JP5530305B2 - 無線通信方法、無線通信システム、及び通信装置 - Google Patents
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Description
すなわち、特許文献3に記載の技術を用いた場合においても、チャネル情報のフィードバックを効率よくフィードバックできないことがあり、上記の問題を十分に解決するに至ってはいない。
また、上述した課題を解決するために、本発明は、第1の通信装置と、該第1の通信装置と通信する第2の通信装置との間における無線通信方法であって、前記第2の通信装置が、自装置に備えられているアンテナ素子と、前記第1の通信装置に備えられているアンテナ素子との間のチャネル情報をサブキャリア毎に推定するチャネル情報推定ステップと、前記第2の通信装置が、推定されたサブキャリア毎のチャネル情報のうち、前記第1の通信装置に備えられている複数のアンテナ素子と、前記自装置に備えられているアンテナ素子との組み合わせが同じであるチャネル情報毎に離散コサイン変換をする変換ステップと、前記第2の通信装置が、前記変換ステップにおいて変換されたチャネル情報のうち、低次側のチャネル情報を抽出する抽出ステップと、前記第2の通信装置が、前記抽出ステップにおいて抽出されたチャネル情報に基づいて、適応的に変化させた正規化用のパラメータを用いて、当該情報を正規化する第1正規化ステップと、前記第2の通信装置が、前記第1正規化ステップにおいて正規化されたチャネル情報を量子化する量子化ステップと、前記第2の通信装置が、前記量子化ステップにおいて量子化されたチャネル情報を前記第1の通信装置に送信する送信ステップとを含むことを特徴とする無線通信方法である。
また、本発明は、上記の発明において、前記グルーピングステップにおいて、周波数領域において隣接するグループに対して前記チャネル情報が重複するようにグルーピングを行うことを特徴とする。
また、上述した課題を解決するために、本発明は、第1の通信装置と、該第1の通信装置と通信する第2の通信装置との間における無線通信方法であって、前記第2の通信装置は、自装置に備えられているアンテナ素子と、前記第1の通信装置に備えられているアンテナ素子との間のチャネル情報をサブキャリア毎に推定するチャネル情報推定部と、前記チャネル情報推定部によって推定されたチャネル情報のうち、前記第1の通信装置に備えられている複数のアンテナ素子と、前記自装置に備えられているアンテナ素子との組み合わせが同じであるチャネル情報毎に離散コサイン変換をし、変換したチャネル情報のうち低次元のチャネル情報を抽出し、抽出したチャネル情報に基づいて、適応的に変化させた正規化用のパラメータを用いて、当該情報を正規化し、正規化したチャネル情報を量子化するチャネル情報圧縮部と、前記チャネル情報圧縮部により量子化されたチャネル情報を前記第1の通信装置に送信する無線部とを含むことを特徴とする無線通信システムである。
また、本発明は、上記の発明において、前記チャネル情報圧縮部は、周波数領域において隣接するグループに対して前記チャネル情報が重複するようにグルーピングを行うことを特徴とする。
また、上述した課題を解決するために、本発明は、通信する相手である他の通信装置に備えられているアンテナ素子と、自装置に備えられているアンテナ素子との間のチャネル情報をサブキャリア毎に推定するチャネル情報推定部と、前記チャネル情報推定部によって推定されたサブキャリア毎のチャネル情報のうち、前記第1の通信装置に備えられている前記複数のアンテナ素子と、前記自装置に備えられているアンテナ素子との組み合わせが同じであるチャネル情報毎に離散コサイン変換をし、変換したチャネル情報のうち低次元のチャネル情報を抽出し、抽出したチャネル情報に基づいて、適応的に変化させた正規化用のパラメータを用いて、当該情報を正規化し、正規化したチャネル情報を量子化するチャネル情報圧縮部と、前記チャネル情報圧縮部により量子化されたチャネル情報を前記第1の通信装置に送信する無線部とを含むことを特徴とする通信装置である。
ことを特徴とする。
ことを特徴とする。
図1は、本第1実施形態による無線通信システム1の基地局装置100及び端末装置200−1〜200−Uの構成を示すブロック図である。なお、端末装置200−1〜200−Uは、同様の構成を有している。また、全ての端末装置200−1〜200−Uを代表して示す場合、あるいは、いずれか1つを示す場合、以下、端末装置200という。
データ発生回路101は、各端末装置200に備えられているアンテナ素子と、自装置に備えられているアンテナ素子104−1〜104−Nとの間のチャネル情報を推定するためのトレーニング信号である送信データ系列を生成する。
