专利名称：空间多路复用无线传输系统、空间多路复用无线传输方法、以及计算机程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及空间多路复用无线传输系统、空间多路复用无线传输方法以及计算机程序。本申请基于2010年2月25日在日本申请的特愿2010-040359号要求优先权，并在此引用其内容。
背景技术：
以往，作为一个基站对多个终端站进行通信的方法，有使用在IEEE802. Iln的选项中采用的波束成形(beamforming)的空间多路复用传输方法。在该方法中，基站发送在发送信号内按每个波束不同的已知信号。各终端站对其进行接收，并分别针对各波束和终 端站的接收中使用的全部天线，来计算在已知信号区间中的接收信号和已知信号的复相关值，由此进行传递函数估计，并基于该传递函数估计结果，在接收侧分离在发送侧进行空间多路复用后的信号。作为在终端站的信号分离方法，例如使用进行完全干扰抑制的迫零(Zero —Forcing ZF)法、使在接收侧的干扰和噪声功率之和最小化的最小均方误差(Minimum —Mean 一 Square 一 Error :丽SE)法、或者作为最佳估计法的最大似然检测(Maximum —Likelihood — Detection MLD)等(例如，参照非专利文献I、非专利文献2)。通常在使用空间多路复用传输的情况下，屡次产生各终端站所接收的被空间多路复用后的信号比各终端站的接收天线数少的情况。此时，通过削减在接收的信号处理中使用的天线数，能大幅度地削减接收站的信号处理量、功耗。在此，为了削减终端站的接收中使用的天线数，需要基站选定终端站的接收中应利用的天线，并与此相配合以使向终端站的发送信号不变为与其它基站的干扰的方式来形成发送波束。现有技术文献 非专利文献
非专利文献I :守倉、久保田，802. 11高速無線LAN教科書，出版，2008年4月；
非专利文献2 Q. H. Spencer, A. L. Swindlehurst, and M. Haardt,uZero-ForcingMethods for Downlink Spatial Multiplexing in Multiuser MIMO Channels,” IEEETrans. Sig. Processing, vol. 52, issue 2, Feb. 2004, pp. 461-71。
发明内容
发明所要解决的问题
在此，在以往的空间多路复用无线传输系统的空间多路复用无线传输方法中，虽然基站所选择的天线被控制为对其它终端站的发送不进行干扰，但是存在未被选择的天线对其它终端站的发送进行干扰而使传输品质恶化。其结果是，在基站对多个终端站同时进行通信的情况下，存在在终端站不容易检测接收中应使用的天线的情况。因此，存在在基站中不容易选择在终端站接收中使用的天线的情况。为此，存在无法一边维持良好的传输特性一边大幅度地削减终端站的信号处理量和功耗的问题。根据上述的现有技术，通常希望有一边维持良好的传输特性一边大幅度地削减终端站的信号处理量和功耗的空间多路复用无线传输系统、空间多路复用无线传输方法。用于解决问题的手段 本发明例如具有以下方面。第一方面是一种空间多路复用无 线传输系统，具有与多个终端站进行通信的基站；以及包含于所述多个终端站并具有多个天线单元的第一终端站，所述基站具备第一天线信息生成部，在从外部输入了向所述第一终端站进行发送的数据时，生成表示所述多个天线单元中的、在信息信号的接收中使用的天线单元的天线信息，并经由收发部向所述第一终端站发送所述天线信息，所述第一终端站具备收发切换/接收处理部，与所述多个天线单元的每一个对应，并进行收发的切换以及接收处理；以及控制部，经由所述多个天线单元，接收所述天线信息，基于所述天线信息从所述多个天线单元选择在信息信号的接收中使用的至少I个天线单元，将与选择出的所述天线单元对应的所述收发切换/接收处理部设定为接收模式，将与未选择的所述天线单元对应的所述收发切换/接收处理部设定为非接收模式。此外，第二方面是所述空间多路复用无线传输系统，所述基站还具备控制信号生成部，生成向所述第一终端站请求传播环境估计用信号的发送的发送请求信号，并经由所述收发部向所述第一终端站发送；第一传播环境估计部，基于从所述第一终端站接收的所述传播环境估计用信号，生成与所述第一终端站有关的传播环境信息；以及波束形成部，基于所述第一天线信息生成部根据所述传播环境信息生成的所述天线信息，以使所述多个终端站间不产生干扰的方式，决定发送指向性来形成发送波束，并经由所述收发部发送所述发送波束，所述终端站还具备发送部，经由所述多个天线单元来接收所述发送请求信号，生成所述传播环境估计用信号，并经由所述多个天线单元向所述基站发送所述传播环境估计用信号；以及译码部，经由与被设定为所述接收模式的所述收发切换/接收处理部对应的天线单元接收所述发送波束，将所述发送波束进行译码来生成数据，并向再生部输出所述数据。进而，第三方面是所述空间多路复用无线传输系统，所述终端站还具备第二传播环境估计部，使用所述发送请求信号来估计传播环境，并生成第二传播环境信息；以及第二天线信息生成部，基于所述第二传播环境信息，生成将来自所述基站的所述天线信息进行接收的天线指定信息，并经由所述多个天线单元发送至所述基站，所述第一天线信息生成部生成与经由所述收发部接收的所述天线指定信息对应的所述天线信息也可。进而，第四方面是所述空间多路复用无线传输系统，所述第一天线信息生成部生成表示在通信中使用的中心频率的信息以及表示传输频带的信息的至少一个来作为所述天线信息，所述天线控制部基于从所述天线信息提取出的表示所述中心频率的信息以及表示所述传输频带的信息的至少一个，控制所述接收模式和非接收模式的所述多个天线单元的所述中心频率以及所述传输频带的至少一个也可。进而，第五方面是所述空间多路复用无线传输系统，所述第二天线信息生成部基于所述第二传播环境信息，生成在从所述基站接收所述天线信息时的所述天线的优先等级或者天线数中的至少一个来作为所述天线指定信息，并经由所述多个天线单元发送至所述基站，所述第一天线信息生成部基于在经由所述收发部接收的所述天线指定信息中所示的所述天线的优先等级或者天线数中的至少一个，生成所述天线信息也可。