CN102511192A - 通信系统，通信方法，基站和通信设备 - Google Patents

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Abstract

利用无线基站和其它设备，比如中继节点的无线通信系统通过利用频谱聚合和MIMO进行交互操作。检测流量使用，并根据相对于容量的信道利用率，在某些条件下优先于MIMO，选择频谱聚合。另一方面，在信道利用率较高的情况下，系统组件切换成MIMO工作模式，以降低对信道使用的需求，同时为通信站提供良好的吞吐量。

Description

通信系统,通信方法,基站和通信设备
技术领域
本发明涉及通信系统，通信方法，基站和通信设备。
背景技术
在IEEE(电气和电子工程师协会)802.16j中标准化了中继技术。此外，在3GPP(第三代合作伙伴计划)LTE-A(先进的长期演进技术)中，也在积极研究利用中继节点(RN)的技术，以便提高位于小区边缘的用户设备(UE)的吞吐量。
此外，在LTE中，基站是利用相对于某一中心频率，具有1MHz-20MHz带宽的频带运行的。从而不设想通信设备利用离散的信道。另一方面，在LTE-A中，在考虑用户设备借助频谱聚合，保留20MHz以上的频带，所述频谱聚合同时利用离散的或者连续的信道，以获得更高的吞吐量。
[引用列表]
[专利文献]
[PTL1]未经审查的日本专利申请公报No.2006-148388
可归于本发明人，并在此整体引为参考的未经审查的日本专利申请公报No.2006-148388(JP2006-148388)公开一种无线电通信设备，所述无线电通信设备包括多个天线，把一些天线用于作为第一接收/发射处理的接收处理，和把其它天线用于作为第二接收/发射处理的发射处理。
发明内容
为了用一个接收器支路(天线，模拟处理单元等，有时称为接收器“通道”)处理分散的信道，兼容高带宽的滤波器或FFT是必需的。鉴于此，通过把在上述JP2006-148388中公开的无线电通信设备应用于频谱聚合，并使不同的信道(通信信道)对应于相应的支路(接收器支路)，能够简化每个支路的结构。
不过本发明人认识到，频谱聚合的使用会导致为与一个通信设备通信而分配的信道数目的增大，与多入多出(MIMO)通信相比，这会对资源施加沉重的负担。
鉴于上面所述，理想的是提供一种能够考虑到给定信道容量，按照观察的通信量，实现频谱聚合模式和MIMO模式之间的切换的新的改进的通信系统，基站和通信设备。
附图说明
图1是表示按照本发明的一个实施例的通信系统的结构的说明图。
图2是表示在UL和DL中使用相同频率的情况下的资源分配的例子的说明图。
图3是表示在UL和DL中使用不同频率的情况下的资源分配的例子的说明图。
图4是表示DL无线电帧的格式的例子的说明图。
图5是表示UL无线电帧的格式的例子的说明图。
图6是表示连接处理序列的说明图。
图7是表示MBSFN发射/接收处理的例证例子的说明图。
图8是表示每个小区中的频率分配的例子的说明图。
图9是表示按照本发明的一个实施例的用户设备的结构的功能方框图。
图10是表示信道的分组的例证例子的说明图。
图11是表示按照本发明的一个实施例的基站的结构的功能方框图。
图12是表示信道组的拥塞程度的例子的说明图。
图13是表示发射/接收模式的切换流程的序列图。
图14是表示中继节点的多链路连接的例证例子的说明图。
图15是表示用户设备的多链路连接的例证例子的说明图。
图16是表示Comp和频谱聚合的组合例子的说明图。
图17是表示中继节点的中继传输的说明图。
图18是表示Comp和频谱聚合的组合例子的说明图。
图19是表示中继节点的中继传输的说明图。
具体实施方式
下面参考附图，详细说明本公开的优选实施例。注意在说明书和附图中，功能和结构基本相同的构成元件用相同的附图标记表示，这些构成元件的重复说明被省略。
另外，在说明书和附图中，在一些情况下通过向相同的附图标记附加不同的字母，区分具有基本相同功能的多个构成元件中的每一个。例如，具有基本相同的功能的多个构成元件被酌情区分成用户设备20A，20B和20C。不过，当不存在区分具有相同功能的多个构成元件的特殊需要时，这些构件元件用相同的参考数字表示。例如，当不存在区分用户设备20A，20B和20C的特殊需要时，它们仅仅被称为用户设备20。
将按照以下顺序说明本发明的实施例。
1.通信系统的基本结构
(对每个链路的资源分配的例子)
(无线电帧的格式的例子)
(连接处理序列)
(MBSFN)
(对每个小区的频率分配的例子)
2.通信系统的例证结构
2-1.频谱聚合模式和MIMO模式之间的切换
2-2.多链路连接
2-3.Comp和频谱聚合的组合
<1.通信系统的基本结构>
下面参考图1-8，说明按照本发明的实施例的通信系统1的基本结构。图1是表示按照本发明的实施例的通信系统1的结构的说明图。参见图1，按照本发明的实施例的通信系统1包括基站10A和10B，主干网12，用户设备20A、20B和20X，及中继节点30A和30B。术语“节点”描述把无线信号从一个设备中继给另一个设备的台站、装置、设备和装备。
