專利名稱:無線通信系統(tǒng)、通信裝置、接收裝置、通信方法及信道估計方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明一般涉及無線通信的技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及傳輸包含有信道估計值的反饋信號的無線通信系統(tǒng)、以及該無線通信系統(tǒng)所使用的無線通信裝置、無線接收裝置、無線通信方法及信道估計方法。
背景技術(shù):
在該技術(shù)領(lǐng)域中受到關(guān)注的多輸入多輸出(MIMOmultiple inputmultiple output)方式是利用通過準備多個發(fā)送天線和多個接收天線而形成的多個傳輸路徑或信道來提高通信容量的技術(shù)。具有空分復(fù)用方式(SDMSpace Division Multiplexing),在同一時刻、同一頻帶上,從多個發(fā)送天線發(fā)送獨立的信號序列,由此實現(xiàn)并列傳輸。這樣發(fā)送的信號被接收機合成并接收,但是,在接收機中,可以使用多個天線接收的接收信號來進行信號的分離。另外,在從多個發(fā)送天線發(fā)送某個信號序列的情況下,可以通過乘以發(fā)送權(quán)重而形成發(fā)送波束。另外,在MIMO信道信號傳輸中,通過適當?shù)卦O(shè)定發(fā)送權(quán)重和接收權(quán)重,可以在發(fā)送機、接收機之間形成多個正交的波束。因此,存在固有波束空分復(fù)用(ESDMEigen Beam SDM)方式,其利用該性質(zhì),不從各發(fā)送天線傳輸獨立的發(fā)送信號,而是使用這些正交的波束發(fā)送多個發(fā)送信號序列(流)。該ESDM方式與SDM傳輸相比,從降低流間干擾的觀點來看是有利的。在ESDM方式的發(fā)送側(cè),使用由信道矩陣的特征向量構(gòu)成的矩陣W作為發(fā)送權(quán)重,在接收側(cè),使用信道矩陣和由特征向量構(gòu)成的固有矩陣的積的共軛轉(zhuǎn)置(HW)H作為接收權(quán)重,檢測從各天線發(fā)送來的信號序列。另外,從提高頻率利用率的觀點來看,提出了組合了正交頻分復(fù)用(OFDMOrthogonal Frequency Division Multiplexing)方式和ESDM方式的系統(tǒng)。
圖1表示與組合了ESDM方式和OFDM方式來使用的無線通信裝置(為簡單起見,作為發(fā)送機來進行說明)相關(guān)的方框圖。發(fā)送機100具有第1串并轉(zhuǎn)換部102、多個第2串并轉(zhuǎn)換部104、在OFDM方式中使用的副載波數(shù)目個ESDM信號生成部106、分別與多個發(fā)送天線對應(yīng)的多個OFDM方式的調(diào)制部(包含傅立葉逆變換部、并串轉(zhuǎn)換部以及保護間隔附加部)108、分別與多個發(fā)送天線對應(yīng)的多個導(dǎo)頻插入部110、多個發(fā)送天線112。發(fā)送機100還具有反饋信號接收部114、分離部116、分別與多個副載波對應(yīng)的多個發(fā)送權(quán)重生成部118。一般情況下,輸入給ESDM信號生成部的流數(shù)Nst與發(fā)送天線數(shù)N和接收天線數(shù)M之間具有1≤Nst≤min(N,M)的關(guān)系,此處,min(N,M)表示選擇N和M中的小的一方的操作。為簡單起見,在以下的說明中,設(shè)Nst=N。
圖2表示與組合了ESDM方式和OFDM方式來使用的無線通信裝置(為簡單起見,作為接收機來進行說明)相關(guān)的方框圖。接收機200具有多個接收天線202、針對每個接收天線設(shè)置的多個OFDM方式的解調(diào)部(包括保護間隔除去部、串并轉(zhuǎn)換部、快速傅立葉變換部等)204、副載波數(shù)目個ESDM信號分離部206、流數(shù)目個(N個)第3并串轉(zhuǎn)換部208、第4并串轉(zhuǎn)換部210。接收機200還具有接收天線數(shù)目個導(dǎo)頻信號估計部212、復(fù)用分離部214、副載波數(shù)目個接收權(quán)重生成部216、反饋部218。
如圖1所示,要發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(數(shù)據(jù)碼元)在第1串并轉(zhuǎn)換部102中被轉(zhuǎn)換成多個信號組(信號序列組或流組)。轉(zhuǎn)換后的各個流在第2串并轉(zhuǎn)換部104中被進一步地轉(zhuǎn)換成副載波數(shù)目個信號組。利用副載波數(shù)目個ESDM信號生成部106,針對每個副載波成分,將發(fā)送權(quán)重或加權(quán)系數(shù)賦給轉(zhuǎn)換后的信號組。通過該加權(quán)系數(shù),可以相互區(qū)別從各發(fā)送天線發(fā)送來的信號。加權(quán)系數(shù)是根據(jù)信道矩陣的特征值和特征向量來決定的。加權(quán)后的信號組通過在發(fā)送天線數(shù)目個OFDM方式的調(diào)制部108中進行快速傅立葉逆變換,被進行調(diào)制。在第1導(dǎo)頻插入部110中將導(dǎo)頻信號分別附加到來自多個OFDM方式的調(diào)制部的輸出中,附加了保護間隔(guard interval)之后,將它們從各個發(fā)送天線112無線發(fā)送出去。
