CN106031066B - 无线通信控制方法以及无线通信系统 - Google Patents

无线通信控制方法以及无线通信系统 Download PDF

Info

Publication number
CN106031066B
CN106031066B CN201580009621.9A CN201580009621A CN106031066B CN 106031066 B CN106031066 B CN 106031066B CN 201580009621 A CN201580009621 A CN 201580009621A CN 106031066 B CN106031066 B CN 106031066B
Authority
CN
China
Prior art keywords
weight
beam forming
transmission
weight vector
receiving
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201580009621.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106031066A (zh
Inventor
小原辰德
须山聪
沈纪恽
奥村幸彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTT Docomo Inc
Original Assignee
NTT Docomo Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NTT Docomo Inc filed Critical NTT Docomo Inc
Publication of CN106031066A publication Critical patent/CN106031066A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106031066B publication Critical patent/CN106031066B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413—MIMO systems
    • H04B7/0456—Selection of precoding matrices or codebooks, e.g. using matrices antenna weighting
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0408—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas using two or more beams, i.e. beam diversity
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
    • H04B7/0617—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal for beam forming
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0837—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using pre-detection combining
    • H04B7/0842—Weighted combining
    • H04B7/0848—Joint weighting

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

对M条流的每个执行BF权重矢量决定。在第1阶段中，通过重复小型基站中的发送BF权重(发送波束)的候选的切换，从被试行的发送BF权重矢量中，选择用户装置UE中的接收质量最好的发送BF权重矢量。在第2阶段中，通过重复用户装置中的接收BF权重(接收波束)的候选的切换，从被试行的接收BF权重中选择用户装置UE中的接收质量最好的接收BF权重矢量。