基站10管理位于基站10形成的小区内的中继节点30和用户设备20之间的通信。例如，基站10A管理与位于小区内的用户设备20X的通信的调度信息，并按照所述调度信息与用户设备20通信。此外，基站10A管理与位于小区内的中继节点30A的通信的调度信息，和中继节点30A与用户设备20A之间的通信的调度信息。
注意调度信息的管理可由基站10和中继节点30协同进行，可由基站10、中继节点30和用户设备20协同进行，或者可由中继节点30进行。
中继节点30按照基站10管理的调度信息，在基站10和用户设备20之间中继通信。具体地说，中继节点30接收从基站10传送的信号，然后在下行链路中，通过利用与调度信息相应的频率/时间，把放大的信号传送给用户设备20。借助中继节点30中的这种中继，与直接把信号从基站10传给在小区边缘附近的用户设备20相比，信噪比更高。在2010年2月25日向日本专利局提交的日本专利申请2010-040224，和在2010年2月25日向日本专利局提交的日本专利申请2010-040227中，更详细地说明了中继节点，和它与基站和用户设备互操作的方式，这两件专利申请的全部内容在此引为参考。
同样地，在上行链路中，中继节点30按照基站10管理的调度信息，把从用户设备20传送的信号中继给基站10，从而保持高信噪比。虽然图示了在基站10A形成的小区中只存在中继节点30A的情况，不过在基站10A形成的小区中，可以存在多个中继节点30。
作为中继节点30的类型提出的是类型1和类型2。类型1的中继节点30具有单独的小区ID，并被允许管理它自己的小区。从而，类型1的中继节点30按照它被用户设备20识别为基站10的方式工作。不过，类型1的中继节点30并不完全自主工作，该中继节点30在基站10分配的资源的范围内进行中继通信。
另一方面，不同于类型1，类型2的中继节点30不具有单独的小区ID，支持基站10和用户设备20之间的直接通信。例如，正在研究利用协同中继或网络编码的中继传输技术。下表1表示研究中的类型1和类型2的特性。
[表1]
Figure BDA0000143980240000051
用户设备20按照基站10管理的调度信息，直接地或者通过中继节点30与基站10通信。用户设备20传送或接收的数据可以是话音数据，诸如音乐、讲话或广播节目之类的音乐数据，诸如照片、文档、图画或图表之类的静态图像数据，或者诸如电影、电视节目、视频节目、游戏图像之类的视频数据。此外，用户设备20可以是具有无线电通信功能的信息处理设备，比如移动电话机或个人计算机(PC)。
管理服务器16通过主干网12连接到每个基站10。管理服务器16起移动管理实体(MME)的作用。此外，管理服务器16还起服务网关作用。管理服务器16从相应基站10接收指示由每个基站10形成的小区的状态的管理信息，并根据所述管理信息控制在每个基站10形成的小区中的通信。管理服务器16的功能可以分布地并入多个物理分离的结构中。
(对每个链路的资源分配的例子)
下面说明对每个链路的资源分配。在下面的说明中，基站10和中继节点30之间的通信路径被称为中继链路，中继节点30和用户设备20之间的通信路径被称为接入链路，而基站10和用户设备20之间的直接通信链路被称为直接链路。此外，朝向基站10的通信路径被称为UL(上行链路)，而朝向用户设备20的通信路径被称为DL(下行链路)。每个链路中的通信以OFDMA为基础。
中继节点30按频率或时间分离中继链路和接入链路，以便避免中继链路和接入链路之间的干扰。例如，中继节点30可借助利用公共频率的TDD(时分双工)分离相同方向的中继链路和接入链路。
图2是表示当在UL和DL中利用相同频率时的资源分配的例子的说明图。参见图2，一个无线电帧由子帧0-9构成。此外，在图2中所示的例子中，中继节点30按照来自基站10的指令，把子帧8和9看作用于接入链路的DL的资源，于是利用子帧8和9，把从基站10传送的信号中继给用户设备20。
注意作为下行链路的同步信号的PSC(主同步信道)和SSC(辅同步信道)，或者PBCH(物理广播信道)被分配给子帧0和5。此外，寻呼信道被分配给子帧1和6。
图3是表示当在UL和DL中利用不同频率时的资源分配的例子的说明图。参见图3，频率f0用于DL，频率f1用于UL。此外，在图3中所示的例子中，中继节点30按照来自基站10的指令，把频率f0的子帧6-8看作用于接入链路的DL的资源，于是利用频率f0的子帧6-8，把从基站10传送的信号中继给用户设备20。
注意作为下行链路的同步信号的PSC和SSC被分配给频率f0的子帧0和5(用于DL)，寻呼信道被分配给子帧4和9。
(无线电帧的格式的例子)
下面参考图4和5，说明DL无线电帧和UL无线电帧的帧格式的详细例子。
图4是表示DL无线电帧的格式的例子的说明图。DL无线电帧由子帧0-9构成，每个子帧由两个0.5ms时隙构成，每个0.5ms时隙由7个OFDM(正交频分多路复用)符号构成。
如图4中所示，诸如PCFICH(物理控制格式指示信道)，PHICH(物理混合ARQ指示信道)或PDCCH(物理下行链路控制信道)之类的控制信道存在于在每个子帧的最前面的第一到第三个OFDM符号中。
举例来说，每个上述信道包含下述信息。
PCFICH：与层1和层2相关的PDCCH的符号的数目
