專利名稱：無線發(fā)送裝置、無線接收裝置、無線通信方法及無線通信系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及MIMO ( Multiple Input Multiple Output:多輸入多輸出)系統(tǒng) 中的無線發(fā)送裝置、無線接收裝置、無線通信方法及無線通信系統(tǒng)，該MIMO 系統(tǒng)通過多根接收天線接收從多根發(fā)送天線發(fā)送來的信號。
背景技術：
近些年，在移動電話機等所代表的無線蜂窩系統(tǒng)中，服務形式發(fā)生多樣 化，不僅要求傳送語音數(shù)據(jù)，還要求傳送靜止圖像、動畫圖像等大容量數(shù)據(jù)。 對此，頻率利用效率高的MIMO系統(tǒng)的研究越來越盛行。特別是，在下一代無線蜂窩系統(tǒng)的標準化3GPPLTE ( 3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution:第三代合作伙伴計劃長期演進)中， 要求下行鏈路100Mbps的尖峰率，作為實現(xiàn)這個要求的技術，MIMO系統(tǒng)的 引入正在探討中。在MIMO系統(tǒng)中，作為提高傳輸速率的技術，有SDM ( Space Division Multiplex:空分復用)方式。SDM方式通過多根天線同時發(fā)送分別不同的信 號，在空間上進行復用。由此，相比于SISO ( Single Input Single Output:單 輸入單輸出)系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)發(fā)送天線數(shù)倍的傳輸速率。另外，在接收端需 要得到發(fā)送和接收天線之間的信道(傳播路徑)信息，進行信號分離處理。在3GPPLTE中，基本上采用基站具有兩根天線，移動臺具有兩根天線 的結構(2x2)，但基站比移動臺具有更多的天線也是可能的，因此基站具有 四根天線，而移動臺具有兩根天線的結構(4x2)也在探討中。通過將4x2 的天線結構和閉環(huán)控制進行組合，能夠實現(xiàn)比2x2的天線結構更高的傳輸速 率。作為將閉環(huán)控制組合到4x2的天線結構的MIMO系統(tǒng)中的技術，例如， 專利文獻l等所公開的固有模式傳輸為一般所知。固有模式傳輸，如圖l所 示，在發(fā)送和4妄收兩端進行基于加權乘法的波束成形。這個加4又值，在接收 端，通過對由信道估計值構成的信道矩陣的相關矩陣進行特征值分解而推導出，該信道估計值是基于導頻碼元估計出來的。另外，發(fā)送加權值通過反饋 回路反饋回發(fā)送端。專利文獻1:日本專利特表2003-528527號公報非專利文獻1: 「MIMO通信、:/7x厶0構築法」、卜y^:y7。7i^于一亍年 外、2004年7月
發(fā)明內容
發(fā)明要解決的課題然而，上述的固有模式傳輸存在如下問題，即隨著信道相關(又稱為衰 落相關或空間相關)增大，信道容量降低，得不到足夠的傳輸速率。另外， 因為需要向發(fā)送端反饋加權值，所以存在與開環(huán)系統(tǒng)相比運算量及反饋量增 大的問題。如以圖1所示的4x2MIMO的固有模式傳輸為例具體地說明，則隨著信 道相關增大，兩個特征值(第一特征值及第二特征值)中的第二特征值的值 變小，因此第二個流的接收質量惡化。其結果，導致信道容量惡化。非專利文獻l中，示出了信道相關和信道容量損失之間的關系，并示出 了當信道相關為0.76時，SNR ( Signal to Noise Ratio:信噪比)為10dB,發(fā) 生大約20%的信道容量損失。本發(fā)明的目的在于提供一種無線發(fā)送裝置、無線接收裝置、無線通信方 法及無線通信系統(tǒng)，即使在信道相關大的情形下，也改善信道容量及反饋量。用于解決課題的手段本發(fā)明的無線發(fā)送裝置，包括多根發(fā)送天線；變換單元，將發(fā)送信號 變換為多個序列；發(fā)送控制單元，將多個序列的所述發(fā)送信號按每個序列進 行復制；延遲處理單元，對復制出的所述發(fā)送信號施加循環(huán)延遲處理；以及 發(fā)送單元，從所述各發(fā)送天線發(fā)送作為復制源的所述發(fā)送信號，及施加了循 環(huán)延遲處理的所述發(fā)送信號的各信號。本發(fā)明的無線接收裝置，包括信道估計單元，利用從作為通信對方的 發(fā)送裝置發(fā)送來的導頻，進行信道估計；以及天線對決定單元，決定利用信 道估計值算出的信道相關為最高的發(fā)送天線的對，將表示所決定的天線對的 對信息反^t到所述發(fā)送裝置。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，即使在信道相關較大時，也能夠改善信道容量及反饋量。


