CN105164955B - 无线通信装置以及无线通信方法 - Google Patents

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Abstract

无线通信装置具备:指定部,生成针对其他无线通信装置指定收发的形式的形式指定信息;第一发送部,向其他无线通信装置无线发送形式指定信息;取得部,取得分组;传播信道估计部,基于分组来估计示出从其他无线通信装置向本无线通信装置的传播信道的上行传播信道信息;校正系数计算部,基于示出从本无线通信装置向其他无线通信装置的传播信道的下行传播信道信息和上行传播信道信息来计算校正系数;发送加权值计算部,基于校正系数和上行传播信道信息来计算发送加权值;以及第二发送部,基于发送加权值来向其他无线通信装置无线发送规定信号。

Description

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装置以及无线通信方法。
本申请基于在2013年5月24日向日本申请的特愿2013-110267号、在2013年10月21日向日本申请的特愿2013-218537号、在2014年4月9日向日本申请的特愿2014-080530号、在2014年4月23日向日本申请的特愿2014-089589号、以及在2014年5月7日向日本申请的特愿2014-096090号要求优先权,并将这些内容引用于此。
背景技术
作为使用了5[GHz(千兆赫兹)]频带的无线通信系统,已知有IEEE802.11a规范的无线通信系统。在该无线通信系统中,通过作为用于使多径衰落环境中的特性稳定化的技术之一的正交频分复用(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)调制方式,实现了最大54[Mbps(千兆比特每秒)]的吞吐量(例如,参照非专利文献1)。
但是,在此的吞吐量是指在物理层上的吞吐量。实际上,MAC(Medium AccessControl,介质访问控制)层的传输效率为50~70[%]左右,因此,实际的吞吐量的上限值为30[Mbps]左右。
此外,在IEEE802.11n中,已知有能够通过多个天线在同一时刻使用同一频道来实现空间复用的SU-MIMO(Single User-Multiple Input Multiple Output,单用户-多输入多输出)技术。此外,作为以高速通信的实现为目标的技术,能够通过将两个到此为止个别地使用的20[MHz(千兆赫兹)]的频道作为40[MHz]的频道来同时利用的技术来实现最大600Mbps的传输速度(例如,参照非专利文献1)。
此外,已知有将多个帧包起来发送的帧应用技术。此外,已知有通过使用块ACK(Block ACKnowledge,块确认)信号来削减控制信号的开销而使数据发送高效化的技术。在IEEE802.11n中,能够利用这些技术以高速通信的实现为目标来实现最大600[Mbps]的传输速度(参照非专利文献1)。
此外,在SU-MIMO中,存在如下的方法:数据发送站使用在事前取得的传播信道信息(通信路径信息)(CSI:Channel State Information,信道状态信息)来进行波束形成,由此,提高特性。此外,当前,在规范为策定中的IEEE802.11ac规范中,通过将4个20[MHz]的频道作为80[MHz]的频道来同时利用的通信技术,以实现比IEEE802.11n高速的无线通信为目标。此外,在IEEE802.11ac规范中,通过使用同一频道在同一时刻与多个无线站进行通信的MU-MIMO(Multi-User MIMO,多用户MIMO)技术,以实现比IEEE802.11n高速的无线通信为目标。
以下,将从数据发送站(基站装置)向数据接收站(终端站装置)的方向称为“下行”。此外,将从数据接收站向数据发送站的方向称为“上行”。
在MU-MIMO中,使用在事前取得的下行线路传播信道信息来计算能够抑制数据接收站间的干扰的发送加权值(发送权重),使用该发送加权值来发送,由此,能够实现高速的通信(非专利文献2)。在此,下行线路示出从数据发送站向数据接收站的线路,上行线路示出从数据接收站向数据发送站的线路。在数据发送站取得下行线路的传播信道信息的方法中,存在数据接收站估计下行线路的传播信道信息并将所估计的下行线路的传播信道信息通知到数据发送站的方法(终端站估计法)。此外,在取得下行线路的传播信道信息的其他的方法中,存在数据接收站向数据发送站发送信号并且数据发送站基于从数据接收站所接收的信号来估计下行线路的传播信道信息的方法(基站估计法)。
终端站估计法由如下步骤构成:从数据发送站向期望的数据接收站发送用于估计传播信道信息的已知信号的步骤、数据接收站根据接收信号和已知信号的差分来估计下行线路的传播信道信息的步骤、以及数据接收站向数据发送站通知下行线路的传播信道信息的步骤。
以下,将在传播信道信息的估计中使用的已知信号称为“已知信号”。
另一方面,基站估计法由如下步骤构成:从数据接收站向数据发送站发送传播信道信息估计用的已知信号的步骤、数据发送站根据接收信号和已知信号的差分来估计上行线路的传播信道信息的步骤、以及数据发送站对上行线路的传播信道信息进行校正并估计下行线路的传播信道信息的步骤。
基站估计法不需要下行传播信道信息的通知,因此,是效率高的估计法。
前者的取得方法(终端站估计法)被称为显式、反馈(EFB:explicit Feedback)、波束形成(参照非专利文献3、条款.20.3.12.3)。显式、反馈、波束形成被IEEE802.11ac规范采用(参照非专利文献4)。
然而,在该传播信道信息估计方法中,数据接收站进行传播信道信息的通知。因此,额外需要用于进行通知的通信时间而实际的吞吐量降低的情况成为问题。
此外,传播信道信息伴随着数据发送站以及数据接收站进行移动以及周围的环境发生变化而变化。因此,在通信时间为规定时间以上的情况下,使用所估计的传播信道信息的时刻和经由传播信道实际上发送数据的时刻不同,因此,能够抑制数据接收站间的干扰的发送加权值的形成是困难的,作为其结果,MU-MIMO传输变得困难成为问题。
为了解决这些问题,在下行数据发送(从数据发送站向数据接收站的数据发送)和上行数据发送(从数据接收站向数据发送站的数据发送)中使用相同的频带的时分通信系统中,基于上行数据发送的传播信道信息来计算下行数据发送的发送加权值。该时分通信系统通过在下行数据发送中使用所计算的发送加权值的隐式、反馈、波束形成(IFB:Implicit Feedback Beamforming)技术(参照非专利文献3、条款.20.3.12.2)而省略传播信道信息的通知来提高实际的吞吐量。
现有技术文献
专利文献
非专利文献1:守倉正博、久保田周治(監修)“改訂三版802.11高速無線LAN教科書”,第206-280页,株式会社Impress R&D,2008年4月11日;
非专利文献2:Q. H. Spencer, A. L. Swindlehurst, and M. Haardt,“Zero-Forcing Methods for Downlink Spatial Multiplexing in Multiuser MIMOChannels”, IEEE Trans. Sig. Processing, vol. 52, no. 2, 2004年2月,第461-471页;
非专利文献3:Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and PhysicalLayer(PHY) Specifications, IEEE Std. 802.11-2012 ;
非专利文献4:Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and PhysicalLayer (PHY) Specifications, IEEE Std. 802.11ac, 2013年;
非专利文献5:H. Fukuzono, T. Murakami, R. Kudo, Y. Takatori, and M.Mizoguchi, “Weighted-combining calibration for implicit feedback beamformingon downlink multiuser MIMO systems,” in Proc. IEEE PiMRC13, 2013年9月,第846-850页。
发明内容
发明要解决的课题
然而,在隐式、反馈、波束形成技术中,需要高精度地校正示出上行数据发送的传播信道信息的上行传播信道信息和示出下行数据发送的传播信道信息的下行传播信道信息的不同。在该校正的精度低的情况下,存在吞吐量降低而通信的品质显著地劣化这样的问题。
如上所述,在MU-MIMO中,为了取得下行线路的传播信道信息而使用终端站估计法和基站估计法中的任一个估计法。在终端站估计法中,根据来自数据发送站的信号估计下行线路传播信道信息,因此,数据发送站生成的已知信号能够在数据发送站自身中生成。因此,通过发送MU-MIMO所需要的全部的子载波所对应的已知信号,从而能够取得全部的子载波所对应的下行线路的传播信道信息。
然而,在基站估计法中发送已知信号的是数据接收站,因此,未必限于在MU-MIMO中进行传输时所需要的全部的发送加权值所对应的子载波中生成已知信号。例如,在无线LAN系统中,以向后兼容性为目的,响应确认信号等控制信号有时排列4个20MHz频带,由此,以与以往规范的子载波配置(20MHz)具有兼容性的形式发送。
图39是示出利用80MHz的频带时的子载波配置的一个例子和利用20MHz×4的频带时的子载波配置的一个例子的图。各表格的行分别是“子载波号码”,“20MHz×4的配置”,“80MHz的配置”,各子载波中的已知信号的有无示出了“20MHz×4的配置”的情况和“80MHz的配置”的情况。在该图中,在涂抹的子载波中存在已知信号,在留白的子载波中不存在已知信号。
如该图所示,在利用80MHz的频带的情况和利用20MHz×4的频带的情况下,生成已知信号的子载波和未生成已知信号的子载波的配置不同。即,在数据接收站利用20MHz×4的频带来发送时,产生了存在数据发送站无法得到在利用MU-MIMO的传输时成为需要的传播信道信息的情况这样的问题。
示出上行数据发送的传播信道信息的上行传播信道信息和示出下行数据发送的传播信道信息的下行传播信道信息根据数据发送站和数据接收站的电路特性而不同。因此,在隐式、反馈、波束形成技术中,如上所述,在上行传播信道信息中需要对校正系数进行乘法运算的校正处理。已知只要使校正系数为与数据发送站中的发送侧的天线和接收侧的天线的电路特性的比成比例的值即可(参照非专利文献5)。
校正系数不依赖于数据发送站进行通信的数据接收站。此外,关于求取校正系数的顺序,只要数据发送站的各天线的电路特性不发生变化,则可以不重新执行。此外,由数据发送站进行的发送波束的形成很大地依赖于发送侧的传播信道信息(CSIT: CSI at thetransmitter,在发送器的CSI)的估计误差。
在使用隐式、反馈、波束形成的情况下,在数据发送站的传播信道信息中包含上行传播信道信息的估计误差和校正系数的估计误差两个估计误差。在校正系数的估计误差大的情况下,存在通信的品质显著地劣化这样的问题。
此外,在IEEE802.11ac规范等的MU-MIMO传输系统中应用隐式、反馈(IFB)、波束形成的情况下,存在以下所示的第一课题和第二课题。
第一课题:基于之前通信的确认信号(BA:Block ACKnowledgement,块确认)的上行传播信道信息的估计。
示出上行数据发送的传播信道信息的上行传播信道信息的估计能够利用之前通信的确认信号的训练前导码来进行。但是,在确认信号等控制帧利用40[MHz]、80[MHz]等多个20[MHz]的频道来进行MU-MIMO传输的情况下,以使采样频率降低来使信号处理功耗变小为目的,按照每个20[MHz]进行复制来传输的情况较多。即,确认信号等控制帧在“non-HTduplicate(非HT复制)”模式下发送的情况较多。
在该情况下,在保护频带部分中不存在训练信号,因此,数据发送站不能取得需要的上行传播信道信息。此外,在数据接收站具备多个天线的情况下,确认信号(BA)等控制帧与数据帧相比,不需要很短地进行空间复用传输,因此,通常使用得到稳定的传输品质的单天线传输(SISO: Single-Input Single-Output(单输入单输出)或SIMO: Single-InputMultiple-Output(单输入多输出))发送。
上行传播信道信息在数据接收站中对在MU-MIMO中使用的全部的天线是需要的。此外,关于利用隐式、反馈(IFB)的MU-MIMO传输的特性,在与数据发送站(基站装置)相比数据接收站(终端站装置)的发送功率不能较大地送出的情况下,上行传播信道信息的估计的信噪比 (SNR:Signal-to-Noise Ratio)变低,存在不能得到充分的信噪比的可能性。在提高传播信道信息的估计精度的方法中,存在将通过多个训练符号来估计的结果合成的方法(参照非专利文献3、条款.18.3.3)。
第二课题:基于显式、反馈(EFB)、波束形成的校正系数的计算。
数据发送站中的发送侧的天线和接收侧的天线的电路特性的比是基于传播信道(通信路径)的相反性将下行传播信道信息的响应除以上行传播信道信息的响应来得到的。在数据发送站得到了上行传播信道信息的响应和下行传播信道信息的响应的情况下,能够计算校正系数计算。
在显式、反馈(EFB)中,根据传播信道信息反馈(CSI-FB:Channel StateInformation – Feedback,信道状态信息-反馈)帧的训练前导码部分来得到上行传播信道信息。此外,在显式·反馈(EFB)中,根据传播信道信息反馈(CSI-FB)帧的数据部分来得到下行传播信道信息。
因此,数据发送站只要在校正系数的计算中利用显式、反馈、序列即可。在该情况下,存在课题(1)和课题(2)。课题(1)是数据接收站在发送和接收中使用不同的天线的情况。在该情况下,数据发送站不能利用传播信道的相反性,因此,不能计算校正系数。
课题(2)是数据接收站通过多个天线收发数据的情况。在该情况下,数据接收站有时为了不引起分组损失而通过单数的天线发送隐式、反馈(IFB)帧。
在MU-MIMO技术中,为了实现高的吞吐量,存在使用基站估计法的情况。如上所述,上行的传播所涉及的数据接收站的发送和数据发送站的接收的电路特性与下行的传播所涉及的数据发送站的发送和数据接收站的接收的电路特性不同。因此,在基站估计法中,上行传播信道信息和下行传播信道信息不同,需要进行对上行传播信道信息乘以校正系数的校正处理。然而,校正系数的估计误差根据电路特性的时间变化、上行传播信道信息和下行传播信道信息的估计误差而变大。在校正系数的估计误差大的情况下,存在通信的品质显著地劣化这样的问题。
本发明使鉴于前述的方面而完成的,其目的在于提供利用MIMO传输的通信的品质高的无线通信装置以及无线通信方法。
此外,本发明的目的在于提供即使在无法根据多个数据接收站对数据发送站(无线通信装置)发送的信号得到传播信道信息的情况下也能够取得在针对多个数据接收站的MU-MIMO(在同一时刻使用同一频带的空间复用传输)中成为需要的发送加权值的无线通信装置以及无线通信方法。
此外,本发明的目的在于提供能够将隐式、反馈、波束形成应用于MIMO传输系统的无线通信装置以及无线通信方法。
用于解决课题的方案
本发明的一个方式是一种无线通信装置,具备:指定部,生成针对其他无线通信装置指定收发的形式的形式指定信息;第一发送部,向所述其他无线通信装置无线发送所述形式指定信息;取得部,取得分组;传播信道估计部,基于所述分组来估计示出从所述其他无线通信装置向本无线通信装置的传播信道的上行传播信道信息;校正系数计算部,基于示出从所述本无线通信装置向所述其他无线通信装置的传播信道的下行传播信道信息和所述上行传播信道信息来计算校正系数;发送加权值计算部,基于所述校正系数和所述上行传播信道信息来计算发送加权值;以及第二发送部,基于所述发送加权值来向所述其他无线通信装置无线发送规定信号。
优选的是,所述指定部进行指定,以使对与需要的频带对应的所述上行传播信道信息的估计所对应的已知信号进行发送。
优选的是,所述指定部进行指定,以使使用与接收时相同的天线来发送与多个天线对应的所述上行传播信道信息的估计所对应的已知信号。
优选的是,所述指定部在所述其他无线通信装置经由多个天线接收信号的情况下将对所述下行传播信道信息进行通知的所述分组的帧的训练前导码的形式指定为能够估计所述多个天线所对应的所述上行传播信道信息的形式。
优选的是,所述指定部对发送的工作进行指定,以使所述其他无线通信装置在不分解的情况下发送所述其他无线通信装置所估计的所述下行传播信道信息。
优选的是,所述指定部对在收发中使用的天线进行指定,以使选择在计算所述校正系数的情况下的发送和接收中共同使用的天线。
优选的是,所述指定部在所述其他无线通信装置经由多个天线接收信号的情况下对发送的工作进行指定,以使按照每个天线发送包含所述下行传播信道信息的分组。
本发明的一个方式是一种无线通信方法,所述无线通信方法是无线通信装置中的无线通信方法,其中,具有:生成针对其他无线通信装置指定收发的形式的形式指定信息的步骤;向所述其他无线通信装置无线发送所述形式指定信息的步骤;取得分组的步骤;基于所述分组来估计示出从所述其他无线通信装置向本无线通信装置的传播信道的上行传播信道信息的步骤;基于示出从所述本无线通信装置向所述其他无线通信装置的传播信道的下行传播信道信息和所述上行传播信道信息来计算校正系数的步骤;基于所述校正系数和所述上行传播信道信息来计算发送加权值的步骤;以及基于所述发送加权值来向所述其他无线通信装置无线发送规定信号的步骤。
本发明的一个方式是一种无线通信装置,具备:传播信道估计部,基于示出从本无线通信装置向其他无线通信装置的传播信道的下行传播信道信息以及从所述其他无线通信装置接收的预先确定的信号来估计示出从所述其他无线通信装置向所述本无线通信装置的传播信道的第一上行传播信道信息;校正值计算部,基于所述下行传播信道信息和所述第一上行传播信道信息来计算临时校正值,对所述临时校正值乘以基于信道增益的加权来进行合成,由此,计算校正值;发送加权值计算部,基于所述校正值和所述第一上行传播信道信息或第二上行传播信道信息来计算发送加权值;以及发送部,利用基于所述发送加权值和所述第二上行传播信道信息而形成的波束来向所述其他无线通信装置无线发送规定信号。
优选的是,所述校正值计算部按照多个其他无线通信装置的天线的每一个计算多个临时校正值。
优选的是,所述传播信道估计部基于多个预先确定的信号来估计多个第一上行传播信道信息,所述校正值计算部基于多个下行传播信道信息和多个所述第一上行传播信道信息来计算多个临时校正值。
优选的是,所述发送部向所述本无线通信装置的外部发送所述第一上行传播信道信息、所述第二上行传播信道信息和所述下行传播信道信息的至少一个。
本发明的一个方式是一种无线通信方法,所述无线通信方法是无线通信装置中的无线通信方法,其中,具有:基于示出从本无线通信装置向其他无线通信装置的传播信道的下行传播信道信息以及从所述其他无线通信装置接收的预先确定的信号来估计示出从所述其他无线通信装置向所述本无线通信装置的传播信道的第一上行传播信道信息的步骤;通过基于所述下行传播信道信息和所述第一上行传播信道信息来计算临时校正值并对所述临时校正值乘以基于信道增益的加权来进行合成而计算校正值的步骤;基于所述校正值和所述第一上行传播信道信息或第二上行传播信道信息来计算发送加权值的步骤;以及利用基于所述发送加权值和所述第二上行传播信道信息而形成的波束来向所述其他无线通信装置无线发送规定信号的步骤。
本发明的一个方式是一种无线通信装置,具备:取得部,取得分组;传播信道估计部,基于所述分组来估计示出从其他无线通信装置向本无线通信装置的传播信道的上行传播信道信息;校正系数计算部,基于示出从所述本无线通信装置向所述其他无线通信装置的传播信道的下行传播信道信息和所述上行传播信道信息来计算第一校正系数;相关性处理部,基于所述第一校正系数的频率方向的相关性来决定第二校正系数;发送加权值计算部,基于所述第二校正系数和所述上行传播信道信息来计算发送加权值;以及发送部,基于所述发送加权值来向所述其他无线通信装置无线发送规定信号。
优选的是,所述相关性处理部基于在所述频率方向上预先确定的邻近的子载波所对应的所述第一校正系数的相关性所对应的加权来合成所述邻近的子载波所对应的所述第一校正系数,基于所合成的结果来决定所述第二校正系数。
优选的是,所述相关性处理部从在所述频率方向上预先确定的邻近的子载波所对应的所述第一校正系数之中选择信噪比最高的所述第一校正系数来作为所述第二校正系数。
优选的是,所述相关性处理部在接收信号强度比规定值小的情况下使在校正中利用的子载波的数目相对大。
本发明的一个方式是一种无线通信方法,所述无线通信方法是无线通信装置中的无线通信方法,其中,具有:取得分组的步骤;基于所述分组来估计示出从其他无线通信装置向本无线通信装置的传播信道的上行传播信道信息的步骤;基于示出从所述本无线通信装置向所述其他无线通信装置的传播信道的下行传播信道信息和所述上行传播信道信息来计算第一校正系数的步骤;基于所述第一校正系数的频率方向的相关性来决定第二校正系数的步骤;基于所述第二校正系数和所述上行传播信道信息来计算发送加权值的步骤;以及基于所述发送加权值来向所述其他无线通信装置无线发送规定信号的步骤。
本发明的一个方式是一种无线通信装置,具备:接收部,接收无线信号;解调部,对所述无线信号进行解调,生成与解调后的结果对应的解调信号;传播信道估计部,基于所述解调信号来估计示出从其他无线通信装置向本无线通信装置的传播信道的上行传播信道信息;校正系数计算部,基于示出从所述本无线通信装置向所述其他无线通信装置的传播信道的下行传播信道信息和所述上行传播信道信息来计算新校正系数来作为最近的校正系数;校正系数存储部,将所述新校正系数的历史存储为旧校正系数;校正系数更新部,基于所述新校正系数和所述旧校正系数来计算值计算用的校正系数;发送加权值计算部,基于所述值计算用的校正系数和所述上行传播信道信息来计算发送加权值;调制部,生成与对数据进行调制后的结果对应的调制信号;以及发送部,基于所述发送加权值来向所述其他无线通信装置无线发送基于所述调制信号的规定信号。
优选的是,所述无线通信装置具备第一决定部,所述第一决定部基于所述旧校正系数的变化来决定所述校正系数计算部计算所述新校正系数的定时。
优选的是,所述无线通信装置具备第二决定部,所述第二决定部基于由在所述本无线通信装置的属下的所述其他无线通信装置或不在所述本无线通信装置的属下的其他无线通信装置接收的规定信号的接收特性来决定所述校正系数计算部计算所述新校正系数的定时。
本发明的一个方式是一种无线通信方法,所述无线通信方法是无线通信装置中的无线通信方法,其中,具有:接收无线信号的步骤;对所述无线信号进行解调而生成与解调后的结果对应的解调信号的步骤;基于所述解调信号来估计示出从其他无线通信装置向本无线通信装置的传播信道的上行传播信道信息的步骤;基于示出从所述本无线通信装置向所述其他无线通信装置的传播信道的下行传播信道信息和所述上行传播信道信息来计算新校正系数来作为最近的校正系数的步骤;将所述新校正系数的历史存储为旧校正系数的步骤;基于所述新校正系数和所述旧校正系数来计算值计算用的校正系数的步骤;基于所述值计算用的校正系数和所述上行传播信道信息来计算发送加权值的步骤;生成与对数据进行调制后的结果对应的调制信号的步骤;以及基于所述发送加权值来向所述其他无线通信装置无线发送基于所述调制信号的规定信号的步骤。
本发明的一个方式是一种无线通信装置,在向多个其他无线通信装置发送数据时在同一时刻使用同一频带来进行空间复用传输,其中,所述无线通信装置具备:传播信道估计部,基于从所述其他无线通信装置接收的信号所包含的已知信号来估计所述同一频带所包含的子载波各自的传播信道信息即在所述其他无线通信装置与本无线通信装置之间的传播信道信息;传播信道内插部,基于所述传播信道估计部所估计的所述传播信道信息来对未得到传播信道信息的子载波的传播信道信息进行内插,输出所述传播信道估计部所估计的所述传播信道信息和内插后的所述传播信道信息,发送加权值计算部,基于所述传播信道内插部所输出的所述传播信道信息来计算发送加权值;以及发送部,将基于所述发送加权值计算部所计算的所述发送加权值而复用后的数据向多个所述其他无线通信装置发送。
