专利名称：校准方法和利用了它的基站装置、终端装置及无线装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及校准(calibration)技术，特别涉及修正多个天线的失配(miss match)的校准方法和利用了它的基站装置、终端装置及无线装置。
背景技术：
作为既能进行高速的数据传送、多路径环境下传输能力又强的通信方式，有作为多载波方式之一的OFDM(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing正交频分复用)调制方式。该OFDM调制方式被应用于作为无线LAN(Local Area Network局域网)的标准化规格的IEEE802.11a，g及HIPERLAN/2。这样的无线LAN中的脉冲串(burst)信号一般会受到频率选择性衰减的影响，所以接收装置动态地执行传输路径推定。
为使接收装置执行传输路径推定，在脉冲串信号内设有两种已知信号。一种是在脉冲串信号的开头部分针对所有载波而设的已知信号，即所谓的前同步(preamble)或训练(training)信号。另一种是在脉冲串信号的数据区间中针对一部分载波而设的已知信号，即所谓的导频信号(例如参照非专利文献1)。
〔非专利文献1〕Sinem Coleri，Mustafa Ergen，Anuj Puri，and AhmadBahai，“Channel Estimation Techniques B ased on Pilot Arrangement inOFDM Systems”，IEEE Transactions on broadcasting，vol.48，No.3，pp.223-229，Sept.2002. 〔发明所要解决的课题〕 在无线通信中，作为用于有效利用频率资源的技术之一，有自适应阵列天线技术。自适应阵列天线技术是通过控制与多个天线分别对应的信号的振幅和相位，来控制天线的指向性模式(以下将这样的指向性模式称作“自适应模式”)。作为利用这样的自适应阵列天线技术使数据传输率(data rate)高速化的技术，有MIMO(Multiple Input Multiple Output多输入多输出)系统。在MIMO系统中，发送装置和接收装置分别具有多个天线，并设定与各个天线对应的信道。因此，MIMO系统对于发送装置和接收装置之间的通信设定最多天线数量个信道，由此提高数据传输率。进而，若将这样的MIMO系统与OFDM调制方式相组合，能够进一步使数据传输率高速化。
关于MIMO系统下发送装置和接收装置中的天线的指向性模式的组合，例如如下所示。一种是发送装置的天线具有全模式(omnipattern)，接收装置的天线具有自适应模式的情况。另外一种是发送装置的天线和接收装置的天线两者都具有自适应模式的情况。前者能够使系统简化，但后者能更细致地控制天线的指向性模式，所以能够提高特性。在后者的情况下，为了使发送装置执行发送的自适应阵列信号处理，预先从接收装置向其提供传输路径推定用的已知信号。进而，为提高自适应阵列天线控制的精度，发送装置应取得与发送装置所包含的多个天线和接收装置所包含的多个天线间的所有组合对应的传输路径特性。为此，接收装置从所有天线发送传输路径推定用的已知信号。以下，将与数据通信所应使用的天线的个数无关地从多个天线发送出的传输路径推定用的已知信号称为“训练信号”。
本发明人在这样的状况下，认识到以下问题。当包含发送装置的无线装置在发送时执行自适应阵列信号处理时，若用于发送的模拟电路和用于接收的模拟电路的失配(以下简称“失配”)按各天线而不同，则发送时的指向性模式将与所期望的结果不同。即，无线装置是基于接收到的信号计算用于形成发送时的指向性模式的权值(weight)的，但由于按各天线而不同的失配，将成为不同于应由权值实现的指向性模式的指向性模式。因此，需要对多个天线进行校准。由于校准的结果中所包含的误差关系到通信质量的下降，所以需要减小校准结果中所包含的误差。另外，希望在启动无线装置时、或改变通信所应使用的频率时执行校准。
发明内容
本发明是鉴于这样的情况而设计的，其目的在于提供一种减小校准结果中所包含的误差的校准技术。
〔用于解决课题的手段〕 为解决上述课题，本发明的一个方案的基站装置包括调查部，其针对通信所能使用的多个频道中的至少一个调查电波环境；选择部，其基于调查部的调查结果，选择通信所应使用的一个频道；执行部，其使用选择部所选择的一个频道，从多个天线向终端装置发送信号，并通过多个天线接收来自终端装置的信号，由此执行对多个天线的校准。
根据该方案，使用从传输环境的调查结果中选择的一个频道来执行校准，所以能够选择多个频道中的适于校准的频道，能够减少校准结果中所包含的误差。
可以还包括接收来自多个终端装置的信号的接收部。执行部基于接收部所接收到的信号，从多个终端装置中选择可用于校准的终端装置。所谓“基于接收部所接收到的信号”，可以是指按照接收到的信号中所包含的信息的意思。例如，可以根据接收到的信号中所包含的Capabilitybit(能力位)，来确定校准所应使用的终端装置。此时，基于所接收到的信号从多个终端装置中选择能用于校准的终端装置，所以能够选择适于校准的终端装置，能够减少校准结果中所包含的误差。
执行部可以导出接收部所接收到的信号的质量，并将导出的信号的质量用于终端装置的选择。“质量”包括信号强度、SINR(Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio信号与干扰及噪声比)、EVM(Error Vector Magnitude误差向量幅度)。此时，为校准而选择信号质量高的终端装置，所以能够减少校准结果中所包含的误差。
