CN1697361A - 无线通信系统、通信装置、接收装置、通信方法及信道估计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种减轻包含信道估计值的反馈信号的传输量的无线通信系统。在无线通信系统中，在第1和第2无线通信装置之间传输包含信道估计值的反馈信号。发送反馈信号的第1无线通信装置(510)具有：接收包含导频信号的信号，求出无线链路的信道估计值(h)的信道估计单元；将上述信道估计值(h)与导频信号(s₂)相乘的乘法单元(516)；复用来自上述乘法单元的输出信号(h_s2)和导频信号(s₁)，作成反馈信号的复用单元(514)。接收反馈信号的第2无线通信装置(520)具有：对复用在上述反馈信号上的多个信号进行分离的分离单元(522)；根据所分离的多个信号(h’hs₂，h’s₁)，求出无线链路的信道估计值(h)的单元(524、526)。

Description

无线通信系统、通信装置、接收装置、通信方法及信道估计方法

技术领域

本发明一般涉及无线通信的技术领域，尤其涉及传输包含有信道估计值的反馈信号的无线通信系统、以及该无线通信系统所使用的无线通信装置、无线接收装置、无线通信方法及信道估计方法。

背景技术

在该技术领域中受到关注的多输入多输出(MIMO：multiple inputmultiple output)方式是利用通过准备多个发送天线和多个接收天线而形成的多个传输路径或信道来提高通信容量的技术。具有空分复用方式(SDM：Space Division Multiplexing)，在同一时刻、同一频带上，从多个发送天线发送独立的信号序列，由此实现并列传输。这样发送的信号被接收机合成并接收，但是，在接收机中，可以使用多个天线接收的接收信号来进行信号的分离。另外，在从多个发送天线发送某个信号序列的情况下，可以通过乘以发送权重而形成发送波束。另外，在MIMO信道信号传输中，通过适当地设定发送权重和接收权重，可以在发送机、接收机之间形成多个正交的波束。因此，存在固有波束空分复用(ESDM：Eigen Beam SDM)方式，其利用该性质，不从各发送天线传输独立的发送信号，而是使用这些正交的波束发送多个发送信号序列(流)。该ESDM方式与SDM传输相比，从降低流间干扰的观点来看是有利的。在ESDM方式的发送侧，使用由信道矩阵的特征向量构成的矩阵W作为发送权重，在接收侧，使用信道矩阵和由特征向量构成的固有矩阵的积的共轭转置(HW)^H作为接收权重，检测从各天线发送来的信号序列。另外，从提高频率利用率的观点来看，提出了组合了正交频分复用(OFDM：Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式和ESDM方式的系统。

图1表示与组合了ESDM方式和OFDM方式来使用的无线通信装置(为简单起见，作为发送机来进行说明)相关的方框图。发送机100具有：第1串并转换部102、多个第2串并转换部104、在OFDM方式中使用的副载波数目个ESDM信号生成部106、分别与多个发送天线对应的多个OFDM方式的调制部(包含傅立叶逆变换部、并串转换部以及保护间隔附加部)108、分别与多个发送天线对应的多个导频插入部110、多个发送天线112。发送机100还具有：反馈信号接收部114、分离部116、分别与多个副载波对应的多个发送权重生成部118。一般情况下，输入给ESDM信号生成部的流数N_st与发送天线数N和接收天线数M之间具有1≤N_st≤min(N，M)的关系，此处，min(N，M)表示选择N和M中的小的一方的操作。为简单起见，在以下的说明中，设N_st＝N。

图2表示与组合了ESDM方式和OFDM方式来使用的无线通信装置(为简单起见，作为接收机来进行说明)相关的方框图。接收机200具有：多个接收天线202、针对每个接收天线设置的多个OFDM方式的解调部(包括保护间隔除去部、串并转换部、快速傅立叶变换部等)204、副载波数目个ESDM信号分离部206、流数目个(N个)第3并串转换部208、第4并串转换部210。接收机200还具有：接收天线数目个导频信号估计部212、复用分离部214、副载波数目个接收权重生成部216、反馈部218。

如图1所示，要发送的数据信号(数据码元)在第1串并转换部102中被转换成多个信号组(信号序列组或流组)。转换后的各个流在第2串并转换部104中被进一步地转换成副载波数目个信号组。利用副载波数目个ESDM信号生成部106，针对每个副载波成分，将发送权重或加权系数赋给转换后的信号组。通过该加权系数，可以相互区别从各发送天线发送来的信号。加权系数是根据信道矩阵的特征值和特征向量来决定的。加权后的信号组通过在发送天线数目个OFDM方式的调制部108中进行快速傅立叶逆变换，被进行调制。在第1导频插入部110中将导频信号分别附加到来自多个OFDM方式的调制部的输出中，附加了保护间隔(guard interval)之后，将它们从各个发送天线112无线发送出去。

