CN101075835B - Mimo无线通信方法和mimo无线通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明的MIMO无线通信系统中，将奇异值大有效SNR高的本征模式、和奇异值小有效SNR低的本征模式合成，抑制了需要大调制级数的模式的有效SNR，对于有效SNR低的模式，可以将SNR提高该部分。在进行本征模式传送的MIMO无线通信系统中，即使在得到高SNR的通信环境中，也可实现大的通信容量，而不会增加调制级数。

Description

MIMO无线通信方法和MIMO无线通信装置

技术领域

本发明涉及在具有多个天线的发送终端和具有多个天线的接收终端之间进行的MIMO(Multiple-Input Multiple-Output：多输入多输出)无线通信方式、以及通过MIMO无线通信方式来进行通信的MIMO无线通信装置。尤其涉及在作为MIMO通信方式之一的本征模式(eigenmode)传送方法中，在SNR(Signal-to-Noise Ratio：信噪比)高的情况下，以高传送速率来进行通信的MIMO无线通信方式和MIMO无线通信装置。

背景技术

因近年来通信需求的扩大，通信方式的大容量化发展。该潮流在无线通信中也很显著。例如，在推动LAN(Local Area Network：局域网)的标准化的IEEE(Institute of Electrical and ElectronicsEngineers，Inc.：电气及电子工程师学会)决定无线LAN的标准的IEEE802.11中，通信容量的扩大也在发展。原来的IEEE802.11的通信容量是2Mbps，在IEEE802.11b中最大为11Mbps，在IEEE802.11a及g中扩大到最大54Mbps，预定在2007年结束标准化的IEEE802.11n中预定完成最大600Mbps的标准。

作为实现无线通信的大容量化的方式，在IEEE802.11n等中采用的技术是MIMO。图2模式表示MIMO无线通信系统。发送终端具有N个发送天线202，接收终端具有N个接收天线203。设从发送天线202-1～N发送的信号为t1～tN，而如式1那样来定义发送天线信号向量t。

【式1】

$t=\left(\begin{array}{c}{t}_1\\ \·\\ \·\\ \·\\ t_N\end{array}\right)$

同样，设由接收天线203-1～N接收的信号为r1～rN，而如式2那样来定义接收天线信号向量r。

【式2】

$r=\left(\begin{array}{c}{r}_1\\ \·\\ \·\\ \·\\ r_N\end{array}\right)$

则可以由式3的一次变换来表示从t向r的变换。

【式3】

r＝Ht

将表示该一次变换的矩阵H称作信道矩阵。实际上，由于同时产生噪声，所以如式4那样，加上噪声成分n。

【式4】

r＝Ht+n

信道矩阵可以通过从发送终端发送已知信号并由接收终端来接收，从而通过接收机来估计。这被称作信道矩阵估计，将所发送的已知信号称作训练(training)信号。在进行MIMO无线通信的情况下，预先进行信道矩阵估计。

图2中，发送数据信号是x1～xN，接收数据信号是y1～yN，而如式5那样来定义发送数据信号向量x，如式6来定义接收数据向量y。

【式5】

$x=\left(\begin{array}{c}{x}_1\\ \·\\ \·\\ \·\\ x_N\end{array}\right)$

【式6】

$y=\left(\begin{array}{c}{y}_1\\ \·\\ \·\\ \·\\ y_N\end{array}\right)$

由发送终端内的发送天线加权部201通过一次变换将x变换为t，由接收终端内的接收天线加权部204通过一次变换将r变换为y。最简单地实现MIMO无线通信的方法是将发送天线加权作为单位矩阵，将接收天线加权作为H的逆矩阵的ZF(Zero-Forcing：迫零)方式。ZF方式中，用式7来表示x和y的关系。

【式7】

y＝H^-1r＝H^-1(Ht+n)＝t+H^-1n

＝x+H^-1n

这样，通过用该逆矩阵来抵消H，而可以在接收机内恢复发送数据信号。其中，噪声通过H的逆矩阵被放大了。

与上述的ZF方式不同，还有称作本征模式传送方法的MIMO无线通信的实现方法。该方法中，首先，求出由式8表示的H的SVD(Singular Value Decomposition：奇异值分解)。

