移动台和多个基站使用的mimo无线通信系统及方法

专利名称：移动台和多个基站使用的mimo无线通信系统及方法
技术领域：
本发明涉及在移动通信中使用MIMO (多输入多输出)的无线通信系 统，更具体地涉及用于增大小区端的数据传输率和数据传输容量的系统。
背景技术：
近年来，移动通信蜂窝系统中分组数据流量的速率和容量迅速增长， 尤其是在下行链路中。这使得开发用于实现高效率大容量的无线传输方法 很有必要。 一种优先为基站附近和存在于良好传播环境中的终端用户提供 使用自适应调制或使用多级调制的高速传输的方法已被研发并实现(例 如，参加非专利文献l)。另一个公知方法是在从小区1切换到小区2时通过使用软切换从两个 基站利用相同代码发送相同信号来避免CDMA (码分多址)系统中的串音 (例如，参见专利文献l)。另外， 一种通过类似地分别从对应于两个小区的两个基站发送相同数 据并选择性接收数据来改善特性的MBMS方法已被提出(例如，参见非 专利文献2)。此外， 一种通过向包括多个天线的发送器和包括多个天线的接收器之 间的各个发送天线发送不同信息来实现多径环境中的高效传播的MIMO方 法已被提出.(例如，参见专利文献2)。还提出了蜂窝无线通信系统中的发送分集(例如，参见专利文献 3)。所提出的系统通过分别为第一基站和第二基站分配不同的正交码来 执行发送分集。 [专利文献1]第6-169485号日本专利申请早期公开(JP-A) [专利文献2]JP-A-2005-176376 [专利文献3]JP-A-2004-64240 [非专利文献1]Umesh, Moon， Ishii, and Nakamura, "Selective Combining for W-CDMA Multimedia Broadcast Multicast Service (MBMS)", IEICE Conference, B-5-148: 2004 March [非专利文献2]3GPP, "Physical Layer Aspects of UTRA High Speed Downlink Packet Access", Chapter 6.2 (page 12)， TR25-848发明内容待解决问题自适应调制具有以下问题。对基站附近和存在于良好传播环境中的终 端用户使用多级调制等确保高速传输，对诸如位于远离基站的小区端的用 户终端之类的处于恶劣传播线路状态的用户终端则不然。本发明的目的是提供由移动台和多个基站使用的MIMO无线通信系统 和MIMO无线通信方法，其能够放慢远离每个基站的小区端的传输速率降 低，并且不论移动台离每个基站的距离如何，都能确保移动台的高传输速 率。解决问题的手段为了解决这些问题，根据本发明的第一系统包括多个基站，每个基 站包括在MIMO发送或接收状态(MIMO切换)中从发送自网络并将传递 给单个移动台的数据中选择无线发送数据的发送数据选择单元；以及一个 移动台，所述移动台包括MIMO信道分离单元，所述MIMO信道分离单 元在所述MIMO切换期间利用所述各个基站的传输线路特性来分离信号； 数据解调单元，所述数据解调单元在令所述MIMO信道分离单元工作以分 离通过各个天线接收的来自相应基站的信号之后，对来自各个基站的信号 进行解调和解码；以及组合所述多个基站的信号的MIMO数据组合单元，其中所述基站的每一个或所述移动台包括估计所述基站的每一个和所述移 动台之间的传输线路状态的传输线路状态估计单元，并且所述基站的每一 个或所述移动台包括基于所述估计的传输线路状态来判定是否执行所述 MIMO切换的控制单元。另外，根据本发明的第二系统包括无线电网络控制器，所述无线电 网络控制器包括在MIMO切换状态中把从网络发送并将传递给单个移动台 的数据分发给多个可通信基站的发送数据分发单元；由所述无线电网络控 制器控制的所述多个基站；以及移动台，该移动台包括MIMO信道分离单元，所述MIMO信道分离单元在所述MIMO切换期间利用各个基站的传 输线路特性来分离信号；数据解调单元，所述数据解调单元在令所述 MIMO信道分离单元工作以分离通过各个天线接收的来自相应基站的信号 之后，对来自各个基站的信号进行解调和解码；以及组合所述多个基站的 信号的MIMO数据组合单元，其中所述基站的每一个或所述移动台包括估 计所述基站的每一个和所述移动台之间的传输线路状态的传输线路状态估 计单元，并且所述无线电网络控制器包括基于所述估计的传输线路状态来 判定是否执行MIMO切换的控制单元。本发明的优点根据本发明，可以放慢远离每个基站的小区端的传输速率降低，并且 不论移动台离每个基站的距离如何，都能确保移动台的高传输速率。还可 以通过执行MIMO切换实现具有更高效率的传输。


