CN100568765C - 无线通信方法、无线通信系统及无线通信设备 - Google Patents

无线通信方法、无线通信系统及无线通信设备 Download PDF

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Abstract

一种无线通信方法包括：在具有第一多个天线元件的第一通信设备与具有第二多个天线元件的第二通信设备之间，在利用自适应阵列系统的第一类型无线通信中进行同步的训练阶段中，从第一通信设备向第二通信设备发送估计信号；第二通信设备检测估计信号；以及基于估计信号的检测，估计第一和第二通信设备之间的无线通信信道是否适于利用多输入多输出(MIMO)系统的第二类型无线通信。

Description

无线通信方法、无线通信系统及无线通信设备
技术领域
本发明一般地涉及一种无线通信方法、一种无线通信系统及一种无线通信设备。
要求2005年3月25日提交的日本专利申请No.2005-088198的优先权，其内容结合于此用作参考。
背景技术
在本申请中后面将引用和提到的所有专利、专利申请、专利公开、科技文章等的完整内容都将结合于此用作参考，以便更加充分地描述本发明所属领域的状态。
传统的移动通信系统包括基站和一个或多个诸如移动终端之类的移动台。基站具有阵列天线，其包括多个天线元件，它们具有用于发射和接收无线电波的方向图。阵列天线追踪移动台的运动。为了使基站和移动台之间的无线通信维持在所需质量，优选地，诸如移动电话之类的移动终端具有阵列天线，该阵列天线带有用于发射和接收无线电波的方向性图，以便改进向基站继续进行无线通信接入的能力。
控制阵列天线的方向性的已知方法的典型示例包括但不限于自适应算法，例如RLS算法、SMI算法、LMS算法，所有这些算法都涉及最小均方误差(MMSE)。移动台使用自适应算法来计算形成阵列天线的方向性图的每个天线元件的加权因子，其中如此进行计算，使得从基站接收到的信号相对于参考信号的平方误差最小，由此使零点指向干扰波的到达点，并且还将主波束指向所需波的另一到达点。KIKUMANobuyoshi在1998年11月由Kagaku Gijyutsu Publishing Co.，Ltd.出版的“Adaptive Signal Processing with Array Antenna”(阵列天线的自适应信号处理)中公开了这种技术。
自适应阵列系统是使用阵列天线的典型无线通信技术之一。使用阵列天线的无线通信技术的另一示例是MIMO(多输入多输出)。在多输入多输出(MIMO)系统中，基站和移动台中的每一个都具有包括多个天线元件的阵列天线。在基站的第一多个天线元件与移动台的第二多个天线元件之间建立用于空分多址的多个传播路径。空分多址改进了通信速度。当基站和移动台中的每一个都具有包括四个天线元件的阵列天线时，在一对移动台和基站之间建立用于空分多址的四条传播路径。通过这四条传播路径的空分多址提供了增大的通信速度，是在基站和移动台之间使用单条传播路径所提供的通信速度的四倍。
自适应阵列系统和多输入多输出(MIMO)系统彼此的不同在于无线传播路径的适应性。根据无线传播路径的当前状态选择自适应阵列系统和多输入多输出(MIMO)系统中合适的一种。当基站和移动台中的每一个都具有包括多个天线元件的阵列天线时，在基站和移动台的天线元件的多个组合之间建立多条传播路径。当无线通信信道的空间正交性高于预定阈值电平时，传播路径高度适合和适应于多输入多输出(MIMO)系统。当无线通信信道的空间正交性低于预定阈值水平时，传播路径高度适合和适应于自适应阵列系统。
在通信系统中，发射台与接收台之间无线电波的传播状态的改变是连续的。连续的改变导致基站和移动台的天线元件的多个组合之间建立的传播路径之间的空间正交性的连续改变。希望连续监控空间正交性，并选择自适应阵列系统和多输入多输出(MIMO)系统中更适合的一种。自适应阵列系统和多输入多输出(MIMO)系统彼此的不同在于将信号添加到天线元件中的处理。传统技术难以在自适应阵列系统和多输入多输出(MIMO)系统之间切换而不中断当前通信。当自适应阵列系统切换到多输入多输出(MIMO)系统时，优选地，估计基站和移动台的天线元件的多个组合之间建立的无线传播路径之间的空间正交性。传统技术难以估计空间正交性而不中断基站和移动台之间的当前通信。
有鉴于此，本领域的技术人员从本公开中将清楚，需要一种改进的系统、方法和/或装置。本发明解决了本领域中的这种需要以及其他需要，本领域的技术人员从本公开中将清楚这些需要。
