无线通信方法、无线通信系统、无线基站以及无线终端站的制作方法
【专利说明】无线通信方法、无线通信系统、无线基站以及无线终端站
[0001]本申请是下述申请的分案申请:
发明名称:无线通信方法、无线通信系统、无线基站以及无线终端站，
申请日:2010年7月8日，
申请号:201080027444.4 (PCT/JP2010/061641)。
技术领域
[0002]本发明涉及无线通信方法、无线通信系统、无线基站以及无线终端站。
[0003]本申请基于2009年7月9日在日本申请的特愿2009-162727号和2009年8月19日在日本申请的特愿2009-190230号要求优先权，并在此引用其内容。
【背景技术】
[0004]如下这样的无线通信系统的利用正在增加:该无线通信系统包括各自形成小区的多个无线基站、以及属于任一个小区的无线终端站，无线终端站与自身所属的小区的无线基站进行通信。
[0005]在以该小区构成的无线通信系统中，使用同一频带的多个小区接近导致在小区间产生通信的干扰。
[0006]作为解决此问题的方法，引起干扰的邻接的小区的无线基站分别使用不同的频带来进行通信的方法是有效的(参照专利文献I)。
[0007]此外，在IEEE802.1ln (参照非专利文献I)中正在制定一种使用了 MMO (Multiinput Multi output，多输入多输出)技术的无线LAN系统，在该MMO技术中，通过在与小区内的无线终端站的通信中使用空间复用，以无线通信的高速化为目的，无线站(无线基站以及无线终端站)具备多个天线，使用它们对复用的数据分组进行发送接收。在IEEE802.1ln中使用的复用传输在无线基站(AP:access point,接入点)和无线终端站(STA:Stat1n)间一对一地进行，对多个天线分配作为发送对象的数据，并行地进行发送，即空间复用地进行发送，由此提高通信速度。为了进行该空间复用通信，需要无线基站预先得知无线基站和无线终端站间的信道估计结果。由于信道的状况随着时间而进行变动，所以希望得知进行空间复用通信的稍前的信道估计结果。
[0008]为了提高利用MMO技术的通信品质，在IEEE802.1ln中，作为选择项正在研究发送波束成形。图41是表示发送波束成形时的分组信号(packet signal)的发送工作的时间图。无线基站AP发送对用于信道估计的信号(探测(sounding)信号)进行请求的信号，接收了该信号的无线终端站STA发送探测信号。接收了探测信号的无线基站AP基于该信号对信道进行估计，基于估计结果，进行发送波束成形，即，使发送波束指向适当的方向，从多个天线发送数据分组。
[0009]近年来，作为应用MMO技术的无线系统，正在进行被称为MU (Multi User,多用户)-MIMO的技术的研究(参照非专利文献2)，在该技术中，通过无线基站和多个无线终端站对同一无线信道进行空间复用来进行I对多的通信，从而能有效地利用无线空间资源。在MU-MIMO中，无线基站对以多个无线终端站为目的地的数据分组进行空间复用来进行通信。图42是对表示非专利文献2的MU-MMO技术的工作的时间图和网络结构进行表示的图。无线基站AP在发送分组信号时，实施随机的时间载波侦听，如果是未接收无线信号的空闲状态的话，发送包含分组信号的目的地地址的呼叫信号。通过呼叫信号而被指定的无线终端站STA1、STA2发送响应信号。无线基站AP接收响应信号，进行与无线终端站STA1、STA2的信道估计，基于估计结果，无线基站使用具备的多个天线，使多个波束朝向对各无线终端站STA1、STA2而言是最佳的方向，向各个目的地发送分组信号。
[0010]在图示的例子中，将无线基站AP的天线数设为4，将无线终端站STA的天线数设为2。通常，空间复用的最大数与天线数相等，因此无线基站AP的最大空间复用数为4，无线终端站STA的最大空间复用数为2。在现有的MMO技术中，复用传输在无线基站AP和无线终端站STA间一对一地进行，因此无线基站AP和无线终端站STA间的最大空间复用数根据STA的空间复用数的限制而为2，无法发挥无线基站AP的能力。另一方面，在MU-MMO中，复用传输在无线基站AP和无线终端站STA间I对多地进行，因此无线基站AP能与2个无线终端站STA分别进行空间复用数为2的复用传输，即合计为4的空间复用传输，能最大限度地发挥无线基站AP的能力。
[0011]现有技术文献专利文献
专利文献1:日本特开平5-145460号公报。
[0012]非专利文献