图2所示的多个天线202所接收的信号组通过在OFDM方式解调部204中进行快速傅立叶变换，被分离成各副载波信号。在ESDM信号分离部206中，使用接收权重(加权系数)把按照OFDM方式解调后的每个副载波的信号组分离成发送天线数目个信号组。分离后的信号组在第3并串转换部208中被转换成发送天线数目个信号序列组(流组)，进而，在第4并串转换部210中被转换成单独的数据码元(流)。

另一方面，根据多个接收天线202所接收的信号组，在导频信道估计部212中估计发送天线和接收天线之间的信道脉冲响应值(CIR：channel impulse response)。该估计是通过调查发送侧和接收侧都已知的导频信号在传输路径中发生了怎样的变化来进行的。本申请的各个信道脉冲响应值用h_cmn来表示，其表示与第m个接收天线和第n个发送天线之间的信道脉冲响应值中的第c个副载波成分相关的量。在以下的说明中，假设每次出现的下标中具有“c”的记号所表示的量是与第c个副载波相关的量。以各个信道脉冲响应值h_cmn为矩阵要素的矩阵Hc被称为信道矩阵，用下述公式表示。

[公式1]

其中，N表示发送天线数，M表示接收天线数。与信道脉冲响应值相关的信息被输入给针对每个副载波准备的接收权重生成部216。接收权重生成部216求出利用Hc^HHc来表示的矩阵的特征值λ_cn和特征向量w_cn(1≤n≤N)，将表示(H_cw_cn)的量分别提供给ESDM信号分离部206。此处，上标字母“H”所表示的运算符表示共轭转置。特征向量w_cn是具有发送天线数目个元素的向量。

另外，接收信号所包含的第c个副载波成分r_c为

r_c＝r_c1+…+r_cN

此处，r_cn可以表示成

r_cn＝H_cw_cns_cn

另外，r_cn可以表示成r_cn＝(r_c1n…r_cMn)^T。此处，T表示转置。s_cn表示与所发送的信号内的第c个副载波相关的信号成分。因此，在各个ESDM信号分离部206中，通过对接收信号r_cn＝H_cw_cns_cn左乘(H_cw_cn)^H，可以求出所发送的信号。这是因为在特征值λ_cn和特征向量w_cn之间具有

(H_cw_cn)^H(H_cw_cn)＝λ_cn

(H_cw_cn)^H(H_cw_cj)＝0(n≠j)的关系。

另一方面，利用反馈部218，将与导频信道估计部212所估计的信道脉冲响应值或信道矩阵有关的信息反馈到发送机侧。

发送机100(图1)使用反馈信号接收部114接收从接收机200反馈来的信息，并在分离部116中将其分离成每个副载波的信息。分离后的信息是与每个副载波的信道脉冲响应值有关的信息，将它们提供给与各副载波对应的发送权重生成部118。发送权重生成部118算出每个副载波的加权系数w_cn。发送机100在下次发送时使用该加权系数来代替以前使用的加权系数，由此来更新加权系数。

关于ESDM方式的无线通信技术，例如在非专利文献1中进行了记载。

这样，将反馈信号从接收机发送给发送机是因为从发送机到接收机的正向链路的信道估计值h和从接收机到发送机的反向链路的信道估计值h’一般都不相同(省略了记号的下标)。即，假定使用频分双工(FDD：Frequency Division Duplexing)方式。在上下行链路的信道估计值相等的时分双工(TDD：Time Division Duplexing)方式中，不必传输反馈信号。

图3表示图2所示的接收机的反馈部218的详细的方框图。如图所示，在反馈用离散化部中，将表示信道估计值h的信道信息量化成适合于反馈信号的量化级。为了减少反馈信号的信息量，该量化级比输入给反馈用离散化部的用于表现信道信息的量化级粗。在编码部中对量化后的2进制信号进行纠错编码处理，并输出给交织部。在交织部中被重新排列了信号顺序的信号在码元映射部中被映射成适当的码元。被映射的信号与导频信号一起被复用。在虚线框内所示的OFDM方式的调制部中，利用串并转换部(S/P)将复用后的信号转换成多个并行信号，在OFDM方式的调制部中进行傅立叶逆变换。这样，作成包含信道信息的反馈信号，并发送到发送机侧。另外，在不采用OFDM方式，而采用单载波方式的情况下，省略图中虚线框内所示的串并转换部(S/P)和IFFT部。

