CN101874365A - 无线通信装置和无线通信方法 - Google Patents

Abstract

根据本发明的无线通信设备(100)具有：发送信道系数计算单元(130-1、……)，用于针对多个天线中的每一个，基于由接收信道系数计算单元(120-1、……)计算的接收信道系数沿频率方向的分布，通过外插来计算发送频带中的发送信道系数；以及发送信道系数校正单元(170-11、……)，用于在比较单元(160-1、……)的比较结果是由绝对值计算单元(140-1、……)计算的发送信道系数的绝对值大于由阈值计算单元(150)基于接收信道系数而计算的阈值时，校正发送信道系数，以使得绝对值与阈值相匹配。

Description

无线通信装置和无线通信方法

相关申请的交叉引用

本申请要求日本专利申请No.2007-308570(于2007年11月29日提交)的优先权，该日本专利申请的全部内容以引用方式并入此处。

技术领域

本发明涉及具有多个天线的无线通信装置，以及对具有多个天线的无线通信装置与配对无线通信装置之间的无线通信进行控制的无线通信方法。

背景技术

作为由具有多个天线的无线通信装置执行的、发送频带中的阵列权重的自适应控制，存在一种方法，基于接收频带中的信道系数沿频率方向的分布，通过利用外插过程(例如，线性外插)来估计发送频带中的信道系数，以计算阵列权重(例如，专利文献1)。更具体地，当如图10所示接收信道系数(绝对值)从点p11改变为点p12时，基于接收信道系数的改变来估计发送信道系数(绝对值)处于图10的点13处。

专利文献1：日本专利No.3644594

发明内容

技术问题

然而，当根据上述传统技术通过外插过程来估计发送信道系数时，由于接收信道系数的波动条件，可能造成所估计的发送信道系数与实际发送信道系数之间存在较大差异。例如，当如图11所示接收信道系数(绝对值)从点p21改变为点p22，基于接收信道系数的改变将发送信道系数(绝对值)估计(计算)为处于图11的点p23，然而实际发送信道系数(绝对值)可能处于图11的点p24，对应于如图所示的点p23和p24之间的差异，这造成了较大的估计误差。

本发明的目的是提供以下技术(无线通信装置和无线通信方法)：在根据接收频带中的接收信道系数来计算发送频带中的发送信道系数时，通过对所计算的发送信道系数的绝对值中被认为出现概率低的发送信道系数的绝对值进行校正，来改进发送频带中的发送信道系数的计算精度。

技术方案

为了达到上述目的，根据本发明的一种具有多个天线的无线通信装置包括：接收信道系数计算单元，用于针对所述多个天线中每一个，计算接收频带中的接收信道系数；发送信道系数计算单元，用于针对所述多个天线中每一个，基于由所述接收信道系数计算单元计算的接收信道系数沿频率方向的分布，通过外插来计算发送频带中的发送信道系数；以及校正单元，当所述发送信道系数的绝对值大于基于所述接收信道系数而计算的阈值时，校正由所述发送信道系数计算单元计算的发送信道系数，以使得所述绝对值与所述阈值相匹配。

根据本发明一个实施例的无线通信装置的特征在于，所述校正单元校正所述发送信道系数的绝对值，同时保持由所述发送信道系数计算单元计算的发送信道系数的相位分量。

根据本发明另一实施例的无线通信装置的特征在于，还包括：外插距离计算单元，基于由所述接收信道系数计算单元计算的接收信道系数、由所述发送信道系数计算单元计算的发送信道系数以及所述阈值，来计算外插距离，并且，所述校正单元基于由所述外插距离计算单元计算的外插距离和由所述接收信道系数计算单元计算的接收信道系数，来校正由所述发送信道系数计算单元计算的发送信道系数。

根据本发明另一实施例的无线通信装置的特征在于，还包括：信道系数存储单元，存储由所述接收信道系数计算单元针对所述多个天线中每一个而计算的在多个时间点处的接收信道系数，并且，所述阈值是基于所述信道系数存储单元中存储的在所述多个时间点处的接收信道系数来计算的。

根据本发明另一实施例的无线通信装置的特征在于，所述阈值是针对所述多个天线中的每一个而计算的，并且，所述校正单元基于所述多个天线中的每一个天线的阈值与所述多个天线中的每一个天线的绝对值之间的比较结果，来校正所述发送信道系数。