PHICH：PUSCH的ACK/NACK
PDCCH：下行链路控制信息。PDSCH/PUSCH的调度信息(诸如调制方案或编码率之类的格式)
此外，一个资源块(1RB)(它是资源分配的最小单位)由6个或7个OFDM符号和12个子载波构成。解调参考(参考信号)存在于资源块的一部分中。
此外，SSC、PBCH和PSC存在于子帧0和5中。图4中所示的无线电帧中的自由空间被用作PDSCH(物理下行链路共用信道)。
图5是表示UL无线电帧的格式的例子的说明图。类似于DL无线电帧，UL无线电帧由子帧0-9构成，每个子帧由两个0.5ms时隙构成，每个0.5ms时隙由7个OFDM符号构成。
如图5中所示，在每个0.5ms时隙中都存在解调参考(参考信号)，分布地存在CQI测量参考。在接收端的基站10或中继节点30通过利用解调参考进行信道估计，并按照信道估计结果解调接收的信号。此外，在接收端的基站10或中继节点30测量CQI测量参考，从而获得关于在发射端的中继节点30或用户设备20的CQI。
此外，图5中所示的无线电帧中的自由空间被用作PUSCH(物理上行链路共用信道)。注意，当收到对CQI报告的请求时，用户设备20或中继节点30利用PUSCH传送CQI报告。
(连接处理序列)
下面参考图6，说明中继节点30或用户设备20和基站10之间的连接处理序列。
图6是表示连接处理序列的说明图。参见图6，中继节点30或用户设备20向基站10传送RACH(随机接入信道)前同步码(S62)。当收到RACH前同步码时，基站10获得TA(定时提前)信息，然后把TA信息连同分配的资源信息一起传给中继节点30或用户设备20(S64)。例如，在已知RACH前同步码的传输计时的情况下，基站10可获得RACH前同步码的传输计时和接收计时之间的差异，作为TA信息。
之后，中继节点30或用户设备20利用由分配的资源信息指示的资源，向基站10传送RRC连接请求(S66)。当收到RRC连接请求时，基站10传送指示RRC连接请求的传输来源的RRC连接解析(resolution)(S68)。中继节点30或用户设备20从而能够确认基站10是否收到RRC连接请求。
随后，基站10向起MME作用的管理服务器16传送指示中继节点30或用户设备20正在请求服务的连接请求(S70)。当收到连接请求时，管理服务器16传送将对中继节点30或用户设备20设定的信息，作为连接设置(S72)。
随后，基站10根据来自管理服务器16的连接设置，向中继节点30或用户设备20传送RRC连接设置(S74)，并且中继节点30或用户设备20进行连接设定。之后，中继节点30或用户设备20向基站10传送指示连接设定的完成的RRC连接完成(S76)。
从而完成中继节点30或用户设备20与基站10之间的连接，从而通信变得可用。上述连接处理序列仅仅作为例证，可以用另一个序列连接中继节点30或用户设备20与基站10。
(MBSFN)
下面，说明基站10进行的MBSFN(多媒体广播单频网络)传输，和响应于MBSFN传输的中继节点30的例证操作。
MBSFN是其中多个基站10在相同频率下以广播方式同时传送数据的模式。于是，在MBSFN中，事实上起基站作用的类型1的中继节点30利用和基站10相同的频率，传送用于DL的控制信道等。下面参考图7，说明MBSFN发射/接收处理的具体流程。
图7是表示MBSFN发射/接收处理的例证例子的说明图。首先，如图7中所示，基站10和中继节点30同时传送PDCCH。在PDCCH之后，基站10传送用于用户设备20的PDSCH，和用于控制中继的R-PDCCH。在R-PDCCH之后，基站10传送用于中继节点30的PDSCH(中继目标数据)。在用于中继节点30的PDSCH之后是非发射时期。
在传送PDCCH之后，在到接收处理的切换时期之后，中继节点30从基站10接收PDSCH(中继目标数据)。中继节点30随后在跟在来自基站10的PDSCH(中继目标数据)后面的非发射时期中，把接收处理切换成发射处理。此外，在下一个步骤中，中继节点30把PDCCH添加到解码的PDSCH(中继目标数据)中，随后把该数据传送给用户设备20。
从而，未假定中继节点30的存在的现有用户设备能够毫不混淆地利用中继节点30的中继。
(对每个小区的频率分配的例子)
下面说明在多个小区相邻的情况下，对每个小区的频率分配的例子。
图8是表示每个小区中的频率分配的例子的说明图。在每个小区由三个扇区构成的情况下，频率f1-f3被分配给相应扇区，如图8中所示，从而抑制在小区边界的频率干扰。在通信量大的人口密集区域，这种分配特别有效。
在LTE-A中，为了获得端到端高吞吐量，正在研究各种新技术，比如频谱聚合、网络MIMO、上行链路多用户MIMO和中继技术。于是，随着高吞吐量的新颖移动应用的出现，有可能在郊区也出现频率资源耗尽的问题。此外，在LTE-A的引进中，很可能将启动中继节点的安装，以便低成本地实现基础设施发展。
<2.通信系统的例证结构>
上面参考图1-8，说明了按照实施例的通信系统的的基本结构。下面，说明按照实施例的通信系统1的例证结构。
(2-1.频谱聚合模式和MIMO模式之间的切换)
