CN100553173C - 无线通信系统、无线通信终端和无线通信方法 - Google Patents

Abstract

一种无线通信系统包括：基站；接收来自基站的第一信号的第一无线通信终端；以及接收来自基站的第二信号的第二无线通信终端。第二无线通信终端将使用第一信号。第一无线通信终端包括：向第二无线通信终端发送第一信号的发送单元。第二无线通信终端包括：接收来自第一无线通信终端的第一信号的接收单元；以及接收来自接收单元的第一信号并根据第一信号和第二信号执行至少一个合成的信号合成单元。

Description

无线通信系统、无线通信终端和无线通信方法

技术领域

本发明一般地涉及一种无线通信系统、一种无线通信终端和一种无线通信方法。

对2005年4月26日提出的日本专利申请No.2005-128118要求优先权，这里结合其内容作为参考。

背景技术

为了更加完整地描述与本发明有关的技术状况，下文中本申请中要引用或确认的所有专利、专利申请、专利公开、科学文章等作为参考完整地结合于此。

典型的无线通信系统可以是设计来改进移动台和基站之间的通信速率的MIMO(多输入多输出)系统。在MIMO系统中，每个移动台和基站都有多个用于发送和接收无线电波的天线元件，以便在移动台和基站之间建立多条通信路径或传播路径。移动台和基站中的第一个可以向其中的第二个发送一个或多个信号或一组或多组数据。在这种情况下，第一个作为发射台，并且第二个作为接收台。例如，基站的多个天线元件分别发送多组数据。多组数据彼此不同且分离。不同且分离的数据组在传播路径上互相混合。多个天线元件接收混合的数据组并将混合组分离成彼此分离且不同的多个原始数据组。在日本未审查专利申请(第一公开)No.2002-44051中公开了该传统技术。在MIMO系统中，每个发射台和接收台都有多个天线元件。无线通信系统的其它典型例子可以包括但不局限于MISO(多输入单输出)系统和SIMO(单输入多输出)系统。在MISO系统中，发射台具有多个天线元件，并且接收台具有单个天线元件。在SIMO系统中，发射台具有单个天线元件，并且接收台具有多个天线元件。

在发射台和接收台之间空间地建立的传播路径或信道的数量取决于发射台和接收台的天线元件的数量。为了增加路径的数量，必须增加天线元件的数量，同时增加了天线元件组的规模或尺寸。增加天线元件组的规模或尺寸增加了在诸如移动终端之类的通信终端上安装天线元件的限制，也增加了其制造成本。当在尺寸较小的通信终端上提供多个天线元件时，可能必须减小天线元件之间的距离，以便满足对安装天线元件的限制条件。减小天线元件之间的距离增加了天线元件之间的相关性，由此使得难以识别发送或传播无线电波的空间信道，并且减少可以被真正发送的信息的数量。希望保证发射台和接收台之间的空间传播路径的数量与发射台和接收台的天线元件的数量无关。

由于上述内容，对于本领域的技术人员，从该公开显而易见，需要改进的系统、方法和/或装置。本发明针对本领域的该需求和其它需求，对于本领域的技术人员，这将从该公开中显而易见。

发明内容

因此，本发明的主要目的是提供一种无线通信系统。

本发明的另一目的是提供一种无线通信终端。

本发明的再一目的是提供一种无线通信方法。

根据本发明的第一方面，一种无线通信系统包括：基站；通过第一信号与基站通信的第一无线通信终端；以及通过第二信号与基站通信的第二无线通信终端。第二无线通信终端将使用第一信号。第一无线通信终端包括：向第二无线通信终端发送第一信号的发送单元。第二无线通信终端包括：接收来自第一无线通信终端的第一信号的接收单元；以及接收来自接收单元的第一信号并根据第一信号和第二信号执行至少一个合成的信号合成单元。

优选地，发送单元还可以包括：从多个预定的无线电频率中探测第一无线电频率的第一探测单元。第一无线电频率未在使用中，但对于第二无线通信终端可用。发送单元以第一无线电频率向第二无线通信终端发送第一信号。接收单元还可以包括：探测第二无线电频率的第二探测单元。接收单元以第二无线电频率接收来自第一无线通信终端的第一信号。

根据本发明的第二方面，一种无线通信终端与基站和不同的无线通信终端通信。无线通信终端包括：接收来自基站的第一信号的基站通信单元；以及接收来自基站通信单元的第一信号并向所述不同的无线通信终端发送第一信号的发送单元。所述不同的无线通信终端将使用第一信号。