图1是示出本发明的第一实施例的模式图；图2是示出根据第一实施例的设备配置的框图；图3是示出根据第一实施例的信号传输的框图；图4是示出根据第一实施例由控制单元做出的判定的流程图；图5是示出根据第一实施例的数据分发和选择方法的示例的模式图；图6是示出第二实施例的模式图；图7是示出根据第二实施例的设备配置的框图；图8是示出根据第二实施例的信号传输的框图；图9是示出根据第二实施例的数据分发和选择方法的示例的模式图; 图IO是示出根据第三实施例的设备配置的框图； 图11是示出根据第三实施例的信号传输的框图； 图12是示出第四实施例的模式图； 图13是示出第五实施例的模式图；图14是示出根据第五实施例的数据分发方法的示例的模式图；并且 图15是示出第六实施例的模式图；标号描述11,41,61, 101,301,501第一基站 12, 42, 62, 113, 313, 513第二基站 21, 51， 71， 91, 121, 321， 521 移动台31,347 无线电网络控制器63第三基站64第四基站81基站82第一扇区天线83第二扇区天线84第三扇区天线85第一扇区86第二扇区86第三扇区102,302,502 基站网络通信单元103,503 发送数据选择单元104,304,504 基站信道编码单元105，305， 505 基站调制单元106,306,506 基站发送单元107,307,507 基站控制单元108,308， 508 第一基站发送天线109309,509第一基站接收天线110:310,510基站接收单元111:311,511基站解调单元112，312，512基站信道解码单元113，313,513基站解调单元114,314,514第二基站发送天线115,315，515从第一基站到第一天线的无线电波116，316,516从第二基站到第一天线的无线电波117,317,517从第一基站到第二天线的无线电波118,318，518从第二基站到第二天线的无线电波119,319,519上行信号120，320，520传输线路121,321,521移动台122，322,522第一接收天线123，323，523第二接收天线124，324,524第一天线接收单元125，325,525第二天线接收单元126，326,526MIMO信道分离单元127,327,527传输线路质量估计单元128，328,528第一基站数据解调单元129,329,529移动台解调单元130,330,530移动台信道解码单元131，331,531第二基站数据解调单元132，332,532移动台解调单元133，333移动台信道解码单元134,334,534MIMO数据组合单元135，335,535数据输出处理单元135136,336,536移动台控制单元137, 138, 337, 338, 537, 538 外部输出设备 139, 140, 339， 340, 539, 540 外部输入设备 141,341,541 数据编码单元142, 342， 542 移动台信道编码单元143, 343, 543 移动台调制单元144, 344， 545 移动台发送单元145, 345, 545 移动台发送天线 146， 346， 546 第二基站接收天线 348控制台网络通信单元349数据分发单元 350控制台控制单元 351数据组合单元具体实施方式
下面参考附图描述实施本发明的最佳方式。第一实施例图1是示出本发明的第一实施例的模式图。在根据第一实施例的无线 通信系统中，将被传递到移动台21的数据从网络进入第一基站11和第二 基站12。在图1中，网络包括基于IP的核心网等等。在移动台靠近第一 基站的状态1中，移动台到第一基站的距离短且传播线路状态良好。因 此，可以实现高速传输，且基站检査传播线路质量并使用控制信号指示无 线通信系统只向第一基站发送数据。当移动到状态2中的位置时，移动台 远离第一基站，传输线路状态相应较差。但是，由于随着可能的传输数据 率的减小移动台可以与第二基站通信，于是移动台请求无线通信系统以数 据在第一和第二基站之间被划分的方式来发送数据，并且建立与这两个基 站的通信连接(建立链路)，藉此保持与多个基站的MIMO发送和接收。 当移动到状态3中的位置时，移动台不能与第一基站通信且移动台和第二 基站之间的传播线路的传播线路状态被改善。因此，可以实现高速传输， 且移动台只请求第二基站将数据发送到移动台并与第二基站通信。图2和3是示出根据第一实施例的各个设备的框图。图1所示第一基站ll对应于第一基站101，图l所示第二基站12对应于第二基站113，且 图1所示移动台21对应于移动台121。参考图2，在第一基站中，基站网络通信单元102接收从网络发送并 通知给移动台的信号。在MIMO切换状态中，基站控制单元107控制发送 数据选择单元103来选择发送数据，控制基站信道编码单元104来执行信 道编码，并控制基站调制单元105来执行诸如多级调制、CDMA或OFDM (正交频分复用)之类的调制。信号经由包括DA转换器等的基站发送单 元106从第一基站发送天线108发送。注意OFDM是在一个频带上包括多 个子信道的通信方法。虽然第二基站与第一基站操作类似，但是各个基站的发送数据选择单 元选择不同数据以便总体上发送所有数据。取决于传输线路状态，第二基 站与第一基站在数据率和诸如QPSK或16 QAM之类的调制方法上既可以 不同也可以相同。第二基站在诸如CDMA或OFDM之类的调制方法上与 第一基站相同。若调制方法是CDMA，则第二基站具有与第一基站相同的 扩频码。若调制方法是OFDM，则第二基站具有与第一基站相同的频带 (执行相同的MIMO发送)。第二基站从第二基站发送天线114发送经编 码并调制的信号。此时，来自第一基站的发送信号的频带与来自第二基站 的相同，所以第一和第二基站同时发送信号。在这些信号经由传输线路120传输并被传输线路120影响后，移动台 121经由第一接收天线122和包括AD转换器等的第一天线接收单元124 来接收来自第一基站的信号115和来自第二基站的信号116的组合波，并 经由第二接收天线123和第二天线接收单元125来接收来自第一基站的信 号117和来自第二基站的信号118的组合波(见图3)。在MIMO切换期间，移动台控制单元136控制使用各个传输线路特性 等来分离信号的MIMO信道分离单元126的工作。