Description

无线通信控制方法以及无线通信系统
技术领域
本发明涉及无线通信控制方法以及无线通信系统。
背景技术
在无线通信的领域中，近年来，有效地利用通过在发送机侧和接收机侧 的双方使用多个天线来执行发送接收，从而实现信号传输的高速化以及高质 量化的MIMO(多输入多输出(Multiple-Input and Multiple-Output))传输方 式。
此外，为了实现信号传输的进一步的高速化和干扰降低，正在研究在能 够进行天线的小型化和宽带宽的确保的高频带(例如，10GHz以上)中，使 用了大量的天线单元(例如，100个单元以上)的大规模MIMO (Massive-MIMO)传输方式(例如，专利文献1)。
在大规模MIMO中，与以往的MIMO相比，能够实现使用了大量的天 线单元的高级的波束成型(Beam Forming，BF)。波束成型是通过控制多个 天线单元而控制波束(与发送天线对应的发送波束、与接收天线对应的接收 波束)的指向性或形状的技术。在MIMO中，由于能够对各天线单元进行相 位以及振幅的控制，所以所使用的天线单元的数目越多则波束控制的自由度 越高。
另外，对传输信号实施的波束成型在数学上能够表现为波束成型权重矩 阵(以下，有时称为BF权重矩阵)对于表示传输信号的矢量的乘法。BF权 重矩阵能够表现为将多个波束成型权重矢量(以下，有时称为BF权重矢量) 作为分量而包括的矩阵。以下，有时将BF权重矩阵和BF权重矢量统称为“BF 权重”。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特开2013-232741号公报
发明内容
发明要解决的课题
为了适当地执行MIMO传输，认为适当地执行波束成型、即决定适合的 BF权重是重要的。为了决定BF权重，设想执行大量的运算处理，例如，使 用成为候选的全部BF权重的每个而循环地执行信道估计，比较信道估计结 果而选择最佳的BF权重。
但是，若对全部组合模式执行运算，则运算处理的负荷变得过大。尤其， 由于在大规模MIMO传输方式中会采用大量的天线单元，所以以上的处理负 荷增大的问题进一步变得显著。
考虑到以上的情况，本发明的目的在于降低运算量的同时决定适合的BF 权重，实现适当的MIMO传输。
用于解决课题的手段
本发明的无线通信控制方法用于具备发送机和接收机的无线通信系统， 其中，所述发送机具备：预编码单元，使用预编码权重矩阵对M(M为2以 上的整数)条流实施数字预编码；发送波束成型单元，对实施了所述数字预 编码之后的信号，实施用于赋予相当于发送BF(波束成型)权重矩阵的相位 以及振幅的变化的模拟发送波束成型；以及多个发送天线，发送被实施了所 述模拟发送波束成型的信号，所述接收机具备：多个接收天线，接收从所述 发送机发送且在空间进行了传播的信号；接收波束成型单元，对多个所述接 收天线接收到的所述信号，实施用于赋予相当于接收BF权重矩阵的相位以 及振幅的变化的模拟接收波束成型；以及后编码单元，通过对实施了所述模 拟接收波束成型之后的信号，使用后编码权重矩阵而实施数字后编码，从而 再现M条所述流，对M条所述流的每个，包括：从多个发送BF权重矢量的 候选中，选择与该流对应的候选发送BF权重矢量；从所述发送机发送基于 包括所选择的所述候选发送BF权重矢量在内的候选发送BF权重矩阵而实施 了模拟发送波束成型的第1参考信号；估计第1发送接收特性，该第1发送 接收特性表示基于试验接收BF权重矩阵对由所述接收机接收到的所述第1 参考信号实施了模拟接收波束成型的结果；基于通过对多个所述发送BF权 重矢量的候选执行所述选择、所述发送以及所述估计而取得的多个第1发送 接收特性，从多个所述发送BF权重矢量的候选中，决定适合发送BF权重矢 量；从多个接收BF权重矢量的候选中，选择与该流对应的候选接收BF权重 矢量；从所述发送机发送基于包括所决定的所述适合发送BF权重矢量在内 的试验发送BF权重矩阵而实施了模拟发送波束成型的第2参考信号；估计 第2发送接收特性，该第2发送接收特性表示基于包括所选择的所述候选接 收BF权重矢量在内的候选接收BF权重矩阵对由所述接收机接收到的所述第 2参考信号实施了模拟接收波束成型的结果；以及基于通过对多个所述接收 BF权重矢量的候选执行所述选择、所述发送以及所述估计而取得的多个第2 发送接收特性，从多个所述接收BF权重矢量的候选中，决定适合接收BF权 重矢量。
本发明的无线通信系统具备发送机和接收机，所述发送机具备：预编码 单元，使用预编码权重矩阵对M(M为2以上的整数)条流实施数字预编码； 发送波束成型单元，对实施了所述数字预编码之后的信号，实施用于赋予相 当于发送BF(波束成型)权重矩阵的相位以及振幅的变化的模拟发送波束成 型；以及多个发送天线，发送被实施了所述模拟发送波束成型的信号，所述 接收机具备：多个接收天线，接收从所述发送机发送且在空间进行了传播的 信号；接收波束成型单元，对多个所述接收天线接收到的所述信号，实施用 于赋予相当于接收BF权重矩阵的相位以及振幅的变化的模拟接收波束成型； 以及后编码单元，通过对实施了所述模拟接收波束成型之后的信号，使用后 编码权重矩阵而实施数字后编码，从而再现M条所述流。无线通信系统对M 条所述流的每个，还具备：发送BF权重控制单元，控制所述发送机，以使 其从多个发送BF权重矢量的候选中，选择与该流对应的候选发送BF权重矢 量，并发送基于包括所选择的所述候选发送BF权重矢量在内的候选发送BF 权重矩阵而实施了模拟发送波束成型的第1参考信号；以及发送接收特性估 计单元，估计第1发送接收特性，该第1发送接收特性表示对由所述接收机 接收到的所述第1参考信号基于试验接收BF权重矩阵而实施了模拟接收波 束成型的结果。所述发送BF权重控制单元基于所述发送接收特性估计单元 对多个所述发送BF权重矢量的候选进行了估计的多个第1发送接收特性， 从多个所述发送BF权重矢量的候选中，决定适合发送BF权重矢量。无线通 信系统还具备接收BF权重控制单元，该接收BF权重控制单元从多个接收 BF权重矢量的候选中，选择与该流对应的候选接收BF权重矢量。所述发送 BF权重控制单元控制所述发送机，以使其发送基于包括所述发送BF权重控 制单元决定的所述适合发送BF权重矢量在内的试验发送BF权重矩阵而实施 了模拟发送波束成型的第2参考信号。所述发送接收特性估计单元估计第2 发送接收特性，该第2发送接收特性表示基于包括所述接收BF权重控制单 元所选择的所述候选接收BF权重矢量在内的候选接收BF权重矩阵对由所述 接收机接收到的所述第2参考信号实施了模拟接收波束成型的结果。所述接 收BF权重控制单元基于所述发送接收特性估计单元对多个所述接收BF权重 矢量的候选进行了估计的多个第2发送接收特性，从多个所述接收BF权重 矢量的候选中，决定适合接收BF权重矢量。
发明效果
根据本发明，对各流阶段地决定权重矩阵。即，先决定适合发送BF权 重和适合接收BF权重。因此，与试行全部权重矩阵的组合而决定的结构相 比，抑制了成为运算对象的组合数目。作为结果，降低了权重矩阵决定所需 的运算量，且决定了适合的BF权重矩阵。
附图说明
图1是实施方式的大规模MIMO传输方式的概要说明图。
图2是实施方式的无线通信系统的概略结构图。
图3是表示实施方式的大规模MIMO传输的功能性结构的图。
图4是表示实施方式的发送机的电路结构的例的图。
图5是表示实施方式的接收机的电路结构的例的图。
图6是实施方式的BF权重决定的概述图。
图7是实施方式的开关电路的结构图。
图8是实施方式的小型基站的功能框图。
图9是实施方式的用户装置的功能框图。
图10是表示实施方式的BF权重决定的操作流程的一部分。
图11是表示实施方式的BF权重决定的操作流程的一部分。
具体实施方式
1.实施方式
1(1).大规模MIMO传输
说明本发明的实施方式的大规模MIMO传输方式。在基站使用多个发送 天线AT而执行无线通信的大规模MIMO传输方式中，实现了基于复用的高 的无线通信速度(数据速率)。此外，由于进行波束成型时的天线控制的自由 度提高，所以实现了比以往更高级的波束成型。因此，实现了干扰量的降低 或无线资源的有效利用。另外，虽然适应于大规模MIMO的基站具有的发送 天线AT的数目并不限定于如下情况，但优选为32条以上、64条以上、96条 以上、100条以上、128条以上、192条以上、200条以上、256条以上、500 条以上、512条以上、1000条以上或者1024条以上。
在大规模MIMO传输方式中，优选使用高频带(例如，10GHz以上的 频带)。在高频带中，与低频带相比，容易确保宽的带宽(例如，200MHz以 上)的无线资源。此外，由于天线单元的大小与信号的波长成比例，所以在 使用无线信号的波长相对短的高频带的情况下，能够将天线进一步小型化。 另一方面，由于频率越高则传播损耗增大，所以即使假设从基站以相同的发 送功率发送了无线信号，在使用了高频带的情况下，与使用低频带的情况相比，成为移动台中的接收信号强度降低的结果。
但是，如以上所示的、使用高频带而引起的接收信号强度的降低能够通 过波束成型增益来补偿。图1是示意性地表示与频率相应的波束(无线信号) 的到达范围的图。由于现有的基站(宏基站MeNB)使用低频带而进行无线 通信，所以即使使用宽度宽的发射图案(pattern)的波束，波束也会到达至 较远。另一方面，由于与本实施方式的大规模MIMO传输方式对应的基站(小 型基站MMNB)使用高频带而进行无线通信，所以在使用宽度宽的发射图案 的波束的情况下，与宏基站MeNB相比，波束到达的距离更短。但是，在通 过波束成型而缩窄波束的发射图案的宽度的情况下，即使是使用高频带的小 型基站MMNB，也能够使波束到达至较远。