圖1為表示4x2MIMO中的固有模式傳輸?shù)母拍?為表示本發(fā)明的實施方式1的發(fā)送裝置的結構的方框3為表示天線對的組合的表圖4為表示圖2所示的天線對控制單元內部的控制開關的連接例的圖 圖5為表示用來說明通過圖2所示的延遲處理單元的循環(huán)樣本延遲處理的6為表示本發(fā)明的實施方式1的接收裝置的結構的方框圖 圖7為表示圖6所示的延遲移位量運算單元的內部結構的方框圖 圖8為表示在發(fā)送和接收天線之間形成的信道的圖 圖9為表示評價函數(shù)j (a, t2)的一例的IO為表示圖2所示的發(fā)送裝置與圖6所示的接收裝置之間的通信步驟 的時序11為表示本發(fā)明的實施方式2的發(fā)送裝置的結構的方框圖 圖12為表示本發(fā)明的實施方式2的接收裝置的結構的方框圖 圖13為表示圖12所示的天線對決定單元中的天線對決定步驟的流程圖 圖14為表示圖ll所示的發(fā)送裝置與圖12所示的接收裝置之間的通信步 驟的時序15為表示本發(fā)明的實施方式3的發(fā)送裝置的結構的方框圖 圖16為表示本發(fā)明的實施方式3的接收裝置的結構的方框圖 圖17為表示信道估計信息與指示符之間的關系的表格 圖18為表示天線對決定單元中的天線對決定步驟的流程圖 圖19為表示圖15所示的發(fā)送裝置與圖16所示的接收裝置之間的通信步 驟的時序20為表示本發(fā)明的實施方式4的發(fā)送裝置的結構的方框圖 圖21為表示本發(fā)明的實施方式4的發(fā)送裝置與接收裝置之間的通信步驟 的時序22為用來說明循環(huán)樣本延遲分集與SDM的組合方法的圖具體實施方式
以下，參照附圖詳細地說明本發(fā)明的實施方式。另外，在實施方式中，設想發(fā)送裝置具有四根天線，接收裝置具有兩根天線的4x2MIMO系統(tǒng)而進 行說明。但是，在實施方式中，對具有相同功能的結構，賦予相同的符號， 并省略i兌明。(實施方式1 )圖2為表示本發(fā)明的實施方式1的發(fā)送裝置100的結構的方框圖。在此 圖中，S/P ( Serial/Parallel:串/并)變換單元101將輸入的發(fā)送數(shù)據(jù)從串行信 號變換為兩個序列的并行信號，將各序列的發(fā)送數(shù)據(jù)輸出到調制單元102-1、102- 2。調制單元102-1 、 102-2對從S/P變換單元101輸出的發(fā)送數(shù)據(jù)施加調制 處理，將調制信號分別輸出到對應的IFFT (Inverse Fast Fourier Transform: 快速傅立葉逆變換)單元103-1、 103-2。IFFT單元103-1、 103-2對從調制單元102-1、 102-2輸出的調制信號施加 IFFT處理，從頻域信號變換為時域信號，形成OFDM信號。OFDM信號分 別被輸出到對應的發(fā)送控制單元104-1、 104-2。發(fā)送控制單元104-1、 104-2從后述的接收裝置200得到指示4x2MIMO 傳輸或2x2MIMO傳輸?shù)目刂菩畔?。得到的控制信息指?x2MIMO傳輸時， 將從IFFT單元103-1、 103-2輸出的OFDM信號原樣輸出到天線對控制單元 107。另外，得到的控制信息指示4x2MIMO傳輸時，將從IFFT單元103-1、103- 2輸出的OFDM信號進行復制，而將兩個相同的OFDM信號中的一個輸 出到天線對控制單元107，將另一個分別輸出到對應的延遲處理單元105-1、 105-2。延遲處理單元105-1、 105-2從后述的接收裝置200得到延遲移位量，基 于得到的延遲移位量，對/人發(fā)送控制單元104-1、 104-2輸出的OFDM信號進 行循環(huán)樣本延遲。進行了循環(huán)樣本延遲的OFDM信號被輸出到天線對控制單 元107。另外，關于延遲處理單元105-1、 105-2，在后再進行詳細描述。天線對決定單元106 ^v后述的^l妄收裝置200得到指示4x2MIMO傳輸或 2x2MIMO傳輸?shù)目刂菩畔?。得到的控制信息指?x2MIMO傳輸時，將指定 事先定好的兩根天線的對信息輸出到天線對控制單元107。另外，得到的控制信息指示4x2MIMO傳輸時，從事先準備好的天線的組合(參照圖3)中選擇信道相關最高的天線對，將對信息輸出到天線對控制單元107，并發(fā)送到接收裝置200。另外，在圖3中，Txl至Tx4分別對 應于天線109-1至109-4,而指示符0至5相當于對信息。由于在發(fā)送裝置100中，天線109-1至109-4的設置狀態(tài)為已知，因此能 夠求這四根天線中任意兩根天線的天線間距離。 一般，兩根天線的天線間距 離越短，該天線對的信道相關越高。因此，為了選擇信道相關最高的天線對， 分別求指示符0至5中兩個天線對的天線間距離，并選擇其合計為最小的指 示符作為對信息。