CN102474381B - 无线通信系统、无线通信装置以及无线通信方法 - Google Patents

Abstract

在使用基于多用户MIMO的数据传送的无线通信系统中，减轻用于将数据接收、解调中使用的控制信息通知给接收站的开销。具有多个天线的发送站具有：控制信息计算部，按照多用户MIMO数据传送方式，计算多个接收站所使用的控制信息；控制信息传送用参数计算部，基于与空间信道有关的信息，计算控制信息传送用参数；以及控制信息传送用信号制作部，使用控制信息传送用参数和导频信号，制作控制信息传送用信号；资源元素映射部将控制信息传送用信号映射到同一资源元素并发送。另一方面，多个接收站分别具备以同一资源元素取得多个控制信息的控制信息取得部，取得与各个接收站对应的控制信息并解调接收信号。

Description

无线通信系统、无线通信装置以及无线通信方法

技术领域

本发明涉及无线通信的技术领域，尤其涉及利用多个天线进行通信的无线通信技术。

背景技术

近年来，为了实现无线通信的高速化及/或高品质化，利用多个天线的多输入多输出(Multiple Input Multiple Output：MIMO)数据传送受到关注。在MIMO数据传送中，发送站利用多个发送天线将多个数据以同一频率同时发送，接收站用多个接收天线进行接收并将数据分离，从而能够实现多个数据的并行传送。

进而，具有多个天线的发送站与多个接收站之间的MIMO数据传送即多用户(Multi-User：MU)MIMO的研究正在发展。在MU-MIMO数据传送中，将发送站的多个天线与多个接收站全部的天线之间看作MIMO信道，发送站向各个接收站同时发送单独的数据信号，多个接收站同时接入，从而能够提高系统吞吐量。

在MIMO或MU-MIMO数据传送中，首先需要实现：由于将同时并行传送的多个数据(称为多个层的数据传送)在空间信道中混合，与此相应地，接收站将多个数据分离。作为该实现方法提出了多种方法。例如，在MIMO数据传送中有以下固有波束空分复用(ESDM：Eigen Beam SDM)方式：针对MIMO信道，通过MIMO发送处理及MIMO接收处理，在收发站之间形成多个正交的波束，利用这些正交的波束传送多个数据(参照专利文献1)。另一方面，在MU-MIMO数据传送中，由于接收站之间基本上不能协调，因此发送站需要进行发送处理以使向其他接收站的信号不到达各接收站中。因此，使用发送站主导的MU-MIMO发送处理、所谓的预编码(参照非专利文献1和非专利文献2)。进而，在各接收站中有多个天线的情况下，能够并用发送站的MU-MIMO发送处理和接收站的MU-MIMO接收处理(参照非专利文献3和非专利文献4)。

接着，为了将由接收站分离的数据适当地解调，在MIMO或MU-MIMO数据传送中接收站需要知道对各发送数据(各层)的有效信道。该有效信道被定义为：通过MIMO处理或MU-MIMO发送及/或接收处理而并行传送的数据被接收站分离之后的、各接收数据和对应于该接收数据的发送数据的虚拟信道。即，表示进行MIMO/MU-MIMO的收发处理的结果针对各层得到的变化(增益)。接收站在知道该有效信道即该变化(增益)之后，对各层的数据进行解调、解码。在MIMO传送中，所有接收天线配置在一个接收站中，所以接收站能够推测空间信道的整体，因此如果协定发送站和接收站对数据的MIMO收发处理，则能够计算在该MIMO收发处理中形成的有效信道。另一方面，在MU-MIMO中，各接收站仅能够推测空间信道的一部分，因此不能计算出有效信道。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-328310公报

非专利文献

非专利文献1：3GPP R1-070236，“Precoding for E-UTRA downlinkMIMO”，LG Electronics，Samsung and NTT-DoCoMo.

非专利文献2：3GPP R1-090601，“Downlink CoMP Transmission usingDPC MIMO”，Hitachi.

非专利文献3：3GPP R1-090602，“An Efficient DPC MIMO Scheme forDownlink CoMP in LTE-A”，Hitachi.

非专利文献4：3GPP R1-091180，“Further Considerations on DownlinkCoMP Transmission using DPC MIMO”，Hitachi.

非专利文献5：3GPP R1-092734，“Downlink demodulation RS design forRel-9 and beyond”，Ericsson，ST-Ericsson.