MIMO信道分离单元 126分离从各个基站发送并由相应天线接收的信号，并从所分离的信号中 消除传播线路的影响。在第一基站数据解调单元128中，移动台解调单元 129令来自第一基站的信号经历诸如多级调制、CDMA或OFDM之类的解调，且移动台信道解码单元130执行代码解码。另外，在第二基站数据解调单元131中，移动台解调单元132令来自第二基站的信号经历类似的解 调，且移动台信道解码单元133对解调的信号进行解码。由缓冲器等构成 的MIMO数据组合单元134组合这些信号，数据输出处理单元135对组合 的信号执行图像处理、语音处理等，产生的信号从外部输出设备137和 138输出。另外，移动台控制单元136控制传输线路质量估计单元127来估计每 个基站和移动台之间的诸如信噪比(SNR)、导频功率、代表多径状态的 延迟扩展(delay spread)以及路径延迟之类的传输线路状态，以判定是否 执行MIMO切换和请求每个基站将数据发送到移动台。此外，移动台控制 单元为上行信号添加表示接收数据的接收是否被正常完成的控制信号，如 ACK或NACK。来自外部输入设备139和140的输入信号经历由数据编码单元141进 行的语音编码、图像处理等，被移动台信道编码单元142编码，经历由移 动台调制单元143进行的诸如多级调制、CDMA或OFDM之类的调制， 并由移动台发送天线145和包括DA转换器等的移动台发送单元发送。在第一实施例中，假设第一基站和移动台之间的传输线路状态好于第 二基站和移动台之间的传输线路状态。这种情况下，在第一基站中，第一 基站接收天线109和包括AD转换器等的基站接收单元110接收上行信号 119，基站解调单元111对上行信号119执行诸如多级调制、CDMA或 OFDM之类的解调，基站信道解码单元112对解调的上行信号执行信道解 码，产生的信号从基站网络通信单元102被发送到网络。另外，基站控制 单元107利用上行信号中包括的控制信号实行诸如下行数据信号的重传之 类的控制。类似地，在第二基站中，第二基站接收天线146接收上行信 号。但是，在第二基站中，基站控制单元107利用上行控制信号实行重传 下行信号的控制而不执行上行数据信号处理。若只有第一基站在非MIMO切换状态中向该移动台发送数据，则第一 基站的基站控制单元控制发送数据选择单元来选择该移动台上的所有数 据，且信号在被编码和调制后被发送。但是，第二基站的基站控制单元不控制发送数据控制单元来选择该移动台上的数据，且第二基站不保持与该 移动台的数据通信。移动台只从第一基站接收信号。因此，移动台可以使用第一和第二天 线来执行接收分集或通过只使用第一天线和第一天线接收单元并停止第二 天线和第二天线接收单元来降低功耗。或者，传输线路质量估计单元可以 位于第一和第二基站的每一个中。当第一实施例中移动台控制单元做出关于是否执行MIMO切换的判定 时，基站控制第一可以做出这种判定。图4是示出控制单元关于是否执行MIMO切换的判定方法的示例的流 程图。移动台控制单元测量表示M个外围基站的每一个和移动台之间的传播 线路质量的信噪比(SNR)，表示传播线路的扩展的延迟扩展等(S101)。移动台控制单元将测量结果通知基站的每一个并向基站的每一 个发送调查(S102)。每个基站控制单元实行控制来选择与其传输线路质 量相对应的自适应调制，并将调制方法和通信数据率DataRate(i) (i=l，2,...,M)通知移动台(S103)。移动台按数值下降的顺序重新排列数 据率或在将优先级降序添加到各个基站上的同时重排数据率，并创建最大 数据率DataRate一max(j)以及与最大数据率DataRate—max(j)相关的基站的矩 阵BTS—max(j) (S104)。移动台控制单元判定最大数据率DataRate—max(l)是否高于预设的数据 率期望值DataRateExpect (S105)。若最大数据率DataRate—max(l)较高， 则移动台控制单元决定只与能够以最大数据率通信的基站(BTS一max(l)) 通信(Sill)。若最大数据率DataRate—max(l)并非较高，则移动台控制 单元降序添加各个基站的可能数据率，计算满足数据率期望值的基站数目 k (S106、 S107和S109)，并决定利用前k个基站保持MIMO切换通信(SUO)。但是，若数目k超过移动台拥有的MIMO天线的数目N，则移 动台控制单元决定利用前N个基站保持MIMO切换通信(S108和 S112)。取决于测量的传输线路质量和由各个基站通知的可能数据率的时间变化是否正在改善，这里的"基站的优先级"经常是动态优先级。另外，优 先级经常包括依据基站或移动台而固定设置的那些，如各个基站的能力或 根据合同的移动台用户的指定。另外，移动台不对各个基站进行关于可能数据率的调查、只基于测得 的传播线路质量做出的判定可以加速处理。利用这种方法，移动台控制单 元做出判定、利用控制信号将判定通知各个基站，并开始通信。或者，移 动台可以估计传播线路质量并将估计的传播线路质量通知各个基站，且基 站可在彼此通信时做出判定。作为替代，若无线电网络控制器居于中间， 则控制台控制单元可以做出该判定。在另一替代中，每个基站可以使用上 行信号导频来估计传播线路质量。参考示出数据分发和选择方法的示例的图5的模式图来描述基站数据 选择单元(图2)执行的操作。在该示例中，假设基站在移动台与基站之 间的传播线路质量上有所不同。