の通信チャネルの全次元推定値をＡＰ１４に取得させるトレーニングデータを含む特定の数のアップリンクデータユニットを定期的に送信する。例えば、ある実施形態によると、クライアントステーション２５−１は、クライアントステーション２５−１がサポートしている最大数の空間ストリームを用いて、例えば、クライアントステーション２５−１で利用可能な全ての送信アンテナを用いてアップリンクデータユニットを定期的に送信する。ある実施形態によると、クライアントステーション２５−１は、長さがＴの期間毎に、最大数の空間ストリームを用いて、最小数のＭ個のアップリンクデータユニットを送信する。一例を挙げると、クライアントステーション２５−１が最多で３個の空間ストリームをサポートしており、ＡＰ１４が３個以上のアンテナ、例えば、４個、５個、６個または４以上の任意のその他の適切な数のアンテナを持つことをクライアントステーション２５−１が知っているかまたはそう判断する場合、クライアントステーション２５−１は、長さがＴの期間毎に、例えば、６秒毎に、Ｍ個の３空間ストリームアップリンクデータユニットを送信する。一部の実施形態によると、パラメータＴおよびパラメータＭのうち一方または両方が調整可能である。

一部の実施形態によると、クライアントステーション２５−１が、クライアントステーション２５−１がサポートしている最大数の空間ストリームよりも少ない数の空間ストリームを用いてＡＰ１４と通信している場合、最大数の空間ストリームを用いてクライアントステーション２５−１が送信する最小数のＭ個のアップリンクデータユニットは、適切な低次の変調方式を利用して送信されることで、適切な低データレートとなり、全次元アップリンクデータユニットの送信中に所望の信号信頼性を維持することができる。一例を挙げると、最多で３個の空間ストリームをサポートし、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格に応じて動作するクライアントステーションは、ある実施形態によると、このような３空間ストリームアップリンクデータユニットをＭＣＳ１６、ＭＣＳ１７、ＭＣＳ１８、または、３空間ストリーム送信について適切な低次変調を定めている別の適切なＭＣＳを用いて送信する。

説明し易いように、上述した実施形態例において、通信チャネルは通常、３以下の空間ストリームを含む。しかし、開示したビームフォーミング技術は最大で３個の空間ストリームに限定されない。一般的に、開示したビームフォーミング技術は、任意の適切な数の空間ストリーム、例えば、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個等の空間ストリームを含む通信チャネルを利用する実施形態および／またはシナリオで利用する。

図４は、実施形態に係る、ＭＩＭＯ通信システムにおいてビームフォーミングを実行する方法４００の一例を示すフローチャートである。図１を参照すると、方法４００は、一部の実施形態によると、ＡＰ１４によって実現される。例えば、一部の実施形態において、方法４００はネットワークインターフェース１６によって実現される。このような一実施形態によると、ＰＨＹ処理ユニット２０が方法４００を実施する。別の実施形態によると、ＭＡＣ処理ユニット１８もまた、方法４００の少なくとも一部を実行する。さらに図１を参照すると、さらに別の実施形態において、方法４００はネットワークインターフェース２７（例えば、ＰＨＹ処理ユニット２９および／またはＭＡＣ処理ユニット２８）によって実現される。他の実施形態によると、方法４００は他の適切なネットワークインターフェースおよび／または他の適切な通信デバイスによって実現されている。

