CN102710311B - 无线通信装置以及无线通信方法 - Google Patents

Abstract

提供一种无线通信系统、无线通信装置以及无线通信方法。在发送侧终端的天线数量较少的情况下，通过隐式反馈进行基于反向信道估计结果的波束形成。将第1终端所具有的信道估计最大维度M_max提前通知给第2终端。第2终端将流数抑制在第1终端所具有的信道估计最大维度M_max以下而返回训练序列。第1终端在与自己的天线数量对应的处理能力范围内进行接收到的训练序列的空间流训练的分离，根据该分离的训练序列组成反向信道矩阵，从而导出波束形成用发送权重矩阵。

Description

无线通信装置以及无线通信方法

本申请是申请日为2007年4月27日、申请号为2007100975726、发明名称为“无线通信系统、无线通信装置以及无线通信方法”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种利用空间复用的无线通信系统、无线通信装置以及无线通信方法，特别是涉及在发送接收机之间共享信道信息来进行闭环型空间复用传输的无线通信系统、无线通信装置以及无线通信方法。

更详细地说，本发明涉及一种基于当发送机发送包时从接收机发送过来的训练(トレ一ニング(training))序列得到信道矩阵从而进行波束形成的无线通信系统、无线通信装置以及无线通信方法，特别是涉及在成为波束形成器(Beamformer)的发送机一方的天线数量少于成为波束接收器(Beamformee)的接收机的情况下发送机使用从接收机发送过来的训练序列来进行波束形成的无线通信系统、无线通信装置以及无线通信方法。

背景技术

作为从以往的有线通信方式的布线中解放出来的系统，无线网络引人关注。作为与无线网络相关的标准化规格，可例举出IEEE(TheInstituteofElectricalandElectronicsEngineers：电气与电子工程师协会)802.11、IEEE802.15。

例如在IEEE802.11a/g中，作为无线LAN的标准规格、采用了作为多载波方式之一的OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing：正交频分复用)调制方式。在OFDM调制方式中，根据OFDM调制方式，将发送数据分配到被设定了相互正交的频率的多个载波上传输，因此各载波的频带成为窄带，频率利用效率变得非常高，抵抗频率选择性衰减干扰的能力强。

另外，虽然在IEEE802.11a/g规格中支持最大达到54Mbps的通信速度的调制方式，但是还需要能够实现更高比特率的下一代无线LAN规格。

作为实现无线通信高速化的技术之一，MIMO(Multi-InputMulti-Output：多输入多输出)通信受到了关注。它是如下的通信方式：即在发送机侧和接收机侧双方具备多个天线元件，实现空间复用后的流。在发送侧对多个发送数据实施空间/时间编码来进行复用，分配到N根发送天线上而发送到信道。与此相对，在接收侧对经由信道由M根接收天线接收到的接收信号进行空间/时间解码，能够在流间无串扰地得到接收数据(例如参照专利文献1)。理想情况是形成与发送接收天线之中较少一方的数量(MIN[N,M])相应的空间流。

根据MIMO通信方式，能够不增大频带而根据天线数量来实现传输容量的扩大，并实现通信速度的提高。另外，由于利用空间复用，因此频率利用效率高。MIMO是利用了信道特性的通信方式，与单纯的发送接收自适应阵列不同。例如，在作为IEEE802.11a/g扩展规格的IEEE802.11n中，采用了在初级调制中使用OFDM的OFDM_MIMO方式。目前IEEE802.11n在任务组n(TGn)中进行着标准化作业，在该组中逐步总结的规格方案是基于由2005年10月设立的业界团体EWC(EnhancedWirelessConsortium：增强无线联盟)所制作的建议规格。

在MIMO通信中，为了从被空间复用的接收信号y中将各流信号x进行空间分离，需要通过某种方法获取信道矩阵H，并且进一步根据规定的算法，从使用信道矩阵H进行空间复用的接收信号空间分离为原始的多个流。

信道矩阵H通常是如下的矩阵：通过在发送侧以及接收侧发送和接收已知的训练序列，从而根据实际接收到的信号和已知序列之间的差来进行信道的估计，将与发送接收天线组合的个数相同的通路的传输路径排列成矩阵形式。当发送侧天线数量是N、接收侧天线数量是M时，信道矩阵成为M×N(行×列)矩阵。因而，能够从发送机发送N个训练序列，在接收机中使用接收到的训练序列来获取信道矩阵H。

另外，将接收信号进行空间分离的方法大致分为：开环型，即接收机基于信道矩阵H而独立地进行空间分离；闭环型，即通过在发送机侧也基于信道矩阵乘以发送天线权重而形成面向接收机的合适的波束，由此作出理想的空间正交信道。

作为开环型MIMO传输方式，可举出ZeroForce(零规范化)(例如参照非专利文献1)、MMSE(MinimumMeanSquareError：最小均方误差)(例如参照非专利文献2)等。开环型MIMO传输方式是从信道矩阵H求出用于将接收信号进行空间分离的接收权重矩阵W的比较简单的算法，省略一切在发送接收机之间共享信道信息的反馈手续，使发送机和接收机相互独立地进行空间复用传输。

另外，作为闭环型MIMO传输的理想方式之一，已知有利用了信道矩阵H的奇异值分解(SVD：SingularValueDecomposition)的SVD-MIMO方式(例如，参照非专利文献3)。在SVD-MIMO传输中，对将对应于各天线对的信道信息作为元素的数值矩阵即信道信息矩阵H进行奇异值分解而求出UDV^H。然后，在发送机侧，在发送用天线权重矩阵中使用V来向接收机发送进行了波束形成的信息包，在接收机侧作为接收用天线权重矩阵而典型地提供(UD)^-1。此处D是使对角元素具有与各空间流的质量相当的各奇异值λ_i的平方根的对角矩阵(下标i意味着第i个空间流)。在对角矩阵D的对角元素中按值的大小顺序排列奇异值λ_i，并对各流实施与由奇异值大小表示的通信质量相应的功率比分配、调制方式的分配，从而能够实现被空间正交复用的逻辑上独立的多条传输路径，并在接收机侧完全没有串扰地取出原始的多个信号序列，理论上达到最高的性能。

在闭环型MIMO通信系统中，虽然在发送机发送信息包时进行合适的波束形成，但是为此需要从接收信息包的接收机侧反馈与信道矩阵相关的信息。

例如，在EWCHT(HighThroughput：高通量)MAC(MediaAccessControl：介质访问控制)SpecificationVersionV1.24中，作为在接收发送机之间反馈与信道矩阵相关的信息的过程，规定了“隐式反馈(Implicitfeedback)”和“显式反馈(Explicitfeedback)”这两种过程。

在隐式反馈中，发送机使用从接收机发送过来的训练序列来估计从接收机到发送机的反向的信道矩阵，并在发送接收机之间的双向的信道特性为可逆(reciprocal)的前提下，计算从发送机到接收机的正向的信道矩阵来进行波束形成。