圖2所示的多個天線202所接收的信號組通過在OFDM方式解調(diào)部204中進行快速傅立葉變換,被分離成各副載波信號。在ESDM信號分離部206中,使用接收權(quán)重(加權(quán)系數(shù))把按照OFDM方式解調(diào)后的每個副載波的信號組分離成發(fā)送天線數(shù)目個信號組。分離后的信號組在第3并串轉(zhuǎn)換部208中被轉(zhuǎn)換成發(fā)送天線數(shù)目個信號序列組(流組),進而,在第4并串轉(zhuǎn)換部210中被轉(zhuǎn)換成單獨的數(shù)據(jù)碼元(流)。
另一方面,根據(jù)多個接收天線202所接收的信號組,在導(dǎo)頻信道估計部212中估計發(fā)送天線和接收天線之間的信道脈沖響應(yīng)值(CIRchannel impulse response)。該估計是通過調(diào)查發(fā)送側(cè)和接收側(cè)都已知的導(dǎo)頻信號在傳輸路徑中發(fā)生了怎樣的變化來進行的。本申請的各個信道脈沖響應(yīng)值用hcmn來表示,其表示與第m個接收天線和第n個發(fā)送天線之間的信道脈沖響應(yīng)值中的第c個副載波成分相關(guān)的量。在以下的說明中,假設(shè)每次出現(xiàn)的下標中具有“c”的記號所表示的量是與第c個副載波相關(guān)的量。以各個信道脈沖響應(yīng)值hcmn為矩陣要素的矩陣Hc被稱為信道矩陣,用下述公式表示。
其中,N表示發(fā)送天線數(shù),M表示接收天線數(shù)。與信道脈沖響應(yīng)值相關(guān)的信息被輸入給針對每個副載波準備的接收權(quán)重生成部216。接收權(quán)重生成部216求出利用HcHHc來表示的矩陣的特征值λcn和特征向量wcn(1≤n≤N),將表示(Hcwcn)的量分別提供給ESDM信號分離部206。此處,上標字母“H”所表示的運算符表示共軛轉(zhuǎn)置。特征向量wcn是具有發(fā)送天線數(shù)目個元素的向量。
另外,接收信號所包含的第c個副載波成分rc為rc=rc1+…+rcN此處,rcn可以表示成rcn=Hcwcnscn另外,rcn可以表示成rcn=(rc1n…rcMn)T。此處,T表示轉(zhuǎn)置。scn表示與所發(fā)送的信號內(nèi)的第c個副載波相關(guān)的信號成分。因此,在各個ESDM信號分離部206中,通過對接收信號rcn=Hcwcnscn左乘(Hcwcn)H,可以求出所發(fā)送的信號。這是因為在特征值λcn和特征向量wcn之間具有(Hcwcn)H(Hcwcn)=λcn(Hcwcn)H(Hcwcj)=0(n≠j)的關(guān)系。
另一方面,利用反饋部218,將與導(dǎo)頻信道估計部212所估計的信道脈沖響應(yīng)值或信道矩陣有關(guān)的信息反饋到發(fā)送機側(cè)。
發(fā)送機100(圖1)使用反饋信號接收部114接收從接收機200反饋來的信息,并在分離部116中將其分離成每個副載波的信息。分離后的信息是與每個副載波的信道脈沖響應(yīng)值有關(guān)的信息,將它們提供給與各副載波對應(yīng)的發(fā)送權(quán)重生成部118。發(fā)送權(quán)重生成部118算出每個副載波的加權(quán)系數(shù)wcn。發(fā)送機100在下次發(fā)送時使用該加權(quán)系數(shù)來代替以前使用的加權(quán)系數(shù),由此來更新加權(quán)系數(shù)。
關(guān)于ESDM方式的無線通信技術(shù),例如在非專利文獻1中進行了記載。
這樣,將反饋信號從接收機發(fā)送給發(fā)送機是因為從發(fā)送機到接收機的正向鏈路的信道估計值h和從接收機到發(fā)送機的反向鏈路的信道估計值h’一般都不相同(省略了記號的下標)。即,假定使用頻分雙工(FDDFrequency Division Duplexing)方式。在上下行鏈路的信道估計值相等的時分雙工(TDDTime Division Duplexing)方式中,不必傳輸反饋信號。
圖3表示圖2所示的接收機的反饋部218的詳細的方框圖。如圖所示,在反饋用離散化部中,將表示信道估計值h的信道信息量化成適合于反饋信號的量化級。為了減少反饋信號的信息量,該量化級比輸入給反饋用離散化部的用于表現(xiàn)信道信息的量化級粗。在編碼部中對量化后的2進制信號進行糾錯編碼處理,并輸出給交織部。在交織部中被重新排列了信號順序的信號在碼元映射部中被映射成適當?shù)拇a元。被映射的信號與導(dǎo)頻信號一起被復(fù)用。在虛線框內(nèi)所示的OFDM方式的調(diào)制部中,利用串并轉(zhuǎn)換部(S/P)將復(fù)用后的信號轉(zhuǎn)換成多個并行信號,在OFDM方式的調(diào)制部中進行傅立葉逆變換。這樣,作成包含信道信息的反饋信號,并發(fā)送到發(fā)送機側(cè)。另外,在不采用OFDM方式,而采用單載波方式的情況下,省略圖中虛線框內(nèi)所示的串并轉(zhuǎn)換部(S/P)和IFFT部。
