CN100593290C - 无线通信系统 - Google Patents

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Abstract

公开了一种无线通信系统，其包括可以通过多个天线进行通信的MIMO无线通信装置以及可以通过单个天线或多个天线进行通信的非MIMO无线通信装置。该MIMO无线通信装置包括通信单元，其被构造用来发送和接收被分为第二控制信息和第一控制信息的控制信息，其中该第二控制信息包含与业务信道的解调和解码相关的信息，该第一控制信息包含与该第二控制信息的MIMO分离相关的信息。

Description

无线通信系统
技术领域
本发明总体上涉及无线通信系统以及包括在该无线通信系统中用于传输数据的无线通信装置，更具体地，涉及一种无线通信系统以及包括在该无线通信系统中具有一个或多个天线的无线通信装置。
背景技术
传统的无线通信装置通常具有用于发送的天线和用于接收的天线，或者用于发送和接收的单个天线。具有多个天线使用空间分集接收技术的无线通信装置是已知的。无线通信系统通常被称为多进多出(MIMO)系统，其中发送装置和接收装置配备有多个天线，并且发送装置和接收装置根据天线数量使用空分复用技术进行通信。通过独立的多个信道使用空分复用技术在发送装置的多个天线和接收装置的多个天线之间传输多个数据流。各种MIMO技术都处于研发阶段(例如，参见参考文件1到4)。
在所提出的用于MIMO无线通信系统的技术中，自适应地控制各个数据流，以使其传输速率变为最佳(例如，参见参考文件5)。已知在使用宽带码分多址(W-CDMA)的无线通信系统中，通过使用扩展码对各个信道进行调制和复用来传输数据。例如，这种W-CDMA技术已经用于蜂窝电话和基站之间的无线通信。
定义了高速下行链路分组接入(HSDPA)，其使得W-CDMA系统能够通过下行链路以14Mbps或更低速率发送数据。该系统采用自适应编码调制系统来用于分组传输，其中例如自适应地切换正交相移键控(QPSK)和正交调幅(16级QAM)，以使得传输速率可以适应于无线传输信道的状态。
HSDPA采用混合自动重传请求(H-ARQ)。例如，如果移动终端检测到从基站接收的数据中的差错，则移动终端请求基站重传该数据。基站响应于该请求的接收而重传该数据。移动终端使用原始数据和重发的数据来执行纠错。
在HSDPA系统中使用的无线信道的示例包括高速共享控制信道(HS-SCCH)、高速物理下行链路共享信道(HS-PDSCH)、高速专用物理控制信道(HS-DPCCH)。
无线信道HS-SCCH和HS-PDSCH是从移动无线通信系统的基站到移动终端的公共信道(下行链路)。HS-SCCH是控制信道，通过该控制信道发送与通过HS-PDSCH发送的数据相关的各种参数。这些参数的示例包括表示使用HS-PDSCH发送数据的调制方法的调制类型信息、扩展码的数量、对传输数据执行的速率匹配处理的模式信息。
HS-DPCCH是从移动无线通信系统的移动终端到基站的单独控制信道(上行链路)。HS-DPCCH从移动终端发送ACK信号或NACK信号给基站，这些信号表示是否通过HS-PDSCH正确地接收了数据。例如，如果在所接收的数据中检测到CRC差错，则发送NACK信号给基站。响应于该NACK信号的接收，基站重传该数据。使用HS-DPCCH周期性地发送作为信道质量指示符(CQI)的与来自基站的所接收信号的状态相关的测量结果(例如，信干比(SIR))。基站确定下行链路无线信道的状态是否令人满意。如果满意，则基站将调制方法改变为可以以更高速率发送数据的调制方法。如果不满意，则基站将调制方法改变为以更低速率发送数据的调制方法。
图15是用于说明HSDPA的信道结构的示意图。在图15中，示意性地示出了CPICH、P-CCPCH、HS-SCCH、HS-PDSCH以及HS-DPCCH。公共导频信道(CPICH)和主公共控制物理信道(P-CCPCH)是下行链路公共信道。CPICH用于信道估测、小区搜索以及在同一小区中的其它下行链路物理信道的定时(timing)。CPICH是发送所谓的导频信号的信道。P-CCPCH是发送通知信息的信道。如上所述，HS-SCCH、HS-PDSCH、HS-DPCCH是控制信道。通过HS-DPCCH来发送以上的CQI和ACK/NACK。
十五个时隙构成一个帧(10ms)。因为将CPICH用作定时基准，所以P-CCPCH和HS-SCCH的报头与CPICH的报头在定时方面相匹配。但是，HS-PDSCH的报头滞后于其它信道两个时隙。这种滞后使得移动站能够接收解调HS-PDSCH所需的信息。也就是说，在HS-PDSCH的解调和解码之前，通过HS-SCCH发送与调制和扩展码相关的信息。在HS-SCCH和HS-PDSCH中，三个时隙构成一个子帧。
根据3GPP TS25.212v.5.7.0，通过HS-SCCH发送以下信息：
(a)信道化码组信息(Xccs)：7比特，用于HS-DSCH的扩展码信息；
(b)调制方案信息(Xms)：1比特，用于HS-DSCH的解调技术；
(c)传输块大小信息(Xtbs)：6比特，被转换为纠错码的传输数据的块大小；
(d)混合-ARQ处理信息(Xhap)：3比特，用于重传的处理号；
(e)冗余和群集(Constellation)版本(Xrv)：3比特，用于速率匹配的参数；
(f)新数据指示符(Xnd)：1比特，表示新数据的信息；以及
(g)UE识别符(Xue)：16比特，用户识别信息。