发明概要

发明要解决的问题

如非专利文献3所示，在MU-MIMO的接收站具有多个接收天线的情况下，接收站也能够通过进行MIMO接收处理，来提高MU-MIMO数据传送的吞吐量，但在由发送站计算接收站所使用的MIMO接收处理参数的MU-MIMO方式中，需要将该参数以某种方法通知给接收站。即，为了完成MU-MIMO数据传送，接收站需要取得上述的有效信道增益、MIMO接收处理用参数作为控制信息。

但是，关于各接收站如何取得上述控制信息，在上述先行文献中并未公开。

在参照空间信道信息推测方法、发送站发送使用了不同的时间或不同的频率或不同的扩散码的多个导频信号而接收站推测控制信息的方法中，需要准备与控制信息的数量对应的资源元素，导致开销增大。

另一方面，利用数据传送方法、发送站对控制信息附加数据用预编码矩阵、各接收站接收控制信息的方法存在如下问题：通过数据传送用MU-MIMO方式，各接收站不能无干扰地接收被附加了预编码矩阵的控制信息(例如，DPC(Dirty Paper Coding：脏纸码)MU-MIMO方式)。此外，需要取得MIMO接收处理用参数的MU-MIMO传送中存在各接收站不能无干扰地接收被附加了预编码矩阵的控制信息的问题。

发明内容

本发明是考虑上述问题而做成的，其目的在于提供一种在各种MU-MIMO数据传送方式中能够高效率地传送数据接收及解调中使用的控制信息的无线通信系统、无线通信装置以及无线通信方法。

用于解决问题的手段

为了实现上述目的，在本发明中提供一种无线通信系统，具有多个天线的发送站向多个接收站各自发送单独的数据信号；发送站使用与空间信道有关的信息，向接收站发送在数据信号的收发中使用的控制信息；各个接收站使用接收到的控制信息控制数据信号的接收。

此外，为了实现上述目的，在本发明中提供一种无线通信装置，是无线通信系统中的发送基于多用户MIMO方式的数据的无线通信装置，具备无线部，该无线部计算多个接收站所使用的控制信息，基于该控制信息和与空间信道有关的信息，计算控制信息传送用参数，将该控制信息传送用参数和导频信号合成而生成控制信息传送用信号，将生成的控制信息传送用信号发送给多个接收站。

进而，为了实现上述目的，在本发明中提供一种无线通信装置，是无线通信系统中的接收基于多用户MIMO方式的数据的无线通信装置，具备无线部，该无线部取得从发送站发送的控制信息，使用取得的控制信息对数据的接收进行控制。

根据本发明的优选的方式，构成无线通信系统，具有多个天线的发送站向多个接收站发送基于MU-MIMO方式的数据，发送站具备：控制信息计算部，按照MU-MIMO数据传送方式，计算上述多个接收站所使用的控制信息；控制信息传送用参数计算部，基于与空间信道有关的信息，计算控制信息传送用参数；以及控制信息传送用制作部，使用控制信息传送用参数和导频信号，制作控制信息传送用信号；将控制信息传送用信号映射到同一资源元素并发送，多个接收站具备以同一资源元素取得多个控制信息的控制信息取得部。

发明效果

根据本发明的无线通信系统，能够减轻用于传送控制信息的开销。进而，本发明的系统的控制信息传送方法能够对应于各种MU-MIMO方式。

附图说明

图1是表示各实施例的使用多用户MIMO(MU-MIMO)传送方式的无线通信系统的概略图。

图2A是表示图1的MU-MIMO传送方式的传输路的概念的图。

图2B是表示图2A的传输路的空间信道的概念的图。

图3是将基于图1的MU-MIMO传送方式的数据传送的有效信道等价表示的图。

图4是表示第一实施例的基站装置的主要部分的功能模块的图。

图5是表示第一实施例的终端装置的主要部分的功能模块的图。

图6是表示第一实施例的无线通信系统的动作的流程图。

图7是表示各实施例的基站装置的具体结构的一例的图。

图8是表示各实施例的终端装置的具体结构的一例的图。

图9是表示第一实施例的基站装置的整体结构的一例的图。

图10是表示第一实施例的终端装置的整体结构的一例的图。

图11是表示第一实施例的控制信息传送用导频的资源映射模式(pattern)的一例的图。

图12是表示第二实施例的基站装置的部分功能模块的图。

图13是表示第二实施例的终端装置的部分功能模块的图。

图14是表示第二实施例的无线通信系统的动作的流程图。

图15是表示以往的控制信息传送用导频的资源映射模式的一例的图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式的无线通信系统以及无线通信装置、无线通信方法。在本说明书中说明本发明的几个实施例，但各实施例的区分在本发明中不是本质的，也可以根据需要使用其他的实施例。本发明能够适用于收发无线信号的无线系统，但以下对适用于蜂窝系统、或者移动通信系统、或者便携电话系统的例子进行说明。

图1例示出适用在本说明书中提供的各种实施方式的蜂窝系统。在图1中，一个蜂窝10能够具备一个基站100，该基站100利用多个天线103通过MU-MIMO传送将多个数据向一个以上的终端104、105发送。为了简便说明，在以下的实施例中，基站利用4个发送天线103以同一频率同时向两个终端101、102分别发送两个数据(共计4个数据)。各终端分别利用两个接收天线104、105接收发送给自己的两个数据。发送数据数量、终端数量、天线数量及其他数值只不过是一例，也可以使用适当的任何数值。106表示从基站103向终端101发送的数据信号和控制信息传送用信号，107表示从终端104向基站103发送的包含与空间信道有关的信息的反馈信号。