发明内容
因此，本发明的主要目的是提供一种无线通信方法。
本发明的另一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设备。
根据本发明的第一方面，一种无线通信方法包括：在具有第一多个天线元件的第一通信设备与具有第二多个天线元件的第二通信设备之间，在利用自适应阵列系统的第一类型无线通信中进行同步的训练阶段中，从所述第一通信设备向所述第二通信设备发送估计信号；所述第二通信设备检测估计信号；以及基于估计信号的检测，估计所述第一和第二通信设备之间的无线通信信道是否适于利用多输入多输出(MIMO)系统的第二类型无线通信。
优选地，估计的步骤可以包括：判断无线通信信道的空间正交性是否高于预定阈值电平。
优选地，估计信号可以与进行了自适应阵列系统中的加权合成的段(segment)相独立。
根据本发明的第二方面，一种无线通信系统包括：具有第一多个天线元件的第一通信设备；和具有第二多个天线元件的第二通信设备。所述第一和第二通信设备适于在彼此之间利用自适应阵列系统执行第一类型无线通信以及利用多输入多输出(MIMO)系统执行第二类型无线通信。所述第一通信设备还可以包括：第一发射机，在第一类型无线通信中进行同步的训练阶段中，向所述第二通信设备发送估计信号。所述第二通信设备还可以包括：检测器，检测估计信号；以及估计单元，基于估计信号的检测，估计所述第一和第二通信设备之间的无线通信信道是否适于第二类型无线通信。
优选地，所述第二通信设备还可以包括：第二发射机，向所述第一通信设备发送所述估计单元进行的估计的结果。所述第一通信设备还可以包括：判断单元，基于估计结果，判断第一类型无线通信是应该继续，还是应该切换到第二类型无线通信；第三发射机，如果所述判断单元已经判定第一类型无线通信应该切换到第二类型无线通信，则所述第三发射机向所述第二通信设备发送将第一类型无线通信切换到第二类型无线通信的通知；以及切换单元，如果所述判断单元已经判定第一类型无线通信应该切换到第二类型无线通信，则所述切换单元将第一类型无线通信切换到第二类型无线通信。
优选地，所述第二通信设备还可以包括：判断单元，基于所述估计单元进行的估计的结果，判断第一类型无线通信是应该继续，还是应该切换到第二类型无线通信；以及切换请求单元，向所述第一通信设备发送将第一类型无线通信切换到第二类型无线通信的请求。所述第一通信设备还可以包括：切换单元，根据所述切换请求单元的请求，将第一类型无线通信切换到第二类型无线通信。
根据本发明的第三方面，一种无线通信系统包括：具有第一多个天线元件的第一通信设备；和具有第二多个天线元件的第二通信设备。所述第一和第二通信设备适于在彼此之间利用自适应阵列系统执行第一类型无线通信以及利用多输入多输出(MIMO)系统执行第二类型无线通信。所述第一通信设备还包括：第一发射机，在第一类型无线通信中进行同步的训练阶段中，向所述第二通信设备发送估计信号。所述第二通信设备还包括：检测器，检测估计信号；运算单元，执行预定运算，以基于估计信号的检测，估计所述第一和第二通信设备之间的无线通信信道是否适于第二类型无线通信；以及第二发射机，向所述第一通信设备发送所述运算单元进行的运算的结果。所述第一通信设备还包括：第一判断单元，基于运算结果，判断所述第一和第二通信设备之间的无线通信信道是否适于第二类型无线通信；第二判断单元，基于所述第一判断单元的判断结果，判断第一类型无线通信是应该继续，还是应该切换到第二类型无线通信；第三发射机，如果所述判断单元已经判定第一类型无线通信应该切换到第二类型无线通信，则所述第三发射机向所述第二通信设备发送将第一类型无线通信切换到第二类型无线通信的通知；以及切换单元，如果所述判断单元已经判定第一类型无线通信应该切换到第二类型无线通信，则所述切换单元将第一类型无线通信切换到第二类型无线通信。
根据本发明的第四方面，一种无线通信设备适于与另一不同无线通信设备之间通过使用自适应阵列系统执行第一类型无线通信，以及通过使用多输入多输出(MIMO)系统执行第二类型无线通信。所述无线通信设备包括：多个天线元件；第一发射机，在第一类型无线通信中进行同步的训练阶段中，向所述另一不同通信设备发送估计信号；判断单元，基于对去往所述另一不同无线通信设备的无线通信信道是否适于第二类型无线通信的估计结果，判断第一类型无线通信是应该继续，还是应该切换到第二类型无线通信；第二发射机，如果所述判断单元已经判定第一类型无线通信应该切换到第二类型无线通信，则所述第二发射机向所述另一不同无线通信设备发送将第一类型无线通信切换到第二类型无线通信的通知；以及切换单元，如果所述判断单元已经判定第一类型无线通信应该切换到第二类型无线通信，则所述切换单元将第一类型无线通信切换到第二类型无线通信。