通过HS-SCCH发送的数据为37比特。该信息使得移动站能够获悉在HS-DSCH中使用的调制技术、扩展码、纠错的参数。结果，移动终端可以基于这些参数对HS-DSCH进行解调和解码。
(a)Xccs表示用于通过HS-PDSCH传输数据的扩展码，例如多码(multicode)数量和码偏置(code offset)的组合。(b)Xms通过“1”和“0”表示使用哪种调制技术，QPSK还是16级QAM。(c)Xtbs表示用于计算通过HS-PDSCH的一个子帧发送的数据的大小的数据。(d)Xhap表示H-ARQ的处理号，该处理号为所发送的数据块的序号。当重传数据时，使用与先前的传输数据相同的处理号。
(e)Xrv表示重传时的HS-PDSCH的冗余版本参数和群集参数。根据传输和重传的情况来确定是否更新这些参数。(f)Xnd表示HS-PDSCH的传输块是新的块还是重传的块。如果是新的块，则Xnd在“1”和“0”之间变化。如果是重传的块，则Xnd与原始块的相同。(g)Xue是移动终端(用户)的识别信息。
HS-SCCH的接收使得移动终端能够获悉在HS-PDSCH中使用的调制技术、扩展码以及纠错的参数，并且能够对HS-PDSCH进行解调和解码。
引用以下文献用于参考：(1)日本专利公开申请No.2004-135034；(2)日本专利公开申请No.2003-338779；(3)日本专利公开申请No.2003-332963；(4)Ari Hottinen，Olav Tirkkonen，Risto Wichman，“Multi-antenna Transceiver Techniques for 3G and Beyond”；(5)3GPP TS25.211 v5.5.0(第三代合作伙伴项目；技术规范组无线接入网络；物理信道和传输信道到物理信道的映射(FDD))；(6)3GPP TS 25.213v5.5.0(第三代合作伙伴项目；技术规范组无线接入网络；扩展和调制(FDD))；以及(7)3GPP TS 25.214v5.7.0(第三代合作伙伴项目；技术规范组无线接入网络；物理层过程(FDD))。
在HSDPA系统适用于MIMO系统的情况下，在图16中示出了用于下述模式的上述参数(a)Xccs、(b)Xms、(c)Xtbs、(d)Xha、(e)Xrv、(f)Xnd和(g)Xue所需的比特数量：不使用MIMO的模式、使用MIMO的N路复用1分组模式以及使用MIMO的N路复用流独立模式。在图16中，N表示MIMO复用的数量，[log2(N)]表示等于或大于N的最小整数。
上述的N路复用1分组模式是将分组分为数据，并且通过由MIMO复用而形成的N条路径之一发送该数据的每一项的模式。上述的N路复用流独立模式是分别通过由MIMO复用而形成的N条路径发送不同分组的模式。
在MIMO N路复用流独立模式中，可以对各条路径应用不同的传输技术。结果，如果MIMO复用的数量N增加，则信息量大大增加。如果根据控制信息的估算最大量来预先分配资源(例如时间、频率和扩展码)，则当MIMO复用路数N增加时，剩余资源减少，这可能导致吞吐量降低。另一方面，如果使用MIMO复用来增加作为控制信息传输的比特数量，则甚至是MIMO复用不适用的无线传输环境中的用户也需要接收包含许多比特的控制信息，这可能增加所接收的控制信息的差错率。
如果为了提高传输质量而增大控制信道的功率，则可能由此增大与其它信道的干涉，这导致无线通信系统的吞吐量降低。此外，通常并不是移动电话系统中的所有移动终端都支持MIMO功能。在这种系统中存在支持MIMO功能的移动终端和不支持MIMO功能的移动终端，这意味着控制信道不可能始终使用MIMO系统进行传输。此外，需要对业务信道(traffic channel)和控制信道进行控制，以优化传输质量。但是，如果希望在不使用MIMO的情况下通过改变纠错编码的速率来增加控制信道的信息量，则因为提高了MIMO复用的业务信道的传输速率，所以业务信道和控制信号的控制变得非常困难。
发明内容
因此，本发明总的目的是提供一种新颖并有用的无线通信，其中消除了上述的一个或多个问题。
本发明的另一个和更具体的目的是提供一种无线通信系统和装置(例如，基站和移动终端)，该无线通信系统和装置即使在与数据传输相关的信息量增加时，也可以灵活地发送与数据传输相关的信息，而不管是否使用了MIMO N路复用流独立模式。
为了实现以上目的中的至少一个，根据本发明的一个方面，提供了一种无线通信系统，其包括：MIMO无线通信装置，其可以通过多个天线进行通信；以及非MIMO无线通信装置(不使用MIMO的无线通信装置)，其可以通过单个天线或多个天线进行通信，其中该MIMO无线通信装置包括通信单元，该通信单元被构造用来发送和接收控制信息，该控制信息被分为第二控制信息和第一控制信息，其中该第二控制信息包含与业务信道的解调和解码相关的信息，该第一控制信息包含与该第二控制信息的MIMO分离相关的信息。
根据本发明的另一方面，具有多个天线的MIMO无线通信装置可以包括通信单元，该通信单元被构造用来将控制信息分为第二控制信息和第一控制数据，将该控制信息与业务信道的数据进行复用，对多个天线的复用信号进行处理，其中该控制信息至少包括与业务信道数据的MIMO分离相关的信息，该第二控制信息至少包括与业务信道的MIMO分离相关的信息，该第一控制数据包括与是否使用MIMO相关的信息以及与第二控制信息的MIMO分离相关的信息，并且该通信单元还根据MIMO复用的数量来分离与该多个天线相对应的接收信号。
当结合附图阅读时，根据以下详细的说明，本发明其它目的、特征和优点将更加显而易见。
附图说明