可以还包括存储校准的结果的存储部，该校准的结果是执行部所执行的校准的结果，且是选择部所选择的一个频道的校准的结果。此时，只要存储一个频道的校准的结果即可，所以能够减小存储容量。
可以还包括将校准的结果与用于识别校准所使用的频道的编号建立对应关系地进行存储的存储部，所述校准的结果是执行部所执行的校准的结果，且是选择部所选择的一个频道的校准的结果；执行部可以在执行校准时，参考存储在存储部中的校准的结果和用于识别频道的编号。此时，由于存储了校准的结果和用于识别频道的编号，所以在将同一频道用于校准时，只要参考所存储的校准的结果，就能容易地导出校准的结果。
本发明的另一方案是一种终端装置。该终端装置包括选择部，选择使用了通信所能使用的多个频道中的任一个频道的基站装置；执行部，通过从多个天线向选择部所选择的一个基站装置发送信号，并利用多个天线接收来自所选择的基站的信号，来执行对多个天线的校准。
根据该方案，选择使用了多个频道中的任一个频道的基站装置，所以能够执行校准。
本发明的另一方案是一种无线装置。该装置包括选择部，从通信所能使用的多个频道中选择通信所应使用的一个频道；执行部，使用选择部所选择的一个频道，从多个天线向规定的无线装置发送信号，并利用多个天线接收来自规定的无线装置的信号，由此执行对多个天线的校准。
根据该方案，由于从多个频道中选择通信所应使用的一个频道来执行校准，所以能够选择多个频道中的适于校准的频道，能够减少校准结果中所包含的误差。
本发明的再一个方案也是一种无线装置。该装置包括调查部，针对通信所能使用的多个频道中的至少一个调查电波环境；选择部，基于调查部的调查结果，选择通信所应使用的一个频道；执行部，使用选择部所选择的一个频道，从多个天线向其他无线装置发送信号，并通过多个天线接收来自其他无线装置的信号，由此执行对多个天线的校准。
根据该方案，使用从传输环境的调查结果中选择的一个频道来执行校准，所以能够选择多个频道中的适于校准的频道，能够减少校准结果中所包含的误差。
本发明的再一个方案是一种校准方法。该方法包括从通信所能使用的多个频道中选择通信所应使用的一个频道，使用该频道从多个天线向无线装置发送信号，并通过多个天线接收来自无线装置的信号，由此执行对多个天线的校准。
本发明的再一个方案也是一种校准方法。该方法包括从通信所能使用的多个频道中选择通信所应使用的一个频道的步骤；使用所选择的一个频道，从多个天线向规定的无线装置发送信号，并通过多个天线接收来自多个天线的信号，由此执行对多个天线的校准。
可以还包括接收来自多个终端装置的信号的步骤，执行步骤可以基于接收到的信号，从多个终端装置中选择能够用于校准的终端装置。执行步骤可以导出接收到的信号的质量，将导出的信号的质量用于终端装置的选择。可以还包括将校准的结果存储到存储器中的步骤，所述校准的结果是所执行的校准的结果，且是所选择的一个频道的校准的结果。可以还包括将校准的结果与用于识别校准所使用的频道的编号建立对应关系地存储到存储器中的步骤，所述校准的结果是所执行的校准的结果，且是所选择的一个频道的校准的结果；执行步骤可以在执行校准时，参考存储在存储器中的校准的结果和用于识别频道的编号。
另外，将以上结构要件的任意组合、本发明的表达方式在方法、装置、系统、记录介质、计算机程序等之间相互转变的方案，作为本发明的实施例也是有效的。
〔发明效果〕 通过本发明，能够减少校准结果中所包含的误差。
图1是表示本发明实施例的多载波信号的频谱的图。
图2是表示本发明实施例的通信系统的结构的图。
图3的(a)-(b)是表示图2的通信系统中的脉冲串格式的结构的图。
图4是表示图2的基站装置的结构的图。
图5是表示图4中的频率区域的信号的结构的图。
图6是表示图4的调查部中的调查结果的数据结构的图。
图7是表示图4的第1处理部的结构的图。
图8是表示图2的通信系统中的校准的步骤的顺序图。
图9是表示图2的基站装置中的校准的步骤的流程图。
〔标号说明〕 10-基站装置；12-天线；14-天线；20-无线部；22-处理部；24-调制解调部；26-IF部；30-控制部；70-调查部；72-选择部；74-执行部；76-存储部；78-设定部；90-终端装置；100-通信系统。
具体实施例方式 在具体说明本发明之前，先叙述其概要。本发明的实施例涉及由基站装置和终端装置构成的MIMO系统。基站装置和终端装置都执行自适应阵列信号处理。另外，MIMO系统所使用的频带中规定有多个频道，基站装置选择多个频道中的一个。另外，基站装置和终端装置在发送信号时也执行自适应阵列信号处理，所以为减少按各天线不同的失配而执行校准。如前所述，若校准结果中所包含的误差变大，则自适应阵列信号处理的精度会下降，所以通信质量可能变差。因此，在本实施例中如下那样执行校准。另外，以下为使说明简明，说明关于基站装置的校准。
基站装置对多个频道进行频道检索，即测定其他信号的干扰量。然后，基站装置选择干扰量较少的频道。为使终端装置推定传输路径特性，基站装置发送训练信号。终端装置推定与基站装置的多个天线和终端装置的多个天线的组合分别对应的传输路径特性(以下，将各组合分别对应的传输路径特性和将这些传输路径特性归纳成矩阵形式的结果称为“传输路径特性”，不对两者进行区别)。另外，在终端装置中推定的传输路径特性相当于下行线路的传输路径特性。
