无线传送方法、无线发送机以及无线接收机.pdf

本发明提供一种无线传送方法、无线发送机以及无线接收机。无线发送机（1）根据应传送数据流数，对为传送该数据流而形成的发送波束数进行控制；无线接收机（2）在所述发送波束之中，选择接收任意1个以上的发送波束。通过像这样根据传送数据流数变更要形成的发送波束数，从而能够实现多流传送时的基于低波束间相关度的高吞吐量特性和单流时的大指向性增益。

权利要求书一种无线通信方法，该无线通信方法用于在具有多个发送天线的无线发送机和具有多个接收天线的无线接收机之间传送数据流，该无线通信方法包括以下步骤：
由所述无线发送机对每个所述发送天线复用导频信号，以借助固定的加权系数进行波束发送；
由所述无线接收机根据基于所述导频信号和所述加权系数所确定的发送波束的接收电平来确定传送数据流的数量以及确定所述发送波束；
由所述无线接收机将与所述传送数据流的数量和所确定的发送波束有关的信息通知给所述无线发送机；以及
由所述无线发送机基于由所述无线接收机所通知的信息，来控制所述发送波束的数量。
根据权利要求1所述的无线通信方法，该无线通信方法还包括以下步骤：
由所述无线发送机根据所述无线接收机通知的信息形成用于传送所述数据流的发送波束；以及
由所述无线接收机接收从所述无线发送机传送的所述发送波束。
一种无线通信方法，该无线通信方法用于具有多个接收天线的无线接收机，该无线接收机接收从具有多个发送天线的无线发送机所传送的数据流，其中该无线发送机借助固定的加权系数执行波束发送，该无线通信方法包括以下步骤：
根据基于所述加权系数以及针对每个所述发送天线由所述无线发送机进行复用的导频信号所确定的发送波束的接收电平，由所述无线接收机确定传送数据流的数量和所述发送波束；
由所述无线接收机将与所述传送数据流的数量和所确定的发送波束有关的信息通知给所述无线发送机；以及
由所述无线接收机接收由所述无线发送机根据所通知的信息形成的用于传送数据流的发送波束，其中所述发送波束的数量由所述无线发送机基于所通知的信息来控制。
一种包括无线发送机和无线接收机的无线通信系统，该无线通信系统能够通过多输入多输出执行数据传送，该无线通信系统包括：
所述无线发送机，该无线发送机包括：
波束形成器，其借助固定的加权系数形成发送波束；和
复用器，其对每个所述发送天线复用导频信号；以及
所述无线接收机，该无线接收机包括：
确定单元，其根据基于所述导频信号和所述加权系数所确定的发送波束的接收电平来确定传送数据流的数量和所述发送波束；和
发送机，其将与所述传送数据流的数量和所确定的发送波束有关的信息传送至所述无线发送机；以及
所述无线发送机还包括：
控制单元，该控制单元基于由所述发送机传送的信息来控制所述发送波束的数量。
一种无线接收机，该无线接收机能通过多输入多输出从具有多个发送天线的无线发送机接收数据流，其中该无线发送机借助固定的加权系数执行波束发送，该无线接收机包括：
多个接收天线；
确定单元，其用于根据基于所述加权系数以及针对每个所述发送天线由所述无线发送机进行复用的导频信号所确定的发送波束的接收电平，来确定传送数据流的数量和所述发送波束；
通知单元，其用于将与所述传送数据流的数量和所确定的发送波束有关的信息通知给所述无线发送机；以及
接收单元，其用于接收由所述无线发送机根据所通知的信息形成的用于传送数据流的发送波束，其中所述发送波束的数量由所述无线发送机基于所通知的信息来控制。
一种无线通信方法，该无线通信方法用于在具有多个发送天线的无线发送机和具有多个接收天线的无线接收机之间传送数据流，该无线通信方法包括以下步骤：
由所述无线发送机对每个所述发送天线复用导频信号，以借助可变的加权系数进行波束发送；
由所述无线接收机根据基于所述导频信号和与所述加权系数有关的信息所确定的发送波束的接收电平，来确定传送数据流的数量以及确定所述发送波束；
由所述无线接收机将与所述传送数据流的数量和所确定的发送波束有关的信息通知给所述无线发送机；以及
由所述无线发送机基于由所述无线接收机所通知的信息，来控制所述发送波束的数量。
根据权利要求6所述的无线通信方法，该无线通信方法还包括以下步骤：
由所述无线发送机根据所述无线接收机通知的信息形成用于传送所述数据流的发送波束；以及
由所述无线接收机接收从所述无线发送机传送的所述发送波束。
一种无线通信方法，该无线通信方法用于具有多个接收天线的无线接收机，该无线接收机接收从具有多个发送天线的无线发送机所传送的数据流，其中该无线发送机借助可变的加权系数执行波束发送，该无线通信方法包括以下步骤：
根据基于与所述加权系数有关的信息以及针对每个所述发送天线由所述无线发送机进行复用的导频信号所确定的发送波束的接收电平，由所述无线接收机确定传送数据流的数量和所述发送波束；
由所述无线接收机将与所述传送数据流的数量和所确定的发送波束有关的信息通知给所述无线发送机；以及
由所述无线接收机接收由所述无线发送机根据所通知的信息形成的用于传送数据流的发送波束，其中所述发送波束的数量由所述无线发送机基于所通知的信息来控制。
一种包括无线发送机和无线接收机的无线通信系统，该无线通信系统能够通过多输入多输出执行数据传送，该无线通信系统包括：
所述无线发送机，该无线发送机包括：
波束形成器，其借助可变的加权系数形成发送波束；和
复用器，其对每个所述发送天线复用导频信号；以及
所述无线接收机，该无线接收机包括：
确定单元，其根据基于所述导频信号和与所述加权系数有关的信息所确定的发送波束的接收电平，来确定传送数据流的数量和所述发送波束；和
发送机，其将与所述传送数据流的数量和所确定的发送波束有关的信息传送至所述无线发送机；以及
所述无线发送机还包括：
控制单元，该控制单元基于由所述发送机传送的信息来控制所述发送波束的数量。