最近，研究了通信设备(中继节点30或用户设备20)借助同时利用离散的或者连续的信道的频谱聚合，保留20MHz以上的频带。不过，为了用一个支路(诸如天线和模拟处理单元之类的发射/接收资源)处理分散的信道，兼容高带宽的滤波器或FFT是必需的。此外，频谱聚合的使用会导致为与一个通信设备通信而分配的信道数目的增大，这会增大与MIMO通信相比，对资源施加沉重负担的担忧。
根据以上背景，发明了按照实施例的通信系统1。按照该实施例，能够简化通信设备的每个支路的结构，并按照通信量有选择地利用频谱聚合模式和MIMO模式。下面，详细说明构成按照实施例的通信系统1的用户设备20和基站10。此外，在PCT国际公报WO2004/030238和US专利6862271中提供了MIMO操作的更详细说明，上述两件专利的全部内容在此引为参考。
图9是表示按照本发明的实施例的用户设备20的结构的功能方框图。参见图9，用户设备20包括模拟处理单元210，数字处理单元230，控制单元242，和信道选择单元244。模拟处理单元210由多个支路A、B和C构成。
每个支路包括天线220和信号处理单元，比如BFP(带通滤波器)222，AGC(自动增益控制)224，DC(下变频器)/UC(上变频器)226和AD/DA 228。各个支路(发射/接收资源)不仅可包括模拟处理单元210中的元件，而且可包括数字处理单元230中的元件，比如FFT和IFFT。
天线220接收来自基站10或中继节点30的无线电信号，并获得高频接收电信号。此外，天线220根据从BPF 222供给的高频传输信号，向基站10或中继节点30传送无线电信号。
BPF 222通过由天线220获得的高频接收信号的某些频率分量。此外，BPF 222通过从AGC 224供给的高频传输信号的某些频率分量。AGC 224进行从BPF 222供给的高频接收信号和从DC/UC 226供给的高频传输信号的自动增益控制。
DC/UC 226把从AGC 224供给的高频接收信号下变频成基站接收信号。此外，DC/UC 226把从AD/DA 228供给的基带传输信号上变频成高频传输信号。
AD/DA 228把从DC/UC 226供给的基带接收信号从模拟转换成数字。此外，AD/DA 228把从数字处理单元230供给的基带传输信号从数字转换成模拟。
数字处理单元230包括对从每个支路供给的基带接收信号进行快速傅里叶变换的FFT，P(并行)/S(串行)，解调器，解码器等，作为用于接收的元件。此外，数字处理单元230包括编码器，调制器，S/P，IFFT等，作为用于发射的元件，并把上面重叠子载波信号的基带传输信号提供给AD/DA 228。此外，数字处理单元230具有允许MIMO通信的MIMO处理功能。
信道选择单元244选择将用于频谱聚合模式通信的信道(或信道组)。在下述情况下，不恰当的选择会造成问题：
-当将由某个支路处理的信道组超过该支路的容量的限度时；即，当待处理的信道组中的信道过于分散时。
-当在将由某个支路处理的信道组中的信道之间存在传播路径特性的较大差异，并且未实现吞吐量的预期提高时。
于是，信道选择单元244利用下述过程，进行信道选择：
(1)获得诸如连接的基站10所使用的相应信道的中心频率和带宽之类的信息(使用信道信息)
(2)确定将为用户设备20保留的资源(数据速率)
(3)把连接的基站10使用的多个信道分类成信道组
(4)确定信道组和支路的组合。
具体地说，在上面的(3)中，信道选择单元244按照可设定的中心频率，滤波大小，FFT大小等，把能够被每个支路同时处理的一个或不止一个信道分成一组。例如，信道选择单元244按照每组的带宽不超过FFT能够处理的带宽的方式，把信道分成多个组。信道的分组在后面参考图10具体说明。
图10是表示信道的分组的例证例子的说明图。在图10中所示的例子中，基站10的使用信道是O，P，Q，R，S，T，U等等。在这种情况下，例如，信道选择单元244把信道O，P和Q分类成信道组#1，把信道R，S和T分类成信道组#2，和把信道U分类成信道组#3。
此外，就上面的(4)而论，每个支路对从基站10传送的所有信道的已知信号(例如，参考信号)进行信号处理。随后，信道选择单元244计算构成每个信道组的各个信道的通信质量，比如接收电平或SINR的平均值，从而获得每个信道组相对于每个支路的通信质量。例如，信道选择单元244计算利用支路A的信道O、P和Q的通信质量的平均值，从而获得信道组#1的通信质量。
此外，信道选择单元244组合每个支路和在每个支路中具有最高通信质量的信道组。例如，信道选择单元244组合支路A和信道组#1，组合支路B和信道组#2，组合支路C和信道组#3。注意，如果一个信道组在不同的支路中具有最高的通信质量，那么信道选择单元244可以组合其中信道组的通信质量较高的支路和该通信组。此外，信道选择单元244可以组合另一个支路和在所述另一个支路中具有次高通信质量的信道组。
返回参见图9，下面进一步说明用户设备20的结构。用户设备20的控制单元242控制用户设备20中的全部操作，比如发射处理，接收处理，和与中继节点30或基站10的连接处理。例如，控制单元242进行TPC(发射功率控制)，CQI报告传输控制等等。