图1是表示根据本发明实施例的无线通信系统的示意图；
图2是表示根据本发明实施例的收发机单元的方框图；
图3是表示根据本发明实施例的业务信道传输符号生成单元的方框图；
图4A到4C是表示根据本发明实施例的业务信道的MIMO分离的示意图；
图5是表示根据本发明实施例的发送控制信息的传输单元的方框图；
图6是表示根据本发明实施例的帧结构的示意图；
图7A和7B是表示根据本发明实施例的操作模式、控制信息和业务信道的示意图；
图8A和8B是表示根据本发明实施例的操作模式、控制信息和业务信道的示意图。
图9A到9C是表示根据本发明实施例的CRC附加单元的示意图；
图10是表示根据本发明实施例的具有差错校验单元的收发机单元的方框图；
图11是根据本发明另一实施例的具有差错校验单元的收发机单元的方框图；
图12是根据本发明另一实施例的具有差错校验单元的收发机单元的方框图；
图13是表示根据本发明实施例的向第一控制信息和第二控制信息分配时间和频率的示意图；
图14是表示根据本发明实施例的收发机单元的方框图；
图15是表示根据本发明的信道结构的示意图；
图16是表示MIMO复用的数量和控制信息之间的关系的示意图。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施例。
参照图1，根据本发明的无线通信系统包括可以通过多个天线2a、2b进行通信的MIMO无线通信装置1a、1b，以及可以通过单个天线或多个天线2c进行通信的非MIMO无线通信装置。MIMO无线通信装置1a、1b包括被构造用来发送和接收控制信息的通信单元(发送/接收单元3a、3b以及信号处理单元4a、4b)，其中该控制信息被分为第二控制信息和第一控制信息，该第二控制信息包含与业务信道的解调和解码相关的信息，该第一控制信息包含与第二控制信息的MIMO分离相关的信息。
换句话说，无线通信装置1a包括传输处理单元(与发送/接收单元3a和信号处理单元4a相对应)，其被构造用来发送第一控制信息、进行了根据该第一控制信息的传输处理的第二控制信息(该第二控制信息的传输速率是可变的)，以及进行了至少根据该第二控制信息的传输处理的数据。
也就是，无线通信装置1a在通过公共信道发送数据(优选地使用MIMO复用)之前发送第一控制信息。第一控制信息包括与根据第一控制信息进行了处理的第二控制信息的传输相关的信息(例如，与MIMO复用、调制技术、速率匹配处理、编码相关的信息)。该第一控制信息使得第二控制信息的传输速率可变。该第二控制信息例如以相同的方式包括与通过公共信道传输根据该第二控制信息进行了处理的数据相关的信息。优选地，在第一控制信息的发送开始(或完成)之后，发送第二控制信息。但是，根据另一个实施例，在发送第一控制信息的同时发送第二控制信息。
如果可以作为第一控制信息的一部分发送与要通过公共信道发送的数据相关的信息(例如，在MIMO N路复用1分组模式和信息量很小的情况下)，则不需要发送第二控制信息。如果信息量很大(例如，在MIMON路复用流独立模式的情况下)，则优选地发送第二控制信息和第一控制信息。
根据以上设置，发送无线通信装置1b(与发送/接收单元3b和信号处理单元4b相对应的接收处理单元)可以基于所接收的第一控制信息来识别第二控制信息是如何发送的，并且接收该第二控制信息。第二控制信息的接收使得无线通信装置1b能够识别该数据是如何发送的，并且接收该数据。
第一控制信息可以包括与如何发送数据相关的信息。接收无线通信装置1b可以使用第一和第二控制信息来接收数据。
此外，第一控制信息可以包括表示是否对第二控制信息的第一传输(以及数据的第二传输)使用了MIMO复用的信息。接收无线通信装置可以基于第一控制信息获悉是否对第二控制信息的第一传输使用了MIMO复用，并且接收经MIMO复用的第二控制信息。第一控制信息还可以包括接收无线通信装置1b的识别信息。该识别信息可以添加到传输信号中。
根据本发明的无线通信装置可以包括通信单元(发送/接收单元3a、3b和信号处理单元4a、4b)，该通信单元被构造用来将控制信息分为第二控制信息和第一控制信息，将该控制信息与业务信道的数据进行复用，对多个天线2a、2b的复用信号进行处理，其中该控制信息至少包括与业务信道的数据的MIMO分离相关的信息，该第二控制信息至少包括与业务信道的MIMO分离相关的信息，该第一控制信息包括与是否使用MIMO相关的信息以及与该第二控制信息的MIMO分离相关的信息，并且该通信单元还根据MIMO复用的数量来分离与多个天线2a、2b相对应的接收信号。
该无线通信系统的特征在于，业务信道的接收、解调和解码所需的控制信息被分为第一控制信息和第二控制信息，并且在无线通信装置之间发送该控制信息。非MIMO无线通信装置可以根据作为第一控制信息发送的参数来接收、解调和解码该业务信道的数据。MIMO无线通信装置可以基于第一控制信息来分离第二控制信息(MIMO分离)，并且分离、解调和解码该业务信道的MIMO复用数据。根据以上设置，与MIMO复用的情况相比，该控制信号的传输不需要更多的物理资源。本发明可以应用于使用MIMO复用发送多个分组的情况，以及使用MIMO复用来发送块大小较大的分组的情况。即使MIMO复用的数量发生改变，本发明也适用。
此外，发送第一控制信息、进行了根据该第一控制信息的传输处理的第二控制信息(该第二控制信息的传输速率是可变的)，以及进行了根据该第二控制信息的传输处理的数据。结果，即使与数据传输相关的信息量很大，也可以作为传输速率可变的第二控制信息来发送该信息。