ブロック４０２において、ＡＰ１４はクライアントステーション（例えば、クライアントステーション２５−１）からアップリンクデータユニットを受信する。ある実施形態において、ブロック４０２において受信したアップリンクデータユニットは、非サウンディングデータユニット（例えば、通信チャネルをサウンディングすることを特に目的としないデータユニット、サウンディングデータユニットを送信するよう求める要求に応じて送信されるのではないデータユニット等）である。ブロック４０４において、ＡＰ１４は、ブロック４０２で受信されるアップリンクデータユニットが、当該アップリンクデータユニットをステアリングマトリクスの算出で利用するための１以上の選択基準を満たしているか否かを判断する。一実施形態によると、ブロック４０４において利用される選択基準は、ブロック４０２で受信されるアップリンクデータユニットに対応付けられている空間ストリームの数に関連する。例えば、一実施形態によると、アップリンクデータユニットに対応付けられている空間ストリームの数が、クライアントステーション２５−１がサポートしている最大数の空間ストリームに等しい場合、ブロック４０４においてアップリンクデータユニットは選択基準を満たす。これに加えて、または、これに代えて、別の実施形態によると、ブロック４０４において利用される選択基準では、所与のアップリンクデータユニットに対応付けられている空間ストリームの数が、クライアントステーション２５−１がサポートしている空間ストリームの最大数未満である適切な数である場合に、所与のアップリンクデータユニットが選択されるようになる。例えば、一実施形態によると、アップリンクデータユニットに対応付けられている空間ストリームの数が、クライアントステーション２５−１がサポートしている空間ストリームの最大数から１を減算した値以上である場合に、アップリンクデータユニットはブロック４０４において選択基準を満たす。別の例を挙げると、このような一実施形態において、クライアントステーション２５−１が最大数として３個の空間ストリームをサポートしている場合、ブロック４０４において利用される選択基準によって、ステアリングマトリクスの算出のために３個または２個の空間ストリームを持つアップリンクデータユニットを選択させることができる。これに加えて、または、これに代えて、別の実施形態によると、ブロック４０４において利用される選択基準は、クライアントステーション２５−１へのダウンリンク送信のためにＡＰ１４が利用しているチャネル帯域幅に関連する。一部の実施形態によると、ブロック４０４で利用される選択基準は、空間ストリームの数およびチャネル帯域幅の両方に関連する。一部の実施形態によると、ブロック４０４において利用される１以上の選択基準は、例えば、ＡＰ１４とクライアントステーション２５−１との間の通信チャネルのチャネル品質、ＡＰ１４に対するクライアントステーション２５−１の範囲（または距離）、または、１以上のその他の適切な基準に基づいて、動作中に動的に決定される。

ブロック４０４においてアップリンクデータユニットが選択基準を満たしていると判断されると、当該方法は、ブロック４０６に進む。ブロック４０６では、ＡＰ１４からクライアントステーション２５に送信される信号に対して適用されるステアリングマトリクスを生成する際に利用されるべく、当該アップリンクデータユニットが選択される。一方、ブロック４０８においてアップリンクデータユニットが選択基準を満たさないと判断される場合、当該方法はブロック４０８に進む。ブロック４０８では、ブロック４０２で受信したアップリンクデータユニットはステアリングマトリクスの算出に利用されるべきではないと判断する。一実施形態例によると、この場合、以前に受信したアップリンクデータユニットを用いて決定されるステアリングマトリクスが、次に選択基準を満たすデータユニットを受信するまで、ビームステアリングに利用される。言い換えると、この実施形態によると、以前に受信したアップリンクデータユニットに基づいて決定されたステアリングマトリクスは、選択基準を満たさないアップリンクデータユニットに基づいて更新されない。

図５は、ある実施形態に係る方法５００の一例を示すフローチャートである。図１を参照すると、一部の実施形態において、方法５００はＡＰ１４によって実施される。例えば、一部の実施形態において、方法５００はネットワークインターフェース１６によって実施される。このような一実施形態によると、ＰＨＹ処理ユニット２０が方法５００を実施する。別の実施形態によると、ＭＡＣ処理ユニット１８も、方法５００の少なくとも一部を実施する。さらに図１を参照すると、さらに別の実施形態において、方法５００はネットワークインターフェース２７によって実施される（例えば、ＰＨＹ処理ユニット２９および／またはＭＡＣ処理ユニット２８）。他の実施形態によると、方法５００は他の適切なネットワークインターフェースおよび／または他の適切な通信デバイスによって実施される。

ブロック５０２によると、クライアントステーション２５−１は、クライアントステーション２５−１がサポートしている空間ストリームの最大数未満の数の空間ストリームを用いてＡＰ１４に対して複数のデータユニットを送信する。例えば、ある実施形態によると、クライアントステーション２５−１は、３個のアンテナ２４を有し、最大数で３個の空間ストリームをサポートする。本実施形態によると、ブロック５０２において、クライアントステーション２５−１は、クライアントステーション２５−１がサポートしている空間ストリームの最大数未満の数の空間ストリームを用いて、例えば、２個の送信アンテナおよび２個の空間ストリームを用いて、複数のデータユニットをＡＰ１４に対して送信する。