进而，第六方面是所述空间多路复用无线传输系统，所述终端站还具备电池余量检测部，检测所述终端站的电池的余量，生成并输出余量信息，所述第二天线信息生成部基于所述余量信息，生成所述天线指定信息也可。进而，第七方面是一种空间多路复用无线传输方法，用于空间多路复用无线传输系统，该空间多路复用无线传输系统具有与多个终端站进行通信的基站；以及包含于所述多个终端站并具有多个天线单元的第一终端站，该空间多路复用无线传输方法具备在所述基站中，生成表示所述终端站的所述多个天线单元中的、在来自所述基站的信息信号的接收中使用的天线单元的天线信息的步骤；将所述天线信息向所述终端站发送的步骤；在所述终端站中接收所述天线信息的步骤；基于所述天线信息，选择在信息信号的接收中使用的所述天线的步骤；以及将选择出的所述天线设定为接收模式，将未选择的所述天线·设定为非接收模式的步骤。进而，第八方面是一种计算机程序，储存在空间多路复用无线传输系统中的第一终端站的计算机可读取的非暂时的记录介质中，所述空间多路复用无线传输系统具有与多个终端站进行通信的基站；以及包含于所述多个终端站并具有多个天线单元的所述第一终端站，具备从所述基站接收表示所述终端站的所述多个天线单元中的、在来自所述基站的信息信号的接收中使用的天线单元的天线信息的指令；基于所述天线信息，选择在信息信号的接收中使用的所述天线单元的指令；以及将选择出的所述天线单元设定为接收模式，并将未选择的所述天线单元设定为非接收模式的指令。进而，第九方面是一种计算机程序，储存在空间多路复用无线传输系统中的基站的计算机可读取的非暂时的记录介质中，所述空间多路复用无线传输系统具有与多个终端站进行通信的基站；以及包含于所述多个终端站并具有多个天线单元的第一终端站，具备生成表示所述终端站的所述多个天线单元中的、在来自所述基站的信息信号的接收中使用的天线单元的天线信息的指令；以及将所述天线信息向所述终端站发送的指令。发明效果
根据上述方面，基站将在信息信号的接收中应使用的天线信息包含在控制信号中生成，并从基站发送至终端站，终端站将基站发送的控制信号进行接收，从接收到的控制信号中提取天线信息，在基站和终端站之间共有在信息信号的接收中应使用的天线信息，终端站关闭与在信息信号的接收中不使用的天线连接的电路、或者使工作时钟可变。为此，能选定在各终端站使用的天线，并能一边维持良好的传输特性一边大幅度地削减终端站的信号处理量和功耗。
图I是说明在第一实施方式中的空间多路复用无线传输系统的工作的 图2是涉及第一实施方式的基站I的框 图3是涉及第一实施方式的终端站2的框图；图4是涉及第一实施方式的从基站I向终端站2和3的发送步骤的流程 图5是涉及第一实施方式的终端站2和3的接收步骤的流程 图6是说明涉及第二实施方式的频带的 图7是涉及第三实施方式的基站与各终端站间的收发的定时 图8是涉及第三实施方式的基站的收发步骤的流程 图9是涉及第三实施方式的终端站的收发步骤的流程图。
具体实施方式
下面，使用图I 图9，对本实施方式详细地进行说明。但是，本发明并不限定于本实施方式。以下的实施方式在其技术思想的范围内能进行各种变更。[第一实施方式]
使用图I 图5，对第一实施方式进行说明。首先，使用图1，说明第一实施方式的概要。图I是说明在第一实施方式中的空间多路复用无线传输系统的工作的图。如图I那样，基站I具备多个天线11 15，第一终端站I (STA-I)具备多个天线21 23，第二终端站2(STA-2)具备多个天线31 33。另外，以与第一终端站I的其它天线22和23以及第二终端站2的天线31 33不干扰的方式，从天线11朝向第一终端站I的天线21发送波束51。进而，以与第一终端站I的其它天线21和22以及第二终端站2的天线31 33不干扰的方式，从天线12朝向第一终端站I的天线23发送波束52。进而，以与第一终端站I的其它天线21 23以及第二终端站2的天线31和33不干扰的方式，从天线13朝向第二终端站2的天线32发送波束53。进而，第一终端站I在接收中使用天线21和23，而在接收中不使用天线22，第二终端站2在接收中使用天线32，而在接收中不使用天线31和33。图2是第一实施方式中的基站I的框图。如图2那样，基站I具备信息信号生成部101、控制信号生成部102、发送帧生成部103、多个波束形成部104、收发切换部105 107、接收信号处理部108、传播环境估计部109、以及天线信息生成部110。另外，收发切换部105连接于天线11，收发切换部106连接于天线12，收发切换部107连接于天线13。为了使说明变得简单，虽然在图2中说明了天线11 13这3个单元的例子，但是也能根据天线的单元数来增加收发切换部。此外，基站I例如是无线LAN的基站等。信息信号生成部101从基站I外输入数据，使用输入的数据来生成信息信号，并将生成的信息信号输出至发送帧生成部103。控制信号生成部102基于天线信息生成部110输出的天线信息来生成控制信号，并将生成的控制信号输出至发送帧生成部103。天线信息是指作为发送目的地的终端站2和3使用各自具有的天线内的哪个天线来进行接收的信息，另外还是在通信中使用的中心频率(例如5GHz或2. 4GHz)、频带(例如20MHz)等的信息。此外，将天线信息相对于终端站2和3具有的天线单元数N (2以上的自然数)设定为M N)单元的天线数。进而，控制信号生成部102接受将天线信息生成部110输出的传播环境估计用信号的发送请求信号进行发送的指示信息，根据将接受的传播环境估计用信号的发送请求信号进行发送的指示信息，来生成包含传播环境估计用信号的发送请求信号的控制信号，并将生成的控制信号输出至发送帧生成部103。发送帧生成部103接受信息信号生成部101输出的信息信号和控制信号生成部102输出的控制信号，使用接受的信息信号和控制信号来生成发送帧信号，并将生成的发送帧信号输出至多个波束形成部104。再有，发送帧信号例如将控制信号附加在信息信号之前来生成帧信号。