無線裝置以及訓練信號發送方法
【專利摘要】本發明減少信道估計用的OFDM符號數，減少由于導頻信號和反饋信號造成的開銷，使吞吐量提高。無線裝置具備：重復系數設定部，對多個發送端口設定重復系數，所述重復系數表示以多少個發送端口共有用于估計信道信息的訓練信號的多個頻道；訓練信號生成部，以滿足所設定的重復系數的方式對所述各發送端口分配頻道，基于所分配的頻道生成L個訓練信號；信道信息取得部，針對分配給所述各發送端口的所述頻道，從通信對方取得根據訓練信號估計出的信道信息；以及信道信息插值部，根據取得的所述信道信息，對分配給所述各發送端口的所述頻道以外的剩余的頻道的信道信息進行插值。
【專利說明】無線裝置以及訓練信號發送方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及對利用正交頻分復用方式的通信中的多個發送端口與通信對方的接收天線之間的信道信息進行估計的無線裝置以及訓練信號(training signal)發送方法。
[0002]本申請基于在2012年I月27日向日本申請的特愿2012 - 015917號要求優先權，并將其內容引用于此。
【背景技術】
[0003]近年來，作為使用2.4GHz帶或5GHz帶的高速無線接入系統(無線LAN (LocalArea Network,局域網))的 IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers,電氣與電子工程師協會)802.1lg標準、IEEE802.1la標準等的普及非常顯著。在這些系統中，使用作為用于使多徑衰落環境中的特性穩定的技術的正交頻分復用(OFDM =OrthogonalFrequency Divis1n Multiplexing)調制方式，實現最大為 54Mbps (bits per second,位 /秒)的物理層傳輸速度。
[0004]另一方面，在有線LAN的世界中，由于在各家庭中都使用了光纖的FTTH (Fiber tothe home,光纖到戶)的普及，以Ethernet (以太網)(注冊商標)的100Base - T接口為代表的100Mbps的高速線路的提供正在普及，在無線LAN的世界中也謀求傳輸速度的進一步高速化。
[0005]作為為此的技術，在IEEE802.1ln中，作為空間復用發送技術而引入了 MMO(Multiple input multiple output,多輸入多輸出)技術。進而，在 IEEE802.1lac 中，研究了多用戶MMO (MU-ΜΜ0)通信方法(例如，參照非專利文獻I)。雖然MU - MMO通信具有將物理層中的吞吐量提高發送天線數的倍數的潛力，但是，為了得到利用許多發送天線的發送分集效果，在發送裝置中，需要針對終端的信道信息。可是，存在由于用于估計該信道信息的信號和反饋信息造成的開銷(overhead)大的問題。
[0006]圖10是用于說明根據現有技術的OFDM通信的信道信息取得動作的序列圖。在圖10 中示出 了對于 K 個終端 STA -1 ?STA-KCSTA:Stat1n，站)，基站 AP(Access point，接入點)取得信道信息的例子。K是I以上的整數。在圖10中，附圖標記I表示示出發送信道估計用的信號的通告信號(NDPA:Null Data Packet Announce,空數據分組通告)，附圖標記2表示估計用的導頻信號(NDP =Null Data Packet，空數據分組)，附圖標記3 -1?3 - K表示信道信息的反饋信號(CSIFB:ChanneI State Informat1n Feed Back,信道狀態信息反饋)，附圖標記4 - 2?4 - K表示指示從特定的通信對方發送響應信號的輪詢信號(Polling)。
