CN1692574B - 通信方法、发送设备以及接收设备 - Google Patents

Abstract

调制方式控制部件155基于在通信部分设备中所估计的整个系统的接收电场强度和平均有效接收电场强度值确定发送信号的调制方式，并将指示所确定的调制方式的控制信号输出到S/P部件102-1和102-2。S/P部件102-1和102-2接收发送数字信号，进行串/并变换处理，进一步依照调制方式控制部件155的指示进行自适应调制处理。因此能够在考虑信道之间相关关系的情况下控制调制方式等方面的参数，因此能够提高接收质量。

Description

通信方法、发送设备以及接收设备

技术领域

本发明涉及一种在发送和接收时都利用多天线的无线通信系统中的通信方法、发送设备和接收设备。

背景技术

近几年来，MIMO(多输入多输出)作为一种有效利用有限的频带实现快速传输的系统逐渐引起关注。

MIMO是一种将多天线应用于发送和接收的系统，其利用多个本征向量在相同的时间和相同的频带内发送和接收各个独立的信号，MIMO系统可以在不增加频带的情况下增加传输容量。

在此系统中，为了提高吞吐量，发送设备基于接收设备处所估计的系统整体的接收电场强度控制自适应调制处理等方面的参数，例如，当系统整体的接收电场强度高于预定阈值时，发送设备则进行提高多级调制的调制级数的处理。这与传统的MIMO相同。

但是，在利用多信道的通信中存在各个信道之间接收电场强度变化大的情况，例如MIMO系统。当MIMO中基于系统整体的接收电场强度进行自适应调制处理时，即使当单个信道的接收电场的强度远大于其他信道的情况下也会相应地提高调制级数。结果导致，在大量具有很低接收电场强度的信道中接收质量的劣化。

发明内容

本发明的一个目标是提供一种通信方法、发送设备以及接收设备，其可以提高在发送和接收都应用多天线的无线通信系统的接收质量。

在MIMO系统中，会有这样一种情况，即多路信号(multiplexed signal)由于信道矩阵的状态不能完全解复用，这就无法利用接收信号的接收电场强度的部分进行解调处理。以下，所提到的有效接收电场强度就是可以应用于在发送和接收都利用多天线的无线通信像MIMO系统中进行解调处理的接收电场强度。

如上所述的本发明的目标通过基于系统整体的接收电场强度和有效接收电场强度来控制调制方式等方面的参数来实现。

根据本发明的一个方面，提供一种与通信终端进行无线通信的基站的通信方法，所述无线通信基站具有多个天线，所述通信方法包括：接收步骤，从所述通信终端接收数字信号，将所述数字信号分离为第1信息码元，第2信息码元以及数据码元，所述第1信息码元为对所估计的接收电场强度进行了平均的、表示系统整体的接收电场强度的码元，所述第2信息码元为对有效接收电场强度进行了平均的、表示平均有效接收电场强度的码元，所述数字信号通过插入所述第1信息码元和第2信息码元而生成；控制步骤，根据所述系统整体的接收电场强度和平均有效接收电场强度决定参数；信号处理步骤，用所决定的参数处理要发送的数字数据并将其作为发送信号；以及发送步骤，将所述发送信号从所述多个天线发送。

根据本发明的另一个方面，提供一种与通信终端进行无线通信的基站的通信方法，所述无线通信基站具有多个天线，所述通信方法包括：接收步骤，从所述通信终端接收数字信号，将所述数字信号分离为第1信息码元，第2信息码元以及数据码元，所述第1信息码元为对所估计的接收电场强度进行了平均的、表示系统整体的接收电场强度的码元，所述第2信息码元为对有效接收电场强度进行了平均的、表示平均有效接收电场强度的码元，所述数字信号通过插入所述第1信息码元和第2信息码元而生成；选择步骤，根据所述系统整体的接收电场强度和平均有效接收电场强度，从所述多个天线中选择用于发送发送信号的发送天线；以及发送步骤，用所选择的发送天线发送所述发送信号。

根据本发明的另一个方面，提供一种与通信终端进行无线通信的基站装置，所述基站装置包括：多个接收天线，从所述通信终端接收数字信号，将所述数字信号分离为第1信息码元，第2信息码元以及数据码元，所述第1信息码元为对所估计的接收电场强度进行了平均的、表示系统整体的接收电场强度的码元，所述第2信息码元为对有效接收电场强度进行了平均的、表示平均有效接收电场强度的码元，所述数字信号通过插入所述第1信息码元和第2信息码元而生成；控制单元，根据所述系统整体的接收电场强度和平均有效接收电场强度决定参数；信号处理单元，用所决定的参数处理要发送的数字数据并将其作为发送信号；以及发送单元，将所述发送信号发送。

根据本发明的另一个方面，提供一种与通信终端进行无线通信的基站装置，所述无线通信基站装置包括：多个接收天线，从所述通信终端接收数字信号，将所述数字信号分离为第1信息码元，第2信息码元以及数据码元，所述第1信息码元为对所估计的接收电场强度进行了平均的、表示系统整体的接收电场强度的码元，所述第2信息码元为对有效接收电场强度进行了平均的、表示平均有效接收电场强度的码元，所述数字信号通过插入所述第1信息码元和第2信息码元而生成；选择单元，根据所述系统整体的接收电场强度和平均有效接收电场强度，从多个发送天线中选择用于发送发送信号的发送天线；以及多个发送天线，用从所述多个发送天线中选择的天线发送所述发送信号。

根据本发明的另一个方面，提供一种通信终端与基站装置进行无线通信的无线通信系统，所述基站装置包括：多个基站装置侧天线，从所述通信终端接收数字信号，将所述数字信号分离为第1信息码元，第2信息码元以及数据码元，并将经处理的发送信号进行发送，所述第1信息码元为对所估计的接收电场强度进行了平均的、表示系统整体的接收电场强度的码元，所述第2信息码元为对有效接收电场强度进行了平均的、表示平均有效接收电场强度的码元，所述数字信号通过插入所述第1信息码元和第2信息码元而生成；控制单元，根据所述系统整体的接收电场强度和平均有效接收电场强度决定参数；信号处理单元，用所决定的参数处理要发送的数字数据并将其作为发送信号；所述通信终端包括：多个通信终端侧天线，其接收由所述多个基站装置侧天线发送而来的发送信号，并发送包含表示系统整体的接收电场强度的第1信息码元、表示平均有效接收电场强度的第2信息码元以及所述数据码元的所述数字信号；接收电场强度估计部，其由所述接收的发送信号进行变频而得到的多个基带信号，估计各基带信号的接收电场强度，通过对所估计的接收电场强度进行平均，计算所述系统整体的接收电场强度；有效接收电场强度计算部，根据所估计的接收电场强度，和由所述接收的发送信号估计的信道估计矩阵的固有值，获得所述有效接收电场强度，将所述有效接收电场强度进行平均计算平均有效接收电场强度。

附图说明

图1为依照本发明的实施例1示意基站设备结构的方框图；

图2为依照本发明的实施例1示意通信终端设备结构的方框图；

图3为依照本发明的实施例1示意基站设备中发送信号的帧结构的一个实例；

图4为依照本发明的实施例1示意了基站设备和通信终端设备之间的传播信道；

图5为依照本发明的实施例1示意通信终端设备中发送信号的帧结构的一个实例；

图6释义了依照本发明的实施例1基站设备的调制方式控制部件内存中所存储的表格；

图7为依照本发明的实施例1说明基站设备的S/P部件中调制处理部分的内部结构方框图；

图8为依照本发明的实施例2示意基站设备结构的方框图；

图9为依照本发明的实施例2示意通信终端设备结构的方框图；

图10为依照本发明的实施例3示意基站设备结构的方框图；

图11为依照本发明的实施例4示意基站设备结构的方框图；

图12为依照本发明的实施例5示意基站设备结构的方框图；

图13为依照本发明的实施例6示意基站设备结构的方框图；

图14为依照本发明的实施例7示意基站设备结构的方框图；

图15为依照本发明的实施例7示意基站设备中发送信号的帧结构的一个实例；

图16示意了在图15中发送信号的每一个码元组结构的一个实例；

图17为依照本发明的实施例8示意基站设备结构的方框图；

图18为依照本发明的实施例9示意基站设备结构的方框图；

图19示意了在实施例9中空时编码方法的一个实例；

图20示意了在如图19所示进行编码的情况下发送信号的帧结构的一个实例；

图21示意了在实施例9中采用4个发射天线的情况下空时编码方法的一个实例；

图22示意了在如图21所示进行编码的情况下发送信号的帧结构的一个实例；

图23示意了在实施例9中采用4个发送天线进行空频编码方法情况下基站设备发送信号的帧结构的一个实例；

图24示意了在实施例9中采用4个发送天线进行空时频编码的方法情况下基站设备发送信号的帧结构的一个实例；

图25示意了在实施例9中采用4个发送天线进行空时编码的方法情况下基站设备发送信号的帧结构的一个实例；

图26示意了在实施例9中采用4个发送天线进行空频编码的方法情况下基站设备发送信号的帧结构的一个实例；

图27示意了在实施例9中采用4个发送天线进行空时频编码的方法情况下基站设备发送信号的帧结构的一个实例；

图28示意了在实施例9中基站设备中发送信号帧结构的一个实例；

图29为依照本发明的实施例10示意基站设备结构的方框图；

图30示意了接收电场强度和级别之间的关系；

图31为依照本发明的实施例11示意基站设备结构的方框图；

图32为依照本发明的实施例11示意基站设备中发送信号的帧结构的一个实例；

图33为依照本发明的实施例11示意通信终端设备中发送信号的帧结构的一个实例；

图34为依照本发明的实施例11示意基站设备中发送信号的帧结构的一个实例；

图35为依照本发明的实施例11示意基站设备中发送信号的帧结构的另一个实例；

图36为依照本发明的实施例12示意基站设备结构的方框图；

图37为依照本发明的实施例13示意发送设备结构的方框图；

图38为依照本发明的实施例13示意接收设备结构的方框图；

图39为依照本发明的实施例14示意发送设备结构的方框图；

图40为依照本发明的实施例14示意接收设备结构的方框图；

图41为依照本发明的实施例15示意接收设备结构的方框图；

图42为依照本发明的实施例16示意接收设备结构的方框图；

图43为依照本发明的实施例17示意基站设备结构的方框图；

图44为依照本发明的实施例18示意基站设备结构的方框图；

具体实施方式

参照附图本发明的各个实施例将进行如下具体说明。此外指出，下面每个实施例都将说明基站设备利用MIMO发送信号、通信终端设备利用MIMO接收信号的情况。

此外，在下面每个实施例中，OFDM(正交频分复用)系统作为多载波系统的一个实例来说明，CDMA(码分多址接入)系统作为单载波系统的一个实例来说明。

(实施例1)

