CN100508426C - 无线装置、空间路径控制方法 - Google Patents

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Abstract

PDMA终端(1000)与单一的其它无线装置之间形成多个空间路径并进行通信。构成阵列天线的多根天线分割成与多个空间路径分别对应的多个子阵列。自适应阵列处理部(USP)可以对每一个子阵列进行自适应阵列处理。存储器(MMU)预先存储可借助于阵列天线形成的空间路径的个数所关联的天线根数信息。控制部(CNP)控制按规定的时序向其它无线装置发射可复用量信息的处理。

Description

无线装置、空间路径控制方法
技术领域
本发明涉及无线装置、空间路径控制方法及空间路径控制程序，特别涉及能够在1个无线终端和无线基站之间通过由空间分割而形成的多个路径进行多路复用通信的无线装置、空间路径控制方法及空间路径控制程序。
背景技术
近年来，作为快速发展的移动通信系统，例如PHS(Personal Handyphone System：个人手持电话系统)的通信方式，目前采用以由用于收发的各4个时隙(1时隙：625μs)构成的1帧(5ms)为基本单位的TDMA方式.上述PHS通信方式例如作为“第2代无绳电话系统”已经标准化。
1帧信号分割成8个时隙，前4个时隙例如用于接收，后4个时隙例如用于发射。
各时隙由120个符号构成，例如，在1帧信号中，将1个接收用时隙和1个发射用时隙作为1组，并将3组时隙分配给对3个用户的通话信道，剩下的1组时隙分配给控制信道。
在PHS系统中，当处于同步确定的控制顺序时，首先，在确定控制信道的链接信道后，进行干扰波(U波：不需要的波)的测定处理，进而，利用分配的信道进行通话条件的设定处理，然后开始通话。这样的顺序在作为PHS标准的第2代无绳电话系统标准规格RCR STD-28(发行：(社团法人)电波产业界)中已详细公开。
图19是表示上述PHS的通话顺序流程的图。下面，参照图19对此进行简单的说明。
首先，使用C信道(控制信道：CCH)从PHS终端向基站发射链接信道确定请求信号(LCH确定请求信号)。PHS基站检测(载波侦听)空信道(空闲通话信道：空T信道)，使用C信道将指定空T信道的链接信道分配信号(LCH分配信号)向PHS终端发射。
在PHS终端侧，根据从PHS基站接收的链接信道信息，测定(U波测定)在指定的T信道是否接收不到大于等于某一功率的干扰波信号，当检测不出大于等于某一功率的干扰波信号时，即，当其它PHS基站没有使用该指定的T信道时，使用指定的T信道向基站发射同步脉冲信号，并从基站向终端侧返回同步脉冲信号，从而结束同步确定。
另一方面，当在指定的T信道检测出大于等于某一功率的干扰波信号时，即，当其它基站正在使用该信道时，PHS终端再次重复从链接信道确定请求信号开始的控制步骤。
由此，在PHS系统，可以使用干扰波较小且能得到良好的通信特性的信道进行终端和基站之间的通信信道的连接。
在PHS中，为了提高电波频率的利用效率，正在采用通过利用对同一频率的同一时隙进行空间分割而形成的多个路径能够使多个用户的移动无线终端装置(终端)与无线基站(基站)进行空间多路复用连接的PDMA(Path Division Multiple Access：路分多址)方式。
在该PDMA方式中，例如，采用自适应阵列技术。所谓自适应阵列处理是这样一种处理，即根据来自终端的接收信号计算由各基站天线的接收系数(权)形成的权矢量再进行自适应控制来正确地抽出来自所要的终端的信号。
利用上述自适应阵列处理，来自各用户终端的天线的上行信号被基站的阵列天线接收，并伴随接收定向性进行分离抽出，同时，从基站到该终端的下行信号伴随对终端天线的发射定向性从阵列天线发射出去。
上述自适应阵列处理是众所周知的技术，例如，在1998年11月25日发行的菊间信良著的“阵列天线的自适应信号处理”(科学技术出版)的第35页～第49页的“第3章MMSE自适应阵列”中有详细的说明，所以，在此省略对其工作原理的说明。
图20A是示意性地示出在上述PDMA方式的移动通信系统(PHS)中通过利用空间分割而形成的多个路径中的1个使1根天线的1个终端2与PDMA基站1连接的情况的示意图。
更具体地说，PDMA基站1利用阵列天线1a接收来自终端2的1根天线2a的上行信号，通过上述自适应阵列处理伴随接收定向性进行分离抽出。另一方面，根据发射定向性从PDMA基站1的阵列天线la向终端2的1根天线2a发射下行信号，在终端2，利用该天线2a接收下行信号而不进行自适应阵列处理。
此外，图20B是示意性地示出该情况下的信道分配情况的时序图。在图20B的情况下，用户1～4以同一频率按照时间轴方向上分割的各个时隙进行时分多址连接，在各时隙中，在空间方向上经由1个路径分配1个用户。
下面，说明在PDMA方式中如何从接收的信号中识别所要的信号。即，在便携式电话机等终端和基站之间传播的电波信号以分割成多个帧的所谓帧结构进行传送。各帧例如包含上行通信用的4个时隙和下行通信用的4个时隙共8个时隙，该时隙信号大致由对接收侧而言是已知的信号序列构成的前导信号和对接收侧而言是未知的信号序列构成的数据(声音等)构成。
前导信号序列包含用来识别该发射源对接收侧而言是不是所要的应通话对象的信息的信号序列(参考信号：例如特征字信号)。例如，自适应阵列无线基站根据从存储器取出的特征字信号和接收的信号序列的对比，进行权矢量控制(加权系数的确定)，抽出认为是包含了与所要的通话对象对应的信号序列的信号。
进而，各个帧构成为可以在包含上述特征字信号(参考信号)区间的同时能利用循环码进行检错(CRC：循环冗余校验)。
与此相对，提出了MIMO(Multi Input Multi Output：多输入多输出)方式，在具有多根天线的1个终端和PDMA基站之间，通过同一频率、同一时隙的多个空间路径进行多路复用通信。