[0007]此外，關于導頻信號2，在圖10的上部示出了詳細內容。導頻信號2包含排頭的導頻符號2 -1 - 1、最后的導頻符號2-1-2以及能進行與N個發送天線對應的信道估計的 N 個 VHT - LTF (Very High Throughput - Long Training Frame,極高吞吐量 _ 長訓練幀)2-2-1?2-2-N。為了取得針對8個發送天線的信道信息，需要將該VHT-LTF2 - 2-1?2-2-N發送8個OFDM符號的量。在此，VHT - LTF2 - 2-1?2-2-N的第k個頻道的信號Sk能像例如在非專利文獻2中記載的數式(19- 11)、(19_ 12)、(19-23)、(19-24)那樣決定。
[0008]圖11是示出根據現有技術的取得OFDM信號的無線區間的信道信息的基站(AP)1的結構的框圖。附圖標記10 - 2是長訓練幀生成電路，附圖標記10 - 3是無線信號收發電路，附圖標記10 - 4 -1~10 - 4 - N是收發天線，附圖標記10 - 5是接收信號解調電路，附圖標記10-6是反饋彳目息提取電路，附圖標記10-7是彳目道彳目息取得電路。
[0009]當基站(AP) 10決定欲取得信道信息的終端(STA)時，在長訓練幀生成電路10 - 2中生成圖10中的通告信號(NDPA) I和導頻信號(NDP) 2，通過無線信號收發電路10 - 3進行向模擬信號的變換、向載波頻率的變換、放大等，經由收發天線10 - 4 -1~10 - 4 - N進行發送。
[0010]當利用圖10所示的信道信息的反饋信號CSIFB3 -1~3 - K從終端STA -1~STA-K發送信道信息時，基站(AP) 10經由收發天線10-4 -1~10-4-N中的至少一個通過無線信號收發電路10 - 3來接收信號，向接收信號解調電路10 - 5輸出數字信號。接收信號解調電路10 - 5與所接收的信號取得同步，使用信道信息等來得到從終端STA -1~STA - K中的任一個取得的信息。反饋信息提取電路10 - 6從得到的解調比特中提取利用信道信息的反饋信號CSIFB的信道信息的反饋部分，通過信道信息取得電路10-7來取得各頻道中的信道信息。
[0011]在此，所反饋的信道信息可以是相對于時間軸的傳播信道信息，也可以是OFDM的各頻道中的信道信息，并且，能使用與信道信息類似的信息，例如通過對信道信息應用Gram - Schmidt的正交化法而得到的基向量、信道信息矩陣的右奇異矩陣等。
[0012]關于這些信道信息的反饋，可以利用角度Φ和Ψ來表現V矩陣等而進行壓縮，也可以取得OFDM的頻道 的一部分信息(例如參照非專利文獻3)。在反饋信息被壓縮的情況下，信道信息取得電路10 - 7通過對反饋信息進行解壓或插值來估計原來的信道信息并進行存儲。
[0013]現有技術文獻
非專利文獻
非專利文獻 I:IEEE, “Proposed specificat1n framework for TGac, ” doc.:1EEE802.11 - 09/0992r21, 2011年 I 月；
非專利文獻 2:IEEE, “IEEE P802.llREVmb/D8.0，” pp.1597，1606，2011 年 3 月；
非專利文獻 3:1EEE, “IEEE P802.1ln/Dll.0，” pp.55-57，2009 年 6 月。
【發明內容】
[0014]發明要解決的課題
然而，在發送天線數多的基站中，需要針對作為通信對方的各終端的許多信道信息。例如，在基站(AP) 10的天線數N多的情況下，存在需要將信道估計用的OFDM符號(例如，VHT - LTF)的數量設定為N個以上而使開銷上升的問題和由于信道信息的反饋信號CSIFB造成的反饋信號的比特量變多的問題。這些使考慮到MAC (Medium Access Control,媒體接入控制)層為止的系統吞吐量較大地降低。像這樣，因為需要發送與天線數對應的OFDM符號，所以，伴隨著天線數的增大，信道估計用的開銷變大，反饋信息也變多。因此，存在以下問題:來自終端的反饋信息分組CSIFB的長度也會變長，這也會成為開銷。即，在以往的MIMO傳輸中，為了正確地取得信道信息，需要與發送端口(發送天線、發送波束)的數量對應的訓練信號，因此，存在當天線數增加時訓練信號也增加、傳輸效率劣化的問題。