图4表示图1所示的发送机的反馈信号接收部114的详细的方框图。如图所示，所接收的反馈信号在虚线框内表示的OFDM方式的解调部中被进行傅立叶变换，被转换成频域的信号组，在并串转换部(P/S)中被转换成串行的信号。根据该信号，进行信道估计和信道补偿。根据信道补偿后的信号，在解映射部中进行码元判定。利用解交织部将判定后的信号按照规定的顺序进行重新排列，重新排列后的信号在解码部中进行纠错解码，根据解码结果的比特序列，从信道再生部中输出再生后的信道估计值h。另外，在不采用OFDM方式，而采用单载波方式的情况下，省略图中虚线框内所示的FFT部和并串转换部(P/S)。

[非专利文献1]宮下ら、電子情報通信学会、信学技法RCS2002-53

这样，反馈信号的发送和接收需要很多的信号量和信号处理量。在FDD方式的ESDM传输方式中，需要将所有的信道信息从接收机反馈到发送机，反馈量尤其多。因此，担心用于传输反馈信号以外的数据信号等的资源变少。另外，如果用宽带进行无线通信，则要传输更多的反馈信号，上述的担心进一步加深。

发明内容

本发明就是为了解决上述至少一个问题点而提出的，其课题在于提供一种减轻包含信道估计值的反馈信号的传输量的无线通信系统、无线通信装置、无线接收装置、无线通信方法、以及信道估计方法。

根据本发明，可以得到一种无线通信系统，其在第1和第2无线通信装置之间传输至少包含信道估计值的反馈信号，其特征在于，发送反馈信号的上述第1无线装置具有：

信道估计单元，其接收包含导频信号的信号，求出无线链路的信道估计值；

乘法单元，其将导频信号乘以上述信道估计值；

复用单元，其复用来自上述乘法单元的输出信号和导频信号，作成反馈信号，

接收反馈信号的第2无线通信装置具有：

分离单元，其对复用在上述反馈信号中的多个信号进行分离；

根据所分离的多个信号而求出无线链路的信道估计值的单元。

根据本发明，可以减轻包含信道估计值的反馈信号的传输量。

附图说明

图1表示与ESDM方式的发送机相关的方框图。

图2表示与ESDM方式的接收机相关的方框图。

图3表示反馈部的详细的方框图。

图4表示反馈信号接收部的详细的方框图。

图5表示本发明的一个实施例的无线通信系统的概略图。

图6表示本发明的一个实施例的无线通信系统的概略图。

图7表示本发明的一个实施例的无线通信装置的方框图。

图8表示本发明的一个实施例的无线通信装置的方框图。

图9表示本发明的一个实施例的无线通信系统的概略图。

图10表示本发明的一个实施例的无线通信系统的概略图。

具体实施方式

根据本发明的一个实施方式，利用由信道信息进行了加权的导频信号和没有由信道信息进行加权的导频信号复用而成的反馈信号，可以在接收反馈信号的无线通信装置中简单地得到所希望的信道信息。

根据本发明的一个实施方式，在OFDM方式的无线通信装置上设置有对与导频信号相乘之前的信道信息信号进行码扩频的单元。由此，可以提高无线传输与各副载波相关的信道估计值时的抗衰减性。

根据本发明的一个实施方式，在OFDM方式的无线通信装置上设置有将与导频信号相乘之前的表示信道估计值的信号排列成规定顺序的交织器。由此，可以使表示相同的信道估计值的信号尽量不被映射到相邻的副载波上。

根据本发明的一个实施方式，接收信道估计值和导频信号相乘后的信号与导频信号复用而成的反馈信号的无线接收装置上设置有：分离复用的信号，并根据所分离的信号求出反向链路的信道估计值，根据所分离的其它信号和上述信道估计值求出正向链路的信道估计值的单元。由此，与以往相比，可以简单地得到信道信息。

根据本发明的一个实施方式，在无线接收装置上设置有根据反向链路的信道估计值求出正向链路的信道估计值的MMSE滤波器。由此，可以高精度地估计信道信息。

根据本发明的一个实施方式，在无线通信装置上还设置有利用预定的比例因子对输入到乘法单元之前的表示正向链路的信道估计值的信号进行规一化的单元。由此，可以将表示信道估计值的信号的振幅保持在所希望的范围内，可以抑制非线性失真和噪声等的影响。

根据本发明的一个实施方式，在无线通信装置上还设置有将输入到乘法单元之前的表示正向链路的信道估计值的信号复制成多个信号的单元。由于多次发送相同内容的信号作为反馈信号，所以，每个表示信道估计值的信道信息的接收能量增加，可以提高信号质量。根据本发明的一个实施方式，在无线通信装置上还设置有将表示信道估计值的多个信号平均化的单元。通过进行平均化，可以提高信号质量。