一种无线接收机，该无线接收机能通过多输入多输出从具有多个发送天线的无线发送机接收数据流，其中该无线发送机借助可变的加权系数执行波束发送，该无线接收机包括：
多个接收天线；
确定单元，其用于根据基于与所述加权系数有关的信息以及针对每个所述发送天线由所述无线发送机进行复用的导频信号所确定的发送波束的接收电平，来确定传送数据流的数量和所述发送波束；
通知单元，其用于将与所述传送数据流的数量和所确定的发送波束有关的信息通知给所述无线发送机；以及
接收单元，其用于接收由所述无线发送机根据所通知的信息形成的用于传送数据流的发送波束，其中所述发送波束的数量由所述无线发送机基于所通知的信息来控制。

说明书无线传送方法、无线发送机以及无线接收机
本申请是申请日为2006年2月2日、申请号为200680052201.X（国际申请号PCT/JP2006/301776）、发明名称为“无线传送方法、无线发送机以及无线接收机”的原案申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及无线传送方法、无线发送机以及无线接收机，特别涉及例如适合在移动电话或无线访问等无线通信系统中使用多个收发天线进行信号传送的多输入多输出的无线传送技术中运用的技术。
背景技术
近年来，作为可有效利用频带来进行大容量（高速）数据通信的技术，正关注于MIMO（Multiple‑Input Multiple‑Output：多输入多输出）。MIMO是指如下技术：在收发双方均使用多个天线，即使用具有多个天线的发送机和具有多个天线的接收机，从发送机的多个天线发送独立的数据流，使用传送路径（信道）估计值，从利用接收机的各接收天线接收到的信号，对在传送路径上混合的多个发送信号（数据流）分别进行分离，从而无需扩展频带，即可提高传送速率。
图8示出现有的MIMO传送系统的结构例。该图8所示的系统相当于后述非专利文献1的Fig.1所示的系统，具备MIMO发送机100和MIMO接收机200来构成，分别关注主要部分如下：MIMO发送机100具备用户选择部101、信道编码/调制器102、波束选择部103、多波束形成器（Multi‑beam former）104、调度器（Scheduler）105、以及多个发送天线106来构成，MIMO接收机200具备多个接收天线201、MIMO/SIMO解调器202、信道解码器203、发送波束测定部204、以及发送波束/流确定部205来构成。
并且，在MIMO发送机100中，用户选择部101在调度器105的控制下，从多个序列的用户数据流之中选择应传送的1个以上的用户数据流，输入到信道编码/调制器102，该信道编码/调制器102在调度器105的控制下，以指定的编码率实施Turbo编码等必要的纠错编码之后，所得到的比特序列被映射到具有指定的调制方式、例如QPSK（Quadrature Phase Shift Keying：四相相移键控）或16QAM（Quadrature Amplitude Modulation：正交调幅）等的信号点的符号（数据信道的信号），进行调制。另外，在该信道编码/调制器102中，除了数据信道的信号以外，还对信道估计中使用的导频信道的信号（导频符号）、传送控制信息的控制信道的信号（控制符号）等进行复用处理。
这样得到的调制数据被输入到波束选择部103，波束选择部103在调度器105的控制下，从利用多波束形成器104形成的多个固定波束（多波束）之中，选择出要传送的流数分的用于传送该调制数据的波束，利用所选择的波束，从发送天线106发送所述调制数据。
例如，假设发送天线106的数量为4个，可通过多波束形成器104形成的固定波束数最大为4波束的情况下，要传送的流数为4个时，选择全部4个波束；为2个时，从4个波束之中选择2个波束；为1个时，从4个波束之中选择1个波束。
另一方面，在MIMO接收机200中，从MIMO发送机100的发送天线106发送来的无线信号被各接收天线201接收，被MIMO/SIMO解调器202进行MIMO解调或SIMO（Single‑Input Multi‑Output：单输入多输出）解调，生成用户数据流。即，在MIMO/SIMO解调器202中，根据由接收到的所述导频符号和导频副本之间的相关度运算求出的信道估计值（信道矩阵），通过使用了信道相关度矩阵的逆矩阵的方法、使用MLD（Maximum Likelihood Detection：最大似然估计）算法的方法等，分离出对每个发送天线106复用的用户数据流，生成解调数据。
得到的解调数据被输入到信道解码器203，在该信道解码器203中实施Turbo解码等纠错解码，从而得到通过数据信道接收到的用户数据流的解码数据。
另外，利用接收天线201接收到的各信号也分别被输入到发送波束测定部204，在发送波束测定部204中根据接收导频符号测定接收质量的指标即CQI值（Channel Quality Indicator：信道质量指示符），在发送波束/流确定部205中根据所得到的CQI值，确定（选择）接收质量最好的1个以上的波束。并且，作为向MIMO发送机100的反馈信息，生成包括确定的波束数、对应的CQI值以及波束ID的信息，发送给MIMO发送机100。
上述反馈信息最终被通知给MIMO发送机100的调度器105，从而调度器105控制用户选择部101、信道编码/调制器102以及波束选择部103，以便以MIMO接收机200（发送波束/流确定部205）确定（选择）的波束数（波束ID）的波束，且按照与报告CQI值对应的编码率、调制方式，如上所述地发送发送用户数据流。
另外，如后述专利文献1也曾公开的那样，在发送侧进行预编码的闭环型的MIMO传送方式中，作为向发送侧的反馈信息，还需要返送在接收侧取得的信道矩阵或接收权重（多波束的加权系数）。