[0015]本發明是考慮了這樣的情況而完成的，其目的在于，提供一種無線裝置以及訓練信號發送方法，其能夠減少信道估計用的OFDM符號數，減少由于導頻信號和反饋信號造成的開銷，使吞吐量提聞。
[0016]用于解決課題的方案
為了解決上述的課題，本發明是一種無線裝置，對利用正交頻分復用方式的通信中的多個發送端口與通信對方的接收天線之間的信道信息進行估計，其中，具備:重復系數設定部，對多個發送端口設定重復系數，所述重復系數表示以多少個發送端口共有用于估計信道信息的訓練信號的多個頻道；訓練信號生成部，以滿足由重復系數設定部設定的重復系數的方式對各發送端口分配頻道，基于所分配的頻道生成L個(L是正整數)訓練信號；無線發送部，向發送天線輸出由訓練信號生成部生成的所述訓練信號；信道信息取得部，針對分配給所述各發送端口的所述頻道，從所述通信對方取得根據由所述發送天線發送的所述訓練信號估計出的信道信息；以及信道信息插值部，根據取得的所述信道信息，對所述多個頻道中的分配給所述各發送端口的所述頻道以外的剩余的頻道的信道信息進行插值。
[0017]此外，在本發明中，重復系數設定部對M個(M是正整數)各發送端口將重復系數設定為β i~β Μ，以所述重復系數P1-Pm的倒數的和為整數L的方式分別設定所述重復系數β !~βΜ也可。
[0018]此外，在本發明中，訓練信號生成部以滿足重復系數的方式對各發送端口分配頻道，對與所述L個訓練 信號的相同頻道對應的信號乘以LXL的變換矩陣，將得到的L個信號分配給所述L個訓練信號，所述無線發送部向所述發送天線輸出由所述訓練信號生成部生成的所述訓練信號也可。
[0019]此外，在本發明中，重復系數設定部對各發送端口設定重復系數，所述重復系數是針對將使用在過去估計出的對于所述通信對方的所述接收天線的信道矩陣的集合矩陣來估計出的信號空間所對應的向量作為發送權重的發送端口而設定的重復系數，所述重復系數設定部將所述重復系數設定得比與所述信號空間所對應的所述向量成為正交條件的零空間所對應的重復系數小也可。
[0020]此外，本發明是一種訓練信號發送方法，所述訓練信號發送方法是無線裝置的訓練信號發送方法，所述無線裝置對利用正交頻分復用方式的通信中的多個發送端口與通信對方的接收天線之間的信道信息進行估計，其中，所述訓練信號發送方法具備:重復系數設定步驟，對多個發送端口設定重復系數，所述重復系數表示以多少個發送端口共有用于估計信道信息的訓練信號的多個頻道；訓練信號生成步驟，以滿足由重復系數設定步驟設定的重復系數的方式對各發送端口分配頻道，基于所分配的頻道生成L個(L是正整數)訓練信號；無線發送步驟，向發送天線輸出由訓練信號生成步驟生成的所述訓練信號；信道信息取得步驟，針對分配給所述各發送端口的所述頻道，從所述通信對方取得根據由所述發送天線發送的所述訓練信號估計出的信道信息；以及信道信息插值步驟，根據由所述信道信息取得步驟取得的所述信道信息，對所述多個頻道中的分配給所述各發送端口的所述頻道以外的剩余的頻道的信道信息進行插值。
[0021]發明效果 根據本發明，得到如下效果:能將信道估計用的OFDM符號數設定得比欲估計信道信息的天線數或發送波束數小，能減少信道估計用的開銷，使吞吐量提高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是示出根據本發明的第一實施方式的取得OFDM信號的無線區間的信道信息的基站(AP:無線裝置)10的結構的框圖。
[0023]圖2A是示出在本發明的第一實施方式中的導頻信號NDP的結構的概念圖。
[0024]圖2B是示出在本發明的第一實施方式中的信道估計用長訓練幀LTF的結構的概念圖。
[0025]圖3是示出在本發明的第一實施方式中的信道估計用長訓練幀(作為β對各發送端口設定獨立的值的例子)的結構的概念圖。
[0026]圖4是示出在本發明的第二實施方式中的信道估計用長訓練幀(其I)的結構的概念圖。