另外，由于設想在信道相關高的狀態(tài)下利用循環(huán)樣本延遲 分集，因此可以認為(TxA, TxB) = (TxB， TxA)。天線對控制單元107基于從天線對決定單元106輸出的對信息，將從發(fā) 送控制單元104-1、 104-2輸出的OFDM信號及，當從延遲處理單元105-1 、 105-2有OFDM信號輸出時的，進行了循環(huán)樣本延遲的OFDM信號分配給各 天線109-1至109-4。天線對控制單元107比如也可以用控制開關來實現(xiàn)，該 控制開關切換輸入端和輸出端之間的連接。此時，如果輸入圖3所示的指示 符2,則成為如圖4所示的連接狀態(tài)，可以將各OFDM信號分配給被指示的 天線。各OFDM信號被分別輸出到對應于被分配的天線的發(fā)送RF單元108-1 至108-4。發(fā)送RF單元108-1至108-4對從天線對控制單元107輸出的OFDM信 號施加D/A變換、上變頻等預定的無線發(fā)送處理，將施加了無線發(fā)送處理的 信號通過對應的天線109-1至109-4分別發(fā)送到接收裝置200。接著，詳細說明上述延遲處理單元105-1、 105-2。首先，設第i個OFDM 碼元為Xi(n)(但，0蕓n當N-l (N: FFT點數(shù)))，設進行了循環(huán)樣本延遲的 OFDM碼元為Zi ( n),并設從接收裝置200得到的延遲移位量為t，則下面的 公式(1 )成立。A(") = A("-Ow. . . ( i )這里，(n)N表示nmodN,比如，(n-d) N=n+N-d。但，0巨d^N-l。圖 5示出了Wli殳N-lO、 x=3時的循環(huán)樣本延遲處理的情形。如圖5所示，提取Xi ( 0 )、 Xj ( 1 )、 & ( 2 )，并將這三個樣本附加到Xi ( 9 )。 即，從OFDM碼元的開頭提取t個樣本，將提取的t個樣本附加到OFDM碼 元的最末尾。這里，在OFDM碼元中，時域上的循環(huán)延遲等價于頻域上的相位旋轉，設Xi (n)及Zi (n)的傅立葉變換分別為Xi (f)及Zi (f)，則它們之間有以 下的關系成立。Z,(/)^,(/)exp(-何r/A0.…(2 )圖6為表示本發(fā)明的實施方式1的接收裝置200的結構的方框圖。在此 圖中，接收RF單元202-1、 202-2通過對應的天線201-1、 201-2分別接收從 圖2所示的發(fā)送裝置IOO發(fā)送來的信號，并對接收到的信號施加下變頻等預 定的無線接收處理，從接收信號提取導頻信號。接收RF單元202-1、 202-2 將施加了無線接收處理的接收信號中的數(shù)據(jù)信號輸出到信號分離單元206, 將提取的導頻信號輸出到信道估計單元203。信道估計單元203基于從接收RF單元202-1 、 202-2輸出的導頻信號進 行信道估計，將信道估計信息輸出到信道相關檢測單元204、延遲移位量運 算單元205及信號分離單元206。信道相關檢測單元204利用從信道估計單元203輸出的信道估計信息計 算出信道相關值，并檢測算出的信道相關值是否超過預定的閾值。當信道相 關值超過預定的閾值時，生成用于指示4x2MIMO傳輸?shù)目刂菩畔?，當信?相關值為預定的閾值以下時，生成用于指示2x2MIMO傳輸?shù)目刂菩畔?。?生成的控制信息纟皮發(fā)送到圖2所示的發(fā)送裝置100。延遲移位量運算單元205從圖2所示的發(fā)送裝置100得到對信息，基于 這個對信息及從信道估計單元203輸出的信道估計信息，計算各個流的延遲 移位量。算出的延遲移位量被反饋到發(fā)送裝置100。另外，關于延遲移位量 運算單元205,在后再進行詳細描述。信號分離單元206利用/人信道估計單元203輸出的信道估計信息，對從 接收RF單元202-1 、 202-2輸出的接收信號施加Zero Forcing(迫零)或MMSE (Minimum Mean Square Error:最小均方誤差)處理，分離成各個流。被分 離的信號按每個流被輸出到FFT單元207-1 、 207-2。FFT單元207-1、 207-2對從信號分離單元206輸出的信號施加FFT ( Fast Fourier Transform:快速傅立葉變換)處理，從時域的信號變換為頻域的信號。 解調單元208-1、 208-2對從對應的FFT單元207-1、 207-2分別輸出的信號進 行解調，P/S ( Parallel/Serial:并/串)變換單元209通過將解調出的兩個序列 的并行信號變換為 一個序列的串行信號，得到接收數(shù)據(jù)。圖7為表示圖6所示的延遲移位量運算單元205的內部結構的方框圖。在此圖中，合成信道矩陣生成單元251基于/人發(fā)送裝置100得到的對信息， 利用從信道估計單元203輸出的信道估計信息生成包含所求的兩個延遲移位 量的2x2的合成信道矩陣，將生成的合成信道矩陣輸出到矩陣式運算單元 252。