图1是表示根据本发明实施例的无线通信系统的示意图。图1中所示的无线通信系统包括两个MIMO无线通信装置1a和1b，以及非MIMO无线通信装置1c。该无线通信系统支持高速下行链路分组接入(HSDPA)。MIMO无线通信装置1a和1b分别具有多个天线2a或2b。该多个天线2a(2b)中的每一个都可以用于发送和接收。另选地，该多个天线2a(2b)中的一个或更多个可以用于发送而其它的天线可以用于接收。非MIMO无线通信装置1c具有用于发送和接收的单个天线2c，或者具有分别用于发送和接收的两个天线(未示出)。具有多个天线的MIMO无线通信装置1a和1b可以切换为非MIMO无线通信装置。无线通信装置1a-1c具有发送/接收单元3a-3c以及信号处理单元4a-4c。发送/接收单元3a-3c以及信号处理单元4a-4c构成无线通信装置1a-1c。
无线通信装置1a-1c构成移动无线通信系统，其中MIMO无线通信装置1a是基站，MIMO无线通信装置1b是移动站，而非MIMO无线通信装置1c是另一个移动站。无线通信装置1a与外部网络(未示出)相连，并且可无线通信地与该MIMO无线通信装置1b和非MIMO无线通信装置1c相连。MIMO无线通信装置1b和非MIMO无线通信装置1c可以通过作为其服务区中的基站进行操作的MIMO无线通信装置与连接到外部网络的其它通信装置(未示出)通信。
MIMO无线通信装置1a和1b的信号处理单元4a和4b支持MIMO分离功能和MIMO解码功能。MIMO分离功能是信号处理单元4a和4b的下述功能，该功能分离多个天线2a和2b的传输信号，并且将所分离的传输信号输出给发送/接收单元3a和3b。MIMO解码功能是信号处理单元4a和4b的下述功能，该功能对由发送/接收单元3a和3b通过多个天线2a和2b接收到的接收信号进行解码。信号处理单元4a和4b例如具有业务信道、控制信道和导频信道。信号处理单元4a和4b通过根据传输过程对信号进行复用来发送和接收信号。
分配给无线通信装置1a-1c之间的控制信道的物理资源被分为两个域。该控制信息也被分为第一控制信息C1和第二控制信息C2。第一控制信息C1和第二控制信息C2被分配给该物理资源的两个域。该物理资源的域的示例包括时域、频域、时间和频率域、CDMA情况下的扩展码、OFDM情况下的子载波。该第一控制信息可以基于MIMO，而该第二控制信息C2可以不基于MIMO。
该第一控制信息C1包括上述的(g)Xue，即，用户识别信息(UE识别符)以及表示第二控制信息是否基于MIMO的信息。该第二控制信息C2例如包括业务信道的MIMO模式以及可以根据重发控制和自适应调制控制来增加或减少的信息。如果MIMO复用需要很多控制信息，则通过对第二控制信息C2进行MIMO复用可以增加传输速率。如果MIMO复用不需要很多控制信息，则可以降低传输速率而不对第二控制信息C2进行复用。信号处理单元4a和4b可以执行上述的处理。信号处理单元4a-4c可以配备有用于向第一控制信息C1、第二控制信息C2或两者添加循环冗余校验(CRC)的单元。信号处理单元4a-4c还可以包括用于对所添加的CRC进行校验的单元，以及用于向发送方的无线通信装置返回该CRC结果的单元。信号处理单元4a-4c的处理例如可以通过数字信号处理器(DSP)的算术运算来执行。
根据以上设置，非MIMO无线通信装置1c足以接收第一控制信息C1(非MIMO无线通信装置1c可以接收第二控制信息并且使用该第二控制信息来通过业务信道接收数据)。MIMO无线通信装置1a和1b接收该第一控制信息C1，并且使用所接收的第一控制信息C1来接收和分离进行了MIMO复用的第二控制信息C2。MIMO无线通信装置1a和1b根据包含在第二控制信息C2中的与解调和解码相关的信息，通过业务信道来接收进行了MIMO复用的数据。这样，将控制信息分为第一控制信息C1和第二控制信息C2，它们包含适当的信息，并且MIMO帧可以使用与非MIMO帧相同的结构。根据以上设置，多个用户可以使用MIMO复用，而不需要改变资源(例如，帧结构、频率、时间以及扩展码)分配，从而使得资源使用的效率提高。此外，可以改变MIMO复用的最大数量。结果，如果增强该无线通信系统并且增大复用的最大数量，则根据本发明的无线通信系统可以以高灵活性来适应该变化。
图2是表示与该多个天线2a、2b和2c中的天线i(i＝1～m)相对应的通信单元的方框图。该通信单元包括扩展单元11-1、11-2、11-3、加法单元12以及无线传输单元13。将业务信道(TC)的天线i传输符号(TC(i))输入到扩展单元11-1中。将天线i传输符号(CC(i))输入到扩展单元11-2中。将天线i导频符号(P8i)输入到扩展单元11-3中。扩展单元11-1、11-2、11-3添加(multiples)扩展码，以对输入数据序列区分多个信道。假定A(k×Tchip)是扩展码型，B(n×Tsymbol)是输入符号，C(k×Tchip)是扩展码，而Tsymbol＝NSF×Tchip，则C(k×Tchip)＝B(int(k/NSF)×NSF×Tchip)×A(k×Tchip)。加法单元12将用于各个码片的多个扩展码相加，并且将结果输入到无线传输单元13中。无线传输单元13将中频变换为预定频率，放大(amplitude)这些扩展码的功率，并且通过天线i发送这些扩展码。