实施例1描述了在多载波通信中利用MIMO的情况，调制方式基于系统整体的接收电场强度和有效接收电场强度来进行控制。

图1为依据实施例1示意基站设备结构的方框图，在图1中，基站设备100在发送部分包括帧形成部件101-1和101-2、串/并(以下简称“S/P”)部件102-1和102-2、离散傅里叶逆变换(以下简称“IDFT”)部件103-1和103-2，射频部件104-1和114-2以及发送天线105-1和105-2。此外，基站设备100在接收部分包括接收天线151、射频部件152、解调部件153、分离部件154以及调制方式控制部件155。

帧形成部件101-1和101-2各自接收发送数字数据作为输入，对发送数字数据插入信道估计码元和保护码元生成发送数字信号，分别输出此信号到S/P部件102-1或102-2。

此外，信道估计码元为估计时间同步、频率同步以及由于信道波动引起的失真的码元，相当于已知码元，例如导频码元、独特码(word)和前置码等，并且适于BPSK(二进制移相键控)的调制信号。另外，在保护码元中，通常会插入零码元。

对S/P部件102-1输入发送数字信号，进行串/并变换处理，按照从调制方式控制部件155的指示进一步实现自适应调制处理，并将并行的调制信号输出到IDFT部件103-1。对S/P部件102-2输入发送数字信号，进行串/并变换处理，按照来自调制方式控制部件155的指示进一步实现自适应调制处理，并将并行的调制信号输出到IDFT部件103-2。此外，S/P部件102-1和102-2中的自适应调制处理下面会具体说明。

对IDFT部件103-1输入并行的调制信号，对该信号进行IDFT处理生成发送基带信号，输出此信号到射频部件104-1。对IDFT部件103-2输入并行的调制信号，对该信号进行IDFT处理生成发送基带信号，输出此信号到射频部件104-2。通常利用IFFT(逆傅氏变换)作为IDFT的处理。

对射频部件104-1输入发送基带信号，上变频该基带信号生成发送信号(下面称为“发送信号A”)，从发送天线105-1发送此无线电信号。对射频部件104-2输入发送基带信号，转换该基带信号生成发送信号(下面称为“发送信号B”)，从发送天线105-2发送此无线电信号。

对射频部件152输入来自接收天线151所接收的信号，下变频该信号生成接收基带信号，输出结果到解调部件153。

对解调部件153输入接收基带信号，解调该信号生成接收数字信号，输出结果到分离部件154。

分离部件154将接收数字信号分离成数据码元(接收数字数据)、表示系统整体接收电场强度的信息码元(以下称为“第一信息码元”)以及表示平均有效接收电场强度的另一个信息码元(以下称为“第二信息码元”)，并输出第一和第二信息码元到调制方式控制部件155。

对调制方式控制部件155输入第一和第二信息码元，从第一信息码元中读取系统整体的接收电场强度，从第二信息码元中进一步读取平均有效接收电场强度的值。然后，调制方式控制部件155基于这些值确定发送信号的调制方式，并将指示所确定的调制方式的控制信号(以下称为“调制方式指示信号”)输出到S/P部件102-1和102-2。此外，在调制方式控制部件155中调制方式确定的处理过程下面会具体说明。

上述为依照本实施例基站设备100的每一部件的说明。

接下来，参照图2的方框图，依照本实施例与图1所示的基站设备进行无线通信的通信终端设备的结构将说明如下。在图2中，通信终端设备200在接收端包括接收天线201-1和201-2、射频部件202-1和202-2、DFT部件203-1和203-2，数据分离部件204-1和204-2、信道估计部件205-1到205-4以及信号处理部件206。此外，通信终端设备200在发送部分包括特征值计算部件251、电场强度估计部件252、有效电场强度计算部件253、帧形成部件254、调制部件255、射频部件256以及发送天线257。

对射频部件202-1输入来自接收天线201-1所接收的信号，下变频该信号生成接收基带信号，并将结果输出到DFT部件203-1。对射频部件202-2输入来自接收天线201-2所接收的信号，下变频该信号生成接收基带信号，并将结果输出到DFT部件203-2。

对DFT部件203-1输入接收基带信号，将该此信号进行DFT处理并输出到数据分离部件204-1和电场强度估计部件252。对DFT部件203-2输入接收基带信号，将该此信号进行DFT处理并输出到数据分离部件204-2和电场强度估计部件252。此外，通常利用FFT(快速傅立叶变换)作为DFT的处理。

数据分离部件204-1将经DFT处理的接收基带信号分离成发送信号A的信道估计码元、发送信号B的信道估计码元以及数据码元，将发送信号A的信道估计码元输出到信道估计部件205-1、将发送信号B的信道估计码元输出到信道估计部件205-2，并进一步将数据码元输出到信号处理部件206。数据分离部件204-2将经DFT处理的接收基带信号分离成发送信号A的信道估计码元、发送信号B的信道估计码元以及数据码元，将发送信号A信道估计码元输出到信道估计部件205-3、将发送信号B信道估计码元输出到信道估计部件205-4，并进一步将数据码元输出到信号处理部件206。

对信道估计部件205-1输入从接收天线201-1所接收的发送信号A的信道估计码元，完成时间同步、频率同步以及由于发送信号A的信道波动引起失真的各种估计的处理(以下称为“信道估计”)，输出表示处理结果的信道估计值到信号处理部件206和特征值计算部件251。对信道估计部件205-2输入从接收天线201-1所接收的发送信号B信道估计码元，完成发送信号B的信道估计，输出信道估计值到信号处理部件206和特征值计算部件251。

对信道估计部件205-3输入从天线201-2所接收的发送信号A的信到估计码元，完成发送信号A的信道估计，输出信道估计值到信号处理部件206和特征值计算部件251。对信道估计部件205-4输入由天线201-2所接收的发送信号B的信到估计码元，完成发送信号B的信道估计，输出信道估计值到信号处理部件206和特征值计算部件251。

信号处理部件206利用信道估计值解调数据码元，生成接收数字数据。作为解调方法的一个实例，可以利用包含信道估计值的信道矩阵对包含数据码元的矩阵进行逆矩阵的处理运算的方法、以及进行MLD(最大似然检测)的方法等。

对特征值计算部件251输入发送信号A和B的信道估计值，计算相当于形成信道估计值矩阵的特征值，输出特征值到有效电场强度计算部件253。此外，作为计算特征值的方法，已知例如Jascobi、Givens、Householder、QR算法、QL算法、具有隐含位移(implicit shift)的QL算法以及逆迭代(inverse iteration)。在下面每一个实施例中也采纳了相似的方法。

对电场强度估计部件252输入经DFT处理的接收基带信号，估计接收电场的强度，该强度是各接收基带信号的幅度的平方，并将所估计的接收电场强度相加以取平均值，求得系统整体的接收电场强度。电场强度估计部件252输出相当于各接收基带信号的接收电场强度到有效电场强度计算部件253，输出系统整体的接收电场强度到帧形成部件254。

对有效电场强度计算部件253输入相当于各接收基带信号的接收电场强度以及特征值，以特征值的最小功率乘以各接收电场强度获得有效接收电场强度，将有效接收电场强度进行平均获得平均有效接收电场强度，输出平均有效接收电场强度到到帧形成部件254。特征值最小功率的值为用于确定系统整体的BER(误比特率)特性和PER(误包率)的主要因素。

对帧形成部件254输入发送数字数据、系统整体的接收电场强度以及平均有效接收电场强度，生成表示系统整体接收电场强度的第一信息码元以及表示平均有效接收电场强度的第二信息码元。然后，帧形成部件254将第一和第二信息码元插入到发送数字数据中生成发送数字信号，并将结果输出到调制部件255。

对调制部件255输入发送数字数据，对信号进行调制生成发送基带信号，并将该信号输出到射频部件256。

对射频部件256输入发送基带信号，上变频该信号生成发送信号，从发送天线257发送此无线电信号。

如上所述为依照本实施通信终端设备200的各个部件的说明。

图3为依照本发明的实施例1示意基站设备中发送信号的帧结构的一个实例，在图3中，在发送信号A中，帧依次包括信道估计码元301、保护码元302以及数据码元303。在发送信号B中，帧依次包括保护码元351、信道估计码元352以及数据码元353。发送信号A和B各自帧的起始均为相同的定时，插入的保护码元302和351为防止发送信号A的信道估计码元301和发送信号B的信道估计码元352在时间上的互相交叠。结果使得，信道估计码元301和352彼此在时间上彼此独立。

图4示意了依照本实施例基站设备和通信终端设备之间的传播信道，如图4所示，发送信号A(Ta(t))从发送天线105-1发送，而发送信号B(Tb(t))从发送天线105-2发送。然后，接收天线201-1接收经历信道变化h11(t)的发送信号A和经历信道变化h12(t)的发送信号B的合并信号(R1(t))。接收天线201-2接收经历信道变化b21(t)的发送信号A和经历信道变化h22(t)的发送信号B的合并信号(R2(t))。结果，式(1)的矩阵成立如下。

$\left(\begin{array}{c}R1\left(t\right)\\ R2\left(t\right)\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}h11\left(t\right)& h12\left(t\right)\\ h21\left(t\right)& h22\left(t\right)\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}\mathrm{Ta}\left(t\right)\\ \mathrm{Tb}\left(t\right)\end{array}\right)...\left(1\right)$

式(1)中包括h11(t)、h12(t)、h21(t)以及h22(t)的矩阵称为信道矩阵。特征值计算部件251计算相应于式(1)信道矩阵的特征值。此外，在n个发送天线和n个接收天线的情况下，信道矩阵为n×n矩阵。

图5为说明依照本实施例通信终端设备发送信号帧的结构的一个实例。在图5中，在发送信号中，帧依次由第一信息码元501、第二信息码元502以及数据码元503构成。

调制方式控制部件155中的调制方式判定的处理将参照图6具体说明如下。图6说明了存储在调制方式控制部件155内存中的表。

调制方式控制部件155计算系统整体的接收电场强度和平均有效电场强度之间的差分X，并基于差分X和阈值TH1和TH2之间的大小关系，从如图6所示的表中确定最优的调制方式。例如，当差分X超过或等于阈值TH1并且小于阈值TH2，调制方式控制部件155判定QPSK调制是最优的。然后，调制方式控制部件155输出调制方式指示信号到S/P部件102-1和102-2。