由于控制信号的位置是任意的，所以例如在帧的中央、最后、或分散在帧内进行发送也可。此外，也能以别的频带或别的子载波来发送控制信号。进而，在使用码分多路复用的情况下，以与信息帧不同的扩展码进行发送也可。多个波束形成 部104接受发送帧生成部103输出的发送帧信号，基于接受的发送帧信号来形成从天线11 13向终端站2和3发送的波束信号，并将形成的波束信号输出至收发切换部105 107。此外，多个波束形成部104接受传播环境估计部109输出的传播环境信息，基于接受的传播环境信息和发送帧信号来形成波束信号，并将形成的波束信号输出至收发切换部105 107。例如，如图I那样，以从天线11和12向终端站2输出的方式形成波束，进而，以从天线13向终端站2输出的方式形成波束。收发切换部(发送切换/接收处理部)105 107具备DAC(数字信号一模拟信号变换器)和ADC (模拟信号一数字信号变换器)以及自动增益控制部。此外，收发切换部105 107接受多个波束形成部104输出的波束信号，将接受的波束信号进行分路，并使用DAC变换成模拟信号，之后，经由与收发切换部105 107连接的天线11 13发送至终端站2和3。进而，收发切换部105 107在使用ADC将经由天线11 13从终端站2和3接收的接收信号变换成数字信号之后，将其输出至接收信号处理部108。接收信号处理部108接受收发切换部105 107输出的接收信号，从接受的接收信号经由规定的滤波器等提取各种信号，并将提取出的各种信号输出至传播环境估计部109。传播环境估计部(第一传播环境估计部)109接受接收信号处理部108输出的各种信号，使用接受的各种信号来生成传播环境信息，并将生成的传播环境信息输出至多个波束形成部104和天线信息生成部110。此外，传播环境估计部109算出接受的各种信号的接收电平，算出信号对噪声功率(包含干扰功率、或不包含干扰功率)比、或者信号对干扰功率t匕，将算出的信号对噪声功率比、或者信号对干扰功率比输出至天线信息生成部110。进而，传播环境估计部109算出终端站2和3的各天线11 13在规定时间内的总传输容量，并将算出的各天线11 13的总传输容量输出至天线信息生成部110。进而，传播环境估计部109从各种信号中提取传播环境估计用信号，使用提取出的传播环境估计用信号，将终端站2和3的各天线11 13的传递函数，基于已知信号等来估计，并将估计出的传递函数输出至多个波束形成部104和天线信息生成部110。天线信息生成部(第一天线信息生成部)110接受传播环境估计部109输出的传播环境信息，使用接受的传播环境信息来决定终端站2和3在接收中使用的天线11 13，并将决定的天线信息输出至控制信号生成部102。此外，在未从传播环境估计部109输出传播环境信息的情况下，天线信息生成部110基于规定值来决定使用终端站2和3的各天线11 13内的哪个天线来进行接收。或者，在从传播环境估计部109输出传播环境信息的情况下，天线信息生成部110基于作为接受的来自终端站2和3的各天线11 13的传播环境信息的传递函数，决定使用各终端站2和3的各天线11 13内的哪个天线来进行接收。或者，天线信息生成部110基于信号对噪声功率或者信号对干扰功率比、或各天线11 13的总传输容量来决定在接收中使用的天线。此外，例如，在终端站2与终端站3相比总传输容量少的情况下，天线信息生成部110基于终端站2和3的各天线11 13的各个总传输容量，以增大传输容量最少的终端站的传输容量的方式决定天线。进而，天线信息生成部110在从终端站2和3接收的信号提取出天线信息的情况下，根据提取出的天线信息来决定天线。进而，天线信息生成部110在未从终端站2和3接收信号的情况下等，生成将传播环境估计用信号的发送请求信号进行发送的指示信息，并将生成的传播环境估计用信号的发送请求信号进行发送的指示信息输出至控制信号生成部102。图3是第一实施方式中的终端站2的框图。再有，终端站3的结构也是与终端站2同样的结构。如图3那样，终端站2具备收发切换部201 203、接收信号处理部204 206、译码部207、天线信息提取部208、天线信息生成部209、发送部210、电池211、电池余量检测部212、发送请求提取部213、以及传播环境估计部214。此外，收发切换部201连接于天线21，收发切换部202连接于天线22，收发切换部203连接于天线23。此外，为了使说明变得简单，虽然在图3中说明了天线21 23这3个单元的例子，但也能根据天线的单元数 来增加收发切换部和接收信号处理部。收发切换部(发送切换/接收处理部)201 203具备DAC和ADC、以及自动增益控制部。此外，收发切换部201 203接受发送部210输出的发送信号，将接受的发送信号进行分路，并使用DAC变换成模拟信号，之后，经由与收发切换部201 203连接的天线21 23发送至基站I。进而，收发切换部201 203在使用ADC将经由天线21 23从基站I接收的接收信号变换成数字信号之后，将其输出至接收信号处理部204 206。接收信号处理部204 206接受收发切换部201 203输出的接收信号，从接受的接收信号，使用规定的滤波器等提取控制信号和信息信号，并将提取出的控制信号和信息信号输出至译码部207和传播环境估计部214。此外，接收信号处理部204 206利用天线信息生成部209输出的电源控制信号，开启或关闭电路的电源、或者配合在通信中使用的频带例如20MHz 80MHz，使进行处理的电路的时钟可变。译码部207接受接收信号处理部204 206输出的控制信号和信息信号，将接受的控制信号进行译码，并输出至天线信息提取部208和发送请求提取部213。此外，译码部207将接受的信息信号进行译码，并将其输出至终端站2的未图示的图像显示部、声音再生部。天线信息提取部208接受译码部207输出的控制信号，并从接受的控制信号提取天线信息，在提取出天线信息的情况下，将提取出的天线信息输出至天线信息生成部209。天线信息生成部(第二天线信息生成部以及控制部)209接受天线信息提取部208输出的天线信息和传播环境估计部214输出的传播环境信息，基于接受的天线信息和传播环境信息来选择在接收中使用的天线21 23并生成天线指定信息。