圖4表示圖1所示的發(fā)送機的反饋信號接收部114的詳細的方框圖。如圖所示,所接收的反饋信號在虛線框內(nèi)表示的OFDM方式的解調(diào)部中被進行傅立葉變換,被轉(zhuǎn)換成頻域的信號組,在并串轉(zhuǎn)換部(P/S)中被轉(zhuǎn)換成串行的信號。根據(jù)該信號,進行信道估計和信道補償。根據(jù)信道補償后的信號,在解映射部中進行碼元判定。利用解交織部將判定后的信號按照規(guī)定的順序進行重新排列,重新排列后的信號在解碼部中進行糾錯解碼,根據(jù)解碼結(jié)果的比特序列,從信道再生部中輸出再生后的信道估計值h。另外,在不采用OFDM方式,而采用單載波方式的情況下,省略圖中虛線框內(nèi)所示的FFT部和并串轉(zhuǎn)換部(P/S)。
宮下ら、電子情報通信學(xué)會、信學(xué)技法RCS2002-53這樣,反饋信號的發(fā)送和接收需要很多的信號量和信號處理量。在FDD方式的ESDM傳輸方式中,需要將所有的信道信息從接收機反饋到發(fā)送機,反饋量尤其多。因此,擔心用于傳輸反饋信號以外的數(shù)據(jù)信號等的資源變少。另外,如果用寬帶進行無線通信,則要傳輸更多的反饋信號,上述的擔心進一步加深。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決上述至少一個問題點而提出的,其課題在于提供一種減輕包含信道估計值的反饋信號的傳輸量的無線通信系統(tǒng)、無線通信裝置、無線接收裝置、無線通信方法、以及信道估計方法。
根據(jù)本發(fā)明,可以得到一種無線通信系統(tǒng),其在第1和第2無線通信裝置之間傳輸至少包含信道估計值的反饋信號,其特征在于,發(fā)送反饋信號的上述第1無線裝置具有信道估計單元,其接收包含導(dǎo)頻信號的信號,求出無線鏈路的信道估計值;乘法單元,其將導(dǎo)頻信號乘以上述信道估計值;復(fù)用單元,其復(fù)用來自上述乘法單元的輸出信號和導(dǎo)頻信號,作成反饋信號,接收反饋信號的第2無線通信裝置具有分離單元,其對復(fù)用在上述反饋信號中的多個信號進行分離;根據(jù)所分離的多個信號而求出無線鏈路的信道估計值的單元。
根據(jù)本發(fā)明,可以減輕包含信道估計值的反饋信號的傳輸量。
圖1表示與ESDM方式的發(fā)送機相關(guān)的方框圖。
圖2表示與ESDM方式的接收機相關(guān)的方框圖。
圖3表示反饋部的詳細的方框圖。
圖4表示反饋信號接收部的詳細的方框圖。
圖5表示本發(fā)明的一個實施例的無線通信系統(tǒng)的概略圖。
圖6表示本發(fā)明的一個實施例的無線通信系統(tǒng)的概略圖。
圖7表示本發(fā)明的一個實施例的無線通信裝置的方框圖。
圖8表示本發(fā)明的一個實施例的無線通信裝置的方框圖。
圖9表示本發(fā)明的一個實施例的無線通信系統(tǒng)的概略圖。
圖10表示本發(fā)明的一個實施例的無線通信系統(tǒng)的概略圖。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式,利用由信道信息進行了加權(quán)的導(dǎo)頻信號和沒有由信道信息進行加權(quán)的導(dǎo)頻信號復(fù)用而成的反饋信號,可以在接收反饋信號的無線通信裝置中簡單地得到所希望的信道信息。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式,在OFDM方式的無線通信裝置上設(shè)置有對與導(dǎo)頻信號相乘之前的信道信息信號進行碼擴頻的單元。由此,可以提高無線傳輸與各副載波相關(guān)的信道估計值時的抗衰減性。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式,在OFDM方式的無線通信裝置上設(shè)置有將與導(dǎo)頻信號相乘之前的表示信道估計值的信號排列成規(guī)定順序的交織器。由此,可以使表示相同的信道估計值的信號盡量不被映射到相鄰的副載波上。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式,接收信道估計值和導(dǎo)頻信號相乘后的信號與導(dǎo)頻信號復(fù)用而成的反饋信號的無線接收裝置上設(shè)置有分離復(fù)用的信號,并根據(jù)所分離的信號求出反向鏈路的信道估計值,根據(jù)所分離的其它信號和上述信道估計值求出正向鏈路的信道估計值的單元。由此,與以往相比,可以簡單地得到信道信息。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式,在無線接收裝置上設(shè)置有根據(jù)反向鏈路的信道估計值求出正向鏈路的信道估計值的MMSE濾波器。由此,可以高精度地估計信道信息。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式,在無線通信裝置上還設(shè)置有利用預(yù)定的比例因子對輸入到乘法單元之前的表示正向鏈路的信道估計值的信號進行規(guī)一化的單元。由此,可以將表示信道估計值的信號的振幅保持在所希望的范圍內(nèi),可以抑制非線性失真和噪聲等的影響。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式,在無線通信裝置上還設(shè)置有將輸入到乘法單元之前的表示正向鏈路的信道估計值的信號復(fù)制成多個信號的單元。由于多次發(fā)送相同內(nèi)容的信號作為反饋信號,所以,每個表示信道估計值的信道信息的接收能量增加,可以提高信號質(zhì)量。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式,在無線通信裝置上還設(shè)置有將表示信道估計值的多個信號平均化的單元。通過進行平均化,可以提高信號質(zhì)量。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式,將表示所接收的信號的絕對電平的量或表示基準功率的量與反饋信號一起或分開進行傳輸。由此,接收了反饋信號等的通信裝置不僅可以測定信道估計值的相對大小,而且可以測定絕對大小,所以,可以測定SNR這樣的信號質(zhì)量。
