專利名稱：無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、無線數(shù)據(jù)通信方法以及通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)，特別涉及適用于基于SDMA(Space Division Multiple Access空間分割多址存取)的無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構(gòu)成以及通信方式的有效的技術(shù)。
背景技術(shù)：
根據(jù)本發(fā)明人研究的結(jié)果，關(guān)于以往的無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)，有如下的技術(shù)。
例如，在無線通信中，作為提高頻率利用效率(每單位時(shí)間、單位頻率能夠通信的信息量)的技術(shù)，MIMO(Multiple-Input MultipleOutput多路輸入多路輸出)引人注目。例如，在推進(jìn)無線LAN的標(biāo)準(zhǔn)化的IEEE802.11中，在任務(wù)組n中采用MIMO的方式基本上成為事實(shí)。另外，正在研究在第4代移動(dòng)通信系統(tǒng)中為了增大傳送速率也采用MIMO。
另外，該MIMO的技術(shù)也開始擴(kuò)展、適用到SDMA。在SDMA中，1個(gè)AP(Access Point訪問點(diǎn))和多個(gè)UT(User Terminal用戶終端)同時(shí)使用同樣頻率的電波進(jìn)行通信。作為實(shí)現(xiàn)這種MIMO-SDMA的例子，例如存在專利文獻(xiàn)1(US2004/0252632A1)以及非專利文獻(xiàn)2(西村壽彥、鷹取泰司、大鐘武雄、小川恭孝、長(zhǎng)敬三，“使用了接收天線選擇的MIMO/SDMA下行線路待機(jī)導(dǎo)出法”，2002年電子信息通信學(xué)會(huì)綜合大會(huì)B-5-230)。
可是，對(duì)于上述那樣的以往的無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)，本發(fā)明人研究的結(jié)果表明如下。
以下首先說明以往的MIMO-SDMA的原理。
圖1是說明以往的MIMO-SDMA的原理的圖。在圖中的左側(cè)配置AP，在右側(cè)配置UT。在該例子中，1臺(tái)AP和u臺(tái)UT用MIMO-SDMA進(jìn)行通信，從AP向UT發(fā)送數(shù)據(jù)。向各UT發(fā)送的發(fā)送數(shù)據(jù)(TxData)1～u在MIMO發(fā)送處理部(MIMO TxProcess)101(101-1～101-u)中處理。其后，數(shù)據(jù)在SDMA發(fā)送處理部(SDMATxProcess)102中分配給由M條組成的發(fā)送天線103(103-1～103-M)。從發(fā)送天線103輸出的數(shù)據(jù)傳遞到空間。UT-i(i＝1～u)用Ni條接收天線104(104-1-1～104-1-N1，…，104-u-1～104-u-Nu)接收傳送來的電波，在MIMO接收處理部(MIMO RxProcess)105(105-1～105-u)中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)原，得到接收數(shù)據(jù)(RxData)1～u。在發(fā)送天線103和UT-i的接收天線104-i之間的空間傳遞中的信號(hào)的傳遞特性能夠用式1的傳遞矩陣Hi表示。
yi＝Hixx是發(fā)送信號(hào)矢量x＝(x(1)，x(2)，…，x(M))T，x(1)～x(M)表示從M條的發(fā)送天線103輸出的電波的復(fù)數(shù)振幅。另外，yi是接收信號(hào)矢量yi＝(yi(1)，…，yi(Ni))T，yi(1)～yi(Ni)表示用Ni條接收天線104-i接收的電波的復(fù)數(shù)振幅。
在SDMA中因?yàn)橥瑫r(shí)從AP向多個(gè)UT發(fā)送信號(hào)，所以在接收天線104中存在所希望的信號(hào)和不需要的信號(hào)混合接收的危險(xiǎn)，需要避免這種情況。因此，在記載于上述專利文獻(xiàn)1中的以往技術(shù)中，在SDMA發(fā)送處理部102中向多個(gè)發(fā)送天線103分配信號(hào)，因?yàn)橐演敵龅亩鄠€(gè)電波通過在接收天線104的干涉，除去不需要的信號(hào)。
例如，考慮從AP向UT-i的發(fā)送數(shù)據(jù)i。對(duì)于UT-i以外的UT因?yàn)榘l(fā)送數(shù)據(jù)i是不需要的信號(hào)，所以只要進(jìn)行控制使信號(hào)不到UT-i以外的接收天線104即可。因此，對(duì)于全部的j(j是i以外的數(shù))需要求成為yj＝0的x。在此，如式2那樣定義y<i>和H<i>。
如果設(shè)置成上式那樣，則必要的條件是式3。