由于有效接收电场强度是表示基于信道矩阵元素间的各元素的相对关系的接收电场强度，所以只要进行基于有效接收电场强度的自适应调制处理，就可以实现即使是某一信道的接收电场强度比其他信道大得多时，调制级数也不会增加，能够使得以较低的接收电场强度的在多数信道中提高接收质量。

在S/P部件102-1和102-2中自适应调制的处理将参照图7具体说明如下。图7说明了S/P部件102-1和102-2的调制处理部分的内部结构。

S/P部件102-1和102-2的内部各自具有选择部件701和705、BPSK调制部件702、QPSK调制部件703以及16QAM调制部件704。

从调制方式控制部件155中根据调制方式的指示信号，选择部件701将发送数字信号输出到BPSK调制部件702、QPSK调制部件703或者16QAM调制部件704中。

BPSK调制部件702对发送数字信号进行BPSK(二进制移相键控)调制，输出调制信号到选择部件705。QPSK调制部件703对发送数字信号进行QPSK(四进制移相键控)调制，输出调制信号到选择部件705。16QAM调制部件704对发送数字信号进行16QAM(16进制幅度调制)调制，输出调制信号到选择部件705。

选择部件705输出调制信号到IDFT部件103-1和103-2，该调制信号是根据由调制方式控制部件155所指示的最优调制方式、从BPSK调制部件702、或QPSK调制部件703或16QAM调制部件704输出的信号。

因此，在发送和接收都利用多天线的系统中，通过基于系统整体接收电场强度和有效接收电场强度控制调制方式，使其能在考虑信道之间的相互关系的情况下实现控制，并因此能够提高接收质量。

(实施例2)

实施例2说明了利用MIMO的单载波通信的情况，调制方式基于系统整体接收电场强度和有效接收电场强度来控制。

图8为依照本实施例2示意基站设备结构的方框图。此外，在如图8所示的基站设备800中，与图1所示的基站设备100中共同的结构部件分配与图1相同的附图标记，此处省略描述。

如图8所示的基站设备800除了将S/P部件102-1和102-2以及IDFT部件103-1和103-2除去并增加调制部件801-1和801-2以及扩频部件802-1和802-2以外，与如图1所示的基站设备100具有相同的结构。

对帧形成部件101-1和102-2各自输入发送数字数据作为它的输入，将信道估计码元和保护码元插入到发送数字数据中生成发送数字信号，分别输出此信号到调制部件801-1或802-2

对调制方式控制部件155输入第一和第二信息码元，从第一信息码元中读取系统整体的接收电场强度、从第二信息码元中读取平均有效接收电场强度的值。然后，调制方式控制部件155基于所读取的值决定发送信号的调制方式，并将指示所决定的调制方式的调制方式指示信号输出到调制部件801-1和801-2。

对调制部件801-1输入发送数字信号，并依据按照调制方式控制部件155的指示进行自适应调制处理，输出调制信号到扩频部件802-1。对调制部件801-2输入发送数字信号，并按照调制方式控制部件155的指示进行自适应调制处理，输出调制信号到扩频部件802-2。

对扩频部件802-1输入调制信号进行扩频处理，并输出扩频信号到射频部件104-1。对扩频部件802-2输入调制信号进行扩频处理，并输出扩频信号到射频部件104-2。

对射频部件104-1输入扩频信号，上变频该信号生成发送信号A，从发送天线105-1将此无线电信号发送出去。对射频部件104-2输入扩频信号，上变频该信号生成发送信号B，从发送天线105-2将此无线电信号发送出去。

图9为依照示意实施例2通信终端设备结构的方框图。此外，在如图9所示的通信终端设备900中，与图2所示的通信终端设备200共同的结构部件分配与图2相同的附图标记，此处省略描述。

如图9所示的通信终端设备900除了将DFE部件203-1和203-2除去并增加了解扩部件801-1和802-2以外与如图2所示的通信终端设备具有相同的结构。

对射频部件202-1输入由接收天线201-1所接收的信号，下变频该信号生成接收基带信号，并输出结果到解扩部件901-1。对射频部件202-2输入由接收天线201-2所接收的信号，下变频该信号生成接收基带信号，并输出结果到解扩部件901-2。

对解扩部件901-1输入接收基带信号进行解扩处理，并输出结果到数据分离部件204-1以及电场强度估计部件252。对解扩部件901-1输入接收基带信号进行解扩处理，并输出结果到数据分离部件204-2以及电场强度估计部件252。

数据分离部件204-1将已解扩的接收基带信号分离成发送信号A的信道估计码元、发送信号B的信道估计码元以及数据码元，将发送信号A的信道估计码元输出到信道估计部件205-1，将发送信号B的信道估计码元输出到信道估计部件205-2，并将数据码元输出到信号处理部件206。数据分离部件204-2将已解扩的接收基带信号分离成发送信号A的信道估计码元、发送信号B的信道估计码元以及数据码元，将发送信号A的信道估计码元输出到信道估计部件205-3，将发送信号B的信道估计码元输出到信道估计部件205-4，并将数据码元进一步输出到信号处理部件206。

对电场强度估计部件252输入已解扩的接收基带信号，估计接收电场强度，其为各接收基带信号幅度的平方，通过将接收电场强度进行平均，求得系统整体的接收电场强度。电场强度估计部件252将对应于各接收基带信号的接收电场强度输出到有效电场强度计算部件253，并将系统整体的接收电场强度输出到帧形成部件254。

因此，在发送和接收都利用多天线的系统中，通过基于系统整体的接收电场强度和有效电场强度控制调制方式，以使可以在考虑了信道之间的相互关系的情况下实现控制，并因此能够提高接收质量。

(实施例3)

实施例3说明在利用MIMO的多载波通信的情况，基于系统整体的接收电场强度和有效电场强度被切换发送天线。此外，本实施例通信终端设备的结构与实施例1中所述的图2的通信终端设备200是相同的，因此此处的说明被省略。

图10为依照实施例3示意基站设备结构的方框图。另外，在如图所示的基站设备1000中，对与图1所示的基站设备100共同的结构部件赋予与图1相同的附图标记，此处省略描述。

如图10所示的基站设备1000除了将调制方式控制部件155被除去并增加了天线控制部件1051、天线选择部件1001和发送天线105-3以外与如图1所示的基站设备具有相同的结构。

分离部件154输出第一和第二信息码元到天线控制部件1051。

天线控制部件1051接收第一和第二信息码元，从第一信息码元中读取系统整体的接收电场强度、从第二信息码元中进一步读取平均有效接收电场强度的值。然后，天线控制部件1051基于所读取的值判定是否切换发送天线，并决定发送天线。具体的说，天线控制部件1051计算系统整体的接收电场强度和平均有效接收电场强度之间的差分X，当差分X小于预定门限时判定为不切换发送天线、当差分X大于或等于预定门限时确定切换发送天线。然后，天线控制部件1051输出指示所确定的发送天线的控制信号(以下称为“发送天线指示信号”)到天线选择部件1001。

对射频部件104-1输入发送基带信号，上变频基带信号生成发送信号A，输出此信号到天线选择部件1001。对射频部件104-2输入发送基带信号，上变频换基带信号生成发送信号B，输出此信号到天线选择部件1001。

天线选择部件1001依照从天线控制部件1051输出的发送天线指示信号，从发送天线105-1到105-3选择两个不同的天线分别作为发送信号A和B的发送天线，并利用所选择的发送天线将发送信号A和B通过无线通信发送出去。

因此，通过在发送和接收都利用多天线的系统中，基于系统整体的接收电场强度和有效电场强度选择发送天线，能够使得在考虑信道之间的相互关系的情况下实现控制，并因此能够提高接收质量。

此外，在本实施例中，在开始通信时刻作为初始化操作的一种方法，基站设备对各发送天线组(105-1和105-2)、(105-2和105-3)以及(105-3和105-1)计算系统整体的接收电场强度和平均有效接收电场强度之间的差分X，选择出最小化差分X的发送天线的组。作为一种较简单的方法，考虑利用天线元件之间的距离相隔最远的两个天线的做法。这是因为通常天线之间的相隔距离越远则天线相关性和信道相关性就越低，因此适合应用于本实施例的MIMO系统。

(实施例4)

实施例4描述在利用MIMO的单载波通信系统中，发送天线基于系统整体的接收电场强度和有效电场强度进行切换的情况，此外，本实施例中通信终端设备的结构于在实施例2中如图9所示的通信终端设备相同，因此此处省略描述。

图11为依照实施例4示意基站设备结构的方框图。另外，在如图11所示的基站设备1100中，与图8所示的基站设备800共同的结构部件分配了与图8相同的附图标记，此处省略描述。

如图11所示的基站设备1100除了将调制方式控制部件155除去并增加了天线控制部件1151、天线选择部件1101和发送天线105-3以外与如图8所示的基站设备800具有相同的结构。

分离部件154输出第一和第二信息码元到天线控制部件1151。

对天线控制部件1151输入第一和第二信息码元，从第一信息码元中读取系统整体的接收电场强度、从第二信息码元中读取平均有效接收电场强度的值。然后，天线控制部件1151基于所读取的值判定是否切换发送天线，并决定发送天线。更具体地说，天线控制部件1151计算系统整体的接收电场强度和平均有效接收电场强度之间的差分X，当差分X小于预定门限时判定不切换发送天线，当差分X大于或等于预定门限时判定切换发送天线。然后，天线控制部件1151输出指示所决定的发送天线的发送天线指示信号到天线选择部件1101。

对射频部件104-1输入发送基带信号，上变频基带信号生成发送信号A，输出此信号到天线选择部件1101。对射频部件104-2输入发送基带信号，上变频换基带信号生成发送信号B，输出此信号到天线选择部件1101。

依照从天线控制部件1151输出的发送天线指示信号，天线选择部件1101从发送天线105-1到105-3选择两个不同的天线分别作为发送信号A和B的发送天线，并利用所选择的发送天线将发送信号A和B通过无线通信发送出去。

因此，在发送和接收都利用多天线的系统中，基于系统整体的接收电场强度和有效电场强度通过选择发送天线，能够使得在考虑信道之间的相互关系的情况下实现控制，并因此能够提高接收质量。

(实施例5)

实施例5描述在利用MIMO的多载波通信系统中，发送功率基于系统整体的接收电场强度和有效电场强度进行变化的情况，此外，本实施例中通信终端设备的结构于在实施例1中如图2所示的通信终端设备200相同，因此此处省略描述。

