CN110048749A - 多输入多输出训练方法及无线装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的多输入多输出训练方法包括以下步骤：使用包括多个发送天线的起始器进行发送扇区扫描处理；将发送扇区扫描处理的结果使用包括多个接收应答器发送；使用起始器进行用于选择波束组合的训练，以及使用应答器，从选择的发送扇区的组和接收扇区的组之中选择构成发送扇区和接收扇区的规定数的扇区对，根据发送扇区扫描处理的结果确定选择的发送扇区的组，并包含用于每个发送天线的至少一个发送扇区，选择的扇区对中的发送天线彼此不同，选择的扇区对中的接收天线彼此不同。

Description

多输入多输出训练方法及无线装置
本申请是国际申请日为2015年6月24日、申请号为201580025385.X、发明名称为“多输入多输出训练方法及无线装置”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及对无线通信系统中的MIMO(Multiple Input Multiple Output；多输入多输出)动作的MIMO训练方法及无线装置。
背景技术
近年来，对无需执照的60GHz频段(毫米波(millimeter wave))的网络的关注不断提高。可进行家用电器产品、个人计算机或便携式设备间的高清晰度音频、视频及数据的多吉比特(multi gigabit)无线流的无线HD(Wireless High Definition；无线高清)技术是60GHz频段(毫米波)的首个行业标准。作为使用60GHz的频带的另一多吉比特无线通信技术，是由IEEE作为IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers；电气与电子工程师学会)802.11ad标准进行了标准化的WiGig技术(例如，参照非专利文献1)。
与2.4GHz或5GHz频段中动作的另一IEEE802.11技术不同，在WiGig技术中，为了进行指向性传输而使用波束成形。在60GHz的毫米波的频带中，与传播环境中的物体的标准大小比较，由于信号波长比较短，所以具有多个离散的空间信号路径的光线状的传播有优势。因此，通过将发送天线(以下，称为TX天线)及接收天线(以下，称为RX天线)双方的波束朝向良好的空间信号路径，能够使信号质量(例如，SNR(Signal-to-Noise Ratio；信噪比))大幅度地提高。
在WiGig技术中，为了确定信号质量最好的波束(也称为扇区)，采用发送侧或接收侧扫描多个天线波束(扇区)的整体的分阶段波束训练协议(phased beam trainingprotocol。也称为天线波束训练)。在所谓扇区级扫描(sector level sweep)阶段中，进行粗略的天线波束训练，接着，进行向更好的信号质量的天线波束的微调、即所谓波束微调(beam refinement)协议阶段或波束跟踪阶段。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利申请公开第2013/0315325号说明书
非专利文献
非专利文献1：IEEE Std 802.11adTM-2012，December 2012
发明内容
发明要解决的问题
以往的对MIMO动作的天线波束训练，因未充分考虑到多个扇区，所以尽管在各阵列天线中有可能同时地形成(选择)单一的天线波束(扇区)，但作为天线波束训练的结果，用于各流(stream)的发送的阵列天线有可能重复。
本发明的一方式，可以提供在具有多个阵列天线的无线装置中，适当地确定最佳的TX/RX波束的组合，能够正常地进行MIMO动作的MIMO训练方法及无线装置。
解决问题的方案
本发明的一方式的MIMO训练方法，包括以下步骤：具有多个发送天线的起始器进行发送扇区扫描，具有多个接收天线的应答器对所述多个发送天线的每一个选择一个以上的发送扇区的组(set)，所述起始器进行接收扇区扫描，所述应答器对所述多个接收天线的每一个选择一个以上的接收扇区的组，所述起始器进行波束组合训练，所述应答器从所述选择出的发送扇区的组及所述选择出的接收扇区的组之中，选择规定数的发送扇区和接收扇区的扇区对，所述选择出的各扇区对的发送天线分别不同，所述选择出的各扇区对的接收天线分别不同。
本发明的一方式的MIMO训练方法，包括以下步骤：具有多个接收天线的起始器进行发送扇区扫描，具有多个接收天线的应答器从所述多个发送天线及所述多个接收天线之中，选择规定数的发送天线及接收天线的天线对，所述选择出的各天线对的发送天线分别不同，所述选择出的各天线对的接收天线分别不同，对每个所述选择出的天线对选择一个以上的发送扇区的组，所述起始器进行接收扇区扫描，所述应答器对每个所述选择出的天线对，选择一个以上的接收扇区的组，所述起始器进行波束组合训练，所述应答器从所述选择出的发送扇区的组及所述选择出的接收扇区的组之中，对每个所述天线对，选择发送扇区和接收扇区的一个扇区对。
本发明的一方式的MIMO训练方法，包括以下步骤：具有多个发送天线的起始器进行发送扇区扫描，具有多个接收天线的应答器从所述多个发送天线及所述多个接收天线之中，选择规定数的所述发送天线及所述接收天线的天线对，所述选择出的各天线对的发送天线分别不同，所述选择出的各天线对的接收天线分别不同，对每个所述选择出的发送天线，选择一个以上的发送扇区的组，所述起始器进行接收扇区扫描，所述应答器从所述选择出的发送扇区的组之中，对每个所述天线对选择发送扇区和接收扇区的一个扇区对。
本发明的一方式的无线装置，是与具有多个发送天线的起始器之间进行MIMO训练的无线装置，包括：多个接收天线；发送扇区扫描单元，在所述MIMO训练中，对所述多个发送天线的每一个选择一个以上的发送扇区的组；接收扇区扫描单元，在所述MIMO训练中，对所述多个接收天线的每一个选择一个以上的接收扇区的组；以及确定单元，在所述MIMO训练中，从所述选择出的发送扇区的组及所述选择出的接收扇区的组之中，选择规定数的发送扇区和接收扇区的扇区对，所述选择出的各扇区对的发送天线分别不同，所述选择出的各扇区对的接收天线分别不同。
本发明的一方式的无线装置，是与具有多个发送天线的起始器之间进行MIMO训练的无线装置，包括：多个接收天线，发送扇区扫描单元；在所述MIMO训练中，从所述多个发送天线及所述多个接收天线之中，选择规定数的发送天线及接收天线的天线对，对每个所述选择出的天线对选择一个以上的发送扇区的组；接收扇区扫描单元，在所述MIMO训练中，对每个所述选择出的天线对，选择一个以上的接收扇区的组；以及确定单元，在所述MIMO训练中，从所述选择出的发送扇区的组及所述选择出的接收扇区的组之中，对每个所述天线对选择发送扇区和接收扇区的一个扇区对，所述选择出的各天线对的发送天线分别不同，所述选择出的各天线对的接收天线分别不同。
本发明的一方式的无线装置，是与具有多个发送天线的起始器之间进行MIMO训练的无线装置，包括：多个接收天线；发送扇区扫描单元，在所述MIMO训练中，从所述多个发送天线及所述多个接收天线之中，确定规定数的所述发送天线及所述接收天线的天线对，并对所述多个发送天线的每一个，选择一个以上的发送扇区的组；以及接收扇区扫描单元，在所述MIMO训练中，所述选择出的发送扇区的组之中，对每个所述天线对选择发送扇区和接收扇区的一个扇区对，所述选择出的各天线对的发送天线分别不同，所述选择出的各天线对的接收天线分别不同。
本发明的多输入多输出训练方法包括以下步骤：使用包括多个发送天线的起始器进行发送扇区扫描处理；使用包括多个接收应答器发送所述发送扇区扫描处理的结果；使用所述起始器进行用于选择波束组合的训练，以及使用所述应答器，从选择的发送扇区的组和接收扇区的组之中选择构成发送扇区和接收扇区的规定数的扇区对，根据所述发送扇区扫描处理的所述结果确定所述选择的发送扇区的组，并包含用于每个所述发送天线的至少一个发送扇区，所述选择的扇区对中的所述发送天线彼此不同，所述选择的扇区对中的所述接收天线彼此不同。