【式8】

H＝USV^H

S是成分全部为正实数的对角矩阵，U，V是酉(Unitary)矩阵，位于V的上标的H表示Hermite共轭(＝转置+复共轭)。将S的对角成分称作奇异值。另外，从S的左上成分开始依次称作第一奇异值、第二奇异值、...，以奇异值大小顺序来进行排列。从该结果中，将发送天线加权作为V，将接收天线加权作为U的Hermite共轭。在本征模式传送方式中，用式9来表示x和y的关系。

【式9】

y＝U^Hr＝U^H(Ht+n)＝U^H(USV^H·Vx+n)

＝Sx+U^Hn

这里，使用酉矩阵的Hermite共轭与逆矩阵相等的性质。另外，根据酉矩阵的性质，在式9的最后的噪声n项中，噪声的大小完全不变，若考虑S是对角矩阵，则在接收数据信号中分离得到将奇异值乘以发送数据信号后的信号。将x1到y1的数据通信称作第一本征模式，下面顺序称作第二本征模式、第三本征模式、...。在各本征模式中，发生奇异值的平方的传送增益(若小于1，则损耗)。一般认为该本征模式传送方式是可实现最大的通信容量的MIMO无线通信方式。

但是，在本征模式传送方式中，与ZF方式不同，需要设置为从H中算出发送天线加权的矩阵。进一步，由于H用接收机来估计，所以需要从接收终端向发送终端反馈H的信息。因此，需要图3所示的信息的交换。这里，注意发送终端和接收终端同时具有发送接收机的功能。首先，发送终端发送训练数据，接收终端加以接收后估计出信道矩阵。将所得到的信道矩阵返回到发送终端，在发送终端中通过信道矩阵的SVD来决定发送天线加权。接着，发送终端在进行发送天线加权处理后，发送训练信号，在接收终端中根据所接收的训练信号重新估计信道矩阵来决定接收天线加权。之后，发送终端发送经过发送天线加权处理后的发送数据信号，并在接收终端中通过接收天线加权来恢复数据，从而确立数据通信。图3中，在发送终端中，尽管进行基于SVD的发送天线加权的决定，但是如图4所示，在接收终端中也可以求出发送天线加权。这时，反馈的是发送天线加权。

图3、图4中，最先的SVD不决定接收天线加权，而通过另外使用经过了发送天线加权处理后的训练信号来求出信道矩阵，从而求出接收天线加权。式10表示这时估计出的信道矩阵H’。

【式10】

H’＝HV＝USV^H·V

＝US

若在接收天线加权的决定中使用ZF方式，则接收天线加权R为式11那样。

【式11】

R＝H’^-1＝(US)^-1

＝S^-1U^H

因此，可以通过式12可以表示x和y的关系。

【式12】

y＝S^-1U^Hr＝S^-1U^H(Ht+n)＝S^-1U^H(USV^H·Vx+n)

＝x+S^-1U^Hn

即，在第n本征模式中，噪声的大小根据第n奇异值的倒数来变化，SNR与奇异值的平方成正比地变化。接收天线加权的决定方法除此之外，广泛知道有MMSE(Minimum Mean Square Error：最小均方误差)法和MLD(Maximum Likelihood Detection：最大似然检测)法。

取这样的方法是基于下面的理由。第一理由在于与信道矩阵的时间变化相对应。在数据传送时在信道矩阵变化了的情况下，由于可以设置与当前的信道矩阵对应的接收天线加权，所以可以抑制接收特性的劣化。第二理由是可以减小反馈信息。在要在无线LAN中使用的OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing：正交频分多路复用)方式通信时，由于需要按每个子载波来设置发送天线加权，所以反馈的信息量非常大，因此，通过发送天线加权和信道矩阵的SVD得到的加权之间产生了很大的偏差，但是由于要考虑实际上使用的发送天线加权的影响后来设置接收天线加权，所以抑制了特性劣化。

