信号收发方法以及信号收发系统与流程

1.本发明为关于移动通信/无线通信/光通信等利用电磁波的通信技术，并且为关于使用频率等资源的数据收发及多任务方式等的技术。


背景技术：

2.现有通信系统需要提高频率等资源的利用效率。在现有通信系统中的复用方式，有时分多址(tdma)、频分多址(fdma)或正交频分多址(ofdma)等。ofdma是对多个用户，进行借由设置频率及时间的分割区块亦即资源区块而将ofdm方式(ofdm：正交频分复用)生成的副载波群对应使用者个别的频率选择性衰落的分配，而使多名使用者可同时接入的方式。
3.又，作为关于第五代移动通信等的现有技术，有mimo(multiple input multiple output，多进多出)或波束成形等技术。mimo的技术为在无线通信中，利用传送台的多个天线与接收台的多个天线之间的多条电波传播路径的传播路径特性的差异，进行多笔对多笔的信息传送。波束成形为提高电磁波朝预定方向的指向性的技术，且作为对应的天线技术有相控阵天线等。以往的波束成形为抛物面天线或由硬件控制的多天线，但近年来能够使用mimo并以软件对每个天线组件进行振幅控制及相位控制。
4.例如非专利文献1、2为关于第四代移动通信用mimo系统的基本技术的记载。非专利文献3为关于多天线无线传送技术的记载。非专利文献4为关于波束成形方式的基本技术的记载。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特许第6497472号公报
8.非专利文献
9.非专利文献1：3gpp technical specification；3gpp ts 36.101v8.5.0(2009-03),3rd generation partnership project；technical specification group radio access network；evolved universal terrestrial radio access(e-ultra)；user equipment(ue)radio transmission and reception(release 8),2009年3月。
10.非专利文献2：3gpp technical specification；3gpp ts 36.211v8.5.0(2008-12),3rd generation partnership project；technical specification group radio access network；evolved universal terrestrial radio access(e-ultra)；physical channels and modulation(release 8),2008年12月。
11.非专利文献3：樋口、田冈，“多天线无线传送技术”，ntt docomo technical journal vol.14no.1(2006年4月)。
12.非专利文献4：3gpp technical report；3gpp tr 36.873 v12.7.0(2017-12),3rd generation partnership project；technical specification group radio access network；study on 3d channel model for lte,(2017年12月)。


技术实现要素：

13.发明所欲解决的课题
14.以往的mimo或波束成形等信号收发方法及系统在关于频率等资源的利用效率等还有改善余地。本发明的目的在于，提供一种关于mimo或波束成形等而可实现提高频率等资源的利用效率等的技术。
15.解决课题的技术方案
16.本发明中代表性的实施方式具有以下所示构成。一实施方式的信号收发方法，在持有多个传送天线的传送装置与持有接收天线的接收装置之间收发数据，并具有：生成步骤，所述传送装置或所述接收装置基于所述多个传送天线与所述接收天线之间的多条实际传播路径的特性，以频率特性可近似的程度生成对于所述多条实际传播路径的特性类似的特性，即多条虚拟传播路径的特性；传送步骤，所述传送装置将所述多条虚拟传播路径的特性反映至并列且独立的多笔数据，制作出一笔以上的传送数据，并作为电波而从所述多个传送天线传送；以及接收步骤，所述接收装置基于所述多条虚拟传播路径的特性，从作为电波而以所述接收天线接收的一笔以上接收数据提取所述多笔数据；所述传送装置具有mimo传送功能，所述接收装置持有多个接收天线作为所述接收天线，并具有mimo接收功能；所述生成步骤中，所述传送装置或所述接收装置基于包含所述多个传送天线与所述多个接收天线之间的对角线上的传播路径的多条实际传播路径的特性，生成所述多条虚拟传播路径的特性，所述对角线上的传播路径为在所述多个传送天线与所述多个接收天线之间以一对一相向的传播路径以外的传播路径；所述传送步骤中，所述传送装置将所述多条虚拟传播路径的特性反映至所述多笔数据，制作出并列且独立的多笔传送数据，并使用所述mimo送功能而作为电波从所述多个传送天线传送；所述接收步骤中，所述接收装置使用所述mimo接收功能，从作为电波而以所述多个接收天线接收的信号制作出多笔接收数据，并基于所述多条虚拟传播路径的特性而从所述多笔接收数据提取所述多笔数据。
17.发明效果
18.若根据本发明中代表性的实施方式，关于mimo或波束成形等，则可实现提高频率等资源的利用效率等。
附图说明
19.图1为表示本发明实施方式1的信号收发方法及系统构成的图。
20.图2为表示实施方式1的信号收发方法及系统其主要部分的详细构成例的图。
21.图3为表示在实施方式1中，实际传播路径特性的测量方法的图。
22.图4为表示在实施方式1中，虚拟传播路径特性的生成方法的图。
23.图5为表示在实施方式1中，关于减轻mimo中对角线上传播路径的互相关性的方法的图。
24.图6为表示在实施方式1中，与使用虚拟传播路径特性的扩展相关的互相关性的能力比较的图。
25.图7为表示将mimo系统的构成例作为本发明实施方式2的信号收发方法及系统的图。
26.图8为表示在实施方式2中，频率选择性衰落的模拟例的图。
27.图9为表示在实施方式2中，关于频率选择性衰落的去除效果的图。
28.图10为表示在实施方式2中，用于减轻频率选择性衰落的信号转换的图。
29.图11为表示将波束成形系统的构成例作为本发明实施方式3的信号收发方法及系统的图。
30.图12为表示在实施方式3中的利用例的图。
31.图13为表示在实施方式3中，多个虚拟延迟剖面模型的生成方法的其一的图。
32.图14为表示在实施方式3中，多个虚拟延迟剖面模型的生成方法的其二的图。
33.图15为表示在实施方式3中，多个虚拟延迟剖面模型的生成方法的其三的图。
34.图16为表示在实施方式3中，ofdm的帧及cp的构成的图。
35.图17为表示将波束成形系统的构成例作为本发明实施方式4的信号收发方法及系统的图。
36.图18为表示实施方式4中的利用例的图。
37.图19为表示关于实施方式3、4的变形例的构成的图。
38.图20为表示将虚拟传播路径的fir滤波器的构成例作为补充实施方式的图。
39.图21为表示现有技术例的mimo中的信号收发方法及系统构成的图。
40.图22为表示现有技术例的波束成形中的信号收发方法及系统构成的图。
41.图23为表示现有技术例的mimo中的详细构成例的图。
具体实施方式
42.以下，基于附图来详细说明本发明的实施方式。又，所有附图中相同部分原则上附上相同标记并省略重复说明。
43.[课题等(1)]
[0044]
就课题等来补充说明。作为支持第五代移动通信高速化的主要技术，可举出第三代后半诞生的mimo技术。
[0045]
图21表示有关mimo通信基本功能的构成。图21表示4
×
4mimo的示例。图21的系统具有无线基地台等的传送台x1以及使用者终端等的接收台x2，并利用mimo从传送台x1往接收台x2收发数据。将传送台x1侧的四笔输入数据作为数据d1、d2、d3、d4。四笔输入数据在传送台x1中经mimo调制后，作为四束电波x4而从4
×
4mimo通信用天线，亦即从天线x3的四个天线组件传送至接收台x2。四束电波x4持有特性h11、h22、h33、h44作为四条个别的传播路径的特性x5。四束电波x4在各特性x5的传播路径传递，并到达用户的使用者终端的接收台x2。接收台x2通过4
×
4mimo通信用天线，亦即通过天线x6而对四束电波x4进行mimo接收。将传播路径个别的四笔输出数据作为数据d1b、d2b、d3b、d4b。接收台x2从接收信号将此等四笔数据解析并进行提取。虽然此等数据包含些许噪声成分，但与在传送侧送出的四笔输入数据相等。如此，4
×
4mimo系统可在相同频带上传送四笔数据。亦即，相较于收发天线为一个的siso系统，4
×
4mimo系统可谋求四倍的传送高速化。
[0046]
然而，如图21的下侧所示，本来在四个传送天线到四个接收天线之间存在有4
×
4＝16条传播路径。此16条传播路径的特性相互地有相关性，换言之互相关性高，亦即独立性低。因此，在实际现有的mimo系统中，并未使用对角线上的传播路径。对角线上的传送路径是指对应各数据以一对一相向的传播路径以外的传播路径。例如若以天线a1往天线b1为相
向的传播路径，则天线a1往天线b2等为对角线上的传播路径。
[0047]
另一方面，虽然第五代移动通信中同样使用mimo系统，但在其使用方法中追加了新的功能，此功能被称为波束成形。
[0048]
[课题等(2)]
[0049]
图22表示用于波束成形的mimo系统，换言之为波束成形系统的概要。图22的示例表示4
×
n的mimo系统中根据波束成形功能的通信概要。在此，数目n表示接收侧的接收台数目，且n≧1，本示例中n＝4。图22中用户为多人，并以用户yu1～yu4表示。将各用户持有的使用者终端的接收台以接收台y21～y24表示。作为传送台y1侧的传送数据而具有数据d1～d4。在图22的示例中，表示数据d1传送至用户yu1、数据d2传送至用户yu2、数据d3传送至用户yu3、数据d4传送至用户yu4的情形。
[0050]
在传送台y1中，虽然数据d1的信号会对mimo天线的天线y3中多个天线a1～a4全体进行供电，但此时是对每个天线施以振幅及相位延迟而进行供电。将此被施以振幅及相位延迟、且为用户个别地址的个别供电信号以供电信号y41、y42、y43、y44表示。将基于此供电信号而从各天线传送并到达各用户的接收台的电波以电波y51、y52、y53、y54表示。电波群y50包含此等电波。此时，每个用户的电波成为朝向因每个用户的接收台而异的位置的波束。考虑到往各接收台的波束在其他接收台中的接收电力会变低。因此，即使各接收台共享相同频带，亦可高质量地接收发送到各自的电波。各接收台将以此电波搬送的传送信号进行解码，并提取各个接收信号的数据。将提取的数据以数据d1c、d2c、d3c、d4c表示。如此一来，四名用户的终端可接收个别传送来的数据。
[0051]
然而，在图21的mimo系统中可相对于siso以四倍高速获得数据，相对于此，在图22的波束成形系统中，虽然可传送至四名用户，但是对每个用户控制从四个传送天线发射的电波的振幅及相位以形成1束电波束，故供电至四个传送天线的数据必然为相同的，而成为每个用户仅可接收1倍的数据。因此，第五代移动通信中，波束成形功能中的波束仍为1束，但采用多值调制的高度化手段作为通信高速化手段。相对于第四代为止的多值调制为16qam(qam：直角相位振幅调制)，此为使用64qam或256qam等错误率高的模式。
[0052]
[课题等(3)]
[0053]
图23表示与图21的mimo对应的mimo系统的装置内部或传播路径等的构成。传送台x1为无线基地台等的传送装置，接收台x2为使用者终端等的接收装置。传送台x1的传送天线部x50为传送侧mimo天线部，作为多个传送天线的个别mimo天线，在本示例中具有传送天线x51、x52、x53、x54。接收台x2的接收天线部x60为接收侧mimo天线部，作为多个接收天线的个别mimo天线，在本示例中具有接收天线x61、x62、x63、x64。
[0054]
传送台x1具有传送数据处理部x30、传送侧mimo处理部x40、传送天线部x50及mimo控制部x55等。接收台x2具有接收天线部x60、接收侧mimo处理部x70、错误校正部x80、并列串行转换器x86、编码解码器x88及传播路径特性推定部x89等。又，图21或图23中表示从传送台往接收台的下行链路的收发的情形。上行链路的情形只要考虑交换传送台与接收台的角色即可。
[0055]
在下行链路中，传送台x1利用传送数据处理部x30将传送用的数据x31加以编码。传送数据处理部x30持有编码及多任务器的功能。经编码的数据会分配至下个阶段的传送侧mimo处理部x40。本示例中分配作为四笔资料xd1、xd2、xd3、xd4。来自传送侧mimo处理部
x40的个别mimo处理部x41、x42、x43、x44的传送数据信号，是作为电波而从传送侧mimo天线部x50的各传送天线x51～x54往自由空间传送。
[0056]
在接收台x2的接收侧mimo天线部x60中，以各接收天线x61～x64接收来自各传送天线x51～x54的电波。接着，接收侧mimo处理部x70在个别mimo处理部x71、x72、x73、x74中，分别提取电波信息。例如，个别mimo处理部x71提取基于传播路径的特性h11的来自传送天线x51的电波信息。个别mimo处理部x72提取基于传播路径特性h22的来自传送天线x52的电波信息。个别mimo处理部x73提取基于传播路径特性h33的来自传送天线x53的电波信息。个别mimo处理部x74提取基于传播路径特性h44的来自传送天线x54的电波信息。接收侧mimo处理部x70的各输出作为输出x81、x82、x83、x84而供给至错误校正部x80，更改为更正确的信息。错误校正部x80的输出x85借由并列串行转换器x86而形成原本的时间序列数据x87。时间序列数据x87借由编码解码器x88而形成相当于传送侧数据x31的数据，即接收数据x90。
[0057]
在图23的示例中，表示了作为实际传播路径x100的包含4
×
4mimo中对角线上的传播路径的16条传播路径等。将实际传播路径x100中相向成对的四条传播路径以传播路径p11、p22、p33、p44表示，且对应的特性为特性h11、h22、h33、h44。此等特性可基于接收信号而借由传播路径特性推定部x89掌握。已掌握的传播路径特性供给至接收侧mimo处理部x70及错误校正部x80。借此，此mimo系统对应收发天线对的电波传播路径数目，亦即在本示例中为四条，相对于siso系统可达成四倍传送高速化。
[0058]
[课题等(4)]
[0059]
如图21及图23所示，以往mimo系统是在传送装置与接收装置之间利用在收发天线对相向的传播路径。实际上，如图所示，存在作为对角线的大量传播路径。例如若从传送侧的第一传送天线x51来看，有往第二接收天线x62的传播路径p21、往第三接收天线x63的传播路径p31以及往第四接收天线x64的传播路径p41。又，若从接收侧的第一接收天线x61来看，有来自第二传送天线x52的传播路径p12、来自第三传送天线x53的传播路径p13以及来自第四传送天线x54的传播路径p14。其他传播路径亦同。