图3是表示业务信道(TC)的传输符号生成单元的方框图。在图3中，15表示CRC附加单元，16表示纠错编码单元，17表示符号映射单元，而18表示MIMO分离单元。传输符号生成单元产生与各个天线i(i＝1～m)相对应的传输符号。传输符号生成单元是信号处理单元4a、4b和4c的一部分。CRC附加单元15将错误检测信息(CRC)附加到作为单个分组发送的传输数据序列D1中，从而形成数据序列D2。CRC的产生和附加与本实施例的本质无关，因此在此不给出对它们的详细描述。例如，可以使用在TS25.212v5.7.0的第4.2.1章“CRC attachment”中结合W-CDMA描述的CRC附加单元。
纠错编码单元16将附加有错误检测信息(CRC)的数据序列D2转换为纠错码。该纠错编码与本发明的本质无关，因此在此不给出对它们的详细描述。例如可以使用在TS25.212v5.7.0的第4.2.3.1和4.2.3.2章中描述的卷积码和特博码(turbo code)作为纠错编码单元。
符号映射单元17例如对经纠错编码为QPSK和16QAM的数据序列D3执行符号映射。将符号映射的结果作为符号序列D4输入到MIMO分离单元18中。在QPSK的情况下，例如将输入D3的每2个比特＝(b0，b1)映射为一个符号(I，Q)。例如，如果b0和b1是0或1，则可以将(b0，b1)映射为(I，Q)，其中I＝1-2×b0，而Q＝1-2×b1。
在16QAM的情况下，例如，可以将D3的四个比特＝(b0，b1，b2，b3)映射为(I，Q)，其中I＝(1-2×b0)*(2-(1-2×b2))，而Q＝(1-2×b0)*(1-(1-2×b2))。
在非MIMO的情况下，MIMO分离单元18将D4输出到TC(1)，但是不将数据输出到TC(2)～TC(Ntxant)。即，MIMO分离单元18输出单个天线的传输数据序列。在MIMO复用的情况下，通过使用符号映射单元17从纠错编码单元16的多个块进行符号映射来产生D4-1、D4-2、...，D4-Ntxant。使用MIMO复用数据流的第i个流(i＝1，2，...，Ntxant)来发送TC(i)＝D4-i。
业务信道(TC)具有三种MIMO模式1-3(非MIMO、基于MIMO的N路复用1分组模式，以及基于MIMO的N路复用流独立模式)。在模式1中，不支持MIMO技术的无线通信装置或非MIMO无线通信装置使用单个流来发送一个分组。在模式2中，MIMO无线通信装置使用n个流来发送一个MIMO复用分组。尽管增大了传输数据量，但是控制信息的量没有改变。在模式3中，在MIMO复用期间执行流独立自适应调制和重传控制。MIMO无线通信装置为每一个流发送独立分组。由于这些分组是独立的，所以每个分组都需要控制信息，从而导致控制信量增加。
图4A-4C是表示业务信道的编码和MIMO分离的示意图，分别与各个模式1-3相对应。业务信道的编码和MIMO分离由图1所示的信号处理单元4a-4c执行。
图4A表示模式1的处理。CRC附加单元15(图3)接收业务信道的数据序列D1，并且向其附加错误检测信息CRC，由此形成数据序列D2。纠错编码单元16接收数据序列D2，并将所接收的数据序列D2转换为纠错编码，从而形成数据序列D3。符号映射单元17接收数据序列D3，并输出与业务信道(TC)相对应的TC(1)，但是不将信号输出给TC(2)-TC(Ntxant)，因为在这种情况下没有使用MIMO。
图4B表示模式2的处理，其中应用MIMO映射，从而形成单个分组。CRC附加单元15接收业务信道的数据序列D1，并且向其附加纠错信息CRC，由此形成数据序列D2。纠错编码单元16接收数据序列D2，并将所接收的数据序列D2转换为纠错编码，从而形成数据序列D3。符号映射单元17与串行/并行转换单元接收数据序列D3，并且输出与业务信道(TC)相对应的TC(1)-TC(Ntxant)。
图4C表示模式3的处理。在模式3中，为各个流发送独立的分组。可以向各个流附加不同的错误检测信息CRC，并且对各个流执行不同的纠错编码。由于对各个流执行不同的调制，所以执行不同的符号映射，从而输出TC(1)-TC(Ntxant)。
图5是表示生成与天线相对应的控制信息的传输符号生成单元的示意图。传输符号生成单元是图1所示的信号处理单元4a-4c的一部分。该传输符号生成单元包括时间复用单元21和MIMO分离单元22。
当MIMO分离为ON时，将控制信息CC分为第一控制信息C1和第二控制信息C2。并且将第一控制信息C1输入到时间复用单元21，而将第二控制信息输入到MIMO分离单元22。将第二控制信息C2分为C2(1)-C2(Ntxant)。将C2(1)输入到时间复用单元21，并且与第一控制信息C1复用，从而形成CC(1)。将C2(2)-C2(Ntxant)分别作为CC(2)-CC(Ntxant)输出。由于CC(1)需要由非MIMO无线通信装置接收，所以优选地通过预定的天线来输出CC(1)。但是，根据另一实施例，可以通过自适应确定的另一天线来发送CC(1)。
如果要执行MIMO复用(MIMO分离为ON)，则MIMO分离单元22通过将所输入的第二控制信息C2串行/并行转换为多个信号序列CC(1)-CC(Ntxant)，来执行第二控制信息C2的MIMO分离。将该多个信号序列中的信号序列CC(1)输入到时间复用单元21。如果不执行MIMO复用(MIMO分离为OFF)，则将所输入的第二控制信息C2原样输出为信号序列CC(1)，并且将信号序列CC(1)输入到时间复用单元21。
图6是表示帧的示意图，该帧包括时间复用的控制信息CC、业务信道TC的数据以及导频信道。如上所述，该控制信息被分为第一控制信息C1和第二控制信息C2。