图2是实施方式的无线通信系统1的概略结构图。无线通信系统1具备 宏基站MeNB、小型基站MMNB、中央控制台MME以及用户装置UE。小 型基站MMNB是支持大规模MIMO传输方式的基站。
宏基站MeNB在其周围形成宏小区Cm，小型基站MMNB在其周围形 成大规模MIMO小区(MM小区)Cmm。由于与宏基站MeNB使用的频带 (例如，2GHz带)相比，小型基站MMNB使用的频带(例如，10GHz带) 的频率更高且传播损耗也更大，所以MM小区Cmm的小区尺寸比宏小区Cm 的小区尺寸更小。因此，小型基站MMNB和用户装置UE通过视线 (line-of-sight)而被连接的可能性高。
如图2所示，MM小区Cmm能够与宏小区Cm等能够通过其他的无线 接入技术(RadioAccess Technology,RAT)进行无线通信的区域重叠(Overlap)。 作为结果，对位于重叠的区域的用户装置UE，支持基于多个无线接入技术的 同时连接(多重连接(MultipleConnectivity))。进一步，对正在与支持大规 模MIMO传输方式的小型基站MMNB进行通信的用户装置UE，还能够从支 持不同的无线接入技术的宏基站MeNB发送控制信号。另外，作为其他的无 线接入技术，例示了公共或者局域的无线LAN。
如前述那样，在使用高频带的大规模MIMO传输中，优选传播损耗根据 通过波束成型实现的增益而被补偿。此外，为了实现进一步的高速无线通信， 优选多个数据流在空间上进行复用后被传输。如以上所示的复用传输中，进 一步优选除了基于波束成型的波束本身的控制之外，还实现基于预编码的流 间复用的补偿。
更具体而言，如图3所示，优选发送机(例如，小型基站MMNB)的预 编码器以及发送波束成型器分别执行预编码以及发送波束成型，接收机(例 如，用户装置UE)的接收波束成型器以及后编码器分别执行接收波束成型以 及后编码。
在数学上，预编码处理是对表示M条(M为2以上的整数，例如，M＝ 16)流的M行1列的信号矢量
[式1]
S
乘以M行M列的预编码权重矩阵
[式2]
P
的处理。发送波束成型处理是对实施了预编码的信号乘以NT行M列(NT为 发送天线数目，例如，NT＝256)的发送BF(波束成型)权重矩阵
[式3]
WT
的处理。对在发送波束成型后从发送天线AT发送的信号乘以与空间的传播对 应的NR行NT列(NR为接收天线数目，例如，NR＝16)的信道特性矩阵
[式4]
H
。接收波束成型处理是对在接收天线AR中接收到的信号乘以M行NR列的接 收BF权重矩阵
[式5]
WR
的处理。后编码处理是对实施了接收波束成型的信号乘以M行M列的后编 码权重矩阵
[式6]
B
的处理。以上，后编码后的M行1列的信号矢量
[式7]
y
由以下的公式来表现。
[式8]
y＝BWRHWTPs+n…(1)
另外，作为在以上的公式(1)中被加上的另一项的
[式9]
n
是M行1列的噪声矢量。
在本实施方式中，作为大规模MIMO传输的更优选的方式，作为预编码 而采用数字预编码，作为发送以及接收波束成型而采用模拟波束成型，作为 后编码而采用数字后编码。在图4以及图5中非限定地示出具体的电路结构 的例。图4表示发送机侧的等效电路，图5表示接收机侧的等效电路。
如图4所示，在发送机侧，对M条流通过具有多个乘法器MP以及加法 器AD的数字信号处理电路DCT而数字地实施预编码(矩阵运算)之后，通 过转换器CVT执行DA转换以及上变频而生成高频发送信号。高频发送信号 通过具有多个可变移相器PS以及振幅调整器AA中的任一方或双方以及加法 器AD的模拟信号处理电路ACT而在相位以及振幅中被赋予了变化之后(即， 在模拟地实施了发送波束成型之后)，从NT条发送天线AT发送。
如图5所示，在接收机侧，对在NR条接收天线AR中接收到的高频接收 信号，通过具有多个可变移相器PS、振幅调整器AA以及加法器AD的模拟 信号处理电路ACR而在相位以及振幅中赋予变化(即，模拟地实施接收波束 成型)。并且，对接收波束成型后的信号，在通过转换器CVR而执行AD转换 以及下变频、通过数字信号处理电路DCR而数字地实施了后编码(矩阵运算) 的结果，生成(再现)M条流。
另外，模拟信号处理电路AC(ACT，ACR)也可以除了如以上那样通过 可变移相器PS以及振幅调整器AA而实现多个波束候选(BF权重候选)中 的任一个之外，还具备相当于多个波束候选的多个处理电路，由控制开关选 择其中一个处理电路。
以上的结构尤其适合发送天线数目NT相对于应传输的流数目M而言非 常多(即，M＜＜NT)的大规模MIMO传输方式。一般来说，在发送流数目 M＜发送天线数目NT的情况下，在无线信号的发送之前，需要将M个流分 量转换为NT个发送天线分量的NT行M列的矩阵运算。在本实施方式中，如 前述那样，在数学上，通过基于M行M列的预编码权重矩阵
[式10]
P
以及NT行M列的发送BF权重矩阵
[式11]
WT
的矩阵运算，M个流分量转换为NT个发送天线分量。
在以上的结构中，在发送侧，只有预编码由数字信号处理电路DCT执行。 因此，与对预编码和发送波束成型的双方进行数字处理的结构相比，能够削 减数字信号处理电路DCT的电路规模以及运算量的基础上，还能够削减DA 转换器(转换器CVT)的信道数目。因此，能够一并实现结构的简化和多个 发送天线AT的使用。关于接收侧(后编码以及接收波束成型)，也是同样的。
1(2).权重矩阵的决定
在大规模MIMO传输的信号处理中，使用上述的多个权重矩阵
[式12]
(P,WT，WR,B)
。大规模MIMO传输中的信道容量C使用这些权重矩阵通过以下的公式(2)
来算出。
[式13]
另外，在公式(2)(被变形的香农(Shannon)的式)中，
[式14]
I
是单位矩阵，γ是接收SNR(信噪比(Signal-to-Noise Ratio))。此外，
[式15]
(·)H
表示共轭转置矩阵。
通过从多个候选中选择合适的权重矩阵，能够使信道容量C增大(优选， 最大化)。在现有技术的一例中，针对多个权重矩阵，通过对逐个选择了候选 权重矩阵的全部组合进行尝试，从而决定最佳的权重矩阵的组合。
更具体而言，流数目为M，预编码权重矩阵
[式16]
P
的候选数目为NP，发送BF权重矩阵(发送波束图案)
[式17]
WT
的候选数目为NWT，接收BF权重矩阵(接收波束图案)
[式18]
WR
的候选数目为NWR，后编码权重矩阵
[式19]
B
的候选数目为NB的情况下，需要NP·(NWT)M·(NWR)M·NB次的运算。 在大规模MIMO传输方式中，由于与现有的MIMO传输方式相比，天线条数 更多，所以候选波束图案的数目也更多。因此，若采用以上的组合决定方式， 则产生运算量等比级数地增大，处理负荷增大的问题。
此外，在采用模拟波束成型的结构中，由于不能观测信道矩阵
[式20]
H
其本身，所以需要实际进行无线信号的发送接收而测量传输特性。
因此，在本实施方式中，代替将权重矩阵的组合全部试行，先决定发送 BF权重矩阵
[式21]
WT
以及接收BF权重矩阵
[式22]
WR
，使用所决定的以上的BF权重矩阵，决定预编码权重矩阵
[式23]
P
以及后编码权重矩阵
[式24]
B
。通过如以上那样阶段性地决定权重矩阵，减少成为运算对象的组合数目， 从而能够削减运算量。
在大规模MIMO传输方式中，与接收机(用户装置UE)的天线数目相 比，发送机(小型基站MMNB)的天线数目更多，所以能够获得更大的发送 波束成型增益。因此，在本实施方式中，先决定发送BF权重，之后决定接 收BF权重。
图6是本实施方式的BF权重决定的概述图。BF权重决定对M条流的 每个逐次执行。在第1阶段中，通过重复小型基站MMNB中的发送BF权重 (发送波束)的候选的切换和用户装置UE中的接收天线AR的切换，从被试 行的发送BF权重和接收天线AR的组合中，选择用户装置UE中的接收质量 最好的发送BF权重。在第2阶段中，通过重复用户装置UE中的接收BF权重(接收波束)的候选的切换，从被试行的接收BF权重中，选择用户装置 UE中的接收质量最好的接收BF权重。另外，在第2阶段中，基于在第1阶 段中所选择的发送BF权重，小型基站MMNB改变发送信号的振幅以及相位。
图7是实现用户装置UE中的接收天线AR的切换的开关电路的结构图。 在图7中，与前述(图5等)同样地，示出了接收天线AR和与其连接的可变 移相器PS(为了便于作图，省略了后级的振幅调整器AA以及加法器AD的 图示)。除此之外，在接收天线AR和可变移相器PS之间设置了切换器SW。 切换器SW取以下状态中的其中一个状态：第1状态(连接状态)，通过连接 接收天线AR和可变移相器PS等而改变接收信号的振幅以及相位；第2状态 (旁路状态)，绕过可变移相器PS等；以及第3状态(非连接状态)，不对任 何地方连接接收天线AR。对各接收天线AR，设置了以上的切换器SW。
以下，参照图8至图11具体说明本实施方式的BF权重决定的细节。
图8是表示实施方式的小型基站MMNB(发送机)的主要的结构元素的 功能框图。小型基站MMNB具备数据信号生成单元10、参考信号生成单元 20、基带处理单元30、DA转换单元40、RF处理单元50、反馈单元60、发 送BF权重控制单元70和存储单元80。基带处理单元30具备预编码单元32， RF处理单元50具备上变频单元52和发送波束成型单元54。NT条发送天线 AT连接到发送波束成型单元54。