根据本发明的第五方面，一种无线通信设备适于与另一不同无线通信设备之间通过使用自适应阵列系统执行第一类型无线通信，以及通过使用多输入多输出(MIMO)系统执行第二类型无线通信。所述无线通信设备包括：多个天线元件；第一发射机，在第一类型无线通信中进行同步的训练阶段中，向所述另一通信设备发送估计信号；以及切换单元，根据将第一类型无线通信切换到第二类型无线通信的请求，所述切换单元将第一类型无线通信切换到第二类型无线通信。
根据本发明的第六方面，一种无线通信设备适于与另一不同无线通信设备之间通过使用自适应阵列系统执行第一类型无线通信，以及通过使用多输入多输出(MIMO)系统执行第二类型无线通信。所述无线通信设备包括：多个天线元件；检测器，检测从所述另一不同无线通信设备发送的估计信号；以及估计单元，基于估计信号的检测，估计去往所述另一不同无线通信设备的无线通信信道是否适于第二类型无线通信。
优选地，所述无线通信设备还可以包括：第二发射机，向所述另一不同无线通信设备发送所述估计单元进行的估计的结果。
优选地，所述无线通信设备还可以包括：判断单元，基于所述估计单元进行的估计的结果，判断第一类型无线通信是应该继续，还是应该切换到第二类型无线通信；以及切换请求单元，向所述另一无线通信设备发送将第一类型无线通信切换到第二类型无线通信的请求。
根据本发明的第七方面，一种无线通信设备适于与另一不同无线通信设备之间通过使用自适应阵列系统执行第一类型无线通信，以及通过使用多输入多输出(MIMO)系统执行第二类型无线通信。所述无线通信设备包括：多个天线元件；检测器，检测从所述另一不同无线通信设备发送的估计信号；运算单元，执行预定运算，以基于估计信号的检测，估计去往所述另一不同无线通信设备的无线通信信道是否适于第二类型无线通信；以及发射机，向所述另一不同无线通信设备发送所述运算单元进行的运算的结果。
对本领域技术人员而言，结合图示了本发明实施例的附图，从下面的详细描述中，本发明的这些以及其他目的、特征、方面和优点将变得显而易见。
附图说明
现在参考附图，这些附图构成了本原始公开的一部分：
图1是图示了根据本发明优选实施例的无线通信系统的配置的示意图；
图2是图示了根据本发明第一优选实施例的、用于将利用自适应阵列系统的第一类型无线通信切换为利用多输入多输出(MIMO)系统的第二类型无线通信的顺序处理的流程图；
图3是图示了根据本发明第二优选实施例的、用于将利用自适应阵列系统的第一类型无线通信切换为利用多输入多输出(MIMO)系统的第二类型无线通信的顺序处理的流程图；
图4是图示了根据本发明第三优选实施例的、用于将利用自适应阵列系统的第一类型无线通信切换为利用多输入多输出(MIMO)系统的第二类型无线通信的顺序处理的流程图；
图5是图示了根据本发明优选实施例的原始通信系统以及从原始通信系统等价变换来的变换通信系统的图；
图6是图示了根据本发明优选实施例的在同步的训练阶段中从基站向终端发送的估计信号的帧配置示例的图；
图7是图示了根据本发明优选实施例的用来从发射台向接收台发送估计信号的时分复用的图；
图8是图示了图7的估计信号的幅度-时间波形的时序图；
图9是图示了根据本发明优选实施例的用来从发射台向接收台发送估计信号的频分复用的图；
图10是图示了图9的估计信号的幅度-频率波形的时序图；
图11是图示了根据本发明优选实施例的用来从发射台向接收台发送估计信号的扩频码分复用的图；以及
图12是图示了图11的估计信号的幅度-时间-代码波形的时序图。
具体实施方式
现在将参考附图来描述本发明的精选实施例。本领域的技术人员从本公开中将清楚，下面对本发明实施例的描述仅仅是用于说明的，而不是为了限制本发明，本发明由所附权利要求及其等同物定义。
第一实施例
图1是图示了根据本发明第一实施例的无线通信系统的配置的示意图。无线通信系统包括基站1和终端3。基站1具有第一阵列天线2，其包括多个第一天线元件。终端3也具有第二阵列天线4，其包括多个第二天线元件。基站1和终端3中每一个都具有利用自适应阵列系统进行通信的第一功能和利用多输入多输出(MIMO)系统进行通信的第二功能。
图1的无线通信系统可以执行将利用自适应阵列系统的第一类型无线通信切换为利用多输入多输出(MIMO)系统的第二类型无线通信的操作，而不中断通信。