关于上述MIMO方式的通信技术，在西村等的“MIMO信道的SDMA下行线波束形成法”(2001年10月的信学技报A-P2001-116，RCS2001-155的第23页至第30页)和富里等的“移动通信用MIMO信道信号传送中的无线信号处理”(2001年10月的信学技报A-P2001-97，RCS2001-136的第43页至第48页)等中有详细说明。
图21是示意性地示出在上述MIMO方式的移动通信系统(PHS)中通过利用空间分割而形成的多个(例如2个)路径PTH1、PTH2使2根天线的1个终端PS1与PDMA基站CS1进行空间多路复用连接情况的示意图。
更具体地说，PDMA基站CS1利用阵列天线11a接收分别来自终端PS1的2根天线12a、12b的上行信号，通过上述自适应阵列处理伴随接收定向性进行分离抽出。
另一方面，根据发射定向性，从PDMA基站CS1的阵列天线11a向终端PS1的2根天线12a、12b分别发射下行信号，在终端PS1侧用各天线接收对应的下行信号而不进行自适应阵列处理。
此外，图22是示意性地示出该情况下的信道分配情况的时序图。在图22的情况下，用户1～4以同一频率按照时间轴方向上分割的各个时隙进行时分多址连接，在各时隙中，在空间方向上经由2个路径来复用分配同一用户。
例如，若注意图22的最初的时隙，会发现将通过2个空间路径的所有信道都分配用户1。而且，通过该同一时隙的2个路径来分割用户1的信号，并在终端、基站之间传送，在接收侧再构成这些信号。通过图22所示的1用户2路径方式，可以使通信速度变成图20B的1用户1路径方式的2倍。
再有，也可以使用PDMA方式的同一时隙的多个空间路径中的几个路径进行图21所示的1用户多路径方式的通信，使用剩下的路径同时进行图20A和图20B所示的1用户1路径方式的通信。
再有，关于图21所示的MIMO方式的信号收发的具体方法，例如在特开平11-32030号公报中有详细说明。
在图21所示的MIMO方式中，在终端侧，按设定的路径数准备天线并进行通信。
但是，当在传播路径上产生障碍时，因为该路径不存在回避上述障碍的自由度，故存在最终容易切断路径的问题。
因此，在现有的MIMO方式中，虽然在通信状况良好的环境下，可以期待提高通信速度，但存在难以得到稳定的通信速度的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种无线装置、空间路径控制方法和空间路径控制程序，在象MIMO方式那样利用1用户多路径方式通信的移动通信系统中，可以在终端和基站之间，根据通信条件自适应地改变多个路径的连接。
本发明的第1方面涉及能够与单一的其它无线装置之间形成多个空间路径来进行通信的无线装置，其具有构成阵列天线的多根天线，多根天线被分割成与多个空间路径分别对应的多个子阵列，包括：可对多个子阵列中的每一个进行自适应阵列处理的自适应阵列单元、预先存储与能利用阵列天线形成的空间路径的个数相关联的可复用量信息的存储单元、和对按规定的时序进行对其它的无线装置发射可复用量信息的处理进行控制的控制单元。
可复用量信息最好是多根天线的总根数的信息。
最好是，还具有用来检测每一根天线的通信状态的监测单元，可复用量信息是与根据监测单元的检测结果判定的可复用的最大空间路径数相关联的信息。
最好是，监测单元检测可正常接收的天线的根数，可复用量信息是可正常接收的天线的最大根数。
最好是，将无线装置收发的信号分割成多个帧，监测单元检测各空间路径的每一帧的误码率，可复用量信息是可多路复用通信的空间路径的个数。
最好是，监测单元检测空间路径之间的干扰量，可复用量信息是可多路复用通信的空间路径的个数。
最好是，自适应阵列处理单元可改编分配给各子阵列的天线来进行自适应阵列处理，控制单元与由其它无线装置通知的路径数对应将多根天线分割成与路径数对应的个数的组，将天线组作为各子阵列。
最好是，自适应阵列处理单元可改编分配给各子阵列的天线来进行自适应阵列处理，控制单元将多根天线中的1根天线分配给与由其它无线装置通知的路径数分别对应的各子阵列，然后按规定的顺序将多根天线中剩下的天线分配给各子阵列。
控制单元最好将具有同一偏振面的天线优先分配给同一子阵列。
最好是，还具有用来检测每一根天线的接收电平的接收电平检测单元，控制单元将具有相互不同的偏振面的天线优先分配给同一子阵列。
最好是，自适应阵列处理单元可改编分配给各子阵列的天线来进行自适应阵列处理，还具有监测通信中每一个空间路径的通信质量的监测单元，控制单元根据监测单元的检测结果改编对各子阵列分配的天线的根数。
本发明的第2方面涉及一种无线装置的空间路径控制方法，该无线装置能够与单一的其它无线装置之间形成多个空间路径来进行通信并具有：包含可分割成与多个空间路径分别对应的多个子阵列的多根天线的阵列天线；可对每一个子阵列进行自适应阵列处理的自适应阵列单元，该方法包括下述步骤：预先存储与能利用阵列天线形成的空间路径的个数相关联的可复用量信息；按规定的时序从无线装置向其它的无线装置发射可复用量信息；以及根据从其它无线装置返回的、指定空间路径个数的信息决定对子阵列分配的天线。
最好是，还具有对无线装置检测可正常接收的天线根数的步骤，可复用量信息是能正常接收的天线的最大根数。
最好是，将无线装置收发的信号分割成多个帧，还具有对无线装置检测各空间路径的每一帧的误码率的步骤，可复用量信息是可多路复用通信的空间路径的个数。
最好是，还具有对无线装置检测空间路径之间的干扰量的步骤，可复用量信息是可多路复用通信的空间路径的个数。
决定天线的步骤最好包含根据由其它无线装置通知的路径数将多根天线分割成与路径数对应的个数的组并将天线组分配给各子阵列的步骤。
决定天线的步骤最好包含如下步骤，即，在将多根天线中的1根天线分配给与由其它无线装置通知的路径数分别对应的各子阵列之后，按规定的顺序将多根天线中剩下的天线分配给各子阵列。
