基站装置及无线通信方法

专利名称：基站装置及无线通信方法
技术领域：
本发明涉及使用空分多址及空分复用传输的无线通信系统，特别涉及在对应空分 复用传输的移动站和未对应的移动站混在通信区域内时，根据传输环境或通信量状态等， 对空分多址及空分复用传输的同时或者哪一方的适用可能性进行判定和适用的无线通信 系统、无线通信方法及其装置。
背景技术：
近年来，对无线通信的大容量化、高速化的要求提高，对提高有限频率资源有效利 用率的方法的研究较广泛，作为其中的一个方法，利用空间区域的方法受到关注。空间区域 利用技术之一是自适应阵列天线(自适应天线)，通过根据乘算接收信号的加权系数(以下 称“权重”)调整振幅和相位，可以加强接收从所希望方向到来的信号，抑制干扰波方向，由 此可以改善系统的通信容量。另外，作为利用空间区域的其他技术，有通过利用在传输路中的空间的正交性， 使用同一时刻、同一频率、同一编码的物理信道，将不同的数据序列，(1)传输给不同的 移动站的空分多址(以下称“SDMA”。但是，SDAM是Space Division Multiple Access 的略称)技术，⑵有传输给相同的移动站的空分复用(以下称“SDM”。但是，SDM是 Space DivisionMultiplex的略称)技术。SDMA技术，在特开2002-261670号公报或文献 T. Ohgane et al,“A study on a channel allocation scheme with an adaptive array in SDMA, " (IEEE 47th VTC, Page (s) =725-729 vol.2 1997)已信息公开，如果移动站间的 空间相关系数比规定值低，那么SDMA是可能的，可以改善无线通信系统的效率、同时用户 收容数。另一方面，SDM技术，在特表 2001-505723 号公报或文献 G. J. Foschini, "Layered space-time architecture for wireless communication in a fading environment when using multi-element antennas, "(Bell Labs Tech. J,pp. 41-59,Autumn 1996)中己/[言；窗、 公开，发射机及接收机都具有多个天线元件，在天线间的接收信号的相关性低的传输环境 下可以实现SDM传输。这时候，从发射机具有的多个天线，对每个天线元件，使用同一时刻、 同一频率、同一编码的物理信息发送不同数据序列，在接收机一侧，从接收机具有的多个天 线的接收信号中，根据不同的数据序列分离接收。由此，通过使用多个空分复用信道，可以 不用多值调制达到高速化。当进行SDM传输时，在充分的S/N(信噪比)条件下的收发机间 存在多数散乱体的环境下，在发射机和接收机具有同数的天线的基础上，可以与天线数成 比例地扩大通信容量。但是，在现有的SDM技术中，因为最大的空分复用数在发送一侧及接收一侧的天 线数少的一方受限制，所以当收发的天线数存在偏差时，有时不能根据传输环境有效利用空分复用。特别是在基站一侧，因为可以比移动站多设置天线元件数，所以在从基站向移动 站发送时，发生基站一侧的空间自由度产生余力的情况。另外，为了使SDM与移动站对应， 需要多个天线、多个发送系或接收系、用于分离空分复用的信号的信号处理部，从而导致高 成本。为此，考虑到与SDM未对应的移动站也混在通信区域内的情况，需要在空分复用对应 的移动站与未对应的移动站混在情况下的空分多址方法。另外，当进行SDMA时，通常使用 基于指向性波束的空分。进而在此基础上当进行SDM时，因为波束间的空间相关性变高，所 以一般情况下成为不适合SDM的传输条件。

发明内容
本发明的无线通信系统，其特征在于，在具有多个天线能够自适应地改变指向性 的基站、与空分复用传输对应的空分复用对应移动站、和未对应空分复用传输的空分复用 未对应移动站混在通信区域内的环境下，使用规定的空分复用传输评价基准及空分多址评 价基准，同时进行空分复用传输和空分多址。另外，本发明涉及的无线通信系统，具有与空分复用传输对应的空分复用对应移 动站；与空分复用传输未对应的空分复用未对应移动站；和基站，该基站包括对于向分配 给通信区域内的空分复用传输的空分复用对应移动站进行空分复用传输的发送数据序列， 进行提高进行所述空分复用传输的传输路的正交性的权重处理的部分空间正交化单元；对 于对分配给通信区域内的空分多址的空分多址移动站的发送数据序列和所述部分空间正 交化单元的输出，向所述空分复用对应移动站或所述空分多址移动站的发送波束，形成降 低向同时连接的其他移动站的干扰的所述发送波束的波束形成部；和发送所述发送波束的 多个天线。另外，本发明涉及的无线通信系统中的基站装置的所述波束形成部进行的、降低 干扰的所述发送波束的形成，根据对所分配的空分多址移动站的所述发送数据序列或所述 部分空间正交化单元的输出，形成所述发送波束，以使正交同时连接的其他移动站的信道 估算矩阵波束。由此，因为可以同时进行空分复用传输和空分多址，可以选择能够使用空间区域 的复用的移动站，所以具有可以有效活用空分复用的作用。本发明涉及的无线通信方法，具有如下步骤基站装置根据对空分复用对应移动 站及空分复用未对应移动站的信道估算矩阵和接收质量，算出空分复用传输评价基准及空 分多址评价基准的步骤；所述基站装置根据所述空分复用传输评价基准将所述空分复用 对应移动站分配给空分复用传输，对于向该分配的空分复用对应移动站进行空分复用传输 的发送数据序列，进行提高在进行所述空分复用传输的传输路中的正交性的加权处理的步 骤；所述基站装置根据所述空分多址评价基准将所述空分复用对应移动站及空分复用未对 应移动站分配给空分多址，对于对该分配的所述空分多址移动站的发送数据序列、和进行 所述加权处理的空分复用传输的发送数据序列，向所述空分复用对应移动站或所述空分多 址移动站的发送波束，形成降低向同时连接的其他移动站的干扰的所述发送波束，并从所 述基站天线发送的步骤。另外，本发明涉及的无线通信方法，其特征在于，还具有如下步骤基站装置从N 个天线对每个天线发送已知信号的步骤；空分复用对应移动站及空分复用未对应移动站，对具有的总数M个天线的每一个，使用N个所述已知信号的接收结果，来测定由NXM个信 道估算值构成的信道估算矩阵，进而测定接收质量的步骤；所述空分复用对应移动站及所 述空分复用未对应移动站，经由通信线路将所述信道估算矩阵及所述接收质量传输给所述 基站装置的步骤，所述基站装置进行的、降低干扰的所述发送波束的形成，根据对所分配的 所述空分多址移动站的发送数据序列和进行所述加权处理的空分复用传输的发送数据序 列，形成所述发送波束，以使正交同时连接的其他移动站的信道估算矩阵波束。由此，根据信道估算值及接收质量信息，可以进行空分复用传输和空分多址的适 用的判定。另外，本发明涉及的无线通信方法，其特征在于，已知信号从N个基站天线，使用 不同的编码序列，对每个天线通过时分复用进行发送，具有可以在移动站测定每个基站天 线的信道估算值的作用。另外，本发明涉及的无线通信方法，其特征在于，已知信号从N个基站天线，使用 不同的编码序列，对每个天线通过码分复用进行发送，具有可以在移动站测定每个基站天 线的信道估算值的作用。另外，本发明涉及的无线通信方法，其特征在于，已知信号从N个基站天线，使用 不同的编码序列，对每个天线通过时分复用与码分复用的组合进行发送，具有可以在移动 站测定每个基站天线的信道估算值的作用。