y<i>＝H<i>x＝0該x在線性代數(shù)中稱為H<i>的核，已知用相互正交的L(i)個(gè)的單位矢量得到。L(i)用式4表示[式4]L(i)=M-Σj=1j=iuNj]]>把上述單位矢量稱為SDMA控制矢量，設(shè)置成Ai，1，…，Ai，L(i)。于是，通過根據(jù)x＝sA對(duì)發(fā)送天線103進(jìn)行分支，發(fā)送數(shù)據(jù)s，可以控制成信號(hào)不會(huì)來到UT-i以外的接收天線104。因?yàn)镾DMA控制矢量有多個(gè)，所以可以并行發(fā)送L(i)個(gè)數(shù)據(jù)。
如果對(duì)向著全部UT的發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行上述處理，加算分配給每條發(fā)送天線103的信號(hào)并輸出電波，則可以進(jìn)行SDMA通信。
圖2表示SDMA發(fā)送處理部102的詳細(xì)。發(fā)送數(shù)據(jù)通過在積算部106中取與SDMA控制矢量的積，被分配給M條的發(fā)送天線103。向同樣的發(fā)送天線分配的信號(hào)在加法部107中加算后，從發(fā)送天線103輸出。
上述的結(jié)果，如果用Ai＝(Ai，1，……，Ai，L(i))定義SDMA控制矩陣，則可以用HiAi得到從SDMA發(fā)送處理部102的入口到接收天線104-i為止的發(fā)送數(shù)據(jù)i的傳遞矩陣。以該傳遞矩陣為基礎(chǔ)，可以在AP1臺(tái)和UT1臺(tái)之間控制MIMO發(fā)送處理和MIMO接收處理，因而，可以從AP1臺(tái)向u臺(tái)UT進(jìn)行SDMA。把以上的方式稱為零控(null steering)方式。
但是零控方式只適用于式5的條件成立的情況。
L(i)=M-Σj=1j=iuNj>0∀i]]>例如，在AP的天線數(shù)是2條(M＝2)，UT的臺(tái)數(shù)是2臺(tái)(u＝2)各自的天線數(shù)是2條(N1＝2，N2＝2)的情況下，因?yàn)椴粷M足該條件，所以不能適用零控方式。
接著，考慮能夠并行發(fā)送的數(shù)據(jù)數(shù)。能夠向UT-i并行發(fā)送的數(shù)據(jù)數(shù)因?yàn)槭荓(i)，所以其總和可以如式6那樣計(jì)算。
Σi=1uL(i)=uM-(u-1)Σj=1uNj]]>另一方面，如果MIMO-SDMA無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)能夠取得和具有M條天線的AP，和具有∑Ni條天線的UT之間的MIMO通信，則知道能夠并行發(fā)送的數(shù)據(jù)的最大數(shù)是min(M，∑Ni)。在此假定式7。
M<Σj=1uNj]]>在這種情況下，最大能夠并行發(fā)送M個(gè)數(shù)據(jù)。因而，為了和在零控方式中的并行通信數(shù)據(jù)數(shù)進(jìn)行比較，從式6(零控方式中的并行通信數(shù)據(jù)數(shù))中減去M(能夠并行發(fā)送的數(shù)據(jù)的最大數(shù))。其結(jié)果，可以得到式8。
Σi=1uL(i)-M=(μ-1)(M-Σj=1uNj)<0⇒Σi=1uL(i)<M]]>因而，能夠確認(rèn)在零控方式中的并行通信數(shù)據(jù)數(shù)小于最大值。即，即使在式5成立且零控方式可以實(shí)施的情況下，在式7成立的情況下(即，在AP的天線數(shù)少于UT的總天線數(shù)的情況下)存在不能最大限度地發(fā)揮MIMO的性能的問題。
不拘于式5的條件，另外即使在適合于式7的條件的情況下作為實(shí)現(xiàn)最大限度的并行通信數(shù)據(jù)數(shù)的方法，也有上述非專利文獻(xiàn)1所示的方法。上述那樣的問題發(fā)生是因?yàn)閁T的天線數(shù)多，所以并不使用UT的天線的全部，通過選擇在UT中使用的天線使M＝∑Ni成立，可以實(shí)施并行通信數(shù)據(jù)數(shù)最大的零控方式。把它稱為天線選擇零控方式。
但是，因?yàn)樵谠摲绞街胁皇褂媚承︰T的天線，所以盡管用該天線接收數(shù)據(jù)也都將數(shù)據(jù)白白舍棄。另外，在不使用的天線中的信號(hào)接收中消耗的電能也白白浪費(fèi)。
因而，本發(fā)明的目的在于提供一種即使在未滿足式5的條件的情況下也實(shí)現(xiàn)MIMO-SDMA，并且即使在用式7表示的情況下也有效地靈活使用在全部的接收天線中接收到的信號(hào)，由此提高M(jìn)IMO-SDMA的性能的無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)。
本發(fā)明的上述內(nèi)容以及其他的目的和新的特征可以根據(jù)本說明書的敘述以及附圖弄明白。
在本申請(qǐng)中公開的發(fā)明中，如果簡(jiǎn)單說明有代表性的技術(shù)的概要?jiǎng)t如下所述。