ブロック５０４において、長さがＴの期間において、クライアントステーション２５−１は、クライアントステーション２５−１がサポートしている最大数の空間ストリームを用いて最小数であるＭ個のデータユニットをＡＰ１４に対して送信する。例えば、クライアントステーション２５−１が３個のアンテナ２４を有し、最大で３個の空間ストリームをサポートしている実施形態では、ブロック５０４において、最小数であるＭ個のデータユニットが３個の空間ストリームを用いて送信される。一部の実施形態によると、ブロック５０４のＴおよびＭのうち一方または両方は、例えば、チャネル条件に基づいて、または、他の適切な要因に応じて調整可能である。ある実施形態によると、ブロック５０４で送信される最小数のＭ個のデータユニットは、データユニットが最大数の空間ストリームを用いて送信される場合、システム信頼性を維持するべく、適切な低データレートに対応するＭＣＳを用いて送信される。一部の実施形態によると、クライアントステーション２５−１は、ブロック５０２において第１のＭＣＳを利用して複数のデータユニットを送信し、ブロック５０４において第２のＭＣＳを利用して最小数であるＭ個のデータユニットを送信する。第１のＭＣＳは第２のＭＣＳとは異なる。このような一実施形態によると、ブロック５０４で利用されるＭＣＳは、ブロック５０２で利用されるＭＣＳに対応するデータレートよりも低いデータレートに対応する。

一部の実施形態によると、ＡＰ１４は、ブロック５０４で送信される最小数であるＭ個のデータユニットを受信し、これらのデータユニットを利用してＡＰ１４とクライアントステーション２５−１との間の通信チャネルの全次元チャネル推定値を取得する。ある実施形態によると、ＡＰ１４は、クライアントステーション２５−１へのダウンリンク送信において利用するステアリングマトリクスを生成する際に全次元チャネル推定値を利用する。

上述したさまざまなブロック、処理および技術のうち少なくとも一部は、ハードウェア、ファームウェア命令を実行するプロセッサ、ソフトウェア命令を実行するプロセッサ、または、これらの任意の組み合わせを用いて実現され得る。

ハードウェアにおいて実現される場合、ハードウェアは、ディスクリート素子、集積回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）等のうち１以上を含むとしてよい。

ソフトウェア命令またはファームウェア命令を実行するプロセッサを用いて実現される場合、ソフトウェア命令またはファームウェア命令は、任意のコンピュータ可読メモリ、例えば、磁気ディスク、光ディスクまたはその他の格納媒体、ＲＡＭまたはＲＯＭまたはフラッシュメモリ、プロセッサ、ハードディスクドライブ、光ディスクドライブ、テープドライブ等に格納されるとしてよい。同様に、ソフトウェア命令またはファームウェア命令は、ユーザまたはシステムに、任意の公知または所望の配信方法で配信されるとしてよい。このような配信方法として例えば、コンピュータ可読ディスクまたはその他の輸送可能なコンピュータ格納メカニズムで配信するとしてもよいし、または、通信媒体を介して配信するとしてもよい。通信媒体は通常、搬送波またはその他の輸送メカニズム等の変調データ信号において、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュールまたはその他のデータを具現化したものである。「変調データ信号」という用語は、特性のうち１以上が、情報を信号内に符号化するべく設定または変更されている信号を意味する。通信媒体は、一例として挙げると、これらに限定されないが、有線ネットワークまたはダイレクトワイヤード接続等の有線媒体、および、音響波、無線周波数、赤外線およびその他の無線媒体等の無線媒体を含む。このため、ソフトウェア命令またはファームウェア命令は、電話回線、ＤＳＬ回線、ケーブルテレビ回線、光ファイバ回線、無線通信チャネル、インターネット等の通信チャネルを介してユーザまたはシステムに配信されるとしてよい（これは、こういったソフトウェアを輸送可能な格納媒体で提供することと同一または同等であると見なす）。ソフトウェア命令またはファームウェア命令は、プロセッサで実行されると、プロセッサにさまざまな動作を実行させる機械可読命令を含むとしてよい。

本発明を具体例を参照しつつ説明したが、具体例は本発明を例示することのみを目的としており、本発明を限定するものではなく、本発明の範囲から逸脱することなく、開示した実施形態に対して変更、追加および／または削除を行うとしてよい。例えば、上述した方法または技術の１以上の部分は、別の順序で（または同時に）実行するとしてもよく、この場合であっても所望の結果を実現する。