图7A表示控制信息的分类与所分配的比特数量之间的关系。图7B表示操作模式、第二控制信息C2以及业务信道TC之间的对应关系(correspondence)。图7A包括作为信道的第一控制信息C1、第二控制信息C2、以及业务信道TC，并且还包括表示是否执行MIMO复用、包含在各个信道中的信息内容，以及为各种模式和各个信道分配的比特数量的信息。没有对第一控制信息C1进行MIMO复用。第一控制信息C1的信息内容包括用户识别信息USER-ID以及第二控制信息C2的MIMO模式(M1)。用户识别信息USER-ID所需的比特数量对于任何模式都是16比特，并且C2的MIMO模式(M1)所需的比特数量对于任何模式都是MIMO复用的数量。比特i中的“1”表示存在第i个流。
在图5中所示的MIMO分离单元22根据包含在第一控制信息中的MIMO分离信息来分离第二控制信息C2。第二控制信息C2的信息内容包括业务信道的解码信息、解调信息以及MIMO模式(M2)。业务信道TC的MIMO模式(M2)所需的比特数量对于任何模式都是MIMO复用的数量N。用于模式3的解码信息和解调信息所需的比特数量是模式1和模式2的N倍。
通过第二控制信息C2来确定业务信道TC是否被MIMO复用。如上所述，信息量根据模式而改变的控制信息包含在第二控制信息C2中。
根据另一实施例，诸如传输分集模式的各种系统都可以适用于该MIMO复用系统。在这种情况下，表示传输分集模式是否适用的信息可以包含在第二控制信息C2的MIMO模式(M1)或业务信道TC的MIMO模式(M2)中。M1和M2的比特数量可以包含在第一控制信息C1中，因为它们不依赖于模式。在这种情况下，第二控制信息C2的信息量与MIMO复用的数量成正比。根据以上设置，第一控制信息C1的信息量不改变，但是第二控制信息C2的信息量随着MIMO复用数量的改变而改变，这使得传输效率提高。
图7B表示对于各种模式1-3，对第二控制信息C2和业务信道TC进行了MIMO复用(MIMO)还是没有进行MIMO复用(正常)，如果进行了MIMO复用，则各个天线都需要自适应调制，这导致控制信息量增加。如果对第二控制信息C2进行了MIMO复用，则可以增加控制信息量而无需改变物理资源的分配。
图8A表示控制信息的分类和所分配的比特数量之间的关系，而图8B表示操作模式、第二控制信息C2和业务信道TC之间的对应关系。图8A与图7A的不同在于，在图7A中，业务信道TC的MIMO模式(M2)包含在第二控制信息C2中，而在图8A中，其作为“C2和TC的MIMO模式(M1)”包含在信道C1中。如果控制信息C2和业务信道TC使用相同的MIMO模式(M2)进行复用，则TC的MIMO模式(M2)不需要包含在第二控制信息C2中，这使得可以使用图8A中所示的信道和比特数量之间的关系。
图8B表示第二控制信息C2和业务信道TC使用相同模式的情况。在图7B中，第二控制信息C2对于模式2表示正常，而业务信道TC对于模式2表示MIMO。但是，在图8B中，第二控制信息C2和业务信道TC对于模式2都表示MIMO。根据这种设置，可以减少控制信息量，并且可以使接收处理变得简单。
图9A-9C是表示附加错误检测码CRC的示意图。在图9A-9C中，31和32表示CRC附加单元，33和34表示符号映射单元，而35表示域分配处理单元。通过图1中所示的信号处理单元4a-4c来执行该附加操作。图9A表示通过CRC附加单元31来生成CRC，并将其附加到第一控制信息C1的情况。将附加有CRC的第一控制信息C1输入到符号映射单元33。将第二控制信息C2原样输入到符号映射单元34。将映射后的信号序列输入到域分配处理单元35，并且将其分配给物理信道域。
图9B表示将第一控制信息C1直接输入到符号映射单元33的情况。通过CRC附加单元32生成CRC，并将其附加到第二控制信息C2，并将附加有CRC的第二控制信息输入到符号映射单元34。在符号映射之后，将第一和第二控制信息C1和C2分配给物理信道域。
图9C表示将通过CRC附加单元31附加了CRC的第一控制信息C1输入到符号映射单元33，并且将通过CRC附加单元32附加了CRC的第二控制信息C2输入到符号映射单元34的情况。在符号映射之后，由域分配处理单元35将第一和第二控制信息C1和C2分配给物理信道域。
如上所述，可以将CRC附加到第一控制信息C1、第二控制信息C2或者两者上。在发送附加有CRC的第一控制信息C1的情况下，接收无线通信装置可以使用该CRC对所接收的第一控制信息C1执行错误检测，并且根据该错检测的结果将ACK或NACK返回给发送无线通信装置。在这种情况下，如果返回NACK，则意味着可能没有发送正确的控制信息，发送无线通信装置停止发送第二控制信息C2和业务信道TC，并且重传第一控制信息C1。
在发送附加有CRC的第二控制信息C2的情况下，可以根据错误检测的结果返回ACK或NACK。如果返回NACK，则意味着没有发送正确的控制信息，发送无线通信装置以相同的方式停止发送业务信道TC。在发送附加有CRC的第一控制信息C1和第二控制信息C2的情况下，可以根据错误检测的结果返回ACK或NACK。
根据一实施例，在向第一控制信息或者第二控制信息附加CRC的情况下，可以将ACK设置为“0”，而将NACK设置为“1”。在向第一和第二控制信息C1和C2两者附加CRC的情况下，可以将用于第一控制信息C1的ACK1设置为“00”，将用于第一控制信息C1的NACK1设置为“01”。类似地，可以将用于第二控制信息C2的ACK2设置为“10”，将用于第二控制信息C2的NACK2设置为“11”。根据另一实施例，可以从接收无线通信装置提供另一信道来发送与图9A-9C所示情况相对应的ACK和NACK。响应于NACK的接收，发送无线通信装置可以停止发送业务信道TC，并且重传第一控制信息C1和/或第二控制信息C2。