图2是图示了根据本发明第一优选实施例的、用于将利用自适应阵列系统的第一类型无线通信切换为利用多输入多输出(MIMO)系统的第二类型无线通信的顺序处理的流程图。在基站1和终端3之间执行利用自适应阵列系统的第一类型无线通信。第一类型无线通信可以是双向或单向的。在利用自适应阵列系统的第一类型无线通信中，基站1执行与终端3的同步训练。在步骤S1中，在同步的训练阶段中，基站1向终端3发送估计信号，其请求估计无线传播信道对多输入多输出(MIMO)系统的适应性。在步骤S2中，终端3检测已经从基站1发送的估计信号。在步骤S3中，根据估计信号，终端3估计无线传播信道对多输入多输出(MIMO)系统的适应性。在步骤S4中，终端3将关于适应性的估计结果发送到基站1。
基站1从终端3接收关于适应性的估计结果。在步骤S5中，基站1基于估计结果，判断利用自适应阵列系统的第一类型无线通信应该继续，还是应该切换到利用多输入多输出(MIMO)系统的第二类型无线通信。在步骤S6中，如果利用自适应阵列系统的第一类型无线通信应该切换到利用多输入多输出(MIMO)系统的第二类型无线通信，则基站1向终端3发送将利用自适应阵列系统的第一类型无线通信切换到利用多输入多输出(MIMO)系统的第二类型无线通信的通知。在步骤S7中，基站1将利用自适应阵列系统的第一类型无线通信切换到利用多输入多输出(MIMO)系统的第二类型无线通信，由此在基站1和终端3之间执行利用多输入多输出(MIMO)系统的第二类型无线通信。
基站1判断利用自适应阵列系统的第一类型无线通信应该继续，还是应该切换到利用多输入多输出(MIMO)系统的第二类型无线通信。基站1根据其可用资源来做出判断，从而避免向基站1施加过多负担，由此允许基站1与不同于终端3的一个或多个终端进行通信。
第二实施例
将描述本发明的第二实施例。下面的描述将针对第二实施例与上述第一实施例之间的差别。在本实施例中使用图1的无线通信系统。图3是图示了根据本发明第二优选实施例的、用于将利用自适应阵列系统的第一类型无线通信切换为利用多输入多输出(MIMO)系统的第二类型无线通信的顺序处理的流程图。在该实施例中，基站1和终端3分别执行两个独立的处理，从而来估计无线传播信道对多输入多输出(MIMO)系统的适应性。
在利用自适应阵列系统的第一类型无线通信中，基站1执行与终端3的同步训练。在步骤S1中，在同步的训练阶段中，基站1向终端3发送估计信号，其请求估计无线传播信道对多输入多输出(MIMO)系统的适应性。在步骤S2中，终端3检测已经从基站1发送的估计信号。在步骤S3a中，根据估计信号，终端3执行预定运算来估计无线传播信道对多输入多输出(MIMO)系统的适应性。在步骤S4a中，终端3将运算结果发送到基站1。
基站1从终端3接收运算结果。在步骤S3b中，基站1基于运算结果，判断利用自适应阵列系统的第一类型无线通信应该继续，还是应该切换到利用多输入多输出(MIMO)系统的第二类型无线通信。图3中步骤S3a、S4和S3b的这组处理对应于上述图2中步骤S3的单个处理。
在步骤S6中，如果利用自适应阵列系统的第一类型无线通信应该切换到利用多输入多输出(MIMO)系统的第二类型无线通信，则基站1向终端3发送将利用自适应阵列系统的第一类型无线通信切换到利用多输入多输出(MIMO)系统的第二类型无线通信的通知。在步骤S7中，基站1将利用自适应阵列系统的第一类型无线通信切换到利用多输入多输出(MIMO)系统的第二类型无线通信，由此在基站1和终端3之间执行利用多输入多输出(MIMO)系统的第二类型无线通信。
基站1判断利用自适应阵列系统的第一类型无线通信应该继续，还是应该切换到利用多输入多输出(MIMO)系统的第二类型无线通信。基站1根据其可用资源来做出判断，从而避免向基站1施加过多负担，由此允许基站1与不同于终端3的一个或多个终端通信。
第三实施例
将描述本发明的第三实施例。下面的描述将针对第三实施例与上述第一实施例之间的差别。在本实施例中使用图1的无线通信系统。图4是图示了根据本发明第三优选实施例的、用于将利用自适应阵列系统的第一类型无线通信切换为利用多输入多输出(MIMO)系统的第二类型无线通信的顺序处理的流程图。在该实施例中，终端3不仅估计无线传播信道对多输入多输出(MIMO)系统的适应性，而且还判断利用自适应阵列系统的第一类型无线通信是应该继续，还是应该切换到利用多输入多输出(MIMO)系统的第二类型无线通信。