Claims (23)

1. 多入力多出力通信システム（ＭＩＭＯ通信システム）においてビームフォーミングを実行する方法であって、
   ＭＩＭＯ通信チャネルを介して通信デバイスからデータユニットを受信する段階と、
   受信した前記データユニットが１以上の黙示的ビームフォーミングの選択基準を満たすか否かを判断する段階と、
   前記受信したデータユニットが前記１以上の黙示的ビームフォーミングの選択基準を満たすと判断される場合、データユニットを前記通信デバイスに送信するためのステアリングマトリクスを生成する際に用いるべく、前記受信したデータユニットを選択する段階と、
   前記通信デバイスにデータユニットを送信するための前記ステアリングマトリクスを生成する段階と
   を備え、
   前記ステアリングマトリクスを生成する段階は、選択された前記データユニットから決定されたチャネル推定情報を使用することを含む、方法。
2. 前記ステアリングマトリクスを生成する段階は、
   アップリンクデータユニットである前記受信したデータユニットに基づいて、前記受信したデータユニットを受信したリバースチャネルの推定値を生成することと、
   前記リバースチャネルの前記推定値に基づいてフォワードチャネルの推定値を生成することと、
   前記フォワードチャネルの前記推定値に基づいて、前記フォワードチャネルにおいてビームフォーミングを実行するための前記ステアリングマトリクスを生成することと
   を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記１以上の黙示的ビームフォーミングの選択基準のうち少なくとも１つは不変である、請求項２に記載の方法。
4. 不変の前記黙示的ビームフォーミングの選択基準は、
   ｉ）前記通信デバイスがサポートしている空間ストリームの最大数、および、
   ｉｉ）前記通信デバイスへの送信に利用されているチャネル帯域幅
   のうち１以上に関する、請求項３に記載の方法。
5. 前記１以上の黙示的ビームフォーミングの選択基準のうち少なくとも１つの黙示的ビームフォーミングの選択基準を動的に決定する段階をさらに備える、請求項２から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記黙示的ビームフォーミングの選択基準を動的に決定する段階は、前記通信デバイスから受信する１以上のデータユニットに対応付けられている信号強度に基づいて、前記黙示的ビームフォーミングの選択基準を決定する段階を有する、請求項５に記載の方法。
7. 前記黙示的ビームフォーミングの選択基準を動的に決定する段階は、
   （ｉ）長さがＴの期間において前記通信デバイスから受信され、（ｉｉ）少なくとも特定の数の空間ストリームを用いて送信されたデータユニットの数であるＸを決定する段階と、
   前記Ｘに基づいて前記黙示的ビームフォーミングの選択基準を設定する段階と
   を有する、請求項５または６に記載の方法。
8. 前記黙示的ビームフォーミングの選択基準を動的に決定する段階は、
   前記ＸがＮ以上であるか否かを判断する段階と、
   前記Ｘが前記Ｎ以上であるか否かに基づいて前記黙示的ビームフォーミングの選択基準を設定する段階と
   を有する、請求項７に記載の方法。
9. ｉ）前記期間の長さであるＴ、および、ｉｉ）前記Ｎのうち少なくとも１つは調整可能である、請求項８に記載の方法。
10. 前記受信したデータユニットは、非サウンディングデータユニットである、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 通信システムで利用する装置であって、
    ネットワークインターフェースを備え、
    前記ネットワークインターフェースは、
    多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信チャネルを介して通信デバイスからデータユニットを受信し、
    受信した前記データユニットが１以上の黙示的ビームフォーミングの選択基準を満足するか否かを判断し、
    前記受信したデータユニットが前記１以上の黙示的ビームフォーミングの選択基準を満足すると判断した場合、データユニットを前記通信デバイスに送信するためのステアリングマトリクスを生成する際に利用するべく、アップリンクデータユニットである前記受信したデータユニットを選択し、
    前記通信デバイスにデータユニットを送信するための前記ステアリングマトリクスを生成し、
    前記ステアリングマトリクスを生成することは、選択された前記データユニットから決定されたチャネル推定情報を使用することを含む、装置。