非专利文献 1:1EEE P802.lln/D7.0 Draft STANDARD for Informat1nTechnology-Telecommunicat1ns and informat1n exchange between systems—Localand metropolitan area networks-Specific requirements Part 11: Wireless LANMedium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specificat1ns Amendment5: Enhancements for Higher Throughput ；
非专利文献 2:Lin X.Cai, “A Distributed Mult1-User MIMO MAC Protocol forWireless Local Area Networks, ” IEEE GL0BEC0M 2008 proceedings。
【发明内容】
[0013]发明要解决的课题
通常，在便携式电话、无线LAN等的无线通信系统中，将以I个无线基站和多个无线终端站构成的小区视为无线网络的最小单位。通过呈面状地扩展小区，从而能实现无线网络的广域化。在便携式电话系统中进行如下设计，即以在小区间不产生干扰的方式对各小区分配频率信道、扩展码。可是，如专利文献I所记载的那样，在仅使用由属于自身的无线基站的无线终端站发送的无线信号来进行频带的选择的情况下，难以进行考虑了来自其它的无线基站以及无线终端站对属于自身的无线终端站的干扰的频带的选择。
[0014]另一方面，在无线LAN中，由于频带少、用户个别地选择频带等的理由，所以特别是在都市区域中、集中住宅区等中，通常在多个小区中共用同一频带。
[0015]此外，在空间复用通信中，在现有的MU-MMO技术中，由于未考虑在多个小区中共用同一频率信道的情况，即未考虑重叠小区环境，所以没有在多个小区间利用空间复用来进行通信的结构。在图42所示的例子中，无线基站AP偶然保持有以2个无线终端站为目的地的发送分组，因此以无线基站AP的最大空间复用数进行发送，有效地利用了无线空间资源，但在仅保持有以I个无线终端站为目的地的发送分组的情况下，空间复用数只为2，存在空间复用的无线空间资源的有效利用不充分的问题。
[0016]此外，本发明正是鉴于这样的情况而完成的，可避免或抑制在由多个无线基站和多个无线终端站形成的小区间的干扰，其目的在于提供一种特别是在重叠小区环境中通过在小区间交换空间复用所需要的信息，从而能在小区间利用空间复用进行通信的无线通信方法、无线通信系统、无线基站以及无线终端站。
[0017]用于解决课题的手段
本发明是一种无线通信方法，通过连接进行分组信号的发送接收的无线基站和无线终端站的无线网络来构成小区，所述无线基站使用多个天线对所述无线终端站利用空间复用同时发送接收不同的分组信号，其特征在于，在所述小区存在多个的情况下，所述无线基站对所述无线终端站分别发送呼叫信号，所述无线终端站对作为所述呼叫信号的发送源的无线基站发送对从所述无线基站发送的呼叫信号的响应信号，所述各小区的所述无线基站进行与属于本小区以及作为处于本小区周围的其它小区的周围小区的所述无线终端站的信道的估计，对所述周围小区的无线终端站方面生成天线的指向性的零点，对本小区的无线终端站进行空间复用发送。
[0018]本发明的一个实施方式是一种无线通信方法，通过连接进行分组信号的发送接收的无线基站和无线终端站的无线网络来构成小区，所述无线基站使用多个天线对所述无线终端站利用空间复用同时发送接收不同的分组信号，其特征在于，在所述小区存在多个的情况下，所述无线基站在接收在自身所属的第一小区的周围存在的第二小区的无线终端站或所述第二小区的无线基站发送的分组信号时，存储该接收分组信号中包含的发送源地址，在所述第一小区的无线基站发送分组信号时，所述第一小区的无线基站对每个无线基站以随机的时间间隔实施载波侦听，如果是未接收无线信号的空闲状态的话，作为控制信号发送包含所述发送的分组信号的目的地地址和所述第二小区的无线终端站以及所述第二小区的无线基站的地址的呼叫信号，通过所述呼叫信号指定的所述第一小区的无线终端站、所述第二小区的无线终端站以及所述第二小区的无线基站发送响应信号，所述第一小区的无线基站接收所述响应信号，进行与所述第一小区的无线终端站、所述第二小区的无线终端站以及所述第二小区的无线基站的信道的估计，根据该估计结果，对所述第二小区的无线终端站和所述第二小区的无线基站方向生成天线的指向性的零点，然后对作为所述分组信号的目的地的所述第一小区的无线终端站进行空间复用发送。