本發(fā)明的MIMO-SDMA無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是作為發(fā)送設(shè)備而發(fā)揮功能的1臺(tái)AP，和作為接收設(shè)備而發(fā)揮功能的u臺(tái)UT同時(shí)使用同樣頻率的電波進(jìn)行通信的無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，AP具有M條的發(fā)送天線，第i(i＝1～u)臺(tái)UT(UT-i)具有Ni條的接收天線。另外，其特征在于AP具有SDMA發(fā)送處理部，UT具有SDMA接收處理部，在本發(fā)明的UT中進(jìn)行SDMA接收處理。
在該構(gòu)成中，通過把在SDMA發(fā)送處理部中的信號(hào)處理、電波的空間傳遞的傳遞特性、在SDMA接收處理部中的信號(hào)處理這3個(gè)效果進(jìn)行合成，來抑制向和所希望的接收設(shè)備不同的接收設(shè)備傳送的信號(hào)。即，當(dāng)上述的式5的條件不成立的情況下，在UT的SDMA接收處理中合成用接收天線接收到的信號(hào)，通過把合成后的信號(hào)數(shù)減少到比接收天線數(shù)還少，使接收天線數(shù)比實(shí)際看上去少。由此，可以采用零控方式進(jìn)行MIMO-SDMA。
另外，本發(fā)明的無線數(shù)據(jù)通信方法的特征在于根據(jù)從AP或者UT發(fā)送的練習(xí)信號(hào)推定AP和UT之間的電波的傳遞矩陣，由于AP確定同時(shí)并行向每個(gè)UT傳送的數(shù)據(jù)數(shù)，和在SDMA接收處理部中使用的復(fù)數(shù)系數(shù)，AP確定在SDMA發(fā)送處理部中使用的復(fù)數(shù)系數(shù)，通過AP向UT發(fā)送而通知在SDMA接收處理部中使用的復(fù)數(shù)系數(shù)，AP輸出在SDMA發(fā)送處理部中經(jīng)過信號(hào)處理的發(fā)送信號(hào)，UT在SDMA接收處理部中對(duì)在接收天線上的接收信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，確立通信。
另外，本發(fā)明的通信裝置的特征在于在上述無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)上動(dòng)作的UT中，具有SDMA接收處理部。
在本申請(qǐng)中公開的發(fā)明中，如果簡(jiǎn)單說明由代表性的技術(shù)所得到的效果則如下所述。
如果采用本發(fā)明，則可以取消對(duì)AP、UT的天線數(shù)的限制，把并行通信的數(shù)據(jù)數(shù)作為在MIMO通信中的最大值，提供傳送特性優(yōu)良的MIMO-SDMA無線通信系統(tǒng)。


圖1是說明以往的MIMO-SDMA的原理的圖。
圖2是表示以往的SDMA發(fā)送處理的詳細(xì)的圖。
圖3是表示作為本發(fā)明的實(shí)施方式1的無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的圖。
圖4是在本發(fā)明的實(shí)施方式1中，比較以往方式和本發(fā)明方式的SNR對(duì)傳送容量的特性的曲線圖。
圖5是表示在作為本發(fā)明的實(shí)施方式2的無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的通信順序的流程圖的圖。
圖6是表示在作為本發(fā)明的實(shí)施方式3的無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的通信順序的流程圖的圖。
圖7是表示在作為本發(fā)明的實(shí)施方式4的無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中發(fā)揮功能的發(fā)送接收設(shè)備的構(gòu)成的圖。
圖8是表示適用本發(fā)明的實(shí)施方式5的無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的適宜的應(yīng)用程序的例子的圖。
具體實(shí)施例方式
以下，根據(jù)附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。而且，在用于說明實(shí)施方式的全部圖中，在同一部件上原則上標(biāo)注相同的符號(hào)，并省略其重復(fù)的說明。
(實(shí)施方式1)圖3是本發(fā)明的實(shí)施方式1，表示無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。該圖在本發(fā)明的MIMO-SDMA的說明中簡(jiǎn)化表示實(shí)際的AP、UT的構(gòu)成。