【专利文献1】日本特开2005‑311902号公报
【非专利文献1】3GPP TSG RAN WG1meeting#43（R1‑051438），“Multi‑beam MIMO for EUTRA Downlink”，Fujitsu，2005年11月
为了提高MIMO复用法的传送速率，要求（1）较高的SNR（Signal to Noise Ratio：信噪比）和（2）低天线间相关度（或低波束间相关度）。在不满足该条件的情况下，MIMO复用的吞吐量特性较大地劣化，使用MIMO多样化或指向性波束发送的做法，对系统整体的吞吐量比较有利。
在此，在上述的现有技术中，由于不依赖于发送流数而形成的波束数恒定（例如，固定为可形成的波束数的最大值）（换言之，每1波束的波束宽度（指向性强度）恒定），所以不能通过选择的波束得到MIMO复用的效果，导致吞吐量特性劣化。
例如，通过来自接收侧的所述反馈信息，在发送侧中，若选择出相关度高的波束（例如，相互相邻的波束），则会导致在接收侧，用户数据流分离，解调处理能力劣化。于是，只要大胆地选择相关度低的波束，则能够抑制分离、解调处理能力的劣化，但此时，由于波束的指向性，对于接收侧来说，要比原本应作为接收质量（指向性增益）良好的波束选择的波束的接收质量还差。
在此，如上述专利文献1中所述，若作为所述反馈信息，将接收侧使用的信号矩阵或接收权重反馈给发送侧，则能够调整选择波束间相关度或波束指向性，可减轻所述分离、解调处理能力的劣化或接收质量的劣化，但导致反馈信息量增大，并且，为了进行调整而还需要进行运算处理。
发明内容
本发明是鉴于上述课题而提出的，其目的在于，在MIMO传送中，不增大反馈信息量，基于低波束间相关度的高吞吐量特性和高指向性增益均衡，能够得到良好的接收特性。
为了达到上述目的，本发明的特征在于，使用下述的无线传送方法、无线发送机以及无线接收机。即，
（1）本发明的无线传送方法，该方法可通过多波束来在具有多个发送天线的无线发送机和具有多个接收天线的无线接收机之间传送数据流，该无线传送方法的特征在于，该无线发送机根据应传送的数据流数，对为了传送该数据流而形成的发送波束数进行控制，该无线接收机在所述发送波束中选择接收任意1个以上的发送波束。
（2）在此，该无线发送机优选进行如下控制：所述传送数据流数越少，越增加所述发送波束数。
（3）并且，该无线接收机优选在所述传送数据流数为2个以上的情况下，选择接收相互之间的相关度低的2个以上的所述发送波束。
（4）更优选，该无线接收机选择接收不相邻的发送波束，作为所述相关度低的发送波束。
（5）并且，该无线发送机对每个所述发送天线复用导频信号，借助固定的加权系数，进行波束发送，该无线接收机根据所述导频信号和所述加权系数，测定所述发送波束的电平，根据其电平测定结果，确定应接收的所述传送数据流数和所述发送波束，将与所确定的所述传送数据流数和所述发送波束有关的信息通知给该无线发送机，该无线发送机根据从该无线接收机通知到的信息，控制所述发送波束数。
（6）而且，该无线发送机对每个所述发送波束复用导频信号，借助固定的加权系数，进行波束发送，该无线接收机根据所述导频信号，测定所述发送波束的电平，根据其电平测定结果，确定应接收的所述传送数据流数和所述发送波束，将与所确定的所述传送数据流数和所述发送波束有关的信息通知给该无线发送机，该无线发送机根据从该无线接收机通知到的信息，控制所述发送波束数。
（7）此外，该无线发送机对每个所述发送天线复用导频信号，借助可变的加权系数，发送波束，并且，将与所述加权系数有关的信息和与所述发送波束数有关的信息报告给该无线接收机，该无线接收机根据所述导频信号和从该无线发送机报告来的与所述加权系数有关的信息，测定所述发送波束的电平，根据其电平测定结果和从该无线发送机报告来的与所述发送波束数有关的信息，确定应接收的所述传送数据流数和所述发送波束，将与所确定的所述传送数据流数和所述发送波束有关的信息通知给该无线发送机，该无线发送机根据从该无线接收机通知到的信息，控制所述发送波束数。
（8）另外，本发明的无线发送机，其可通过多波束，在其与具有多个接收天线的无线接收机之间传送数据流，该无线发送机的特征在于，所述无线发送机具备：多个发送天线；以及发送波束数控制单元，其根据应从所述发送天线传送的数据流数，对为传送该数据流而形成的发送波束数进行控制。
（9）在此，该发送波束数控制单元构成为进行如下控制：所述传送数据流数越少，越增加所述发送波束数。
（10）并且，本发送机还具备：第一导频复用单元，其对每个所述发送天线复用导频信号；第一波束形成器，其借助固定的加权系数，进行波束发送；以及第一通知信息接收单元，其接收从该无线接收机通知来的与传送数据流数和发送波束有关的信息，其中，所述与传送数据流数和发送波束有关的信息是根据以如下方法得到的电平测定结果进行确定的：在该无线接收机中，根据所述导频信号和所述加权系数，对所述发送波束进行测定，该发送波束数控制单元根据该第一通知信息接收单元接收到的信息，控制所述发送波束数。
（11）而且，本发送机还具备：第二导频复用单元，其对每个所述发送波束复用导频信号；第一波束形成器，其借助固定的加权系数，进行波束发送；以及第二通知信息接收单元，其接收从该无线接收机通知来的与传送数据流数和发送波束有关的信息，其中，所述与传送数据流数和发送波束有关的信息是根据以如下方法得到的电平测定结果进行确定的：在该无线接收机中，根据所述导频信号，对所述发送波束进行测定，该发送波束数控制单元根据该第二通知信息接收单元接收到的信息，控制所述发送波束数。