另外，本发明涉及的无线通信方法，具有如下步骤空分复用对应移动站及空分复 用未对应移动站对M个天线的每一个将已知信号发送给基站的步骤；所述基站在多个N个 基站天线的每一个接收所述已知信号，根据接收到的所述已知信号来测定由NXM个信道 估算值构成的信道估算矩阵，进而测定接收质量的步骤；基站根据所述信道估算矩阵及所 述接收质量，算出空分复用传输评价基准及空分多址评价基准的步骤；所述基站根据所述 空分复用传输评价基准将所述空分复用对应移动站分配给空分复用传输，对于向该分配的 空分复用对应移动站进行空分复用传输的发送数据序列，进行提高在进行所述空分复用传 输的传输路中的正交性的加权处理的步骤；所述基站根据所述空分多址评价基准将所述空 分复用对应移动站及空分复用未对应移动站分配给空分多址，对于对该分配的所述空分多 址移动站的发送数据序列、和进行所述加权处理的空分复用传输的发送数据序列，向所述 空分复用对应移动站或所述空分多址移动站的发送波束，形成降低向同时连接的其他移动 站的干扰的所述发送波束，并从所述基站天线发送的步骤。由此，根据信道估算值及接收质 量信息，可以进行空分复用传输和空分多址的适用的判定。另外，本发明涉及的无线通信方法中的基站进行的、降低干扰的所述发送波束的 形成，其特征在于，根据对所分配的所述空分多址移动站的发送数据序列和进行所述加权 处理的空分复用传输的发送数据序列，形成所述发送波束，以使正交同时连接的其他移动 站的信道估算矩阵波束。另外，本发明涉及的无线通信方法，作为接收质量，使用接收信号功率对噪音功率 比、接收信号功率对干扰功率比、以及接收功率中的任意一个。由此，具有可以把握移动站 中的接收质量的作用。另外，本发明涉及的无线通信方法，其特征在于，作为接收质量，使用接收信号功 率对噪音功率比、以及移动站的移动速度和衰减频率估算值中任意一个；根据移动站的移动状况，可以进行空分复用传输和空分多址的适用的判定。另外，本发明涉及的无线通信方法，其特征在于，算出空分复用传输评价基准的步 骤由以下步骤构成选择满足规定的接收质量的空分复用对应移动站的步骤；和在所选择 的所述空分复用对应移动站之内，根据在所述空分复用对应移动站的不同的天线间所得到 的N个信道估算值间的空间相关系数，来决定空分复用传输数的步骤，根据移动站中的传 输环境，可以进行空分复用传输和空分多址的适用的判定。另外，本发明涉及的无线通信方法，其特征在于，基站在用向空分多址的空分复用 对应移动站或空分复用未对应移动站的发送波束发送的数据序列中，预先插入已知的已知 信号，空分多址的空分复用对应移动站根据已知信号算出信道估算值，根据所述信道估算 值分离接收空分复用传输的信号，具有在移动站分离接收空分复用传输的多个空分复用传 输的信号的作用。另外，本发明涉及的无线通信方法，其特征在于算出空分多址评价基准的步骤由 以下步骤构成通过规定的调度单元优先分配移动站的步骤；从所述优先分配的移动站 之外选择满足规定的接收质量的空分复用对应移动站或空分复用未对应移动站的步骤；在 所选择的所述空分复用对应移动站或所述空分复用未对应移动站之中，选择具有与用所述 优先分配的移动站中的天线所得到的信道估算矩阵的空间相关系数为最小的天线的移动 站的步骤，具有可以选择用规定的通信质量能够进行空分多址的移动站的作用。另外，本发明涉及的无线通信方法，功率控制空分多址或空分复用传输的所述发 送波束，以达到规定的通信质量。由此，具有可以用规定的质量进行基站与移动站间的通信 的作用。另外，本发明涉及的无线通信方法，其特征在于，把对于来自所述基站装置的所述 空分复用未对应移动站的通信质量，设定成比对于来自所述基站装置的所述空分复用对应 移动站的通信质量高的功率控制。由此，具有通过优先提高干扰除去性能低的空分复用未 对应移动站的接收质量可以来补偿其的作用。另外，本发明涉及的无线通信方法，其特征在于，所述空分多址评价基准，当呼损 比规定值大时，使所述空分复用未对应移动站彼此之间的多址连接优先。由此，通过使空分 多址优先能够增加可以同时连接的移动站数，具有抑制呼损的作用。另外，本发明涉及的无线通信方法，具有对于向分配给通信区域内的空分复用传 输的空分复用对应移动站进行空分复用传输的发送数据序列，进行提高在进行所述空分复 用传输的传输路中的正交性的加权处理的部分空间正交化单元；对于对分配给通信区域 内的空分多址的空分多址移动站的发送数据序列、和所述部分空间正交化单元的输出，向 移动站的发送波束，形成降低向同时连接的其他移动站的干扰的所述发送波束的波束形成 部；和发送所述发送波束的多个天线。另外，本发明涉及的无线通信方法，其特征在于，所述波束形成部进行的、降低干 扰的所述发送波束的形成，根据对所分配的所述空分多址移动站的所述发送数据序列、或 所述部分空间正交化单元的输出，形成所述发送波束，以使正交同时连接的其他移动站的 信道估算矩阵波束。由此，具有可以形成能够同时适用空分复用传输和空分多址的发送波 束的作用。另外，本发明涉及的基站装置的波束形成部中的加权处理，其特征在于，当空分复用对应移动站和空分复用未对应移动站被同时空分多址分配时，对于空分复用未对应移动 站，将最大比合成波束作为向空分复用未对应移动站的发送波束，向空分复用对应移动站 的发送波束，形成降低向同时连接的其他空分复用未对应移动站及空分复用对应移动站的 干扰的波束。由此，比空分多址的空分复用移动站，可以进行优先提高不具有空间干扰除去 能力的空分复用未对应移动站的接收质量的发送成为可能。另外，本发明涉及的基站装置的所述波束形成部进行的、降低干扰的所述发送波 束的形成，其特征在于，形成与同时连接的其他所述空分复用未对应移动站及空分复用对 应移动站的信道估算矩阵正交的所述发送波束。另外，本发明涉及的基站装置，其特征在于，还具有对向空分复用对应移动站的发 送数据序列进行时间空间编码处理的时间空间编码单元；将该被时间空间编码过的发送数 据序列输出给部分空间正交化单元。由此，降低了传输速度，但是由于附加了增加发送分集 效应的错误订正能力，所以可以改善接收质量。另外，本发明涉及的基站装置，还具有使用规定的空分复用传输评价基准及空分 多址评价基准来分配空分多址移动站和空分复用对应移动站的判定部。由此，可以进行空 分多址和空分复用传输的适用的判定。另外，本发明涉及的基站装置，其特征在于，所述空分复用传输评价基准及所述空 分多址评价基准根据从通信区域内的移动站接收的信道估算值及接收质量来算出。由此， 根据信道估算值及接收质量，可以判定空分多址和空分复用传输的适用。另外，本发明涉及的基站装置，其特征在于，当所述空分多址移动站包含空分复用 对应移动站和空分复用未对应移动站双方时，使用对所述空分复用未对应移动站的信道估 算矩阵复数共轭转置的矩阵，形成向所述空分复用未对应移动站的发送波束，向所述空分 复用对应移动站，形成发送波束，以使与同时连接的其他所述空分多址移动站的信道估算 矩阵正交波束。由此，空分复用未对应移动站，可以得到对来自基站的多个天线的多个发送 信号进行最大比合成的接收信号。本发明的基站装置，用于与多个移动站进行通信，包括判定单元，判定在所述多 个移动站中第1移动站是否为空分复用对应移动站，并判定与所述第1移动站不同的第2 移动站是否为与所述第1移动站能够同时进行空分多址连接的移动站；加权单元，在所述 判定单元判断为所述第1移动站是空分复用对应移动站时，为了提高进行空分复用传输的 传输路正交性，对往所述第1移动站进行空分复用发送的第1发送数据序列进行加权；波束 形成单元，在所述判定单元中，所述第1移动站被判断为是空分复用对应移动站，同时所述 第2移动站被判断为是与所述第1移动站能够同时进行空分多址连接的移动站时，为了进 行所述第1发送数据序列的空分复用发送，形成对应于所述加权单元的输出的多个第1发 送波束，形成对应于对所述第2移动站的由空分多址连接而发送的第2发送数据序列；多个 天线，使用所述多个第1发送波束发送所述第1发送数据序列，使用所述多个第2发送波束 发送所述第2发送数据序列。本发明的基站装置，用于在存在第1移动站和进行空分复用传输的第2移动站的 基站进行数据通信，包括部分空间正交化单元，根据对所述第1移动站的第1信道估算矩 阵和对所述第2移动站的第2信道估算矩阵，生成对发送给所述第2移动站的发送数据序 列进行加权的第2权重；波束形成单元，使用在所述部分空间正交化单元生成的所述第2权重形成发送给所述第2移动站的波束。