根据本发明另一实施例的无线通信装置的特征在于，还包括：发送功率信息获取单元，用于获取配对无线通信装置的发送功率信息；以及接收信道系数校正单元，用于校正由所述接收信道系数计算单元计算的接收信道系数，并且，所述接收信道系数校正单元基于由所述发送功率信息获取单元获取的发送功率信息来校正由所述接收信道系数计算单元计算的接收信道系数。

根据本发明另一实施例的无线通信装置的特征在于，所述无线通信装置用于所述发送频带和所述接收频带互不相同的系统。

为了达到上述目的，根据本发明的一种用于控制具有多个天线的无线通信装置与配对无线通信装置之间的无线通信的无线通信方法，包括：接收信道系数计算步骤，针对所述多个天线中每一个，计算接收频带中的接收信道系数；发送信道系数计算步骤，针对所述多个天线中每一个，基于在所述接收信道系数计算步骤中计算的接收信道系数沿频率方向的分布，通过外插来计算发送频带中的发送信道系数；以及校正步骤，当所述发送信道系数的绝对值大于基于所述接收信道系数而计算的阈值时，校正在所述发送信道系数计算步骤中计算的发送信道系数，以使得所述绝对值与所述阈值相匹配。

有益效果

根据本发明，当发送信道系数的绝对值大于阈值时，校正单元基于由差值计算单元计算的差值，校正由发送信道系数计算单元计算的发送信道系数。因此，对所计算的发送信道系数的绝对值中被认为出现概率低的发送信道系数的绝对值进行校正。从而可以减小发送信道系数的计算误差(估计误差)。相应地，可以提供改进发送频带中的发送信道系数的计算精度的技术(无线通信装置和无线通信方法)。

附图说明

图1是示出了应用本发明的无线通信方法的根据第一实施例的无线通信装置的示意构造的框图；

图2是示出了接收信道系数和发送信道系数沿频率方向的分布的示例的图，用于解释根据第一实施例的发送信道系数的校正操作；

图3是示出了应用本发明的无线通信方法的根据第二实施例的无线通信装置的示意构造的框图；

图4是示出了接收信道系数和发送信道系数在复平面上沿频率方向的分布的示例的图，用于解释根据第二实施例的发送信道系数的校正操作；

图5是示出了应用本发明的无线通信方法的根据第三实施例的无线通信装置的示意构造的框图；

图6是示出了接收信道系数和发送信道系数在复平面上沿频率方向的分布的示例的图，用于解释根据第三实施例的发送信道系数的校正操作；

图7是示出了应用本发明的无线通信方法的根据第四实施例的无线通信装置的示意构造的框图；

图8是示出了应用本发明的无线通信方法的根据第五实施例的无线通信装置的示意构造的框图；

图9是示出了应用本发明的无线通信方法的根据第六实施例的无线通信装置的示意构造的框图；

图10是用于解释通过外插过程来估计发送信道系数的传统技术的图；以及

图11是用于解释通过外插过程来估计发送信道系数的传统技术的较大估计误差的图。

具体实施方式

将参照附图来描述本发明的实施例。

[第一实施例]

图1是示出了应用本发明的无线通信方法的根据第一实施例的无线通信装置的示意构造的框图。根据本实施例的无线通信装置100是具有多个天线(未示出)的无线通信装置(以下还称作基站)。无线通信装置100具有：接收单元110-1和110-2至110-n，用于经由多个天线来接收从配对无线通信装置(未示出，以下还称作终端)发送的无线电信号；接收信道系数计算单元120-1和120-2至120-n，用于基于由接收单元110-1和110-2至110-n接收的信号来计算与配对无线通信装置相关的接收频带中的接收信道系数(相应多个天线的接收频带中的接收信道系数)；发送信道系数计算单元130-1和130-2至130-n，用于基于由接收信道系数计算单元120-1和120-2至120-n计算的接收信道系数沿频率方向的分布，来计算(估计)与配对无线通信装置相关的发送频带中的发送信道系数(相应多个天线的发送频带中的发送信道系数)；绝对值计算单元140-1和140-2至140-n，用于计算由发送信道系数计算单元130-1和130-2至130-n计算的发送信道系数的绝对值；阈值计算单元150，用于基于由接收信道系数计算单元120-1和120-2至120-n计算的接收信道系数来计算阈值；比较单元160-1和160-2至160-n，用于将由绝对值计算单元140-1和140-2至140-n计算的绝对值与由阈值计算单元150计算的阈值进行比较；发送信道系数校正单元170-11和170-12至170-1n，用于校正由发送信道系数计算单元130-1和130-2至130-n计算的发送信道系数；权重计算单元180，用于基于由发送信道系数校正单元170-11和170-12至170-1n校正的发送信道系数来计算权重；以及发送单元190-1和190-2至190-n，用于经由多个天线，基于由发送信道系数校正单元170-11和170-12至170-1n校正的发送信道系数和由加权计算单元180计算的权重，来发送无线电信号。