在利用自适应阵列系统的第一类型无线通信中，基站1执行与终端3的同步训练。在步骤S1中，在同步的训练阶段中，基站1向终端3发送估计信号，其请求估计无线传播信道对多输入多输出(MIMO)系统的适应性。在步骤S2中，终端3检测已经从基站1发送的估计信号。在步骤S3中，根据估计信号，终端3估计无线传播信道对多输入多输出(MIMO)系统的适应性。在步骤S5中，终端3基于估计结果，判断利用自适应阵列系统的第一类型无线通信应该继续，还是应该切换到利用多输入多输出(MIMO)系统的第二类型无线通信。在步骤S11中，如果利用自适应阵列系统的第一类型无线通信应该切换到利用多输入多输出(MIMO)系统的第二类型无线通信，则终端3向基站1发送将利用自适应阵列系统的第一类型无线通信切换到利用多输入多输出(MIMO)系统的第二类型无线通信的请求。在步骤S7中，基站1接收来自终端3的切换请求，并且根据切换请求，将利用自适应阵列系统的第一类型无线通信切换到利用多输入多输出(MIMO)系统的第二类型无线通信，由此在基站1和终端3之间执行利用多输入多输出(MIMO)系统的第二类型无线通信。
终端3检测估计信号，并估计无线传播信道的适应性，并且还判断第一类型无线通信应该继续，还是应该切换到第二类型无线通信。基站1根据终端3的请求，将第一类型无线通信切换到第二类型无线通信。这种配置允许切换上述通信系统的有效操作，同时保持图1的无线通信系统的高通信速度。
在上述第一至第三实施例中，终端3单独操作或者与基站1协作，以估计无线传播信道对多输入多输出(MIMO)系统的适应性。将详细描述用于估计无线传播信道对多输入多输出(MIMO)系统的适应性的处理。
基站1可以充当发射机。终端3可以充当接收机。假设基站1是具有第一阵列天线2(包括M个天线元件)的发射机，而终端3是具有第二天线阵列4(包括N个天线元件)的接收机，来进行下面的描述。多输入多输出(MIMO)信道的信道响应矩阵(传递函数)“A”由如下公式(1)给出。
Figure C20061005989900161
公式(1)可以变换为如下公式(2)。NAKAJIMA Nobuo(编辑)在“Wireless Technique and its Application vol.4New GenerationWireless Technique”(无线技术及其应用卷4，新一代无线技术)ISBN4-621-07364-8中讨论了这种变换。在公式(2)中，信道响应矩阵“A”由M0个特征值λ1、λ2、……λM0-1、λM0来表示，这些特征值是相关矩阵AHA、AAH共有的，其中H是复共轭转置。
A = E r DE t H = Σ i = 1 M 0 λ i e ti e ri H · · · ( 2 )
Figure C20061005989900163
在公式(2)中，eti是属于相关矩阵AHA的特征值λi的特征向量Et，并且eri是属于相关矩阵AAH的特征值λi的特征向量Er。
Et＝[et1et2…etM0]
Er＝[er1er2…erM0]
图5是图示了原始通信系统100以及从原始通信系统100等价变换来的变换通信系统110的图，其中变换通信系统110被表示为类似于上述由特征值λ1、λ2、……λM0-1、λM0代表的传递函数“A”。
在原始通信系统100中，发射台具有包括M个天线元件Tx1至TxM的第一阵列天线，并且接收台具有包括N个天线元件Rx1至RxN的第二阵列天线。在变换通信系统110中，M0个特征值λ1、λ2、……λM0-1、λM0代表其维数。实际无线电传播信道的实质阶数较大，意味着多输入多输出(MIMO)系统的信道容量较大。实际无线电传播信道的实质阶数较小，意味着多个路径或信道之间的相关。该阶数的大小或者较大特征值的绝对值的大小与无线通信信道对利用多输入多输出(MIMO)系统的第二类型无线通信的适应性相关。即，可以监控阶数的大小或者较大特征值的绝对值的大小，以便判断无线通信的当前状态是否适合利用多输入多输出(MIMO)系统的第二类型无线通信。这意味着，在利用自适应阵列系统的第一类型无线通信中，将特征向量的维数与预定阈值比较。如果特征向量的维数低于预定阈值，则利用自适应阵列系统的第一类型无线通信继续。如果特征向量的维数高于预定阈值，则利用自适应阵列系统的第一类型无线通信切换到利用多输入多输出(MIMO)系统的第二类型无线通信。针对各个发射机天线元件与其它各个接收机天线元件之间多输入多输出(MIMO)信道的空间正交性，来预先确定阈值。
在图3的步骤S3a中，进行运算，以获得特征向量的维数。在图3的步骤3b中，将获得的维数与预定阈值比较，以便判断无线通信的当前状态是否适合利用多输入多输出(MIMO)系统的第二类型无线通信。