12. 前記ネットワークインターフェースはさらに、
    前記受信したデータユニットに基づき、前記受信したデータユニットが送信されたリバースチャネルの推定値を生成し、
    前記リバースチャネルの前記推定値に基づきフォワードチャネルの推定値を生成し、
    前記フォワードチャネルの前記推定値に基づいて前記フォワードチャネルにおいてビームフォーミングを実行するべく前記ステアリングマトリクスを生成する、請求項１１に記載の装置。
13. 前記１以上の黙示的ビームフォーミングの選択基準のうち少なくとも１つの黙示的ビームフォーミングの選択基準は、不変である、請求項１２に記載の装置。
14. 不変の前記黙示的ビームフォーミングの選択基準は、
    ｉ）前記通信デバイスがサポートしている空間ストリームの最大数、および、
    ｉｉ）前記通信デバイスに送信するべく利用されているチャネル帯域幅
    のうち１以上に基づいて決まる、請求項１３に記載の装置。
15. 前記ネットワークインターフェースはさらに、前記１以上の黙示的ビームフォーミングの選択基準のうち少なくとも１つの黙示的ビームフォーミングの選択基準を動的に決定する、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の装置。
16. 前記ネットワークインターフェースは、前記通信デバイスから受信する１以上のアップリンクデータユニットに対応付けられている信号強度に少なくとも基づいて、前記黙示的ビームフォーミングの選択基準を動的に決定する、請求項１５に記載の装置。
17. 前記ネットワークインターフェースは、少なくとも
    （ｉ）長さがＴの期間において前記通信デバイスから受信され、（ｉｉ）少なくとも特定の数の空間ストリームを用いて送信されたデータユニットの数であるＸを決定し、
    前記Ｘに基づいて前記黙示的ビームフォーミングの選択基準を設定することで、
    前記黙示的ビームフォーミングの選択基準を動的に決定する、請求項１５または１６に記載の装置。
18. 前記ネットワークインターフェースは、少なくとも
    前記ＸがＮ以上であるか否かを判断し、
    前記Ｘが前記Ｎ以上であるか否かに基づいて前記黙示的ビームフォーミングの選択基準を設定することで、
    前記黙示的ビームフォーミングの選択基準を動的に決定する、請求項１７に記載の装置。
19. ｉ）前記期間の長さであるＴ、および、ｉｉ）アップリンクデータユニットの数である前記Ｎのうち少なくとも１つは調整可能である、請求項１８に記載の装置。
20. 前記受信したデータユニットは、非サウンディングデータユニットである、請求項１１から１９のいずれか一項に記載の装置。
21. 複数のアンテナおよび第１のネットワークインターフェースを有する第１の通信デバイスと、
    第２のネットワークインターフェースを有する第２の通信デバイスと
    を備え、
    前記第１の通信デバイスの前記第１のネットワークインターフェースは、無線通信チャネルを介してデータを前記第１の通信デバイスから前記第２の通信デバイスへ送信する際に利用するステアリングマトリクスを決定し、
    前記ステアリングマトリクスは、前記第２の通信デバイスから受信するデータユニットに基づいて決まり、
    前記第２の通信デバイスの前記第２のネットワークインターフェースは、前記第２の通信デバイスがサポートしている最大数の空間ストリームよりも少ない数の空間ストリームを用いて前記第１の通信デバイスと通信する場合、長さがＴの期間において、前記第２の通信デバイスがサポートしている前記最大数の空間ストリームを用いて、最小数であるＭ個のデータユニットを送信する
    無線通信システム。
22. ｉ）前記期間の長さであるＴ、および、ｉｉ）アップリンクデータユニットの数である前記Ｍのうち少なくとも１つは調整可能である、請求項２１に記載の無線通信システム。
23. 前記第２の通信デバイスの前記第２のネットワークインターフェースは、前記長さがＴの期間において、
    第１の変調符号化方式（第１のＭＣＳ）に応じて、前記第２の通信デバイスがサポートしている前記最大数の空間ストリームを用いてデータユニットを送信し、
    前記第１のＭＣＳは、前記第２の通信デバイスがサポートしている前記最大数の空間ストリーム未満である空間ストリームを用いてデータユニットを送信するべく前記第２の通信デバイスが利用する第２のＭＣＳに対応する第２のデータレートよりも低い第１のデータレートに対応する、請求項２１または２２に記載の無線通信システム。

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