优选的是,所述无线通信装置还具备:传播信道存储部,对所述传播信道估计部所估计的所述传播信道信息进行存储;以及传播信道相关性计算部,计算所述传播信道估计部所估计的所述传播信道信息和存储在所述传播信道存储部中的所述传播信道信息的相关值,所述传播信道内插部在基于从所述其他无线通信装置接收的所述信号对未得到传播信道信息的子载波的传播信道信息进行内插时,基于所述传播信道相关性计算部所计算的所述相关值来选择使用所述传播信道估计部所估计的所述传播信道信息来进行内插或者使用针对该子载波而存储在所述传播信道存储部中的传播信道信息和所述传播信道估计部所估计的所述传播信道信息来进行内插。
本发明的一个方式是一种无线通信装置,在向多个其他无线通信装置发送数据时在同一时刻使用同一频带来进行空间复用传输,其中,所述无线通信装置具备:传播信道估计部,基于从所述其他无线通信装置接收的信号所包含的已知信号来估计所述同一频带所包含的子载波各自的传播信道信息即在所述其他无线通信装置与本无线通信装置之间的传播信道信息;发送加权值计算部,基于所述传播信道估计部所估计的所述传播信道信息来计算发送加权值;发送加权内插部,基于所述发送加权值计算部所计算的所述发送加权值来对未得到发送加权值的子载波的发送加权值进行内插,输出所述发送加权值计算部所计算的所述发送加权值和内插后的所述发送加权值;以及发送部,将基于所述发送加权内插部所输出的所述发送加权值而复用后的数据向多个所述其他无线通信装置发送。
优选的是,所述无线通信装置还具备:发送加权存储部,对所述发送加权值计算部所计算的发送加权值进行存储;以及发送加权相关性计算部,计算所述发送加权值计算部所计算的所述发送加权值和存储在所述发送加权存储部中的所述发送加权值的相关值,所述发送加权内插部在基于从所述其他无线通信装置接收的所述信号来对未得到发送加权值的子载波的发送加权值进行内插时,基于所述发送加权相关性计算部所计算的所述相关值来选择使用所述发送加权值计算部所计算的所述发送加权值来进行内插或者使用针对该子载波而存储在所述发送加权存储部中的所述发送加权值和所述发送加权值计算部所计算的所述发送加权值来进行内插。
本发明的一个方式是一种无线通信方法,所述无线通信方法是在向多个其他无线通信装置发送数据时在同一时刻使用同一频带来进行空间复用传输的无线通信装置所进行的无线通信方法,其中,所述无线通信方法具有:传播信道估计步骤,基于从所述其他无线通信装置接收的信号所包含的已知信号来估计所述同一频带所包含的子载波各自的传播信道信息即在所述其他无线通信装置与本无线通信装置之间的传播信道信息;传播信道内插步骤,基于在所述传播信道估计步骤中估计的所述传播信道信息来对未得到传播信道信息的子载波的传播信道信息进行内插,输出在所述传播信道估计步骤中估计的所述传播信道信息和内插后的所述传播信道信息;发送加权值计算步骤,基于在所述传播信道内插步骤中输出的所述传播信道信息来计算发送加权值;以及发送步骤,将基于在所述发送加权值计算步骤中计算的所述发送加权值而复用后的数据向多个所述其他无线通信装置发送。
本发明的一个方式是一种无线通信方法,所述无线通信方法是在向多个其他无线通信装置发送数据时在同一时刻使用同一频带来进行空间复用传输的无线通信装置所进行的无线通信方法,其中,所述无线通信方法具有:传播信道估计步骤,基于从所述其他无线通信装置接收的信号所包含的已知信号来估计所述同一频带所包含的子载波各自的传播信道信息即在所述其他无线通信装置与本无线通信装置之间的传播信道信息;发送加权值计算步骤,基于在所述传播信道估计步骤中估计的所述传播信道信息来计算发送加权值;发送加权值内插步骤,基于在所述发送加权值计算步骤中计算的所述发送加权值来对未得到发送加权值的子载波的发送加权值进行内插,输出在所述发送加权值计算步骤中计算的所述发送加权值和内插后的所述发送加权值;以及发送步骤,将基于在所述发送加权值内插步骤中输出的所述发送加权值而复用后的数据向多个所述其他无线通信装置发送。
发明效果
根据本发明,指定部生成针对其他无线通信装置指定收发的形式的形式指定信息。第一发送部向其他无线通信装置无线发送形式指定信息。由此,无线通信装置以及无线通信方法能够将隐式、反馈、波束形成应用于MIMO传输系统。
此外,根据本发明,校正值计算部基于下行传播信道信息和第一上行传播信道信息来计算临时校正值,对临时校正值乘以基于信道增益的加权来进行合成,由此,计算校正值。由此,在无线通信装置以及无线通信方法中,利用MIMO传输的通信的品质高。
此外,根据本发明,相关性处理部基于第一校正系数的频率方向的相关性来决定第二校正系数。由此,在无线通信装置以及无线通信方法中,能够提高利用MIMO传输的通信的品质。
此外,根据本发明,校正系数更新部基于新校正系数和旧校正系数来计算值计算用的校正系数。发送加权值计算部基于值计算用的校正系数和上行传播信道信息来计算发送加权值。由此,在无线通信装置以及无线通信方法中,能够提高利用MU-MIMO传输的通信的品质。
此外,根据本发明,基于所得到的传播信道信息或发送加权值来对无法基于接收信号得到传播信道信息或发送加权值的子载波中的传播信道信息或发送加权值进行内插。由此,即使在无法根据从数据接收站接收的信号得到传播信道信息或发送加权值的情况下,也能够取得针对多个数据接收站的在同一时刻使用同一频带的空间复用传输中成为需要的传播信道信息以及发送加权值。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施方式中的利用SU-MIMO的无线通信系统的结构例的图。
图2是示出本发明的第一实施方式中的数据发送站的结构例的框图。
图3是示出本发明的第一实施方式中的数据接收站的结构例的框图。
图4是示出本发明的第一实施方式中的无线通信系统的工作顺序例的时间图。
图5是示出本发明的第二实施方式中的利用MU-MIMO的无线通信系统的结构例的图。
图6是示出本发明的第二实施方式中的无线通信系统的工作顺序例的时间图。
图7是示出本发明的第三实施方式中的利用网络控制的无线通信系统的结构例的图。
图8是示出本发明的第三实施方式中的无线通信系统的工作顺序例的时间图。
图9是示出本发明的第四~第九实施方式的无线通信系统的概要的图。
图10是示出第四实施方式中的数据发送站1100的结构例的框图。
图11是示出该实施方式中的数据接收站1200的结构例的框图。
图12是示出该实施方式中的无线通信系统的通信工作例的时间图。
图13是示出第五实施方式中的数据发送站1300的结构例的框图。
图14是示出第六实施方式中的数据发送站1400的结构例的框图。
图15是示出第七实施方式中的数据发送站1500的结构例的框图。
图16是示出第八实施方式中的数据发送站1600的结构例的框图。
图17是示出第九实施方式中的数据发送站1700的结构例的框图。
图18是示出本发明的第十实施方式中的利用MU-MIMO的无线通信系统的结构例的图。
图19是示出本发明的第十实施方式中的数据发送站的结构例的图。
图20是示出本发明的第十实施方式中的数据接收站的结构例的图。
图21是示出本发明的第十实施方式中的无线通信系统的工作顺序例的时间图。
图22是示出本发明的第十一实施方式中的利用MU-MIMO的无线通信系统的结构例的图。
图23是示出本发明的第十一实施方式中的数据发送站的结构例的图。
图24是示出本发明的第十一实施方式中的数据接收站的结构例的图。
图25是示出本发明的第十一实施方式中的无线通信系统的工作顺序例的时间图。
图26是说明本发明的第十一实施方式中的在80[MHz]频带中进行MU-MIMO传输的情况的图。
图27是说明本发明的第十一实施方式中的数据接收站通过多个天线进行接收的情况的图。
图28是示出本发明的第十二实施方式中的利用MU-MIMO的无线通信系统的结构例的图。
图29是示出本发明的第十二实施方式中的数据发送站的结构例的图。
图30是示出本发明的第十二实施方式中的数据接收站的结构例的图。
图31是示出本发明的第十二实施方式中的无线通信系统的工作顺序例的时间图。
图32是示出本发明的第十四实施方式中的数据发送站的结构例的图。
图33是示出本发明的第十四实施方式中的决定部的工作的流程图。
图34是示出本发明的第十五实施方式中的数据发送站的结构例的图。
图35是示出本发明的第十五实施方式中的数据接收站的结构例的图。
图36是示出本发明的第十五实施方式中的决定部的工作的流程图。
图37是示出本发明的第十六实施方式中的数据发送站的结构例的图。
图38是示出本发明的第十六实施方式中的决定部的工作的流程图。
图39是示出利用80MHz和20MHz×4的频带时的子载波配置的一个例子的图。
具体实施方式
[第一实施方式]
参照附图对本发明的第一实施方式详细地进行说明。在图1中,示出了利用SU-MIMO的无线通信系统的结构例。无线通信系统具备数据发送站100和数据接收站200。以下,将从数据发送站100向数据接收站200的方向称为“下行”。此外,将从数据接收站200向数据发送站100的方向称为“上行”。
数据接收站200也可以如数据接收站200-1、…、数据接收站200-m、…、数据接收站200-M那样是多个(M是2以上的整数)。但是,在第一实施方式中对SU-MIMO进行说明,因此,假设数据接收站200是1个(M=1)来进行说明。
数据发送站100生成无线分组。在所生成的无线分组中,也可以包含用于识别数据发送站100的标识符和用于识别数据接收站200的标识符。数据发送站100在与数据接收站200之间执行无线分组通信。该无线分组通信能够分为(i)校正步骤、(ii)上行信道估计步骤、以及(iii)下行数据发送步骤。
例如,该无线分组通信也可以是通过CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance:载波监听多路访问/冲突避免)方式来使用同一频道的通信。数据发送站100例如是无线LAN(Local Area Network,局域网)中的接入点(AP)。
数据接收站200(STA:Station,站)在与数据发送站100之间执行无线分组通信。数据接收站200是成为数据发送站100所生成的无线分组的接收地址的装置。数据接收站200例如是计算机、携带型的信息电子设备。
接着,说明数据发送站的结构例。
图2是示出数据发送站的结构例的框图。数据发送站100具备:天线102、接收部104、解调部109、传播信道估计部108、发送加权值计算部116、校正值计算部115、数据变换接口部110、信道估计信号生成部114、调制部105、加权运算部106、以及发送部103。
天线102在与数据接收站200之间收发示出无线分组的信号。以下,假设在数据发送站100中具备多个(N个)天线102来继续说明。即,在数据发送站100中具备天线102-n(n是1~N之中的任意的整数)。以下,关于对天线102-n的全部共同的事项,省略附图标记“-n”而记载为“天线102”。
在数据发送站100中按照每个天线102具备发送部103。从加权运算部106向发送部103-n(n是1~N之中的任意的整数)输入下行发送的示出无线分组的信号。以下,关于对发送部103-n的全部共同的事项,省略附图标记“-n”而记载为“发送部103”。
发送部103将下行发送的示出无线分组的信号的频率变换为由无线通信系统规定的规定的频率。此外,发送部103执行下行发送的示出无线分组的信号的发送功率的调整等,向天线102-n输出下行发送的示出无线分组的信号。
在数据发送站100中按照每个天线102具备接收部104。接收部104-n(n是1~N之中的任意的整数)将经由天线102-n上行接收的示出无线分组的信号的频率变换为规定的频率。此外,接收部104-n执行上行接收的示出无线分组的信号的接收功率的调整等,将示出无线分组的信号向解调部109输出。以下,关于对接收部104-n的全部共同的事项,省略附图标记“-n”而记载为“接收部104”。
从接收部104-n向解调部109输入上行接收的示出无线分组的信号。解调部109对上行接收的示出无线分组的信号施行解调处理。解调部109将解调后的示出无线分组的信号向传播信道估计部108、校正值计算部115、以及数据变换接口部110输出。在此,在解调后的示出无线分组的信号为上行发送的传播信道信息反馈(CSI-FB:Channel StateInformation-Feedback,信道状态信息-反馈)的情况下,解调部109将下行传播信道信息向校正值计算部115输出。
从解调部109向传播信道估计部108输入解调后的示出无线分组的信号。在解调后的示出无线分组的信号中例如存在传播信道信息反馈(CSI-FB)。传播信道估计部108基于传播信道信息反馈的前导码(preamble)(预先确定的信号)来估计上行传播信道信息,将所估计的上行传播信道信息向校正值计算部115和发送加权值计算部116输出。
此外,在解调后的示出无线分组的信号中例如存在上行发送的传播信道估计信号(空、数据、分组(NDP))。传播信道估计部108基于上行发送的传播信道估计信号来估计上行传播信道信息,将所估计的上行传播信道信息向校正值计算部115和发送加权值计算部116输出。
从解调部109向校正值计算部115输入所估计的下行传播信道信息。此外,从传播信道估计部108向校正值计算部115输入所估计的上行传播信道信息。校正值计算部115基于上行传播信道信息和下行传播信道信息来计算用于对上行传播信道信息和下行传播信道信息的不同进行校正的校正值。校正值计算部115向发送加权值计算部116输出示出校正值的信息。
从传播信道估计部108向发送加权值计算部116输入所估计的上行传播信道信息。此外,从校正值计算部115向发送加权值计算部116输入示出校正值的信息。发送加权值计算部116基于所估计的上行传播信道信息和示出校正值的信息来计算发送加权值(发送权重),将示出发送加权值的信息向加权运算部106输出。
在此,作为计算发送加权值的方法,也可以使用作为利用线性运算的方法的ZF(Zero Forcing,迫零)法、MMSE(Minimum Mean Squared Error,最小均方误差)法等。此外,作为计算发送加权值的方法,也可以使用作为利用非线性运算的方法的THP(TomlinsonHarashima Precoding,汤姆林森哈拉希玛预编码)法、VP(Vector Perturbation,矢量微扰)法等。
从解调部109向数据变换接口部110输入解调后的示出无线分组的信号。数据变换接口部110位于物理层和介质访问控制层的边界。数据变换接口部110将解调后的无线分组变换为规定的形式的数据分组,将示出变换后的数据分组的信号向外部的网络(不图示)发送。
此外,数据变换接口部110从外部的网络(不图示)接收示出规定的形式的数据分组的信号。数据变换接口部110将从外部的网络(不图示)接收的示出数据分组的信号变换为规定的数据信号,将变换后的数据信号向调制部105输出。
信道估计信号生成部114生成用于估计传播信道信息的传播信道估计信号(NDP),并将传播信道估计信号向调制部105输出。在此,假设传播信道估计信号为已知信号。
从数据变换接口部110向调制部105输入变换后的数据信号。此外,从信道估计信号生成部114向调制部105输入传播信道估计信号。调制部105将变换后的数据信号调制为示出无线分组的信号,将调制后的示出无线分组的信号向加权运算部106输出。此外,调制部105将传播信道估计信号调制为示出无线分组的信号,将调制后的示出无线分组的信号向加权运算部106输出也可。
从调制部105向加权运算部106输入调制后的示出无线分组的信号。此外,从发送加权值计算部116向加权运算部106输入示出发送加权值的信息。加权运算部106对调制后的示出无线分组的信号乘以发送加权值(加权合成),由此,生成下行发送的示出无线分组的信号。加权运算部106将下行发送的示出无线分组的信号向发送部103-n输出。
接着,说明数据接收站的结构例。
图3是示出数据接收站的结构例的框图。数据接收站200具备:天线202、发送部203、接收部204、调制部205、传播信道估计部208、解调部209、数据变换接口部210、以及信道估计信号生成部214。
天线202在与数据发送站100之间收发示出无线分组的信号。以下,假设在数据接收站200中具备1个天线202来继续说明。
从调制部205向发送部203输入上行发送的示出无线分组的信号。发送部203将上行发送的示出无线分组的信号的频率变换为由无线通信系统规定的规定的频率。此外,发送部203执行上行发送的示出无线分组的信号的发送功率的调整等,将上行发送的示出无线分组的信号向天线202输出。
接收部204将经由天线202下行接收的示出无线分组的信号的频率变换为规定的频率。此外,接收部204执行下行接收的示出无线分组的信号的接收功率的调整等,将示出无线分组的信号向解调部209输出。
从接收部204向解调部209输入下行接收的示出无线分组的信号。解调部209对下行接收的示出无线分组的信号施行解调处理。解调部209将解调后的示出无线分组的信号向传播信道估计部208和数据变换接口部210输出。
从解调部209向数据变换接口部210输入解调后的示出无线分组的信号。数据变换接口部210位于物理层和介质访问控制层的边界。数据变换接口部210将解调后的无线分组变换为规定的形式的数据分组,并将示出变换后的数据分组的信号向外部的网络(不图示)发送。
再有,数据变换接口部210也可以从外部的网络(不图示)接收示出规定的形式的数据分组的信号。数据变换接口部210也可以将从外部的网络(不图示)接收的示出数据分组的信号变换为规定的数据信号,并将变换后的数据信号向调制部205输出。
从解调部209向传播信道估计部208输入解调后的示出无线分组的信号。在解调后的示出无线分组的信号中例如存在下行发送的传播信道估计信号(NDP)。传播信道估计部208将下行发送的传播信道估计信号和预先确定的传播信道估计信号相比较。传播信道估计部208基于该比较结果来估计下行传播信道信息,并将所估计的下行传播信道信息向调制部205输出。
信道估计信号生成部214生成传播信道估计信号,并将传播信道估计信号向调制部205输出。假设传播信道估计信号为已知信号。
从信道估计信号生成部214向调制部205输入传播信道估计信号。此外,从传播信道估计部208向调制部205输入所估计的下行传播信道信息。调制部205将变换后的数据信号调制为示出无线分组的信号,并将调制后的示出无线分组的信号向发送部203输出。
此外,调制部205将传播信道估计信号(NDP)调制为示出无线分组的信号,并将调制后的示出无线分组的信号向发送部203输出。调制部205将所估计的下行传播信道信息调制为示出无线分组的信号,并将调制后的示出无线分组的信号(CSI-FB)向发送部203输出。
接着,说明无线通信系统的工作顺序的例子。
图4是示出无线通信系统的工作顺序例的时间图。该时间图所示的无线分组通信能够分为(i)校正步骤、(ii)上行信道估计步骤、以及(iii)下行数据发送步骤。再有,重复执行该时间图所示的工作顺序。
在图4中,在校正步骤中包含步骤S1和S2。此外,在上行信道估计步骤中包含步骤S3。此外,在下行数据发送步骤中包含步骤S4和S5。
(步骤S1)数据发送站100的天线102-n(参照图2)将传播信道估计信号(NDP)(训练信号)向数据接收站200发送。
(步骤S2)数据接收站200的天线202(参照图3)将传播信道信息反馈(CSI-FB)向数据发送站100发送。解调部109(参照图2)基于解调后的传播信道信息反馈来估计下行传播信道信息。解调部109将所估计的下行传播信道信息向校正值计算部115输出。
传播信道估计部108(参照图2)基于传播信道信息反馈(CSI-FB)的前导码来估计上行传播信道信息,并将所估计的上行传播信道信息向校正值计算部115和发送加权值计算部116输出。
从解调部109向校正值计算部115(参照图2)输入下行传播信道信息。此外,从传播信道估计部108向校正值计算部115输入上行传播信道信息。校正值计算部115(参照图2)基于上行传播信道信息和下行传播信道信息来计算用于对上行传播信道信息和下行传播信道信息的不同进行校正的校正值C。
使用式(1)来表示下行传播信道信息HD
[数式1]
在此,GRS示出数据接收站200的接收部204和天线202的特性。H示出空中的传播信道信息的响应(通信路径响应)。此外,GTA示出数据发送站100的发送部103和天线102的特性。使用式(2)来表示GTA
[数式2]
此外,使用式(3)来表示上行传播信道信息HU
[数式3]
在此,GTS示出数据接收站200的发送部203和天线202的特性。此外,GRA示出数据发送站100的接收部104和天线102的特性。式(3)所示的[GRAHGTS]的右上角的T表示转置。使用式(4)来表示GRA
[数式4]
校正值计算部115基于下行传播信道信息HD和上行传播信道信息HU来计算校正值C。使用式(5)来表示校正值C。
[数式5]
再有,校正值计算部115在规定期间(例如,图4所示的校正步骤)的无线分组通信中重复(例如,M次)发送传播信道估计信号(利用时间分集),由此,也能够得到高精度的校正值C。
从传播信道估计部108向发送加权值计算部116输入上行传播信道信息HU。此外,从校正值计算部115向发送加权值计算部116输入示出校正值C的信息。发送加权值计算部116如式(6)所示那样对上行传播信道信息HU从右乘以校正值C。
[数式6]
发送加权值计算部116基于该乘法运算后的信息HU’来计算发送加权值,并将示出发送加权值的信息向加权运算部106输出。在此,关于校正值C,只要使β为任意的复数并且满足“cn=β(gTA,n/gRA,n)”(n是1~N之中的任意的整数)即可。
使用式(7)来表示数据接收站200的每个天线202的临时校正值cn (m)
[数式7]
在此,hD,m,n0是下行传播信道信息HD的分量(参照式(1))之中的利用第m个(在第一实施方式中m=1)数据接收站200-m的接收部204和天线202以及数据发送站100的第n0个发送部103-n0和天线102-n0的分量。再有,第n0个天线102-n0为参照天线。
此外,hD,m,n是下行传播信道信息HD的分量之中的利用第m个(在第一实施方式中m=1)数据接收站200-m的接收部204和天线202以及数据发送站100的第n个发送部103-n和天线102-n的分量。
此外,hU,m,n0是上行传播信道信息HU的分量(参照式(3))之中的利用第m个(在第一实施方式中m=1)数据接收站200-m的接收部204和天线202以及数据发送站100的第n0个发送部103-n0和天线102-n0的分量。
此外,hU,m,n是上行传播信道信息HU的分量之中的根据第m个(在第一实施方式中m=1)数据接收站200-m的接收部204和天线202以及数据发送站100的第n个发送部103-n和天线102-n的分量。
发送加权值计算部116(参照图2)基于所估计的上行传播信道信息和校正值C来计算发送加权值(发送权重),并将示出发送加权值的信息向加权运算部106输出。发送加权值计算部116基于高精度的校正值C来计算发送加权值,因此,能够计算高精度的发送加权值。
加权运算部106(参照图2)对调制后的示出无线分组的信号乘以发送加权值(加权合成),由此,生成下行发送的示出无线分组的信号。
在此,临时校正值cn (m)(参照式(7))仅考虑数据发送站100的特性(天线102和电路的特性),不考虑M个(在第一实施方式中M=1)数据接收站200的特性的不同。这是因为,通过利用使用波束形成(beamforming)发送的传播信道估计信号(NDP)的基于传播信道信息反馈(CSI-FB)的上行传播信道信息的估计,数据接收站200的特性能够与传播信道信息一起估计。即,加权运算部106能够选择发送天线和参照天线,以使消除数据接收站200的收发电路的响应分量。
被M个(在第一实施方式中M=1)数据接收站200的特性所影响的校正值C的分量cn(参照式(5))除去噪声分量而应该为相同的值。因此,校正值计算部115基于加权an (m)来加权合成临时校正值cn (m),由此,能够得到高精度的校正值C的分量cn。作为一个例子,使用式(8)来表示校正值C的分量cn
[数式8]
在此,作为一个例子,使用式(9)来表示加权an (m)
[数式9]