图12为依照实施例5示意基站设备结构的方框图。另外，在如图12所示的基站设备1200中，与图1所示的基站设备100共同的结构部件赋予与图1相同的附图标记，此处省略描述。

如图12所示的基站设备1200除了将调制方式控制部件155除去并增加发送功率控制部件1251以及发送功率改变部件1201-1和1201-2以外与如图1所示的基站设备100具有相同的结构。

分离部件154输出第一和第二信息码元到发送功率控制部件1251。

对发送功率控制部件1251输入第一和第二信息码元，从第一信息码元中读取系统整体的接收电场强度、从第二信息码元中读取平均有效接收电场强度的值。然后，发送功率控制部件1251基于所读取的值决定发送功率。更具体的说，发送功率控制部件1251计算系统整体的接收电场强度和平均有效接收电场强度之间的差分X，当差分较小时设定更高的发送功率。然后，发送功率控制部件1251将指示所决定的发送功率的控制信号(以下称为“发送功率指示信号”)输出到发送功率改变部件1201-1和1201-2。

对射频部件104-1输入发送基带信号，上变频基带信号生成发送信号A，输出此信号到发送功率改变部件1201-1。对射频部件104-2输入发送基带信号，上变频基带信号生成发送信号B，输出此信号到发送功率改变部件1201-2。

依照从发送功率控制部件1251输出的发送功率指示信号，发送功率改变部件1201-1改变发送信号A的发送功率，并将发送信号A以经改变的发送功率通过无线通信发送出去。依照从发送功率控制部件1251输出的发送功率指示信号，发送功率改变部件1201-2改变发送信号B的发送功率，并将发送信号B以经改变的发送功率通过无线通信发送出去。

因此，在发送和接收都利用多天线的系统中，通过基于系统整体的接收电场强度和有效电场强度改变发送功率，能够使得在考虑信道之间的相互关系的情况下实现控制，并因此能够提高接收质量。

(实施例6)

实施例6描述了在利用MIMO的单载波通信系统的情况，发送功率基于系统整体的接收电场强度和有效电场强度进行变化，此外，本实施例中通信终端设备的结构与在实施例2中如图9所示的通信终端设备900相同，因此此处省略描述。

图13为依照实施例6示意基站设备结构的方框图。另外，在如图13所示的基站设备1300中，与图8所示的基站设备800共同的结构部件分配了与图8相同的附图标记，此处省略描述。

如图13所示的基站设备1300除了将调制方式控制部件155除去并增加发送功率控制部件1351以及发送功率改变部件1301-1和1301-2以外与如图8所示的基站设备800具有相同的结构。

分离部件154输出第一和第二信息码元到发送功率控制部件1351。

对发送功率控制部件1351输入第一和第二信息码元，从第一信息码元中读取系统整体的接收电场强度、从第二信息码元中进一步读取平均有效接收电场强度的值。然后，发送功率控制部件1351基于该值决定发送功率。更具体的说，发送功率控制部件1351计算系统整体的接收电场强度和平均有效接收电场强度之间的差分X，当差分较小时设定更高的发送功率。然后，发送功率控制部件1351输出发送功率指示信号到发送功率改变部件1301-1和1301-2。

对射频部件104-1输入发送基带信号，上变频基带信号生成发送信号A，输出此信号到发送功率改变部件1301-1。对射频部件104-2输入发送基带信号，上变频基带信号生成发送信号B，输出此信号到发送功率改变部件1301-2。

依照从发送功率控制部件1351输出的发送功率指示信号，发送功率改变部件1301-1改变发送信号A的发送功率，并将发送信号A以经改变的发送功率通过无线通信发送出去。依照从发送功率控制部件1351输出的发送功率指示信号，发送功率改变部件1301-2改变发送信号B的发送功率，并将发送信号B以经改变的发送功率通过无线通信发送出去。

因此，在发送和接收都利用多天线的系统中，通过基于系统整体的接收电场强度和有效电场强度改变发送功率，能够使得在考虑信道之间的相互关系的情况下实现控制，并因此能够提高接收质量。

(实施例7)

实施例7描述了在利用MIMO的多载波通信系统的情况下，基于系统整体的接收电场强度和有效电场强度改变通信方法，此外，本实施例中通信终端设备的结构与在实施例1中如图2所示的通信终端设备200相同，因此此处省略描述。

图14为依照实施例7示意基站设备结构的方框图。另外，在如图14所示的基站设备1400中，与图1所示的基站设备100共同的结构部件分配了与1相同的参考数字，此处省略描述。

如图14所示的基站设备1400除了将调制方式控制部件155除去并增加通信方法控制部件1451、发送功率改变部件1201-1和1201-2、天线选择部件1001以及发送天线105-3以外与如图1所示的基站设备100具有相同的结构。

分离部件154输出第一和第二信息码元到通信方法控制部件1451。

对通信方法控制部件1451输入第一和第二信息码元，从第一信息码元中读取系统整体的接收电场强度、从第二信息码元中进一步读取平均有效接收电场强度的值。然后，通信方法控制部件1451基于该值决定调制方式、发送功率以及发送天线。通信方法控制部件1451输出调制方式指示信号到S/P部件102-1和102-2、输出发送天线指示信号到天线选择部件1001，以及输出发送功率指示信号到发送功率改变部件1201-1和1201-2。

S/P部件102-1接收发送数字信号，进行串/并变换处理，并根据从通信方法控制部件1451输出的调制方式指示信号进一步做自适应调制处理，输出经调制的并行信号到IDFT部件103-1。S/P部件102-2接收发送数字信号，进行串/并变换处理，并根据从通信方法控制部件1451输出的调制方式指示信号进一步做自适应调制处理，输出经调制的并行信号到IDFT部件103-2。

对射频部件104-1输入发送基带信号，上变频基带信号生成发送信号A，输出此信号到发送功率改变部件1201-1。对射频部件104-2输入发送基带信号，上变频基带信号生成发送信号B，输出此信号到发送功率改变部件1201-2。

依照从通信方法控制部件1451输出的发送功率指示信号，发送功率改变部件1201-1改变发送信号A的发送功率，并将已改变发送功率的发送信号A输出到天线选择部件1001。依照从通信方法控制部件1451输出的发送功率指示信号，发送功率改变部件1201-2改变发送信号B的发送功率，并将已改变发送功率发送信号B输出到天线选择部件1001。

依照从通信方法控制部件1451输出的发送天线指示信号，天线选择部件1001从发送天线105-1到105-3选择两个不同的天线分别作为发送信号A和B的发送天线，并利用所选择的发送天线将发送信号A和B通过无线通信发送出去。

图15为说明本实施例中基站设备的发送信号A和B的帧结构实例，发送信号A和B的每一帧均包含基于时间或频率的码元组。

图16为说明在图15中发送信号A和B的各码元组的结构实例。发送信号A和B的各码元组包含信道估计码元1601以及数据码元1602。数据码元1602也可以是不存在调制信号的保护模式、而进行调制时，作为调制方式可以使用QPSK、16QAM和64QAM的模式。

在图15中，假定在时间1，发送信号A和B的码元组经历QPSK调制，并以预定的发送功率分别从发送天线105-1和105-2发送出去。

在这种情况下，通信终端设备200从如图16所示的信道估计码元1601中计算平均有效接收电场强度以及系统整体的接收电场强度，并将所计算的值发送到基站设备1400。

基站设备1400中的通信方法控制部件1451基于平均有效电场强度和系统整体的接收电场强度决定通信方法(调制方式、发送功率以及发送天线)。

例如，假定在时间1的情况下，系统整体的接收电场强度和平均有效接收电场强度之间存在着几乎很小的差异，系统整体的接收电场强度即为适合于QPSK调制的接收电场强度，在这种情况下，通信方法控制部件1451确定增加发送信号A和B的发送功率，而不改变调制方式和发送天线。

通过这种方法，在时间2中，发送信号A和B的码元组被QPSK调制，并以高于时间1时的发送功率将它们分别从发送天线105-1和105-2发送出去。

接下来假定在时间2内，系统整体的接收电场强度和平均有效接收电场强度之间存在着很大的差异，系统整体的接收电场强度为适合于16QAM调制的接收电场强度，在这种情况下，通信方法控制部件1451设发送信号A的调制方式为16QAM，发送信号B为保护码元(不发送数据码元1602)、发送功率增加，发送天线并不改变。

通过这种方式，在时间3，发送信号A的码元组被16QAM调制，并以高于时间2时的发送功率从发送天线105-1发送出去，只有发送信号B信道估计码元以高于时间2时的发送功率从发送天线105-2被发送出去。此外，在时间3，通过从原来的两个天线发送出去的状态，转变为从单个发送天线将增加了调制级数的信号进行发送，使得能够在保留传输容量的同时提高接收质量。

假定在时间3，系统整体的接收电场强度和平均有效接收电场强度之间存在着很大的差异，系统整体的接收电场强度为适合于64QAM调制的接收电场强度，在这种情况下，通信方法控制部件1451决定发送信号A的调制方式为64QAM，发送信号B为保护码元，发送功率不改变，并且发送信号A和B分别从发送天线105-1和105-3发送出去。其中通过切换发送天线，式(1)中矩阵元素的值就会改变，特征值也随之改变，因此出现使得平均有效接收电场强度改善的可能性，因此能够增加复用发送信号的数量，因此能够提高数据发送速率。

通过这种方式，在时间4，发送信号A的码元组被64QAM，并从发送天线105-1以与时间3中相同的发送功率发送，而只有发送信号B的信道估计码元从发送天线105-3以与时间3时相同的发送功率发送。

假定在时间4中，系统整体的平均有效接收电场强度和接收电场强度之间存在着很小的差别，系统整体的接收电场强度即为适合于16QAM的电场强度。在这种情况下，通信方法控制部件1451确定16QAM为发送信号A和B的调制方式、增加发送功率、并决定发送信号A和B分别从发送天线105-1和105-3发送出去。

通过这种方式，在时间5，发送信号A和B的码元组经历16QAM调制，并分别从发送天线105-1和105-3以高于时间4时的发送功率发送出去。

因此，在发送和接收都利用多天线的系统中，通过基于系统整体的接收电场强度和有效接收电场强度改变通信方法，能够使得在考虑信道之间的相互关系的情况下实现控制，并因此能够提高接收质量。

(实施例8)

实施例8描述了在利用MIMO的单载波通信系统的情况下，通信方法基于系统整体的接收电场强度和有效电场强度进行变化，此外，本实施例中通信终端设备的结构与在实施例1中如图2所示的通信终端设备200相同，因此此处省略描述。