分配给子阵列的步骤最好将具有同一偏振面的天线优先分配给同一子阵列。
分配给子阵列的步骤最好将具有相互不同的偏振面的天线优先分配给同一子阵列。
本发明的第3方面涉及一种无线装置的空间路径控制程序，该无线装置能够与单一的其它无线装置之间形成多个空间路径来进行通信并具有：包含可分割成与多个空间路径分别对应的多个子阵列的多根天线的阵列天线；可对每一个子阵列进行自适应阵列处理的自适应阵列单元，该控制程序使计算机执行下述步骤：预先存储与能利用阵列天线形成的空间路径的个数相关联的可复用量信息；按规定的时序从无线装置向其它的无线装置发射可复用量信息；根据从其它无线装置返回的、指定空间路径的个数的信息决定对子阵列分配的天线。
最好是，还具有对无线装置检测可正常接收的天线的根数的步骤，可复用量信息是能正常接收的天线的最大根数。
最好是，将无线装置收发的信号分割成多个帧，还具有对无线装置检测各空间路径的每一帧的误码率的步骤，可复用量信息是可多路复用通信的空间路径的个数。
最好是，还具有对无线装置检测空间路径之间的干扰量的步骤，可复用量信息是可多路复用通信的空间路径的个数。
决定天线的步骤最好包含根据由其它无线装置通知的路径数将多根天线分割成与路径数对应的个数的组并将天线组分配给各子阵列的步骤。
决定天线的步骤最好包含如下步骤：在将多根天线中的1根天线分配给与其它无线装置所通知的路径数分别对应的各子阵列之后，按规定的顺序将多根天线中剩下的天线分配给各子阵列。
分配给子阵列的步骤最好将具有同一偏振面的天线优先分配给同一子阵列。
分配给子阵列的步骤最好将具有相互不同的偏振面的天线优先分配给同一子阵列。
因此，若按照本发明，在MIMO方式对应的移动通信系统的终端或基站中，利用已分割成子阵列的天线进行各空间路径的通信，并根据通信状态自适应地控制路径数或与各路径对应的天线等，所以，能够实现稳定的MIMO方式的通信。
附图说明
图1是表示本发明实施方式1的MIMO方式对应的PDMA终端1000的构成的功能方框图。
图2是表示本发明的在PDMA终端1000和PDMA基站CS1之间进行通信的状态的示意图。
图3是用来说明从终端1000向基站CS1通知天线根数信息的动作的流程图。
图4是用来说明本发明实施方式1的变形例的PDMA终端1200的构成的概略方框图。
图5是用来说明本发明实施方式2的PDMA终端2000的构成的概略方框图。
图6是用来说明本发明实施方式2的变形例1的PDMA终端2200的构成的概略方框图。
图7是表示PDMA终端2000或PDMA终端2200中设定路径数的自适应控制流程的流程图。
图8是作为终端2000示出的实施方式2的变形例2的设定路径数的自适应控制方法的流程图。
图9是对笔记本电脑3000配置了4根天线#1～#4的结构。
图10是用来说明当将4根天线装在便携式电话终端4000时的配置的示意图。
图11是用来说明将偏振面相同的天线作为子阵列选择时的动作的流程图。
图12是用来说明将终端的多根天线分配给各路径的另一方法的流程图。
图13是用来说明PDMA终端5000的构成的概略方框图。
图14是用来说明控制电路CNP和子阵列选择装置32的动作的流程图。
图15是用来说明当将终端5000的天线分配给各路径时根据接收电平进行向路径进行分配的处理的流程图。
图16是用来说明根据接收电平将各天线分配给各路径的另一方法的流程图。
图17是用来说明改编构成路径的天线之前和改编之后的结构的示意图。
图18是用来说明检测出图17所说明的通信质量变差的结果和改编子阵列后的状态的示意图。
图19是表示PHS的通话顺序流程的图。
图20A和图20B是示出通过由空间分割而形成的多个路径中的1个使1根天线的1个终端2与PDMA基站1相连接的情况的示意图。
图21是示出通过由空间分割而形成的路径PTH1、PTH2使2根天线的1个终端PS1与PDMA基站CS1进行空间多路复用连接的情况的示意图。
图22是示意性地示出信道分配情况的时序图。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。再有，对图中相同或相当的部分附加同一符号并省略其说明。
[实施方式1]
图1是表示本发明实施方式1的MIMO方式对应的PDMA终端1000的构成的功能方框图。
参照图1，PDMA终端1000包括：收发部TRP1～TRP4，用来向由多根天线#1～#4构成的阵列天线加发射信号或接收接收信号；信号处理部USP，对从收发部TRP1～TRP4来的信号进行自适应阵列处理后再进行将来自通信中的基站的信号分离抽出，并调整发射信号的振幅和相位以形成对通信中的基站的发射定向性；调制部MDU，用来对施加给信号处理部USP的信号进行调制；解调部DMU，用来对从信号处理部USP来的信号进行解调；控制部CNP，用来对加给调制部MDU的基带信号和来自解调部DMU的基带信号进行控制且控制PDMA终端1000的动作；存储部MMU，用来保持PDMA终端1000的天线根数信息(以下称为“天线根数信息”)。
再有，由该PDMA终端1000执行的自适应阵列处理和调制处理、解调处理、控制处理等处理作为单个处理或综合处理，都可以由数字信号处理器通过软件来执行。
收发部TRP1包括：用来进行发射时的高频信号处理的发射部TP1；用来进行接收时的高频信号处理的接收部RP1；用来根据发射模式或接收模式切换天线#1和发射部TP1及接收部RP1的连接的开关部SW1。其它的收发部TRP2～TRP4的构成也一样。
当终端1000是装在个人计算机中的PC卡时，可以通过未图示的接口使来自控制电路CNP的信号输出到装有该终端1000的个人计算机中，或者，当终端1000是独立的通信终端，例如是便携式电话机时，可以将来自控制电路CNP的信号加给用来进行终端1000内的声音信号处理等的运算处理部。