数据信号生成单元10生成在对于用户装置UE的发送信号中应包含的数 据信号。数据信号生成单元10能够作为多个序列的流而生成数据信号。在本 实施方式中，设想数据信号生成单元10生成M(M为2以上的整数)条流 的数据信号。参考信号生成单元20生成在对于用户装置UE的发送信号中应 包含的参考信号。参考信号是在例如用户装置UE和小型基站MMNB的初始 同步或用户装置UE中的小型基站MMNB的识别中使用的信号。参考信号生 成单元20也能够生成多个序列(M条流)的参考信号。所生成的数据信号以 及参考信号作为基带信号而输入到基带处理单元30。
基带处理单元30是对被输入的基带信号(数据信号、参考信号)进行处 理的元素。基带处理单元30具备对M条流使用M行M列的预编码权重矩阵
[式25]
P
实施数字预编码(矩阵运算)的预编码单元32。
在通常的无线发送中，将数据信号和参考信号进行了组合的信号在预编 码单元32中进行预编码，并从基带处理单元30输出。另一方面，在本实施 方式的BF权重决定中，没有被预编码的参考信号从基带处理单元30输出。 此外，在本实施方式的BF权重决定中使用的参考信号所包含的多个序列相 互正交。
DA转换单元40将从基带处理单元30输出的数字信号转换为模拟信号， 并输出到RF处理单元50。
RF处理单元50是对被输入的模拟信号进行处理后从发送天线AT发送的 元素。RF处理单元50具备将被输入的模拟信号频率变换为无线频率(Radio Frequency)的RF信号的上变频单元52以及对频率变换后的信号基于NT行 M列的发送BF权重矩阵
[式26]
WT
实施模拟发送波束成型的发送波束成型单元54。从发送波束成型单元54输 出的高频信号从NT条发送天线AT发送。以上的模拟发送波束成型是使用可 变移相器PS以及振幅调整器AA对M条模拟信号赋予与发送BF权重矩阵的 乘法相当的相位以及振幅的变化的处理。换言之，在以上的模拟发送波束成 型中，多个发送天线AT间(从多个发送天线AT发送的信号间)的相位以及 振幅模拟地发生变化，以使其相当于发送BF权重矩阵的乘法。
反馈单元60是与用户装置UE进行与控制有关的通信的元素，尤其，将 来自用户装置UE的反馈信息提供给预编码单元32以及发送BF权重控制单 元70。发送BF权重控制单元70进行在发送波束成型单元54中使用的BF 权重的控制。存储单元80存储与无线通信的控制有关的信息(例如，BF权 重)等。
在小型基站MMNB中包含的元素中，执行数字的处理的元素(例如， 数据信号生成单元10、参考信号生成单元20、基带处理单元30、反馈单元 60、发送BF权重控制单元70)是由未图示的CPU(中央处理器(Central Processing Unit))执行在存储单元80中存储的计算机程序且根据该计算机程 序发挥作用而实现的功能块。
图9是表示实施方式的用户装置UE(接收机)的主要的结构元素的功 能框图。用户装置UE具备RF处理单元110、AD转换单元120、基带处理 单元130、信号分析单元140、发送接收特性估计单元150、接收BF权重控 制单元160、反馈单元170、存储单元180。RF处理单元110具备接收波束成 型单元112和下变频单元114，基带处理单元130具备后编码单元132。NR条接收天线AR连接到接收波束成型单元112。
从作为发送机的小型基站MMNB发送且在空间进行了传播的无线信号 由NR条接收天线AR所接收并输入到RF处理单元110。
RF处理单元110是对多个接收天线AR接收到的信号进行处理的元素。 RF处理单元110具备对接收到的信号基于M行NR列的接收BF权重矩阵
[式27]
WR
实施模拟接收波束成型的接收波束成型单元112以及将被输入的信号频率变 换为基带信号后输出的下变频单元114。以上的模拟接收波束成型是使用可 变移相器PS以及振幅调整器AA对NR条模拟信号赋予与接收BF权重矩阵 的乘法相当的相位以及振幅的变化的处理。换言之，在以上的模拟接收波束 成型中，多个接收天线AR间(在多个接收天线AR间接收到的信号间)的相 位以及振幅模拟地发生变化，以使其相当于接收BF权重矩阵的乘法。
另外，接收波束成型单元112能够参照图7而执行前述的接收天线AR的切换。第1状态(连接状态)的接收天线AR连接到接收波束成型单元112 内的可变移相器PS，第2状态(旁路状态)的接收天线AR连接到接收波束 成型单元112内的旁路电路，第3状态(非连接状态)的接收天线AR没有连 接到任何地方。通过了可变移相器PS以及振幅调整器AA的信号和未通过可 变移相器PS以及振幅调整器AA而被绕过的信号也都被输入到下变频单元 114。
AD转换单元120将从RF处理单元110输出的模拟信号转换为数字信号， 并输出到基带处理单元130。
基带处理单元130是对被输入的基带信号进行处理而恢复M条流的元 素。基带处理单元130具备对从AD转换单元120输出的信号使用M行M列 的后编码权重矩阵
[式28]
B
实施数字后编码(矩阵运算)的后编码单元132。通过以上的后编码，再现 M条流。被再现的M条流输入到信号分析单元140后进行分析。
发送接收特性估计单元150执行后述的发送接收特性的估计。接收BF 权重控制单元160进行在接收波束成型单元112中使用的BF权重的控制。反 馈单元170是与小型基站MMNB进行与控制有关的通信的元素，尤其，将来 自发送接收特性估计单元150以及接收BF权重控制单元160的反馈信息发 送给小型基站MMNB。存储单元180存储与无线通信的控制有关的信息(例 如，BF权重)。
在用户装置UE中包含的元素中，执行数字的处理的元素(例如，基带 处理单元130、信号分析单元140、发送接收特性估计单元150、接收BF权 重控制单元160、反馈单元170)是由未图示的CPU执行在存储单元180中 存储的计算机程序且根据该计算机程序发挥作用而实现的功能块。
图10以及图11是表示本实施方式的BF权重决定的操作流程。概略而 言，根据本实施方式的BF权重决定，对M条流的每个执行第1阶段(适合 发送BF权重矢量的决定，步骤S120～S220)和第2阶段(适合接收BF权 重矢量的决定，步骤S230～S280)的结果，决定适合的(即，在被试行的范 围中最佳的)发送BF权重矩阵
[式29]
WT＝[wT,1，wT，2,…,wT,M]
以及接收BF权重矩阵
[式30]
在发送BF权重矩阵中包含的
[式31]
是与第m流对应的NT行1列的发送模拟BF权重矢量。此外，在接收BF权 重矩阵中包含的
[式32]
是与第m流对应的NR行1列的接收模拟BF权重矢量。
以下，详细说明BF权重的决定。若BF权重的决定开始，则小型基站 MMNB的发送BF权重控制单元70指定并选择M条流中的第1个流(m＝1) (S100、S110)。另外，在以后的说明中，有时将在步骤S110中所选择的流 m称为“对象流m”。
发送BF权重控制单元70从多个(X个)发送BF权重矢量的候选中， 选择与对象流(m＝1)对应的候选发送BF权重矢量
[式33]
wT,can
(S120)。接着，发送BF权重控制单元70控制发送波束成型单元54，以使 其对参考信号赋予(即，对参考信号实施模拟发送波束成型)与包括所选择 的候选发送BF权重矢量在内的NT行M列的候选发送BF权重矩阵
[式34]
相当的相位以及振幅的变化，并从NT条发送天线AT发送(S130)。在此，
[式35]
是NT行1列的零矢量。如前述那样，在BF权重的决定中，对没有被预编码 的参考信号实施发送波束成型后发送。以下，有时将在步骤S130中发送的参 考信号称为第1参考信号RS1。
表示在步骤S110中所选择的对象流m的信息经由反馈单元60还通知给 用户装置UE。若接受到该通知，则用户装置UE的接收BF权重控制单元160 控制接收波束成型单元112，以使其选择应接收第1参考信号RS1的1个以 上的接收天线AR(S140)。在本例中，选择第nr个的1条接收天线AR。
接收BF权重控制单元160控制接收波束成型单元112，以使其对在所选 择的接收天线AR中接收到的第1参考信号RS1赋予与M行NR列的试验接 收BF权重矩阵
[式36]
相当的相位以及振幅的变化(即，以便实施模拟接收波束成型)(S150)。在 此，
[式37]
是作为被选择的接收天线AR的索引的第nr个元素为1(相当于切换器SW的 第2状态(旁路状态))且其他的元素为0(相当于切换器SW的第3状态(非 连接状态))的NR行1列的单位矢量。此外，
[式38]
是NR行1列的零矢量。
在接收波束成型单元112中接收到的第1参考信号RS1经由下变频单元 114和AD转换单元120输入到发送接收特性估计单元150。发送接收特性估 计单元150使用被输入的第1参考信号RS1，估计M行M列的发送接收特 性
[式39]
(S160)。以上的发送接收特性是表示发送波束成型、空间传播(信道矩阵) 以及接收波束成型所引起的信号的变化的特性矩阵。以上的发送接收特性的 估计与一般的信道估计同样地执行。例如，能够采用使用了最小二乘法的发 送接收特性的估计。以下，有时将在步骤S160中估计的发送接收特性称为第 1发送接收特性。
估计出的第1发送接收特性经由反馈单元170从用户装置UE反馈 (S170)，由小型基站MMNB所接收(S180)。