此外，控制单元242请求基站10使用信道选择单元244选择的信道组(即，与支路组合的信道组)。虽然请求的方法没有特别的限制，不过例证的方法如下所示
-通过利用相对于每个选择信道的给定时隙(RACH：随机接入信道)，自主地进行连接请求，获得供使用的信道。可从与信道组合的支路进行连接请求。
-通过利用一个信道通知选择的各信道，而不是对于每个选择的信道进行通知。一个信道可以是选择的信道任意之一，或者是另一个信道。此外，可通过诸如PBCH之类的广播信道，或者供越区切换之用的相邻基站的工作参数信息，从基站10传送一个信道。此外，通知可以包含在连接处理序列(呼叫建立)中的任何传输信号(例如，RACH)中。
根据上面的请求，基站10把信道中的资源分配给用户设备20，基站10和用户设备20从而能够按照频谱聚合模式通信。例如，基站10能够利用信道组#1-#3传送无线电信号，用户设备20用支路A进行利用信道组#1的无线电信号的接收处理，用支路B进行利用信道组#2的无线电信号的接收处理，和用支路C进行利用信道组#3的无线电信号的接收处理。
注意信道选择单元244和控制单元242可以按照来自基站10的命令，执行如上所述的信道组的选择和对基站10的使用请求。此外，用户设备20的结构也适用于中继节点30。具体地说，中继节点30可包括分别利用不同的信道传送和接收信号，从而实现频谱聚合的多个支路。此时，中继节点30可选择具有适当通信质量的信道组，并用上述方法请求基站10使用选择的信道组。
下面参考图11，说明基站10的结构。
图11是表示按照本发明的实施例的基站10的结构的功能方框图。参见图11，基站10包括模拟处理单元110，数字处理单元130和控制单元142。此外，模拟处理单元110由多个支路构成。
每个支路包括天线120和信号处理单元，比如BFP 122、AGC124、DC/UC 126和AD/DA 128。各个支路不仅可包括模拟处理单元110中的元件，而且可包括数字单元处理130中的元件，比如FFT和IFFT。此外，虽然在图11中所示的例子中，基站10包括三个支路，不过基站10中的支路的数目不受特别限制。
天线120接收来自用户设备20或中继节点30的无线电信号，并获得高频接收电信号。此外，天线120根据从BPF 122供给的高频传输信号，把无线电信号传送给用户设备20或中继节点30。
BPF 122通过由天线120获得的高频接收信号的某些频率分量。此外，BPF 122通过从AGC 124供给的高频传输信号的某些频率分量。AGC 124进行从BPF 122供给的高频接收信号和从DC/UC 126供给的高频传输信号的自动增益控制。
DC/UC 126把从AGC 124供给的高频接收信号下变频成基带接收信号。此外，DC/UC 126把从AD/DA 128供给的基带传输信号上变频成高频传输信号。
AD/DA 128把从DC/UC 126供给的基带接收信号从模拟转换成数字。此外，AD/DA 128把从数字处理单元130供给的基带传输信号从数字转换成模拟。
数字处理单元130包括对从每个支路供给的基带接收信号进行快速傅里叶变换的FFT，P/S，解调器，解码器等，作为用于接收的元件。此外，数字处理单元130包括编码器，调制器，S/P，IFFT等，作为用于发射的元件，并把上面重叠子载波信号的基带传输信号提供给AD/DA 128。此外，数字处理单元130具有允许MIMO通信的MIMO处理功能。
控制单元142控制基站10形成的小区中的全部通信，比如发射处理，接收处理，与中继节点30或用户设备20的连接处理，和调度信息的管理。例如，当从中继节点30或用户设备20请求多个信道的使用(连接)时，控制单元142可执行与中继节点30或用户设备20的连接处理序列，和进行到中继节点30或用户设备20的被请求信道中的资源块的调度。基站10从而能够实现利用向中继节点30或用户设备20请求的多个信道的频谱聚合。注意在频谱聚合中，控制单元142可以使每个被请求信道与基站10的任意支路关联，并利用关联的支路与中继节点30或用户设备20通信。
此外，控制单元142起按照用于频谱聚合的信道的拥塞程度(通信量)，把频谱聚合模式切换成MIMO模式的模式控制单元的作用。下面说明模式切换。更一般地说，当发现信道使用(例如，通信量，SNIR水平，信道容量的％，出错率，频谱占用率，用户的数目，保留量(reserved)等)高于某一水平时，控制单元142切换到MIMO工作模式。
作为提高吞吐量的通信技术，除频谱聚合之外，还使用MIMO。MIMO是一种从多个发射天线并行传送多个信号序列，利用多个接收天线接收多个信号序列，并利用多个发射天线和多个接收天线之间的传播路径特性的独立性分离多个信号序列的技术。
不过在MIMO中，存在多个发射天线和多个接收天线之间的传播路径特性的独立性较低的情况，从而在这种情况下无法获得高吞吐量。另一方面，在频谱聚合中，吞吐量随信道的数目而增长。于是与MIMO相比，利用频谱聚合更可靠地实现高吞吐量。
鉴于上面所述，控制单元142向频谱聚合模式的操作赋予更高的优先级。这确保更高的吞吐量。另一方面，当通信量增大，并且拥塞(或者使用)程度变得更高时，可取的是减小每个用户的占用带宽。于是，控制单元142按照通信量的增大，把频谱切换模式切换成MIMO模式。
