专利名称：无线通信系统及无线通信方法
技术领域：
本发明涉及无线通信系统及无线通信方法。特别地，本发明涉及使用空分多址控制技术的无线通信系统及无线通信方法。另外，特别地，本发明涉及使用空间复用与多个通信方同时进行通信的无线通信系统中的发送技术。本申请基于2010年11月16日向日本申请的特愿2010 — 256077号及2011年4月12日向日本申请的特愿2011 — 088264号主张优先权，在此引用其内容。
背景技术：
随着近年来的因特网等的发展，在家庭、办公室内等，网络也很普及。这样的网络被称为LAN (局域网)。将该LAN无线化的无线LAN也持续普及。例如，作为使用2.4GHz频带或 5GHz 频带的高速无线接入系统，IEEE (Institute of Electical and ElectronicsEngineers:电气与电子工程师协会)802.1 Ig规格、IEEE 802.1la规格的无线LAN等的普及非常显著。在这些系统中，使用了用于使多径衰落环境中的特性稳定化的技术、即正交频分复用(OFDM:0rthogonal Frequency Division Multiplex)调制方式，达到了最大 54Mbit/s的传输速度(物理层传输速度)。但是，在此的传输速度是指在物理层上的传输速度，实际上在MACXMedium AccessControl:媒体接入控制)层的传输效率为50 70%左右，所以实际的通过量的上限值为30Mbps左右，如果需要信息的通信方则该特性进一步下降。另一方面，在有线LAN的世界中，由于以Ethernet (注册商标)的100Base — T接口为首，以及在各家庭也使用光纤的FTTH (Fiber to the home:光纤到户)的普及,普及了 IOOMbps的高速回路的提供,在无线LAN的世界中也要求更进一步的传输速度的高速化。因此，作为实现更高速的传输速度的规格，存在IEEE 802.1ln规格，在该规格中，通过使用作为空间复用发送技术的MIMO (Multiple Input multiple Output:多输入多输出)技术，能实现最大600Mbit/s的传输速度。近年来，为了谋求进一步大容量化，作为应用MMO技术的无线系统，研究了利用MU (Muliti User:多用户)一 MMO的无线通信，该MU — MMO通过无线基站与多个无线终端站使用同一无线信道进行空间复用来进行一对多的通信从而能够有效利用无线空间资源(例如，参照非专利文献I)。例如在IEEE 802.1 Iac中，研究了 MU — MMO发送方法(参照非专利文献2)。在MU — MIMO中，推定基站与各终端的天线之间的信道信息，基站取得这些信道信息，使用取得的信道信息控制发送波束，使波束面向对于终端最佳的方向，从而能够在同一频率信道中同时向各终端发送信号。S卩，进行了增强对成为发送目的地的无线站的指向性、另一方面将“空”(null)指向其他特定无线站的控制。由于在空间上进行复用，所以也被称为空分多址控制方式(Space Division multiple access (空分多址):SDMA)。能在同一频率/同时间同时地通信，所以能提高频率利用效率。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献 I:Q.H.Spencer etc., “An introduction to the multi — user MIMOdownlink (多用户 MIMO 下行链路的介绍)”,IEEE Communication Magazine, pp.60 — 67，Oct.2004。非专利文献2:1EEE,“Proposed specification framework for TGac (用于 TGac的建议规格框架)，” doc.:IEEE 802.11 - 09/0992r21, Jan.2011。
发明内容
然而，在利用MU - MIMO的无线通信的发送波束控制中，信道信息是必需的，但信道状态随着利用无线通信的周围环境、无线站的状态等(移动性等)而变动，所以一次推定的信道信息在随后不一定也是正确的。在信道信息不正确的情况下，存在信道信息的精度变差这一问题，所以不能够进行最佳的发送波束控制(没有将空指向应该被空指向的无线站)，在接收侧发生无线站间的干扰，发生分组再送增加、错误率上升等通信质量的变差。无线站难以识别信道信息是否正确。另外，在附近存在利用相同频带的其他基站、其他无线通信系统等的情况下，与上述相同地发生干扰。在这样的情况下也发生通信质量的变差。在此，图30示出现有的收发系统的结构。在图30中，101表示基站，102 — I 102 -1表示终端，101 -1表示数据选择/输出电路，101 — 2、102 — I — 4 102 — i —4表不发送信号生成电路，101 — 3、102 — I 一 2 102 — i 一 2表不无线信号收发电路，
101— 4 — I 101 — 4 — N、102 — I — I — I 102 — I — I — Μρ102 — i — I — I
