[發明專利]無線通信系統和無線通信方法

無效

• 申請號: 201010547440.0
• 申請日: 2004-12-28
• 公開（公告）號: CN101969327A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發明（設計）人: 關宏之
• 申請（專利權）人: 富士通株式會社
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04B7/04
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 黃綸偉

本發明專利申請是發明名稱為“無線通信系統”、國際申請日為2004年12月28日、國際申請號為“PCT/JP2004/019650”、國家申請號為“200480044741.4”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及無線通信系統和在無線通信系統中使用的通信裝置，特別涉及在無線通信系統中以多輸入多輸出(MIMO：Multi-InputMulti-Output)傳輸方式進行數據傳輸的發送裝置和接收裝置。

背景技術

近年來在無線通信系統中，通過從多個發送天線并行發送不同的數據流而與發送天線數量成比例地增大傳輸容量的空間復用傳輸技術受到關注。此時多個發送天線配置于分離開的位置上以使得彼此無相關性，從各個天線發送的數據流經由各自獨立的衰落傳輸路徑被傳送而被接收天線接收。另外，如果利用配置成彼此無相關性的多個接收天線來構成MIMO系統，則能夠生成高自由度的信道相關矩陣，并且能夠提高分離被空間復用的多個數據流時的SNR(Signal?to?Noise?Ratio，信噪比)。

圖1是表示通常的MIMO系統的結構的圖。在圖1所示MIMO系統中，發送裝置具有M根發送天線，而接收裝置具有N根接收天線。

發送裝置對M個數據流S₁～S_M分別進行數據調制、采樣、D/A轉換、正交調制、上變頻(up-convert)、頻帶限制濾波等，并經由對應的發送天線發送這些數據流。從各個天線發送的信號通過彼此獨立的衰落信道h_mn，在空間被復用后被接收天線接收。另外，“h_ij”表示從第i個發送天線到第j個接收天線的信道的特性。

接收裝置對接收到的信號分別進行濾波、下變頻、正交檢波、A/D轉換，從而生成N個接收數據流x₁～x_N。對于各個接收數據流，由于M個發送數據被復用，因此通過對全部接收數據流進行信號處理，而能夠分離/再現發送數據流S₁～S_M。另外，作為在接收裝置中用于分離發送數據流的信號處理算法，已知有利用信道相關矩陣的逆矩陣的ZF(Zero-Forcing，迫零)或者MMSE(Minimum?Mean?Square?Error，最小均方誤差)。此外還有作為不進行信道相關矩陣的逆矩陣運算的信號處理算法的MLD(Maximum?Likelihood?Decoding，最大似然譯碼)。

作為在無線通信系統中使用多個發送/接收天線的其它技術已知有使用發送天線陣的波束形成以及使用接收天線陣的自適應天線陣。在使用這些技術的系統中，與MIMO傳輸方式不同，構成天線陣的多個天線元件彼此接近配置，而使得天線間的相關性高。

圖2是表示使用天線陣進行發送波束形成的系統的圖。圖2中，數據流S₁被復制與天線數相同的份數，并針對每個天線乘以不同的權值。由此形成具有指向性的發送波束，而在接收裝置中對應于指向性天線的增益，接收質量提高。

另外，在下一代移動通信系統中可能采用5GHz等較高的載波頻率，這種情況下傳輸損失增大而傳輸距離縮短。并且隨著傳輸速率的高速化或者寬帶化，而需要提高發送信號功率。因此在下一代移動通信系統中，要求通過使用能夠獲得大的天線增益的天線陣來增大傳輸距離并抑制發送功率增大的技術。另外，MIMO傳輸方式中，傳輸速度與發送天線的根數成比例地提高，頻率利用效率顯著提高，因而被認為是下一代移動通信系統中的重要技術。

這樣，MIMO傳輸和天線陣都是下一代移動通信系統中的重要技術。因此，如果在同一基站系統中并用這些技術，則有望提高通信性能。但是在MIMO傳輸技術中，期望天線間的相關性低。因此，天線間隔多為載波波長的10倍以上。而另一方面，對于天線陣則希望天線間的相關性高。因此，例如在通常的蜂窩移動通信的基站中，天線陣的天線間隔為載波的半波長到一個波長左右是合適的。因此難以在同一基站系統中并用MIMO傳輸技術和天線陣技術而不使裝置的規模大型化。

在專利文獻1中記載了并用MIMO傳輸和天線陣的技術。圖3是表示專利文獻1所述的系統的圖。圖3所示系統的發送裝置具有兩組副天線陣。其中各個副天線陣分別由多個天線元件構成，并且對每個天線元件分別設定適當的權值。由此，各個副天線陣形成各自獨立的發送波束。并且，經由各個副天線陣發送不同的數據流，從而能夠進行MIMO復用傳輸。