本发明的基站装置，用于在存在第1移动站和进行空分复用传输的第2移动站的 基站进行数据通信，包括权重生成单元，用于根据对所述第1移动站的第1信道估算矩阵， 生成用于对所述第2移动站的发送数据序列进行加权的第1权重；部分空间正交化单元，根 据所述第1权重和对所述第2移动站的第2信道估算矩阵生成第2权重；波束形成单元，用 所述第2权重形成发送给所述第2移动站的波束。本发明的无线通信方法，用于进行存在第1移动站和进行空分复用传输的第2移 动站的基站的数据通信，在所述第2移动站的无线通信中包括如下步骤接收步骤，用于接 收由所述基站发送而来的已预先插入了已知信号的数据序列；计算步骤，用于根据所述已 知信号算出信道估算值；分离接收步骤，根据所述信道估算值，分离接收从所述基站通过 空分复用发送而来的信号。本发明的在与多个移动站进行通信的基站装置中的无线通信方法，包括以下步 骤判定步骤，判定在所述多个移动站中第1移动站是否为空分复用对应移动站，并判定与 所述第1移动站不同的第2移动站是否为与所述第1移动站能够同时进行空分多址连接的 移动站；加权步骤，在所述判定步骤判断为所述第1移动站是空分复用对应移动站时，为了 提高进行空分复用传输的传输路正交性，对往所述第1移动站进行空分复用发送的第1发 送数据序列进行加权；波束形成步骤，在所述判定步骤中，所述第1移动站被判断为是空分 复用对应移动站，同时所述第2移动站被判断为是与所述第1移动站能够同时进行空分多 址连接的移动站时，为了进行所述第1发送数据序列的空分复用发送，形成对应于所述加 权步骤的输出的多个第1发送波束，形成对应于对所述第2移动站的由空分多址连接而发 送的第2发送数据序列；发送步骤，使用所述多个第1发送波束发送所述第1发送数据序 列，使用所述多个第2发送波束发送所述第2发送数据序列。如上所述，根据本发明，在拥有具备多个天线的基站的无线通信系统中，通过提供 在与特定的移动站进行空分复用传输的同时可以与其他的移动站进行空分多址的无线通 信系统，可以有效利用基站中的空间的自由度，改善无线通信系统的通信容量。另外，通过提供根据通信区域内的通信量状况等来自适应地变化空分复用方法 (SDM、SDMA)的控制方法，可以有效地活用基于SDM或SDMA的空分复用技术以及用户分集 效应，改善无线通信系统的通信容量。


图1是表示本发明实施例1中的无线通信系统的结构图。图2是表示本发明实施例1中的基站以及移动站的结构图。图3A是表示本发的实施例1中的基站的移动站分配处理顺序的流程图。图3B是表示本发明实施例1中的移动站侧的分配处理顺序的流程图。图4A是表示本发明实施例1中的天线个别导频信号以时分发送的帧结构图。图4B是表示本发明实施例1中的天线个别导频信号以码分发送的帧结构图。图4C是表示本发明实施例1中的天线个别导频信号以时 码分发送的帧结构图。图5A是表示本发明实施例1中的空分复用信道个别导频信号以时分发送的帧结 构图。
图5B是表示本发明实施例1中的空分复用信道个别导频信号以码分发送的帧结 构图。图6是表示本发明实施例2中的基站的结构图。图7是表示本发明实施例3中的基站和移动站的结构图。图8是表示本发明实施例3中的基站的其他结构图。 附图参照符号说明
1阵列天线
2SDM对应移动站
3SDM未对应移动站
4发送波束
5通信区域
201空分复用传输评价基准算出单元
202空分多址评价基准算出单元
203判定单元
204加权生成单元
205多址连接控制单元
206空分复用传输控制单元
207波束形成部
208基站天线
209串并行转换单元
210部分空间正交化单元
211,212发送数据系列
213各移动站的信道估算值、接收品质
221、231 移动站天线
222,232接收部
223,721空分复用分离单元
224数据混合单元
601S DM未对应移动站加权生成单元
602S DM对应移动站加权生成单元
701,801空分复用传输控制单元
702 时间空间编码单元
具体实施例方式下面，使用图1至图8对本发明的实施例进行说明。实施例1图1是表示本发明涉及实施例子1的无线通信系统的概略的图。下面，对使用从 基站向移动站的发送(以下称为“下行链路”)中的空分复用的通信方法进行说明。在图1中，基站是具有多个天线元件，可以自适应地改变天线指向性的基站，SDM 对应移动站2-1 2是与空分复用对应的多个移动站，SDM未对应移动站3-1 3是与SDM 未对应的多个移动站，发送波束4-1 4是对进行来自基站1的通信的移动站的多个波束，通信区域5是基站1可以与SDM对应移动站2或SDM未对应移动站3通信的区域。另外， SDM对应移动站2的数目以及SDM未对应移动站3的数目不局限于此。本发明的无线通信系统，在可以通信的多个SDM对应移动站2及SDM未对应移动 站3混在通信区域5内时，可以向不同的移动站间进行空分多址、可以与对同一移动站的空 分复用的任意一方或同时进行连接。而且，可以进行空分复用度的有效利用。另外，在下面， 将包含SDM对应移动站2或SDM未对应移动站3并进行编号的移动站表示为移动站MSm。另 外，m取得通信区域5内的移动站数Nms或Nms以下的自然数。基站1从多个SDM对应移动 站2及SDM未对应移动站3中判定SDM、SDMA同时或哪一方可能，由基站天线形成多个发送 波束。由此，基站1实现判定为可能的空分复用化、空分多址。图2表示本实施例中的无线通信系统的基站BS及移动站MS的详细构成。另外， 在图2中，虽然表示个别用户发送数据序列211使用2个空分复用信道(SCH1、SCH2)向SDM 对应移动站MS1传输，个别用户发送数据序列212使用1个空分复用信道(SCH3)向SDM未 对应移动站MS2传输的情形，但并不局限于此。在图2的基站BS中，空分复用传输评价基准算出单元201是算出用于判定是否 适合空分复用传输的评价基准的装置，空分多址评价基准算出单元202是算出用于判定是 否适合空分多址的评价基准的装置，判定单元203使用这些评价基准值，来判断进行SDM、 SDMA的移动站的分配。另外，权重生成单元204是根据判定单元203的输出，生成用于适应 传输路的指向性形成的权重的装置，多址连接控制单元205是根据判定单元203的输出进 行用于规定的移动站的发送数据序列的输出控制的装置。在此，作为一个例子，进行向移动 站MS1的发送数据序列211、向移动站MS2的发送数据序列212的输出控制。空分复用传输 控制单元16根据判定单元203的输出进行用于对所希望的移动站的空分复用传输的控制。 在此，作为一个例子，对于向SDM对应移动站MS1的发送数据序列211，进行用于空分复用的 控制。另外，空分复用传输控制单元206，由对于1个发送数据序列，生成对应空分复用数的 串并行转换单元209、和用于空间正交并发送所串并行转换的发送数据序列(在图中表示2 个空分复用信道(SCH1、SCH2)的时候)的部分空间正交化单元210构成。另外，波束形成部207对各空分复用信道SCHl SCH3分别乘算发送权重W1 W3 的形成部，基站天线208由多个Nt(式中，Nt> 1)个天线元件构成。另外，发送权重Wj由 具有天线元件数Nt个要素(复数值)的列矢量构成。下面，对SDM对应移动站MSl的构成进行说明。天线221是接收由基站BS所发送的高频信号的移动站MS1所具有的多个Ns(1)个 天线，接收部222是将高频信号转换为基带信号的接收部，空分复用分离单元223是从基带 信号分离接收空分复用的信号的单元，数据混合单元224混合分离发送的信号并复原为所 发送的原数据序列的单元，接收数据序列225由数据混合单元224输出。下面，对SDM未对应移动站MS2的构成进行说明。移动站天线231是接收由基站BS所发送的高频信号的移动站MS2所具有的天线， 接收部232从高频信号输出MS2的接收数据序列233。下面，说明本实施例中的基站1和移动站MSm的通信的操作。图3是表示用于基 站1及移动站MSm的通信分配的处理顺序的流程图。帧同步以及码同步确立后，具有Nt个 天线元件以及发送系的基站1，首先，从每个发送系发送由规定码数Np构成的已知信号序列(以下称为“天线个别导频信号Apk(t)”)(步骤S301)。式中，k是基站1中的发送系的 号码，k=l、2、…、Nt。