图17为依照实施例8示意基站设备结构的方框图。另外，在如图17所示的基站设备1700中，与图8所示的基站设备800共同的结构部件分配了与图8相同的附图标记，此处省略描述。

如图17所示的基站设备1700除了将调制方式控制部件155除去并增加通信方法控制部件1751、发送功率改变部件1301-1和1301-2、天线选择部件1101以及发送天线105-3以外与如图8所示的基站设备800具有相同的结构。

分离部件154输出第一和第二信息码元到通信方法控制部件1751。

通信方法控制部件1751接收第一和第二信息码元，从第一信息码元中读取系统整体的接收电场强度、从第二信息码元中进一步读取平均有效接收电场强度的值。然后，通信方法控制部件1751基于所读取的值确定调制方式、发送功率以及发送天线。通信方法控制部件1751输出调制方式指示信号到调制部件801-1和801-2、输出发送天线指示信号到天线选择部件1101、输出发送功率指示信号到发送功率改变部件1301-1和1301-2。

对调制部件801-1输入发送数字信号，根据从通信方法控制部件1751输出的调制方式指示信号进行自适应调制，输出调制信号到扩频部件802-1。对调制部件801-2输入发送数字信号，根据从通信方法控制部件1751输出的调制方式指示信号进行自适应调制，输出调制信号到扩频部件802-2。

对射频部件104-1输入发送基带信号，上变频基带信号生成发送信号A，输出此信号到发送功率改变部件1301-1。对射频部件104-2输入发送基带信号，上变频基带信号生成发送信号B，输出此信号到发送功率改变部件1301-2。

依照从通信方法控制部件1751输出的发送功率指示信号，发送功率改变部件1301-1改变发送信号A的发送功率，并将已改变发送功率的发送信号A输出到天线选择部件1101。依照从通信方法控制部件1751输出的发送功率指示信号，发送功率改变部件1301-2改变发送信号B的发送功率，并将已改变发送功率的发送信号B输出到天线选择部件1101。

依照从通信方法控制部件1751输出的发送功率指示信号，发送功率改变部件1301-1改变发送信号A的发送功率，并将已改变发送功率的发送信号A输出到天线选择部件1101。依照从通信方法控制部件1751输出的发送功率指示信号，发送功率改变部件1301-2改变发送信号B的发送功率，并将已改变发送功率的发送信号B输出到天线选择部件1101。

依照从通信方法控制部件1751输出的发送天线指示信号，天线选择部件1101从发送天线105-1到105-3选择两个不同的天线分别作为发送信号A和B的发送天线，并利用所选择的发送天线将发送信号A和B通过无线通信发送出去。

因此，在发送和接收都利用多天线的系统中，通过基于系统整体的接收电场强度和有效电场强度改变通信方法，能够使得在考虑信道之间的相互关系的情况下实现控制，并因此能够提高接收质量。

(实施例9)

实施例9描述了多载波通信的情况下，基于系统整体的接收电场强度和有效接收电场强度，切换MIMO通信和实现预定编码的通信(以下称为“编码通信”)。编码通信较MIMO通信具有较低的传输速率，但在不依赖传输信道的情况下能够获得发送分集增益。因此，提高了传输质量。此外，在本发明中编码方法未受限制，编码可以利用空时编码、空频编码以及空时频编码。

图18为依照实施例9示意基站设备结构的方框图，另外，如图18所示的基站设备1800，与图1所示的基站设备100共同的结构部件分配了与图1相同的参考数字，此处省略描述。

如图18所示的基站设备1800除了将调制方式控制部件155除去并增加编码方法控制部件1851和编码部件1801以外与如图1所示的基站设备100具有相同的结构。

分离部件154输出第一和第二信息码元到编码方法控制部件1851。

对编码方法控制部件1851输入第一和第二信息码元，从第一信息码元中读取系统整体的接收电场强度、从第二信息码元中读取平均有效接收电场强度的值。然后，编码方法控制部件1851基于所读取的值决定是否进行MIMO通信或者编码通信。更具体的指，编码方法控制部件1851计算系统整体的接收电场强度和平均有效接收电场强度之间的差分，并且当差分X小于预定门限时确定利用MIMO通信，当差分X大于或等于预定门限时决定利用编码通信。然后，编码方法控制部件1851将指示所决定的通信方法的控制信号(以下称为“通信方法指示信号”)输出到编码部件1801。

对各帧形成部件101-1和101-2各自输入发送数字数据作为输入，对发送数字数据插入信道估计码元和保护码元生成发送数字信号，输出该信号到编码部件1801。

对编码部件1801输入发送数字信号，当从编码方法控制部件1851输出的通信方法指示信号为编码通信时进行编码处理，将编码的发送数字信号输出到S/P部件102-1和102-2。另外，编码部件1801接收发送数字信号，当从编码方法控制部件1851输出的通信方法指示信号为MIMO通信时不进行编码处理，输出发送数字信号到S/P部件102-1和102-2。

图19为示意本实施例中一个空时编码的例子。其中所说明的空时编码方法为文献“Space-Time Block Codes from Orthogonal Designs”，IEEETRANSACTIONS OF INFORMATION THEORY，pp 1456-1467，vol.45，no.5，July1999”中所描述的。

在图19的情况下，基站设备1800在时刻t从发送天线105-1发送信号S₁以及从发送天线105-2发送的信号S₂，在时刻t+T进一步从发送天线105-1发送信号-S₂ ^*以及从发送天线105-2发送的信号S₁ ^*(*指复共轭)。

图20为示意如图19所示基站设备1800进行编码情况下发送信号的帧结构实例。另外，在图20中，与图3相同的部分被分配了与图3相同的附图标记，此处省略描述。

在图20中，在发送信号A中，各帧依次包含信道估计码元301、保护码元302、编码信号2001以及编码信号2002。同时，在发送信号B中，各帧依次包含保护码元351、信道估计码元352、编码信号2051以及编码信号2052。

当假定h₁(t)为图20中发送信号A的信号S₁和信号-S₂ ^*所经历的传输路径的信道变化，h₂(t)为图20中发送信号B的信号S₂和信号S₁ ^*所经历的传输路径的信道变化，通信终端设备接收在时刻t由信号S₁和S₂合成获得的信号(R1)，进一步接收在时刻t+T由信号-S₂ ^*和S₁ ^*合成获得的信号(R2)。结果下面的式(2)成立。

$\left(\begin{array}{c}R1\\ -{R2}^{*}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}h1& h2\\ -{h2}^{*}& {h1}^{*}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}S1\\ S2\end{array}\right)...\left(2\right)$

本实施例的通信终端设备与如图2所示通信终端设备200除了在信号处理部件206处理内容之外具有相同的结构。

在编码通信时，例如，通信终端设备中信号处理部件206计算式(2)中信道矩阵的逆矩阵，在式(2)的两边通过分别从左边插入该逆矩阵相乘进行解码并解调发送信号S₁和S₂。

通过由基站信号进行编码并发送，从发送天线发出的发送信号矢量彼此正交，因此通信终端设备能够在不增大噪声的情况下解调所接收的信号。

此外，在本实施例中，即使在编码通信的时刻，通信终端设备计算相应于公式(1)中信道矩阵的特征值，并获得系统整体的接收电场强度以及平均有效接收电场强度发送到基站设备。

图21为本实施例中示意四个发送天线情况下空时编码方法的一个例子。另外，此空时编码方法为文献“Space-Time Block Coding for WirelessCommunications：Performance Results”，IEEE JOURNAL ON SELECTED AREASIN COMMUNICATIONS，pp 451-460，vol.17，no.3，March 1999中所描述的，。

在图21的情况下，基站设备在时刻t从各发送天线发送信号组为2101，在时刻t+T、从各发送天线发送信号组为2102、在时刻t+2T、从各发送天线发送信号组为2103，以及在时刻t+3T、从各发送天线发送信号组为2104。

图22为在如图21所示的编码方法实现的情况下说明基站设备发送信号帧结构的一个例子。另外，在图22中，与图3相同的部分被分配了与图3相同的附图标记，此处省略描述。

在图22中，在发送信号A中，各帧依次包含信道估计码元2201、保护码元2201-1、2201-2和2201-3，以及编码信号2203-1、2203-2、2203-3以及2203-4。在发送信号B中，各帧依次包含保护码元2222-1、信道估计码元2221、保护码元2222-2、2222-3以及编码信号2223-1、2223-2、2223-3以及2223-4。在发送信号C中，各帧依次包含保护码元2242-1和2242-2、信道估计码元2241、保护码元2242-3以及编码信号2243-1、2243-2、2243-3以及2243-4。在发送信号D中，各帧依次包含保护码元2262-1、2262-2以及2262-3、信道估计码元2261以及编码信号2263-1、2263-2、2263-3以及2263-4。通过发送这样的帧结构，从发送天线输出的发送信号矢量彼此之间相互正交，通信终端设备能够在不增大噪声的情况下解调接收信号。

图23为本实施例中利用四个天线实现空频编码方法的情况下说明基站设备发送信号帧结构的一个例子。在图22中，信号被配置在时间轴方向上，而在图23中信号被配置在频率轴上。图24为本实施例中利用四个天线实现空时频编码方法的情况下说明基站设备发送信号帧结构的一个例子。

图25为本实施例中利用四个天线实现空时编码方法的情况下说明基站设备发送信号帧结构的一个例子。图26为本实施例中利用四个天线实现空频编码方法的情况下说明基站设备发送信号帧结构的一个例子。图27为本实施例中利用四个天线实现空时频编码方法情况下说明基站设备发送信号帧结构的一个例子。

在图25到27的描述中，a1到a4为表示发送信号A的编码信号，b1到b4表示发送信号B的编码信号，c1到c4表示发送信号C的编码信号，d1到d4表示发送信号D的编码信号。

在四个发送天线的情况下，基站设备基于系统整体的接收电场强度和平均有效接收电场强度之间的差分X选择如图25到27所示的一个编码方法。

例如，图22中当发送信号A的子载波接收电场强度下跌时，发送信号A的接收质量劣化，同时S₁、S₂和S₃的接收质量也发生劣化，为了解决这个问题，如图23和26所示的在频率轴上实行编码。通过这种方式，例如，即使在发送信号A的发送信息a1在子载波上接收电场强度下跌时，如果发送a2、a3以及a4的子载波的接收电场强度没有下跌，那么就可以抑制S₁、S₂和S₃的接收质量的劣化。