第一基站和移动台之间的传播线路质量高 于第二基站和移动台之间的传播线路质量，且第一基站与第二基站在可能 的数据率上不同。因此，控制单元向具有较高速传输能力的第一基站分发 较多数据，向具有较低速传输能力的第二基站分发较少数据。每个基站自 适应地将多级调制等分配给具有良好传输线路质量的传输线路，并保持高 速通信。在图5的情况(a)中，数据以网络分组数据的形式从网络发送。第一 基站的基站数据选择单元(图2)选择网络分组数据201和202而不选择 网络分组数据203。第二基站的基站数据选择单元只选择网络分组数据 203而不选择网络分组数据201和202。这些数据片段从相应基站发送， 被移动台接收，并由MIMO数据组合单元组合，从而提供所有数据。通过这种方法，各个基站可以独立地与网络中的数据发送器通信。这 可以避免使网络中的通信过程复杂化。在图5的情况(b)中，考虑了网络分组数据的数据长度与无线分组 数据创建单位的区别。在该示例中，两个网络分组数据构成无线分组数 据。因此，第一基站发送网络分组数据204到207，第二基站发送网络分 组数据208和209。通过这种方法，移动台执行的处理不如以前方法的复杂。另外，很明显，在与具有良好传播线路质量的单个基站的通信中，将 所有数据分发给单个基站。第二实施例图6是示出本发明第二实施例的模式图。在根据第二实施例的无线通 信系统中，将被传递给移动台21的数据从网络进入无线电网络控制器 31。无线电网络控制器将网络连接到多个基站。在移动台靠近第一基站11 的状态1中，移动台到第一基站的距离短且传播线路状态良好。因此，可 以实现高速传输，且无线电网络控制器控制第一基站来将数据发送到移动 台。当移动到状态2中的位置时，移动台远离第一基站，传输线路状态相 应较差。由于随着第一基站和终端之间可能的传输数据率的减小，移动台 可以与第二基站通信，于是无线电网络控制器将数据划分到第一基站和第 二基站，并控制这两个基站发送不同数据以保持与移动台的MIMO通信。 从而，虽然基站之间通信的数据率低，仍可通过这两个基站实现高速数据 传输。当进一步移动到状态3中的位置时，移动台不能与第一基站通信且 移动台和第二基站之间的传播线路的传播线路质量被改善。因此，通过单 个基站可以实现高速传输，且无线电网络控制器只将数据发送到第二基站 并控制第二基站来与移动台通信。图7禾口 8是示出根据第二实施例的各个设备的框图。图6所示无线电 网络控制器31对应于无线电网络控制器347，图6所示第一基站11对应 于第一基站301，图6所示第二基站12对应于第二基站313，且图6所示 移动台21对应于移动台321。参考图7，在无线电网络控制器347中，控制台网络通信单元348接 收从网络发送并通知给移动台的信号，且控制台控制单元350在MIMO切 换状态中控制数据分发单元349来将数据分发和发送到第一基站和第二基 站。在第一基站中，基站网络通信单元302接收来自无线电网络控制器的 信号，基站信道编码单元304执行信道编码，基站调制单元305执行诸如 多级调制、CDMA或OFDM之类的调制。信号经由包括DA转换器等的 基站发送单元306从第一基站发送天线308发送。虽然第二基站与第一基站操作类似，但是依据传输线路状态，分发给 第二基站的数据量与分发给第一基站的数据量既可以相同也可以不同。取 决于传输线路状态，第二基站与第一基站在数据率和诸如QPSK或16QAM之类的调制方法上既可以相同也可以不同。第二基站在诸如CDMA 或OFDM之类的调制方法上与第一基站相同。若调制方法是CDMA,则 第二基站具有与第一基站相同的扩频码。若调制方法是OFDM，则第二基 站具有与第一基站相同的频带(执行相同的MIMO发送)。第二基站从第 二基站发送天线314发送经编码并调制的信号。此时，来自第一基站的发 送信号的频带与来自第二基站的相同，所以第一和第二基站同时发送信弓在这些信号经由传输线路320传输并被传输线路320影响后，移动台 321经由第一接收天线322和包括AD转换器等的第一天线接收单元324 来接收来自第一基站的信号315和来自第二基站的信号316的组合波，还 经由第二接收天线323和第二天线接收单元325来接收来自第一基站的信 号317和来自第二基站的信号318的组合波(见图8)。在MIMO切换期间，移动台控制单元136控制由MMSE、 QR分离等 构成的MIMO信道分离单元326的工作。MIMO信道分离单元326分离从 各个基站发送并由相应天线接收的信号，并从所分离的信号中消除传播线 路的影响。在第一基站数据解调单元328中，移动台解调单元329令来自 第一基站的信号经历诸如多级调制、CDMA或OFDM之类的解调，且移 动台信道解码单元330执行代码解码。类似地，在第二基站数据解调单元 331中，移动台解调单元332令来自第二基站的信号经历类似的解调，且 移动台信道解码单元333对解调的信号进行解码。由缓冲器等构成的 MIMO数据组合单元334组合这些信号，数据输出处理单元335对组合的 信号执行图像处理、语音处理等，产生的信号从外部输出设备337和338 输出。另外，移动台控制单元336控制传输线路质量估计单元327来估计第 一和第二基站的每一个和移动台之间的诸如信噪比(SNR)、代表多径状 态的延迟扩展之类的传输线路状态，以及将估计结果通知基站的每一个。此外，移动台控制单元为上行信号添加表示接收数据的接收是否被正常完成的控制信号，如ACK或NACK。