再有，在以上说明中，天线根数是4根，一般也可以使天线根数为N根(N是自然数)。此外，可以采用如下所述的结构，即，虽然针对该天线的根数而把用来与基站之间进行通信的空间路径(以下简称作“路径”)的个数设为2，但可以根据天线根数以可能个数的路径进行相互通信。
进而，例如，若设天线的根数为4根，路径的个数为2个，则可以在信号处理部USP中预先设置与该2个路径分别对应的自适应阵列处理用的2系统单元。天线根数和路径个数更多的情况也一样，只要设置与各路径对应个数的自适应阵列处理用的单元即可。进而，当有必要改编由各系统处理的天线时，可以利用控制部CNP的控制来切换自适应阵列处理用的单元的各系统和与其连接的天线。
图2是表示本发明的在PDMA终端1000和PDMA基站CS1之间进行通信的状态的示意图。
如图2所示，PDMA终端1000具有4根天线#1～#4。由此，PDMA终端1000通过天线#1和#3，与基站CS1之间形成1个具有定向性的路径，利用天线#2和#4，与基站CS1之间形成另1个具有收发定向性的路径。例如，虽然不特别限定于这样的情况，但作为一个例子，由于受通信路径上的建筑物等影响，同一信号经由不同的传播路径到达PDMA终端1000，利用这一点，通过形成上述收发定向性，就可以形成多个用于通信的空间路径。
即，在具有4单元天线的终端1000中，当对阵列天线设置2个路径时，则构成2单元自适应阵列的2个子阵列。这时，对1个子阵列进行2单元自适应阵列的接收和发射。
这里，如上所述，因在终端1000内的存储部MMU存储了“天线根数信息”，故终端1000按照规定的时序对基站CS1发射天线根数信息。基站CS1根据从终端1000来的天线根数信息对终端1000指示设定的路径数，终端1000按照基站CS1的指示设定形成的路径数。
图3是用来说明象上述那样从终端1000向基站CS1通知天线根数信息的动作的流程图。
再有，在图3中，对于图19所说明的通常的PHS系统中的同步确定的控制顺序，只示出为了进行终端1000和基站CS1之间的信息交换所必要的部分。
首先，从终端1000将天线根数作为链接信道确定请求(LCH分配请求)时的控制信息，向基站发射。
在基站CS1中，根据来自终端的天线根数信息使设定的路径数小于等于天线的根数，并例如作为链接信道分配指示的控制信息指示出这样的路径数。
接着，终端1000使用指定的通话信道(T信道)，对基站CS1发射同步脉冲信号，再从基站向终端侧返回同步脉冲信号，从而完成同步确定。此后，根据确定的同步，起动通话信道(T信道)，并开始通话。
这时，根据通话中的通信状况使终端1000设定的路径数在基站侧相应地变化，并将该值作为通话中的控制信息通知给终端1000。
再有，在以上说明中，将从终端1000向基站CS1通知天线根数信息的时间设在链接信道确定请求时，但也可以将从终端1000向基站CS1通知天线根数信息的时间作为通话信道(TCH)确定中的控制信息，或者，也可以作为通话信道确定后的控制信息，由终端1000通知给基站CS1。
通过上述构成，在终端1000侧，利用将构成阵列天线的多根天线分割形成的多个子阵列，控制与基站CS1间进行通信的1个路径的通信，故可以根据基站CS1和终端1000之间的通信状况变化灵活地形成路径，所以，即使通信状况变化，也可以通过同一频率、同一时隙的多个空间路径稳定地进行多路复用通信。
[实施方式1的变形例]
图4是表示本发明实施方式1的变形例的PDMA终端1200的构成的概略方框图。
图1所示的实施方式1的PDMA终端1000的构成和实施方式1的变形例中PDMA终端1200的构成的不同点在于：在终端1200中，具有能接收从各天线#1～#4来的通信信息并检测各天线的通信状况异常的天线异常检测装置ADP。
其余的构成因和图1所示的PDMA终端1000的构成一样，故对同一部分附加同一符号并省略其说明。
在终端1200中，存储部MMU不仅存储天线根数信息，如上述那样，还存储从天线异常检测装置ADP来的异常状态的天线信息(异常天线根数、异常天线号)，根据这些信息，按照和实施方式1同样的规定时序从终端1200向基站发射可正常收发的天线根数的信息。
在基站CS1中，根据从终端1200来的表示能正常收发的最大天线根数的上述天线根数信息，决定设定的路径数，并按照和实施方式1同样的时序，通知终端1200。
通过上述构成，在多根天线中，根据硬件状态和通信状况等除去不能正常收发的天线，确定多个空间路径，可以进行稳定的多输入多输出的多路复用通信。
[实施方式2]
图5是表示本发明实施方式2的PDMA终端2000的构成的概略方框图。
实施方式1示出的PDMA终端1000的构成和PDMA终端2000的构成的不同点在于：从解调部DMU来的信号加给检测帧误码率的FER计数器22。
FER计数器22对各路径的信号帧中的误码数进行计数，将作为其结果的每一帧的误码率，即帧误码率(帧误码率：FER)作为评价通信质量的通信质量信息的1个要素存储在存储器MMU中。
由FER计数器22对误码数进行了计数的解调信号加给控制部CNP，控制部CNP与存储器MMU通信，参照存储器MMU保持的FER等下行信号的通信质量信息，利用后述的本发明的空间路径控制方法执行上行的空间路径控制。
再有，由该PDMA终端2000执行的自适应阵列处理、调制处理、解调处理和控制处理等处理，无论是单个处理还是综合处理，都可以利用数字信号处理器，通过软件来执行。
这里，终端2000按照和实施方式1同样的规定时序，将象上述那样取得的、存储在MMU内的各空间路径的质量信息、现状和分配给各路径的天线的信息通知给基站CS1。
再有，在以上说明中，存储部MMU存储的信息作为天线根数信息和FER数据，但也可以例如不存储天线的根数，而存储根据上述FER数据判定的可在终端2000中形成的最大路径数P_MAX和FER数据。
[实施方式2的变形例1]
图6是表示本发明实施方式2的变形例1的PDMA终端2200构成的概略方框图。