使用式(9)来表示的加权an (m)是基于每个信道增益的加权法。该加权法使可靠度高的校正值(最佳的校正值)优先,因此,能够提高精度。
此外,作为一个例子,也可以使用式(10)来表示加权an (m)。使用式(10)来表示的加权an (m)是基于信道增益的加权法。
[数式10]
(步骤S3)数据接收站200的天线202向数据发送站100发送传播信道估计信号(NDP)。
(步骤S4)传播信道估计部108(参照图2)为了发送下行数据而基于传播信道估计信号来估计上行传播信道信息。发送加权值计算部116(参照图2)基于所估计的上行传播信道信息和示出校正值C的信息来计算发送加权值(发送权重),并将示出发送加权值的信息向加权运算部106输出。加权运算部106(参照图2)对调制后的示出无线分组的信号乘以发送加权值(加权合成)。
发送部103执行下行发送的示出无线分组的信号的发送功率的调整等,将下行发送的示出无线分组的信号向天线102-n输出。天线102通过空间复用发送将下行发送的示出无线分组(在图4中为数据1)的信号向数据接收站200发送。
(步骤S5)数据接收站200在解调部209(参照图3)对下行发送的示出无线分组(在图4中为数据1)的信号无误地进行了解码的情况下,将规定的确认信号(BA:BlockAcknowledgement,块确认)向数据发送站100发送。
如以上那样,数据发送站100(无线通信装置)具备:基于示出从数据发送站100向数据接收站200(其他的无线通信装置)的传播信道的下行传播信道信息以及从数据接收站200接收的预先确定的信号(例如,前导码)来估计示出从数据接收站200向数据发送站100的传播信道的第一上行传播信道信息的传播信道估计部108、通过基于下行传播信道信息和第一上行传播信道信息(在校正步骤中估计)来计算临时校正值cn (m)并且对临时校正值cn (m)乘以基于信道增益的加权an (m)来进行合成(例如,参照式(8))而计算校正值C(例如,参照式(5))的校正值计算部115、基于校正值C和第一上行传播信道信息或第二上行传播信道信息(在校正步骤中估计或在上行信道估计步骤中估计)来计算发送加权值的发送加权值计算部116、以及利用基于发送加权值和第二上行传播信道信息(在上行信道估计步骤中估计)而形成的波束来向数据接收站200无线发送规定信号的发送部103。
无线通信系统具备:基于示出从数据发送站100向数据接收站200的传播信道的下行传播信道信息以及从数据接收站200接收的预先确定的信号来估计示出从数据接收站200向数据发送站100的传播信道的第一上行传播信道信息的数据发送站100的传播信道估计部108、通过基于下行传播信道信息和第一上行传播信道信息来计算临时校正值并且对临时校正值乘以基于信道增益的加权来进行合成而计算校正值的数据发送站100的校正值计算部115、基于校正值和第一上行传播信道信息或第二上行传播信道信息来计算发送加权值的数据发送站100的发送加权值计算部116、以及利用基于发送加权值和第二上行传播信道信息而形成的波束来向数据接收站200无线发送规定信号的数据发送站100的发送部103。
本实施方式的无线通信方法是无线通信装置中的无线通信方法,所述无线通信方法具有:传播信道估计部108基于示出从本无线通信装置向其他无线通信装置的传播信道的下行传播信道信息以及从其他无线通信装置接收的预先确定的信号来估计示出从其他无线通信装置向本无线通信装置的传播信道的第一上行传播信道信息的步骤、校正值计算部115通过基于下行传播信道信息和第一上行传播信道信息来计算临时校正值并且对临时校正值乘以基于信道增益的加权来进行合成而计算校正值的步骤、发送加权值计算部116基于校正值和第一上行传播信道信息或第二上行传播信道信息来计算发送加权值的步骤、以及发送部103利用基于发送加权值和第二上行传播信道信息而形成的波束来向其他无线通信装置无线发送规定信号的步骤。
根据该结构,校正值计算部115基于下行传播信道信息和第一上行传播信道信息(在校正步骤中估计)来计算临时校正值cn (m)并且对临时校正值cn (m)乘以基于信道增益的加权an (m)来进行合成,由此,计算校正值C。
由此,关于第一实施方式的无线通信装置、无线通信系统以及无线通信方法,利用SU-MIMO传输的通信的品质高。
即,第一实施方式的无线通信系统基于上行传播信道信息来计算发送加权值,基于所计算的发送加权值来执行SU-MIMO传输。第一实施方式的无线通信系统基于数据发送站100与数据接收站200的特性差信息来校正传播信道信息,由此,能够提高实际的吞吐量(throughput)。
在隐式、反馈、波束形成技术中,在基于上行传播信道信息来计算下行传播信道信息时,对上行传播信道信息和下行传播信道信息的不同进行校正。像这样,第一实施方式的无线通信系统并不仅仅公平地处理根据数据接收站200的临时校正值(例如,利用时间分集的临时校正值),因此,不会被估计精度低的临时校正值影响而使校正值C的精度劣化。
第一实施方式的无线通信系统在计算校正值C时基于信道增益来对数据接收站200进行加权。在此,第一实施方式的无线通信系统如上述那样利用时间分集也可。由此,第一实施方式的无线通信系统基于加权an (m)使可靠度高的临时校正值cn (m)优先来计算高精度的校正值C,由此,能够提高SU-MIMO中的通信品质。
传播信道估计部108也可以基于多个预先确定的信号(例如,前导码)来估计多个第一上行传播信道信息。校正值计算部115也可以基于多个下行传播信道信息和多个第一上行传播信道信息来计算多个临时校正值。
即,无线通信系统也可以通过时间性重复地传送已知信号(利用时间分集)来取得临时校正值。
发送加权值计算部116也可以在第二上行传播信道信息被估计之前(校正步骤)基于第一上行传播信道信息来计算发送加权值。
即,在数据发送站100计算校正值时,无线通信系统也可以在校正步骤时执行用于消除数据接收站200的收发电路响应分量的发送天线和参照天线的选择来利用最佳的校正值。
发送加权值计算部116也可以在第二上行传播信道信息被估计时(上行信道估计步骤)基于第二上行传播信道信息来计算发送加权值。
即,无线通信系统也可以在上行信道估计步骤时执行最佳的发送天线和参照天线的选择。
[第二实施方式]
在第二实施方式中,数据接收站为多个(为多用户)的方面与第一实施方式不同。在第二实施方式中,仅对与第一实施方式的不同点进行说明。
图5是示出利用MU-MIMO的无线通信系统的结构例的图。无线通信系统具备数据发送站100和数据接收站200-1~200-M。
在第二实施方式中,假设数据接收站200为M个来继续说明。以下,关于对数据接收站200-m的全部共同的事项,省略附图标记“-m”而记载为“数据接收站200”。
数据发送站100生成无线分组。在所生成的无线分组中也可以包含用于识别数据发送站100的标识符和用于识别数据接收站200-1~200-M的标识符。
数据发送站100在与数据接收站200-1~200-M之间执行无线分组通信。该无线分组通信能够分为(i)校正步骤、(ii)上行信道估计步骤、以及(iii)下行数据发送步骤。例如,该无线分组通信也可以是通过CSMA/CA方式使用同一频道的通信。
数据接收站200在与数据发送站100之间执行无线分组通信。数据接收站200是成为数据发送站100所生成的无线分组的接收地址的装置。数据接收站200例如是计算机、携带型的信息电子设备。
图6是示出无线通信系统的工作顺序例的时间图。该时间图所示的无线分组通信能够分为(i)校正步骤、(ii)上行信道估计步骤、以及(iii)下行数据发送步骤。再有,重复执行该时间图所示的工作顺序。
在图6中,在校正步骤中包含步骤Sa1和Sa2。此外,在上行信道估计步骤中包含步骤Sa3。此外,在下行数据发送步骤中包含步骤Sa4~Sa7。
(步骤Sa1)数据发送站100的天线102-n(参照图2)将传播信道估计信号(NDP)(训练信号)向数据接收站200-1~200-M发送。
(步骤Sa2)数据接收站200-1~200-M的各天线202(参照图3)将传播信道信息反馈(CSI-FB)向数据发送站100发送。解调部109(参照图2)基于从数据接收站200的任一个或全部接收而解调后的传播信道信息反馈来估计数据接收站200的任一个或全部的下行传播信道信息。解调部109将数据接收站200的任一个或全部的所估计的下行传播信道信息向校正值计算部115输出。
传播信道估计部108(参照图2)基于数据接收站200的任一个或全部的传播信道信息反馈(CSI-FB)的前导码来估计上行传播信道信息,将数据接收站200的任一个或全部的所估计的上行传播信道信息向校正值计算部115和发送加权值计算部116输出。
从解调部109向校正值计算部115输入数据接收站200的任一个或全部的所估计的下行传播信道信息。此外,从传播信道估计部108向校正值计算部115输入数据接收站200的任一个或全部的所估计的上行传播信道信息。
校正值计算部115基于数据接收站200的任一个或全部的上行传播信道信息和数据接收站200的任一个或全部的下行传播信道信息来计算用于对上行传播信道信息和下行传播信道信息的不同进行校正的校正值。校正值计算部115将示出校正值的信息向发送加权值计算部116输出。
从传播信道估计部108向发送加权值计算部116输入数据接收站200的任一个或全部的所估计的上行传播信道信息。此外,从校正值计算部115向发送加权值计算部116输入示出校正值的信息。
发送加权值计算部116基于数据接收站200的任一个或全部的所估计的上行传播信道信息和示出校正值的信息来计算发送加权值(发送权重),并将示出发送加权值的信息向加权运算部106输出。
数据发送站100的天线数量为N个,因此,对于式(7),关于数据发送站100的参照天线(第n0个天线),考虑N种。同样地,式(8)所示的校正值C的分量cn也能够进行N种计算。
校正值计算部115在校正步骤中选择N种校正值C的分量cn之中的最高精度的校正值C的分量cn。关于该选择的方法,例如也可以是数据发送站100执行在数据接收站200中为空信号的波束形成来选择其功率最接近值0的分量的方法。
(步骤Sa3)数据接收站200-1~200-M的各天线202向数据发送站100发送传播信道估计信号(NDP)。校正值计算部115针对式(7)选择N种参照天线(第n0个天线)。
(步骤Sa4)数据发送站100的发送部103执行下行发送的示出无线分组的信号的发送功率的调整等,将下行发送的示出无线分组的信号向天线102-n输出。天线102通过空间复用发送将下行发送的示出无线分组(在图6中为数据1和数据2)的信号向数据接收站200-1~200-M发送。
(步骤Sa5)数据接收站200-1在解调部209(参照图3)对下行发送的示出无线分组(在图6中为数据1或数据2)的信号无误地进行了解码的情况下,将规定的确认信号(BA)向数据发送站100发送。
(步骤Sa6)数据发送站100的发送部103将用于请求规定的确认信号的信号(BAR:BA request,BA 请求)向数据接收站200-M发送。针对数据接收站200-2~200-(M-1),也是同样的。
(步骤Sa7)数据接收站200-M在解调部209(参照图3)对下行发送的示出无线分组(在图6中为数据1或数据2)的信号无误地进行了解码的情况下,将规定的确认信号(BA)向数据发送站100发送。针对数据接收站200-2~200-(M-1),也是同样的。
如以上那样,数据发送站100(无线通信装置)具备:基于示出从数据发送站100向数据接收站200-m的传播信道的下行传播信道信息以及从数据接收站200-m接收的预先确定的信号(例如,前导码)来估计示出从数据接收站200向数据发送站100的传播信道的第一上行传播信道信息的传播信道估计部108、通过基于下行传播信道信息和第一上行传播信道信息(在校正步骤中估计)来计算临时校正值cn (m)并且对临时校正值cn (m)乘以基于信道增益的加权an (m)来进行合成而计算校正值C的校正值计算部115、基于校正值C和第一上行传播信道信息或第二上行传播信道信息(在校正步骤中估计或在上行信道估计步骤中估计)来计算发送加权值的发送加权值计算部116、以及利用基于发送加权值和第二上行传播信道信息(在上行信道估计步骤中估计)而形成的波束来向数据接收站200-m无线发送规定信号的发送部103。
无线通信系统具备:基于示出从数据发送站100向数据接收站200的传播信道的下行传播信道信息以及从数据接收站200接收的预先确定的信号来估计示出从数据接收站200向数据发送站100的传播信道的第一上行传播信道信息的数据发送站100的传播信道估计部108、通过基于下行传播信道信息和第一上行传播信道信息来计算临时校正值并且对临时校正值乘以基于信道增益的加权来进行合成而计算校正值的数据发送站100的校正值计算部115、基于校正值和第一上行传播信道信息或第二上行传播信道信息来计算发送加权值的数据发送站100的发送加权值计算部116、以及利用基于发送加权值和第二上行传播信道信息而形成的波束来向数据接收站200无线发送规定信号的数据发送站100的发送部。
本实施方式的无线通信方法是无线通信装置中的无线通信方法,所述无线通信方法具有:传播信道估计部108基于示出从本无线通信装置向其他无线通信装置的传播信道的下行传播信道信息以及从其他无线通信装置接收的预先确定的信号来估计示出从其他无线通信装置向本无线通信装置的传播信道的第一上行传播信道信息的步骤、校正值计算部115通过基于下行传播信道信息和第一上行传播信道信息来计算临时校正值并且对临时校正值乘以基于信道增益的加权来进行合成而计算校正值的步骤、发送加权值计算部116基于校正值和第一上行传播信道信息或第二上行传播信道信息来计算发送加权值的步骤、以及发送部103利用基于发送加权值和第二上行传播信道信息而形成的波束来向其他无线通信装置无线发送规定信号的步骤。
根据该结构,校正值计算部115基于下行传播信道信息和第一上行传播信道信息(在校正步骤中估计)来计算临时校正值cn (m)并且对临时校正值cn (m)乘以基于信道增益的加权an (m)来进行合成,由此,计算校正值C。
由此,关于第二实施方式的无线通信装置、无线通信系统以及无线通信方法,利用MU-MIMO传输的通信的品质高。
即,第二实施方式的无线通信系统基于上行传播信道信息来计算发送加权值,基于所计算的发送加权值来执行MU-MIMO传输。第二实施方式的无线通信系统基于数据发送站100与数据接收站200-m的特性差信息来校正传播信道信息,由此,能够提高实际的吞吐量。
在隐式、反馈、波束形成技术中,在基于上行传播信道信息来计算下行传播信道信息时,对上行传播信道信息和下行传播信道信息的不同进行校正。像这样,第二实施方式的无线通信系统并不仅仅公平地处理根据数据接收站200-m的临时校正值,因此,不会被估计精度低的临时校正值影响而使校正值C的精度劣化。
第二实施方式的无线通信系统在计算校正值C时基于信道增益来对数据接收站200-m进行加权。在此,第二实施方式的无线通信系统如上述那样利用时间分集也可。由此,第二实施方式的无线通信系统基于加权an (m)使可靠度高的临时校正值cn (m)优先来计算高精度的校正值C,能够进一步提高MU-MIMO中的通信品质。
此外,校正值计算部115也可以按照多个其他无线通信装置的天线的每一个计算多个临时校正值。
即,在无线通信系统中,数据发送站也可以按照对象站侧的多个天线的每一个取得临时校正值。
[第三实施方式]
在第三实施方式中,无线通信系统具备网络控制服务器的方面与第一实施方式和第二实施方式不同。在第三实施方式中,仅对与第一实施方式和第二实施方式的不同点进行说明。
图7是示出利用网络控制的无线通信系统的结构例的框图。无线通信系统具备数据发送站100-1~100-2、数据接收站200-1~200-M、以及网络控制服务器300(服务器装置)。
数据发送站100-1被固定设置,并且,将上行传播信道信息和下行传播信道信息向网络控制服务器300发送。数据发送站100-1从网络控制服务器300接收示出校正值C的信息或示出发送加权值的信息。
数据发送站100-2被固定设置,并且,将上行传播信道信息和下行传播信道信息向网络控制服务器300发送。数据发送站100-2从网络控制服务器300接收示出校正值C的信息或示出发送加权值的信息。
网络控制服务器300与数据发送站100-1和数据发送站100-2以有线来连接。网络控制服务器300在数据发送站100-1和数据发送站100-2之间中继数据通信。
从数据发送站100-1和数据发送站100-2向网络控制服务器300输入上行传播信道信息和下行传播信道信息。网络控制服务器300与校正值计算部115(参照图2)同样地基于上行传播信道信息和下行传播信道信息来计算校正值C。
网络控制服务器300计算发送加权值(发送权重)。然后,网络控制服务器300将示出校正值C的信息或示出发送加权值的信息向数据发送站100-1以及数据发送站100-2通知。
图8是示出无线通信系统的工作顺序例的时间图。该时间图所示的无线分组通信能够分为(i)校正步骤、(ii)上行信道估计步骤、以及(iii)下行数据发送步骤。再有,重复执行该时间图所示的工作顺序。
在图8中,在校正步骤中包含步骤Sb1~步骤Sb3。此外,在上行信道估计步骤中包含步骤Sb4。此外,在下行数据发送步骤中包含步骤Sb5~Sb8。
步骤Sb1以及Sb2与第二实施方式的图6所示的步骤Sa1以及Sa2相同。但是,在此情况下,在数据发送站100-1和数据发送站100-2之间进行信息(传播信道估计信号NDP)的通知。
(步骤Sb3)网络控制服务器300计算校正值C和发送加权值,并且,向数据发送站100-1和数据发送站100-2通知示出校正值C的信息或示出发送加权值的信息。
步骤Sb4~Sb8与第二实施方式的图6所示的步骤Sa3~Sa7相同。
根据以上,数据发送站100的发送部103向网络控制服务器300发送下行传播信道信息、第一上行传播信道信息和第二上行传播信道信息的至少一个。即,无线通信系统在数据发送站100-1和数据发送站100-2之间互相收发已知信号,经由网络控制服务器300对所得到的信道估计值的通知进行通信。根据本实施方式的无线通信装置、无线通信系统以及无线通信方法,网络控制服务器300能够利用伴随着通知上行传播信道信息和下行传播信道信息的压缩误差来提高校正值C的估计精度。
以下,参照附图来说明本发明的第四~第九实施方式中的无线通信装置以及无线通信方法。在以下说明的无线通信系统中,作为无线通信装置的数据发送站取得来自数据接收站的在上行线路的传输中使用的子载波的传播信道信息或发送加权值。数据发送站基于所取得的传播信道信息或发送加权值来对取得了传播信道信息或发送加权值的子载波以外的子载波中的传播信道信息或发送加权值进行内插。数据发送站在下行线路中的MU-MIMO传输中对内插而得到的传播信道信息或发送加权值进行利用。
图9是示出本发明的第四~第九实施方式的无线通信系统的概要的图。如该图所示,无线通信系统具备数据发送站1100以及与数据发送站1100进行无线分组通信的数据接收站1200-1和数据接收站1200-2。数据发送站1100以及数据接收站1200-1和数据接收站1200-2使用CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance;载波监听多路访问/冲突避免)方式使用同一频道来进行无线分组通信。数据发送站1100在向数据接收站1200-1和数据接收站1200-2发送数据时进行在同一时刻使用同一频带的空间复用传输(MU-MIMO)。
在无线分组通信中收发的无线分组中包含示出发送站和接收地址站的标识符。在此,发送站是生成并发送无线分组的装置。接收地址站是成为无线分组的接收地址的装置。例如,数据发送站1100是无线LAN中的接入点等,数据接收站1200-1和数据接收站1200-2是无线LAN中的计算机、携带型的信息电子设备等。在图9中,示出了无线通信系统具备二个数据接收站1200(1200-1、1200-2)的例子,但是,也可以具备三个以上的数据接收站1200,也可以具备一个数据接收站1200。
在以下的说明中,将数据发送站1100与数据接收站1200-1之间的子载波号码k的下行线路中的传播信道信息设为Hd1,k,将数据发送站1100与数据接收站1200-2之间的子载波号码k的下行线路中的传播信道信息设为Hd2,k。此外,将数据发送站1100与数据接收站1200-1之间的子载波号码k的上行线路中的传播信道信息设为Hu1,k,将数据发送站1100与数据接收站1200-2之间的子载波号码k的上行线路中的传播信道信息设为Hu2,k
[第四实施方式]
第四实施方式中的无线通信系统如图9所示那样具备数据发送站1100和多个数据接收站1200。图10是示出第四实施方式中的数据发送站1100的结构例的框图。如该图所示,数据发送站1100具备:天线1101-1~1101-N、接收部1102-1~1102-N、解调部1103、传播信道估计部1104、传播信道校正部1105、传播信道内插部1106、发送加权值计算部1107、数据变换接口部1108、调制部1109、加权运算部1110、以及发送部1111-1~1111-N。
接收部1102-1~1102-N各自将经由所连接的天线1101-1~1101-N接收的接收信号的频率变换为基带频率,并且,进行接收功率等的调整,将进行了变换和调整的接收信号向解调部1103输出。
解调部1103对从接收部1102-1~1102-N各自输入的接收信号进行解调。解调部1103将通过解调而得到的数据信号之中的传播信道估计用的信号(已知信号)向传播信道估计部1104输出,并将其他的数据信号向数据变换接口部1108输出。
传播信道估计部1104将从解调部1103输入的传播信道估计用的信号与已知的传播信道估计用的信号相比较,由此,估计天线1101-1~1101-N各自与数据接收站1200之间的上行线路中的每个子载波的传播信道信息。传播信道估计部1104将所估计的传播信道信息向传播信道校正部1105输出。
传播信道校正部1105对从传播信道估计部1104输入的传播信道信息使用预先确定的校正值,根据上行线路中的传播信道信息来计算下行线路中的传播信道信息。传播信道校正部1105将所计算的下行线路的传播信道信息向传播信道内插部1106输出。使用下式(11)来计算下行线路的传播信道信息Hd,k。再有,矩阵Hd,k是将矩阵Hd1,k和矩阵Hd2,k作为要素的矩阵。
[数式11]
式(11)中的矩阵Ck是用于将上行线路的传播信道信息Hu,k向下行线路的传播信道信息Hd,k校正的校正矩阵(校正值)。再有,矩阵Hu,k是将矩阵Hu1,k和矩阵Hu2,k作为要素的矩阵。
从传播信道校正部1105向传播信道内插部1106输入传播信道信息。传播信道内插部1106对针对在无线通信系统中利用的全部的子载波之中的从传播信道校正部1105输入的传播信道信息的子载波以外的子载波的传播信道信息进行内插。传播信道信息的内插通过例如所输入的传播信道信息的复写、平均等来进行。传播信道内插部1106将所输入的传播信道信息和通过内插得到的传播信道信息向发送加权值计算部1107输出。
说明了通过复写来内插在无线通信系统中利用的子载波之中的从传播信道校正部1105输入的传播信道信息的子载波以外的子载波(以下,传播信道信息不足的子载波)中的传播信道信息的情况。传播信道内插部1106检测在所输入的传播信道信息的子载波的子载波号码中最接近传播信道信息不足的子载波的子载波号码k的子载波号码。传播信道内插部1106将与所检测的子载波号码对应的传播信道信息复写为子载波号码k的子载波中的传播信道信息。即,传播信道内插部1106通过下式(12)对传播信道信息进行内插。
[数式12]
式(12)中的在上面标注有“^(帽子)”的k表示对应的传播信道信息所存在的子载波的子载波号码之中的最接近子载波号码k的子载波的号码。以下,在数式等中,关于在上面标注有“^(帽子)”的字符,在字符之前标记“^”来表示。例如,式(12)的右边的传播信道信息表示为“Hd,^k”。
对通过平均来内插传播信道信息不足的子载波中的传播信道信息的情况进行说明。传播信道内插部1106计算传播信道信息不足的子载波的附近的子载波之中的对应的传播信道信息所存在的子载波的传播信道信息的平均值。传播信道内插部1106将所计算的传播信道信息的平均值作为传播信道信息不足的子载波的传播信道信息进行内插。再有,附近的子载波是指预先确定的范围内的子载波。