进而，为使基站装置推定传输路径特性，终端装置发送训练信号。此时，终端装置将下行线路的传输路径特性作为数据进行发送。基站装置推定分别对应于基站装置的多个天线和终端装置的多个天线的组合的传输路径特性。该传输路径特性相当于上行线路的传输路径特性。基站装置基于上行线路的传输路径特性和下行线路的传输路径特性执行校准，由此导出多个天线间的失配差异。这样，由于在执行校准时基站装置选择其他信号的干扰较少的频道，所以本实施例能够减少校准结果中所包含的误差。另外，在本实施例中说明基站装置与终端装置之间所进行的校准，但也可以是终端装置之间进行的校准。
图1表示本发明实施例的多载波信号的频谱。特别地，图1表示OFDM调制方式下的信号频谱。一般将OFDM调制方式中的多个载波的一个称为副载波，此处用“副载波编号”来指定一个副载波。这里，同IEEE802.11a标准一样，规定了从副载波编号“-26”至“26”的53个副载波。另外，为减少基带信号中的直流分量的影响而将副载波编号“0”设定成空(null)。以可变地设定的调制方式对各个副载波进行调制。
关于调制方式，可以使用BPSK(Binary Phase Shift Keying二进制移相键控)、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying正交相移键控)、16QAM(Quadrature Amplitude Modulation正交振幅调制)、64QAM、256QAM的任一者。另外，作为误码修正方式，对这些信号应用卷积编码。卷积编码的编码率被设定成1/2、3/4等。进而，在MIMO系统中使用的天线的个数被设定成可变。结果，调制方式、编码率、天线个数的值被设定成可变，从而数据传输率也被设定成可变。
图2表示本发明实施例的通信系统100的结构。通信系统100包括基站装置10、终端装置90。另外，基站装置10包括被统称为天线12的第1天线12a、第2天线12b、第3天线12c、第4天线12d，终端装置90包括被统称为天线14的第1天线14a、第2天线14b、第3天线14c、第4天线14d。在下行线路中，基站装置10相当于发送装置，终端装置90相当于接收装置。在上行线路中，对应关系跟下行线路正相反。
在说明通信系统100的结构前，先说明MIMO系统的概略情况。以下行线路作为说明的对象，假设数据从基站装置10发送到终端装置90。基站装置10从第1天线12a～第4天线12d分别发送不同的数据。结果，数据传输率变快。终端装置90通过第1天线14a～第4天线14d接收数据。进而，终端装置90通过自适应阵列信号处理，独立地解调分别从第1天线12a～第4天线12d发送来的数据。
这里，天线12的个数是“4”，天线14的个数也是“4”，所以天线12与天线14间的传输路径的组合有“16”种。将从第i天线12i到第j天线14j之间的传输路径特性记为hij。在图中，第1天线12a与第1天线14a之间的传输路径特性被表示为h11，第1天线12a至第2天线14b之间的传输路径特性被表示为h12，第2天线12b与第1天线14a之间的传输路径特性被表示为h21，第2天线12b至第2天线14b之间的传输路径特性被表示为h22，第4天线12d至第4天线14d之间的传输路径特性被表示为h44。这之外的传输路径因图的简化而被省略。
终端装置90基于自适应阵列信号处理进行动作，使得能够独立地解调由第1天线12a～第4天线12d分别发送来的数据。进而，基站装置10在发送数据时也对第1天线12a～第4天线12d执行自适应阵列信号处理。这样，发送方的基站装置10也执行自适应阵列信号处理，从而MIMO系统中的空间分配变得可靠。结果，多个天线12中所发送的信号间的干扰变小，所以，本实施例能够提高通信质量。另外，基站装置10和终端装置90的动作也可以反过来。
图3(a)-(b)表示通信系统100中的脉冲串格式的结构。图3(a)是所使用的天线12的个数为“2”时的脉冲串格式。图的上方表示从第1天线12a发送的脉冲串信号，图的下方表示从第2天线12b发送的脉冲串信号。“Legacy STS(Short Training Sequence短训练序列)”、“Legacy LTS(Long Training Sequence长训练序列)”、“Legacy信号”是与如遵循IEEE802.11a标准的无线LAN系统那样的不支持MIMO的通信系统有兼容性的信号。
“Legacy STS”在AGC(Automatic Gain Control自动增益控制)的设定和时间同步等中被使用，“Legacy LTS”在传输路径特性的推定中被使用，“Legacy信号”包含控制信息。“MIMO信号”之后是MIMO系统特有的信号，“MIMO信号”包含与MIMO系统对应的控制信息。“第1MIMO-STS”和“第2MIMO-STS”在AGC的设定和时间同步等中被使用，“第1MIMO-LTS”和“第2MIMO-LTS”在传输路径特性的推定中被使用，“第1数据”和“第2数据”是要发送的数据。
图3(b)与图3(a)一样，是为发送数据而使用“2”个天线12时的脉冲串格式。但附加了上述训练信号。训练信号在图中对应于“第1MIMO-LTS”～“第4MIMO-LTS”。另外，对应于“第3MIMO-LTS”和“第4MIMO-LTS”，附加“第3MIMO-STS”和“第4MIMO-STS”。这里，“第1MIMO-STS”、“第1MIMO-LTS”～“第4MIMO-STS”和“第4MIMO-LTS”分别由第1天线12a～第4天线12d进行发送。以下，将“第1MIMO-STS”～“第4MIMO-STS”统称为“MIMO-STS”，将“第1MIMO-LTS”～“第4MIMO-LTS”统称为“MIMO-LTS”，将“第1数据”和“第2数据”统称为“数据”。