通过以上的步骤S140～S180，对所选择的接收天线AR估计第1发送接 收特性。直到选择全部接收天线AR为止，重复以上的步骤。即，若在步骤 S190中，接收BF权重控制单元160判定为还没有选择全部接收天线AR (S190；否)，则处理返回到步骤S140而选择新的接收天线AR，对该接收天 线AR估计第1发送接收特性。作为结果，对全部接收天线AR估计第1发送 接收特性。在逐条地选择接收天线AR的本例中，以上的步骤重复表示接收天 线AR的条数的NR次。
若判定为选择了全部接收天线AR(S190；是)，则接收BF权重控制单 元160经由反馈单元170对小型基站MMNB通知已结束了全部接收天线AR的选择(S200)。
通过以上的步骤S120～S200，对所选择的候选发送BF权重矢量估计与 各接收天线AR对应的第1发送接收特性。直到选择全部发送BF权重矢量的 候选为止，重复以上的步骤。即，若在步骤S210中，发送BF权重控制单元 70判定为还没有选择全部发送BF权重矢量的候选(S210；否)，则处理返回 到步骤S120而选择新的候选发送BF权重矢量，对该候选发送BF权重矢量 估计与各接收天线AR对应的第1发送接收特性。在存在X个发送BF权重矢 量的候选的本例中，以上的步骤重复X次。
如以上所示，通过执行步骤S120～S210，对全部发送BF权重矢量的候 选和接收天线AR的组合，取得M行M列的第1发送接收特性
[式40]
发送BF权重控制单元70基于对对象流(m＝1)所取得的多个(NR·X 个)第1发送接收特性，从多个发送BF权重矢量的候选中，决定适合发送 BF权重矢量
[式41]
wT,opt,1
(S220)。可通过任意的基准而决定适合发送BF权重矢量。例如，能够决定 与有关各流的接收功率值的总和的弗罗比尼斯范数(Frobenius norm)
[式42]
最大的第1发送接收特性
[式43]
对应的发送BF权重矢量的候选
[式44]
WT,can
作为适合发送BF权重矢量。另外，弗罗比尼斯范数中的
[式45]
表示第1发送接收特性
[式46]
的(i，j)分量。此外，并不限定于弗罗比尼斯范数，还能够采用表示第1发 送接收特性的特征的标量值作为适合发送BF权重矢量的决定基准。除此之 外，也可以采用将各流的接收功率最大化的发送BF权重矢量、将各流间的 正交度最大化的发送BF权重矢量作为适合发送BF权重矢量。
如以上所示，通过执行步骤S110～S220，对对象流(m＝1)决定一个 适合发送BF权重矢量。决定了适合发送BF权重矢量的情况从小型基站 MMNB通知给用户装置UE。
BF权重决定的操作流程接着图11。发送BF权重控制单元70控制发送 波束成型单元54，以使其对参考信号赋予与包括在步骤S220中所决定的适 合发送BF权重矢量
[式47]
WT,opt,1
在内的NT行M列的试验发送BF权重矩阵
[式48]
相当的相位以及振幅的变化(即，对参考信号实施模拟发送波束成型)，并从 NT条发送天线AT发送(S230)。与前述同样地，对没有被预编码的参考信号 实施发送波束成型后发送。以下，有时将在步骤S230中发送的参考信号称为 第2参考信号RS2。
接收BF权重控制单元160从多个(Y个)接收BF权重矢量的候选中， 选择与对象流(m＝1)对应的候选接收BF权重矢量
[式49]
wR,can
(S240)。接着，接收BF权重控制单元160控制接收波束成型单元112，以 使其对在接收天线AR中接收到的第2参考信号RS2赋予与包括被选择的候 选接收BF权重矢量在内的M行NR列的候选接收BF权重矩阵
[式50]
相当的相位以及振幅的变化(即，以便实施模拟接收波束成型)(S250)。
在接收波束成型单元112中接收到的第2参考信号RS2经由下变频单元 114和AD转换单元120而输入到发送接收特性估计单元150。发送接收特性 估计单元150使用被输入的第2参考信号RS2，估计M行M列的发送接收 特性
[式51]
(S260)。在以上的发送接收特性中，应用与步骤S160同样的说明。以下， 有时将在步骤S260中估计出的发送接收特性称为第2发送接收特性。
通过以上的步骤S240～S260，对所选择的候选接收BF权重矢量估计第 2发送接收特性。直到选择全部接收BF权重矢量的候选为止，重复以上的步 骤。即，若在步骤S270中，接收BF权重控制单元160判定为还没有选择全 部接收BF权重矢量的候选(S270；否)，则处理返回到步骤S240，选择新的 候选接收BF权重矢量，对该候选接收BF权重矢量估计第2发送接收特性。 在存在Y个接收BF权重矢量的候选的本例中，以上的步骤重复Y次。
如以上所示，通过执行步骤S240～S270，对全部接收BF权重矢量的候 选，取得M行M列的第2发送接收特性
[式52]
接收BF权重控制单元160基于对对象流(m＝1)所取得的多个(Y个) 第2发送接收特性，从多个接收BF权重矢量的候选中，决定适合接收BF权 重矢量
[式53]
wR,opt,1
(S280)。与适合发送BF权重矢量同样地，可通过任意的基准(例如，表示 第2发送接收特性的特征的标量值)而决定适合接收BF权重矢量。
如以上所示，通过执行步骤S110以及步骤S230～S280，对对象流(m ＝1)决定一个适合接收BF权重矢量。所决定的适合接收BF权重矢量从用 户装置UE反馈到小型基站MMNB。
在除此之外还存在应决定适合接收BF权重矢量和适合接收BF权重矢量 的流的情况下，重复以上的步骤S110～S280。即，若在步骤S290中，发送 BF权重控制单元70判定为还没有选择全部流(1～M)(S290；否)，则在步 骤S300中指定下一个流m(m＝m+1)之后，处理返回到步骤S110而选择 新的对象流m(2，3，……，M)，对所选择的流m执行步骤S110～S280。
第2次以后的步骤S110～S280与以上说明的第1次的步骤S110～S280 大致同样地执行。以下，说明与第1次的不同点。
在步骤S130的发送波束成型中，对已经决定的第1至第(m-1)个流使 用适合发送BF权重矢量
[式54]
wT,opt,1,…,wT,opt,m-1
，对对象流m与前述同样地使用候选发送BF权重矢量
[式55]
wT,can
。即，在步骤S130中，发送BF权重控制单元70控制发送波束成型单元54， 以使其基于候选发送BF权重矩阵
[式56]
对第1参考信号实施发送波束成型后发送。
在步骤S150的接收波束成型中，对已经决定的第1至第(m-1)个流使 用适合接收BF权重矢量
[式57]
wR,opt,1,…,wR,opt,m-1
，对对象流m与前述同样地使用与所选择的接收天线AR对应的第nr个元素 为1的单位矢量
[式58]
。即，在步骤S150中，接收BF权重控制单元160控制接收波束成型单元112， 以使其对第1参考信号RS1基于试验接收BF权重矩阵
[式59]
实施模拟接收波束成型。
在步骤S220中决定的适合发送BF权重矢量广义地表示为
[式60]
wT,opt,m。
在步骤S230的发送波束成型中，对已经决定的第1至第m个流使用适 合发送BF权重矢量。即，步骤S230的试验发送BF权重矩阵表示为
[式61]
在步骤S250的接收波束成型中，对已经决定的第1至第(m-1)个流使 用适合接收BF权重矢量
[式62]
wR,opt,1,…,wR,opt,m-1
，对对象流m与前述同样地使用候选接收BF权重矢量
[式63]
wR,can
。即，步骤S250的候选接收BF权重矩阵表示为
[式64]
在步骤S280中决定的适合接收BF权重矢量广义地表示为
[式65]
wR,opt,m。
如以上所示，在第2次以后的步骤S110～S280中，与第1次的步骤S110～ S280的不同点在于，在波束成型中，基于已经决定的适合发送BF权重矢量 以及适合接收BF权重矢量(以下，有时统称为适合BF权重矢量)而执行模 拟波束成型。
另外，还能够采用与第1次的步骤S110～S280同样地使用零矢量而不 使用如以上那样已决定的适合BF权重矢量的结构。但是，通过使用已决定 的适合BF权重矢量，能够对对象流m决定获得更高的容量的适合BF权重 矢量。这是因为在决定对象流m的适合BF权重矢量时，考虑了已经决定的 其他流的BF权重的影响(例如，各流的正交度)。
通过以上的步骤S110～S290执行M次，对M条流的每个决定适合BF 权重矢量。进而，决定包括适合发送BF权重矢量在内的适合发送BF权重矩 阵
[式66]
WT,opt
以及包括适合接收BF权重矢量在内的适合接收BF权重矩阵
[式67]
WR,opt。
接着，基于所决定的适合发送BF权重矩阵以及适合接收BF权重矩阵(以 下，有时统称为适合BF权重矩阵)，决定适合预编码权重矩阵
[式68]
Popt
和适合后编码权重矩阵
[式69]
Bopt
。以下，具体说明。
小型基站MMNB的发送BF权重控制单元70控制发送波束成型单元54， 以使其基于适合发送BF权重矩阵对参考信号实施模拟发送波束成型后从NT条发送天线AT发送(S310)。以下，有时将在步骤S310中发送的参考信号称 为第3参考信号RS3。
用户装置UE的接收BF权重控制单元160控制接收波束成型单元112， 以使其对在接收天线AR中接收到的第3参考信号RS3，基于适合接收BF权 重矩阵实施模拟接收波束成型(S320)。
在接收波束成型单元112中接收到的第3参考信号RS3经由下变频单元 114和AD转换单元120而输入到发送接收特性估计单元150。发送接收特性 估计单元150使用被输入的第3参考信号RS3，估计M行M列的第3发送 接收特性