例如,在子载波号码(k-1)以及载波号码(k+1)所对应的传播信道信息存在的情况下,子载波号码k所对应的传播信道信息为(Hd,k-1+Hd,k+1)/2。此外,也可以使用下式(13)来计算传播信道信息的平均值。再有,N表示平均数。
[数式13]
发送加权值计算部1107基于从传播信道内插部1106输入的下行线路的传播信道信息来计算各子载波所对应的发送加权值。发送加权值计算部1107将所计算的发送加权值向加权运算部1110输出。作为发送加权值计算部1107计算发送加权值的方法,能够在线性运算中使用ZF(Zero Forcing, 迫零)法、MMSE(Minimum Mean Squared Error,最小均方误差)法等,在非线性运算中使用THP(Tomlinson Harashima Precoding,汤姆林森哈拉希玛预编码)法、VP(Vector Perturbation,矢量微扰)法等。再有,发送加权值计算部1107使用前述的手法的任一个或其他的手法来计算发送加权值。
数据变换接口部1108将从解调部1103输入的数据信号变换为在外部的装置中使用的分组,并将通过变换得到的分组向外部的装置、外部的网络输出。此外,数据变换接口部1108将从外部的装置、外部的网络输入的分组变换为数据信号,并将通过变换得到的数据信号向调制部1109输出。
调制部1109对从数据变换接口部1108输入的数据信号进行调制来生成无线分组信号,并将所生成的无线分组信号向加权运算部1110输出。
从调制部1109向加权运算部1110输入无线分组信号,从发送加权值计算部1107输入发送加权值。加权运算部1110对每个发送加权值乘以无线分组信号,向发送部1111-1~1111-N输出示出乘法运算结果的发送信号。
发送部1111-1~1111-N各自将从加权运算部1110输入的发送信号的频率变换为在无线通信系统中规定的无线频率,并且,进行发送功率的调整等,将进行了变换和调整的发送信号从天线1101-1~1101-N送出。通过使用了发送加权值的发送,数据发送站1100能够对发给各数据接收站1200的数据进行复用来发送。
图11是示出本实施方式中的数据接收站1200的结构例的框图。如该图所示,数据接收站1200具备:天线1201、接收部1202、解调部1203、数据变换接口部1204、传播信道信息估计信号生成部1205、调制部1206、以及发送部1207。
接收部1202将经由所连接的天线1201而接收的接收信号的频率变换为基带频率,并且,进行接收功率的调整等,将进行了变换和调整的接收信号向解调部1203输出。
解调部1203对从接收部1202输入的接收信号进行解调。解调部1203将通过解调得到的数据信号向数据变换接口部1204输出。
数据变换接口部1204将从解调部1203输入的数据信号变换为在外部的装置中使用的分组,并将通过变换得到的分组向外部的装置、外部的网络输出。
传播信道信息估计信号生成部1205生成传播信道估计用的信号(已知信号),并将所生成的信号向调制部1206输出。
调制部1206对从传播信道信息估计信号生成部1205输入的传播信道估计用的信号和发送给数据发送站1100的信号进行调制来生成无线分组信号。调制部1206将所生成的无线分组信号向发送部1207输出。
发送部1207将从调制部1206输入的无线分组信号的频率变换为在无线通信系统中规定的无线频率,并且,进行发送功率的调整等,将进行了变换和调整的无线分组信号从天线1201送出。
图12是示出本实施方式中的无线通信系统的通信工作例的时间图。在该图所示的通信工作例中,示出了在数据发送站1100中连续地产生发给数据接收站1200-1以及数据接收站1200-2的分组并且连续地进行数据传输的情况下的一部分的工作。
在时刻T1,数据接收站1200-1将针对在时刻T1之前接收的数据的响应确认信号(Block Acknowledge,块确认:BA)发送给数据发送站1100。再有,响应确认信号的发送以“20MHz×4的配置”的形式进行,以使以往规范的数据发送站、数据接收站等能够接收。
数据发送站1100在从数据接收站1200-1接收到响应确认信号之后,为了确认数据接收站1200-2是否无误地解码了包含在时刻T1之前发送给数据接收站1200-2的数据的分组信号,将指示响应确认信号的发送的响应确认指示信号(Block Acknowledge Request,块确认请求:BAR)发送给数据接收站1200-2。
数据接收站1200-2当从数据发送站1100接收到响应确认指示信号时根据指示发送响应确认信号。由数据接收站1200-2进行的响应确认信号的发送也以“20MHz×4的配置”的形式进行。
数据发送站1100基于从各数据接收站1200接收的响应确认信号所包含的已知信号(传播信道估计用的信号)来估计上行线路的传播信道信息。数据发送站1100在针对所估计的上行线路的传播信道信息进行了传播信道的校正和内插之后进行发送加权值的计算。
在时刻T2,数据发送站1100使用所计算的发送加权值,以MU-MIMO进行包含发给数据接收站1200-1的数据(Data1)的无线分组信号和包含发给数据接收站1200-2的数据(Data2)的无线分组信号的发送。
在时刻T3,数据接收站1200-1当无误地解码了在时刻T2发送的发给本数据接收站的数据(Data1)时,将响应确认信号(BA)发送给数据发送站1100。
数据发送站1100在从数据接收站1200-1接收到响应确认信号之后,为了确认数据接收站1200-2是否无误地解码了在时刻T2发送给数据接收站1200-2的数据(Data2),将指示响应确认信号的发送的响应确认指示信号(Block Acknowledge Request,块确认请求:BAR)发送给数据接收站1200-2。
数据接收站1200-2当从数据发送站1100接收到响应确认指示信号时根据指示发送响应确认信号。
如以上那样,本实施方式中的数据发送站1100基于从各数据接收站1200接收的响应确认信号所包含的已知信号来取得上行线路的传播信道信息,并且,对上行线路的传播信道信息进行校正来计算下行线路的传播信道信息。数据发送站1100通过基于所得到的传播信道信息的内插来取得不能基于响应确认信号来得到下行线路的传播信道信息的子载波的下行线路的传播信道信息。
即使在存在不能从数据接收站1200以“20MHz×4的配置”的形式发送的响应确认信号得到传播信道信息的子载波的情况下,数据发送站1100也对该子载波中的传播信道信息进行内插,由此,能够计算在使用了下行线路的MU-MIMO的发送中成为需要的发送加权值。再有,将数据接收站1200以“20MHz×4的配置”的形式发送响应确认信号的情况作为一个例子进行了说明。但是,本实施方式并不限于该例子,数据发送站1100也可以在存在无法基于从数据接收站1200接收的信号来得到传播信道信息的子载波时对该子载波的传播信道信息进行内插。
使用本实施方式的数据发送站1100,由此,即使在使用了基站估计法的情况下无法从来自数据接收站1200-1、数据接收站1200-2的接收信号得到传播信道信息的情况下,也能够取得在MU-MIMO中成为需要的发送加权值。例如,即使在数据接收站1200以“20MHz×4的配置”的形式发送响应确认信号等的情况下存在无法得到已知信号的子载波,也得到了各子载波中的发送加权值,因此,能够应用MU-MIMO传输,能够扩大MU-MIMO传输的应用范围。
[第五实施方式]
在第五实施方式中的无线通信系统中,代替第四实施方式中的无线通信系统具备的数据发送站1100而具备在以下说明的数据发送站。图13是示出第五实施方式中的数据发送站1300的结构例的框图。如该图所示,数据发送站1300具备:天线1101-1~1101-N、接收部1102-1~1102-N、解调部1103、传播信道估计部1104、传播信道校正部1105、发送加权值计算部1107、发送加权内插部1312、数据变换接口部1108、调制部1109、加权运算部1110、以及发送部1111-1~1111-N。
本实施方式中的数据发送站1300代替传播信道内插部1106而具备发送加权内插部1312的方面与第四实施方式中的数据发送站1100(图10)不同。在数据发送站1300中,从传播信道校正部1105输出的传播信道信息被输入到发送加权值计算部1107中,在发送加权内插部1312中计算的发送加权值被输入到加权运算部1110中。再有,在数据发送站1300中,对与数据发送站1100具备的功能部相同的功能部标注相同的附图标记而省略说明。
向发送加权内插部1312输入在发送加权值计算部1107中计算的发送加权值。在数据发送站1300中,从传播信道校正部1105向发送加权值计算部1107输入的传播信道信息是基于从各数据接收站1200接收的信号而得到的子信道的传播信道信息。因此,在发送加权值计算部1107中计算的发送加权值中,缺少无法得到传播信道信息的子信道的发送加权值。
发送加权内插部1312基于从发送加权值计算部1107输入的发送加权值来对缺少发送加权值的子信道的发送加权值进行内插。由发送加权内插部1312进行的内插通过所输入的发送加权值的复写、平均等来进行。发送加权内插部1312将所输入的发送加权值和通过内插得到的发送加权值向加权运算部1110输出。
说明了通过复写来内插在无线通信系统中利用的子载波之中的从发送加权值计算部1107输入的发送加权值的子载波以外的子载波(以下,发送加权值不足的子载波)中的发送加权值的情况。发送加权内插部1312检测在所输入的发送加权值的子载波的子载波号码中最接近发送加权值不足的子载波的子载波号码k的子载波号码。发送加权内插部1312将与所检测的子载波号码对应的发送加权值复写为子载波号码k的子载波中的发送加权值。即,发送加权内插部1312通过下式(14)来对发送加权值进行内插。
[数式14]
式(14)中的矩阵Wk示出子载波号码k的子载波中的发送加权值。矩阵W^k是从发送加权值计算部1107输入的发送加权值之中的最接近子载波号码k的子载波号码的子载波中的发送加权值。
对通过平均来内插发送加权值不足的子载波中的发送加权值的情况进行说明。发送加权内插部1312计算发送加权值不足的子载波的附近的子载波之中的对应的发送加权值所存在的子载波的发送加权值的平均值。发送加权内插部1312将所计算的发送加权值的平均值作为发送加权值不足的子载波的发送加权值进行内插。再有,附近的子载波是指预先确定的范围内的子载波。
例如,在子载波号码(k-1)以及子载波号码(k+1)所对应的发送加权值存在的情况下,子载波号码k所对应的传播信道信息为(Wk-1+Wk+1)/2。此外,也可以使用下式(15)来计算发送加权值的平均值。再有,N表示平均数,确定附近的子载波。
[数式15]
本实施方式中的无线通信系统的通信工作与第四实施方式中的无线通信系统的通信工作相同,因此,省略说明。在本实施方式中的数据发送站1300中,代替对传播信道信息进行内插而对发送加权值进行内插,由此,与在聚集了全部的子载波的传播信道信息之后计算发送加权值的情况相比,能够削减全部的子载波的发送加权值的计算所需要的运算量。
[第六实施方式]
在第六实施方式中的无线通信系统中,代替第四实施方式中的无线通信系统具备的数据发送站1100而具备在以下说明的数据发送站。图14是示出第六实施方式中的数据发送站1400的结构例的框图。如该图所示,数据发送站1400具备:天线1101-1~1101-N、接收部1102-1~1102-N、解调部1103、传播信道估计部1104、传播信道校正部1105、传播信道存储部1413、传播信道内插部1414、发送加权值计算部1107、数据变换接口部1108、调制部1109、加权运算部1110、以及发送部1111-1~1111-N。
本实施方式中的数据发送站1400代替传播信道内插部1106而具备传播信道内插部1414的方面以及还具备传播信道存储部1413的方面与第四实施方式中的数据发送站1100(图10)不同。在数据发送站1400中,从传播信道校正部1105输出的下行线路的传播信道信息被输入到传播信道存储部1413以及传播信道内插部1414中。此外,向发送加权值计算部1107输入从传播信道内插部1414输出的下行线路的传播信道信息。再有,在数据发送站1400中,对与数据发送站1100具备的功能部相同的功能部标注相同的附图标记而省略说明。
传播信道存储部1413按照每个子载波存储从传播信道校正部1105输入的下行线路的传播信道信息。每当基于从数据接收站1200接收的信号而得到下行线路的传播信道信息时,将所得到的下行线路的传播信道信息存储在传播信道存储部1413中。例如,在数据接收站1200以“80MHz的配置”的形式发送响应确认信号等时,在许多子载波中得到下行线路的传播信道信息,并存储在传播信道存储部1413中。
再有,在从传播信道校正部1105输入了已经存储的传播信道信息所存在的子载波中的传播信道信息的情况下,传播信道存储部1413也可以用新输入的传播信道信息来覆盖所存储的传播信道信息。或者,传播信道存储部1413也可以针对所存储的传播信道信息和所输入的传播信道信息计算基于遗忘系数的加权平均而用计算结果进行覆盖。
从传播信道校正部1105向传播信道内插部1414输入下行线路的传播信道信息。传播信道内插部1414对针对在无线通信系统中利用的全部的子载波之中的从传播信道校正部1105输入的传播信道信息的子载波以外的子载波的传播信道信息进行内插。传播信道信息的内插例如使用所输入的传播信道信息和存储在传播信道存储部1413中的传播信道信息来进行。传播信道内插部1414将所输入的传播信道信息和通过内插得到的传播信道信息向发送加权值计算部1107输出。
作为传播信道信息不足的子载波中的传播信道信息的内插,以两个手法为例子进行说明。在第一个手法中,计算所输入的传播信道信息之中的最接近传播信道信息不足的子载波的子载波号码的子载波号码所对应的传播信道信息和传播信道信息不足的子载波所对应的传播信道信息即传播信道存储部1413所存储的传播信道信息的加权平均,由此,对传播信道信息不足的子载波的传播信道信息进行内插。例如,传播信道内插部1414使用下式(16)来对子载波号码k的子载波中的下行线路的传播信道信息进行内插。
[数式16]
在式(16)中,α是权重系数,α的值为从0到1的范围的值。矩阵Hd,^k为从传播信道校正部1105输入的传播信道信息之中的最接近子载波号码k的子载波号码的子载波中的传播信道信息。矩阵^Hd,k为传播信道存储部1413所存储的子载波号码k的子载波中的传播信道信息。
在第二个手法中,计算从传播信道校正部1105输入的传播信道信息之中的传播信道信息不足的子载波的子载波号码k的附近的子载波号码所对应的传播信道信息的平均值和传播信道存储部1413所存储的子载波号码k所对应的传播信道信息的加权平均,由此,对子载波号码k的传播信道信息进行内插。例如,传播信道内插部1414使用下式(17)来对子载波号码k的子载波中的下行线路的传播信道信息进行内插。通过N(平均数)来预先确定成为计算传播信道信息的平均值时的对象的附近的子载波。
[数式17]
本实施方式中的无线通信系统的通信工作与第四实施方式中的无线通信系统的通信工作相同,因此,省略说明。在本实施方式中的数据发送站1400中,使用在最近的接收中得到的传播信道信息和在过去的接收中得到的传播信道信息来对传播信道信息不足的子载波的传播信道信息进行内插,由此,能够使对传播信道信息进行内插的精度高,能够提高MU-MIMO传输的品质。
[第七实施方式]
在第七实施方式中的无线通信系统中,代替第五实施方式中的无线通信系统具备的数据发送站1300而具备在以下说明的数据发送站。图15是示出第七实施方式中的数据发送站1500的结构例的框图。如该图所示,数据发送站1500具备:天线1101-1~1101-N、接收部1102-1~1102-N、解调部1103、传播信道估计部1104、传播信道校正部1105、发送加权值计算部1107、发送加权存储部1513、发送加权内插部1514、数据变换接口部1108、调制部1109、加权运算部1110、以及发送部1111-1~1111-N。
本实施方式中的数据发送站1500代替发送加权内插部1312而具备发送加权内插部1514的方面和还具备发送加权存储部1513的方面与第五实施方式中的数据发送站1300(图13)不同。在数据发送站1500中,从发送加权值计算部1107输出的发送加权值被输入到发送加权存储部1513以及发送加权内插部1514中,向加权运算部1110输入从发送加权内插部1514输出的发送加权值。再有,在数据发送站1500中,对与数据发送站1300具备的功能部相同的功能部标注相同的附图标记并省略说明。
发送加权存储部1513按照每个子载波存储从发送加权值计算部1107输入的发送加权值。每当基于从数据接收站1200接收的信号而得到发送加权值时,将所得到的发送加权值信息存储在发送加权存储部1513中。例如,在数据接收站1200以“80MHz的配置”的形式发送响应确认信号等时,能够在许多子载波中得到发送加权值,将所得到的发送加权值信息存储在发送加权存储部1513中。
再有,在从发送加权值计算部1107输入了已经存储的发送加权值所存在的子载波中的发送加权值的情况下,发送加权存储部1513也可以用新输入的发送加权值来覆盖所存储的发送加权值。或者,发送加权存储部1513也可以针对所存储的发送加权值和所输入的发送加权值来计算基于遗忘系数的加权平均而用计算结果进行覆盖。
从发送加权值计算部1107向发送加权内插部1514输入发送加权值。发送加权内插部1514对针对在无线通信系统中利用的全部的子载波之中的从发送加权值计算部1107输入的发送加权值的子载波以外的子载波的发送加权值进行内插。发送加权值的内插例如使用所输入的发送加权值和发送加权存储部1513所存储的发送加权值来进行。发送加权内插部1514将所输入的发送加权值和通过内插得到的发送加权值向加权运算部1110输出。
作为发送加权值不足的子载波中的发送加权值的内插,以两个手法为例子进行说明。在第一个手法中,计算所输入的发送加权值之中的最接近发送加权值不足的子载波的子载波号码的子载波号码所对应的发送加权值和发送加权值不足的子载波所对应的发送加权值即发送加权存储部1513所存储的发送加权值的加权平均,由此,对发送加权值不足的子载波的发送加权值进行内插。例如,发送加权内插部1514使用下式(18)来对子载波号码k的子载波中的发送加权值进行内插。
[数式18]
在式(18)中,矩阵W^k是从发送加权值计算部1107输入的发送加权值之中的最接近子载波号码k的子载波号码的子载波中的发送加权值。矩阵^Wk是发送加权存储部1513所存储的子载波号码k的子载波中的发送加权值。
在第二个手法中,计算从发送加权值计算部1107输入的发送加权值之中的发送加权值不足的子载波的子载波号码k的附近的子载波号码所对应的发送加权值的平均值和发送加权存储部1513所存储的子载波号码k所对应的发送加权值的加权平均,由此,对子载波号码k的发送加权值进行内插。例如,发送加权内插部1514使用下式(19)来对子载波号码k的子载波中的发送加权值进行内插。通过N(平均数)来预先确定成为计算发送加权值的平均值时的对象的子载波。
[数式19]
本实施方式中的无线通信系统的通信工作与第五实施方式中的无线通信系统的通信工作相同,因此,省略说明。在本实施方式中的数据发送站1500中,使用在最近的接收中得到的发送加权值和在过去的接收中得到的发送加权值来对发送加权值不足的子载波的发送加权值进行内插,由此,能够使内插的精度高,能够提高MU-MIMO传输的品质。
[第八实施方式]
在第八实施方式中的无线通信系统中,代替第六实施方式中的无线通信系统具备的数据发送站1400而具备在以下说明的数据发送站。图16是示出第八实施方式中的数据发送站1600的结构例的框图。如该图所示,数据发送站1600具备:天线1101-1~1101-N、接收部1102-1~1102-N、解调部1103、传播信道估计部1104、传播信道校正部1105、传播信道存储部1413、传播信道相关性计算部1614、传播信道内插部1615、发送加权值计算部1107、数据变换接口部1108、调制部1109、加权运算部1110、以及发送部1111-1~1111-N。
本实施方式中的数据发送站1600代替传播信道内插部1414而具备传播信道内插部1615的方面和还具备传播信道相关性计算部1614的方面与第六实施方式中的数据发送站1400(图14)不同。在数据发送站1600中,从传播信道校正部1105输出的下行线路的传播信道信息被输入到传播信道存储部1413、传播信道相关性计算部1614和传播信道内插部1615中。从传播信道内插部1615向发送加权值计算部1107输入下行线路的传播信道信息。再有,在数据发送站1600中,对与数据发送站1400具备的功能部相同的功能部标注相同的附图标记并省略说明。
从传播信道校正部1105向传播信道相关性计算部1614输入下行线路的传播信道信息。传播信道相关性计算部1614从传播信道存储部1413读出与所输入的传播信道信息的子载波相同的子载波的传播信道信息。传播信道相关性计算部1614基于所输入的传播信道信息和所读出的传播信道信息按照每个频带来计算相关值。传播信道相关性计算部1614将所计算的各频带的相关值向传播信道内插部1615输出。在此,成为相关值的计算对象的频带是通过分割在无线通信系统中利用的频带而得到的多个频带之中的预先确定的频带。传播信道相关性计算部1614例如使用下式(20)来计算每个频带的相关值S。
[数式20]
在式(20)中,A是矩阵Hd,k(子载波号码k的下行线路的传播信道信息)的行数,B是矩阵Hd,k的列数,hd,k,a,b是矩阵Hd,k中的a行b列的要素。^hd,k,a,b是矩阵^Hd,k(传播信道存储部1413所存储的子载波号码k的传播信道信息)中的a行b列的要素。此外,^hd,k,a,b H是^hd,k,a,b的复共轭。式(20)中的k是频带各自所包含的子载波的子载波号码k。
从传播信道校正部1105向传播信道内插部1615输入传播信道信息,从传播信道相关性计算部1614向传播信道内插部1615输入各频带的相关值。传播信道内插部1615基于相关值来对内插各频带所包含的子载波的传播信道信息时的手法进行切换。具体地,在相关值比预先确定的阈值小的情况下,传播信道内插部1615与第四实施方式中的传播信道内插部1106同样地通过所输入的传播信道信息的复写、平均等来进行传播信道信息的内插。在相关值为阈值以上的情况下,传播信道内插部1615与第六实施方式中的传播信道内插部1414同样地使用所输入的传播信道信息和传播信道存储部1413所存储的传播信道信息来进行内插。
本实施方式中的无线通信系统的通信工作与第六实施方式中的无线通信系统的通信工作相同,因此,省略说明。在本实施方式中的数据发送站1600中,计算传播信道存储部1413所存储的传播信道信息与基于接收信号而得到的传播信道信息的相关值,基于相关值来选择对传播信道信息进行内插时的手法。例如,在传播信道存储部1413所存储的传播信道信息与当前的传播信道信息的差大的情况下,在不使用所存储的传播信道信息的情况下对传播信道信息进行内插。基于相关值来切换内插的手法,由此,能够进一步使对传播信道信息进行内插的精度高,能够提高MU-MIMO传输的品质。
[第九实施方式]
在第九实施方式中的无线通信系统中,代替第七实施方式中的无线通信系统具备的数据发送站1500而具备在以下说明的数据发送站。图17是示出第九实施方式中的数据发送站1700的结构例的框图。如该图所示,数据发送站1700具备:天线1101-1~1101-N、接收部1102-1~1102-N、解调部1103、传播信道估计部1104、传播信道校正部1105、发送加权值计算部1107、发送加权存储部1513、发送加权相关性计算部1714、发送加权内插部1715、数据变换接口部1108、调制部1109、加权运算部1110、以及发送部1111-1~1111-N。
本实施方式中的数据发送站1700代替发送加权内插部1514而具备发送加权内插部1715的方面和还具备发送加权相关性计算部1714的方面与第七实施方式中的数据发送站1500(图15)不同。在数据发送站1700中,从发送加权值计算部1107输出的发送加权值被输入到发送加权存储部1513、发送加权相关性计算部1714和发送加权内插部1715中。从发送加权内插部1715向加权运算部1110输入发送加权值。再有,在数据发送站1700中,对与数据发送站1500具备的功能部相同的功能部标注相同的附图标记并省略说明。