另外，在显式反馈中，接收机使用从发送机发送过来的训练序列来估计从发送机到接收机的正向的信道矩阵，将包含了该信道矩阵作为数据的信息包发回发送机，发送机使用接收到的信道矩阵进行波束形成。或者，在接收机中，从估计的信道矩阵进一步计算用于使发送机进行波束形成的发送权重矩阵，将包含了该发送权重矩阵作为数据的信息包发回发送机。在显式反馈中，由于根据正向的估计信道矩阵来算出权重矩阵，因此也可以不将信道的可逆性作为前提。

从信息包传输的观点来看，发送机是发送者(initiator)，接收机被定位为接收者(receiver)，但是从波束形成的观点来看，发送信息包的发送机(发送者)是波束形成器，接收进行了波束形成的信息包的接收机(接收者)是波束接收器。另外，将从波束形成器到波束接收器的通信设为“正向”，将从波束接收器到波束形成器的通信设为“反向”。

例如，在接入点(AP)作为波束形成器向客户终端(STA)发送数据帧的情况下，根据隐式反馈，作为波束接收器的客户终端为了波束形成而仅将训练序列返给接入点即可。

参照图8说明接入点通过隐式反馈对客户终端进行波束形成的帧交换过程。

首先，接入点对客户终端请求训练序列的发送。当遵循EWCMAC规范(EWCMACSpecification)具体地说明时，MAC帧的HT控制(HTControl)字段(参照图9)内的链接适配控制(LinkAdaptationControl)字段(参照图10)包含TRQ(TrainingRequest：训练请求)这样的位，将该位设为1相当于训练序列的发送请求。

与此相对，客户终端返回探测(sounding)信息包。该探测信息包含有与接入点的发送天线数量N和客户终端的接收天线数量M对应的训练序列，当接入点接受该探测信息包时，能够进行N行M列的反向信道矩阵的估计。进而，接入点使用SVD、EVD(EigenValueDecomposition：特征值分解)、或者其他矩阵分解方法来计算用于在正向上进行波束形成的发送权重矩阵，并将来自各天线的发送信号与发送权重矩阵相乘，从而能够将波束形成的信息包发送到客户终端。通过波束形成，即使在以往难以到达的地方，也能够以高传输率进行通信。

接着，参照图11说明用于使波束形成器按照隐式反馈使用来自波束接收器的训练序列而进行波束形成的运算处理。其中，在该图中设具有3根天线的STA-A为波束形成器，设具有2根天线的STA-B为波束接收器。另外，在下面的说明、公式中，下标AB意味着从STA-A向STA-B的正向传输，下标BA意味着从STA-B向STA-A的反向传输。另外，数字下标相当于该终端的天线序号。而且，以STA-A和STA-B的信道是可逆的情形为前提，因而反向信道矩阵H_BA为正向的信道矩阵H_AB的转置矩阵(即H_BA=H_AB ^t)。

当将从STA-B的各天线发送的训练序列设为(t_BA1,t_BA2)、将经过信道H_BA由STA-A的各天线接收的信号设为(r_BA1,r_BA2,r_BA3)时，由下面的公式表示。

式1

$\left(\begin{array}{c}{r}_{\mathrm{BA}1}\\ r_{\mathrm{BA}2}\\ r_{\mathrm{BA}3}\end{array}\right)=H_{\mathrm{BA}}\left(\begin{array}{c}{t}_{\mathrm{BA}1}\\ t_{\mathrm{BA}2}\end{array}\right)...\left(1\right)$

在此信道矩阵H_BA是3×2矩阵，表示为如下。其中，将h_ij设为从STA-B的第j根天线到STA-A的第i根天线的信道特性值。

式2

$H_{\mathrm{BA}}=\left(\begin{array}{cc}{h}_{11}& h_{12}\\ h_{21}& h_{22}\\ h_{31}& h_{32}\end{array}\right)...\left(2\right)$

当将该信道矩阵H_BA进行奇异值分解时成为下式。在此，U_BA是排列了H_BAH_BA ^H的标准化的特征向量的矩阵，V_BA是排列了H_BA ^HH_BA的标准化的特征向量，D_BA是将H_BAH_BA ^H或者H_BA ^HH_BA的特征向量的平方根作为对角元素的对角矩阵。另外，U_BA和V_BA是酉矩阵，该复共轭转置矩阵为互逆矩阵。

式3

H_BA＝U_BAD_BAV_BA ^H…(3)

另外，为了对由STA-A向STA-B发送的帧进行波束形成而所需的发送权重矩阵，是将正向的信道矩阵H_AB进行奇异值分解而得到的矩阵V_AB。在此，STA-A和STA-B之间的信道是可逆的，且反向信道矩阵H_BA为正向信道矩阵H_AB的转置矩阵，由此如下地计算信道矩阵H_AB的奇异值分解。

式4

H_AB＝U_ABD_ABV_AB ^H

…(4)

＝V_BA ^*D_BAU_BA ^T

而且，当利用信道可逆性时，如下式表示所希望的发送权重矩阵V_AB。

式5

V_AB＝(V_AB ^H)^H

＝(U_BA ^T)^H＝((U_BA ^T)^T)＝U_BA ^*…(5)

即，能够使用将根据来自STA-B的训练信号来估计的信道矩阵进行奇异值分解而得到的U_BA的复共轭矩阵，进行波束形成。

当设来自STA-A的发送信号为x、设STA-B中的接收信号为y时，在没有进行波束形成(un-steered)的情况下y=H_ABx，但是当以发送权重矩阵V_AB进行波束形成时(steered)，接收信号y成为下式。

式6

y＝H_ABV_ABx＝(U_ABD_ABV_AB ^H)·V_ABx

…(6)

＝U_ABD_ABx

因而，在STA-B侧，通过将D_AB ^-1U_AB ^H作为接收权重与接收信号相乘，从而能够空间分离为原始的流。

接着，说明显式反馈。在显式反馈中，波束形成器能够从波束接收器接受与估计信道矩阵相关的明示的反馈。作为与估计信道矩阵相关的反馈格式，大致分为发送MIMO信道系数的情况、以及发送由波束接收器计算的波束形成用发送权重矩阵V的情况。前者的格式被称为CSI(ChannelStateInformation：信道状态信息)，在波束形成器侧需要通过根据接收到的CSI组成信道矩阵H并进行奇异值分解，从而计算自身波束形成用的发送权重矩阵V。另外，后者进一步大致分为将波束形成用的发送权重矩阵V以非压缩形式发送的情况、以及以压缩形式发送的情况。

在图12中示出了接入点通过显式反馈对客户终端进行波束形成的帧交换过程。

通过由接入点发送包含了CSI反馈请求的探测信息包来开始该处理过程。

客户终端根据探测信息包来估计信道矩阵，从而采集CSI。然后，作为CFB(CSIFeedBack：CSI反馈)消息、将CSI数据本身包含在信息包内，返给接入点。

接入点根据接收到的CFB计算波束形成用的发送权重矩阵，并将其与发送信号相乘，从而能够将进行波束形成的信息包发送到客户终端。通过波束形成，即使是以往难以到达的地方，也能够以高传输率进行通信。