這里，為了方便起見，設發(fā)送裝置100的天線109-1至109-4分別為Txl 至Tx4，設接收裝置200的天線201-1、 201-2分別為Rxl、 Rx2,則在各天線 之間形成的信道為如圖8所示。即，設Txl與Rxl之間形成的信道為h ， Txl與Rx2之間形成的信道為h21。同樣地，設Tx2與Rxl之間形成的信道為 h12, Tx2與Rx2之間形成的信道為h22。又，設Tx3與Rxl之間形成的信道 為h13, Tx3與Rx2之間形成的信道為h23。并設Tx4與Rxl之間形成的信道 為1114, Tx4與Rx2之間形成的信道為h24。此時，時域上的信道估計信息可 以表示為如下的公式(3)。<formula>formula see original document page 10</formula> . . (3 )另外，在上面的公式(3)中，省略了表示OFDM碼元號碼的下標i。 又，頻域上的信道估計信息可以表示為如下的公式(4)。 仏2(/)仏4' h(/)仏",)仏這里，Hy ( f) (i=l至2, j=l至4 )表示信道估計信息的各要素hij ( n ) 0=1至2, j^至4)的傅立葉變換。當設兩個延遲移位量為則基于圖3所示的天線對的組合生成的2x2 的合成信道矩陣Hc。w (n)分別表示如下。 (1)當指示符為0時，<formula>formula see original document page 10</formula>(2)當指示符為1時，<formula>formula see original document page 10</formula>(3)當指示符為2時，
(4)當指示符為3時，<formula>formula see original document page 10</formula>(6 )(7 )<formula>formula see original document page 11</formula>矩陣式運算單元252利用從合成信道矩陣生成單元251輸出的合成信道矩陣計算信道矩陣式?！┲гO所求的信道矩陣式為det{He。mb (f) }，并利用在指示符0的情形下，合成信道矩陣生成單元251中生成的合成信道矩陣，貝'J具體的計算方法可用下面的公式(ll)表示。&扭畫6(/)}"http://11(/)+//12(/>-順1^(/)+〃24(/y萍"1—{//13(/)+楊-,,2i(/)+//22(/"w}-…U l )算出的信道矩陣式被輸出到延遲移位量計算單元253。 延遲移位量計算單元253以從矩陣式運算單元252輸出信道矩陣式作為評價函數(shù)，計算使該評價函數(shù)為最大的延遲移位量。這里，設評價函數(shù)為J t2),則j(n， t2)為將信道矩陣式在OFDM碼元的所有副載波上進行相加而得的值，因此可如下表示。R w,23(/)+^W2/A1- (12)設OFDM碼元的循環(huán)前綴長為LCP，則從LCP+1至FFT點數(shù)N為止的其 間，上式(12)的評價函數(shù)J T2)為最大時的Tp T2即為所求的延遲移位量。求得的延遲移位量被反饋到發(fā)送裝置100。并且，在上式(ll)、 (12)中，雖然作為例子示出了指示符O的情形， 但即使是其他的指示符也同樣可以進行計算。圖9示出了評價函數(shù)J (t,， t2)的一個例子?，F(xiàn)在，設所求的延遲移位量分別為一p、、 TQPT2， ^pt2的推導則歸結為兩個變量函數(shù)的最大值問題。因此，如下所示通過求解公式可以求出i;Opt,、 tott2，所述公式是將用t,、T2分別對評價函數(shù)J (Tp "C2)進行了偏微分的值設為0而得到的。<formula>formula see original document page 12</formula>接著，利用圖IO來說明圖2所示的發(fā)送裝置100與圖6所示的接收裝置 200之間的通信步驟。在圖10中，在步驟ST401，接收裝置200的信道相關 檢測單元204判定利用信道估計信息算出的信道相關值超過預定的閾值，在 步驟ST402，從信道相關4企測單元204將指示4x2MIMO傳輸?shù)目刂菩盘柊l(fā) 送到發(fā)送裝置100。在ST403,發(fā)送裝置100的天線對決定單元106基于從接收裝置200發(fā) 送來的控制信號，決定用于4x2MIMO傳輸?shù)奶炀€的組合，在ST404，從天 線對決定單元106發(fā)送對信息到接收裝置200，同時從四根天線發(fā)送導頻信 號。在ST405,接收裝置200的信道估計單元203利用從發(fā)送裝置100發(fā)送 來的導頻信號進行信道估計，在ST406,延遲移位量運算單元205利用從發(fā) 送裝置100發(fā)送來的對信息及信道估計信息計算延遲移位量。