来自外部输入设备339和340的输入信号经历由数据编码单元341进 行的语音编码、图像处理等，被移动台信道编码单元342编码，经历由移 动台调制单元343进行的诸如多级调制、CDMA或OFDM之类的调制， 并由移动台发送天线345和包括DA转换器等的移动台发送单元发送。在第一基站中，第一基站接收天线309和包括AD转换器等的基站接 收单元310接收上行信号319，基站解调单元311对上行信号319执行诸 如多级调制、CDMA或OFDM之类的解调，基站信道解码单元312对解 调的上行信号执行信道解码，产生的信号从基站网络通信单元302被发送 到网络。另外，基站控制单元307利用上行信号中包括的控制信号实行诸 如下行数据信号的重传之类的控制。类似地，在第二基站中，第二基站接 收天线346接收上行信号并对其进行信号处理，并且用于将数据传输或重 传到无线电网络控制器的数据传输和重传控制被施加。在无线电网络控制 器中，数据组合单元351根据传输线路状态选择性地组合这些数据片段， 组合的数据从控制台网络通信单元发送到网络。在非MIMO切换状态中，控制台控制单元控制数据分发单元来只将数 据发送到第一基站。因此，第一基站将数据发送到移动台，但第二基站不 与移动台交流数据。移动台只从第一基站接收信号。因此，移动台可以使用第一和第二天 线来执行接收分集或通过只使用第一天线和第一天线接收单元并停止第二 天线和第二天线接收单元来降低功耗。或者，传输线路质量估计单元可以 位于第一和第二基站的每一个中。另外，可以停止具有恶劣传输线路状态的基站中的上行数据信号处理。图9是示出根据第二实施例的数据分发和选择方法的示例的模式图。 图9中的(a)示出在每个基站和移动台之间的传播线路质量不同的情 况下的分发示例。若第一基站的传播线路质量高于第二基站的传播线路质 量，则第一与第二基站在可能的数据率上不同。因此，在将被发送到移动台的数据401到406中，无线电网络控制器的数据分发单元(图7)向具 有较高速传输能力的第一基站分发较多数据(401、 402、 404和405)， 向具有较低速传输能力的第二基站分发较少数据(403和406)。图9中的(b)示出信道编码后的数据分发的示例。网络分组数据407 和408构成无线分组数据创建单位409，无线分组数据创建单位409被编 码且冗余比特410被添加到编码后的数据，该数据被整合(411)，经历 交织(412)，然后被分离成无线分组数据单位。无线分组数据413和414 被分发到第一基站，无线分组数据415被分发到第二基站。通过这种方法，每个基站需要调制并编码甚至是不发送(non-transmitted) 的数据，并且如果从每个基站的数据发送具有延时，则基站 需要缓冲预解码的数据，从而使处理复杂化。然而，每个基站和移动台之 间的传输线路特性的差别和代码效果经常使特性得到改善。这种改进的方 法将在下面的第三实施例中描述。第三实施例图10和ll是示出根据本发明第三实施例的各个设备的框图。在图10 和11中，图1所示第一基站11对应于第一基站501，图1所示第二基站 12对应于第二基站513，且图1所示移动台21对应于移动台521。参考图10，在第一基站中，基站网络通信单元502接收从网络发送并 通知给移动台的信号，基站信道编码单元504对收到的信号进行编码。此 后，在MIMO切换状态中，基站控制单元107控制发送数据选择单元503 来选择发送数据，并控制基站调制单元505来执行诸如多级调制、CDMA 或OFDM之类的调制。信号经由包括DA转换器等的基站发送单元506从 第一基站发送天线508发送。虽然第二基站与第一基站操作类似，但是各个基站的发送数据选择单 元选择不同数据以便总体上发送所有数据。另外，编码和调制后的数据从 第二基站发送天线514发送。在这些信号经由传输线路520传输并被传输线路520影响后，移动台 521经由第一接收天线522和包括AD转换器等的第一天线接收单元524 来接收来自第一基站的信号515和来自第二基站的信号516的组合波，还经由第二接收天线523和第二天线接收单元525来接收来自第一基站的信 号517和来自第二基站的信号518的组合波(见图ll)。在MIMO切换期间，移动台控制单元536控制由MMSE、 QR分离等 构成的MIMO信道分离单元526的工作。MIMO信道分离单元526分离从 各个基站发送并由相应天线接收的信号，并从所分离的信号中消除传播线 路的影响。在第一基站数据解调单元528中，移动台解调单元529令来自 第一基站的信号经历诸如多级调制、CDMA或OFDM之类的解调。另 外，在第二基站数据解调单元531中，移动台解调单元532令来自第二基 站的信号经历类似的解调。由缓冲器等构成的MIMO数据组合单元534组 合这些信号，移动台信道解码单元530执行信道解码，数据输出处理单元 535对组合的信号执行图像处理、语音处理等，产生的信号从外部输出设 备537和538输出。传输线路质量估计单元527、外部输入设备539和540、数据编码单 元541、移动台信道编码单元542、移动台调制单元543、移动台发送天线 545、上行信号519、第一基站接收天线509、基站接收单元510、基站解 调单元511、基站信道解码单元512以及第二基站接收天线546的操作分 别与图3所示类似。第四实施例图12是示出根据本发明第四实施例的系统的模式图。在第四实施例 中，移动台51包括四个接收天线，且第一基站41和第二基站42的每一个 包括两个天线用于MIMO通信。在移动台靠近第一基站的状态1中，移动 台只与第一基站保持MIMO通信。