专利名称：无线发送装置、无线接收装置、无线通信方法及无线通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及MIMO ( Multiple Input Multiple Output:多输入多输出)系统 中的无线发送装置、无线接收装置、无线通信方法及无线通信系统，该MIMO 系统通过多根接收天线接收从多根发送天线发送来的信号。
背景技术：
近些年，在移动电话机等所代表的无线蜂窝系统中，服务形式发生多样 化，不仅要求传送语音数据，还要求传送静止图像、动画图像等大容量数据。 对此，频率利用效率高的MIMO系统的研究越来越盛行。特别是，在下一代无线蜂窝系统的标准化3GPPLTE ( 3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution:第三代合作伙伴计划长期演进)中， 要求下行链路100Mbps的尖峰率，作为实现这个要求的技术，MIMO系统的 引入正在探讨中。在MIMO系统中，作为提高传输速率的技术，有SDM ( Space Division Multiplex:空分复用)方式。SDM方式通过多根天线同时发送分别不同的信 号，在空间上进行复用。由此，相比于SISO ( Single Input Single Output:单 输入单输出)系统，能够实现发送天线数倍的传输速率。另外，在接收端需 要得到发送和接收天线之间的信道(传播路径)信息，进行信号分离处理。在3GPPLTE中，基本上采用基站具有两根天线，移动台具有两根天线 的结构(2x2)，但基站比移动台具有更多的天线也是可能的，因此基站具有 四根天线，而移动台具有两根天线的结构(4x2)也在探讨中。通过将4x2 的天线结构和闭环控制进行组合，能够实现比2x2的天线结构更高的传输速 率。作为将闭环控制組合到4x2的天线结构的MIMO系统中的技术，例如， 专利文献l等所公开的固有模式传输为一般所知。固有模式传输，如图l所 示，在发送和4妄收两端进行基于加权乘法的波束成形。这个加4又值，在接收 端，通过对由信道估计值构成的信道矩阵的相关矩阵进行特征值分解而推导出，该信道估计值是基于导频码元估计出来的。另外，发送加权值通过反馈 回路反馈回发送端。专利文献1:日本专利特表2003-528527号公报非专利文献1: 「MIMO通信、:/7x厶0構築法」、卜y^:y7。7i^于一亍年 外、2004年7月
发明内容
发明要解决的课题然而，上述的固有模式传输存在如下问题，即随着信道相关(又称为衰 落相关或空间相关)增大，信道容量降低，得不到足够的传输速率。另外， 因为需要向发送端反馈加权值，所以存在与开环系统相比运算量及反馈量增 大的问题。如以图1所示的4x2MIMO的固有模式传输为例具体地说明，则随着信 道相关增大，两个特征值(第一特征值及第二特征值)中的第二特征值的值 变小，因此第二个流的接收质量恶化。其结果，导致信道容量恶化。非专利文献l中，示出了信道相关和信道容量损失之间的关系，并示出 了当信道相关为0.76时，SNR ( Signal to Noise Ratio:信噪比)为10dB,发 生大约20%的信道容量损失。本发明的目的在于提供一种无线发送装置、无线接收装置、无线通信方 法及无线通信系统，即使在信道相关大的情形下，也改善信道容量及反馈量。用于解决课题的手段本发明的无线发送装置，包括多根发送天线；变换单元，将发送信号 变换为多个序列；发送控制单元，将多个序列的所述发送信号按每个序列进 行复制；延迟处理单元，对复制出的所述发送信号施加循环延迟处理；以及 发送单元，从所述各发送天线发送作为复制源的所述发送信号，及施加了循 环延迟处理的所述发送信号的各信号。本发明的无线接收装置，包括信道估计单元，利用从作为通信对方的 发送装置发送来的导频，进行信道估计；以及天线对决定单元，决定利用信 道估计值算出的信道相关为最高的发送天线的对，将表示所决定的天线对的 对信息反^t到所述发送装置。发明的效果根据本发明，即使在信道相关较大时，也能够改善信道容量及反馈量。