与图5所示的实施方式2的PDMA终端2000的构成不同点在于：取代FER计数器22，设置干扰测定装置24，用来对输入到解调部DMU的信号测定来自其它路径的干扰量，存储器MMU存储基于该干扰量的路径通信质量信息和如何根据现状将天线分配给各路径的天线分配信息。
这样，根据存储器MMU中存储的每一个路径的通信质量信息和天线分配信息，按照和实施方式1同样的规定时序，从终端2200向基站CS1通知可通信的路径数。
这里，干扰量测定装置24测定包含在输入到解调电路的多个接收信号中的干扰成分。
测定方法是，计算多个接收信号y(t)和存储器MMU中保存的参考信号d(t)的误差成分e(t)，并将该误差功率看成是干扰信号的功率。
这里，e(t)和干扰功率可由下式表示。
e(t)＝y(t)-d(t)
(干扰功率)＝∑|e(t)|/T
这里，T是观测时间(或参考信号长度)。
上述构成可以将每一个路径的通信质量作为干扰量来评价，并能够得到和实施方式2同样的效果。
(实施方式2或实施方式2的变形例1的动作)
图7是表示图5中所说明的实施方式2的PDMA终端2000或图6中所说明的实施方式2的变形例1的PDMA终端2200中的设定路径数的自适应控制流程的流程图。
下面，大致说明一下实施方式2的PDMA终端2000的动作，然后说明实施方式2的变形例1的PDMA终端2200中的变更点。
在图7中，首先，从终端2000向基站CS1通知终端的天线单元数N或最大路径数P_MAX(步骤S100)。
在终端2000中，使用全部N根天线形成1个子阵列，并设定1个路径进行通信(步骤S102)。
接着，在终端2000侧，根据每一个路径的FER评价通信质量，判定所有路径的FER是否在规定的阈值之下，而且，判定是否没有达到可设定的路径数且通信速度不够(步骤S104)。
这里，所谓“通信速度不够”是指比较现在的通信速度与应传送的数据量，在终端2000侧，例如对于执行中的应用的处理，不能在足够短的时间内传送完。
在步骤S104中，对于每一个路径的通信质量和可设定的路径数，当判断出可以进一步增加路径数且通信速度不够时，从终端2000侧对基站CS1发射欲使路径数P增加1的通知(步骤S106)。
接着，在终端2000中，当接收从基站CS1来的设定许可时(步骤S108)，终端2000使设定的路径数加1。与此对应，终端2000选择P个(P＝P+1)子阵列进行通信(步骤S110)，处理再度返回到步骤S104。
另一方面，当在步骤S104中判断通信状态差或速度足够时，甚至当在步骤S108中接收不到从基站来的设定许可时，就在规定的时间，使用现在的路径数进行通信(步骤S112)，处理再度返回到步骤S104。
通过上述处理，可以一边自适应地变更作为多输入多输出的通信而设定的路径数，一边在基站CS1和终端2000之间进行通信，并能够维持良好的通信质量和通信速度，进行MIMO方式的通信。
再有，在图7中，原则上，将基站指定的路径数作为分割天线根数的数。
即，将设定的收发同一信号的天线对(子阵列)的天线根数作为用设定路径数分割全部天线的根数而得到的数。
例如，在全部天线根数是4根的终端，当设定2个路径时，将4根天线作成2个由2根天线构成的天线对(子阵列)。
各子阵列进行各路径的收发。
此外，当实施方式2的变形例1的终端2200动作时，在步骤S104中，不是根据每一个路径的FER的值评价路径的通信质量，而是根据每一个路径的干扰量评价路径的通信质量。
[实施方式2的变形例2]
作为下面说明的实施方式2的变形例2，与图7的情况不同，下面说明设定路径数的自适应控制方法，该方法即使当基站指定的路径数不是分割天线根数的数时也可以使用。
上述动作是在终端2000和终端2200均能够进行的处理。
图8是作为终端2000示出的实施方式2的变形例2的设定路径数的自适应控制方法的流程图。
参照图7，从终端2000向基站CS1通知终端天线单元数N。或者，也可以通知最大路径数P_MAX(步骤S200)。
接着，在终端2000，使用1根天线，设定1个路径，进行(路径数P为1)通信(步骤S202)。
其次，在终端2000中，判断终端侧的所有路径的FER在规定的阈值以下且通信状态达到能增加路径数的良好状态，而且，判定路径数尚未达到可设定的路径数且通信速度不够、进而判定是否存在尚未对路径分配的天线单元(步骤S204)。
当步骤S204的条件满足时，接着，从终端2000向基站CS1通知欲使路径数P只增加1(步骤S206)的信息。
接着，在终端2000，当从基站CS1接收设定许可(步骤S208)时，使设定路径数只增加1(P←P+1)，且选择P根天线开始通信(步骤S210)，处理返回到步骤S204。
当步骤S204的条件不满足时，或者在步骤S208中，当接收不到从基站CS1来的设定许可时，继而，判定是否存在尚未设定给路径的天线(步骤S212)，当尚未设定的天线剩于时，对于判断为处于规定质量以下的路径，进一步分配1天线单元，构成子阵列(步骤S214)。
接着，在规定的时间以当前的路径数P进行通信之后(步骤S216)，处理返回到步骤S204。
另一方面，当在步骤S212中没有剩下尚未设定给路径的天线时，处理就转移到步骤S216。
即，在实施方式2的变形例2中，首先，每一个子阵列的天线根数按照设定的路径各分配1根天线。多余的天线依次按路径号或天线号判定是否有增加天线的必要性，将追加的天线分配给各路径。当所有的子阵列的天线的根数例如变成2根时，进行再分配多余的天线的处理。通过进行这样的处理，从而各子阵列进行各路径的收发。
进而，若象上述那样对各路径分配天线，即使在基站CS1和终端2000之间进行收发的路径数不一定将天线的根数分配完，也可以通过对各路径配置最佳根数的天线，从而进行MIMO方式的通信。
此外，对于实施方式2的变形例1的终端2200动作的情形，在步骤S104中，不是根据每一个路径的FER的值评价路径的通信质量，而是根据每一个路径的干扰量来评价通信质量。
[实施方式3]