判断无线传播路径或信道所具有的空间正交性是高于还是低于预定阈值，以便基于该判断，估计无线传播信道或路径是否适应或适合多输入多输出(MIMO)系统。
将详细描述估计信号。图6是图示了在图2～4的步骤S1中进行同步的训练阶段中从基站1向终端3发送的估计信号的帧配置示例的图。图6图示了估计信号的帧配置的四个示例。估计信号的帧配置包括数据段和额外段(训练阶段)，额外段包括训练信号段和估计信号段S。在第一示例Ex.1中，数据段的一部分被删除，并且取而代之，估计信号段S被包括在额外段中，其中估计信号段S与训练信号段相独立。在第二示例Ex.2中，数据段的一部分被删除，并且取而代之，估计信号段S被包括在额外段中，其中估计信号段S被包括在训练信号中。在第三示例Ex.3中，训练信号段的一部分被删除，并且取而代之，估计信号段S被包括在额外段中，其中估计信号段S与训练信号段相独立。在第四示例Ex.4中，训练信号段的一部分被删除，并且取而代之，估计信号段S被包括在额外段中，其中估计信号段S包括在训练信号段中。在所有第一至第四示例Ex.1～Ex.4中，估计信号段S都与数据段相独立。这意味着估计信号被设置为与在自适应系统中进行了加权合成的段相独立。
根据用来发送估计信号的发送方法，来估计无线传播信道或路径对多输入多输出(MIMO)系统的适应性。将描述用来发送估计信号的发送方法的典型示例。
图7是图示了用来从发射台向接收台发送估计信号的时分复用的图。图8是图示了图7的估计信号的幅度-时间波形的时序图。无线通信系统200包括发射台和接收台。发射台具有包括两个天线元件Tx1和Tx2的阵列天线。接收台具有包括两个其他天线元件Rx1和Rx2的另一阵列天线。
如图8所示，由发射台的天线元件Tx1发送估计信号201。在估计信号201由发射台的天线元件Tx1发送并且过去预定时间段之后，则发射台的天线元件Tx2发送另一估计信号202。估计信号201和202可以是发射台和接收台能够识别的预定参考信号。或者，估计信号201和202可以是多输入多输出(MIMO)信道训练信号。估计信号201通过不同传播信道向接收台的天线元件Rx1和Rx2传播，从而天线元件Rx1和Rx2分别接收估计信号201a和201b。估计信号202也通过不同传播信道向天线元件Rx1和Rx2传播，从而天线元件Rx1和Rx2分别接收不同的估计信号202a和202b。天线元件Rx1在不同定时处接收到估计信号201a和202a。天线元件Rx2也在不同定时处接收到估计信号201b和202b。估计信号201a、201b、202a和202b彼此之间的幅度-时间波形以及接收定时不同。这些差异是由四个传播信道中各两个之间的差异引起的。通过观察估计信号201a、201b、202a和202b的幅度-时间波形以及接收定时的差别，可以估计或检测发射台的天线元件Tx1和Tx2之一与接收台的天线元件Rx1和Rx2之一之间的多输入多输出(MIMO)信道的空间正交性。
图9是图示了用来从发射台向接收台发送估计信号的频分复用的图。图10是图示了图9的估计信号的幅度-频率波形的时序图。无线通信系统300包括发射台和接收台。发射台具有包括两个天线元件Tx1和Tx2的阵列天线。接收台具有包括两个其他天线元件Rx1和Rx2的另一阵列天线。
如图10所示，发射台的天线元件Tx1发送第一频率的估计信号301。发射台的天线元件Tx2发送与第一频率不同的第二频率的另一估计信号302。估计信号301和302可以是发射台和接收台能够识别的预定参考信号。或者，估计信号301和302可以是多输入多输出(MIMO)信道训练信号。估计信号301通过不同传播信道向接收台的天线元件Rx1和Rx2传播，从而天线元件Rx1和Rx2分别接收估计信号301a和301b。估计信号302也通过不同传播信道向天线元件Rx1和Rx2传播，从而天线元件Rx1和Rx2分别接收不同的估计信号302a和302b。
另外，天线元件Tx1和Tx2分别发送频率相互交换的估计信号301和302。即，天线元件Tx1发送第二频率的估计信号301。天线元件Tx2发送与第二频率不同的第一频率的估计信号302。
估计信号301a、301b、302a和302b彼此之间的幅度-频率波形以及频率不同。这些差异是由四个传播信道中各两个之间的差异引起的。通过观察估计信号301a、301b、302a和302b的幅度-频率波形以及频率的差别，可以估计或检测发射台的天线元件Tx1和Tx2之一与接收台的天线元件Rx1和Rx2之一之间的多输入多输出(MIMO)信道的空间正交性。