此外，天线信息生成部209基于电池余量检测部212输出的电池211的余量信息，例如，若余量为70%以上，则选择天线数=3,若余量为70% 30%,则选择天线数=2,若余量为30%以下,贝U选择天线数=1，来生成天线指定信息。进而，天线信息生成部209接受传播环境估计部214输出的传播环境信息，使用接受的传播环境信息，选择天线的优先等级和天线数、或者天线的优先等级或天线数来生成天线指定信息。例如，天线信息生成部209使接收电平高的天线的优先等级变高，或选择与规定的阈值进行比较具有规定的阈值以上的接收电平的天线、或者选择干扰少的天线来生成天线指定信息。进而，天线信息生成部209在生成接收中使用的天线数、优先等级时，以交替地使用极化波不同的天线的方式生成天线指定信息。进而，天线信息生成部209选择与通信中使用的频带配合地使用的天线数来生成天线指定信息。例如，在有8个单元的情况下，在频带20MHz的通信中设定天线数=8，在频带40MHz的通信中设定天线数=4,在频带80MHz的通信中设定天线数=2。进而,天线信息生成部209在决定接收中使用的天线的优先等级时，考虑天线间的距离(间隔)来选择优先等级。例如，在以等间隔将天线8个单元按照nl n8 (未图示)的顺序进行配置来选择3个单元的情况下，不选择相邻的天线nl、n2以及n3，而是以使天线间的距离的最小值在能选择的组合内成为最大的方式选择例如天线nl、n4以及n8。再有，在天线信息生成部209中预先存储有各天线11 13间的距离。发送部210接受发送请求提取部213输出的传播环境估计用信号的发送请求信号，并根据接受的传播环境估计用信号的发送请求信号将传播环境估计用信号输出至收发切换部201 203。此外，发送部210基于天线信息生成部209输出的天线指定信息，将终端站2在接收中使用的天线的优先等级或者天线数、或优先等级和天线数输出至收发切换部 201 203。电池211向终端站2的各电路部供给电源，例如，是一次电池、充电式电池等。电池余量检测部212检测电池211的电池容量的余量，并将检测出的电池容量的余量信息输出至天线信息生成部209。例如，电池余量检测部212将电池211的余量为70%以上、70% 30%、30%以下等的余量信息输出至天线信息生成部209。发送请求提取部213接受译码部207输出的控制信号，从接受的控制信号提取传播环境估计用信号的发送请求信号，在提取出发送请求信号的情况下，将提取出的传播环境估计用信号的发送请求信号输出至发送部210。传播环境估计部(第二传播环境估计部)214接受接收信号处理部204 206输出的控制信号和信息信号，基于接受的控制信号和信息信号算出各天线21 23的接收电平、干扰状态，并将算出的接收电平、干扰状态作为传播环境信息输出至天线信息生成部209。接着，使用图4的流程图来说明第一实施方式中的从基站I向终端站2和终端站3的发送步骤。首先，基站I的信息信号生成部101从基站I外接受向终端站2和终端站3发送的数据，基于接受的数据来生成信息信号，并将生成的信息信号输出至发送帧生成部
103(步骤 SI)。接着，由于未从终端站2和终端站3接受发送，所以天线信息生成部110对预先确定的终端站2和3决定规定的天线，并将决定的天线信息输出至控制信号生成部102(步骤S2)。接着，控制信号生成部102接受天线信息生成部110输出的天线信息，基于接受的天线信息来生成控制信号，并将生成的控制信号输出至发送帧生成部103(步骤S3)。例如，如图I那样，生成包含从基站I对终端站2使用天线21和23进行接收、从基站I对终端站3使用天线32进行接收的天线信息的控制信号。接着，发送帧生成部103接受信息信号生成部101输出的信息信号和控制信号生 成部102输出的控制信号，基于接受的信息信号和控制信号来生成终端站2和3的发送帧信号，并将生成的终端站2和3的发送帧信号输出至多个波束形成部104 (步骤S4)。
接着，多个波束形成部104接受发送帧生成部103输出的终端站2和3的发送帧信号，基于接受的终端站2和3的发送帧信号，例如形成用于从天线11和12向终端站2进行发送的波束，形成用于从天线13向终端站3进行发送的波束，并将形成的波束信号输出至收发切换部105 107 (步骤S5)。接着，各收发切换部105 107接受多个波束形成部104输出的波束信号，将接受的波束信号进行分路，并使用DAC变换成模拟信号，之后，经由与收发切换部105 107连接的天线11 13发送至终端站2和3 (步骤S6)。接着，使用图5的流程图来说明终端站2的接收步骤。首先，终端站2的收发切换部201 203经由天线21 23接收来自基站I的包含控制信号和信息信号的信号，并将接收到的信号输出至接收信号处理部204 206 (步骤SI I)。接着，接收信号处理部204 206接受收发切换部201 203输出的信号，对接受的信号使用规定的滤波器等来提取控制信号和信息信号，并将提取出的控制信号和信息信号输出至译码部207 (步骤S12)。接着，译码部207接受接收信号处理部204输出的控制信号和信息信号，将接受的控制信号进行译码，并将译码后的控制信号输出至天线信息提取部208和发送请求提取部213 (步骤 S13)。接着，天线信息提取部208从接受的控制信号提取天线信息，在能提取出天线信息的情况下，将提取出的天线信息输出至天线信息生成部209 (步骤S14)。此外，发送请求提取部213从接受的控制信号提取发送请求信号信息，在能提取出发送请求信号信息的情况下，将提取出的发送请求信号信息输出至发送部210 (步骤 S15)。在第一实施方式中，控制信息中仅包含天线信息，并未包含发送请求信号信息。接着，天线信息生成部209接受天线信息提取部208输出的天线信息，并基于接受的天线信息，切换在译码中使用的收发切换部201 203和接收信号处理部204 206的电路的开启或者关闭(步骤S16)。