本发明的多输入多输出训练方法，用于包含多个接收天线的应答器，该方法包括以下步骤：从起始器接收用所述多个接收天线进行用于发送扇区扫描处理的第1训练分组；使用所述第1训练分组进行所述发送扇区扫描处理；将所述发送扇区扫描处理的结果发送到所述起始器；从所述起始器接收用所述多个接收天线进行用于选择波束组合处理的第2训练分组；通过使用所述第2训练分组进行所述选择波束组合处理，从选择的发送扇区的组和接收扇区的组之中选择构成发送扇区和接收扇区的规定数的扇区对；以及将所述选择的波束组合处理的结果发送到所述起始器，根据所述发送扇区扫描处理的所述结果确定所述选择的发送扇区的组，并包含用于每个所述发送天线的至少一个发送扇区，所述选择的扇区对中的所述发送天线彼此不同，所述选择的扇区对中的所述接收天线彼此不同。
本发明的多输入多输出训练方法，用于包含多个发送天线的起始器，该方法包括以下步骤：基于应答器中包含的多个接收天线的数，生成用于发送扇区扫描处理的第1训练分组；将所述第1训练分组用所述多个发送天线发送到应答器；从所述应答器接收所述发送扇区扫描处理的结果；基于所述发送扇区扫描处理的所述结果，生成用于选择波束组合处理的第2训练分组；将所述第2训练分组用所述多个发送天线发送到所述应答器；以及从所述应答器接收所述选择的波束组合处理的结果，所述选择波束组合处理的所述结果包含从选择的发送扇区的组和接收扇区的组之中构成发送扇区和接收扇区的扇区对，根据所述发送扇区扫描处理的所述结果确定所述选择的发送扇区的组，并包含用于每个所述发送天线的至少一个发送扇区，所述选择的天线对中的所述发送天线彼此不同，所述选择的天线对中的所述接收天线彼此不同。
本发明的无线装置，用于在所述无线装置和具有多个发送天线的起始器之间进行多输入多输出训练，该无线装置包括：接收器，从所述起始器用多个接收天线接收用于发送扇区扫描处理的第1训练分组和用于选择波束组合处理的第2训练分组；处理单元，使用所述第1训练分组进行所述发送扇区扫描处理，通过使用所述第2训练分组进行所述选择波束组合处理，从选择的发送扇区的组和接收扇区的组之中选择构成发送扇区和接收扇区的规定数的扇区对；以及发送器，将所述发送扇区扫描处理的结果和所述选择波束组合处理的结果发送到所述起始器，根据所述发送扇区扫描处理的所述结果确定所述选择的发送扇区的组，并包含用于每个所述发送天线的至少一个发送扇区，所述选择的扇区对中的所述发送天线彼此不同，所述选择的扇区对中的所述接收天线彼此不同。
本发明的无线装置，用于在所述无线装置和具有多个接收天线的应答器之间进行多输入多输出训练，该无线装置包括：处理单元，基于所述应答器中包含的所述多个接收天线的数，生成用于发送扇区扫描处理的第1训练分组，并基于所述发送扇区扫描处理的结果，生成用于选择波束组合处理的第2训练分组；发送器，将所述第1训练分组和所述第2训练分组用多个发送天线发送到所述应答器；以及接收器，从所述应答器接收所述发送扇区扫描处理的所述结果和所述选择波束组合处理的结果，所述选择波束组合处理的所述结果包含从选择的发送扇区的组和接收扇区的组之中构成发送扇区和接收扇区的扇区对，根据所述发送扇区扫描处理的所述结果确定所述选择的发送扇区的组，并包含用于每个所述发送天线的至少一个发送扇区，所述选择的天线对中所述发送天线彼此不同，所述选择的天线对中所述接收天线彼此不同。
发明的效果
根据本发明的一方式，在具有多个阵列天线的无线装置中，能够适当地确定最佳的TX/RX波束的组合，正常地进行MIMO动作。
附图说明
图1表示进行MIMO动作的无线系统的结构例子的图。
图2表示无线装置的结构的框图。
图3表示天线波束训练的处理的流程图。
图4表示具有多个阵列天线的无线装置的结构的框图。
图5表示本发明的无线系统的结构例子的图。
图6表示本发明的实施方式1的无线装置的结构的框图。
图7表示本发明的实施方式1的处理器的内部结构的框图。
图8表示本发明的实施方式1的表示天线波束训练的处理的时序图。
图9表示本发明的实施方式1的MIMO波束训练消息的帧格式的一例的图。
图10表示本发明的实施方式1的TX/RX波束的组合及TX/RX天线对的确定方法的流程图。
图11表示本发明的实施方式1的TX扇区扫描的一例的图。
图12表示本发明的实施方式1的RX扇区扫描的一例的图。
图13A表示本发明的实施方式1的波束组合训练的一例的图。
图13B表示本发明的实施方式1的相对TX/RX扇区的组合的SNIR的一例的图。
图14表示本发明的实施方式1的表示天线波束训练的处理的流程图。
图15表示本发明的实施方式1的另一无线装置的结构的框图。
图16表示本发明的实施方式2的天线波束训练的处理的时序图。
图17表示本发明的实施方式2的TX/RX天线对的确定方法的流程图。
图18表示本发明的实施方式2的TX扇区扫描的一例的图。
图19表示本发明的实施方式2的TX扇区扫描的一例的图。
图20表示本发明的实施方式2的RX扇区扫描的一例的图。
图21A表示本发明的实施方式2的波束组合训练的一例的图。
图21B表示本发明的实施方式2的相对TX/RX扇区的组合的SNIR的一例的图。
图22表示本发明的实施方式2的天线波束训练的处理的流程图。
图23表示本发明的实施方式3的天线波束训练的处理的时序图。
图24表示本发明的实施方式3的RX扇区扫描的一例的图。
图25表示本发明的实施方式3的RX扇区扫描的一例的图。
图26表示本发明的实施方式3的天线波束训练的处理的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。再有，在实施方式中，对同一结构要素附加同一标号，其说明因重复而省略。
(完成本发明的经过)
WiGig装置可以具备多个天线，使得可构成多个独立的波束/扇区。也可以将各个天线作为相控阵天线。在WiGig技术中，将该天线结构用于天线波束(扇区)的选择。换句话说，单一的空间流通过单一的天线波束被一次发送。WiGig技术基于单一的空间流发送，提供直至6.7Gbps的物理层(PHY)中的数据速率。
作为WiGig技术的一般性应用，可列举对有线的数字接口的置换。例如，作为用于与智能手机或平板电脑自动地同步的无线USB(Universal Serial Bus；通用串行总线)链接、或用于视频流的无线HDMI(注册商标)(High-Definition Multimedia Interface)链接的手段，可使用WiGig技术。在最新的有线数字接口(例如，USB3.5或HDMI(注册商标)1.3)中，由于可得到高达数十Gbps的数据速率，所以WiGig技术也需要发展以适合它们。
为了得到高达数十Gbps的物理层中的数据速率，与在2.4GHz或5GHz频段中动作的另一IEEE802.11技术(例如，IEEE802.11n或IEEE802.11ac)同样，大量的空间流通过多个空间路径同时地被发送的空间复用MIMO技术成为下一代WiGig的技术。
进行以往的阶段波束训练和MIMO动作的无线系统，例如公开于专利文献1。图1表示以往的无线系统1中的MIMO动作。无线系统1由起始器(initiator)11和应答器(responder)12构成。在图1所示的例子中，起始器11是MIMO信号的发送机，应答器12是MIMO信号的接收机。起始器11及应答器12各自具备支持使用了大量的空间流的MIMO动作的单一的阵列天线。起始器11及应答器12各自中的阵列天线同时地形成多个天线波束/扇区。在进行MIMO动作前，对于起始器11及应答器12各自中的阵列天线适用天线波束训练。通过天线波束训练，在大量的MIMO空间流的发送中得到发送侧的扇区(TX扇区)及接收侧的扇区(RX扇区)的最佳的组合。