当利用诸如OFDM的多载波系统时，如图24和27所示，可以进行空时频编码。因此能够确保在接收天线的发送信号矢量之间为正交或拟正交形式，为了确保正交和拟正交性，优选尽可能抑制发送信号矢量在时间轴和频率轴上的扩展以提高信道之间相关性。例如，在图22中所示当码元只配置在时间轴上，发送信号矢量在时间轴上扩展，而在如图23中所示当码元只配置在频率轴上，发送信号矢量在频率轴上扩展，因此这样很难确保正交性和拟正交性。因此，为了更大程度的确保正交性和拟正交性，如图27所示，可以在时间-频率轴上进行编码。例如可以基于预定的两个门限设定切换。因此能够确保S₁、S₂和S₃的接收质量。

因此，在发送和接收都利用MIMO的系统中，通过基于系统整体的接收电场强度和有效接收电场强度切换通信方法或者改变编码方法，在考虑信道之间相互关系的情况下能够实现控制，因此能够提高接收质量。

其中，平均有效接收电场强度和系统整体的接收电场强度之间的存在很大的差分表明在信道矩阵中特征值之间的差分很大并且矢量的相关性很大。当信道之间的相关性很大时，考虑到有效利用信号功率，对复用信号进行解复用和解调并无效率。

因此，在本实施例中，设在编码通信中，编码部件1801用如图28所示的发送信号A和B具有相同的数据码元2801的帧结构替代如图20所示的帧结构。由于利用这种方式，其信号利用了具有高相关性的信道发送，能够获得路径分集效应，有效的利用信号功率并且保持预期接收质量。在这一点上，如图15所示在时间3和时间4发送信号也可以只从一个天线发送。在这种情况下，虽然不能获得路径分集效应，但是同样能够有效利用信号功率。

不过，在这种情况下，发送速率是利用发送信号A和B发送不同数据码元情况下的一半。那么，通过利用很高的信号功率，例如，通过改变发送信号的调制方式增加调制级数，或者增加编码速率R，可以在不降低发送信号发送速率的情况下完成发送。

此外，本实施例描述了作为一种编码方法的空时编码，但本发明并不局限于这一种方法，实际中也可以利用其他的类似编码方法，例如卷积码、Turbo码、以及LDPC(低密度奇偶校验)。

进而，实施例9能够与任何一个实施例1、3、5、7组合。

(实施例10)

实施例10描述了基于系统整体的接收电场强度和有效接收电场强度MIMO通信和编码通信进行切换的单载波通信的情况。

图29为依照实施例10示意基站设备结构的方框图。另外，在如图29所示的基站设备2900中，与如图8所示的基站设备800相同的结构部件分配了与图8相同的附图标记，此处省略描述。

如图29所示的基站设备2900除了将调制方式控制部件155去除并增加编码方法控制部件2951以及编码部件2901以外与如图8所示的基站设备800具有相同的结构。

分离部件154将第一和第二信息码元输出到编码方法控制部件2951。

对编码方法控制部件2951输入第一和第二信息码元，从第一信息码元中读取系统整体的接收电场强度、从第二信息码元中进一步读取平均有效接收电场强度的值。然后，编码方法控制部件2951基于所读取的值确定是否进行MIMO通信或编码通信。更具体地说，编码方法控制部件2951计算系统整体的接收电场强度和平均有效接收电场强度之间的差分X，并且当差分X小于预定门限时决定利用MIMO通信，当差分X大于或等于预定门限时决定利用编码通信。然后，编码方法控制部件2951将指示所确定的通信方法的通信方法指示信号输出到编码部件2901。

各帧形成部件101-1和101-2各自输入作为输入的发送数字数据，对发送数字数据插入信道估计码元和保护码元生成发送数字信号，输出该信号到编码部件2901。

对编码部件2901输入发送数字信号，当从编码方法控制部件2951输出的通信方法指示信号为编码通信时进行编码处理，将编码的发送数字信号输出到调制部件801-1和801-2。另外，对编码部件1801输入发送数字信号，当从编码方法控制部件2951输出的通信方法指示信号为MIMO通信时不进行编码处理，输出发送数字信号到调制部件801-1和801-2。

本实施例的通信终端设备除了在信号处理部件206的具体处理细节外与实施例2中所描述的图9的通信终端设备900具有相同的结构。

在编码通信时刻，例如，通信终端设备中的信号处理部件206计算式(2)信道矩阵的逆矩阵，通过在式(2)的两边分别从其左边插入该逆矩阵相乘进行解码解调发送信号。

因此，在发送和接收都利用MIMO的系统中，通过基于系统整体的接收电场强度和有效接收电场强度改变编码方法，可以考虑信道之间相互关系的情况下进行控制，因此能够提高接收质量。

此外，实施例10能够与任何一个实施例2、4、6、8组合。

上述提及的各实施例描述了基站设备从多个发送天线发送信号、通信终端设备利用多个接收天线接收信号的情况。但是，本发明在基站设备和通信终端设备在反过来的情况下也成立。

进而，上述提及的各实施例描述了通信终端设备发送第一和第二信息码元到基站设备的情况，基于第一和第二信息码元，基站设备控制调制方式的参数等类似的方法，然而，本发明基于第一和第二信息码元通信终端设备在帧结构中决定类似调制方式等，并将指示所决定的调制方式等类似的指示信息发送到基站设备的情况也同样成立。

此外，在本发明中，通信终端设备预先进行平均有效接收电场和系统整体的接收电场的级别判定，并将判定结果发送到基站设备。例如，如图30所示，级别分为四个阶段，“0”到“3”，通信终端设备分别判定平均有效接收电场和系统整体的接收电场的级别，并将所判定的结果发送到基站设备作为第一和第二信息码元。基站设备基于平均有效接收电场和系统整体的接收电场的级别控制调制方式的参数或其他。因此能够降低第一和第二信息码元的比特数目，因而能够提高发送效率。例如，当提供的级别为四个阶段时，各第一和第二信息码元能由两个比特表示。

此外，在本发明中，除了有效接收电场强度，例如也可以考虑多径状况、多普勒频移以及干扰功率等因素在决定调制方式或其他方式。

(实施例11)

实施例11描述了利用MIMO的单载波通信的情况，基于系统整体的接收电场强度和有效接收电场强度，切换发送天线。

图31为依照实施例11示意基站设备结构的方框图。另外，在如图31所示的基站设备3100中，与如图10所示的基站设备1000相同的结构部件分配了与图10相同的附图标记，此处省略描述。

除了天线控制部件3151、帧形成部件3101-1和3101-2的功能与天线控制部件1051和帧形成部件101-1和101-2不同以外，如图31所示的基站设备3100与如图10所示的基站设备1000具有相同的结构。

各帧形成部件3101-1和3102-2生成指示由天线控制部件3151所确定的发送天线的天线识别信息码元，接收发送数字数据，并将信道估计码元、保护码元、天线识别信息码元插入到发送数字数据以生成发送数字信号，并分别输出此信号到S/P部件102-1或102-2。

图32为示意基站设备3100发送信号帧结构的一个例子。在图32中，在发送信号A中，各帧依次包含信道估计码元301、保护码元302、天线识别信息码元3201以及数据码元303。同样，在发送信号B中，每一帧依次包含保护码元351、信道估计码元352、天线识别信息码元3251以及数据码元353。

除了在数据分离部件204-1和204-2以及帧形成部件254的具体处理不同以外，本实施例的通信终端设备与实施例1所述的通信终端设备200具有相同的结构。数据分离部件204-1和204-2输出天线识别信息到帧形成部件254，帧形成部件254将第一和第二信息码元以及天线识别码元插入到发送数字数据，生成发送数字信号。

图33为依照本实施例示意通信设备终端发送信号帧结构的一个例子。在图33中，在发送信号里，各帧依次包含第一信息码元501、第二信息码元502、天线识别信息码元3301以及数据码元503。

图31中分离部件154将接收数字信号分离成数据码元(接收数字数据)、第一信息码元、第二信息码元以及天线识别信息码元，并将第一信息码元、第二信息码元以及天线识别信息码元输出到天线控制部件3151。

对天线控制部件3151输入第一和第二信息码元以及天线识别信息码元，从第一信息码元读取系统整体的接收电场强度，并从第二信息码元读取平均有效接收电场强度的值。然后，天线控制部件3151基于所读取的值判定是否切换发送天线，并决定发送天线。具体地说，天线控制部件3151计算系统整体的接收电场强度和平均有效接收电场强度之间的差分X，当差分X小于预定门限时确定发送天线不进行切换，而当差分X大于或等于预定门限时判定发送天线进行切换。然后，天线控制部件3151将指示所决定的发送天线的发送天线指示信号输出到天线选择部件1001以及帧形成部件3101-1和3101-2。

在这一点上，发送天线切换完成后，天线控制部件3151将不切换发送天线即使当差分X大于或等于预定门限时，直到后来的指示发送天线识别信息码元输入时才进行切换。通过这种方式，可以防止无意义的天线切换，并能使通信终端设备有效利用接收电场强度。

此外，在本发明中，基站设备中发送信号的帧结构并不局限于如图32所示的那些。例如，基站设备可以以如图34所示的帧结构发送信号。在图34中，从发送天线105-1所发送信号的各帧依次包含信道估计码元3401、保护码元3402、保护码元3403以及数据码元3404。另外，从发送天线105-2所发送信号的各帧依次包含保护码元3421、信道估计码元3422、保护码元3423以及数据码元3424。此外，从发送天线105-3所发送信号的各帧依次包含保护码元3441、保护码元3442、信道估计码元3443以及数据码元3444。

在图34的情况下，共有三组发送天线，G1(105-1和105-2)、G2(105-2和105-3)以及G3(105-3和105-1)。通信终端设备依次序(G1、G2、G3)接收信道估计码元，基于信道估计码元计算平均有效接收电场强度和系统整体的接收电场强度，并以未改变的顺序发送反馈信号到基站设备。利用平均有效接收电场强度和系统整体的接收电场强度，基站设备的天线决定部件比较信号发送时未改变次序的值，并能够从三个天线组中判定一个最大化接收信号接收质量的组。

此外，在本发明中，信号可以以如图35所示的帧结构进行发送。在图35中，从发送天线105-1所发送信号的各帧依次包含信道估计码元3501、3502、3503和3504，保护码元3505和3506以及数据码元3507。另外，从发送天线105-2所发送信号的各帧依次包含信道估计码元3521和3522、保护码元3523和3524，信道估计码元3525和3526以及数据码元3527。此外，从发送天线105-3所发送信号的各帧依次包含保护码元3541和3542、信道估计码元3543、3544、3545和3546以及数据码元3547。图35解释了在三个发送天线的两个中发送信号彼此正交的方法。例如，(1，1)和(1，-1)满足正交关系。在接收信号的通信终端设备中正交信号能够被分离。