[0060]
在以往的mimo系统中不使用此种对角线上的传播路径的理由在于，传播路径间的特性的互相关性高，故个别的传播路径无法独立使用。因此，实施方式1的信号收发方法是以使此种包含对角线上的传播路径的传播路径间的互相关性变低的方式而使用虚拟传播路径特性。例如4
×
4mimo中，如上述般存在16条传播路径，假设个别传播路径的特性间的互相关性相当低的情形时，则变成可将16种的数据同时并列传送。实施方式1中是生成虚拟传播路径特性，而在此种多个对多个的收发天线间包含对角线的传播路径之多条传播路径中实现多重传送。
[0061]
本发明提供一种关于第五代移动通信等在使用mimo或波束成形通信时的崭新信号收发方法。作为本发明的相关技术，有本发明人提出的日本特愿2018-118353号(对应日本特许第6497472号公报)的信号收发方法等。此技术是传送装置基于传播路径特性而生成虚拟传播路径特性，对多笔数据重叠及合成其虚拟传播路径特性，将如此所得的与传送信号对应的电波从天线传送。根据此技术，可利用一个天线解决伴随ofdm系统中的通信高速化而mimo系统的天线数随之增加等课题。
[0062]
本发明为将日本特愿2018-118353号的发明应用于解决关于现有mimo方式中具有
的主要课题，以及第五代移动通信中主要功能的波束成形的课题。本发明是对于受利用环境限定的mimo的限制进行对策。与此同时，本发明可实现与mimo本来的n
×
mmimo的全分支数目n
×
m(n、m为复数，但n≧m)匹敌的通信容量。本发明在维持具有多个天线的mimo系统中多个天线所达成的功能下，解决其功能具有的课题。
[0063]
(实施方式1)
[0064]
使用图1～图6说明有关本发明实施方式1的信号收发方法及系统。实施方式1的信号收发系统为执行实施方式1的信号收发方法的系统的示例。
[0065]
[概要]
[0066]
实施方式1的信号收发方法为在具有mimo传送功能的传送装置与具有mimo接收功能的接收装置之间进行mimo通信的信号收发方法，其中具有mimo传送功能的传送装置持有多个(n)传送天线，且具有mimo接收功能的接收装置持有多个(m，且n≧m)接收天线。此信号收发方法具有：测量步骤，传送装置或接收装置测量多个(n)传送天线与多个(m)接收天线之间的多条(n
×
m)实际传播路径的特性；生成步骤，传送装置或接收装置基于多条(n
×
m)实际传播路径的特性，以频率特性可近似的程度生成类似的特性，即多条(n
×
m)虚拟传播路径的特性；传送步骤，传送装置制作将多条(n
×
m)虚拟传播路径的特性反映至多笔(l)数据的多个(n)传送信号，并作为电波而从多个(n)传送天线传送；以及接收步骤，接收装置基于多条(最大n
×
m)虚拟传播路径的特性，从作为电波而以多个(m)接收天线接收的多个(m)接收信号提取多笔(l)数据。
[0067]
实施方式1的信号收发系统是在传送装置及接收装置的各基频部实现用于使用虚拟传播路径特性进行收发的功能。实施方式1的信号收发方法在测量步骤中，传送装置或接收装置测量收发天线间的传播路径(以下有时记载为实际传播路径)的特性。又，对于此测量，可利用现有的机制，也可省略。实施方式1的信号收发方法在生成步骤中，生成与在测量中取得的实际传播路径的特性类似的多条虚拟传播路径的特性。多条虚拟传播路径的特性持有比多条实际传播路径的特性的互相关性更低的互相关性。实施方式1的信号收发方法在传送步骤中，传送装置在基频部内，对传送对象数据使用多个虚拟传播路径特性，制作出并列且独立的多个传送数据群，从多个传送天线传送。实施方式1的信号收发方法在接收步骤中，接收装置在基频部内使用多条虚拟传播路径的特性，并从以接收天线接收的信号群提取并列且独立的多个数据群。在接收侧使用的多个虚拟传播路径特性信息为与在传送侧使用的虚拟传播路径特性信息是相同的复本。
[0068]
实施方式1的信号收发方法是利用以往的mimo通信系统中未利用的前述收发天线间对角线上的传播路径。此信号收发方法因此生成并使用互相关性低的多个虚拟传播路径特性(对应的模型等)。此信号收发系统中，传送装置在基频部的内部或外部具备进行虚拟传播路径特性的生成及管理等的管理部，并在基频部内具备用于将虚拟传播路径特性反映(例如重叠及合成)至传送对象数据的虚拟传播路径特性装置。此信号收发方法使用这些虚拟传播路径特性，对包含对角线上的传播路径的mimo传播路径补强各传播路径间的互相关性，换言之补强独立性。借此，此信号收发方法是使用mimo的n
×
m传播路径，而实现最大为n
×
m倍的信息传送高速化及提高资源利用效率。
[0069]
[信号收发方法及系统(1)]
[0070]
图1表示实施方式1的信号收发系统的构成，其用于执行实施方式1的信号收发方
法。图1中表示概要，主要部分的详细构成例表示于图2。实施方式1的信号收发系统具有传送台的传送装置1以及接收台的接收装置2，是通过实际传播路径p100从传送装置1往接收装置2进行利用无线的数据收发的系统。
[0071]
传送装置1具备基频部100、传送天线部103、传播路径特性管理部104以及传送数据处理部130等。基频部100中包含虚拟传播路径特性装置101及mimo传送装置102。传送天线部130具有作为多个(n)传送天线的传送天线a1、a2、
……
、an。传播路径特性管理部104包含实际传播路径特性测量部104a以及虚拟传播路径特性生成部104b。
[0072]
接收装置2具备基频部200、接收天线部106、传播路径特性管理部109、编码解码器288等。基频部200中包含mimo接收装置107、虚拟传播路径特性解析提取装置108、错误校正部280及并列串行转换器286。接收天线部106具有作为多个(m)接收天线的接收天线b1、b2、
……
、bm。传播路径特性管理部109包含实际传播路径特性测量部109a以及虚拟传播路径特性生成部109b。天线数n、m为复数，且n≧m。本示例中表示n＝m＝4，亦即4
×
4mimo系统的情形。
[0073]
实际传播路径p100与图23的示例相同，具有4
×
4＝16条的传播路径，且具有分别对应的特性。例如图23的对角线上的传播路径p12表示从第二传送天线a2往第一接收天线b1的传播路径。符号的前侧添标表示接收天线，后侧添标则表示传送天线。例如，特性h12为与传播路径p12对应的实际传播路径特性。
[0074]
在实施方式1的信号收发系统中，传送装置1的实际传播路径特性测量部104a或接收装置2的实际传播路径特性测量部109a是使用现有的srs信号(sounding reference signal，探测参考讯号)等的机制，测量实际传播路径p100的多条(n
×
m)传播路径的特性。例如，传送装置1的实际传播路径特性测量部104a可根据从接收装置2接收的srs信号来测量特性。或者，接收装置2的实际传播路径特性测量部109a可根据从传送装置1接收的srs信号来测量特性，并将测量到的特性的信息传送至传送装置1。又，实际传播路径特性的测量可使用实际传播路径特性测量部104a及实际传播路径特性测量部109a的任一者。又，因方式不同也可省略实际传播路径特性的测量。又，一侧的实际传播路径特性测量部也可借由通信而取得另一侧的实际传播路径特性测量部测量到的特性的信息。传送装置1与接收装置2之间可适当进行此通信。例如，传送装置1可借由通信来取得接收装置2的实际传播路径特性测量部109a测量到的实际传播路径的特性的信息。
[0075]
接着，传送装置1的虚拟传播路径特性生成部104b或接收装置2的虚拟传播路径特性生成部109b基于多条(n
×
m)实际传播路径的特性，以频率特性可近似的程度生成对于这些特性类似的特性，即多条(n
×
m)虚拟传播路径特性。例如，传送装置12的虚拟传播路径特性生成部104b基于利用实际传播路径特性测量部104a测量到的特性，制作出虚拟传播路径特性的基本模型，又，再从基本模型借由预定运算操作来制作其他模型。此等多个模型制作为模型间互相关性低者。传送装置1或接收装置2确认多个模型的互相关性足够低，且至少比多条实际传播路径的互相关性低。对于未满足如此互相关性条件的模型，亦即互相关性高的模型，传送装置1或接收装置2则重新生成其他模型。
[0076]
实施方式1中，虚拟传播路径特性生成部104b预先于储存器的db(data base，数据库)保持所有作为使用候补的多个虚拟传播路径特性(对应的虚拟延迟剖面模型)。虚拟传播路径特性生成部104b基于实际传播路径特性，选择适合于数据传送使用的多个虚拟传播
路径特性(对应的多个模型)。虚拟传播路径特性生成部104b将使用的多个虚拟传播路径特性的信息提供至虚拟传播路径特性装置101并进行设定。虚拟传播路径特性装置101具体而言可利用后述fir滤波器电路等实现，并设定虚拟传播路径特性作为其滤波器电路的参数。
[0077]
又，有关于虚拟传播路径特性的生成，可使用虚拟传播路径特性生成部104a及虚拟传播路径特性生成部109b的任一者。例如传送侧的虚拟传播路径特性生成部104b可生成虚拟传播路径特性的同时，接收侧的虚拟传播路径特性生成部109b也同样地可生成虚拟传播路径特性。或者，传送侧的虚拟传播路径特性生成部104b生成虚拟传播路径特性，并将在数据传送所使用的虚拟传播路径特性的信息描述于传送数据的帧或保护间隔，借此可提供至接收台2。接收侧的虚拟传播路径特性生成部109b参考并使用来自从传送台1接收的信息的特性信息。又，传送装置1或接收装置2可实时进行生成虚拟传播路径特性信息的运算，但借由设为从预先生成并保持于db的某一模型选择的构成，可达成高速化。
[0078]
传送数据处理部130持有关于传送对象数据的编码及多任务器的功能。在传送数据处理部130中，将传送对象数据编码作为多笔数据d1～dl并分配至虚拟传播路径特性装置101。虚拟传播路径特性装置101对传送对象数据的多笔(l)数据反映多个虚拟传播路径特性，制作出多笔(n)传送数据。虚拟传播路径特性装置101在每笔数据重叠虚拟传播路径特性，并合成重叠后的信号。
[0079]
mimo传送装置102对来自虚拟传播路径特性装置101的多笔(n)传送数据施以mimo传送处理，并使其从传送天线部103的多个(n)天线传送。来自多个(n)天线的电波群通过多条(n
×
m)传播路径到达接收天线部106。
[0080]
接收装置2借由接收天线部106的多个(m)天线接收多束电波。mimo接收装置107借由mimo接收处理，从多个(m)天线的接收信号获得多个(m)接收信号。虚拟传播路径特性解析提取装置108对多个(m)接收信号使用与在传送侧使用的特性相同的多个虚拟传播路径特性进行解析，而提取多笔(l)资料。虚拟传播路径特性解析提取装置108的输出的数据e1～el供给至错误校正部280。错误校正部280、并列串行转换器286以及编码解码器288的功能与图23相同。在错误校正部280中，使输出数据借由错误校正处理而修改为更正确的信息。错误校正部280的输出借由并列串行转换器286而形成原本的时间序列数据。此时间序列数据借由编码解码器288而成为与传送侧的数据相当的接收数据。接收装置2的处理器等获得此接收数据。
[0081]
接收侧的虚拟传播路径特性生成部109b与传送侧的虚拟传播路径特性生成部109b同样地基于实际传播路径特性，生成多个虚拟传播路径特性(与传送侧相同的复本)。或者，接收侧的虚拟传播路径特性生成部109b也可从传送装置1取得所使用的多个虚拟传播路径特性的信息。虚拟传播路径特性生成部109b将其等多个虚拟传播路径特性的信息设定于虚拟传播路径特性解析提取装置108。又，在传送装置1的传播路径特性管理部104与接收装置2的传播路径特性管理部109之间，控制通信用的连接是有别于数据收发用的多条传播路径的连接而进行设定，并可使用所述连接，进行实际传播路径特性的测量或与虚拟传播路径特性信息的收发相关的通信。
[0082]
如图1所示，此信号收发系统以亦可利用实际传播路径p100对角线上的传播路径的方式，将虚拟传播路径特性反映至数据，借此实现多任务的传送。借此，可提高n
×
m的mimo收发中的频率利用效率。又，也可为仅在传送装置1及接收装置2的一者具备实际传播
路径特性测量部或虚拟传播路径特性生成部的方式。
[0083]
[信号收发方法及系统(2)]
[0084]
图2表示实施方式1的信号收发方法及系统的详细构成例。又，图2中省略传送台1侧的接收部和接收台2侧的传送部。本示例表示4
×
4mimo系统的情形。本示例中的传送速度提高最大为4
×
4＝42＝16倍。
[0085]
一般在4
×
4mimo系统中，从传送侧一个天线朝向接收侧四个天线的四条传播路径的特性难谓相互独立。尤其，在传送侧天线列与接收侧天线列为正相向的情形时，其等传播路径中的传播延迟时间几乎相等。假设在其等邻近处反射体较少的情形时，反射波传播延迟效果会变低，互相关性接近1。
[0086]
因此，例如在n
×
n的mimo系统中，虽然本来存在n2条传播路径，但却仅使用正相向的天线个数，亦即仅使用n条对应的传播路径进行通信。在n＝4的情形时，传播路径数虽为16条，但实际使用仅四条。在n＝16的情形时，传播路径数虽为256条，但实际使用仅16条。
[0087]
图2的实施方式1的信号收发方法及系统亦使用此等对角线的传播路径。因此，此信号收发系统设置16条虚拟传播路径。图2的虚拟传播路径特性装置101及虚拟传播路径特性解析提取装置108分别包含16条虚拟传播路径。此信号收发系统使用此等虚拟传播路径，并对各实际传播路径的电波(对应的数据信号)乘以用于降低互相关性的补强特性的虚拟传播路径特性。
[0088]
图2中，传送台1为无线基地台等传送装置，接收台2为使用者终端等接收装置。图2中，作为主要构成要件，表示了传送台1内的基频部和接收台2内的基频部的构成，并省略其他现有构成要件的图示。又，在接收台2为使用者终端的情形时，其他构成要件可举例如控制器、内存、储存器、其他通信接口的通信装置、显示装置、输入装置及电池等。
[0089]
传送台1与图1同样地具备虚拟传播路径特性装置101、mimo传送装置102、传送侧mimo天线部的传送天线部103以及传播路径特性管理部104。又，在实施方式1中，传播路径特性管理部104设置于传送台1的基频部内，但作为其他实施方式可设置于基频部外。
[0090]
接收台2具有接收侧mimo天线部的接收天线部106、mimo接收装置107、虚拟传播路径特性解析提取装置108以及传播路径特性管理部109。又，在实施方式1中，传播路径特性管理部109虽设置于接收台2的基频部内，但作为其他实施方式可设置于基频部外。传送台1的传播路径特性管理部104在通信系统整体为fdd(frequency division duplex，频分双工)的情形时，根据传送频率之传播路径的频率传播路径特性，仅可在相对台亦即图1中的接收台2侧进行测量，故获得来自接收台2的传播路径特性管理部109的报告。此时，从传送台1侧遵循通信协议来传送测量所需的srs参考信号。又，通信系统整体为tdd(time division duplex，时分双工)时，以相同频率进行相互通信，故使接收台2侧传送srs参考信号，在传送台1侧进行测量且传播路径特性管理部104进行测量控制及测量结果的管理。图1的传播路径特性管理部104与传播路径特性管理部109之间的双向虚线表示以上过程。又，传播路径特性管理部104或传播路径特性管理部109在所生成的虚拟传播路径特性其相互间的互相关性较高的情形时，废弃较新者并再次生成。