图2表示以往的无线系统1中的无线装置20的结构的框图。无线装置20作为起始器11或应答器12可动作。无线装置20由处理器21、存储器22、调度器23、MIMO编码单元24、预编码(pre code)/波束成形单元25、信道估计单元26、发送接收单元27、阵列天线28构成。阵列天线的各天线元件与发送接收单元27内的多个收发器分别连接。
发送接收单元27通过阵列天线28接收RF(Radio Frequency)信号，将接收信号转换为基带信号，将基带信号输出到处理器21。此外，发送接收单元27将从处理器21接受的基带信号转换到RF信号，通过阵列天线28发送。处理器21对于接受的基带信号进行处理，起动用于执行无线装置20中的各种各样的处理的功能模块。特别地，预编码/波束成形控制单元25具有MIMO中的预编码处理、并且在阵列天线28中使多个天线波束同时地形成的功能。存储器22保持用于控制无线装置20中的动作的指示程序或数据。再有，在以下的说明中，为了简化，有时也将“阵列天线”仅称为“天线”。
图3是表示以往的无线系统1中的MIMO动作的天线波束训练(MIMO训练)的处理的流程图。
在步骤1中，起始器11发送用于开始MIMO训练的MIMO波束训练消息。在MIMO波束训练消息中，包含由发送侧选择的扇区数(TX扇区数)、由接收侧选择的扇区数(RX扇区数)及MIMO空间流数等的MIMO训练参数。
在步骤2中，进行发送扇区扫描(TX扇区扫描)。具体地说，起始器11通过TX天线的全部扇区发送多个训练分组。应答器12使用被设定为模拟全向性(quasi-omni。以下，为了简略，有时也仅称为“全向性”)天线模式的RX天线接收训练分组。应答器12记录接收信号质量(例如，SNR(Signal to Noise Ratio))，选择具有良好的接收信号质量的TX扇区的组。在步骤3中，应答器12将选择出的TX扇区反馈到起始器11。在步骤4中，进行接收扇区扫描(RX扇区扫描)。具体地说，起始器11使用被设定为全向天线模式的TX天线发送多个训练分组。应答器12通过RX天线的全部扇区接收多个训练分组。应答器12记录接收信号质量，选择具有良好的接收信号质量的RX扇区的组。
在步骤5中，进行波束组合(扇区组合)训练。具体地说，起始器11及应答器12对在步骤2中选择出的TX扇区、以及在步骤4中选择出的RX扇区进行扫描。应答器12基于SNIR(Signal-to-Noise-plus-Interference Ratio；信号对噪声加干扰比)规范，对于大量的MIMO空间流确定最佳的TX/RX波束的组合。这里，在对于某个TX/RX波束的组合计算SNIR的情况下，来自与该TX/RX波束的组合具有同一RX扇区的其他的TX/RX波束的组合的发送，对于该TX/RX波束的组合作为干扰来处理。在步骤6中，应答器12将在步骤5中确定的最佳的TX/RX波束的组合反馈到起始器11。在步骤7中，进行用于信号质量提高的天线波束的微调。
作为使用MIMO的无线装置的其他结构，例如，在参考文献1中，公开了具有多个阵列天线的无线装置。图4表示以往的MIMO中的另一无线装置30的结构的框图。无线装置30由预编码单元31、空间均衡单元32、多个阵列天线33－1～33－N(N为2以上的整数)构成。特别地，预编码单元31具有对于各阵列天线33同时地形成天线波束的功能(参考文献1：IndoorMillimeter Wave MIMO:Feasibility and Performance，IEEE Transaction on WirelessCommunications，p4150-p4160，Vol.10，No.12，December 2011)。
如上述，在图2所示的无线装置20中，对于使用一个阵列天线28实现多个天线波束的同时形成，在图4所示的无线装置30中，通过在各阵列天线33－1～33－N中分别形成单一的天线波束，在无线装置30整体中实现多个(图4中为N个)天线波束的同时形成。
这里，对于具有多个阵列天线的无线装置(参照图4)，也考虑适用以往的对MIMO动作的天线波束训练(参照图3)。但是，在对于该无线装置仅适用以往的天线波束训练中，作为最佳的TX/RX波束的组合，还有可能选择通过同一阵列天线形成的多个扇区。即，尽管在各阵列天线中有可能同时地形成(选择)单一的天线波束(扇区)，但作为天线波束训练的结果，各流的发送中所使用的阵列天线有可能重复。该情况下，难以正常地进行MIMO动作。
(实施方式1)
[无线系统的结构]
图5表示本发明的无线系统50中的MIMO动作。无线系统50由起始器51和应答器52构成。为了使用大量的空间流而支持MIMO动作，与图1所示的起始器11及应答器12不同，图5所示的起始器51及应答器52包括多个阵列天线。各阵列天线可同时地形成一个天线波束/扇区。
在进行MIMO动作之前，对于起始器51及应答器52的多个阵列天线适用天线波束训练，确定对大量的MIMO空间流的发送的最佳的TX/RX波束的组合。TX天线或RX天线能够同时地形成的原因是单一的TX扇区或RX扇区，所以对MIMO发送的最佳的TX/RX波束的组合的各个组合与特定的TX/RX天线对相关联。此外，在TX天线数和RX天线数相同的情况下，在哪个TX天线或RX天线都属于一个TX/RX天线对这样的意义中，作为最佳的TX/RX波束的组合确定的全部的TX/RX天线对不重复。因为在存在TX/RX天线对的重复的情况下，在该TX天线和/或RX天线中不能进行MIMO动作。在该情况下，不支持与TX天线数及RX天线数的最小值相等的MIMO空间流的最大数。
[无线装置的结构]
图6是表示本发明的无线系统50中的MIMO的无线装置100的结构的框图。无线装置100可作为起始器51或应答器52动作。无线装置100由处理器101、存储器102、调度器103、MIMO编码单元104、波束成形控制单元105、预编码单元106、信道估计单元107、多个发送接收单元108、多个阵列天线109构成。
各发送接收单元108分别与各阵列天线109相关联。此外，各发送接收单元108由RF模块和多个移相器构成。各移相器分别连接到构成对应的阵列天线109的天线元件。
各发送接收单元108通过各阵列天线109接收RF信号，将接收信号转换为基带信号，将基带信号输出到处理器101。此外，各发送接收单元108将从处理器101接受的基带信号转换为RF信号，通过阵列天线109发送RF信号。
此外，在各发送接收单元108中，移相器根据来自后述的波束成形控制单元105的指示，将从各阵列天线109的天线元件发送的信号的相位移动。由此，各阵列天线109中所形成的单一的天线波束/扇区被调整。
处理器101对于接受的基带信号进行处理，起动用于执行无线装置20中的各种各样的处理的功能模块。例如，处理器101在天线波束训练(MIMO训练)时，控制用于执行对TX扇区的扇区级扫描(发送扇区扫描)、对RX扇区的扇区级扫描(接收扇区扫描)、以及波束组合训练的处理。
图7表示处理器101中，进行天线波束训练的构成单元的一例。如图7所示，处理器101至少包括发送扇区扫描单元111、接收扇区扫描单元112、确定单元113。
具体地说，起始器51的发送扇区扫描单元111从各阵列天线109形成的各扇区发送训练分组。此外，应答器52的发送扇区扫描单元111对多个TX天线(阵列天线109)的每一个选择规定数的TX扇区的组。
起始器51的接收扇区扫描单元112从被设定为全向天线模式的各阵列天线109发送训练分组。此外，应答器52的接收扇区扫描单元112对多个RX天线(阵列天线109)的每一个选择规定数的RX扇区的组。
起始器51的确定单元113从应答器52的发送扇区扫描单元111选择出的TX扇区的组的各组发送训练分组。此外，应答器52的确定单元113在TX扇区的组及RX扇区的组之中，确定在MIMO动作中所使用的TX扇区和RX扇区的规定数的对。此时，确定单元113确定上述对，使得在对中形成TX扇区的TX天线及形成RX扇区的RX天线在所有的对间不重复。
再有，有关天线波束训练中的上述对的确定方法的细节，将后述。