如上所述，根据隐式反馈，由于减轻了伴随反馈的波束接收器的负担，因此例如适合于接入点(AP)作为波束形成器而向客户终端(STA)发送数据帧等的情况。但是，在这种情况下，成为波束形成器的终端站必须对根据接收到的训练序列而估计的信道矩阵进行奇异值分解、其他运算处理，从而计算波束形成用的发送权重矩阵。该运算处理负荷高，处理负荷根据从波束接收器发送来的训练序列的流数而增大。

在图11所示的例子中，考虑为STA-A的天线数量N(=3)多于STA-B的天线数量M(=2)，用于波束形成的处理能力没有问题。因为STA-A应设计成具备与本站的流数N相当的处理能力，能够进行N个以下的空间流的训练的分离，以及根据分离的训练序列组成N×M的信道矩阵并据此进行上述波束形成用矩阵的计算处理。

然而，在N<M即波束接收器一方的天线数量较多的情况下，由于波束形成器未必具备超过自身的空间流数量的处理能力，因此可能产生问题。在STA-A只对应于到自身的天线数量即N个为止的流的情况下，有可能无法分离M个流训练、或者无法根据N×M的估计信道矩阵求出波束形成用矩阵。

作为不使波束形成特性劣化而解决这种问题的一种方法，可考虑向作为波束形成器的STA-A提供与额定的最大天线数量对应的信道估计最大维度M_max(例如，如果根据IEEE规格则M_max=4)，并且对所得到的N×M_max的估计信道矩阵提供能够计算波束形成用发送权重矩阵的处理能力。

例如当STA-A的天线数量为N=2、额定的最大天线数量为M_max=4时，STA-A设想与和自己具有相同天线数量的终端进行通信而只设想到2×2为止的矩阵计算，但却必须进行2×4的矩阵运算。在这种情况下，需要2倍的运算量或者2倍的处理电路，因此不利于装置的小型化、低价格化。

专利文献1：日本特开2002-44051号公报

非专利文献1：A.Benjebbour,H.MurataandS.Yoshida,“Performanceofiterativesuccessivedetectionalgorithmforspace-timetransmission”,Proc.IEEEVTCSpring,vol.2,pp.1287-1291,Rhodes,Greece,May2001.

非专利文献2：A.Benjebbour,H.MurataandS.Yoshida,“Performancecomparisonoforderedsuccessivereceiversforspace-timetransmission”,Proc.IEEEVTCFall,vol.4,pp.2053-2057,AtlanticCity,USA,sept.2001.

非专利文献3：http://radio3.ee.uec.ac.jp/MIMO(IEICE_TS).pdf(平成15年10月24日现在)

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的在于提供一种作为波束形成器而动作的终端将从作为波束接收器而动作的终端发送过来的空间流训练进行分离并根据分离的训练序列组成估计信道矩阵，基于该信道矩阵来最佳地求出波束形成用发送权重矩阵从而能够利用波束形成的信息包以高传输率进行通信的优良的无线通信系统、无线通信装置以及无线通信方法。

本发明的其他目的在于提供一种即使在成为波束形成器的终端一方的天线数量少于波束接收器的情况下也不使波束形成的特性劣化、且能够在波束形成器中不提高信道估计的处理能力、波束形成用矩阵的计算能力而最佳地进行波束形成的优良的无线通信系统、无线通信装置以及无线通信方法。

用于解决问题的方案

本发明是参考上述问题而作出的发明，是使用空间复用的流从具备N根天线的第1终端向具备M根天线的第2终端进行数据传输的无线通信系统(其中设N为2以上的整数，设M为1以上的整数)，该无线通信系统的特征在于，具备：

通知单元，其将前述第1终端所具有的信道估计最大维度M_max通知给前述第2终端；

训练单元，其从前述第2终端向前述第1终端发送包含有训练序列的信息包，该训练序列用于与前述第1终端的天线数量N以及前述第1终端所具有的信道估计最大维度M_max对应地激励行数为N、列数在M_max以下的反向信道矩阵；

发送权重矩阵计算单元，其将在前述第1终端的各天线中接收到的训练序列分离为M_max个以下的流来生成反向信道矩阵，使用该反向信道矩阵求出正向数据传输时的波束形成用的发送权重矩阵；以及

波束形成单元，其当从前述第1终端向前述第2终端发送数据信息包时，对来自前述第1终端的各天线的发送信号使用前述波束形成用的发送权重矩阵来进行波束形成。

另外，本发明提供一种无线通信装置，其具备N根天线，使用空间复用的流对具备M根天线的发送目的地终端进行数据传输，其中设N为2以上的整数，设M为1以上的整数，该无线通信装置的特征在于，具备：

通知单元，其将自身所具有的信道估计最大维度M_max通知给前述发送目的地终端；

训练用信息包接收单元，其从前述发送目的地终端接收包含有训练序列的信息包，该训练序列与天线数量N以及信道估计最大维度M_max对应地激励行数为N、列数在M_max以下的反向信道矩阵；

发送权重矩阵计算单元，其将在各天线中接收到的训练序列分离为M_max个以下的流来生成反向信道矩阵，使用该反向信道矩阵来求出正向数据传输时的波束形成用发送权重矩阵；以及

信息包发送单元，其对来自前述第1终端的各天线的发送信号使用前述波束形成用发送权重矩阵来进行波束形成，向前述发送目的地终端发送数据信息包。

另外，本发明提供一种无线通信装置，其具备M根天线，从具备N根天线的发送源终端接收被空间复用的流，其中设N为2以上的整数，设M为1以上的整数，该无线通信装置的特征在于，具备：

通知接收单元，其接受前述发送源终端所具有的信道估计最大维度M_max的通知；

训练用信息包发送单元，其向前述发送源终端发送包含有训练序列的信息包，该训练序列用于与前述第1终端的天线数量N以及前述第1终端所具有的信道估计最大维度M_max对应地激励行数为N、列数在M_max以下的反向信道矩阵；

数据信息包接收单元，其从前述发送源终端接收利用从基于前述训练序列的估计信道矩阵求出的波束形成用发送权重矩阵进行波束形成后的数据信息包；以及

空间分离单元，其将由各天线的接收信号构成的接收向量与从正向估计信道矩阵求出的接收权重矩阵相乘，进行空间复用信号的空间解码。

另外，本发明提供一种无线通信方法，是在具备N根天线的无线通信装置中用于对具备M根天线的发送目的地终端使用被空间复用的流来进行数据传输的无线通信方法，其中设N为2以上的整数，设M为1以上的整数，该无线通信方法的特征在于，具备：

通知步骤，将自身所具有的信道估计最大维度M_max通知给前述发送目的地终端；

训练用信息包接收步骤，从前述发送目的地终端接收包含有训练序列的信息包，该训练序列用于与天线数量N以及信道估计最大维度M_max对应地激励行数为N、列数在M_max以下的反向信道矩阵；

发送权重矩阵计算步骤，将在各天线中接收到的训练序列分离为M_max个以下的流来生成反向信道矩阵，使用该反向信道矩阵求出正向数据传输时的波束形成用发送权重矩阵；以及