图6表示从奇异值的平方计算出的传送增益的概率分布。假定发送天线为4个，接收天线为4个的情况，信道矩阵的各成分为基于独立的瑞利分布的概率变量(瑞利衰落)。从各发送天线向接收天线的传送损耗为0dB。为了加以参考，还表示发送天线为1个，接收天线为1个的SISO(Single-Input Single-Output：单输入单输出)的情况。如所假定的条件，SISO中是平均为0dB的传送增益。与此相对，在MIMO的情况下，在第4本征模式的情况下平均大约为8dB的传送损耗，但是在第一本征模式中得到了接近于10dB的平均传送增益。因此，若是得到了例如30dB的接收SNR的通信环境，则在第一本征模式中实际上可以达到40dB的SNR。因此，为了有效利用第一本征模式，采用大的多级调制来发送许多信息很重要。

但是，在以大的级数进行调制时，RF(Radio Frequency：射频)电路要求高精度。作为RF电路的精度劣化要因，有IQ失谐、功率放大器的非线性等，用于现有的无线LAN的电路的精度限制到64QAM，256QAM以上非常困难。因此，在IEEE802.11a、g中标准中仅采用BPSK、QPSK、16QAM、64QAM四个，不能利用256QAM。在MIMO所导入的IEEE802.11n中，方针是不采用256QAM。因此，即使可实现高SNR，也不能增大调制级数，不能带来通信容量的扩大。

专利文献1、非专利文献1提出了解决上述问题的方法。在该方法中，在进行本征模式传送的MIMO-OFDM无线通信系统中，在所有的子载波、所有的本征模式中取相同的调制级数，将纠错编码器的输出顺序地分配给不同的子载波。在该分配时，按每个子载波来切换本征模式。该方法中，在奇异值小的本征模式中，由于相对奇异值，调制级数过大，所以频繁发生错误，但是在奇异值大的本征模式中，相反，由于相对奇异值调制级数小，所以很难发生错误。因此，通过纠错处理来纠正在奇异值小的本征模式中发生的错误，而可进行大通信容量的通信。

【专利文献1】日本特开2005-323217号公报

【非专利文献1】田邉康彦、庄木裕樹、鹤見博史，「MIMO-OFDMにぉけゐ

型歪みを考慮した送信方式の

討」(考虑了MIMO-OFDM中的非线性失真的发送方式的研究)，2005年電子情報通信学会総合大会，B-5-79

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在进行本征模式传送的MIMO无线通信系统中，在得到了高的SNR的通信环境中，也可实现大的通信容量，而不会增加调制级数的技术。

如前所述，在专利文献1及非专利文献1中，提出了解决该问题的方法。但是，这些方法仅对应于OFDM这种多载波传送的情况。另外，本来，在可得到高的有效SNR的第一本征模式中，不能变大调制级数成为问题，在这些方法中不能解决该问题。

本发明的MIMO无线通信系统中，在通过信道矩阵的奇异值分解来决定了各本征模式的奇异值和发送天线加权后，进行发送流加权的计算。另外，在数据发送时，在发送天线加权处理之前，进行基于这里算出的发送流加权的变换处理。通过该变换处理，合成奇异值大有效SNR高的本征模式、和奇异值小有效SNR低的本征模式，而抑制需要大的调制级数的模式的有效SNR，由此，对于有效SNR低的模式，将SNR提高了该部分。

图7A～7C表示基于发送流加权的模式变换的模式图。该图中，假定为发送接收天线的个数是3个。图7A表示通过现有的本征模式传送可进行的三个本征模式。有效SNR用管道的粗细来表现。x1～3是发送数据信号，y1～3是接收数据信号。这时，进行x1到y1的通信的本征模式的SNR为高的状态，为不能选择最佳的调制级数的状况。这种情况下，通过发送流加权来合成第一本征模式和第二本征模式。使用发送流加权的状态是图7B。这样，由于x1和x2使用第一本征模式和第二本征模式两者来进行通信，所以如图7C所表示，两者的有效SNR为第一本征模式的SNR和第二本征模式的SNR的中间值。由此，由于改善了过高的SNR的状态，所以可以选择最佳的调制级数来进行通信，可以实现通信容量的扩大。与发送流加权的使用相配合，除接收天线加权之外，还需要进行接收流加权的使用，但是可以通过根据使用发送流加权后的训练信号来估计出信道矩阵，并根据该信道矩阵决定接收天线加权来进行对应。

