專利名稱：無線通信系統(tǒng)、無線通信方法及無線通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用空分多址及空分復(fù)用傳輸?shù)臒o線通信系統(tǒng)，特別涉及在對應(yīng)空分復(fù)用傳輸?shù)囊苿诱竞臀磳?yīng)的移動站混在通信區(qū)域內(nèi)時，根據(jù)傳輸環(huán)境或通信量狀態(tài)等，對空分多址及空分復(fù)用傳輸?shù)耐瑫r或者哪一方的適用可能性進(jìn)行判定和適用的無線通信系統(tǒng)、無線通信方法及其裝置。
背景技術(shù)：
近年來，對無線通信的大容量化、高速化的要求提高，對提高有限頻率資源有效利用率的方法的研究較廣泛，作為其中的一個方法，利用空間區(qū)域的方法受到關(guān)注。空間區(qū)域利用技術(shù)之一是自適應(yīng)陣列天線(自適應(yīng)天線)，通過根據(jù)乘算接收信號的加權(quán)系數(shù)(以下稱“權(quán)重”)調(diào)整振幅和相位，可以加強(qiáng)接收從所希望方向到來的信號，抑制干擾波方向，由此可以改善系統(tǒng)的通信容量。
另外，作為利用空間區(qū)域的其他技術(shù)，有通過利用在傳輸路中的空間的正交性，使用同一時刻、同一頻率、同一編碼的物理信道，將不同的數(shù)據(jù)系列，(1)傳輸給不同的移動站的空分多址(以下稱“SDMA”。但是，SDAM是Space Division Multiple Access的略稱)技術(shù)，(2)有傳輸給相同的移動站的空分復(fù)用(以下稱“SDM”。但是，SDM是Space DivisionMultiplex的略稱)技術(shù)。SDMA技術(shù)，在特開2002-261670號公報或文獻(xiàn)T.Ohgane et al，“A study on a channel allocation scheme with an adaptive arrayin SDMA，”(IEEE 47 th VTC，Page(s)725-729 vol.2 1997)已信息公開，如果移動站間的空間相關(guān)系數(shù)比規(guī)定值低，那么SDMA是可能的，可以改善無線通信系統(tǒng)的效率、同時用戶收容數(shù)。
另一方面，SDM技術(shù)，在特表2001-505723號公報或文獻(xiàn)G.J.Foschini，“Layered space-time architecture for wireless communication in afading environment when using multi-element antennas，”(Bell Labs Tech.J，pp.41-59，Autumn 1996)中已信息公開，發(fā)射機(jī)及接收機(jī)都具有多個天線元件，在天線間的接收信號的相關(guān)性低的傳輸環(huán)境下可以實現(xiàn)SDM傳輸。這時候，從發(fā)射機(jī)具有的多個天線，對每個天線元件，使用同一時刻、同一頻率、同一編碼的物理信息發(fā)送不同數(shù)據(jù)系列，在接收機(jī)一側(cè)，從接收機(jī)具有的多個天線的接收信號中，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)系列分離接收。由此，通過使用多個空分復(fù)用信道，可以不用多值調(diào)制達(dá)到高速化。當(dāng)進(jìn)行SDM傳輸時，在充分的S/N(信噪比)條件下的收發(fā)機(jī)間存在多數(shù)散亂體的環(huán)境下，在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)具有同數(shù)的天線的基礎(chǔ)上，可以與天線數(shù)成比例地擴(kuò)大通信容量。
但是，在現(xiàn)有的SDM技術(shù)中，因為最大的空分復(fù)用數(shù)在發(fā)送一側(cè)及接收一側(cè)的天線數(shù)少的一方受限制，所以當(dāng)收發(fā)的天線數(shù)存在偏差時，有時不能根據(jù)傳輸環(huán)境有效利用空分復(fù)用。特別是在基站一側(cè)，因為可以比移動站多設(shè)置天線元件數(shù)，所以在從基站向移動站發(fā)送時，發(fā)生基站一側(cè)的空間自由度產(chǎn)生余力的情況。另外，為了使SDM與移動站對應(yīng)，需要多個天線、多個發(fā)送系或接收系、用于分離空分復(fù)用的信號的信號處理部，從而導(dǎo)致高成本。為此，考慮到與SDM未對應(yīng)的移動站也混在通信區(qū)域內(nèi)的情況，需要在空分復(fù)用對應(yīng)的移動站與未對應(yīng)的移動站混在情況下的空分多址方法。另外，當(dāng)進(jìn)行SDMA時，通常使用基于指向性波束的空分。進(jìn)而在此基礎(chǔ)上當(dāng)進(jìn)行SDM時，因為波束間的空間相關(guān)性變高，所以一般情況下成為不適合SDM的傳輸條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的無線通信系統(tǒng)，其特征在于，在具有多個天線能夠自適應(yīng)地改變指向性的基站、與空分復(fù)用傳輸對應(yīng)的空分復(fù)用對應(yīng)移動站、和未對應(yīng)空分復(fù)用傳輸?shù)目辗謴?fù)用未對應(yīng)移動站混在通信區(qū)域內(nèi)的環(huán)境下，使用規(guī)定的空分復(fù)用傳輸評價基準(zhǔn)及空分多址評價基準(zhǔn)，同時進(jìn)行空分復(fù)用傳輸和空分多址。
另外，本發(fā)明涉及的無線通信系統(tǒng)，具有與空分復(fù)用傳輸對應(yīng)的空分復(fù)用對應(yīng)移動站；與空分復(fù)用傳輸未對應(yīng)的空分復(fù)用未對應(yīng)移動站；和基站，該基站包括對于向分配給通信區(qū)域內(nèi)的空分復(fù)用傳輸?shù)目辗謴?fù)用對應(yīng)移動站進(jìn)行空分復(fù)用傳輸?shù)陌l(fā)送數(shù)據(jù)系列，進(jìn)行提高進(jìn)行所述空分復(fù)用傳輸?shù)膫鬏斅返恼恍缘臋?quán)重處理的部分空間正交化單元；對于對分配給通信區(qū)域內(nèi)的空分多址的空分多址移動站的發(fā)送數(shù)據(jù)系列和所述部分空間正交化單元的輸出，向所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站或所述空分多址移動站的發(fā)送波束，形成降低向同時連接的其他移動站的干擾的所述發(fā)送波束的波束形成部；和發(fā)送所述發(fā)送波束的多個天線。
另外，本發(fā)明涉及的無線通信系統(tǒng)中的基站裝置的所述波束形成部進(jìn)行的、降低干擾的所述發(fā)送波束的形成，根據(jù)對所分配的空分多址移動站的所述發(fā)送數(shù)據(jù)系列或所述部分空間正交化單元的輸出，形成所述發(fā)送波束，以使正交同時連接的其他移動站的信道估算矩陣波束。
由此，因為可以同時進(jìn)行空分復(fù)用傳輸和空分多址，可以選擇能夠使用空間區(qū)域的復(fù)用的移動站，所以具有可以有效活用空分復(fù)用的作用。
本發(fā)明涉及的無線通信方法，具有如下步驟基站裝置根據(jù)對空分復(fù)用對應(yīng)移動站及空分復(fù)用未對應(yīng)移動站的信道估算矩陣和接收品質(zhì)，算出空分復(fù)用傳輸評價基準(zhǔn)及空分多址評價基準(zhǔn)的步驟；所述基站裝置根據(jù)所述空分復(fù)用傳輸評價基準(zhǔn)將所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站分配給空分復(fù)用傳輸，對于向該分配的空分復(fù)用對應(yīng)移動站進(jìn)行空分復(fù)用傳輸?shù)陌l(fā)送數(shù)據(jù)系列，進(jìn)行提高在進(jìn)行所述空分復(fù)用傳輸?shù)膫鬏斅分械恼恍缘募訖?quán)處理的步驟；所述基站裝置根據(jù)所述空分多址評價基準(zhǔn)將所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站及空分復(fù)用未對應(yīng)移動站分配給空分多址，對于對該分配的所述空分多址移動站的發(fā)送數(shù)據(jù)系列、和進(jìn)行所述加權(quán)處理的空分復(fù)用傳輸?shù)陌l(fā)送數(shù)據(jù)系列，向所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站或所述空分多址移動站的發(fā)送波束，形成降低向同時連接的其他移動站的干擾的所述發(fā)送波束，并從所述基站天線發(fā)送的步驟。
另外，本發(fā)明涉及的無線通信方法，其特征在于，還具有如下步驟基站裝置從N個天線對每個天線發(fā)送已知信號的步驟；空分復(fù)用對應(yīng)移動站及空分復(fù)用未對應(yīng)移動站，對具有的總數(shù)M個天線的每一個，使用N個所述已知信號的接收結(jié)果，來測定由N×M個信道估算值構(gòu)成的信道估算矩陣，進(jìn)而測定接收品質(zhì)的步驟；所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站及所述空分復(fù)用未對應(yīng)移動站，經(jīng)由通信線路將所述信道估算矩陣及所述接收品質(zhì)傳輸給所述基站裝置的步驟，所述基站裝置進(jìn)行的、降低干擾的所述發(fā)送波束的形成，根據(jù)對所分配的所述空分多址移動站的發(fā)送數(shù)據(jù)系列和進(jìn)行所述加權(quán)處理的空分復(fù)用傳輸?shù)陌l(fā)送數(shù)據(jù)系列，形成所述發(fā)送波束，以使正交同時連接的其他移動站的信道估算矩陣波束。
由此，根據(jù)信道估算值及接收品質(zhì)信息，可以進(jìn)行空分復(fù)用傳輸和空分多址的適用的判定。
另外，本發(fā)明涉及的無線通信方法，其特征在于，已知信號從N個基站天線，使用不同的編碼系列，對每個天線通過時分復(fù)用進(jìn)行發(fā)送，具有可以在移動站測定每個基站天線的信道估算值的作用。
另外，本發(fā)明涉及的無線通信方法，其特征在于，已知信號從N個基站天線，使用不同的編碼系列，對每個天線通過碼分復(fù)用進(jìn)行發(fā)送，具有可以在移動站測定每個基站天線的信道估算值的作用。
另外，本發(fā)明涉及的無線通信方法，其特征在于，已知信號從N個基站天線，使用不同的編碼系列，對每個天線通過時分復(fù)用與碼分復(fù)用的組合進(jìn)行發(fā)送，具有可以在移動站測定每個基站天線的信道估算值的作用。