[式70]
(S330)。对以上的第3发送接收特性应用与步骤S160同样的说明。估计出 的第3发送接收特性经由反馈单元170从用户装置UE反馈(S340)，由小型 基站MMNB所接收(S350)。
之后，基于估计出的第3发送接收特性，决定适合预编码权重矩阵以及 适合后编码权重矩阵(S360)。更具体而言，如以下所述。若对第3发送接收 特性进行奇异值分解，则如以下的式(3)那样表示。
[式71]
在此，
[式72]
V
以及
[式73]
U
都是M行M列的酉矩阵，
[式74]
D
是将第3发送接收特性
[式75]
的奇异值作为对角元素的M行M列的对角矩阵。因此，如
[式76]
那样决定适合预编码权重矩阵以及适合后编码权重矩阵。作为以上的决定的 结果，由于在MIMO传输路上形成固有模式信道，所以能够将M条流相互 分离。
除了以上所示的基于奇异值分解的权重矩阵之外，如以下说明那样，还 能够基于MMSE(最小均方误差)准则而决定适合后编码权重矩阵。
与前述同样地，适合预编码权重矩阵通过奇异值分解而决定。根据 MMSE准则，适合后编码权重矩阵如以下的式(4)那样表示。
[式77]
在式(4)中，γ是接收SNR，
[式78]
I
是M行M列的单位矩阵。
如以上所述，在基于MMSE准则而决定适合后编码权重矩阵的情况下， 通过使用接收SNR，能够降低第3发送接收特性的估计误差。因此，能够精 度更好地决定适合后编码权重矩阵。
此外，除了如以上所述那样决定适合预编码权重矩阵以及适合后编码权 重矩阵之外，也可以采用作为现有技术的、基于码本的预编码以及后编码。
另外，在本例中，由小型基站MMNB(预编码单元32)执行适合预编 码权重矩阵以及适合后编码权重矩阵的决定。所决定的适合后编码权重矩阵 经由反馈单元60通知给用户装置UE。
1(3).本实施方式的效果
根据以上的本实施方式的结构，对各流阶段性地决定权重矩阵。即，先 决定适合发送BF权重和适合接收BF权重，基于这些而决定适合预编码权重 和适合后编码权重。因此，与将权重矩阵(发送BF权重、接收BF权重、预 编码权重以及后编码权重)的组合全部试行而决定的结构相比，成为运算对 象的组合数目受到抑制。作为结果，降低权重矩阵决定所需的运算量的同时， 决定适合的权重矩阵。
2.变形例
以上的实施方式能够进行各种变形。以下，例示具体的变形的方式。从 以上的实施方式以及以下的例示任意地选择的2个以上的方式只要相互不矛 盾则能够适当地进行合并。
2(1).变形例1
在以上的实施方式中，能够通过任意的路径而执行小型基站MMNB和 用户装置UE的控制信息的通信。例如，在小型基站MMNB和用户装置UE 之间建立了无线链路的情况下，也可以通过直接发送接收无线信号而交换控 制信息。此外，在没有建立以上的无线链路的情况下，小型基站MMNB和用 户装置UE也可以经由宏基站MeNB而发送接收控制信息。
2(2).变形例2
在以上的实施方式中，当决定在小型基站MMNB中使用的适合发送BF 权重矢量时(S120～S220)，在用户装置UE中执行接收天线AR的切换(S140, S190)。但是，还能够采用在用户装置UE中不进行接收天线AR的切换而是 使用被固定的1个以上的接收天线AR来决定适合发送BF权重矢量的结构。 根据以上的结构，由于省略了对于各候选接收BF权重矢量的接收天线AR的 切换，所以降低了处理负荷。
但是，在不执行接收天线AR的切换的结构中，可能会产生根据信道状态 而不一定能得到最佳的发送BF权重矢量的情况，所以从传输质量的观点看， 优选执行接收天线AR的切换的结构。
2(3).变形例3
在以上的实施方式中，例示了在适合发送BF权重矢量的决定时，逐次 地选择1条接收天线AR的结构。但是，也可以同时选择多个接收天线AR。 即，在对一个候选发送BF权重矢量估计第1发送接收特性的步骤S140～S190 中，n条接收天线AR的选择也可以执行n/NR次。由于用户装置UE具有相应 于M条流的处理电路，所以能够最多同时选择M条接收天线AR。
在同时选择多个接收天线AR的以上的结构中，来自被选择的接收天线 AR的接收信号可以单独使用，也可以合成使用。更具体而言，在单独使用接 收信号的情况下，与前述的实施方式同样地，对各接收天线AR基于试验接收 BF权重矩阵
[式79]
执行模拟接收波束成型，执行第1发送接收特性的估计。
此外，在单纯通过加法而合成使用多个接收信号的情况下，基于试验接 收BF权重矩阵
[式80]
执行模拟接收波束成型，执行第1发送接收特性的估计。在此，
[式81]
a
是与所选择的接收天线AR的索引相当的分量为1且其他的分量为0的NR行 1列的矢量。例如，在选择了第nr1个和第nr2个接收天线AR的情况下，以上 的矢量的第nr1个分量和第nr2个分量成为1。另外，还能够采用对接收天线 AR的接收信号进行加权后合成的结构。在以上的情况下，优选根据传输质量 而对各接收信号进行加权。
2(4).变形例4
还能够采用在一度临时决定了BF权重矢量之后，基于临时决定的BF权 重矢量而决定适合BF权重矢量的结构。在以上的结构中，优选以临时决定 的BF权重矢量作为基准，通过在以该基准作为中心的预定范围中详细试行 而决定适合BF权重矢量(即，执行扰动(Perturbation))。以上的扰动可以只 在发送侧以及接收侧中的任一方执行，也可以在双方执行。
2(5).变形例5
在以上的实施方式中，能够对M条以下的流同时执行传输。此外，对M 条流的各个决定适合BF权重矢量。作为其他方式，也可以不始终使用M条 流的全部而执行传输，而是根据传播路径的状态自适应地选择实际使用的流 数目，对所选择的流基于已经决定的适合BF权重矢量而执行传输。
2(6).变形例6
在以上的实施方式中，例示了小型基站MMNB作为发送机，例示了用 户装置UE作为接收机。但是，在前述的权重矩阵决定中，也可以是用户装 置UE作为发送侧的装置来发挥作用，小型基站MMNB作为接收侧的装置来 发挥作用。即，关于上行链路传输，也能够应用前述的权重矩阵决定。
2(7).变形例7
在以上的实施方式中，对下行链路传输决定了适合BF权重矩阵。在无 线通信系统1中采用时分双工(Time Division Duplex，TDD)的情况下，由 于在上行链路和下行链路中使用共同的频率，所以还能够将对下行链路传输 所决定的适合BF权重矩阵使用于上行链路传输。另一方面，在无线通信系 统1中采用频分双工(Frequency Division Duplex，FDD)的情况下，在对下 行链路传输决定了适合BF权重矩阵之后，对上行链路传输也与前述的实施 方式同样地决定适合BF权重矩阵。优选活用波束成型增益，从发送侧的天 线数目更多的一方(即，下行链路传输)决定适合BF权重矩阵。
2(8).变形例8
在以上的实施方式中，在发送侧(小型基站MMNB)决定适合发送BF 权重(矢量、矩阵)，在接收侧(用户装置UE)决定适合接收BF权重(矢 量、矩阵)。但是，能够在无线通信系统1内的任意的部位执行权重决定。例 如，可以在发送侧决定适合接收BF权重，也可以在接收侧决定适合发送BF 权重。
此外，在以上的实施方式中，发送侧(小型基站MMNB)决定适合预编 码权重矩阵以及适合后编码权重矩阵。但是，也可以是接收侧(用户装置UE) 决定适合预编码权重矩阵以及适合后编码权重矩阵。除此之外，还能够采用 发送侧决定适合预编码权重矩阵，接收侧决定适合后编码权重矩阵的结构。
2(9).变形例9
用户装置UE是能够与网络内的基站(宏基站MeNB、小型基站MMNB) 进行无线通信的任意的装置。用户装置UE例如可以是功能手机或者智能手 机等便携电话终端，也可以是平板终端，也可以是台式个人计算机，也可以 是笔记本式个人计算机，也可以是UMPC(超便携移动个人计算机 (Ultra-Mobile Personal Computer))，也可以是便携用游戏机，也可以是其他 的无线终端。
2(10).变形例10
在无线通信系统1内的各元素(用户装置UE以及小型基站MMNB)中 CPU执行的各功能可以代替CPU而由硬件执行，例如也可以在FPGA(现场 可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array))、DSP(数字信号处理器 (Digital Signal Processor))等可编程逻辑设备中执行。
标号说明
1……无线通信系统、10……数据信号生成单元、20……参考信号生成单 元、30……基带处理单元、32……预编码单元、40……DA转换单元、50…… RF处理单元、52……上变频单元、54……发送波束成型单元、60……反馈单 元、70……发送BF权重控制单元、80……存储单元、110……RF处理单元、 112……接收波束成型单元、114……下变频单元、120……AD转换单元、 130……基带处理单元、132……后编码单元、140……信号分析单元、150…… 发送接收特性估计单元、160……接收BF权重控制单元、170……反馈单元、180……存储单元、AA……振幅调整器、AC(ACT，ACR)……模拟信号处 理电路、AD……加法器、AR……接收天线、AT……发送天线、C……信道容 量、CV(CVT，CVR)……转换器、Cm……宏小区、Cmm……MM小区、 DC(DCT，DCR)……数字信号处理电路、MME……中央控制台、MMNB……小型基站、MeNB……宏基站、MP……乘法器、PS……可变移相器、RS…… 参考信号、SW……切换器、UE……用户装置。