例如，在信道组#1-#3被用于与中继节点30或用户设备20的频谱聚合通信的情况下，并且当信道组#1和#2的拥塞程度超过阈值(如图12中所示)时，控制单元142把频谱聚合模式切换成MIMO模式。控制单元142可按照MIMO模式，使用拥塞程度低于所述阈值的信道组#3。注意拥塞程度可以是每个信道组中的绝对通信量，或者每个信道组中的资源使用率。此外，在信道组之间，拥塞程度的阈值可以不同。
此外，当某个信道组的拥塞程度超过阈值，但是多个信道组的拥塞程度仍然低于阈值时，控制单元142可以通过排除拥塞程度超过所述阈值的某个信道组，继续按照频谱聚合模式工作。例如，当只有信道组#1的拥塞程度超过阈值时，控制单元142可通过利用信道组#2和#3，继续进行频谱聚合。
此外，当切换到MIMO模式时，控制单元142可向作为频谱聚合通信的另一端的中继节点30或用户设备20传送通知(提示)所述切换的触发信息。例如，控制单元142可利用PDCCH或PDSCH传送触发信息。此外，触发信息可包含用于MIMO通信的信道信息(中心频率，带宽等)，或者指示切换计时的信息。
中继节点30或用户设备20的控制单元242可由此根据触发信息，把模拟处理单元210和/或数据处理单元230的发射/接收模式切换成MIMO模式。注意当切换成MIMO模式时，模拟处理单元210和/或数字处理单元230等待接收MIMO前同步码。
上面说明了用户设备20和基站10的结构。下面参考图13，说明发射/接收模式的一系列切换流程。
图13是表示发射/接收模式的切换流程的序列图。首先，用户设备20响应来自基站10的命令，获得基站10使用的多个信道的信息(S404)。之后，用户设备20把基站10使用的多个信道分成多个信道组(S408)。具体地说，用户设备20把能够同时被每个支路处理的一个或不止一个信道分成一个信道组。
随后，用户设备20确定每个支路和每个支路中具有最高通信质量的信道组的组合(S412)，并请求基站10使用其与所述支路的组合被确定的信道组(S416)。之后，基站10进行与用户设备20的连接处理，并把所请求信道中的资源块分配给用户设备20，并且基站10和用户设备20能够利用频谱聚合进行数据通信(S420)。
之后，当小区中的流量的拥塞程度超过某个标准(S424中是)时，基站10向用户设备20传送指示从频谱聚合模式到MIMO模式的切换的触发信息(S428)。根据该触发信息，用户设备20把发射/接收模式切换成MIMO模式，随后利用MIMO与基站10进行数据通信(S432)。注意当小区中的流量拥塞减轻时，基站10可向用户设备20发出执行从S404起的处理，以便切换到频谱聚合模式的命令。
如上所述，当按照频谱聚合模式工作时，基站10按照通信量的增大，把发射/接收模式切换成MIMO模式。从而能够在通信量较低的时候，用频谱聚合模式确保高吞吐量，而在通信量增大的时候，用MIMO模式降低每个用户的占用带宽。
(2-2.多链路连接)
当与连接的基站10中相比，在另一个基站10中存在更多的可用资源时，中继节点30能够把中继链路切换到所述另一个基站10，从而有效地利用资源。
但是，如果每次切换中继链路时都进行与另一个基站10的连接处理序列(呼叫建立)，那么会出现归因于多过程的切换延迟。鉴于此，按照实施例的中继节点30利用多个支路创建与多个基站10的多链路连接，从而减小切换延迟。这在下面详细说明。
首先，中继节点30获得多个可连接基站10的使用信道信息(中心频率，带宽等)。随后，中继节点30进行与多个可连接基站10的呼叫建立，完成一直到RRC连接完成的过程。中继节点30从而处于与多个基站10的多链路链接的状态。
图14是表示中继节点30的多链路连接的例证例子的说明图。在图14中所示的例子中，中继节点30处于与基站10A和基站10B多链路连接的状态。注意中继节点30可利用多个支路(或者链路)并行进行呼叫建立。例如，如图14中所示，中继节点30可同时利用支路A(或者链路A)与基站10A进行呼叫建立，和利用支路B(或者链路B)与基站10B进行呼叫建立。
之后，中继节点30可以利用与多个基站10的中继链路之中，具有最高增益的中继链路。例如，如果在图14中所示的例子中，与基站10A的中继链路的增益大于与基站10B的中继链路的增益，那么中继节点30选择使用与基站10A的中继链路。具体地说，中继节点30利用与基站10A的中继链路，中继与用户设备20相关的通信，并把与基站10B的中继链路设定为备用链路。
基站10可向管理服务器16(MME)和基站10之间的接口(S1-MMEIF)添加指定与连接的中继节点30的中继链路是否是备用链路的说明符。例如，在图14中所示的例子中，基站10B可向与管理服务器16的接口添加指定与中继节点30的中继链路是备用链路的说明符。管理服务器16或基站10从而能够按照每个中继链路是否是备用链路进行通信。例如，管理服务器16或基站10可向不是备用链路的中继链路的调度给与更高的优先级，如果存在可用的资源，那么可批准与备用链路相关的请求。此外，中继节点30可把不同的支路用于不同的链路。例如，中继节点30可把支路A用于与基站10A的中继链路，把支路B用于与基站10B的中继链路，和把支路N(或链路N)用于与用户设备20的接入链路。