另外，本發(fā)明涉及的無線通信方法，具有如下步驟空分復(fù)用對應(yīng)移動站及空分復(fù)用未對應(yīng)移動站對M個天線的每一個將已知信號發(fā)送給基站的步驟；所述基站在多個N個基站天線的每一個接收所述已知信號，根據(jù)接收到的所述已知信號來測定由N×M個信道估算值構(gòu)成的信道估算矩陣，進(jìn)而測定接收品質(zhì)的步驟；基站根據(jù)所述信道估算矩陣及所述接收品質(zhì)，算出空分復(fù)用傳輸評價基準(zhǔn)及空分多址評價基準(zhǔn)的步驟；所述基站根據(jù)所述空分復(fù)用傳輸評價基準(zhǔn)將所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站分配給空分復(fù)用傳輸，對于向該分配的空分復(fù)用對應(yīng)移動站進(jìn)行空分復(fù)用傳輸?shù)陌l(fā)送數(shù)據(jù)系列，進(jìn)行提高在進(jìn)行所述空分復(fù)用傳輸?shù)膫鬏斅分械恼恍缘募訖?quán)處理的步驟；所述基站根據(jù)所述空分多址評價基準(zhǔn)將所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站及空分復(fù)用未對應(yīng)移動站分配給空分多址，對于對該分配的所述空分多址移動站的發(fā)送數(shù)據(jù)系列、和進(jìn)行所述加權(quán)處理的空分復(fù)用傳輸?shù)陌l(fā)送數(shù)據(jù)系列，向所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站或所述空分多址移動站的發(fā)送波束，形成降低向同時連接的其他移動站的干擾的所述發(fā)送波束，并從所述基站天線發(fā)送的步驟。由此，根據(jù)信道估算值及接收品質(zhì)信息，可以進(jìn)行空分復(fù)用傳輸和空分多址的適用的判定。
另外，本發(fā)明涉及的無線通信方法中的基站進(jìn)行的、降低干擾的所述發(fā)送波束的形成，其特征在于，根據(jù)對所分配的所述空分多址移動站的發(fā)送數(shù)據(jù)系列和進(jìn)行所述加權(quán)處理的空分復(fù)用傳輸?shù)陌l(fā)送數(shù)據(jù)系列，形成所述發(fā)送波束，以使正交同時連接的其他移動站的信道估算矩陣波束。
另外，本發(fā)明涉及的無線通信方法，作為接收品質(zhì)，使用接收信號功率對噪音功率比、接收信號功率對干擾功率比、以及接收功率中的任意一個。由此，具有可以把握移動站中的接收品質(zhì)的作用。
另外，本發(fā)明涉及的無線通信方法，其特征在于，作為接收品質(zhì)，使用接收信號功率對噪音功率比、以及移動站的移動速度和衰減頻率估算值中任意一個；根據(jù)移動站的移動狀況，可以進(jìn)行空分復(fù)用傳輸和空分多址的適用的判定。
另外，本發(fā)明涉及的無線通信方法，其特征在于，算出空分復(fù)用傳輸評價基準(zhǔn)的步驟由以下步驟構(gòu)成選擇滿足規(guī)定的接收品質(zhì)的空分復(fù)用對應(yīng)移動站的步驟；和在所選擇的所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站之內(nèi)，根據(jù)在所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站的不同的天線間所得到的N個信道估算值間的空間相關(guān)系數(shù)，來決定空分復(fù)用傳輸數(shù)的步驟，根據(jù)移動站中的傳輸環(huán)境，可以進(jìn)行空分復(fù)用傳輸和空分多址的適用的判定。
另外，本發(fā)明涉及的無線通信方法，其特征在于，基站在用向空分多址的空分復(fù)用對應(yīng)移動站或空分復(fù)用未對應(yīng)移動站的發(fā)送波束發(fā)送的數(shù)據(jù)系列中，預(yù)先插入已知的已知信號，空分多址的空分復(fù)用對應(yīng)移動站根據(jù)已知信號算出信道估算值，根據(jù)所述信道估算值分離接收空分復(fù)用傳輸?shù)男盘枺哂性谝苿诱痉蛛x接收空分復(fù)用傳輸?shù)亩鄠€空分復(fù)用傳輸?shù)男盘柕淖饔谩?br> 另外，本發(fā)明涉及的無線通信方法，其特征在于算出空分多址評價基準(zhǔn)的步驟由以下步驟構(gòu)成通過規(guī)定的調(diào)度單元優(yōu)先分配移動站的步驟；從所述優(yōu)先分配的移動站之外選擇滿足規(guī)定的接收品質(zhì)的空分復(fù)用對應(yīng)移動站或空分復(fù)用未對應(yīng)移動站的步驟；在所選擇的所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站或所述空分復(fù)用未對應(yīng)移動站之中，選擇具有與用所述優(yōu)先分配的移動站中的天線所得到的信道估算矩陣的空間相關(guān)系數(shù)為最小的天線的移動站的步驟，具有可以選擇用規(guī)定的通信品質(zhì)能夠進(jìn)行空分多址的移動站的作用。
另外，本發(fā)明涉及的無線通信方法，功率控制空分多址或空分復(fù)用傳輸?shù)乃霭l(fā)送波束，以達(dá)到規(guī)定的通信品質(zhì)。由此，具有可以用規(guī)定的品質(zhì)進(jìn)行基站與移動站間的通信的作用。
另外，本發(fā)明涉及的無線通信方法，其特征在于，把對于來自所述基站裝置的所述空分復(fù)用未對應(yīng)移動站的通信品質(zhì)，設(shè)定成比對于來自所述基站裝置的所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站的通信品質(zhì)高的功率控制。由此，具有通過優(yōu)先提高干擾除去性能低的空分復(fù)用未對應(yīng)移動站的接收品質(zhì)可以來補(bǔ)償其的作用。
另外，本發(fā)明涉及的無線通信方法，其特征在于，所述空分多址評價基準(zhǔn)，當(dāng)呼損比規(guī)定值大時，使所述空分復(fù)用未對應(yīng)移動站彼此之間的多址連接優(yōu)先。由此，通過使空分多址優(yōu)先能夠增加可以同時連接的移動站數(shù)，具有抑制呼損的作用。
另外，本發(fā)明涉及的無線通信方法，具有對于向分配給通信區(qū)域內(nèi)的空分復(fù)用傳輸?shù)目辗謴?fù)用對應(yīng)移動站進(jìn)行空分復(fù)用傳輸?shù)陌l(fā)送數(shù)據(jù)系列，進(jìn)行提高在進(jìn)行所述空分復(fù)用傳輸?shù)膫鬏斅分械恼恍缘募訖?quán)處理的部分空間正交化單元；對于對分配給通信區(qū)域內(nèi)的空分多址的空分多址移動站的發(fā)送數(shù)據(jù)系列、和所述部分空間正交化單元的輸出，向移動站的發(fā)送波束，形成降低向同時連接的其他移動站的干擾的所述發(fā)送波束的波束形成部；和發(fā)送所述發(fā)送波束的多個天線。
另外，本發(fā)明涉及的無線通信方法，其特征在于，所述波束形成部進(jìn)行的、降低干擾的所述發(fā)送波束的形成，根據(jù)對所分配的所述空分多址移動站的所述發(fā)送數(shù)據(jù)系列、或所述部分空間正交化單元的輸出，形成所述發(fā)送波束，以使正交同時連接的其他移動站的信道估算矩陣波束。由此，具有可以形成能夠同時適用空分復(fù)用傳輸和空分多址的發(fā)送波束的作用。
另外，本發(fā)明涉及的基站裝置的波束形成部中的加權(quán)處理，其特征在于，當(dāng)空分復(fù)用對應(yīng)移動站和空分復(fù)用未對應(yīng)移動站被同時空分多址分配時，對于空分復(fù)用未對應(yīng)移動站，將最大比合成波束作為向空分復(fù)用未對應(yīng)移動站的發(fā)送波束，向空分復(fù)用對應(yīng)移動站的發(fā)送波束，形成降低向同時連接的其他空分復(fù)用未對應(yīng)移動站及空分復(fù)用對應(yīng)移動站的干擾的波束。由此，比空分多址的空分復(fù)用移動站，可以進(jìn)行優(yōu)先提高不具有空間干擾除去能力的空分復(fù)用未對應(yīng)移動站的接收品質(zhì)的發(fā)送成為可能。
另外，本發(fā)明涉及的基站裝置的所述波束形成部進(jìn)行的、降低干擾的所述發(fā)送波束的形成，其特征在于，形成與同時連接的其他所述空分復(fù)用未對應(yīng)移動站及空分復(fù)用對應(yīng)移動站的信道估算矩陣正交的所述發(fā)送波束。
另外，本發(fā)明涉及的基站裝置，其特征在于，還具有對向空分復(fù)用對應(yīng)移動站的發(fā)送數(shù)據(jù)系列進(jìn)行時間空間編碼處理的時間空間編碼單元；將該被時間空間編碼過的發(fā)送數(shù)據(jù)系列輸出給部分空間正交化單元。由此，降低了傳輸速度，但是由于附加了增加發(fā)送分集效應(yīng)的錯誤訂正能力，所以可以改善接收品質(zhì)。
另外，本發(fā)明涉及的基站裝置，還具有使用規(guī)定的空分復(fù)用傳輸評價基準(zhǔn)及空分多址評價基準(zhǔn)來分配空分多址移動站和空分復(fù)用對應(yīng)移動站的判定部。由此，可以進(jìn)行空分多址和空分復(fù)用傳輸?shù)倪m用的判定。
另外，本發(fā)明涉及的基站裝置，其特征在于，所述空分復(fù)用傳輸評價基準(zhǔn)及所述空分多址評價基準(zhǔn)根據(jù)從通信區(qū)域內(nèi)的移動站接收的信道估算值及接收品質(zhì)來算出。由此，根據(jù)信道估算值及接收品質(zhì)，可以判定空分多址和空分復(fù)用傳輸?shù)倪m用。
另外，本發(fā)明涉及的基站裝置，其特征在于，當(dāng)所述空分多址移動站包含空分復(fù)用對應(yīng)移動站和空分復(fù)用未對應(yīng)移動站雙方時，使用對所述空分復(fù)用未對應(yīng)移動站的信道估算矩陣復(fù)數(shù)共軛轉(zhuǎn)置的矩陣，形成向所述空分復(fù)用未對應(yīng)移動站的發(fā)送波束，向所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站，形成發(fā)送波束，以使與同時連接的其他所述空分多址移動站的信道估算矩陣正交波束。由此，空分復(fù)用未對應(yīng)移動站，可以得到對來自基站的多個天線的多個發(fā)送信號進(jìn)行最大比合成的接收信號。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在擁有具備多個天線的基站的無線通信系統(tǒng)中，通過提供在與特定的移動站進(jìn)行空分復(fù)用傳輸?shù)耐瑫r可以與其他的移動站進(jìn)行空分多址的無線通信系統(tǒng)，可以有效利用基站中的空間的自由度，改善無線通信系統(tǒng)的通信容量。
另外，通過提供根據(jù)通信區(qū)域內(nèi)的通信量狀況等來自適應(yīng)地變化空分復(fù)用方法(SDM、SDMA)的控制方法，可以有效地活用基于SDM或SDMA的空分復(fù)用技術(shù)以及用戶分集效應(yīng)，改善無線通信系統(tǒng)的通信容量。


圖1是表示本發(fā)明實施例1中的無線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示本發(fā)明實施例1中的基站以及移動站的結(jié)構(gòu)圖。
圖3A是表示本發(fā)的實施例1中的基站的移動站分配處理順序的流程圖。
圖3B是表示本發(fā)明實施例1中的移動站側(cè)的分配處理順序的流程圖。
圖4A是表示本發(fā)明實施例1中的天線個別導(dǎo)頻信號以時分發(fā)送的幀結(jié)構(gòu)圖。
圖4B是表示本發(fā)明實施例1中的天線個別導(dǎo)頻信號以碼分發(fā)送的幀結(jié)構(gòu)圖。
圖4C是表示本發(fā)明實施例1中的天線個別導(dǎo)頻信號以時·碼分發(fā)送的幀結(jié)構(gòu)圖。
圖5A是表示本發(fā)明實施例1中的空分復(fù)用信道個別導(dǎo)頻信號以時分發(fā)送的幀結(jié)構(gòu)圖。
圖5B是表示本發(fā)明實施例1中的空分復(fù)用信道個別導(dǎo)頻信號以碼分發(fā)送的幀結(jié)構(gòu)圖。
圖6是表示本發(fā)明實施例2中的基站的結(jié)構(gòu)圖。
圖7是表示本發(fā)明實施例3中的基站和移動站的結(jié)構(gòu)圖。
圖8是表示本發(fā)明實施例3中的基站的其他結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
