[发明专利]无线通信系统和无线通信方法

说明书

本发明专利申请是发明名称为“无线通信系统”、国际申请日为2004年12月28日、国际申请号为“PCT/JP2004/019650”、国家申请号为“200480044741.4”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及无线通信系统和在无线通信系统中使用的通信装置，特别涉及在无线通信系统中以多输入多输出(MIMO：Multi-InputMulti-Output)传输方式进行数据传输的发送装置和接收装置。

背景技术

近年来在无线通信系统中，通过从多个发送天线并行发送不同的数据流而与发送天线数量成比例地增大传输容量的空间复用传输技术受到关注。此时多个发送天线配置于分离开的位置上以使得彼此无相关性，从各个天线发送的数据流经由各自独立的衰落传输路径被传送而被接收天线接收。另外，如果利用配置成彼此无相关性的多个接收天线来构成MIMO系统，则能够生成高自由度的信道相关矩阵，并且能够提高分离被空间复用的多个数据流时的SNR(Signal to Noise Ratio，信噪比)。

图1是表示通常的MIMO系统的结构的图。在图1所示MIMO系统中，发送装置具有M根发送天线，而接收装置具有N根接收天线。

发送装置对M个数据流S₁～S_M分别进行数据调制、采样、D/A转换、正交调制、上变频(up-convert)、频带限制滤波等，并经由对应的发送天线发送这些数据流。从各个天线发送的信号通过彼此独立的衰落信道h_mn，在空间被复用后被接收天线接收。另外，“h_ij”表示从第i个发送天线到第j个接收天线的信道的特性。

接收装置对接收到的信号分别进行滤波、下变频、正交检波、A/D转换，从而生成N个接收数据流x₁～x_N。对于各个接收数据流，由于M个发送数据被复用，因此通过对全部接收数据流进行信号处理，而能够分离/再现发送数据流S₁～S_M。另外，作为在接收装置中用于分离发送数据流的信号处理算法，已知有利用信道相关矩阵的逆矩阵的ZF(Zero-Forcing，迫零)或者MMSE(Minimum Mean Square Error，最小均方误差)。此外还有作为不进行信道相关矩阵的逆矩阵运算的信号处理算法的MLD(Maximum Likelihood Decoding，最大似然译码)。

作为在无线通信系统中使用多个发送/接收天线的其它技术已知有使用发送天线阵的波束形成以及使用接收天线阵的自适应天线阵。在使用这些技术的系统中，与MIMO传输方式不同，构成天线阵的多个天线元件彼此接近配置，而使得天线间的相关性高。

图2是表示使用天线阵进行发送波束形成的系统的图。图2中，数据流S₁被复制与天线数相同的份数，并针对每个天线乘以不同的权值。由此形成具有指向性的发送波束，而在接收装置中对应于指向性天线的增益，接收质量提高。

另外，在下一代移动通信系统中可能采用5GHz等较高的载波频率，这种情况下传输损失增大而传输距离缩短。并且随着传输速率的高速化或者宽带化，而需要提高发送信号功率。因此在下一代移动通信系统中，要求通过使用能够获得大的天线增益的天线阵来增大传输距离并抑制发送功率增大的技术。另外，MIMO传输方式中，传输速度与发送天线的根数成比例地提高，频率利用效率显著提高，因而被认为是下一代移动通信系统中的重要技术。

这样，MIMO传输和天线阵都是下一代移动通信系统中的重要技术。因此，如果在同一基站系统中并用这些技术，则有望提高通信性能。但是在MIMO传输技术中，期望天线间的相关性低。因此，天线间隔多为载波波长的10倍以上。而另一方面，对于天线阵则希望天线间的相关性高。因此，例如在通常的蜂窝移动通信的基站中，天线阵的天线间隔为载波的半波长到一个波长左右是合适的。因此难以在同一基站系统中并用MIMO传输技术和天线阵技术而不使装置的规模大型化。

在专利文献1中记载了并用MIMO传输和天线阵的技术。图3是表示专利文献1所述的系统的图。图3所示系统的发送装置具有两组副天线阵。其中各个副天线阵分别由多个天线元件构成，并且对每个天线元件分别设定适当的权值。由此，各个副天线阵形成各自独立的发送波束。并且，经由各个副天线阵发送不同的数据流，从而能够进行MIMO复用传输。