专利名称：无线信号处理方法及无线通信装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术，尤其涉及无线设备使用由多个天线构成的多天线进行无线通信的移动体无线通信技术。
背景技术：
在移动体无线通信领域中，进行无线信号的发送接收的无线设备双方分别具有多个天线的MIMO(MultiHnput Multi-Output 多输入多输出)系统正在得到普及。在MIMO 系统中，发送信息是从多个天线发送，并经由多个传输路径(多路径)被多个天线接收的。 在MIMO系统中，在这种多路径环境中对信号进行空间复用，同时以相同频率传输多个不同的信息，并由多个天线接收并进行分离，由此能够实现高效率的信号传输。MIMO系统中的信号的接收处理被划分为从被输入到接收天线的复用信号中分离出多个编码信号的MIMO的分解处理、和将被分解后的各个编码信号复原为信息的解码处理。已经知道基于同时进行分解处理和解码处理的最大似然判定方法(MLD=Maximum Likelihood detection)的ΜΙΜΟ信道的接收处理能够提供最佳的解。但是，MLD根据状态数量或天线数量，运算量呈指数性增加，因而在信号处理的资源具有界限的现行状况下很难实施。此处所说状态数量是指能够取得的选择方案的数量(多种变化)。例如，在 16QAM(Quadrature Amplitude Modulation 正交振幅调制)的信号中具有16种选择方案。 MLD是指考虑所有的选择方案，选择其中可行性最高的选择方案的方法。因此，运算量随着选择方案(状态数量)的增加而增加。为了将运算量抑制为实际能够应用的运算量，公知有分阶段地进行解码处理和 MIMO的分解处理的最小均方误差法(MMSE =Minimum Mean Square Error)。MMSE的运算处理的简单程度优于MLD，但是发现在衰减(fading)状态下用于得到同等的包差错(pocket error)率的信号质量(SINR)比MLD恶化了约3 10dB。在非专利文献1中对MLD和匪SE 的对比进行了说明。在MIMO中，使用多个天线在空间中假想构建多个传输路径。将在该空间轴上构建的一个传输路径称为流。代码字是指搭载于流中的信息的单位的名称。一个代码字是由一个编码器生成的。两个代码字是由两个编码器生成的。例如，能够将由编码器生成的一个代码字分割为两个流进行发送，将该方式称为单代码字传输。也能够进行从多个天线发送由多个编码器生成的多个代码字的多代码字传输。在多代码字传输中，也能够由多个用户分别用一个编码器传输代码字。这种方式被称为MU-MIMO(多用户ΜΙΜ0)。代码字与编码器 (传输路径编码器)是相关的，纠错是按照代码字单位进行的。因此，例如在传输两个代码字的情况下，有可能一个代码字能够利用纠错效果来进行纠错并正确接收，而另一个代码字则因纠错失败而不能正确接收。现有技术文献非专利文献非专利文献1NTT DoCoMo r夕二力卟 夕弋一于卟Vol. 14Νο· 1，，卟手了 > rt無線伝送技術
发明概要发明要解决的问题如前面所述，MLD虽然具有能够降低包差错率的最佳性能的MIMO特性，但是存在运算量呈指数函数增加、信号处理负荷较重的问题。近年来对无线线路所要求的吞吐量急剧增加，随之无线设备中的信号处理量也急剧增加。因此，从当前的硬件和软件的处理能力以及装置的经济性方面考虑，无线设备具有MLD都是比较困难的事情。另一方面，在使用具有MMSE的无线设备的通信中，例如在诸如列车内的通信那样高速移动环境等中，存在不能充分进行通信的问题，虽然运算量小、处理负荷和经济性良好，但是在性能方面不完善。另外，考虑到无线终端的发送功率相对于基站的发送功率比较小，在从无线终端向基站的通信中，存在基站侧难以实现以充足的信号强度进行接收的问题。此外，还存在从终端发送的上行信号不能到达基站的问题。
发明内容