根据本发明的一个实施方式，将表示所接收的信号的绝对电平的量或表示基准功率的量与反馈信号一起或分开进行传输。由此，接收了反馈信号等的通信装置不仅可以测定信道估计值的相对大小，而且可以测定绝对大小，所以，可以测定SNR这样的信号质量。

以下，参照附图对本发明的各个实施例进行说明。在各图中，对具有相同结构和功能的要素赋予相同的标号。

[实施例1]

图5表示本发明的一个实施例的FDD方式的无线通信系统的概略图。图中画出了发送反馈信号的第1无线通信装置510和接收反馈信号的第2无线通信装置520。第1和第2无线通信装置在本实施例中是ESDM方式的装置，但是，也可以采用发送和接收信道信息作为反馈信号的任意的装置。第1无线通信装置510具有：导频信号生成部512、复用部514、乘法部516。第2无线通信装置具有：分离部522、第1估计部524、第2估计部526、导频信号生成部528。为说明方便起见，将从第2无线通信装置520到第1无线通信装置的无线链路称为正向链路，将相反方向的无线链路称为反向链路。与正向链路相关的信道信息(信道估计值或信道脉冲响应值)用h表示，与反向链路相关的信道信息用h’表示。另外，信道信息和信道估计值被作为相同意义来使用。

第1无线通信装置510的导频信号生成部512生成发送侧和接收侧都已知的导频信号。导频信号也被称为已知信号、参照信号、训练信号等。导频信号生成部512输出两个导频信号s₁、s₂。它们可以是不同的信号内容，也可以是相同内容。因为只要对于发送侧和接收侧双方都己知即可。在以下的说明中，它们被区分成第1导频信号s₁和第2导频信号s₂来进行说明。第1导频信号s₁被提供给复用部514的一个输入端。但是，如后面所述，从减轻信号处理负担的观点来看，优选两个导频信号是相同的内容。

乘法部516将表示信道信息h的信号和第2导频信号s₂相乘，并输出乘法结果h_s2。将输出的乘法结果提供给复用部514的另一个输入端。

复用部514通过在时间上复用所输入的两个信号s₁、h_s2，作成反馈信号。例如，复用部514将这两个信号分别插入到相邻或相分离的两个时隙中，来进行复用。

第2无线通信装置520的分离部522对接收到的复用在反馈信号中的信号进行分离。分离后的一个信号r_f1被提供给第1估计部524的一个输入端。分离后的另一个信号r_f2被提供给第2估计部526的一个输入端。

导频信号生成部528将第1导频信号s₁给予第1估计部524的另一个输入端。导频信号生成部528将第2导频信号s₂给予第2估计部526的另一个输入端。

第1估计部524根据分离部522所分离的一个信号r_f1和第1导频信号s₁，算出反向链路的信道估计值h’，并输出。

第2估计部526根据分离部522所分离的另一个信号r_f2、第2导频信号s₂、以及反向链路的信道估计值h’，算出正向链路的信道估计值h，并输出。

以下，对动作进行说明。首先，假设第1和第2无线通信装置510、520进行无线通信。第1无线通信装置510将包含正向链路的信道信息h的反馈信号发送给第2无线通信装置520。根据从第2无线通信装置520接收到的导频信号，通过未图示的信道估计部可以估计发送的信道信息。该导频信号和上述第1、第2导频信号可以是相同的，也可以是不同的。只要双方已知即可。

信道信息h在乘法部516中与第2导频信号s₂相乘，该乘法结果h_s2被提供给复用部514的另一个输入端。在复用部514中，通过复用从一个输入端获得的第1导频信号s₁、以及从另一个输入端获得的乘法结果h_s2，作成反馈信号。反馈信号通过反向无线链路h’传输给第2无线通信装置520。

由第2无线通信装置520接收的输入给分离部522的接收信号(反馈信号)包含上述被复用的两个信号。即，接收信号包含与第1导频信号相关的第1接收信号r_f1、和与第2导频信号相关的第2接收信号r_f2，它们通过分离部522进行分离。该接收信号受到反向链路的信道h’的影响。因此，可以表现为

r_f1＝h’s₁    …    (A)

r_f2＝h’h_s2   …    (B)