优选地，发送单元还可以包括：从多个预定的无线电频率中探测第一无线电频率的第一探测单元。第一无线电频率未在使用中，但对于所述不同的无线通信终端可用。发送单元以第一无线电频率向所述不同的无线通信终端发送第一信号。

根据本发明的第三方面，一种无线通信终端与基站和不同的无线通信终端通信。无线通信终端包括：接收来自基站的第一信号的基站通信单元；接收来自所述不同的无线通信终端的第二信号的接收单元，第二信号未在使用中，但对于所述无线通信终端可用；以及接收来自接收单元的第二信号并根据第一信号和第二信号执行至少一个合成的信号合成单元。

优选地，接收单元还可以包括：探测第一无线电频率的第二探测单元。接收单元以第一无线电频率接收来自所述不同的无线通信终端的第二信号。

根据本发明的第四方面，一种无线通信终端与基站和不同的无线通信终端通信。无线通信终端包括：接收来自基站的第一和第二信号的基站通信单元，所述不同的无线通信终端正在使用第一信号，所述无线通信终端将使用第二信号；接收来自基站通信单元的第一信号并向所述不同的无线通信终端发送第一信号的发送单元；接收来自所述不同的无线通信终端的第三信号的接收单元，第三信号未在使用中，但对于所述无线通信终端可用；以及接收来自接收单元的第二信号并根据第二信号和第三信号执行至少一个合成的信号合成单元。

优选地，发送单元还可以包括：从多个预定的无线电频率中探测第一无线电频率的第一探测单元。第一无线电频率未在使用中，但对于所述不同的无线通信终端可用。发送单元以第一无线电频率向所述不同的无线通信终端发送第一信号。

优选地，接收单元还可以包括：探测第二无线电频率的第二探测单元。接收单元以第二无线电频率接收来自所述不同的无线通信终端的第三信号。

根据本发明的第五方面，一种无线通信方法包括步骤：通过第一无线通信终端从基站向第二无线通信终端发送第一信号，第二无线通信终端将使用第一信号；从基站向第二无线通信终端直接发送第二信号；以及第二无线通信终端根据第一和第二信号，执行至少一个合成。

优选地，无线通信方法还可以包括步骤：第一无线通信终端从多个预定的无线电频率中探测第一无线电频率，所述第一无线电频率未在使用中，但对于第二无线通信终端可用，以便以第一无线电频率从第一无线通信终端向第二无线通信终端发送第一信号。

优选地，无线通信方法还可以包括步骤：第二无线通信终端探测第二无线电频率。接收单元以第二无线电频率接收来自第一无线通信终端的第一信号。

多个通信终端的每一个不仅能在多个通信终端的每一个与基站之间建立直接通信路径，而且能通过多个通信终端中不同的一个，在第一和第二通信终端的每个和基站之间建立另一间接通信路径。即，多个通信终端的每一个都能够建立使用多个通信终端中不同一个的间接通信路径。无线通信系统的这种配置增加了通信路径的数量，而不会增加其天线元件的数量。通信终端的配置能够在通信终端和基站之间与通信终端的天线元件的数量无关地建立空间路径。增加通信路径的数量而不增加通信终端的天线元件的数量，这增加了通信速率，而不增加通信终端的规模或尺寸。

对于本领域的技术人员，从下面结合了演示本发明实施例的附图的详细描述中，本发明的这些和其它目的、特征、方面和优点将显而易见。

附图说明

现在参考构成部分原始公开材料的附图：

图1是演示根据本发明第一实施例的无线通信终端的配置的方框图；

图2是演示根据本发明的第一实施例、包括图1的无线通信终端的无线通信系统的配置的图；

图3是演示图1的通信终端中所包括的发送单元的顺序操作的流程图；以及

图4是演示图1的通信终端中所包括的接收单元的顺序操作的流程图。

具体实施方式

现在将参考附图描述本发明的精选实施例。对于本领域的技术人员，从该公开显而易见的是：提供本发明的实施例的描述只是为了演示，并不是为了限制由所附权利要求和其等同物定义的本发明的目的。