下面，使用圖1至圖8對本發(fā)明的實施例進(jìn)行說明。
實施例1圖1是表示本發(fā)明涉及實施例子1的無線通信系統(tǒng)的概略的圖。下面，對使用從基站向移動站的發(fā)送(以下稱為“下行鏈路”)中的空分復(fù)用的通信方法進(jìn)行說明。
在圖1中，基站是具有多個天線元件，可以自適應(yīng)地改變天線指向性的基站，SDM對應(yīng)移動站2-1～2是與空分復(fù)用對應(yīng)的多個移動站，SDM未對應(yīng)移動站3-1～3是與SDM未對應(yīng)的多個移動站，發(fā)送波束4-1～4是對進(jìn)行來自基站1的通信的移動站的多個波束，通信區(qū)域5是基站1可以與SDM對應(yīng)移動站2或SDM未對應(yīng)移動站3通信的區(qū)域。另外，SDM對應(yīng)移動站2的數(shù)目以及SDM未對應(yīng)移動站3的數(shù)目不局限于此。
本發(fā)明的無線通信系統(tǒng)，在可以通信的多個SDM對應(yīng)移動站2及SDM未對應(yīng)移動站3混在通信區(qū)域5內(nèi)時，可以向不同的移動站間進(jìn)行空分多址、可以與對同一移動站的空分復(fù)用的任意一方或同時進(jìn)行連接。而且，可以進(jìn)行空分復(fù)用度的有效利用。另外，在下面，將包含SDM對應(yīng)移動站2或SDM未對應(yīng)移動站3并進(jìn)行編號的移動站表示為移動站MSm。另外，m取得通信區(qū)域5內(nèi)的移動站數(shù)Nms或Nms以下的自然數(shù)。基站1從多個SDM對應(yīng)移動站2及SDM未對應(yīng)移動站3中判定SDM、SDMA同時或哪一方可能，由基站天線形成多個發(fā)送波束。由此，基站1實現(xiàn)判定為可能的空分復(fù)用化、空分多址。
圖2表示本實施例中的無線通信系統(tǒng)的基站BS及移動站MS的詳細(xì)構(gòu)成。另外，在圖2中，雖然表示個別用戶發(fā)送數(shù)據(jù)系列211使用2個空分復(fù)用信道(SCH1、SCH2)向SDM對應(yīng)移動站MS1傳輸，個別用戶發(fā)送數(shù)據(jù)系列212使用1個空分復(fù)用信道(SCH3)向SDM未對應(yīng)移動站MS2傳輸?shù)那樾?，但并不局限于此?br> 在圖2的基站BS中，空分復(fù)用傳輸評價基準(zhǔn)算出單元201是算出用于判定是否適合空分復(fù)用傳輸?shù)脑u價基準(zhǔn)的裝置，空分多址評價基準(zhǔn)算出單元202是算出用于判定是否適合空分多址的評價基準(zhǔn)的裝置，判定單元203使用這些評價基準(zhǔn)值，來判斷進(jìn)行SDM、SDMA的移動站的分配。另外，加權(quán)生成單元204是根據(jù)判定單元203的輸出，生成用于適應(yīng)傳輸路的指向性形成的加權(quán)的裝置，多址連接控制單元205是根據(jù)判定單元203的輸出進(jìn)行用于規(guī)定的移動站的發(fā)送數(shù)據(jù)系列的輸出控制的裝置。在此，作為一個例子，進(jìn)行向移動站MS1的發(fā)送數(shù)據(jù)系列211、向移動站MS2的發(fā)送數(shù)據(jù)系列212的輸出控制?？辗謴?fù)用傳輸控制單元16根據(jù)判定單元203的輸出進(jìn)行用于對所希望的移動站的空分復(fù)用傳輸?shù)目刂?。在此，作為一個例子，對于向SDM對應(yīng)移動站MS1的發(fā)送數(shù)據(jù)系列211，進(jìn)行用于空分復(fù)用的控制。另外，空分復(fù)用傳輸控制單元206，由對于1個發(fā)送數(shù)據(jù)系列，生成對應(yīng)空分復(fù)用數(shù)的串并行轉(zhuǎn)換單元209、和用于空間正交并發(fā)送所串并行轉(zhuǎn)換的發(fā)送數(shù)據(jù)系列(在圖中表示2個空分復(fù)用信道(SCH1、SCH2)的時候)的部分空間正交化單元210構(gòu)成。
另外，波束形成部207對各空分復(fù)用信道SCH1～SCH3分別乘算發(fā)送加權(quán)W1～W3的形成部，基站天線208由多個Nt(式中，Nt＞1)個天線元件構(gòu)成。另外，發(fā)送加權(quán)Wj由具有天線元件數(shù)Nt個要素(復(fù)數(shù)值)的列矢量構(gòu)成。
下面，對SDM對應(yīng)移動站MS1的構(gòu)成進(jìn)行說明。
天線221是接收由基站BS所發(fā)送的高頻信號的移動站MS1所具有的多個Ns(1)個天線，接收部222是將高頻信號轉(zhuǎn)換為基帶信號的接收部，空分復(fù)用分離單元223是從基帶信號分離接收空分復(fù)用的信號的單元，數(shù)據(jù)混合單元224混合分離發(fā)送的信號并復(fù)原為所發(fā)送的原數(shù)據(jù)系列的單元，接收數(shù)據(jù)系列225由數(shù)據(jù)混合單元224輸出。
下面，對SDM未對應(yīng)移動站MS2的構(gòu)成進(jìn)行說明。
移動站天線231是接收由基站BS所發(fā)送的高頻信號的移動站MS2所具有的天線，接收部232從高頻信號輸出MS2的接收數(shù)據(jù)系列233。
下面，說明本實施例中的基站1和移動站MSm的通信的操作。圖3是表示用于基站1及移動站MSm的通信分配的處理順序的流程圖。幀同步以及碼同步確立后，具有Nt個天線元件以及發(fā)送系的基站1，首先，從每個發(fā)送系發(fā)送由規(guī)定碼數(shù)Np構(gòu)成的已知信號系列(以下稱為“天線個別導(dǎo)頻信號Apk(t)”) (步驟S301)。式中，k是基站1中的發(fā)送系的號碼，k＝1、2、…、Nt。另外，t＝1、…、Np。另外，當(dāng)基站1的天線元件數(shù)Nt充分多時，或當(dāng)SDM中的空分復(fù)用數(shù)限制為比基站1的天線元件數(shù)Nt小時，可以不必使用Nt個所有的發(fā)送系，而只使用一部分來發(fā)送天線個別導(dǎo)頻信號。
在此，圖4(a)～(c)是表示天線個別導(dǎo)頻信號的發(fā)送定時(幀結(jié)構(gòu))的圖。圖4(a)表示對每個天線錯開作為天線個別導(dǎo)頻信號的已知信號系列A(401)的發(fā)送定時，并以時分發(fā)送的情形。另外，表示天線個別導(dǎo)頻信號使用相同的模式、或基于PN信號等的相互正交的編碼系列的情形。圖4(b)表示使用從不同的天線相互正交的已知編碼系列Bk(402)，以碼分復(fù)用發(fā)送的情形。圖4(c)表示組合時分發(fā)送和碼分發(fā)送的方式。即，在某天線的組合中，共有同一時刻的時分縫隙，每個天線個別導(dǎo)頻信號A1(403)、A2(404)使用相互正交的編碼系列，以碼分復(fù)用發(fā)送。由此，可以降低基站1中的天線數(shù)多時的時分發(fā)送的開銷，另外可以緩和符合分割復(fù)用時的傳輸路中的正交性的降低。
另一方面，存在于通信區(qū)域5內(nèi)的移動站MSm，分離接收對每個基站天線所傳輸?shù)奶炀€個別導(dǎo)頻信號Apk(t)，算出信道估算值(步驟S321)。進(jìn)而測定接收品質(zhì)(步驟S322)。
下面，說明這些步驟S321和步驟S322的操作。存在于通信區(qū)域5內(nèi)的第m號移動站MSm，具有Ns(m)個天線和Ns(m)個接收系，將最大Ns(m)個空分復(fù)用信道作為SDM接收可能。另外，m是通信區(qū)域5內(nèi)的移動站數(shù)Nms或Nms以下的自然數(shù)。在此，SDM未對應(yīng)移動站3為Ns(m)＝1，SDM對應(yīng)移動站2為Ns(m)＞1。移動站MSm，對在第j個天線以及接收系接收到第k個天線個別導(dǎo)頻信號APk(t)的結(jié)果即rj、k(m)(t)(式中，j＝1、…、Ns(m))，進(jìn)行與在移動站MSm的內(nèi)部生成的APk(t)的相關(guān)運(yùn)算，算出如(式1)所示的傳輸路的信道估算值hm(j、k)。另外，*是進(jìn)行復(fù)數(shù)共軛的算子。另外，該相關(guān)運(yùn)算可以保存多數(shù)次的天線個別導(dǎo)頻信號APk(t)的接收結(jié)果，并進(jìn)行平均化處理。其結(jié)果，如果移動站的移動速度充分小，則可以降低噪音的影響，可以提高信道估算品質(zhì)。最終，算出基于第m個移動站MSm的信道估算值為合計(天線個別導(dǎo)頻信號數(shù)Nt)×(移動站的天線數(shù)Ns(m))個。
接著，對每個天線個別導(dǎo)頻信號算出每個移動站的天線的接收品質(zhì)Pm(j、k)。接收品質(zhì)可以適用接收信號功率、SIR(信號功率對干擾功率比)、SNR(信號功率對噪音功率比)等。下面表示使用SNR時的例子。當(dāng)使用天線個別導(dǎo)頻信號APk(t)來評價SNR時，將信號功率作為Sm(j、k)＝｜hm(j、k)｜2/Np，可以使用(式2)所示的噪音功率Nm(j、k)來評價接收品質(zhì)Pm(j、k)，即SNR評價(＝Sm(j、k)/Nm(j、k))。
Nm(j,k)=1NpΣt=1Np|rj,k(m)(t)-Sm(j,k)|2---(2)]]>以上是步驟S321和步驟S322的操作。
接著，移動站MSm通過通信信道將所算出的信道估算值hm(j、k)以及接收品質(zhì)Pm(j、k)向基站反饋(步驟S323)。另外，關(guān)于接收品質(zhì)，為了減少反饋信息，可以取代反饋所有(天線個別導(dǎo)頻信號數(shù)Nt)×(移動站的天線數(shù)Ns(m))個，將把(式3)所示的Ps(m)平均到基站天線數(shù)Nt以及移動站的天線數(shù)Ns(m)的結(jié)果，通過通信信道向基站1反饋。
下面，作為接收品質(zhì)，對傳輸Ps(m)的方式進(jìn)行說明。另外，在此，雖然如(式3)所示算出了接收品質(zhì)Pm(j、k)的平均值，但是，也可以使用中心值或最大值等。另外，為了進(jìn)一步減少反饋信息量，可以在基站、移動站一側(cè)共用以規(guī)定間隔量化信道估算值hm(j、k)以及接收品質(zhì)pm(j、k)的表，并轉(zhuǎn)交該表號碼。
Ps(m)=1NtNs(m)Σk=1NtΣj=1Ns(m)Pm(j,k)---(3)]]>一方面，在基站1，檢查空分復(fù)用傳輸評價基準(zhǔn)算出單元201以及空分多址評價基準(zhǔn)算出單元202是否接收到關(guān)于信道估算值hm(j、k)以及接收品質(zhì)信息Ps(m)的反饋信息(步驟S302)，當(dāng)為接收到時，判定單元203根據(jù)由這些算出的輸出結(jié)果來決定優(yōu)先分配移動站(步驟S303)。作為優(yōu)先分配該移動站的調(diào)度方法，有作為基于SIR的數(shù)據(jù)包調(diào)度的MaximumCIR法或Proportional Fairness法等，在文獻(xiàn)A.Jalali et al，“DataThroughputput of CDMA-HDR a High Efficeincy-High Data Rate PersonalCommnunication Wireless System，”IEEE VTC2000-Spring，pp.1854-1858中已信息公開。在此，假設(shè)第A個移動站SA被優(yōu)先分配，開始移動站個別(用戶個別)的通信。
接著，基站1的判定單元203，根據(jù)通過空分復(fù)用傳輸評價基準(zhǔn)算出單元201算出的評價值，判定所優(yōu)先分配的移動站MSA是否可以SDM傳輸(步驟S304)。判定單元203如果判定是SDM未對應(yīng)移動站3，則搜索可以SDMA的移動站(步驟S306)。