[0019]本发明的一个实施方式是一种无线通信方法，通过连接进行分组信号的发送接收的无线基站和无线终端站的无线网络来构成小区，所述无线基站使用多个天线对所述无线终端站利用空间复用同时发送接收不同的分组信号，其特征在于，在所述无线基站向同一小区内的无线终端站发送分组信号的小区存在多个的情况下，所述无线基站在接收在自身所属的第一小区的周围存在的第二小区的无线终端站发送的分组信号时，存储该分组信号中包含的发送源地址，在所述第一小区的无线基站发送分组信号时，所述第一小区的无线基站对每个无线基站以随机的时间间隔实施载波侦听，如果是未接收无线信号的空闲状态的话，作为控制信号发送包含所述发送的分组信号的目的地地址和所述第二小区的无线终端站的地址的呼叫信号，接收了所述第一小区的无线基站发送的所述呼叫信号的所述第一小区和所述第二小区的无线终端站发送响应信号，接收了该响应信号的所述第一小区和所述第二小区的无线基站分别进行与所述无线终端站的信道的估计，根据该估计结果，所述第一小区的无线基站对所述第二小区的无线终端站方向生成天线的指向性的零点，然后对作为所述发送的分组信号的目的地的所述第一小区的无线终端站进行空间复用发送，所述第二小区的无线基站对所述第一小区的无线终端站方向生成天线的指向性的零点，然后对所述第二小区的无线终端站进行空间复用发送。
[0020]本发明的一个实施方式是一种无线通信方法，通过连接进行分组信号的发送接收的无线基站和无线终端站的无线网络来构成小区，所述无线基站使用多个天线对所述无线终端站利用空间复用同时发送接收不同的分组信号，其特征在于，在所述无线基站向同一小区内的无线终端站发送分组信号的小区存在多个的情况下，要在最初发送呼叫信号的第一小区的无线基站对每个无线基站以随机的时间间隔实施载波侦听，如果是未接收无线信号的空闲状态的话，作为控制信号发送包含向所述第一小区的无线终端站发送的分组信号的目的地地址的呼叫信号，接收了所述呼叫信号的所述第一小区以外的周围小区的无线基站在从所述呼叫信号接收起第一期间的期间，以随机的时间间隔实施载波侦听，如果是未接收无线信号的空闲状态的话，发送包含向所述周围小区的无线终端站发送的分组信号的目的地地址的呼叫信号，通过从各小区的无线基站发送的呼叫信号指定的属于该小区的无线终端站在经过了所述第一期间的时刻发送响应信号，各小区的无线基站接收从本小区以及周围小区的无线终端站发送的该响应信号，进行与属于本小区以及周围小区的各无线终端站的信道的估计，根据该估计结果，各无线基站对周围小区的无线终端站方向生成天线的指向性的零点，然后本小区的无线基站将所述发送分组信号向作为目的地的本小区的无线终端站进行空间复用发送。
[0021]本发明的一个实施方式是一种无线通信方法，通过连接进行分组信号的发送接收的无线基站和无线终端站的无线网络来构成小区，所述无线基站使用多个天线对所述无线终端站利用空间复用同时发送接收不同的分组信号，其特征在于，在所述无线基站向同一小区内的无线终端站发送分组信号的小区存在多个的情况下，所述无线基站在接收在自身所属的第一小区的周围存在的第二小区的无线基站发送的分组信号时，存储该分组信号中包含的发送源地址，要在最初发送呼叫信号的第一小区的无线基站对每个无线基站以随机的时间间隔实施载波侦听，如果是未接收无线信号的空闲状态的话，作为控制信号发送包含向所述第一小区的无线终端站发送的分组信号的目的地地址和周围小区的无线基站地址的最初的呼叫信号，接收了所述最初的呼叫信号的所述第一小区以外的周围小区的无线基站在从所述呼叫信号接收起第二期间之后，作为控制信号发送包含向本小区的无线终端站发送的分组信号的目的地地址的呼叫信号，接收了所述周围小区的无线基站发送的呼叫信号的其它的所述第一小区以外的周围小区的无线基站在从所述呼叫信号接收起第二期间之后，作为控制信号发送包含向本小区的无线终端站发送的分组信号的目的地地址的呼叫信号，通过从各小区的无线基站发送的呼叫信号指定的属于该小区的无线终端站在经过了所述第二期间的时刻发送响应信号，各小区的无线基站接收从本小区以及周围小区的无线终端站发送的所述响应信号，进行与属于本小区以及周围小区的各无线终端站的信道的估计，根据该估计结果，各无线基站对周围小区的无线终端站方向生成天线的指向性的零点，然后本小区的无线基站将所述发送分组信号向作为目的地的本小区的无线终端站进行空间复用发送。