在第1估计部524中，通过将第1接收信号r_f1＝h’s₁除以第1导频信号s₁，可以算出反向链路的信道估计值h’。另外，在第1导频信号由多个码元构成的情况下，第1估计部可以针对每个码元求出信道估计值，对它们进行平均。在第2估计部526中，通过将第2接收信号r_f2＝h’h_s2除以反向链路的信道估计值h’和第2导频信号s₂，可以算出正向链路的信道估计值h。

这样，根据本实施例，通过使用由信道信息h进行了加权的导频信号h_s2和没有由信道信息进行加权的导频信号s₁复用而成的反馈信号，在接收反馈信号的无线通信装置中可以简单地得到正向链路的信道信息。

在图示的例子中，为了说明方便起见，将第1和第2估计部524、526画成了各自的功能块，但是，本发明不一定需要这样。例如，为了求出正向链路的信道信息h，可以计算(r_f2·s₁)/(r_f1·s₂)或(r_f2/r_f1)·(s₁/s₂)等。可以使用根据(A)和(B)式导出正向链路的信道信息h的任意的方法。另外，如果第1和第2导频信号的内容是相同的(s₁＝s₂)，则通过计算r_f2/r_f1，可以简单地求出正向链路的信道信息h。

为了求出正向链路的信道信息h，在以往的方法中，经过反馈用的离散化、编码、码元映射等处理，发送信道信息(图3)，在接收侧，进行这些处理的逆处理(图4)。与此相对，在本实施例中，发送利用正向信道的信道信息h进行了加权的导频信号、以及没有被那样进行加权的导频信号，在接收侧根据这些导频信号导出信道信息。因此，可以大幅减轻反馈信号量和信号处理量。根据本实施例，与需要复杂的数字信号处理的以往方法不同，通过简单的信号处理就可以简单地求出信道信息。例如，假设发送天线数和接收天线数都是4，FFT点数是64。在该情况下，在本实施例中，通过反馈信号收发的信号数或码元数为64×4×4＝1024个。然而，在以往的方式中，当将离散化的量化级数设成2⁵＝32(I成分和Q成分合计是10位)，将编码率设成3/4，将调制方式设成64QAM(1个码元6位)时，通过反馈信号收发的信号数为64×4×4×(10/6)÷(3/4)2275。因此，根据本实施例，可以将反馈信号量减轻为以往的一半左右。但是，这些数值只不过是一个例子。根据本实施例，由于可以减轻与反馈信号的收发相关的运算负担，所以反馈信号可以快速地通信，反馈信号的延迟也比以往缩短。

[实施例2]

图6表示本发明的一个实施例的无线通信系统所使用的第1和第2无线通信装置610、620。与图5的情况相同，第1无线通信装置610发送包含正向链路的信道信息h的反馈信号，第2无线通信装置620接收该信号。本实施例中的第1无线通信装置610中设置有与复用部514连接的OFDM方式的调制部612。OFDM方式的调制部612包含串并转换部(S/P)614和快速傅立叶逆变换部616。第2无线通信装置620中设置有与分离部522连接的OFDM方式的解调部622。OFDM方式的解调部622包含快速傅立叶变换部624和并串转换部(P/S)626。

在本实施例中，进行OFDM方式的调制解调。从第1无线通信装置610发送的反馈信号在OFDM方式的调制部612中进行调制，并被无线传输。第2无线通信装置620在OFDM方式的解调部622中对接收信号进行解调，使用与图5所说明的相同的方法算出正向链路的信道信息h。

[实施例3]

在实施例1、2中，将信道信息h直接输入给乘法部516。但是，从在放大器的线性功率范围内工作、和抑制噪声等观点看，优选对表示该信道信息的信号的振幅a_x进行规一化。可以用各种各样的方法来确定与表示信道信息的信号相乘的规一化系数c。例如，从限制最大值的观点看，可以将规范化系数c设为c＝(max(a_x)/A_MAX)^-1。此处，max(a_x)表示振幅a_x的最大值，A_MAX表示预定的上限值。另外，从使平均值为一定值的观点看，可以将规范化系数c设为c＝((∑a_x)/N_x)^-1A_v。此处，N_x表示进行平均化的样本数，A_v是预定的常数。

[实施例4]

图7是本发明的一个实施例的发送反馈信号的无线通信装置700的方框图。大致来讲，在本实施例中，将进行了码扩频的信道信息与导频信号相乘，并与同一个或其它的导频信号进行复用，在进行了OFDM方式的调制后被发送出去。无线通信装置700除了在实施例1和2中已说明的导频信号生成部512、乘法部516、复用部514、以及OFDM方式的调制部612之外，还具有：编码参数决定部702、码生成部704、扩频复用部706、交织部708、规一化系数确定部710、规一化部712。扩频复用部706还具有：串并转换部(S/P)762、多个扩频部766、合成部(∑)768。