不仅是第一本征模式，在第二本征模式之后的模式中为SNR高的状态的情况下，按本征值的大小顺序来合成三个以上的本征模式即可。

由于在使用发送流加权前后需要保存总发送功率，并且需要维持发送数据信号之间的独立性，所以发送流加权需要是酉矩阵。作为合成第一本征模式到第三本征模式的情况下的发送流加权采用式13的W的方法很简单。

【式13】

W＝(w₀ w₁…w_n-1)

$w_i=\frac{1}{\sqrt{n}}\left(\begin{array}{c}\exp \left(j2\mathrm{\π}\frac{0}{n}i\right)\\ \exp \left(j2\mathrm{\π}\frac{1}{n}i\right)\\ \·\\ \·\\ \·\\ \exp \left(j2\mathrm{\π}\frac{n-1}{n}i\right)\end{array}\right)$

由于W中成分的绝对值完全相等，所以可以用相等的加权来合成所有的模式。

在决定合成的本征模式的数目时，可以合成各本征模式的通信质量指标比预先设定的值大的所有本征模式、和剩余的本征模式中，奇异值最大的本征模式。作为通信质量指标可以用有效SNR。在决定了SNR后，可以算出通信容量，由于还要决定实现该通信容量所需的调制级数和纠错编码率，所以若从在实际的通信系统中可采用的最大调制级数和编码率中反算与此对应的SNR，则可以决定用于本征模式合成的判断的设置值。同样，还可将RSSI(Received SignalStrength Indicator：接收信号强度指示)用于通信质量指标。

【发明的效果】

根据本发明，在进行本征模式传送的MIMO无线通信系统中，在可得到高的SNR的通信环境中，也可以缓和调制级数的上限值的限制而扩大通信容量。

图8表示发送接收天线个数是4个，调制级数的上限是64QAM，纠错编码率3/4的情况下，相对于平均SNR，使用本发明的情况下的香农(Shannon)通信容量的曲线。传送基于不相关瑞利衰落。除本发明方法之外，还表示了Zero Forcing方法的情况和现有的本征模式传送方法的情况。如从图中可以看出的，可知本发明方法可以实现最大的通信容量。在平均SNR＝25dB附近，与现有的本征模式传送方法相比，得到了2.5dB的改善。

附图说明

图1是表示本发明的无线通信步骤的图；

图2是说明MIMO无线通信方式的示意图；

图3是表示现有的本征模式传送MIMO通信方式的通信步骤的图；

图4是表示现有的本征模式传送MIMO通信方式的通信步骤的图；

图5是表示本发明的无线通信步骤的图；

图6是表示在发送接收天线4个中进行本征模式MIMO通信的情况下的传送增益的概率分布的曲线；

图7A～图7C是说明本发明的无线通信方式中的本征模式的合成的示意图；

图8是通信容量相对平均SNR的关系曲线；

图9是本发明的无线通信装置的功能框图；

图10是本发明的无线通信装置的功能框图。

具体实施方式

下面，说明本发明的实施方式。

【实施例1】

图1是第一实施例，表示本发明的MIMO无线通信方式中的步骤。在该图中，从发送终端向接收终端来发送数据，但是也可以是两个终端具有发送、接收两个功能，彼此交换控制信息等。