在ST407,從延遲移位量運算單元205將延遲移位量反饋到發(fā)送裝置100， 在ST408，發(fā)送裝置100利用從接收裝置200反饋來的延遲移位量，對循環(huán) 樣本延遲分集和SDM進行組合，發(fā)送數(shù)據(jù)到接收裝置200。這樣通過利用算出的延遲移位量通過循環(huán)樣本延遲分集進行發(fā)送，而在 接收裝置200中進行信道的合成，能夠產生頻率選擇性。由此，能夠降低接 收信道的信道相關。這樣根據(jù)實施方式l,當因為信道相關高而進行4x2MIMO傳輸時，在發(fā) 送裝置中決定利用哪一個天線對的組合，并利用表示天線對的組合的對信息 及信道估計信息，生成2x2的合成信道矩陣，利用以此合成信道矩陣的矩陣 式作為評價函數(shù)而算出的延遲移位量，對兩對中的每一對施加循環(huán)樣本延遲， 并將循環(huán)樣本延遲分集發(fā)送和SDM進行組合來發(fā)送，由此，即使在信道相關 高時，也能夠產生頻率選擇性，降低信道相關，所以能夠改善信道容量。另 外，與反饋加權值的固有模式傳輸相比，可以改善反饋量。 (實施方式2)圖11為表示本發(fā)明的實施方式2的發(fā)送裝置500的結構的方框圖。圖11 與圖2的不同點在于，刪除了天線對決定單元106,將延遲處理單元105-1、 105-2分別變更為了延遲處理單元501-1、 501-2,并將天線對控制單元107變更為了天線對控制單元502。在圖11中，延遲處理單元501-1、 501-2事先設定有延遲移位量，對從對 應的發(fā)送控制單元104-1、 104-2輸出的OFDM信號進行循環(huán)樣本延遲。事先 設定的延遲移位量為超過CP ( Cyclic Prefix:循環(huán)前綴)長度LCP的樣本時間 即可。進行了循環(huán)樣本延遲的OFDM信號被輸出到天線對控制單元502。天線對控制單元502從后述的接收裝置600得到對信息，并基于得到的 對信息，將從發(fā)送控制單元104-1、 104-2輸出的OFDM信號，以及當從延遲 處理單元501-1 、 501-2有OFDM信號輸出時的，進行了循環(huán)樣本延遲的OFDM 信號分配給各天線109-1至109-4。圖12為表示本發(fā)明的實施方式2的接收裝置600的結構的方框圖。圖 12與圖6的不同點在于，增加了天線對決定單元601。在圖12中，天線對決 定單元601基于事先設定好的延遲移位量及從信道估計單元203輸出的信道 估計信息，按每根天線生成合成信道矩陣。然后決定所生成的合成信道矩陣 的矩陣式為最大的天線對，將表示所決定的天線對的對信息反饋到圖11所示 的發(fā)送裝置500。另外，對信息可以用少量的比特數(shù)來表示，例如，圖3所示的天線對數(shù)， 則可控制在三比特的程度。從而能夠減少反饋量，能夠改善信道容量。圖13為表示圖12所示的天線對決定單元601中的天線對決定步驟的流 程圖。在此圖中，在ST701，設定指示符1=0,在ST702,生成合成信道矩陣 H(1)圓b ( f )。在ST703,利用H"'畫b(f)和延遲移位量推導出評價函數(shù)J，在ST7(M， 判定是否為i=5。如果判定為i=5，則轉到ST706,如果判定不為i=5,則轉到 ST705。在ST705，增加i，再次重復進行ST702至ST704的處理，直到在ST704 判定為i=5。在ST706，在對i=0至5的各指示符所表示的天線對進行了推導的評價 函數(shù)J中，將J為最大時的指示符決定為天線對信息。接著，利用圖14來說明圖11所示的發(fā)送裝置500與圖12所示的接收裝 置600之間的通信步驟。在圖14中，在ST801,接收裝置600的信道相關檢 測單元204，判定出利用信道估計信息算出的信道相關值超過預定的閾值， 在ST802， /人信道相關4全測單元204將指示4x2MIMO傳輸?shù)目刂菩盘柊l(fā)送到發(fā)送裝置500。在ST803，發(fā)送裝置500從四根天線發(fā)送導頻，在ST804，接收裝置600 的信道估計單元203利用從發(fā)送裝置500發(fā)送來的導頻進行信道估計。在ST805,天線對決定單元601利用事先設定好的延遲移位量和信道估 計信息，來決定天線對，在ST806,從天線對決定單元601將對信息反饋到 發(fā)送裝置500。在ST807,發(fā)送裝置500利用從接收裝置600反饋來的對信息及事先設 定好的延遲移位量，對循環(huán)樣本延遲分集和SDM進行組合，向接收裝置600 發(fā)送數(shù)據(jù)。這樣根據(jù)實施方式2，事先設定好延遲移位量，在接收裝置中，關于天 線對的所有組合，利用延遲移位量和信道估計信息生成合成信道矩陣，以生 成的合成信道矩陣的矩陣式作為評價函數(shù)，將表示評價函數(shù)為最大時的天線 對的對信息反饋到發(fā)送裝置。