另外，t=l、…、Np。另外，当基站1的天线元件数Nt充分多时， 或当SDM中的空分复用数限制为比基站1的天线元件数Nt小时，可以不必使用Nt个所有 的发送系，而只使用一部分来发送天线个别导频信号。在此，图4(a) (c)是表示天线个别导频信号的发送定时(帧结构)的图。图4(a) 表示对每个天线错开作为天线个别导频信号的已知信号序列A(401)的发送定时，并以时 分发送的情形。另外，表示天线个别导频信号使用相同的模式、或基于PN信号等的相互正 交的编码序列的情形。图4(b)表示使用从不同的天线相互正交的已知编码序列Bk(402)， 以码分复用发送的情形。图4(c)表示组合时分发送和码分发送的方式。即，在某天线的组 合中，共有同一时刻的时分缝隙，每个天线个别导频信号Al (403)、A2 (404)使用相互正交 的编码序列，以码分复用发送。由此，可以降低基站1中的天线数多时的时分发送的开销， 另外可以缓和符合分割复用时的传输路中的正交性的降低。另一方面，存在于通信区域5内的移动站MSm，分离接收对每个基站天线所传输的 天线个别导频信号Apk(t)，算出信道估算值(步骤S321)。进而测定接收质量(步骤S322)。下面，说明这些步骤S321和步骤S322的操作。存在于通信区域5内的第m号移 动站MSm，具有Ns (m)个天线和Ns (m)个接收系，将最大Ns (m)个空分复用信道作为SDM接 收可能。另外，m是通信区域5内的移动站数Nms或Nms以下的自然数。在此，SDM未对应移 动站3为Ns (m) = 1，SDM对应移动站2为Ns (m) > 1。移动站MSm，对在第j个天线以及接 收系接收到第k个天线个别导频信号APk(t)的结果即ιγ，(t)(式中，j = 1、…、Ns(m))， 进行与在移动站MSm的内部生成的APk(t)的相关运算，算出如(式1)所示的传输路的信道 估算值hm(j、k)。另外，*是进行复数共轭的算子。另外，该相关运算可以保存多数次的天 线个别导频信号APk(t)的接收结果，并进行平均化处理。其结果，如果移动站的移动速度 充分小，则可以降低噪音的影响，可以提高信道估算质量。最终，算出基于第m个移动站MSm 的信道估算值为合计(天线个别导频信号数Nt) X (移动站的天线数Ns (m))个。 接着，对每个天线个别导频信号算出每个移动站的天线的接收质量Pm(j、k)。接收 质量可以适用接收信号功率、SIR(信号功率对干扰功率比)、SNR(信号功率对噪音功率比) 等。下面表示使用SNR时的例子。当使用天线个别导频信号APk(t)来评价SNR时，将信号 功率作为Sm(j、k) = |hm(j、k) |2/Np，可以使用(式2)所示的噪音功率Nm(j、k)来评价接 收质量 Pm (j、k)，即 SNR 评价(=Sm (j、k) /Nm (j、k))。 以上是步骤S321和步骤S322的操作。接着，移动站MSm通过通信信道将所算出的信道估算值hm(j、k)以及接收质量 Pm(j、k)向基站反馈(步骤S323)。另外，关于接收质量，为了减少反馈信息，可以取代反馈 所有(天线个别导频信号数Nt) X (移动站的天线数Ns (m))个，将把(式3)所示的Ps (m) 平均到基站天线数Nt以及移动站的天线数Ns (m)的结果，通过通信信道向基站1反馈。下面，作为接收质量，对传输Ps (m)的方式进行说明。另外，在此，虽然如(式3)所示算出了接收质量Pm (j、k)的平均值，但是，也可以使用中心值或最大值等。另外，为了 进一步减少反馈信息量，可以在基站、移动站一侧共用以规定间隔量化信道估算值hm(j、k) 以及接收质量Pm(j、k)的表，并转交该表号码。
一方面，在基站1，检查空分复用传输评价基准算出单元201以及空分多址评价 基准算出单元202是否接收到关于信道估算值hm(j、k)以及接收质量信息Ps(m)的反馈 信息(步骤S302)，当为接收到时，判定单元203根据由这些算出的输出结果来决定优 先分配移动站(步骤S303)。作为优先分配该移动站的调度方法，有作为基于SIR的数 据包调度的 Maximum CIR 法或 Proportional Fairness 法等，在文献 A. Jalali et al, "Data Throughputput of CDMA-HDR a High Efficeincy-High Data Rate Personal Commnunication Wireless System, "IEEE VTC2000-Spring, pp. 1854-1858 中已信息公开。 在此，假设第A个移动站Sa被优先分配，开始移动站个别(用户个别)的通信。接着，基站1的判定单元203，根据通过空分复用传输评价基准算出单元201算出 的评价值，判定所优先分配的移动站MSa是否可以SDM传输(步骤S304)。判定单元203如 果判定是SDM未对应移动站3，则搜索可以SDMA的移动站(步骤S306)。另一方面，如果是SDM对应移动站2，则使用所反馈的传输路的信道估算值hA(j、 k)，进行SDM对应处理(步骤S305)，继续搜索可以SDMA的移动站(步骤S306)。式中，k =1、…、Nt，j = l、-,Ns(A)0判定的结果，Nc个空分复用信道数被使用。但是，是满足 1 ^ Nc < Ns (A)的自然数。在此，SDM对应处理，可以如(式4)那样矩阵表记关于移动站 MSa的信道估算值hA(j、k)，算出通过奇值分解H㈧所得到的Ns㈧个奇值λ j，根据超出 规定值的奇值的数来判定复用信道数。在此，j = 1、…、临仏)。另外，作为其他方法，也可 算出H(A)的(Ns (A)-I)个的行矢量间的相关系数(以下称为空间相关系数)，将规定值或 规定值以下的个数作为空分复用信道数。
另外，可以SDMA的移动站的搜索(步骤S306)，根据反馈给基站1的信道估算值或 接收质量信息进行。首先，使用除去第A个移动站MSaW接收质量信息Ps(A)的接收质量信 息Ps (m)，将超过规定水平的质量的移动站选择为第1阶段。作为规定水平的设定，可以像 使用规定的界限值C的Ps (m) > Ps (A) +C那样设定(式中，m表示A以外的通信区域5内 的移动站号码)。这时候，可以选择接收质量比第A个移动站MSa高的移动站。当进行基站1的发 送功率控制时，来自基站1的发送功率可以设定得比第A个移动站MSa低，能够降低对移动 站MSa的与干扰。接着，使用(式5)或(式6)，算出在已经分配的移动站MSa的信道估算值hA(j、k) 和在第1阶段所选择的移动站的信道估算值hm(j、k)的空间相关系数SC (m、Α)。在此广表 示复数共轭。在此，m表示在第1阶段所选择的移动站的号码。 对于在第1阶段所选择的所有对象移动站MSm，在空分多址评价基准算出单元202 进行基于(式5)或(式6)的空间相关系数的运算，对于第A个移动站MSA，判定空间相关 SC(m、A)最低的移动站MSm是否低于规定的空间相关系数值(步骤S307)。当低于规定的空 间相关系数值时，作为空分多址移动站(第B个移动站)进行选择，进而判定空分多址移动 站是否是SDM移动站2 (步骤S308)。如果是SDM未对应移动站3，则再次搜索可以SDMA的 移动站MSm (步骤S306)。如果是SDM对应移动站2，则使用所反馈的传输路的信道估算值 hB(j、k)，采用与步骤S305相同的方法进行SDM处理(步骤S309)。式中，k = 1、…、Nt， j = 1>…、Ns(B)。判定的结果，NC 个空分复用信道数被使用。式中，是满足1 <NC(B) <Ns(B)的自然数。判定后，再次搜索可以SDMA的移动站MSm(步骤S306)。另外，在步骤S306，当多个移动站MSm已被分配时，在搜索可以SDMA的移动站MSm 时，取代SC(m、A)，使用(式7)所示的MSC (m)。MSC (m)给与已经分配的移动站A，B，C，... 最大的SC(m、k)。式中浊给与已经分配的移动站1^々，1^8，1^(，…的号码。