图1为表示4x2MIMO中的固有模式传输的概念2为表示本发明的实施方式1的发送装置的结构的方框3为表示天线对的组合的表图4为表示图2所示的天线对控制单元内部的控制开关的连接例的图 图5为表示用来说明通过图2所示的延迟处理单元的循环样本延迟处理的6为表示本发明的实施方式1的接收装置的结构的方框图 图7为表示图6所示的延迟移位量运算单元的内部结构的方框图 图8为表示在发送和接收天线之间形成的信道的图 图9为表示评价函数j (a, t2)的一例的IO为表示图2所示的发送装置与图6所示的接收装置之间的通信步骤 的时序11为表示本发明的实施方式2的发送装置的结构的方框图 图12为表示本发明的实施方式2的接收装置的结构的方框图 图13为表示图12所示的天线对决定单元中的天线对决定步骤的流程图 图14为表示图ll所示的发送装置与图12所示的接收装置之间的通信步 骤的时序15为表示本发明的实施方式3的发送装置的结构的方框图 图16为表示本发明的实施方式3的接收装置的结构的方框图 图17为表示信道估计信息与指示符之间的关系的表格 图18为表示天线对决定单元中的天线对决定步骤的流程图 图19为表示图15所示的发送装置与图16所示的接收装置之间的通信步 骤的时序20为表示本发明的实施方式4的发送装置的结构的方框图 图21为表示本发明的实施方式4的发送装置与接收装置之间的通信步骤 的时序22为用来说明循环样本延迟分集与SDM的组合方法的图具体实施方式
以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。另外，在实施方式中，设想发送装置具有四根天线，接收装置具有两根天线的4x2MIMO系统而进 行说明。但是，在实施方式中，对具有相同功能的结构，赋予相同的符号， 并省略i兌明。(实施方式1 )图2为表示本发明的实施方式1的发送装置100的结构的方框图。在此 图中，S/P ( Serial/Parallel:串/并)变换单元101将输入的发送数据从串行信 号变换为两个序列的并行信号，将各序列的发送数据输出到调制单元102-1、102- 2。调制单元102-1 、 102-2对从S/P变换单元101输出的发送数据施加调制 处理，将调制信号分别输出到对应的IFFT (Inverse Fast Fourier Transform: 快速傅立叶逆变换)单元103-1、 103-2。IFFT单元103-1、 103-2对从调制单元102-1、 102-2输出的调制信号施加 IFFT处理，从频域信号变换为时域信号，形成OFDM信号。OFDM信号分 别被输出到对应的发送控制单元104-1、 104-2。发送控制单元104-1、 104-2从后述的接收装置200得到指示4x2MIMO 传输或2x2MIMO传输的控制信息。得到的控制信息指示2x2MIMO传输时， 将从IFFT单元103-1、 103-2输出的OFDM信号原样输出到天线对控制单元 107。另外，得到的控制信息指示4x2MIMO传输时，将从IFFT单元103-1、103- 2输出的OFDM信号进行复制，而将两个相同的OFDM信号中的一个输 出到天线对控制单元107，将另一个分别输出到对应的延迟处理单元105-1、 105-2。延迟处理单元105-1、 105-2从后述的接收装置200得到延迟移位量，基 于得到的延迟移位量，对/人发送控制单元104-1、 104-2输出的OFDM信号进 行循环样本延迟。进行了循环样本延迟的OFDM信号被输出到天线对控制单 元107。另外，关于延迟处理单元105-1、 105-2，在后再进行详细描述。天线对决定单元106 ^v后述的^l妄收装置200得到指示4x2MIMO传输或 2x2MIMO传输的控制信息。得到的控制信息指示2x2MIMO传输时，将指定 事先定好的两根天线的对信息输出到天线对控制单元107。另外，得到的控制信息指示4x2MIMO传输时，从事先准备好的天线的组合(参照图3)中选择信道相关最高的天线对，将对信息输出到天线对控制单元107，并发送到接收装置200。另外，在图3中，Txl至Tx4分别对 应于天线109-1至109-4,而指示符0至5相当于对信息。由于在发送装置100中，天线109-1至109-4的设置状态为已知，因此能 够求这四根天线中任意两根天线的天线间距离。 一般，两根天线的天线间距 离越短，该天线对的信道相关越高。因此，为了选择信道相关最高的天线对， 分别求指示符0至5中两个天线对的天线间距离，并选择其合计为最小的指 示符作为对信息。另外，由于设想在信道相关高的状态下利用循环样本延迟 分集，因此可以认为(TxA, TxB) = (TxB， TxA)。