在实施方式1和实施方式2中，对MIMO方式使用的天线的配置没有特别的限定。
在实施方式3中，对于通过进一步使用特定的配置来进行多根天线的配置从而使通信质量进一步提高的结构进行说明。
图9是对笔记本电脑3000配置了4根天线#1～#4的结构。
在笔记本电脑3000的显示器3010的两端配置天线#1和天线#3，在键盘的两端配置天线#2和天线#4。这时，在上述天线的空间配置下，天线#1和天线#3作为同一偏振面(垂直偏振)的天线动作，而天线#2和天线#4作为同一偏振面(水平偏振)的天线动作。
图10是用来说明当将4根天线安装在便携式电话终端4000时的配置的示意图。
当在便携式电话终端4000中插入多种天线单元时，如图10所示，在显示器4010的两端，与长边方向平行，使天线#1和天线#3面向同一偏振面(垂直偏振)配置，使天线#2和天线#4面向同一偏振面(水平偏振)配置，中间夹着显示器4010和操作按钮4020。
这里，虽然没有特别限定，但配置在长边方向的天线#1和天线#3可以是鞭状天线，天线#2和天线#4可以是反F型天线。
除此之外，可以使用芯片(chip)天线或接线(patch)天线等天线，配置成相对同一偏振面能够安装同一种类的天线。
在上述构成中，作为子阵列化时天线的选择方法，首先，可以按照将同一偏振面的天线作为同一子阵列的基准选择天线。这里，当在实施方式2或实施方式2的变形例1中选择构成子阵列的天线组时，或象实施方式2的变形例2中所说明的那样通过按顺序分配剩下的天线来构成子阵列时，将同一偏振面的天线分配给同一子阵列。
这样，通过采用具有同一偏振面的天线来构成1个子阵列，可以得到以下效果。
即，认为在通常的电波传播条件下，若偏振面不同则电波到来的路径在空间上也有所不同。另一方面，因为使用自适应阵列来获得阵列增益，所以，当接收信号的电平差较大时，就不能得到足够的阵列增益。
因此，作为当2个子阵列都能通信时选择子阵列的方法，可以通过选择接收电平大致相同的、偏振面相同的天线，从而能够获得足够的阵列增益。
即，如上所述，利用具有同一偏振面的天线构成子阵列，例如，对于4根天线的接收电平虽然达到(clear)了最低限接收电平但因偏振面不同，因而对接收电平不一致的情况特别有效。
图11是用来说明将偏振面相同的天线作为子阵列选择时的动作的流程图。
在图11中，便携终端3000(或终端4000)对基站CS1通知天线单元数N(步骤S300)。
接着，便携终端3000(或终端4000)接收从基站CS1返回的设定的路径数M(步骤S302)。
在便携终端3000(或终端4000)中，用天线根数N除以路径数M，将除尽的数n设定为子阵列的天线单元数。这时，选择构成同一子阵列的天线单元，使其是偏振面相同的天线(步骤S304)。
但是，当同一偏振面的天线根数不是子阵列的天线根数n的整数倍时，可以进行将剩下的天线分配给其他子阵列的处理。
在便携终端3000(或终端4000)和基站CS1之间，对每一个子阵列设定多输入多输出方式的信道(MIMO信道)，并进行通信(步骤S306)。
通过象上述那样进行天线的分配处理，利用由对各空间路径优先选择偏振面相同的天线所得到的天线组构成的子阵列进行通信。
图12是用来说明将终端的多根天线分配给各路径的另一方法的流程图。
在图12中，首先，便携终端3000(或终端4000)对基站CS1通知天线单元数N(步骤S400)。
接着，便携终端3000(或终端4000)接收从基站CS1返回的设定的路径数M(步骤S402)。
便携终端3000(或终端4000)是具有包括x种(x≥M)偏振面的天线群的终端，选择M根天线并分别分配给子阵列，使对应的偏振面彼此互不重叠(步骤S404)。
接着，设变量na的值为1(步骤S406)。
进而判定是否存在未分配的天线，当存在未分配的天线时(步骤S408)，将未分配的天线分配给天线根数是na的子阵列。这时，使分配的天线的偏振面和包含在子阵列中的天线的偏振面相同(步骤S410)。
接着，以偏振面一致为基准判定是否没有能分配的天线，当还有能分配的天线(步骤S412)时，使变量na的值只加1(步骤S414)，处理返回到步骤S408。
另一方面，当以偏振面一致为基准判定没有能分配的天线时(步骤S412)，将未分配的天线分配给天线根数是na的子阵列(步骤S416)。接着，使变量na的值只加1(步骤S414)，处理返回到步骤S408。
在步骤S408中，当不存在未分配的天线时，对每一个子阵列设定MIMO信道，并进行通信(步骤S420)。
通过象上述那样进行天线分配处理，利用由对各空间路径优先选择偏振面相同的天线所得到的天线组构成的子阵列进行通信。
[实施方式4]
在实施方式3中，说明了利用偏振面相同的天线构成子阵列的情况。
但是，有时因通信状况而刚好相反，利用偏振面不同的天线构成子阵列可以得到更好的收发特性。
下面，关于上述情况进行说明。
即，在实施方式3中，作为子阵列化时天线的选择方法，例如，可以选择天线组，使接收电平或天线增益接近的天线成为同一子阵列。或者，预先对各天线测定接收电平并排好顺序，可以对子阵列分配天线，使接收电平排位高的天线不偏向某一特定的子阵列。
这里，当在实施方式2或实施方式2的变形例1中选择构成子阵列的天线组时，或者象实施方式2的变形例2中所说明的那样，通过按顺序分配剩下的天线来构成子阵列时，将接收电平或天线增益接近的天线分配给同一子阵列。
在通常的电波传播条件下，若偏振面不同则电波到来的路径在空间上也有所不同。因此，当有某个障碍物穿过终端和基站之间的电波传播路径时，只有同一偏振面的天线形成通信路径，这时，会发生该通信路径的接收功率急剧下降的所谓“遮蔽”现象。
当发生遮蔽现象时，路径的接收功率有时会急剧下降到难以进行通信的电平。这时，会产生使该路径的通信切断的问题。因此，在遮蔽频繁发生的通信环境中，反而希望将偏振面不同的天线集中在同一子阵列中。通过这样构成子阵列，即使特定偏振面的天线的接收电平下降到不能通信的电平，其他偏振面的天线也能维持可接收的电平，所以，可以维持所有通信路径的通话。