[0091]
传送天线部103具有多个(本示例中n＝四个)的传送侧个别mimo天线，亦即传送天线a1、a2、a3、a4。从传送侧mimo天线部103的各传送天线往自由空间释出电波。接收天线部107具有多个(本示例中m＝四个)的接收侧个别mimo天线，亦即接收天线b1、b2、b3、b4。接收
侧mimo天线部107的各接收天线从自由空间接收电波。
[0092]
传送台1的虚拟传播路径特性装置101从控制用处理器等上位层接受传送数据群d100、d200、d300、d400，作为传送对象的多笔数据。各传送数据群分别是由四笔数据构成。例如传送数据群d100是由四笔数据的数据d1、d2、d3、d4构成。传送数据群为并列且独立的多个数据群。以一个传送数据群的数据数目设为l，则本示例中l＝4。
[0093]
传送侧的虚拟传播路径特性装置101大致分类并包含多个(本示例中配合天线数n而为四个)虚拟传播路径装置部1011、1012、1013、1014。各虚拟传播路径装置部进一步包含多个(本示例中为配合资料数目l而为四条)虚拟传播路径的个别虚拟传播路径。亦即，虚拟传播路径特性装置101合计包含4
×
4＝16条的虚拟传播路径。例如虚拟传播路径装置部1011包含虚拟传播路径pp11、pp12、pp13、pp14。虚拟传播路径装置部1012包含虚拟传播路径pp21、pp22、pp23、pp24。例如虚拟传播路径pp11为对输入的数据d1重叠第一虚拟传播路径特性的电路。虚拟传播路径pp12为对输入的数据d2重叠第二虚拟传播路径特性的电路。虚拟传播路径pp13为对输入的数据d3重叠第三虚拟传播路径特性的电路。虚拟传播路径pp14为对输入的数据d4重叠第四虚拟传播路径特性的电路。例如虚拟传播路径装置部1011将四条虚拟传播路径pp11～pp14的四个输出借由加法等合成并输出。合成后的输出d121供给至个别mimo处理部1021。将来自四个虚拟传播路径装置部的四个输出以输出d121、d122、d123、d124表示。
[0094]
mimo传送装置102含有多个(本示例中配合天线数n为四个)个别mimo处理部，并以个别mimo处理部1021、1022、1023、1024表示。来自虚拟传播路径特性装置101的各输出分别输入至相对应的个别mimo处理部1021、1022、1023、1024，且分别实施mimo处理。在图2中，四个个别mimo处理部的各mimo处理以ψ1～ψ4表示。ψ为函数，且持有变量(ω、a、θ、t)。ω表示角频率，a表示振幅，θ表示相位，t表示时间。
[0095]
将各个在个别mimo处理部经mimo处理后的各信号传送至传送天线部103的对应传送天线，且分别作为电波传送。例如将在个别mimo处理部1021经mimo处理后的信号传送至传送天线a1。由此等传送天线传送的电波会在实际空间传播路径的传播路径p100传播，且以接收台2的接收天线部106的多个(本示例中m＝四个)接收天线接收。多个传送天线与多个接收天线之间的传播路径p100如图标所示，具有包含对角线上的传播路径的多条(n
×
m＝4
×
4＝16)传播路径。各传播路径的特性，以特性h11、h12、h13、h14、h21、h22、h23、h24、h31、h32、h33、h34、h41、h42、h43、h44表示。相向天线对的传播路径(前述传播路径p11、p22、p33、p44)的特性为特性h11、h22、h33、h44，其他特性为对角线上的传播路径的特性。
[0096]
mimo传送装置102的四个个别mimo处理部进行与相向的四条传播路径的特性h11、h22、h33、h44对应的mimo处理。虚拟传播路径特性装置101的16条虚拟传播路径，与实际空间的传播路径p100中从特性h11到特性h44为止的多条(4
×
4＝16)传播路径间的特性对应，并具有用于降低其等传播路径间的互相关性的多个(4
×
4＝16)虚拟传播路径特性。此等多条虚拟传播路径的虚拟传播路径特性，从虚拟传播路径pp11到pp44依序以φ11、φ12、φ13、φ14、φ21、φ22、φ23、φ24、φ31、φ32、φ33、φ34、φ41、φ42、φ43、φ44表示。此等多个虚拟传播路径特性的生成如后述。
[0097]
虚拟传播路径特性装置101的各虚拟传播路径装置部的多个个别虚拟传播路径，是从传播路径特性管理部104获得虚拟延迟剖面模型信息(换言之即虚拟传播路径特性信
息)。传送数据群载于虚拟传播路径特性装置101的四个虚拟传播路径装置部的多条虚拟传播路径具有的传递函数。虚拟传播路径特性装置101的四个输出(对应的传送数据的信号)供给至四个mimo处理部。各输出信号在各mimo处理部被附加mimo功能(换言之成为mimo帧信号)。其后，各信号供电至四个传送天线，并作为电波传送。接收台2的四个接收天线接收此等电波群。
[0098]
接收天线b1通过四个各传播路径的特性h11、h21、h31、h41而接受来自四个传送天线的电波。接收天线b2通过各传播路径的特性h12、h22、h32、h42而接受来自四个传送天线的电波。接收天线b3通过各传播路径的特性h13、h23、h33、h43而接受来自四个传送天线的电波。接收天线b4通过各传播路径的特性h14、h24、h34、h44而接受来自四个传送天线的电波。
[0099]
四个接收天线的接收信号输入至mimo接收装置107中对应的四个mimo接收部。各mimo接收部1071、1072、1073、1074分别进行mimo解析处理，并生成分别的处理输出d171、d172、d173、d174。将四个mimo接收部的各mimo解析处理以接收侧传播路径解析函数ψ1r～ψ4r表示。此接收侧传播路径解析函数ψ1r～ψ4r与传送侧传播路径特性h11～h44以及虚拟传播路径特性φ11～φ44的对应表示于以下式a。
[0100]
式a：
[0101]
ψ1r＝d100d1
×
φ11*h11 d200d1
×
φ12*h12 d300d1
×
φ13*h13 d400d1
×
φ14*h14
[0102]
ψ2r＝d100d2
×
φ21*h21 d200d2
×
φ22*h22 d300d2
×
φ23*h23 d400d2
×
φ24*h24
[0103]
ψ3r＝d100d3
×
φ31*h31 d200d3
×
φ32*h32 d300d3
×
φ33*h33 d400d3
×
φ34*h34
[0104]
ψ4r＝d100d4
×
φ41*h41 d200d4
×
φ42*h42 d300d4
×
φ43*h43 d400d4
×
φ44*h44
[0105]
在上式中，数学式记号
×
表示乘法，数学式记号*表示运算是在频域内进行的情形进行卷积，在时域内进行的情形进行乘法。又，例如数据d100d1对应于图2的传送数据群d100中的数据d1。接收部1071、1072、1073、1074为基于图1中所述的srs参考信号而进行传播路径特性的测量，取得ψ1r、ψ2r、ψ3r、ψ4r的特性数据并进行管理，从而用作为后续实际数据传送期间的信号提取。在上式中，生成srs参考信号时，是将数据群d100d1～d400d4基于通信协议而设为固定值。亦即，在d100d1～d400d4的值为相同的情形时，接收部1071、1072、1073、1074中可测量下式b的传播路径特性。
[0106]
式b：
[0107]
ψ1r-srs＝《φ11*h11,φ12*h12,φ13*h13,φ14*h14》
[0108]
ψ2r-srs＝《φ21*h21,φ22*h22,φ23*h23,φ24*h24》
[0109]
ψ3r-srs＝《φ31*h31,φ32*h32,φ33*h33,φ34*h34》
[0110]
ψ4r-srs＝《φ41*h41,φ42*h42,φ43*h43,φ44*h44》
[0111]
在此，测量srs参考信号时，使传送侧的每一个天线间隔时间运作，故在接收侧可于每个分支测量传播路径特性。因此，在上式中表记作为各个传播路径特性信息的集合。此等16个传播路径特性测量结果被管理为互相关性低者。亦即，在以往的4
×
4mimo中，各个天
线接收到的srs参考信号于下标加上p来表示，则形成下式c。
[0112]
式c：
[0113]
ψ1r-srs-p＝《h11,h12,h13,h14》
[0114]
ψ2r-srs-p＝《h21,h22,h23,h24》
[0115]
ψ3r-srs-p＝《h31,h32,h33,h34》
[0116]
ψ4r-srs-p＝《h41,h42,h43,h44》
[0117]
此等信号虽在互相关性存在问题，但在实施方式1所示的前述式b中，虚拟传播路径特性φ11～φ44分别重叠，故借由虚拟传播路径特性的重叠作用而可降低互相关性。
[0118]
又，此等srs参考信号的控制以及经测量的传播路径特性信息的管理是以图1的传播路径特性管理部104及传播路径特性管理部109进行。此等四个处理输出是输入至虚拟传播路径特性解析提取装置108的四个虚拟传播路径解析区块。四个虚拟传播路径解析区块为虚拟传播路径解析区块1081、1082、1083、1084。各虚拟传播路径解析区块进一步包含四个虚拟传播路径解析提取部。例如虚拟传播路径解析区块1081包含虚拟传播路径解析提取部pr11、pr12、pr13、pr14。虚拟传播路径解析区块1082包含虚拟传播路径解析提取部pr21、pr22、pr23、pr24。
[0119]
例如，虚拟传播路径解析区块1081的四个虚拟传播路径解析提取部对于处理输出d171，分别使用对应的虚拟传播路径特性而进行解析并提取信号。在此接收侧的虚拟传播路径特性解析提取装置108使用的虚拟传播路径特性(对应的虚拟延迟剖面模型)为与在传送侧的虚拟传播路径特性装置101使用的虚拟传播路径特性相同的复本。例如，在虚拟传播路径pp11及虚拟传播路径解析提取部pr11使用相同虚拟传播路径特性φ11。
[0120]
例如，在虚拟传播路径解析提取区块1081中，是在四个虚拟传播路径解析提取部进行补强实际传播路径的特性h11、h21、h31、h41的虚拟延迟剖面模型及互相关运算。在虚拟传播路径解析提取区块1082中，是在四个虚拟传播路径解析提取部进行补强传播路径的特性h12、h22、h32、h42的虚拟延迟剖面模型及互相关运算。在虚拟传播路径解析提取区块1083中，是在四个虚拟传播路径解析提取部进行补强传播路径的特性h13、h23、h33、h43的虚拟延迟剖面模型及互相关运算。在虚拟传播路径解析提取区块1084中，是在四个虚拟传播路径解析提取部进行补强传播路径的特性h14、h24、h34、h44的虚拟延迟剖面模型及互相关运算。借此，虚拟传播路径特性解析提取装置108获得作为输出的4
×
4＝16笔数据。虚拟传播路径特性解析提取装置108获得作为四个接收数据群的接收数据群e100、e200、e300、e400。例如，虚拟传播路径解析提取区块1081提取数据e1～e4，并形成对应的接收数据群e100。此等数据e1～e4相当于传送台1侧的传送数据群d100的数据d1～d4。
[0121]
由数学式说明上述内容。从各分支接收的接收信号之间的传播路径特性借由虚拟传播路径特性的重叠而充分降低互相关性。如此传送的信号群为式a所示者。例如在mimo接收部1071中，使用取得的四种传播路径特性《φ11*h11、φ12*h12、φ13*h13、φ14*h14》进行相关提取，而得下式d的资料群。
[0122]
式d：
[0123]
《d100d1
×
φ11*h11,d200d1
×
φ12*h12,d300d1
×
φ13*h13,d400d1
×
φ14*h14》
[0124]
此数据群成为mimo接收部1071的输出d171，供给至下段的虚拟传播路径解析区块1081。在虚拟传播路径解析区块1081中，四个虚拟传播路径解析提取部pr11、pr12、pr13、
pr14并列接受输出d171。此时，从传送路特性管理部109往上述四个传播路径解析提取部pr11、pr12、pr13、pr14分别提供srs参考信号测量结果的φ11*h11、φ12*h12、φ13*h13、φ14*h14。各虚拟传播路径特性解析提取部进行分别获得的srs参考信号测量结果数据与式d所示数据群的相关提取运算。例如在虚拟传播路径解析提取部pr11中使用srs参考信号测量结果数据φ11*h11，以下式e进行与式d所示的数据群的相关运算。
[0125]
[数学式1]
[0126]
式e：
[0127][0128]
有关式e中的δ，由与来自互相关性低的其他分支h12、h13、h14的信号的互相关运算结果来看，若虚拟传播路径特性良好作用，则δ几乎为零。借由以上方式，以虚拟传播路径解析提取部pr11为例，可提取以对应的分支h11获得的数据d1作为数据e1。
[0129]
[虚拟传播路径特性]
[0130]
图3及图4表示虚拟传播路径特性的虚拟延迟剖面模型的生成方法。图3作为其一而表示实际传播路径特性的测量方法、测量到的无线传播路径特性以及基于据此导出的延迟剖面的虚拟传播路径模型。图4作为其二而表示虚拟传播路径特性的生成方法以及生成的虚拟延迟剖面模型。在实施方式1及后述实施方式2中，作为多条虚拟传播路径的特性，是使用多条实际传播路径的特性的测量结果，将特征部分模型化，并使用施以降低模型间的互相关性的变形的特性。
[0131]
图3的(a)表示从一侧的装置(例如接收台2)传送的srs信号。图表的横轴表示频率(f)[hz]，纵轴表示传送的电波的强度。srs信号为用于测量电波传播路径的频率特性的信号，在使用频带内的振幅及相位皆相同。一条纵线对应于副载波。
[0132]
作为到达接收(a)的srs信号的另一侧的装置(例如传送台1)的电波，图3的(b)表示加上实际传播路径的频率特性的电波。虚线框对应绑束多个副载波的资源区块。
[0133]
在前述图23的示例中，fdd方式(fdd：频分双工)的情形时，下行链路与上行链路的频率相异。因此，例如传送台1在数据传送的前一刻使srs信号从相对侧的接收台2传送。tdd方式(tdd：时分双工)的情形时，下行链路与上行链路的频率相同。因此，例如传送台1基于来自相对侧的接收台2的srs信号来测量实际传播路径特性、或使相对侧传送测量实际电波路径特性的结果作为报告。
[0134]
图3的(c)与(b)的频率特性成对，表示传播路径特性的相位特性。图表的横轴为相位[rad]。纵轴为以0为中心由-π到π为止的范围。
[0135]
接着将图3的(b)及(c)的信息从频域转换为时域(频率—时间转换)，借此获得图3的(d)及(e)的延迟剖面特性。此频率—时间转换可利用逆fft处理来实现(fft：高速傅立叶变换)。(d)表示延迟剖面特性的振幅。图表的横轴为时间(t)。特别表示有直接波d0、第一反射波d1、第二反射波d2、第三反射波d3及第四反射波d4。(e)表示延迟剖面特性的相位。
[0136]
接着将图3的(d)及(e)的延迟剖面中的显着成分取出并简单化者，亦即模型化者，