信息包发送步骤，对来自前述第1终端的各天线的发送信号使用前述波束形成用发送权重矩阵来进行波束形成，向前述发送目的地终端发送信息包。

另外，本发明提供一种无线通信方法，是在具备M根天线的无线通信装置中从具备N根天线的发送源终端接收被空间复用的流的无线通信方法，其中设N为2以上的整数，设M为1以上的整数，该无线通信方法的特征在于，具备：

通知接收步骤，接受前述发送源终端所具有的信道估计最大维度M_max的通知；

训练用信息包发送步骤，向前述发送源终端发送包含有训练序列的信息包，该训练序列用于与前述第1终端的天线数量N以及前述第1终端所具有的信道估计最大维度M_max对应地激励行数为N、列数在M_max以下的反向信道矩阵；

数据信息包接收步骤，从前述发送源终端，接收利用从基于前述训练序列的估计信道矩阵求出的波束形成用的发送权重矩阵进行了波束形成的数据信息包；

空间分离步骤，将由各天线的接收信号构成的接收向量与从正向估计信道矩阵求出的接收权重矩阵相乘，进行空间复用信号的空间解码。

另外，本发明提供一种无线通信装置，其具备N根天线，使用空间复用的流对具备M根天线的发送目的地终端进行数据传输，该无线通信装置的特征在于，具备：

通知单元，将其自身所具有的信道估计最大维度通知给前述发送目的地终端，所述信道估计最大维度包含在管理帧中；

信息包发送单元，其对来自前述各天线的发送信号使用发送权重矩阵来进行波束形成，向前述发送目的地终端发送数据信息包。

另外，本发明提供一种无线通信方法，是在具备N根天线的无线通信装置中用于对具备M根天线的发送目的地终端使用被空间复用的流来进行数据传输的无线通信方法，该无线通信方法的特征在于，具备：

通知步骤，将该无线通信装置所具有的信道估计最大维度Mmax通知给前述发送目的地终端，所述信道估计最大维度包含在管理帧中；

信息包发送步骤，对来自前述无线通信装置的各天线的发送信号使用发送权重矩阵来进行波束形成，向前述发送目的地终端发送数据信息包。

另外，本发明提供一种无线通信装置，其具备M根天线，该无线通信装置的特征在于，具备：

空间分离单元，其将由该无线通信装置的各天线的接收信号构成的接收向量与从正向估计信道矩阵求出的接收权重矩阵相乘，进行空间复用信号的空间解码。

其中，这里所说的“系统”是指多个装置(或者实现特定功能的功能模块)在逻辑上的集合，与各装置、功能模块是否在一个壳体内没有特别关系(以下相同)。

作为实现无线通信高速化的技术之一，已知有在发送机侧和接收机侧双方具备多个天线元件、并实现空间复用的流的MIMO通信方式。特别是在闭环型的MIMO通信系统中，数据包发送侧终端通过基于反馈与来自接收侧终端的估计信道矩阵相关的信息而进行波束形成，由此能够实现被空间正交复用的逻辑上独立的多条传输路径，在接收机侧完全没有串扰地取出原始的多个信号序列，理论上实现最高的性能。

作为从接收机侧终端向发送侧终端进行与信道矩阵相关的反馈的过程，例如在EWCHTMAC规范(EWCHTMACSpecification)中规定了“隐式反馈”和“显式反馈”这两种过程。其中在隐式反馈中，在发送接收机之间的双向信道特性是可逆的前提下，作为波束形成器而动作的第1终端将从作为波束接收器而动作的第2终端发送过来的空间流训练进行分离，根据分离的训练序列组成反向估计信道矩阵，使用基于该信道矩阵而求出的波束形成用发送权重矩阵、对发送信息包进行波束形成而进行通信。

例如，在接入点作为波束形成器向客户终端发送数据帧的情况下，根据隐式反馈，作为波束接收器的客户终端为了波束形成而仅将训练序列返回给接入点即可。

然而，在N<M、即成为波束接收器的第2终端一方的天线数量较多的情况下，作为波束形成器的第1终端未必具备超过自身空间流数量的处理能力，因此存在如下问题：第1终端不能分离M个流训练，也无法从N×M的估计信道矩阵求出波束形成用矩阵。

因此，在与本发明有关的无线通信系统中，当根据隐式反馈进行基于反向信道估计结果的波束形成时，将第1终端所具有的信道估计最大维度M_max提前通知给第2终端，第2终端发送包含了训练序列的信息包，该训练序列用于与第1终端的天线数量N以及前述第1终端所具有的信道估计最大维度M_max对应地激励行数为N、列数在M_max以下的反向信道矩阵。换言之，第2终端将流数抑制在第1终端所具有的信道估计最大维度M_max以下而返回训练序列。由此，第1终端能够在与自身天线数量对应的处理能力范围内进行接收到的训练序列的空间流训练的分离，根据该分离的训练序列组成反向信道矩阵，导出波束形成用发送权重矩阵。

例如，在无线通信系统基于EWCHTMAC规范的情况下，第1终端通过MAC帧的HT控制字段内的链接适配控制字段中所包含的TRQ位来请求训练序列，与此相对，第2终端将流数抑制在第1终端所具有的信道估计最大维度M_max以下而发送探测信息包。

因而，根据与本发明有关的无线通信系统，当按照隐式反馈过程执行闭环型MIMO通信时，作为波束形成器的第1终端能够进行根据自己具有的天线数量来抑制维数的信道估计、和抑制维数的波束形成用发送权重矩阵的计算，能够减小第1终端的电路规模。具体地说，能够将用于估计信道矩阵的电路模块的规模以(N/M)²左右的数量级减小，另外能够将波束形成用发送权重矩阵计算部的电路规模以(N/M)²左右的数量级减小。

在本发明中，对将第1终端所具有的信道估计最大维度M_max通知给第2终端的单元没有特别限定。例如，还可以考虑在请求探测信息包的信息包中指定空间维度。然而，在规定的HT控制字段中不存在剩余的位字段，当对该字段新添加位时可能会增加开销。

另一方面，在EWC建议规格中规定了对于作为HT终端而支持的任意HT功能，发送HT能力元素(HTCapabilityelement)而向周围宣告。在该HT能力元素中，设置有描述是否支持与波束形成相关的任意HT功能的TxBF(TransmitBeamformingcapability：传输波束形成能力)字段，并包含记载了当终端站作为波束接收器进行显式反馈时能够从波束形成器接收的探测信息包的空间维数的能力描述字段。

因此，在本发明的一个实施方式中，无线通信装置与是否对应于显式反馈无关地，在该能力描述字段中记载隐式反馈中能够从波束接收器接收的信道估计最大维度。

当无线通信装置不对应于显式反馈时，能力描述字段通常是未使用(N/A)的。另外，当无线通信装置对应于显式反馈时，描述了作为波束接收器而接收探测信息包时可能的最大空间维度，但这等效于在隐式反馈中作为波束形成器能够接收的最大空间维度。