（12）此外，本发送机还具备：第一导频复用单元，其对每个所述发送天线复用导频信号；第二波束形成器，其借助可变的加权系数，进行波束发送；报告单元，其将与所述加权系数有关的信息和与所述发送波束数有关的信息报告给该无线接收机；以及第三通知信息接收单元，其接收从该无线接收机通知来的与传送数据流数和发送波束有关的信息，其中，所述与传送数据流数和发送波束有关的信息是根据以如下方法得到的电平测定结果和通过该报告单元报告的与所述发送波束数有关的信息进行确定的，所述方法为：在该无线接收机中，根据所述导频信号和通过该报告单元报告的与所述加权系数有关的信息，对所述发送波束进行测定，该发送波束数控制单元根据该第三通知信息接收单元接收到的信息，控制所述发送波束数。
（13）另外，本发明的无线接收机，该无线接收机可通过多波束，在其与具有多个发送天线的无线发送机之间，传送数据流，该无线接收机的特征在于，所述无线接收机包括：多个接收天线；以及波束选择接收控制单元，其在根据该无线发送机应传送的数据流数，对为传送该数据流而形成的发送波束数进行控制的发送波束中，经由所述接收天线，选择接收任意1个以上的发送波束。
（14）在此，波束选择接收控制单元在所述传送数据流数为2个以上的情况下，选择接收相互之间的相关度低的2个以上的所述发送波束。
（15）并且，该波束选择接收控制单元选择接收不相邻的发送波束，作为所述相关度低的发送波束。
（16）而且，该无线发送机对每个所述发送天线复用导频信号，借助固定的加权系数，发送波束，并且，该波束选择接收控制单元具备：第一电平测定部，其根据所述导频信号和所述加权系数，测定所述发送波束的电平；第一确定部，其根据该第一电平测定部的电平测定结果，确定应接收的所述传送数据流数和所述发送波束；以及第一通知部，其通知与由该第一确定部确定的所述传送数据流数和所述发送波束有关的信息，作为该无线发送机中的所述发送波束数的控制信息。
（17）此外，该无线发送机对每个所述发送波束复用导频信号，借助固定的加权系数，发送波束，并且，该波束选择接收控制单元具备：第二电平测定部，其根据所述导频信号，测定所述发送波束的电平；第二确定部，其根据该第二电平测定部的电平测定结果，确定应接收的所述传送数据流数和所述发送波束；以及第二通知部，其通知与由该第二确定部确定的所述传送数据流数和所述发送波束有关的信息，作为该无线发送机中的所述发送波束数的控制信息。
（18）另外，该无线发送机对每个所述发送天线复用导频信号，借助可变的加权系数，发送波束，并将与所述加权系数有关的信息和与所述发送波束数有关的信息报告给该无线接收机，并且，该波束选择接收控制单元具备：第三电平测定部，其根据所述导频信号和从该无线发送机报告的与所述加权系数有关的信息，测定所述发送波束的电平；第三确定部，其根据该第三电平测定部的电平测定结果和从该无线发送机报告的与所述发送波束数有关的信息，确定应接收的所述传送数据流数和所述发送波束；以及第三通知部，其通知与由该第三确定部确定的所述传送数据流数和所述发送波束有关的信息，作为该无线发送机中的所述发送波束数的控制信息。
发明效果
根据上述本发明，至少能够得到如下任意效果。
（1）由于在发送机中根据应传送的数据流数对要形成的发送波束数（可选择的发送源的波束数）进行控制（变更），所以不增加从接收机到发送机的反馈信息量，也可以得到良好的吞吐量特性（接收特性）。
（2）例如，控制为，传送数据流数越少，越增加发送波束数时，传送数据流数越少，可选择的发送源波束数越多，所以能够得到高指向性增益。
（3）并且，在传送数据流数为2个以上的情况下，只要选择接收相互之间的相关度低的（例如、不相邻的）2个以上的发送波束，就能够避免接收侧的数据流分离性能劣化，能够得到基于低波束间相关度的高吞吐量特性。
附图说明
图1是用于说明本发明的实施方式概要的图。
图2是示出本发明的第一实施方式涉及的MIMO传送系统的结构的框图。
图3是示出关注于图2所示的发送波束ID/流确定部和已知可选择波束存储器的结构的框图。
图4是用于说明图3所示的发送波束ID/流确定部的动作（波束选择方法）的流程图。
图5是为了说明图2所示的MIMO传送系统的动作而示出可选择波束的一例的示意图。
图6是示出本发明的第二实施方式涉及的MIMO传送系统的结构的框图。
图7是示出本发明的第三实施方式涉及的MIMO传送系统的结构的框图。
图8是示出现有的MIMO传送系统的结构的框图。
标记说明
1MIMO发送机；11用户选择部；12信道编码/调制器；13波束选择部；14多波束形成器；15调度器（波束控制部）（发送波束数控制单元，第一、第二、第三通知信息接收单元）；16‑1～16‑n发送天线；17元件导频复用部（第一导频复用单元）；17‑1～17‑n加法器（复用电路）；17a波束导频复用部（第二导频复用单元）；17a‑1～17a‑m加法器（复用电路）；18报告信息附加部（报告单元）；19a权重生成部；19b可选择波束信息生成部；2MIMO接收机；20波束选择接收控制单元；21‑1～21‑M接收天线；22MIMO/SIMO解调器；23解码器（信道解码器）；24发送波束测定部（第一、第二、第三电平测定部）；25已知导频存储器；26已知发送权重存储器；27发送波束ID/流确定部（第一、第二、第三确定部，第一、第二、第三通知部）；271排列/电平比较部；28已知可选择波束存储器；281比较波束ID表；29报告信息提取部；30‑0～30‑9波束
具体实施方式
下面，参照附图，说明本发明的实施方式。
[A]概要说明
首先，使用图1，说明以下要说明的实施方式的概要。该图1中，1表示具备多个（在此为4个）发送天线的MIMO发送机，2表示具备多个接收天线的MIMO接收机，可以在这些MIMO发送机1和MIMO接收机2之间，利用无线进行MIMO传送。另外，MIMO发送机1例如能够作为移动无线通信系统的基站装置适用，MIMO接收机2也能够作为该系统的移动站装置（UE：User Equipment）适用。因此，在下面的说明中，有时将MIMO发送机1表述为基站装置1或基站1，将MIMO接收机2表述为移动站装置2或移动站2。并且，对于详细规格，依照例如所述非专利文献1的表（Table）A1。