发送训练信号时的脉冲串格式不限于图3(b)。例如可以将MIMO-LTS的任一个配置成不同的时刻(timing)。另外，MIMO-LTS也可以不对应于四个天线12。另外，对应于“2”个天线12的数据也可以被分离，成为对应于“4”个天线。另外，也可以不从发送MIMO-LTS的所有天线12发送MIMO-STS。进而，图3(a)和(b)也可以不是从天线12发送时的脉冲串格式，而是其前级的脉冲串格式。此时，只要将前述的天线12称为序列即可。通过使脉冲串格式的至少一部分乘以引导矩阵(steering matrix)，脉冲串信号成为对应于更多的天线12的格式。也就是说，只要从推定传输路径所需要的天线12发送训练信号即可。即，所谓“训练信号”，相当于为使终端装置90推定传输路径特性，与所要发送的数据的数量无关、与所要推定的传输路径特性相应的序列数量个MIMO-LTS。
“第1MIMO-STS”～“第4MIMO-STS”由相互间干扰较小的那样的模式构成。“第1MIMO-LTS”～“第4MIMO-LTS”也是一样。这里，省略它们的结构的说明。一般，“Legacy LTS”和图3(a)中的“第1MIMO-LTS”等有时也被称作训练信号，但这里将前述那样的图3(b)的信号称作训练信号。
图4表示基站装置10的结构。基站装置10包括被统称为无线部20的第1无线部20a、第2无线部20b、第4无线部20d；被统称为处理部22的第1处理部22a、第2处理部22b、第4处理部22d；被统称为调制解调部24的第1调制解调部24a、第2调制解调部24b、第4调制解调部24d；IF部26；控制部30；调查部70；选择部72；执行部74；存储部76；以及设定部78。另外，作为信号，包括被统称为时域信号200的第1时域信号200a、第2时域信号200b、第4时域信号200d；被统称为频域信号202的第1频域信号202a、第2频域信号202b、第4频域信号202d；以及修正值信号204。另外，终端装置90也具有同样的结构。另外，在以下说明中，发送动作相当于下行线路的通信，接收动作相当于上行线路的通信。
无线部20在接收动作中，对由天线12接收到的无线频率的信号进行频率变换，导出基带信号。无线部20将基带信号作为时域信号200输出给处理部22。一般，基带信号由同相分量和正交分量形成，所以应由两条信号线进行传输，但这里为使附图简化而只表示出一条信号线。另外，还包括AGC和A/D转换部。无线部20在发送动作中对来自处理部22的基带信号进行频率变换，导出无线频率的信号。这里，来自处理部22的基带信号也表示为时域信号200。无线部20将无线频率的信号输出给天线12。另外，还包括PA(Power Amplifier功率放大器)、D/A转换部。时域信号200是被转换成时域的多载波信号，是数字信号。进而，在无线部20中处理的信号形成脉冲串信号，其脉冲串格式如图3(a)-(b)所示。
处理部22在接收动作中将多个时域信号200分别转换到频域，并对频域的信号执行自适应阵列信号处理。处理部22将自适应阵列信号处理的结果作为频域信号202输出。一个频域信号202对应于从图2中的一个天线14发送出的信号。处理部22在发送动作中从调制解调部24输入作为频域的信号的频域信号202，对频域的信号执行自适应阵列信号处理。即，执行波束成形(beam forming)。另外，处理部22利用后述的修正值信号204修正自适应阵列信号处理后的信号。
修正值信号204具有按各天线12而不同的值。因此，修正值信号204包括未图示的第1修正值信号204a～第4修正值信号204d，分别对应于各个天线12。图中用一个修正值信号204代表。处理部22将修正后的信号变换到时域，作为时域信号200输出。在发送处理中应使用的天线12的个数由控制部30指定。这里，作为频域的信号的频域信号202如图1那样包含多个副载波分量。为使附图明了，频域的信号被按照副载波编号的顺序排列起来，形成串行信号。
图5表示频域的信号的结构。这里，将图1所示的副载波编号“-26”至“26”的一个组合称为“OFDM符号(symbol)”。设第“i”号的OFDM符号是按副载波编号“1”至“26”、副载波编号“-26”至“-1”的顺序排列副载波分量后的结果。另外，在第“i”号OFDM符号之前，配置第“i-1”号OMDM符号，在第“i”号OFDM符号之后，配置第“i+1”号OMDM符号。
回到图4。调制解调部24在接收处理中，对来自处理部22的频域信号202执行解调和解码。另外，解调和解码按副载波单位来进行。调制解调部24将解码后的信号输出给IF部26。另外，调制解调部24在发送处理中执行编码和调制。调制解调部24将调制后的信号作为频域信号202输出给处理部22。在发送处理时，调制方式和编码率由控制部30指定。
IF部26在接收处理中，合成来自多个调制解调部24的信号，形成一个数据流。IF部26输出数据流。另外，IF部26在发送处理中输入一个数据流，并将其分离。然后，将分离后的数据输出到多个调制解调部24。