存储器102保持用于控制无线装置20中的动作的指示程序或数据。
调度器103调度对发送数据的各资源(时间资源、频率资源、空间资源等)的分配。
MIMO编码单元104对于发送数据加以MIMO编码处理，并生成MIMO传输中的每个流的数据信号。
波束成形控制单元105通过调整对各发送接收单元108具有的多个移相器的相位，控制各阵列天线109形成的单一的天线波束/扇区。这里，为了同时地形成多个天线波束/扇区，相对于图2所示的预编码/波束成形控制单元25控制单一的阵列天线而言，波束成形控制单元105分别控制多个阵列天线109(移相器)。
预编码单元106在MIMO动作中，例如，使用信道估计单元107估计出的信道估计值，对于各流的数据信号加以预编码处理。
信道估计单元107进行本机的阵列天线109的各天线元件和通信对方的阵列天线的各天线元件之间的信道估计。
[无线系统50中的天线波束训练的动作]
接着，说明本发明的天线波束训练(MIMO训练)。
图8是表示无线系统50中的MIMO动作的天线波束训练的处理的流程图。在图8中，起始器51是MIMO信号的发送机，应答器52是MIMO信号的接收机。再有，也可以为应答器52是MIMO信号的发送机，起始器51是MIMO信号的接收机。
在步骤101中，起始器51将用于开始MIMO训练处理的MIMO波束训练消息发送到应答器52。在MIMO波束训练消息中，含有包含MIMO动作中的应确定的TX/RX波束的组合数N等的MIMO训练参数。在本实施方式中，‘N’与MIMO空间流数为相同数。或者，‘N’也可以设为TX天线数及RX天线数之中最小的值。
图9表示发送MIMO波束训练消息的帧格式的结构例子。在图9中，定义用于通知MIMO波束训练消息的信息元素(IE：Information Element)(波束训练IE)。波束训练IE由表示用于识别IE的ID(Element ID；元素ID)的字段、表示IE的长度(Length)的字段、和表示MIMO波束训练消息的内容的字段构成。此外，在图9所示的MIMO波束训练消息的字段中，含有MIMO空间流数、所选择的TX扇区数、所选择的RX扇区数、以及预留(Reserved)的区域。例如，图9所示的波束训练IE也可以包含在BRP(Beamforming Report Poll)帧等中来发送。再有，作为MIMO波束训练消息的发送方法，不限定于图9所示的IE，例如，也可以使用MIMO波束训练消息专用的管理帧发送。
返回到图8，在步骤102中，进行TX扇区扫描。具体地说，TX扇区扫描的期间，起始器51将多个训练分组发送到应答器52。为了接收侧仅测量接收信号质量(例如SNR)，各训练分组是没有数据有效载荷的分组。此外，训练分组通过全部的TX天线的全部的TX扇区发送。在从各扇区分别发送的分组中，设有连续的训练分组间的发送间隙。应答器52使用被设定为全向天线模式的各RX天线接收训练分组。
在步骤103中，应答器52记录各接收信号的质量，选择具有良好的接收信号质量的、每个TX天线的TX扇区的组(候选)。TX扇区的组在后续的波束组合训练中使用。
在步骤104中，应答器52将在步骤103中选择出的TX扇区反馈到起始器51。
在步骤105中，进行RX扇区扫描。具体地说，RX扇区扫描的期间，起始器51使用被设定为全向天线模式的各TX天线，将多个训练分组发送到应答器52。应答器52通过全部的RX天线的全部的RX扇区接收训练分组。
在步骤106中，应答器52记录各接收信号的质量，选择具有良好的接收信号质量的、每个RX天线的RX扇区的组(候选)。RX扇区的组在后续的波束组合训练中使用。
在步骤107中，应答器52将在步骤106中选择出的RX扇区的数反馈到起始器51。
在步骤108中，起始器51及应答器52使用在步骤102中选择出的TX扇区的组及在步骤104中选择出的RX扇区的组，进行波束组合训练。这里，对起始器51通知在步骤107中选择出的RX扇区的数，所以起始器51知道通过选择出的TX扇区的各个扇区应发送的训练分组的数。应答器52记录波束组合训练的期间、对于可采用的全部的TX/RX扇区的组合测量的接收信号质量。
在步骤109中，应答器52根据某个规范，确定对MIMO动作的N个最佳的TX/RX波束的组合、以及对应的N个TX/RX天线对。再有，在N个的组合之间，构成TX/RX天线对的天线不重复。换句话说，应答器52确定对应于N个最佳的TX/RX波束的组合的N个不重复的TX/RX天线对。
例如，也可以根据SNIR规范来确定N个最佳的TX/RX波束的组合、以及对应的N个不重复的TX/RX天线对。对由TX天线i的TX扇区k及RX天线j的RX扇区l构成的TX/RX波束的组合的SNIR，根据下式表示。
其中，Nant (TX)及Nant (RX)分别表示TX天线数及RX天线数。S(i:k，j:l)表示从TX天线i的TX扇区k发送的、在RX天线j的RX扇区l中接收到的信号的接收信号功率。S－(m,j:l)表示从TX天线m的TX扇区发送的、在RX天线j的RX扇区l中接收到的信号的平均接收信号功率。N(j:l)表示在RX天线j的RX扇区l中的噪声功率。
在对于第1TX/RX扇区的组合计算SNIR时，第2TX/RX扇区的组合的发送在满足下面的两个条件的情况下作为干扰处理。
条件1：在第1及第2TX/RX扇区的组合中RX天线及RX扇区是相同的。
条件2：在第1及第2TX/RX扇区的组合中TX天线是不同的。
在步骤110中，应答器52将对应于N个最佳的TX/RX波束的组合的TX扇区、以及其他相关的参数反馈到起始器51。在相关的参数中，例如，含有对应于N个TX/RX波束的组合的接收信号质量等。
在步骤111中，起始器51及应答器52为了指向精度及信号质量的提高而进行微调天线波束的波束微调处理。
[TX/RX波束的组合的确定方法]
接着，详细地说明有关N个最佳的TX/RX波束的组合及对应的N个不重复的TX/RX天线对的确定方法(图8的步骤109)。图10是表示该确定方法的处理的流程图。
在图10中，在步骤191中，应答器52计算对全部可采用的TX/RX扇区的组合的SNIR。此外，计数器i被初始化为“0”。
在步骤192中，应答器52将具有最大的SNIR的TX/RX扇区的组合确定为第i最佳的TX/RX波束的组合。此外，应答器52将对应于第i最佳的TX/RX波束的组合的TX天线和RX天线的组合确定为第i TX/RX天线对。
在步骤193中，应答器52将步骤191中算出的SNIR之中、与第i TX/RX天线对中所包含的TX天线及RX天线相关的全部的SNIR，从下次以后的TX/RX波束的组合的确定处理中的选择对象中排除。
在步骤194中，计数器i被增加“1”。
在步骤195中，应答器52在计数器i小于N的情况下返回到步骤192的处理，在计数器i为N以上的情况下结束处理。
这样一来，在本实施方式中的用于MIMO动作的N个最佳的TX/RX波束的组合中，能够可靠地包含不重复的TX/RX天线对。由此，图5所示的无线系统50可正常地进行MIMO动作。
[TX/RX波束的组合确定的具体例子]
图11～图13表示TX/RX波束的组合确定的具体例子。再有，在图11～图13中，假设TX天线数及RX天线数为4个，各天线的扇区数(天线模式数)为16个。
图11表示本实施方式的TX扇区扫描处理的具体例子。如图11所示，起始器51通过TX天线0～TX天线3的各自的16个TX扇区(TX天线模式)发送训练分组。
此外，如图11所示，应答器52在被设定为全向天线模式(quasi-omni pattern)的4个RX天线的各天线中接收训练分组。然后，应答器52对每个TX天线选择具有良好的接收信号质量的2个TX扇区。例如，在图11中，应答器52选择TX天线0的TX扇区0、15，选择TX天线1的TX扇区2、13，选择TX天线2的TX扇区4、11，选择TX天线3的TX扇区6、9。再有，对每个TX天线所选择的TX扇区数可用通过MIMO波束训练消息来通知，也可以应答器52确定。