图10是表示可以发送和接收附加有CRC的第一控制信息的无线通信装置的方框图。51和52表示天线，53表示无线接收单元，54表示无线发送单元，55表示TC解调单元，56表示纠错解码单元，57表示C1解调单元，58表示C2解调单元，并且59表示错误检测单元。该无线通信装置可以用作移动无线通信系统的移动终端。
天线51和52的数量等于MIMO复用的数量N。无线接收单元53配备有MIMO解调处理单元(未示出)，用于接收MIMO复用信号，解调该信号，并且根据MIMO复用的数量N分离该信号。可以基于各种已知技术来设计无线接收单元53。可以基于各种已知技术来设计无线传输单元54，该无线传输单元54可以产生与天线相对应的信息序列，并且将该信息序列转换为射频。
如图9A中所示，在发送附加有CRC的第一控制信息的无线通信系统中，无线接收单元53接收信号。然后通过C1解调单元对第一控制信息C1进行解调，并且通过错误检测单元59对其进行校验。如果第一控制信息C1正确，则无线传输单元54返回ACK＝“0”，而如果发现第一控制信息C1错误，则第一无线传输单元54返回NACK＝“1”。响应于ACK的接收，诸如基站的发送无线通信装置发送第二控制信息C2和业务信道TC。但是，当接收到NACK时，发送无线通信装置重传第一控制信息C1。
响应于在接收第一控制信息之后的第二控制信息C2，通过C2解调单元58对第二控制信息C2进行解调。根据经解调的第二控制信息C2通过TC解调单元55对业务信道TC进行解调。纠错解码单元56对业务信道TC执行纠错和解码。如果返回NACK，则由于第二控制信息C2未解调，所以中止TC解调单元55和纠错解码单元56所进行的处理。根据一实施例，为了减少功耗，例如可以中止对TC解调单元55、C2解调单元58和纠错解码单元56供电。
图11表示可以发送附加有CRC的第二控制信息C2的无线通信装置的方框图。如图10所示的那些相同的标号分别表示相同的元件。虽然提供了多个天线51，但是为了使附图简单只示出了这些天线之一。类似地，虽然提供了多个天线51，但是只示出了这些天线之一。在如图9B所示的发送附加有CRC的第二控制信息C2的无线通信系统的情况下，无线接收单元53接收信号。通过C1解调单元57对第一控制信息C1进行解调。通过C2解调单元58对第二控制信息C2进行解调，并且使用CRC通过错误检测单元59对经解调的第二控制信息进行校验。以与先前示例相同的方式，根据错误校验的结果由无线传输单元54返回ACK或NACK。如果第二控制信息C2正确并且返回了ACK，则TC解调单元55对业务信道TC进行解调，并且纠错解码单元56对来自TC解调单元55的解调数据进行解码。如果第二控制单元C2错误并且返回了NACK，则中止TC解调单元55和纠错解码单元56所进行的处理。
图12是表示向第一和第二控制信息C1和C2附加了CRC的情况下的接收无线通信装置的方框图。与图10和11所示相同的标号表示相同的元件。在图12中，60表示错误检测单元，61表示Ack/Nack信号生成单元。错误检测单元59使用附加到第一控制信息C1上的CRC对来自C1解调单元57的解调信号执行错误检测。错误检测单元60使用附加到第二控制信息C2上的CRC对来自C2解调单元58的解调信号执行错误检测。如上所述，Ack/Nack信号生成单元61例如将用于第一控制信息C1的ACK1设置为“00”，将用于第一控制信息C1的NACK1设置为“01”，将用于第二控制信息C2的ACK2设置为“10”，将用于第二控制信息C2的NACK1设置为“11”。通过无线传输单元54返回所产生的ACK或NACK。
例如，响应于ACK1的接收，发送无线通信装置发送第二控制信息C2。如果接收到NACK1，则重传第一控制信息C1。如果接收到ACK2，则发送业务信道TC。如果接收到NACK2，则重传第二控制信息C2。
在无线通信系统使用正交频分复用(OFDM)或多载波的情况下，可以将一个帧的第一控制信息C1和第二控制信息C2设置在如图13所示的时间-频率域中，其中横轴与时间相对应，而纵轴与子载波相对应。在CDMA系统的情况下，由于可以选择多个扩展码，所以可以通过使CDMA系统适应OFDM系统，根据第一控制信息C1和第二控制信息C2的总量将包括频率、时间和扩展码的物理资源分配给第一控制信息C1和第二控制信息C2。根据另一实施例，可以将MIMO系统与OFDM系统、CDMA系统以及空间分集系统进行组合。在这种情况下，表示传输系统的信息包含在第一控制信息C1中，由此使得能够接收第二控制信息C2和业务信道。
无线通信系统中的所有无线通信装置都需要知道诸如MIMO系统的自适应传输系统。如果将该信息提供给所有用户，则可以改变系统结构。在这种情况下，可以使用通知信道，所有用户都可以通过该通知信道接收该信息。例如，第一控制信息C1仅需要在接收业务信道TC时可用。可以通过通知信道来发送第一控制信息C1，由此通知所有用户。此外，在通过业务信道TC发送数据之前，可以将第一控制信息C1作为上层控制信息的一部分来发送。
图14是表示在通过通知信道发送第一控制信息C1的情况下的无线通信装置的方框图。在图14中，70表示复用单元，71-74表示扩展单元，75表示加法单元，76表示无线传输单元。这些单元与多个天线中的天线1相对应。通过复用单元70将第一控制信息C1的传输格式信息与其它通知信息进行复用，并且将其输入到扩展单元74。将业务信道TC的天线1传输符号(TC(1))输入到扩展单元71。将控制信息CC的天线1传输符号(CC(1))输入到扩展单元72。将天线1导频符号(P(1))输入到扩展单元73。使用不同的扩展码对这些符号进行扩展，并且由加法单元75逐个码片地对其进行相加。对天线1调制这些符号，并且通过无线传输单元76发送这些符号。从移动无线通信系统的基站发送通知信息。移动终端可以基于所接收的通知信息获知第一控制信息C1的传输格式，并且接收第二控制信息C2和业务信道TC。