并且，在本例中，基站装置1构成为能够变更（控制）根据应发送（传送）的用户数据流（以下，有时简称为“发送流”）的数量形成（波束形成）的波束数，移动站装置2构成为能够从上述波束数的多波束之中选择接收任意1个以上波束。
例如，在基站1中，发送流数较少时，即最小为单流，此时，移动站2从基站1形成的更多的波束之中选择接收例如为接收电平最大的波束。并且，随着发送流数增加，对可选择波束组合加以限制。当发送流数较多时，最大发送与发送天线数量相应份的多流的情况下，选择接收元件发送（也可以解释为可选择波束数仅为1个）的波束。
另外，图1中，基站1中分别示出（1）发送流为4个流的情况、（2）为2个流的情况、（3）为1个流的情况，（1）的情况下，基站1利用各发送天线形成1个波束，利用该波束元件发送4个流，另一方面，移动站2直接接收（不选择波束）以1个波束元件发送来的信号；（2）的情况下，基站1形成4个波束，利用该4个波束发送2个流，另一方面，移动站2从该4个波束之中选择接收例如波束间相关度低的2个波束；（3）的情况下，基站1形成8个波束，利用该8个波束发送1个流，另一方面，移动站2从该8个波束之中选择接收1个波束。
像这样，根据发送流数，变更成为可选择源的波束数、即形成（波束形成）的发送波束数，从而在单流时，能够得到尽可能大的增益，并且，在多流时，进行波束选择，使得波束间相关度低，从而能够得到良好的吞吐量特性、指向性增益。
下面，详细叙述具体例。
[B]第一实施方式的说明
图2是示出本发明的第一实施方式涉及的MIMO传送系统的结构的框图，该图2所示的MIMO传送系统具备MIMO发送机1和MIMO接收机2来构成，关注各自的主要部分如下：MIMO发送机1具备用户选择部11、信道编码/调制器12、波束选择部13、多波束形成器14、调度器（波束控制部）15、多个发送天线16‑1～16‑n（n为2个以上的整数）、以及元件导频复用部17来构成，MIMO接收机2具备1个或多个接收天线21‑1～21‑M（M为1以上的整数，且可以为M＝n）、MIMO/SIMO解调器22、解码器（信道解码器）23、发送波束测定部24、已知导频存储器25、已知发送权重存储器26、发送波束ID/流确定部27、以及已知可选择波束存储器28来构成。另外，下面，MIMO发送机1有时被简称为“发送机1”或“发送侧1”，MIMO接收机2有时被简称为“接收机2”或“接收侧2”。
在此，在MIMO发送机1中，用户选择部11用于在调度器15的控制下，从多个序列的用户数据流之中，选择应传送的1个以上的用户数据流；信道编码/调制器12用于在调度器15的控制下，以指定的编码率实施Turbo编码等必要的纠错编码，将得到的比特序列映射到具有指定调制方式、例如QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）或16QAM（Quadrature Amplitude Modulation）等信号点的符号（数据信道的信号）上，进行调制。
波束选择部13在调度器（波束控制部）15的控制下，更详细地说，依照来自接收侧2的反馈信息（与发送波束ID和发送流有关的信息），在通过多波束形成器14形成的多个波束（多波束）之中，选择用于传送利用信道编码/调制器12实施了编码、调制的发送流（用户数据）的1个或多个波束。另外，发送波束ID（识别信息）根据下述多波束形成器14中使用的发送权重矩阵W，唯一地确定（设定）（以下相同）。
多波束形成器（第一波束形成器）14用于根据预定发送权重矩阵（加权系数）W，形成用于传送所述发送流的多波束。另外，本例中，所述发送权重矩阵W固定。
元件导频复用部（第一导频复用单元）17借助发送天线16‑1～16‑n各自的加法器（复用电路）17‑1～17‑n，对每个发送天线16‑i（i＝1～n），复用正交导频信号（符号）pi，从而对每个发送天线16‑i（元件）发送正交导频信号pi。
波束控制部（调度器；发送波束数控制单元）15通过对上述波束选择部13中的波束选择进行控制，从而根据发送流数，对为传送该发送流而形成的发送波束数进行控制，在本例中，将与由接收侧2的发送波束ID/流确定部27确定（选择）的波束ID和流数有关的信息作为反馈信息接收，根据该反馈信息，控制发送流数和用于传送该发送流的波束（形成的发送波束数）。
另一方面，在接收机2中，接收天线21‑j（j＝1～M）用于接收从发送机1的各发送天线16‑i发送来的波束，MIMO/SIMO解调器22对各接收天线21‑j接收到的信号进行MIMO解调或SIMO解调，根据由对接收信号复用的导频信号pi和导频副本之间的相关度运算求出的信道估计值（信道矩阵），通过使用信道相关度矩阵的逆矩阵的方法或使用MLD算法的方法等，分离出对每个发送天线16‑i复用的用户数据流，生成解调数据。
解码器23采用与发送侧1中的编码方式对应的解码方式，对通过上述MIMO/SIMO解调器22得到的用户数据流进行解码。
已知导频存储器25预先存储所述导频信号pi的副本信号（导频副本），已知发送权重存储器26预先存储发送侧1的发送权重矩阵W的信息，发送波束测定部（第一电平测定部）24根据这些已知导频存储器25中存储的导频副本以及已知发送权重存储器26中存储的发送权重矩阵W的信息，测定来自发送机1的每个波束的电平。