在上述提及的结构中，信道估计码元和保护码元只要求能够分离信道，并且能够识别一组发送天线，该组发送天线发送由接收设备所接收的调制信号，或者识别信号发送的次序，例如，因此次序可以被切换的。

利用这种方法，通过利用信道估计码元识别发送信号的信息，能够在发送帧中不提供天线识别信息和信道号信息的情况下切换发送天线。

(实施例12)

实施例12说明利用MIMO单载波通信基于系统整体的接收电场强度和有效接收电场强度发送天线进行切换的情况。

图36为依照实施例12示意基站设备结构的方框图。另外，在如图36所示的基站设备3600中，与图11所示的基站设备1100相同的结构部件赋予与图11相同的附图标记，此处省略描述。

如图36所示的基站设备3600除了天线控制部件3651、帧形成部件3601-1和3601-2的功能与天线控制部件1151以及帧形成部件101-1和101-2不同以外，与图11所示的基站设备1100具有相同的结构。

各帧形成部件3601-1和3601-2生成指示通过天线控制部件所决定的发送天线的天线识别信息码元，对其输入发送数字数据，并将信道估计码元、保护码元以及天线识别信息码元插入到发送数字数据以生成发送数字信号，并分别输出此信号到调制部件801-1或802-2。

本实施例的通信终端设备除了在数据分离部件204-1和204-2以及帧形成部件254的处理内容以外，与实施例1所描述的图2的通信终端设备具有相同的结构。数据分离部件204-1和204-2输出天线识别信息码元到帧形成部件254，帧形成部件254将第一和第二信息码元以及天线识别信息码元插入到发送数字数据中，并生成发送数字信号。

图36中分离部件154将接收数字信号分离成数据码元(接收数字数据)、第一信息码元、第二信息码元以及天线识别信息码元，并将第一信息码元、第二信息码元以及天线识别信息码元输出到天线控制部件3651。

对天线控制部件3651输入第一和第二信息码元以及天线识别信息码元，从第一信息码元中读取系统整体的接收电场强度，从第二信息码元中读取平均有效接收电场的值。然后，天线控制部件3651基于所读取的值判定是否切换发送天线，并决定发送天线。更具体的指，天线控制部件3651计算系统整体的接收电场强度和平均有效接收电场强度之间的差分X，当差分X小于预定门限时判定发送天线不进行切换，而当差分X大于或等于预定门限时判定发送天线进行切换。然后，天线控制部件3651输出指示所决定的发送天线的发送天线指示信号输出到天线选择部件1001以及帧形成部件3601-1和3601-2。

在这一点上，发送天线切换完成后，天线控制部件3651将不切换发送天线即使当差分X大于或等于预定门限时，直到后来的指示发送天线的天线识别信息码元输入时才进行切换。通过这种方式，可以防止无意义的天线切换，并能使通信终端设备有效利用接收电场强度。

(实施例13)

实施例13描述利用多载波通信、基于系统整体的接收电场强度和有效接收电场强度改变天线特性的情况。

图37为依照实施例13示意发送设备结构的方框图。在图37中，发送设备3700具有帧形成部件3701-1和3701-2、编码部件3702、S/P部件3703-1和3703-2、IDFT部件3704-1和3704-2、射频部件3705-1和3705-2以及发送天线3706-1和3706-2。对各帧形成部件3701-1和3701-2各自输入发送数字数据，将信道估计码元和保护码元插入到发送数字数据中生成发送数字信号，并输出此信号到编码部件3702。

对编码部件3702输入发送数字信号进行编码处理，输出编码的发送数字信号到S/P部件3703-1和3703-2。

S/P部件3703-1接收已编码的发送数字信号，进行串/并变换处理，进一步进行调制处理，并输出并行的调制信号到IDFT部件3704-1。S/P部件3703-2接收已编码的发送数字信号，进行串/并变换处理，进一步进行调制处理，并输出并行的调制信号到IDFT部件3704-2。

IDFT部件3704-1接收并行的调制信号，对该信号进行IDFT处理生成发送基带信号，并输出此信号至射频部件3705-1。IDFT部件3704-2接收并行的调制信号，对该信号进行IDFT处理生成发送基带信号，并输出此信号至射频部件3705-2。

射频部件3705-1接收发送基带信号，上变频基带信号生成发送信号A，此无线信号从发送天线3706-1发送出去。射频部件3705-2接收发送基带信号，上变频基带信号生成发送信号B，此无线信号从发送天线3706-2发送出去。

上面所述为依照本实施例发送设备3700各组成部件的说明。

发送设备3700的发送信号帧结构与图20所示的相同。

接下来，参照图38的方框图，依照本实施例与如图37所示的发送设备进行无线通信的接收设备的结构描述如下。在图38中，接收设备3800具有接收天线3801-1和3801-2、天线特性改变部件3802-1和3802-2、射频部件3803-1和3803-2、DFT部件3804-1和3804-2、数据分离部件3805-1和3805-2、信道估计部件3806-1到3806-4、信号处理部件3807、特征值计算部件3808、电场强度估计部件3809、有效电场强度计算部件3810、天线特性判定部件3811。

当天线特性判定部件3811判定需要改变天线特性时，天线特性改变部件3802-1改变接收天线3801-1的天线特性，并输出由接收天线3801-1所接收的信号到射频部件3803-1。天线特性改变部件3802-2在当天线特性判定部件3811判定需要改变天线特性时改变接收天线3802-2的天线特性，并输出由接收天线3801-2所接收的信号到射频部件3803-2。此外，考虑天线特性的因素包括天线的方向性、极化、以及设置位置。

对射频部件3803-1输入接收的信号，下变频该信号生成接收基带信号，输出结果到DFT部件3804-1。对射频部件3802-2输入所接收的信号，下变频该信号生成接收基带信号，输出结果到DFT部件3804-2。

DFT部件3804-1收到接收基带信号，对此信号进行DFT处理并输出到数据分离部件3805-1。DFT部件3804-2收到接收基带信号，对此信号进行DFT处理并输出到数据分离部件3805-2。

数据分离部件3805-1将接收天线3801-1所接收、经DFT处理的接收基带信号分离成发送信号A的信道估计码元、发送信号B的信道估计码元以及数据码元，输出发送信号A的信道估计码元到信道估计部件3806-1，输出发送信号B的信道估计码元到信道估计部件3806-2，并进一步输出数据码元到信号处理部件3807。数据分离部件3805-2将接收天线3801-2所接收、经DFT处理的接收基带信号分离成发送信号A的信道估计码元、发送信号B的信道估计码元以及数据码元，输出发送信号A的信道估计码元到信道估计部件3806-3，输出发送信号B的信道估计码元到信道估计部件3806-4，并输出数据码元到信号处理部件3807。

对信道估计部件3806-1输入由接收天线3801-1所接收的发送信号A的信道估计码元，对发送信号A进行信道估计，输出信道估计值到信号处理部件3807和特征值计算部件3808。对信道估计部件3806-2输入由接收天线3801-1所接收的发送信号B的信道估计码元，对发送信号B进行信道估计，输出信道估计值到信号处理部件3807和特征值计算部件3808。信道估计部件3806-3接收在接收天线3801-2所接收的发送信号A的信道估计码元，对发送信号A进行信道估计，输出信道估计值到信号处理部件3807和特征值计算部件3808。信道估计部件3806-4接收在接收天线3801-2所接收的发送信号B的信道估计码元，对发送信号B进行信道估计，输出信道估计值到信号处理部件3807和特征值计算部件3808。

例如，信号处理部件3807计算式(2)中信道矩阵的逆矩阵，通过在式(2)的两边分别从左端插入逆矩阵相乘进行解码并解调发送信号S₁和S₂。

在这一点上，信号处理部件3807不需要总是从两个天线3801-1和3801-2利用数据，只利用其中一个天线的数据也能够解调发送信号S₁和S₂。然而，在利用两个数据的情况下，通过获得分集增益，能够改善接收质量。

特征值计算部件3808接收发送信号A和B的信道估计值，计算相应于形成信道估计值矩阵的特征值，并输出此特征值到有效电场强度计算部件3810。

电场强度估计部件3809接收经DFT处理的接收基带信号，估计接收电场的强度，该强度为各接收基带信号的幅度的平方，并将所估计的接收电场强度进行平均，获得系统整体的接收电场强度。电场强度估计部件3809输出对应于各接收基带信号的接收电场强度到有效电场强度计算部件3810，并输出系统整体的接收电场强度到天线特性判定部件3811。

对有效电场强度计算部件3810输入对应于各接收基带信号的接收电场强度以及特征值，以特征值的最小功率乘以各接收电场强度获得有效接收电场强度，将有效接收电场强度进行平均获得平均有效接收电场强度，输出平均有效接收电场强度到天线特性判定部件3811。

天线特性判定部件3811当平均有效接收电场强度和系统整体的接收电场强度之间的差分X超过预定门限时判定需要改变天线特性。然后，天线特性判定部件3811输出判定结果到天线特性改变部件3802-1和3802-2。

此外，天线特性判定部件3811还可以基于特征值确定是否改变天线特性。例如，在这种情况下，天线特性判定部件3811计算各子载波的特征值，将特征值中最大的值相加，并将特征值中最小的值相加，求出相加后的最大值和最小值之间的差值，当差值大于预定门限的情况下，判定需要改变接收天线的特性，因为在这种情况下信道相关性增加，很难将多路信号解复用和解调，接收特性因此恶化。

上面所述为依照本实施例发送设备3800的各组成部件的说明。

因此，在发送和接收都利用多天线的系统中，通过基于系统整体的接收电场强度和有效接收电场强度在必要情况下改变接收天线的特性，能够保存预期接收质量。

此外，在将本实施例利用到单载波通信的情况下，在图37所示的发送设备3700中，各S/P部件3703-1和3703-2由调制部件替代，各IDFT部件3704-1和3704-2由扩频部件替代。进而，在图38所示的接收设备3800中，各DFT部件3804-1和3804-2由解扩部件替代。

(实施例14)

实施例14描述利用MIMO的多载波通信、基于系统整体的接收电场强度和有效接收电场强度接收天线改变天线特性的情况。

图39为依照实施例14示意发送设备结构的方框图。在39中，发送设备3900具有帧形成部件3901-1和3901-2、S/P部件3902-1和3902-2、IDFT部件3903-1和3903-2、射频部件3904-1和3904-2以及发送天线3905-1和3905-2。