例如，如图I那样，在包含使用天线21和23来接收信号的天线信息的情况下，天线信息生成部209将收发切换部202和接收信号处理部205的电路关闭，将收发切换部201和203的电路开启，并将接收处理部204和206的电路开启。再有，基于天线信息，将与在接收中使用的天线连接的在译码中使用的收发切换部和接收信号处理部开启的模式是接收模式，将与未在接收中使用的天线连接的未在译码中使用的收发切换部和接收信号处理部关闭的模式是非接收模式。接着，译码部207接受接收信号处理部204和206输出的信息信号，将接受的信息信号进行译码，并将基于译码后的信息信号的数据显示在例如终端站2的未图示的图像显示部、或输出至未图示的扬声器并进行再生(步骤S17)。此外，终端站3接收来自基站I的包含控制信号和信息信号的信号，同样地进行步骤Sll 步骤S17。例如，在包含使用天线32来进行接收的天线信息的情况下，天线信息生成部209将收发切换部201和203的电路关闭，将接收信号处理部204和206的电路关闭，将收发切换部202的电路开启，将接收处理部205的电路开启来接收信息信号并进行译码。如以上那样，根据第一实施方式，在通信时，将在接收中使用的天线信息作为控制信号从基站I发送至终端站2和3，各终端站2和3根据接受的控制信号仅将在译码中使用的收发电路201 203和接收信号处理电路204 206的电路开启，因此能削减各终端站2和3的消耗电流。此外，虽然在第一实施方式中说明了使用终端站2的全部天线21 23来接收包含控制信号和信息信号的信号的例子，但使用的天线是I个单元或者2个单元等都可以。例如，在将控制信号的空间多路复用数设为I或2的情况下，能以I个单元或者2个单元以上的天线对控制信号进行译码。特别是，在以不同的定时发送对各终端站的控制信号的情况下，即使减少终端站的进行接收工作的天线数，也能对控制信号部分进行译码。在这样的情况下，在控制信号的接收中使用的天线数比在信息信号的接收中使用的天线数少也可。即，在终端站2具有N个单元(2以上的自然数)的天线并作为接收中使用的控制信号的天线信息而从基站I向终端站2发送M (< N)的情况下，基站I以用M (< N)个单元的天线能接收向终端站2的信息信号的发送的方式进行发送
此外，在将控制信号附加在信息信号之前来进行发送的情况下，首先，终端站2和3为 了接收控制信号而使收发切换部201 203的天线21 23、或者对天线31 33的自动增益控制部工作来接收控制信号。在接收控制信号后，在信息信号的接收中使用的天线数比在控制信号的接收时使用的天线数增加，在将控制信号的接收中不使用的天线21 23用于信息信号的接收用的情况下，收发切换部201 203以与控制信号接收时的自动增益控制的增益变为相同增益的方式进行控制。通过像这样控制收发切换部201 203的自动增益控制部，从而不需要为了接收信息信号而等待自动增益控制结束，其结果是能实现迅速的信号处理。[第二实施方式]
接着，对第二实施方式使用图2和图3、以及图6的说明频带的图来进行说明。对如图6那样使用4个20MHz频带宽度(=80MHz )来进行基站I和终端站2与3之间的通信的情况进行说明。在从基站I空间多路复用向终端站2和3发送控制信号和信息信号的情况下，终端站2和3的接收信号处理部204 206需要将空间多路复用后的信号按照每个频带进行分离来处理。为此，例如，在通信中使用的频带仅为303的情况下，也需要进行其它频带301和302以及304的接收信号处理，如果将在通信中不使用的频带的电路关闭，就能进一步减轻功耗。因此，在第二实施方式中，在基站I和终端站2与3之间共有通信中使用的传输频带信息。首先，基站I的控制信号生成部102包含天线信息生成部110输出的天线信息和通信中使用的频带而生成控制信息。以下，与第一实施方式同样地进行步骤S4 步骤S6，并向终端站2和3发送包含控制信号和信息信号的信号。接着，终端站2的译码部207接受接收信号处理部204 206输出的控制信号和信息信号，将接受的控制信号进行译码，并将译码后的控制信号输出至天线信息提取部208和发送请求部213。天线信息提取208接受译码部207输出的控制信号，从接受的控制信号提取传输频带信息，并将提取出的传输频带信息输出至天线信息生成部209。接着，天线信息生成部209接受天线信息提取部208输出的传输频带信息，根据接受的传输频带信息，将通信中使用的频带的收发切换部201 203和接收信号处理部204 206的电路开启，将通信中不使用的频带的电路关闭。例如，在从控制信息中提取出仅使用频带303来进行通信的信息的情况下，天线信息生成部209仅将频带303的电路开启，将其它频带301和302以及304的电路关闭。
如以上那样，根据第二实施方式，在通信时，将通信中使用的频带包含于控制信号中从基站I发送至各终端站2和3，各终端站2和3根据接受的控制信号将仅在通信中使用的频带的电路开启，因此能削减终端站2和3的消耗电流。此外，虽然在第二实施方式中说明了仅将通信中使用的传输频带信息包含于控制信号中的例子，但是例如在像无线LAN标准那样存在5GHz和2. 4GHz等多个中心频率的情况下，也将中心频率的信息包含于控制信号中来进行发送也可。此外，虽然在第二实施方式中说明了将通信中不使用的频带的电路关闭的例子，但是，例如在仅使用频带303来进行通信的情况下，将收发切换部201 203的ADC和DAC的频率从80MHz降低到20MHz，此外，与频带配合地降低接收信号处理部204 206的处理时钟，由此也能削减功耗。此外，虽然在第二实施方式中说明了以相同的定时向终端站2和3发送控制信号和信息信号的例子，但是控制信号形成与信息信号不同的波束来进行发送也可。例如，也能以别的定时将控制信号从终端站I发送到终端站2，并且以不进行对其它终端站的干扰抑 制的方式进行发送。[第三实施方式]