图11是图示了用来从发射台向接收台发送估计信号的扩频码分复用的图。图12是图示了图11的估计信号的幅度-时间-代码波形的时序图。无线通信系统400包括发射台和接收台。发射台具有包括两个天线元件Tx1和Tx2的阵列天线。接收台具有包括两个其他天线元件Rx1和Rx2的另一阵列天线。
如图12所示，发射台的天线元件Tx1发送具有第一扩频码的估计信号401。发射台的天线元件Tx2发送具有与第一扩频码不同的第二扩频码的另一估计信号402。估计信号401和402可以是发射台和接收台能够识别的预定参考信号。或者，估计信号401和402可以是多输入多输出(MIMO)信道训练信号。估计信号401通过不同传播信道向接收台的天线元件Rx1和Rx2传播，从而天线元件Rx1和Rx2分别接收估计信号401a和401b。估计信号401a和401b彼此之间的逆代码(inverse code)不同。估计信号402也通过不同传播信道向天线元件Rx1和Rx2传播，从而天线元件Rx1和Rx2分别接收不同的估计信号402a和402b。估计信号402a和402b彼此之间的逆代码不同。
估计信号401a、401b、402a和402b彼此之间的幅度-时间-代码波形以及逆代码不同。这些差异是由四个传播信道中各两个之间的差异引起的。通过观察估计信号401a、401b、402a和402b的幅度-时间-代码波形以及逆代码的差别，可以估计或检测发射台的天线元件Tx1和Tx2之一与接收台的天线元件Rx1和Rx2之一之间的多输入多输出(MIMO)信道的空间正交性。
在上述时分复用、频分复用以及扩频码分复用中的每一种中，不应该限制用于插入估计信号的时间段。例如，估计信号可以被插入到自适应阵列系统的帧中。或者，估计信号也可以被分发到多个帧中。例如，要由每个天线元件发送的每个估计信号被分发到多个帧中。如果天线元件的数目较少，则估计信号可以被插入到自适应阵列系统的每一帧中。如果天线元件的数目较大，则估计信号可以被分发到多个帧中。
根据上述第一至第三实施例，估计或检测了发射台的天线元件Tx1和Tx2之一与接收台的天线元件Rx1和Rx2之一之间的多输入多输出(MIMO)信道的空间正交性，以便确定并使用自适应阵列系统和多输入多输出(MIMO)系统中更适应和适合的一种。在利用自适应阵列天线的第一类型无线通信中进行同步的训练阶段中，发送估计信号，以估计多输入多输出(MIMO)信道之间的空间正交性。这允许将利用自适应阵列系统的第一类型无线通信切换到利用多输入多输出(MIMO)系统的第二类型无线通信，而不中断发射台和接收台之间的当前通信。
不需要提供任何额外的控制器来将利用自适应阵列系统的第一类型无线通信切换到利用多输入多输出(MIMO)系统的第二类型无线通信，由此避免了成本增加。
虽然上面已经描述和图示了本发明的优选实施例，但是应该理解，这些是本发明的示例，而不应理解为限制。不脱离本发明的精神或范围，可以做出添加、省略、替换以及其他修改。因此，不应认为本发明局限于前面的描述，而是仅仅由所附权利要求的范围限定。

Claims (12)

1.一种无线通信方法，包括：
在具有第一多个天线元件的基站与具有第二多个天线元件的终端之间，在利用自适应阵列系统的第一类型无线通信中进行同步的训练阶段中，从所述基站向所述终端发送估计信号；
所述终端检测估计信号；以及
基于估计信号的检测，估计所述基站和终端之间的无线通信信道是否适于利用多输入多输出(MIMO)系统的第二类型无线通信。
2.根据权利要求1所述的无线通信方法，其中估计的步骤包括：判断无线通信信道的空间正交性是否高于预定阈值电平。
3.根据权利要求1所述的无线通信方法，其中所述估计信号与进行了自适应阵列系统中的加权合成的段相独立。
4.一种无线通信系统，包括：
具有第一多个天线元件的基站；和
具有第二多个天线元件的终端，
所述基站和终端适于在彼此之间利用自适应阵列系统执行第一类型无线通信以及利用多输入多输出(MIMO)系统执行第二类型无线通信，
所述基站还包括：
第一发射机，在第一类型无线通信中进行同步的训练阶段中，向所述终端发送估计信号；
判断单元，基于估计结果，判断第一类型无线通信是应该继续，还是应该切换到第二类型无线通信；
切换单元，如果所述判断单元已经判定第一类型无线通信应该切换到第二类型无线通信，则所述切换单元将第一类型无线通信切换到第二类型无线通信；
第三发射机，如果所述判断单元已经判定第一类型无线通信应该切换到第二类型无线通信，则所述第三发射机向所述终端发送将第一类型无线通信切换到第二类型无线通信的通知；并且