调查部70对通信可使用的多个频道中的至少一个调查电波环境。即，执行频道检索。MIMO系统中预先规定有多个可使用的频道。调查部70在各个频道中测定由无线部20接收到的信号的强度、例如RSSI(Received Signal Strength Indicator接收信号强度指示)。另外，调查部70也可以通过使用来自无线部20以外的信号调查传输环境。由于基站装置10没有在执行测定的频道中执行通信，所以所测定的信号的强度相当于其他通信装置的干扰的强度。调查部70对多个频道执行以上测定。图6表示调查部中的调查结果的数据结构。如图所示，频道被规定为“1”至“X”，在各个频道中信号强度被测定为“Y1(dB)”那样。
回到图4。选择部72基于调查部70的调查结果，选择通信所应使用的一个频道。具体来说，选择部72选择针对多个频道的信号强度中信号强度最小的频道。这样的频道相当于来自其他通信装置的干扰的强度最小的频道。选择部72将所选择的频道的信息通知给执行部74，并经由未图示的信号线通知给控制部30。控制部30通过未图示的信号线控制无线部20等，使得利用所通知的频道执行通信。另外，调查部70和选择部72的动作在基站装置10本身启动时、或者切换当前使用的频道时被执行。另外，也可以一并执行调查部70和选择部72的动作。即，调查部70和选择部72在一个频道中测定信号的强度，并将所测定的信号强度与阈值进行比较。如果信号的强度比阈值低，则调查部70和选择部72选择该频道。此时，剩下的频道将不进行测定。因此，处理时间被缩短。若信号的强度不低于阈值，则调查部70和选择部72转移到下一个频道，执行同样的动作。
无线部20、处理部22、调制解调部24接收来自多个终端装置90的信号。信号可以是任意的，例如可以是来自终端装置90的连接请求。基站装置10抽取出信号中所包含的终端装置90的识别编号，例如抽取出MAC地址等。另外，无线部20测定信号的强度。这样，对于多个终端装置90，将识别编号和信号强度建立起对应关系。
执行部74基于针对多个终端装置90的信号强度，从多个终端装置90中选择适于执行校准的终端装置90。这里，选择信号强度最大的终端装置90。另外，执行部74可以预先识别与校准对应的终端装置90。基站装置10如后述那样与终端装置90之间收发信号，并且一边使用所收发的信号，一边执行校准。因此，信号强度相对越大，校准的精度也越高。执行部74使用在选择部72中选择的一个频道，并从多个天线12向终端装置90发送信号。这里，要发送的信号相当于前述的训练信号。另外，执行部74经由多个天线12接收来自终端装置90的训练信号，然后执行针对多个天线12的校准。
下面说明这样的校准的动作。这里，说明针对基站装置10的天线12的校准。发送方的响应如下所示。
[数式1] A(i)＝diag(α(i，1)，…，α(i，N)) α表示响应的分量，式中包含天线12的数量个α。在图4中，天线12的数量是“4”，但这里将其抽象为“N”。i用于识别装置，“1”相当于基站装置10，“2”相当于终端装置90。另外，接收方的响应如下所示。
[数式2] B(i)＝diag(β(i，1)，…，β(i，N)) β表示响应的分量，除此之外与发送方的记号相同。另外，为说明清楚，对于基站装置10和终端装置90，假设天线数量相等。用H(1→2)表示从基站装置10向终端装置90的传输路径特性的矩阵。这里，矩阵H(1→2)具有“天线12的数量×天线14的数量”个元素。另外，各元素的值为图2的h11等。进而，考虑了这样的传输路径特性、发送方的响应、接收方的响应的综合传输路径特性如下所示。
[数式3] H’(1→2)＝B(2)H(1→2)A(1) 若将其作为矩阵的元素来表示，则如下所示。
[数式4] h’(1→2)(k2k1)＝β(2，k2)h(1→2)(k2k1)α(1，k1) h’(1→2)(k2k1)相当于从基站装置10的第k1个天线12至终端装置90的第k2个天线14的综合传输路径特性。另外，这样的矩阵由终端装置90导出。此时，使用由基站装置10发送来的训练信号。另外，终端装置90在对基站装置10发送训练信号时，将所导出的综合传输路径特性的值作为数据发送。因此，执行部74从终端装置90取得以上数据。进而，处理部22基于由终端装置90发送来的训练信号，导出从终端装置90的第k2个天线14至基站装置10的第k1个天线12的综合传输路径特性。因此，执行部74也取得这样的数据。调查部70如下这样计算下行线路和上行线路的综合传输路径特性的比。
[数式5] h’(1→2)(k2k1)和h’(2→1)(k1k2)相等。进而，若将基站装置10的天线12固定为第1天线12a，则下面的关系成立。
[数式6] 两者之比如下所示。
[数式7] 这样的比表示多个天线12间的失配差异。即，导出其他天线12相对于第1天线12a的失配差异，将其作为针对各个天线12的修正值。另外，在第1天线12a相对于第1天线12a的失配中，分母和分子相等，所以值为“1”。
存储部76存储在执行部74中执行的校准的结果、即针对各个天线12的修正值。另外，校准是在选择部72所选择的一个频道中进行的，所以存储部76具有能够存储与一个频道对应的修正值的存储容量。
设定部78将修正值作为修正值信号204输出到处理部22。如前所述，修正值信号204具有各天线12的数量个分量。在图4中，具有“4”个分量。另外，如前所述，针对第1天线12a的分量的值是“1”。
这些结构，硬件方面可以由任意的计算机的CPU、存储器及其他LSI来实现，软件方面可以由载入到存储器中的具有通信功能的程序等来实现，但这里，描述软硬件相结合来实现的功能块。因此，本领域技术人员能够理解这些功能块可以仅由硬件实现，也可以仅由软件实现，或者由它们的组合等各种各样的形式来实现。