接着，对第三实施方式使用图2和图3、图7 图9来进行说明。图7是基站和各终端站间的收发的定时图。图8是基站的收发步骤的流程图。图9是终端站的收发步骤的流程图。第一和第二实施方式的不同之处在于，通过在基站I和终端站2与3之间估计传播环境，从而决定在接收中使用的天线，进而进行发送的波束成形。如图7和图8那样，首先，在时刻tl，基站I的控制信号生成部102根据将天线信息生成部110的传播环境估计用信号的发送请求信号进行发送的指示信息，生成包含传播环境估计用信号的发送请求信号的控制信号，并将生成的控制信号输出至发送帧生成部103(步骤S101)。以下，进行第一实施方式的步骤S4 步骤S5，并向终端站2和3发送控制信号(步骤S102)。接着，在图9中，终端站2和3的收发切换部201 203经由天线21 23接收包含控制信号的信号，并进行步骤Sll 步骤S14。在第三实施方式中，在控制信息中仅包含发送请求信号信息而不包含天线信息。接着，发送请求提取部213接受译码部207输出的控制信号，从接受的控制信号提取发送请求信号信息，并将提取出的发送请求信号信息输出至发送部210 (步骤S15)。接着，接收信号处理部204 206将提取出的控制信号输出至传播环境估计部214，传播环境估计部214接受接收信号处理部204 206输出的控制信号，并将接受的控制信号的接收电平、干扰状态进行检测。接着，传播环境估计部214将检测出的接收电平、干扰状态输出至天线信息生成部209，天线信息生成部209接受传播环境估计部214输出的接收电平、干扰状态。接着，天线信息生成部209基于接受的接收电平、干扰状态，决定控制信号的接收中使用的在传输中使用的频带，并将决定的传输频带信息输出至发送部210(步骤S201 )。例如，选择接收电平最高的频带、或者选择干扰状态少的频带，终端站2选择频带301，终端站3选择频带303。接着，发送部210接受发送请求提取部213输出的发送请求信号信息和天线信息生成部209输出的传输频带信息，使用接受的发送请求信号信息和传输频带信息来生成向基站I的传播环境估计用信号和传输频带信息，并将生成的传播环境估计用信号和传输频带信息输出至收发切换部201 203 (步骤S202)。接着，收发切换部201 203接受发送部210输出的传播环境估计用信号和传输频带信息，并经由天线21 23在时刻t2向基站I发送接受的传播环境估计用信号和传输频带信息(步骤S203)。接着，返回至图8，基站I的收发切换部105 107经由天线11 13接收来自终端站2和3的各传播环境估计用信号和各传输频带信息，并将接收到的各传播环境估计用信号和各传输频带信息输出至接收信号处理部108 (步骤S103)。接着，接收信号处理部108接受收发切换部105 107输出的各传播环境估计用信号和各传输频带信息，经由规定的滤波器等提取接受的来自终端站2和3的各传播环境估计用信号和各传输频带信息，并将提取出的各传播环境估计用信号和各传输频带信息输 出至传播环境估计部109 (步骤S104)。接着，传播环境估计部109接受接收信号处理部108输出的各传播环境估计用信号和各传输频带信息，将接受的各传播环境估计用信号使用公知的方法来估计传递函数。此外，传播环境估计部109将接受的各传输频带信息和传播环境信息输出至天线信息生成部110和多个波束形成部104 (步骤S105)。接着，天线信息生成部110接受传播环境估计部109输出的传播环境信息，基于接受的传播环境信息，决定终端站2和3在接收中使用的各天线。接着，天线信息生成部110将决定的接收中使用的各天线信息和接受的各传输频带信息输出至控制信号生成部102(步骤 S106)。之后，进行步骤S3和步骤S4。接着，多个波束形成部104接受发送帧生成部103输出的发送帧信号和传播环境估计部109输出的各传播环境信息。接着，多个波束形成部104基于接受的各传播环境信息和各传输频带信息，进行向终端站2和3的发送帧信号的波束成形，并将形成的波束信号输出至收发切换部105 107 (步骤S107)。波束成形方法例如通过使用最大比合成法、MMSE法、ZF法等任意的算法来进行。接着，如图7那样，收发切换部105 107在时刻t3经由天线11 13使用基站2和3的控制信号的接收中使用的各频带，在信息信号之前发送控制信号(步骤S6)。例如，向终端站2使用频带301来发送控制信号，向终端站3使用频带303来发送控制信号。接着，返回至图9，终端站2基于向基站I发送的传输频带信息，例如使用频带301，在将与未使用的传输频带有关的收发切换部201 203以及接收信号处理部204 206的电路关闭的状态下，接收包含控制信号的信号。此外，终端站3基于向基站I发送的传输频带信息，例如使用频带303，在将与未使用的传输频带有关的收发切换部201 203以及接收信号处理部204 206的电路关闭的状态下，接收包含控制信号的信号。之后，对接收到的控制信号，收发切换部202、接收信号处理部205进行与第一实施方式同样的步骤Sll 步骤S17。接着，收发切换部201 203经由基于由基站I决定的在信息信号的接收中使用的天线信息的天线21 23、以及天线31 33来接收信号，将在接收中不使用的收发切换部201 203的电路和接收信号处理部204 205的电路关闭来接收信息信号，并进行接收到的信息信号的接收。如以上那样，根据第三实施方式，从基站I向终端站2和3进行传播环境估计用信号的发送请求，终端站2和3基于从基站I接受的传播环境估计用信号的发送请求，发送各传播环境估计用信号和对控制信号的接收中使用的传输频带进行指定的各传输频带信息。接着，基站I基于终端站2和3发送的各传播环境估计用信号，决定终端站2和3在信息信号的接收中使用的各天线，并形成发送的波束成形。接着，终端站2和3以与控制信号的接收中使用的各传输频带信息对应的传输频带，来发送控制信号。接着，终端站2和3以本机所指定的传输频带来接收控制信号，进而，终端站2和3用基于从控制信号提取出的天线信息的天线来接收信息信号，使用收发切换部和接 收切换部来进行接收，因此，即使在控制信号的接收时也能仅使用事前指定的传输频带来进行接收，因而能削减终端站2和3的消耗电流。此外，虽然在第三实施方式中说明了在控制信号中包含天线信息的例子，但是与第二实施方式相同，包含接收信息信号的频带以及中心频率的信息也可。此外，虽然在第三实施方式中说明了在控制信号的接收时，将各终端站的收发切换部201 203、以及接收信号处理部204 206的未使用的电路关闭的例子，但是例如在仅使用频带303来进行通信的情况下，将收发切换部201 203的ADC和DAC的频率从80MHz下降到20MHz，此外，与频带配合降低接收信号处理部204 206的处理时钟，由此也能削减功耗。[第四实施方式]