应当注意，尽管优选地本发明的无线通信装置(基站)和本发明的无线通信方法适用于发送频带和接收频带互不相同的系统(例如FDD系统；频分双工系统)，但本发明的无线通信装置和无线通信系统不限于上述系统，还适用于其他系统。

阈值计算单元150计算由接收信道系数计算单元120-1和120-2至120-n计算的接收信道系数的绝对值中的最大绝对值作为阈值。

当比较单元160-1和160-2至160-n的比较结果是绝对值大于阈值时，发送信道系数校正单元170-11和170-12至170-1n分别校正由发送信道系数计算单元130-1和130-2至130-n计算的发送信道系数，以使得绝对值与阈值相匹配。

接下来，参照图2来描述根据第一实施例的发送信道系数的校正操作。

在例如在城市地区内有多个散射物体的情况下，无线通信装置

(基站)100与配对无线通信装置(终端)之间的信道系数(接收信道系数和发送信道系数)根据瑞利分布而独立地波动。在这种条件下，如果无线通信装置(基站)100与配对无线通信装置之间的距离、来自配对无线通信装置的发送功率或者无线通信装置100周围的散射物体的布置没有较大改变，则发送信道系数的绝对值大于特定值的情况出现的概率非常低。而当通过线性外插等来估计(计算)发送频带中的发送信道系数时，存在“计算出大于特定绝对值的发送信道系数的情况(以下称作情况1)”，尽管发送频带中得到这种发送信道系数的可能性非常低。

上述情况1中对发送信道系数的这种计算(估计)意味着，根据如图2的部分A所示接收频带中的接收信道系数的分布，将发送频带中的发送信道系数估计(计算)为图2的点B。在这种情况下，如果图2的点C是原本应当估计的发送信道系数，则“实际发送信道系数”与“估计(计算)发送信道系数”之间的估计误差对应于点B与点C之间的距离，这是较大估计误差。

作为对策，当估计(计算)出如图2所示的点B的发送信道系数时，发送信道系数校正单元170-11和170-12至170-1n校正由发送信道系数计算单元130-1和130-2至130-n计算的发送信道系数的绝对值，以使得绝对值与由阈值计算单元150计算的阈值相匹配(即，以将绝对值返回至与阈值相对应的图2中的点D)。从而将估计误差最小化至点D与点C之间的距离。

根据第一实施例，可以通过对通过外插(例如，线性外插)而计算(估计)的发送信道系数的绝对值中被认为出现概率低的发送信道系数的绝对值进行校正，来减小发送信道系数的计算误差(估计误差)。由于最小化了发送信道系数的计算误差(估计误差)，因此可以改进发送频带中的发送信道系数的计算精度(估计精度)。因此，可以通过防止由因通信带宽化引起的上行链路和下行链路频率间的显著差异而导致通信质量恶化，来获得良好的通信质量。

[第二实施例]

图3是示出了应用本发明的无线通信方法的根据第二实施例的无线通信装置的示意构造的框图。根据本实施例的无线通信装置100与上述第一实施例的无线通信装置100具有相同构造，只是利用发送信道系数校正单元170-21和170-22至170-2n替代了发送信道系数校正单元170-11和170-12至170-1n。