已知可选择波束存储器28预先存储与可选择波束相关的信息，在本实施方式中，例如图3所示，存储将发送流数和候补波束ID对应起来的比较波束ID表281。另外，在图3所示的比较波束ID表281中，发送流数为4的情况下，可选择波束候补（候补波束）为ID＝0的1个波束；在发送流数为2的情况下，候补波束的ID为2、4、6、8（或也可以为1、3、5、7），即，偶数（或奇数）ID的不相邻的4个波束；发送流数为1的情况下，候补波束的ID为1～9的9个波束。
发送波束ID/流确定部（第一确定部）27根据发送波束测定部24的测定结果和已知可选择波束存储器28中存储的信息（比较波束ID表281），确定应作为反馈信息传递给发送机1的、针对发送波束ID（发送波束数）和发送流数的信息（波束选择信息），本例中，例如图3所示，具备排列/电平比较部271，在该排列/电平比较部271中，根据发送波束测定部24测定到的各波束（ID）的测定电平（Level[ID]）、与发送流数（k）对应的阈值（TH[k]）、比较波束ID表281的内容，从发送流数多的一方开始，依次检查可能性，从而确定发送流数和此时的波束ID。另外，图3中，示出最大发送流数为4（即，k＝1～4）时的例。
即，由上述的发送波束测定部24、已知导频存储器25、已知发送权重存储器26、发送波束ID/流确定部27以及已知可选择波束存储器28构成的模块20起到如下的波束选择接收控制单元的作用：从利用发送机1根据发送流数控制了为传送该发送流而形成的发送波束数的发送波束之中，经由接收天线21‑j，选择接收任意1个以上的发送波束。
另外，由发送波束ID/流确定部27确定的信息，作为用于发送机1的波束控制部15进行发送波束控制（形成波束数）的控制信息，通过未图示的接收机2的发送系统，反馈（通知）给发送机1。因此，发送机1（波束控制部15）按照上述控制信息（反馈信息）进行动作，从而将波束选择部13和多波束形成器14控制成，发送流数越少，越增加发送波束数，当发送流数为最大值时，将波束选择部13和多波束形成器14控制成，以波束ID＝0的1个波束进行元件发送。
以下，详细叙述如上所述构成的本实施方式的MIMO传送系统的动作（波束选择方法）。
首先，在发送机1中，作为多波束的发送权重（矩阵）W，使用始终恒定的固定权重，对每个发送天线16‑i复用正交导频信号pi进行发送。即，用户选择部11在调度器15的控制下，从多个序列的用户数据流之中选择应传送的1个以上的用户数据流，输入到信道编码/调制器12；该信道编码/调制器12在调度器15的控制下，以指定的编码率实施Turbo编码等必要的纠错编码之后，将得到的比特序列映射到具有指定调制方式（QPSK或16QAM）等信号点的符号（数据信道的信号）进行调制。
所得到的调制数据输入到波束选择部13，波束选择部13在调度器15的控制下，在通过多波束形成器14形成的多个固定波束（多波束）之中，仅选择与要传送的流数对应的数量份的用于传送该调制数据的波束，所述调制数据借助所选择的波束从发送天线16发送。此时，各发送天线16‑i利用元件导频复用部17的各加法器17‑i对正交导频信号pi进行复用，并发送。
另一方面，在接收机2中，利用各接收天线21‑j接收从上述发送机1利用多波束发送来的信号，分别输入到MIMO/SIMO解调器22和发送波束测定部24。在MIMO/SIMO解调器22中，对来自各接收天线21‑j的接收信号进行MIMO解调或SIMO解调，生成用户数据流。即，根据信道估计值（信号矩阵），分离用户数据流，生成解调数据。
得到的解调数据被解码器23实施Turbo解码等纠错解码，从而得到用户数据流的解码数据。
相对于此，在发送波束测定部24中，根据已知导频存储器25中的导频副本和已知发送权重存储器26中的已知发送权重W的信息（以下，有时表述为发送权重信息W），测定每个波束的电平。
例如，将发送数据矢量表示为X＝［x1,…,xn］，将发送权重信息（矩阵）表示为W＝［W1,…,Wm］（其中，m为发送波束数），将导频矢量表示为P＝［p1,…,pn］，将信道信息（矩阵）表示为H＝［H1,…,Hn］，将接收侧2的接收信号表示为Y时，在接收侧2中接收到Y＝HP＝HWX。
因此，在发送波束测定部24中，使用已知的导频矢量P，求出各元件（发送天线16‑i）的信道信息H，进一步，使用已知的发送权重信息W，求出HW，从而能够求出各发送波束的信道信息，因此，可以根据该信道信息，进行每个波束的电平测定。
而且，所得到的每个波束（ID）的电平测定结果（Level[ID]）被输入到发送波束ID/流确定部27，通过排列/电平比较部271，根据该电平测定结果、与发送流数（k）对应的阈值（TH[k]）、以及比较波束ID表281的内容，从发送流数多的一方开始，依次检查可能性，从而确定发送流数和此时的波束ID。
即，例如图4所示，最大发送流数为4个流（波束ID＝0）的情况下，排列/电平比较部271首先比较波束ID＝0的电平测定结果Level[ID=0]和与发送流数k＝4对应的阈值TH[k=4]，检查是否为Level[ID=0]＞TH[k=4]（发送流数为4个流的可能性）（步骤S1）。其结果，若Level[ID=0]＞TH[k=4]，则排列/电平比较部271确定为发送流数k＝4且波束ID＝0（从步骤S1的Y路径到步骤S2）。
另一方面，为Level[ID=0]≤TH[k=4]的情况下，排列/电平比较部271从电平测定结果Level[ID=1]、Level[ID=2]、Level[ID=3]、Level[ID=4]之中，选择电平较大的2个ID（IDmax1，IDmax2）（从步骤S1的N路径到步骤S3），比较各个电平测定结果Level[ID=IDmax1]、Level[ID=IDmax2]和与发送流数k＝2对应的阈值TH[k=2]，检查电平测定结果Level[ID=IDmax1]、Level[ID=IDmax2]是否均大于阈值TH[k=2]（发送流数为2的可能性）（步骤S4）。