天线对控制单元107基于从天线对决定单元106输出的对信息，将从发 送控制单元104-1、 104-2输出的OFDM信号及，当从延迟处理单元105-1 、 105-2有OFDM信号输出时的，进行了循环样本延迟的OFDM信号分配给各 天线109-1至109-4。天线对控制单元107比如也可以用控制开关来实现，该 控制开关切换输入端和输出端之间的连接。此时，如果输入图3所示的指示 符2,则成为如图4所示的连接状态，可以将各OFDM信号分配给被指示的 天线。各OFDM信号被分别输出到对应于被分配的天线的发送RF单元108-1 至108-4。发送RF单元108-1至108-4对从天线对控制单元107输出的OFDM信 号施加D/A变换、上变频等预定的无线发送处理，将施加了无线发送处理的 信号通过对应的天线109-1至109-4分别发送到接收装置200。接着，详细说明上述延迟处理单元105-1、 105-2。首先，设第i个OFDM 码元为Xi(n)(但，0芸n当N-l (N: FFT点数))，设进行了循环样本延迟的 OFDM码元为Zi ( n),并设从接收装置200得到的延迟移位量为t，则下面的 公式(1 )成立。A(") = A("-Ow. . . ( i )这里，(n)N表示nmodN,比如，(n-d) N=n+N-d。但，0巨d^N-l。图 5示出了Wli殳N-lO、 x=3时的循环样本延迟处理的情形。如图5所示，提取Xi ( 0 )、 Xj ( 1 )、 & ( 2 )，并将这三个样本附加到Xi ( 9 )。 即，从OFDM码元的开头提取t个样本，将提取的t个样本附加到OFDM码 元的最末尾。这里，在OFDM码元中，时域上的循环延迟等价于频域上的相位旋转，设Xi (n)及Zi (n)的傅立叶变换分别为Xi (f)及Zi (f)，则它们之间有以 下的关系成立。Z,(/)^,(/)exp(-何r/A0.…(2 )图6为表示本发明的实施方式1的接收装置200的结构的方框图。在此 图中，接收RF单元202-1、 202-2通过对应的天线201-1、 201-2分别接收从 图2所示的发送装置IOO发送来的信号，并对接收到的信号施加下变频等预 定的无线接收处理，从接收信号提取导频信号。接收RF单元202-1、 202-2 将施加了无线接收处理的接收信号中的数据信号输出到信号分离单元206, 将提取的导频信号输出到信道估计单元203。信道估计单元203基于从接收RF单元202-1 、 202-2输出的导频信号进 行信道估计，将信道估计信息输出到信道相关检测单元204、延迟移位量运 算单元205及信号分离单元206。信道相关检测单元204利用从信道估计单元203输出的信道估计信息计 算出信道相关值，并检测算出的信道相关值是否超过预定的阈值。当信道相 关值超过预定的阈值时，生成用于指示4x2MIMO传输的控制信息，当信道 相关值为预定的阈值以下时，生成用于指示2x2MIMO传输的控制信息。所 生成的控制信息纟皮发送到图2所示的发送装置100。延迟移位量运算单元205从图2所示的发送装置100得到对信息，基于 这个对信息及从信道估计单元203输出的信道估计信息，计算各个流的延迟 移位量。算出的延迟移位量被反馈到发送装置100。另外，关于延迟移位量 运算单元205,在后再进行详细描述。信号分离单元206利用/人信道估计单元203输出的信道估计信息，对从 接收RF单元202-1 、 202-2输出的接收信号施加Zero Forcing(迫零)或MMSE (Minimum Mean Square Error:最小均方误差)处理，分离成各个流。被分 离的信号按每个流被输出到FFT单元207-1 、 207-2。FFT单元207-1、 207-2对从信号分离单元206输出的信号施加FFT ( Fast Fourier Transform:快速傅立叶变换)处理，从时域的信号变换为频域的信号。 解调单元208-1、 208-2对从对应的FFT单元207-1、 207-2分别输出的信号进 行解调，P/S ( Parallel/Serial:并/串)变换单元209通过将解调出的两个序列 的并行信号变换为 一个序列的串行信号，得到接收数据。图7为表示图6所示的延迟移位量运算单元205的内部结构的方框图。