之后，当出现减小流量或者分配资源等的必要性时，中继节点30选择使用备用链路。例如，中继节点30可把供使用的中继链路从与基站10A的中继链路切换成与基站10B的中继链路。注意在利用与基站10A的中继链路中继与用户设备20相关的通信的时候，中继节点30可采取必要的步骤获得与和基站10B的中继链路相关的资源。例如，中继节点30可关于打算获得的资源(可能被切换的资源)，通过基站10预先接触管理服务器16。从而预期可即时响应来自中继节点30的获得资源的请求。
利用上述方式，能够减小从出现切换中继链路的必要性到切换中继链路为止的延迟时间。相同的过程也适用于接入链路。具体地说，通过创建与多个可连接中继节点30的多链路连接，用户设备20能够减小接入链路的切换延迟。
图15是表示用户设备20的多链路连接的例证例子的说明图。在图15中所示的例子中，中继节点30A与基站10A连接，中继节点30B与基站10B连接，用户设备20处于与中继节点30A和中继节点30B多链路连接的状态。在这种情况下，用户设备20能够按照需要，在与中继节点30A的接入链路和与中继节点30B的接入链路之间切换供使用的接入链路。
(2-3.Comp和频谱聚合的组合)
最近，作为一种提高存在于小区边缘的用户设备的链路容错性的技术，研究了CoMP(协同多点传输)。Comp是一种多个相邻基站同时利用相同的信道传送相同信号的技术。下面说明组合Comp和频谱聚合的实施例。
(例1)
在本例中，当某个基站10的流量发生拥塞，并且多个信道不可分配给一个用户设备20时，基站10利用一个信道向该用户设备20传送信号，同时，附近的基站10利用不同的信道向该用户设备20传送信号。随后，中继节点30接收利用不同的信道从多个基站10传送的信号，然后把所述信号传送给用户设备20。从而能够提高与用户设备20相关的通信的吞吐量。下面参考图16和17对此进行具体说明。
图16是表示Comp和频谱聚合的组合的例子的说明图。如图16中所示，基站10A利用f1向用户设备20传送信号，同时，基站10B和基站10C分别利用f5和f9向用户设备20传送信号。
随后，中继节点30接收从相应基站10传送的信号，然后把所述信号传给用户设备20。中继节点30可利用不同的支路，与相应基站10进行通信。例如，中继节点30可利用支路A与基站10A通信，利用支路B与基站10B通信，和利用支路C与基站10C通信。
此外，尽管中继节点30利用频域中的离散信道，从相应的基站10接收给用户设备20的信号，不过中继节点30利用不那么分散的信道，把信号中继给用户设备20。例如，当中继节点30利用如图17中所示，在频域中离散的信道f1、f5和f9接收信号时，中继节点30可利用在频域中连续的信道f4、f5和f6把信号中继给用户设备20。由于用户设备20从而能够利用在频域中连续的信道f4、f5和f6接收信号，因而能够减小用户设备20的处理负荷。
尽管图17中表示了发射用信道的数目和接收用信道的数目相同的情况，不过发射用信道的数目可以小于接收用信道的数目。例如，接收用信道的数目为3，而发射用信道的数目为2。在这种情况下，传输用信道中的编码速率可被设定成高于接收用信道中的编码速率。此外，传输用信道的数目可以为1。
此外，选择用于传输的信道的方法没有特别的限制。例如，可从与其中利用用户设备20获得高SINR的频带接近的信道中选择将用于传输的信道。
(例2)
在本例中，基站10借助频谱聚合，利用多个信道向属于它的用户设备20传送信号。随后，附近的基站10也传送从基站10传送的多个信道中的信号之中衰减较大的信道中的信号，然后中继节点30把该信号中继给用户设备20。从而能够增强从基站10传送的信号。下面参考图18和19对此进行具体说明。
图18是表示Comp和频谱聚合的组合的例子的说明图。如图18中所示，基站10A利用f1，f3和f6，向用户设备20传送信号。如果f3和f6的衰减较大(当所需的SNIR不能被满足时)，基站10B和基站10C也传送基站10A利用f3和f6传送的信号。
例如，基站10A利用f3传送的信号也被基站10B利用f2传送，基站10A利用f6传送的信号也被基站10C利用f7传送。随后，如图19中所示，中继节点30利用f3，把利用f2从基站10B接收的信号传送给用户设备20，并利用f6，把利用f7从基站10C接收的信号传送给用户设备20。在这种结构中，能够增强利用f3和f6从基站10A传送的信号。虽然上面说明了其中基站10B和10C通过利用与基站10A的频率不同的频率增强信号的情况，不过基站10B和10C可通过利用与基站10A的频率相同的频率增强信号。例如，基站10B可利用f3，而基站10C可利用f6。
此外，在上面的例1和例2中，监测基站10、中继节点30和用户设备20之间的相应链路的管理服务器16(MME/服务网关)扮演重要的角色。此外，在例1中，相互协同地在多个相邻的基站10之间进行频谱聚合的信息是利用基站10之间的X2接口以及基站10与管理服务器16之间的S1接口传送和接收的。所述信息可以是关于用于频谱聚合的每个信道的信道测量报告列表，中继节点30或用户设备20的位置信息和能力(每次能够传送和接收的带宽等)，每个基站10的额外资源信息，等等。另外在例2中，用于增强频谱聚合信道的信息是利用X2接口和S1接口传送和接收的。