首先，发送终端发送训练数据，接收终端接收训练数据。该训练数据是通过标准等决定的已知信号，可以通过观察来自已知信号的振幅、相位的变化，来估计信道矩阵。接着，接收终端将通过估计得到的信道矩阵和通信质量信息返回到发送终端。通信质量信息可以使用SNR或RSSI。发送终端接收所返回的信道矩阵和通信质量信息。通过对所接收的信道矩阵进行奇异值分解，而得到本征模式传送方式中的发送天线加权和各本征模式的奇异值。根据所得到的奇异值和所接收的通信质量信息，算出各本征模式的通信质量指标，并决定由该通信质量指标合成的本征模式。各本征模式的通信质量指标可以使用各本征模式的有效SNR或RSSI。合成的本征模式可以预先决定有效SNR或RSSI的基准，并且作为合成具有超过该基准的本征模式和具有次大的奇异值的本征模式来决定。接着，决定合成所决定的合成对象的本征模式的发送流加权。简单地，可以通过式13来作为发送流加权。之后，发送实施了发送流加权、发送天线加权处理后的训练数据。

接收终端接收该训练数据，来估计信道矩阵。使用该信道矩阵来算出接收天线加权。接收天线加权的计算可以使用Zero Forcing方式、MMSE方式、MLD方式等。由于所估计出的信道矩阵包含发送流加权、发送天线加权的变换，所以若使用所算出的接收天线加权，则可以抵消这些变换来恢复发送数据信号。最后，发送终端实施发送流加权、发送天线加权处理，来发出发送数据信号，从而接收终端中，可以通过使用接收天线加权来恢复数据信号。通过以上的步骤，实现了发送终端和接收终端之间的通信。

【实施例2】

图5是第二实施例，表示本发明的MIMO无线通信方式中的步骤。与第一实施例相同，在该图中，是从发送终端向接收终端发送数据，但也可以是两个终端具有发送、接收两个功能，彼此交换控制信息等。

首先，发送终端发送训练数据，接收终端接收训练数据。该训练数据是通过标准等决定的已知信号，可以通过观察来自已知信号的振幅、相位的变化，来估计信道矩阵。接着，接收终端通过对由估计得到的信道矩阵进行奇异值分解，而得到本征模式传送方式中的发送天线加权和各本征模式的奇异值。根据所得到的奇异值和通信质量信息计算出各本征模式的通信质量指标，根据该通信质量指标决定合成的本征模式。各本征模式的通信质量指标可以使用各本征模式的有效SNR或RSSI。合成的本征模式可以预先决定有效SNR或RSSI的基准，并且作为合成具有超过该基准的本征模式和具有次大的奇异值的本征模式来决定。接着，决定合成所决定的合成对象的本征模式的发送流加权。简单地，可以通过式13来作为发送流加权。并且，将所决定的发送流加权和发送天线加权返回到发送终端。由于发送流加权和发送天线加权可以通过矩阵积来合成，所以为了减少返回的信息量，也可返回所合成的发送加权。

发送终端接收所合成的发送加权，来发送实施了发送加权处理后的训练数据。接收终端接收该训练数据，来估计信道矩阵。使用该信道矩阵来算出接收天线加权。接收天线加权的计算可以使用ZeroForcing方法、MMSE方法、MLD方法等。由于估计出的信道矩阵包含发送加权的变换，所以若使用所算出的接收天线加权，则可以抵消这些变换来恢复出发送数据信号。最后，发送终端实施发送加权处理来发出发送数据信号，从而，在接收终端中，可以使用接收天线加权来恢复数据信号。通过以上的步骤，实现了发送终端和接收终端之间的通信。

【实施例3】

图9是第三实施例，表示通过本发明的MIMO无线通信方法来进行通信的无线通信装置的功能框图。

图9的无线通信装置具有N个天线101-1～N，连接到开关102-1～N上。开关102进行切换，以使得：在无线通信装置进行发送时，将天线与发送电路相连，在进行接收时将天线与接收电路相连。开关102在采用无线LAN这种TDD(Time Division Duplex：时分复用)方式的系统中需要，在采用便携电话中广泛使用的FDD(FrequencyDivision Duplex：频分复用)方式的系统中，配置称作双工器的滤波器。