图2A、图2B是示意地表示图1所示的系统的各种实施例的基站与终端之间的传输路和空间信道的图。在图2A的空间信道中，混合有从与图1的基站100对应的基站200的各发送天线201～204发送的信号，由与图1的终端104、105对应的终端210、220的各接收天线211～222接收。图2B是表示以各收发天线间的传输路为元素的传输路矩阵H的图。H₁、H₂分别表示基站200与终端210之间的空间信道、基站200与终端220之间的空间信道。

图3等价地表示与图2A的基站200对应的发送站300与相当于终端210、220的接收站310、320之间的、针对基于MU-MIMO预编码的数据传送数据的有效信道331～334。关于实现图3的数据的并行传送的有效信道331～334的有效信道的增益g₁、g₂、g₃、g₄，在后说明。301～304、311～322分别表示发送站300、接收站310、320的天线。

另外，在以下的实施例中，使用进行基于OFDM(OrthogonalFrequency Division Multiplexing：正交频分复用)信号传送的MU-MIMO传送的无线通信系统来说明，因此表示如下结构：基站侧通过IFFT(Inverse Fast Fourier Transform：逆快速傅立叶变换)处理部进行OFDM信号变换，终端侧通过FFT(Fast Fourier Transform：快速傅立叶变换)进行OFDM信号逆变换。但是，使用OFDM信号传送不是本质，也可以在OFDM信号以外的信号传送系统中使用本发明。例如，也可以在CDMA(Code Division Multiple Access：码分多址)或SC-FDMA(Single-Carrier Frequency-Division Multiple Access：单载波频分多址)等的信号传送系统中使用。

实施例1

第一实施例涉及仅通过基站侧的MU-MIMO处理来实现MU-MIMO数据传送的数据传送系统。即，终端侧不进行MIMO接收处理。即，在本实施例中，用于MU-MIMO数据传送的控制信息仅是作为图3所示的有效信道的增益的g₁、g₂、g₃、g₄。

图4表示本实施例的系统的基站(对应于图1的100、图2的200、图3的300)的功能结构的一部分。这里，编码部401、调制部402、MU-MIMO处理实施部403、资源元素映射部405、空间信道推测用导频信号406、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform：逆快速傅立叶变换)部407、RF(Radio Frequency：射频)发送部408、发送天线409是通常的基站装置所具有的结构。但是，在本实施例的基站中，为了从基站向各终端发送用于MIMO数据传送的控制信息，还追加MU-MIMO处理用参数计算部404、控制信息计算部410、控制信息传送用参数计算部411、控制信息传送用信号生成部412。

图4所示的基站首先发送空间信道推测用导频信号406。通过从基站发送的该空间信道推测用导频信号406，终端1和终端2(对应于图1的101、102、图2的210、220、图3的310、320)如在后面说明的那样分别推测与基站之间的空间信道H1和H2，并将包含推测出的H1和H2的信息即空间信道信息的反馈信号414反馈给基站。基站从来自终端1和终端2的反馈信号414取得作为如下式所示的传送路矩阵的与空间信道H有关的信息。

[数学式1]

$H=\left[\begin{array}{c}H1\\ H2\end{array}\right]...\left(1\right)$

基站基于该与空间信道H有关的信息，决定MU-MIMO数据传送方式，通过MU-MIMO处理用参数计算部404计算MU-MIMO发送处理参数，实施对多个数据的MU-MIMO处理。另外，基站的MU-MIMO传送方式的具体方式没有特别限制。以下，以利用DPC(Dirty PaperCoding：脏纸码)的非线性MU-MIMO数据传送方式的基站为例进行说明。在该情况下，MU-MIMO处理实施部403中包括DPC处理和发送矩阵乘法处理这两个部分。各个部分中使用的参数由MU-MIMO处理用参数计算部404计算。关于该参数的计算方法，利用数学式进行说明。

首先，对式(1)所示的H进行LQ分解，变形为下三角矩阵L与酉矩阵Q的积。

(数学式2)

H＝L*Q    …(2)

(数学式3)

$L=\left[\begin{array}{cccc}{l}_{11}& 0& 0& 0\\ l_{21}& l_{22}& 0& 0\\ l_{31}& l_{32}& l_{33}& 0\\ l_{41}& l_{42}& l_{43}& l_{44}\end{array}\right]...\left(3\right)$

由此，矩阵L的各元素作为DPC处理参数，酉矩阵Q的共轭转置矩阵作为发送矩阵乘法处理用的矩阵。

通过该MU-MIMO处理，控制信息计算部410能够如以下这样计算出作为对数据的控制信息的有效信道增益g₁、g₂、g₃、g₄。

(数学式4)

g₁＝l₁₁

g₂＝l₂₂

            …(4)

g₃＝l₃₃

g₄＝l₄₄

进而，在控制信息传送用参数计算部411中，利用计算出的该有效信道增益和与空间信道H有关的信息，计算控制信息传送用参数。

以下说明计算方法之一。首先，计算空间信道H的逆矩阵H^-1。接着，将有效信道增益矩阵与H^-1的积设为控制信息传送用参数p。

即，控制信息传送用参数为：

(数学式5)