当比较单元160-1和160-2至160-n的比较结果是绝对值大于阈值时，发送信道系数校正单元170-21和170-22至170-2n基于以下公式(1)来分别校正由发送信道系数计算单元130-1和130-2至130-n计算的发送信道系数。此时，发送信道系数校正单元170-21和170-22至170-2n校正发送信道系数的绝对值，同时保持由发送信道系数计算单元130-1和130-2至130-n计算的发送信道系数的相位分量。

[公式1]

${\hat{H}}_i=H_i\×(A/|H_i\left|\right)---\left(1\right)$

设

校正后的复信道系数；

H_i：校正前的复信道系数；

A：阈值；

||：绝对值运算。

接下来，参照图4来描述根据第二实施例的发送信道系数的校正操作。

上述情况1中对发送信道系数的这种计算(估计)意味着，根据如图4的部分A所示接收频带中的接收信道系数的分布，将发送频带中的发送信道系数估计(计算)为图4的点B。在这种情况下，如果图4的点C是原本应当估计的发送信道系数，则“实际发送信道系数”与“估计(计算)发送信道系数”之间的估计误差对应于点B与点C之间的距离，这是较大估计误差。

作为对策，当作出如图4所示的点B的对发送信道系数的估计(计算)时，发送信道系数校正单元170-21和170-22至170-2n基于“发送信道系数的绝对值与由阈值计算单元150计算的阈值之比”，使用公式(1)，来校正由发送信道系数计算单元130-1和130-2至130-n计算的发送信道系数(即，将其校正为图4中与阈值相对应的点D)，同时保持发送信道系数的相位分量。从而将估计误差最小化至点D与点C之间的距离。

根据第二实施例，考虑到信道上的相位波动，通过对通过外插(例如，线性外插)而计算(估计)的发送信道系数的绝对值中被认为出现概率低的发送信道系数的绝对值进行校正，可以减小发送信道系数的计算误差(估计误差)。由于最小化了发送信道系数的计算误差(估计误差)，因此可以改进发送频带中的发送信道系数的计算精度(估计精度)。因此，可以通过防止由因通信带宽化引起的上行链路和下行链路频率间的显著差异而导致通信质量恶化，来获得良好的通信质量。

[第三实施例]

图5是示出了应用本发明的无线通信方法的根据第三实施例的无线通信装置的示意构造的框图。根据本实施例的无线通信装置100与第一实施例的无线通信装置100具有相同构造，只是还具有外插距离计算单元200-1和200-2至200-n，以及利用发送信道系数校正单元170-31和170-32至170-3n替代了发送信道系数校正单元170-11和170-12至170-1n。

外插距离计算单元200-1和200-2至200-n基于接收信道系数、发送信道系数和阈值来计算外插距离，以满足以下公式(2)。

[公式2]

$|H_i+(L\×\frac{d{H}_i}{\mathrm{df}})|=A---\left(2\right)$

设

L：外插距离；

H_i：接收频带中的复信道系数；

dH_i/df：接收频带中的复信道系数沿频率方向的变化；

||：绝对值运算；

A：阈值。

当比较单元160-1和160-2至160-n的比较结果是绝对值大于阈值时，发送信道系数校正单元170-31和170-32至170-3n基于接收信道系数和外插距离，使用以下公式(3)来校正由发送信道系数计算单元130-1和130-2至130-n计算的发送信道系数，以使得绝对值与阈值相匹配。

[公式3]

${\hat{H}}_i=H_i+(L\×\frac{{\mathrm{dH}}_i}{\mathrm{df}})---\left(3\right)$

设

校正后的复信道系数；

H_i：接收频带中的复信道系数；

L：外插距离计算单元计算的外插距离；

dH_i/df：接收频带中的复信道系数沿频率方向的变化。

接下来，参照图6来描述根据第三实施例的发送信道系数的校正操作。

上述情况1中对发送信道系数的这种计算(估计)意味着，根据如图6的部分A所示接收频带中的接收信道系数的分布，将频带中的发送信道系数估计(计算)为图6的点B。在这种情况下，如果图6的点C是原本应当估计的发送信道系数，则“实际发送信道系数”与“估计(计算)发送信道系数”之间的估计误差对应于点B与点C之间的距离，这是较大估计误差。