在本實(shí)施方式的無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，在AP中依照發(fā)送數(shù)據(jù)(TxData)1～u，具備MIMO發(fā)送處理部(MIMO TxProcess)101(101-1～101-u)、SDMA發(fā)送處理部(SDMA TxProcess)102、發(fā)送天線103(103-1～103-M)。另外，在UT中依照接收數(shù)據(jù)(RxData)1～u，具備接收天線104(104-1-1～104-1-N1，…，104-u-1～104-u-Nu)、SDMA接收處理部(SDMA RxProcess)108(108-1～108-u)、MIMO接收處理部(MIMO RxProcess)105(105-1～105-u)。在這些各部中，在和上述的圖1相同的部分上標(biāo)注相同的符號(hào)并省略說明，對(duì)新的部分將在以下進(jìn)行說明。
特別是本實(shí)施方式的無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)具備1個(gè)AP(發(fā)送設(shè)備)、多個(gè)UT(接收設(shè)備)，是1個(gè)AP和多個(gè)UT在同樣的時(shí)刻使用同樣的頻率的電波進(jìn)行通信的無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。AP具備多個(gè)發(fā)送天線103；在對(duì)多個(gè)UT發(fā)送的多個(gè)信號(hào)的每一個(gè)上乘以復(fù)數(shù)系數(shù)向多個(gè)發(fā)送天線103分配，向同一發(fā)送天線103分配的信號(hào)加算，傳遞到各發(fā)送天線103的SDMA發(fā)送處理部(SDMA控制用的發(fā)送信號(hào)處理部)102等。UT具備1條以上的接收天線104；通過在來自接收天線104的信號(hào)上乘以復(fù)數(shù)系數(shù)并加算，生成小于等于接收天線104的條數(shù)的數(shù)量的信號(hào)的SDMA接收處理部(SDMA控制用的接收信號(hào)處理部)108等。在該構(gòu)成中，通過在SDMA發(fā)送處理部102中的信號(hào)處理、電波的空間傳遞的傳遞特性、在SDMA接收處理部108中的信號(hào)處理的合成，抑制向與所希望的UT不同的UT傳送的信號(hào)。
在圖3中，在左側(cè)配置AP，在右側(cè)配置UT，1臺(tái)AP和u臺(tái)UT通過MIMO-SDMA進(jìn)行通信，從AP向UT發(fā)送數(shù)據(jù)。向各UT發(fā)送的發(fā)送數(shù)據(jù)1～u在MIMO發(fā)送處理部101中進(jìn)行處理。其后，數(shù)據(jù)在SDMA發(fā)送處理部102中，向由M條組成的發(fā)送天線103分配。從發(fā)送天線103輸出的數(shù)據(jù)向空間傳遞。UT-i(i＝1～u)用Ni條接收天線104接收傳遞來的電波，在SDMA接收處理部108中合成接收信號(hào)。其后，在MIMO的接收處理部105中復(fù)原數(shù)據(jù)，得到接收數(shù)據(jù)1～u。在發(fā)送天線103和UT-i的接收天線104-i之間的空間傳遞中的信號(hào)的傳遞特性可以用上述的式1的傳遞矩陣Hi表示。
在本實(shí)施方式中，當(dāng)不適合上述式7的條件的情況下，在SDMA接收處理部108中不做如何處理，用通常的零控方式進(jìn)行基于MIMO-SDMA的無線數(shù)據(jù)通信。
另外，當(dāng)適合上述式7的條件的情況下，用在各UT中并列接收的數(shù)據(jù)數(shù)置換接收天線數(shù)Ni，確定并列接收數(shù)據(jù)數(shù)使M＝∑Ni成立。并列接收數(shù)據(jù)數(shù)不能超越UT原本持有的天線數(shù)。在以上的條件成立的范圍中能夠自由地確定各UT的并列接收數(shù)據(jù)數(shù)。例如，對(duì)于要求大的吞吐量的UT可以分配大的并列接收數(shù)據(jù)數(shù)。
以下，確定在SDMA接收處理部108中合成在接收天線104中的接收信號(hào)yi＝(yi(1)，…，y(Ni))T時(shí)的合成系數(shù)矩陣Bi。如式9那樣求涉及對(duì)UT-i的發(fā)送數(shù)據(jù)中的傳遞矩陣Hi的特異值展開。
Hi＝Ui∑iViH在此，H表示共軛轉(zhuǎn)置。于是，UiH成為在MIMO接收處理中的合成矩陣，列矢量成為與固有模式對(duì)應(yīng)的合成系數(shù)。因?yàn)樘禺愔荡蟮墓逃袀鬟f模式增益和相異的效果也同樣大，所以從UiH的第1列矢量中取得與在UT-i中的并列接收數(shù)據(jù)數(shù)相等的列矢量。因而，Bi成為只把UiH上側(cè)切下并列接收數(shù)據(jù)數(shù)的矩陣。由此，AP的發(fā)送天線103和SDMA接收處理的出口之間的傳遞矩陣用BiHi表示。通過把它看作新的傳遞矩陣Hi進(jìn)行零控，能夠?qū)崿F(xiàn)并列發(fā)送的數(shù)據(jù)數(shù)和MIMO的最大并列數(shù)據(jù)數(shù)一致的SDMA。
為了具體地表示以上的效果，對(duì)于AP的天線數(shù)是4條，UT是2臺(tái)且各自的天線數(shù)是3條的情況，在圖4中表示比較SNR對(duì)傳送容量的特性的曲線。該條件為了滿足上述的式5可以進(jìn)行零控，但因?yàn)檫m合上述的式7的條件，所以并行發(fā)送的數(shù)據(jù)數(shù)不會(huì)成為MIMO的性能的最大值。