当移动到状态2中的位置时，移动台可 与第二基站通信并与两个基站保持MIMO通信。通过这种方式，即使系统一开始是MIMO系统，MIMO切换也可被应 用到该系统。第五实施例图13是示出根据本发明第五实施例的系统的模式图。在第五实施例 中，在包括四个接收天线的移动台71靠近第一基站61的状态1中，移动 台71和一个基站之间的传输线路状态良好且可以实现高速传输。因此，移动台71只与第一基站通信。当移动到状态2中的位置时，移动台71远离第一基站，传输线路状态较差，且移动台71可与第二基站62、第三基 站63和第四基站64进行通信。因此，移动台71保持与四个基站的 MIMO通信。当移动到状态3中的位置时，移动台71远离第一基站和第 三基站并且无法保持与第一和第三基站的MIMO通信。因此，移动台71 保持与第二基站和第四基站这两个基站的MIMO通信。图14示出这种情况下基站的每一个中的数据分发方法的示例。在图 13所示的状态2中，移动台与第一、第二、第三和第四基站进行通信，且 控制单元将网络分组数据601、 602、 603和604分别分配给第一、第二、 第三和第四基站。在图14中，实线围绕的白色部分表示分配给每个基站 的一个网络分组数据。 一般地，每个基站施加重传控制。但是，若移动台 移动到图13所示的状态3且无法与第一和第三基站通信，则网络分组数 据601和603不能被传递。因此，控制单元控制具有最高优先级的第二基 站保持甚至未分配给第二基站供发送的分组数据直到其他基站与移动台的 通信终止为止(如阴影部分所示)。若第一和第三基站的通信变得不充 分，则控制单元控制第二基站来经由网络向其他基站传送数据或重传所保 持的数据，从而指示重传。可以通过添加关于测得的传输线路质量和传输线路质量的时间变化是 否正在改善的信息来获得这里的基站优先级。或者，可以基于各个基站可 以通信的数据率而不是传输线路质量来获得优先级。另外，优先级经常包 括依据基站或移动台而固定设置的那些，如各个基站的能力或根据合同的 的移动台用户的指定。很显然，若无线电网络控制器存在，则无线电网络控制器可以执行这 类数据保持。另外，控制单元可包括在移动台、无线电网络控制器或每个 基站中。第六实施例图15是示出根据本发明第六实施例的系统的模式图。在第六实施例 中，基站81包括第一扇区85、第二扇区86和第三扇区87以及移动台与 之进行通信的第一扇区天线82、第二扇区天线83和第三扇区天线84。在状态1中，移动台91只在第一扇区中以希望的传输速率与第一扇区天线 进行通信。在移动台移动且靠近第一和第二扇区之间的中间位置并远离小 区中心的状态2中，移动台和第一扇区天线之间的传输线路状态较差，或 者由于移动台远离基站因此传输线路状态较差，导致传输速率下降。但 是，由于移动台可与第一和第二扇区通信，因此移动台保持与第一和第二扇区的MIMO通信(执行小区内MIMO切换)以便实现希望的传输速 率。在移动台进一步移动的状态3中，移动台只与第二扇区天线通信。在移动台中，传输线路质量估计单元分别检测移动台和多个扇区天线 之间的传输线路质量，并将传输线路质量通知基站。移动台根据来自基站 的指示来进行MIMO发送或接收。响应于来自移动台的传输线路质量的通知，基站选择第一到第三扇区 天线的可能数据率和调制方法之一，选择满足移动台的数据率期望值所需 要的扇区组合，将调制方法、可能的数据率以及扇区组合通知移动台，并 进行MIMO发送或接收。作为替代，基站包括传输线路质量估计单元。第七实施例第六实施例所示的小区内MIMO切换可与根据第一到第五实施例的基 站间的MIMO切换(小区间MIMO切换)相结合。在包括移动台和构成多个扇区的多个基站的无线通信系统中，每个基 站选择多个基站和多个扇区的组合以便从多个基站的多个扇区天线中获得 希望的传输数据率，分发针对单个移动台的数据并通过MIMO发送数据。 移动台通过MIMO从多个基站的多个扇区天线中接收信号。这种情况下，如果小区内MIMO切换比小区间MIMO切换容易，并 且两个切换都可以实现且效果相等，则可以执行选择小区内MIMO切换的 这类选择方法。
权利要求
1.一种无线通信系统包括多个基站和移动台，其中所述多个基站包括这样的装置，所述装置在某个移动台在传播线路质量恶劣的区域中同时连接到多个基站并与它们进行通信的状态下，分别通过MIMO(多输入多输出)分发将与所述某个移动台交流的数据和发送不同数据到所述某个移动台，并且所述移动台包括多个天线；以及通过所述MIMO来接收由所述MIMO发送的数据的装置。
2. 根据权利要求1所述的无线通信系统，包括控制单元，若通过所述 移动台和所述多个基站中的单个基站之间的通信获得期望传输速率，则所 述控制单元控制所述移动台只保持与所述单个基站的数据通信，并且若未 获得所述期望传输速率，则所述控制单元将发送或接收方法切换成使用多 个基站来分发所述数据的MIMO发送或接收方法。
3. 根据权利要求1所述的无线通信系统，包括移动台，所述移动台包括检测所述多个基站的每一个和所述移动台之 间的传输线路质量的传输线路质量估计单元，以及施加以下控制的控制单 元通过将所述传输线路质量通知所述基站的每一个来向所述基站的每一 个发送关于可通信数据率的调査，利用从所述基站的每一个接收的所述可 通信数据率来选择满足数据率期望值所必需的基站的组合，将所选组合通 知所述多个基站，并进行所述MIMO发送或接收；以及多个基站，每个基站包括施加以下控制的控制单元响应于来自所述 移动台的关于所述传输线路质量的调查来选择调制方法和所述可通信数据 率，将所述调制方法和所述可通信数据率通知所述移动台，并根据来自所 述移动台的指示来选择和分发针对所述移动台的数据。