在此图中，合成信道矩阵生成单元251基于/人发送装置100得到的对信息， 利用从信道估计单元203输出的信道估计信息生成包含所求的两个延迟移位 量的2x2的合成信道矩阵，将生成的合成信道矩阵输出到矩阵式运算单元 252。这里，为了方便起见，设发送装置100的天线109-1至109-4分别为Txl 至Tx4，设接收装置200的天线201-1、 201-2分别为Rxl、 Rx2,则在各天线 之间形成的信道为如图8所示。即，设Txl与Rxl之间形成的信道为h ， Txl与Rx2之间形成的信道为h21。同样地，设Tx2与Rxl之间形成的信道为 h12, Tx2与Rx2之间形成的信道为h22。又，设Tx3与Rxl之间形成的信道 为h13, Tx3与Rx2之间形成的信道为h23。并设Tx4与Rxl之间形成的信道 为1114, Tx4与Rx2之间形成的信道为h24。此时，时域上的信道估计信息可 以表示为如下的公式(3)。<formula>formula see original document page 10</formula> . . (3 )另外，在上面的公式(3)中，省略了表示OFDM码元号码的下标i。 又，频域上的信道估计信息可以表示为如下的公式(4)。 仏2(/)仏4' h(/)仏",)仏这里，Hy ( f) (i=l至2, j=l至4 )表示信道估计信息的各要素hij ( n ) 0=1至2, j^至4)的傅立叶变换。当设两个延迟移位量为则基于图3所示的天线对的组合生成的2x2 的合成信道矩阵Hc。w (n)分别表示如下。 (1)当指示符为0时，<formula>formula see original document page 10</formula>(2)当指示符为1时，<formula>formula see original document page 10</formula>(3)当指示符为2时，
(4)当指示符为3时，<formula>formula see original document page 10</formula>(6 )(7 )<formula>formula see original document page 11</formula>矩阵式运算单元252利用从合成信道矩阵生成单元251输出的合成信道矩阵计算信道矩阵式。々支设所求的信道矩阵式为det{He。mb (f) }，并利用在指示符0的情形下，合成信道矩阵生成单元251中生成的合成信道矩阵，贝'J具体的计算方法可用下面的公式(ll)表示。&扭画6(/)}"//11(/)+//12(/>-顺1^(/)+〃24(/y萍"1—{//13(/)+楊-,,2i(/)+//22(/"w}-…U l )算出的信道矩阵式被输出到延迟移位量计算单元253。 延迟移位量计算单元253以从矩阵式运算单元252输出信道矩阵式作为评价函数，计算使该评价函数为最大的延迟移位量。这里，设评价函数为J t2),则j(n， t2)为将信道矩阵式在OFDM码元的所有副载波上进行相加而得的值，因此可如下表示。R w,23(/)+^W2/A1- (12)设OFDM码元的循环前缀长为LCP，则从LCP+1至FFT点数N为止的其 间，上式(12)的评价函数J T2)为最大时的Tp T2即为所求的延迟移位量。求得的延迟移位量被反馈到发送装置100。并且，在上式(ll)、 (12)中，虽然作为例子示出了指示符O的情形， 但即使是其他的指示符也同样可以进行计算。图9示出了评价函数J (t,， t2)的一个例子。现在，设所求的延迟移位量分别为一p、、 TQPT2， ^pt2的推导则归结为两个变量函数的最大值问题。因此，如下所示通过求解公式可以求出i;Opt,、 tott2，所述公式是将用t,、T2分别对评价函数J (Tp "C2)进行了偏微分的值设为0而得到的。<formula>formula see original document page 12</formula>接着，利用图IO来说明图2所示的发送装置100与图6所示的接收装置 200之间的通信步骤。在图10中，在步骤ST401，接收装置200的信道相关 检测单元204判定利用信道估计信息算出的信道相关值超过预定的阈值，在 步骤ST402，从信道相关4企测单元204将指示4x2MIMO传输的控制信号发 送到发送装置100。在ST403,发送装置100的天线对决定单元106基于从接收装置200发 送来的控制信号，决定用于4x2MIMO传输的天线的组合，在ST404，从天 线对决定单元106发送对信息到接收装置200，同时从四根天线发送导频信 号。