从发送加权值计算部1107向发送加权相关性计算部1714输入发送加权值。发送加权相关性计算部1714从发送加权存储部1513读出与所输入的发送加权值的子载波相同的子载波的发送加权值。发送加权相关性计算部1714基于所输入的发送加权值和所读出的发送加权值按照每个频带来计算相关值。发送加权相关性计算部1714将所计算的各频带的相关值向发送加权内插部1715输出。发送加权相关性计算部1714例如使用下式(21)来计算每个频带的相关值S。
[数式21]
在式(21)中,A是矩阵Wk(子载波号码k的发送加权值)的行数,B是矩阵Wk的列数,wk,a,b是矩阵Wk中的a行b列的要素。^wk,a,b是矩阵^Wk(发送加权存储部1513所存储的子载波号码k的发送加权值)中的a行b列的要素。此外,^wk,a,b H是^wk,a,b的复共轭。式(21)中的k是频带各自所包含的子载波的子载波号码k。
从发送加权值计算部1107向发送加权内插部1715输入发送加权值,从发送加权相关性计算部1714向发送加权内插部1715输入各频带的相关值。发送加权内插部1715基于相关值来对内插各频带所包含的子载波的发送加权值的手法进行切换。具体地,在相关值比阈值小的情况下,发送加权内插部1715与第五实施方式中的发送加权内插部1312同样地通过所输入的发送加权值的复写、平均等来进行发送加权值的内插。在相关值为阈值以上的情况下,发送加权内插部1715与第七实施方式中的发送加权内插部1514同样地使用所输入的发送加权值和发送加权存储部1513所存储的发送加权值来进行内插。
本实施方式中的无线通信系统的通信工作与第七实施方式中的无线通信系统的通信工作相同,因此,省略说明。在本实施方式中的数据发送站1700中,计算发送加权存储部1513所存储的发送加权值和基于接收信号而得到的发送加权值的相关值,基于相关值来选择对发送加权值进行内插时的手法。例如,在发送加权存储部1513所存储的发送加权值与当前的发送加权值的差大的情况下,在不使用所存储的发送加权值的情况下对发送加权值进行内插。基于相关值来切换内插的手法,由此,能够进一步使对发送加权值进行内插的精度高,能够提高MU-MIMO传输的品质。
在第四~第九实施方式中的无线通信系统中,数据发送站基于接收信号来计算传播信道信息或发送加权值,关于无法得到传播信道信息或发送加权值的子载波,基于所计算的传播信道信息或发送加权值来进行内插。通过对传播信道信息或发送加权值进行内插,从而即使在无法从多个数据接收站对数据发送站发送的信号得到传播信道信息的情况下,也能够取得在针对多个数据接收站的MU-MIMO(在同一时刻使用同一频带的空间复用传输)中成为需要的发送加权值。
[第十实施方式]
参照附图来对本发明的第十实施方式详细地进行说明。图18是示出本实施方式中的利用MU-MIMO的无线通信系统2001的结构例的图。无线通信系统2001具备数据发送站2100(基站装置)、以及数据接收站2200-1~2200-M(M为2以上的整数)(终端站装置)。
以下,关于对数据接收站2200-1~2200-M共同的事项,省略附图标记的一部分而记载为“数据接收站2200”。以下,将从数据发送站2100向数据接收站2200的方向称为“下行”。此外,将从数据接收站2200向数据发送站2100的方向称为“上行”。
数据发送站2100是无线通信装置。数据发送站2100例如是无线LAN(Local AreaNetwork,局域网)中的接入点(AP: Access Point)。数据发送站2100生成无线分组。所生成的无线分组包含用于识别数据发送站2100的标识符和用于识别数据接收站2200的标识符。
数据发送站2100通过包含(i)校正步骤、(ii)上行信道估计步骤、以及(iii)下行数据发送步骤的通信处理来在与数据接收站2200之间执行无线分组通信。数据发送站2100基于CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance:载波监听多路访问/冲突避免)方式来使用同一频道而执行与数据接收站2200的无线分组通信。
数据接收站2200(STA:Station,站)在与数据发送站2100之间执行无线分组通信。数据接收站2200是成为数据发送站2100所生成的无线分组的接收地址的装置。数据接收站2200例如是计算机、携带型的信息电子设备。
接着,说明数据发送站2100的结构例。
图19是示出本实施方式中的数据发送站2100的结构例的图。数据发送站2100具备:天线2102、发送部2103、接收部2104、调制部2105、加权运算部2106、接收信号强度计算部2107、传播信道估计部2108、解调部2109、数据变换接口部2110、校正系数计算部2111、相关性处理部2112、以及发送加权值计算部2116。
数据发送站2100具备天线2102-1~2102-N(N为2以上的整数)。以下,关于对天线2102-1~2102-N共同的事项,省略附图标记的一部分而记载为“天线2102”。
数据发送站2100按照每个天线2102具备发送部2103。即,数据发送站2100具备发送部2103-1~2103-N。以下,关于对发送部2103-1~2103-N共同的事项,省略附图标记的一部分而记载为“发送部2103”。
数据发送站2100按照每个天线2102具备接收部2104(取得部)。即,数据发送站2100具备接收部2104-1~2104-N。以下,关于对接收部2104-1~2104-N共同的事项,省略附图标记的一部分而记载为“接收部2104”。
天线2102在与数据接收站2200之间收发示出无线分组的信号。以下,将数据发送站2100的经由天线2102进行发送的情况称为“下行发送”。以下,将数据发送站2100的经由天线2102进行接收的情况称为“上行接收”。
接收部2104-n(n是1~N之中的任意的整数)经由天线2102-n接收示出无线分组的信号。接收部2104-n将上行接收的示出无线分组的信号的频率变换为规定的频率。此外,接收部2104-n对上行接收的示出无线分组的信号执行接收功率的调整等。接收部2104-n将上行接收的示出无线分组的信号向解调部2109和接收信号强度计算部2107输出。
该上行接收的示出无线分组的信号存在包含传播信道信息反馈(CSI-FB:ChannelState Information-Feedback,信道状态信息-反馈)的情况。此外,该上行接收的示出无线分组的信号存在包含在传播信道信息的估计中使用的已知的信号(以下,称为“已知信号”)的情况。已知信号例如是空、数据、分组(NDP:Null Data Packet)。此外,该上行接收的示出无线分组的信号存在包含规定的确认信号(确认响应信号)(BA: Block Acknowledgement,块确认)的情况。
接收信号强度计算部2107从接收部2104取得上行接收的示出无线分组的信号。接收信号强度计算部2107基于上行接收的示出无线分组的信号来计算接收信号强度(接收功率)(RSSI:Received Signal Strength Indicator,接收信号强度指示)。接收信号强度计算部2107将示出接收信号强度的信息向解调部2109和相关性处理部2112输出。
解调部2109(取得部)从接收部2104取得上行接收的示出无线分组的信号。解调部2109对上行接收的示出无线分组的信号施行解调处理。关于上行接收的示出无线分组的信号,存在在数据部分中包含从数据发送站2100向任一个数据接收站2200的下行传播信道信息(例如,CSI-FB)的情况。解调部2109将解调后的示出无线分组的信号向传播信道估计部2108、校正系数计算部2111、以及数据变换接口部2110输出。
数据变换接口部2110从解调部2109取得解调后的示出无线分组的信号。数据变换接口部2110是位于物理层和介质访问控制层的边界的接口。数据变换接口部2110将解调后的无线分组变换为规定的形式的数据分组,将示出变换后的数据分组的信号向外部的网络(不图示)发送。
此外,数据变换接口部2110从外部的网络接收示出规定的形式的数据分组的信号。数据变换接口部2110将从外部的网络接收的示出数据分组的信号变换为规定的数据信号,将变换后的数据信号向调制部2105输出。
传播信道估计部2108从解调部2109取得上行接收的示出无线分组的信号。关于上行接收的示出无线分组的信号,存在在数据部分中包含从数据发送站2100向任一个数据接收站2200的下行传播信道信息(例如,CSI-FB)的情况。传播信道估计部2108在取得了示出包含下行传播信道信息的无线分组的信号的情况下,基于在数据部分中包含下行传播信道信息的分组的训练前导码部分来估计上行传播信道信息。
此外,关于上行接收的示出无线分组的信号,存在在数据部分中包含已知信号(例如,NDP)的情况。传播信道估计部2108将上行接收的已知信号和预先确定的估计用信号相比较。传播信道估计部2108基于该比较结果来估计上行传播信道信息。传播信道估计部2108将下行传播信道信息和上行传播信道信息向校正系数计算部2111和发送加权值计算部2116输出。
校正系数计算部2111从传播信道估计部2108取得下行传播信道信息。此外,校正系数计算部2111从传播信道估计部2108取得从任一个数据接收站2200向数据发送站2100的上行传播信道信息。校正系数计算部2111基于下行传播信道信息和上行传播信道信息来计算高精度化处理前的校正系数(以下,称为“处理前校正系数”。)。即,校正系数计算部2111基于数据发送站2100中的发送侧的电路特性与接收侧的电路特性的比来计算处理前校正系数。校正系数计算部2111将示出处理前校正系数的信息向相关性处理部2112输出。
相关性处理部2112从校正系数计算部2111取得示出处理前校正系数的信息。相关性处理部2112从接收信号强度计算部2107取得示出接收信号强度的信息。校正系数在频率方向上存在相关性。相关性处理部2112对处理前校正系数施行基于校正系数的频率方向的相关性的高精度化处理,由此,计算高精度化处理后的校正系数(以下,称为“处理后校正系数”。)。相关性处理部2112对处理前校正系数施行基于接收信号强度的高精度化处理,由此,计算高精度化处理后的校正系数(以下,称为“处理后校正系数”。)。相关性处理部2112将示出处理后校正系数的信息向发送加权值计算部2116输出。
发送加权值计算部2116从传播信道估计部2108取得上行传播信道信息。发送加权值计算部2116从相关性处理部2112取得示出处理后校正系数的信息。发送加权值计算部2116基于上行传播信道信息和处理后校正系数来计算发送加权值(发送权重)。发送加权值计算部2116将示出发送加权值的信息向加权运算部2106输出。
发送加权值计算部2116基于ZF(Zero Forcing, 迫零)法、MMSE(Minimum MeanSquared Error,最小均方误差)法等利用线性运算的方法来计算发送加权值。此外,发送加权值计算部2116也可以基于THP(Tomlison Harashima Precoding,汤姆林森哈拉希玛预编码)法,VP(Vector Perturbation,矢量微扰)法等利用非线性运算的方法来计算发送加权值。再有,计算发送加权值方法是怎样的方法都可以,并不限定于特定的方法。
调制部2105从数据变换接口部2110取得变换后的数据信号。调制部2105将变换后的数据信号调制为示出无线分组的信号。调制部2105将调制后的示出无线分组的信号向加权运算部2106输出。
加权运算部2106从调制部2105取得调制后的示出无线分组的信号。加权运算部2106从发送加权值计算部2116取得示出发送加权值的信息。加权运算部2106对调制后的示出无线分组的信号乘以发送加权值(加权合成),由此,生成下行发送的示出无线分组的信号。下行发送的示出无线分组的信号是在发送波束的形成中使用的信号。加权运算部2106将下行发送的示出无线分组的信号向发送部2103输出。
发送部2103从加权运算部2106取得下行发送的示出无线分组的信号。发送部2103将下行发送的示出无线分组的信号的频率变换为由无线通信系统2001中规定的规定的频率。此外,发送部2103-n(n是1~N之中的任意的整数)对下行发送的示出无线分组的信号执行发送功率的调整等。发送部2103-n将下行发送的示出无线分组的信号向天线2102-n输出。
接着,说明数据接收站2200的结构例。
图20是示出本实施方式中的数据接收站2200的结构例的图。数据接收站2200具备:天线2202、发送部2203、接收部2204、调制部2205、传播信道估计部2208、解调部2209、以及数据变换接口部2210。
天线2202在与数据发送站2100之间收发示出无线分组的信号。以下,将数据接收站2200的经由天线2202进行发送的情况称为“上行发送”。以下,将数据接收站2200的经由天线2202进行接收的情况称为“下行接收”。
接收部2204经由天线2202接收示出无线分组的信号。接收部2204将下行接收的示出无线分组的信号的频率变换为规定的频率。此外,接收部2204对下行接收的示出无线分组的信号执行接收功率的调整等。接收部2204将下行接收的示出无线分组的信号向解调部2209输出。
解调部2209从接收部2204取得下行接收的示出无线分组的信号。解调部2209对下行接收的示出无线分组的信号施行解调处理。解调部2209将解调后的示出无线分组的信号向传播信道估计部2208和数据变换接口部2210输出。
数据变换接口部2210从解调部2209取得解调后的示出无线分组的信号。数据变换接口部2210是位于物理层和介质访问控制层的边界的接口。数据变换接口部2210将解调后的无线分组变换为规定的形式的数据分组,并将示出变换后的数据分组的信号向外部的网络(不图示)发送。
此外,数据变换接口部2210从外部的网络接收示出规定的形式的数据分组的信号。数据变换接口部2210也可以将从外部的网络接收的示出数据分组的信号变换为规定的数据信号,将变换后的数据信号向调制部2205输出。
传播信道估计部2208从解调部2209取得解调后的示出无线分组的信号。传播信道估计部2208将下行接收的已知信号和预先确定的估计用信号相比较。传播信道估计部2208基于该比较结果来估计下行传播信道信息。传播信道估计部2208将示出下行传播信道信息的传播信道信息反馈(CSI-FB)向调制部2205输出。
调制部2205从传播信道估计部2208取得传播信道信息反馈(CSI-FB)。调制部2205对传播信道信息反馈进行调制。调制部2205向发送部2203输出传播信道信息反馈。调制部2205从数据变换接口部2210取得已知信号(NDP)。调制部2205对已知信号进行调制。调制部2205从数据变换接口部2210取得规定的确认信号(BA)。调制部2205对规定的确认信号进行调制。调制部2205将上行发送的示出无线分组的信号向发送部2203输出。
调制部2205从数据变换接口部2210取得数据信号。调制部2105将数据信号调制为示出无线分组的信号。调制部2205将调制后的示出无线分组的信号向发送部2203输出。
发送部2203从调制部2205取得上行发送的示出无线分组的信号。发送部2203将上行发送的示出无线分组的信号的频率变换为在无线通信系统中规定的规定的频率。发送部2203对上行发送的示出无线分组的信号执行发送功率的调整等。发送部2203将上行发送的示出无线分组的信号向天线2202输出。
该上行发送的示出无线分组的信号存在包含传播信道信息反馈(CSI-FB)的情况。此外,该上行发送的示出无线分组的信号存在包含已知信号的情况。此外,该上行发送的示出无线分组的信号存在包含规定的确认信号(BA)的情况。
接着,对无线通信系统2001的工作例进行说明。
图21是示出本实施方式中的无线通信系统的工作例的时间图。数据发送站2100生成向数据接收站2200发送的发送数据。数据发送站2100通过包含(i)校正步骤、(ii)上行信道估计步骤、以及(iii)下行数据发送步骤的通信处理来在与数据接收站2200之间执行无线分组通信。
(i)校正步骤
数据发送站2100将已知信号(NDP)向数据接收站2200发送。数据接收站2200接收已知信号。数据接收站2200基于所接收的已知信号来估计下行传播信道信息。数据接收站2200将在数据部分中包含下行传播信道信息的传播信道信息反馈(CSI-FB)向数据发送站2100发送。
解调部2109从数据接收站2200经由接收部2104取得下行传播信道信息(例如,CSI-FB)。
传播信道估计部2108基于传播信道信息反馈的训练前导码部分来估计上行传播信道信息。以下,为了使说明简便,在式(22)~式(29)中,校正系数通过不包含估计误差的记载来书写。
校正系数计算部2111基于下行传播信道信息和所估计的上行传播信道信息来计算校正系数C[k]。下行传播信道信息HD[k]通过式(22)来表示。
[数式22]
在此,k表示子载波号码。N表示数据发送站2100的天线2102的数目。M是数据接收站2200的个数。H[k]表示空中的传播信道信息的响应(通信路径响应)。GRS[k]表示数据接收站2200的接收部2204的电路特性。GTA[k]表示数据发送站2100的发送部2103的电路特性。
空中的传播信道信息的响应H[k]、数据接收站2200的接收部2204的电路特性GRS[k]、数据发送站2100的发送部2103的电路特性GTA[k]通过式(23)来表示。
[数式23]
此外,上行传播信道信息HU[k]通过式(24)来表示。
[数式24]
在此,GTS[k]表示数据接收站2200的发送部2203的电路特性。GRA[k]表示数据发送站2100的接收部2104的电路特性。
数据接收站2200的发送部2203的电路特性GTS[k]和数据发送站2100的接收部2104的电路特性GRA[k]通过式(25)来表示。
[数式25]
在式(26)所示的校正系数C[k]的计算中,使用下行传播信道信息和上行传播信道信息。
[数式26]
发送加权值计算部2116如式(27)所示那样将上行传播信道信息HU[k]和校正系数C[k]相乘。发送加权值计算部2116基于校正完毕的上行传播信道信息HC[k]来计算发送加权值(发送权重)。
[数式27]
式(27)所示的校正系数C[k]满足式(28)。式(28)所示的β[k]是任意的复数。
[数式28]
例如,使用数据接收站2200-m和天线2102-n之间的传播信道信息的估计值而得到的校正系数cn (m)[k]通过式(29)来表示。
[数式29]
式(29)所示的校正系数cn (m)[k]以不包含估计误差的记载来书写,但是,实际上,在估计传播信道信息时包含估计误差。
以下,将在式中的变量h之上的记号“^” 在本文中记载在变量h之前而记载为“(^h)”。此外,以下,将在式中的变量c之上的记号“^” 在本文中记载在变量c之前而记载为“(^c)”。此外,以下,将在式中的变量c之上的记号“~” 在本文中记载在变量c之前而记载为“(~c)”。以下,将包含估计误差的传播信道信息分别记载为(^h)D,m,1[k]、(^h)U,m,1[k]、(^h)D,m,n[k]、(^h)U,m,n[k]。
在此,(^h)D,m,1[k]是下行传播信道信息HD的分量之中的利用第m个数据接收站2200-m的接收部2204和天线2202以及数据发送站2100的第一个发送部2103-1和天线2102-1的分量。
此外,(^h)U,m,1[k]是上行传播信道信息HU的分量之中的利用第m个数据接收站2200-m的接收部2204和天线2202以及数据发送站2100的第一个发送部2103-1和天线2102-1的分量。
此外,(^h)D,m,n[k]是下行传播信道信息HD的分量之中的利用第m个数据接收站2200-m的接收部2204和天线2202以及数据发送站2100的第n个发送部2103-n和天线2102-n的分量。
此外,(^h)U,m,n[k]是上行传播信道信息HU的分量之中的利用第m个数据接收站2200-m的接收部2204和天线2202以及数据发送站2100的第n个发送部2103-n和天线2102-n的分量。
处理前校正系数(^c)n (m)[k]是基于包含估计误差的这些传播信道信息而得到的。处理前校正系数(^c)n (m)[k]通过式(30)来表示。
[数式30]
相关性处理部2112从校正系数计算部2111取得示出式(30)所示的处理前校正系数(^c)n (m)[k]的信息。相关性处理部2112对式(30)所示的处理前校正系数(^c)n (m)[k]施行利用了校正系数的频率方向的相关性的高精度化处理。相关性处理部2112通过该高精度化处理而得到处理后校正系数(~c)n (m)[k]。相关性处理部2112将处理后校正系数(~c)n (m)[k]作为式(27)所示的校正系数C[k]向发送加权值计算部2116输出。
发送加权值计算部2116如式(27)所示那样将上行传播信道信息HU[k]和作为式(27)所示的校正系数C[k]的处理后校正系数(~c)n (m)[k]相乘,由此,计算发送加权值。加权运算部2106将调制后的示出无线分组的信号和发送加权值相乘。
(i-1)校正步骤中的频率方向的单纯的合成
以下,针对任意一个子载波k,说明利用数据接收站2200-m的处理前校正系数(^c)n (1)[k]的方法来作为一个例子。
相关性处理部2112如式(31)所示那样将处理前校正系数(^c)n (m)[k]和在频率方向上预先确定的邻近(从旁边到R个)子载波所对应的处理前校正系数(^c)n (m)[k±1]、…、处理前校正系数(^c)n (m)[k±R]合成。由此,相关性处理部2112能够减少噪声的影响。
[数式31]
在此,“a0、a±1、…、a±R”是校正系数的频率方向的相关性所对应的权重系数。频率方向的相关性所对应的权重系数以满足式(32)的方式确定。
[数式32]
通常,在权重系数之间,“a0≥a±1≥…≥a±R≥0”的关系成立。校正系数的频率方向的相关性越低,相对越大地确定权重系数a0。R表示所利用的邻近的子载波的数目。子载波的数目R可以为预先确定的常数,也可以适合地确定。例如,在电路特性的频率响应的振幅变动比规定阈值大的情况下,子载波的数目R也可以适合地确定,以使比规定数小。
接收信号强度(RSSI)越小,噪声的影响越大,因此,接收信号强度越小,由于利用校正系数的频率方向的相关性造成的效果越高。在接收信号强度比规定值小的情况下,权重系数a0以外的权重系数相对较大,并且,子载波的数目R相对较大地确定,由此,由于利用频率方向的相关性造成的效果变高。
(i-2)校正步骤中的与加权合成校正方法的组合
针对任意一个子载波k利用多个处理前校正系数(^c)n (1)[k]、…、(^c)n (Mc)[k]的加权合成校正方法和校正系数的频率方向的相关性所对应的权重系数的组合通过式(33)来表示。
[数式33]
校正系数的频率方向的相关性所对应的权重系数“a0、a±1、…、a±R”以满足式(34)的方式确定。
[数式34]
如在式(32)中说明了的那样,校正系数的频率方向的相关性越低,相对越大地确定权重系数a0
(i-3)校正步骤中的处理后校正系数(~c)n (m)[k]的选择
相关性处理部2112从处理前校正系数(^c)n (m)[k]和处理前校正系数(^c)n (m)[k±1]、…、处理前校正系数(^c)n (m)[k±R]之中选择信噪比(SNR:Signal-to-Noise Ratio)最高的处理前校正系数。相关性处理部2112将所选择的处理前校正系数确定为处理后校正系数(~c)n[k]。
在通过式(30)来表示处理前校正系数(^c)n (m)[k]的情况下,例如,如式(35)所示那样定义信噪比。
[数式35]
(ii)上行信道估计步骤
数据接收站2200将已知信号(例如,NDP)向数据发送站2100发送。数据接收站2200发送的已知信号在上行传播信道信息HU[k]的估计中使用。
解调部2109从数据接收站2200经由接收部2104取得已知信号(例如,NDP)。
传播信道估计部2108基于数据接收站2200发送的已知信号来估计上行传播信道信息HU[k]。
(iii)下行数据发送步骤
发送加权值计算部2116将处理后校正系数(~c)n[k]和在上述(ii)上行信道估计步骤中得到的上行传播信道信息HU[k]相乘。发送加权值计算部2116基于校正完毕的上行传播信道信息HC[k]来计算发送加权值。发送加权值在发送波束的形成中使用。加权运算部2106对调制后的示出无线分组的信号乘以发送加权值(加权合成),由此,生成下行发送的示出无线分组的信号。