因此，在控制部CNP中，可以将当前的通信状况和分配给子阵列的天线的分配状态进行比较，与路径多路复用的稳定性相对应，有选择地使用实施方式3所说明的子阵列的构成方法和下面要说明的子阵列的构成方法。
图13是用来说明可以象以上说明的那样根据接收电平或偏振面的信息选择构成子阵列的天线的PDMA终端5000结构的概略方框图。
与图1所示的实施方式1的PDMA终端1000的构成不同之处在于：首先，设有接收电平测定装置30，对每一根天线测定来自各天线#1～#4的接收信号的接收电平，将接收电平测定装置的测定结果加给控制部CNP，控制部CNP将接收电平的信息存储在存储器MMU中。
进而，在存储器MMU中，不仅存储接收电平的测定结果，还存储与天线的偏振面有关的信息以及与发生认为是遮蔽的原因引起的通信中断有关的信息。与此对应，子阵列选择装置32根据存储器中存储的天线偏振面信息、遮蔽信息等，对控制电路CNP通知应作为子阵列选择的天线组。
即，在接收电平测定装置30中，进行各天线的接收电平的测定，控制电路CNP在规定时间对各天线的接收电平数据进行测定，测量对各天线成为不能接收电平的频度、持续时间等“遮蔽”信息，并将其保存在存储器MMU中。子阵列选择装置32根据存储器MMU中的各天线中的遮蔽信息和偏振面信息，选择应作为子阵列选择的天线对(或组)。
图14是用来说明以上动作中控制电路CNP和子阵列选择装置32的动作的流程图。
首先，控制电路CNP使接收电平测定装置30测定各天线的接收电平，并对各天线测量成为不能接收电平的频度、持续时间等“遮蔽”信息，然后将其存储在存储器MMU中(步骤S500)。
接着，控制部CNP判定遮蔽是否比规定的基准多(步骤S502)。
这里，对“规定的基准”没有特别限定，例如可以是下述判定基准，即，是否发生了规定频度(2次/60秒)以上的大于等于规定的持续时间(0.5秒)的遮蔽。
在步骤S502中，当判定出遮蔽比规定的基准多时，子阵列选择装置32选择偏振面不同的天线作为同一子阵列(步骤S504)。
另一方面，在步骤S502中，当判定出遮蔽不比规定的基准多时，子阵列选择装置32选择偏振面相同的天线作为同一子阵列(步骤S506)。这时，子阵列的选择可以按照在图11或图12中所说明的步骤进行。
图15是用来说明在图14的步骤S504中当将偏振面不同的天线作为同一子阵列选择时，将终端5000的天线分配给各路径时根据接收电平进行路径分配的处理的流程图。
首先，终端5000对基站CS1通知天线单元数N(步骤S600)。
其次，终端5000接收从基站CS1通知的设定的路径数M(步骤S602)。
终端5000是具有包括x种(x≥M)偏振面的天线群的终端，并根据接收灵敏度(来自连接预定基站的信号电平)，排好天线的顺序。其次，对各子阵列进行天线的分配，使接收灵敏度排位高的天线不偏向某一特定的子阵列，例如，使各子阵列的接收电平的平均值互相靠近(步骤S604)。
对如上所述那样构成的每一个子阵列设定MIMO信道，并进行通信(步骤S606)。
利用上述方法，即使在遮蔽频发的通信环境下，也能进行稳定的MIMO方式的通信。
再有，在步骤S604中，也可以将接收电平或接收灵敏度接近的天线优先分配给同一子阵列，使形成空间路径时天线的接收电平或接收灵敏度取得平衡。
[实施方式5]
在实施方式3和实施方式4中，说明了当开始MIMO方式的通信时如何根据终端的天线配置或通信状况的内容向各子阵列分配天线。
但是，即使开始MIMO方式的通信之后，也可以根据各空间路径通信状况的变化改变分配给子阵列的天线，并与通信状况相适应地控制MIMO方式的通信。
再有，各空间路径的通信状况可以是图5中所说明的各空间路径的FER，也可以是在图6中所说明的各空间路径的干扰量，或者，也可以是在图13中所说明的各天线的接收电平随时间的变化。
图16是用来说明根据接收电平将各天线分配给各路径的另一方法的流程图。
例如，在通话中，利用FER或干扰值等判定路径PA的通信质量是否变差(步骤S700)，检查路径PA之外的其它路径的质量，判定可否减小与其它路径对应的子阵列的天线单元数(步骤S702)。
当存在即使减小天线的元件数也能维持质量的路径时(步骤S704)，选择1根即使减小天线的元件数也能维持质量的路径的子阵列的天线。
作为选择基准，可以根据以下多个基准预先确定优先度再进行选择。或者，也可以将以下多个基准中的1个作为基准。
(1)与编入地的天线同一偏振面的天线。
(2)编入地的天线的接、收电平接近的天线。
(3)编入地的天线的接收灵敏度接近的天线。
(4)随机或按天线号的顺序选择天线。
将这样选择的天线编入质量已变差的路径的子阵列中(步骤S706)。
或者，在步骤S704中，当不存在能够减小天线单元数的路径时，不进行步骤S706的处理，保持原来的状态维持通信。
图17是用来说明象以上那样改编构成路径的天线之前和改编之后的构成的示意图。
改编之前，由天线#1和天线#3构成1个路径，由天线#2和天线#4构成1个路径。再有，也可以使天线#1和天线#3具有同一偏振面，天线#2和天线#4具有同一偏振面。或者，当将天线#1和天线#3的组、天线#2和天线#4的组作为子阵列时，也可以使2个组之间的接收电平成为更接近的值。
这里，假定已判定由天线#2和天线#3构成的路径PA的通信质量已变差。
图18是用来说明检测出图17中所说明的通信质量变差的结果和改编子阵列后的状态的示意图。
即，如图18所示，例如，将天线#3编入路径PB，由天线#2、#3和#4构成1个路径，而路径PA只用天线#1进行收发。
这样，即使通信质量变差，通过改编构成子阵列的天线的根数，也能维持所要的通信质量，并进行MIMO方式的收发。
再有，由以上说明的任何一个PDMA终端执行的自适应阵列处理或调制处理、解调处理、控制处理等处理作为单个处理或综合处理，都可以由数字信号处理器通过软件来执行。