在ST405,接收装置200的信道估计单元203利用从发送装置100发送 来的导频信号进行信道估计，在ST406,延迟移位量运算单元205利用从发 送装置100发送来的对信息及信道估计信息计算延迟移位量。在ST407,从延迟移位量运算单元205将延迟移位量反馈到发送装置100， 在ST408，发送装置100利用从接收装置200反馈来的延迟移位量，对循环 样本延迟分集和SDM进行组合，发送数据到接收装置200。这样通过利用算出的延迟移位量通过循环样本延迟分集进行发送，而在 接收装置200中进行信道的合成，能够产生频率选择性。由此，能够降低接 收信道的信道相关。这样根据实施方式l,当因为信道相关高而进行4x2MIMO传输时，在发 送装置中决定利用哪一个天线对的组合，并利用表示天线对的组合的对信息 及信道估计信息，生成2x2的合成信道矩阵，利用以此合成信道矩阵的矩阵 式作为评价函数而算出的延迟移位量，对两对中的每一对施加循环样本延迟， 并将循环样本延迟分集发送和SDM进行组合来发送，由此，即使在信道相关 高时，也能够产生频率选择性，降低信道相关，所以能够改善信道容量。另 外，与反馈加权值的固有模式传输相比，可以改善反馈量。 (实施方式2)图11为表示本发明的实施方式2的发送装置500的结构的方框图。图11 与图2的不同点在于，删除了天线对决定单元106,将延迟处理单元105-1、 105-2分别变更为了延迟处理单元501-1、 501-2,并将天线对控制单元107变更为了天线对控制单元502。在图11中，延迟处理单元501-1、 501-2事先设定有延迟移位量，对从对 应的发送控制单元104-1、 104-2输出的OFDM信号进行循环样本延迟。事先 设定的延迟移位量为超过CP ( Cyclic Prefix:循环前缀)长度LCP的样本时间 即可。进行了循环样本延迟的OFDM信号被输出到天线对控制单元502。天线对控制单元502从后述的接收装置600得到对信息，并基于得到的 对信息，将从发送控制单元104-1、 104-2输出的OFDM信号，以及当从延迟 处理单元501-1 、 501-2有OFDM信号输出时的，进行了循环样本延迟的OFDM 信号分配给各天线109-1至109-4。图12为表示本发明的实施方式2的接收装置600的结构的方框图。图 12与图6的不同点在于，增加了天线对决定单元601。在图12中，天线对决 定单元601基于事先设定好的延迟移位量及从信道估计单元203输出的信道 估计信息，按每根天线生成合成信道矩阵。然后决定所生成的合成信道矩阵 的矩阵式为最大的天线对，将表示所决定的天线对的对信息反馈到图11所示 的发送装置500。另外，对信息可以用少量的比特数来表示，例如，图3所示的天线对数， 则可控制在三比特的程度。从而能够减少反馈量，能够改善信道容量。图13为表示图12所示的天线对决定单元601中的天线对决定步骤的流 程图。在此图中，在ST701，设定指示符1=0,在ST702,生成合成信道矩阵 H(1)圆b ( f )。在ST703,利用H"'画b(f)和延迟移位量推导出评价函数J，在ST7(M， 判定是否为i=5。如果判定为i=5，则转到ST706,如果判定不为i=5,则转到 ST705。在ST705，增加i，再次重复进行ST702至ST704的处理，直到在ST704 判定为i=5。在ST706，在对i=0至5的各指示符所表示的天线对进行了推导的评价 函数J中，将J为最大时的指示符决定为天线对信息。接着，利用图14来说明图11所示的发送装置500与图12所示的接收装 置600之间的通信步骤。在图14中，在ST801,接收装置600的信道相关检 测单元204，判定出利用信道估计信息算出的信道相关值超过预定的阈值， 在ST802， /人信道相关4全测单元204将指示4x2MIMO传输的控制信号发送到发送装置500。在ST803，发送装置500从四根天线发送导频，在ST804，接收装置600 的信道估计单元203利用从发送装置500发送来的导频进行信道估计。在ST805,天线对决定单元601利用事先设定好的延迟移位量和信道估 计信息，来决定天线对，在ST806,从天线对决定单元601将对信息反馈到 发送装置500。