表示为图4的(f)及(g)的虚拟延迟剖面模型。对图3的(d)及(e)的延迟剖面实施两侧z转换，借此获得图4的(f)及(g)的模型。
[0137]
图4的(f)及(g)的模型借由两侧z转换而在时间轴上持有正负成分。为了将因电波传播，例如因壁面反射而产生的偏振面的反转等在相位轴上正确反映，必须进行此转换，换言之必须进行模型化。在(f)及(g)中，横轴为时间(t)。在(f)中，纵轴为电波的强度。在(g)中，纵轴为相位，且为以0为中心由-π到π为止的范围。在(f)中，作为可见的纵线，表示有直接波a0、第一反射波a1、第二反射波a2、第三反射波a3及第四反射波a4。(g)的图表中，也在与(f)的各波时间位置对应的时间位置可见到相位。
[0138]
[互相关性的减轻方法]
[0139]
对于图23的16条传播路径皆生成虚拟延迟剖面模型。亦即例如使用16个互相关性低的虚拟延迟剖面模型。图5表示mimo中对角线上的传播路径的互相关性减轻方法。图5表示图2的4
×
4mimo系统的与16条电波传播路径对应的虚拟延迟剖面模型。图5的(f1)、(g1)表示第一模型，(f2)、(g2)表示第二模型，(f3)、(g3)表示第三模型，(f4)、(g4)表示第四模型，省略同样的说明但仍具有各模型，(f16)、(g16)表示第16模型。
[0140]
图5的(f1)、(f2)、(f3)、(f4)、(f16)的各图表与图4的(f)同样地横轴为时间，且纵轴为强度。图5的(g1)、(g2)、(g3)、(g4)、(g16)的各图表与图4的(g)同样地横轴为时间，纵轴为相位。此等16个模型对应图2的16条传播路径的各特性的振幅及相位。(g1)及(g1)对应于特性h11的振幅及相位。(f2)及(g2)对应于特性h21。(f3)及(g3)对应于特性h31。(f4)及(g4)对应于特性h41。同样地，(f16)及(g16)对应于特性h44。
[0141]
个别模型中的延迟波状态在时间上些微相异，进一步相位略各有差异。为了降低互相关性，强化延迟波成分为有效的。在此，实施大幅调整时会对频率特性赋予变化，故不佳。延迟剖面特性的频率特性在延迟波间隔视为取样时间的情形时，其延迟波间隔最会造成影响。
[0142]
因此，在图2的构成中，将图5的虚拟延迟剖面模型直接送至虚拟传播路径(虚拟传播路径特性装置101及虚拟传播路径特性解析提取装置108)。借此，利用实际传播路径的延迟剖面特性，可获得降低如大量存在于模型波的时刻周边的旁瓣般的成分影响的作用，而使互相关性变低。
[0143]
[互相关性的能力比较]
[0144]
图6表示与使用上述多个虚拟传播路径特性(对应的虚拟延迟剖面模型)的扩展相关的互相关性的能力比较。图6的图表中，横轴为收发间天线数，纵轴为信道容量c
ave
[bps/hz]。直线600表示现行n
×
n的mimo方式的能力。使用相关率ρ，并表示ρ＝{0、0.5、0.8、0.9}的各情形。直线601表示作为上述扩展的第一方式时的改善效果。第一方式为日本特愿2018-118353号所记载的方式。曲线602表示与实施方式1对应的第二方式时的改善效果。在直线600的mimo方式的情形与直线601的第一方式的情形中，信道容量与收发间天线数成比例增大。另一方面，在曲线602的第二方式的情形，信道容量与收发间天线数的平方成比例增大。如图6所示，作为有关于上述扩展的效果，在实施方式1的方式的情形，理想而言可实现比现行mimo方式更上一阶的高容量。
[0145]
[srs信号的影响]
[0146]
又，在mimo方式中借由前述srs信号进行传播路径特性的测量/推定，故严格来说
会由于所述srs信号的影响而导致降低使用者数据的传送速度。有关于此，比较2
×
2mimo的示例与16
×
16mimo的示例并进行补充说明。传送侧的天线每个都需要srs信号，故2
×
2mimo中需要两次，16
×
16mimo中需要16次的srs时槽(传送srs信号的时槽)。第二方式中，在2
×
2mimo的情况传送速度成为22＝4倍，在16
×
16mimo的情况传送速度成为162＝256倍。一帧的时间设为t，一帧内的srs期间(srs信号的所需期间)设为τ，则个别情形的效率η如下。在2
×
2mimo的情况为η2×2＝4/(t-2τ)。在16
×
16mimo的情况为η
16
×
16
＝256/(t-16τ)。因此，其等的比为η
16
×
16
/η2×2＝256/4
×
(t-2τ)/(t-16τ)≒256/4＝64。因此可知收发间天线数越多则srs期间的影响越低。
[0147]
[效果等(1)]
[0148]
如上述，若根据实施方式1，关于mimo则可实现提高频率等的资源利用效率等。有关在以往mimo系统中未利用的收发天线间对角线上的传播路径，在实施方式1的信号收发系统中，使用基频部的用于生成及反映虚拟传播路径特性的电路，补强mimo传播路径的特性间的独立性。借此，若根据实施方式1，在n
×
m的mimo系统中则可实现最大为n
×
m倍的信息传送高速化。又，需强调的是，在以往mimo中收发的天线数之间有n≧m的限制，但根据利用本发明的虚拟传播路径特性，明确可提供不受此限制的崭新mimo方式。又，若根据实施方式1，即使在难以使用大量收发天线数(例如16
×
16、256
×
256等)而收发天线数较少(例如2
×
2)的情形时，也可借由使用虚拟传播路径的多任务而提高频率利用效率及信息传送速度。
[0149]
(实施方式2)
[0150]
使用图7～图10说明本发明的实施方式2的信号收发方法及系统。以下说明在实施方式2等中与实施方式1相异的构成部分。实施方式2的信号收发方法相当于实施方式1的信号收发方法的变形例。
[0151]
[频带的课题]
[0152]
前述图6所示mimo系统中的传送速度等特性，以频率利用效率等观点来看仍有改善余地。传送信号持有预定宽度的频带。如图3的(b)所示，在实际传播路径传播的宽带信号会因频率选择性衰落而不平坦。在极端的情形下，图2的4
×
4mimo的16条传播路径不论采用任何一者，在通信中都存在不足的频率部分。因此，无法就这样获得利用全频带可得的mimo通信速度的期待值。以数值表示的话，以频带宽度设为20mhz，正交调制设为qpsk，且mimo等级为2
×
2mimo的情形时，若无视频率选择性衰落作用，则传送速度r如下式。
[0153]
r＝bw
×
eff
dsb
×
eff
16qam-spectrum
×nmimo
＝20mhz
×
1/2
×
4bit/sec
·
hz
×
2＝80mbit/sec.
[0154]
在此，bw为带宽，eff
dsb
为两侧ssb调制所致的频率利用效率，eff
16qam-spectrum
为16值qam调制中的传送速度效率，n
mimo
表示n
×
n的mimo中的传送速度倍率。但，如前述，带宽越宽则越会受频率选择性衰落的影响，故难以利用整个上述式的20mhz的带域。实施方式2系解决此课题。
[0155]
[信号收发系统]
[0156]
作为实施方式2的信号收发系统，图7表示mimo系统的构成例。图7为在实施方式1的图2之mimo系统中的2
×
2mimo部分追加实施方式2的特有要件者。传送台1在mimo处理部102与传送天线部103之间追加分集机构110。接收台2的mimo接收装置107的构成与实施方
式1相异，又，在mimo接收装置107与虚拟传播路径特性解析提取装置108之间追加接收侧分集处理部120。
[0157]
传送台1侧的个别mimo处理部1021、1022的两个输出设为输出sa1、sa2。两个输出sa1、sa2进入分集机构110，并供给至生成两个输出sa1、sa2的和(设为和信号sb1)的加法器151以及生成两个输出sa1、sa2的差(设为差信号sb2)的加法器152。和信号sb1从传送天线a1传送，差信号sb2从传送天线a2传送。个别的传送电波经过实际传播路径p100中的2
×
2天线间的四条传播路径p11、p21、p12、p22(对应的特性h11、h21、h12、h22)，而以接收天线部106的接收天线b1、b2接收。
[0158]
在接收天线部106的接收信号c1、c2进入mimo接收装置107，分别大致分类并进入mimo处理部107a、107b。mimo处理部107a含有个别mimo处理部1071a、1071b，mimo处理部107b包含个别mimo处理部1072a、1072b。接收信号c1输入至两个个别mimo处理部1071a、1071b，接收信号c2输入至两个个别mimo处理部1072a、1072b。
[0159]
mimo接收装置107的四个个别mimo处理部中，从传播路径特性管理部109内的接收侧mimo控制部传递分别对应的实际传播路径的特性h11、h12、h21、h22。基于此，各个个别mimo处理部根据分别的特性，从接收电波的信号提取传送侧的和信号sb1及差信号sb2。例如，在第一接收天线b1，送达来自传送天线a1的载于传播路径p11的特性h11的和信号sb1，并送达来自传送天线a2的载于传播路径p12的特性h12的差信号sb2。同样地，在第二接收天线a2，送达来自传送天线a1、a2的载于特性h21的和信号sb1及载于特性h21的差信号sb2。
[0160]
个别mimo处理部1071a可基于特性h11而从接收信号c1提取来自第一传送天线a1的和信号sb1。个别mimo处理部1071b可基于特性h12而从接收信号c1提取来自第二传送天线a2的差信号sb2。个别mimo处理部1072a可基于特性h21而从接收信号c2提取来自第一传送天线a1的和信号sb1。个别mimo处理部1072b可基于特性h22而从接收信号c2提取来自第二传送天线a2的差信号sb2。
[0161]
由以上来看，mimo接收装置107的四个输出d21、d22、d23、d24中，可得到两系统的和信号sb1，并可得到两系统的差信号sb2。但此等两系统的对应信号彼此并不相同。其原因为通过相异传播路径收发，且频率选择性衰落的作用相异。
[0162]
又，作为收发天线及传播路径，图7中仅仅表示2
×
2的部分，其他收发天线及mimo的其他部分可形成相同构成。
[0163]
[频率选择性衰落]
[0164]
图8表示5ghz带15mhz宽度的多路径衰落所致的频率选择性衰落的模拟例。图8的(a)表示模拟使用的延迟剖面。图表的横轴为延迟时间[ns]，纵轴为延迟波相对功率[db]。图8的(b)表示5ghz带中的多路径衰落所致在相异两地点位置的频率选择性衰落的模拟结果。图表的横轴为频率[ghz]，纵轴为相对功率[db]。光谱801为第一地点的情形，光谱802为第二地点的情形。带宽为约15mhz，衰落峰谷的间隔为约2mhz。又，可知强度衰落约在每5mhz显现。图8中，如图7的四条电波传播路径针对每条传播路径绘制频率选择性衰落影响作用的影像，并显示合成通过四系统的传播路径的信号时的频谱影像。
[0165]
[频率选择性衰落的去除效果]
[0166]
图9表示谋求实施方式2的分集化、2
×
2mimo中的频率选择性衰落的去除效果。图9中图表的横轴为频率(f)。在图9中，(s)表示传送侧的频带特性。(a)～(d)表示根据上述四
条传播路径的各特性受到频率选择性衰落的作用的频谱。(a)表示根据传播路径p11的特性h11者，(b)表示根据传播路径p12的特性h12者，(c)表示根据传播路径p21的特性h21者，(d)表示根据传播路径p22的特性h22者。例如若看(a)的谱相，在频域r1、r4、r5、r8中形成峰值，但在频域r2、r3、r6、r7中因衰落而形成谷值。
[0167]
在各传播路径相互独立的情形时，换言之互相关性较低的情形时，如图9所示，频率选择性衰落的作用亦独立，可期待分集效果。亦即，若合成此等(a)～(d)的谱相，则会如图9的(r)所示的谱相一般，可补足相互衰落的频域。
[0168]
在图7中，接收侧分集处理部120从来自mimo接收装置107的四系统的接收输出(输出d21～d24)获得信号d171、d172，其相当于传送侧的虚拟传播路径特性装置101的八条个别虚拟传播路径的加法的输出d121、d122。此等信号d171、d172供给至虚拟传播路径特性解析提取装置108，并进行与实施方式1相同的处理。虚拟传播路径特性解析提取装置108包含虚拟传播路径特性解析提取部1081、1082。例如虚拟传播路径特性解析提取部1081包含四个虚拟传播路径特性解析提取部pr11～pr14。各虚拟传播路径特性解析提取部借由基于各虚拟传播路径特性的解析而提取信号。例如，虚拟传播路径特性解析提取部1081取得四笔资料e1～e4，并使这些数据成为输出(接收数据群)e100。
[0169]
[信号转换]
[0170]
使用图10说明图7的分集机构部110的两个加法器151、152进行的信号转换。图10表示用于减轻mimo系统的频率选择性衰落的信号转换，并表示正交性的两系统的信号合成方法。在此，在x轴上及y轴上考虑正交性的两系统。图10的(a)表示x轴上的向量信号v1及向量信号v2，在x/y平面上从位于π/4旋转位置的(x y、-x-y)/(x-y、-x y)平面观看的情形。图10的(b)同样地表示y轴上的向量信号u1及向量信号u2，从(x y、-x-y)/(x-y、-x y)平面观看的情形。个别的向量信号如下。v1＝v1a v1b、v2＝v2a v2b、u1＝u1a u1b、u2＝u2a u2b。
[0171]
在此，向量信号v1与向量信号u1的加法为v1 u1＝v1a v1b u1a u1b＝2u1a，向量信号v1与向量信号u1的差为v1-u1＝v1a v1b-(u1a u1b)＝2u2a。向量皆在π/4的旋转坐标轴上移动。
[0172]
另一方面，v1a＝u1a、v1b＝u2a、v2a＝u1b、v2b＝u2b，故v1a u2a＝v1、v1a-u2a＝u1。亦即，若在接收台2侧将两个信号相加或相减，则会回到原来的x-y平面的向量信号。接收侧分集处理部120进行如上述复原处理。
[0173]
[效果等(2)]
[0174]
如上述，根据实施方式2，除了实施方式1的效果以外还具有以下效果。对于以往mimo系统的各传播路径本来就存在的频率选择性衰落所致的传送效率降低，在实施方式2的信号收发系统中，使用基频部的用于生成及反映虚拟传播路径特性的电路，而进行信号间的和信号及差信号的生成与传送。在接收台侧设置复原其等信号的电路。借此，若根据实施方式2，则可实现与天线数匹敌的频率选择性衰落的补足效果，进一步有利于传送速度高度化。
[0175]
(实施方式3)
[0176]
使用图11～图16说明本发明实施方式3的信号收发方法及系统。实施方式3及后述实施方式4中说明适用于波束成形的情形。在此等方式中表示在使用波束成形功能进行收发时，可将多条虚拟传播路径的信号依照通信用途别而分配的构成。在本发明的实施方式
3、4中，波束成形时的虚拟传播路径特性可不一定要进行实际传播路径特性的测量而自由生成(在互相关性的必要条件范围内的自由生成)。
[0177]
[概要]
[0178]
实施方式3中表示第五代移动通信的主角的波束成形功能的课题及解决方法。波束成形功能为使用多个天线并控制来自各天线的无线信号的振幅或相位，借此在期望地点(接收点)生成电波束的焦点的功能，但作为输入条件，需要分配相同信号至全部天线。因此，相对于在可个别利用多个天线的mimo动作时能够同时传送多笔数据，波束成形时仅可同时传送单一数据。