接着，对第四实施方式使用图2和图3来进行说明。在第一实施方式中，基于在基站I发送的控制信号中包含的天线信息，终端站2和3的天线信息生成部209开启或者关闭在译码中使用的电路。由于像这样需要将控制信号从基站I发送至终端站2和3，所以控制信号的开销(Overhead)变大。为此，在第四实施方式中，终端站2和3预先设定在接收中使用的天线的优先等级，并通过与基站I共有设定的天线的优先等级信息，来改善控制信号的开销。由于终端站2和3的工作是相同的，所以对终端站2进行说明。首先，终端站2的收发切换部201 203经由天线21 23接收来自基站I的包含信息信号的信号，并将接收的包含信息信号的信号输出至接收信号处理部204 206。接着，接收信号处理部204 206接受收发切换部201 203输出的包含信息信号的信号，使用规定的滤波器等从接受的包含信息信号的信号提取信息信号，并将提取出的信息信号输出至传播环境估计部214。接着，传播环境估计部214接受接收信号处理部204 206输出的各信息信号，算出接受的各信息信号的接收电平，并将算出的各接收电平信息输出至天线信息生成部209。接着，天线信息生成部209接受传播环境估计部214输出的各接收电平信息，使用接受的接收电平信息算出在接收中使用的天线的优先等级，并将算出的天线的优先等级信息(天线指定信息)输出至发送部210。接着，发送部210接受天线信息生成部209输出的天线的优先等级信息，并将接受的天线的优先等级信息输出至发送切换部201 203。此外，发送切换部201 203接受发送部210输出的天线的优先等级信息，并将接受的天线的优先等级信息经由天线21 23发送至基站I。接着,基站I的收发切换部105 107经由天线11 13接受包含天线的优先等级信息的信号，并将接受的包含天线的优先等级信息的信号输出至接收信号处理部108。接着，接收信号处理部108接受收发切换部105 107输出的包含天线的优先等级信息的信号，使用规定的滤波器等从接受的包含天线的优先等级信息的信号提取天线的优先等级信息，并将提取出的天线的优先等级信息输出至传播环境估计部109。接着，传播环境估计部109接受接收信号处理部108输出的天线的优先等级信息，并将接受的天线的优先等级信息输出至天线信息生成部110。接着，天线信息生成部110接受传播环境估计部109输出的天线的优先等级信息， 基于接受的天线的优先等级信息，仅决定与终端站2进行译码的天线数，并将决定的天线数输出至控制信号生成部102。之后，与第一实施方式同样地进行步骤S3 步骤S6。如以上那样，根据第四实施方式，在各终端站，根据各天线从基站I接收的各接收电平算出在译码中使用的天线的优先等级，将算出的天线的优先等级信息发送至基站1，基站I接收各终端站发送的天线的优先等级信息，基于接收的天线的优先等级信息，仅决定与各终端站进行译码的天线数，并仅将决定的天线数作为控制信号从基站I发送至各终端站，各基站基于与接收的天线数对应的优先等级来选择天线，因此除了功耗的削减之外，还能大幅度地削减控制信号的开销。此外，虽然在第四实施方式中说明了根据各天线21 23接收的接收电平算出天线的优先等级的例子，但是传播环境估计部214用一般的方法算出各天线21 23接收的信号的干扰状态并算出在译码中使用的天线的优先等级也可、或者算出干扰状态和接收电平这两者，并使用干扰状态和接收电平这两者来算出天线的优先等级也可。此外，虽然在第四实施方式中说明了从各终端站发送天线的优先等级信息的例子，但是不仅包含优先等级还包含在译码中使用的天线数也可，或者仅为在译码中使用的天线数也可。在该情况下，例如，在终端站2和3以电池211进行工作的情况下，电池余量检测部212检测电池211的余量，并与规定的阈值进行比较，将比较结果输出至天线信息生成部209。像这样，在各终端站，根据电池211的余量来限制天线数，并且预先与基站I共有天线的优先等级信息，由此能高效地利用各终端站的电源。此外，在本实施方式中，基站I不限于固定于建筑物等，移动也可。此外，虽然使用终端站2和3进行了说明，但是终端站的数更多也可，终端站2和3的天线数为2个单元以上即可。再有，将用于实现实施方式的图2和图3的各部分的功能的程序记录在计算机可读取的记录介质中，使计算机系统读入在该记录介质中记录的程序并执行，由此进行各部分的处理也可。再有，在此所说的“计算机系统”包含OS、周围设备等的硬件。此外，“计算机系统”如果在利用WWW系统的情况下，那么也包含主页提供环境(或显示环境)。此外，“计算机可读取的记录介质”是指软盘、光磁盘，ROM (Read Only Memory)>CD-ROM等便携式介质、经由USB (Universal Serial Bus) I / F (接口)连接的USB存储器、内置于计算机系统中的硬盘等的存储装置。进而“计算机可读取的记录介质”还包含如在经由因特网等的网络、电话线路等的通信线路发送程序的情况下的通信线那样在短时间的期间内动态地保持程序的装置、如成为在该情况下的服务器或客户端的计算机系统内部的易失性存储器那样将程序保持一定时间程序的装置。此外上述程序是用于实现上述功能的一部分的程序也可，进而是能通过与已记录在计算机系统中的程序的组合来实现上述的功能也可。产业上的可利用性
本发明例如能应用于基站和终端站进行无线通信的无线通信系统。附图标记的说明 I基站;
2终端站；
11 13、21 23天线；· 101信息信号生成部；
102控制信号生成部；
103发送帧生成部；
104多个波束形成部；
105 107、201 203收发切换部；
108,204 206接收信号处理部；
109、214传播环境估计部；
110、209天线信息生成部；
207译码部；