图7表示第1处理部22a的结构。第1处理部22a包括FFT(FastFourier Transform快速傅立叶变换)部40、合成部42、参考信号生成部44、接收权值向量(weight vector)计算部54、分离部46、发送权值向量计算部52、IFFT部48、前同步附加部50、修正部64。另外，合成部42包括；被统称为乘法部56的第1乘法部56a、第2乘法部56b、第4乘法部56d；以及加法部60。另外，分离部46包括被统称为乘法部58的第1乘法部58a、第2乘法部58b、第4乘法部58d。另外，修正部64包括被统称为乘法部62的第1乘法部62a、第2乘法部62b；第4修正部64d。另外，作为信号，包括被统称为修正值信号204的第1修正值信号204a、第2修正值信号204b、第4修正值信号204d。
FFT部40被输入多个时域信号200，对其分别执行傅立叶变换，导出频域的信号。如前所述，作为一个频域的信号，与副载波对应的信号按副载波编号的顺序串行排列。
乘法部56基于来自接收权值向量计算部54的接收权值向量对频域的信号附加权重，法部60将乘法部56的输出相加。这里，频域的信号是按副载波编号的顺序配置的，所以来自接收权值向量计算部54的接收权值也与之对应地配置。即，一个乘法部56被顺次输入按副载波编号顺序配置的接收权值向量。因此，加法部60按副载波单位对乘法结果进行加法运算。结果，相加后的信号如图5所示那样也按副载波编号的顺序串行排列。另外，相加后的信号是前述的频域信号202。
另外，在以下说明中，当处理对象的信号对应于频域时，处理基本上也以副载波为单位来执行。这里，为使说明简洁，说明一个副载波中的处理。因此，针对多个副载波的处理通过并行或串行地执行一个副载波中的处理来进行。
参考信号生成部44在“Legacy STS”、“Legacy LTS”、“第1MIMO-STS”、“第1MIMO-LTS”期间中，将预先存储的“Legacy STS”、“Legacy LTS”、“第1MIMO-STS”、“第1MIMO-LTS”作为参考信号输出。另外，这些期间以外，基于预先规定的阈值来判定频域信号202，将其结果作为参考信号输出。另外，判定也可以不是硬判定，而是软判定。
接收权值向量计算部54基于来自FFT部40的频域的信号、频域信号202、参考信号，导出接收权值向量。接收权值向量的导出方法可以是任意的方法，其中之一有基于LMS(Least Mean Squeare最小均方)算法的导出。另外，接收权值向量也可以通过相关处理来导出。此时，频域的信号和参考信号不仅从第1处理部22a，还通过未图示的信号线从第2处理部22b等输入。若将第1处理部22a中的频域的信号表示为x1(t)，将第2处理部22b中的频域的信号表示为x2(t)，将第1处理部22a中的参考信号表示为S 1(t)，将第2处理部22b中的参考信号表示为S2(t)，则x1(t)和x2(t)如下式所示。
[数式8] X1(t)＝h11S1(t)+h21S2(t) X2(t)＝h12S1(t)+h22S2(t) 另外，天线12和天线14的数量假定为“2”。这里，忽略噪音。第1关联矩阵R1以E作为总体(ensemble)平均，如下式所示。
[数式9] 参考信号间的第2关联矩阵R2如下式这样计算。
[数式10] 最终，通过使第2关联矩阵R2的逆矩阵与第1关联矩阵R1相乘，导出接收响应向量。
[数式11] 进而，接收权值向量计算部54根据接收响应向量计算接收权值向量。另外，所导出的接收响应向量在上述校准时被作为综合传输路径特性来使用。以下，不区别综合传输路径特性和传输路径特性，简称其为“传输路径特性”。
发送权值向量计算部52根据接收权值向量推定对频域信号202附加权重所需要的发送权值向量。发送权值向量的推定方法是任意的，作为最简单的方法，只要原样使用接收权值向量即可。或者也可以考虑由接收处理和发送处理的时间差所产生的传输环境的多普勒频率变动，基于以往的技术修正接收权值向量。这里，是将接收权值向量原样作为发送权值向量来使用的。
乘法部58基于发送权值向量对频域信号202附加权重。乘法部62对乘法部58的乘法结果乘以修正值信号204。如前所述，乘法部58的乘法结果的个数、修正值信号204的个数是天线12的个数。因此，乘法部62使乘法部58的乘法结果与修正值信号204建立对应关系地相乘。例如，第1乘法部62a将第1乘法部58a的乘法结果和第1修正值信号204a相乘。另外，IFFT部48对来自乘法部62的信号执行逆傅立叶变换，变换成时域的信号。前同步附加部50如图3(a)-(b)所示那样在脉冲串信号的开头部分附加前同步。在这里，是附加“LegacySTS”、“Legacy LTS”、“第1MIMO-STS”、“第1MIMO-LTS”。前同步附加部50将附加了前同步的信号作为时域信号200输出。另外，以上动作由图4的控制部30控制。在图7中，第1时域信号200a等被表示在两处。这些是一个方向的信号，它们对应于图4中的作为双向信号的 第1时域信号200a等。
下面说明以上结构的通信系统100的动作。图8是表示通信系统100中的校准的步骤的顺序图。基站装置10调查多个频道的电波环境(S10)。基站装置10选择一个频道(S12)。终端装置90发送信号(S14)。另外，多个终端装置90发送信号。这里，假定多个终端装置90已收到了从基站装置10发送来的信标(beacon)。基站装置10选择多个终端装置90中的一个(S16)。基站装置10向所选择的终端装置90发送询问(S18)。询问相当于确认是否可以将所选择的终端装置90用于校准的信号。