[0179]
另一方面，在第五代移动通信中，为了达成通信高速化或确保低延迟性、或确保高信頼度等标准化目标，而需进行通信途径的分离并行化。通信途径的分离并行化主要有称为cu分离的控制信号系统(c：controlsignal/data，控制讯号/数据)与使用者数据系统(u：usersignal/data，使用者讯号/数据)的分离并行化。又，还有传播路径特性的测量所使用的srs信号与使用者数据系统的分离并行化。又，还有在终端的初期连接处理不可缺少的通知信号(bcch：broadcast control channel，广播控制信道)或随机接入信息(rach：random access channel，随机接入信道)，与连接后的通信信号pdsch(physical downlink shared channel，物理下行共享信道)或pdcch(physical downlink control channel，物理下行控制信道)的分离并行化等。
[0180]
但在将多个天线使用作为波束成形功能的情形时，波束的传送路径为单一，故上述第五代移动通信要求的信号的分离并行化并不可行。在实施方式3中表示可解决如此课题的方法。
[0181]
实施方式3的信号收发方法为在持有多个(n)传送天线的传送装置与持有一个以上接收天线的接收装置之间收发数据，传送装置具有包含多个(n)传送天线、波束成形传送电路及波束控制部的波束成形传送功能，接收装置具有包含接收天线及波束成形接收电路的波束成形接收功能，并在传送装置与接收装置之间借由波束成形收发数据。波束成形传送功能为以下功能：基于一笔数据而从多个(n)传送天线传送作为构成波束的电波群。波束控制部的功能包含以下功能：基于多个(n)传送天线与接收天线之间的多条实际传播路径的特性而进行为了使波束的焦点集结于期望的接收点的传播控制。波束成形接收功能为以下功能：从以接收天线接收的波束电波群中接收与传送侧的一笔数据对应的信号群。
[0182]
此信号收发方法具有以下的生成步骤、制作步骤、传送步骤、接收步骤及提取步骤。生成步骤为，传送装置或接收装置生成多个(n)传送天线与接收天线之间的多条虚拟传播路径的特性的步骤。接着，制作步骤为，传送装置将作为种类相异的多个数据群而至少包含第一数据群(例如i笔数据)与第二数据群(例如j笔数据)的并列且独立的多笔(例如i j笔)数据中的各数据，亦即传送对象，借由合成/聚合而从个别载于与多条(i j条)虚拟传播路径的特性中的各特性对应的虚拟传播路径的多个(i j个)输出(调制输出群)，制作出一个传送数据/传送信号的步骤。接着，传送步骤为，传送装置基于一个传送数据/传送信号，借由波束成形传送功能以使焦点集结于期望的接收点的方式，从已控制传播特性的多个(n)传送天线传送构成波束的电波群的步骤。接着，接收步骤为，接收装置从在波束的状态下抵达的电波群，借由包含接收天线的波束成形接收功能接收信号的步骤。接着，提取步骤为，接收装置基于与传送侧对应的多条(i j条)虚拟传播路径的特性的解析，从接收到的信
号提取与包含上述种类相异的多个数据群的并列且独立的多笔(i j笔)数据对应的多笔数据的步骤，所述并列且独立的多笔数据载于多条(i j条)虚拟传播路径的特性。又，上述传送步骤及接收步骤可适用于现行波束成形技术。上述种类相异的多个数据群为协议栈上的相异平面、相异承载、相异通道、相异切片、相异带宽控制服务类别或紧急度相异的通信中的数据群，或是控制/管理系统的信号与应用程序系统信号的数据群。相异带宽控制服务类别可举出gbr(guaranteed bit rate，保证比特速率)、cbr(constant bit rate，固定比特速率)、vbr(variable bit rate，可变比特速率)、abr(avilable bit rate，可用比特速率)或ubr(unspecified bit rate，未定比特速率)的所谓带宽控制或服务类别。
[0183]
[信号收发方法及系统]
[0184]
作为实施方式3的信号收发方法及系统，图11表示波束成形系统的构成。例如，传送台1为无线基地台等的传送装置，接收台2为使用者终端等的接收装置。传送台1在传送侧的基频部(省略图示)内具备多个虚拟传播路径特性装置301、波束成形控制电路302、传送天线部303、一个以上的传播路径特性管理部304以及波束控制部305等。波束成形控制功能是由波束成形控制电路302、传送天线部303及波束控制部305构成。多个虚拟传播路径特性装置301例如具有作为两个虚拟传播路径特性装置的虚拟传播路径特性装置301a及虚拟传播路径特性装置301b。一个以上的传播路径特性管理部304例如具有作为两个传播路径特性管理部的传播路径特性管理部304a及传播路径特性管理部304b。在本示例中虽为在一台传送台1内的传送侧的基频部内具备两个虚拟传播路径特性装置的构成，但不限于此，也可为具备三个以上的虚拟传播路径特性装置及对应的传播路径特性管理部的构成。
[0185]
虚拟传播路径特性装置301a具有将数据da1、da2、
……
、dai供给作为传送对象的数据群(例如第一传送数据群)的多笔(设为i)数据的分配器311a，以及对应其等多笔(设为i)数据的多条(设为i)虚拟传播路径pa1、pa2、
……
、pai。同样地，虚拟传播路径特性装置301b具有将数据db1、db2、
……
、dbj供给作为传送对象的数据群(例如第二传送数据群)的多笔(设为j)数据的分配器311b，以及对应其等多笔(设为j)数据的多条(设为j)虚拟传播路径pb1～pbj。又，i与j可为相同数或相异数。在分配器311a中，从通信路径nw31输入信号/数据d31。在分配器311b中，从通信路径nw32输入信号/数据d32。通信路径nw31、nw32为位于传送台1内的通信路径或网络，作为实现例可举出光纤。又，虽具有至少两条通信路径nw31、nw32，但不限于此，也可将三条以上通信路径连接于虚拟传播路径特性装置301。
[0186]
接收台2在基频部(省略图标)内具备接收天线部306、一个以上的虚拟传播路径特性解析提取装置307以及传播路径特性管理部309。虚拟传播路径特性解析提取装置307例如具有作为两个虚拟传播路径特性解析提取装置的虚拟传播路径特性解析提取装置307a及虚拟传播路径特性解析提取装置307b。又，传播路径特性管理部309具备作为两个传播路径特性管理部的传播路径特性管理部309a及传播路径特性管理部309b。虚拟传播路径特性解析提取装置307a具有与接收天线部306(接收天线b1)连接的多个(i)虚拟传播路径特性解析提取电路(pc1～pci)以及与此等连接的聚合器312a。虚拟传播路径特性解析提取装置307b具有多个(j)虚拟传播路径特性解析提取电路(pd1～pdj)以及与此等连接的聚合器312b。
[0187]
在图示的示例中，作为通过波束成形而用于收发信号/数据的途径/通信线路，大致分类为2条途径/通信线路。一者设为第一通信线路，另一者设为第二通信线路。第一通信
线路为使用通信路径nw31、虚拟传播路径特性装置301a、虚拟传播路径特性解析提取装置307a及通信路径nw33的途径。第二通信线路为使用通信路径nw32、虚拟传播路径特性装置301b、虚拟传播路径特性解析提取装置307b及通信路径nw34的途径。在实施方式3中，因应cu分离等信号分离并行化的用途，而将此等多条(2条)途径用于传送多个种类的数据(第一数据群、第二数据群)。例如，可将第一数据群作为cu分离中的控制平面数据，将第二数据群作为使用者平面数据。
[0188]
传送台1侧中的传送数据(第一数据d31及第二数据d32)是从通信路径nw31及通信路径nw32供给至对应的分配器311a及分配器311b，且分别借由分配而形成并列且独立的多个数据群。例如，从通信路径nw31供给作为第一数据d31的控制平面数据，从通信路径nw32供给作为第二数据d32的使用者平面数据。基于第一数据d31而从分配器311a输出的第一传送数据群da是以多笔(i)数据(数据da1、da2、
……
、dai)构成。基于第二数据d32而从分配器311b输出的第二传送数据群db是以多笔(j)数据(数据db1、db2、
……
、dbj)构成。
[0189]
第一传送数据群da(da1～dai)及第二传送数据群db(db1～dbj)的各数据在分别对应的虚拟传播路径特性装置301a、301b中反映个别的虚拟传播路径特性。第一传送数据群da(da1～dai)的各数据是在与此数据数(i)对应的多条(i)虚拟传播路径pa(pa1～pai)中，载于具有各虚拟传播路径的传递函数。第二传送数据群db(db1～dbj)的各数据是在与此数据数(j)对应的多条(j)虚拟传播路径pb(pb1～pbj)中，载于具有各虚拟传播路径的传递函数。
[0190]
在实施方式3中，多条(例如i j条)虚拟传播路径的特性，是作为此等的互相关性足够低的特性，独立于实际传播路径p300的特性而生成并设定。以多条(i)虚拟传播路径pa设为第一群组，并以多条(j)虚拟传播路径pb设为第二群组。在第一群组的多条(i)虚拟传播路径pa中，从传播路径特性管理部304a设定互相关性低的多个(i)虚拟延迟剖面模型。同样地，在第二群组的多条虚拟传播路径pb中，从传播路径特性管理部304b设定互相关性低的多个(j)虚拟延迟剖面模型。以多条(i)虚拟传播路径pa与多条(j)虚拟传播路径pb组合的多条(i j)虚拟传播路径的整体来看时，亦以使此等的互相关性变低的方式设定多个(i j)虚拟延迟剖面模型。又，也可设为将两个传播路径特性管理部304a、304b统整为一个的构成。
[0191]
将来自虚拟传播路径特性装置301a的多条虚拟传播路径pa的多个(i)输出(输出信号)oa、以及来自虚拟传播路径特性装置301b的多条(j)虚拟传播路径pb的多个(j)输出(输出信号)ob组合的多个(i j)输出，合成为一个输出(输出信号)d301。此合成例如可借由加法或调制等数字处理来实现。换言之，输出信号d301为cu分离等中的多个种类(例如二种类)的数据(例如第一数据群与第二数据群)重叠的信号。接着，输出信号d301供给至波束成形控制电路302内的多个(n)波束成形电路(电路3031～303n)的各个。波束成形控制电路303包含与传送天线部303的多个(n)传送天线对应的作为多个(n)波束成形电路的电路3021、3022、
……
、302n。
[0192]
波束成形控制电路302基于来自波束控制部305的控制，对于一个输出信号d301，针对传送天线部303的每一个天线组件进行振幅相位调整等控制，并将控制后的各信号供给至对应的各天线组件(天线a1～an)。将在各波束成形电路的振幅相位调整等的控制处理以函数ψ1～ψn表示。波束控制部305为具有以下功能的部分：基于多个传送天线与接收天
线之间的实际传播路径p300的特性，在波束成形中以焦点集结于期望的接收点的方式控制传播特性。传送台1或接收台2的至少一者测量实际传播路径p300的特性。波束控制部305通过无线线路313取得实际传播路径p300的特性的测量信息(包含频率及相位的特性的信息)，基于此测量信息，进行用于控制波束成形的用以将实际传播路径p300的频率特性平坦化并对焦的运算处理(现行技术的预编码)。波束控制部305基于其运算结果设定及控制波束成形控制电路302的各电路。波束成形控制电路302依循其控制，对于输入的数据信号d301进行振幅及相位的控制。
[0193]
传送天线部303具有天线a1、a2、a3、
……
、an，作为与波束成形功能对应的多条(n)传送天线(对应的天线组件)。实际传播路径p300包含传送侧的多个(n)天线与接收侧的一个以上天线之间的多条传播路径p51、p52、
……
、p5n。各传播路径的特性设为特性h51、h52、
……
、h5n。与各传播路径对应的电波设为电波21、22、23、24、
……
、2n，并将其等电波设为电波群20。波束成形控制的结果，来自传送天线部303的电波群20形成预定波束，主波束到达接收台2的接收天线部306的天线b1，并集结于作为接收点的焦点。
[0194]
接收天线部306具有至少一个天线b1，也可为多个天线。一个天线b1接收来自多个(n)天线的电波群20。天线b1接收的接收信号d302进入多个虚拟传播路径特性解析提取装置307(307a、307b)。多个虚拟传播路径特性解析提取装置307例如具有作为两个虚拟传播路径特性解析提取装置的虚拟传播路径特性解析提取装置307a及虚拟传播路径特性解析提取装置307b。虚拟传播路径特性解析提取装置307a作为与第一通信线路的数据数目(i)对应的多个(i)虚拟传播路径特性解析提取部(提取电路)pc而具有提取电路pc1、pc2、
……
、pci，并具有聚合器312a。虚拟传播路径特性解析提取装置307b作为与第二通信线路的数据数目(j)对应的多个(j)虚拟传播路径特性解析提取部(提取电路)pd而具有提取电路pd1、pd2、
……
、pdj，并具有聚合器312b。提取电路pc、pd的数目(i、j)是与传送侧的数据群及虚拟传播路径特性装置301的虚拟传播路径(对应的模型)的数目(i、j)对应。
[0195]
在虚拟传播路径特性解析提取装置307a的多个(i)提取电路pc中，从传播路径特性管理部309a设定互相关性低的多个(i)虚拟延迟剖面模型。此等多个(i)虚拟延迟剖面模型是与在传送侧的虚拟传播路径特性装置301a使用的多个(i)虚拟传播路径特性(对应的模型)相同的复本。同样地，在虚拟传播路径特性解析提取装置307b的多个(j)提取电路pd中，从传播路径特性管理部309b设定互相关性低的多个(j)虚拟延迟剖面模型。此等多个(j)虚拟延迟剖面模型是与在传送侧的虚拟传播路径特性装置301b使用的多个(j)虚拟传播路径特性(对应的模型)相同的复本。以虚拟传播路径特性解析提取装置307a、307b的组合的整体来看时，亦以使互相关性变低的方式设定多个(i j)虚拟延迟剖面模型。又，也可将两个传播路径特性管理部309a、309b统整为一个。
[0196]
虚拟传播路径特性解析提取装置307a、307b的各提取电路对于接收信号d302进行与每个提取电路的虚拟延迟剖面模型的互相关运算。借此，各提取电路提取载于对应的虚拟传播路径的数据。例如，提取电路pc1对于接收信号d302，使用多个(i)模型中的第一模型进行解析及提取处理，借此提取数据ea1。同样地，从提取电路pc2、
……
、pci提取数据ea2、
……
、eai。将从虚拟传播路径特性解析提取装置307a的多个提取电路pc(pc1～pci)提取的数据群设为第一接收数据群ea(ea1～eai)。第一接收数据群ea是持有与第一传送数据群da(da1～dai)对应的内容的数据群。同样地，将从虚拟传播路径特性解析提取装置307b
的多个(j)提取电路pd(pd1～pdj)提取的数据群设为第二接收数据群eb(eb1～ebj)。第二接收数据群eb是持有与第二传送数据群db(db1～dbj)对应的内容的数据群。来自虚拟传播路径特性解析提取装置307a的多个(i)提取电路pc的第一接收数据群ea(ea1～eai)，借由聚合器312a聚合为一笔接收数据d33，并与通信路径nw33连接、输出。来自虚拟传播路径特性解析提取装置307b的多个(j)提取电路pd的第二接收数据群eb(eb1～ebj)，借由聚合器312b聚合为一笔接收数据d34，并与通信路径nw34连接、输出。