图12表示本实施方式的RX扇区扫描处理的具体例子。如图12所示，起始器51在被设定为全向天线模式的4个TX天线的各天线中发送训练分组。
此外，如图12所示，应答器52通过RX天线0～RX天线3的各自的16个RX扇区(RX天线模式)接收训练分组。然后，应答器52对每个RX天线选择具有良好的接收信号质量的2个RX扇区。例如，在图12中，应答器52选择RX天线0的RX扇区3、12，选择RX天线1的TX扇区7、11，选择RX天线2的RX扇区5、13，选择RX天线3的RX扇区6、15。再有，对每个RX天线所选择的RX扇区数，可用通过MIMO波束训练消息来通知，也可以应答器52确定。
图13A表示波束组合训练的具体例子。起始器51通过TX扇区扫描中选择出的TX扇区(图11)发送训练分组，应答器52通过RX扇区扫描中选择出的RX扇区(图12)接收训练分组。然后，应答器52对于全部可采用的TX/RX扇区的组合，例如根据式(1)计算SNIR。例如，如图13A所示，应答器52对于使用选择出的8个TX扇区及8个RX扇区可采用的全部64组的TX/RX扇区的组合，如图13B所示那样计算SNIR。
然后，应答器52确定N个最佳的TX/RX波束的组合、以及对应的N个TX/RX天线对。在图13B中，假设N＝4。再有，N例如也可以通过MIMO波束训练消息来通知。
例如，在图13B中，假设64个SNIR之中、对TX天线0的TX扇区15和RX天线1的RX扇区7的组合的SNIR0:15,1:7为最大。该情况下，应答器52将TX天线0的TX扇区15和RX天线1的RX扇区7的组合确定作为第1最佳的TX/RX波束的组合、以及对应的TX/RX天线对。
此外，应答器52将与TX天线0及RX天线1相关的全部的SNIR，从下次以后的TX/RX波束的组合的确定处理中的选择对象中排除。即，在该选择对象中，包含与TX天线1、2、3、以及RX天线0、2、3相关的SNIR。然后，应答器52从被排除了一部分的SNIR后的选择对象之中，确定第2最佳的TX/RX波束的组合。应答器52在确定第3及第4最佳的TX/RX波束的组合时也进行同样的处理。
由此，在图13B中，TX天线0的TX扇区15和RX天线1的RX扇区7的组合、TX天线1的TX扇区13和RX天线0的RX扇区3的组合、TX天线2的TX扇区4和RX天线3的RX扇区6的组合、TX天线3的TX扇区6和RX天线2的RX扇区5的组合，在MIMO动作时使用。
这样一来，对应于作为最佳的TX/RX波束的组合选择出的扇区的TX天线及RX天线，没有被选择作为对应于其他的最佳的TX/RX波束的组合的TX天线/RX天线。即，在N个最佳的TX/RX波束的组合的各自中TX天线或RX天线不重复。
[天线波束训练处理的流程]
图14是表示本实施方式的无线系统50中的MIMO动作的天线波束训练的处理的流程图。再有，在图14中，对与以往(图3)同样的处理附加同一标号，并省略其说明。
在步骤201中，应答器52将在步骤4中选择出的RX扇区的数反馈到起始器51。
在步骤202中，起始器51及应答器52使用在步骤2中选择出的TX扇区的组及在步骤4中选择出的RX扇区的组的双方，进行波束组合训练。应答器52根据某个规范(例如SNIR)，确定对MIMO动作的N个最佳的TX/RX波束的组合、以及对应的N个不重复的TX/RX天线对。
在步骤203中，应答器52将在步骤202中确定的对应于N个最佳的TX/RX波束的组合的TX扇区及其他相关的参数反馈到起始器51。
这样一来，在本实施方式中，应答器52在用于MIMO动作的天线波束训练中，在选择多个具有良好的接收信号质量的TX/RX天线对时，将构成已经选择出的TX/RX天线对的TX天线及RX天线从选择对象中排除。这样一来，在MIMO动作时所使用的规定数(N个)的最佳的TX/RX天线对间，构成的TX天线及RX天线不重复。换句话说，各TX天线及各RX天线包含在选择出的TX/RX天线对(TX/RX波束的组合)之中的任何一个组合中。由此，使用同时地形成单一的天线波束/扇区的各TX天线及各RX天线，可进行MIMO动作。
因此，根据本实施方式，在具有多个阵列天线的无线装置中，能够适当地确定最佳的TX/RX波束的组合，正常地进行MIMO动作。
再有，在本实施方式中，说明了使用无线装置100的情况，但无线装置的结构不限定于此。例如，图15是表示无线系统50中的MIMO的另一无线装置100a的结构的框图。再有，在图15所示的无线装置100a中，对与无线装置20(图2)或无线装置100(图6)进行同一处理的构成单元附加同一标号，并省略其说明。无线装置100a可作为起始器51或应答器52动作。
相对在无线装置100中，对应于各阵列天线109的发送接收单元108中包括了一个RF模块而言，在无线装置100a中，在对应于各阵列天线109的发送接收单元108a中，包括分别连接到各天线元件的收发器。在各收发器中包含RF模块。
此外，相对在无线装置20中，预编码/波束成形控制单元25对于一个阵列天线进行控制，使得同时地形成多个天线波束/扇区而言，在无线装置100a中，预编码/波束成形控制单元25a对于一个阵列天线109进行控制，使得形成单一的天线波束/扇区。
即使在使用无线装置100a的情况下，也能够与上述实施方式同样地进行MIMO天线波束训练，正常地进行MIMO动作。
(实施方式2)
本实施方式的系统及无线装置的基本结构与实施方式1是同样的，所以引用图5(无线系统50)和图6(无线装置100)来说明。
但是，在本实施方式中，图7所示的处理器101中的、发送扇区扫描单元111、接收扇区扫描单元112及确定单元113的动作不同。
具体地说，本实施方式的应答器52的发送扇区扫描单元111从多个TX天线及多个RX天线之中确定在MIMO动作中的发送接收各流的规定数的天线对。此时，发送扇区扫描单元111确定天线对，以使构成天线对的TX天线及RX天线在所有的天线对间不重复。此外，与实施方式1同样，发送扇区扫描单元111对多个TX天线的每一个选择规定数的TX扇区的组。
应答器52的接收扇区扫描单元112对每个确定的天线对，选择多个RX天线的每一个的规定数的RX扇区的组。即，起始器51的接收扇区扫描单元112从各天线对的TX天线发送对RX天线的训练分组。
应答器52的确定单元113通过对每个天线对选择在TX扇区的组及RX扇区的组之中、MIMO动作中所使用的TX扇区和RX扇区的一个对，确定规定数的对。即，起始器51的确定单元113从对每个天线对选择出的TX扇区的组中发送对RX扇区的组的训练分组。
图16是表示本实施方式的无线系统50中的MIMO动作的天线波束训练的处理的流程图。再有，在图16中，对与实施方式1(图8)相同的处理附加同一标号，并省略其说明。
在图16中，在步骤301中，应答器52根据规定的规范，确定N个不重复的TX/RX天线对。例如，应答器52根据SNIR规范，也可以确定N个TX/RX天线对。例如，对由TX天线i及RX天线j构成的TX/RX天线对的SNIR，通过下式表示。
其中，S－(i，j)表示从TX天线i的TX扇区发送的、由RX天线j接收的信号的平均接收信号功率。N(j)表示RX天线j中的平均噪声功率。这里，在对于某个TX/RX天线对计算SNIR时，将包含相同的RX天线及不同的TX天线的其他的TX/RX天线对的发送作为干扰处理。
在步骤302中，应答器52对在步骤301中确定的每个TX/RX天线对，选择每个TX天线的TX扇区的组(候选)。TX扇区的组在后续的波束组合训练中使用。
在步骤303中，应答器52将在步骤302中选择出的、每个TX/RX天线对的TX扇区反馈到起始器51。
在步骤304中，进行每个TX/RX天线对的RX扇区扫描。具体地说，在RX扇区扫描的期间，起始器51使用被设定为全向天线模式的各TX天线，将多个训练分组发送到应答器52。应答器52通过对于各TX天线为成对的RX天线的全部的RX扇区接收训练分组。