圖4的橫軸表示以dB為單位的SNR，縱軸表示從香農(nóng)的傳送容量的公式中計(jì)算出的傳送容量。(a)表示用2個(gè)UT和時(shí)間進(jìn)行分割交替通信的TDMA(Time Division Multiple Access分時(shí)復(fù)用連接)中的容量，(b)表示零控，(c)表示天線選擇零控，(d)表示在本發(fā)明(本實(shí)施方式)中的容量。在天線選擇零控和本發(fā)明中，將UT-1和UT-2的并行傳送數(shù)據(jù)數(shù)都設(shè)置為2個(gè)。
在零控中因?yàn)椴荒茏畲笙薅鹊匕l(fā)揮MIMD的性能，所以其結(jié)果為不及TDMA中的容量。另外，在天線選擇零控中當(dāng)SNR高的情況下，實(shí)現(xiàn)超越TDMA的容量，而在SNR比較低的情況下成為比TDMA還小的容量。與它們相反，在本發(fā)明方式中，無論是哪種SNR都可以實(shí)現(xiàn)比其它的方式還大的容量。這樣表示本發(fā)明方式能夠?qū)崿F(xiàn)比以往方式還優(yōu)異的傳送特性。
如上所述，如果采用本實(shí)施方式，則在未滿足式5的條件的情況下也實(shí)現(xiàn)MIMO-SDMA，并且即使是用式7表示的情況也可以通過有效地靈活使用在全部的接收天線中接收到的信號(hào)，提高M(jìn)IMO-SDMA的性能。由此，可以取消對(duì)AP、UT的天線數(shù)的限制，把并行通信的數(shù)據(jù)數(shù)作為在MIMO通信中的最大值，提供傳送特性優(yōu)異的MIMO-SDMA無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。
(實(shí)施方式2)圖5是本發(fā)明的實(shí)施方式2，表示在無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的通信步驟的流程圖。而且，本實(shí)施方式的無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構(gòu)成和上述實(shí)施方式1的圖1一樣。但是，在該流程圖中，為了簡(jiǎn)單說明假定UT是2臺(tái)的情況，而無論UT是多少臺(tái)都能對(duì)該流程圖進(jìn)行擴(kuò)展后使用。
本實(shí)施方式的無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)因?yàn)榘袽IMO技術(shù)作為基礎(chǔ)，所以最初需要知道電波的傳遞矩陣Hi(i＝1，2)。因此，首先把傳遞矩陣觀測(cè)用的練習(xí)數(shù)據(jù)從AP發(fā)送到各UT(S1)。練習(xí)數(shù)據(jù)因?yàn)槭穷A(yù)先確定的數(shù)據(jù)，所以利用在各UT中接收到的練習(xí)數(shù)據(jù)能夠求出傳遞矩陣Hi(S2a，S2b，S3a，S3b)。
接著，把在各UT中求得的傳遞矩陣Hi向AP回送(S4a，S4b)。在AP中，接收回送的傳遞矩陣Hi，從傳遞矩陣Hi中計(jì)算出SDMA發(fā)送接收系數(shù)矩陣A、B和MIMO的發(fā)送接收系數(shù)矩陣U、V(S5a，S5b，S6)。把計(jì)算出的接收系數(shù)矩陣Bi、Ui發(fā)送到各UT(S7a，S7b)。在各UT中，進(jìn)行接收系數(shù)矩陣Bi、Ui的接收(S8a，S8b)。
其后，AP用MIMO發(fā)送系數(shù)和SDMA發(fā)送系數(shù)，即發(fā)送信號(hào)系數(shù)矩陣A、V處理后輸出數(shù)據(jù)(S9)。在各UT中，通過使用先接收到的接收系數(shù)矩陣Bi、Ui進(jìn)行處理可以復(fù)原數(shù)據(jù)。
在此，和以往方式不同，在本實(shí)施方式中對(duì)UT傳遞SDMA接收系數(shù)矩陣成為必要條件。因?yàn)閺亩ㄆ诎l(fā)送MIMO接收系數(shù)矩陣的練習(xí)信號(hào)中UT能夠自主推斷，所以不需要AP向UT通知MIMO接收系數(shù)矩陣。
如上所述，如果采用本實(shí)施方式，則通過把SDMA接收系數(shù)矩陣傳遞到UT，能夠得到和上述實(shí)施方式1一樣的效果。
(實(shí)施方式3)圖6是本發(fā)明的實(shí)施方式3，表示在無線通信系統(tǒng)中的通信順序的第2流程圖。在該流程圖中，大部分和上述圖5相同，傳遞矩陣Hi的計(jì)算方法不同。
通常，從AP向UT的電波傳遞特性，和從UT向AP的傳遞特性相等。因而，即使在從AP向UT發(fā)送的情況下，也可以使用從UT向AP的電波的傳遞函數(shù)計(jì)算出發(fā)送接收系數(shù)矩陣，沒有任何問題。在此，在圖6中，從各UT發(fā)送練習(xí)信號(hào)(S11a，S11b)。而后，在AP中，接收練習(xí)數(shù)據(jù)，計(jì)算出傳遞矩陣Hi(S12a，S12b，S13a，S13b)。
在圖6的流程圖中向UT傳遞SDMA接收系數(shù)矩陣也是必要條件，但和以往方式不同。