接收时，通过开关102来连接天线101和接收模拟RF电路103。在接收模拟RF电路中进行下变换，将接收信号变换为基带模拟信号。接收模拟RF电路的输出连接到AD变换器104，基带模拟信号被变换为数字信号。AD变换器104的输出连接到FFT处理部105。在FFT处理部105中，将接收信号向OFDM的子载波分解。由于在无线LAN中采用OFDM，所以需要FFT处理器105，但是在进行单载波传送的通信方式中不需要FFT处理部。将FFT处理部105的输出分路为2路，其中一路连接到信道矩阵估计部110。在信道矩阵估计部110中，在训练信号接收时进行信道矩阵的估计。信道矩阵估计部的输出连接到两个块上。一个输入到接收天线加权运算部111中。在接收天线加权运算部111中，通过Zero Forcing方法、MMSE方法或MLD方法等，根据所估计出的信道矩阵算出接收天线加权。将2分路后的FFT处理部105的输出的另一路和接收天线加权运算部111的输出输入到接收天线加权处理部106中。在接收天线加权处理部106中，在需要进行接收数据信号恢复时，使用通过接收天线加权运算部111算出的接收天线加权来进行接收数据信号恢复。将所恢复的数据信号输入到解调器107中，并在这里变换为比特数据。将解调器107的输出输入到纠错解码和并行/串行变换器108中，来进行纠错解码和并行/串行变换。将纠错解码和并行/串行变换器108的输出输入到信道信息提取部109中，在接收数据是与通信对方之间的信道矩阵或通信质量信息的情况下，提取这些信息。在是除此之外的接收数据的情况下，提交到高位层。将通过信道信息提取部109提取的信道矩阵输入到奇异值分解处理部112中来进行奇异值分解。将由此决定的发送天线加权提交给发送天线加权处理部117。对于奇异值，输入到发送流加权运算部113中。发送流加权运算部113使用奇异值来评价各本征模式的通信特性指标，决定发送流加权。将这里决定的发送流加权输入到发送流加权处理部118中。

信道信息添加部112接受来自高位层提交的通信数据。另外，分路为2路的信道矩阵估计部110的输出也输入到信道信息添加部122中，在应发送的信道矩阵存在的情况下，先于通信数据发送。将信道信息添加部122的输出输入到串行/并行变换和纠错编码器121中，来进行串行/并行变换和纠错编码。串行/并行变换和纠错编码器121的输出通过调制器120调制后，输入到训练信号添加部119中。在训练信号添加部119中，根据需要来添加训练信号后加以发送。训练信号添加部119的输出通过发送流加权处理部118和发送天线加权处理部117来进行处理。由于发送流加权处理部118和发送天线加权处理部117的处理都为矩阵运算，所以若预先通过矩阵积来合成发送流加权和发送天线加权，则发送加权处理通过一个处理就可以完成。发送天线加权处理部117的输出通过IFFT处理部116从OFDM的子载波信号变换为时域信号。在进行单载波传送的通信方式中，与FFT处理部105一样，也不需要IFFT处理部116。IFFT处理部116的输出在通过DA变换器115变换为模拟信号后，通过发送模拟RF电路114来进行上变换，而连接到开关102。发送时，通过开关102连接天线101和发送模拟RF电路114，来发送信号。

下面，根据图1所示的无线通信步骤，来说明图9的无线通信装置的动作。发送终端和接收终端都取图9的无线通信装置的结构。在从发送终端发送训练数据时，通过训练信号添加部119来添加训练信号，进行发送。这时，在发送天线加权处理部117、发送流加权处理部118中不进行加权处理。接着，通过接收终端来接收训练信号。这时，通过信道矩阵估计部110来估计信道矩阵，通过信道信息添加部122来添加所估计出的信道信息，而将信道信息返回到发送终端。发送终端接收该信道信息，通过信道信息提取部109提取信道矩阵，通过奇异值分解处理部112来进行奇异值分解。根据奇异值分解的结果将发送天线加权传递给发送天线加权处理部117，另外，使用奇异值，通过发送流加权运算部113来算出发送流加权，而传递给发送流加权处理部118中。之后，通过训练信号添加部119来添加训练信号，向接收终端进行发送。这时，在发送天线加权处理部117和发送流加权处理部118中使用所设置的发送加权来进行处理。在接收终端中接收训练信号来通过信道矩阵估计部110来估计信道矩阵。根据所估计出的矩阵，通过接收天线加权运算部111算出接收天线加权而设置在接收天线加权处理部106中。之后，发送终端实施发送加权处理来发出发送数据信号，接收终端中，可以使用接收天线加权来恢复数据信号，确立通信。