另一方面，如果是SDM對應(yīng)移動站2，則使用所反饋的傳輸路的信道估算值hA(j、k)，進(jìn)行SDM對應(yīng)處理(步驟S305)，繼續(xù)搜索可以SDMA的移動站(步驟S306)。式中，k＝1、…、Nt，j＝1、…、Ns(A)。判定的結(jié)果，Nc個空分復(fù)用信道數(shù)被使用。但是，是滿足1≤Nc＜Ns(A)的自然數(shù)。在此，SDM對應(yīng)處理，可以如(式4)那樣矩陣表記關(guān)于移動站MSA的信道估算值hA(j、k)，算出通過奇值分解H(A)所得到的Ns(A)個奇值λj，根據(jù)超出規(guī)定值的奇值的數(shù)來判定復(fù)用信道數(shù)。在此，j＝1、…、Ns(A)。另外，作為其他方法，也可算出H(A)的(Ns(A)-1)個的行矢量間的相關(guān)系數(shù)(以下稱為空間相關(guān)系數(shù))，將規(guī)定值或規(guī)定值以下的個數(shù)作為空分復(fù)用信道數(shù)。
H(A)=hA(1,1)hA(1,2)...hA(1,Nt)hA(2,1)hA(2,2)...hA(2,Nt)............hA(Ns(A),1)hA(Ns(A),2)...hA(Ns(A),Nt)---(4)]]>另外，可以SDMA的移動站的搜索(步驟S306)，根據(jù)反饋給基站1的信道估算值或接收品質(zhì)信息進(jìn)行。首先，使用除去第A個移動站MSA的接收品質(zhì)信息Ps(A)的接收品質(zhì)信息Ps(m)，將超過規(guī)定水平的品質(zhì)的移動站選擇為第1階段。作為規(guī)定水平的設(shè)定，可以像使用規(guī)定的界限值C的Ps(m)＞Ps(A)+C那樣設(shè)定(式中，m表示A以外的通信區(qū)域5內(nèi)的移動站號碼)。
這時候，可以選擇接收品質(zhì)比第A個移動站MSA高的移動站。當(dāng)進(jìn)行基站1的發(fā)送功率控制時，來自基站1的發(fā)送功率可以設(shè)定得比第A個移動站MSA低，能夠降低對移動站MSA的與干擾。
接著，使用(式5)或(式6)，算出在已經(jīng)分配的移動站MSA的信道估算值hA(j、k)和在第1階段所選擇的移動站的信道估算值hm(j、k)的空間相關(guān)系數(shù)SC(m、A)。在此，*表示復(fù)數(shù)共軛。在此，m表示在第1階段所選擇的移動站的號碼。
SC(m,A)=1Ns(m)Ns(A)NtΣjA=1Ns(A)Σjm=1Ns(m)Σk=1Nt[hm(jm,k)]*hA(jA,k)hm(jm,k)hA(jA,k)---(5)]]>SC(m,A)=maxjA∈Ns(A),fm∈Ns(m)1NtΣk=1Nt[hm(jm,k)]*hA(jA,k)hm(jm,k)hA(jA,k)---(6)]]>對于在第1階段所選擇的所有對象移動站MSm，在空分多址評價基準(zhǔn)算出單元202進(jìn)行基于(式5)或(式6)的空間相關(guān)系數(shù)的運(yùn)算，對于第A個移動站MSA，判定空間相關(guān)SC(m、A)最低的移動站MSm是否低于規(guī)定的空間相關(guān)系數(shù)值(步驟S307)。當(dāng)?shù)陀谝?guī)定的空間相關(guān)系數(shù)值時，作為空分多址移動站(第B個移動站)進(jìn)行選擇，進(jìn)而判定空分多址移動站是否是SDM移動站2(步驟S308)。如果是SDM未對應(yīng)移動站3，則再次搜索可以SDMA的移動站MSm(步驟S306)。如果是SDM對應(yīng)移動站2，則使用所反饋的傳輸路的信道估算值hB(j、k)，采用與步驟S305相同的方法進(jìn)行SDM處理(步驟S309)。式中，k＝1、…、Nt，j＝1、…、Ns(B)。判定的結(jié)果，NC(B)個空分復(fù)用信道數(shù)被使用。式中，是滿足1＜NC(B)＜Ns(B)的自然數(shù)。判定后，再次搜索可以SDMA的移動站MSm(步驟S306)。
另外，在步驟S306，當(dāng)多個移動站MSm已被分配時，在搜索可以SDMA的移動站MSm時，取代SC(m、A)，使用(式7)所示的MSC(m)。MSC(m)給與已經(jīng)分配的移動站A，B，C，…最大的SC(m、k)。式中，k給與已經(jīng)分配的移動站MSA，MSB，MSC，…的號碼。
MSC(m)=maxk=A,B,C,...SC(m,k)---(7)]]>接著，在步驟S307，當(dāng)判定為可以SDMA的移動站MSm不存在時，不進(jìn)行其以上的空分多址，對所分配的規(guī)定的移動站MSm進(jìn)行包含是否進(jìn)行SDM的通信(通知空分復(fù)用數(shù))的通信開始通知(步驟S310)。
接著，基站開始對移動站MSm的個別用戶信道發(fā)送(步驟S311)。一方面，規(guī)定的移動站MSm，一接收到來自基站1的通信開始通知，就進(jìn)行用于個別用戶信道接收的處理(步驟S324)，對其后所發(fā)送來的信號開始個別用戶信道的接收(步驟S325)。另外，向SDMA所分配的各移動站MSm的發(fā)送功率，為了得到規(guī)定的接收品質(zhì)而進(jìn)行發(fā)送功率控制。
另外，在SDM對應(yīng)移動站2與SDM未對應(yīng)移動站3間，當(dāng)進(jìn)行SDMA時，SDM未對應(yīng)移動站3不能進(jìn)行在空間區(qū)域的干擾抑制。因此，SDM未對應(yīng)移動站3由于將作為目標(biāo)的接收品質(zhì)設(shè)定得比SDM對應(yīng)移動站2高，所以可以確保在SDMA時的接收品質(zhì)。
如上所述，在SDM對應(yīng)移動站2和SDM未對應(yīng)移動站3混在通信區(qū)域5內(nèi)的情況下，由于移動站使用天線個別導(dǎo)頻信號，將信道估算值以及接收品質(zhì)信息反饋給基站1，所以基站1可以選擇使用組合SDM與SDMA的同時或任意一方的空間區(qū)域的可以復(fù)用的移動站MSm，可以有效活用空分復(fù)用。
下面，對進(jìn)行上述通信分配處理后的移動站MS以及基站BS中的指向性控制操作進(jìn)行說明。
將向第n個移動站MSn的第K個空分復(fù)用信道中的發(fā)送數(shù)據(jù)系列作為Skn(t)(式中，t表示時刻)。在此，n是進(jìn)行空分多址的移動站數(shù)Nd或Nd以下的自然數(shù)，k是對第n個移動站MSn的空分復(fù)用數(shù)NC(n)或NC(n)以下的自然數(shù)。另外，1≦NC(n)＜Ns(1)。將用第n個移動站MSn中的第p個天線接收到的信道估算值作為hn(p、m)。該信道估算值hn(p、m)，是對來自從移動站MSn反饋給基站BS的第m個基站天線的天線個別導(dǎo)頻信號APm(t)的值。另外，m是基站天線數(shù)Nt或Nt以下的自然數(shù)，p是第n個移動站MSn中的天線數(shù)Ns(n)或Ns(n)以下的自然數(shù)。在此，如(式8)那樣定義對第n個移動站MSn的信道估算矩陣Hn。
Hn=hn(1,1)hn(1,2)...hn(1,Nt)hn(2,1)hn(2,2)...hn(2,Nt)............hn(Ns(n),1)hn(Ns(n),2)...hn(Ns(n),Nt)---(8)]]>在圖2中，加權(quán)生成單元204，使用(式8)所示的信道估算矩陣Hn生成發(fā)送加權(quán)。在此，對第j個空分復(fù)用信道的發(fā)送加權(quán)矢量Wj，如(式9)所示，對于第j以外的被SDM的其他用戶n，進(jìn)行不產(chǎn)生干擾的波束形成。N是進(jìn)行除去第j個的SDMA的移動站的總數(shù)Nd或Nd以下的自然數(shù)。另外，當(dāng)只分配第n個移動站MSn不進(jìn)行SDMA時，當(dāng)其移動站的空分復(fù)用數(shù)是NC(n)時，從基站天線208之中選擇NC(n)個天線進(jìn)行發(fā)送。
HnWj＝0，(j≠n) (9)另外，(式9)雖然使用了移動站間的發(fā)送信號不相干擾的正交條件，但是，除此之外，也可以使用(式10)所示那樣的基于最小平方誤差規(guī)范(MMSEMinimum Mean Squere Error)的加權(quán)生成方法。在此，ynj是向第j個移動站MSj的發(fā)送信號在第n個移動站MSn所接收的信號成分。
Wj=argminW||ynj-HnW||2,(j≠n)---(10)]]>波束形成部207，使用通過加權(quán)生成單元所生成的、與用于SDM以及SDMA的空分復(fù)用信道的總數(shù)Tc等數(shù)的發(fā)送加權(quán)矢量Wj＝[Wj1、Wj2、…WjNt]T，(式中，j是空分復(fù)用信道的總數(shù)Tc或Tc以下的自然數(shù)，T表示矢量轉(zhuǎn)置)，將第j個空分復(fù)用信道的發(fā)送數(shù)據(jù)系列SCH(j)只復(fù)制基站天線數(shù)分，乘算發(fā)送加權(quán)矢量的各要素，從基站天線發(fā)送。
如上所述，通過生成滿足(式9)的發(fā)送加權(quán)Wj，當(dāng)向空分復(fù)用信道數(shù)為NC(A)＝1的第A個移動站MSA的發(fā)送加權(quán)為Wj時，用(式11)那樣表示的信道估算值CA來接收。另外，當(dāng)向空分復(fù)用信道數(shù)為NC(B)＞1的第B個移動站MSB的發(fā)送加權(quán)為Wj、Wj+1、Wj+Nc(B)-1時，用(式12)那樣表示的(Ns(B)×Nc(B))下面的信道估算值CB來接收。
部分空間正交化單元210，當(dāng)向第B個移動站MSB進(jìn)行SDM傳輸時，如果向空分復(fù)用信道數(shù)為NC(B)＞1的第B個移動站MSB的發(fā)送加權(quán)為Wj、Wj+1、Wj+Nc(B)-1時，則用(式12)那樣表示的(Ns(B)×Nc(B)下面的信道估算值CB來接收。另外，如(式13)所示那樣奇值分解CB，對每個所得到的奇值大的順序選擇NC(B)個。之后，使用由與這些奇值λk對應(yīng)的右奇值矢量構(gòu)成的右奇值矩陣Vs＝[V1V2、…VNc(B)]，如(式14)所示，從左邊向空分復(fù)用信道的數(shù)據(jù)系列S(t)＝[S1B(t)S2B(t)…SNc(B)B(t)]T乘算右奇值矩陣Vs，算出信號系列S2(t)。在此，k＝1～NC(B)。波束形成部207向S2(t)的NC(B)個要素分別乘算發(fā)送加權(quán)Wj、Wj+1、Wj+Nc(B)-1。在此，在(式13)中，U是由信道估算矩陣CB的左奇值矢量所構(gòu)成的單式矩陣，V是由信道估算矩陣CB的右奇值矢量所構(gòu)成的單式矩陣，Q是將對角成分作為奇值的對角矩陣。
另外，接收部222也可以是省略部分空間正交化單元210的構(gòu)成，那時，(式14)中的Vs為Nc次單位矩陣。
HAWj＝CA(11)HA[WjWj+1…Wj+Nc(n)-1)＝CB(12)CB=UE..VH=UQ000VH---(13)]]>S2(t)＝VsS(t) (14)以上是基站1的操作說明。
接著，在SDM對應(yīng)移動站MSn中，為了分離接收NC(n)個空分復(fù)用信道，還有在SDM未對應(yīng)移動站MSn中，為了同步檢波接收，對每個空分復(fù)用信道插入已知信號系列(以下稱為空分復(fù)用信道個別導(dǎo)頻信號)CPk(t)進(jìn)行發(fā)送。在此，k是空分復(fù)用信道的總數(shù)Tc或Tc以下的自然數(shù)。但是，當(dāng)發(fā)送信號被差動編碼，并適用延遲檢波時，不需要發(fā)送這樣的空分復(fù)用信道個別導(dǎo)頻信號。