如上所述，如果采用本實(shí)施方式，則通過使用從UT向AP的電波傳遞函數(shù)計(jì)算出發(fā)送接收系數(shù)矩陣，把SDMA接收系數(shù)矩陣傳遞到UT，能夠得到和上述的實(shí)施方式1一樣的效果。
(實(shí)施方式4)圖7是本發(fā)明的實(shí)施方式4的例子，表示作為在無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中發(fā)揮功能的發(fā)送接收設(shè)備的構(gòu)成。
在本實(shí)施方式的無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中發(fā)揮功能的發(fā)送接收設(shè)備依照發(fā)送數(shù)據(jù)1～u具備MIMO發(fā)送處理部101(101-1～101-u)；SDMA發(fā)送處理部102；OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex正交頻分多路復(fù)用)發(fā)送變換部(OFDM)109(109-1～109-M)；發(fā)送RF部(RF)110(110-1～110-M)。另外，對(duì)應(yīng)接收數(shù)據(jù)1～u具備接收RF部(RF)112(112-1～112-M)；OFDM接收變換部(OFDM)113(113-1～113-M)；SDMA接收處理部108；MIMO接收處理部105(105-1～105-u)。進(jìn)而，兼用于發(fā)送以及接收具備發(fā)送接收兼用天線111(111-1～111-M)；開關(guān)114(114-1～114-M)。在這些各部分中，在和上述的圖3相同的部分上附加同一符號(hào)并省略說明，對(duì)于新的內(nèi)容在以下說明。
發(fā)送數(shù)據(jù)在MIMO發(fā)送處理部101和SDMA發(fā)送處理部102中處理后，在OFDM發(fā)送變換部109中把在涉及OFDM的在頻率方向上排列的信號(hào)變換為在時(shí)間方向上排列的信號(hào)。本發(fā)明的方式并不限于OFDM，也可以適用于其他的通信方式，但因?yàn)镸IMO技術(shù)和OFDM配合得好，通過組合被應(yīng)用的例子較多，所以寫明OFDM處理部。
以下，信號(hào)在發(fā)送RF部110中，實(shí)施升頻變換、電力增幅、濾波。其后，通過開關(guān)114從發(fā)送接收兼用天線111輸出。因?yàn)樘炀€在發(fā)送和接收中共用，所以用開關(guān)114進(jìn)行發(fā)送接收的切換。
在發(fā)送接收兼用天線111上接收到的信號(hào)通過開關(guān)114輸入到接收RF部112。在接收RF部112中，實(shí)施降頻變換、電力增幅、濾波，在OFDM接收變換部113中進(jìn)行從涉及OFDM的在時(shí)間方向上排列的信號(hào)向在頻率方向上排列的信號(hào)的變換。其后，通過在SDMA接收處理部108和MIMO接收處理部105中進(jìn)行處理而被復(fù)原。
在接收信號(hào)的處理系統(tǒng)中需要SDMA接收處理部108這一點(diǎn)和以往方式不同。
如上所述，如果采用本實(shí)施方式，在無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中發(fā)揮功能的發(fā)送接收設(shè)備中，通過在接收信號(hào)的處理系統(tǒng)中構(gòu)成SDMA接收處理部108，能夠得到和上述實(shí)施方式1一樣的效果。
(實(shí)施方式5)圖8是本發(fā)明的實(shí)施方式5，表示適用到無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的良好的應(yīng)用的例子。
本發(fā)明適宜于PC間的無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)自不必說，還可以適宜于向家庭內(nèi)的多媒體數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的適用。在本實(shí)施方式中，如圖8所示，存在媒體服務(wù)器201，儲(chǔ)存各種多媒體數(shù)據(jù)，按照顯示器202、顯示器203、音響設(shè)備204等的終端的請(qǐng)求，向各終端無線發(fā)送多媒體數(shù)據(jù)。在這樣的應(yīng)用的情況下，容易考慮從不同的房間同時(shí)發(fā)生數(shù)據(jù)的請(qǐng)求。
例如，可以考慮有為了在臥室的顯示器上欣賞電影而發(fā)出電影數(shù)據(jù)的請(qǐng)求的同時(shí)，從起居室的顯示器203發(fā)出請(qǐng)求以前錄制的TV節(jié)目數(shù)據(jù)這樣的情況。此外還有從兒童房間的音響設(shè)備204也同時(shí)發(fā)出音樂數(shù)據(jù)的請(qǐng)求的情況。在這樣的情況下，與用TDMA順序向各終端發(fā)送數(shù)據(jù)相比，還是用SDMA同時(shí)傳送數(shù)據(jù)的情況總吞吐量高。進(jìn)而，在本實(shí)施方式中，因?yàn)榭梢造`活地改變各終端并行傳送的數(shù)據(jù)，所以對(duì)進(jìn)行重要程度高的通信的終端可以優(yōu)先分配并行傳遞數(shù)據(jù)數(shù)。