所述终端还包括：
检测器，检测估计信号；
估计单元，基于估计信号的检测，估计所述基站和终端之间的无线通信信道是否适于第二类型无线通信；以及
第二发射机，向所述基站发送所述估计单元进行的估计的结果。
5.根据权利要求4所述的无线通信系统，其中所述终端还包括：
判断单元，基于所述估计单元进行的估计的结果，判断第一类型无线通信是应该继续，还是应该切换到第二类型无线通信；以及
切换请求单元，向所述基站发送将第一类型无线通信切换到第二类型无线通信的请求，并且
所述基站还包括：
切换单元，根据所述切换请求单元的请求，将第一类型无线通信切换到第二类型无线通信。
6.一种无线通信系统，包括：
具有第一多个天线元件的基站；和
具有第二多个天线元件的终端，
所述基站和终端适于在彼此之间利用自适应阵列系统执行第一类型无线通信以及利用多输入多输出(MIMO)系统执行第二类型无线通信，
所述基站包括：
第一发射机，在第一类型无线通信中进行同步的训练阶段中，向所述终端发送估计信号，并且
所述终端包括：
检测器，检测估计信号；
运算单元，执行预定运算，以基于估计信号的检测，估计所述基站和终端之间的无线通信信道是否适于第二类型无线通信；以及
第二发射机，向所述基站发送所述运算单元进行的运算的结果，并且
所述基站还包括：
第一判断单元，基于运算结果，判断所述基站和终端之间的无线通信信道是否适于第二类型无线通信；
第二判断单元，基于所述第一判断单元的判断结果，判断第一类型无线通信是应该继续，还是应该切换到第二类型无线通信；
第三发射机，如果所述判断单元已经判定第一类型无线通信应该切换到第二类型无线通信，则所述第三发射机向所述终端发送将第一类型无线通信切换到第二类型无线通信的通知；以及
切换单元，如果所述判断单元已经判定第一类型无线通信应该切换到第二类型无线通信，则所述切换单元将第一类型无线通信切换到第二类型无线通信。
7.一种基站，适于与终端之间通过使用自适应阵列系统执行第一类型无线通信，以及通过使用多输入多输出(MIMO)系统执行第二类型无线通信，所述基站包括：
多个天线元件；
第一发射机，在第一类型无线通信中进行同步的训练阶段中，向所述终端发送估计信号；
判断单元，基于对去往所述终端的无线通信信道是否适于第二类型无线通信的估计结果，判断第一类型无线通信是应该继续，还是应该切换到第二类型无线通信；
第二发射机，如果所述判断单元已经判定第一类型无线通信应该切换到第二类型无线通信，则所述第二发射机向所述终端发送将第一类型无线通信切换到第二类型无线通信的通知；以及
切换单元，如果所述判断单元已经判定第一类型无线通信应该切换到第二类型无线通信，则所述切换单元将第一类型无线通信切换到第二类型无线通信。
8.一种基站，适于与终端之间通过使用自适应阵列系统执行第一类型无线通信，以及通过使用多输入多输出(MIMO)系统执行第二类型无线通信，所述基站包括：
多个天线元件；
第一发射机，在第一类型无线通信中进行同步的训练阶段中，向所述终端发送估计信号；以及
切换单元，根据将第一类型无线通信切换到第二类型无线通信的请求，所述切换单元将第一类型无线通信切换到第二类型无线通信。
9.一种终端，适于与基站之间通过使用自适应阵列系统执行第一类型无线通信，以及通过使用多输入多输出(MIMO)系统执行第二类型无线通信，所述终端包括：
多个天线元件；
检测器，检测从所述基站发送的估计信号；以及
估计单元，基于估计信号的检测，估计去往所述基站的无线通信信道是否适于第二类型无线通信。
10.根据权利要求9所述的终端，还包括：
第二发射机，向所述基站发送所述估计单元进行的估计的结果。
11.根据权利要求9所述的终端，还包括：
判断单元，基于所述估计单元进行的估计的结果，判断第一类型无线通信是应该继续，还是应该切换到第二类型无线通信；以及
切换请求单元，向所述基站发送将第一类型无线通信切换到第二类型无线通信的请求。
12.一种终端，适于与基站之间通过使用自适应阵列系统执行第一类型无线通信，以及通过使用多输入多输出(MIMO)系统执行第二类型无线通信，所述终端包括：
多个天线元件；
检测器，检测从所述基站发送的估计信号；
运算单元，执行预定运算，以基于估计信号的检测，估计去往所述基站的无线通信信道是否适于第二类型无线通信；以及
发射机，向所述基站发送所述运算单元进行的运算的结果。
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