專利名稱：無線通信終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用空間復(fù)用的無線通信系統(tǒng)、無線通信裝置以及無線通信方法，特別是涉及在發(fā)送接收機(jī)之間共享信道信息來進(jìn)行閉環(huán)型空間復(fù)用傳輸?shù)臒o線通信系統(tǒng)、無線通信裝置以及無線通信方法。
更詳細(xì)地說，本發(fā)明涉及一種當(dāng)發(fā)送機(jī)發(fā)送信息包時(shí)基于從接收機(jī)反饋的信息而進(jìn)行波束形成的無線通信系統(tǒng)、無線通信裝置以及無線通信方法，特別是涉及在天線數(shù)量或者支持的流數(shù)量不一致的波束形成器(Beamformer)和波束接收器(Beamformee)之間反饋用于進(jìn)行波束形成的信息從而進(jìn)行波束形成的無線通信系統(tǒng)、無線通信裝置以及無線通信方法。
背景技術(shù)：
作為從以往的有線通信方式的布線中解放出來的系統(tǒng)，無線網(wǎng)絡(luò)引人關(guān)注。作為與無線網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)格，可例舉出IEEE(The Institute of Electrical andElectronics Engineers:電氣與電子工程師協(xié)會(huì))802.11> IEEE802.15。
例如在IEEE802.1la/g中，作為無線LAN的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格、采用了作為多載波方式之一的 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing:正交頻分復(fù)用)調(diào)制方式。在OFDM調(diào)制方式中，根據(jù)OFDM調(diào)制方式，將發(fā)送數(shù)據(jù)分配到被設(shè)定了相互正交的頻率的多個(gè)載波上傳輸，因此各載波的頻帶成為窄帶，頻率利用效率變得非常高，抵抗頻率選擇性衰減干擾的能力強(qiáng)。
另外，雖然在IEEE802.1 la/g規(guī)格中支持最大達(dá)到54Mbps的通信速度的調(diào)制方式，但是還需要能夠?qū)崿F(xiàn)更高比特率的下一代無線LAN規(guī)格。
作為實(shí)現(xiàn)無線通信高速化的技術(shù)之一，MIMO(Mult1-1nput Mult1-Output:多輸入多輸出)通信受到了關(guān)注。它是如下的通信方式:即在發(fā)送機(jī)側(cè)和接收機(jī)側(cè)雙方具備多個(gè)天線元件，實(shí)現(xiàn)空間復(fù)用后的流。在發(fā)送側(cè)對(duì)多個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)實(shí)施空間/時(shí)間編碼來進(jìn)行復(fù)用，分配到N根發(fā)送天線上而發(fā)送到信道。與此相對(duì)，在接收側(cè)對(duì)經(jīng)由信道由M根接收天線接收到的接收信號(hào)進(jìn)行空間/時(shí)間解碼，能夠在流間無串?dāng)_地得到接收數(shù)據(jù)(例如參照專利文獻(xiàn)I)。理想情況是形成與發(fā)送接收天線之中較少一方的數(shù)量(MIN[N，M])相應(yīng)的空間流。
根據(jù)MMO通信方式，能夠不增大頻帶而根據(jù)天線數(shù)量來實(shí)現(xiàn)傳輸容量的擴(kuò)大，并實(shí)現(xiàn)通信速度的提高。另外，由于利用空間復(fù)用，因此頻率利用效率高。MIMO是利用了信道特性的通信方式，與單純的發(fā)送接收自適應(yīng)陣列不同。例如，在作為IEEE802.lla/g擴(kuò)展規(guī)格的IEEE802.1111中，采用了在初級(jí)調(diào)制中使用0 01的0 01_11頂0方式。目前IEEE802.1ln在任務(wù)組n (TGn)中進(jìn)行著標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，在該組中逐步總結(jié)的規(guī)格方案是基于由2005年10月設(shè)立的業(yè)界團(tuán)體EWC (Enhanced Wireless Consortium:增強(qiáng)無線聯(lián)盟)所制作的建議規(guī)格。
在MMO通信中，為了從被空間復(fù)用的接收信號(hào)y中將各流信號(hào)X進(jìn)行空間分離，需要通過某種方法獲取信道矩陣H，并且進(jìn)一步根據(jù)規(guī)定的算法，從使用信道矩陣H進(jìn)行空間復(fù)用的接收信號(hào)空間分離為原始的多個(gè)流。