圖5(a)、(b)表示空分復(fù)用信道個別導(dǎo)頻信號CPk(t)的發(fā)送方法(幀結(jié)構(gòu))。圖5(a)表示以錯開時分進(jìn)行發(fā)送空分復(fù)用信道個別導(dǎo)頻信號系列Ak(501)的發(fā)送定時的方法。天線個別導(dǎo)頻信號使用同一圖案或基于PN(模擬隨機(jī)信號)信號等的相互正交的編碼系列。圖5(b)表示使用不同的、作為從空分復(fù)用信道相互正交的編碼系列的空分復(fù)用信道個別導(dǎo)頻信號系列Bk(502)，以碼分復(fù)用進(jìn)行發(fā)送的方法。另外，也可以是如在圖4(c)中所說明的組合時分發(fā)送和碼分發(fā)送的方法。
下面，對第n個SDM對應(yīng)移動站MSn在移動站MS中的接收操作進(jìn)行說明。
首先，Ns(n)個移動站天線221接收空分復(fù)用的高頻信號。
Ns(n)個接收部222，對接收到的Ns(n)個的每個高頻信號，頻率轉(zhuǎn)換后，通過正交檢波，輸出Ns(n)個由I信號、Q信號構(gòu)成的復(fù)數(shù)基帶信號rj(n)(t)(式中，j是Ns(n)或Ns(n)以下的自然數(shù))。接著，空分復(fù)用分離單元223分離對SDM對應(yīng)移動站MSn的Nc(n)個空分復(fù)用信道。
該空分復(fù)用信道的分離方法，可以適用(1)利用信道估算矩陣的逆矩陣的方法(零衰減方法)、(2)最佳估算(綜合估算)、(3)V-BLAST等方法。下面，對使用方法(1)時的操作進(jìn)行說明。
首先，通過使用個別插入空分復(fù)用信道的空分復(fù)用信道個別導(dǎo)頻信號CPk(t)，如(式15)所示，對每個空分復(fù)用信道算出信道估算值hn(j、k)。在此，k是向SDM對應(yīng)移動站MSn所發(fā)送的空分復(fù)用信道數(shù)NC(n)個或NC(n)個以下的自然數(shù)。另外，*是復(fù)數(shù)共軛算子，將空分復(fù)用信道個別導(dǎo)頻信號CPk(t)的碼數(shù)作為Nq。對每個得到的空分復(fù)用信道，生成將信道估算值hn(j、k)作為構(gòu)成要素的(式16)所示的信道估算矩陣Hn，通過從左側(cè)將其一般逆矩陣(Hn)-1與接收信號矢量R＝[r1(n)(t)、r2(n)(t)…r1Ns(n)(n)(t)]T進(jìn)行乘算，分離接收每個空分復(fù)用信道。另外，關(guān)于向移動站MSn的空分復(fù)用數(shù)以及空分復(fù)用信道個別導(dǎo)頻信號的類別，通過控制信道等預(yù)先從基站BS向移動站MSn進(jìn)行通知。
hn(j,k)=Σi=1NqCPk*(t)rj(n)(t)---(15)]]>Hn=hn(1,1)hn(1,2)...hn(1,NC(n))hn(2,1)hn″(2,2)...hn(2,NC(n))............hn(Ns(n),1)hn(Ns(n),2)...hn(Ns(n),NC(n))---(16)]]>另外，作為空分復(fù)用分離的其他方法，有當(dāng)向第B個移動站MSB進(jìn)行SDM傳輸時，在使用部分空間正交化單元210時，如(式13)所示，從通過CB的奇值分解所得到的奇值中按從大到小的順序選擇個Nc個，使用由與這些奇值對應(yīng)的左奇值矢量構(gòu)成的右奇值矩陣Us＝[U1U2、…UNc(B)]，從左側(cè)將其復(fù)數(shù)共軛轉(zhuǎn)置的矩陣(Us)H與接收信號矢量R＝[r1(B)(t)、r2(B)(t)…r1Ns(n)(B)(t)]T進(jìn)行乘算的方法。由此，可以分離接收每個空分復(fù)用信道。這時候，通過通信線路預(yù)先將右奇值矩陣Us通知給移動站MSB。另外，當(dāng)使用該方法時，因為傳輸信道變動補(bǔ)償也同時進(jìn)行，所以具有不需要發(fā)送空分復(fù)用信道個別導(dǎo)頻信號的優(yōu)點。再者，關(guān)于向移動站MSn的空分復(fù)用數(shù)以及空分復(fù)用信道個別導(dǎo)頻信號的類別，通過控制信道等預(yù)先從基站BS向移動站MSn進(jìn)行通知。
下面，對SDM未對應(yīng)移動站MS1的接收操作進(jìn)行說明。
接收部222，適宜頻率轉(zhuǎn)換由天線所接收的高頻信號，使用延遲檢波、準(zhǔn)同步檢波、或同步檢波進(jìn)行接收操作。接收信號通過未示的解碼部進(jìn)行編碼判定、解碼，復(fù)原用戶發(fā)送數(shù)據(jù)。另外，SDM未對應(yīng)移動站MS1，為了空分復(fù)用訪問，雖然預(yù)想到相同干擾波成分變高的情況，但是，為了除去干擾，通過安裝桶口他、電子信息學(xué)會技術(shù)報告RCS2000-134(2000)所公開的文獻(xiàn)等所記載的多徑干擾消除器，可以除去相同干擾成分。之后，對除去干擾后的接收信號，通過由解碼部進(jìn)行編碼判定、解碼，復(fù)原用戶發(fā)送數(shù)據(jù)，可以得到高品質(zhì)的接收性能。
如上所述，在本實施例中，在基站BS，進(jìn)行組合SDM和SDMA并進(jìn)行發(fā)送的移動站的分配，其移動站進(jìn)行發(fā)送指向性控制方法以及移動站中的空間分離接收方法。由此，基站在與特定的移動站進(jìn)行空分復(fù)用傳輸?shù)耐瑫r，可以根據(jù)傳輸環(huán)境向其他的移動站進(jìn)行空分多址，可以有效利用基站中的空間上的自由度，可以有效活用基于SDM或SDMA的空分復(fù)用技術(shù)以及用戶分集效應(yīng)，從而可以改善無線通信系統(tǒng)的通信容量。
另外，同樣可以將本實施方式適用于多載波傳輸方式的無線通信系統(tǒng)。這時候，可以是(1)使用多個副載波之內(nèi)的1個(例如，中心頻率附近的副載波等)，進(jìn)行與實施例1相同的操作，形成副載波共通的1個發(fā)送波束的方法，(2)使用多個副載波的一部分或全部，進(jìn)行與實施例1相同的操作，即對每個副載波進(jìn)行信道估算值算出、接收品質(zhì)估算，將這些信息反饋給基站1，根據(jù)空間相關(guān)系數(shù)的算出，進(jìn)行進(jìn)行SDM、SDMA的移動站MSm的分配的方法。另外，在空間相關(guān)系數(shù)算出時，與實施例1一樣，對每個副載波算出空間相關(guān)系數(shù)，將這些的平均或中心值、或最大值、最小值等的代表值作為最終的空間相關(guān)系數(shù)，分配移動站MSm。另外，根據(jù)對每個副載波形成發(fā)送波束的發(fā)送波束形成方法，可以同樣適用本實施例。
另外，在本實施例中，對SDM或SDMA，可以根據(jù)通信量狀況，自適應(yīng)地變化移動站MSm的分配處理。當(dāng)多數(shù)移動站MSm存在于通信區(qū)域5內(nèi)，發(fā)生呼損比規(guī)定水平多時，通過省略圖3中的SDM對應(yīng)處理(步驟S305、S309)的處理，比起SDM，可以優(yōu)先可以SDMA的移動站分配。這時，可以得到能夠增大可以同時通信的移動站數(shù)的效果。
另外，根據(jù)通信區(qū)域5的大小(或者單元半徑)，可以自適應(yīng)地變化移動站MSm的分配處理。這時，像宏單元那樣，當(dāng)一般情況下基站天線高比周邊建筑物高時，可以確保收發(fā)問推測的通信區(qū)域5內(nèi)的場所率變得比較高，比起SDM，為適應(yīng)SDMA的傳輸環(huán)境。為此，通過省略圖3中的SDM對應(yīng)處理(步驟S305、S309)的處理，比起SDM，可以優(yōu)先可以SDMA的移動站分配。
另外，在本實施例中，雖然對使用從基站1向移動站MSm的發(fā)送(下行鏈路)中的空分復(fù)用的通信方法進(jìn)行了說明，但是，在從移動站MSm向基站1的發(fā)送(上行鏈路)時，也可以同樣適用。這時，對每個移動站MSm所具有的天線，時分或碼分天線個別導(dǎo)頻信號，并發(fā)送給基站1，在基站1，算出每個天線個別導(dǎo)頻信號的信道估算值和接收品質(zhì)。由此，可以不必使用來自移動站MSm的那些反饋信息，通過與使用圖3說明的相同的操作，進(jìn)行移動站MSm的SDM或SDMA的分配。
另外，在本實施例中，從基站1向移動站MSm的發(fā)送(下行鏈路)中的信道估算值以及接收品質(zhì)信息，通過通信線路反饋給基站1，在使用TDD(Time Division Duplex)的無線通信系統(tǒng)中，因為將相同頻率作為傳輸媒體使用，由于傳輸路的相反性，對每個移動站MSm所具有的天線，時分或碼分天線個別導(dǎo)頻信號，并發(fā)送給基站1，在基站1，算出每個天線個別導(dǎo)頻信號的信道估算值和接收品質(zhì)。由此，可以不必使用來自移動站MSm的那些反饋信息，通過與使用圖3說明的通信分配處理相同的操作，進(jìn)行移動站MSm的SDM或SDMA的分配。另外，也可以向TDD中的上行鏈路適用本另外，作為接收品質(zhì)信息，除在本實施例進(jìn)行說明的SNR等接收品質(zhì)之外，也可以組合與移動站MSm的估算移動速度、多普勒頻率估算值等移動站MSm的流動性的評價值。這時，雖然由于接收品質(zhì)的反饋、或SDMA或SDM分配處理而產(chǎn)生延遲，但是，規(guī)定流動性以上的移動站，通過在圖3中的步驟S306增加不進(jìn)行SDMA或SDM分配處理的判定操作，可以進(jìn)行操作。
實施例2圖6是表示本發(fā)明涉及的實施例2的基站裝置的結(jié)構(gòu)圖。在本實施例中，對在SDM對應(yīng)移動站和SDM未對應(yīng)移動站混在區(qū)域內(nèi)的無線通信系統(tǒng)中，優(yōu)先SDM未對應(yīng)移動站并進(jìn)行通信時的空間上的信道的形成方法進(jìn)行說明。
圖6所示的基站BS的構(gòu)成，在取代在實施例1所使用的圖2中的加權(quán)生成部204，設(shè)置有SDM未對應(yīng)移動站加權(quán)生成單元601以及SDM對應(yīng)移動站加權(quán)生成單元這一點上不同，據(jù)此的發(fā)送波束生成方法不同。下面，主要說明與實施例2不同的部分，對與實施例1相同的部分省略其說明。另外，對實施例1同樣，在下行鏈路中的進(jìn)行使用空分復(fù)用的移動站MS的通信分配處理后的移動站MS以及基站BS中的指向性控制方法進(jìn)行說明。
將向第n個移動站MSn的第K個空分復(fù)用信道中的發(fā)送數(shù)據(jù)系列作為Skn(t)(式中，t表示時刻)。在此，n是進(jìn)行空分多址的移動站數(shù)Nd或Nd以下的自然數(shù)，k是對第n個移動站MSn的空分復(fù)用數(shù)NC(n)或NC(n)以下的自然數(shù)。另外，1≦NC(n)＜Ns(1)。將用第n個移動站MSn中的第p個天線接收到時的信道估算值作為hn(p、m)。該信道估算值hn(p、m)，是對來自從移動站MSn反饋給基站BS的第m個基站天線的天線208個別導(dǎo)頻信號APm(t)的值。另外，m是基站天線數(shù)Nt或Nt以下的自然數(shù)，p是第n個移動站MSn中的天線數(shù)Ns(n)或Ns(n)以下的自然數(shù)。在此，如(式8)那樣定義對第n個移動站MSn的信道估算矩陣Hn。
SDM未對應(yīng)移動站用加權(quán)生成單元601生成對第s個SDM未對應(yīng)移動站MSs的發(fā)送加權(quán)矢量Ws＝(H(s))H，輸出給SDM對應(yīng)移動站用加權(quán)生成單元602。式中，H表示復(fù)數(shù)共軛轉(zhuǎn)置。根據(jù)該發(fā)送加權(quán)矢量Ws，在第s個SDM未對應(yīng)移動站MSs中，可以得到最大比合成來自基站BS的多個天線的多個發(fā)送信號的接收信號。