以下,參照附圖對本發(fā)明的各個實施例進行說明。在各圖中,對具有相同結(jié)構(gòu)和功能的要素賦予相同的標號。
圖5表示本發(fā)明的一個實施例的FDD方式的無線通信系統(tǒng)的概略圖。圖中畫出了發(fā)送反饋信號的第1無線通信裝置510和接收反饋信號的第2無線通信裝置520。第1和第2無線通信裝置在本實施例中是ESDM方式的裝置,但是,也可以采用發(fā)送和接收信道信息作為反饋信號的任意的裝置。第1無線通信裝置510具有導(dǎo)頻信號生成部512、復(fù)用部514、乘法部516。第2無線通信裝置具有分離部522、第1估計部524、第2估計部526、導(dǎo)頻信號生成部528。為說明方便起見,將從第2無線通信裝置520到第1無線通信裝置的無線鏈路稱為正向鏈路,將相反方向的無線鏈路稱為反向鏈路。與正向鏈路相關(guān)的信道信息(信道估計值或信道脈沖響應(yīng)值)用h表示,與反向鏈路相關(guān)的信道信息用h’表示。另外,信道信息和信道估計值被作為相同意義來使用。
第1無線通信裝置510的導(dǎo)頻信號生成部512生成發(fā)送側(cè)和接收側(cè)都已知的導(dǎo)頻信號。導(dǎo)頻信號也被稱為已知信號、參照信號、訓(xùn)練信號等。導(dǎo)頻信號生成部512輸出兩個導(dǎo)頻信號s1、s2。它們可以是不同的信號內(nèi)容,也可以是相同內(nèi)容。因為只要對于發(fā)送側(cè)和接收側(cè)雙方都己知即可。在以下的說明中,它們被區(qū)分成第1導(dǎo)頻信號s1和第2導(dǎo)頻信號s2來進行說明。第1導(dǎo)頻信號s1被提供給復(fù)用部514的一個輸入端。但是,如后面所述,從減輕信號處理負擔的觀點來看,優(yōu)選兩個導(dǎo)頻信號是相同的內(nèi)容。
乘法部516將表示信道信息h的信號和第2導(dǎo)頻信號s2相乘,并輸出乘法結(jié)果hs2。將輸出的乘法結(jié)果提供給復(fù)用部514的另一個輸入端。
復(fù)用部514通過在時間上復(fù)用所輸入的兩個信號s1、hs2,作成反饋信號。例如,復(fù)用部514將這兩個信號分別插入到相鄰或相分離的兩個時隙中,來進行復(fù)用。
第2無線通信裝置520的分離部522對接收到的復(fù)用在反饋信號中的信號進行分離。分離后的一個信號rf1被提供給第1估計部524的一個輸入端。分離后的另一個信號rf2被提供給第2估計部526的一個輸入端。
導(dǎo)頻信號生成部528將第1導(dǎo)頻信號s1給予第1估計部524的另一個輸入端。導(dǎo)頻信號生成部528將第2導(dǎo)頻信號s2給予第2估計部526的另一個輸入端。
第1估計部524根據(jù)分離部522所分離的一個信號rf1和第1導(dǎo)頻信號s1,算出反向鏈路的信道估計值h’,并輸出。
第2估計部526根據(jù)分離部522所分離的另一個信號rf2、第2導(dǎo)頻信號s2、以及反向鏈路的信道估計值h’,算出正向鏈路的信道估計值h,并輸出。
以下,對動作進行說明。首先,假設(shè)第1和第2無線通信裝置510、520進行無線通信。第1無線通信裝置510將包含正向鏈路的信道信息h的反饋信號發(fā)送給第2無線通信裝置520。根據(jù)從第2無線通信裝置520接收到的導(dǎo)頻信號,通過未圖示的信道估計部可以估計發(fā)送的信道信息。該導(dǎo)頻信號和上述第1、第2導(dǎo)頻信號可以是相同的,也可以是不同的。只要雙方已知即可。
信道信息h在乘法部516中與第2導(dǎo)頻信號s2相乘,該乘法結(jié)果hs2被提供給復(fù)用部514的另一個輸入端。在復(fù)用部514中,通過復(fù)用從一個輸入端獲得的第1導(dǎo)頻信號s1、以及從另一個輸入端獲得的乘法結(jié)果hs2,作成反饋信號。反饋信號通過反向無線鏈路h’傳輸給第2無線通信裝置520。
由第2無線通信裝置520接收的輸入給分離部522的接收信號(反饋信號)包含上述被復(fù)用的兩個信號。即,接收信號包含與第1導(dǎo)頻信號相關(guān)的第1接收信號rf1、和與第2導(dǎo)頻信號相關(guān)的第2接收信號rf2,它們通過分離部522進行分離。該接收信號受到反向鏈路的信道h’的影響。因此,可以表現(xiàn)為rf1=h’s1…(A)rf2=h’hs2…(B)在第1估計部524中,通過將第1接收信號rf1=h’s1除以第1導(dǎo)頻信號s1,可以算出反向鏈路的信道估計值h’。另外,在第1導(dǎo)頻信號由多個碼元構(gòu)成的情況下,第1估計部可以針對每個碼元求出信道估計值,對它們進行平均。在第2估計部526中,通過將第2接收信號rf2=h’hs2除以反向鏈路的信道估計值h’和第2導(dǎo)頻信號s2,可以算出正向鏈路的信道估計值h。