如上所述，通过使图9的无线通信装置动作，即使在得到了高的SNR的通信环境中，也可实现大的通信容量，而不会增加调制级数。

【实施例4】

图10是第四实施例，表示通过本发明的MIMO无线通信方式来进行通信的无线通信装置的功能框图。

图10的无线通信装置中，其结构的大部分与图9的无线通信装置相同。与图9不同的是奇异值分解处理部112和发送流加权运算部113的位置，该结构中，由接收终端进行奇异值分解和发送流加权的运算。

通过信道矩阵估计部110估计出的信道矩阵除输入到接收天线加权运算部111之外，还输入到奇异值分解处理部112中。将通过奇异值分解处理部112得到的发送天线加权提交到信道信息添加部122中。将奇异值输入到发送流加权运算部117中，在此决定发送流加权，并提交到信道信息添加部122中。信道信息添加部122承担将发送加权返回到发送终端的功能，但是由于发送流加权和发送天线加权可以通过矩阵积来合成，所以为了减少所返回的信息量，也可返回所合成的发送加权即可。

信道信息提取部109在返回了发送加权的情况下，提取发送天线加权和发送流加权，而设置在发送天线加权处理部117和发送流加权处理部118中。但是，在如前所述，在返回了通过矩阵积合成了发送天线加权和发送流加权的发送加权的情况下，通过该合成后的发送加权来进行发送加权处理的处理部是一个就可以了。

下面，根据图5所示的无线通信步骤，来说明图10的无线通信装置的动作。发送终端和接收终端都取图10的无线通信装置的结构。在从发送终端发送训练数据时，通过训练信号添加部119来添加训练信号，进行发送。这时，在发送天线加权处理部117和发送流加权处理部118中不进行加权处理。接着，通过接收终端来接收训练信号。这时，通过信道矩阵估计部110来估计信道矩阵，并通过奇异值分解处理部112来进行奇异值分解。根据奇异值分解的结果，将发送天线加权提交到信道信息添加部122中，使用奇异值，发送流加权运算部113评价各本征模式的通信特性指标，算出发送流加权来提交到信道信息添加部122中。这次，是通过信道信息添加部122来添加发送加权的数据，并返回到发送终端。发送终端接收该发送加权的数据，通过信道信息提取部109来提取发送加权，并设置在发送天线加权处理部117和发送流加权运算部113中。之后，通过训练信号添加部119来添加训练信号后向接收终端发送。这时，在发送天线加权处理部117和发送流加权处理部118中使用所设置的发送加权来进行处理。在接收终端中接收训练信号来通过信道矩阵估计部110估计出信道矩阵。通过接收天线加权运算部111，根据估计出的矩阵算出接收天线加权而设置在接收天线加权处理部106中。之后，发送终端实施发送加权来发出发送数据信号，由此，在接收终端中，可以使用接收天线加权来恢复数据信号，确立通信。

如上所述，通过使图10的无线通信装置动作，在得到了高的SNR的通信环境中，也可实现大的通信容量，而不会增加调制级数。

Claims (14)

1.一种在具有多个天线的发送站和具有多个天线的接收站之间进行的多输入多输出(MIMO)无线通信方法，其特征在于，包括：

第一步骤，根据从所述发送站发送的训练信号在所述接收站被接收的训练信号接收状态，求出该发送站和接收站之间的传送路径上的信道矩阵，并通过该信道矩阵的奇异值分解来形成所述传送路径的N个本征模式；以及