其结果，若电平测定结果Level[ID=IDmax1]、Level[ID=IDmax2]均大于阈值TH[k=2]，则排列/电平比较部271确定为发送流数k＝2且波束ID＝IDmax1、IDmax2（从步骤S4的Y路径到步骤S5）。
另一方面，若电平测定结果Level[ID=IDmax1]、Level[ID=IDmax2]的任意一方或双方为阈值TH[k=2]以下，则排列/电平比较部271从电平测定结果Level[ID=1]～Level[ID9]中，选择最大ID作为IDmax（从步骤S4的N路径到步骤S6），检查电平测定结果Level[IDmax]是否大于与发送流数k＝1对应的阈值TH[1]（发送流数为1的可能性）（步骤S7）。
其结果，若电平测定结果Level[IDmax]大于阈值TH[1]，则排列/电平比较部271确定为发送流数k＝1且波束ID＝IDmax（从步骤S7的Y路径到步骤S8）；若不是这样，则确定为无发送流数k和波束ID的分配（从步骤S7的N路径到步骤S9）。
如上所述，发送波束ID/流确定部27根据进行发送请求的流数，从预先确定的已知的可选择波束之中，选择信道信息的可信度最大的波束ID。
对于具体例，使用图5所示的示意图，进行说明。该图5中示出如下情况：发送机1以发送天线数n＝4、发送流数k＝1～4，进行最大发送波束数为9（波束ID＝1,2,…,9）的多波束发送或元件发送（ID＝0）。
接收机2在发送流数k＝1时，通过上述算法，从全部9波束30‑1～30‑9（波束ID＝1～9）之中，选择接收电平（接收质量）最大的1个波束；当发送流数k＝2时，作为已知的可选择波束，从偶数波束ID（ID＝2,4,6,8）的4个波束30‑2,30‑4,30‑6,30‑8（或者，也可以是奇数波束ID（ID＝1,3,5,7,9）的5个波束30‑1,30‑3,30‑5,30‑7,30‑9）之中，选择接收电平高的2个波束。即，在波束间相关度较低（不相邻）这一限制条件下，进行波束选择。而且，当增加到发送流数k＝4时，接收机2不进行同样限制条件下的波束选择、或极大（最大发送流数的情况）波束选择，而利用元件发送（波束ID＝0）接收1个波束30‑0。
如上所述，当发送流数较少时，从波束方向不同的多个波束之中，选择波束。具体地说，当发送流数k为2个以上（MIMO传送）时，从作为多波束的正交多波束（或与其等效的多波束）之中，选择波束；当发送流数k为最大值时，不进行波束选择，直接接收元件发送的1个波束；当发送流数k为最小值（k＝1）（SIMO传送）时，对作为多波束的正交多波束（或与其等效的波束），将朝向补充该波束间的方向的波束增加到可选择的候补波束，从而从以不会因方向引起增益下降的方式配置的更多的波束之中，选择波束。
而且，如上所述，接收机2（发送波束ID/流确定部27）中确定的发送流数k和波束ID的信息作为反馈信息，通过未图示的接收机2的发送系统，返送到发送机1。即，本例中，发送波束ID/流确定部27兼起到第一通知部的作用，该第一通知部用于将与所确定的发送流数和发送波束有关的信息，作为在发送机1中形成的发送波束数的控制信息进行通知。
在发送侧1中，来自接收侧2的上述反馈信息通过未图示的发送机1的接收系统，通知给波束控制部15，波束控制部15根据该反馈信息，对用户选择部11、信道编码/调制器12、波束选择部13进行控制，选择发送流数和波束，进行发送流的波束控制。
如上所述，根据本实施方式，在发送侧1中，根据发送流数，对接收侧2可选择的候补波束数（形成的发送波束数）进行控制（变更），从而例如在1个流时，能够通过元件发送得到尽可能大的增益；多流时，可选择波束间相关度较低的波束，对发送机1的反馈信息量不会增大，基于低波束间相关度的高吞吐量特性和高指向性增益均衡，能够得到良好的吞吐量特性（接收特性）。
（C）第二实施方式的说明
图6是示出本发明的第二实施方式涉及的MIMO传送系统的结构的框图，该图6所示的MIMO传送系统也具备MIMO发送机1和MIMO接收机2来构成，与利用图2所述的结构相比，其不同之处在于，在MIMO发送机1中，替代元件导频复用部17，在多波束形成器14的前级（波束选择部13的后级）设置波束导频复用部17a，并且，在MIMO接收机2中，在起到波束选择接收控制单元作用的模块20中无需已知发送权重存储器26。另外，对于其他赋予了与已述符号相同符号的构成要素，在没有特别说明的情况下，与已叙述的结构要素一致或相同。并且，在本例中，与第一实施方式相同，多波束形成器14的发送权重信息W＝［W1,…,Wm］固定。
在此，波束导频复用部（第二导频复用单元）17a具备与基于波束选择部13的发送波束数（最大m）的各输出对应的加法器（复用电路）17a‑1～17a‑m，通过这些加法器17a‑1～17a‑m，对多波束中的每个波束，复用正交导频信号p1～pm。
因此，在接收侧2（发送波束测定部25）中，即使不知道发送侧1中的发送权重信息W（即使不具备已述的已知发送权重信息存储器26），也能够根据已知导频存储器25中的已知导频副本，估计各发送波束的信道信息，可以进行与第一实施方式相同的对每个波束的电平测定。即，本例的发送波束测定部25起到第二电平测定部的作用，该第二电平测定部用于根据上述导频信号（副本），测定发送波束的电平。
因此，在本例中，在发送波束ID/流确定部27（排列/电平比较部271）中，采用与图4所述的算法（步骤S1～S9）相同的方式，根据已知可选择波束存储器28（比较波束ID表281）中的信息，进行与发送流数相应的波束选择（确定波束ID和发送流数），将该信息反馈给发送侧1。