SDM對應(yīng)移動站用加權(quán)生成單元602，對SDM對應(yīng)移動站MSj的第j個空分復(fù)用信道的發(fā)送加權(quán)矢量Wj，如(式9)所示，向第j個以外的所SDMA的其他用戶進(jìn)行不產(chǎn)生干擾的波束形成。n是進(jìn)行SDMA的移動站的總數(shù)Nd或Nd以下的自然數(shù)。由此，當(dāng)向作為空分復(fù)用信道數(shù)Nc(A)＝1的第A個移動站MSA的發(fā)送加權(quán)為Wj時，用如(式10)所表示的信道估算值CA進(jìn)行接收。另外，當(dāng)向作為空分復(fù)用信道數(shù)Nc(B)＞1的第B個移動站MSB的發(fā)送加權(quán)為Wj、Wj+1、Wj+Nc(B)-1時，用如(式12)所表示的(Ns(B)×Nc(B))下面的信道估算矩陣CB進(jìn)行接收。在此，部分空間正交化單元210，當(dāng)向第B個移動站MSB進(jìn)行SDM傳輸時，當(dāng)向空分復(fù)用信道數(shù)為NC(B)＞1的第B個移動站MSB的發(fā)送加權(quán)為Wj、Wj+1、Wj+Nc(B)-1時，用(式12)那樣表示的(Ns(B)×Nc(B))下面的信道估算值CB來接收。如(式13)所示那樣預(yù)先奇值分解CB，按所得到的奇值大的順序選擇NC(B)個，使用由與這些奇值λk對應(yīng)的右奇值矢量構(gòu)成的右奇值矩陣Vs＝[V1V2、…VNc(B)]，如(式14)所示那樣，從左邊向空分復(fù)用信道的數(shù)據(jù)系列S(t)＝[S1B(t)S2B(t)…SNc(B)B(t)]T乘算右奇值矩陣Vs，算出信號系列S2(t)。在此，k＝1～NC(B)。
接著，波束形成部207向S2(t)的NC(B)個要素分別乘算發(fā)送加權(quán)Wj、Wj+1、Wj+Nc(B)-1。在此，在(式13)中，U是由信道估算矩陣CB的左奇值矢量所構(gòu)成的單式矩陣，V是由信道估算矩陣CB的右奇值矢量所構(gòu)成的單式矩陣，Q是將對角成分作為奇值的對角矩陣。另外，也可以是省略部分空間正交化單元210的構(gòu)成，那時，(式14)中的Vs為Nc次單位矩陣。
在移動站MSn中的操作與實施例1相同。
如上所述，對在基站BS組合SDM和SDMA并進(jìn)行發(fā)送的情況，對使用向與實施例1不同的SDM未對應(yīng)移動站的波束形成方法的無線通信系統(tǒng)進(jìn)行了說明。根據(jù)本實施例，基站對SDM未對應(yīng)移動站，使用最大比合成來自多個天線的多個發(fā)送信號的接收信號所得到的發(fā)送波束。由此，在確保向SDM未對應(yīng)移動站的接收品質(zhì)在某水平上的狀態(tài)下，可以進(jìn)行SDMA。另一方面，雖然向SDM對應(yīng)移動站的干擾度增加，但是，因為可以通過SDM對應(yīng)移動站所具有的多個天線除去使用空間區(qū)域的干擾，所以對干擾的耐性比SDM未對應(yīng)移動站高。由此，可以在小范圍內(nèi)得到作為無線通信系統(tǒng)的通信量的減少。
另外，同樣可以將本實施方式適用于多載波傳輸方式的無線通信系統(tǒng)。這時候，通過(1)使用多個副載波之內(nèi)的1個(例如，中心頻率附近的副載波等)，進(jìn)行與實施例1相同的操作，形成副載波共通的1個發(fā)送波束的方法，(2)使用多個副載波的一部分或全部，根據(jù)對按每個副載波的天線個別導(dǎo)頻信號的信道估算值，對每個副載波形成發(fā)送波束的發(fā)送波束形成方法，可以同樣適用本實施例。
實施例3圖7是表示本發(fā)明涉及的實施例3的基站裝置的構(gòu)成的圖示。在本實施例中，在空分復(fù)用傳輸控制單元701設(shè)置有在所空分復(fù)用傳輸?shù)男诺篱g施行時間空間編碼的時間空間編碼單元702這一點與實施例1不同。
下面，主要說明與實施例1不同的空分復(fù)用控制裝置701的部分。另外，使用圖7，對與實施例1相同，在下行鏈路中進(jìn)行使用空分復(fù)用的移動站MS的通信分配處理后的移動站MS以及基站BS中的指向性控制方法進(jìn)行說明。
下面，使用圖7，對與實施例1相同，在下行鏈路中進(jìn)行使用空分復(fù)用的移動站MS的通信分配處理后的移動站MS以及基站BS中的指向性控制方法進(jìn)行說明。
將向第n個移動站MSn的第K個空分復(fù)用信道中的發(fā)送數(shù)據(jù)系列作為Skn(t)(式中，t表示時刻)。在此，n是進(jìn)行空分多址的移動站數(shù)Nd或Nd以下的自然數(shù)，k是對第n個移動站MSn的空分復(fù)用數(shù)NC(n)或NC(n)以下的自然數(shù)。另外，1≦NC(n)＜Ns(1)。將用第n個移動站MSn中的第p個天線接收到時的信道估算值作為hn(p、m)。該信道估算值hn(p、m)，是對來自從移動站MSn反饋給基站BS的第m個基站天線的天線208個別導(dǎo)頻信號APm(t)的值。另外，m是基站天線數(shù)Nt或Nt以下的自然數(shù)，p是第n個移動站MSn中的天線數(shù)Ns(n)或Ns(n)以下的自然數(shù)。在此，如(式8)那樣定義對第n個移動站MSn的信道估算矩陣Hn。
時間空間編碼單元702，向?qū)嵤﹫D未示的規(guī)定的錯誤訂正編碼處理、隔行掃描處理、向調(diào)制相位平面上的編碼映像處理后的、對進(jìn)行空分復(fù)用的移動站Msl的發(fā)送數(shù)據(jù)系列211，輸出實施了時間空間編碼處理的空分復(fù)用信道的數(shù)據(jù)系列S(t)＝[S1B(t)S2B(t)…SNc(B)B(t)]。關(guān)于時間空間編碼及其解碼，在B.Vucetic，j.Yuan，“Space-Time Coding”，J.Wiley & SonsLtd(2003)中已信息公開了STBC(Space-Time Block Coding)、STTC(Space-Time Trellis coding)、ST Turbo TC(Space-Time Turbo Trellis Codes)等方法，在此省略詳細(xì)說明。通過實施時間空間編碼，雖然降低了傳輸速度，便是由于分集效應(yīng)可以得到改善接收品質(zhì)的效果。
部分空間正交化單元210，當(dāng)向第B個移動站MSB進(jìn)行SDM傳輸時，當(dāng)向空分復(fù)用信道數(shù)為NC(B)＞1的第B個移動站MSB的發(fā)送加權(quán)為Wj、Wj+1、Wj+Nc(B)-1時，用(式12)那樣表示的(Ns(B)×Nc(B))下面的信道估算值CB來接收。但是，如(式13)所示那樣預(yù)先奇值分解CB，按所得到的奇值大的順序選擇NC(B)個，使用由與這些奇值λk對應(yīng)的右奇值矢量構(gòu)成的右奇值矩陣Vs＝[V1V2、…VNc(B)]，如(式14)所示那樣，從左邊向空分復(fù)用信道的數(shù)據(jù)系列S(t)＝[S1B(t)S2B(t)…SNc(B)B(t)]T乘算右奇值矩陣Vs，算出信號系列S2(t)。在此，k＝1～NC(B)。
另外，也可以是省略部分空間正交化單元210的構(gòu)成，那時，因為(式14)中的Vs為Nc次單位矩陣，所以這時為圖8所示那樣的空分復(fù)用傳輸控制單元801的構(gòu)成。
接著，波束形成部207向S2(t)的NC(B)個要素乘算通過在加權(quán)生成單元204中與實施例1相同的操作所得到的發(fā)送加權(quán)Wj、Wj+1、Wj+Nc(B)-1。在此，在(式13)中，U是由信道估算矩陣CB的左奇值矢量所構(gòu)成的單式矩陣，V是由信道估算矩陣CB的右奇值矢量所構(gòu)成的單式矩陣，Q是將對角成分作為奇值的對角矩陣。
另一方面，在SDM對應(yīng)移動站MSn，為了分離接收NC(n)個空分復(fù)用信道，或在SDM對應(yīng)移動站MSn，為了同步檢波接收，按空分復(fù)用信道插入和發(fā)送已知信號系列(下面稱空分復(fù)用信道個別導(dǎo)頻信號)CPk(t)。在此，k是空分復(fù)用的總數(shù)Tc或Tc以下的自然數(shù)。但是，當(dāng)差動編碼發(fā)送信號，適用延遲檢波時，不需要發(fā)送這樣的導(dǎo)頻信號。另外，空分復(fù)用信道個別導(dǎo)頻信號CPk(t)的發(fā)送方法(幀結(jié)構(gòu))與實施例1中用圖5說明的一樣。
下面，對移動站MS中的接收操作進(jìn)行說明。
首先，空分復(fù)用分離單元721分離對SDM對應(yīng)移動站MSn的NC(n)個空分復(fù)用信道?？辗謴?fù)用分離單元721，通過使用個別插入空分復(fù)用信道的空分復(fù)用信道個別導(dǎo)頻信號CPk(t)，如(式15)所示，按每個空分復(fù)用信道算出信道估算值hn(j、k)，進(jìn)而，使用與在時間空間編碼單元702中使用的時間空間編碼方法對應(yīng)的解碼方法來解碼發(fā)送信號，輸出接收數(shù)據(jù)系列722。在此，k是向SDM對應(yīng)移動站MSn所發(fā)送的空分復(fù)用信道數(shù)NC(n)個或NC(n)個以下的自然數(shù)。另外，*是復(fù)數(shù)共軛算子，將空分復(fù)用信道個別導(dǎo)頻信號CPk(t)的碼數(shù)作為Nq。
另外，作為空分復(fù)用分離的其他方法，有如下方法。即，當(dāng)向第B個移動站MSB進(jìn)行SDM傳輸時，在使用部分空間正交化單元210時，如(式13)所示，從通過CB的奇值分解所得到的奇值中按大的順序選擇個Nc個，使用由與這些奇值對應(yīng)的左奇值矢量構(gòu)成的右奇值矩陣Us＝[U1U2、…UNc(B)]，從左側(cè)將其復(fù)數(shù)共軛轉(zhuǎn)置的矩陣(Us)H與接收信號矢量R＝[r1(B)(t)、r2(B)(t)…r1Ns(n)(B)(t)]T進(jìn)行乘算的方法。根據(jù)此方法，可以分離接收每個空分復(fù)用信道。這時候，通過通信線路預(yù)先將右奇值矩陣Us通知給移動站MSB。再者，關(guān)于向移動站MSn的空分復(fù)用數(shù)以及空分復(fù)用信道個別導(dǎo)頻信號的類別，通過控制信道等預(yù)先從基站BS向移動站MSn進(jìn)行通知。
對SDM未對應(yīng)移動站MS1的操作與實施例1相同。
如上所述，在本實施例中，在實施例1的效果的基礎(chǔ)上，通過在對SDm移動站的空分復(fù)用發(fā)送時施行時間空間編碼，因為在空間上多路地發(fā)送同一數(shù)據(jù)，所以對SDM對應(yīng)移動站的傳輸速度降低。但是，通過附加增加了發(fā)送分集效應(yīng)的錯誤訂正能力，接收品質(zhì)得到改善。由此，當(dāng)為了得到所需要的接收品質(zhì)而進(jìn)行發(fā)送控制時，得到發(fā)送功率降低的效果?；蛘撸硗猱?dāng)發(fā)送功率為恒定時，可以得到擴(kuò)大得到所需要的接收品質(zhì)的通信區(qū)域。
另外，在本實施例中，可以根據(jù)傳輸環(huán)境變化時間空間編碼單元中的編碼方法、編碼率，由此可以根據(jù)多樣的傳輸環(huán)境提高通信量。
另外，在本實施例中，雖然示出了在對下行鏈路中的SDM對應(yīng)移動站的空分復(fù)用發(fā)送時施行時間空間編碼的例子，但是，在上行鏈路中也可以同樣適用。這時，在SDM對應(yīng)移動站中，對空分復(fù)用發(fā)送信號施行時間空間編碼，在基站一側(cè)適用與時間空間編碼對應(yīng)的解碼處理。
如上所述，本發(fā)明對與空分復(fù)用傳輸對應(yīng)的移動站、和未對應(yīng)的移動站混在通信區(qū)域內(nèi)的無線通信系統(tǒng)有用，適用于有效利用基站中的空間上的自由度，改善無線通信系統(tǒng)的通信容量。
權(quán)利要求