第一实施例

图1是演示根据本发明第一实施例的无线通信终端的配置的方框图。图2是演示根据本发明第一实施例、包括图1的无线通信终端的无线通信系统的配置的图。图2的无线通信系统是包括MIMO基站100和多个通信终端1的MIMO系统。通信终端1具有包括用于与MIMO基站100无线通信的单个天线元件的第一天线11。通信终端1包括如下元件。解调单元12电耦合到第一天线11来接收来自第一天线11的第一信号，并将接收到的第一信号解调或转换为基带信号。自适应阵列处理和瑞克(rake)合成单元13电耦合到解调单元12来接收来自解调单元12的基带信号。

通信终端1具有用于与MIMO系统中包括的一个或多个其他通信终端1无线通信的第二天线21。例如，如图2中所示，通信终端1A通过第二天线21执行与通信终端1B的无线通信。通信终端1还包括电耦合到第二天线21来将第二天线21在发送模式和接收模式之间切换的天线双工机22。通信终端1还包括电耦合到天线双工机22来通过天线双工机22接收来自第二天线21的第二信号的接收单元24。接收单元24解调接收到的第二信号，并将解调的信号发送给自适应阵列处理和瑞克合成单元13。接收单元24还电耦合到自适应阵列处理和瑞克合成单元13，以便向自适应阵列处理和瑞克合成单元13发送接收到的第二信号。

自适应阵列处理和瑞克合成单元13接收来自解调单元12的基带信号以及来自接收单元24的已解调信号，以根据基带信号和已解调信号执行自适应阵列处理和瑞克合成，从而产生处理过的信号。当通信终端1A没有接收到来自通信终端1B的任何信号，并且自适应阵列处理和瑞克合成单元13只接收到来自解调单元12的基带信号，而没有接收到来自接收单元24的任何信号时，自适应阵列处理和瑞克合成单元13执行基带信号的瑞克合成。

通信终端1还包括电耦合到自适应阵列处理和瑞克合成单元13来接收来自自适应阵列处理和瑞克合成单元13的已处理信号，并调制已处理信号的发送单元23。发送单元23通过天线双工机22向第二天线21发送已调制的信号。当由自适应阵列处理和瑞克合成单元13产生的已处理信号可能包括针对通信终端1A的信号和针对另一通信终端1B的另一信号时，发送单元23只调制针对另一通信终端1B的另一信号，并通过天线双工机22向第二天线21发送该信号。如上所述，接收单元24解调接收到的第二信号，并向自适应阵列处理和瑞克合成单元13发送已解调的信号。

如图2中所示，MIMO基站100发送第一所需无线电波10和第二所需无线电波20，故每个通信终端1A和1B都接收到第一和第二所需无线电波10和20。第一和第二所需无线电波10和20各自的一部分直接传播到通信终端1A和1B。第一和第二所需无线电波10和20各自的其它部分传播到障碍30，在那里散射，然后传播到通信终端1A和1B。通信终端1A和1B各自的第一天线11都接收到来自MIMO基站100的第一和第二所需无线电波10和20。例如，通信终端1B接收第一和第二所需无线电波，从而通信终端1B的天线21只向通信终端1A发送针对通信终端1A的信号。通信终端1A的天线21接收来自通信终端1B、针对通信终端1A的信号。通信终端1A的天线11也接收来自MIMO基站100的第一和第二所需无线电波。通信终端1A的自适应阵列处理和瑞克合成单元13执行自适应阵列处理和瑞克合成，以便基于那些处理对MIMO信道进行估计。

再参考图1，通信终端1也包括接收和处理单元14，接收和处理单元14电耦合到自适应阵列处理和瑞克合成单元13来接收来自自适应阵列处理和瑞克合成单元13的信号并执行接收到的信号的预定处理，从而产生同步信号。通信终端1也包括振荡器31，振荡器31电耦合到接收和处理单元14来接收来自接收和处理单元14的同步信号，并根据同步信号产生参考信号，以便参考信号和在MIMO基站100中使用的另一参考信号同步。通信终端1还包括电耦合到振荡器31来接收来自振荡器31的参考信号的PLL(锁相环)32。通信终端1还包括电耦合到PLL 32来接收PLL 32的输出并产生预定频率f1的信号的BPF(带通滤波器)33。通信终端1还包括电耦合到BPF 33来接收来自BPF 33的预定频率f1的信号并产生放大信号的放大器34。放大器34也电耦合到解调单元12，来向解调单元12发送已放大的信号。振荡器31也电耦合到发送和接收单元23和24，来向其发送参考信号。