信道矩陣H通常是如下的矩陣:通過在發(fā)送側(cè)以及接收側(cè)發(fā)送和接收已知的訓(xùn)練(卜> 一二 ”(training))序列，從而根據(jù)實(shí)際接收到的信號(hào)和已知序列之間的差來進(jìn)行信道的估計(jì)，將與發(fā)送接收天線組合的個(gè)數(shù)相同的通路的傳輸路徑排列成矩陣形式。當(dāng)發(fā)送側(cè)天線數(shù)量是N、接收側(cè)天線數(shù)量是M時(shí)，信道矩陣成為MXN(行X列)矩陣。因而，能夠從發(fā)送機(jī)發(fā)送N個(gè)訓(xùn)練序列，在接收機(jī)中使用接收到的訓(xùn)練序列來獲取信道矩陣H。
另外，將接收信號(hào)進(jìn)行空間分離的方法大致分為:開環(huán)型，即接收機(jī)基于信道矩陣H而獨(dú)立地進(jìn)行空間分離；閉環(huán)型，即通過在發(fā)送機(jī)側(cè)也基于信道矩陣乘以發(fā)送天線權(quán)重而形成面向接收機(jī)的合適的波束，由此作出理想的空間正交信道。
作為開環(huán)型MIMO傳輸方式，可舉出Zero Force (零規(guī)范化)(例如參照非專利文獻(xiàn)I)、MMSE (Minimum Mean Square Error:最小均方誤差)(例如參照非專利文獻(xiàn)2)等。開環(huán)型MIMO傳輸方式是從信道矩陣H求出用于將接收信號(hào)進(jìn)行空間分離的接收權(quán)重矩陣W的比較簡(jiǎn)單的算法，省略一切在發(fā)送接收機(jī)之間共享信道信息的反饋手續(xù)，使發(fā)送機(jī)和接收機(jī)相互獨(dú)立地進(jìn)行空間復(fù)用傳輸。
另外，作為閉環(huán)型MMO傳輸?shù)睦硐敕绞街?，已知有利用了信道矩陣H的奇異值分解(SVD:Singular Value Decomposition)的 SVD-MIM0 方式(例如，參照非專利文獻(xiàn) 3)。在SVD-MMO傳輸中，對(duì)將對(duì)應(yīng)于各天線對(duì)的信道信息作為元素的數(shù)值矩陣即信道信息矩陣H進(jìn)行奇異值分解而求出UDVh。然后，在發(fā)送機(jī)側(cè)，在發(fā)送用天線權(quán)重矩陣中使用V來向接收機(jī)發(fā)送進(jìn)行了波束形成的信息包，在接收機(jī)側(cè)作為接收用天線權(quán)重矩陣而典型地給出(UD)'此處D是使對(duì)角元素具有與各空間流的質(zhì)量相當(dāng)?shù)母髌娈愔灯椒礁膶?duì)角矩陣(下標(biāo)i意味著第i個(gè)空間流)。在對(duì)角矩陣D的對(duì)角元素中按值的大小順序排列奇異值λ i，并根據(jù)由奇異值大小表示的通信質(zhì)量對(duì)各流實(shí)施功率比分配、調(diào)制方式的分配，從而能夠?qū)崿F(xiàn)被空間正交復(fù)用的邏輯上獨(dú)立的多條傳輸路徑，并在接收機(jī)側(cè)完全沒有串?dāng)_地取出原始的多個(gè)信號(hào)序列，理論上達(dá)到最高的性能。
在閉環(huán)型MIMO通信系統(tǒng)中，雖然在發(fā)送機(jī)發(fā)送信息包時(shí)進(jìn)行合適的波束形成，但是為此需要從接收信息包的接收機(jī)側(cè)反饋與信道矩陣相關(guān)的信息。
例如，在EWC HT (High Throughput:高通量)MAC (Media Access Control:介質(zhì)訪問控制)Specification Version V1.24中，作為在接收發(fā)送機(jī)之間反饋與信道矩陣相關(guān)的信息的過程，規(guī)定了“隱式反饋(Implicit feedback) ”和“顯式反饋(Explicit feedback) ”這兩種過程。
在隱式反饋中，發(fā)送機(jī)使用從接收機(jī)發(fā)送過來的訓(xùn)練序列來估計(jì)從接收機(jī)到發(fā)送機(jī)的反向的信道矩陣，并在發(fā)送接收機(jī)之間的雙向的信道特性為可逆(reciprocal)的前提下，計(jì)算從發(fā)送機(jī)到接收機(jī)的正向的信道矩陣來進(jìn)行波束形成。
另外，在顯式反饋中，接收機(jī)使用從發(fā)送機(jī)發(fā)送過來的訓(xùn)練序列來估計(jì)從發(fā)送機(jī)到接收機(jī)的正向的信道矩陣，將包含了該信道矩陣作為數(shù)據(jù)的信息包發(fā)回發(fā)送機(jī)，發(fā)送機(jī)使用接收到的信道矩陣進(jìn)行波束形成。或者，在接收機(jī)中，從估計(jì)的信道矩陣進(jìn)一步計(jì)算用于使發(fā)送機(jī)進(jìn)行波束形成的發(fā)送權(quán)重矩陣，將包含了該發(fā)送權(quán)重矩陣作為數(shù)據(jù)的信息包發(fā)回發(fā)送機(jī)。在顯式反饋中，由于根據(jù)正向的估計(jì)信道矩陣來算出權(quán)重矩陣，因此也可以不將信道的可逆性作為前提。