這樣,根據(jù)本實施例,通過使用由信道信息h進行了加權(quán)的導(dǎo)頻信號hs2和沒有由信道信息進行加權(quán)的導(dǎo)頻信號s1復(fù)用而成的反饋信號,在接收反饋信號的無線通信裝置中可以簡單地得到正向鏈路的信道信息。
在圖示的例子中,為了說明方便起見,將第1和第2估計部524、526畫成了各自的功能塊,但是,本發(fā)明不一定需要這樣。例如,為了求出正向鏈路的信道信息h,可以計算(rf2·s1)/(rf1·s2)或(rf2/rf1)·(s1/s2)等??梢允褂酶鶕?jù)(A)和(B)式導(dǎo)出正向鏈路的信道信息h的任意的方法。另外,如果第1和第2導(dǎo)頻信號的內(nèi)容是相同的(s1=s2),則通過計算rf2/rf1,可以簡單地求出正向鏈路的信道信息h。
為了求出正向鏈路的信道信息h,在以往的方法中,經(jīng)過反饋用的離散化、編碼、碼元映射等處理,發(fā)送信道信息(圖3),在接收側(cè),進行這些處理的逆處理(圖4)。與此相對,在本實施例中,發(fā)送利用正向信道的信道信息h進行了加權(quán)的導(dǎo)頻信號、以及沒有被那樣進行加權(quán)的導(dǎo)頻信號,在接收側(cè)根據(jù)這些導(dǎo)頻信號導(dǎo)出信道信息。因此,可以大幅減輕反饋信號量和信號處理量。根據(jù)本實施例,與需要復(fù)雜的數(shù)字信號處理的以往方法不同,通過簡單的信號處理就可以簡單地求出信道信息。例如,假設(shè)發(fā)送天線數(shù)和接收天線數(shù)都是4,F(xiàn)FT點數(shù)是64。在該情況下,在本實施例中,通過反饋信號收發(fā)的信號數(shù)或碼元數(shù)為64×4×4=1024個。然而,在以往的方式中,當將離散化的量化級數(shù)設(shè)成25=32(I成分和Q成分合計是10位),將編碼率設(shè)成3/4,將調(diào)制方式設(shè)成64QAM(1個碼元6位)時,通過反饋信號收發(fā)的信號數(shù)為64×4×4×(10/6)÷(3/4)2275。因此,根據(jù)本實施例,可以將反饋信號量減輕為以往的一半左右。但是,這些數(shù)值只不過是一個例子。根據(jù)本實施例,由于可以減輕與反饋信號的收發(fā)相關(guān)的運算負擔,所以反饋信號可以快速地通信,反饋信號的延遲也比以往縮短。
圖6表示本發(fā)明的一個實施例的無線通信系統(tǒng)所使用的第1和第2無線通信裝置610、620。與圖5的情況相同,第1無線通信裝置610發(fā)送包含正向鏈路的信道信息h的反饋信號,第2無線通信裝置620接收該信號。本實施例中的第1無線通信裝置610中設(shè)置有與復(fù)用部514連接的OFDM方式的調(diào)制部612。OFDM方式的調(diào)制部612包含串并轉(zhuǎn)換部(S/P)614和快速傅立葉逆變換部616。第2無線通信裝置620中設(shè)置有與分離部522連接的OFDM方式的解調(diào)部622。OFDM方式的解調(diào)部622包含快速傅立葉變換部624和并串轉(zhuǎn)換部(P/S)626。
在本實施例中,進行OFDM方式的調(diào)制解調(diào)。從第1無線通信裝置610發(fā)送的反饋信號在OFDM方式的調(diào)制部612中進行調(diào)制,并被無線傳輸。第2無線通信裝置620在OFDM方式的解調(diào)部622中對接收信號進行解調(diào),使用與圖5所說明的相同的方法算出正向鏈路的信道信息h。
在實施例1、2中,將信道信息h直接輸入給乘法部516。但是,從在放大器的線性功率范圍內(nèi)工作、和抑制噪聲等觀點看,優(yōu)選對表示該信道信息的信號的振幅ax進行規(guī)一化。可以用各種各樣的方法來確定與表示信道信息的信號相乘的規(guī)一化系數(shù)c。例如,從限制最大值的觀點看,可以將規(guī)范化系數(shù)c設(shè)為c=(max(ax)/AMAX)-1。此處,max(ax)表示振幅ax的最大值,AMAX表示預(yù)定的上限值。另外,從使平均值為一定值的觀點看,可以將規(guī)范化系數(shù)c設(shè)為c=((∑ax)/Nx)-1Av。此處,Nx表示進行平均化的樣本數(shù),Av是預(yù)定的常數(shù)。
圖7是本發(fā)明的一個實施例的發(fā)送反饋信號的無線通信裝置700的方框圖。大致來講,在本實施例中,將進行了碼擴頻的信道信息與導(dǎo)頻信號相乘,并與同一個或其它的導(dǎo)頻信號進行復(fù)用,在進行了OFDM方式的調(diào)制后被發(fā)送出去。無線通信裝置700除了在實施例1和2中已說明的導(dǎo)頻信號生成部512、乘法部516、復(fù)用部514、以及OFDM方式的調(diào)制部612之外,還具有編碼參數(shù)決定部702、碼生成部704、擴頻復(fù)用部706、交織部708、規(guī)一化系數(shù)確定部710、規(guī)一化部712。擴頻復(fù)用部706還具有串并轉(zhuǎn)換部(S/P)762、多個擴頻部766、合成部(∑)768。