假定通信终端1A和一个或多个通信终端1(B)在与MIMO基站100的当前通信中，将参考图3和4描述发送单元23和接收单元24的顺序操作。

如图3中所示，在步骤S11，发送单元23从根据通信协议预定的多个无线电频率CH1、CH2、CH3、……和CHN中探测其它通信终端1B未用但可用的无线电频率。将无线电频率CH1、CH2、CH3、……和CHN中的每一个分配给一个用户。发送单元23顺序地确认各个无线电频率CH1、CH2、CH3、……和CHN是否对其它通信终端1B可用但并未用。为了确认各个无线电频率CH1、CH2、CH3、……和CHN的可用性，发送单元23可以监视RSSI(接收信号强度指示符)。

在步骤S12，发送单元23在存储器中存储与已确认的可用性有关的信息。

在步骤S13，发送单元23验证任何可用的无线电频率存在与否。在步骤S14，如果不存在任何可用的无线电频率，则发送单元23不通过天线双工机22向第二天线21发送信号，故第二天线21不发送无线电波。在步骤S15，如果存在可用的无线电频率，则发送单元23以可用的无线电频率来调制来自MIMO基站100的信号，并通过天线双工机22向第二天线21发送已调制的信号，故第二天线向另一通信终端1B发送可用频率的无线电波。因此，通信终端1A的第一天线11接收从MIMO基站100发送的信号。接收到的信号包括针对另一通信终端1B的信号。通信终端1A的发送单元23通过天线双工机22向第二天线21发送给针对另一通信终端1B的信号，故通信终端1A的第二天线21向另一通信终端1B发送可用无线电频率的无线电波。

可以允许发送单元23使用或共享各个通信终端1的可用无线电频率之一。在这种情况下，如果发送单元23验证存在多个可用无线电频率，则发送单元23选择多个可用无线电频率之一，故通信终端1A的第二天线21向另一通信终端1B发送所选的无线电频率的无线电波。

如上所述，在发送单元23通过天线双工机22向第二天线21发送可用无线电频率的信号之前，发送单元23接收来自自适应阵列处理和瑞克合成单元13的已处理的信号。即，在自适应阵列处理和瑞克合成单元13已经执行了自适应阵列处理和瑞克合成之后，接着发送单元23发送由自适应阵列处理和瑞克合成单元13处理过的信号。作为修改，发送单元23可以向第二天线21发送未经自适应阵列处理和瑞克合成单元13处理的信号。

如图4中所示，在步骤S21，接收单元24探测由一个或多个其它通信终端1(B)共享和使用的一个高质量无线电频率。优选地，接收单元24可以探测最高质量的无线电频率。如上所述，在图3的步骤S12，发送单元23在存储器中存储与各个无线电频率CH1、CH2、CH3、……和CHN的可用性有关的信息。在探测过程中，接收单元24从存储器中读出与可用性有关的信息，来验证各个无线电频率是可用还是在使用中。接收单元24还检查接收到的各个无线电频率的质量，以便选择高质量的接收到的无线电频率。优选地，接收单元24选择最高质量的无线电频率。

在步骤S22，接收单元24接收所选无线电频率的高质量信号。

在步骤S23，接收单元24向自适应阵列处理和瑞克合成单元13发送所选无线电频率的信号用于瑞克合成，因而使自适应阵列处理和瑞克合成单元13能够执行从另一通信终端1B已发送来的信号和从MIMO基站已发送来的信号之间的瑞克合成。通信终端1A的上述配置允许获取由另一通信终端1B接收并发送的、针对该通信终端自身的信号。即，通信终端之一不仅能够建立此通信终端和基站之间的直接通信路径，还能够通过通信终端中不同的一个建立此通信终端和基站之间的另一间接通信路径。通信终端的上述配置增加了通信路径的数量，而不增加其天线元件的数量。通信终端的配置能够与通信终端的天线元件的数量无关地建立通信终端和基站之间的空间路径。增加通信路径的数量而不增加通信终端的天线元件的数量，这增加了通信速率，而不增加通信终端的规模或尺寸。

还可将上述优选的实施例应用于诸如MISO系统和SIMO系统之类的其它系统。

如上所述，通信终端1的每个都具有单独的第一天线元件11。作为修改，通信终端1的每个可以具有多个第一天线元件，例如，两个天线元件，从而通过使用自适应阵列系统来建立与基站的另一种无线通信。