终端装置90对询问进行响应(S20)。若终端装置90不了解询问，则终端装置90可以不发送响应。基站装置10发送训练信号(S22)。终端装置90基于训练信号推定传输路径特性(S24)。终端装置90发送训练信号，并将推定的传输路径特性作为数据发送(S26)。基站装置10基于训练信号推定传输路径特性(S28)。基站装置10一边使用所推定的传输路径特性和从终端装置90接收到的传输路径特性，一边执行校准(S30)。基站装置10存储校准的结果(S32)。另外，基站装置10将校准的结果用于通信。
图9是表示基站装置10中的校准的步骤的流程图。调查部70调查多个频道的电波环境(S50)。调查部70基于调查结果选择一个频道(S52)。无线部20等接收来自多个终端装置90的信号(S54)。执行部74选择一个终端装置90(S56)。无线部20等向所选择的终端装置90发送询问(S58)。如果没有来自终端装置90的响应(S60为“否”)，则执行部74反复执行于步骤56的处理。如果有来自终端装置90的响应(S60为“是”)，则无线部20等向终端装置90发送训练信号(S62)。另外，无线部20等从终端装置90接收训练信号，并将由终端装置90推定的传输路径特性作为数据进行接收(S64)。处理部22推定传输路径特性(S66)。执行部74执行校准(S68)。存储部76存储校准的结果(S70)。另外，设定部78将校准的结果作为修正值信号204对处理部22进行设定。
根据本发明的实施例，使用从频道检索的结果中选出的一个频道来执行校准，所以能够选择多个频道中适于校准的频道。另外，由于在选择适于校准的频道后执行校准，所以能够减少校准结果中所包含的误差。另外，通过频道检索选择信号强度小的频道，所以能够将其他信号的影响较少的频道用于校准。另外，其他信号的影响较少相当于干扰的影响较小，所以能够减少干扰所导致的校准结果的误差。另外，作为频道检索要测定信号强度，由于预先具备用于测定信号强度的功能，所以能够抑制电路规模的增加。
另外，由于是基于接收到的信号从多个终端装置中选择可用于校准的终端装置，所以能够选择适于校准的终端装置，能够减少校准结果中所包含的误差。另外，由于预先执行针对多个频道的频道检索，所以能够使启动基站装置时的校准处理自动化。另外，由于预先执行针对多个频道的频道检索，所以能够使切换频道时的校准处理自动化。另外，由于使校准处理自动化，所以能够适当地执行校准处理。另外，通过适当地执行校准处理，能够抑制通信质量的下降。另外，由于只要存储一个频道中的校准结果即可，所以能够减小存储容量。
若要进一步对此进行说明，则如下这样。通常，需要按每个频道、按其中的每个载波频率来存储校准的修正值。但在本实施例中，在改变频道的时刻自动执行校准，并覆盖不同频道的校准修正值地进行存储，所以能够减小存储容量。
以上，基于实施例说明了本发明。该实施例是个例示，可以对其各结构要件和各处理过程的组合进行各种变形，本领域技术人员能够理解这些变形例也处于本发明的范围内。
在本发明的实施例中，作为电波环境的调查，调查部70测定RSSI。但不限于此，例如调查部70也可以测定预先存储的信号与接收到的信号的互相关性、接收到的信号中的已发送信号的分量与预先存储的信号的自相关性、噪声层(noise floor)，通过将测定结果与阈值相比较，来选择一个频道。另外，调查部70也可以通过将测定结果与前次的测定结果相比较来选择一个频道。另外，调查部70可以利用多个正在使用频道的终端装置90和其他基站装置10的识别编号等，选择识别编号较小的频道。根据本变形例，可以通过各种方法来测定无线信道的电波环境。即，只要能选择适于校准的频道即可。
在本发明的实施例中，说明了通信系统100使用OFDM调制方式的情况。但不限于此，通信系统100也可以使用单载波方式。通过本变形例，能够将本发明适用于各种各样的通信系统。即，只要是通过多个天线执行波束成形的通信系统即可。
在本发明的实施例中，说明了基站装置10中的校准处理。但不限于此，例如校准处理也可以在终端装置90中进行。此时的终端装置90具有与图4相同的结构。但是，调查部70调查周围所存在的基站装置10。另外，选择部72选择使用了通信所能使用的多个频道中的任一个的基站装置10。选择可以基于信号强度来进行。执行部74从多个天线14向选择部72所选择的一个基站装置10发送信号，并且通过多个天线14接收来自所选择的基站装置10的信号，由此执行对多个天线14的校准。校准处理等与实施例中的相同，故省略说明。
通过本实施例，选择使用着多个频道中的任一个的基站装置10，所以能够执行校准。
进而，若考虑实施例和变形例，则能够将本发明应用于一般的无线装置。此时，选择部72从通信可使用的多个频道中选择通信所应使用的一个频道。执行部74使用选择部72所选择的一个频道从多个天线向规定的无线装置发送信号，并且通过多个天线接收来自规定的无线装置的信号，由此执行对多个天线的校准。另外，可以是与实施例中记载的基站装置10相同的动作。调查部70对通信所能使用的多个频道中的至少一个频道调查电波环境。另外，选择部72基于调查部70中的调查结果，选择通信所应使用的一个频道。进而，执行部74使用选择部72所选择的一个频道，从多个天线向其他无线装置发送信号，并通过多个天线接收来自其他无线装置的信号，由此执行对多个天线的校准。进而，可以将实施例中记载的内容任意组合到这些结构中。这样的无线装置例如在自组织网络(ad hoc network)中被使用。根据本变形例，在从多个频道中选择通信所应使用的一个频道后执行校准，所以能够选择多个频道中适于校准的频道，能够降低校准结果中所包含的误差。