Claims (5)

1.一种无线通信控制方法，用于具备发送机和接收机的无线通信系统，其中，
所述发送机具备：
预编码单元，使用预编码权重矩阵对M条流实施数字预编码，其中，M为2以上的整数；
发送波束成型单元，对实施了所述数字预编码之后的信号，实施用于赋予相当于发送BF(波束成型)权重矩阵的相位以及振幅的变化的模拟发送波束成型；以及
多个发送天线，发送被实施了所述模拟发送波束成型的信号，
所述接收机具备：
多个接收天线，接收从所述发送机发送且在空间进行了传播的信号；
接收波束成型单元，对多个所述接收天线接收到的所述信号，实施用于赋予相当于接收BF权重矩阵的相位以及振幅的变化的模拟接收波束成型；以及
后编码单元，通过对实施了所述模拟接收波束成型之后的信号，使用后编码权重矩阵而实施数字后编码，从而再现M条所述流，
对M条所述流的每个，包括：
从多个发送BF权重矢量的候选中，选择与该流对应的候选发送BF权重矢量；
从所述发送机发送基于包括所选择的所述候选发送BF权重矢量在内的候选发送BF权重矩阵而实施了模拟发送波束成型的第1参考信号；
估计第1发送接收特性，该第1发送接收特性表示基于试验接收BF权重矩阵对由所述接收机接收到的所述第1参考信号实施了模拟接收波束成型的结果；
基于通过对多个所述发送BF权重矢量的候选执行所述选择、所述发送以及所述估计而取得的多个第1发送接收特性，从多个所述发送BF权重矢量的候选中，决定适合发送BF权重矢量；
从多个接收BF权重矢量的候选中，选择与该流对应的候选接收BF权重矢量；
从所述发送机发送基于包括所决定的所述适合发送BF权重矢量在内的试验发送BF权重矩阵而实施了模拟发送波束成型的第2参考信号；
估计第2发送接收特性，该第2发送接收特性表示基于包括所选择的所述候选接收BF权重矢量在内的候选接收BF权重矩阵对由所述接收机接收到的所述第2参考信号实施了模拟接收波束成型的结果；以及
基于通过对多个所述接收BF权重矢量的候选执行所述选择、所述发送以及所述估计而取得的多个第2发送接收特性，从多个所述接收BF权重矢量的候选中，决定适合接收BF权重矢量，
在决定所述适合发送BF权重矢量时，对多个所述发送BF权重矢量的候选的每个，逐次选择1个以上的所述接收天线而接收所述第1参考信号，估计多个所述第1发送接收特性。
2.如权利要求1所述的无线通信控制方法，
基于表示多个所述第1发送接收特性的每个的特征的标量值，决定所述适合发送BF权重矢量，
基于表示多个所述第2发送接收特性的每个的特征的标量值，决定所述适合接收BF权重矢量。
3.如权利要求1所述的无线通信控制方法，
与第m个流对应的候选发送BF权重矩阵包括已经决定的与第(m-1)个以前的流对应的所述适合发送BF权重矢量，其中，m≥2，
与第m个流对应的候选接收BF权重矩阵包括已经决定的与第(m-1)个以前的流对应的所述适合接收BF权重矢量，其中，m≥2。
4.如权利要求1所述的无线通信控制方法，还包括：
从所述发送机发送基于包括对M条所述流决定的所述适合发送BF权重矢量在内的适合发送BF权重矩阵而实施了模拟发送波束成型的第3参考信号；
估计第3发送接收特性，该第3发送接收特性表示基于包括对M条所述流所决定的所述适合接收BF权重矢量在内的适合接收BF权重矩阵对由所述接收机接收到的所述第3参考信号实施了模拟接收波束成型的结果；以及
基于所估计的所述第3发送接收特性，决定适合预编码权重矩阵以及适合后编码权重矩阵。
5.一种无线通信系统，具备发送机和接收机，
所述发送机具备：
预编码单元，使用预编码权重矩阵对M条流实施数字预编码，其中，M为2以上的整数；
发送波束成型单元，对实施了所述数字预编码之后的信号，实施用于赋予相当于发送BF(波束成型)权重矩阵的相位以及振幅的变化的模拟发送波束成型；以及
多个发送天线，发送被实施了所述模拟发送波束成型的信号，
所述接收机具备：
多个接收天线，接收从所述发送机发送且在空间进行了传播的信号；
接收波束成型单元，对多个所述接收天线接收到的所述信号，实施用于赋予相当于接收BF权重矩阵的相位以及振幅的变化的模拟接收波束成型；以及
后编码单元，通过对实施了所述模拟接收波束成型之后的信号，使用后编码权重矩阵而实施数字后编码，从而再现M条所述流，
对M条所述流的每个，还具备：
发送BF权重控制单元，控制所述发送机，以使其从多个发送BF权重矢量的候选中，选择与该流对应的候选发送BF权重矢量，并发送基于包括所选择的所述候选发送BF权重矢量在内的候选发送BF权重矩阵而实施了模拟发送波束成型的第1参考信号；以及
发送接收特性估计单元，估计第1发送接收特性，该第1发送接收特性表示对由所述接收机接收到的所述第1参考信号基于试验接收BF权重矩阵而实施了模拟接收波束成型的结果，
所述发送BF权重控制单元基于所述发送接收特性估计单元对多个所述发送BF权重矢量的候选进行了估计的多个第1发送接收特性，从多个所述发送BF权重矢量的候选中，决定适合发送BF权重矢量，
还具备接收BF权重控制单元，该接收BF权重控制单元从多个接收BF权重矢量的候选中，选择与该流对应的候选接收BF权重矢量，
所述发送BF权重控制单元控制所述发送机，以使其发送基于包括所述发送BF权重控制单元决定的所述适合发送BF权重矢量在内的试验发送BF权重矩阵而实施了模拟发送波束成型的第2参考信号，
所述发送接收特性估计单元估计第2发送接收特性，该第2发送接收特性表示基于包括所述接收BF权重控制单元所选择的所述候选接收BF权重矢量在内的候选接收BF权重矩阵对由所述接收机接收到的所述第2参考信号实施了模拟接收波束成型的结果，
所述接收BF权重控制单元基于所述发送接收特性估计单元对多个所述接收BF权重矢量的候选进行了估计的多个第2发送接收特性，从多个所述接收BF权重矢量的候选中，决定适合接收BF权重矢量，
在决定所述适合发送BF权重矢量时，对多个所述发送BF权重矢量的候选的每个，逐次选择1个以上的所述接收天线而接收所述第1参考信号，估计多个所述第1发送接收特性。
CN201580009621.9A 2014-02-21 2015-02-19 无线通信控制方法以及无线通信系统 Expired - Fee Related CN106031066B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014-032011 2014-02-21
JP2014032011 2014-02-21
PCT/JP2015/054684 WO2015125891A1 (ja) 2014-02-21 2015-02-19 無線通信制御方法および無線通信システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106031066A CN106031066A (zh) 2016-10-12
CN106031066B true CN106031066B (zh) 2019-04-30