4. 根据权利要求1所述的无线通信系统，包括移动台，所述移动台包括检测所述多个基站的每一个和所述移动台之 间的传输线路质量的传输线路质量估计单元，以及施加以下控制的控制单 元基于所述传输线路质量来选择将与所述移动台进行通信的基站的组合，将所选组合通知所述基站的每一个，并进行所述MIMO发送或接收； 以及多个基站，每个基站包括控制单元，所述控制单元施加控制以根据来 自所述移动台的指示来选择和分发针对所述移动台的数据。
5. 根据权利要求1所述的无线通信系统，包括移动台，所述移动台包括检测所述多个基站的每一个和所述移动台之 间的传输线路质量的传输线路质量估计单元，以及施加以下控制的控制单 元将所述传输线路质量通知所述基站的每一个，并根据来自所述基站的 每一个的指示来进行所述MIMO发送或接收；以及基站，所述基站包括施加以下控制的控制单元响应于来自所述移动 台的所述传输线路质量的通知来选择调制方法和可通信数据率，在多个基 站间传递所述可通信数据率，利用所述可通信数据率来选择将与所述移动 台通信的基站的组合以满足所述移动台的数据率期望值，并进行MIMO发 送或接收。
6. 根据权利要求1所述的无线通信系统，包括基站，所述基站包括检测所述基站和所述移动台之间的传输线路质量 的传输线路质量估计单元，以及施加以下控制的控制单元响应于所述多 个基站的每一个检测到的所述传输线路质量来选择调制方法和可通信数据 率，在多个基站间传递所述可通信数据率，利用针对同一移动台的可通信 数据率来选择满足所述移动台的数据率期望值的基站的组合，并进行 MIMO发送或接收；以及移动台，所述移动台包括控制单元，所述控制单元施加控制以根据来自所述基站的指示来进行MIMO发送或接收。
7. 根据权利要求1所述的无线通信系统，包括移动台，所述移动台包括检测所述多个基站的每一个和所述移动台之 间的传输线路质量的传输线路质量估计单元，以及施加以下控制的控制单元将所述传输线路质量通知给连接到所述多个基站的无线电网络控制 器，并根据来自所述无线电网络控制器的指示来迸行MIMO发送或接收； 无线电网络控制器，所述无线电网络控制器包括施加以下控制的控制单元响应于从所述移动台经由所述基站的每一个发送的所述传输线路质 量来对所述基站选择调制方法和可通信数据率，选择满足所述移动台的数 据率期望值所必需的基站的组合，将所选组合通知所述基站的每一个和所 述移动台，并进行MIMO发送或接收；以及多个由所述无线电网络控制器控制的基站。
8. 根据权利要求1所述的无线通信系统，包括多个基站，每个基站包括检测所述多个基站的每一个和所述移动台之 间的传输线路质量的传输线路质量估计单元；无线电网络控制器，所述无线电网络控制器包括施加以下控制的控制 单元响应于所述传输线路质量来选择所述基站的每一个可用的调制方法 和可通信数据率，选择基站的组合以便针对同一移动台的可通信数据率的 总和满足所述移动台的数据率期望值，并进行MIMO发送或接收；以及移动台，所述移动台根据经由所述多个基站来自所述无线电网络控制器的指示来进行所述MIMO发送或接收。
9. 根据权利要求3至6的任意一个所述的无线通信系统， 其中所述多个基站通过网络互相连接，并且包括选择单元，所述选择单元令所述各个基站独立选择从所述网络接收的、针对所述单个移动台的 分组。
10. 根据权利要求3至8的任意一个所述的无线通信系统， 其中所述多个基站的每一个施加重传控制。
11. 一种无线通信系统，包括构成多个扇区的基站和移动台，其中 所述基站包括这样的装置，所述装置在某个移动台在传播线路质量恶劣的区域中同时连接到多个扇区天线并与它们进行通信的状态下，通过 MIMO分发将与所述某个移动台交流的数据，并且同时发送不同数据到所 述某个移动台，并且所述移动台包括多个天线和用于通过所述MIMO来接收由所述MIMO 发送的数据的装置。
12. 根据权利要求11所述的无线通信系统，包括控制单元，若通过所 述移动台和所述多个扇区天线中的单个扇区天线之间的通信获得期望传输速率，则所述控制单元控制所述移动台只保持与所述单个扇区天线的数据 通信，并且若未获得所述期望传输速率，则所述控制单元将发送或接收方法切换成使用多个扇区天线来分发所述数据的MIMO发送或接收方法。
13. 根据权利要求11所述的无线通信系统，包括移动台，所述移动台包括检测所述多个扇区天线的每一个和所述移动 台之间的传输线路质量的传输线路质量估计单元，以及施加以下控制的控 制单元将所述传输线路质量通知给所述基站，并根据来自所述基站的指 示来进行所述MIMO发送或接收；以及基站，所述基站包括施加以下控制的控制单元响应于来自所述移动 台的所述传输线路质量的通知来选择用于所述多个扇区天线的调制方法和 可通信数据率，选择满足所述移动台的数据率期望值所必需的扇区的组 合，将所选组合通知所述移动台，并进行所述MIMO发送或接收。
14. 根据权利要求11所述的无线通信系统，包括移动台和构成多个扇区的多个基站，包括基站，所述基站利用所述基站的每一个的多个扇区天线通过所述 MIMO分发并发送针对所述单个移动台的数据；以及移动台，所述移动台通过所述MIMO接收来自所述基站的每一个的多个扇区天线的信号。