このとき、高次側の(K−L)個(l=L,…,K−1)のチャネル情報(成分)は、上述のDCTの性質からチャネル情報の精度に大きく影響を与えることがないと考えることができる。すなわち、チャネル情報をフィードバックする際に、影響が小さい情報をフィードバック対象から除外することにより、チャネル情報をフィードバックする際の総データ量を削減することができる。ここで、Lは、任意の整数(1≦L≦K)であり、予め設定された値である。また、Lは、シミュレーションや実測値などの結果を用いて設定される。
これにより、本実施形態では、基地局装置100および各端末装置200は、パラメータRを用いることによって、Rを使わなかった場合に比べて量子化ステップを行う前のチャネル情報h’(l、m、n)の振幅絶対値を大きくすることができる。よって、基地局装置100及び各端末装置200は、量子化誤差を低減できるので、基地局側でより正確なチャネル情報の復元が可能となる。したがって、伝播路推定の精度を改善できる。
これにより、基地局装置100側は復元ステップ(IDCT)を行うデータを、IDCTの処理単位ごとにひとまとまりとして受信できるため、受信したひとまとまりのデータごとに逐次的にIDCTを行うことによりチャネル情報を復元できる。したがって、演算時間を短縮することができる。
次に、本発明の第2実施形態による無線通信方法、及び無線通信システムについて説明する。なお、基地局装置100、及び端末装置200−1〜200−Uの構成は、図1と同様であるので説明を省略する。上述した第1実施形態と異なる点は、チャネル情報圧縮方法、及び復元の動作である。具体的には、本実施形態では、K個の周波数帯域(サブキャリア)を複数のグループに分けて、グループ毎にDCTを適用する点が、第1実施形態と異なる。
このとき、同じグループに含まれるチャネル情報は、基地局装置100のアンテナ素子104−nと、端末装置200−uのアンテナ素子201−u−mとの組み合わせが同じチャネル情報である。
これにより、基地局側は復元ステップ(IDCT)を行うデータを、IDCTの処理単位ごとにひとまとまりとして受信できるため、受信したひとまとまりのデータごとに逐次的にIDCTを行うことによりチャネル情報を復元できる。したがって、演算時間を短縮することができる。
さらに、内挿補間および外挿補間の両方を行うこともできる。
これにより、本実施形態では、復元ステップにおいてIDCTを適用するデータ数を、不連続点を新たに加えることなく2のべき乗とすることができ、変換における誤差を低減すると同時に演算量を低減できる。
図14は、推定したチャネル情報に対してDCTを適用したときの変換後のチャネル情報の電力の様子を示す図である。伝送方式をOFDM伝送とし、サブキャリア数を64とし、チャネルモデルにIEEE802.11nのチャネルモデルDを用いている。図14から分かるように、DCT後のチャネル情報は、lが大きくなるほどチャネル情報の値が小さくなっていることが分かる。そのため、電力が集中している最初のL個だけフィードバックして、残りの要素をフィードバックしなくとも、チャネルの誤差には大きく影響しないことが分かる。
101 データ発生回路
102 送信信号生成回路
103−1〜103−N 無線部
104−1〜104−N アンテナ
105 チャネル情報復元回路
106 送信ウエイト算出回路
200−1〜200−U 端末装置
201−u−1〜201−u−M(u) アンテナ
202−u−1〜202−u−M(u) 無線部
203−u 受信信号復調回路
204−u 送信信号生成回路
205−u チャネル情報推定回路
206−u チャネル情報圧縮回路
Claims (26)
- 第1の通信装置と、該第1の通信装置と通信する第2の通信装置との間における無線通信方法であって、
前記第2の通信装置が、自装置に備えられているアンテナ素子と、前記第1の通信装置に備えられているアンテナ素子との間のチャネル情報をサブキャリア毎に推定するチャネル情報推定ステップと、
前記第2の通信装置が、推定されたサブキャリア毎のチャネル情報のうち、連続する周波数成分ごとに複数のグループに分割するグルーピングステップと、
前記第2の通信装置が、前記グルーピングステップにおいて分割されたグループ毎に、該グループに含まれるチャネル情報に離散コサイン変換をする変換ステップと、
前記第2の通信装置が、前記変換ステップにおいて変換されたチャネル情報のうち、低次側のチャネル情報を抽出する抽出ステップと、
前記第2の通信装置が、前記抽出ステップにおいて抽出されたチャネル情報を正規化する第1正規化ステップと、
前記第2の通信装置が、前記第1正規化ステップにおいて正規化されたチャネル情報を量子化する量子化ステップと、