编码参数确定部702确定编码所使用的码的码长和复用数等参数。码长相当于在扩频部766中进行乘法运算的码的长度。复用数相当于扩频部766的个数。码生成部704使用编码参数确定部704所确定的参数，生成所使用的码。扩频复用部706内的串并转换部762按照被指定为复用数的数目将所输入的信号(信道信号)并行化。各个扩频部766将并行化后的每个信号(1个信号序列)与码相乘。合成部768将编码后的信号合成一个。通过变更码长和复用数，可以调整每个信道信息的发送功率量和反馈信号的精度等。另外，也可以按照码长和复用数来确定规一化系数c。另外，也可以根据信噪功率比(SNR：Signal to Noise PowerRatio)这样的信号质量参数，适当地变更编码参数。这样的信号质量参数在正向和反向上可以是共同的，也可以在它们之间进行区别。

交织部708根据预定的规则变更信号的排列。由此，将表示同一信道信息的码元映射到相邻的副载波上，可以减轻受到同样的衰减的情况。

规一化系数确定部710确定在实施例3中所说明的规一化系数c。规一化部712将所确定的规一化系数c与所输入的信号相乘，并提供给乘法部516。

图8是本发明的一个实施例的接收反馈信号的无线通信装置800的方框图。大致来讲，在本实施例中，用OFDM方式来解调所接收的反馈信号，并进行信道估计、解交织、解扩，导出信道信息。无线通信装置800除了在实施例1、2中已说明的OFDM方式的解调部622、分离部522、第1和第2估计部524和526、导频信号生成部528之外，还具有解交织部802、解扩部804。解扩部804具有：串并转换部(S/P)842、码生成部844、多个解扩部846、合成部848。由于已经对与OFDM方式的解调和信道估计相关的要素进行了说明，所以不再进行说明。

解交织部802根据预定的规则变更信号的排列。预定的规则与图7的交织部708使用的规则对应。

解扩部804的码生成部844生成与图7的码生成部704所生成的码相同的码。串并转换部(S/P)842将所输入的信号转换成多个并行信号。各个解扩部846分别将码乘以并行化后的一个信号，进行解扩，输出信道信息h。

在采用OFDM方式这样的多载波方式的通信系统中，由于每个副载波的信道情况不同，所以，需要针对每个副载波求出信道估计值，并通过反馈信号将它们发送出去。在无线传输该反馈信号的过程中，经常发生频率方向的选择性衰减。因此，与某个副载波相关的信息有可能严重地受到噪声的影响。在该情况下，在接收侧不能正确地求出信道估计值。本实施例的无线通信系统通过进行编码、交织、以及与它们对应的处理，来应对频率选择性衰减所引起的问题。首先，通过图7的扩频复用部706和交织部708将信道信息扩展到很宽的频率范围内。由此，与以往相比，可以提高对频率方向的抗衰减性。扩频后的信号可以输入给规一化部712和乘法部516，但是，在本实施例中，为了进一步提高抗衰减性，将其提供给交织部708。通过将表示同一信道估计值的码元映射到较近的副载波上，可以利用该交织部来抑制因衰减而使它们严重地受到噪声影响的情况。

在本实施例中，通过在交织部708中进行交织，可以尽量抑制将类似的信号映射到相邻的副载波上的情况。交织后的信号在被规一化部712进行适当的规一化之后被输入给乘法部516，用已经说明过的方法形成反馈信号。在接收侧，利用OFDM方式对所接收到的反馈信号进行解调，并进行信道估计。估计后的信号被输入给图8的解交织部802，在解扩部804中进行解扩，导出信道信息h。

[实施例5]

图9是本发明的一个实施例的在无线通信系统中使用的无线通信装置901、911的方框图。无线通信装置901发送反馈信号，无线通信装置911接收反馈信号。

无线通信装置901除了已经说明的导频信号生成部512、乘法部516、复用部514、OFDM方式的调制部612、以及交织部708之外，还具有重复次数确定部902、复制部904。无线通信装置911除了已经说明的OFDM方式的解调部622、分离部522、第1和第2估计部524和526、导频信号生成部528、解交织部802之外，还具有平均化部910。由于已经对与OFDM方式的调制解调和信道估计有关的要素进行了说明，所以不再进行说明。

复制部904根据重复次数确定部902所确定的重复次数N_d，复制所输入的信号。例如，输入了信道信息h的复制部904输出多个(N_d个)表示信道信息h的信号连接而成的信号序列。与重复次数相关的信息也被通知给交织部708和导频信号生成部512等。在复制部904中被复制的信道信息在进行了交织后，在乘法部516中与导频信号相乘，在复用部514中与同一个或其它的导频信号进行复用，在OFDM方式的调制器612中进行傅立叶逆变换后，作为反馈信号被发送出去。