在ST807,发送装置500利用从接收装置600反馈来的对信息及事先设 定好的延迟移位量，对循环样本延迟分集和SDM进行组合，向接收装置600 发送数据。这样根据实施方式2，事先设定好延迟移位量，在接收装置中，关于天 线对的所有组合，利用延迟移位量和信道估计信息生成合成信道矩阵，以生 成的合成信道矩阵的矩阵式作为评价函数，将表示评价函数为最大时的天线 对的对信息反馈到发送装置。由此，能够减少反馈量，能够改善信道容量。另外，在本实施方式中，虽然假设发送装置500和接收装置600分别事 先设定有延迟移位量而进行了说明，但也可以只在发送装置500中设定延迟 移位量，发送装置500连同导频一起将延迟移位量通知给接收装置600。 (实施方式3 )图15为表示本发明的实施方式3的发送装置900的结构的方框图。图 15与图2的不同点在于，删除了天线对决定单元106，并将天线对控制单元 107变更为了天线对控制单元卯l。在图15中，天线对控制单元901从后述的接收装置1000得到对信息， 基于得到的对信息，将,人发送控制单元104-1、 104-2输出的OFDM信号，以 及当/人延迟处理单元501-1、 502-2有OFDM信号输出时的，进行了循环样本 延迟的OFDM信号分配给各天线109-1至109-4。图16为表示本发明的实施方式3的接收装置IOOO的结构的方框图。图 16与图6的不同点在于，增加了天线对决定单元1001及延迟移位量运算单 元1002。在图16中，天线对决定单元1001利用从信道估计单元203输出的信道 估计信息，算出信道相关值，决定信道相关值为最大的天线对。设信道相关 值为p，则可用下面的公式(14)表示。14<formula>formula see original document page 15</formula>… (14)在上面的公式(14)中，E[]表示总体(emsemble)平均，hxy表示 如公式(3)所示的信道估计信息的各要素。天线对决定单元1001备有如图 17所示的用于计算信道相关值p的信道估计信息(hij、 hxy)与指示符之间的 对应关系。即，天线对决定单元1001基于图17的表格决定对应于信道估计 信息的组合的指示符，该组合是所算出的信道相关值p为最大时的信道估计 信息的组合。所决定的指示符被反馈到发送装置900。另外，图17所示的指 示符与图3所示的指示符相同。延迟移位量运算单元1002基于从天线对决定单元1001输出的对信息及 从信道估计单元203输出的信道估计信息，计算各个流的延迟移位量。算出 的延迟移位量被反馈到发送装置卯0。图18为表示天线对决定单元1001中的天线对决定步骤的流程图。在此 图中，在STllOl,设定指示符i二O，在ST1102，算出信道相关值p。在ST1103,判定是否为卜5。如果判定为1=5，则转到ST1105，如果判 定不为i=5，则转到ST1104。在ST1104，增加i，再次重复进行ST1102、ST1103的处理，直到在ST1103 判定为—5。在ST1105，在对i=0至5的各指示符所表示的天线对进行了推导的信道 相关值p中，将p为最大时的指示符决定为天线对信息。接着，利用图19来说明图15所示的发送装置900与图16所示的接收装 置IOOO之间的通信步骤。在图19中，在ST1201，接收装置1000的信道相 关4企测单元204，判定出利用信道估计信息算出的信道相关值超过预定的阈 值，在ST1202，从信道相关检测单元204将指示4x2MIMO传输的控制信号 发送到发送装置900。在ST1203，发送装置900从四根天线发送导频，在ST1204，接收装置 1000的信道估计单元203利用从发送装置900发送来的导频进行信道估计。在ST1205，天线对决定单元1001基于利用信道估计信息算出的信道相 关值p来决定天线对，在ST1206,延迟移位量运算单元1002，利用在ST1205 决定的对信息及信道估计信息，生成2x2的合成信道矩阵。然后，以生成的 合成信道矩阵作为评价函数，算出使评价函数为最大的延迟移位量。在ST1207, ^人天线对决定单元1001将天线对信息，而/人延迟移位量运 算单元1002将延迟移位量反馈到发送装置900，在ST1208，发送装置900 利用从接收装置1000反馈来的对信息及事先设定好的延迟移位量，对循环样 本延迟分集和SDM进行组合，向接收装置1000发送数据。