前記第2の通信装置が、前記量子化ステップにおいて量子化されたチャネル情報を前記第1の通信装置に送信する送信ステップと
を含むことを特徴とする無線通信方法。 - 第1の通信装置と、該第1の通信装置と通信する第2の通信装置との間における無線通信方法であって、
前記第2の通信装置が、自装置に備えられているアンテナ素子と、前記第1の通信装置に備えられているアンテナ素子との間のチャネル情報をサブキャリア毎に推定するチャネル情報推定ステップと、
前記第2の通信装置が、推定されたサブキャリア毎のチャネル情報のうち、前記第1の通信装置に備えられている複数のアンテナ素子と、前記自装置に備えられているアンテナ素子との組み合わせが同じであるチャネル情報毎に離散コサイン変換をする変換ステップと、
前記第2の通信装置が、前記変換ステップにおいて変換されたチャネル情報のうち、低次側のチャネル情報を抽出する抽出ステップと、
前記第2の通信装置が、前記抽出ステップにおいて抽出されたチャネル情報に基づいて、適応的に変化させた正規化用のパラメータを用いて、当該情報を正規化する第1正規化ステップと、
前記第2の通信装置が、前記第1正規化ステップにおいて正規化されたチャネル情報を量子化する量子化ステップと、
前記第2の通信装置が、前記量子化ステップにおいて量子化されたチャネル情報を前記第1の通信装置に送信する送信ステップと
を含むことを特徴とする無線通信方法。 - 前記第1の通信装置が、前記第2の通信装置から受信した前記量子化されたチャネル情報に基づいて、前記量子化されたチャネル情報を正規化する第2正規化ステップと、
前記第1の通信装置が、前記第2正規化ステップにおいて正規化されたチャネル情報を逆離散コサイン変換して、全周波数成分のチャネル情報を復元する復元ステップと、
前記第1の通信装置が、前記復元ステップにおいて復元されたチャネル情報に基づいて、自装置に備えられている前記複数のアンテナ素子による前記第2の通信装置に向けた送信ビームフォーミングを形成する送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出ステップと
を含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の無線通信方法。 - 前記第1の通信装置が、前記第2の通信装置から受信した前記量子化されたチャネル情報に基づいて、前記量子化されたチャネル情報を正規化する第2正規化ステップと、
前記第1の通信装置が、前記第2正規化ステップにおいて正規化されたチャネル情報を逆離散コサイン変換して、前記グループ毎のチャネル情報を算出する逆変換ステップと、
前記第1の通信装置が、前記逆変換ステップにおいて算出したグループ毎のチャネル情報を、繋ぎ合わせて全周波数帯域のチャネル情報を復元する復元ステップと、
前記第1の通信装置が、前記復元ステップにおいて復元された全周波数帯域のチャネル情報に基づいて、自装置に備えられている前記複数のアンテナ素子による前記第2の通信装置に向けた送信ビームフォーミングを形成する送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出ステップと
を含むことを特徴とする請求項1に記載の無線通信方法。 - 前記復元ステップにおいて、
重複してグループ化されたチャネル情報を復元する際に、いずれかのグループにおいて復元されたチャネル情報を用いるか、あるいはそれぞれのグループにおいて復元されたチャネル情報の平均を用いる
ことを特徴とする請求項4に記載の無線通信方法。 - 前記グルーピングステップにおいて、
周波数領域において隣接するグループに対して前記チャネル情報が重複するようにグルーピングを行う
ことを特徴とする請求項1、請求項4、請求項5のいずれか一項に記載の無線通信方法。 - 前記第1正規化ステップおよび前記第2正規化ステップにおいて、
前記変換ステップにおいて変換されたチャネル情報に基づいて、正規化用のパラメータを適応的に変化させる
ことを特徴とする請求項3から請求項5のいずれか一項に記載の無線通信方法。 - 前記変換ステップにおいて、
前記グルーピングステップにおいてグルーピングチャネル情報に対して、外挿補間または内挿補間の少なくとも一方を行ってから離散コサイン変換を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信方法。 - 第1の通信装置と、該第1の通信装置と通信する第2の通信装置との間における無線通信システムであって、
前記第2の通信装置は、
自装置に備えられているアンテナ素子と、前記第1の通信装置に備えられているアンテナ素子との間のチャネル情報をサブキャリア毎に推定するチャネル情報推定部と、