因而，不管是否支持显式反馈，作为接收探测信息包时可能的最大空间维度，在显式反馈中即使使用能够从波束形成器接收的探测信息包的空间维度也没有问题。

能力描述字段原本是为了在显式反馈中由波束形成器检测作为探测信息包的发送目的地的波束接收器的信道估计最大维度而使用的。即使在标准规格中没有规定进行隐式反馈时的能力描述字段的解释方法，实现时也可以作为专有(proprietary)的信号交换，在特定的机型间进行同等的传输操作。通过在进行隐式反馈时波束形成的接收侧进行能力描述字段的上述解释方法，能够适当地抑制探测信息包的流数。在此，虽然说明了使用已经由EWC规格定义的字段而将接收探测信息包时可能的最大空间维度从第1终端向第2终端通知的方法的例子，但是本发明的要旨不限于此。例如，通过将EWC规格中存在的保留(Reserved)位中的2位分配给表示接收探测信息包时可能的最大空间维度的位字段，能够得到相同的效果。

能力描述字段(HT能力元素)可以包含在规定的管理帧中。例如，在无线通信装置作为接入点进行动作的情况下，在每个帧周期报告的信标、测量光导(MeasurePilot)、对来自客户终端的联合请求进行回复的联合响应(AsssiciationResponse)以及再联合响应(Re-associationResponse)、对来自客户终端的BBS信息请求进行回复的探查响应(ProbeResponse)等类型的传输帧中，可包含HT能力(HTCapability)字段。另外，在无线通信装置作为客户终端(或者接入点以外的通信站)而动作的情况下，在用于对接入点请求网络联合的联合请求(AsssiciationRequest)以及再联合请求(Re-associationRequest)、用于对接入点请求BBS信息的探查请求(ProbeRequest)等类型的传输帧中，可包含HT能力字段。因而，即使在作为接入点或者客户终端而动作的情况下，无线通信装置通过发送HT能力元素也能够通过隐式反馈报告成为波束形成器时的信道估计最大维度。

这样，通知单元通过使用现有的位字段，能够不增加协议上的开销而通过隐式反馈报告成为波束形成器时的信道估计最大维度。

发明的效果

根据本发明可提供一种作为波束形成器而动作的终端将从作为波束接收器而动作的终端发送过来的空间流训练进行分离，根据分离的训练序列组成估计信道矩阵，基于该信道矩阵最佳地求出波束形成用发送权重矩阵从而能够利用波束形成的信息包以高传输率进行通信的优良的无线通信系统、无线通信装置以及无线通信方法。

另外，根据本发明可提供一种即使在成为波束形成器的终端一方的天线数量少于成为波束接收器的情况下，也能够在波束形成器中不提高信道估计的处理能力、波束形成用矩阵的计算能力而最佳地进行波束形成的优良的无线通信系统、无线通信装置以及无线通信方法。

在与本发明有关的无线通信系统中，当通过隐式反馈进行基于反向信道估计结果的波束形成时，在发送侧终端的天线数量少于接收侧终端的天线数量的情况下，通过提前报告发送侧终端中的信道估计最大维度，能够进行抑制了维度的信道估计以及抑制了维度的波束形成用发送权重矩阵的计算，能够降低发送侧终端的电路规模。

可通过基于后述的本发明的实施方式、附图的更详细说明可明确本发明的其他目的、特征、优点。

附图说明

图1是示意性地表示与本发明有关的隐式反馈动作过程的图。

图2是表示在图1所示的无线通信系统中能够作为STA-A(或者STA-B)而动作的无线通信装置的发送机侧结构的图。

图3是表示在图1所示的无线通信系统中能够作为STA-A(或者STA-B)而动作的无线通信装置的接收机侧结构的图。

图4是表示由IEEE802.11n规定的HT能力元素格式的图。

图5是表示HT能力元素中所包含的传输波束形成器能力(TxBeamformingcapability)字段的格式的图。

图6是表示图2～图3所示的无线通信装置基于隐式反馈过程而作为波束形成器进行动作的情况下的处理过程的流程图。

图7是表示图2～图3所示的无线通信装置基于隐式反馈过程而作为波束接收器进行动作的情况下的处理过程的流程图。

图8是用于说明接入点通过隐式反馈对客户终端进行波束形成的帧交换过程的图。

图9是表示由IEEE802.11规定的MAC帧的HT控制字段的格式的图。

图10是表示图9所示的HT控制字段内的链接适配控制字段的格式的图。

图11是用于说明用来使波束形成器按照隐式反馈使用来自波束接收器的训练序列进行波束形成的运算处理的图。

图12是用于说明接入点通过显式反馈对客户终端进行波束形成的帧交换过程的图。

图13是表示将传输波束形成器能力字段的B27～B28这2位作为“接收时的最大信道估计维度(MaximumChannelEstimationDimensionatReceiving)”字段而使用的情形的图。

附图标记说明

100：数据发生器；102：扰频器；104：编码器；106：数据分配部；108：删余器；110：交织器；111：选择器；112：映射器；114：空间复用部；114a：波束形成用发送权重矩阵计算部；114b：发送权重矩阵乘法部；116：高速傅立叶逆变换部(IFFT)；118：保护插入部；120：数字滤波器；122：DA转换器(DAC)；124：RF部；200：数据获取部；202：解扰频器；204：解码器；206：数据合成部；208：解删余器；210：解交织器；212：解映射器；214：信道均衡电路；216：空间分离部；216a：信道矩阵估计部；216b：天线接收权重矩阵运算部；216c：天线接收权重矩阵乘法部；218：高速傅立叶变换部(FFT)；220：保护去除部；222：同步电路；224：数字滤波器；226：AD转换器(ADC)；228：RF部。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的实施方式。

与本发明有关的无线通信系统以闭环型进行MIMO通信，具体地说，作为进行与信道矩阵相关的反馈的过程，发送侧终端按照例如由EWCHTMAC规范规定的“隐式反馈”过程进行波束形成。

在隐式反馈中，作为波束形成器而动作的终端对来自作为波束接收器而动作的终端的空间流训练进行分离，根据分离的训练序列组成反向估计信道矩阵，使用根据该信道矩阵求出的波束形成用发送权重矩阵，对发送信息包进行波束形成而进行通信。

然而，由于终端装置通常以自身具有的天线数量为前提而具有进行信道估计的处理能力、计算波束形成用矩阵的处理能力，因此存在如下问题：由于波束接收器的天线数量多，导致发送过来的空间流训练超过了本终端所允许的信道估计最大维度而无法进行分离，或者无法根据维数高的信道矩阵计算波束形成用矩阵。

与此相对，在与本发明有关的无线通信系统中，将波束形成器所具有的信道估计最大维度预先通知给波束接收器，当波束接收器从波束形成器接收到训练序列的发送请求时，将发送训练序列时的流数抑制为天线估计最大维度。因而，在波束形成器侧，能够进行在自身处理能力范围内接收到的训练序列的空间流训练的分离，根据该分离的训练序列组成反向信道矩阵，从而导出波束形成用的发送权重矩阵。

在图1中示意性地示出了与本发明有关的隐式反馈动作过程。其中，将作为波束形成器的STA-A的天线数量以及信道估计最大维度都设为2，将作为波束接收器的STA-B的天线数量设为3。另外，设按照EWCMAC规范进行图示的过程。