(7)接着，在步骤S307，当判定为可以SDMA的移动站MSmF存在时，不进行其以上的空 分多址，对所分配的规定的移动站MSm进行包含是否进行SDM的通信(通知空分复用数)的 通信开始通知(步骤S310)。接着，基站开始对移动站MSm的个别用户信道发送(步骤S311)。一方面，规定的移 动站MSm，一接收到来自基站1的通信开始通知，就进行用于个别用户信道接收的处理(步 骤S324)，对其后所发送来的信号开始个别用户信道的接收(步骤S325)。另外，向SDMA所 分配的各移动站MSm的发送功率，为了得到规定的接收质量而进行发送功率控制。另外，在SDM对应移动站2与SDM未对应移动站3间，当进行SDMA时，SDM未对应 移动站3不能进行在空间区域的干扰抑制。因此，SDM未对应移动站3由于将作为目标的 接收质量设定得比SDM对应移动站2高，所以可以确保在SDMA时的接收质量。如上所述，在SDM对应移动站2和SDM未对应移动站3混在通信区域5内的情况 下，由于移动站使用天线个别导频信号，将信道估算值以及接收质量信息反馈给基站1，所 以基站1可以选择使用组合SDM与SDMA的同时或任意一方的空间区域的可以复用的移动 站MSm，可以有效活用空分复用。下面，对进行上述通信分配处理后的移动站MS以及基站BS中的指向性控制操作 进行说明。将向第η个移动站MSn的第K个空分复用信道中的发送数据序列作为Skn(t)(式 中，t表示时刻)。在此，η是进行空分多址的移动站数Nd或Nd以下的自然数，k是对第η 个移动站MSn的空分复用数Nc(n)或Nc(n)以下的自然数。另外，1彡Nc(n) <NS(1)。将用第η个 移动站MSn中的第ρ个天线接收到的信道估算值作为hn(p、m)。该信道估算值hn(p、m)，是 对来自从移动站MSn反馈给基站BS的第m个基站天线的天线个别导频信号APm (t)的值。另外，m是基站天线数Nt或Nt以下的自然数，ρ是第η个移动站MSn中的天线数Ns(n)或Ns(n) 以下的自然数。在此，如(式8)那样定义对第η个移动站MSn的信道估算矩阵Ηη。 在图2中，权重生成单元204，使用(式8)所示的信道估算矩阵Hn生成发送权重。 在此，对第j个空分复用信道的发送权重矢量Wj，如(式9)所示，对于第j以外的被SDM的 其他用户n，进行不产生干扰的波束形成。N是进行除去第j个的SDMA的移动站的总数Nd 或Nd以下的自然数。另外，当只分配第η个移动站MSn不进行SDMA时，当其移动站的空分 复用数是Ν。ω时，从基站天线208之中选择Ν。ω个天线进行发送。
(9)另外，(式9)虽然使用了移动站间的发送信号不相干扰的正交条件，但是，除此之 外，也可以使用(式10)所示那样的基于最小平方误差规范(MMSE:Minimum Mean Squere Error)的权重生成方法。在此，ynj是向第j个移动站MSj的发送信号在第η个移动站MSn 所接收的信号成分。
(10)波束形成部207，使用通过权重生成单元所生成的、与用于SDM以及SDMA的空分复 用信道的总数Tc等数的发送权重矢量Wj= [Wj,, Wj,,…WjNt]T，(式中，j是空分复用信道 的总数Tc或Tc以下的自然数，T表示矢量转置)，将第j个空分复用信道的发送数据序列 SCHw只复制基站天线数分，乘算发送权重矢量的各要素，从基站天线发送。如上所述，通过生成满足(式9)的发送权重Wj，当向空分复用信道数为Nc00 = 1 的第A个移动站MSA的发送权重为Wj时，用(式11)那样表示的信道估算值Ca来接收。另 外，当向空分复用信道数为N。
> 1的第B个移动站MSb的发送权重为WpWm^n1时， 用(式12)那样表示的(Ns(B)XNcte))下面的信道估算值Cb来接收。部分空间正交化单元210，当向第B个移动站MSb进行SDM传输时，如果向空分复 用信道数为NC(B) > 1的第B个移动站MSb的发送权重为WpWp1An1时，则用(式12)那 样表示的(Nste)XNc(B))下面的信道估算值Cb来接收。另外，如(式13)所示那样奇值分解 CB，对每个所得到的奇值大的顺序选择N。 个。之后，使用由与这些奇值Xk对应的右奇值 矢量构成的右奇值矩阵Vs = [V1V2、…VN。(B)]，如(式14)所示，从左边向空分复用信道的数 据序列S(t) = [SAOS/a)…5,。(/(0]1乘算右奇值矩阵Vs，算出信号序列S2(t)。在此， k = 1 。波束形成部207向S2 (t)的N。 个要素分别乘算发送权重WpWj^Wj+MBH。 在此，在(式13)中，U是由信道估算矩阵Cb的左奇值矢量所构成的单式矩阵，V是由信道 估算矩阵Cb的右奇值矢量所构成的单式矩阵，Q是将对角成分作为奇值的对角矩阵。另外，接收部222也可以是省略部分空间正交化单元210的构成，那时，(式14)中 的Vs为Nc次单位矩阵。HaWj = Ca(11)H^ffjff^-ff^^^J =Cb(12)
16 以上是基站1的操作说明。接着，在SDM对应移动站MSn中，为了分离接收Ν。ω个空分复用信道，还有在SDM 未对应移动站MSn中，为了同步检波接收，对每个空分复用信道插入已知信号序列(以下称 为空分复用信道个别导频信号)CPk(t)进行发送。在此，k是空分复用信道的总数Tc或Tc 以下的自然数。但是，当发送信号被差动编码，并适用延迟检波时，不需要发送这样的空分 复用信道个别导频信号。图5(a)、(b)表示空分复用信道个别导频信号CPk(t)的发送方法(帧结构)。图 5(a)表示以错开时分进行发送空分复用信道个别导频信号序列Ak(501)的发送定时的方 法。天线个别导频信号使用同一图案或基于PN(模拟随机信号)信号等的相互正交的编码 序列。图5(b)表示使用不同的、作为从空分复用信道相互正交的编码序列的空分复用信道 个别导频信号序列Bk(502)，以码分复用进行发送的方法。另外，也可以是如在图4(c)中所 说明的组合时分发送和码分发送的方法。下面，对第η个SDM对应移动站MSn在移动站MS中的接收操作进行说明。首先，Ns(n)个移动站天线221接收空分复用的高频信号。Ns(n)个接收部222，对接收到的Ns(n)个的每个高频信号，频率转换后，通过正交检 波，输出Ns(n)个由I信号、Q信号构成的复数基带信号r/n) (t)(式中，j是Ns(n)或Ns(n)以 下的自然数)。接着，空分复用分离单元223分离对SDM对应移动站MSn的Nc(n)个空分复 用信道。该空分复用信道的分离方法，可以适用(1)利用信道估算矩阵的逆矩阵的方法 (零衰减方法)、(2)最佳估算(综合估算)、(3) V-BLAST等方法。下面，对使用方法(1)时 的操作进行说明。首先，通过使用个别插入空分复用信道的空分复用信道个别导频信号CPk (t)，如 (式15)所示，对每个空分复用信道算出信道估算值『(」、k)。在此，k是向SDM对应移动
‘、.-
站MSn所发送的空分复用信道数Ν。ω个或Ν。ω个以下的自然数。另外/是复数共轭算子， 将空分复用信道个别导频信号CPk(t)的码数作为Nq。对每个得到的空分复用信道，生成将 信道估算值hn(j、k)作为构成要素的(式16)所示的信道估算矩阵Hn，通过从左侧将其一 般逆矩阵(H1T1与接收信号矢量R = [r,(n) (t)、r2(n) (t)…r1Ns(n)(n) (t) ]τ进行乘算，分离接收 每个空分复用信道。另外，关于向移动站MSn的空分复用数以及空分复用信道个别导频> 号的类别，通过控制信道等预先从基站BS向移动站MSn进行通知。