如上所述，如果采用本實(shí)施方式，則即使在適用于家庭內(nèi)的多媒體數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的情況下，也可以得到和上述的實(shí)施方式1一樣的效果。
以上基于實(shí)施方式具體地說明了由本發(fā)明人完成的發(fā)明，但本發(fā)明并不限于上述的實(shí)施方式，在不脫離其主要內(nèi)容的范圍內(nèi)可以有各種變更。
本發(fā)明可以適用到各種無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，而最佳的是適用于用OFDM進(jìn)行頻分復(fù)用的無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。在無線LAN中已經(jīng)采用OFDM，因?yàn)樵贗EEE802.11n中預(yù)計(jì)基本上可以肯定采用MIMO，所以本發(fā)明的MIMO-SDMA非常投緣。另外，SDMA在從AP同時(shí)向多個(gè)UT發(fā)生通信時(shí)最能發(fā)揮性能。例如，在家庭內(nèi)配置媒體服務(wù)器，從多個(gè)房間訪問媒體服務(wù)器欣賞運(yùn)動(dòng)圖像這種用途可以作為同時(shí)要求通信的使用場(chǎng)景的一個(gè)例子。這種用途的無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)作為本發(fā)明的MIMO-SDMA的適用目的是最佳的。
權(quán)利要求
1.一種無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，具備1個(gè)發(fā)送設(shè)備和多個(gè)接收設(shè)備，上述1個(gè)發(fā)送設(shè)備和上述多個(gè)接收設(shè)備在相同時(shí)刻使用相同頻率的電波進(jìn)行通信，所述無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的特征在于上述發(fā)送設(shè)備的組成包括多個(gè)發(fā)送天線；在向上述多個(gè)接收設(shè)備發(fā)送的多個(gè)信號(hào)的每一個(gè)上乘以復(fù)數(shù)系數(shù)分配給上述多個(gè)發(fā)送天線，加算向同一發(fā)送天線分配的信號(hào)并傳遞給各發(fā)送天線的空間分割多址存取控制用的發(fā)送信號(hào)處理部，上述接收設(shè)備的構(gòu)成包括1條以上的接收天線；通過在來自上述接收天線的信號(hào)上乘以復(fù)數(shù)系數(shù)并加算，生成小于等于上述接收天線的條數(shù)的信號(hào)的空間分割多址存取控制用的接收信號(hào)處理部，通過在上述發(fā)送信號(hào)處理部中的空間分割多址存取控制用的信號(hào)處理、上述電波的空間傳遞的傳遞特性、在上述接收信號(hào)處理部中的空間分割多址存取控制用的信號(hào)處理的合成，來抑制向和所希望的接收設(shè)備不同的接收設(shè)備傳送的信號(hào)。
2.一種無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其特征在于為了決定在上述接收信號(hào)處理部中使用的復(fù)數(shù)系數(shù)，計(jì)算上述發(fā)送設(shè)備和上述不同的接收設(shè)備之間的信號(hào)傳遞矩陣H的特異值展開(SVD)H＝U∑VH(H表示共軛轉(zhuǎn)置)，用UH的列矢量設(shè)置成在上述接收信號(hào)處理部中使用的復(fù)數(shù)系數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其特征在于在上述多個(gè)接收設(shè)備具備的天線條數(shù)的總和比上述發(fā)送設(shè)備具備的天線條數(shù)還多的情況下，把和上述發(fā)送設(shè)備具備的天線條數(shù)相同數(shù)的不同的數(shù)據(jù)同時(shí)并行傳送。
4.如權(quán)利要求3所述的無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其特征在于根據(jù)上述接收設(shè)備的請(qǐng)求，改變與上述接收設(shè)備并行傳送的數(shù)據(jù)數(shù)。