这样根据实施方式3，在接收装置中，决定信道相关值为最大时的天线 对，基于决定的天线对，利用信道估计信息生成合成信道矩阵，以生成的合 成信道矩阵的矩阵式作为评价函数，算出评价函数为最大时的延迟移位量， 将表示天线对的对信息和延迟移位量反馈到发送装置。由此，能够产生频率 选择性，降低信道相关，因此能够改善信道容量。又，能够减少反馈量，能 够改善信道容量。 (实施方式4)图20为表示本发明的实施方式4的发送装置1300的结构的方框图。图 20与图2的不同点在于，将延迟处理单元105-1、 105-2分别变更为了延迟处 理单元1301-1、 1301-2。延迟处理单元1301-1、 1301-2事先设定有延迟移位量，对从发送控制单 元104-1、 104-2输出的OFDM信号进行循环样本延迟。事先设定的延迟移位 量则为超过CP长度Lcp的样本时间即可。进行了循环样本延迟的OFDM信 号输出到天线对控制单元107。另外，本实施方式4的接收装置的结构只在删除了延迟移位量运算单元 205这一点上与实施方式1的图6所示的结构不同，所以援引图6，而省略其 i羊细i兌明。图21为表示本图20所示的发送装置1300与本发明的实施方式4的接收 装置之间的通信步骤的时序图。在此图中，在ST1401，接收装置的信道相关 检测单元204,判定出利用信道估计信息算出的信道相关值超过预定的阈值， 在ST1402,从信道相关4企测单元204将指示4x2MIMO传输的控制信号发送 到发送装置1300。在ST1403,发送装置1300的天线对决定单元106基于从接收装置发送 来的控制信号，决定天线对，在ST1404，发送装置1300利用对信息及事先 设定的延迟移位量，对循环样本延迟分集和SDM进行组合，向接收装置发送 数据。这样根据实施方式4，通过在发送装置进行延迟移位量的计算及天线对的决定，能够减少从接收装置反馈的信息量，能够改善信道容量。 以上，对各实施方式进行了说明。另外，在以上各实施方式中，虽然设想发送装置具有四根天线，接收装置具有两根天线的4x2MIMO系统而进行了说明，但本发明并不限于此，发 送装置也可以比接收装置具有更多的天线。又，在以上各实施方式中，虽然选择了信道相关为最高时的天线对而进 行了说明，但本发明并不限于此，也可以随机地选4奪天线对，或固定天线对。又，在以上各实施方式中，虽然以对两个序列的OFDM信号分别进行循 环样本延迟分集，并与SDM组合的情形为例进行了说明，但本发明并不限于 此，也可以如图22所示，对于进行SDM发送的一个序列，即从发送天线Txl 发送的OFDM数据码元Xl不进行循环样本延迟分集而发送，而只对于另 一序 列，即/人发送天线Tx2发送的OFDM数据码元x2、从发送天线Tx3发送的 OFDM数据码元X2及,人发送天线Tx4发送的OFDM数据码元x2适用循环样 本延迟分集。此时，通过在延迟处理单元中对于从发送天线Tx3发送的OFDM 数据码元x2及从发送天线Tx4发送的OFDM数据码元x2赋予分别不同的延 迟移位量，使得从发送天线Tx2至发送天线Tx4发送的OFDM数据码元x2 在接收端纟皮合成，从而实现循环样本延迟分集。在上述各实施方式中，虽然以用硬件构成本发明的情形为例进行了说明， 但本发明也可以用软件实现。另外，用来说明上述各实施方式的各功能模块，典型地由集成电路LSI (大规;漠集成电路)来实现。这些功能块既可以分别实行单芯片化，也可以 包括其中一部分或者全部而实行单芯片化。这里，虽然称作LSI，但根据集成度的不同也可以称为IC (集成电路)、系统LSI (系统大规模集成电路)、 超大LSI (超大规模集成电路)、极大LSI (极大规模集成电路)。又，集成电路化的技术不仅限于LSI,也可以使用专用电路或通用处理 器来实现。也可以利用制造LSI后能够编程的FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)，或可以利用能够将LSI内部的电路块连接或设定 重新配置的可重构处理器(Reconfigurable Processor )。再有，如果随着半导体技术的进步或者其他技术的派生，出现了替换LSI 集成电路的技术，当然，也可以利用该技术来实现功能块的集成化。也有应 用生物工程学技术等的可能性。本说明书基于2005年11月4日申请的日本专利申请特愿第2005 -321562号。该内容全部包含于此。 工业实用性本发明的无线发送装置、无线接收装置、无线通信方法及无线通信系统 比如可以适用于发送端的天线数量比接收端的天线数量更多的MIMO通信系统。