本发明正是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，在通过MIMO来进行无线信号的传输的情况下，能够考虑发送侧的无线设备的状况来选择与接收侧的处理能力对应的合适的信号处理方法。并且，本发明的目的在于，能够比较经济地实现通信容量大的信号处理。用于解决问题的手段为了解决上述问题，作为一例，本发明提供一种无线通信装置，通过多输入多输出 MIMO进行信号的传输，该无线通信装置具有接收信号处理部，进行从多个天线接收到的信号的处理；发送信号处理部，进行从多个天线发送的信号的处理；控制部，进行装置整体的控制；以及存储器，存储收发信号处理程序和收发信号处理信息，接收信号处理部是对应于多种接收信号处理方式的处理部，控制部根据经由传输路径而对置的无线通信装置的状况和接收信号处理部的处理状况，将所述多种接收信号处理方式中的一种处理方式分配为从对置的无线通信装置接收到的信号的接收处理方式。发明效果根据本发明，能够考虑发送侧的无线设备的状况来选择与接收侧的处理能力对应的合适的信号处理方法。并且，能够比较经济地实现通信容量大的信号处理。
图1是说明本发明的一个实施例的装置的结构的图。图2是用装置概念来表示本发明的一个实施例的装置的结构的图。图3是说明MLD的处理的流程图。图4是说明匪SE的处理的流程图。图5是表示2X2MIM0的QPSK发送时的星座(constellation)的一例的图。图6是表示2 X 2MIM0的信道矩阵的一例的图。图7是表示2 X 2MIM0的QPSK接收信号的一例的图。
图8是表示2 X 2MIM0的QR分解后的接收信号的一例的图。图9是表示基于第2式的估计接收点和实际接收点的一例的图。图10是说明估计接收点的候选数量通过圈定而减少的图。图11是表示2X2MIM0的QPSK发送的星座的一例的图。图12是表示2X2MIM0的QPSK接收信号的一例的图。 图13是表示2 X 2MIM0的QR分解后的接收信号的一例的图。图14是表示估计接收点和实际接收点的一例的图。图15是表示si为Ox时的星座的一例的图。图16是表示si为Ox时的接收信号的一例的图。图17是表示si为Ix时的星座的一例的图。图18是表示si为Ix时的接收信号的一例的图。图19是说明本发明的一个实施例的装置的结构的图。图20是说明本发明的一个实施例的MLD和匪SE的选择处理的流程图。图21是表示由多个终端报告的功率余量(power headroom)的图。图22是说明本发明的一个实施例的MLD和匪SE和匪SE-SIC的选择处理的流程图。标号说明100无线装置；101、102天线；110天线共用器(diplexer) ；IllRF接收设备；112CP 去除部；113FFT ； 114 多路分配器(demultiplexer) ； 115MLD ； 116MMSE ； 117 信道估计部；118 解码器；120RF发送设备；121CP附加部；122IFFT ； 123空间信号处理部；IM编码器；126 ^ 频生成部；130DSP ；131与上位或者网络的接口 ；132存储器；140天线共用器；141RF芯片； 142基带芯片；143DSP ;144与上位或者网络的接口 ； 145存储器。
具体实施例方式实施例1在无线通信领域中采用使用多个天线的MIM0(Multi4nput Multi-Oirtput 多输入多输出)。根据ΜΙΜ0，同时从多个发送天线发送分别不同的数据，将该数据在空间上合成得到的信号被多个接收天线接收。按照求解方程式的要领对接收到的信号进行分解，并再现原来的流。在求解MIMO的方法中，已被公知的最小均方误差法(MMSE)使用所估计到的信道矩阵先进行空间分离，然后求出比特的对数似然比(LLR:Log Likely hood Ratio)。并且，已经知道利用被称为最大似然判定法(MLD)的将空间分离和似然计算结合起来同时实施的方法来导出最佳解。但是，已经公知MLD需要进行与所有复制品(Mplica)相关的量度(metric)计算 (接收点与复制品的距离计算与成为候选的发送编码的似然相关的计算)，在天线数量的增加的情况下、或64QAM等复制品的候选点数量较多的情况下，运算量呈阶乘式增加。