Family

ID=53878388

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580009621.9A Expired - Fee Related CN106031066B (zh) 2014-02-21 2015-02-19 无线通信控制方法以及无线通信系统

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9647737B2 (zh)
JP (1) JP6416869B2 (zh)
CN (1) CN106031066B (zh)
WO (1) WO2015125891A1 (zh)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107409001B (zh) * 2015-03-26 2019-02-15 株式会社Ntt都科摩 无线通信控制方法以及无线通信系统
WO2016154923A1 (zh) * 2015-03-31 2016-10-06 富士通株式会社 波束信息获取方法、装置以及通信系统
ES2755366T3 (es) 2015-05-13 2020-04-22 Ericsson Telefon Ab L M Formación de haz
CN107733503A (zh) 2016-08-12 2018-02-23 电信科学技术研究院 一种进行波束训练的方法和设备
US10021684B2 (en) * 2016-09-16 2018-07-10 Nec Corporation MU-MIMO in mmwave systems
US10439851B2 (en) * 2016-09-20 2019-10-08 Ohio State Innovation Foundation Frequency-independent receiver and beamforming technique
RU2721363C1 (ru) * 2017-02-13 2020-05-19 Гуандун Оппо Мобайл Телекоммьюникейшнз Корп., Лтд. Способ беспроводной связи, терминальное устройство и сетевое устройство
CN108880630A (zh) * 2017-05-12 2018-11-23 索尼公司 电子设备和通信方法
US10447374B2 (en) 2017-06-28 2019-10-15 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Beam sweep or scan in a wireless communication system
US11350422B2 (en) 2017-08-04 2022-05-31 Sony Corporation Control device, wireless device, method, and recording medium
US10972166B2 (en) * 2017-11-16 2021-04-06 Lenovo (Beijing) Limited Method and apparatus for MIMO transmission
JP6723482B2 (ja) 2017-12-07 2020-07-15 三菱電機株式会社 無線装置および無線通信制御方法
WO2020003367A1 (ja) * 2018-06-26 2020-01-02 株式会社Ｎｔｔドコモ ユーザ装置及び基地局装置
EP3683975A1 (en) * 2019-01-17 2020-07-22 Mitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. Method for enabling analog precoding and analog combining
JP6814311B2 (ja) * 2020-01-08 2021-01-13 テレフオンアクチーボラゲット エルエム エリクソン（パブル） ビーム形成
US10680694B1 (en) * 2020-01-29 2020-06-09 The Florida International University Board Of Trustees Cross-mixing beamformer
CN112333753B (zh) * 2020-11-27 2023-05-26 中国联合网络通信集团有限公司 一种可接入用户数的评估方法和装置
US11728869B2 (en) * 2021-11-12 2023-08-15 Qualcomm Incorporated Communications using dynamic beam weights

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5497577B2 (ja) * 2010-08-16 2014-05-21 株式会社Ｎｔｔドコモ 通信制御方法、基地局装置及び移動局装置
JP5853764B2 (ja) * 2012-02-28 2016-02-09 富士通株式会社 無線装置および無線通信システム
JP6045812B2 (ja) 2012-04-27 2016-12-14 株式会社Ｎｔｔドコモ 無線通信方法、無線基地局及び無線通信システム

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Multi-Beam Transmission Diversity with Hybrid Beamforming for MIMO-OFDM Systems;Chanhong Kim, Taeyoung Kim, and Ji-Yun Seol;《2013 IEEE Globecom Workshops》;20131209;摘要，第64页III( B)小节

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015125891A1 (ja) 2015-08-27
US9647737B2 (en) 2017-05-09
JPWO2015125891A1 (ja) 2017-03-30
US20160359533A1 (en) 2016-12-08
JP6416869B2 (ja) 2018-10-31
CN106031066A (zh) 2016-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106031066B (zh) 无线通信控制方法以及无线通信系统
CN107409001B (zh) 无线通信控制方法以及无线通信系统
CN110463063B (zh) 无线通信方法和无线通信装置
Chen et al. Adaptive beamforming in TDD-based mobile communication systems: State of the art and 5G research directions
CN107408967A (zh) 无线通信控制方法以及无线通信系统
KR101005876B1 (ko) 다중 사용자 다중 입력 다중 출력 통신 시스템에서 코드북을 이용하여 빔성형하는 방법 및 시스템
JP5129346B2 (ja) コラボラティブ多入力多出力通信システムにおけるプリコーディングされた信号を送信する方法
US11290169B2 (en) Methods, systems and units of a distributed base station system for handling of downlink communication
CN108476083A (zh) 用户装置及基站
KR20090100877A (ko) 다중 입출력 무선통신 시스템에서 상향링크 빔 성형 및 공간분할 다중 접속 장치 및 방법
US20120236955A1 (en) Wireless communication system and wireless communication method
KR102053565B1 (ko) 기지국, 무선 통신 장치, 무선 통신 시스템, 무선 통신 방법 및 기록 매체
CN107615694B (zh) 用于确定预编码矩阵的方法和预编码模块
KR20170020357A (ko) 무선 통신 시스템에서 고주파 대역 통신을 위한 프리코딩 행렬 인덱스 보고 방법 및 이를 위한 장치
Alexandropoulos et al. Full-duplex massive multiple-input, multiple-output architectures: Recent advances, applications, and future directions
CN107707285A (zh) 信道状态信息的发送方法、接收方法、装置和系统
CN108123741A (zh) 基于重叠子阵列（osa）的波束赋形方法和设备
Stepanets et al. Beamforming signal processing performance analysis for massive MIMO systems
CN108667490A (zh) 一种信道状态信息反馈方法及装置
Vu et al. Beam division multiple access for millimeter wave massive MIMO: Hybrid zero-forcing beamforming with user selection
CN110073607A (zh) 波束成形
JP2018133727A (ja) 無線通信システム、無線通信装置、及びビームパターン決定方法
CN110495108A (zh) 用于处理传输到多流终端的数据信号的方法和设备
Halbouni et al. Millimeter Wave Massive MIMO For Next Generation Wireless Communication
Hunukumbure et al. Uplink Post-Coding for Inter-Cell Interference Cancellation in 4G Mobile Broadband Systems

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20190430

Termination date: 20220219