即，本例的发送波束ID/流确定部27起到第二确定部的作用，该第二确定部用于根据作为上述第二电平测定部的发送波束测定部25的电平测定结果，确定应接收的发送流数和发送波束，并且发送波束ID/流确定部27还兼起到第二通知部的作用，该第二通知部用于将与确定的发送流数和发送波束有关的信息，作为发送机1的发送波束数的控制信息进行通知。
并且，在该情况下，发送机1的波束控制部15还兼起到第二通知信息接收单元的作用，该第二通知信息接收单元用于接收根据在接收机2中如上所述以导频信号为基础对发送波束测定的电平测定结果确定的、从接收机2通知来的与发送流数和发送波束有关的信息，波束控制部15根据该接收信息进行发送波束数控制。
因而，除了得到与第一实施方式相同的效果和优点之外，本例中，接收侧2无需已知发送权重存储器26，所以可将接收侧2的结构和处理简化。
（D）第三实施方式的说明
图7是示出本发明的第三实施方式涉及的MIMO传送系统的结构的框图，该图7所示的MIMO传送系统也具备MIMO发送机1和MIMO接收机2来构成，与图2所述的构成相比，其不同之处在于，在MIMO发送机1中，在多波束形成器14的后级设置有报告信息附加部18，并且设置有权重生成部19a和可选择波束信息生成部19b，另一方面，在MIMO接收机2中，在起到波束选择接收控制单元作用的模块20中，还设置有报告信息提取部29，同时，无需已知发送权重存储器26和已知可选择波束存储器28（比较波束ID表281）。另外，对于其他赋予了与已述符号相同符号的构成要素，在没有特别说明的情况下，与已叙述的结构要素一致或相同。
在此，在发送机1中，权重生成部19a适应性地生成多波束形成器14中使用的发送权重信息W＝［W1,…,Wm］。即，本例的波束形成器14起到第二波束形成器的作用，该第二波束形成器采用可变发送权重信息W进行波束发送。
可选择波束信息生成部19b生成与可利用接收侧2选择的波束有关的信息（波束选择的限制条件），例如生成与图3所述的比较波束ID表281的内容相当的信息。
即，本例中，可以变更（控制）发送权重信息W、与按照发送权重信息W和发送流数可选择的波束有关的信息（以下称为可选择波束信息）。
报告信息附加部（报告单元）18需要将这些可变信息通知给接收侧2，所以作为向接收侧2的（下行线路的）报告信道等信息，附加（复用）到发送流上。另外，报告信息的更新周期，即权重生成部19a的发送权重信息W的更新周期、可选择波束信息生成部19b的可选择波束信息的更新周期，可根据系统进行设定。
另一方面，在接收机2中，报告信息提取部29用于从利用MIMO/SIMO解调器22解调的信号中提取所述报告信息（发送权重信息W和可选择波束信息），所提取的报告信息之中的发送权重信息W被传递给发送波束测定部24，可选择波束信息被传递给发送波束ID/流确定部27。
因此，本例的发送波束测定部24可根据从发送机1报告并利用报告信息提取部29提取的发送权重信息W和已知导频存储器25的导频副本，估计各波束的信号，而无需已述的已知发送权重存储器26，即可与第一实施方式同样地测定每个波束的电平。即，本例的发送波束测定部24起到第三电平测定部的作用，该第三电平测定部用于根据导频信号和从发送机1报告的发送权重信息W，测定发送波束的电平。
并且，发送波束ID/流确定部27根据由报告信息提取部29提取的可选择波束信息、发送波束测定部24的电平测定结果、与已述的发送流数相应的阈值（TH[k]），采用与图4所述的算法（步骤S1～S9）相同的方式，选择与发送流数相应的波束（确定波束ID和发送流数），将该信息反馈给发送侧1。这意味着，在接收机2中，可以根据报告信息提取部29所提取的信息，构建或更新与已述的比较波束ID表281相当的信息。
即，本例的发送波束ID/流确定部27起到第三确定部的作用，该第三确定部用于根据作为第三电平测定部的发送波束测定部24的电平测定结果和从发送机1报告的可选择波束信息（与发送波束数有关的信息），确定应接收的发送流数和发送波束，并且，发送波束ID/流确定部27还起到第三通知部的作用，该第三通知部用于将与所确定的发送流数和发送波束有关的信息，作为发送机1中的发送波束数的控制信息进行通知。
而且，在发送机1中，从接收机2通知的上述控制信息（反馈信息）被波束控制部15接收，根据该信息，进行发送波束控制。即，本例的波束控制部15兼起到第三通知信息接收单元的作用，该第三通知信息接收单元接收如上所述在接收机2中根据以导频信号和通过报告信息附加部18报告的发送权重信息W为基础对发送波束测定的电平测定结果和通过报告信息附加部18报告的可选择波束信息确定的、从该接收机2通知来的与发送流数和发送波束有关的信息，波束控制部15根据该接收信息，控制发送波束数。
因此，除了得到与第一实施方式相同的效果和优点之外，本例中，能够根据发送机1和接收机2之间的通信环境，适应性地变更发送权重信息W、可选择波束信息，能够实现与该通信环境相应的最佳的波束选择，可实现吞吐量特性的进一步的提高。
另外，在上述例子中，将发送权重信息W和可选择波束信息双方作为可变信息，报告给接收侧2，但可以将任意一方作为可变信息，报告给接收侧2。
并且，本例中，与第二实施方式相同，也可以采用对每个波束复用发送正交导频信号的结构。该情况下，如上所述，接收侧2无需知道发送权重信息W，所以仅将可选择波束信息报告给接收侧2即可。
另外，自不必说，本发明不限于上述的实施方式，可以在不脱离本发明的宗旨的范围内，实施各种变形。
产业上的可利用性
如上所述，根据本发明，通过根据发送流数变更要形成的发送波束数（在接收侧可选择的发送元波束数），从而能够实现以仅用于波束选择的较少的反馈信息进行良好通信的系统，即，实现多流传送时的基于低波束间相关度的高吞吐量特性、单流时的大指向性增益，所以在无线通信技术领域中非常有用。