208天线信息提取部；
210发送部；
211电池；
212电池余量检测部；
213发送请求提取部。
权利要求
1.一种空间多路复用无线传输系统，具有与多个终端站进行通信的基站；以及包含于所述多个终端站并具有多个天线单元的第一终端站，其中， 所述基站具备 第一天线信息生成部，在从外部输入了向所述第一终端站进行发送的数据时，生成表示所述多个天线单元中的、在信息信号的接收中使用的天线单元的天线信息，并经由收发部向所述第一终端站发送所述天线信息， 所述第一终端站具备 收发切换/接收处理部，与所述多个天线单元的每一个对应，并进行信息信号的收发的切换以及接收处理；以及 控制部，经由所述多个天线单元，接收所述天线信息，基于所述天线信息从所述多个天 线单元选择在信息信号的接收中使用的至少I个天线单元，将与选择出的所述天线单元对应的所述收发切换/接收处理部设定为接收模式，将与未选择的所述天线单元对应的所述收发切换/接收处理部设定为非接收模式。
2.根据权利要求I所述的空间多路复用无线传输系统，其中， 所述基站还具备 控制信号生成部，生成向所述第一终端站请求传播环境估计用信号的发送的发送请求信号，并经由所述收发部向所述第一终端站发送所述发送请求信号； 第一传播环境估计部，基于从所述第一终端站接收的所述传播环境估计用信号，生成与所述第一终端站有关的传播环境信息；以及 波束形成部，基于所述第一天线信息生成部根据所述传播环境信息生成的所述天线信息，一边抑制所述多个终端站间的干扰，一边决定发送指向性来形成发送波束，并经由所述收发部发送所述发送波束， 所述终端站还具备 发送部，经由所述多个天线单元来接收所述发送请求信号，生成所述传播环境估计用信号，并经由所述多个天线单元向所述基站发送所述传播环境估计用信号；以及 译码部，经由与被设定为所述接收模式的所述收发切换/接收处理部对应的天线单元接收所述发送波束，将所述发送波束进行译码来生成数据，并向再生部输出所述数据。
3.根据权利要求2所述的空间多路复用无线传输系统，其中， 所述终端站还具备 第二传播环境估计部，使用所述发送请求信号来估计传播环境，并生成第二传播环境"[目息;以及 第二天线信息生成部，基于所述第二传播环境信息，生成将来自所述基站的所述天线信息进行接收的天线指定信息，并经由所述多个天线单元将所述天线指定信息发送至所述基站， 所述第一天线信息生成部生成与经由所述收发部接收的所述天线指定信息对应的所述天线信息。
4.根据权利要求I 3的任一项所述的空间多路复用无线传输系统，其中， 所述第一天线信息生成部生成表示在通信中使用的中心频率的信息以及表示传输频带的信息中的至少一个来作为所述天线信息，所述天线控制部基于从所述天线信息提取出的表示所述中心频率的信息以及表示所述传输频带的信息中的至少一个，控制所述接收模式和非接收模式的所述多个天线单元的所述中心频率以及所述传输频带中的至少一个。
5.根据权利要求3或4所述的空间多路复用无线传输系统，其中， 所述第二天线信息生成部基于所述第二传播环境信息，生成在从所述基站接收所述天线信息时的所述天线的优先等级或者天线数中的至少一个来作为所述天线指定信息，并经由所述多个天线单元将所述天线指定信息发送至所述基站， 所述第一天线信息生成部基于在经由所述收发部接收的所述天线指定信息中所示的所述天线的优先等级或者天线数中的至少一个，生成所述天线信息。
6.根据权利要求3 5的任一项所述的空间多路复用无线传输系统，其中， 所述终端站还具备 电池余量检测部，检测所述终端站的电池的余量，生成并输出余量信息， 所述第二天线信息生成部基于所述余量信息，生成所述天线指定信息。
7.一种空间多路复用无线传输方法，用于空间多路复用无线传输系统，该空间多路复用无线传输系统具有与多个终端站进行通信的基站；以及包含于所述多个终端站并具有多个天线单元的第一终端站，其中， 该空间多路复用无线传输方法具备 在所述基站中，生成表示所述终端站的所述多个天线单元中的、在来自所述基站的信息信号的接收中使用的天线单元的天线信息的步骤； 将所述天线信息向所述终端站发送的步骤； 在所述终端站中接收所述天线信息的步骤； 基于所述天线信息，选择在信息信号的接收中使用的所述天线单元的步骤；以及将选择出的所述天线设定为接收模式，将未选择的所述天线单元设定为非接收模式的步骤。
8.一种计算机程序，储存在空间多路复用无线传输系统中的第一终端站的计算机可读取的非暂时的记录介质中，所述空间多路复用无线传输系统具有与多个终端站进行通信的基站；以及包含于所述多个终端站并具有多个天线单元的所述第一终端站，其中， 具备 从所述基站接收表示所述终端站的所述多个天线单元中的、在来自所述基站的信息信号的接收中使用的天线单元的天线信息的指令； 基于所述天线信息，选择在信息信号的接收中使用的所述天线单元的指令；以及将选择出的所述天线单元设定为接收模式，并将未选择的所述天线单元设定为非接收模式的指令。
9.一种计算机程序，储存在空间多路复用无线传输系统中的基站的计算机可读取的非暂时的记录介质中，所述空间多路复用无线传输系统具有与多个终端站进行通信的基站；以及包含于所述多个终端站并具有多个天线单元的第一终端站，其中， 具备 生成表示所述终端站的所述多个天线单元中的、在来自所述基站的信息信号的接收中使用的天线单元的天线信息的指令；以及将所述天线信息向所述终端站发 送的指令。
全文摘要
空间多路复用无线传输系统由基站和具备多个天线的多个终端站构成，基站具备信息信号生成部、控制信号生成部、发送帧生成部、多个波束形成部、收发切换部、接收信号处理部、传播环境估计部、以及天线信息生成部，至少1个终端站具备收发切换部、接收信号处理部、译码部、天线信息提取部、天线信息生成部、发送部、电池、电池余量检测部、发送请求提取部、以及传播环境估计部。
文档编号H04B1/40GK102754375SQ201180009830
公开日2012年10月24日 申请日期2011年2月24日 优先权日2010年2月25日
发明者姜闻杰, 山田知之, 工藤理一, 沟口匡人, 浅井裕介, 石原浩一, 鹰取泰司 申请人:日本电信电话株式会社