为了解决这种运算量的问题，公知有被称为QR分解-MLD的方法。QR分解-MLD是这样一种方法，通过对信道矩阵进行QR分解而上三角化，使用这部分矩阵进行似然计算，根据似然计算结果对复制品的候选点赋予等级来圈定复制品的候选点。尤其是在天线数量增加的情况下，作为能够大幅削减计算量并抑制性能恶化的方法而受到关注。下面，以FDD (Frequency Division Duplex 频分双工)的系统为例进行说明，但本发明的效果同样适用于TDD的系统。·装置整体的结构图1表示本发明的第1实施例的装置结构。图1是实施本发明的装置(100)的块图。从没有图示的发送设备发送的信号被两个天线(101、102)接收。接收到的信号通过天线共用器110被发送到装置内的接收侧。在接收侧的RF(Radio Frequency 射频)电路111中对接收信号进行降频(down convert) 等必要的处理，然后被变换为数字信号。被变换后的数字信号经由CP去除部112被去除 CP (Cyclic Prefix 周期前导符)。CP是指为了提高多路径性能而插入到OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing :正交频分复用)信号中的信号。数字信号然后经由 FFT(Fast Fourier Transform 快速傅立叶变换)电路113被从时间区域变换为频率区域， 并被分离为每个子载波的信号。被分离为每个子载波的信号的信号经由多路分配器114 被按照导频信号等功能类别进行分离。被分离后的导频信号经由信道估计部117被估计传输路径，并生成信道矩阵。多路分配器114使用信道矩阵的生成结果对被分离后的数据通信量的码元信息进行MLD处理115或者匪SE处理116，求出对数似然比(LLR)。关于选择MLD处理115或者MMSE处理116中的哪种处理，由DSP (Digital Signal Processor 数字信号处理器)130根据后面叙述的本发明的算法进行指定。所得到的对数似然比被存储在存储器等存储单元132中，然后被输入解码器118。解码器118根据所输入的对数似然比求解TURBO编码等的纠错，并输出最可靠的解码信号。此时检查被内插的CRC(Cyclic Redundancy Check 循环冗余码校验)编码，检查是否被正确解码。如果被正确解码，被解码后的信号在经由DSP130被实施MAC(Media Access Control 媒介存取控制)等上位的处理后，通过接口 131被转发给网络或者上位层(layer)。在不能正确解码的情况下，向DSP 报告解码失败，HARQ(Hybrid ARQ(Automatic Report Request 自动请求重发))等上位的重发功能起动。图3表示用于说明MLD的处理内容的流程图。使用图3公开的MLD处理，在图1中被内置于MLD处理115中。作为实施方式， 能够通过基于ASIC (Application Specific Integrated Circuit 特定用途集成电路)或 FPGA(Field Programmable Gate Array :可现场编程门阵列)的硬件处理来实施，也能够通过基于DSP的软件处理来实施。图4表示用于说明匪SE的处理内容的流程图。使用图4公开的匪SE处理，在图1中被内置于匪SE处理116中。作为实施方式， 与MLD处理相同，也能够通过基于ASIC或FPGA的硬件处理来实施，也能够通过基于DSP的软件处理来实施。功能单元120 1 是发送侧的功能单元，与接收侧的功能单元构成对。在实施前面说明的HARQ的情况下，表示数据接收失败的NACK (Negative Acknowledgment 否定ACK) 信号是通过这些单元而生成的，并被发送给对置的发送设备。图2表示采用器件的本发明的装置结构示例。图2用采用器件的芯片级别的单元来记述实施本发明的装置。