首先，STA-A对STA-B请求发送训练序列。虽然该请求信息包使用3×2信道，但是根据STA-A的发送能力以及STA-B的接收能力之中次数更低的STA-A的发送能力来限制所使用的空间流数，相当于使用1～2个空间流。

STA-B对该请求信息包进行响应，返回包含训练序列的探测信息包。在发送该信息包时，以抑制为STA-A所具有的信道估计最大维度的空间流数进行发送而激励2×2的反向信道，由此在STA-A侧当接收探测信息包时，能够生成2×2的反向估计信道矩阵。在这种情况下，STA-A能够在所设想的处理能力范围内进行信道估计和波束形成用发送权重矩阵的计算，能够减小终端的电路规模。

之后，每当STA-A进行波束形成时，重复进行探测信息包的请求、基于探测信息包接收的信道估计以及波束形成用发送权重矩阵的计算。

下面详细说明与本发明有关的无线通信系统的具体实现方式。

在图2以及图3中分别示出了在图1所示的无线通信系统中能够作为STA-A(或者STA-B)而动作的无线通信装置的发送机以及接收机的结构。虽然STA-A的天线数量是N，例如若是IEEE规格标准则该N最大是4，但在各图中为了避免附图的复杂化，只画出2根天线分支。

从数据发生器100提供的发送数据在扰频器102中被施以扰频。然后，由编码器104实施纠错编码。例如在EWCHTPHY规范(EWCHTPHYspecification)中，扰频以及编码方式规定为遵循IEEE802.11a的定义。然后，编码信号输入到数据分配器106被分配到各发送流。

在各发送流中，根据对每个流给定的数据率，将发送信号通过删余器108进行删余，利用交织器110进行交织，并由映射器112映射到IQ信号空间而成为复基带信号。另外，选择器111以适当的定时将训练序列插入到被交织的每个空间流的发送信号中，从而提供给映射器112。在EWCHTPHY规范中，交织方式规定为：扩展IEEE802.11a的定义，在多个流间不成为相同的交织。另外，映射方式也按照IEEE802.11a，应用BPSK、QPSK、16QAM、64QAM。

在对发送信号实施波束形成的情况下，在空间复用部114内，波束形成用发送权重矩阵计算部114a使用奇异值分解等计算方法，根据信道矩阵H算出波束形成用发送权重矩阵V，发送权重矩阵乘法部114b将以各发送流为元素的发送向量与该发送权重矩阵V相乘，从而实施波束形成。当发送探测信息包时，不对发送信号实施波束形成。波束形成用发送权重矩阵计算部114a，使用接收机侧的信道矩阵估计部216a(参照后述以及图3)将从波束接收器发送过来的空间流训练进行分离而组成的反向信道矩阵，按照式(3)～(5)计算发送权重矩阵。

在高速傅立叶逆变换部(IFFT)116中，将排列在频率区域上的各子载波转换为时间轴信号，进而由保护插入部118附加保护间隙。然后，由数字滤波器120限制频带之后，由DA转换器(DAC)122转换为模拟信号，由RF部124上转换到适当的频带后，从各发送天线发送到传输路径。在隐式反馈中信道特性可逆是前提，在RF部124中实施校正。

另一方面，通过信道到达接收机的数据在各个接收天线分支中，由RF部228进行模拟处理，通过AD转换器(ADC)226转换为数字信号后，输入到数字滤波器224。在隐式反馈中信道特性可逆是前提，在RF部228中实施校正。

然后，由同步电路222进行信息包发现、定时检测、频率偏置校正等处理后，通过保护去除部220去除附加在数据发送区间开头的保护间隙。然后，时间轴信号通过高速傅立叶变换部(FFT)218变成频率轴信号。

在空间分离部216内进行被空间复用的接收信号的空间分离处理。具体地说，信道矩阵估计部216a将探测信息包的PHY头中所包含的空间流训练进行分离，根据训练序列组成估计信道矩阵H。当在隐式反馈中作为波束形成器而动作时，由信道矩阵估计部216a得到的估计信道矩阵H作为反向信道矩阵被传递给发送机侧的波束形成用发送权重矩阵计算部114a。另外，当在隐式反馈过程中作为波束接收器而动作时，天线接收权重矩阵运算部216b根据通过信道矩阵估计部216a得到的信道矩阵H来计算天线接收权重矩阵W。在对接收信息包进行了波束形成的情况下，估计信道矩阵在进行奇异值分解的情况下与UD相等(参照式(6))，由此计算天线接收权重W。但是，天线接收权重W的计算方法不限于奇异值分解，也可以使用零规范化、MMSE等计算方法。天线接收权重矩阵乘法部216c通过进行以各接收流为元素的接收向量和天线接收权重矩阵W之间的矩阵乘法运算来进行空间复用信号的空间解码，对每个流得到独立的信号序列。

信道均衡电路214对每个流的信号序列进一步实施剩余频率偏置补正、信道跟踪等。然后，解映射器212将IQ信号空间上的接收信号进行解映射，解交织器210进行解交织，解删余器208以规定的数据率进行解删余。

数据合成部206将多个接收流合成为1个流。该数据合成处理进行与在发送侧进行的数据分配完全相反的动作。并且，在由解码器204进行纠错解码后，通过解扰频器202进行解扰频，数据获取部200获取接收数据。

无线通信装置在闭环型MIMO通信中作为数据发送侧的终端即波束形成器而动作的情况下，事先报告信道估计最大维度M_max、即能够从波束接收器接收的探测信息包的空间维度。信道估计最大维度M_max通常与作为波束形成器的无线通信装置自身所具有的天线数量N相同(信道估计最大维度是无线通信装置所具有的能力(capability)之一，在后面叙述报告它的过程)。而且，当进行波束形成而开始发送信息包时、想更新波束形成用的发送权重矩阵时，对波束接收器发行训练序列的发送请求TRQ(TrainingRequest：训练请求)。

另外，当无线通信装置作为波束接收器而动作时，响应于接收到训练请求，发送用于激励无线传播信道的探测信息包。在此，在预先报告的波束形成器的信道估计最大维度N小于波束接收器所具有的天线数量M的情况下，波束接收器将探测信息包的空间维度限制为波束形成器的信道估计最大维度M_max。

当波束形成器接收探测信息包时，将从波束接收器发送过来的空间流训练进行分离，根据分离的训练序列组成反向估计信道矩阵。即使在波束接收器侧的天线数量M大于自身的天线数量N的情况下，探测信息包的空间维度也被限制为波束形成器的信道估计最大维度N(=M_max)。波束形成器最大估计到N×N的信道矩阵即可，利用奇异值分解等计算方法从该最大N×N的估计信道矩阵计算N×N的波束形成用发送权重矩阵。

因而，在将无线通信装置构成为波束形成器的情况下，能够以(N/M)²程度的数量级来减小信道矩阵估计部216a的电路规模。另外，与根据最大N×M的信道矩阵估计结果计算N×N的波束形成用发送权重矩阵的情况相比，能够以(N/M)²程度的数量级来减小天线接收权重矩阵运算部216b的电路规模。由于与空间分离以及空间复用有关的电路结构复杂，因此可通过限制探测信息包的空间维度，实现无线通信装置的小型化、低价格化、低功耗化。