5.一種無線數(shù)據(jù)通信方法，在具備1個(gè)發(fā)送設(shè)備和多個(gè)接收設(shè)備，在上述1個(gè)發(fā)送設(shè)備和上述多個(gè)接收設(shè)備在相同一時(shí)刻使用相同頻率的電波進(jìn)行通信的無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中使用，所述無線數(shù)據(jù)通信方法的特征在于上述發(fā)送設(shè)備的組成包括多個(gè)發(fā)送天線、在向上述多個(gè)接收設(shè)備發(fā)送的多個(gè)信號(hào)的每一個(gè)上乘以復(fù)數(shù)系數(shù)分配給上述多個(gè)發(fā)送天線，加算向同一發(fā)送天線分配的信號(hào)并傳遞給各發(fā)送天線的空間分割多址存取控制用的發(fā)送信號(hào)處理部，上述接收設(shè)備的組成包括1條以上的接收天線；通過在來自上述接收天線的信號(hào)上乘以復(fù)數(shù)系數(shù)并加算，生成小于等于上述接收天線的條數(shù)的信號(hào)的空間分割多址存取控制用的接收信號(hào)處理部，在確立上述發(fā)送設(shè)備和上述接收設(shè)備之間的通信時(shí)，用從上述發(fā)送設(shè)備或者上述接收設(shè)備發(fā)送的練習(xí)信號(hào)推斷上述發(fā)送設(shè)備和上述接收設(shè)備之間的電波的傳遞矩陣，上述發(fā)送設(shè)備決定同時(shí)并行向上述每個(gè)接收設(shè)備傳送的數(shù)據(jù)數(shù)、在上述接收信號(hào)處理部中使用的復(fù)數(shù)系數(shù)，上述發(fā)送設(shè)備決定在上述發(fā)送信號(hào)處理部中使用的復(fù)數(shù)系數(shù)，通過上述發(fā)送設(shè)備向上述接收設(shè)備發(fā)送來通知在上述接收信號(hào)處理部中使用的復(fù)數(shù)系數(shù)，上述發(fā)送設(shè)備輸出在上述發(fā)送信號(hào)處理部中進(jìn)行了信號(hào)處理的發(fā)送信號(hào)，上述接收設(shè)備在上述接收信號(hào)處理部中對(duì)接收天線上的接收信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，確立上述通信。
6.一種通信裝置，用多個(gè)，和1個(gè)發(fā)送設(shè)備在相同時(shí)刻使用相同頻率的電波進(jìn)行通信，所述通信裝置的特征在于包括1條以上的接收天線；通過在來自上述接收天線的信號(hào)上乘以復(fù)數(shù)系數(shù)進(jìn)行加算，生成小于等于上述接收天線的條數(shù)的信號(hào)的空間分割多址存取控制用的接收信號(hào)處理部，其中通過在上述發(fā)送設(shè)備的空間分割多址存取控制用的發(fā)送信號(hào)處理部中的空間分割多址存取控制用的信號(hào)處理、上述電波的空間傳遞的傳遞特性、在上述接收信號(hào)處理部中的空間分割多址存取控制用的信號(hào)處理的合成，來抑制向和所希望的通信裝置不同的通信裝置傳送的信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的通信裝置，其特征在于還包括多個(gè)發(fā)送天線；在向上述多個(gè)接收設(shè)備發(fā)送的多個(gè)信號(hào)的每一個(gè)上乘以復(fù)數(shù)系數(shù)向上述多個(gè)發(fā)送天線分配，加算向同一發(fā)送天線分配的信號(hào)并傳遞到各發(fā)送天線的空間分割多址存取控制用的發(fā)送信號(hào)處理部。
全文摘要
本發(fā)明提供無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、無線數(shù)據(jù)通信方法以及通信裝置。提供一種不對(duì)AP、UT的天線數(shù)進(jìn)行限制，把并行通信的數(shù)據(jù)數(shù)設(shè)置成在MIMO通信中的最大值，傳送特性優(yōu)良的MIMO－SDMA無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。在1臺(tái)AP、多臺(tái)UT同時(shí)使用同樣頻率的電波進(jìn)行通信的MIMO－SDMA無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，在UT上設(shè)置SDMA接收處理部108，通過合成在天線上的接收信號(hào)來控制接收到的數(shù)據(jù)數(shù)。通過對(duì)接收的數(shù)據(jù)數(shù)的控制，使并行通信的數(shù)據(jù)數(shù)和用MIMO－SDMA無線數(shù)據(jù)通信可實(shí)現(xiàn)的最大值一致。在SDMA接收處理中需要的系數(shù)矩陣在實(shí)際數(shù)據(jù)的傳送前從AP向UT通知。
文檔編號(hào)H04B7/26GK1949678SQ200610094139
公開日2007年4月18日 申請(qǐng)日期2006年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月12日
發(fā)明者早瀨茂規(guī), 村井真治, 石藤智昭 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所