在接收侧接收到的反馈信号在OFDM方式的解调部622中进行快速傅立叶变换，在第1、第2估计部524、526中进行信道估计，在解交织部802中进行解交织，并被输入给平均化部910。在平均化部910中，通过将得到的重复次数确定部902所确定的复制数的数目个信道信息进行平均化，可以输出更准确的信道信息。

根据本实施例，由于将通过反馈信号进行反馈的信道信息反复传输所希望的次数，所以，将每个信道估计值的接收能量增加了重复次数倍，可以提高反馈信号的精度。

[实施例6]

图10表示组合了将表示信道信息的信号规一化(实施例2)、码复用(实施例4)、交织(实施例4)、以及复制(实施例5)来发送反馈信号的无线通信装置1001、以及接收这样的反馈信号并进行逆信号处理的无线通信装置1011。参数确定部1002确定编码所使用的码的码长和复用数、信道信息的复用数等各种参数，并通知给与其相关联的要素。通过形成这样的无线通信装置，可以获得在各实施例中所说明的效果。由此，可以更精细地控制反馈信号的精度。例如，通过调整码长、复用数、以及重复次数，可以更灵活地(整数倍或非整数倍)增加或减少每个信道估计值的接收能量。

[实施例7]

在实施例4、5所说明的例子中，通过解扩，最终检测出了信道信息。然而在ESDM方式的无线通信系统中，从实现更高精度的观点来看，不仅进行解扩，也可以利用最小均方误差法(MMSE：Minimum Mean SquareError)来估计信道信息。在该情况下，通过w₁ ^Hr_f/|w₁ ^HX₁|可以求出正向链路的信道信息。此处，1表示指定流的参数。r_f是所接收的反馈信号。w₁是由下述公式确定的量。

[公式2]

$w_l={(\underset{\∀l^{\′}}{\mathrm{\Σ}}{X}_{l^{\′}}{X}_{l^{\′}}^H+\mathrm{\σI})}^{-1}{X}_l$

此处，σ是噪声功率，I是单位矩阵，X_l是信道矩阵H和扩频码构成的矩阵C的积HC所形成的要素。

将在进行反馈的信道估计值h₁中使用的扩频码设为c1＝[c_l1c_l2…c_lNs]。当利用c1对h₁进行扩频时，可以得到用[c_l1c_l2…c_lNs]^T×h₁s₁表示的N_s个发送码元。N_s表示扩频码长。将与c_lo一起发送的反馈信道的值设为h_o’时，与h₁相对应的接收信号r₁可以表示成

r₁＝[h₁’c_l1h₂’c_l2…h_Ns’c_lNs]^T×h₁s₁

此处，如果设X₁＝[h₁’c_l1h₂’c_l2…h_Ns’c_lNs]^T，则扩频复用信号的接收信号r可以表示成

r＝X₁h₁s₁+X₂h₂s₂+…+X_Lh_Ls_L

L表示扩频码的个数。

当将进行复制的实施例5中的复制数设成N_d时，使用多个(N_d个)信道发送一个信道信息h₁。如果将这些信道设为[h₁’h₂’…h_Nd’]^T，将上述w设为w＝[h₁’h₂’…h_Nd’]^T，则可以与上述进行同样的处理。但是，由于不进行扩频复用，所以，需要注意与w相关的式子中省略下标“1”。

另外，在组合了与实施例4相关的码扩频和与实施例5相关的复制的情况下，通过N_d×N_s个信道传输一个信道估计值。与h₁相对的接收信号r₁可以表示成

r₁＝[h₁c_l1 h₂c_l2…h_Nsc_lNs h_(Ns+1)c_l1 h_(Ns+2)c_l2…h_(Ns+Ns)c_lNs…h_(Nd×Ns)c_lNs]^T×h₁s₁

此处，如果设X₁＝[h₁’c_l1 h₂’c_l2…h₁(N_d×N_s)’c_lNs]^T，则进行了扩频复用的信号的接收信号r可以表示成

r＝X₁h₁s₁+X₂h₂s₂+…+X_Lh_Ls_L

另外，在进行交织的情况下，需要按照所使用的交织方式来重新排列各矩阵要素。

[实施例8]