[0197]
例如将实施方式3使用作为cu分离的情形时，可使用如下的通信路径。例如将上述通信路径nw31及通信路径nw33使用作为使用者数据通信线路，在终端的接收台2中，将通信路径nw33端接至使用者平面受端部，例如将随附于8k高画质影像提供服务的语音用使用者平面承载(dedicated bearer，专用承载)及映像用使用者平面承载连接至8k高画质影像解码器，而向使用者提供8k高画质影像服务。又，将通信路径nw32及通信路径nw34使用作为控制信号通信线路，在接收台2中，进行将通信路径nw34于控制平面用承载，例如预设承载(default bearer)与保证比特速率(gbr：guaranteed bit rate)控制等控制平面的端接至控制平面受端部，而进行终端的通信控制。
[0198]
传送台1侧的传播路径特性管理部304(304a、304b)借由srs信号而通过无线线路313获得接收台2侧的多个传播路径特性管理部309(309a、309b)所得的实际传播路径p300的特性的测量信息(频率特性或延迟剖面信息)。无线线路313虽为通过实际传播路径p300而将信号从接收台2(例如使用者终端)侧传送至传送台1(例如基地台)的通信线路，但在图11中，为了说明实施方式3的特征而讨论从传送台1往接收台2的下行链路的通信，因此表示为与其通信的实际传播路径p300特意分开的通信途径。对应于实施方式1(图1)所说明的在传播路径特性管理部104、109间的控制用通信路径，无线线路313是使用于有关上述实际特性测量信息的交换，或使用于关于虚拟传播路径特性装置301及虚拟传播路径特性解析提取装置307分别设定哪一个模型的交换。在实施方式3中，传播路径特性管理部304是将独立于实际传播路径p300的特性(测量值)而生成的模型，使用于虚拟传播路径特性装置301等虚拟传播路径的设定。
[0199]
波束成形控制电路302借由来自接收台2的导频信号或srs信号而指定接收台2的位置。波束成形控制电路302基于来自波束控制部305的控制，对于多个(n)波束成形电路(电路3021～302n)以使主波束在接收台2集结焦点的方式，赋予振幅及相位的控制信息。传播路径特性管理部304(304a、304b)将借由后述虚拟传播路径模型生成方法得到的多个模型(虚拟延迟剖面模型)储存于储存器的db。例如，虚拟传播路径特性装置301a参考传播路径特性管理部304a的db的模型而设定于各虚拟传播路径(pa1～pai)。又，传播路径特性管理部304a的db的模型与传播路径特性管理部304b的db的模型以不重复相同模型且组合此等的多个模型不具有高互相关性的方式进行管理。
[0200]
如上述，在传送台1的虚拟传播路径特性装置301(301a、301b)中，使用互相关性低的多条(i、j)虚拟传播路径的模型，将分别载有不同的数据(第一传送数据群da及第二传送数据群db)的各虚拟传播路径的输出(oa、ob)合成为一个输出信号d301。此一个输出信号d301符合一个传送信号即可实现的波束成形功能的输入条件。传送台1基于此输出信号d301，借由波束成形功能以使焦点集中于期望的接收点的方式，作为电波群20从已控制传播特性的多个(n)传送天线释出，并到达作为接收点的目标的接收台2的天线b1。即使是以
这样的一个输出信号d301，也可在接收台2侧的虚拟传播路径特性解析提取装置307中，使用与传送侧相同的多条(i、j)虚拟传播路径的模型，而将多笔(i、j)数据的各数据分离并提取。
[0201]
又，若是接收台2的天线部306的天线设为两个以上且具备接收分集效果的构成的情形，可进一步容易地提高通信的信頼性。
[0202]
[利用例]
[0203]
使用图12，说明使用实施方式3的信号收发方法及系统的具体利用例及其效果等。在图12中，表示cu分离的实现，作为实施方式3的信号收发方法及系统中的波束成形功能的利用例。图12的上侧表示波束成形所进行的cu分离，下侧作为概念图而表示通信线路状态。在图12中，传送台1为基地台，接收台2为使用者终端。传送台1侧中，以前述机制将多笔数据(例如x笔的data#11～#1x、y笔的资料data#21～data#2y)载于多条(x y)虚拟传播路径并重叠，合成为一个输出信号d301，从传送天线部303的多个天线a1～an传送波束成形的电波群20。又，前述图11的第一传送数据群da或第二传送数据群db中的数据数目(i、j)不限定于多笔，也可为1，例如控制平面数据310可设为一笔。虽因用途而异，但例如可假设使用者平面数据320的并列数据数目(x)比控制平面数据310的并列数据数目(y)多。
[0204]
在本示例中，具有第一通信线路及第二通信线路作为于波束成形重叠的多条通信线路(换言之，为假想通信路)，第一通信线路为使用于要求中速、高信頼性通信的控制平面数据(control plane data)310的传送，第二通信线路为使用于要求超高速通信的使用者平面数据(user plane data)320的传送。亦即，在波束成形时，借由使用多条虚拟传播路径而可实现cu分离。以某一时间点的波束来看的情况，此波束中，第一通信线路的控制平面数据与第二通信线路的使用者平面数据重叠。因应传送状况不同，亦有在每个时间点仅含有控制平面数据与使用者平面数据的一者的情形。
[0205]
图12的示例表示使用者终端(接收台2)要求gbps等级的超高速通信的embb(enhanced mobile broadband，增强型移动宽带)的服务状态。对于embb而言，散在ofdm帧内的控制信号(控制平面数据)有可能会对追求超高速性造成很大的阻碍。另一方面，控制信号为中速度，亦需要高信頼性通信。为了此目的而在embb中使用高多值化调制，亦即16qam或64qam等，且为了控制信号而使用高信頼性调制，亦即qpsk。embb(使用者平面数据)与控制信号(控制平面数据)个别的传送速度与信号错误率为相反者，对双方而言都不希望混杂在相同帧内。又，两者由网络构造上来看其途径亦相异，使用者平面数据是以交换网络，亦即以来自核心网络网络的s-gw(serving gateway，服务网关)的网络连接，相对于此，控制信号是以来自mme(mobile management entity，移动性管理实体)的网络连接，故第五代中要求亦在无线线路上分离。传播路径数为大量mimo的情形时，借由分配通信传送路径而可设置相异的通信帧，从而可分别实现最佳通信方式。另一方面，在以往的波束成形功能的情形中，有将相同的一个信号作为输入条件，故不可能在相同束中混杂或重叠相异种类的通信帧。
[0206]
对此，在实施方式3中，如图示所示，在波束成形动作时，显然可对相同波束提供混杂或重叠例如控制平面数据310及使用者平面数据320的相异种类的通信帧的多个通信线路状态。在实施方式3中，在波束成形时也可提供与mimo动作时相同的多个线路状态，如图示所示，可实现例如符合cu分离的网络运用。图12的下侧的概念图表示在一个波束成形(电
波群20)内，将来自epc核心网络的mme的控制平面数据310载于第一通信线路311而进行中速、高信頼性通信，并将来自s-gw的使用者平面数据320载于第二通信线路312而进行embb的超高速通信的情形。又，epc(evolved packet core，演进分组核心网)是以ip(internet protocol，互联网协议)为中心的第四代革新型核心网络。mme为管理使用者终端所在位置或移动管理的网络。s-gw为操作使用者的声音或数据的网络。
[0207]
又，根据实施方式3，波束成形时的多个通信线路状态提供不仅可用于cu分离，也可对应如以下的各种用途、应用例。亦即其他用途的示例可举出异种承载提供、网络切片、srs信号分离、etws分离、微波电力传送时的控制、管理信号的平行传送及自动驾驶控制信号的分离等。在异种承载提供，可提供多个相异类别的承载(假想传送路径)。在网络切片可提供网络的前向回传中的多个相异类别的切片。在srs信号分离，可为将srs信号等分离为特定虚拟传播路径的配置。在etws分离，可在紧急通信时，亦即etws(earthquake&tsunami warning system，地震海啸警报系统)起动时维持正常通信。
[0208]
[虚拟延迟剖面模型的生成方法]
[0209]
图13表示实施方式3中的多个虚拟延迟剖面模型(对应的虚拟传播路径特性)的生成方法。在实施方式3及后述实施方式4中，传送台1或接收台2基于预先设定的延迟剖面模型，将多条虚拟传播路径的特性独立于多个传送天线与一个以上接收天线之间的实际传播路径的特性而生成。图13的(a)、(b)、(c)、(d)表示互相关性低的四个各模型，说明上设为第一模型～第四模型。横轴为持有正负的时间(t)，纵轴为振幅。图13所示的函数为实施方式3中使用的用于虚拟延迟剖面的生成的包络线的示例。皆以振幅为1为基准，以实线表示的部分构成延迟波。依循此原则的函数为任意的于原点线对称的函数，且为具有相互正交性，亦即具有独立函数性的多个函数。此等多个函数可利用作为多个虚拟传播路径特性(对应的模型)。其原因为借由波束成形功能，实际传播空间的传播路径特性唯一地处于几乎完全导电体状态，相当于没有对虚拟延迟剖面的限制。
[0210]
(a)的第一模型表示在时刻t0为止的范围内成为固定振幅的延迟波群。包络线为y＝1，延迟波1211、1212等的振幅固定为1。(b)的第二模型表示将指数函数的倒数设为成为包络线(y＝a-|x|
)的延迟波群。在正负各方向中延迟波1221、1222等的振幅减少。(c)表示将除了原点以外的双曲线绝对值设为包络线(y＝|1/t|)的延迟波群。(d)表示将正弦波绝对值设为包络线(y＝|sint|)的延迟波群。
[0211]
图13的示例中，延迟波群的时间间隔k虽为固定，但此时的频率特性中，时间间隔k为取样时间，且功率集中于特定频率域。频带宽度较宽时，需要在不均一的间隔上配置延迟波群。
[0212]
图14相对于图13，同样地表示将延迟波时间间隔以与时间t成比例延伸，借此形成不均的情形。各模型的函数与图13相同。以t＝0为基准，各延迟波的延迟时间以t＝at表示(a为系数)。例如延迟波w1的延迟时间为t1，延迟波w2的延迟时间为t2。从基准到延迟波w1为止的时间间隔为k1，从延迟波w1到延迟波w2为止的时间间隔为k2，且k1《k2。
[0213]
又，图15同样地表示相互延迟波在时间轴上的位置不一致的情形。图15的(a)与图14的(a)相同，图15的(b)、(c)、(d)相对于图14的(b)、(c)、(d)，使延迟波在时间轴上的位置相异。
[0214]
相较于图13的模型群的情形，图14的模型群的示例中互相关性较低。又，相较于图
14的示例，图15的示例可大幅降低互相关性。但频带上限受时间间隔的最短部分支配，故设置极限。
[0215]
图11的传播路径特性管理部204确认多个虚拟延迟剖面模型的模型间的互相关性，并确认将各模型进行傅立叶变换而可收容于特定频带宽度中。传播路径特性管理部204在未满足此特定条件的模型时，则放弃此模型，并交换成施加修正的模型以满足预定条件。
[0216]
借由以上操作而可生成互相关性低的多个虚拟延迟剖面模型。借此，图11的虚拟传播路径特性装置301及虚拟传播路径特性解析提取装置307的各虚拟传播路径所需的多个虚拟延迟剖面模型的种类以及数目可容易满足。但其数目并非为无限而有上限。
[0217]
[虚拟延迟剖面模型的数目上限]
[0218]
就虚拟延迟剖面模型的数目上限进行说明。虚拟延迟剖面模型的数目上限是由虚拟延迟剖面时间长度充分收敛于ofdm的时间间隔，亦即充分收敛于循环前缀(cp：cyclic prefix)的条件而决定。另一方面，设定延迟波的最小延迟波间隔时间是由fft时间分辨率决定。
[0219]
图16表示成为第五代移动通信基础的第四代移动通信中的ofdm的帧构造，且尤其表示用以容纳延迟波的cp(换言之，为保护间隔)。图16为对应于lte规格、fdd方式时的帧。在图16中，帧1510为ofdma帧。帧1511为对帧1510先行的ofdma帧，帧1512为后续的ofdma帧。cp1513为在先行的帧1511与帧1510之间的用以容纳延迟波的cp区间，cp1514为在帧1510与后续的帧1512之间的用以容纳延迟波的cp区间。周期(t
t
)1517为ofdma帧重复周期，且是由cp的期间(t
cp
)1516与帧的期间(ts)1515构成。
[0220]
如前述，cp1513、1514是考虑到可将相对于主波延迟抵达的延迟波群统整并进行fft积分。在lte规格的情形中，5mhz尺寸中的ofdm参数设为表1所示值。传送带宽为5mhz，占有带宽为3.84mhz，子帧时间间隔为0.5ms，副载波频率间隔为15khz，取样频率为15.36mhz，fft尺寸为512。ofdma系统的系统频率分辨率是由占有频带宽度3.84mhz以及将其分解的fft尺寸的512构成，亦即由15khz构成。将其转换为时域后的1/15khz
÷
512＝0.1302μs，即为时间分辨率。将cp区间设为4.69μs的情形时，可借由时间分辨率识别的时间轴上的点数为36。又，为了测量相位而要实施四倍过取样，故将点数(标准规格中记载为样品点数)设为144，但以频率测量观点来看，15khz副载波条数无法达成36点以上。本发明所需的虚拟传播路径模型的延迟剖面的波数例如为六条的情形时，以此36处的时间轴上的点来看，例如在固定前端的点后，由35处的点选择剩下的五点组合而成的数量即为虚拟传播路径模型数。其结果依照排列(permutation)的计算方法，虚拟传播模型数n为n＝
35
p5＝35
×
34
×
33
×
32
×
31＝38,955,840种。由此消除部分成为相同配列者或部分相关较高者等，即使可利用的模型减为1/100，还是可获得约400,000种的模型。又，借由使波数为6以外者，而可进一步增加模型数。由以上来看，若根据本方法，显然可确保充分大量的虚拟传播路径模型。
[0221]
又，在此方法中虽表示时域中的模型生成方法，但也能够以频域的副载波数为基准，例如从512点中1/2的256点将配置于频率上的副载波点进行任意设置，并作为频域模型。可不为1/2则也可为1/3或1/4，但会因生成虚拟频率选择性衰落而降低传送效率。此时也可借由排列使n＝
512
p
256
，而可得相当数目的模型数。但此时是在时域进行转换，选择延迟剖面时间长度收敛于cp内且模型间的互相关性低者，再供于实用。
[0222]
如上述地使用多个点的位置信息，借此可表示一虚拟延迟剖面模型。在传送台1与
接收台2之间交换虚拟传播路径特性信息时，可举出描述csi(channel state information：信道状态信息)的方法或为此目的而新设置索引以进行预告的方法。例如传送台1可将csi扩展，并于csi描述有关于传送数据(对应的帧)使用的虚拟传播路径特性信息(表示对应的模型的信息)，再通知接收台2。接收台2从接收信号来参考上述csi中的虚拟传播路径特性信息，借此可掌握解析中应使用的模型。
[0223]
[效果等(3)]
[0224]