15. 由移动台和多个基站使用的无线通信方法，包括以下步骤令所述多个基站在某个移动台在传播线路质量恶劣的区域中同时连接到多个基站并与它们进行通信的状态下，分别通过MIMO分发将与所述某 个移动台交流的数据并发送不同数据到所述某个移动台，以及令所述移动台通过所述MIMO来接收由所述MIMO发送的数据。
16. 根据权利要求15所述的无线通信方法，包括以下步骤 若通过所述移动台和所述多个基站中的单个基站之间的通信获得期望传输速率，则只保持与所述单个基站的数据通信，以及若未获得所述期望 传输速率，则切换成使用多个基站来分发所述数据的MIMO发送或接收方 法。 '
17. 由移动台和构成多个扇区的多个基站使用的无线通信方法，包括以下步骤令所述多个基站在某个移动台在传播线路质量恶劣的区域中同时连接到多个扇区天线并与它们进行通信的状态下，分别通过MIMO分发将与所述某个移动台交流的数据并同时发送不同数据到所述某个移动台，以及令所述移动台通过所述MIMO来接收由所述MIMO发送的数据。
18. —种无线移动台设备包括 用于MIMO接收的多个天线；MIMO分离单元，根据各个基站的传输线路特性来分离从所述多个基 站发送的信号；解调单元，解调来自所述各个基站的所述被分离信号；解码和MIMO数据组合装置，用于对所述解调的信号进行解码并用于 组合来自所述各个基站的信号；以及控制单元，施加以下控制在MIMO发送或接收状态下通过MIMO 接收来自所述多个基站的信号，并在非MIMO发送或接收状态下接收来自 所述多个基站中的单个基站的信号。
19. 根据权利要求18所述的无线移动台设备，还包括检测所述多个基 站的每一个和所述移动台之间的传输线路质量的传输线路质量估计单元，其中所述控制单元施加以下控制通过将所述传输线路质量通知所述 基站的每一个来向所述基站的每一个发送关于可通信数据率的调查，利用 从所述基站的每一个接收的所述可通信数据率来选择通信基站的组合以满 足数据率期望值，将所选组合通知所述多个基站，并进行所述MIMO发送 或接收。
20. 根据权利要求18所述的无线移动台设备，还包括检测所述多个基 站的每一个和所述移动台之间的传输线路质量的传输线路质量估计单元，其中所述控制单元施加以下控制基于所述传输线路质量来选择将与 所述移动台进行通信的基站的组合，将所选组合通知所述基站的每一个， 并进行所述MIMO发送或接收。
21. —种无线电网络控制器，包括 网络通信单元，连接到网络并保持通信；分发单元，在多个基站的每一个和移动台之间分发将与某一移动台交 流的数据，在所述移动台的MIMO发送或接收状态下将所述分发的数据发送到所述多个基站，在非MIMO发送或接收状态下向所述多个基站中的单 个基站发送将与所述移动台交流的数据。
22. 根据权利要求21所述的无线电网络控制器，还包括控制单元，所述控制单元发送以下指示基于从所述基站的每一个或经由所述多个基站从所述移动台发送的所述基站的每一个和所述移动台之间的传输线路质 量，选择将与所述移动台进行通信的基站的组合以及数据率的组合以满足 所述单个基站的数据率期望值，令所述分发单元基于所述基站组合和所述数据率组合来分发数据，并将所述分发的数据用于所述MIMO发送或接
23. —种无线基站设备包括用于MIMO传输的多个天线；发送数据选择单元，通过MIMO发送或接收从针对单个移动台的数据 中分别部分地选择被分配给多个基站的信号；以及施加以下控制的控制单元在MIMO发送或接收状态下利用这些被分 配信号通过MIMO发送来自所述多个基站的信号，在非MIMO发送或接 收状态下令所述选择单元或者选择针对所述单个移动台的全部数据，或者 不选择针对所述单元移动台的任何数据。
24. 根据权利要求23所述的无线基站设备，还包括检测所述多个基站 的每一个和所述移动台之间的传输线路质量的传输线路质量估计单元。
25. 根据权利要求23所述的无线基站设备，其中所述控制单元施加以下控制响应于所述传输线路质量来选择所 述基站的每一个可用的调制方法和可通信数据率，选择基站的组合以便针 对同一移动台的可通信数据率的总和满足所述移动台的数据率期望值，并 进行所述MIMO发送或接收。
26. 根据权利要求23所述的无线基站设备，还包括编码单元，所述编 码单元对从网络发送并通知给所述移动台的信号进行编码，其中所述编码单元设置在所述数据选择单元之前。
27. 根据权利要求23所述的无线基站设备，其中所述多个基站通过网络互相连接，且从所述网络接收的针对所述 单个移动台的分组被独立地分配给所述各个基站。
28. 根据权利要求23所述的无线基站设备，其中所述控制单元施加重 传控制。
全文摘要
提供了一种MIMO无线通信系统，能够减轻远离基站的小区端的传输速率降低，并且不管离基站的距离如何，都能确保移动台的高传输速率。当移动台(21)处于靠近第一基站(11)的状态1中时，第一基站与移动台的距离短，获得良好的传播路径状态，从而可以实现高速传输。因此移动台确认传播线路质量并仅指示第一基站发送数据。当移动台移动到状态2时，与第一基站之间的传输路径状态恶化，但随着可能的传输数据率的降低，与第二基站(12)的通信成为可能。因此，移动台请求在第一基站和第二基站之间划分数据以在两个基站和移动站之间执行MIMO通信。当移动台移动到状态3时，不能与第一基站通信，与第二基站之间传播路径状态良好，从而可以实现高速传输。因此移动台仅请求第二基站发送数据并与第二基站通信。
文档编号H04B7/26GK101283526SQ20068003737
公开日2008年10月8日 申请日期2006年10月6日 优先权日2005年10月7日
发明者吉田尚正, 松本真理子 申请人:日本电气株式会社