編碼參數(shù)確定部702確定編碼所使用的碼的碼長和復(fù)用數(shù)等參數(shù)。碼長相當于在擴頻部766中進行乘法運算的碼的長度。復(fù)用數(shù)相當于擴頻部766的個數(shù)。碼生成部704使用編碼參數(shù)確定部704所確定的參數(shù),生成所使用的碼。擴頻復(fù)用部706內(nèi)的串并轉(zhuǎn)換部762按照被指定為復(fù)用數(shù)的數(shù)目將所輸入的信號(信道信號)并行化。各個擴頻部766將并行化后的每個信號(1個信號序列)與碼相乘。合成部768將編碼后的信號合成一個。通過變更碼長和復(fù)用數(shù),可以調(diào)整每個信道信息的發(fā)送功率量和反饋信號的精度等。另外,也可以按照碼長和復(fù)用數(shù)來確定規(guī)一化系數(shù)c。另外,也可以根據(jù)信噪功率比(SNRSignal to Noise PowerRatio)這樣的信號質(zhì)量參數(shù),適當?shù)刈兏幋a參數(shù)。這樣的信號質(zhì)量參數(shù)在正向和反向上可以是共同的,也可以在它們之間進行區(qū)別。
交織部708根據(jù)預(yù)定的規(guī)則變更信號的排列。由此,將表示同一信道信息的碼元映射到相鄰的副載波上,可以減輕受到同樣的衰減的情況。
規(guī)一化系數(shù)確定部710確定在實施例3中所說明的規(guī)一化系數(shù)c。規(guī)一化部712將所確定的規(guī)一化系數(shù)c與所輸入的信號相乘,并提供給乘法部516。
圖8是本發(fā)明的一個實施例的接收反饋信號的無線通信裝置800的方框圖。大致來講,在本實施例中,用OFDM方式來解調(diào)所接收的反饋信號,并進行信道估計、解交織、解擴,導(dǎo)出信道信息。無線通信裝置800除了在實施例1、2中已說明的OFDM方式的解調(diào)部622、分離部522、第1和第2估計部524和526、導(dǎo)頻信號生成部528之外,還具有解交織部802、解擴部804。解擴部804具有串并轉(zhuǎn)換部(S/P)842、碼生成部844、多個解擴部846、合成部848。由于已經(jīng)對與OFDM方式的解調(diào)和信道估計相關(guān)的要素進行了說明,所以不再進行說明。
解交織部802根據(jù)預(yù)定的規(guī)則變更信號的排列。預(yù)定的規(guī)則與圖7的交織部708使用的規(guī)則對應(yīng)。
解擴部804的碼生成部844生成與圖7的碼生成部704所生成的碼相同的碼。串并轉(zhuǎn)換部(S/P)842將所輸入的信號轉(zhuǎn)換成多個并行信號。各個解擴部846分別將碼乘以并行化后的一個信號,進行解擴,輸出信道信息h。
在采用OFDM方式這樣的多載波方式的通信系統(tǒng)中,由于每個副載波的信道情況不同,所以,需要針對每個副載波求出信道估計值,并通過反饋信號將它們發(fā)送出去。在無線傳輸該反饋信號的過程中,經(jīng)常發(fā)生頻率方向的選擇性衰減。因此,與某個副載波相關(guān)的信息有可能嚴重地受到噪聲的影響。在該情況下,在接收側(cè)不能正確地求出信道估計值。本實施例的無線通信系統(tǒng)通過進行編碼、交織、以及與它們對應(yīng)的處理,來應(yīng)對頻率選擇性衰減所引起的問題。首先,通過圖7的擴頻復(fù)用部706和交織部708將信道信息擴展到很寬的頻率范圍內(nèi)。由此,與以往相比,可以提高對頻率方向的抗衰減性。擴頻后的信號可以輸入給規(guī)一化部712和乘法部516,但是,在本實施例中,為了進一步提高抗衰減性,將其提供給交織部708。通過將表示同一信道估計值的碼元映射到較近的副載波上,可以利用該交織部來抑制因衰減而使它們嚴重地受到噪聲影響的情況。
在本實施例中,通過在交織部708中進行交織,可以盡量抑制將類似的信號映射到相鄰的副載波上的情況。交織后的信號在被規(guī)一化部712進行適當?shù)囊?guī)一化之后被輸入給乘法部516,用已經(jīng)說明過的方法形成反饋信號。在接收側(cè),利用OFDM方式對所接收到的反饋信號進行解調(diào),并進行信道估計。估計后的信號被輸入給圖8的解交織部802,在解擴部804中進行解擴,導(dǎo)出信道信息h。
圖9是本發(fā)明的一個實施例的在無線通信系統(tǒng)中使用的無線通信裝置901、911的方框圖。無線通信裝置901發(fā)送反饋信號,無線通信裝置911接收反饋信號。
無線通信裝置901除了已經(jīng)說明的導(dǎo)頻信號生成部512、乘法部516、復(fù)用部514、OFDM方式的調(diào)制部612、以及交織部708之外,還具有重復(fù)次數(shù)確定部902、復(fù)制部904。無線通信裝置911除了已經(jīng)說明的OFDM方式的解調(diào)部622、分離部522、第1和第2估計部524和526、導(dǎo)頻信號生成部528、解交織部802之外,還具有平均化部910。由于已經(jīng)對與OFDM方式的調(diào)制解調(diào)和信道估計有關(guān)的要素進行了說明,所以不再進行說明。
復(fù)制部904根據(jù)重復(fù)次數(shù)確定部902所確定的重復(fù)次數(shù)Nd,復(fù)制所輸入的信號。例如,輸入了信道信息h的復(fù)制部904輸出多個(Nd個)表示信道信息h的信號連接而成的信號序列。與重復(fù)次數(shù)相關(guān)的信息也被通知給交織部708和導(dǎo)頻信號生成部512等。在復(fù)制部904中被復(fù)制的信道信息在進行了交織后,在乘法部516中與導(dǎo)頻信號相乘,在復(fù)用部514中與同一個或其它的導(dǎo)頻信號進行復(fù)用,在OFDM方式的調(diào)制器612中進行傅立葉逆變換后,作為反饋信號被發(fā)送出去。