天线(101、102)接收到的信号经由天线共用器(140)被分离为上行和下行的频率，并输入到RF芯片(141)。在 RF芯片内，由未图示的放大器将接收信号放大，并由未图示的混合器进行频率变换，被变换为基带信号的频率。再通过AD变换被变换为数字信号。在RF芯片之后的基带芯片(142) 中进行解调/解码处理，并估计发送信息。DSP芯片(14 进行装置整体的管理和上位层的处理。接收侧经由I/F(144)与基站中的网络、或者与终端中的应用等上位层连接。在所估计到的解码结果的错误校验没有问题的情况下，接收侧经由I/F向上位层或者网络发送接收信息。本发明公开的MLD的处理和MMSE的处理被安装在基带芯片(142)中。并且，用于选择基于本发明的算法的MLD和MMSE的程序被安装在DSP芯片(143)中。并且，程序和处理信息等被存储在存储器(145)中。· QR 分解-MLD使用图3、图5 图18说明QR分解-MLD的流程。图3表示QR分解-MLD的运算流程。在此为了容易理解说明，以2X2的MIMO为例进行说明，但本发明不局限于该范畴， 对于NXN的MIMO也具有相同的效果。[步骤 3Ol]在图3中，首先由多个码元构成的接收信号序列被分解为各个码元。在此， 码元在OFDM的情况下是指由10FDM码元X 1子载波构成的发送信息的最小单位。在 SISO (Single-Input Single-Output 单输入单输出)的情况下，发送信息是从一个天线发送的，因而一个码元的发送信息被表示为QPSK (Quadrature Phrase Shift Key 正交相移键控)或16QAM等具有星座的一个编码。由于按照2X2MIM0(QPSK的情况下)同时从两个天线发送不同的信息，因而一个码元的发送信息如图5的示例所示，是由Sl和S2这两个星座构成的两个编码。在此，“星座”为constellation。在编码理论中是指相位空间上(或者IQ平面上)的编码配置。图5是表示调制方式采用QPSK时的2X2MIM0的星座的一例的图。在图5中对每个天线示出了四个编码点。在使用QPSK的情况下，一个码元的比特数是2比特。这四个编码点分别能够进行2比特的信息传输，这四个点分别表示“00”、 “01” “ 11 ”、“ 10”的2比特的信息。图6是表示2 X 2MIM0的信道矩阵的一例的图。图7是表示2X2MIM0的QPSK接收信号的一例的图。所发送的各个编码(信号)经由传输路径(例如用图6所示的信道矩阵表示的传输路径)将两个发送编码(信号)合成，并被接收天线接收。在图6中，传输路径的响应被表示为将原点和点·连接的向量。发送信号在基于传输路径的加权后被合成，因而被接收为如图7所示的信号点。发送编码的四个点也能够定义为向量，“加权”能够理解为向发送编码(向量)乘以传输路径(向量)得到的向量积。下面，进行更详细的说明。按照2X2MIM0从两个天线发送的编码，被表示为用hllXsl这种向量积表述的四个点、与用hl2Xs2这种向量积表述的四个点之和。因此，在接收侧的天线中，作为这4 点X4点的组合的16点的信号点而接收信号。图7表示接收侧的信号点。在两个接收天线中接收经由分别独立的4个传输路径的信号，因而能够得到两种具有16点候选的星座。 在MIMO中，利用通过求解其方程式来估计发送信号的方法进行信号的接收处理。
在图7中，为了容易理解接收处理的概念，在绘图时未加入接收设备噪声和干扰的影响。以后将这种没有考虑噪声的影响的接收点称为估计接收点(或者复制品)。实际的接收点由于受到噪声等的影响而成为离开上述的估计接收点的点。在用数式表示实际的接收点时得到下式(1)。数式1
权利要求
1.一种无线通信装置，其具有多个天线，通过多输入多输出MIMO进行信号的传输，其特征在于，该无线通信装置具有接收信号处理部，进行从所述多个天线接收到的信号的处理； 发送信号处理部，进行从所述多个天线发送的信号的处理； 控制部，进行装置整体的控制；以及存储器，存储收发信号处理程序和收发信号处理信息， 所述接收信号处理部是对应于多种接收信号处理方式的处理部， 所述控制部根据经由传输路径而对置的无线通信装置的状况和所述接收信号处理部的处理状况，将所述多种接收信号处理方式中的一种处理方式分配为从所述对置的无线通信装置接收到的信号的接收处理方式。