本发明不限于这些实施例，而是可以在不脱离本发明的范围的情况下，作出各种变形和修改。
本专利申请基于在2004年12月14日提交的日本在先专利申请No.2004-360878，在此通过引用并入其全部内容。

Claims (11)

1、一种无线通信系统，其包括：MIMO无线通信装置，其可以通过多个天线进行通信；以及非MIMO无线通信装置，其可以通过单个天线或多个天线进行通信，其中所述MIMO无线通信装置包括：
通信单元，该通信单元被构造用来发送和接收控制信息，该控制信息被分为第二控制信息和第一控制信息，该第二控制信息包含与业务信道的解调和解码相关的信息，该第一控制信息包含与该第二控制信息的MIMO分离相关的信息。
2、根据权利要求1所述的无线通信系统，其中
所述通信单元还被构造为在所述第二控制信息中包括与所述业务信道的解调和解码相关的所有信息，这些信息的量随着MIMO复用数量的增加而增加，并且在所述第一控制信息中包括接收无线通信装置的识别信息。
3、根据权利要求1所述的无线通信系统，其中
所述控制信息包含与用于所述业务信道的传输的传输系统相关的信息，该传输系统包括MIMO复用系统；并且
所述通信单元还被构造为仅包括与用于所述业务信道的传输的传输系统相关的信息，并且在所述第一控制信息中包括接收无线通信装置的识别信息。
4、根据权利要求1所述的无线通信系统，其中
所述MIMO无线通信装置支持分集系统、CDMA系统、OFDM系统或其组合；
所述控制信息包含与用于所述业务信道的传输的传输系统相关的信息，该传输系统包括MIMO复用系统；
所述通信单元还被构造为包括表示用于传输所述第二控制信息和所述业务信道的传输系统的信息，以及信息量不依赖于所述业务信道的传输系统而改变的信息，并且使用对于所述无线通信系统公共的传输系统来发送所述第一控制信息，在所述第二控制信息中包括所述业务信道的解调、纠错和解码所需的信息，并且使用由所述第一控制信息指定的传输系统来发送所述第二控制信息。
5、根据权利要求1所述的无线通信系统，其中
所述MIMO无线通信装置的通信单元还被构造用来使用相同的传输系统来发送和接收所述第二控制信息和所述业务信道，在所述第一控制信息中包括表示用于传输所述第二控制信息和所述业务信道的该相同传输系统的信息，从而使得所述第一控制信息在所述无线通信系统中公用，并且发送和接收所述第二控制信息，并且
所述非MIMO无线通信装置包括被构造用来发送和接收所述业务信道和所述第一控制信息的通信单元。
6、根据权利要求1所述的无线通信系统，其中
所述通信单元还被构造用来向所述第一控制信息、所述第二控制信息或者两者附加错误检测码，并且随后发送或接收所述控制信息，
所述MIMO无线通信装置还包括：
错误检测单元，被构造用来基于所附加的错误检测码来检测所述第一控制信息、所述第二控制信息或两者中的错误；以及
返回单元，被构造用来将所述错误检测单元的检测结果返回给发送无线通信装置。
7、一种MIMO无线通信装置，其包括：
传输处理单元，被构造用来发送和接收控制信息，该控制信息被分为第二控制信息和第一控制信息，其中该第二控制信息至少包含与业务信道的MIMO分离相关的信息，该第一控制信息包含与该第二控制信息的MIMO分离相关的信息。
8、根据权利要求7所述的MIMO无线通信装置，其中
所述传输处理单元还被构造用来在所述第二控制信息中包括所述业务信道的解调和解码所需的所有信息，这些信息随着MIMO复用数量的增加而增加，并且在所述第一控制信息中包括接收无线通信装置的识别信息。
9、根据权利要求7所述的MIMO无线通信装置，其中
所述MIMO无线通信装置支持分集系统、CDMA系统、OFDM系统或其组合；
所述控制信息包括与用于所述业务信道的传输的传输系统相关的信息，该传输系统包括MIMO复用系统；
所述通信单元还被构造为包括表示用于传输所述第二控制信息和所述业务信道的传输系统的信息，以及信息量不依赖于所述业务信道的传输系统而改变的信息，并且使用对于所述无线通信系统公共的传输系统来发送所述第一控制信息，在所述第二控制信息中包括所述业务信道的解调、纠错和解码所需的信息，并且使用由所述第一控制信息指定的传输系统来发送所述第二控制信息。
10、根据权利要求7所述的MIMO无线通信装置，还包括：
通信单元，被构造用来向所述第一控制信息、所述第二控制信息或者两者附加错误检测码，并且随后发送或接收所述控制信息；
检错单元，被构造用来基于所附加的错误检测码来检测所述第一控制信息、所述第二控制信息或两者中的错误；以及
返回单元，被构造用来将所述错误检测单元的检测结果返回给发送无线通信装置。
11、一种MIMO无线通信装置，其包括：
接收处理单元，被构造用来接收被分为第二控制信息和第一控制信息的控制信息，使用该第一控制信息在MIMO模式下处理该第二控制信息，并且使用所接收的第二控制信息在该MIMO模式下处理业务信道，其中该第二控制信息至少包括与该业务信道的MIMO分离相关的信息，该第一控制信息包括与该第二控制信息的MIMO分离相关的信息。
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