作为对策，根据校正发送信道系数的本发明第三实施例，当估计(计算)出如图6的点B的发送信道系数时，发送信道系数校正单元170-31和170-32至170-3n基于外插距离以及接收时的复信道系数的变化，使用公式(3)来校正由发送信道系数计算单元130-1和130-2至130-n计算的发送信道系数(即，将其校正为图6中与阈值相对应的点D)，同时保持发送信道系数的相位分量。从而可以将估计误差最小化至点D与点C之间的距离。

根据第三实施例，通过对通过外插(例如，线性外插)而计算(估计)的发送信道系数的绝对值中被认为出现概率低的发送信道系数的绝对值进行校正，可以减小发送信道系数的计算误差(估计误差)。由于最小化了发送信道系数的计算误差(估计误差)，因此可以改进发送频带中的发送信道系数的计算精度(估计精度)。因此，可以通过防止由因通信带宽化引起的上行链路和下行链路频率间的显著差异而导致通信质量恶化，来获得良好的通信质量。

[第四实施例]

图7是示出了应用本发明的无线通信方法的根据第四实施例的无线通信装置的示意构造的框图。根据本实施例的无线通信装置100与第一实施例的无线通信装置100具有相同构造，只是还具有接收信道系数存储单元210-1和210-2至210-n。

接收信道系数存储单元210-1和210-2至210-n中的每一个存储由接收信道系数计算单元120-1和120-2至120-n中的每一个计算的在多个时间点处的接收信道系数。阈值计算单元150计算接收信道系数存储单元210-1和210-2至210-n中存储的在多个时间点处的接收信道系数的绝对值中的最大绝对值作为阈值。

根据第四实施例，通过对通过外插(例如，线性外插)而计算(估计)的发送信道系数的绝对值中被认为出现概率低的发送信道系数的绝对值进行校正，从而可以减小发送频带中的发送信道系数的计算误差(估计误差)。由于最小化了发送信道系数的计算误差(估计误差)，因此可以改进发送频带中的发送信道系数的计算精度(估计精度)。此外，通过使用在多个时间点处的接收信道系数的绝对值来计算阈值，可以改进阈值的精度。因此，可以通过防止由因通信带宽化引起的上行链路和下行链路频率间的显著差异而导致通信质量恶化，来获得良好的通信质量。

[第五实施例]

图8是示出了应用本发明的无线通信方法的根据第五实施例的无线通信装置的示意构造的框图。根据本实施例的无线通信装置100与上述第四实施例的无线通信装置100具有相同构造，只是利用阈值计算单元150-1和150-2至150-n替代被共同提供给接收信道系数存储单元210-1和210-2至210-n的阈值计算单元150。

阈值计算单元150-1和150-2至150-n中的每一个计算接收信道系数存储单元210-1和210-2至210-n中存储的在多个时间点处的接收信道系数的绝对值中的最大绝对值作为阈值。

根据第五实施例，通过对通过外插(例如，线性外插)而计算(估计)的发送信道系数的绝对值中被认为出现概率低的发送信道系数的绝对值进行校正，从而可以减小发送信道系数的计算误差(估计误差)。由于最小化了发送信道系数的计算误差(估计误差)，因此可以改进发送频带中的发送信道系数的计算精度(估计精度)。此外，由于使用在多个时间点处的接收信道系数的绝对值来计算阈值，因此可以改进阈值的精度。此外，甚至在由于遮蔽等的影响而使得与配对无线通信装置(终端)相关的接收信道系数的分布对于每个天线来说不同的情况下，也可以有效地校正发送信道系数的绝对值。因此，可以通过防止由因通信带宽化引起的上行链路和下行链路频率间的显著差异而导致通信质量恶化，来获得良好的通信质量。

[第六实施例]

图9是示出了应用本发明的无线通信方法的根据第六实施例的无线通信装置的示意构造的框图。根据本实施例的无线通信装置100与上述第五实施例的无线通信装置100具有相同构造，只是还具有发送功率信息获取单元220和接收信道系数校正单元230-1和230-2至230-n。

发送功率信息获取单元220从配对无线通信装置(终端)获取发送功率信息。

接收信道系数校正单元230-1和230-2至230-n基于由发送功率信息获取单元220获取的发送功率信息来校正由接收信道系数计算单元120-1和120-2至120-n计算的接收信道系数。接收信道系数存储单元210-1和210-2至210-n存储由接收信道系数校正单元230-1和230-2至230-n校正的接收信道系数。