如上所述，若按照本发明，在MIMO方式对应的移动通信系统的终端或基站中，利用分割给子阵列的天线进行各空间路径的通信，并根据通信状态自适应地控制路径数或与各路径对应的天线，所以，可以实现稳定的MIMO方式的通信。
本发明在MIMO方式对应的移动通信系统的终端或基站中，由于能够通过根据通信状态自适应地控制路径数或与各路径对应的天线来实现稳定的通信，所以，对于MIMO方式对应的移动通信系统很有用。

Claims (19)

1.一种能够与单一的其它无线装置之间形成多个空间路径来进行通信的无线装置，其特征在于：
具有构成阵列天线的多根天线(#1～#4)，
所述多根天线被分割成与所述多个空间路径分别对应的多个子阵列，
包括：
自适应阵列单元，能够对各所述多个子阵列的每一个进行自适应阵列处理；
存储单元，预先存储与能够利用所述阵列天线形成的空间路径的个数相关联的可复用量信息；以及
控制单元，对按照规定的时序向所述其它无线装置发射所述可复用量信息的处理进行控制。
2.权利要求1记载的无线装置，其特征在于：所述可复用量信息是所述多根天线的总根数的信息。
3.权利要求1记载的无线装置，其特征在于：还具有用来检测所述多根天线中每一根的通信状态的监测单元，
所述可复用量信息是与根据所述监测单元的检测结果判定的可多路复用的最大空间路径数相关联的信息。
4.权利要求3记载的无线装置，其特征在于：所述监测单元检测能够正常接收的天线的根数，
所述可复用量信息是能够正常接收的天线的最大根数。
5.权利要求3记载的无线装置，其特征在于：将所述无线装置与所述单一的其他无线装置之间收发的信号分割成多个帧，
所述监测单元检测各所述空间路径的所述多个帧中的每一帧的误码率，
所述可复用量信息是可多路复用通信的空间路径的个数。
6.权利要求3记载的无线装置，其特征在于：所述监测单元检测所述空间路径之间的干扰量，
所述可复用量信息是可多路复用通信的空间路径的个数。
7.权利要求1记载的无线装置，其特征在于：所述控制单元根据由所述其它无线装置通知的路径数，将所述多根天线分割成与所述路径数对应的个数的组，并将由分解而产生的与所述路径数对应的个数的组分别作为各所述子阵列进行分配，
所述自适应阵列单元能够对所述被分配的各子阵列的每一个进行所述自适应阵列处理。
8.权利要求1记载的无线装置，其特征在于：所述控制单元将所述多根天线中的1根天线分配给与由所述其它无线装置通知的路径数分别对应的各子阵列后，按规定的顺序将所述多根天线中剩下的天线分配给各所述子阵列，
所述自适应阵列单元能够对所述被分配的各子阵列的每一个进行所述自适应阵列处理。
9.权利要求7或8记载的无线装置，其特征在于：所述控制单元将所述多根天线中的、具有同一偏振面的天线优先分配给同一所述子阵列。
10.权利要求7或8记载的无线装置，其特征在于：还具有用来检测每一根天线的接收电平的接收电平检测单元，
所述控制单元将所述多根天线中的、具有彼此不同的偏振面的天线优先分配给同一所述子阵列。
11.权利要求1记载的无线装置，其特征在于：还具有监测通信中每一个所述空间路径的通信质量的监测单元，
所述控制单元根据所述监测单元的检测结果重组对各所述子阵列分配的天线的根数，
所述自适应阵列单元能够对所述被分配的各子阵列的每一个进行所述自适应阵列处理。
12.一种无线装置(1000)的空间路径控制方法，该无线装置能够与单一的其它无线装置之间形成多个空间路径来进行通信并具有：阵列天线，其包含能够分割成与多个空间路径分别对应的多个子阵列的多根天线(#1～#4)；自适应阵列单元，能够对各所述多个子阵列的每一个进行自适应阵列处理，其特征在于，包括：
预先存储能够借助于所述阵列天线而形成的空间路径的个数所关联的可复用量信息的步骤；
按规定的时序从所述无线装置向所述其它无线装置发射所述可复用量信息的步骤；以及
根据从所述其它无线装置返回的、指定所述空间路径的个数的信息，将所述多根天线分割成所述多个子阵列并进行分配的步骤。
13.权利要求12记载的空间路径控制方法，其特征在于：还具有在与所述单一的其他无线装置进行通信的所述无线装置中检测能够正常接收的天线的根数的步骤，
所述可复用量信息是能正常接收的天线的最大根数。
14.权利要求12记载的空间路径控制方法，其特征在于：将所述无线装置与所述单一的其他无线装置之间收发的信号分割成多个帧，
还具有：在所述无线装置中，检测各所述空间路径的所述多个帧中的每一帧的误码率的步骤，
所述可复用量信息是可多路复用通信的空间路径的个数。
15.权利要求12记载的空间路径控制方法，其特征在于：还具有在与所述单一的其他无线装置进行通信的所述无线装置中检测所述空间路径之间的干扰量的步骤，
所述可复用量信息是可多路复用通信的空间路径的个数。
16.权利要求12记载的空间路径控制方法，其特征在于，将所述多根天线分割成所述多个子阵列并进行分配的步骤包含：根据所述其它无线装置通知的路径数，将所述多根天线分割成与所述路径数对应的个数的组，并将由分解而产生的与所述路径数对应的个数的组分别分配给各所述子阵列的步骤。
17.权利要求12记载的空间路径控制方法，其特征在于，将所述多根天线分割成所述多个子阵列并进行分配的步骤包含下述步骤，即：在将所述多根天线中的1根天线分配给分别对应于由所述其它无线装置通知的路径数的各子阵列之后，按照规定的顺序将所述多根天线中剩下的天线分配给各所述子阵列。
18.权利要求16或17记载的空间路径控制方法，其特征在于：分配给所述子阵列的步骤将所述多根天线中的、具有同一偏振面的天线优先分配给同一所述子阵列。
19.权利要求16或17记载的空间路径控制方法，其特征在于：分配给所述子阵列的步骤将所述多根天线中的、具有彼此不同的偏振面的天线优先分配给同一所述子阵列。
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