[0022]本发明的一个实施方式是一种无线通信方法，通过连接进行分组信号的发送接收的无线基站和无线终端站的无线网络来构成小区，所述无线基站使用多个天线对所述无线终端站利用空间复用同时发送接收不同的分组信号，其特征在于，在所述无线基站向同一小区内的无线终端站发送分组信号的小区存在多个的情况下，所述无线基站在接收在自身所属的第一小区的周围存在的第二小区的无线基站发送的分组信号时，存储该分组信号中包含的发送源地址，要在最初发送呼叫信号的第一小区的无线基站对每个无线基站以随机的时间间隔实施载波侦听，如果是未接收无线信号的空闲状态的话，作为控制信号发送包含向所述第一小区的无线终端站发送的分组信号的目的地地址和周围小区的无线基站地址的最初的呼叫信号，接收了所述最初的呼叫信号的所述无线终端站在从所述呼叫信号接收起第二期间之后发送响应信号，各小区的无线基站接收从所述无线终端站发送的所述响应信号，进行与所述无线终端站的信道的估计，接收了所述响应信号的所述第一小区以外的周围小区的无线基站在从所述响应信号接收起第二期间之后，作为控制信号发送包含向本小区的无线终端站发送的分组信号的目的地地址的呼叫信号，接收了所述呼叫信号的所述第一小区以外的周围小区的无线终端站在从所述呼叫信号接收起第二期间之后发送响应信号，各小区的无线基站接收从所述无线终端站发送的所述响应信号，进行与所述无线终端站的信道的估计，接收了所述响应信号的其它的所述第一小区以外的周围小区的无线基站在从所述响应信号接收起第二期间之后，作为控制信号发送包含向本小区的无线终端站发送的分组信号的目的地地址的呼叫信号，接收了所述呼叫信号的其它的所述第一小区以外的周围小区的无线终端站在从所述呼叫信号接收起第二期间之后发送响应信号，各小区的无线基站接收从所述无线终端站发送的所述响应信号，进行与所述无线终端站的信道的估计，各小区的无线基站根据与属于本小区以及周围小区的各无线终端站的信道的估计结果，各无线基站对周围小区的无线终端站方向生成天线的指向性的零点，然后本小区的无线基站将所述发送分组信号向作为目的地的本小区的无线终端站进行空间复用发送。
[0023]在本发明的实施方式中，按照在所述最初的呼叫信号中包含的地址顺序，所述无线基站依次发送所述呼叫信号也可。
[0024]本发明是一种无线通信系统，通过连接进行分组信号的发送接收的无线基站和无线终端站的无线网络来构成小区，所述无线基站使用多个天线对所述无线终端站利用空间复用同时发送接收不同的分组信号，其特征在于，在所述小区存在多个的情况下，所述无线基站对所述无线终端站分别发送呼叫信号，所述无线终端站分别对作为所述呼叫信号的发送源的无线基站发送对从各小区的所述无线基站发送的呼叫信号的响应信号，所述各小区的所述无线基站进行与属于本小区以及作为处于本小区周围的其它小区的周围小区的所述无线终端站的信道的估计，对所述周围小区的无线终端站方面生成天线的指向性的零点，对本小区的无线终端站进行空间复用发送。
[0025]本发明的另一实施方式是一种无线通信系统，通过连接进行分组信号的发送接收的无线基站和无线终端站的无线网络来构成小区，所述无线基站使用多个天线对所述无线终端站利用空间复用同时发送接收不同的分组信号，其特征在于，在所述小区存在多个的情况下，所述无线基站在接收在自身所属的第一小区的周围存在的第二小区的无线终端站或所述第二小区的无线基站发送的分组信号时，存储该接收分组信号中包含的发送源地址，在所述第一小区的无线基站发送分组信号时，所述第一小区的无线基站对每个无线基站以随机的时间间隔实施载波侦听，如果是未接收无线信号的空闲状态的话，作为控制信号发送包含所述发送的分组信号的目的地地址和所述第二小区的无线终端站以及所述第二小区的无线基站的地址的呼叫信号，通过所述呼叫信号指定的所述第一小区的无线终端站、所述第二小区的无线终端站以及所述第二小区的无线基站发送响应信号，所述第一小区的无线基站接收所述响应信号，进行与所述第一小区的无线终端站、所述第二小区的无线终端站以及所述第二小区的无线基站的信道的估计，根据该估计结果，对所述第二小区的无线终端站和所述第二小区的无线基站方向生成天线的指向性的零点，然后对作为所述分组信号的目的地的所述第一小区的无线终端站进行空间复用发送。
[0026]本发明的另一实施方式是一种无线通信系统，通过连接进行分组信号的发送接收的无线基站和无线终端站的无线网络来构成小区，所述无线基站使用多个天线对所述无线终端站利用空间复用同时发送接收不同的分组信号，其特征在于，在所述无线基站向同一小区内的无线终端站发送分组信号的小区存在多个的情况下，所述无线基站在接收在自身所属的第一小区的周围存在的第二小区的无线终端站发送的分组信号时，存储该分组信号中包含的发送源地址，在所述第一小区的无线基站发送分组信号时，所述第一小区的无线基站对每个无线基站以随机的时间间隔实施载波侦听，如果是未接收无线信号的空闲状态的话，作为控制信号发送包含所述发