在接收側(cè)接收到的反饋信號在OFDM方式的解調(diào)部622中進行快速傅立葉變換,在第1、第2估計部524、526中進行信道估計,在解交織部802中進行解交織,并被輸入給平均化部910。在平均化部910中,通過將得到的重復(fù)次數(shù)確定部902所確定的復(fù)制數(shù)的數(shù)目個信道信息進行平均化,可以輸出更準確的信道信息。
根據(jù)本實施例,由于將通過反饋信號進行反饋的信道信息反復(fù)傳輸所希望的次數(shù),所以,將每個信道估計值的接收能量增加了重復(fù)次數(shù)倍,可以提高反饋信號的精度。
圖10表示組合了將表示信道信息的信號規(guī)一化(實施例2)、碼復(fù)用(實施例4)、交織(實施例4)、以及復(fù)制(實施例5)來發(fā)送反饋信號的無線通信裝置1001、以及接收這樣的反饋信號并進行逆信號處理的無線通信裝置1011。參數(shù)確定部1002確定編碼所使用的碼的碼長和復(fù)用數(shù)、信道信息的復(fù)用數(shù)等各種參數(shù),并通知給與其相關(guān)聯(lián)的要素。通過形成這樣的無線通信裝置,可以獲得在各實施例中所說明的效果。由此,可以更精細地控制反饋信號的精度。例如,通過調(diào)整碼長、復(fù)用數(shù)、以及重復(fù)次數(shù),可以更靈活地(整數(shù)倍或非整數(shù)倍)增加或減少每個信道估計值的接收能量。
在實施例4、5所說明的例子中,通過解擴,最終檢測出了信道信息。然而在ESDM方式的無線通信系統(tǒng)中,從實現(xiàn)更高精度的觀點來看,不僅進行解擴,也可以利用最小均方誤差法(MMSEMinimum Mean SquareError)來估計信道信息。在該情況下,通過w1Hrf/|w1HX1|可以求出正向鏈路的信道信息。此處,1表示指定流的參數(shù)。rf是所接收的反饋信號。w1是由下述公式確定的量。
wl=(Σ∀l′Xl′Xl′H+σI)-1Xl]]>此處,σ是噪聲功率,I是單位矩陣,Xl是信道矩陣H和擴頻碼構(gòu)成的矩陣C的積HC所形成的要素。
將在進行反饋的信道估計值h1中使用的擴頻碼設(shè)為c1=[cl1cl2…clNs]。當利用c1對h1進行擴頻時,可以得到用[cl1cl2…clNs]T×h1s1表示的Ns個發(fā)送碼元。Ns表示擴頻碼長。將與clo一起發(fā)送的反饋信道的值設(shè)為ho’時,與h1相對應(yīng)的接收信號r1可以表示成r1=[h1’cl1h2’cl2…h(huán)Ns’clNs]T×h1s1此處,如果設(shè)X1=[h1’cl1h2’cl2…h(huán)Ns’clNs]T,則擴頻復(fù)用信號的接收信號r可以表示成r=X1h1s1+X2h2s2+…+XLhLsLL表示擴頻碼的個數(shù)。
當將進行復(fù)制的實施例5中的復(fù)制數(shù)設(shè)成Nd時,使用多個(Nd個)信道發(fā)送一個信道信息h1。如果將這些信道設(shè)為[h1’h2’…h(huán)Nd’]T,將上述w設(shè)為w=[h1’h2’…h(huán)Nd’]T,則可以與上述進行同樣的處理。但是,由于不進行擴頻復(fù)用,所以,需要注意與w相關(guān)的式子中省略下標“1”。
另外,在組合了與實施例4相關(guān)的碼擴頻和與實施例5相關(guān)的復(fù)制的情況下,通過Nd×Ns個信道傳輸一個信道估計值。與h1相對的接收信號r1可以表示成r1=[h1cl1h2cl2…h(huán)NsclNsh(Ns+1)cl1h(Ns+2)cl2…h(huán)(Ns+Ns)clNs…h(huán)(Nd×Ns)clNs]T×h1s1此處,如果設(shè)X1=[h1’cl1h2’cl2…h(huán)1(Nd×Ns)’clNs]T,則進行了擴頻復(fù)用的信號的接收信號r可以表示成r=X1h1s1+X2h2s2+…+XLhLsL另外,在進行交織的情況下,需要按照所使用的交織方式來重新排列各矩陣要素。
另外,實施例3等的規(guī)一化從利用適當?shù)恼穹娖竭M行信號處理的觀點來看是合適的。但是,例如,在OFDM方式的無線通信系統(tǒng)中,在傳輸多個信道信息的情況下,不可能知道各個信道的絕對的接收電平Pn,只能知道各個信道的相對的接收電平Pn’。因此,根據(jù)反饋信號很難知道例如信號質(zhì)量的情況。在本實施例中,使上述實施例中所說明的反饋信號包含表示絕對接收電平的量或用于導(dǎo)出絕對接收電平的量的量,或者,將這些量與反饋信號相區(qū)別地進行發(fā)送。無論怎樣,將這些量傳輸給接收側(cè)。表示絕對接收電平等的量只要是以功率為基準的量即可,可以是與所有副載波相關(guān)的信號整體的平均功率,也可以是與特定的副載波相關(guān)的信號功率。與反饋信號一起獲得了該絕對接收電平的無線通信裝置利用該接收電平可知與各副載波相關(guān)的絕對的信號功率Pn。例如,在從反饋信號中獲得Pn’作為副載波n的接收電平,取得副載波1的絕對接收電平P1的情況下,與副載波n相關(guān)的絕對的接收電平Pn用Pn=Pn’×P1’/P1來表示。在判明這種絕對接收電平時,根據(jù)該電平,可以算出表示SNR這樣的信號質(zhì)量的量。也可以根據(jù)該SNR適當?shù)刈兏{(diào)制方式和編碼方式等。