102— i — I — Mi表不收发天线，101 — 5、102 — I — 3 102 — i — 3表不接收信号解调电路，101 - 6表示信道信息存储电路，101 - 7表示发送方法决定电路。在此，I ^ i ^K,K是终端数，Mi是第i个终端的收发天线数，N是基站的收发天线数。考虑从基站向终端的发送。在基站101中，数据选择/输出电路101 -1将能输出的通信方的信息输出至发送方法决定电路101 - 7。发送方法决定电路101 — 7通过后述的通信方选择方法来决定通信方，决定向通信方的空间复用数(多重数!multiplexingorder)、发送权重、调制方式、编码方式，并输出至数据选择/输出电路101 — I和发送信号生成电路101 — 2。此时，也能够不使用发送权重。数据选择/输出电路101 — I将向对应的通信方的发送数据输出至发送信号生成电路101 - 2。发送信号生成电路101 - 2对输入的发送信号进行调制/编码，乘以发送权重，插入信号检测、通信信息传递等所使用的导频信号，并向无线信号收发电路101 — 3输出。无线信号收发电路101 — 3将输入的信号上变频至载波频率，并经由收发天线101 — 4 一 I 101 — 4 — N发送。作为选择通信方的方法，能够将进行发送的数据 保存至存储器，指定完成了进行发送的准备的通信方，在保存的多个数据之中，从与最陈旧的数据对应的通信方中选择；或者基于用户的QoS (Quility of Service:服务质量)进行选择；或者选择预先由群ID(Identifier ;标识符)决定的用户组合；或者选择与信道信息的相关较低的通信方组合。成为通信方的K个终端经由该终端所具备的天线，将所接收的无线信号输入至自身设有的无线信号收发电路。第i个终端将经由天线102 — i 一 I 一 I 102 — i 一 I 一Mi中的至少一个所接收的信号，在无线信号收发电路102 — i 一 2中，从载波频率下变频，并输入至接收信号解调电路102 — i 一 3。接收信号解调电路102 — i 一 3与所接收的分组进行同步，对信号进行解码并输出数据。另一方面，在从终端向基站发送的情况下，在终端输入发送数据时，发送信号生成电路102 — i 一 4对进行了调制/编码的信号附加导频信号等的控制帧并输出至无线收发电路102 — i 一 2。无线收发电路102 — i — 2将从发送信号生成电路102 — i 一 4输出的信号上变频至载波频率并从收发天线102 — i 一 I 一 I 102 — i 一 I 一 Mi中的至少一个发送。在基站中，针对经由天线101 — 4 一 I 101 — 4 一 N中的至少一个所接收的信号，在无线信号收发电路101 - 3中进行下变频并输出至接收信号解调电路101 - 5。将解调所使用的信道信息、或解调信号包含的所反馈的终端与基站间的信道信息，输入至信道信息存储电路101 - 6。信道信息存储电路101 - 6对所输入的信道信息进行为生成校准等的发送权重所需要的信道信息的最佳化(校正)，并经由发送方法决定电路101 — 7输出至发送信号生成电路101 — 2。以下，作为使用空间复用方式与多个通信方进行通信的例子，对于BD (Block Diagonalization:块对角化)指向性控制法进行示出。将表示对在信道信息存储电路101 — 6中获得的终端102 — i的第j个频率信道的信道信息的信道响应矩阵(MiXN矩阵)，如下式那样，通过奇异值分解，分成以右奇异矩阵Vi, j (NXN矩阵)、左奇异矩阵Ui, j (MiXMi矩阵)及以特征值的平方根
#^7作为对角元素、非对角矩阵为O的矩阵D (MiXN矩阵)。[数学式I]
权利要求
1.一种无线通信系统，包括: 第I无线站，所述第I无线站具备多个天线元件、与所述多个天线元件的各个对应的发送部、以及控制所述多个天线元件的发送指向性的发送指向性控制部；以及多个第2无线站，所述第2无线站具备测定接收功率的接收功率测定部， 所述第I无线站的所述发送指向性控制部以信号不到达所述多个第2无线站之中的特定的第2无线站的方式，决定所述多个天线元件的各个的所述发送指向性， 所述发送部使用该发送指向性来生成无线信号， 所述多个天线元件发送所述生成的无线信号， 所述特定的第2无线站的所述接收功率测定部在被设定为信号不到达自身的期间内测定所述接收功率，并检测有无干扰。
2.如权利要求1所述的无线通信系统，所述发送指向性控制部周期性地切换所述特定的第2无线站。
3.如权利要求1所述的无线通信系统，所述发送指向性控制部基于所述多个第2无线站处的某个期间内分组的未到达次数来决定所述特定的第2无线站。
4.如权利要求1所述的无线通信系统，所述发送指向性控制部基于所述多个第2无线站处的错误率来决定所述特定的第2无线站。
5.如权利要求1所述的无线通信系统，所述发送指向性控制部将所述多个第2无线站之中没有积蓄应发送的应用数据的第2无线站决定为所述特定的第2无线站。
6.如权利要求1至5中的任 一项所述的无线通信系统，所述特定的第2无线站还包括: 推定干扰量的干扰推定部；以及 将由所述干扰推定部推定的所述干扰量发送至所述第I无线站的发送部， 所述第I无线站基于所述干扰量，来决定调制方式、编码率或利用空间复用而同时进行收发的对象的无线站和利用的频率信道中的至少一个。