$p=\left[\begin{array}{c}{p}_1\\ p_2\\ p_3\\ p_4\end{array}\right]=H^{-1}*\left[\begin{array}{c}{g}_1\\ g_2\\ g_3\\ g_4\end{array}\right]=H^{-1}*\left[\begin{array}{c}{l}_{11}\\ l_{22}\\ l_{33}\\ l_{44}\end{array}\right]...\left(5\right)$

利用该结果，控制信息传送信号生成部412将控制信息传送用导频信号413的导频信号d与控制信息传送用参数p的积作为控制信息传送信号x，x由4个信号成分x1、x2、x3、x4构成，被输入到资源元素映射部405。

(数学式6)

$x=p*d=\left[\begin{array}{c}{p}_1\\ p_2\\ p_3\\ p_4\end{array}\right]*d=\left[\begin{array}{c}{p}_1*d\\ p_2*d\\ p_3*d\\ p_4*d\end{array}\right]...\left(6\right)$

资源元素映射部405将输入的数据和控制信息传送信号x映射到各个指定的时间-频率元素。

图11表示利用本实施例向时间-频率元素的映射的一例。

为了比较，图15中表示以往的映射的一例。在图15中，#1、#2、#3、#4分别表示与并行传送的4个数据流对应的控制信息传送用导频信号。在图15的情况下，由于不进行上述的处理，因此为了推测对4个层的有效信道，将4个导频信号映射到不同的资源元素。进而，对不同的天线中的同一资源元素(同一时间、同一频率)也只能映射对应一个层的导频信号。即，图15所示的映射模式与4个发送天线相同。换言之，一个天线不能同时映射多个导频信号(不能向其他天线中的相同的时间频率元素映射信号)。

另一方面，在图11所示的本实施例的资源元素映射的例子的情况下，向不同的发送天线中的同一资源元素映射不同的控制信息传送信号。如图11的例子所示，能够在发送天线1中向某资源元素映射x1，在发送天线2中向相同的资源元素映射x2，在发送天线3中向相同的资源元素映射x3，在发送天线4中向相同的资源元素映射x4。由此，各天线的用于传送控制信息的资源元素减少75％，在数据传送中可使用的资源元素得以增加。

接着，图5中表示本实施例的终端1(对应于图1的101、图2的210、图3的310之一)的功能结构的一部分。来自两个接收天线500的接收信号分别由RF接收部501、FFT(Fast Fourier Transform)部502处理，并由资源元素映射部503进行资源元素映射之后，控制信息取得部507在同一资源元素下取得多个控制信息508(g₁，g₂)。此外，在空间信道推测部506中，从资源元素映射部503接收来自基站的空间信道推测用导频信号400，制作包含空间信道信息的反馈信号509并反馈给基站。另外，虽然省略图示，但另一方终端2(图1的102、图2的220、图3的320)的控制信息取得部507当然得到多个控制信息g₃、g₄。

该资源元素映射部503的接收信号由下式(7)表示。

(数学式7)

$\left[\begin{array}{c}{y}_1\\ y_2\\ y_3\\ y_4\end{array}\right]=H*x+n...\left(7\right)$

这里，y1和y2是由终端1的各天线接收的信号，y3和y4是由终端2的各天线接收的信号。n是以各接收天线的噪声为成分的噪声向量。若代入上述的式(5)和(6)，则

(数学式8)

$\left[\begin{array}{c}{y}_1\\ y_2\\ y_3\\ y_4\end{array}\right]=H*x+n=H^{*}\left[\begin{array}{c}{p}_1\\ p_2\\ p_3\\ p_4\end{array}\right]*d+n=H*H^{-1}\left[\begin{array}{c}{l}_{11}\\ l_{22}\\ l_{33}\\ l_{44}\end{array}\right]*d+n=\left[\begin{array}{c}{l}_{11}\\ l_{22}\\ l_{33}\\ l_{44}\end{array}\right]*d+n=\left[\begin{array}{c}{l}_{11}*d\\ l_{22}*d\\ l_{33}*d\\ l_{44}*d\end{array}\right]+n...\left(8\right)$

如式(8)所示，省略噪声的影响，该资源元素中各接收天线接收到的信号为各有效信道增益g与导频信号d的积。这里，对各接收站而言，在决定进行通信的基站时，取得基站广播的该基站所固有的Cell ID(蜂窝ID)，并利用该Cell ID能够计算基站所使用的导频信号d。即，式(8)中的d是各接收站已知的。各接收站利用该已知的d，能够取得发给自己的有效信道的增益g。