这里和所附权利要求所使用的短语“通过第一信号与基站通信的第一无线通信终端”的意思是第一无线通信终端通过接收和/或向基站发送第一信号来与基站通信。

这里和所附权利要求所使用的短语“通过第二信号与基站通信的第二无线通信终端”的意思是第二无线通信终端通过接收和/或向基站发送第二信号来与基站通信。

虽然上文已经描述和演示了本发明的优选实施例，但是应该理解，这些是本发明的范例，而不应视为限制。在不背离本发明的精神或范围的前提下，可以做出添加、删除、替代和其它修改。因此，不应将本发明视为受限于前面的描述，其只受限于所附权利要求的范围。

Claims (12)

1.一种无线通信系统，包括：

基站；

通过第一信号与基站通信的第一无线通信终端；以及

通过第二信号与基站通信的第二无线通信终端，

其中第一无线通信终端包括：

向第二无线通信终端发送第一信号的发送单元，并且

其中第二无线通信终端包括：

接收来自第一无线通信终端的第一信号的接收单元；以及

接收来自接收单元的第一信号并根据第一信号和第二信号执行至少一个合成的信号合成单元。

2.根据权利要求1所述的无线通信系统，其中发送单元包括：

从多个预定的无线电频率中探测第一无线电频率的第一探测单元，所述第一无线电频率未在使用中，但对于第二无线通信终端可用，发送单元以第一无线电频率向第二无线通信终端发送第一信号，并且

其中接收单元包括：

探测第二无线电频率的第二探测单元，接收单元以第二无线电频率接收来自第一无线通信终端的第一信号。

3.一种无线通信终端，用于与基站和另一无线通信终端通信，所述无线通信终端包括：

接收来自基站的第一信号的基站通信单元，所述另一无线通信终端将使用所述第一信号；以及

接收来自基站通信单元的第一信号并向所述另一无线通信终端发送第一信号的发送单元。

4.根据权利要求3所述的无线通信终端，其中发送单元包括：

从多个预定的无线电频率中探测第一无线电频率的第一探测单元，所述第一无线电频率未在使用中，但对于所述另一无线通信终端可用，发送单元以第一无线电频率向所述另一无线通信终端发送第一信号。

5.一种无线通信终端，用于与基站和另一无线通信终端通信，所述无线通信终端包括：

接收来自基站的第一信号的基站通信单元；

接收来自所述另一无线通信终端的第二信号的接收单元，所述第二信号未在使用中，但对于所述无线通信终端可用；以及

接收来自接收单元的第二信号并根据第一信号和第二信号执行至少一个合成的信号合成单元。

6.根据权利要求5所述的无线通信终端，其中接收单元包括：

探测第一无线电频率的第二探测单元，接收单元以第一无线电频率接收来自所述另一无线通信终端的第二信号。

7.一种无线通信终端，用于与基站和另一无线通信终端通信，所述无线通信终端包括：

接收来自基站的第一和第二信号的基站通信单元，所述另一无线通信终端将使用第一信号，所述无线通信终端将使用第二信号；

接收来自基站通信单元的第一信号并向所述另一无线通信终端发送第一信号的发送单元；

接收来自所述另一无线通信终端的第三信号的接收单元，所述第三信号未在使用中，但对于所述无线通信终端可用；以及

接收来自接收单元的第二信号并根据第二信号和第三信号执行至少一个合成的信号合成单元。

8.根据权利要求7所述的无线通信终端，其中发送单元包括：

从多个预定的无线电频率中探测第一无线电频率的第一探测单元，所述第一无线电频率未在使用中，但对于所述另一无线通信终端可用，发送单元以第一无线电频率向所述另一无线通信终端发送第一信号。

9.根据权利要求7所述的无线通信终端，其中接收单元包括：

探测第二无线电频率的第二探测，接收单元以第二无线电频率接收来自所述另一无线通信终端的第三信号。

10.一种无线通信方法，包括步骤：

从基站经由第一无线通信终端向第二无线通信终端发送第一信号，第二无线通信终端将使用第一信号；

从基站向第二无线通信终端直接发送第二信号；以及

第二无线通信终端根据第一和第二信号，执行至少一个合成。

11.根据权利要求10所述的无线通信方法，还包括步骤：

第一无线通信终端从多个预定的无线电频率中探测第一无线电频率，所述第一无线电频率未在使用中，但对于第二无线通信终端可用，以便以第一无线电频率从第一无线通信终端向第二无线通信终端发送第一信号。

12.根据权利要求10所述的无线通信方法，还包括步骤：

第二无线通信终端探测第二无线电频率，以便以第二无线电频率接收来自第一无线通信终端的第一信号。

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