发送部2103将下行发送的示出无线分组的信号向天线2102输出。天线2102将下行发送的示出无线分组的信号向数据接收站2200空间复用发送(MIMO传输)。
数据接收站2200接收示出无线分组的信号。数据接收站2200判定是否能够无误地解码示出无线分组的信号。数据接收站2200在能够无误地解码示出无线分组的信号的情况下,将规定的确认信号(BA)向数据发送站2100发送。
数据发送站2100将确认响应请求信号(BAR:BA Request,BA请求)向数据接收站2200发送。确认响应请求信号是用于请求规定的确认信号(BA)的发送的信号。数据接收站2200在接收到确认响应请求信号的情况下,将确认信号向数据发送站2100发送。数据发送站2100接收数据接收站2200发送的确认信号。数据发送站2100基于数据接收站2200发送的确认信号来判定数据接收站2200是否能够无误地解码示出无线分组的信号。
如以上那样,本实施方式的数据发送站2100(无线通信装置)具备:接收部2104、解调部2109、传播信道估计部2108、校正系数计算部2111、相关性处理部2112、发送加权值计算部2116、加权运算部2106、以及发送部2103。
接收部2104和解调部2109取得分组。
传播信道估计部2108基于分组来估计上行传播信道信息。例如,传播信道估计部2108基于包含传播信道信息反馈(CSI-FB)的分组的训练前导码部分来估计上行传播信道信息。此外,例如,传播信道估计部2108基于已知信号来估计上行传播信道信息。
校正系数计算部2111基于下行传播信道信息和上行传播信道信息来计算处理前校正系数。
相关性处理部2112基于处理前校正系数的频率方向的相关性来决定处理后校正系数。
发送加权值计算部2116基于处理后校正系数和上行传播信道信息来计算发送加权值。
加权运算部2106和发送部2103基于发送加权值来向数据接收站2200无线发送规定信号。
此外,本实施方式的数据发送站2100(无线通信装置)中的无线通信方法具有:取得分组的步骤、估计上行传播信道信息的步骤、计算处理前校正系数的步骤、决定处理后校正系数的步骤、计算发送加权值的步骤、以及无线发送规定信号的步骤。
在取得分组的步骤中,接收部2104和解调部2109取得分组。
在估计上行传播信道信息的步骤中,传播信道估计部2108基于分组来估计上行传播信道信息。
在计算处理前校正系数的步骤中,校正系数计算部2111基于下行传播信道信息和上行传播信道信息来计算处理前校正系数。
在决定处理后校正系数的步骤中,相关性处理部2112基于处理前校正系数的频率方向的相关性来决定处理后校正系数。
在计算发送加权值的步骤中,发送加权值计算部2116基于处理后校正系数和上行传播信道信息来计算发送加权值。
在无线发送的步骤中,加权运算部2106和发送部2103基于发送加权值来向数据接收站2200无线发送规定信号。
根据该结构,相关性处理部2112基于处理前校正系数的频率方向的相关性来决定处理后校正系数。即,相关性处理部2112利用处理前校正系数的频率方向的相关性来提高校正精度。由此,数据发送站2100以及无线通信方法能够提高利用MIMO传输的通信的品质。
在隐式、反馈、波束形成技术中,在使用上行的传播信道信息来计算下行的传播信道信息时,需要提高对上行和下行中的传播信道信息的不同进行校正的校正系数cn的精度。但是,存在由于噪声、频率选择性衰落而产生校正系数的估计精度的劣化而产生传输特性的劣化的情况。
本实施方式的无线通信系统2001利用校正系数的频率方向的相关性来提高相邻的频率的校正系数的估计精度。由此,无线通信系统2001能够提高MIMO-OFDM(OrthogonalFrequency-Division Multiplexing:正交频分复用方式)系统中的上行传播信道信息的校正精度。无线通信系统2001能够提高发送加权值的精度。此外,无线通信系统2001能够提高进行发送波束形成的无线通信系统的传输特性。
本实施方式的相关性处理部2112基于在频率方向上预先确定的邻近的子载波所对应的处理前校正系数的相关性所对应的加权来合成邻近的子载波所对应的处理前校正系数。本实施方式的相关性处理部2112基于合成的结果来决定处理后校正系数。即,本实施方式的相关性处理部2112执行将处理前校正系数的相关性作为权重的合成。
本实施方式的校正系数计算部2111按照每个数据接收站2200来计算处理前校正系数。即,本实施方式的校正系数计算部2111在空间方向上计算多个处理前校正系数。
本实施方式的相关性处理部2112基于基于信道增益的加权和在频率方向上预先确定的邻近的子载波的相关性来合成处理前校正系数。
本实施方式的校正系数计算部2111按照每个时刻来计算处理前校正系数。即,本实施方式的校正系数计算部2111在时间方向上计算多个处理前校正系数。
本实施方式的相关性处理部2112从在频率方向上预先确定的邻近的子载波所对应的处理前校正系数之中将信噪比(SNR)最高的处理前校正系数选择为处理后校正系数。
本实施方式的相关性处理部2112在接收信号强度(RSSI)比规定值小的情况下,使在校正中利用的子载波的数目相对变大。
[第十一实施方式]
参照附图来对本发明的第十一实施方式详细地进行说明。图22是示出本实施方式中的利用MU-MIMO的无线通信系统3001的结构例的图。无线通信系统3001具备数据发送站3100(基站装置)和数据接收站3200-1~3200-M(M为2以上的整数)(终端站装置)。
以下,关于对数据接收站3200-1~3200-M共同的事项,省略附图标记的一部分而记载为“数据接收站3200”。以下,将从数据发送站3100向数据接收站3200的方向称为“下行”。此外,将从数据接收站3200向数据发送站3100的方向称为上行”。
数据发送站3100是无线通信装置。数据发送站3100例如是无线LAN(Local AreaNetwork,局域网)中的接入点(AP:Access Point)。数据发送站3100生成无线分组。所生成的无线分组包含用于识别数据发送站3100的标识符和用于识别数据接收站3200的标识符。
数据发送站3100通过包含(i)校正步骤、(ii)第一下行数据发送步骤、(iii)确认响应和上行信道估计步骤、以及(iv)第二下行数据发送步骤的通信处理来在与数据接收站3200之间执行无线分组通信。数据发送站3100基于CSMA/CA(Carrier Sense MultipleAccess/Collision Avoidance:载波监听多路访问/冲突避免)方式来使用同一频道而执行与数据接收站3200的无线分组通信。
数据接收站3200(STA:Station,站)在与数据发送站3100之间执行无线分组通信。数据接收站3200是成为数据发送站3100所生成的无线分组的接收地址的装置。数据接收站3200例如是计算机、携带型的信息电子设备。
接着,说明数据发送站3100的结构例。
图23是示出本实施方式中的数据发送站3100的结构例的图。数据发送站3100具备:天线3102、发送部3103、接收部3104、调制部3105、加权运算部3106、传播信道估计部3108、解调部3109、数据变换接口部3110、校正系数计算部3111、指定部3113、以及发送加权值计算部3116。
数据发送站3100具备天线3102-1~3102-N(N为2以上的整数)。以下,关于对天线3102-1~3102-N共同的事项,省略附图标记的一部分而记载为“天线3102”。
数据发送站3100按照每个天线3102具备发送部3103。即,数据发送站3100具备发送部3103-1~3103-N。以下,关于对发送部3103-1~3103-N共同的事项,省略附图标记的一部分而记载为“发送部3103”。
数据发送站3100按照每个天线3102具备接收部3104(取得部)。即,数据发送站3100具备接收部3104-1~3104-N。以下,关于对接收部3104-1~3104-N共同的事项,省略附图标记的一部分而记载为“接收部3104”。
天线3102在与数据接收站3200之间收发示出无线分组的信号。以下,将数据发送站3100经由天线3102进行发送的情况称为“下行发送”。以下,将数据发送站3100经由天线3102进行接收的情况称为“上行接收”。
接收部3104-n(n是1~N之中的任意的整数)经由天线3102-n来接收示出无线分组的信号。接收部3104-n将上行接收的示出无线分组的信号的频率变换为规定的频率。此外,接收部3104-n对上行接收的示出无线分组的信号执行接收功率的调整等。接收部3104-n将上行接收的示出无线分组的信号向解调部3109输出。
该上行接收的示出无线分组的信号存在包含传播信道信息反馈(CSI-FB)的情况。此外,该上行接收的示出无线分组的信号存在包含传播信道信息的估计所对应的已知的信号(以下,称为“已知信号”。)的情况。关于已知信号,存在例如被包含在包含下行传播信道信息(例如,CSI-FB)的分组的帧的训练前导码中的情况。此外,该上行接收的示出无线分组的信号存在包含规定的确认信号(BA)的情况。关于已知信号,存在例如被包含在包含规定的确认信号(BA)的分组的帧的训练前导码中的情况。
解调部3109(取得部)从接收部3104取得上行接收的示出无线分组的信号。解调部3109对上行接收的示出无线分组的信号施行解调处理。关于上行接收的示出无线分组的信号,存在在数据部分中包含从数据发送站3100向任一个数据接收站3200的下行传播信道信息(例如,CSI-FB)的情况。解调部3109将解调后的示出无线分组的信号向传播信道估计部3108、校正系数计算部3111和数据变换接口部3110输出。
数据变换接口部3110从解调部3109取得解调后的示出无线分组的信号。数据变换接口部3110是位于物理层和介质访问控制层的边界的接口。数据变换接口部3110将解调后的无线分组变换为规定的形式的数据分组,并将示出变换后的数据分组的信号向外部的网络(不图示)发送。
此外,数据变换接口部3110从外部的网络接收示出规定的形式的数据分组的信号。数据变换接口部3110将从外部的网络接收的示出数据分组的信号变换为规定的数据信号,并将变换后的数据信号向调制部3105输出。
传播信道估计部3108从解调部3109取得上行接收的示出无线分组的信号。关于上行接收的示出无线分组的信号,存在在数据部分中包含从数据发送站3100向任一个数据接收站3200的下行传播信道信息(例如,CSI-FB)的情况。传播信道估计部3108在取得了示出包含下行传播信道信息的无线分组的信号的情况下,基于在数据部分中包含下行传播信道信息的分组的训练前导码部分来估计上行传播信道信息。
此外,关于上行接收的示出无线分组的信号,存在在数据部分中包含已知信号(例如,NDP)的情况。传播信道估计部3108将上行接收的已知信号和预先确定的估计用信号相比较。传播信道估计部3108基于该比较结果来估计上行传播信道信息。传播信道估计部3108将下行传播信道信息和上行传播信道信息向校正系数计算部3111和发送加权值计算部3116输出。
指定部3113生成针对数据接收站3200指定收发的形式的信息(以下,称为“形式指定信息”。)。
形式指定信息例如包含对发送与预先确定的需要的频带对应的传播信道信息的估计所对应的已知信号进行指定的信息。形式指定信息例如包含对天线3202进行指定的信息,以使使用与接收时相同的天线3202(后述)来发送已知信号。该已知信号是与多个天线3202对应的传播信道信息的估计所对应的训练信号。
形式指定信息例如包含对在收发中使用的天线3202进行指定的信息,以使选择在计算校正系数的情况下的发送和接收中共同使用的天线3202。形式指定信息例如包含对已知信号的形式进行指定的信息,以使能够估计在收发中使用的多个天线3202所对应的上行传播信道信息的响应。该已知信号例如被包含在包含传播信道信息反馈(CSI-FB:ChannelState Information–Feedback,信道状态信息-反馈)的分组的前导码部分中。
形式指定信息例如包含对发送的工作进行指定的信息,以使数据接收站3200在不分解的情况下发送所估计的下行传播信道信息。形式指定信息例如包含对发送的工作进行指定的信息,以使按照每个天线3202发送包含下行传播信道信息的分组。形式指定信息例如包含对发送的工作进行指定的信息,以使发送使上行传播信道信息的估计提高的多个已知信号。
指定部3113将形式指定信息向调制部3105输出。调制部3105对形式指定信息进行调制,生成包含调制后的形式指定信息的信号。将包含由调制部3105调制后的形式指定信息的信号从天线3102对数据接收站3200发送。
校正系数计算部3111从传播信道估计部3108取得下行传播信道信息。此外,校正系数计算部3111从传播信道估计部3108取得从任一个数据接收站3200向数据发送站3100的上行传播信道信息。校正系数计算部3111基于下行传播信道信息和上行传播信道信息来计算校正系数。即,校正系数计算部3111基于数据发送站3100中的发送侧的电路特性与接收侧的电路特性之比来计算校正系数。校正系数计算部3111将示出校正系数的信息向发送加权值计算部3116输出。
发送加权值计算部3116从传播信道估计部3108取得上行传播信道信息。发送加权值计算部3116从校正系数计算部3111取得示出校正系数的信息。发送加权值计算部3116基于上行传播信道信息和校正系数来计算发送加权值(发送权重)。发送加权值计算部3116将示出发送加权值的信息向加权运算部3106输出。
发送加权值计算部3116基于ZF(Zero Forcing, 迫零)法、MMSE(Minimum MeanSquared Error,最小均方误差)法等利用线性运算的方法来计算发送加权值。此外,发送加权值计算部3116也可以基于THP(Tomlinson Harashima Precoding,汤姆林森哈拉希玛预编码)法、VP(Vector Perturbation,矢量微扰)法等利用非线性运算的方法来计算发送加权值。再有,关于计算发送加权值的方法,是怎样的方法都可以,并不限定于特定的方法。
调制部3105从数据变换接口部3110取得变换后的数据信号。调制部3105将变换后的数据信号调制为示出无线分组的信号。调制部3105将调制后的示出无线分组的信号向加权运算部3106输出。
加权运算部3106从调制部3105取得调制后的示出无线分组的信号。加权运算部3106从发送加权值计算部3116取得示出发送加权值的信息。加权运算部3106对调制后的示出无线分组的信号乘以发送加权值(加权合成),由此,生成下行发送的示出无线分组的信号。下行发送的示出无线分组的信号是在发送波束的形成中使用的信号。加权运算部3106将下行发送的示出无线分组的信号向发送部3103输出。
发送部3103从加权运算部3106取得下行发送的示出无线分组的信号。发送部3103将下行发送的示出无线分组的信号的频率变换为在无线通信系统3001中规定的规定的频率。此外,发送部3103-n(n是1~N之中的任意的整数)对下行发送的示出无线分组的信号执行发送功率的调整等。发送部3103-n将下行发送的示出无线分组的信号向天线3102-n输出。
接着,说明数据接收站的结构例。
图24是示出本实施方式中的数据接收站3200的结构例的图。数据接收站3200具备:天线3202、发送部3203、接收部3204、调制部3205、传播信道估计部3208、解调部3209、数据变换接口部3210、以及判定部3211。
数据接收站3200具备天线3202-1~3202-P(P为2以上的整数)。以下,关于对天线3202-1~3202-P共同的事项,省略附图标记的一部分而记载为“天线3202”。
数据接收站3200按照每个天线3202具备发送部3203。即,数据接收站3200具备发送部3203-1~3203-P。以下,关于对发送部3203-1~3203-P共同的事项,省略附图标记的一部分而记载为“发送部3203”。
数据接收站3200按照每个天线3202具备接收部3204(取得部)。即,数据接收站3200具备接收部3204-1~3204-P。以下,关于对接收部3204-1~3204-P共同的事项,省略附图标记的一部分而记载为“接收部3204”。
天线3202在与数据发送站3100之间收发示出无线分组的信号。以下,将数据接收站3200的经由天线3202进行发送的情况称为“上行发送”。以下,将数据接收站3200的经由天线3202进行接收的情况称为“下行接收”。
接收部3204经由天线3202接收示出无线分组的信号。接收部3204将下行接收的示出无线分组的信号的频率变换为规定的频率。此外,接收部3204对下行接收的示出无线分组的信号执行接收功率的调整等。接收部3204将下行接收的示出无线分组的信号向解调部3209输出。
解调部3209从接收部3204取得下行接收的示出无线分组的信号。解调部3209对下行接收的示出无线分组的信号施行解调处理。解调部3209将解调后的示出无线分组的信号向传播信道估计部3208和数据变换接口部3210输出。
数据变换接口部3210从解调部3209取得解调后的示出无线分组的信号。数据变换接口部3210是位于物理层和介质访问控制层的边界的接口。数据变换接口部3210将解调后的无线分组变换为规定的形式的数据分组,并将示出变换后的数据分组的信号向外部的网络(不图示)发送。
此外,数据变换接口部3210从外部的网络接收示出规定的形式的数据分组的信号。数据变换接口部3210也可以将从外部的网络接收的示出数据分组的信号变换为规定的数据信号,将变换后的数据信号向调制部3205输出。
传播信道估计部3208从解调部3209取得解调后的示出无线分组的信号。传播信道估计部3208将下行接收的已知信号和预先确定的估计用信号相比较。传播信道估计部3208基于该比较结果来估计下行传播信道信息。传播信道估计部3208将示出下行传播信道信息的传播信道信息反馈(CSI-FB)向调制部3205输出。
判定部3211从解调部3209取得形式指定信息。判定部3211基于形式指定信息来判定由数据接收站3200进行的收发的形式。判定部3211基于形式指定信息从天线3202发送与预先确定的需要的频带对应的传播信道信息的估计所对应的已知信号。判定部3211基于形式指定信息来选择在发送中使用的天线3202,以使使用与接收时相同的天线3202来发送已知信号。
判定部3211基于形式指定信息来选择在计算校正系数的情况下的发送和接收中共同使用的天线3202。判定部3211基于形式指定信息来决定已知信号的形式,以使能够估计在收发中使用的多个天线3202所对应的上行传播信道信息的响应。
判定部3211基于形式指定信息在不分解所估计的下行传播信道信息的情况下从天线3202发送包含下行传播信道信息的分组。判定部3211基于形式指定信息来按照每个天线3202发送包含下行传播信道信息的分组。判定部3211基于形式指定信息从天线3202发送使上行传播信道信息的估计提高的多个已知信号。
调制部3205从传播信道估计部3208取得传播信道信息反馈(CSI-FB)。调制部3205对传播信道信息反馈进行调制。调制部3205将传播信道信息反馈向发送部3203输出。调制部3205从数据变换接口部3210取得规定的确认信号(BA)。调制部3205对规定的确认信号进行调制。调制部3205将上行发送的示出无线分组的信号向发送部3203输出。
调制部3205从数据变换接口部3210取得数据信号。调制部3205将数据信号调制为示出无线分组的信号。调制部3205将调制后的示出无线分组的信号向发送部3203输出。
发送部3203从调制部3205取得上行发送的示出无线分组的信号。发送部3203将上行发送的示出无线分组的信号的频率变换为在无线通信系统中规定的规定的频率。发送部3203对上行发送的示出无线分组的信号执行发送功率的调整等。发送部3203将上行发送的示出无线分组的信号向天线3202输出。
该上行发送的示出无线分组的信号存在包含传播信道信息反馈(CSI-FB)的情况。此外,该上行发送的示出无线分组的信号存在包含规定的确认信号(BA)的情况。
接着,对无线通信系统3001的工作例进行说明。
图25是示出本实施方式中的无线通信系统的工作例的时间图。数据发送站3100生成向数据接收站3200发送的发送数据。数据发送站3100通过包含(i)校正步骤、(ii)第一下行数据发送步骤、(iii)确认响应和上行信道估计步骤、以及(iv)第二下行数据发送步骤的通信处理来在与数据接收站3200之间执行无线分组通信。
(i)校正步骤
指定部3113在数据接收站3200经由多个天线3202来接收信号的情况下,将传播信道信息反馈(CSI-FB)的帧的训练前导码的形式指定为能够估计多个天线3102和天线3202所对应的传播信道信息的形式。
校正系数计算部3111在数据接收站3200的电路特性(电路响应)的振幅不能近似为固定值的情况下不能仅基于由IEEE802.11.ac规范规定的奇异值分解的奇异值和右奇异向量(V矩阵)来计算校正系数。因此,指定部3113生成形式指定信息,以使数据接收站3200在不分解的情况下发送所估计的下行传播信道信息的响应(通信路径响应)。
数据发送站3100在预先确定的信号中储存形式指定信息。该预先确定的信号例如是空、数据、分组、通告(NDPA:Null Data Packet Announcement)。指定部3113例如使用NDPA帧的MAC帧内的位来确定形式指定信息。在扩展IEEE802.11.ac规范的情况下,指定部3113在例如“Sounding dialog token field(探测对话标记字段)”的“reserved(保留)”部分中生成指定位字段。数据发送站3100将储存有形式指定信息的预先确定的信号向数据接收站3200发送。
数据接收站3200接收储存有形式指定信息的预先确定的信号。判定部3211基于形式指定信息来选择天线3202,以使使用在发送和接收中共同的天线3202。
数据发送站3100向数据接收站3200发送已知信号。该已知信号例如是空、数据、分组(NDP)。
数据接收站3200基于所接收的已知信号来估计下行传播信道信息。数据接收站3200从所选择的天线3202向数据发送站3100发送在数据部分中包含下行传播信道信息的传播信道信息反馈(CSI-FB)。
解调部3109从数据接收站3200经由接收部3104取得下行传播信道信息(CSI-FB)。
传播信道估计部3108基于传播信道信息反馈的训练前导码部分来估计上行传播信道信息。
校正系数计算部3111基于下行传播信道信息和所估计的上行传播信道信息来计算校正系数。
(ii)使用显式、反馈(EFB)的第一下行数据发送步骤
发送加权值计算部3116从传播信道估计部3108取得上行传播信道信息。发送加权值计算部3116从校正系数计算部3111取得示出校正系数的信息。发送加权值计算部3116基于上行传播信道信息和校正系数来计算发送加权值(发送权重)。发送加权值计算部3116将示出发送加权值的信息向加权运算部3106输出。
加权运算部3106从调制部3105取得调制后的示出无线分组的信号。加权运算部3106从发送加权值计算部3116取得示出发送加权值的信息。加权运算部3106对调制后的示出无线分组的信号乘以发送加权值(加权合成),由此,生成下行发送的示出无线分组的信号。
发送部3103将下行发送的示出无线分组的信号向天线3102输出。天线3102向数据接收站3200空间复用发送(MIMO传输)下行发送的示出无线分组的信号。
(iii)确认响应和上行信道估计步骤
数据接收站3200接收示出无线分组的信号。数据接收站3200判定是否能够无误地解码示出无线分组的信号。数据接收站3200在能够无误地解码示出无线分组的信号的情况下将规定的确认信号(BA)向数据发送站3100发送。
解调部3109经由接收部3104取得确认信号(BA)。传播信道估计部3108基于数据接收站3200发送的确认信号来估计上行传播信道信息。
数据发送站3100将确认响应请求信号(BAR:BA Request,BA请求)向数据接收站3200发送。确认响应请求信号是用于请求规定的确认信号(BA)的发送的信号。