在步骤305中，应答器52记录各接收信号的质量，对每个TX/RX天线对选择具有良好的接收信号质量的RX扇区的组(候选)。RX扇区的组在后续的波束组合训练中使用。
在步骤306中，应答器52将在步骤304中选择出的每个TX/RX天线对的RX扇区的数反馈到起始器51。
在步骤307中，起始器51及应答器52使用在步骤302中选择出的TX扇区的组及在步骤305中选择出的RX扇区的组的双方，进行波束组合训练。这里，对起始器51通知在步骤306中选择出的RX扇区的数，所以起始器51知道通过选择出的TX扇区的各个扇区要发送的训练分组的数。应答器52对于TX/RX天线对的各个天线对，记录接收信号质量。
在步骤308中，应答器52根据某个规范，确定每个TX/RX天线对(即，N个)的最佳的TX/RX波束的组合。再有，在N个的组合之间，构成TX/RX天线对的天线不重复。换句话说，应答器52确定对应于N个最佳的TX/RX波束的组合的N个不重复的TX/RX天线对。
[不重复的TX/RX天线对的确定方法]
接着，详细地说明N个不重复的TX/RX天线对的确定方法(图16的步骤301)。图17是表示该确定方法的处理的流程图。
在图17中，应答器52在步骤311中，计算对全部可采用的TX/RX天线的组合的SNIR。此外，计数器i被初始化为“0”。
在步骤312中，应答器52将具有最大的SNIR的TX/RX天线的组合确定为第i不重复的TX/RX天线对。
在步骤313中，应答器52将在步骤311中算出的SNIR之中、与包含在第i TX/RX天线对中的TX天线及RX天线有关的全部的SNIR，从下次以后的TX/RX天线对的确定处理中的选择对象中排除。
在步骤314中，计数器i被增加“1”。
在步骤315中，应答器52在计数器i小于N的情况下返回到步骤312的处理，在计数器i为N以上的情况下结束处理。
由此，在本实施方式中的MIMO动作的N个TX/RX天线对间，能够可靠地使TX天线及RX天线不重复。由此，图5所示的无线系统50可正常地进行MIMO动作。
[TX/RX天线对确定的具体例子]
图18～图21表示TX/RX天线对确定的具体例子。再有，在图18～图21中，假设TX天线数及RX天线数为4个，各天线的扇区数(天线模式数)为16个。
图18表示本实施方式的TX扇区扫描处理的具体例子。如图18所示，起始器51通过TX天线0～TX天线3的各自的16个RX扇区(TX天线模式)发送训练分组。
此外，如图18所示，应答器52在被设定为全向天线模式的4个RX天线的各自中接收训练分组。然后，如图19所示，应答器52根据式(2)，对于全部16组的TX/RX天线的组合计算SNIR。然后，例如，根据图17所示的确定方法，应答器52确定4个不重复的TX/RX天线对。例如，在图18及图19中，应答器52确定TX天线0和RX天线1的对、TX天线1和RX天线0的对、TX天线2和RX天线3的对、TX天线3和RX天线2的对。再有，TX天线对的数与通过MIMO波束训练消息所通知的最佳的TX/RX波束的组合的数相等。
接着，应答器52基于接收信号质量(SNIR)，对每个TX/RX天线对选择2个TX扇区。例如，在图18中，应答器52对于TX天线0和RX天线1的对选择TX扇区0、15，对于TX天线1和RX天线0的对选择TX扇区2、13，对于TX天线2和RX天线3的对选择TX扇区4、11，对于TX天线3和RX天线2的对选择TX扇区6、9。再有，对每个TX天线所选择的TX扇区数，可以通过MIMO波束训练消息来通知，也可以应答器52确定。
图20表示本实施方式的RX扇区扫描处理的具体例子。如图20所示，起始器51对于各TX/RX天线对，通过被设定为全向天线模式的TX天线发送训练分组。
此外，如图20所示，应答器52通过各TX天线的成对的RX天线的16个RX扇区(RX天线模式)接收训练分组。例如，在图20中，应答器52将从TX天线0发送的训练分组通过与其成对的RX天线1的RX扇区0～15接收。同样地，应答器52将从TX天线1发送的训练分组通过与其成对的RX天线0的RX扇区0～15接收。对TX天线2、3及RX天线2、3也是同样。
然后，应答器52对每个与各TX天线成对的RX天线选择具有良好的接收信号质量的2个RX扇区。例如，在图20中，应答器52对于与TX天线0和RX天线1的对选择RX扇区3、12，对于TX天线1和RX天线0的对选择RX扇区7、11，对于TX天线2和RX天线3的对选择RX扇区5、13，对于TX天线3和RX天线2的对选择RX扇区6、15。再有，对每个RX天线所选择的RX扇区数，可以通过MIMO波束训练消息来通知，也可以应答器52确定。
图21A表示本实施方式的波束组合训练的具体例子。起始器51对于4个TX/RX天线对，通过在TX扇区扫描中选择出的TX扇区(图18)发送训练分组，应答器52通过在RX扇区扫描中选择出的RX扇区(图20)接收训练分组。例如，对于由TX天线0和RX天线1构成的TX/RX天线对，起始器51通过TX天线的TX扇区0、15发送训练分组，应答器52通过RX天线1的RX扇区7、11接收训练分组。对其他的TX/RX天线对也是同样。
然后，应答器52对于各TX/RX天线对的每一个全部可采用的TX/RX扇区的组合，例如根据式(1)计算SNIR。例如，如图21A所示，应答器52使用对每个TX/RX天线对选择出的2个TX扇区及2个RX扇区，对于可采用的全部4组的TX/RX扇区的组合(即，合计为16组)，如图21B所示，计算SNIR。
然后，应答器52对每个TX/RX天线对确定最佳的TX/RX波束的组合。例如，在图21B中，TX天线0的TX扇区15和RX天线1的RX扇区7的组合、TX天线1的TX扇区13和RX天线0的RX扇区3的组合、TX天线2的TX扇区4和RX天线3的RX扇区6的组合、TX天线3的TX扇区6和RX天线2的RX扇区5的组合被确定作为最佳的TX/RX波束的组合。
这里，比较本实施方式(图20)中的RX扇区扫描处理和实施方式1(图12)中的RX扇区扫描处理。在实施方式1中，对于各TX天线进行与全部的RX天线的全部的RX扇区有关的扫描处理。相对于此，在本实施方式中，进行与各TX天线成对的RX天线的全部的RX扇区有关的扫描处理。即，根据本实施方式，与实施方式1比较，能够削减RX扇区扫描处理的处理量。
此外，比较本实施方式(图21A及图21B)中的波束组合训练和实施方式1(图13A及图13B)中的波束组合训练。在实施方式1中，对通过TX扇区扫描选择出的TX扇区和通过RX扇区扫描选择出的RX扇区的全部的组合，进行使用了SNIR的选择处理。相对于此，在本实施方式中，对在各TX/RX天线对中选择出的TX扇区和RX扇区的组合进行使用了SNIR的选择处理。即，根据本实施方式，与实施方式1比较，能够削减波束组合训练的处理量。
[天线波束训练处理的流程]
图22是表示本实施方式的无线系统50中的MIMO动作的天线波束训练的处理的流程图。再有，在图22中，对与以往(图3)或实施方式1(图14)同样的处理附加同一标号，并省略其说明。
在步骤401中，进行TX扇区扫描。具体地说，起始器51通过TX天线的全部扇区发送多个训练分组，应答器52使用被设定为全向天线模式的RX天线接收训练分组。然后，应答器52确定N个不重复的TX/RX天线对。此外，应答器52对每个TX/RX天线对，选择具有良好的接收信号质量的TX扇区的组。
在步骤402中，应答器52将在步骤401中选择出的每个TX/RX天线对的TX扇区反馈到起始器51。
在步骤403中，进行RX扇区扫描。具体地说，起始器51对于N个TX/RX天线对的每一个，使用被设定为全向天线模式的TX天线发送多个训练分组，应答器12通过作为其对的RX天线的全部扇区接收多个训练分组。应答器52对每个TX/RX天线对，选择具有良好的接收信号质量的RX扇区的组。
在步骤404中，应答器52将在步骤403中选择出的每个TX/RX天线对的RX扇区的数反馈到起始器51。