2.根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，所述多种接收信号处理方式是分别对应于最大似然判定法MLD、最小均方误差法MMSE 的处理方式，并且，所述对置的无线通信装置有多个，所述控制部根据从该多个无线通信装置发送来的传输路径状态的报告信息和所述接收信号处理部的处理状况的信息，针对所述多个对置的无线通信装置中的各个无线通信装置，将MLD或者匪SE分配为接收信号处理方式。
3.根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，所述多种接收信号处理方式是分别对应于最大似然判定法MLD、最小均方误差法 MMSE、具有去除干扰功能的最小均方误差法MMSE-SIC的处理方式，所述控制部根据从该多个无线通信装置发送来的传输路径状态的报告信息和MIMO传输的类别和所述接收信号处理部的处理状况的信息，针对所述多个对置的无线通信装置中的各个无线通信装置，将MLD或者MMSE或者MMSE-SIC分配为接收信号处理方式。
4.根据权利要求3所述的无线通信装置，其特征在于，在将含有多个代码字的MIMO发送信号分离时，针对对置的无线通信装置，将MMSE-SIC 分配为接收信号处理方式。
5.一种无线通信装置的无线信号处理方法，该无线通信装置具有多个天线，通过多输入多输出MIMO进行信号的传输，该无线信号处理方法的特征在于，根据经由传输路径而对置的无线通信装置的状况和接收信号处理状况，将多种接收信号处理方式中的一种处理方式分配为从所述对置的无线通信装置接收到的信号的接收处理方式。
6.根据权利要求5所述的无线信号处理方法，其特征在于，所述多种接收信号处理方式是分别对应于最大似然判定法MLD、最小均方误差法MMSE 的处理方式，并且，所述对置的无线通信装置有多个，根据从该多个无线通信装置发送来的传输路径状态的报告信息和所述接收信号处理部的处理状况的信息，针对所述多个对置的无线通信装置中的各个无线通信装置，将MLD 或者MMSE分配为接收信号处理方式。
7.根据权利要求5所述的无线信号处理方法，其特征在于，所述多种接收信号处理方式是分别对应于最大似然判定法MLD、最小均方误差法 MMSE、具有去除干扰功能的最小均方误差法MMSE-SIC的处理方式，根据从多个无线通信装置发送来的传输路径状态的报告信息和MIMO传输的类别和所述接收信号处理部的处理状况的信息，针对所述多个对置的无线通信装置中的各个无线通信装置，将MLD或者匪SE或者匪SE-SIC分配为接收信号处理方式。
8.根据权利要求7所述的无线信号处理方法，其特征在于，在将含有多个代码字的MIMO发送信号分离时，针对对置的无线通信装置，将MMSE-SIC 分配为接收信号处理方式。
全文摘要
一种无线通信装置，在按照MIMO进行无线信号传输的情况下，能够考虑发送侧的无线设备的状况来选择与接收侧的处理能力对应的合适的信号处理方法。具有多个天线，通过多输入多输出MIMO进行信号的传输，具有接收信号处理部，进行从多个天线接收到的信号的处理；发送信号处理部，进行从多个天线发送的信号的处理；控制部，进行装置整体的控制；以及存储器，存储收发信号处理程序和收发信号处理信息，接收信号处理部是对应于多种接收信号处理方式的处理部，控制部根据经由传输路径而对置的无线通信装置的状况和接收信号处理部的处理状况，将多种接收信号处理方式中的一种处理方式分配为从对置的无线通信装置接收到的信号的接收处理方式。
文档编号H04B7/04GK102571168SQ201110396789
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月2日 优先权日2010年12月3日
发明者桑原干夫 申请人:株式会社日立制作所