图26是说明本实施方式中的在80[MHz]频带中进行MU-MIMO传输的情况的图。数据接收站3200在多个频带中执行下行数据发送的情况下通过相同的多个频带发送确认信号。以下,HT表示高、吞吐量(high throughput)。VHT表示非常、高、吞吐量(very highthroughput)。MU PPDU表示多用户、物理、层、协议、数据、单元(multiuser physical layerprotocol data unit)。LTF表示长、训练、字段(long training field)。CBF表示协调波束形成(compressed beamforming,压缩波束形成)。
图27是说明本实施方式中的数据接收站3200通过多个天线3202进行接收的情况的图。在数据接收站3200经由多个天线3202进行接收的情况下,确认信号的训练前导码为与多个天线3202对应的传播信道信息的估计所对应的形式。此外,数据发送站3100在数据接收站3200的发送功率比数据发送站3100的发送功率小的情况下在数据接收站3200中指定形式,以使数据接收站3200使确认信号(BA)的训练符号的数目为2n倍(该n为1以上的任意的整数)来送出。
数据发送站3100合成使用各训练符号所估计的结果,由此,得到3n[dB](该n为上述的2n倍所示的指数n)的改善。数据发送站3100使用在上述(ii)的步骤中送出的数据帧的MAC帧内的控制字段内的位来对形式进行指定。在扩展IEEE802.11.ac规范的情况下,指定部3113例如在“HT Control Middle subfield(HT控制中间子字段)”的“B1 Reserved(B1保留)”部分中进行VHT=0、HEW(High efficiency Wireless LAN,高效率无线局域网)=1的切换,在HEW=1中制作新的指定位字段(非专利文献4、图8-8a)。
数据接收站3200在接收到确认响应请求信号的情况下向数据发送站3100发送确认信号。数据发送站3100接收数据接收站3200所发送的确认信号。数据发送站3100基于数据接收站3200所发送的确认信号来判定数据接收站3200是否能够无误地解码示出无线分组的信号。
(iv)使用隐式、反馈(IFB)的第二下行数据发送步骤(参照图25)
发送加权值计算部3116从传播信道估计部3108取得在上述(iii)中得到的上行传播信道信息。发送加权值计算部3116从校正系数计算部3111取得在上述(i)中得到的示出校正系数的信息。发送加权值计算部3116基于上行传播信道信息和校正系数来计算发送加权值(发送权重)。发送加权值计算部3116将示出发送加权值的信息向加权运算部3106输出。
加权运算部3106从调制部3105取得调制后的示出无线分组的信号。加权运算部3106从发送加权值计算部3116取得示出发送加权值的信息。加权运算部3106对调制后的示出无线分组的信号乘以发送加权值(加权合成),由此,生成下行发送的示出无线分组的信号。
发送部3103将下行发送的示出无线分组的信号向天线3102输出。天线3102向数据接收站3200空间复用发送(MIMO传输)下行发送的示出无线分组的信号。
如以上那样,本实施方式的数据发送站3100(无线通信装置)具备:生成针对数据接收站3200指定收发的形式的形式指定信息的指定部3113、向数据接收站3200无线发送形式指定信息的发送部3103(第一发送部)、取得分组的接收部3104和解调部3109(取得部)、基于分组来估计示出从数据接收站3200向数据发送站3100的传播信道的上行传播信道信息的传播信道估计部3108、基于示出从数据发送站3100向数据接收站3200的传播信道的下行传播信道信息和上行传播信道信息来计算校正系数的校正系数计算部3111、基于校正系数和上行传播信道信息来计算发送加权值的发送加权值计算部3116、以及基于发送加权值来向数据接收站3200无线发送规定信号的发送部3103(第二发送部)。
再有,本实施方式的发送部3103具备第一发送部和第二发送部双方的功能。第一发送部和第二发送部也可以在发送部3103之外被数据发送站3100所具备。
此外,本实施方式的数据发送站3100(无线通信装置)中的无线通信方法具有:生成针对数据接收站3200指定收发的形式的形式指定信息的步骤、向数据接收站3200无线发送形式指定信息的步骤、取得分组的步骤、基于分组来估计示出从数据接收站3200向数据发送站3100的传播信道的上行传播信道信息的步骤、基于示出从数据发送站3100向数据接收站3200的传播信道的下行传播信道信息和上行传播信道信息来计算校正系数的步骤、基于校正系数和上行传播信道信息来计算发送加权值的步骤、以及基于发送加权值来向数据接收站3200无线发送规定信号的步骤。
根据该结构,指定部3113生成针对数据接收站3200指定收发的形式的形式指定信息。发送部3103向数据接收站3200无线发送形式指定信息。由此,数据发送站3100以及无线通信方法能够将隐式、反馈、波束形成应用于MIMO传输系统。
即,数据发送站3100针对数据接收站3200指定收发的形式(所使用的天线、频带、训练信号的形式),并且,以所指定的收发的形式进行通信。由此,本实施方式的数据发送站3100(无线通信装置)即使在将隐式、反馈、波束形成技术应用于MIMO传输的情况下也能够估计上行传播信道信息。
本实施方式的指定部3113进行指定,以使发送与需要的频带对应的上行传播信道信息的估计所对应的已知信号。
本实施方式的指定部3113进行指定,以使使用与接收时相同的天线3202来发送与多个天线3202对应的上行传播信道信息的估计所对应的已知信号。
本实施方式的指定部3113指定在收发中使用的天线3202,以使选择在计算校正系数的情况下的发送和接收中共同使用的天线3202。
本实施方式的指定部3113在数据接收站3200经由多个天线3202接收信号的情况下将通知下行传播信道信息的分组的帧的训练前导码的形式指定为能够估计多个天线3202所对应的上行传播信道信息的形式。
本实施方式的指定部3113对发送的工作进行指定,以使数据接收站3200在不分解的情况下发送数据接收站3200所估计的下行传播信道信息。
本实施方式的指定部3113在数据接收站3200经由多个天线3202接收信号的情况下对发送的工作进行指定,以使按照每个天线3202发送包含下行传播信道信息的分组。
本实施方式的指定部3113对发送的工作进行指定,以使发送上行传播信道信息的估计所对应的多个已知信号(例如,BA)。
本实施方式的接收部3104和解调部3109(取得部)以基于形式指定信息的收发的形式取得从数据接收站3200发送的分组。
[第十二实施方式]
参照附图来对本发明的第十二实施方式详细地进行说明。图28是示出本实施方式中的利用MU-MIMO的无线通信系统4001的结构例的图。无线通信系统4001具备数据发送站4100(基站装置)和数据接收站4200-1~4200-M(M为2以上的整数)(终端站装置)。
以下,关于对数据接收站4200-1~4200-M共同的事项,省略附图标记的一部分而记载为“数据接收站4200”。
数据发送站4100例如是无线LAN(Local Area Network,局域网)中的接入点(AP:Access Point)。数据发送站4100生成无线分组。所生成的无线分组包含用于识别数据发送站4100的标识符和用于识别数据接收站4200的标识符。
数据发送站4100通过包含(i)校正步骤、(ii)上行信道估计步骤、以及(iii)下行数据发送步骤的通信处理来在与数据接收站4200之间执行无线分组通信。数据发送站4100a基于CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance:载波监听多路访问/冲突避免)方式来使用同一频道而执行与数据接收站4200的无线分组通信。
数据接收站4200(STA:Station,站)在与数据发送站4100之间执行无线分组通信。数据接收站4200是成为数据发送站4100所生成的无线分组的接收地址的装置。数据接收站4200例如是计算机,携带型的信息电子设备。
接着,说明第十二实施方式中的数据发送站4100(以下,称为“数据发送站4100a”。)的结构例。
图29是示出本发明的第十二实施方式中的数据发送站4100a的结构例的图。数据发送站4100a具备:天线4102、发送部4103、接收部4104、调制部4105、加权运算部4106、传播信道估计部4108、解调部4109、数据变换接口部4110、校正系数计算部4111、校正系数更新部4117、校正系数存储部4118、以及发送加权值计算部4116。
数据发送站4100a具备天线4102-1~4102-N(N为数据发送站4100a所具备的多个天线的总数)。以下,天线4102-1~4102-N之中的任意的天线被记载为“天线4102-n”(n是1~N之中的任意的整数)。此外,以下,关于对天线4102-1~4102-N共同的事项,省略附图标记的一部分而记载为“天线4102”。
数据发送站4100a按照每个天线4102具备发送部4103。即,数据发送站4100a具备发送部4103-1~4103-N。以下,关于对发送部4103-1~4103-N共同的事项,省略附图标记的一部分而记载为“发送部4103”。
数据发送站4100a按照每个天线4102具备接收部4104。即,数据发送站4100a具备接收部4104-1~4104-N。以下,关于对接收部4104-1~4104-N共同的事项,省略附图标记的一部分而记载为“接收部4104”。
天线4102在与数据接收站4200a(后述)之间收发示出无线分组的信号。以下,将数据发送站4100a的经由天线4102进行发送的情况称为“下行发送”。以下,将数据发送站4100a的经由天线4102进行接收的情况称为“上行接收”。
接收部4104-n(n是1~N之中的任意的整数)经由天线4102-n来接收示出无线分组的信号(无线信号)。接收部4104-n将上行接收的示出无线分组的信号的频率变换为规定的频率。此外,接收部4104-n对上行接收的示出无线分组的信号执行接收功率的调整等。接收部4104-n将上行接收的示出无线分组的信号向解调部4109输出。
该上行接收的示出无线分组的信号存在包含传播信道信息反馈(CSI-FB:ChannelState information - Feedback,信道状态信息-反馈)的情况。此外,该上行接收的示出无线分组的信号存在包含已知信号的情况。已知信例如号是空、数据、分组(NDP:Null DataPacket)。此外,该上行接收的示出无线分组的信号存在包含规定的确认信号(确认响应信号)(BA: Block Acknowledgement,块确认)的情况。
解调部4109从接收部4104取得上行接收的示出无线分组的信号。解调部4109对上行接收的示出无线分组的信号施行解调处理。关于上行接收的示出无线分组的信号,存在在数据部分中包含从数据发送站4100a向任一个数据接收站4200a的下行传播信道信息(例如,CSI-FB)的情况。解调部4109将解调后的示出无线分组的信号向传播信道估计部4108、校正系数计算部4111和数据变换接口部4110输出。
数据变换接口部4110从解调部4109取得解调后的示出无线分组的信号。数据变换接口部4110是位于物理层和介质访问控制层的边界的接口。数据变换接口部4110将解调后的无线分组变换为规定的形式的数据分组,将示出变换后的数据分组的信号向外部的网络(不图示)发送。
此外,数据变换接口部4110从外部的网络接收示出规定的形式的数据分组的信号。数据变换接口部4110将从外部的网络接收的示出数据分组的信号变换为规定的数据信号,将变换后的数据信号向调制部4105输出。
传播信道估计部4108从解调部4109取得上行接收的示出无线分组的信号。关于上行接收的示出无线分组的信号,存在在数据部分中包含从数据发送站4100a向任一个数据接收站4200a的下行传播信道信息(例如,CSI-FB)的情况。传播信道估计部4108在取得了示出包含下行传播信道信息的无线分组的信号的情况下,基于在数据部分中包含下行传播信道信息的分组的训练前导码部分来估计上行传播信道信息。
此外,关于上行接收的示出无线分组的信号,存在在数据部分中包含已知信号(例如,NDP)的情况。传播信道估计部4108将上行接收的已知信号和预先确定的估计用信号相比较。传播信道估计部4108基于该比较结果来估计上行传播信道信息。传播信道估计部4108将下行传播信道信息和上行传播信道信息向校正系数计算部4111和发送加权值计算部4116输出。
校正系数计算部4111从传播信道估计部4108取得下行传播信道信息。此外,校正系数计算部4111从传播信道估计部4108取得从任一个数据接收站4200a向数据发送站4100a的上行传播信道信息。校正系数计算部4111基于下行传播信道信息和上行传播信道信息来计算最近的校正系数(以下,称为“新校正系数”。)。即,校正系数计算部4111基于数据发送站4100a中的发送侧的电路特性与接收侧的电路特性之比来计算新校正系数。校正系数计算部4111向校正系数更新部4117输出示出新校正系数的信息。
校正系数更新部4117从校正系数计算部4111取得示出新校正系数的信息。校正系数更新部4117从校正系数存储部4118取得示出新校正系数的历史(以下,称为“旧校正系数”。)的信息。
校正系数更新部4117基于示出新校正系数的信息和示出旧校正系数的信息来计算值计算用的校正系数。校正系数更新部4117怎样基于示出新校正系数的信息和示出旧校正系数的信息来计算值计算用的校正系数都可以,并不限定于特定的计算方法。例如,校正系数更新部4117将新校正系数和旧校正系数的平均值计算为值计算用的校正系数。此外,例如,校正系数更新部4117根据加权对新校正系数乘以旧校正系数,由此,也可以将与加权对应的平均值计算为值计算用的校正系数。
校正系数更新部4117向发送加权值计算部4116输出示出值计算用的校正系数的信息。此外,校正系数更新部4117与计算旧校正系数的时刻相对应地将示出旧校正系数的信息存储在校正系数存储部4118中。
校正系数存储部4118与计算旧校正系数的时刻对应地存储示出旧校正系数的信息。
发送加权值计算部4116从传播信道估计部4108取得上行传播信道信息。发送加权值计算部4116从校正系数更新部4117取得示出值计算用的校正系数的信息。发送加权值计算部4116基于上行传播信道信息和值计算用的校正系数来计算发送加权值(发送权重)。发送加权值计算部4116向加权运算部4106输出示出发送加权值的信息。
发送加权值计算部4116基于ZF(Zero Forcing, 迫零)法、MMSE(Minimum MeanSquared Error,最小均方误差)法等利用线性运算的方法来计算发送加权值。此外,发送加权值计算部4116也可以基于THP(Tomlinson Harashima Precoding,汤姆林森哈拉希玛预编码)法,VP(Vector Perturbation,矢量微扰)法等利用非线性运算的方法来计算发送加权值。再有,计算发送加权值方法为怎样的方法都可以,并不限定于特定的方法。
调制部4105从数据变换接口部4110取得变换后的数据信号。调制部4105将变换后的数据信号调制为示出无线分组的信号。调制部4105向加权运算部4106输出调制后的示出无线分组的信号。
加权运算部4106从调制部4105取得调制后的示出无线分组的信号。加权运算部4106从发送加权值计算部4116取得示出发送加权值的信息。加权运算部4106对调制后的示出无线分组的信号乘以发送加权值(加权合成),由此,生成下行发送的示出无线分组的信号。下行发送的示出无线分组的信号是在发送波束的形成中使用的信号。加权运算部4106向发送部4103输出下行发送的示出无线分组的信号。
发送部4103从加权运算部4106取得下行发送的示出无线分组的信号。发送部4103将下行发送的示出无线分组的信号的频率变换为在无线通信系统4001中规定的规定的频率。此外,发送部4103-n(n是1~N之中的任意的整数)对下行发送的示出无线分组的信号执行发送功率的调整等。发送部4103-n向天线4102-n输出下行发送的示出无线分组的信号。
接着,说明第十二实施方式中的数据接收站4200(以下,称为“数据接收站4200a”。)的结构例。
图30是示出本发明的第十二实施方式中的数据接收站4200a的结构例的图。数据接收站4200a具备:天线4202、发送部4203、接收部4204、调制部4205、传播信道估计部4208、解调部4209、以及数据变换接口部4210。
天线4202在与数据发送站4100a之间收发示出无线分组的信号。以下,将数据接收站4200a的经由天线4202进行发送的情况称为“上行发送”。以下,将数据接收站4200a的经由天线4202进行接收的情况称为“下行接收”。
接收部4204经由天线4202来接收示出无线分组的信号(无线信号)。接收部4204将下行接收的示出无线分组的信号的频率变换为规定的频率。此外,接收部4204对下行接收的示出无线分组的信号执行接收功率的调整等。接收部4204向解调部4209输出下行接收的示出无线分组的信号。
解调部4209从接收部4204取得下行接收的示出无线分组的信号。解调部4209对下行接收的示出无线分组的信号施行解调处理。解调部4209向传播信道估计部4208和数据变换接口部4210输出解调后的示出无线分组的信号。
数据变换接口部4210从解调部4209取得解调后的示出无线分组的信号。数据变换接口部4210是位于物理层和介质访问控制层的边界的接口。数据变换接口部4210将解调后的无线分组变换为规定的形式的数据分组,向外部的网络(不图示)发送示出变换后的数据分组的信号。
此外,数据变换接口部4210从外部的网络接收示出规定的形式的数据分组的信号。数据变换接口部4210也可以将从外部的网络接收的示出数据分组的信号变换为规定的数据信号,并向调制部4205输出变换后的数据信号。
传播信道估计部4208从解调部4209取得解调后的示出无线分组的信号。传播信道估计部4208将下行接收的已知信号和预先确定的估计用信号相比较。传播信道估计部4208基于该比较结果来估计下行传播信道信息。传播信道估计部4208向调制部4205输出示出下行传播信道信息的传播信道信息反馈(CSI-FB)。
调制部4205从传播信道估计部4208取得传播信道信息反馈(CSI-FB)。调制部4205对传播信道信息反馈进行调制。调制部4205向发送部4203输出传播信道信息反馈。调制部4205从数据变换接口部4210取得已知信号(NDP)。调制部4205对已知信号进行调制。调制部4205从数据变换接口部4210取得规定的确认信号(BA)。调制部4205对规定的确认信号进行调制。调制部4205向发送部4203输出上行发送的无线分组的信号。
调制部4205从数据变换接口部4210取得数据信号。调制部4105将数据信号调制为示出无线分组的信号。调制部4205向发送部4203输出调制后的示出无线分组的信号。
发送部4203从调制部4205取得上行发送的示出无线分组的信号。发送部4203将示出上行发送的无线分组的信号的频率变换为在无线通信系统中规定的规定的频率。发送部4203对上行发送的示出无线分组的信号执行发送功率的调整等。发送部4203向天线4202输出上行发送的示出无线分组的信号。
该上行发送的示出无线分组的信号存在包含传播信道信息反馈(CSI-FB)的情况。此外,该上行发送的示出无线分组的信号存在包含已知信号的情况。此外,该上行发送的示出无线分组的信号存在包含规定的确认信号(BA)的情况。
接着,对无线通信系统4001的工作例进行说明。
图31是示出本实施方式中的无线通信系统的工作例的时间图。数据发送站4100a生成向数据接收站4200a发送的发送数据。数据发送站4100a通过包含(i)校正步骤、(ii)上行信道估计步骤、以及(iii)下行数据发送步骤的通信处理来在与数据接收站4200a之间执行无线分组通信。
(i)校正步骤
数据发送站4100a向数据接收站4200a发送已知信号(NDP)。数据接收站4200a接收已知信号。数据接收站4200a基于所接收的已知信号来估计下行传播信道信息。数据接收站4200a向数据发送站4100a发送在数据部分中包含下行传播信道信息的传播信道信息反馈(CSI-FB)。
解调部4109从数据接收站4200a经由接收部4104取得下行传播信道信息(例如,CSI-FB)。
传播信道估计部4108基于传播信道信息反馈的训练前导码部分来估计上行传播信道信息。
校正系数计算部4111基于下行传播信道信息和所估计的上行传播信道信息来计算新校正系数C[k]。下行传播信道信息HD[k]通过式(36)来表示。
[数式36]
此处,k表示子载波号码。N表示数据发送站4100a的天线4102的数目。M是数据接收站4200a的个数。H[k]表示空中的传播信道信息的响应(通信路径响应)。GRS[k]表示数据接收站4200a的接收部4204的电路特性。GTA[k]表示数据发送站4100a的发送部4103的电路特性。
空中的传播信道信息的响应H[k]、数据接收站4200a的接收部4204的电路特性GRS[k]和数据发送站4100a的发送部4103的电路特性GTA[k]通过式(37)来表示。
[数式37]
此外,上行传播信道信息HU[k]通过式(38)来表示。
[数式38]
在此,GTS[k]表示数据接收站4200a的发送部4203的电路特性。GRA[k]表示数据发送站4100a的接收部4104的电路特性。
数据接收站4200a的发送部4203的电路特性GTS[k]和数据发送站4100a的接收部4104的电路特性GRA[k]通过式(39)来表示。
[数式39]
在式(40)所示的新校正系数C[k]的计算中,使用下行传播信道信息和上行传播信道信息。
[数式40]
校正系数更新部4117基于新校正系数和旧校正系数来计算值计算用的校正系数。校正系数更新部4117作为一个例子来使用式(41)来计算值计算用的校正系数cn[k]。
[数式41]
在此,α表示“0<α<1”的范围的值。cnew[k]表示新校正系数。cold[k]表示旧校正系数。此外,校正系数更新部4117在校正系数存储部4118未存储示出旧校正系数的信息的情况下,也可以不使用旧校正系数而基于新校正系数来计算值计算用的校正系数。校正系数更新部4117向发送加权值计算部4116输出值计算用的校正系数C[k]。
发送加权值计算部4116如式(42)所示那样将上行传播信道信息HU[k]和值计算用的校正系数C[k]相乘。发送加权值计算部4116基于校正完毕的上行传播信道信息HC[k]来计算发送加权值(发送权重)。
[数式42]
式(42)所示的值计算用的校正系数C[k]满足式(43)。式(43)所示的β[k]是任意的复数。
[数式43]
例如,使用数据接收站4200a-m与天线4102-n之间的传播信道信息的估计值而得到的值计算用的校正系数cn (m)[k]通过式(44)来表示。
[数式44]
(ii)上行信道估计步骤
数据接收站4200a向数据发送站4100a发送已知信号(例如,NDP)。数据接收站4200a所发送的已知信号在上行传播信道信息HU[k]的估计中使用。
解调部4109从数据接收站4200a经由接收部4104取得已知信号(例如,NDP)。
传播信道估计部4108基于数据接收站4200a所发送的已知信号来估计上行传播信道信息HU[k]。
(iii)下行数据发送步骤
发送加权值计算部4116将值计算用的校正系数C[k]和在上述(ii)上行信道估计步骤中得到的上行传播信道信息HU[k]相乘。发送加权值计算部4116基于校正完毕的上行传播信道信息HC[k]来计算发送加权值。发送加权值在发送波束的形成中使用。加权运算部4106对调制后的示出无线分组的信号乘以发送加权值(加权合成),由此,生成下行发送的示出无线分组的信号。
发送部4103向天线4102输出下行发送的示出无线分组的信号。天线4102向数据接收站4200a空间复用发送(MU-MIMO传输)下行发送的示出无线分组的信号。
数据接收站4200a接收示出无线分组的信号。数据接收站4200a判定是否能够无误地解码示出无线分组的信号。数据接收站4200a在能够无误地解码示出无线分组的信号的情况下,向数据发送站4100a发送规定的确认信号(BA)。