1.一種無線通信系統(tǒng)，具有與空分復(fù)用傳輸對應(yīng)的空分復(fù)用對應(yīng)移動站；與空分復(fù)用傳輸對應(yīng)的空分復(fù)用未對應(yīng)移動站；和基站裝置，該基站裝置具有對于向分配給通信區(qū)域內(nèi)的空分復(fù)用傳輸?shù)目辗謴?fù)用對應(yīng)移動站進(jìn)行空分復(fù)用傳輸?shù)陌l(fā)送數(shù)據(jù)系列，進(jìn)行提高進(jìn)行所述空分復(fù)用傳輸?shù)膫鬏斅分械恼恍缘募訖?quán)處理的部分空間正交化單元；對于對分配給通信區(qū)域內(nèi)的空分多址的空分多址移動站的發(fā)送數(shù)據(jù)系列或所述部分空間正交裝置的輸出，向所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站或所述空分多址移動站的發(fā)送波束，形成降低向同時連接的其他移動站的干擾的所述發(fā)送波束的波束形成部；和發(fā)送所述發(fā)送波束的多個天線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線通信系統(tǒng)，其特征在于，所述基站裝置的所述波束形成部進(jìn)行的、降低干擾的所述發(fā)送波束的形成，根據(jù)對所分配的空分多址移動站的所述發(fā)送數(shù)據(jù)系列或所述部分空間正交化單元的輸出，形成所述發(fā)送波束，以使正交同時連接的其他移動站的信道估算矩陣波束。
3.一種無線通信方法，其特征在于，具有如下步驟基站裝置根據(jù)對空分復(fù)用對應(yīng)移動站及空分復(fù)用未對應(yīng)移動站的信道估算矩陣和接收品質(zhì)，算出空分復(fù)用傳輸評價基準(zhǔn)及空分多址評價基準(zhǔn)的步驟；所述基站裝置根據(jù)所述空分復(fù)用傳輸評價基準(zhǔn)將所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站分配給空分復(fù)用傳輸，對于向該分配的空分復(fù)用對應(yīng)移動站進(jìn)行空分復(fù)用傳輸?shù)陌l(fā)送數(shù)據(jù)系列，進(jìn)行提高在進(jìn)行所述空分復(fù)用傳輸?shù)膫鬏斅分械恼恍缘募訖?quán)處理的步驟；和所述基站裝置根據(jù)所述空分多址評價基準(zhǔn)將所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站及空分復(fù)用未對應(yīng)移動站分配給空分多址，對于對該分配的所述空分多址移動站的發(fā)送數(shù)據(jù)系列、和進(jìn)行所述加權(quán)處理的空分復(fù)用傳輸?shù)陌l(fā)送數(shù)據(jù)系列，向所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站或所述空分多址移動站的發(fā)送波束，形成降低向同時連接的其他移動站的干擾的所述發(fā)送波束，并從所述基站天線發(fā)送的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線通信方法，其特征在于，還具有基站裝置從N個天線對每個天線發(fā)送已知信號的步驟；空分復(fù)用對應(yīng)移動站及空分復(fù)用未對應(yīng)移動站，對具有的總數(shù)M個天線的每一個，使用N個所述已知信號的接收結(jié)果，來測定由N×M個信道估算值構(gòu)成的信道估算矩陣，進(jìn)而測定接收品質(zhì)的步驟；和所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站及所述空分復(fù)用未對應(yīng)移動站，經(jīng)由通信線路將所述信道估算矩陣及所述接收品質(zhì)傳輸給所述基站裝置的步驟；所述基站裝置進(jìn)行的、降低干擾的所述發(fā)送波束的形成，根據(jù)對所分配的所述空分多址移動站的所述發(fā)送數(shù)據(jù)系列和進(jìn)行所述加權(quán)處理的空分復(fù)用傳輸?shù)陌l(fā)送數(shù)據(jù)系列，形成所述發(fā)送波束，以使正交同時連接的其他移動站的信道估算矩陣波束。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線通信方法，其特征在于，所述已知信號，從N個基站天線，使用不同的編碼系列，對每個天線通過時分復(fù)用進(jìn)行發(fā)送。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線通信方法，其特征在于，所述已知信號，從N個基站天線，使用不同的編碼系列，對每個天線通過時分復(fù)用進(jìn)行發(fā)送。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線通信方法，其特征在于，所述已知信號，從N個基站天線，使用不同的編碼系列，對每個天線通過碼分復(fù)用進(jìn)行發(fā)送。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線通信方法，其特征在于，所述已知信號，從N個基站天線，使用不同的編碼系列，對每個天線通過碼分復(fù)用進(jìn)行發(fā)送。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線通信方法，其特征在于，所述已知信號，從N個基站天線，使用不同的編碼系列，對每個天線通過時分復(fù)用與碼分復(fù)用的組合進(jìn)行發(fā)送。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線通信方法，其特征在于，所述已知信號，從N個基站天線，使用不同的編碼系列，對每個天線通過時分復(fù)用與碼分復(fù)用的組合進(jìn)行發(fā)送。
11.一種無線通信方法，具有如下步驟空分復(fù)用對應(yīng)移動站及空分復(fù)用未對應(yīng)移動站，對具有的總數(shù)M個天線的每一個將已知信號發(fā)送給基站的步驟；所述基站裝置，對多個N個基站天線的每一個接收所述已知信號，根據(jù)接收到的所述已知信號，測定由N×M個信道估算值構(gòu)成的信道估算矩陣，進(jìn)而測定接收品質(zhì)的步驟；所述基站裝置，根據(jù)所述信道估算矩陣及所述接收品質(zhì)，算出空分復(fù)用傳輸評價基準(zhǔn)及空分多址評價基準(zhǔn)的步驟；所述基站裝置，根據(jù)所述空分復(fù)用傳輸評價基準(zhǔn)，將所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站分配給空分復(fù)用傳輸，對于向該分配的空分復(fù)用對應(yīng)移動站進(jìn)行空分復(fù)用傳輸?shù)陌l(fā)送數(shù)據(jù)系列，進(jìn)行提高在進(jìn)行所述空分復(fù)用傳輸?shù)膫鬏斅分械恼恍缘募訖?quán)處理的步驟；所述基站裝置，根據(jù)所述空分多址評價基準(zhǔn)，將所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站及空分復(fù)用未對應(yīng)移動站分配給空分多址，對于對該分配的所述空分多址移動站的發(fā)送數(shù)據(jù)系列、和進(jìn)行所述加權(quán)處理的空分復(fù)用傳輸?shù)陌l(fā)送數(shù)據(jù)系列，向所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站或所述空分多址移動站的發(fā)送波束，形成降低向同時連接的其他移動站的干擾的所述發(fā)送波束，并從所述基站天線發(fā)送的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的無線通信方法，其特征在于，所述基站進(jìn)行的、降低干擾的所述發(fā)送波束的形成，根據(jù)對所分配的所述空分多址移動站的發(fā)送數(shù)據(jù)系列和進(jìn)行所述加權(quán)處理的空分復(fù)用傳輸?shù)陌l(fā)送數(shù)據(jù)系列，形成所述發(fā)送波束，以使正交同時連接的其他移動站的信道估算矩陣波束。
13.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線通信方法，其特征在于，作為所述接收品質(zhì)，使用接收信號功率對噪音功率比、接收信號功率對干擾功率比、以及接收功率中任意一個。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線通信方法，其特征在于，作為所述接收品質(zhì)，使用接收信號功率對噪音功率比、接收信號功率對干擾功率比、以及接收功率中任意一個。
15.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線通信方法，其特征在于，作為所述接收品質(zhì)，使用接收信號功率對噪音功率比、以及移動站的移動速度和衰減頻率估算值中任意一個。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的無線通信方法，其特征在于，作為所述接收品質(zhì)，使用接收信號功率對噪音功率比、以及移動站的移動速度和衰減頻率估算值中任意一個。
17.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線通信方法，其特征在于，算出所述空分復(fù)用傳輸評價基準(zhǔn)的步驟由以下步驟構(gòu)成選擇滿足規(guī)定的接收品質(zhì)的空分復(fù)用對應(yīng)移動站的步驟；和在所選擇的所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站之內(nèi)，根據(jù)在所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站的不同的天線間所得到的N個信道估算值間的空間相關(guān)系數(shù)，決定空分復(fù)用傳輸數(shù)的步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的無線通信方法，其特征在于，算出所述空分復(fù)用傳輸評價基準(zhǔn)的步驟由以下步驟構(gòu)成選擇滿足規(guī)定的接收品質(zhì)的空分復(fù)用對應(yīng)移動站的步驟；和在所選擇的所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站之內(nèi)，根據(jù)在所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站的不同的天線間所得到的N個信道估算值間的空間相關(guān)系數(shù)，決定空分復(fù)用傳輸數(shù)的步驟。
19.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線通信方法，其特征在于，所述基站裝置，在用向空分多址的所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站或所述空分復(fù)用未對應(yīng)移動站的發(fā)送波束發(fā)送的數(shù)據(jù)系列中，預(yù)先插入已知的已知信號，空分多址的所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站，根據(jù)所述已知信號算出信道估算值，根據(jù)所述信道估算值分離接收空分復(fù)用傳輸?shù)男盘枴?br> 20.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線通信方法，其特征在于，所述基站裝置，在用向空分多址的所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站或所述空分復(fù)用未對應(yīng)移動站的發(fā)送波束發(fā)送的數(shù)據(jù)系列中，預(yù)先插入已知的已知信號，空分多址的所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站，根據(jù)所述已知信號算出信道估算值，根據(jù)所述信道估算值分離接收空分復(fù)用傳輸?shù)男盘枴?br> 21.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線通信方法，其特征在于，算出所述空分多址評價基準(zhǔn)的步驟由以下步驟構(gòu)成通過規(guī)定的調(diào)度單元優(yōu)先分配移動站的步驟；從所述優(yōu)先分配的移動站之外選擇滿足規(guī)定的接收品質(zhì)的空分復(fù)用對應(yīng)移動站或空分復(fù)用未對應(yīng)移動站的步驟；在所選擇的所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站或所述空分復(fù)用未對應(yīng)移動站之中，選擇具有與通過所述優(yōu)先分配的移動站中的天線所得到的信道估算矩陣的空間相關(guān)系數(shù)為最小的天線的移動站的步驟。