进而，终端装置利用取得的该控制信息，通过解调部504进行各数据的解调。将从解调部504输出的结果向解码部505输入并实施纠错解码、错误检测等处理，取出接收数据。

图6表示上述本实施例中的基站与终端1、2之间的动作流程图的一例。首先，基站向终端1、2发送空间信道推测用导频信号601。终端1、2基于接收到的导频信号，推测与基站间的空间信道(602)，并将包含推测出的空间信道信息的反馈信号603反馈给基站。

基站基于该反馈信号603，决定数据发送用MU-MIMO方式，MU-MIMO处理用参数计算部404计算数据发送用MU-MIMO处理参数(604)，由此，控制信息计算部410计算基于MU-MIMO数据传送的有效信道增益，作为控制信息(605)。此外，制作传送数据的MU-MIMO信号(606)。控制信息传送用参数计算部411基于空间信道信息和控制信息，计算控制信息传送用参数(607)，根据该参数，控制信息传送用信号制作部412制作控制信息传送用信号(608)。接着，资源元素映射部405对控制信息传送用信号进行资源映射(609)，通过IFFT部407进行用于制作OFDM信号的IFFT处理之后进行发送(610)。

另一方面，接收到该基站发送信号611的终端1、2通过FFT部502执行作为OFDM信号接收处理的FFT处理(612)。并且，通过资源元素解映射部503进行解映射(613)，取得控制信息(614)，进行数据解调、解码(615)，由此结束处理。

另一方面，接收到该基站发送信号611的终端1、2通过FFT部502执行作为OFDM信号接收处理的FFT处理(612)。并且，通过资源元素解映射部503进行解映射(613)，取得控制信息(614)，进行数据解调、解码(615)，由此结束处理。

接着，说明与以上详细叙述的本实施例的非线性MU-MIMO数据传送方式不同、且在数据传送中使用线性MU-MIMO处理的情况的变形例。线性MU-MIMO处理有各种方式，但以下以块正交化(BlockDiagonalization：BD)方式为例示出。

根据基站发送的空间信道推测用导频信号，终端1和终端2推测与基站之间的空间信道H1和H2，将空间信道H1和H2的信息反馈给基站。基站从来自终端1和终端2的反馈信号取得式(1)所示的与空间信道H有关的信息。图4的基站的MU-MIMO处理用参数计算部404中如以下这样计算用于实施线性MU-MIMO处理的参数(预编码矩阵)。

首先，通过Null空间矩阵W，对H进行块对角化。

(数学式9)

$\left[\begin{array}{cccc}{h}_{11}^1& h_{12}^1& 0& 0\\ h_{21}^1& h_{22}^1& 0& 0\\ 0& 0& h_{11}^2& h_{12}^2\\ 0& 0& h_{21}^2& h_{22}^2\end{array}\right]=H*W...\left(9\right)$

将块对角化后的对应于各用户的式(10)、(11)所示的空间矩阵分别进行特殊值分解。

(数学式10)

$H_1^1=\left[\begin{array}{cc}{h}_{11}^1& h_{12}^1\\ h_{21}^1& h_{22}^1\end{array}\right]=U_1\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\σ}}_1^1& 0\\ 0& {\mathrm{\σ}}_2^1\end{array}\right]V_1^H...\left(10\right)$

(数学式11)

$H_2^2=\left[\begin{array}{cc}{h}_{11}^2& h_{12}^2\\ h_{21}^2& h_{22}^2\end{array}\right]=U_2\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\σ}}_1^2& 0\\ 0& {\mathrm{\σ}}_2^2\end{array}\right]V_2^H...\left(11\right)$

因此，发送站的预编码矩阵成为下述的矩阵Q。

(数学式12)

$Q=W*\left[\begin{array}{cc}{V}_1& 0\\ 0& V_2\end{array}\right]...\left(12\right)$

通过该MU-MIMO处理，能够如以下这样计算对数据的有效信道增益g₁、g₂、g₃、g₄。

(数学式13)

$g_1={\mathrm{\σ}}_1^1$

$g_2={\mathrm{\σ}}_2^1$ …(13)

$g_3={\mathrm{\σ}}_1^2$

$g_4={\mathrm{\σ}}_2^2$

这里，使用式(5)至式(8)所示的方法，能够实现控制信息g₁、g₂、g₃、g₄的传送。

以上说明的本实施例的各功能结构能够通过基站或终端内置的结构、即中央处理部(CPU：Central Processing Unit)、数字信号处理器(DSP：Digital Signal Processor)、或现场可编程门阵列(FPGA：FieldProgrammable Gate Array)等硬件实现。以下，利用附图说明具体的各装置的结构。图7是表示基站装置一具体例的图，图8是表示终端装置的一具体例的图。这些装置如上所述当然能够通过CPU、DSP、FPGA、存储器等硬件实现。