虽然上面参考附图，详细说明了本发明的优选实施例，不过，本发明并不局限于此。本领域的技术人员应明白，根据设计要求和其它因素，可以产生各种修改、组合、子组合和变更，只要它们在所附的权利要求或其等同物的范围之内。
例如，并不总是必须按与序列图中所示的序列相应的时间先后顺序，执行本说明书中的通信系统1的处理中的各个步骤。例如，可以按照与序列图中所示的序列不同的序列，或者并行地执行通信系统1的处理中的各个步骤。
此外，可创建使并入基站10、用户设备20和中继节点30中的硬件，比如CPU，ROM和RAM起与上述基站10、用户设备20和中继节点30的各个元件相同的作用的计算机程序。此外，可提供保存这样的计算机程序的存储介质。
[附图标记列表]
10A，10A，10B，10C 基站
20 用户设备
30，30A，30B 中继节点
110，210 模拟处理单元
130，230 数字处理单元
142，242 控制单元
244 信道选择单元

Claims (17)

1.一种无线通信站，包括：
多个天线，所述多个天线被配置成在无线通信站和至少一个其它设备之间接收和传送无线信号；
与所述多个天线耦接的收发器，所述收发器兼容MIMO并且兼容频谱聚合；和
控制器，所述控制器根据检测的信道使用水平被触发，以便在MIMO工作模式和频谱聚合工作模式之间切换。
2.按照权利要求1所述的通信站，其中所述收发器是多通道收发器，所述多通道收发器中的每个通道具有独立的模拟处理部分。
3.按照权利要求1所述的通信站，其中所述无线通信站是基站。
4.按照权利要求3所述的通信站，其中所述基站还包括检测器，所述检测器被配置成检测信道使用水平，并根据检测的信道使用水平，准备被传送给另一个设备、以触发所述另一个设备按照MIMO工作模式或者频谱聚合工作模式工作的指示符。
5.按照权利要求1所述的通信站，其中所述无线通信站是中继节点。
6.按照权利要求5所述的通信站，其中所述中继节点被配置成接收信号，所述信号根据在另一个设备检测的信道使用水平，指示控制器是否将在MIMO工作模式和频谱聚合工作模式之间切换。
7.按照权利要求1所述的通信站，其中所述控制器包括当所述信道使用水平高于预定阈值时，触发从所述频谱聚合工作模式到所述MIMO工作模式的模式改变的使用检测器。
8.按照权利要求1所述的通信站，其中所述无线通信站是中继节点，所述中继节点被配置成利用与中继节点用于与用户设备通信的通信模式不同的通信工作模式，与不同的基站通信。
9.按照权利要求8所述的通信站，其中所述收发器被配置成接收来自多个基站的多个不同传送，并通过单个通信链路把所述多个传送中的信息中继给单个用户设备。
10.按照权利要求8所述的通信站，其中所述中继节点还被配置成利用频谱聚合接收来自第一基站的信号，组合来自所述第一基站的信息和通过不同的通信链路从第二基站接收的信息，并在一个信号中把来自第一基站的信息连同来自第二基站的信息一起转发给所述用户设备。
11.按照权利要求1所述的通信站，其中所述控制器被配置成请求基站从多个不同的候选通信信道内分配信道组。
12.一种在无线通信系统中交换信息的方法，包括：
通过多个天线从多个不同的信号源接收信号；
组合所述信号并形成聚合的一组信息；
形成包括所述聚合的一组信息的传送信号；
检测信道使用高于预定水平的指示，并且当在通信信道中发现所述使用高于所述预定水平时，通过MIMO传送来传送所述聚合的一组信息，和
当发现所述使用低于所述预定水平时，按照频谱聚合传送模式来传送所述聚合的一组信息。
13.按照权利要求12所述的方法，还包括：
检测所述通信信道内的信道使用水平，并比较所述信道使用水平与预定水平；和
根据在所述检测步骤中检测的使用水平，生成触发MIMO工作模式和频谱聚合工作模式之间的切换的触发信号。
14.按照权利要求12所述的方法，还包括：
把所述聚合的一组信息中的信息中继给用户设备。
15.按照权利要求14所述的方法，其中所述中继步骤包括利用与和中继节点接收的信号一起使用的信令协议不同的信令协议。
16.一种具有指令的非临时性计算机可读介质，当被处理器执行时，所述指令实现下述步骤：
通过多个天线从多个不同的信号源接收信号；
组合所述信号并形成聚合的一组信息；
形成包括所述聚合的一组信息的传送信号；
检测高于预定水平的信道使用的指示，并且当在通信信道中发现所述使用高于所述预定水平时，通过MIMO传送来传送所述聚合的一组信息，和
当发现所述使用低于所述预定水平时，按照频谱聚合传送模式来传送所述聚合的一组信息。
17.一种无线通信站，包括：
多个天线，所述多个天线被配置成在无线通信站和至少一个其它设备之间接收和传送无线信号；
与所述多个天线耦接的收发器，所述收发器兼容MIMO并且兼容频谱聚合；和
根据检测的信道使用水平，在MIMO工作模式和频谱聚合工作模式之间切换的装置。
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