在步骤405中，起始器51及应答器52使用在步骤401中选择出的TX扇区的组及在步骤403中选择出的RX扇区的组的双方，进行波束组合训练。应答器52基于接收信号质量，确定对MIMO动作的N个最佳的TX/RX波束的组合。
这样一来，在本实施方式中，应答器52在TX扇区扫描时，在选择多个具有良好的接收信号质量的TX/RX天线对时，将构成已经选择出的TX/RX天线对的TX天线及RX天线从选择对象中排除。这样一来，构成MIMO动作中所使用的规定数(N个)的最佳的TX/RX天线对的TX天线及RX天线在TX/RX天线对间不重复。由此，使用同时地形成单一的天线波束/扇区的各TX天线及各RX天线，可进行MIMO动作。
因此，根据本实施方式，与实施方式1同样，在具有多个阵列天线的无线装置中，能够适当地确定最佳的TX/RX波束的组合，正常地进行MIMO动作。
此外，若比较实施方式1(图8)和本实施方式(图16)，则相对N个最佳的TX/RX波束的组合、以及对应的TX/RX天线对在实施方式1中同一阶段(波束组合训练)中进行，在本实施方式中，在各自的阶段(TX扇区扫描、以及波束组合训练)中进行。根据本实施方式，不重复的TX/RX天线对在TX扇区扫描时被确定。然后，对每个确定的TX/RX天线对进行之后的处理即RX扇区扫描、以及波束组合训练。即，对N个不重复的TX/RX天线对的每一个确定最佳的TX/RX波束的组合。由此，与实施方式1比较，在RX扇区扫描及波束组合训练中，能够将训练分组数、或SNIR计算等的处理抑制到所需最小限度。因此，能够使对MIMO动作的波束训练的速度提高。
(实施方式3)
本实施方式的系统及无线装置的基本结构与实施方式1是同样的，所以引用图5(无线系统50)和图6(无线装置100)来说明。
但是，在本实施方式中，在图7所示的处理器101中，采用没有确定单元113，而包含发送扇区扫描单元111及接收扇区扫描单元112的结构(未图示)。发送扇区扫描单元111的动作与实施方式2是同样的，接收扇区扫描单元112的动作与实施方式1和实施方式2的任何一个都不同。
具体地说，与实施方式2同样，本实施方式的应答器52的发送扇区扫描单元111从多个TX天线及多个RX天线之中确定MIMO动作中的发送接收各流的规定数的天线对。此时，发送扇区扫描单元111确定天线对，以使构成天线对的TX天线及RX天线在所有的天线对间不重复。此外，与实施方式1同样，发送扇区扫描单元111对多个TX天线的每一个选择规定数的TX扇区的组。
接收扇区扫描单元112从发送扇区扫描单元111中选择出的TX扇区的组、以及多个RX天线的RX扇区之中，通过对每个天线对选择在MIMO动作中所使用的TX扇区和TX扇区的一个对，确定规定数的对。即，起始器51的接收扇区扫描单元112从各天线对的TX扇区的组发送对所有的RX扇区的训练分组。
图23是表示用于本实施方式的无线系统50中的MIMO动作的天线波束训练的处理的流程图。再有，在图23中，对与实施方式2(图16)相同的处理附加同一标号，并省略其说明。
在步骤501中，应答器52基于步骤304中测量的接收信号质量，对每个TX/RX天线对确定最佳的TX/RX波束的组合。
在步骤502中，应答器52将在步骤501中确定的对应于N个最佳的TX/RX波束的组合的TX扇区反馈到起始器51。
[TX/RX波束的组合确定的具体例子]
图24及图25表示TX/RX波束的组合确定的具体例子。再有，在图24及图25中，假设TX天线数及RX天线数为4个，各天线的扇区数(天线模式数)为16个。此外，本实施方式的TX扇区扫描与实施方式2是同样的，例如，假设得到图18所示的结果。
图24表示本实施方式的RX扇区扫描处理的具体例子。如图24所示，起始器51对于4个TX/RX天线对(参照图18)的各个天线对，通过各TX天线的2个选择出的TX扇区发送训练分组。此外，如图24所示，应答器52通过各TX天线的对即RX天线的16个RX扇区(RX天线模式)接收训练分组。
例如，在图24中，应答器52对于TX天线0和RX天线1的TX/RX天线对，通过RX天线1的全部的RX扇区0～15接收从TX天线0的选择出的TX扇区0、15发送的训练分组。然后，如图25所示，应答器52计算对每个该TX/RX天线对的全部32组的TX/RX扇区的组合的接收信号质量(SNR)。然后，应答器52选择在该TX/RX天线对中具有最佳的接收信号质量的TX/RX扇区的组合(图25中，为TX扇区15、RX扇区7)。
对其他的TX/RX天线对也是同样。即，在图25中，分别选择TX天线1的TX扇区13和RX天线0的RX扇区3的组合、TX天线2的TX扇区4和RX天线3的RX扇区6的组合、TX天线3的TX扇区6和RX天线2的RX扇区5的组合。
这里，比较本实施方式(图24)中的TX/RX波束的组合确定处理和实施方式2(图18～图21)中的TX/RX波束的组合确定处理。在实施方式2中，基于在RX扇区扫描(图20)中每个TX/RX天线对的TX天线(全向天线模式)和RX天线的全部的RX扇区之间的接收信号质量，扫描RX扇区。
相对于此，在本实施方式中，基于RX扇区扫描(图24)中每个TX/RX天线对的TX天线的选择出的TX扇区和RX天线的全部的RX扇区之间的接收信号质量，扫描RX扇区。换句话说，在实施方式2中，相对单独地进行RX扇区扫描和波束组合训练，在本实施方式中，在RX扇区扫描中波束组合训练也一并进行。因此，根据本实施方式，与实施方式2比较，由于不需要全向天线模式的TX天线进行的训练分组的发送，所以能够削减训练分组数。
[天线波束训练处理的流程]
图26是表示本实施方式的无线系统50中的MIMO动作的天线波束训练的处理的流程图。再有，在图26中，对与实施方式2(图22)同样的处理附加同一标号，并省略其说明。
在步骤601中，进行每个TX/RX天线对的RX扇区扫描。具体地说，起始器51对于N个TX/RX天线对的每一个，使用在步骤401中选择出的各TX天线的TX扇区发送多个训练分组，应答器12通过成为一对的RX天线的全部扇区接收多个训练分组。应答器52对每个TX/RX天线对，选择具有最佳的接收信号质量的TX/RX波束的组合。
这样一来，根据本实施方式，与实施方式2同样，在TX扇区扫描时不重复的TX/RX天线对被确定，对N个不重复的TX/RX天线对的每一个确定最佳的TX/RX波束的组合。由此，在RX扇区扫描及波束组合训练中，与实施方式1比较，能够将训练分组数、或SNIR计算等的处理抑制到所需最小限度。因此，能够使对MIMO动作的波束训练的速度提高。
此外，在本实施方式中，与实施方式2同样，应答器52在TX扇区扫描时，在选择多个具有良好的接收信号质量的TX/RX天线对时，将构成已经选择出的TX/RX天线对的TX天线及RX天线从选择对象中排除。这样一来，在确定作为MIMO动作中所使用的规定数(N个)的最佳的TX/RX天线对的TX/RX天线对间，TX天线及RX天线不重复。由此，使用同时地形成单一的天线波束/扇区的各TX天线及各RX天线，可进行MIMO动作。
因此，根据本实施方式，与实施方式1同样，在具有多个阵列天线的无线装置中，能够适当地确定最佳的TX/RX波束的组合，正常地进行MIMO动作。
此外，在本实施方式中，在RX扇区扫描时进行N个最佳的TX/RX波束的组合的确定。即，在本实施方式中，与实施方式1或实施方式2不同，波束组合训练不单独地进行。换句话说，在本实施方式中，不进行全向天线模式的TX天线的训练分组的发送。
一般地，在TX天线中有难以执行全向天线模式的情况。这是因为全向天线模式使用单一的天线元件来实现的情况较多，但在每个发送天线元件的功率供给被限定的情况下若将全向天线模式以单一的天线元件实现，则起因于功率增益而不是阵列增益，使EIRP(Effective Isotropic Radiated Power；有效各向同性辐射功率)劣化。