7.如权利要求1至6中的任一项所述的无线通信系统，所述多个第2无线站包括: 多个天线元件；以及 与所述多个天线元件的各个对应的接收功率测定部。
8.一种无线通信方法，用第I无线站和多个第2无线站进行无线通信， 所述第I无线站具备多个天线元件、与所述多个天线元件的各个对应的发送部、以及控制所述多个天线元件的发送指向性的发送指向性控制部， 所述第2无线站具备测定接收功率的接收功率测定部， 所述无线通信方法包含: 所述第I无线站通过所述发送指向性控制部，以信号不到达所述多个第2无线站之中的特定的第2无线站的方式，决定所述多个天线元件的各个的发送指向性的步骤； 所述第I无线站通过所述发送部，使用所述决定的发送指向性生成无线信号，从所述多个天线元件发送所述生成的无线信号的步骤；以及 所述特定的第2无线站通过所述接收功率测定部，在被设定为信号不到达自身的期间内测定所述接收功率，并检测有无干扰的步骤。
9.一种无线通信系统，基站使用同一频率对多个终端进行数据的同时通信，所述基站包括: 生成所述数据的数据选择/生成部； 在存在需要评价干扰功率的终端的情况下，将该终端决定为空信号终端的空信号终端决定部； 接收从所述空信号终端所发送的信号并取得干扰功率信息的第I接收部； 基于成为通信方的终端的信道信息及从所述空信号终端取得的所述干扰功率信息来决定发送权重、调制方式、编码方式的发送方法决定部； 从应发送数据中选择送往成为所述通信方的终端的发送数据并输出的数据选择/输出部；以及 对所述发送数据使用所述决定的调制方式、编码方式、发送权重进行发送的第I发送部， 所述终端包括: 作为接收信号接收所述发送数据的第2接收部； 进行所述接收信号的检测/同步/解码的接收信号解调部； 利用所述接收信号解调部的输出来判定本终端是所述空信号终端的空信号判定部；在判定本终端为所述空信号终端的情况下，测定空信号部的接收功率并作为干扰功率而记录的干扰功率评价部 ；以及 对所述干扰功率的信息进行调制/编码并发送的第2发送部。
10.如权利要求9所述的无线通信系统， 所述基站中的所述空信号终端决定部将与邻接于该基站的其他基站通信的终端决定为所述空信号终端， 所述终端中的所述第2发送部对所述干扰功率的信息进行调制/编码并向与该终端通信的基站发送。
11.如权利要求9或10所述的无线通信系统， 所述空信号判定部将数据部的接收信号功率与导频部的接收功率比较，在比预定的基准小的情况下，判定本终端为所述空信号终端。
12.如权利要求9或10所述的无线通信系统， 所述基站包括: 空信号ID通知部，预先对导频信号分配指定所述空信号终端的位作为空信号ID，向成为所述空信号终端的候选的终端分别通知符合的所述空信号ID ； 下行回路发送部，在对所述发送数据附加所述导频信号时，指定所述空信号ID ;以及空信号判定部，从用所接收的信号的所述导频信号指定的所述空信号ID判定本终端为所述空信号终端。
13.如权利要求9至12中的任一项所述的无线通信系统， 所述空信号终端决定部指定其他基站作为所述空信号终端。
14.如权利要求9至13中的任一项所述的无线通信系统， 所述空信号终端决定部指定一定时间未被选择为所述空信号终端的终端、一定时间未进行对使用同一频率的多个终端的复用通信的终端，或进行对使用同一频率的多个终端的复用通信时不能够正常通信的终端作为所述空信号终端。
15.如权利要求9至14中的任一项所述的无线通信系统， 所述干扰功率评价部在2个以上的定时处，测定所述空信号部的所述接收功率，记录与所述干扰功率的增大量相关的信息， 所述第2发送部对从所述干扰功率及所述干扰功率的所述增大量或所述干扰功率与所述干扰功率的所述增大量的函数获得的干扰功率的信息进行调制/编码并进行发送。
16.如权利要求15所述的无线通信系统， 所述数据选择/输出部从对终端推定的所述干扰功率及所述干扰功率的所述增大量的信息来计算不超过预定的最大干扰功率的时间宽度，对该终端决定能够设定的最大数据长 度。
全文摘要
防止起因于失去信道信息的正确性的干扰、或者其他基站、其他无线通信系统等所导致的干扰所引起的通信质量的变差。无线通信系统包括第1无线站，其具备多个天线元件、与所述多个天线元件的各个对应的发送部、以及控制所述多个天线元件的发送指向性的发送指向性控制部；以及多个第2无线站，其具备测定接收功率的接收功率测定部。发送指向性控制部以信号不到达所述多个第2无线站之中的特定的第2无线站的方式决定所述多个天线元件的各个的所述发送指向性。发送部使用该发送指向性来生成无线信号。多个天线元件发送所生成的无线信号。接收功率测定部在被设定为信号不到达自身的期间内测定接收功率，并检测有无干扰。
文档编号H04J99/00GK103181206SQ20118005363
公开日2013年6月26日 申请日期2011年11月15日 优先权日2010年11月16日
发明者工藤理一, 松井宗大, 村上友规, 市川武男, 浅井裕介, 石原浩一, 山田知之, 沟口匡人 申请人:日本电信电话株式会社