另外，实施例3等的规一化从利用适当的振幅电平进行信号处理的观点来看是合适的。但是，例如，在OFDM方式的无线通信系统中，在传输多个信道信息的情况下，不可能知道各个信道的绝对的接收电平P_n，只能知道各个信道的相对的接收电平P_n’。因此，根据反馈信号很难知道例如信号质量的情况。在本实施例中，使上述实施例中所说明的反馈信号包含表示绝对接收电平的量或用于导出绝对接收电平的量的量，或者，将这些量与反馈信号相区别地进行发送。无论怎样，将这些量传输给接收侧。表示绝对接收电平等的量只要是以功率为基准的量即可，可以是与所有副载波相关的信号整体的平均功率，也可以是与特定的副载波相关的信号功率。与反馈信号一起获得了该绝对接收电平的无线通信装置利用该接收电平可知与各副载波相关的绝对的信号功率P_n。例如，在从反馈信号中获得P_n’作为副载波n的接收电平，取得副载波1的绝对接收电平P₁的情况下，与副载波n相关的绝对的接收电平P_n用P_n＝P_n’×P₁’/P₁来表示。在判明这种绝对接收电平时，根据该电平，可以算出表示SNR这样的信号质量的量。也可以根据该SNR适当地变更调制方式和编码方式等。

Claims (13)

1.一种无线通信系统，其在第一通信装置和第二通信装置之间传输至少包含信道估计值的反馈信号，其特征在于：

发送所述反馈信号的所述第一无线通信装置包括：

信道估计单元，其接收包含导频信号的信号，并确定无线链路的信道估计值；

乘法单元，其将所述导频信号中的一个乘以所述信道估计值；

复用单元，其将所述乘法单元的输出信号与另一个导频信号复用在一起而生成反馈信号，

接收所述反馈信号的所述第二无线通信装置包括：

分离单元，其对复用在所述反馈信号中的信号进行分离；

信道估计单元，其根据所分离的信号确定无线链路的信道估计值。

2.一种无线通信装置，包括：

接收单元，其接收包含导频信号的信号；

信道估计单元，其根据所述接收单元接收到的信号，确定正向链路的信道估计值；

乘法单元，其将所述导频信号中的一个乘以所述信道估计值；

复用单元，其将所述乘法单元的输出信号与另一个导频信号复用在一起而生成反馈信号；以及

发送单元，其将所述反馈信号发送出去。

3.根据权利要求2所述的无线通信装置，还包括：

调制单元，其利用正交频分复用OFDM方法，对所述乘法单元的输出信号与所述另一个导频信号复用而成的信号进行调制。

4.根据权利要求2所述的无线通信装置，还包括：

码扩频单元，其对表示所述乘法单元的乘法运算之前的信道估计值的各个信号进行码扩频。

5.根据权利要求2所述的无线通信装置，还包括：

交织单元，其对表示所述乘法单元的乘法运算之前的信道估计值的信号进行重新排列。

6.一种无线接收装置，包括：

接收单元，其接收正向链路的信道估计值乘以一个导频信号而得到的信号与另一个导频信号复用而成的反馈信号；

分离单元，其分离复用在所述反馈信号中的信号；以及

信道估计单元，其根据所分离的信号，确定所述正向链路的信道估计值。

7.根据权利要求6所述的无线接收装置，其中所述信道估计单元包括：

反向信道估计单元，其根据所述分离单元所分离的信号中的一个，确定反向链路的信道估计值；以及

正向信道估计单元，其根据所述分离单元所分离的信号中的另一个以及所述反向链路的信道估计值，确定正向链路的信道估计值。

8.根据权利要求6所述的无线接收装置，还包括：

解调单元，其通过正交频分复用OFDM方法，对所述接收单元接收到的信号进行解调。

9.根据权利要求6所述的无线接收装置，还包括：

码解扩单元，其对包含所述正向链路的信道估计值的各个信号进行码解扩。

10.根据权利要求6所述的无线通信装置，还包括：

解交织单元，其按照预定的顺序重新排列包含所述正向链路的信道估计值的信号。

11.根据权利要求6所述的无线接收装置，还包括：

MMSE滤波器，其通过最小均方误差MMSE方法，根据反向链路的信道估计值来确定正向链路的信道估计值。

12.一种无线通信方法，包括以下步骤：

根据包含导频信号的接收信号，确定正向链路的信道估计值；

将一个导频信号与所述信道估计值乘以另一导频信号而得到的信号复用在一起而生成反馈信号；以及

发送所述反馈信号。

13.一种信道估计方法，包括以下步骤：

接收一个导频信号与正向链路的信道估计值乘以另一个导频信号而得到的信号复用而成的反馈信号；

将复用在所述反馈信号中的信号分离开来；以及

根据所分离的信号，确定所述正向链路的信道估计值。

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