[0027]圖5是示出在本發明的第二實施方式中的信道估計用長訓練幀(其2)的結構的概念圖。
[0028]圖6是示出在本發明的第一實施方式和第二實施方式中的相關值P的范圍和固定值α的對應關系的概念圖。
[0029]圖7是示出在本發明的第二實施方式中的信道估計用長訓練幀(其3)的結構的概念圖。
[0030]圖8是用于說明在本發明的第一、第二實施方式中的取得發送天線與通信對方間的信道信息的動作的流程圖。
[0031]圖9是用于說明在本發明的第一、第二實施方式中的取得發送波束與通信對方間的信道信息的動作的流程圖。
[0032]圖10是不出根據現有技術的多用戶MIMO通信的動作的巾貞序列圖。
[0033]圖11是示出根據現有技術的利用多用戶MMO進行發送的無線裝置的結構的框圖。
【具體實施方式】
[0034]以下，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。
[0035]Α.第一實施方式
首先，對本發明的第一實施方式進行說明。
[0036]圖1是示出根據本第一實施方式的取得OFDM信號的無線區間的信道信息的基站(AP:無線裝置)10的結構的框圖。針對與圖11對應的部分，標注相同的附圖標記并省略說明。在圖1中，重復系數設定電路10 -8對各發送天線或發送波束即發送端口決定重復系數，并且，決定作為在信道估計中使用的OFDM符號的長訓練幀(LTF)數L、發送端口向各LTF的對應和頻道的分配。
[0037]重復系數是后述的β。在β = I時，I個發送端口占有I個LTF的全部子載波。在β = 2時，以2個發送端口共享I個LTF的子載波。在β = 0.5時，I個發送端口占有2個LTF的子載波。此外，頻道相當于OFDM傳輸中的子載波。[0038]在圖10所示的導頻信號NDP中，對各個發送天線分配全部的頻道，為了取得針對全部發送天線的信道信息，需要N個VHT - LTF2 - 2-1~2-2-N。即，在現有技術中，因為I個發送端口占有I個LTF的全部子載波，所以在有N個發送端口的情況下，使用N個LTF來估計信道信息。
[0039]與此相對地，在本實施方式的方式中，不是對各發送端口分配全部的頻道，而是以2個中的I個或3個中的I個等的方式來限定估計的信道。用重復系數β來表示對該多少個頻道中的I個頻道插入該發送端口的信道估計用信號，對進行估計的M個發送端口分別決定為β:~β M。在此，I ^ M ^ No
[0040]即，在本實施方式中，特征在于，不是各發送端口使用一個訓練信號的全部子載波來發送訓練信號，而是設定重復系數，以多個發送端口共享一個訓練信號。具體地，在現有技術中，重復系數β = 1，用全部的子載波來發送訓練信號。另一方面，在本實施方式中，通過以多個發送端口共享(β > I) 一個訓練信號，從而能減少所需的訓練信號的數量，傳輸效率改善。
[0041]像這樣，雖然存在通過與其它發送端口共享一個訓練信號而被省略的子載波的信道信息，但是，能通過使用以鄰接的子載波估計的信道信息的方法或者使用以鄰接的多個子載波估計的信道信息的平均的方法來對被省略的子載波的信道信息進行插值。
[0042]圖2Α和圖2Β是示出在本第一實施方式中的導頻信號NDP的結構和信道估計用LTF的結構的概念圖。在圖2Β中，為了簡單起見，將發送數據或控制信號的頻道數設為16。可是，如以非專利文獻2的數式(19-11)、(19-12)、(19-23)、(19-24)所示那樣，對于像頻道數為48、52、108、234、468那樣的其它的頻道數，也能同樣地決定信道估計用LTF的結構。在圖2Β中，因為β = 2，所以2個發送端口共享I個LTF。在N = 8時，為L = 4，具有LTF數變為以往的一半的效果。
[0043]在圖2Α和圖2Β中，示出了在發送天線數為“8”的基站(AP) 10發送用于在各終端中進行信道估計的導頻信號NDP時其中所包含的信道估計用的導頻符號20-1-1、20 -1 - 2、長訓練幀P - LTF (Proposed LTF)20 - 2-1~20-2 -L。在此，重復系數設定電路10 - 8估計針對全部(8根)發送天線10- 4-1~10- 4- 8的頻道(M = 8)，將重復系數設為P1= β 2 =…=β 8 = 2ο長訓練幀生成電路10-2以滿足所決定的重復系數的方式對LTF分配發送端口。LTF的數量L能用下式(I)表示。