22.根據(jù)權(quán)利要求11所述的無線通信方法，其特征在于，算出所述空分多址評價基準(zhǔn)的步驟由以下步驟構(gòu)成通過規(guī)定的調(diào)度單元優(yōu)先分配移動站的步驟；從所述優(yōu)先分配的移動站之外選擇滿足規(guī)定的接收品質(zhì)的空分復(fù)用對應(yīng)移動站或空分復(fù)用未對應(yīng)移動站的步驟；在所選擇的所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站或所述空分復(fù)用未對應(yīng)移動站之中，選擇具有與通過所述優(yōu)先分配的移動站中的天線所得到的信道估算矩陣的空間相關(guān)系數(shù)為最小的天線的移動站的步驟。
23.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線通信方法，其特征在于，功率控制空分多址或空分復(fù)用傳輸?shù)乃霭l(fā)送波束，以達(dá)到規(guī)定的通信品質(zhì)。
24.根據(jù)權(quán)利要求11所述的無線通信方法，其特征在于，功率控制空分多址或空分復(fù)用傳輸?shù)乃霭l(fā)送波束，以達(dá)到規(guī)定的通信品質(zhì)。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的無線通信方法，其特征在于，把對于來自所述基站裝置的所述空分復(fù)用未對應(yīng)移動站的通信品質(zhì)，設(shè)定成比對于來自所述基站裝置的所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站的通信品質(zhì)高的功率控制。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的無線通信方法，其特征在于，把對于來自所述基站裝置的所述空分復(fù)用未對應(yīng)移動站的通信品質(zhì)，設(shè)定成比對于來自所述基站裝置的所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站的通信品質(zhì)高的功率控制。
27.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線通信方法，其特征在于，所述空分多址評價基準(zhǔn)，當(dāng)呼損比規(guī)定值大時，使所述空分復(fù)用未對應(yīng)移動站彼此之間的多址連接優(yōu)先。
28.根據(jù)權(quán)利要求11所述的無線通信方法，其特征在于，所述空分多址評價基準(zhǔn)，當(dāng)呼損比規(guī)定值大時，使所述空分復(fù)用未對應(yīng)移動站彼此之間的多址連接優(yōu)先。
29.一種基站裝置，具有對于向分配給通信區(qū)域內(nèi)的空分復(fù)用傳輸?shù)目辗謴?fù)用對應(yīng)移動站進(jìn)行空分復(fù)用傳輸?shù)陌l(fā)送數(shù)據(jù)系列，進(jìn)行提高在進(jìn)行所述空分復(fù)用傳輸?shù)膫鬏斅分械恼恍缘募訖?quán)處理的部分空間正交化單元；對于分配給通信區(qū)域內(nèi)的空分多址的空分多址移動站的發(fā)送數(shù)據(jù)系列、和所述部分空間正交化單元的輸出，向移動站的發(fā)送波束，形成降低向同時連接的其他移動站的干擾的所述發(fā)送波束的波束形成部；和發(fā)送所述發(fā)送波束的多個天線。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的基站裝置，其特征在于，所述波束形成部進(jìn)行的、降低干擾的所述發(fā)送波束的形成，根據(jù)對所分配的所述空分多址移動站的所述發(fā)送數(shù)據(jù)系列、或所述部分空間正交化單元的輸出，形成所述發(fā)送波束，以使正交同時連接的其他移動站的信道估算矩陣波束。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的基站裝置，其特征在于，當(dāng)空分復(fù)用對應(yīng)移動站和空分復(fù)用未對應(yīng)移動站被同時空分多址分配時，波束形成部，對于空分復(fù)用未對應(yīng)移動站，將最大比合成波束作為向空分復(fù)用未對應(yīng)移動站的發(fā)送波束，向空分復(fù)用對應(yīng)移動站的發(fā)送波束，形成降低向同時連接的其他空分復(fù)用未對應(yīng)移動站及空分復(fù)用對應(yīng)移動站的干擾的波束。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的基站裝置，其特征在于，當(dāng)空分復(fù)用對應(yīng)移動站和空分復(fù)用未對應(yīng)移動站被同時空分多址分配時，波束形成部，對于空分復(fù)用未對應(yīng)移動站，將最大比合成波束作為向空分復(fù)用未對應(yīng)移動站的發(fā)送波束，向空分復(fù)用對應(yīng)移動站的發(fā)送波束，形成降低向同時連接的其他空分復(fù)用未對應(yīng)移動站及空分復(fù)用對應(yīng)移動站的干擾的波束。
33.根據(jù)權(quán)利要求29所述的基站裝置，其特征在于，所述波束形成部進(jìn)行的、降低干擾的所述發(fā)送波束的形成，形成與同時連接的其他所述空分復(fù)用未對應(yīng)移動站及空分復(fù)用對應(yīng)移動站的信道估算矩陣正交的所述發(fā)送波束。
34.根據(jù)權(quán)利要求29所述的基站裝置，其特征在于，還具有對向所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站的發(fā)送數(shù)據(jù)系列進(jìn)行時間空間編碼處理的時間空間編碼單元；該時間空間編碼的發(fā)送數(shù)據(jù)系列輸出給所述部分空間正交化單元。
35.根據(jù)權(quán)利要求30所述的基站裝置，其特征在于，還具有對向所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站的發(fā)送數(shù)據(jù)系列進(jìn)行時間空間編碼處理的時間空間編碼單元；該時間空間編碼的發(fā)送數(shù)據(jù)系列輸出給部分空間正交化單元。
36.根據(jù)權(quán)利要求29所述的基站裝置，其特征在于，還具有使用規(guī)定的空分復(fù)用傳輸評價基準(zhǔn)及空分多址評價基準(zhǔn)，分配所述空分多址移動站和所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站的判定部。
37.根據(jù)權(quán)利要求30所述的基站裝置，其特征在于，還具有使用規(guī)定的空分復(fù)用傳輸評價基準(zhǔn)及空分多址評價基準(zhǔn)，分配所述空分多址移動站和所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站的判定部。
38.根據(jù)權(quán)利要求33所述的基站裝置，其特征在于，還具有使用規(guī)定的空分復(fù)用傳輸評價基準(zhǔn)及空分多址評價基準(zhǔn)，分配所述空分多址移動站和所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站的判定部。
39.根據(jù)權(quán)利要求36所述的基站裝置，其特征在于，所述空分復(fù)用傳輸評價基準(zhǔn)及所述空分多址評價基準(zhǔn)，根據(jù)從通信區(qū)域內(nèi)的移動站接收的信道估算值及接收品質(zhì)來算出。
40.根據(jù)權(quán)利要求37所述的基站裝置，其特征在于，所述空分復(fù)用傳輸評價基準(zhǔn)及所述空分多址評價基準(zhǔn)，根據(jù)從通信區(qū)域內(nèi)的移動站接收的信道估算值及接收品質(zhì)來算出。
41.根據(jù)權(quán)利要求38所述的基站裝置，其特征在于，所述空分復(fù)用傳輸評價基準(zhǔn)及所述空分多址評價基準(zhǔn)，根據(jù)從通信區(qū)域內(nèi)的移動站接收的信道估算值及接收品質(zhì)來算出。
42.根據(jù)權(quán)利要求29所述的基站裝置，其特征在于，當(dāng)所述空分多址移動站包含空分復(fù)用對應(yīng)移動站和空分復(fù)用未對應(yīng)移動站雙方時，使用對所述空分復(fù)用未對應(yīng)移動站的信道估算矩陣復(fù)數(shù)共軛轉(zhuǎn)置的矩陣，形成向所述空分復(fù)用未對應(yīng)移動站的發(fā)送波束；向所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站，形成發(fā)送波束，以使與同時連接的其他所述空分多址移動站的信道估算矩陣正交波束。
43.根據(jù)權(quán)利要求30所述的基站裝置，其特征在于，當(dāng)所述空分多址移動站包含空分復(fù)用對應(yīng)移動站和空分復(fù)用未對應(yīng)移動站雙方時，使用對所述空分復(fù)用未對應(yīng)移動站的信道估算矩陣復(fù)數(shù)共軛轉(zhuǎn)置的矩陣，形成向所述空分復(fù)用未對應(yīng)移動站的發(fā)送波束；向所述空分復(fù)用對應(yīng)移動站，形成發(fā)送波束，以使與同時連接的其他所述空分多址移動站的信道估算矩陣正交波束。
全文摘要
具有多個天線，可以自適應(yīng)地改變指向性的基站(1)，在與空分復(fù)用傳輸對應(yīng)的空分復(fù)用對應(yīng)移動站(2)、和與空分復(fù)用傳輸未對應(yīng)的空分復(fù)用未對應(yīng)移動站(3)混在通信區(qū)域(5)內(nèi)的環(huán)境下，使用規(guī)定的空分復(fù)用傳輸評價基準(zhǔn)以及空分多址評價基準(zhǔn)，進(jìn)行同時進(jìn)行空分復(fù)用傳輸(SDM)和空分多址(SDMA)的移動站的分配。提供一種根據(jù)該無線通信方法，最大限度地利用空間的自由度、改善通信容量的無線通信系統(tǒng)。
文檔編號H04J99/00GK1692593SQ20038010073
公開日2005年11月2日 申請日期2003年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月5日
發(fā)明者岸上高明, 中川洋一 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社