在本发明的实施例中，执行部74选择信号强度最大的终端装置90作为可用于校准的终端装置90。但不限于此，执行部74也可以导出接收到的信号的质量，将导出的信号的质量用于终端装置90的选择。例如，执行部74在一定期间内调查来自终端装置90的信号的质量，并选择其中质量最高的信号所对应的终端装置90。另外，所述一定期间可以用时间来规定，或者也可以用检测到的终端装置90的数量达到一定值的方式来规定。另外，所谓质量高，相当于信号强度高、SINR最高、EVM较小等。因此，执行部74测定这些参数中的至少一个。另外，作为其他例子，执行部74针对质量预先确定阈值，当检测到质量高于该阈值的终端装置90时，选择该终端装置90。质量如前所述。进而，作为其他例子，执行部74暂时存储进行了一次校准后的终端装置90的信号的质量，当检测到质量高于该信号的质量的终端装置90时，再选择该终端装置90。此时，可以再次执行校准。通过本变形例，能够选择可减少校准结果中所包含的误差那样的终端装置。
在本发明的实施例中，存储部76存储在一个频道中进行的校准的结果。但不限于此，例如存储部76也可以将一个频道中的校准结果与用于识别校准所使用的频道的编号建立对应关系地进行存储。此时，执行部74在下次及以后执行校准时，可以参考存储在存储部76中的校准结果和用于识别频道的编号。即，在相同频道中进行通信时，执行部74使用所存储的校准结果，由此能够跳过校准动作。或者执行部74将所存储的校准结果作为初始值，由此能够缩短校准的动作。通过本变形例，能够容易地导出校准结果。
在本发明的实施例中，执行部74根据信号的强度来选择终端装置90。但不限于此，例如执行部74也可以从CSMA/CA的观点来选择终端装置90。基站装置10通过一边改变信道一边接收信号，接收来自其他基站装置10的信标、来自终端装置90的探测请求(probe request)、数据。基于此，基站装置10掌握该信道的利用状况。例如，基站装置10选择利用较少的信道。结果，基站装置10能够选择利用较少的信道。另一方面，终端装置90基于探测请求调查周围的基站装置10对信道的利用状况。终端装置90可以将调查结果报告给基站装置10。
〔工业可利用性〕 通过本发明，能够减少校准结果中所包含的误差。
权利要求
1.一种基站装置，其特征在于，包括
调查部，其针对通信所能使用的多个频道中的至少一个调查电波环境；
选择部，其基于上述调查部的调查结果，选择通信所应使用的一个频道；以及
执行部，其使用上述选择部所选择的一个频道，从多个天线向终端装置发送信号，并通过多个天线接收来自终端装置的信号，由此执行对多个天线的校准。
2.根据权利要求1所述的基站装置，其特征在于
还包括接收部，其接收来自多个终端装置的信号，
上述执行部基于上述接收部所接收到的信号，从多个终端装置中选择可用于校准的终端装置。
3.根据权利要求2所述的基站装置，其特征在于
上述执行部导出上述接收部所接收到的信号的质量，将导出的信号的质量用于终端装置的选择。
4.根据权利要求1至3的任一项所述的基站装置，其特征在于
还包括存储校准的结果的存储部，该校准的结果是上述执行部所执行的校准的结果，且是上述选择部所选择的一个频道的校准的结果。
5.根据权利要求1至3的任一项所述的基站装置，其特征在于
还包括存储部，其将校准的结果与用于识别校准所使用的频道的编号建立对应关系地进行存储，所述校准的结果是上述执行部所执行的校准的结果，且是上述选择部所选择的一个频道的校准的结果，
上述执行部在执行校准时，参考存储在上述存储部中的校准的结果和用于识别频道的编号。
6.一种终端装置，其特征在于，包括
选择部，其选择使用了通信所能使用的多个频道中的任一个频道的基站装置；以及
执行部，其通过从多个天线向上述选择部所选择的一个基站装置发送信号，并利用多个天线接收来自上述所选择的基站装置的信号，由此执行对多个天线的校准。
7.一种无线装置，其特征在于，包括
选择部，其从通信所能使用的多个频道中选择通信所应使用的一个频道；以及
执行部，其使用上述选择部所选择的一个频道，从多个天线向规定的无线装置发送信号，并利用多个天线接收来自规定的无线装置的信号，由此执行对多个天线的校准。
8.一种无线装置，其特征在于，包括
调查部，其针对通信所能使用的多个频道中的至少一个调查电波环境；
选择部，其基于上述调查部的调查结果，选择通信所应使用的一个频道；以及
执行部，其使用上述选择部所选择的一个频道，从多个天线向其他无线装置发送信号，并通过多个天线接收来自其他无线装置的信号，由此执行对多个天线的校准。
9.一种校准方法，其特征在于
从通信所能使用的多个频道中选择通信所应使用的一个频道，使用该频道从多个天线向无线装置发送信号，并通过多个天线接收来自无线装置的信号，由此执行对多个天线的校准。
全文摘要
想要减少校准结果中所包含的误差。调查部(70)针对通信所能使用的多个频道中的至少一个调查电波环境。选择部(72)基于调查部(70)的调查结果，选择通信所应使用的一个频道。执行部(74)使用选择部(72)所选择的一个频道，从多个天线(12)向终端装置发送信号，并通过多个天线(12)接收来自终端装置的信号，由此执行对多个天线(12)的校准。
文档编号H04B7/26GK101120520SQ20068000485
公开日2008年2月6日 申请日期2006年2月10日 优先权日2005年2月15日
发明者田中靖浩, 中尾正悟 申请人:三洋电机株式会社