如上述，在实施方式3中，因波束成形功能的运作，故即使无法发挥mimo功能的情形时，也可使用虚拟传播路径特性而将多笔数据几乎同时进行搬送，谋求传送高速化。若根据实施方式3，则可在传送台侧的基频部设置使用虚拟传播路径特性的信息传送复数化手段，亦即可实现波束成形时的虚拟mimo功能。借此，即使在mimo系统实施波束成形功能时，对于为了进行波束成形的传送信息单一化而使传送速度降低，则有利于传送速度高度化。又，若根据实施方式3，如前述，可在波束内混杂多个种类的数据并传送，可实现cu分离等的各种应用。
[0225]
(实施方式4)
[0226]
使用图17、图18说明本发明实施方式4的信号收发方法及系统。实施方式4可说是相对于实施方式3的变形例。在实施方式4中说明适用于从一个传送台往多个接收台的波束成形的情形。
[0227]
[概要]
[0228]
第五代移动通信中作为主角的多天线系统是将mmimo(大规模mimo)功能用于近距离使用者，并将波束成形功能用于远距离使用者。此扮演的脚色是为了通信高速化而提高利用频率，并且补足细胞(无线通信区域)端的接收电力降低。但负责波束成形的电波辐射角即使较狭窄，只要增大其半径方向的距离，波束形成的焦点面积就会确实地增大。
[0229]
表示波束成形中焦点区域的大小。以电波波长为λ，天线组件间隔d设为λ/2，天线条数设为n，且以相同相位、相同振幅供电给数组时的数组天线波束的指向性(电场)d(θ)大略给出下式f。
[0230]
[数学式2]
[0231]
式f：
[0232][0233]
将天线数设为16条时的接收电力成为最大值50％的辐射角度半值宽度，其不限于频率而为6.45
°
。距离l(ell)＝100m中相当于半值宽度的弧长为11.36m，且在水平面上以约11m作为短径的楕圆区域作为焦点区域。但在波束成形天线中，为了对于每一个天线组件控制相位或延迟时间及振幅而使焦点更为集中，故半值宽度变得更狭窄。但有旁瓣抑制的折衷，在此考虑使用数组天线的数值。如此一来，考虑焦点区域的长径会因天线高差而为两倍以上，此时楕圆面积为约150m2。第五代的终端容纳能力目标为1台/m2，故至少150个终端容纳此焦点区域。现状为每一波束对一使用者，但若根据本发明的方式，会对每名使用者分配
相异的虚拟传播路径特性，借此，位于相同焦点内的多名使用者可使用移动电话。又，也可进行网络的分割，可对于操作员及mvno为相同波束内的个别使用者终端提供通信。
[0234]
实施方式4的信号收发方法为在持有多个(n)传送天线的传送装置与持有一个以上接收天线的多个接收装置个别的接收装置之间收发数据，传送装置具有包含多个(n)传送天线、波束成形传送电路及波束控制部的波束成形传送功能，接收装置具有包含接收天线及波束成形接收电路的波束成形接收功能。此信号收发方法具有生成步骤、制作步骤、传送步骤、接收步骤及提取步骤。生成步骤在来自传送装置的波束的焦点区域含有多个接收装置的情形时，传送装置或多个接收装置中的一个生成多个(n)传送天线与接收天线之间的多条虚拟传播路径的特性。制作步骤为传送装置将作为种类相异的多个数据群而包含第一数据群(例如k笔数据)及第二数据群(例如l笔数据)的并列且独立的多笔(例如k l笔)数据中的各数据，亦即对于多个(例如两台)接收装置的传送对象，借由合成而从个别载于多条(k l条)虚拟传播路径的特性中的各特性对应的虚拟传播路径的多个输出，制作出一笔传送数据。传送步骤为传送装置基于一笔传送数据，借由波束成形传送功能而从控制传播特性的多个(n)传送天线传送构成波束的电波群。接收步骤为接收装置(例如第一接收装置)借由包含接收天线的波束成形接收功能，从在波束的状态下抵达的电波群接收信号。提取步骤为接收装置(第一接收装置)基于多条(k l条)虚拟传播路径的特性中本机相关的多条(例如k条)虚拟传播路径的特性的解析，从接收信号提取与载于本机相关的多条(k)虚拟传播路径的特性的本机地址的数据群(例如第一数据群)对应的多笔数据。
[0235]
[信号收发方法及系统]
[0236]
图17表示波束成形系统的构成，作为实施方式4的信号收发方法及系统。在此构成中，作为与实施方式3的构成(图11)相异的部分在于波束的焦点(焦点区域)3内接收台2(使用者终端)侧为多个，以及持有使传送台1侧的通信路径nw41及通信路径nw42独立发挥功能的自由度。例如，传送台1为无线基地台等的传送装置，接收台2a、2b为使用者终端等的接收装置。例如将接收台2a作为第一使用者终端，将接收台2b作为第二使用者终端。此等接收装置群在波束成形产生的焦点(焦点区域)3中共存。
[0237]
传送台1在基频部内具备多个虚拟传播路径特性装置401、波束成形控制电路402、传送天线部403、一个以上的传播路径特性管理部404以及波束控制部405等。多个虚拟传播路径特性装置401例如具有作为两个虚拟传播路径特性装置的虚拟传播路径特性装置401a及虚拟传播路径特性装置401b。传播路径特性管理部404例如具有作为两个传播路径特性管理部的传播路径特性管理部404a及传播路径特性管理部404b。虚拟传播路径特性装置401a为第一特性装置，且具备供给传送对象的第一传送数据群da、亦即供给并列且独立的多笔(k)资料da1、da2、
……
、dak的网络终端装置411a以及与数据数对应的多条(k)虚拟传播路径px1、px2、
……
、pxk。虚拟传播路径特性装置401b为第二特性装置，且具备供给传送对象的第二传送数据群db、亦即供给并列且独立的多笔(l)资料db1、db2、
……
、dbl的网络终端装置411b以及与数据数对应的多条(l)虚拟传播路径py1、py2、
……
、pyl。虚拟传播路径特性装置401a的网络终端装置411a将通信路径nw41作为输入输出，虚拟传播路径特性装置401b的网络终端装置411b将通信路径nw42作为输入输出。又，可为从网络终端装置411a往通信路径nw41的数据输出等。又，实施方式4中的数目k、l与实施方式3中的数目i、j为其他概念的数。
[0238]
接收台2a在基频部具备包含一个以上接收天线的接收天线部406a以及一个以上的虚拟传播路径特性解析提取装置407a，且具备传播路径特性管理部409a。接收台2b在基频部具备包含一个以上接收天线的接收天线部406b以及一个以上的虚拟传播路径特性解析提取装置407b，且具备传播路径特性管理部409b。接收天线部406a例如包含接收天线b1a。接收天线部406b例如包含接收天线b1b。虚拟传播路径特性解析提取装置407a为第一提取装置，且包含提取电路pu1、pu2、
……
、puk，作为与传送侧的第一特性装置对应的多个(k)虚拟传播路径特性解析提取部(提取电路)pu。虚拟传播路径特性解析提取装置407b为第二提取装置，且包含提取电路pv1、pv2、
……
、pvl，作为与传送侧的第二特性装置对应的多个(l)虚拟传播路径特性解析提取部(提取电路)pv。
[0239]
在图17中，在传送台1侧，传送数据从通信路径nw41及通信路径nw42供给至虚拟传播路径特性装置401a的网络终端装置411a及虚拟传播路径特性装置401b的网络终端装置411b。网络终端装置411a从来自通信路径nw41的输入数据d41，获得作为第一传送数据群da的并列且独立的多笔(k)数据da1～dak。网络终端装置411b从来自通信路径nw42的输入数据d42，获得作为第二传送数据群db的并列且独立的多笔(l)数据db1～dbl。
[0240]
在虚拟传播路径特性装置401a的多条(k条)虚拟传播路径px(px1～pxk)中，从虚拟传播路径特性管理部404a分别设定有作为个别模型的互相关性低的多个虚拟延迟剖面模型。同样地，虚拟传播路径特性装置401b的多条(l条)虚拟传播路径py(py1～pyl)中，从虚拟传播路径特性管理部404b分别设定有作为个别模型的互相关性低的多个虚拟延迟剖面模型。即使在组合虚拟传播路径px与虚拟传播路径py的整体中，多条虚拟传播路径的特性亦设定有互相关性相当低的多个模型。
[0241]
第一传送数据群da的各数据在虚拟传播路径特性装置401a中，是载于与数据数对应的多条(k)虚拟传播路径px(px1～pxk)中对应的虚拟传播路径所具有的传递函数，而作为输出(输出信号)ox。例如虚拟传播路径px1可使第一模型运用于数据da1。同样地，第二传送数据群db的各数据在虚拟传播路径特性装置401b中，是载于与数据数对应的多条(l)虚拟传播路径py(py1～pyl)中对应的虚拟传播路径所具有的传递函数，而作为输出(输出信号)oy。虚拟传播路径特性装置401(401a、401b)合成此等多个(k、l)输出ox、oy，形成一个输出(输出信号)d401。一个输出信号d401供给至波束成形控制电路402。
[0242]
波束成形控制电路402与实施方式3同样地是基于来自波束控制部405的控制，对于一个输出信号d401，借由波束成形电路的电路4021、4022、
……
、402n，对于传送天线部403的各个天线(a1～an)个别对应，并进行振幅相位调整等控制(函数ψ1～ψn的处理)，并将控制后的各信号供给至对应的各天线组件(a1～an)。
[0243]
传送天线部403具有与实施方式3相同的构成。传送台1借由包含传送天线部403的波束成形传送功能，作为基于数据d401波束成形控制的结果，从传送天线部403传送构成波束的电波群20。其电波群20的主波束在接收侧形成与接收点对应的焦点(焦点区域)3。此主波束到达位于焦点3内的接收台2a的接收天线部406a的天线b1a以及接收台2b的接收天线部406b的天线b1b，并集中焦点。又，在图17中，虽特别表示电波群20将焦点3集中于接收台2a的天线b1a的情形，但与此同时，此焦点3内亦含有接收台2b的天线b1b。在与焦点3对应的空间区域内，本示例中虽有两台使用者终端(2a、2b)，但不限于此，也有三台以上的情形。
[0244]
各接收台2的接收天线部406具有与实施方式3相同的构成。接收台2a借由包含接
收天线部406a的波束成形接收功能，从电波群20接收信号d402a。接收台2b借由包含接收天线部406b的波束成形接收功能，从相同电波群20接收信号d402b。来自天线b1a的信号d402a输入至作为虚拟传播路径特性解析提取装置407a的多个(k)虚拟传播路径特性解析提取部的提取电路pu(pu1～puk)。来自天线b1b的信号d402b输入至作为虚拟传播路径特性解析提取装置407b的多个(l)虚拟传播路径特性解析提取部的提取电路pv(pv1～pvl)。接收侧个别的提取电路数(k、l)是与传送侧个别的数据数及虚拟传播路径数对应。数目k与数目l可相同或不同。
[0245]
在虚拟传播路径特性解析提取装置407a的多个提取电路pu中，从传播路径特性管理部409a设定与在传送侧的虚拟传播路径特性装置401a使用的多条(k)虚拟传播路径的特性相同的复本，亦即，设定多个(k)虚拟延迟剖面模型。在虚拟传播路径特性解析提取装置407b的多个提取电路pv中，从传播路径特性管理部409b设定与在传送侧的虚拟传播路径特性装置401b使用的多条(l)虚拟传播路径的特性相同的复本，亦即，设定多个(l)虚拟延迟剖面模型。
[0246]
虚拟传播路径特性解析提取装置407a的各提取电路pu(pu1～puk)对于接收信号d402a进行与对应的多个(k)虚拟延迟剖面模型的互相关运算，借此提取载于虚拟传播路径特性的数据。例如提取电路pu1是从接收信号d402a借由使用第一模型的解析而提取数据ea1。借此，提取电路pa获得持有与第一传送数据群da对应的内容的第一接收数据群ea(数据ea1、ea2、
……
、eak)。同样地，虚拟传播路径特性解析提取装置407b的各提取电路pv(pv1～pvl)对接收信号d402b进行与对应的多个(l)虚拟延迟剖面模型的互相关运算，借此提取载于虚拟传播路径特性的数据。借此，提取电路pv(pv1～pvl)获得持有与第二传送数据群db对应的内容的第二接收数据群eb(数据eb1、eb2、
……
、ebl)。
[0247]
传送台1侧的波束控制部405借由srs信号，并通过无线线路413而获得由接收台2侧的传播路径特性管理部409(409a、409b)至少一者所得的实际传播路径p400的特性的测量信息(频率特性或延迟剖面信息)。此无线线路413与实施方式3同样地，虽为通过实际传播路径p400而从接收台2侧往传送台1侧传送信号的线路，但特别与实际传播路径p400分开表示。波束控制部405基于此实际传播路径p400特性，进行对于波束成形控制电路402的控制。波束成形控制电路402借由来自通信对象的接收台2(2a、2b)的导频信号或srs信号，而指定通信对象的接收台2的位置。波束成形控制电路402是以主波束将焦点集中于通信对象的接收台2(例如接收台2a及接收台2b的两台)的方式，将振幅及相位的控制信息提供给多个(n)波束成形电路(电路4021～402n)。
[0248]
传播路径特性管理部404(404a、404b)与实施方式3同样地，将借由虚拟传播路径模型生成方法获得的多个虚拟延迟剖面模型收纳于储存器的db。例如参考虚拟传播路径特性装置401a是参考传播路径特性管理部404a的db的模型而设定于虚拟传播路径px。传播路径特性管理部404a的db的模型与传播路径特性管理部404b的db的模型是以不具有重复或高互相关性的方式进行管理。
[0249]
如上述，传送台1是在虚拟传播路径特性装置401(401a、401b)中将相对于多个(例如两台)接收台2分别不同的数据(da1～dak、db1～dbl)个别载于使用互相关性低的多个(k l)模型的虚拟传播路径，借由合成而获得一个输出信号d401。一个输出信号d401符合波束成形功能的输入条件。传送台1基于此输出信号d401，借由波束成形功能，作为电波群20而
从多个传送天线释出。在实施方式4中，此时的波束中例如可构成2条通信线路，借此可同时混杂两个传送对象(地址)的与接收台2a及接收台2b对应的两个传送数据群(da、db)。波束的焦点到达一传送对象的接收台2a的天线b1a，同时也到达另一传送对象的接收台2b的天线b1b。接收台2a可在虚拟传播路径特性解析提取装置407a中，使用与传送侧相同的多个(k)模型从此波束分离并提取本机位置的多笔(k)数据，获得第一接收数据群ea。同样地，接收台2b可在虚拟传播路径特性解析提取装置407b中，使用与接收台2a侧相异的多个(l)模型从相同波束分离并提取本机位置的多笔(l)数据，获得第二接收数据群eb。
[0250]
在实施方式4中，传送台1侧在虚拟传播路径特性装置401(401a、401b)整体中使用多个(例如k l)虚拟传播路径特性的模型时，多个(例如两个)接收台2中的各接收台2只要在虚拟传播路径特性解析提取装置407(407a、407b)中使用数量比传送侧模型数少的模型即可。例如，接收台2a使用本机相关的多个(k)模型。例如，接收台2a在虚拟传播路径特性解析提取装置407a中，从波束成形的接收信号使用本机相关的多个(k)模型进行解析，而提取载于接收信号的多笔(k l)数据中的本机地址的数据群(ea)。接收台2a不具有关于其他接收台2b的多个(l)模型，也不提取其他接收台2b地址的数据群(eb)。此于接收台2b来看时亦同。
[0251]
又，与如上述多个接收台2通信时，在接收台2侧生成虚拟传播路径特性的模型的情形下，只要是在波束的焦点区域3含有的多个接收台2中任意一个接收台2生成即可。