第二步骤，对N个发送信号中的M个适用与发送流加权之间的矩阵积运算，

通过所述第一步骤中形成的本征模式，来将由所述第二步骤得到的N个信号从所述发送站向所述接收站进行数据通信，其中1＜M＜N。

2.根据权利要求1所述的MIMO无线通信方法，其特征在于：

将通过所述第二步骤的矩阵积运算得到的M个信号，按奇异值从大到小的顺序分配给在所述第一步骤中形成的本征模式。

3.根据权利要求1所述的MIMO无线通信方法，其特征在于：还具有：

第三步骤，根据所述各本征模式的奇异值以及通信质量信息计算通信特性指标；

所述第三步骤在所述第二步骤之前执行；

将通过所述第二步骤的矩阵积运算得到的M个信号，分配给所述第一步骤中形成的本征模式中、所述通信特性指标比预先确定的基准大的一个以上的本征模式、和具有次大的奇异值的本征模式。

4.根据权利要求3所述的MIMO无线通信方法，其特征在于：

使用各本征模式的有效信噪比作为所述通信特性指标。

5.根据权利要求1至4的任一项所述的MIMO无线通信方法，其特征在于：

根据适用了所述第二步骤的矩阵积运算的情况下的通信质量，来适应性地控制所述第二步骤的N个发送信号的调制级数和纠错编码的编码率。

6.一种发送站，是在具有多个天线的发送站和具有多个天线的接收站之间进行的多输入多输出(MIMO)无线通信系统中的发送站，其特征在于，包括：

流加权处理部，使用从该发送站发送的训练信号，对分配给N个本征模式的N个发送信号中的M个，适用与发送流加权之间的矩阵积运算，其中1＜M＜N；以及

无线通信部，从多个天线发送适用了该流加权并被分配给本征模式的发送信号。

7.根据权利要求6所述的发送站，其特征在于：

在所述流加权处理部中，从奇异值大的本征模式起，顺序地分配通过所述矩阵积运算得到的M个信号。

8.根据权利要求6所述的发送站，其特征在于：

对所述各本征模式中，根据奇异值以及通信质量信息计算出的通信特性指标比预先确定的基准大的一个以上的本征模式、和具有次大的奇异值的本征模式，分配在所述流加权处理部中通过矩阵积运算而得到的M个信号。

9.根据权利要求8所述的发送站，其特征在于：

使用各本征模式的有效信噪比作为所述通信特性指标。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的发送站，其特征在于：

在所述流加权处理部中，具有：根据适用了所述矩阵积运算的情况下的通信质量，来适应性地控制所述N个发送信号的调制级数的单元，和适应性地控制所述N个发送信号的纠错编码的编码率的单元。

11.一种接收站，是在具有多个天线的发送站和具有多个天线的接收站之间进行的多输入多输出(MIMO)无线通信系统中的接收站，其特征在于，包括：

信道矩阵估计部，接收从该发送站发送的训练信号，估计与该发送站之间的传送路径的信道矩阵；

流加权运算部，计算用于与N个发送信号中的M个进行矩阵积运算的流加权，该N个发送信号是分配给根据该信道矩阵而求出的所述传送路径的N个本征模式的N个发送信号；以及

发送部，将该流加权信息发送到所述发送站；

所述流加权用于在所述发送站中与所述M个发送信号之间的矩阵积运算。

12.根据权利要求11所述的接收站，其特征在于：

所述流加权运算部计算从奇异值大的本征模式起顺序地分配通过所述矩阵积运算得到的M个信号的流加权。

13.根据权利要求11所述的接收站，其特征在于：

所述流加权运算部计算将通过所述矩阵积运算得到的M个信号分配给根据奇异值以及通信质量信息计算出的通信特性指标比预先确定的基准大的一个以上的本征模式、和具有次大的奇异值的本征模式的流加权。

14.根据权利要求13所述的接收站，其特征在于：

使用各本征模式的有效信噪比作为所述通信特性指标。

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