说明图7所示的基站的结构，基站700的内部总线703经由核心网络701与接口702连接。接口702是将有线网络和基站连接的接口。内部总线703与由媒体访问控制部(MAC：Media Access Controller)704等构成的无线部、存储器(Memory)705、控制部(Controller)706连接。将来自核心网络701的数据暂时保存在存储器705中，按照控制部706的指示由无线部进行发送处理，或者将由无线部进行接收处理的数据暂时保存在存储器705中后，向核心网络701输出。

无线部除MAC704以外，还包括基带物理处理部(Baseband PHY)707、高频部(RF)708。MAC704进行访问控制，向基带物理处理部707进行指示。基带物理处理部707具有：通过来自MAC704的控制，进行在后详细叙述的与发送有关的处理，并将发送基带信号向RF708输出的功能；以及对从RF708输入的接收基带信号进行处理，并向MAC704输出的功能。RF708具有：将从基带物理处理部707输入的发送基带信号向上转换到载波频率并向天线709输出的功能；以及将由天线709接收到的高频信号向下转换并作为接收基带信号向基带物理处理部707输出的功能。天线709具有将从RF708输入的高频信号发射到空间的功能、以及接收在空间传输来的信号并向RF708输出的功能。另外，图4所示的基站的主要部分的模块等除了RF发送部408和发送天线409以外，在无线部的基带物理处理部707内部构成。

同样，图8所示的终端包括天线801、高频部(RF)802、基带部(Baseband PHY)803、媒体访问控制部(MAC)804、存储器805、控制部806、内部总线807、连接有输入输出部等的用户接口808。动作内容与上述的基站的动作相同，因此这里省略详细的说明，MAC804按照来自基站的控制帧，进行信号的交换。与基站的无线部同样，通过具备MAC804、基带物理处理部(Baseband PHY)803、高频部(RF)802的无线部进行接收处理的数据保存在存储器805中，通过控制部806的控制经由用户接口808输出。另外，图5所示的终端的主要部分的模块等除了接收天线500和RF接收部501之外，在无线部的基带物理处理部803内部构成。

图9是以发送侧为中心表示实施例的基站(对应于图1的100、图2的200、图3的300)的整体结构的一例的图。与在前说明的图4的基站的主要部分相同的结构要素用相同的号码表示。发送缓冲器(TxBuf)415的数据被分割，输入到基带物理处理部(Baseband PHY)。由CRC附加部416对数据附加CRC(Cyclic Redundancy Check：循环冗余校验码)，由编码部(ENC)401编码，由速率匹配部(Rate Matching)417进行速率匹配。按照传送层各自的调制方式和传送率，决定各层传送的数据量。并且，由调制部(MOD)402和层映射部(Layer Map)418对发送数据进行调制，分配给各层。对于由层映射部418并行输出的数据，由MU-MIMO处理实施部(MU-MIMO Processing Unit)403进行MU-MIMO处理。

基站的基带物理处理部707(Baseband PHY)内的省略图示的接收基带处理部(Rx Baseband Processor)425使用从终端经由RF408反馈的信号，提取与空间信道有关的信息(Channel State Information：CSI)424，存储到存储器704中。基于该提取的CSI424，MU-MIMO处理用参数计算部(MU-MIMO Controller)404计算MU-MIMO处理中需要的参数。此外，如上所述，由控制信息传送用参数计算部(ParameterCalculation)411、控制信息传送用信号制作部(Signal Generation)412制作控制信息传送用信号。另外，与MAC705对应的MAC Controller423读出存储在存储器704中的CSI424，在调度计算等中使用。在本基站的结构中，RF408、MAC Controller423、CSI424以外的模块能够在图7的无线部的基带物理处理部707内构成。

实施以上的MU-MIMO处理之后，通过资源元素映射部(ResourceElement Mapping Unit)405对数据和控制信息传送用信号都进行资源元素映射处理，由IFFT部407进行IFFT之后，由CP插入部419插入循环前缀(Cyclic Prefix：CP)并制作OFDM信号，由并串行变换部(P/S)420将信号串行化，从RF部408输出到天线409。

在该图中，在前说明的空间信道推测用导频信号406、控制信息传送用导频信号413分别由导频发生器(Pilot Generator)421、422发生。

图10以接收部为中心表示本实施例的终端(相当于图1的102、图2的220、图3的320)的整体结构的一例。与在前说明的图5的终端的主要部分相同的结构要素用相同的号码表示。通过各接收天线500接收的信号由RF接收部(RF)501接收，经由并串行变换部(S/P)510、CP除去部511、FTT部502，通过S/P变换、CP去除以及FFT处理，从OFDM信号得到各资源元素的信号，输入到资源元素解映射部(Resource Element Demapping Unit)503。输入到该解映射部503中的信号被进行解映射处理，来自控制信息用元素资源的输出输入到信道推测部(Channel Estimator)520中。如上所述，信道推测部520推测与空间信道有关的信息(CSI)521并输出。输出的CSI521存储到存储器中，并由作为终端的发送部的发送基带处理部(以Tx BasebandProcessor524为代表)反馈给基站。