用于实现上述波束形成过程的前提是将波束形成器的信道估计最大维度M_max提前报告给波束接收器。下面探讨遵循EWC规格的信道估计最大维度的报告方法。

例如可举出如下方法：当波束形成器请求发送包含了训练序列的探测信息包时，同时通知信道估计最大维度M_max。然而，训练序列的请求只使用MAC帧的HT控制字段(参照图9)内的链接适配控制字段(参照图10)所包含的TRQ(TrainingRequest：训练请求)位来进行，没有可用于描述信道估计最大维度的剩余字段。另外，关于新定义包含了信道估计最大维度的描述字段的帧格式，由于不仅在标准化操作中不现实，而且当新追加位字段时增加开销(overhead)，因此没有效率。

另外，虽然在隐式反馈中波束接收器响应于来自波束形成器的请求返回包含了训练序列的探测信息包，但是在显式反馈中波束接收器进行信道估计。由于请求显式反馈的波束形成器即使以超过波束接收器所具有的信道估计最大维度的空间流数来发送探测信息包，波束接收器也不能将其分离来组成信道矩阵或者无法计算处理发送权重矩阵，因此无法得到合适的反馈。

因此，在EWC建议规格中，在应用显式反馈的情况下，采用了用于作为波束接收器侧的能力之一而报告与信道估计最大维度相关的信息的结构。

因此，无线通信装置不管是否对应于显式反馈，都能够利用报告作为波束接收器的能力的结构，将作为隐式反馈的波束形成器进行动作时能够接收的探测信息包的空间维度通知给波束接收器。下面说明具体的通知方法。

在EWC建议规格中，虽然维持了与IEEE802.11a/b/g之间的相互连接性，但是规定了由对应于高速传输的HT终端通过发送HT能力元素来宣告自己是HT终端。HT终端可在规定的管理帧中包含HT能力字段，并由HT能力元素来宣告HT功能中的任意的要素。

例如，是无线通信装置关于波束形成只支持隐式反馈、或者还支持显式反馈的任意的HT功能。另外，显式反馈中有CSI、非压缩(Uncompressed)、压缩(Compressed)三种(前述)，到底支持哪个格式是任意的HT功能。

图4示出了HT能力元素格式。其中，在TxBF(TransmitBeamformingcapability：传输波束形成能力)字段中，指定了与波束形成相关的任意的HT功能。图5进一步示出了传输波束形成器能力字段的结构。

传输波束形成器能力字段由32位构成，其中第19～20位被分配给波束形成器天线的CSI数(CSInumberofbeamformerantennae)，第21～22位被分配给波束形成器天线的非压缩波束形成矩阵(Uncompressedsteeringmatrixofbeamformerantennae)，第23～24位被分配给波束形成器天线的压缩波束形成矩阵(Compressedsteeringmatrixofbeamformerantennae)。当作为波束接收器以各个格式进行显式反馈时，在这些字段中记载了能够从波束形成器接收的探测信息包的空间维数。

在本实施方式中，无线通信装置不管是否对应于显式反馈，在其中的至少一个字段中记载隐式反馈中本站作为波束形成器能够从波束接收器接收的信道估计最大维度M_max。

当无线通信装置不对应于显式反馈时，TxBF能力(TxBFCapability)字段内的第19～24位字段通常是未使用(N/A)的。另外，当无线通信装置对应于显式反馈时，描述了作为波束接收器而接收探测信息包时可能的最大空间维度，但这等效于在隐式反馈中作为波束形成器能够接收的最大空间维度。

因而，不管是否支持显式反馈，作为接收探测信息包时可能的最大空间维度，即使在显式反馈中使用记载在TxBF能力字段内的第19～24位字段中的、能够从波束形成器接收的探测信息包的空间维数，也没有问题。

本来，为了使波束形成器在显式反馈中检测作为探测信息包发送目的地的波束接收器的信道估计最大维数，而使用TxBF能力字段内的第19～24位字段。即使在标准规格中没有规定进行隐式反馈时的该位字段的解释方法，在实现时也能够作为专有的信号交换而在特定的机种间进行同等的传输操作。通过在进行隐式反馈时的波束形成的接收侧进行该位字段的上述解释方法，能够适当地抑制探测信息包的流数。在此，虽然说明了使用已经在EWC规格中定义的字段而将接收探测信息包时可能的最大空间维度从第1终端向第2终端通知的方法，但是本发明的要旨不限于此。例如，通过将EWC规格中存在的保留位中的2位分配给表示接收探测信息包时可能的最大空间维数的位字段，能够得到相同的效果。作为该追加定义的方法，例如使用在当前的传输波束形成器能力字段中成为“保留(预备区域)”的B25～B31中的一部分位字段，记载与接收探测信息包时可能的最大空间维数相关的信息。具体地说，将B27～B28这2位用作“接收时的最大信道估计维度”字段(参照图13)，如果其值是0则定义为最大到1行N列的矩阵，如果其值是1则定义为最大到2行N列的矩阵，如果其值是2则定义为最大到3行N列的矩阵，如果其值是3则定义为最大到4行N列的矩阵，能够表示接收探测信息包时所允许的空间维数(在此，设信道矩阵以从第1终端向第2终端的方向为基准。如果用第1终端中的信道估计时刻的矩阵来表现，则分别成为最大N行1列、最大N行2列、最大N行3列、最大N行4列)。

HT能力元素可包含在规定的管理帧中。例如，在STA-A作为接入点而动作的情况下，通过使在每个帧周期报告的信标、测量光导、对来自客户终端的联合请求进行回复的联合响应以及再联合响应、对来自客户终端的BBS信息请求进行回复的探查响应等类型的传输帧包含HT能力字段，能够向加入到STA-A所运营的网络中的STA-B通知CSI信息的维数。另外，在STA-A作为客户终端(或者接入点以外的通信站)而动作的情况下，能够让用于对作为接入点而动作的STA-B请求网络联合的联合请求以及再联合请求、用于对接入点请求BBS信息的探查请求等类型的传输帧包含HT能力字段。因而，即使在作为接入点或者客户终端而动作的情况下，无线通信装置通过发送HT能力元素，也能够由隐式反馈报告成为波束形成器时的信道估计最大维度。

通过使用这样已有的位字段，能够不增加协议上的开销而通过隐式反馈报告成为波束形成器时的信道估计最大维度。

在图6中以流程图的形式示出了图2～图3所示的无线通信装置基于隐式反馈过程作为发送者即波束形成器而动作的情况下的处理过程。

首先，将自己具有的信道估计最大维度M_max通知给前述发送目的地终端(步骤S1)。例如，当作为接入点而动作时使信标信号包含HT能力元素，当作为客户终端而动作时使得用于对接入点的网络联合的消息包含HT能力元素。该报告不要求实时性，因此不需要每次进行使用了波束形成的发送时重复进行。