权利要求
1. 一种无线发送装置，包括多根发送天线；变换单元，将发送信号变换为多个序列；发送控制单元，对多个序列的所述发送信号按每个序列进行复制；延迟处理单元，对复制出的所述发送信号施加循环延迟处理；以及发送单元，从所述各发送天线发送作为复制源的所述发送信号、以及施加了循环延迟处理的所述发送信号的各信号。
2、 如权利要求1所述的无线发送装置，其中，还包括 天线对决定单元，将信道相关高的发送天线的对决定为按每个序列发送作为复制源的所述发送信号、以及施加了循环延迟处理的所述发送信号的各 信号的发送天线的对。
3、 如权利要求1所述的无线发送装置，其中，所述发送单元基于表示发送天线的对的信息，从所述各发送天线发送作 为复制源的所述发送信号、及施加了循环延迟处理的所述发送信号的各信号， 所述发送天线的对是在作为通信对方的接收装置中所决定的。
4、 如权利要求1所述的无线发送装置，其中，所述延迟处理单元施行在作为通信对方的接收装置中所算出的延迟移位 量的循环延迟处理。
5、 如权利要求1所述的无线发送装置，其中，所述延迟处理单元施行比循环前缀长度长的延迟移位量的循环延迟处理。
6、 一种无线接收装置，包括信道估计单元，利用从作为通信对方的发送装置发送来的导频，进行信 道估计；以及天线对决定单元，决定利用信道估计值算出的信道相关为最高的发送天 线的对，将表示所决定的天线对的对信息反^t到所述发送装置。
7、 如权利要求6所述的无线接收装置，还包括，延迟移位量运算单元，基于所述天线对信息，计算由所述信道估计值构 成的信道矩阵的矩阵式，利用算出的矩阵式求延迟移位量，将求出的延迟移位量反馈到所述发送装置。
8、 如权利要求7所述的无线接收装置，其中，所述延迟移位量运算单元包括合成信道矩阵生成单元，基于所述天线对信息，利用所述信道估计值生成合成信道的信道矩阵；矩阵式计算单元，利用所述合成信道的矩阵计算信道矩阵式；以及 延迟移位量计算单元，以所述信道矩阵式为评价函数，计算使所述评价函数为最大的延迟移位量。
9、 一种无线通信方法，包括发送控制步骤，将多个序列的所述发送信号按每个序列进行复制； 延迟处理步骤，对复制出的所述发送信号施加循环延迟处理； 发送步骤，从多个中的各发送天线分别发送作为复制源的所述发送信号、 以及施加了循环延迟处理的所述发送信号的各信号。
10、 一种无线通信系统，包括接收装置及发送装置，其中， 所述接收装置包括多根接收天线；信道估计单元，利用从作为通信对方的发送装置发送来的导频，进行信 道估计；以及延迟移位量运算单元，基于表示发送天线的对的天线对信息，计算由信 道估计值构成的信道矩阵的矩阵式，利用算出的矩阵式求延迟移位量，将求 出的延迟移位量反馈到所述发送装置，所述发送天线的对为利用所述信道估 计值算出的信道相关为最高的发送天线的对；所述发送装置包括比所述接收天线数量多的多根发送天线；变换单元，将发送信号变换为多个序列；发送控制单元，对多个序列的所述发送信号按每个序列进行复制；延迟处理单元，对复制出的所述发送信号施加从所述接收装置反馈来的 延迟移位量的循环延迟处理；以及发送单元，基于所述对信息，从所述各发 送天线向所述接收装置发送作为复制源的所述发送信号、以及施加了循环延 迟处理的所述发送信号的各信号。
全文摘要
公开了无线发送装置、无线接收装置、无线通信方法、及无线通信系统，即使在信道相关大的情形下，也改善信道容量及反馈量。在步骤ST401，接收装置(200)检测出信道相关值超过预定的阈值，在步骤ST402，向发送装置(100)指示4×2MIMO传输。在ST403，发送装置(100)决定信道相关最高的天线对。在ST406，接收装置(200)基于对信息，利用由信道估计值构成的信道矩阵计算延迟移位量，在ST407，将延迟移位量反馈到发送装置(100)。在ST408，发送装置(100)利用对信息及延迟移位量，对SDM和循环样本延迟分集进行组合而发送数据。
文档编号H04B7/04GK101283536SQ20068003772
公开日2008年10月8日 申请日期2006年11月2日 优先权日2005年11月4日
发明者三好宪一, 今井友裕, 星野正幸, 汤田泰明 申请人:松下电器产业株式会社