[0044][數式I]
【權利要求】
1.一種無線裝置，對利用正交頻分復用方式的通信中的多個發送端口與通信對方的接收天線之間的信道信息進行估計，其中，具備: 重復系數設定部，對所述多個發送端口設定重復系數，所述重復系數表示以多少個發送端口共有用于估計所述信道信息的訓練信號的多個頻道； 訓練信號生成部，以滿足由所述重復系數設定部設定的所述重復系數的方式對所述各發送端口分配頻道，基于所分配的頻道生成L個(L是正整數)訓練信號； 無線發送部，向發送天線輸出由所述訓練信號生成部生成的所述訓練信號； 信道信息取得部，針對分配給所述各發送端口的所述頻道，從所述通信對方取得根據由所述發送天線發送的所述訓練信號估計出的信道信息；以及 信道信息插值部，根據取得的所述信道信息，對所述多個頻道中的分配給所述各發送端口的所述頻道以外的剩余的頻道的信道信息進行插值。
2.根據權利要求1所述的無線裝置，其中， 所述重復系數設定部對M個(M是正整數)各發送端口將重復系數設定為βΜ，以所述重復系數β工~β Μ的倒數的和為整數L的方式分別設定所述重復系數β i~β Μ。
3.根據權利要求1或2所述的無線裝置，其中， 所述訓練信號生成部以滿足所述重復系數的方式對所述各發送端口分配頻道，對與所述L個訓練信號的相 同頻道對應的信號乘以LXL的變換矩陣，將得到的L個信號分配給所述L個訓練信號， 所述無線發送部向所述發送天線輸出由所述訓練信號生成部生成的所述訓練信號。
4.根據權利要求1或2所述的無線裝置，其中， 所述重復系數設定部對所述各發送端口設定重復系數，所述重復系數是針對將使用在過去估計出的對于所述通信對方的所述接收天線的信道矩陣的集合矩陣來估計出的信號空間所對應的向量作為發送權重的發送端口而設定的重復系數，所述重復系數設定部將所述重復系數設定得比與所述信號空間所對應的所述向量成為正交條件的零空間所對應的重復系數小。
5.根據權利要求3所述的無線裝置，其中， 所述重復系數設定部對所述各發送端口設定重復系數，所述重復系數是針對將使用在過去估計出的對于所述通信對方的所述接收天線的信道矩陣的集合矩陣來估計出的信號空間所對應的向量作為發送權重的發送端口而設定的重復系數，所述重復系數設定部將所述重復系數設定得比與所述信號空間所對應的所述向量成為正交條件的零空間所對應的重復系數小。
6.一種訓練信號發送方法，所述訓練信號發送方法是無線裝置的訓練信號發送方法，所述無線裝置對利用正交頻分復用方式的通信中的多個發送端口與通信對方的接收天線之間的信道信息進行估計，其中，所述訓練信號發送方法具備: 重復系數設定步驟，對所述多個發送端口設定重復系數，所述重復系數表示以多少個發送端口共有用于估計所述信道信息的訓練信號的多個頻道； 訓練信號生成步驟，以滿足由所述重復系數設定步驟設定的所述重復系數的方式對所述各發送端口分配頻道，基于所分配的頻道生成L個(L是正整數)訓練信號； 無線發送步驟，向發送天線輸出由所述訓練信號生成步驟生成的所述訓練信號；信道信息取得步驟，針對分配給所述各發送端口的所述頻道，從所述通信對方取得根據由所述發送天線發送的所述訓練信號估計出的信道信息；以及 信 道信息插值步驟，根據由所述信道信息取得步驟取得的所述信道信息，對所述多個頻道中的分配給所述各發送端口的所述頻道以外的剩余的頻道的信道信息進行插值。
【文檔編號】H04J11/00GK104040922SQ201380005627
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年1月23日 優先權日:2012年1月27日
【發明者】工藤理一, 淺井裕介, 村上友規, 石原浩一, 溝口匡人 申請人:日本電信電話株式會社