[发明专利]无线通信系统、无线通信装置和无线通信方法及计算机程序

说明书

技术领域

本发明涉及用于在一对发射器和接收器(其每一个均具有两个或更多天线)之间具有通过空间多路复用(MIMO)通信系统增大的传输容量的数据通信的无线通信系统、无线通信装置、无线通信方法及计算机程序。更具体地说，本发明涉及无线通信系统、无线通信装置、无线通信方法及计算机程序，其中每一个发射器和接收器在线性区域和非线性区域之一中使用波形均衡(equalization)算法来进行发射和接收，以达到最佳的链路特性。

背景技术

如今，无线网络作为取代有线通信系统的新的通信系统正在引起注意。无线网络的示例性标准可以包括电气和电子工程师协会(IEEE)802.11和IEEE 802.15。IEEE 802.11a/g是采用正交频分复用(OFDM)调制(其为多载波系统)的无线LAN的标准。

尽管IEEE802.11a/g标准支持实现最大54Mbps传输速度的调制制式，但是存在更高比特率的下一代无线LAN标准的日益增加的需求。如今，多输入多输出(MIMO)通信系统作为提供高速无线通信的技术正在引起注意。在作为IEEE802.11的扩展标准的IEEE802.11n(TGn)中采用OFDM_MIMO通信系统。

MIMO是在发射器和接收器(其每一个均具有多个天线元件)之间提供空间多路复用流的通信系统。发射器通过空间地和时间地编码数据来多路复用多个传输数据，并将数据经由多个发射天线发射到信道。接收器空间地和时间地解码经由所述信道在多个接收天线接收到的信号，以将所述信号分离为多个传输数据。以这种方式，可以在不引起多个流之间的串扰的情况下获得原始数据。MIMO通信系统可以根据天线的数量增大传输容量，并且在不需要扩展频带的情况下提高传输速度。MIMO通信系统利用空间多路复用，这确保了更大的频率利用效率。MIMO通信系统利用信道特性，并因此区别于简单的发射和接收采用阵列。

在MIMO通信系统中，由接收器使用信道矩阵H来计算用于空间地多路复用来自多个发射支路的多个传输流的传输权重矩阵和用于空间地分离已空间多路复用的信号的接收权重矩阵。信道矩阵H是具有与一对发射和接收天线对应的元素信道信息的数值矩阵。这里的信道信息表示具有相位和幅度分量的传输函数。通常，通过执行包括在发射器和接收器之间用于激励信道矩阵的训练序列(其具有已知的参考码元)的帧交换序列信道矩阵，可以估计信道矩阵。

在MIMO通信系统中，作为可以提供最佳的链路特性的制式之一，SVD-MIMO是已知的。所述制式通过信道矩阵H到UDVH(即，H＝UDVH)中的奇异值分解(SVD：奇异值分解)来获得传输聚束(beam-forming)矩阵V。

还提出了用于在接收聚束已空间多路复用信号的接收器从信道矩阵H获得接收权重矩阵的相对简单的算法。其示例包括：迫零(ZF，zero force)，其基于完全移除串扰的逻辑来简单地使用用于接收权重矩阵的信道矩阵H的逆矩阵H^-1；以及最小均方误差(MMSE)接收制式，其中基于最大化信号的电功率与平方误差(即，串扰电功率与噪声功率之和)的比率的逻辑来从信道矩阵H计算接收权重矩阵W。所述比率也被称为SNR。MMSE是在接收器中采用噪声功率的概念，并有意地产生串扰以获得接收权重矩阵W的算法。已知与ZF相比，MMSE有利地用在具有大量噪声的环境中。

用于空间地分离已空间多路复用信号的另一种算法是最大似然检测(MLD)，其通过与所有可能的发射信号序列样式进行匹配，来估计最大似然发射序列。尽管MLD作为出色性能的接收制式是已知的，但是它具有的问题在于，操作范围很大，并且因此安装困难。

已经提出了通过SVD-MIMO通信制式与MLD接收制式的组合，在降低SVD和MLD的操作负荷的同时提高SVD的原始接收特性的无线通信系统(例如，参见日本待审查专利申请公开No.2007-110203)。

因此在发射侧与接收侧之间形成了完全正交的信道，以提供最佳的链路特性。接收器可以接收任意接收制式的信号，只要所述制式是线性区域估计制式即可。

然而，发明人已经发现，在发射器的发射天线的数量等于通过传输聚束形成的传输流的数量时，当将相同的调制制式分配给多个流时，难以获得MLD接收制式(其是用于估计非线性区域的制式)的期望的特性改进效果，并且在某些通信条件下(即，信道矩阵H的条件下)，关于聚束传输分组，在MLD或MMSE接收制式中所述特性变得相等。

发明内容