由此，能夠減少反饋量，能夠改善信道容量。另外，在本實施方式中，雖然假設發(fā)送裝置500和接收裝置600分別事 先設定有延遲移位量而進行了說明，但也可以只在發(fā)送裝置500中設定延遲 移位量，發(fā)送裝置500連同導頻一起將延遲移位量通知給接收裝置600。 (實施方式3 )圖15為表示本發(fā)明的實施方式3的發(fā)送裝置900的結構的方框圖。圖 15與圖2的不同點在于，刪除了天線對決定單元106，并將天線對控制單元 107變更為了天線對控制單元卯l。在圖15中，天線對控制單元901從后述的接收裝置1000得到對信息， 基于得到的對信息，將,人發(fā)送控制單元104-1、 104-2輸出的OFDM信號，以 及當/人延遲處理單元501-1、 502-2有OFDM信號輸出時的，進行了循環(huán)樣本 延遲的OFDM信號分配給各天線109-1至109-4。圖16為表示本發(fā)明的實施方式3的接收裝置IOOO的結構的方框圖。圖 16與圖6的不同點在于，增加了天線對決定單元1001及延遲移位量運算單 元1002。在圖16中，天線對決定單元1001利用從信道估計單元203輸出的信道 估計信息，算出信道相關值，決定信道相關值為最大的天線對。設信道相關 值為p，則可用下面的公式(14)表示。14<formula>formula see original document page 15</formula>… (14)在上面的公式(14)中，E[]表示總體(emsemble)平均，hxy表示 如公式(3)所示的信道估計信息的各要素。天線對決定單元1001備有如圖 17所示的用于計算信道相關值p的信道估計信息(hij、 hxy)與指示符之間的 對應關系。即，天線對決定單元1001基于圖17的表格決定對應于信道估計 信息的組合的指示符，該組合是所算出的信道相關值p為最大時的信道估計 信息的組合。所決定的指示符被反饋到發(fā)送裝置900。另外，圖17所示的指 示符與圖3所示的指示符相同。延遲移位量運算單元1002基于從天線對決定單元1001輸出的對信息及 從信道估計單元203輸出的信道估計信息，計算各個流的延遲移位量。算出 的延遲移位量被反饋到發(fā)送裝置卯0。圖18為表示天線對決定單元1001中的天線對決定步驟的流程圖。在此 圖中，在STllOl,設定指示符i二O，在ST1102，算出信道相關值p。在ST1103,判定是否為卜5。如果判定為1=5，則轉到ST1105，如果判 定不為i=5，則轉到ST1104。在ST1104，增加i，再次重復進行ST1102、ST1103的處理，直到在ST1103 判定為—5。在ST1105，在對i=0至5的各指示符所表示的天線對進行了推導的信道 相關值p中，將p為最大時的指示符決定為天線對信息。接著，利用圖19來說明圖15所示的發(fā)送裝置900與圖16所示的接收裝 置IOOO之間的通信步驟。在圖19中，在ST1201，接收裝置1000的信道相 關4企測單元204，判定出利用信道估計信息算出的信道相關值超過預定的閾 值，在ST1202，從信道相關檢測單元204將指示4x2MIMO傳輸?shù)目刂菩盘?發(fā)送到發(fā)送裝置900。在ST1203，發(fā)送裝置900從四根天線發(fā)送導頻，在ST1204，接收裝置 1000的信道估計單元203利用從發(fā)送裝置900發(fā)送來的導頻進行信道估計。在ST1205，天線對決定單元1001基于利用信道估計信息算出的信道相 關值p來決定天線對，在ST1206,延遲移位量運算單元1002，利用在ST1205 決定的對信息及信道估計信息，生成2x2的合成信道矩陣。然后，以生成的 合成信道矩陣作為評價函數(shù)，算出使評價函數(shù)為最大的延遲移位量。在ST1207, ^人天線對決定單元1001將天線對信息，而/人延遲移位量運 算單元1002將延遲移位量反饋到發(fā)送裝置900，在ST1208，發(fā)送裝置900 利用從接收裝置1000反饋來的對信息及事先設定好的延遲移位量，對循環(huán)樣 本延遲分集和SDM進行組合，向接收裝置1000發(fā)送數(shù)據(jù)。這樣根據(jù)實施方式3，在接收裝置中，決定信道相關值為最大時的天線 對，基于決定的天線對，利用信道估計信息生成合成信道矩陣，以生成的合 成信道矩陣的矩陣式作為評價函數(shù)，算出評價函數(shù)為最大時的延遲移位量， 將表示天線對的對信息和延遲移位量反饋到發(fā)送裝置。由此，能夠產生頻率 選擇性，降低信道相關，因此能夠改善信道容量。又，能夠減少反饋量，能 夠改善信道容量。 (實施方式4)圖20為表示本發(fā)明的實施方式4的發(fā)送裝置1300的結構的方框圖。圖 20與圖2的不同點在于，將延遲處理單元105-1、 105-2分別變更為了延遲處 理單元1301-1、 1301-2。