[0252]
又，与实施方式3同样地，又，各接收台2(2a、2b)的天线为两个以上且具备接收分集效果的构成的情形可进一步容易地提高通信的信頼性。
[0253]
[利用例]
[0254]
使用图18说明使用实施方式4的信号收发方法及系统的具体利用例及其效果等。在图18中，表示实现波束成形时的多名使用者通信(换言之为多址接入方式)，作为实施方式4的信号收发方法及系统中的波束成形功能的利用例。图18表示在一个基地台的传送台1的波束成形焦点区域3内共同存在有四名使用者(用户)的四台使用者终端的接收台2a、2b、2c、2d的情形。又，此四名使用者表示除了骨干通信业者a的使用者以外，还包含多个mvno(假想通信业者)使用者的情形。所述mvno从管理此基地台(传送台1)的骨干通信业者a借取网络并进行服务。在本示例中，接收台2a为骨干通信业者a的使用者u1的使用者终端，接收台2b为mvno通信业者b的使用者u2的使用者终端，接收台2c为mvno通信业者c的使用者u3的使用者终端，接收台2d为mvno通信业者d的使用者u4的使用者终端。作为传送台1的传送对象的多笔数据，例如data#a为骨干业者a的网络461的使用者终端2a地址数据，data#b为来自mvno业者b的网络462的使用者终端2b地址数据，data#c为mvno业者c的网络463的使用者终端2c地址数据，data#d为mvno业者d的网络464的使用者终端2d地址数据。
[0255]
在此情形时，通信网络需要连接多个hss(home subscriber server，归属用户服务器)等，且需要网络共存。若根据实施方式4，可提供相异多个通信网络与多个使用者终端能同时连接的波束成形功能，并可实现例如图18所示的使用案例。在图18的下侧表示在波束成形内混杂与向多个使用者终端多址接入对应的多条通信线路(431～434)的概念图。
[0256]
作为与上述类似的利用方式，可将第五代移动通信中的初期通信处理，亦即关闭移动终端的电源的使用者所进行的pbch(physical broadcast channel，物理广播信道)接收及与其对应的prach(physical random access channel，物理随机存取信道)传送的随
机通信，在不会影响已确立通信的其他使用者的通信速度下，对应于attach处理分离。借由上述波束成形，可提供用于将attach处理所不可缺少的下行链路的pbch信号及对应的上行链路的prach信号从其他使用者分离的独立线路，并在此独立线路上可设置高效率的attach用通信帧。
[0257]
又，在实施方式3及实施方式4中虽然说明从传送台1往接收台2传送波束成形时的构成，但波束成形为控制天线指向性的技术，并无收发的差异。又，电波即使在传播路径逆向行进的情形时，作为传播路径特性亦以相同方式作用。此以来看，即使是交换实施方式3及实施方式4中传送侧与接收侧的构成(例如从使用者终端往基地台传送数据的构成)，显然也可获得相同效果。
[0258]
[效果等(4)]
[0259]
如上述，根据实施方式4可在波束混杂多个种类的数据并进行传送，可实现多使用者通信等各种应用。若根据实施方式4，则可达成波束成形的焦点面积极限及对应多使用者环境。在以往波束成形中，缩小焦点区域3会有极限，难以在使用者高密度聚集的环境下使焦点仅集中于单一接收台。相对于此，若根据实施方式4，则对于焦点区域3内的多个接收台2可同时存取。例如，传送台1(传播路径特性管理部404)事先准备与设想同时位于焦点区域3内的接收台数对应的多个模型，并对于每个接收台2(传播路径特性管理部409)设定分别相异的模型。借此可如上述方式进行多址接入。
[0260]
相对于以单一通信线路状态为前提的现有的波束成形功能，实施方式3及实施方式4适用于崭新的使用多个虚拟传播路径特性的传送的概念，并实现多个通信线路状态。借此，如上述可实现实施方式3中cu分离等的网络功能高度化、或实施方式4中崭新的多址接入方式等各种应用、或借其达成巨大的效果。又，实施方式3、4中具有的优点为针对例如图11的波束成形传送功能的部分(302、303、305)及波束成形接收功能的部分(306、307)，可直接使用现行的波束成形技术。
[0261]
现有的波束成形功能中有单一数据的输入及传送限制，相对于此，实施方式3、4中适用崭新的多个虚拟传播路径特性的概念，借此可实现经由波束成形的多笔数据的同时并列传送，换言之可实现多个通信线路状态。对于所属技术领域中具有通常知识者而言，以往的mmimo(大规模mimo)的见解为因应用途等而分开使用mimo及波束成形，在需要多条传播路径时使用mimo，在需要传送至特定终端时使用波束成形。另一方面，在实施方式3、4中发现波束成形为单一传播路径本身就是一个新的课题，如上述方式而实现波束成形内的多条通信线路及分离并列化。
[0262]
又，在实施方式3、4中，使用的多条虚拟传播路径的特性可为独立于实际传播路径特性生成的多个模型，其多个模型不需使用实际传播路径特性的测量值。本发明人着眼于波束成形功能的控制电路带来的实际传播路径的频率选择性衰落要件减轻功能，在实施方式3、4中表示不需要实际传播路径特性的虚拟传播路径特性的生成方法。此生成方法接近最大可能地利用容许频域及时域形成的物理空间所具有的信息熵，并生成互相关性相当低的任意多个虚拟传播路径模型(具体例为以时间为参数的延迟剖面模型)。在以往的波束成形功能中，传送台侧为了将波束的焦点集中于接收点，故以传播路径频率特性良好的方式，基于实际传播路径特性而进行振幅、相位控制。在此控制后，接收台侧测量的传播路径特性中，频率特性较平坦，特性较弱，故不适于生成虚拟传播路径的特性。此以来看，在实施方式
3、4中，将独立于实际传播路径特性生成的模型使用作为虚拟传播路径特性。
[0263]
[变形例-模型的分开使用]
[0264]
作为实施方式3及实施方式4的变形例也可为以下方式。前述传送对象数据以必要速度或信頼性等观点来看，具有作为种类相异的资料并为至少两种类的数据的第一数据(例如第一传送数据群)及第二数据(例如第二传送数据群)。传送台1及接收台2以在收发波束时的多条虚拟传播路径的特性中，将第一群组的多条虚拟传播路径使用于用以传送第一数据的第一通信线路，并将第二群组的其他多条虚拟传播路径使用于用以传送第二数据的第二通信线路的方式进行控制。如前述(图13等)所示，在多个模型中，可使模型间的互相关性有高低程度。在变形例中，多个虚拟传播路径特性(对应的多个模型)因应互相关性程度，例如分类为第一群组、及互相关性比第一群组高的第二群组。传送台1及接收台2在第一数据为比第二数据更要求高信頼性的种类的数据(例如控制平面数据)时，以将第一群组分配于第一数据，第二群组分配于第二数据的方式进行控制。借此，与第二数据的传送相比，第一数据的传送可确保更高信頼性。
[0265]
[变形例-上位控制]
[0266]
作为实施方式3及实施方式4的变形例进一步可为以下方式。图19表示变形例的构成，并省略接收台2的图示。传送台1及接收台2可以借由上位控制且因应用途(例如前述cu分离或多址接入通信等)，以利用波束成形时的多条通信线路的方式，进行切换或分配等的设定或控制。换言之，在传送台1内及接收台2内，以可利用于各种用途的方式含有通用构成的电路(前述虚拟传播路径特性装置等)，并可借由来自上位的控制且因应用途，在其电路设定前述通信线路或模型。上位控制例如可作为借由传送台1内的上位层，例如cpu等处理器或基频部内或外的专用电路进行的控制，也可作为来自传送台1外部的其他基地台等装置的控制。
[0267]
在图19的构成例中，虚拟传播路径特性装置501以可通用使用的方式，换言之，以可用于多种用途的方式具有通用的分配器511及通用的多条(设为x条)的虚拟传播路径(p1～px)。分配器511连接有一条以上通信路径，例如光纤形成的一条通信路径nw50。通信路径nw50为可进行多笔数据的并列或多重传送的通信路径。上位控制部500每次因应用途，而对于通信路径nw50、分配器511及虚拟传播路径特性管理部504进行因应传送数据群的分类(群组)的设定或控制。分配器511依循控制而将来自通信路径nw50的输入数据分配至与多个群组对应的多个数据群。例如表示分配至资料数a的群组g1(资料d11～d1a)、资料数b的群组g2(资料d21～d2b)、资料数c的群组g3(资料d31～d3c)的情形。
[0268]
在图19的示例中，外部其他基地台(或交换台等)的基地台5a或基地台5b对传送台1的基地台无线连接。传送台1具备上位控制部500。作为第一例，基地台5a通过无线将数据d501传送至传送台1。传送台1的上位控制部500基于来自基地台5a接收的数据d501，对于接收台2使用波束成形功能，例如进行如实施方式3的cu分离的数据传送。此时，如前述，上位控制部500以使用于波束重叠的第一通信线路及第二通信线路的方式，进行对于多个(x)虚拟传播路径特性装置501的设定或控制。具体而言，上位控制部500借由控制信号控制虚拟传播路径特性管理部504，借此例如在群组g1的a条虚拟传播路径中设定控制平面数据用的多个(a个)模型，并在其他群组g2的b条虚拟传播路径中设定使用者平面数据用的多个(b个)模型。接着，上位控制部500基于数据d501，以通信路径nw50传送控制平面数据及使用者
平面数据，并以借由分配器511将数据分配至各群组的虚拟传播路径的方式进行控制。借此，与前述机制同样地，可在来自传送台1的波束(电波群20)混杂第一通信线路的控制平面数据及第二通信线路的使用者平面数据并进行传送。上位控制部500在变更用途的情形时，例如在进行多址接入通信的情形时，以切换对于虚拟传播路径特性装置501的多条虚拟传播路径的设定的方式，与上述同样方式进行控制。
[0269]
第二例可举出以下方式。基地台5a为狭域基地台，基地台5b为广域基地台(或交换台)。基地台5a将作为数据d501的控制平面数据传送至传送台1。基地台5b将作为数据d502的使用者平面数据传送至传送台1。传送台1是以将来自基地台5a的数据d501在通信路径nw50中的第一通信路传送并使用波束内的第一通信线路的方式进行控制，并以将来自基地台5b的数据d502在通信路径nw50内的第二通信路传送并使用波束内的第二通信线路的方式进行控制。同样地，在如实施方式4的多址接入通信时，在基地台5a将第一通信业者的使用者用的数据d501传送至传送台1，且基地台5b将第二通信业者的使用者用的数据d502传送至传送台1的情形时，也可进行相同的控制。
[0270]
在传送台1中，具备多条(x条)虚拟传播路径作为虚拟传播路径特性装置501相关的通用电路。因应用途可变更传送数据群(并列且独立的多笔数据)中的数据数目(例如各群组的数据数a、b、c)。因此，上位控制部500因应用途决定使用的数据数目，并进行对于通用电路的分配等设定。例如第一用途时是对于x条虚拟传播路径设定用以传送第一种类的a笔数据的第一群组g1及第一通信线路，并设定用以传送第二种类的b笔数据的第二群组g2及第二通信线路。接着，第二用途时是对于x条虚拟传播路径变更上述数据数目(a、b)，并设定多个群组及多条通信线路。又，并列的虚拟传播路径的数目(x)为大量的情形时，也可将其等同时利用在两个以上用途。又，与上述同样地，在接收台2侧也可具有对应的上位控制部。接收台2内的上位控制部因应用途，例如控制图11的多个虚拟传播路径特性解析提取装置307等。上位控制部例如以从通信路径nw33取得控制平面数据作为数据d33，并从通信路径nw34取得使用者平面数据作为数据d34，再将取得的各数据传递至预定地址的方式进行控制。
[0271]
[补充-虚拟传播路径]
[0272]
图20表示图1的虚拟传播路径特性装置101等中的虚拟传播路径的实现例，作为有关各实施方式的补充。图20的虚拟传播路径表示以fir(finite impulse response，有限冲激响应)滤波器实现的构成例。基于如前述图13的虚拟延迟剖面模型的信息，可构成如图20的滤波器电路。在图13中，主波及延迟波的数目虽为9，但在此为了便于说明而说明主波及延迟波2波共3波的情形。在图20的fir滤波器电路中，输入d160在第一乘法器1611中乘以第一系数输入a1。又，输入d160在第一延迟器1601实施预定的延迟并形成第一延迟信号d161。第一延迟信号d161在第二乘法器1612乘以第二系数输入a2，又，在第二延迟器1602实施延迟，形成第二延迟信号d162。第二延迟信号d162在第三乘法器1613乘以第三系数输入a3。将所有乘法器的输出以加法器1620加算，形成输出d163。又，fir滤波器使用z转换可以h(z)＝1 1/2z 1/4z2表示。h(z)为传播路径特性函数。z以z＝e
jωt
所示。t为单位延迟时间。ω为角频率。如上述，虚拟传播路径可安装于电子电路，可充分高速地处理。
[0273]
[附注]
[0274]
以上基于实施方式具体说明本发明，但本发明不限定于前述实施方式，可在不超
出主旨的范围进行各种变更。又，在以上描述中，虽以基地台侧传送srs信号且在终端侧测量实际传播路径特性为例，但此主要为fdd的情形，在tdd的情形中上行下行的频率相同，故可将srs信号以终端侧传送并以基地台侧接收。借此可不需提供csi(channel state information，信道状态信息)。又，在以上描述中，虽为具有波束成形功能用的多天线侧进行传送的方式，但同样可为具有多天线侧进行接收的方式，也可交换前述收发的方式。
[0275]
又，在实施方式中，进行从频域往时域的数据转换、或从时域往频域的数据转换的fft或ifft其构成上的位置未必皆有明示。此是因为其等fft等在安装上中会设置作为特定dsp(digital signal processor，数字信号处理)或软件上的子程序而被大量使用，并且在无线lan等使用的tdd/tdma方式中，也有兼用为传送侧的ifft及接收侧的fft的例子。
[0276]
又，在前述实施方式3或实施方式4中所示的谋求便于对多个网络或多个终端进行通信的方法中，也可容易地实行谋求网络为单一且终端为单一而求通信高速化的形态。
[0277]
又，在实施方式3或实施方式4虽表示无线通信的例示，但在将传播路径设为一条的光纤通信中，也可容易地实行在相同频带亦即波长带中使用虚拟传播路径的特性而谋求通信多任务的方式。亦即，可容易地实行以前述波束成形传播路径取代光纤的实施方式，又，可容易地实行取代导体通信路的实施方式。
[0278]
附图标记说明
[0279]1…
传送台(传送装置)
[0280]2…
接收台(接收装置)
[0281]
100,200
…
基频部
[0282]
101
…
虚拟传播路径特性装置
[0283]
102
…
mimo传送装置
[0284]
103
…
传送天线部
[0285]
104
…
传播路径特性管理部
[0286]
106
…
接收天线部
[0287]
107
…
mimo接收装置
[0288]
108
…
虚拟传播路径特性解析提取装置
[0289]
109
…
传播路径特性管理部
[0290]
104a,109a
…
实际传播路径特性测量部
[0291]
104b,109b
…
虚拟传播路径特性生成部
[0292]
p100
…
实际传播路径