接着，对作为波束接收器而动作的发送目的地终端(接收者)请求训练信号(步骤S2)。具体地说，设立MAC帧的HT控制字段内的链接适配控制字段所包含的TRQ位。

然后，响应于该请求，接收从发送终端发送过来的探测信息包(步骤S3)。探测信息包包含用于与天线数量N以及信道估计最大维度M_max对应地激励行数为N、列数在M_max以下的反向信道矩阵的训练序列。换言之，将探测信息包的流数抑制为信道估计最大维度。

接着，将在各天线中接收到的训练序列分离为M_max个以下的流来生成反向信道矩阵(步骤S4)，使用该反向信道矩阵来求出正向数据传输时的波束形成用发送权重矩阵(步骤S5)。

然后，使用前述波束形成用发送权重矩阵对以来自各天线的发送信号为元素的发送向量进行波束形成，向发送目的地终端发送数据信息包(步骤S6)。基于信道矩阵乘以发送天线权重来进行面向发送目的地的适当的波束形成，由此能够制作出理想的空间正交信道。

另外，在图7中以流程图的形式示出了图2～图3所示的无线通信装置基于隐式反馈过程作为接收者即波束接收器而动作的情况下的处理过程。

首先，接受发送源终端所具有的信道估计最大维度M_max通知(步骤S11)。例如，当发送源终端作为接入点而动作时，在信标信号中包含有HT能力元素。另外，当发送源终端作为客户终端而新加入到本站作为接入点而运营的网络中时，在用于网络联合的消息中包含有HT能力元素。

接着，从作为波束形成器而动作的发送源终端(发送者)接收训练信号的请求(步骤S12)。具体地说，设立从发送源终端接收到的MAC帧的HT控制字段内的链接适配控制字段中所包含的TRQ位。

然后，响应于该请求，对发送源终端返回探测信息包(步骤S13)。探测信息包包含有用于与天线数量N以及信道估计最大维度M_max对应地激励行数为N、列数在M_max以下的反向信道矩阵的训练序列。换言之，将探测信息包的流数抑制为发送源终端所具有的信道估计最大维度。

在发送源终端侧，将在N根各天线中接收到的训练序列分离为M_max个以下的流来制作反向信道矩阵，使用该反向信道矩阵求出正向数据传输时的波束形成用发送权重矩阵。然后，对以来自N根各天线的发送信号作为元素的发送向量使用前述波束形成用发送权重矩阵来进行波束形成，从而发送数据信息包。

作为波束接收器的无线通信装置，将从发送源终端接受的空间流训练进行分离，组成正向估计信道矩阵(步骤S14)，进而从该信道矩阵求出接收权重矩阵(步骤S15)。作为接收权重矩阵的计算方法，也可以使用ZF法、MMSE法，另外也可以使用根据将信道估计矩阵进行奇异值分解所得到的矩阵U以及D而计算的D^-1U^H。

然后，当由N根各天线接收来自发送源终端的数据信息包时，将由关于该有效负载部分的接收信号构成的接收向量与接收权重矩阵相乘，进行空间复用信号的空间解码，在每个流中得到独立的信号序列(步骤S16)。通过波束形成，即使在以往难以到达的地方，也能够以高传输率进行通信。

工业上的可利用性

以上参照特定实施方式详细说明了本发明。然而，在不脱离本发明要旨的范围内，本领域技术人员显然能够进行该实施方式的修正、替代。

在本说明书中，以在遵循IEEE802.11n中的EWC建议规格的MIMO通信系统中应用了本发明的实施方式为中心进行了说明，但是本发明的要旨不限于此。本发明适于应用在作为使用了从具备N根天线的第1终端向具备M根天线的第2终端进行空间复用的流的MIMO通信系统的、在波束形成器使用从波束接收器发送过来的训练信号进行波束形成的各种类型的通信系统中。

另外，在本说明书中为了简化说明，只说明了发送侧的终端进行将流直接分配到天线分支的“直接映射(directmapping)”的实施方式，但是即使在采用了“空间扩展(spatialexpansion)”、流和天线分支不是一一对应的变换方式的情况下，也同样能够应用本发明。

另外，在本说明书中主要以在作为IEEE802.11扩展标准的IEEE802.11n中应用的实施方式为中心进行了说明，但是本发明的要旨不限于此。对于例如基于IEEE802.16e的MobileWiMax(WorldwideInteroperabilityforMicrowave：全球微波互通)、作为朝向移动体的高速无线通信标准的IEEE802.20、作为使用60GHz(毫米波)频带的高速无线PAN(PersonalAreaNetwork：个人局域网)标准的IEEE802.15.3c、利用60GHz(毫米波)频带的无线传输可传输非压缩的HD(HighDefinition：高分辨率)影像的WirelessHD、第4代(4G)便携电话等采用MIMO通信方式的各种无线通信系统，能够同样地应用本发明。

总而言之，本发明是以例示的方式公开的，不应限定性地解释本说明书的记载内容。为了判断本发明的要旨，应参考权利要求书。

Claims (10)

1.一种无线通信装置，其对发送目的地终端进行数据传输，该无线通信装置的特征在于，具备：

通知单元，将该无线通信装置所具有的信道估计最大维度通知给前述发送目的地终端，以使前述发送目的地终端将用于训练序列的流数抑制为小于或等于所述信道估计最大维度，所述信道估计最大维度包含在管理帧中；

信息包发送单元，其向前述发送目的地终端发送基于发送权重矩阵进行了波束形成的数据信息包。

2.根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，

所述信道估计最大维度包含在管理帧中的HT能力描述字段中。

3.根据权利要求2所述的无线通信装置，其特征在于，

所述波束形成为隐式波束形成。

4.根据权利要求2所述的无线通信装置，其特征在于，还包括

训练用信息包接收单元，其从前述发送目的地终端接收包含有训练序列的信息包；以及

发送权重矩阵计算单元，其基于前述训练序列求出数据传输时的波束形成用发送权重矩阵。

5.根据权利要求2所述的无线通信装置，其特征在于，

该无线通信装置具备N根天线，前述发送目的地终端具备M根天线，N为2以上的整数，M为1以上的整数。

6.一种无线通信方法，是在无线通信装置中用于对发送目的地终端进行数据传输的无线通信方法，该无线通信方法的特征在于，具备：

通知步骤，将该无线通信装置所具有的信道估计最大维度通知给前述发送目的地终端，以使前述发送目的地终端将用于训练序列的流数抑制为小于或等于所述信道估计最大维度，所述信道估计最大维度包含在管理帧中；

信息包发送步骤，向前述发送目的地终端发送基于发送权重矩阵进行了波束形成的数据信息包。

7.根据权利要求6所述的无线通信方法，其特征在于，

所述信道估计最大维度包含在管理帧中的HT能力描述字段中。

8.根据权利要求7所述的无线通信方法，其特征在于，

所述波束形成为隐式波束形成。

9.根据权利要求7所述的无线通信方法，其特征在于，还包括

训练用信息包接收步骤，从前述发送目的地终端接收包含有训练序列的信息包；

发送权重矩阵计算步骤，基于前述训练序列求出数据传输时的波束形成用发送权重矩阵。

10.根据权利要求7所述的无线通信方法，其特征在于，

该无线通信装置具备N根天线，前述发送目的地终端具备M根天线，N为2以上的整数，M为1以上的整数。