從信息包傳輸?shù)挠^點(diǎn)來看，發(fā)送機(jī)是發(fā)送者(initiator)，接收機(jī)被定位為接收者(receiver)，但是從波束形成的觀點(diǎn)來看，發(fā)送信息包的發(fā)送機(jī)(發(fā)送者)是波束形成器，接收進(jìn)行波束形成的信息包的接收機(jī)(接收者)是波束接收器。另外，將從波束形成器到波束接收器的通信設(shè)為“正向”，將從波束接收器到波束形成器的通信設(shè)為“反向”。例如，在接入點(diǎn)(AP)作為波束形成器向客戶終端(STA)發(fā)送數(shù)據(jù)幀的情況下，根據(jù)顯式反饋，接入點(diǎn)基于從客戶端發(fā)送過來的信道信息進(jìn)行波束形成。


圖14示出了在波束接收器側(cè)估計(jì)由從波束形成器發(fā)送的訓(xùn)練信號(hào)所激勵(lì)的信道矩陣的情形。其中，在該圖中，將具有3根天線的STA-A設(shè)為波束形成器，將具有2根天線的STA-B設(shè)為波束接收器，基于CSI格式進(jìn)行反饋。另外，在下面的說明、公式中，下標(biāo)AB表示從STA-A到STA-B的正向傳輸。另外，數(shù)字下標(biāo)相當(dāng)于該終端的天線序號(hào)。
當(dāng)設(shè)從STA-A的各天線發(fā)送的訓(xùn)練序列為(tAB1，tAB2，tAB3)、設(shè)經(jīng)過信道Hab由STA-A的各天線接收的信號(hào)為(rBA1，rBA2)時(shí)，由下面的公式表示。
式權(quán)利要求
1.一種無線通信終端，其使用被空間復(fù)用的流來進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，該無線通信終端具備: 通知單元，其使用記載了用于進(jìn)行波束形成的能力描述字段的管理幀，將自身的最大天線數(shù)量通知給發(fā)送目的地終端； 反饋信息接收單元，其接收在前述發(fā)送目的地終端中考慮所通知的前述最大天線數(shù)量而生成的波束形成用信息的反饋； 發(fā)送權(quán)重矩陣設(shè)定單元，其基于所反饋的前述波束形成用信息，設(shè)定波束形成用的發(fā)送權(quán)重矩陣；以及 波束形成單元，其當(dāng)向前述發(fā)送目的地終端發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，使用前述發(fā)送權(quán)重矩陣來形成波束。
2.一種無線通信終端，其使用被空間復(fù)用的流來進(jìn)行數(shù)據(jù)接收，該無線通信終端具備: 通知接收單元，其使用記載了用于進(jìn)行波束形成的能力描述字段的管理幀，接收通信對(duì)象的最大天線數(shù)量的通知；波束形成用信息制作單元，其考慮接收到的前述最大天線數(shù)量來制作波束形成用信息； 反饋單元，其反饋制作出的前述波束形成用信息；以及 接收單元，其接收波束，該波束是使用基于所反饋的前述波束形成用信息而設(shè)定的發(fā)送權(quán)重矩陣來形成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線通信終端，其特征在于， 前述波束形成用信息制作單元制作波束形成用信息使得矩陣的列數(shù)為接收到的前述最大天線數(shù)量以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線通信終端，其特征在于， 前述反饋單元以壓縮形式反饋前述波束形成用信息。
全文摘要
提供一種無線通信終端。在波束形成器的天線數(shù)量少于波束接收器的情況下，進(jìn)行顯式反饋。第1終端發(fā)送包含訓(xùn)練序列的探測(cè)信息包，該訓(xùn)練序列用于激勵(lì)與最大維度Nmax對(duì)應(yīng)的信道。第2終端保證在自身的能力范圍內(nèi)接收探測(cè)信息包，能夠減小電路規(guī)模、功耗。另外，第1終端進(jìn)行將Nmax個(gè)空間流分配給全部N根發(fā)送天線分支的變換，從而補(bǔ)償與發(fā)送分集相應(yīng)的特性的降低。
文檔編號(hào)H04J99/00GK103138812SQ20131004634
公開日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2007年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月27日
發(fā)明者山浦智也 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社