进而，通过上述的本实施例的方法，控制信息取得部(ControlInformation Estimator)522取得接收控制信息(Control Information)523，使用该控制信息523对来自数据用元素资源的输出进行解调解码处理。即，由层解映射(Layer Demap)513、解调部(DEMOD)504、解速率匹配(Rate Dematching)514、解码部(DEC)505、CRC除去515、MU-MIMO接收处理部(MU-MIMO Rx)512进行层解映射、解调、解码，并进行CRC去除之后，接收数据保存到接收(Rx)缓冲器516中，按照MAC控制部517的指示，输出到省略图示的接口装置中。另外，图10中的模块512是在下一实施例中使用的MU-MIMO接收处理部(MU-MIMO Rx)，在本实施例中，省略模块512的说明。在图10的终端结构中，天线500、RF501、MAC控制部(MAC Controller)517、CSI521以外的模块能够在图8的基带物理处理部803内构成。

实施例2

作为第二实施例，使用图12～图14说明作为MU-MIMO数据传送而进行基站侧的MU-MIMO处理和终端侧的MIMO接收处理双方的系统。本实施例表示不能由终端自身计算终端侧的MIMO接收处理用参数，而是需要在基站计算后向终端通信的MU-MIMO数据传送系统(参照非专利文献4)中的应用。即，本实施例中的从基站向终端发送的控制信息除了实施例1的有效信道的增益以外，还包括终端侧的MIMO接收处理用参数。

在本实施例中，基站通过非专利文献4所示的方法，计算在终端1及终端2中使用的MIMO接收用的参数。该终端1、2的控制信息分别由下述的矩阵F1(数学式14)和F2(数学式15)表示。

(数学式14)

$F_1=\left[\begin{array}{cc}{f}_{11}^1& f_{12}^1\\ f_{21}^1& f_{22}^1\end{array}\right]...\left(14\right)$

(数学式15)

$F_2=\left[\begin{array}{cc}{f}_{11}^2& f_{12}^2\\ f_{21}^2& f_{22}^2\end{array}\right]...\left(15\right)$

在本实施例中，基站需要将矩阵F1的各要素传送给终端1，将F2的各要素传送给终端2。因此，首先，基站如式(16)所示地决定控制信息的值。

(数学式16)

$g_1=f_{11}^1$

$g_2=f_{21}^1$ …(16)

$g_3=f_{11}^2$

$g_4=f_{21}^2$

若将这些控制信息通过实施例1所示的方法传送给终端，则终端1、终端2能够取得MIMO接收处理中需要的式14、15的参数的一半。终端1和终端2将取得的上述值保存到控制信息保存部(图13的526)中。

接着，基站决定式(17)所示的控制信息的值。

(数学式17)

$g_1=f_{12}^1$

$g_2=f_{22}^1$

…(17)

$g_3=f_{12}^2$

$g_4=f_{22}^2$

若将这些控制信息通过实施例2所示的方法传送，则终端1、终端2分别能够取得有关式14、15的参数的剩余一半。终端1和终端2将取得的上述值保存到控制信息保存部中，与之前保存的有关式16的值合并而能够取得MIMO接收处理部(图13的525)的参数。由此，在本实施例的系统中，能够实施MU-MIMO收发处理。

然后，将基于非专利文献4的MU-MIMO处理的有效信道增益作为控制信息，通过实施例1所示的方法传送。

图12、图13表示本实施例的基站装置、终端装置的主要部分的模块结构。图13所示的终端1取得上述的信息，由解调部504和解码部505进行对接收信号的解调、解码处理。

图12中表示本实施例的基站装置的主要部分。对与图4所示的实施例1的基站装置共同的部分赋予了相同的号码。在本实施例中，由于控制信息增加，因此附加了控制信息保存部430。控制信息的传送方法基本上与实施例1同样进行。但是，首先，将控制信息保存部430所保存的上述的式16、17所示的终端侧的MIMO接收处理参数每次发送4个，然后发送有效信道增益。

在图13中，对与图5所示的实施例1的终端装置共同的部分赋予了相同的号码。在本实施例中，新追加了控制信息保存部526和MIMO接收处理部525。在该结构中，从控制信息传送中使用的资源元素取得多个控制信息，由控制信息保存部526保存。将MIMO接收处理参数全部取得之后，由MU-MIMO数据接收处理部525利用该参数进行MU-MIMO数据接收处理，将接收数据分离。然后，利用取得的有效信道增益进行各数据的解调。将从解调部504输出的结果输入到解码部505中实施纠错解码、错误检测等处理，取得接收数据。在本实施例中终端2也同样地构成，显然有效信道增益不是控制信息g₁、g₂而成为控制信息g₃、g₄。

图14中表示上述的本实施例中的基站和终端的动作流程图。与图6所示的实施例1的动作流程图相同的号码表示相同的步骤。在本实施例中，由基站计算用于MU-MIMO数据传送的在终端侧使用的MIMO接收处理用参数，作为控制信息(616)。此外，与实施例1同样，计算基于MU-MIMO数据收发的有效信道增益作为控制信息(617)，保存这些控制信息并决定发送顺序(618)。