另外，作为空分复用分离的其他方法，有当向第B个移动站MSb进行SDM传输时，在使用部分空间正交化单元210时，如(式13)所示，从通过Cb的奇值分解所得到的奇值中按 从大到小的顺序选择个Nc个，使用由与这些奇值对应的左奇值矢量构成的右奇值矩阵Us =[U1U2, '"Unc(B)],从左侧将其复数共轭转置的矩阵(Us)H与接收信号矢量R= [ri(B)(t)、 ι·2(Β)α)···ι·1Ν3(η)(Β)α)]τ进行乘算的方法。由此，可以分离接收每个空分复用信道。这时候， 通过通信线路预先将右奇值矩阵Us通知给移动站MSb。另外，当使用该方法时，因为传输信 道变动补偿也同时进行，所以具有不需要发送空分复用信道个别导频信号的优点。再者，关 于向移动站MSn的空分复用数以及空分复用信道个别导频信号的类别，通过控制信道等预 先从基站BS向移动站MSn进行通知。下面，对SDM未对应移动站MS1的接收操作进行说明。接收部222，适宜频率转换由天线所接收的高频信号，使用延迟检波、准同步检波、 或同步检波进行接收操作。接收信号通过未示的解码部进行编码判定、解码，复原用户发 送数据。另外，SDM未对应移动站MS1，为了空分复用访问，虽然预想到相同干扰波成分变高 的情况，但是，为了除去干扰，通过安装桶口他、电子信息学会技术报告RCS2000-134 (2000) 所公开的文献等所记载的多径干扰消除器，可以除去相同干扰成分。之后，对除去干扰后的 接收信号，通过由解码部进行编码判定、解码，复原用户发送数据，可以得到高质量的接收 性能。 如上所述，在本实施例中，在基站BS，进行组合SDM和SDMA并进行发送的移动站的 分配，其移动站进行发送指向性控制方法以及移动站中的空间分离接收方法。由此，基站在 与特定的移动站进行空分复用传输的同时，可以根据传输环境向其他的移动站进行空分 多址，可以有效利用基站中的空间上的自由度，可以有效活用基于SDM或SDMA的空分复用 技术以及用户分集效应，从而可以改善无线通信系统的通信容量。另外，同样可以将本实施方式适用于多载波传输方式的无线通信系统。这时候， 可以是(1)使用多个副载波之内的1个(例如，中心频率附近的副载波等)，进行与实施例 1相同的操作，形成副载波共通的1个发送波束的方法，(2)使用多个副载波的一部分或全 部，进行与实施例1相同的操作，即对每个副载波进行信道估算值算出、接收质量估算，将 这些信息反馈给基站1，根据空间相关系数的算出，进行进行SDM、SDMA的移动站MSm的分配 的方法。另外，在空间相关系数算出时，与实施例1 一样，对每个副载波算出空间相关系数， 将这些的平均或中心值、或最大值、最小值等的代表值作为最终的空间相关系数，分配移动 站MSm。另外，根据对每个副载波形成发送波束的发送波束形成方法，可以同样适用本实施 例。另外，在本实施例中，对SDM或SDMA，可以根据通信量状况，自适应地变化移动站 MSm的分配处理。当多数移动站MSm存在于通信区域5内，发生呼损比规定水平多时，通过 省略图3中的SDM对应处理(步骤S305、S309)的处理，比起SDM，可以优先可以SDMA的移 动站分配。这时，可以得到能够增大可以同时通信的移动站数的效果。另外，根据通信区域5的大小(或者单元半径)，可以自适应地变化移动站MSmW 分配处理。这时，像宏单元那样，当一般情况下基站天线高比周边建筑物高时，可以确保收 发间推测的通信区域5内的场所率变得比较高，比起SDM，为适应SDMA的传输环境。为此， 通过省略图3中的SDM对应处理(步骤S305、S309)的处理，比起SDM，可以优先可以SDMA 的移动站分配。
另外，在本实施例中，虽然对使用从基站1向移动站MSm的发送(下行链路)中的 空分复用的通信方法进行了说明，但是，在从移动站MSm向基站1的发送(上行链路)时， 也可以同样适用。这时，对每个移动站MSm所具有的天线，时分或码分天线个别导频信号， 并发送给基站1，在基站1，算出每个天线个别导频信号的信道估算值和接收质量。由此，可 以不必使用来自移动站MSm的那些反馈信息，通过与使用图3说明的相同的操作，进行移 动站MSm的SDM或SDMA的分配。另外，在本实施例中，从基站1向移动站MSm的发送(下行链路)中的信道估算 值以及接收质量信息，通过通信线路反馈给基站1，在使用TDD(Time Division Duplex)的 无线通信系统中，因为将相同频率作为传输媒体使用，由于传输路的相反性，对每个移动站 MSmK具有的天线，时分或码分天线个别导频信号，并发送给基站1，在基站1，算出每个天线 个别导频信号的信道估算值和接收质量。由此，可以不必使用来自移动站MSm的那些反馈 信息，通过与使用图3说明的通信分配处理相同的操作，进行移动站MSm的SDM或SDMA的 分配。另外，也可以向TDD中的上行链路适用本实施例。另外，作为接收质量信息，除在本实施例进行说明的SNR等接收质量之外，也可以 组合与移动站MSm的估算移动速度、多普勒频率估算值等移动站MSm的流动性的评价值。这 时，虽然由于接收质量的反馈、或SDMA或SDM分配处理而产生延迟，但是，规定流动性以上 的移动站，通过在图3中的步骤S306增加不进行SDMA或SDM分配处理的判定操作，可以进 行操作。实施例2图6是表示本发明涉及的实施例2的基站装置的结构图。在本实施例中，对在SDM 对应移动站和SDM未对应移动站混在区域内的无线通信系统中，优先SDM未对应移动站并 进行通信时的空间上的信道的形成方法进行说明。图6所示的基站BS的构成，在取代在实施例1所使用的图2中的权重生成部204， 设置有SDM未对应移动站权重生成单元601以及SDM对应移动站权重生成单元这一点上不 同，据此的发送波束生成方法不同。下面，主要说明与实施例2不同的部分，对与实施例1 相同的部分省略其说明。另外，对实施例1同样，在下行链路中的进行使用空分复用的移动 站MS的通信分配处理后的移动站MS以及基站BS中的指向性控制方法进行说明。将向第η个移动站MSn的第K个空分复用信道中的发送数据序列作为Skn(t)(式 中，t表示时刻)。在此，η是进行空分多址的移动站数Nd或Nd以下的自然数，k是对第η 个移动站MSn的空分复用数Nc(n)或Nc(n)以下的自然数。另外，1彡Nc(n) <NS(1)。将用第η个 移动站MSn中的第ρ个天线接收到时的信道估算值作为hn(p、m)。该信道估算值hn(p、m)， 是对来自从移动站MSn反馈给基站BS的第m个基站天线的天线208个别导频信号APm (t)的 值。另外，m是基站天线数Nt或Nt以下的自然数，ρ是第η个移动站MSn中的天线数Ns(n) 或Ns(n)以下的自然数。在此，如(式8)那样定义对第η个移动站MSnW信道估算矩阵Hn。SDM未对应移动站用权重生成单元601生成对第s个SDM未对应移动站MSs的发 送权重矢量Ws= (Ηω)Η，输出给SDM对应移动站用权重生成单元602。式中/表示复数共 轭转置。根据该发送权重矢量Ws，在第s个SDM未对应移动站MSs中，可以得到最大比合成 来自基站BS的多个天线的多个发送信号的接收信号。SDM对应移动站用权重生成单元602，对SDM对应移动站MSj的第j个空分复用信道的发送权重矢量Wj，如(式9)所示，向第j个以外的所SDMA的其他用户进行不产生干扰 的波束形成。η是进行SDMA的移动站的总数Nd或Nd以下的自然数。由此，当向作为空分 复用信道数Nc00 = 1的第A个移动站MSa的发送权重为Wj时，用如(式10)所表示的信道 估算值Ca进行接收。另外，当向作为空分复用信道数Ne > 1的第B个移动站MSb的发送 权重为^^馮+^旧时，用如(式12)所表示的(Ns(B)XNc(B))下面的信道估算矩阵Cb进 行接收。在此，部分空间正交化单元210，当向第B个移动站MSb进行SDM传输时，当向空分 复用信道数为N，)> 1的第B个移动站MSb的发送权重为W」、Wj+1、WjH1时，用(式12) 那样表示的(Ns(B)XNc(B))下面的信道估算值Cb来接收。如(式13)所示那样预先奇值分 解Cb，按所得到的奇值大的顺序选择N。 个，使用由与这些奇值Xjf应的右奇值矢量构成 的右奇值矩阵Vs = [V1V2, ··%_]，如(式14)所示那样，从左边向空分复用信道的数据 序列S(t) = [SAOS/a)…算右奇值矩阵Vs，算出信号序列S2(t)。在此，k = 1 Nc(b)。接着，波束形成部207向S2(t)的Nc(b)个要素分别乘算发送权重W」、Wj+1 ^h115 在此，在(式13)中，U是由信道估算矩阵Cb的左奇值矢量所构成的单式矩阵，V是由信道 估算矩阵Cb的右奇值矢量所构成的单式矩阵，Q是将对角成分作为奇值的对角矩阵。