延遲處理單元1301-1、 1301-2事先設定有延遲移位量，對從發(fā)送控制單 元104-1、 104-2輸出的OFDM信號進行循環(huán)樣本延遲。事先設定的延遲移位 量則為超過CP長度Lcp的樣本時間即可。進行了循環(huán)樣本延遲的OFDM信 號輸出到天線對控制單元107。另外，本實施方式4的接收裝置的結構只在刪除了延遲移位量運算單元 205這一點上與實施方式1的圖6所示的結構不同，所以援引圖6，而省略其 i羊細i兌明。圖21為表示本圖20所示的發(fā)送裝置1300與本發(fā)明的實施方式4的接收 裝置之間的通信步驟的時序圖。在此圖中，在ST1401，接收裝置的信道相關 檢測單元204,判定出利用信道估計信息算出的信道相關值超過預定的閾值， 在ST1402,從信道相關4企測單元204將指示4x2MIMO傳輸?shù)目刂菩盘柊l(fā)送 到發(fā)送裝置1300。在ST1403,發(fā)送裝置1300的天線對決定單元106基于從接收裝置發(fā)送 來的控制信號，決定天線對，在ST1404，發(fā)送裝置1300利用對信息及事先 設定的延遲移位量，對循環(huán)樣本延遲分集和SDM進行組合，向接收裝置發(fā)送 數(shù)據(jù)。這樣根據(jù)實施方式4，通過在發(fā)送裝置進行延遲移位量的計算及天線對的決定，能夠減少從接收裝置反饋的信息量，能夠改善信道容量。 以上，對各實施方式進行了說明。另外，在以上各實施方式中，雖然設想發(fā)送裝置具有四根天線，接收裝置具有兩根天線的4x2MIMO系統(tǒng)而進行了說明，但本發(fā)明并不限于此，發(fā) 送裝置也可以比接收裝置具有更多的天線。又，在以上各實施方式中，雖然選擇了信道相關為最高時的天線對而進 行了說明，但本發(fā)明并不限于此，也可以隨機地選4奪天線對，或固定天線對。又，在以上各實施方式中，雖然以對兩個序列的OFDM信號分別進行循 環(huán)樣本延遲分集，并與SDM組合的情形為例進行了說明，但本發(fā)明并不限于 此，也可以如圖22所示，對于進行SDM發(fā)送的一個序列，即從發(fā)送天線Txl 發(fā)送的OFDM數(shù)據(jù)碼元Xl不進行循環(huán)樣本延遲分集而發(fā)送，而只對于另 一序 列，即/人發(fā)送天線Tx2發(fā)送的OFDM數(shù)據(jù)碼元x2、從發(fā)送天線Tx3發(fā)送的 OFDM數(shù)據(jù)碼元X2及,人發(fā)送天線Tx4發(fā)送的OFDM數(shù)據(jù)碼元x2適用循環(huán)樣 本延遲分集。此時，通過在延遲處理單元中對于從發(fā)送天線Tx3發(fā)送的OFDM 數(shù)據(jù)碼元x2及從發(fā)送天線Tx4發(fā)送的OFDM數(shù)據(jù)碼元x2賦予分別不同的延 遲移位量，使得從發(fā)送天線Tx2至發(fā)送天線Tx4發(fā)送的OFDM數(shù)據(jù)碼元x2 在接收端纟皮合成，從而實現(xiàn)循環(huán)樣本延遲分集。在上述各實施方式中，雖然以用硬件構成本發(fā)明的情形為例進行了說明， 但本發(fā)明也可以用軟件實現(xiàn)。另外，用來說明上述各實施方式的各功能模塊，典型地由集成電路LSI (大規(guī);漠集成電路)來實現(xiàn)。這些功能塊既可以分別實行單芯片化，也可以 包括其中一部分或者全部而實行單芯片化。這里，雖然稱作LSI，但根據(jù)集成度的不同也可以稱為IC (集成電路)、系統(tǒng)LSI (系統(tǒng)大規(guī)模集成電路)、 超大LSI (超大規(guī)模集成電路)、極大LSI (極大規(guī)模集成電路)。又，集成電路化的技術不僅限于LSI,也可以使用專用電路或通用處理 器來實現(xiàn)。也可以利用制造LSI后能夠編程的FPGA(Field Programmable Gate Array,現(xiàn)場可編程門陣列)，或可以利用能夠將LSI內部的電路塊連接或設定 重新配置的可重構處理器(Reconfigurable Processor )。再有，如果隨著半導體技術的進步或者其他技術的派生，出現(xiàn)了替換LSI 集成電路的技術，當然，也可以利用該技術來實現(xiàn)功能塊的集成化。也有應 用生物工程學技術等的可能性。本說明書基于2005年11月4日申請的日本專利申請?zhí)卦傅?005 -321562號。該內容全部包含于此。 工業(yè)實用性本發(fā)明的無線發(fā)送裝置、無線接收裝置、無線通信方法及無線通信系統(tǒng) 比如可以適用于發(fā)送端的天線數(shù)量比接收端的天線數(shù)量更多的MIMO通信系統(tǒng)。
權利要求