根据第六实施例，通过对通过外插(例如，线性外插)而计算(估计)的发送信道系数的绝对值中被认为出现概率低的发送信道系数绝对值进行校正，从而可以减小发送信道系数的计算误差(估计误差)。由于最小化了发送信道系数的计算误差(估计误差)，因此可以改进发送频带中的发送信道系数的计算精度(估计精度)。此外，由于使用在多个时间点处的接收信道系数的绝对值来计算阈值，因此可以改进阈值的精度。此外，甚至在配对无线通信装置(终端)的发送功率在每个时间点处改变或者在频率方向上改变的情况下，也可以校正发送信道系数的绝对值。因此，可以通过防止由因通信带宽化引起的上行链路和下行链路频率间的显著差异而导致通信质量恶化，来获得良好的通信质量。

应当理解，由阈值计算单元150、150-1和150-2至150-n计算的阈值不限于“接收信道系数的绝对值中的最大绝对值”，还可以是预定值与最大绝对值相加的结果或最大绝对值与预定值相减的结果。此外，由发送信道系数计算单元130-1和130-2至130-n在计算发送信道系数时使用的外插不限于“线性外插”，还可以是其他外插方法。

Claims (8)

1.一种具有多个天线的无线通信装置，包括：

接收信道系数计算单元，用于针对所述多个天线中每一个，计算接收频带中的接收信道系数；

发送信道系数计算单元，用于针对所述多个天线中每一个，基于由所述接收信道系数计算单元计算的接收信道系数沿频率方向的分布，通过外插来计算发送频带中的发送信道系数；以及

校正单元，当所述发送信道系数的绝对值大于基于所述接收信道系数而计算的阈值时，校正由所述发送信道系数计算单元计算的发送信道系数，以使得所述绝对值与所述阈值相匹配。

2.根据权利要求1所述的无线通信装置，其中，所述校正单元校正所述发送信道系数的绝对值，同时保持由所述发送信道系数计算单元计算的发送信道系数的相位分量。

3.根据权利要求1所述的无线通信装置，还包括：外插距离计算单元，基于由所述接收信道系数计算单元计算的接收信道系数、由所述发送信道系数计算单元计算的发送信道系数以及所述阈值，来计算外插距离，

其中，所述校正单元基于由所述外插距离计算单元计算的外插距离和由所述接收信道系数计算单元计算的接收信道系数，来校正由所述发送信道系数计算单元计算的发送信道系数。

4.根据权利要求1所述的无线通信装置，还包括：信道系数存储单元，存储由所述接收信道系数计算单元针对所述多个天线中每一个而计算的在多个时间点处的接收信道系数，

其中，所述阈值是基于所述信道系数存储单元中存储的在所述多个时间点处的接收信道系数来计算的。

5.根据权利要求1所述的无线通信装置，其中，所述阈值是针对所述多个天线中的每一个而计算的，并且

所述校正单元基于所述多个天线中的每一个天线的阈值与所述多个天线中的每一个天线的绝对值之间的比较结果，来校正所述发送信道系数。

6.根据权利要求1所述的无线通信装置，还包括：发送功率信息获取单元，用于获取配对无线通信装置的发送功率信息；以及接收信道系数校正单元，用于校正由所述接收信道系数计算单元计算的接收信道系数；

其中，所述接收信道系数校正单元基于由所述发送功率信息获取单元获取的发送功率信息，来校正由所述接收信道系数计算单元计算的接收信道系数。

7.根据权利要求1所述的无线通信装置，其中，所述无线通信装置用于所述发送频带和所述接收频带互不相同的系统。

8.一种用于控制具有多个天线的无线通信装置与配对无线通信装置之间的无线通信的无线通信方法，包括：

接收信道系数计算步骤，针对所述多个天线中每一个，计算接收频带中的接收信道系数；

发送信道系数计算步骤，针对所述多个天线中每一个，基于在所述接收信道系数计算步骤中计算的接收信道系数沿频率方向的分布，通过外插来计算发送频带中的发送信道系数；以及

校正步骤，当所述发送信道系数的绝对值大于基于所述接收信道系数而计算的阈值时，校正在所述发送信道系数计算步骤中计算的发送信道系数，以使得所述绝对值与所述阈值相匹配。

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