另外， 也可以是省略部分空间正交化单元210的构成，那时，(式14)中的Vs为Nc次单位矩阵。在移动站MSn中的操作与实施例1相同。如上所述，对在基站BS组合SDM和SDMA并进行发送的情况，对使用向与实施例1 不同的SDM未对应移动站的波束形成方法的无线通信系统进行了说明。根据本实施例，基 站对SDM未对应移动站，使用最大比合成来自多个天线的多个发送信号的接收信号所得到 的发送波束。由此，在确保向SDM未对应移动站的接收质量在某水平上的状态下，可以进 行SDMA。另一方面，虽然向SDM对应移动站的干扰度增加，但是，因为可以通过SDM对应移 动站所具有的多个天线除去使用空间区域的干扰，所以对干扰的耐性比SDM未对应移动站 高。由此，可以在小范围内得到作为无线通信系统的通信量的减少。另外，同样可以将本实施方式适用于多载波传输方式的无线通信系统。这时候，通 过(1)使用多个副载波之内的1个(例如，中心频率附近的副载波等)，进行与实施例1相 同的操作，形成副载波共通的1个发送波束的方法，(2)使用多个副载波的一部分或全部， 根据对按每个副载波的天线个别导频信号的信道估算值，对每个副载波形成发送波束的发 送波束形成方法，可以同样适用本实施例。实施例3图7是表示本发明涉及的实施例3的基站装置的构成的图示。在本实施例中，在 空分复用传输控制单元701设置有在所空分复用传输的信道间施行时间空间编码的时间 空间编码单元702这一点与实施例1不同。下面，主要说明与实施例1不同的空分复用控制装置701的部分。另外，使用图7， 对与实施例1相同，在下行链路中进行使用空分复用的移动站MS的通信分配处理后的移动 站MS以及基站BS中的指向性控制方法进行说明。下面，使用图7，对与实施例1相同，在下行链路中进行使用空分复用的移动站MS 的通信分配处理后的移动站MS以及基站BS中的指向性控制方法进行说明。将向第η个移动站MSn的第K个空分复用信道中的发送数据序列作为Skn(t)(式
20中，t表示时刻)。在此，η是进行空分多址的移动站数Nd或Nd以下的自然数，k是对第η 个移动站MSn的空分复用数Nc(n)或Nc(n)以下的自然数。另外，1彡Nc(n) <NS(1)。将用第η个 移动站MSn中的第ρ个天线接收到时的信道估算值作为hn(p、m)。该信道估算值hn(p、m)， 是对来自从移动站MSn反馈给基站BS的第m个基站天线的天线208个别导频信号APm (t)的 值。另外，m是基站天线数Nt或Nt以下的自然数，ρ是第η个移动站MSn中的天线数Ns(n) 或Ns(n)以下的自然数。在此，如(式8)那样定义对第η个移动站MSnW信道估算矩阵Hn。时间空间编码单元702，向实施图未示的规定的错误订正编码处理、隔行扫描 处理、向调制相位平面上的编码映像处理后的、对进行空分复用的移动站Msl的发送数 据序列211，输出实施了时间空间编码处理的空分复用信道的数据序列S(t) = [S1bW S2b (t)…SNc(b)b (t)]。关于时间空间编码及其解码，在 B. Vucetic, j. Yuan, "Space-Time Coding”，J. Wiley & Sons Ltd (2003)中已信息公开了 STBC (Space-Time Block Coding)、 STTC(Space-Time Trellis coding)>ST Turbo TC(Space-Time Turbo Trellis Codes)等 方法，在此省略详细说明。通过实施时间空间编码，虽然降低了传输速度，便是由于分集效 应可以得到改善接收质量的效果。部分空间正交化单元210，当向第B个移动站MSb进行SDM传输时，当向空分复用 信道数为N，> 1的第B个移动站MSb的发送权重为W」、Wj+1、WjL1时，用(式12)那样 表示的(Nste)XNc(B))下面的信道估算值Cb来接收。但是，如(式13)所示那样预先奇值分 解Cb，按所得到的奇值大的顺序选择N。 个，使用由与这些奇值Xjf应的右奇值矢量构成 的右奇值矩阵Vs = [V1V2, ··%_]，如(式14)所示那样，从左边向空分复用信道的数据 序列S(t) = [SAOS/a)…算右奇值矩阵Vs，算出信号序列S2(t)。在此，k = 1 Nc(b)。另外，也可以是省略部分空间正交化单元210的构成，那时，因为(式14)中的Vs 为Nc次单位矩阵，所以这时为图8所示那样的空分复用传输控制单元801的构成。接着，波束形成部207向S2(t)的N。 个要素乘算通过在权重生成单元204中与 实施例1相同的操作所得到的发送权重WpWppWfUi。在此，在(式13)中，U是由信道 估算矩阵Cb的左奇值矢量所构成的单式矩阵，V是由信道估算矩阵Cb的右奇值矢量所构成 的单式矩阵，Q是将对角成分作为奇值的对角矩阵。另一方面，在SDM对应移动站MSn，为了分离接收N。(11)个空分复用信道，或在SDM对 应移动站MSn，为了同步检波接收，按空分复用信道插入和发送已知信号序列(下面称空分 复用信道个别导频信号)CPk (t)。在此，k是空分复用的总数Tc或Tc以下的自然数。但是， 当差动编码发送信号，适用延迟检波时，不需要发送这样的导频信号。另外，空分复用信道 个别导频信号CPk(t)的发送方法(帧结构)与实施例1中用图5说明的一样。下面，对移动站MS中的接收操作进行说明。首先，空分复用分离单元721分离对SDM对应移动站MSn的Ν。ω个空分复用信 道。空分复用分离单元721，通过使用个别插入空分复用信道的空分复用信道个别导频信号 CPk(t)，如(式15)所示，按每个空分复用信道算出信道估算值1^(」、10，进而，使用与在时 间空间编码单元702中使用的时间空间编码方法对应的解码方法来解码发送信号，输出接 收数据序列722。在此，k是向SDM对应移动站MSn所发送的空分复用信道数N。(n)个或N广> 个以下的自然数。另外，*是复数共轭算子，将空分复用信道个别导频信号CPk(t)的码数作为Nq。 另外，作为空分复用分离的其他方法，有如下方法。即，当向第B个移动站MSb进 行SDM传输时，在使用部分空间正交化单元210时，如(式13)所示，从通过Cb的奇值分解 所得到的奇值中按大的顺序选择个Nc个，使用由与这些奇值对应的左奇值矢量构成的右 奇值矩阵Us= [U1U2,…UN。(B)]，从左侧将其复数共轭转置的矩阵(Us)11与接收信号矢量R =[r/B^thi^Byt^Hrmw^a)]1进行乘算的方法。根据此方法，可以分离接收每个空 分复用信道。这时候，通过通信线路预先将右奇值矩阵Us通知给移动站MSb。再者，关于向 移动站MSnW空分复用数以及空分复用信道个别导频信号的类别，通过控制信道等预先从 基站BS向移动站MSn进行通知。 对SDM未对应移动站MS1的操作与实施例1相同。如上所述，在本实施例中，在实施例1的效果的基础上，通过在对SDm移动站的空 分复用发送时施行时间空间编码，因为在空间上多路地发送同一数据，所以对SDM对应移 动站的传输速度降低。但是，通过附加增加了发送分集效应的错误订正能力，接收质量得到 改善。由此，当为了得到所需要的接收质量而进行发送控制时，得到发送功率降低的效果。 或者，另外当发送功率为恒定时，可以得到扩大得到所需要的接收质量的通信区域。另外，在本实施例中，可以根据传输环境变化时间空间编码单元中的编码方法、编 码率，由此可以根据多样的传输环境提高通信量。另外，在本实施例中，虽然示出了在对下行链路中的SDM对应移动站的空分复用 发送时施行时间空间编码的例子，但是，在上行链路中也可以同样适用。这时，在SDM对应 移动站中，对空分复用发送信号施行时间空间编码，在基站一侧适用与时间空间编码对应 的解码处理。如上所述，本发明对与空分复用传输对应的移动站、和未对应的移动站混在通信 区域内的无线通信系统有用，适用于有效利用基站中的空间上的自由度，改善无线通信系 统的通信容量。
权利要求