權(quán)利要求
1.一種無線通信系統(tǒng),其在第一通信裝置和第二通信裝置之間傳輸至少包含信道估計值的反饋信號,其特征在于發(fā)送所述反饋信號的所述第一無線通信裝置包括信道估計單元,其接收包含導(dǎo)頻信號的信號,并確定無線鏈路的信道估計值;乘法單元,其將所述導(dǎo)頻信號中的一個乘以所述信道估計值;復(fù)用單元,其將所述乘法單元的輸出信號與另一個導(dǎo)頻信號復(fù)用在一起而生成反饋信號,接收所述反饋信號的所述第二無線通信裝置包括分離單元,其對復(fù)用在所述反饋信號中的信號進行分離;信道估計單元,其根據(jù)所分離的信號確定無線鏈路的信道估計值。
2.一種無線通信裝置,包括接收單元,其接收包含導(dǎo)頻信號的信號;信道估計單元,其根據(jù)所述接收單元接收到的信號,確定正向鏈路的信道估計值;乘法單元,其將所述導(dǎo)頻信號中的一個乘以所述信道估計值;復(fù)用單元,其將所述乘法單元的輸出信號與另一個導(dǎo)頻信號復(fù)用在一起而生成反饋信號;以及發(fā)送單元,其將所述反饋信號發(fā)送出去。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線通信裝置,還包括調(diào)制單元,其利用正交頻分復(fù)用OFDM方法,對所述乘法單元的輸出信號與所述另一個導(dǎo)頻信號復(fù)用而成的信號進行調(diào)制。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線通信裝置,還包括碼擴頻單元,其對表示所述乘法單元的乘法運算之前的信道估計值的各個信號進行碼擴頻。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線通信裝置,還包括交織單元,其對表示所述乘法單元的乘法運算之前的信道估計值的信號進行重新排列。
6.一種無線接收裝置,包括接收單元,其接收正向鏈路的信道估計值乘以一個導(dǎo)頻信號而得到的信號與另一個導(dǎo)頻信號復(fù)用而成的反饋信號;分離單元,其分離復(fù)用在所述反饋信號中的信號;以及信道估計單元,其根據(jù)所分離的信號,確定所述正向鏈路的信道估計值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無線接收裝置,其中所述信道估計單元包括反向信道估計單元,其根據(jù)所述分離單元所分離的信號中的一個,確定反向鏈路的信道估計值;以及正向信道估計單元,其根據(jù)所述分離單元所分離的信號中的另一個以及所述反向鏈路的信道估計值,確定正向鏈路的信道估計值。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無線接收裝置,還包括解調(diào)單元,其通過正交頻分復(fù)用OFDM方法,對所述接收單元接收到的信號進行解調(diào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無線接收裝置,還包括碼解擴單元,其對包含所述正向鏈路的信道估計值的各個信號進行碼解擴。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無線通信裝置,還包括解交織單元,其按照預(yù)定的順序重新排列包含所述正向鏈路的信道估計值的信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無線接收裝置,還包括MMSE濾波器,其通過最小均方誤差MMSE方法,根據(jù)反向鏈路的信道估計值來確定正向鏈路的信道估計值。
12.一種無線通信方法,包括以下步驟根據(jù)包含導(dǎo)頻信號的接收信號,確定正向鏈路的信道估計值;將一個導(dǎo)頻信號與所述信道估計值乘以另一導(dǎo)頻信號而得到的信號復(fù)用在一起而生成反饋信號;以及發(fā)送所述反饋信號。
13.一種信道估計方法,包括以下步驟接收一個導(dǎo)頻信號與正向鏈路的信道估計值乘以另一個導(dǎo)頻信號而得到的信號復(fù)用而成的反饋信號;將復(fù)用在所述反饋信號中的信號分離開來;以及根據(jù)所分離的信號,確定所述正向鏈路的信道估計值。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種減輕包含信道估計值的反饋信號的傳輸量的無線通信系統(tǒng)。在無線通信系統(tǒng)中,在第1和第2無線通信裝置之間傳輸包含信道估計值的反饋信號。發(fā)送反饋信號的第1無線通信裝置(510)具有接收包含導(dǎo)頻信號的信號,求出無線鏈路的信道估計值(h)的信道估計單元;將上述信道估計值(h)與導(dǎo)頻信號(s
文檔編號H04B7/04GK1697361SQ20051006935
公開日2005年11月16日 申請日期2005年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月13日
發(fā)明者藤井啟正, 沈紀惲, 淺井孝浩, 吉野仁 申請人:株式會社Ntt都科摩