1. 一種無線發(fā)送裝置，包括多根發(fā)送天線；變換單元，將發(fā)送信號變換為多個序列；發(fā)送控制單元，對多個序列的所述發(fā)送信號按每個序列進行復制；延遲處理單元，對復制出的所述發(fā)送信號施加循環(huán)延遲處理；以及發(fā)送單元，從所述各發(fā)送天線發(fā)送作為復制源的所述發(fā)送信號、以及施加了循環(huán)延遲處理的所述發(fā)送信號的各信號。
2、 如權利要求1所述的無線發(fā)送裝置，其中，還包括 天線對決定單元，將信道相關高的發(fā)送天線的對決定為按每個序列發(fā)送作為復制源的所述發(fā)送信號、以及施加了循環(huán)延遲處理的所述發(fā)送信號的各 信號的發(fā)送天線的對。
3、 如權利要求1所述的無線發(fā)送裝置，其中，所述發(fā)送單元基于表示發(fā)送天線的對的信息，從所述各發(fā)送天線發(fā)送作 為復制源的所述發(fā)送信號、及施加了循環(huán)延遲處理的所述發(fā)送信號的各信號， 所述發(fā)送天線的對是在作為通信對方的接收裝置中所決定的。
4、 如權利要求1所述的無線發(fā)送裝置，其中，所述延遲處理單元施行在作為通信對方的接收裝置中所算出的延遲移位 量的循環(huán)延遲處理。
5、 如權利要求1所述的無線發(fā)送裝置，其中，所述延遲處理單元施行比循環(huán)前綴長度長的延遲移位量的循環(huán)延遲處理。
6、 一種無線接收裝置，包括信道估計單元，利用從作為通信對方的發(fā)送裝置發(fā)送來的導頻，進行信 道估計；以及天線對決定單元，決定利用信道估計值算出的信道相關為最高的發(fā)送天 線的對，將表示所決定的天線對的對信息反^t到所述發(fā)送裝置。
7、 如權利要求6所述的無線接收裝置，還包括，延遲移位量運算單元，基于所述天線對信息，計算由所述信道估計值構 成的信道矩陣的矩陣式，利用算出的矩陣式求延遲移位量，將求出的延遲移位量反饋到所述發(fā)送裝置。
8、 如權利要求7所述的無線接收裝置，其中，所述延遲移位量運算單元包括合成信道矩陣生成單元，基于所述天線對信息，利用所述信道估計值生成合成信道的信道矩陣；矩陣式計算單元，利用所述合成信道的矩陣計算信道矩陣式；以及 延遲移位量計算單元，以所述信道矩陣式為評價函數(shù)，計算使所述評價函數(shù)為最大的延遲移位量。
9、 一種無線通信方法，包括發(fā)送控制步驟，將多個序列的所述發(fā)送信號按每個序列進行復制； 延遲處理步驟，對復制出的所述發(fā)送信號施加循環(huán)延遲處理； 發(fā)送步驟，從多個中的各發(fā)送天線分別發(fā)送作為復制源的所述發(fā)送信號、 以及施加了循環(huán)延遲處理的所述發(fā)送信號的各信號。
10、 一種無線通信系統(tǒng)，包括接收裝置及發(fā)送裝置，其中， 所述接收裝置包括多根接收天線；信道估計單元，利用從作為通信對方的發(fā)送裝置發(fā)送來的導頻，進行信 道估計；以及延遲移位量運算單元，基于表示發(fā)送天線的對的天線對信息，計算由信 道估計值構成的信道矩陣的矩陣式，利用算出的矩陣式求延遲移位量，將求 出的延遲移位量反饋到所述發(fā)送裝置，所述發(fā)送天線的對為利用所述信道估 計值算出的信道相關為最高的發(fā)送天線的對；所述發(fā)送裝置包括比所述接收天線數(shù)量多的多根發(fā)送天線；變換單元，將發(fā)送信號變換為多個序列；發(fā)送控制單元，對多個序列的所述發(fā)送信號按每個序列進行復制；延遲處理單元，對復制出的所述發(fā)送信號施加從所述接收裝置反饋來的 延遲移位量的循環(huán)延遲處理；以及發(fā)送單元，基于所述對信息，從所述各發(fā) 送天線向所述接收裝置發(fā)送作為復制源的所述發(fā)送信號、以及施加了循環(huán)延 遲處理的所述發(fā)送信號的各信號。
全文摘要
公開了無線發(fā)送裝置、無線接收裝置、無線通信方法、及無線通信系統(tǒng)，即使在信道相關大的情形下，也改善信道容量及反饋量。在步驟ST401，接收裝置(200)檢測出信道相關值超過預定的閾值，在步驟ST402，向發(fā)送裝置(100)指示4×2MIMO傳輸。在ST403，發(fā)送裝置(100)決定信道相關最高的天線對。在ST406，接收裝置(200)基于對信息，利用由信道估計值構成的信道矩陣計算延遲移位量，在ST407，將延遲移位量反饋到發(fā)送裝置(100)。在ST408，發(fā)送裝置(100)利用對信息及延遲移位量，對SDM和循環(huán)樣本延遲分集進行組合而發(fā)送數(shù)據(jù)。
文檔編號H04B7/04GK101283536SQ20068003772
公開日2008年10月8日 申請日期2006年11月2日 優(yōu)先權日2005年11月4日
發(fā)明者三好憲一, 今井友裕, 星野正幸, 湯田泰明 申請人:松下電器產業(yè)株式會社