一种基站装置，用于与多个移动站进行通信，包括判定单元，判定在所述多个移动站中第1移动站是否为空分复用对应移动站，并判定与所述第1移动站不同的第2移动站是否为与所述第1移动站能够同时进行空分多址连接的移动站；加权单元，在所述判定单元判断为所述第1移动站是空分复用对应移动站时，为了提高进行空分复用传输的传输路正交性，对往所述第1移动站进行空分复用发送的第1发送数据序列进行加权；波束形成单元，在所述判定单元中，所述第1移动站被判断为是空分复用对应移动站，同时所述第2移动站被判断为是与所述第1移动站能够同时进行空分多址连接的移动站时，为了进行所述第1发送数据序列的空分复用发送，形成对应于所述加权单元的输出的多个第1发送波束，形成对应于对所述第2移动站的由空分多址连接而发送的第2发送数据序列；多个天线，使用所述多个第1发送波束发送所述第1发送数据序列，使用所述多个第2发送波束发送所述第2发送数据序列。
2.根据权利要求1所述的基站装置，所述判定单元进一步判定所述第2移动站是否为空分复用对应移动站；在所述判定单元判断为所述第1移动站以及所述第2移动站都是空分复用对应移动站 时，所述加权单元进一步对所述第2移动站进行空分复用发送的第2发送数据序列进行加 权；所述波束形成单元进一步形成对应于所述加权单元的输出的多个第2发送波束。
3.一种基站装置，用于在存在第1移动站和进行空分复用传输的第2移动站的基站进 行数据通信，包括部分空间正交化单元，根据对所述第1移动站的第1信道估算矩阵和对所述第2移动 站的第2信道估算矩阵，生成对发送给所述第2移动站的发送数据序列进行加权的第2权 重；波束形成单元，使用在所述部分空间正交化单元生成的所述第2权重形成发送给所述 第2移动站的波束。
4.根据权利要求3所述的基站装置，所述第2权重是对于所述第1信道估算矩阵正交的权重。
5.根据权利要求3或者权利要求4所述的基站装置，当所述第1移动站是不进行空分复用传输的移动站时，由所述波束形成单元形成的对 所述第1移动站的发送波束是最大比合成波束。
6.根据权利要求3所述的基站装置，所述波束形成单元根据所述第2权重和对于所述第1信道估算矩阵正交的权重即第1 权重而形成波束。
7.根据权利要求3所述的基站装置，进一步包括判断单元，用于根据规定的基准对所述第1移动站和所述第2移动站的各自的数据通 信所使用的信道进行分配，所述规定的基准各自根据对于所述第1移动站和第2移动站的 信道估算值或接收质量算出。
8.根据权利要求3所述的基站装置，所述第1信道估算矩阵，根据所述第1移动站所具有的M个天线各自接收的N个已知 信号算出的N X M个信道估算值组成，所述第2信道估算矩阵根据所述第2移动站所具有的M个天线各自接收的N个已知信 号算出的N X M个信道估算值组成。
9.根据权利要求8所述的基站装置，所述已知信号使用基站所具有的N个天线分别用与其他的N-I个天线所用的编码序列 都不同的编码序列通过时分复用和/或码分复用进行发送。
10.根据权利要求3所述的基站装置，所述第1信道估算矩阵，根据来自所述第1移动站的已知信号进行检测，所述第2信道 估算矩阵，根据来自所述第2移动站的已知信号进行检测。
11.根据权利要求8所述的基站装置，所述接收质量是接收信号功率对杂音功率比、接收信号功率对干涉功率比、移动站的 移动速度、衰减频率估算值以及接收功率的其中之一。
12.—种基站装置，用于在存在第1移动站和进行空分复用传输的第2移动站的基站进 行数据通信，包括权重生成单元，用于根据对所述第1移动站的第1信道估算矩阵，生成用于对所述第2 移动站的发送数据序列进行加权的第1权重；部分空间正交化单元，根据所述第1权重和对所述第2移动站的第2信道估算矩阵生 成第2权重；波束形成单元，用所述第2权重形成发送给所述第2移动站的波束。
13.一种无线通信方法，用于在存在第1移动站和进行空分复用传输的第2移动站的基 站进行数据通信，所述无线通信方法包括如下步骤权重生成步骤，用于根据对所述第1移动站的第1信道估算矩阵和对所述第2移动站 的第2信道估算矩阵，生成用于对所述第2移动站的发送数据序列进行加权的权重；波束形成步骤，用所述生成的权重形成发送给所述第2移动站的波束。
14.根据权利要求13所述的无线通信方法，所述第1信道估算矩阵根据所述第1移动站所具有的M个天线各自接收的N个已知信 号算出的N X M个信道估算值组成，所述第2信道估算矩阵根据所述第2移动站所具有的M个天线各自接收的N个已知信 号算出的N X M个信道估算值组成。
15.根据权利要求14所述的无线通信方法，所述已知信号由基站所具有的N个天线分别用与其他的N-I个天线所用的编码序列都 不同的编码序列通过时分复用和/或码分复用进行发送。
16.根据权利要求13所述的无线通信方法，所述第1信道估算矩阵，根据来自所述第1移动站的已知信号进行检测，所述第2信道 估算矩，根据来自所述第2移动站的已知信号进行检测。
17.根据权利要求13所述的无线通信方法，所述第2移动站的空分复用传输数，根据当所述第2移动站满足一定的接收质量时，所述第2移动站所具有的第1天线得到的N个信道的估算值和所述第2移动站所具有的第2 天线得到的N个信道的估算值的空间相关系数来决定。
18.根据权利要求13所述的无线通信方法，根据所述波束的通信质量进行满足规定的通信质量的功率控制。
19.根据权利要求13所述的无线通信方法，当所述第1移动站是不进行空分复用传输的移动站时，进行功率控制，以使对于所述 第1移动站的通信质量高于对于所述第2移动站的通信质量。
20.一种无线通信方法，用于进行存在第1移动站和进行空分复用传输的第2移动站的 基站的数据通信，在所述第2移动站的无线通信中包括如下步骤接收步骤，用于接收由所述基站发送而来的已预先插入了已知信号的数据序列；计算步骤，用于根据所述已知信号算出信道估算值；分离接收步骤，根据所述信道估算值，分离接收从所述基站通过空分复用发送而来的信号。
21.在与多个移动站进行通信的基站装置中的无线通信方法，包括以下步骤判定步骤，判定在所述多个移动站中第1移动站是否为空分复用对应移动站，并判定 与所述第1移动站不同的第2移动站是否为与所述第1移动站能够同时进行空分多址连接 的移动站；加权步骤，在所述判定步骤判断为所述第1移动站是空分复用对应移动站时，为了提 高进行空分复用传输的传输路正交性，对往所述第1移动站进行空分复用发送的第1发送 数据序列进行加权；波束形成步骤，在所述判定步骤中，所述第1移动站被判断为是空分复用对应移动站， 同时所述第2移动站被判断为是与所述第1移动站能够同时进行空分多址连接的移动站 时，为了进行所述第1发送数据序列的空分复用发送，形成对应于所述加权步骤的输出的 多个第1发送波束，形成对应于对所述第2移动站的由空分多址连接而发送的第2发送数 据序列；发送步骤，使用所述多个第1发送波束发送所述第1发送数据序列，使用所述多个第2 发送波束发送所述第2发送数据序列。
22.根据权利要求21所述的无线通信方法，在所述判定步骤进一步包括判定所述第2移动站是否为空分复用对应移动站；在所述判定步骤为所述第1移动站以及所述第2移动站都是空分复用对应移动站时， 在所述加权步骤进一步对所述第2移动站进行空分复用发送的第2发送数据序列进行加 权；在所述波束形成步骤进一步形成对应于所述加权步骤的输出的多个第2发送波束。
全文摘要
一种基站装置及无线通信方法。具有多个天线，可以自适应地改变指向性的基站(1)，在与空分复用传输对应的空分复用对应移动站(2)、和与空分复用传输未对应的空分复用未对应移动站(3)混在通信区域(5)内的环境下，使用规定的空分复用传输评价基准以及空分多址评价基准，进行同时进行空分复用传输(SDM)和空分多址(SDMA)的移动站的分配。提供一种根据该无线通信方法，最大限度地利用空间的自由度、改善通信容量的无线通信系统。
文档编号H04B7/26GK101902261SQ201010242418
公开日2010年12月1日 申请日期2003年12月5日 优先权日2002年12月5日
发明者中川洋一, 岸上高明 申请人:松下电器产业株式会社