在终端1、2中，如上所述，通过解映射(613)从资源元素取得控制信息并进行保存(619)，利用取得的MIMO接收处理用参数进行数据用MIMO接收处理(620)，接着利用取得的有效信道增益进行数据的解调，并执行解码(615)。

产业上的可利用性

本发明涉及无线通信的技术领域，尤其作为使用多个天线进行通信的无线通信技术而有用。

附图标记说明

100、200、700基站

101、102、210、220、310、320、800终端

103、104、105、201～204、211、212、221、222、301～304、311、312、321、322、709、801天线

300发送站

310、320接收站

331～334有效信道

401编码部

402调制部

403MU-MIMO处理实施部

404MU-MIMO处理用参数计算部

405资源元素映射部

406空间信道推测用导频信号

407IFFT部

408RF发送部

409发送天线

410控制信息计算部

411控制信息传送用参数计算部

412控制信息传送用信号制作部

413控制信息传送用导频信号

414包含空间信道信息的反馈信号

500接收天线

501RF接收部

502FFT部

503资源元素解映射部

504解调部

505解码部

506空间信道推测部

507控制信息取得部

508控制信息

509包含空间信道信息的反馈信号

701核心网络

702、808接口

703、807总线

704、804MAC控制部

705、805存储器

706、806控制部

707、803基带部

708、802高频部

Claims (13)

1.一种无线通信系统，具有多个天线的发送站向多个接收站中的各个接收站发送单独的数据信号，其特征在于，

上述发送站使用与空间信道有关的信息，向上述接收站发送在上述数据信号的收发中使用的控制信息；

各个上述接收站使用上述控制信息控制上述数据信号的接收；

上述发送站使用上述多个天线中的同一时间且同一频率的同一无线资源向多个上述接收站中的各个接收站发送上述控制信息；

与上述空间信道有关的信息是从上述接收站向上述发送站的反馈信号。

2.如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，

上述控制信息是对上述数据信号的有效信道增益。

3.如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，

与上述空间信道有关的信息是矩阵式，上述发送站利用上述矩阵式的逆矩阵向上述接收站发送上述控制信息。

4.如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，

上述发送站使用上述接收站所存储的参照信号和与上述空间信道有关的信息，向上述接收站发送上述控制信息。

5.如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，

上述数据信号及上述控制信息通过非线性处理从上述发送站发送到上述接收站。

6.一种无线通信装置，是无线通信系统中的发送基于多用户多输入多输出方式的数据信号的无线通信装置，其特征在于，

具备无线部，该无线部计算多个接收站所使用的控制信息，基于上述控制信息和与空间信道有关的信息，计算控制信息传送用参数，将上述控制信息传送用参数和导频信号合成而生成控制信息传送用信号，向多个上述接收站发送生成的上述控制信息传送用信号，

上述无线部具备多个发送天线，使用上述多个发送天线中的同一时间且同一频率的同一资源向多个上述接收站中的各个接收站发送上述控制信息传送用信号。

7.如权利要求6所述的无线通信装置，其特征在于，

上述控制信息是对上述数据信号的有效信道增益。

8.如权利要求6所述的无线通信装置，其特征在于，

与上述空间信道有关的信息是从上述接收站向上述发送站的反馈信号。

9.如权利要求6所述的无线通信装置，其特征在于，

与上述空间信道有关的信息是矩阵式；

上述无线部利用上述矩阵式的逆矩阵向上述接收站发送上述控制信息传送用信号。

10.如权利要求6所述的无线通信装置，其特征在于，

上述无线部使用上述接收站所存储的参照信号和与上述空间信道有关的信息，向上述接收站发送上述控制信息传送用信号。

11.一种无线通信方法，在发送站与多个接收站之间发送基于多用户多输入多输出方式的数据信号，其特征在于，

上述发送站执行如下步骤：

计算多个接收站所使用的控制信息的步骤；

基于上述控制信息和与空间信道有关的信息，计算控制信息传送用参数的步骤；

将上述控制信息传送用参数和导频合成而制作控制信息传送用信号的步骤；以及

发送上述控制信息传送用信号的步骤；

上述发送站具备多个发送天线，

在发送上述控制信息传送用信号的步骤中，使用上述多个发送天线中的同一时间且同一频率的同一资源向多个上述接收站中的各个接收站发送上述控制信息传送用信号。

12.如权利要求11所述的无线通信方法，其特征在于，

多个上述接收站中的各个接收站执行如下步骤：

从接收到的上述控制信息传送用信号取得上述控制信息的步骤；以及

使用所取得的上述控制信息进行上述数据信号的接收的步骤。

13.如权利要求11所述的无线通信方法，其特征在于，

上述控制信息是上述发送站与上述接收站之间的有效信道增益。