前記チャネル情報推定部によって推定されたチャネル情報のうち、連続する周波数成分ごとに複数のグループに分割し、分割したグループ毎に、該グループに含まれるチャネル情報に離散コサイン変換をし、変換したチャネル情報のうち低次元のチャネル情報を抽出し、抽出したチャネル情報を正規化し、正規化したチャネル情報を量子化するチャネル情報圧縮部と、
前記チャネル情報圧縮部により量子化されたチャネル情報を前記第1の通信装置に送信する無線部と
を備えることを特徴とする無線通信システム。 - 第1の通信装置と、該第1の通信装置と通信する第2の通信装置との間における無線通信方法であって、
前記第2の通信装置は、
自装置に備えられているアンテナ素子と、前記第1の通信装置に備えられているアンテナ素子との間のチャネル情報をサブキャリア毎に推定するチャネル情報推定部と、
前記チャネル情報推定部によって推定されたチャネル情報のうち、前記第1の通信装置に備えられている複数のアンテナ素子と、前記自装置に備えられているアンテナ素子との組み合わせが同じであるチャネル情報毎に離散コサイン変換をし、変換したチャネル情報のうち低次元のチャネル情報を抽出し、抽出したチャネル情報に基づいて、適応的に変化させた正規化用のパラメータを用いて、当該情報を正規化し、正規化したチャネル情報を量子化するチャネル情報圧縮部と、
前記チャネル情報圧縮部により量子化されたチャネル情報を前記第1の通信装置に送信する無線部と
を含むことを特徴とする無線通信システム。 - 前記第1の通信装置は、
前記第2の通信装置から受信した前記量子化されたチャネル情報に基づいて、前記量子化されたチャネル情報を正規化し、正規化したチャネル情報を逆離散コサイン変換して、全周波数成分のチャネル情報を復元するチャネル情報復元部と、
前記チャネル情報復元部によって復元されたチャネル情報に基づいて、自装置に備えられている前記複数のアンテナ素子による前記第2の端末装置に向けた送信ビームフォーミングを形成する送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出部と
を備えることを特徴とする請求項9又は請求項10に記載の無線通信システム。 - 前記チャネル情報復元部は、
前記第2の通信装置から受信した前記量子化されたチャネル情報に基づいて、前記量子化されたチャネル情報を正規化し、正規化したチャネル情報を逆離散コサイン変換して、グループ毎のチャネル情報を算出し、算出したグループ毎のチャネル情報を繋ぎ合わせて全周波数帯域のチャネル情報を復元し、
前記送信ウエイト算出部は、
前記チャネル情報復元部によって復元された全周波数帯域のチャネル情報に基づいて、前記複数のアンテナ素子による前記第2の端末装置に向けた送信ビームフォーミングを形成する送信ウエイトを算出する
ことを特徴とする請求項9に記載の無線通信システム。 - 前記チャネル情報復元部は、
重複してグループ化されたチャネル情報を復元する際に、いずれかのグループにおいて復元されたチャネル情報を用いるか、あるいはそれぞれのグループにおいて復元されたチャネル情報の平均を用いる
ことを特徴とする請求項12に記載の無線通信システム。 - 前記チャネル情報圧縮部は、
周波数領域において隣接するグループに対して前記チャネル情報が重複するようにグルーピングを行う
ことを特徴とする請求項9、請求項12、請求項13のいずれか一項に記載の無線通信システム。 - 前記チャネル情報圧縮部は、
グルーピングしたチャネル情報に対して、外挿補間または内挿補間少なくとも一方を行ってから離散コサイン変換を行う
ことを特徴とする請求項9、請求項11、請求項12、請求項13、請求項14のいずれか一項に記載の無線通信システム。 - 前記第2の通信装置は、
チャネル情報圧縮部によって量子化されたチャネル情報を前記第1の通信装置に送信するとき、
各アンテナ素子に、チャネル情報圧縮部によって離散コサイン変換されたチャネル情報の要素をひとまとまりとするようにフィードバックデータのフレームフォーマットを構成して送信する
ことを特徴とする請求項9から請求項15のいずれか一項に記載の無線通信システム。 - 前記第2の通信装置は、
チャネル情報圧縮部によって量子化されたチャネル情報を前記第1の通信装置に送信するとき、
各アンテナ素子に、チャネル情報圧縮部によって離散コサイン変換されたチャネル情報の要素をひとまとまりとするようにフィードバックデータのフレームフォーマットを構成し、
その先頭に、チャネル情報圧縮部で量子化する際に用いたパラメータのうち少なくとも一つを付加するようにフレームフォーマットを構成して送信する