数据发送站4100a向数据接收站4200a发送确认响应请求信号(BAR:BA Request)。确认响应请求信号是用于请求规定的确认信号(BA)的发送的信号。数据接收站4200a在接收到确认响应请求信号的情况下,向数据发送站4100a发送确认信号。数据发送站4100a接收数据接收站4200a发送的确认信号。数据发送站4100a基于数据接收站4200a发送的确认信号来判定数据接收站4200a是否能够无误地解码示出无线分组的信号。
如以上那样,本实施方式的数据发送站4100a(作为基站装置的无线通信装置)具备:接收部4104、解调部4109、传播信道估计部4108、校正系数计算部4111、校正系数存储部4118、校正系数更新部4117、发送加权值计算部4116、调制部4105、以及发送部4103。
此外,本实施方式的数据发送站4100a中的无线通信方法是作为基站装置的无线通信装置中的无线通信方法,具有:接收无线信号的步骤、生成解调信号的步骤、估计上行传播信道信息的步骤、计算新校正系数的步骤、存储旧校正系数的步骤、计算值计算用的校正系数的步骤、计算发送加权值步骤、生成调制信号的步骤、以及向数据接收站4200a无线发送基于调制信号的规定信号的步骤。
接收部4104接收无线信号。解调部4109对无线信号进行解调,生成与解调后的结果对应的解调信号。
传播信道估计部4108基于解调信号来估计示出从数据接收站4200a向数据发送站4100a的传播信道的上行传播信道信息。
校正系数计算部4111基于示出从数据发送站4100a向数据接收站4200a的传播信道的下行传播信道信息和上行传播信道信息来计算新校正系数来作为最近的校正系数。
校正系数存储部4118将新校正系数的历史存储为旧校正系数。
校正系数更新部4117基于新校正系数和旧校正系数来计算值计算用的校正系数。
发送加权值计算部4116基于值计算用的校正系数和上行传播信道信息来计算发送加权值。
调制部4105生成对数据进行调制后的结果所对应的调制信号。
发送部4103基于发送加权值来向数据接收站4200a无线发送基于调制信号的规定信号。
根据该结构,校正系数更新部4117基于新校正系数和旧校正系数来计算值计算用的校正系数。发送加权值计算部4116基于值计算用的校正系数和上行传播信道信息来计算发送加权值。数据发送站4100a和无线通信方法使用显式、反馈(EFB: explicitFeedback)、序列来计算新校正系数,更新值计算用的校正系数。
由此,第十二实施方式的数据发送站4100a以及无线通信方法能够提高利用MU-MIMO传输的通信的品质。即,第十二实施方式的数据发送站4100a以及无线通信方法能够使值计算用的校正系数的精度维持得高,能够实现高吞吐量。
[第十三实施方式]
在第十三实施方式中,值计算用的校正系数的更新方法与第十二实施方式不同。在第十三实施方式中,仅对与第十二实施方式的不同点进行说明。
校正系数更新部4117基于相关阈值来选择是否使用新校正系数。校正系数更新部4117在选择了使用新校正系数的情况下,计算新校正系数和旧校正系数的平均值。校正系数更新部4117基于所计算的平均值来更新值计算用的校正系数。
具体地,校正系数更新部4117使用式(45)来计算新校正系数Cnew[k]与旧校正系数Cold[k]的相关值。
[数式45]
此处,E[·]表示平均,*表示复共轭。
校正系数更新部4117在相关值超过相关阈值的情况下,基于新校正系数和旧校正系数的平均值来更新值计算用的校正系数。另一方面,校正系数更新部4117在相关值未超过相关阈值的情况下,不使用新校正系数而基于旧校正系数来更新值计算用的校正系数。
如以上那样,校正系数更新部4117基于旧校正系数的变化来决定校正系数计算部4111计算新校正系数的定时。由此,第十三实施方式的校正系数更新部4117能够以简易的结构来更新值计算用的校正系数。
[第十四实施方式]
在第十四实施方式中,决定部4119决定校正系数更新部4117计算值计算用的校正系数的定时的方面与第十二和第十三实施方式不同。在第十四实施方式中,仅对与第十二和第十三实施方式的不同点进行说明。
图32是示出本发明的第十四实施方式中的数据发送站4100(以下,称为“数据发送站4100b”。)的结构例的图。数据发送站4100b具备:天线4102、发送部4103、接收部4104、调制部4105、加权运算部4106、传播信道估计部4108、解调部4109、数据变换接口部4110、校正系数计算部4111、校正系数更新部4117、校正系数存储部4118、决定部4119、以及发送加权值计算部4116。
决定部4119决定校正系数更新部4117计算(更新)值计算用的校正系数的定时。即,决定部4119决定校正系数更新部4117从校正系数存储部4118取得旧校正系数的定时。
决定部4119基于在不同的时刻中计算的多个旧校正系数来决定为了计算值计算用的校正系数而使用的旧校正系数。具体地,决定部4119基于在规定时刻计算的新校正系数来确定系数的阈值(以下,称为“系数阈值”。)。决定部4119基于模型化后的新校正系数的时间变化来计算到校正系数计算部4111计算的新校正系数变为不足该系数阈值为止的时间。该模型化例如基于处理器(芯片)等的温度特性而在事前进行。决定部4119将到新校正系数变为不足该系数阈值为止的时间确定为更新值计算用的校正系数的时间。
决定部4119对校正系数更新部4117进行指示,以使从校正系数存储部4118取得作为到经过更新的时间为止所计算的新校正系数的历史的旧校正系数。即,校正系数更新部4117从校正系数存储部4118取得具有系数阈值以上的值的旧校正系数。决定部4119在经过了更新的时间的情况下,基于具有系数阈值以上的值的旧校正系数来使校正系数更新部4117更新值计算用的校正系数。
图33是示出本发明的第十四实施方式中的决定部4119的工作的流程图。该流程图所示的工作也可以重复执行。
决定部4119基于在规定时刻计算的新校正系数来确定系数阈值(步骤S101)。
决定部4119基于模型化后的新校正系数的时间变化来计算到校正系数计算部4111计算的新校正系数变为不足该系数阈值为止的时间(步骤S102)。
决定部4119将到新校正系数变为不足该系数阈值为止的时间确定为更新值计算用的校正系数的时间(步骤S103)。
决定部4119判定是否经过了更新的时间(步骤S104)。在未经过更新的时间的情况下(步骤S104:否),决定部4119对校正系数更新部4117进行指示,以使从校正系数存储部4118取得旧校正系数。决定部4119使处理回到步骤S104。另一方面,在经过了更新的时间的情况下(步骤S104:是),决定部4119对校正系数更新部4117进行指示,以使基于校正系数更新部4117取得的旧校正系数来更新值计算用的校正系数(步骤S105)。
如以上那样,决定部4119基于旧校正系数的变化来决定校正系数计算部4111计算新校正系数的定时。由此,第十四实施方式的校正系数更新部4117能够以简易的结构更新值计算用的校正系数。
[第十五实施方式]
在第十五实施方式中,决定部4119决定校正系数更新部4117计算值计算用的校正系数的定时的方法与第十四实施方式不同。在第十五实施方式中,仅对与第十四实施方式的不同点进行说明。
图34是示出本发明的第十五实施方式中的数据发送站4100(以下,称为“数据发送站4100c”。)的结构例的图。数据发送站4100c具备:天线4102、发送部4103、接收部4104、调制部4105、加权运算部4106、传播信道估计部4108、解调部4109、数据变换接口部4110、校正系数计算部4111、校正系数更新部4117、校正系数存储部4118、决定部4119、信号品质取得部4120、以及发送加权值计算部4116。
解调部4109向传播信道估计部4108、校正系数计算部4111、数据变换接口部4110和信号品质取得部4120输出解调后的示出无线分组的信号。
信号品质取得部4120基于解调后的示出无线分组的信号向决定部4119输出示出从第十五实施方式中的数据接收站4200(以下,称为“数据接收站4200c”。)通知的信号品质的信息。信号品质是指例如误码率(BER:Bit Error Rate)、误包率(PER:Packet ErrorRate)或误帧率(FER:Frame Error Rate)。
决定部4119将信号品质和品质的预先确定的阈值(以下,称为“品质阈值”。)相比较。品质阈值是例如以误码率表现的阈值(以下,称为“误码率阈值”。)。决定部4119在信号品质超过误码率阈值的情况下,使校正系数更新部4117取得旧校正系数来计算值计算用的校正系数。即,决定部4119在信号品质超过误码率阈值的情况下,对校正系数更新部4117进行指示,以使从校正系数存储部4118取得旧校正系数。
校正系数更新部4117在从决定部4119受到指示的情况下,基于所取得的旧校正系数来计算(更新)值计算用的校正系数。
数据发送站4100c执行与数据接收站4200c的通信。再有,数据接收站4200c也可以为在数据发送站4100c的属下进行通信的终端站装置,也可以为在数据发送站4100c以外的基站装置的属下进行通信的终端站装置。
图35是示出本发明的第十五实施方式中的数据接收站4200c的结构例的图。数据接收站4200c具备:天线4202、发送部4203、接收部4204、调制部4205、传播信道估计部4208、解调部4209、数据变换接口部4210、以及信号品质通知部4214。
解调部4209向传播信道估计部4208、数据变换接口部4210和信号品质通知部4214输出解调后的示出无线分组的信号。
信号品质通知部4214基于解调后的示出无线分组的信号来计算误码率(BER)。信号品质通知部4214向调制部4205输出示出误码率的信息。
调制部4205从信号品质通知部4214取得示出误码率的信息。调制部4205向发送部4203输出示出误码率的信号。
发送部4203向天线4202输出示出误码率的信号。
图36是示出本发明的第十五实施方式中的决定部4119的工作的流程图。该流程图所示的工作也可以重复执行。
决定部4119从信号品质取得部4120取得示出信号品质的信息(步骤S201)。
决定部4119判定信号品质是否超过误码率阈值(步骤S202)。
在信号品质超过误码率阈值的情况下(步骤S202:是),决定部4119使校正系数更新部4117取得旧校正系数来计算值计算用的校正系数(步骤S203)。另一方面,在信号品质未超过误码率阈值的情况下(步骤S202:否),决定部4119使处理回到步骤S202。
如以上那样,决定部4119基于由在数据发送站4100c的属下的数据接收站4200c或不在数据发送站4100c的属下的其他无线通信装置接收的规定信号的接收特性来决定校正系数计算部4111计算新校正系数的定时。
第十五实施方式的数据发送站4100c以及无线通信方法基于旧校正系数、信号品质(BER)来决定计算值计算用的校正系数的定时。数据发送站4100c以及无线通信方法使用显式、反馈(EFB: explicit Feedback)、序列来计算新校正系数,更新值计算用的校正系数。
[第十六实施方式]
在第十六实施方式中,决定部4119决定校正系数更新部4117计算值计算用的校正系数的定时的方法与第十四和第十五实施方式不同。在第十六实施方式中,仅说明与第十四和第十五实施方式的不同点。再有,第十六实施方式中的数据接收站4200具有与在第十五实施方式中说明的数据接收站4200c相同的结构。以下,第十六实施方式中的数据接收站4200与第十五实施方式同样地被记载为“数据接收站4200c”。
图37是示出本发明的第十六实施方式中的数据发送站4100(以下,称为“数据发送站4100d”。)的结构例的图。数据发送站4100d具备:天线4102、发送部4103、接收部4104、调制部4105、加权运算部4106、传播信道估计部4108、解调部4109、数据变换接口部4110、校正系数计算部4111、校正系数更新部4117、校正系数存储部4118、决定部4119、信号品质取得部4120、空(null)加权值生成部4121、以及发送加权值计算部4116。
决定部4119将示出信号品质的信息和品质阈值相比较。品质阈值是例如以接收功率表现的阈值(以下,称为“接收功率阈值”。)。决定部4119在示出信号品质的信息超过接收功率阈值的情况下,使校正系数更新部4117取得旧校正系数来计算值计算用的校正系数。即,决定部4119在示出信号品质的信息超过接收功率阈值的情况下,对校正系数更新部4117进行指示,以使从校正系数存储部4118取得旧校正系数。
校正系数更新部4117在从决定部4119受到指示的情况下,基于所取得的旧校正系数来计算(更新)值计算用的校正系数。
空加权值生成部4121计算抑制数据接收站4200c的发送功率的发送加权值(以下,称为“空加权值”。)。空加权值生成部4121向加权运算部4106输出示出空加权值的信息。加权运算部4106计算用于一起加强信号的加权值,将示出所计算的加权值的信息和来自空加权值生成部4121的示出空加权值的信息一起向发送部4103输出。
数据发送站4100d执行与数据接收站4200c的通信。再有,数据接收站4200c也可以为在数据发送站4100d的属下进行通信的终端站装置,也可以为在数据发送站4100d以外的基站装置的属下进行通信的终端站装置。
数据接收站4200c的信号品质通知部4214基于解调后的示出无线分组的信号来计算接收功率。信号品质通知部4214向调制部4205输出示出接收功率的信息。
调制部4205从信号品质通知部4214取得示出接收功率的信息。调制部4205向发送部4203输出示出接收功率的信号。
发送部4203向天线4202输出示出接收功率的信号。
图38是示出本发明的第十六实施方式中的决定部4119的工作的流程图。该流程图所示的工作也可以重复执行。
决定部4119从信号品质取得部4120取得示出信号品质的信息(步骤S301)。
决定部4119判定示出信号品质的信息是否超过接收功率阈值(步骤S302)。
在示出信号品质的信息超过接收功率阈值的情况下(步骤S302:是),决定部4119使校正系数更新部4117取得旧校正系数来计算值计算用的校正系数(步骤S303)。另一方面,在示出信号品质信息未超过误码率阈值的情况下(步骤S302:否),决定部4119使处理回到步骤S302。
如以上那样,决定部4119基于由在数据发送站4100d的属下的数据接收站4200c或不在数据发送站4100d的属下的其他无线通信装置接收的规定信号的接收特性来决定校正系数计算部4111计算新校正系数的定时。
第十六实施方式的数据发送站4100d以及无线通信方法基于旧校正系数、信号品质(接收功率)来决定计算值计算用的校正系数的定时。数据发送站4100d以及无线通信方法使用显式、反馈(EFB)、序列来计算新校正系数,更新值计算用的校正系数。
以上,参照附图详述了本发明的实施方式,但是,具体的结构并不限于这些实施方式,也包含不偏离本发明的主旨的范围的设计等。例如,也可以适当组合上述的实施方式的构成要素彼此。
再有,也可以通过计算机来实现在以上说明的无线通信装置(数据发送站以及数据接收站)以及网络控制服务器。在该情况下,可以在计算机可读取可能的记录介质中记录用于实现这些功能的程序,使计算机系统读入这些程序来执行。再有,此处所说的“计算机系统”包含OS(Operating System,操作系统)、周边设备等硬件。
此外,“计算机可读取的记录介质”是指软盘、光磁盘、ROM(Read Only Memory,只读存储器)、CD(Compact Disc,压缩盘)-ROM等可移动介质、内置于计算机系统的硬盘等存储装置。进而,“计算机可读取的记录介质”包含如经由因特网等网络或电话线路等通信线路来发送程序的情况下的通信线路那样在短时间的期间动态地保持程序的记录介质、如成为该情况下的服务器或客户端的计算机系统内部的易失性存储器(RAM)那样保持程序一定时间的记录介质。
此外,上述程序可以从将该程序储存在存储装置等中的计算机系统经由传输介质或者通过传输介质中的传输波而传输到其他的计算机系统。此处,传输程序的“传输介质”是指具有如因特网等网络(通信网)或电话线路等通信线路(通信线)那样传输信息的功能的介质。
此外,上述程序可以为用于实现前述的功能的一部分的程序。进而,上述程序也可以为能够以与已经记录在计算机系统中的程序的组合来实现前述的功能的程序,所谓的差分文件(差分程序)。或者,上述的无线通信装置(数据发送站以及数据接收站)以及网络控制服务器可以使用PLD(Programmable Logic Device,可编程逻辑器件)、FPGA(FieldProgrammable Gate Array,现场可编程门阵列)等硬件来实现。
产业上的可利用性
本发明能够应用于例如无线通信。根据本发明,能够将隐式、反馈、波束形成应用于MIMO传输系统。此外,根据本发明,能够提高利用MIMO传输的通信的品质。进而,根据本发明,即使在无法根据从数据接收站接收的信号得到传播信道信息的情况下,也能够取得针对多个数据接收站的在同一时刻使用同一频带的空间复用传输中成为需要的发送加权值。
附图标记的说明
100…数据发送站,102…天线,103…发送部,104…接收部,105…调制部,106…加权运算部,108…传播信道估计部,109…解调部,110…数据变换接口部,114…信道估计信号生成部,115…校正值计算部,116…发送加权值计算部,200…数据接收站,202…天线,203…发送部,204…接收部,205…调制部,208…传播信道估计部,209…解调部,210…数据变换接口部,214…信道估计信号生成部,300…网络控制服务器,1100,1300,1400,1500,1600,1700…数据发送站,1101-1,1101-N,1201…天线,1102-1,1102-N,1202…接收部,1103,1203…解调部,1104…传播信道估计部,1105…传播信道校正部,1106,1414,1615…传播信道内插部,1107…发送加权值计算部,1108,1204…数据变换接口部,1109,1206…调制部,1110…加权运算部,1111-1,1111-N,1207…发送部,1200,1200-1,1200-2…数据接收站,1205…传播信道信息估计信号生成部,1312,1514,1715…发送加权内插部,1413…传播信道存储部,1513…发送加权存储部,1614…传播信道相关性计算部,1714…发送加权相关性计算部,2001…无线通信系统,2100…数据发送站,2102…天线,2103…发送部,2104…接收部,2105…调制部,2106…加权运算部,2107…接收信号强度计算部,2108…传播信道估计部,2109…解调部,2110…数据变换接口部,2111…校正系数计算部,2112…相关性处理部,2116…发送加权值计算部,2200…数据接收站,2202…天线,2203…发送部,2204…接收部,2205…调制部,2208…传播信道估计部,2209…解调部,2210…数据变换接口部,3001…无线通信系统,3100…数据发送站,3102…天线,3103…发送部,3104…接收部,3105…调制部,3106…加权运算部,3108…传播信道估计部,3109…解调部,3110…数据变换接口部,3111…校正系数计算部,3113…指定部,3116…发送加权值计算部,3200…数据接收站,3202…天线,3203…发送部,3204…接收部,3205…调制部,3208…传播信道估计部,3209…解调部,3210…数据变换接口部,3211…判定部,4001…无线通信系统,4100a…数据发送站,4100b…数据发送站,4100c…数据发送站,4100d…数据发送站,4102…天线,4103…发送部,4104…接收部,4105…调制部,4106…加权运算部,4108…传播信道估计部,4109…解调部,4110…数据变换接口部,4111…校正系数计算部,4116…发送加权值计算部,4117…校正系数更新部,4118…校正系数存储部,4119…决定部,4120…信号品质取得部,4121…空加权值生成部,4200a…数据接收站,4200c…数据接收站,4202…天线,4203…发送部,4204…接收部,4205…调制部,4208…传播信道估计部,4209…解调部,4210…数据变换接口部,4214…信号品质通知部。

Claims (7)

1.一种无线通信装置,其中,具备:
指定部,生成针对其他无线通信装置指定收发的形式的形式指定信息;
第一发送部,向所述其他无线通信装置无线发送所述形式指定信息;
取得部,取得传播信道信息反馈或者响应确认信号;
传播信道估计部,基于所述传播信道信息反馈或者所述响应确认信号来估计示出从所述其他无线通信装置向本无线通信装置的传播信道的上行传播信道信息;
校正系数计算部,根据示出从所述本无线通信装置向所述其他无线通信装置的传播信道的下行传播信道信息和基于所述传播信道信息反馈估计出的上行传播信道信息来计算校正系数;
发送加权值计算部,根据所述校正系数、和基于所述传播信道信息反馈估计出的上行传播信道信息或者基于所述响应确认信号估计出的上行传播信道信息来计算发送加权值;以及
第二发送部,基于所述发送加权值来向所述其他无线通信装置无线发送规定信号,
所述指定部生成对使用的天线、频带以及训练信号的形式进行指定的所述形式指定信息来作为所述收发的形式,进行指定以使按照与基于所述传播信道信息反馈估计出的上行传播信道信息或者基于所述响应确认信号估计出的上行传播信道信息的估计对应的形式进行发送,
其中,所述指定部进行指定,以使对与需要的频带对应的基于所述传播信道信息反馈估计出的上行传播信道信息或者基于所述响应确认信号估计出的上行传播信道信息的估计所对应的已知信号即所述传播信道信息反馈或者所述响应确认信号进行发送。
2.根据权利要求1所述的无线通信装置,其中,所述指定部进行指定,以使使用与接收时相同的天线来发送与多个天线对应的基于所述传播信道信息反馈估计出的上行传播信道信息或者基于所述响应确认信号估计出的上行传播信道信息的估计所对应的已知信号即所述传播信道信息反馈或者所述响应确认信号。
3.根据权利要求1所述的无线通信装置,其中,所述指定部在所述其他无线通信装置经由多个天线接收信号的情况下将对所述下行传播信道信息进行通知的分组的帧的训练前导码的形式指定为能够估计所述多个天线所对应的基于所述传播信道信息反馈估计出的上行传播信道信息或者基于所述响应确认信号估计出的上行传播信道信息的形式。
4.根据权利要求3所述的无线通信装置,其中,所述指定部对发送的工作进行指定,以使所述其他无线通信装置在不分解的情况下发送所述其他无线通信装置所估计的所述下行传播信道信息。
5.根据权利要求1所述的无线通信装置,其中,所述指定部对在收发中使用的天线进行指定,以使选择在计算所述校正系数的情况下的发送和接收中共同使用的天线。
6.根据权利要求5所述的无线通信装置,其中,所述指定部在所述其他无线通信装置经由多个天线接收信号的情况下对发送的工作进行指定,以使按照每个天线发送包含所述下行传播信道信息的分组。
7.一种无线通信方法,所述无线通信方法是无线通信装置中的无线通信方法,其中,具有:
生成针对其他无线通信装置指定收发的形式的形式指定信息的步骤;
向所述其他无线通信装置无线发送所述形式指定信息的步骤;
取得传播信道信息反馈或者响应确认信号的步骤;
基于所述传播信道信息反馈或者所述响应确认信号来估计示出从所述其他无线通信装置向本无线通信装置的传播信道的上行传播信道信息的步骤;
根据示出从所述本无线通信装置向所述其他无线通信装置的传播信道的下行传播信道信息和基于所述传播信道信息反馈估计出的上行传播信道信息来计算校正系数的步骤;
根据所述校正系数、和基于所述传播信道信息反馈估计出的上行传播信道信息或者基于所述响应确认信号估计出的上行传播信道信息来计算发送加权值的步骤;以及
基于所述发送加权值来向所述其他无线通信装置无线发送规定信号的步骤,
在生成所述形式指定信息的步骤中,生成对使用的天线、频带以及训练信号的形式进行指定的所述形式指定信息来作为所述收发的形式,进行指定以使按照与基于所述传播信道信息反馈估计出的上行传播信道信息或者基于所述响应确认信号估计出的上行传播信道信息的估计对应的形式进行发送,
其中,在生成所述形式指定信息的步骤中,进行指定以使得发送与需要的频带对应的基于所述传播信道信息反馈估计出的上行传播信道信息或者基于所述响应确认信号估计出的上行传播信道信息的估计所对应的已知信号即所述传播信道信息反馈或者所述响应确认信号。
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