因此，特别地，本实施方式适于图15所示结构的无线装置100a。具体地说，在对于图15所示的无线装置100a适用了本实施方式的情况下，在RX扇区扫描时，在无线装置100a具有的阵列天线109中形成对应于TX/RX天线对的TX扇区。如上述，在如无线装置100a那样对于各天线元件连接1个收发器的结构中，在使用了一个天线元件的发送处理(全向天线模式)中，信号通过对应于相当1个收发器的发送功率被发送，所以得不到足够的输出功率。但是，根据本实施方式，发送侧的无线装置100a通过各阵列天线109以扇区为单位进行训练分组的发送，所以能够防止发送功率(EIRP)的劣化。再有，在本实施方式中，如上述，在TX扇区扫描时(图18)，在接收侧使用全向天线模式。但是，在接收侧没有每个天线元件的功率供给的限制，所以没有功率增益造成的问题。此外，在可得到基站等的足够的功率供给的结构中，即使将实施方式1和实施方式2适用于图15所示结构的无线装置100a的情况下，也能够没有上述发送侧那样的EIRP的劣化问题地运行。
以上，一边参照附图一边说明了各种实施方式，但不言而喻，本发明不限定于这样的例子。只要是本领域技术人员，在权利要求书所记载的范畴内，显然可设想各种变更例或修正例，并认可它们当然属于本发明的技术范围。此外，在不脱离发明的宗旨的范围中，也可以将上述实施方式中的各构成要素任意地组合。
在上述实施方式中，通过以由硬件构成的情况为例子说明了本发明的一方式，但本发明也可以在与硬件的协同中通过软件实现。
此外，用于上述各实施方式的说明中的各功能块通常被作为集成电路即LSI来实现。这些功能块既可以被单独地集成为单芯片，也可以包含一部分或全部地被集成为单芯片。虽然这里称为LSI，但根据集成程度，有时也可以被称为IC、系统LSI、超大LSI(SuperLSI)、或特大LSI(Ultra LSI)。
此外，集成电路化的方法不限于LSI，也可使用专用电路或通用处理器来实现。也可以使用可在LSI制造后编程的FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)，或者使用可重构LSI内部的电路单元的连接、设定的可重构处理器(ReconfigurableProcessor)。
再者，随着半导体的技术进步或随之派生的其它技术，如果出现能够替代LSI的集成电路化的技术，当然可利用该技术进行功能块的集成化。还存在着适用生物技术等的可能性。
工业实用性
本发明的一方式，对移动通信系统是有用的。
标号说明
1，50 无线系统
11，51 起始器
12，52 应答器
20，100，100a 无线装置
21，101 处理器
22，102 存储器
23，103 调度器
24，104 MIMO编码单元
25，25a 预编码/波束成形控制单元
26，107 信道估计单元
27，108，108a 发送接收单元
28，109 阵列天线
105 波束成形控制单元
106 预编码单元
111 发送扇区扫描单元
112 接收扇区扫描单元
113 确定单元

Claims (7)

1.多输入多输出训练方法，包括以下步骤：
使用包括多个发送天线的起始器进行发送扇区扫描处理；
使用包括多个接收应答器发送所述发送扇区扫描处理的结果；
使用所述起始器进行用于选择波束组合的训练，以及
使用所述应答器，从选择的发送扇区的组和接收扇区的组之中选择构成发送扇区和接收扇区的规定数的扇区对，
根据所述发送扇区扫描处理的所述结果确定所述选择的发送扇区的组，并包含用于每个所述发送天线的至少一个发送扇区，
所述选择的扇区对中的所述发送天线彼此不同，所述选择的扇区对中的所述接收天线彼此不同。
2.如权利要求1所述的多输入多输出训练方法，
通过以下步骤选择所述规定数的扇区对：
对于所述选择出的发送扇区的组及所述选择出的接收扇区的组之中、发送扇区和接收扇区的所有扇区的组合测量接收信号质量的步骤；
从所有所述扇区的组合之中，选择所述接收信号质量为最高的组合的步骤；
从所有所述扇区的组合中，将被选择为所述扇区对的发送天线及接收天线的组合排除的步骤；
直至所述规定数的扇区对被确定为止，反复进行选择所述组合的所述步骤及排除所述组合的所述步骤的步骤。
3.如权利要求2所述的多输入多输出训练方法，
在所有所述扇区的组合之中，在第1扇区的组合和第2扇区的组合中，用于所述第1组合的所述接收天线与用于所述第2组合的所述接收天线相同、用于所述第1组合的所述接收天线与用于所述第2组合的所述接收天线不同的情况下，
通过将所述第2扇区的组合视为干扰，计算所述第1扇区的组合的所述接收信号质量。
4.多输入多输出训练方法，用于包含多个接收天线的应答器，该方法包括以下步骤：
从起始器接收用所述多个接收天线进行用于发送扇区扫描处理的第1训练分组；
使用所述第1训练分组进行所述发送扇区扫描处理；
将所述发送扇区扫描处理的结果发送到所述起始器；
从所述起始器接收用所述多个接收天线进行用于选择波束组合处理的第2训练分组；
通过使用所述第2训练分组进行所述选择波束组合处理，从选择的发送扇区的组和接收扇区的组之中选择构成发送扇区和接收扇区的规定数的扇区对；以及
将所述选择的波束组合处理的结果发送到所述起始器，
根据所述发送扇区扫描处理的所述结果确定所述选择的发送扇区的组，并包含用于每个所述发送天线的至少一个发送扇区，
所述选择的扇区对中的所述发送天线彼此不同，所述选择的扇区对中的所述接收天线彼此不同。
5.多输入多输出训练方法，用于包含多个发送天线的起始器，该方法包括以下步骤：
基于应答器中包含的多个接收天线的数，生成用于发送扇区扫描处理的第1训练分组；
将所述第1训练分组用所述多个发送天线发送到应答器；
从所述应答器接收所述发送扇区扫描处理的结果；
基于所述发送扇区扫描处理的所述结果，生成用于选择波束组合处理的第2训练分组；
将所述第2训练分组用所述多个发送天线发送到所述应答器；以及
从所述应答器接收所述选择的波束组合处理的结果，
所述选择波束组合处理的所述结果包含从选择的发送扇区的组和接收扇区的组之中构成发送扇区和接收扇区的扇区对，
根据所述发送扇区扫描处理的所述结果确定所述选择的发送扇区的组，并包含用于每个所述发送天线的至少一个发送扇区，
所述选择的天线对中的所述发送天线彼此不同，所述选择的天线对中的所述接收天线彼此不同。
6.无线装置，用于在所述无线装置和具有多个发送天线的起始器之间进行多输入多输出训练，该无线装置包括：
接收器，从所述起始器用多个接收天线接收用于发送扇区扫描处理的第1训练分组和用于选择波束组合处理的第2训练分组；
处理单元，使用所述第1训练分组进行所述发送扇区扫描处理，通过使用所述第2训练分组进行所述选择波束组合处理，从选择的发送扇区的组和接收扇区的组之中选择构成发送扇区和接收扇区的规定数的扇区对；以及
发送器，将所述发送扇区扫描处理的结果和所述选择波束组合处理的结果发送到所述起始器，
根据所述发送扇区扫描处理的所述结果确定所述选择的发送扇区的组，并包含用于每个所述发送天线的至少一个发送扇区，
所述选择的扇区对中的所述发送天线彼此不同，所述选择的扇区对中的所述接收天线彼此不同。
7.无线装置，用于在所述无线装置和具有多个接收天线的应答器之间进行多输入多输出训练，该无线装置包括：
处理单元，基于所述应答器中包含的所述多个接收天线的数，生成用于发送扇区扫描处理的第1训练分组，并基于所述发送扇区扫描处理的结果，生成用于选择波束组合处理的第2训练分组；
发送器，将所述第1训练分组和所述第2训练分组用多个发送天线发送到所述应答器；以及
接收器，从所述应答器接收所述发送扇区扫描处理的所述结果和所述选择波束组合处理的结果，
所述选择波束组合处理的所述结果包含从选择的发送扇区的组和接收扇区的组之中构成发送扇区和接收扇区的扇区对，
根据所述发送扇区扫描处理的所述结果确定所述选择的发送扇区的组，并包含用于每个所述发送天线的至少一个发送扇区，
所述选择的天线对中所述发送天线彼此不同，所述选择的天线对中所述接收天线彼此不同。
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