ことを特徴とする請求項9から請求項15のいずれか一項に記載の無線通信システム。 - 通信する相手である他の通信装置から受信した量子化チャネル情報であって、前記他の通信装置に備えられているアンテナ素子と、自装置に備えられているアンテナ素子との間のチャネル情報をサブキャリア毎に推定されたチャネル情報に対して、連続する周波数成分ごとに複数のグループに分割し、分割したグループ毎に、該グループに含まれるチャネル情報に離散コサイン変換をし、変換により得られたチャネル情報のうち低次元のチャネル情報を抽出し、抽出したチャネル情報を量子化して得られた量子化チャネル情報を正規化し、正規化したチャネル情報を逆離散コサイン変換して、前記サブキャリアの全周波数成分のチャネル情報を復元するチャネル情報復元部と、
前記チャネル情報復元部によって復元された前記サブキャリアの全周波数のチャネル情報に基づいて、前記複数のアンテナ素子による前記他の通信装置に向けた送信ビームフォーミングを形成する送信ウエイトを算出する送信ウエイト算出部と
を備えることを特徴とする通信装置。 - 前記他の通信装置において、前記チャネル情報復元部は、
前記他の通信装置から受信した前記量子化チャネル情報に基づいて、前記量子化チャネル情報を正規化し、正規化したチャネル情報を逆離散コサイン変換して、前記グループ毎のチャネル情報を算出し、算出した前記グループ毎のチャネル情報を繋ぎ合わせて前記サブキャリアの全周波数帯域のチャネル情報を復元する
ことを特徴とする請求項18に記載の通信装置。 - 前記チャネル情報復元部は、
前記他の通信装置において重複してグループ化されたチャネル情報を復元する際に、いずれかのグループにおいて復元されたチャネル情報を用いるか、あるいはそれぞれのグループにおいて復元されたチャネル情報の平均を用いる
ことを特徴とする請求項19に記載の通信装置。 - 通信する相手である他の通信装置に備えられているアンテナ素子と、自装置に備えられているアンテナ素子との間のチャネル情報をサブキャリア毎に推定するチャネル情報推定部と、
前記チャネル情報推定部によって推定されたサブキャリア毎のチャネル情報のうち、連続する周波数成分ごとに複数のグループに分割し、分割したグループ毎に、該グループに含まれるチャネル情報に離散コサイン変換し、変換したチャネル情報のうち低次元のチャネル情報を抽出し、抽出したチャネル情報を正規化し、正規化したチャネル情報を量子化するチャネル情報圧縮部と、
前記チャネル情報圧縮部により量子化されたチャネル情報を前記他の通信装置に送信する無線部と
を備えることを特徴とする通信装置。 - 通信する相手である他の通信装置に備えられているアンテナ素子と、自装置に備えられているアンテナ素子との間のチャネル情報をサブキャリア毎に推定するチャネル情報推定部と、
前記チャネル情報推定部によって推定されたサブキャリア毎のチャネル情報のうち、前記他の通信装置に備えられている前記アンテナ素子と、前記自装置に備えられているアンテナ素子との組み合わせが同じであるチャネル情報毎に離散コサイン変換をし、変換したチャネル情報のうち低次元のチャネル情報を抽出し、抽出したチャネル情報に基づいて、適応的に変化させた正規化用のパラメータを用いて、当該情報を正規化し、正規化したチャネル情報を量子化するチャネル情報圧縮部と、
前記チャネル情報圧縮部により量子化されたチャネル情報を前記第1の通信装置に送信する無線部と
を含むことを特徴とする通信装置。 - 前記チャネル情報圧縮部は、
グルーピングする際に、周波数領域において隣接するグループに対して前記チャネル情報が重複するようにグルーピングを行う
ことを特徴とする請求項21に記載の通信装置。 - 前記チャネル情報圧縮部は、
グルーピングチャネル情報に対して、外挿補間または内挿補間少なくとも一方を行ってから離散コサイン変換を行う
ことを特徴とする請求項21から請求項23のいずれか一項に記載の通信装置。 - 前記第2の通信装置におけるチャネル情報圧縮部によって量子化されたチャネル情報を前記第1の通信装置に送信するとき、
各アンテナ素子にチャネル情報圧縮部によって離散コサイン変換されたチャネル情報の要素をひとまとまりとするようにフィードバックデータのフレームフォーマットを構成する
ことを特徴とする請求項24に記載の通信装置。 - 前記第2の通信装置におけるチャネル情報圧縮部によって量子化されたチャネル情報を前記第1の通信装置に送信するとき、
各アンテナ素子に、チャネル情報圧縮部によって離散コサイン変換されたチャネル情報の要素をひとまとまりとするようにフィードバックデータのフレームフォーマットを構成し、
その先頭に、チャネル情報圧縮部で量子化する際に用いたパラメータのうち少なくとも一つを付加する
ことを特徴とする請求項24に記載の通信装置。
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