对帧形成部件3901-1和3901-2输入发送数字数据将信道估计码元和保扩码元插入到发送数字数据中以生成发送数字信号，并分别输出此信号到S/P部件3902-1或3902-2。

对S/P部件3902-1输入发送数字信号，进行串/并变换处理，调制处理，并输出并行调制信号到IDFT部件3903-1。对S/P部件3902-2输入发送数字信号，进行串/并变换处理，进一步调制处理，并输出并行调制信号到IDFT部件3903-2。

对IDFT部件3903-1输入并行调制信号，对该信号进行IDFT处理生成发送基带信号，并输出此信号到射频部件3904-1。对IDFT部件3903-2输入进行了并行调制信号，对该信号进行IDFT处理生成发送基带信号，并输出此信号到射频部件3904-2。

对射频部件3904-1输入发送基带信号，上变频基带信号生成发送信号A，从发送天线3905-1发送此无线电信号。对射频部件3904-2输入发送基带信号，上变频基带信号生成发送信号B，从发送天线3905-2发送此无线电信号。

上面所述为依照本实施例发送设备3900的各组成部件的说明。

发送设备3900的发送信号帧结构与图3所示的相同。

接下来，参照方框图40，依照本实施例与如图39所示的发送设备进行无线通信的接收设备的结构将描述如下。在图40中，接收设备4000具有接收天线4001-1和4001-2、天线特性改变部件4002-1和4002-2、射频部件4003-1和4003-2、DFT部件4004-1和4004-2、数据分离部件4005-1和4005-2、信道估计部件4006-1到4006-4、信号处理部件4007、特征值计算部件4008、电场强度估计部件4009、有效电场强度计算部件4010、天线特性判定部件4011。

当天线特性判定部件4011判定需要改变天线特性时，天线特性改变部件4002-1改变接收天线4001-1的天线特性，并输出在接收天线4001-2处所接收的信号到射频部件4003-1。天线特性改变部件4002-2当天线特性判定部件4011判定需要改变天线特性时，改变接收天线4001-1的天线特性，并输出在接收天线4001-2处所接收的信号到射频部件4003-2。

对射频部件4003-1输入所接收的信号，下变频此信号生成接收基带信号，并输出结果到DFT部件4004-1。对射频部件4003-2输入所接收的信号，下变频此信号生成接收基带信号，并输出结果到DFT部件4004-2。

对DFT部件4004-1输入接收基带信号，对此信号进行DFT处理并输出到数据分离部件4005-1。对DFT部件4004-2输入收到接收基带信号，对此信号进行DFT处理并输出到数据分离部件4005-2。

数据分离部件4005-1将由接收天线4001-1所接收并经DFT处理的接收基带信号分离成发送信号A的信道估计码元、发送信号B的信道估计码元以及数据码元，输出发送信号A的信道估计码元到信道估计部件4006-1，输出发送信号B的信道估计码元到信道估计部件4006-2，并输出数据码元到信号处理部件4007。数据分离部件4005-2将由接收天线4001-2所接收并经DFT处理的接收基带信号分离成发送信号A的信道估计码元、发送信号B的信道估计码元以及数据码元，输出发送信号A的信道估计码元到信道估计部件4006-3，输出发送信号B的信道估计码元到信道估计部件4006-4，并输出数据码元到信号处理部件4007。

信道估计部件4006-1接收由接收天线4001-1所接收的发送信号A的信道估计码元，并对发送信号A进行信道估计，输出信道估计值到信号处理部件4007和特征值计算部件4008。信道估计部件4006-2接收由接收天线4001-1所接收的发送信号B的信道估计码元，并对发送信号B进行信道估计，输出信道估计值到信号处理部件4007和特征值计算部件4008。信道估计部件4006-3接收由接收天线4001-2所接收的发送信号A的信道估计码元，并进行发送信号A的信道估计，输出信道估计值到信号处理部件4007和特征值计算部件4008。信道估计部件4006-4接收由接收天线4001-2所接收的发送信号B的信道估计码元，并对发送信号B的进行信道估计，输出信道估计值到信号处理部件4007和特征值计算部件4008。

信号处理部件4007利用信道估计值解调数据码元，生成接收数字数据。

特征值计算部件4008接收发送信号A和B的信道估计值，计算对应于形成信道估计值的矩阵的特征值，并输出此特征值到有效电场强度计算部件4010。

电场强度估计部件4009接收经DFT处理的接收基带信号，估计接收电场的强度，该强度为各接收基带信号幅度的平方，并将所估计的接收电场强度进行平均，获得系统整体的接收电场强度。电场强度估计部件4009输出相应于每个接收基带信号的接收电场强度到有效电场强度计算部件4010，并输出系统整体的接收电场强度到天线特性判定部件4011。

有效电场强度计算部件4010收到对应于每一接收基带信号的接收电场强度以及特征值，以特征值的最小功率乘以各接收电场强度获得有效接收电场强度，将有效接收电场强度进行平均获得平均有效接收电场强度，输出平均有效接收电场强度到天线特性判定部件4011。

当平均有效接收电场强度和系统整体的接收电场强度之间的差分X超过预定门限时天线特性判定部件4011判定需要改变天线特性。然后，天线特性判定部件4011输出判定结果到天线特性改变部件4002-1和4002-2。

此外，天线特性判定部件4011可以基于特征值确定是否改变天线特性。例如，在这种情况下，天线特性判定部件4011计算各子载波的特征值，将特征值中最大的值相加，将特征值中最小的值相加，求出相加后的最大值和最小值之间的差值，当差值大于预定门限的情况下，判定需要改变接收天线的特性，因为在这种情况下信道相关性增加，很难将多路信号解复用和解调，接收特性因此恶化。

上面所述为依照本实施例发送设备4000的各组成部件的说明。

因此，在发送和接收都利用多天线的系统中，通过基于系统整体的接收电场强度和有效接收电场强度在必要情况下改变接收天线的特性，能够保存预期接收质量。

此外，在将本实施例利用到单载波通信的情况下，在图39所示的发送设备3900中，各S/P部件3902-1和3902-2由调制部件替代，各IDFT部件3903-1和3903-2由扩频部件替代。进而，在图40所示的接收设备4000中，各DFT部件4004-1和4004-2由解扩部件替代。

(实施例15)

实施例15描述了利用多载波通信的情况，接收设备基于系统整体的接收电场强度和有效接收电场强度切换接收天线。此外，本实施例发送设备的结构与实施例13所述的图37中发送设备相同，此处省略描述。

图41为依照实施例15示意接收设备结构的方框图。另外，在如图41所示的接收设备4100中，与在图38所示的接收设备3800相同的结构部件赋予与图38相同的附图标记，此处省略描述。

图41所示的接收设备4100除了将天线特性改变部件3802-1和3802-2以及天线特性判定部件3811去除并增加天线选择部件4101-1和4101-2以及天线控制部件4102以外与图38所示的接收设备3800具有相同的结构。另外，图41所示的接收设备4100具有多个接收天线，3801-1到3801-6。

当平均有效接收电场强度和系统整体的接收电场强度之间的差分X超过预定门限时天线控制部件4102判定需要切换接收天线，然后，天线控制部件4102输出判定结果到天线选择部件4101-1和4101-2。

此外，天线控制部件4102可以基于特征值选择接收天线。例如，在这种情况下，天线控制部件4102计算各子载波的特征值，将特征值中最大的值相加，将特征值中最小的值相加，求出相加后的最大值和最小值之间的差值，当差值大于预定门限的情况下，判定需要改变接收天线的特性，因为在这种情况下信道相关性增加，很难将多路信号解复用和解调，接收特性因此恶化。

天线选择部件4101-1从接收天线3801-1到3801-3中选择接收天线，并将选择的天线所接收的信号输出到射频部件3803-1。天线选择部件4101-2从接收天线3801-4到3801-6中选择接收天线，并将选择的天线所接收的信号输出到射频部件3803-2。此外，当天线控制部件4102确定需要切换接收天线时，天线选择部件4101-1和4102-2切换接收天线。另外，作为切换接收天线的一种方法，可以考虑选择接收电场强度最大的接收天线的方法。

因此，在发送和接收都利用多天线的系统中，通过基于系统整体的接收电场强度和有效接收电场强度在必要情况下切换接收天线，能够保证接收质量。

此外，本实施例描述了所选择的接收天线所接收的信号下变频生成接收基带信号的情况，但是本发明并不局限于这一种情况。也可以分别下变频各接收天线所接收的信号生成接收基带信号，并从这些信号中选择一个信号。

此外，在将本实施例利用到单载波通信的情况下，在图37所示的发送设备3700中，各S/P部件3703-1和3703-2由调制部件替代，各IDFT部件3704-1和3704-2由扩频部件替代。进而，在图41所示的接收设备4100中，各DFT部件3804-1和3804-2由解扩部件替代。

(实施例16)

实施例16描述利用MIMO的多载波通信的情况，接收设备基于系统整体的接收电场强度和有效接收电场强度切换接收天线。另外，本实施例中发送设备的结构与实施例14中所描述的图39的发送设备3900相同，此处省略描述。

图42为依照实施例16示意接收设备结构的方框图。此外，在如图42所示的接收设备4200中，与图40所示的接收设备4000相同的结构部件赋予与图40相同附图标记，此处省略描述。

如图42所示的接收设备4200除了将天线特性改变部件4002-1和4002-2以及天线特性判定部件4011去除并增加天线选择部件4201-1和4201-2以及天线控制部件4202以外与如图40所示的接收设备4000具有相同的结构。另外，如图42所示的接收设备4200具有多个接收天线，4001-1到4001-6。

当平均有效接收电场强度和系统整体的接收电场强度之间的差分X超过预定门限时天线控制部件4202判定需要切换接收天线，然后，天线控制部件4202输出判定结果到天线选择部件4201-1和4201-2。

此外，天线控制部件4202可以基于特征值选择接收天线。例如，在这种情况下，天线控制部件4202计算各子载波的特征值，将特征值中最大的值相加，将特征值中最小的值相加，求出相加后的最大值和最小值之间的差值，当差值大于预定门限的情况下，判定需要改变接收天线的特性，因为在这种情况下信道相关性增加，很难将多路信号解复用和解调，接收特性因此恶化。

天线选择部件4201-1从接收天线4001-1到4001-3中选择接收天线，并将选择的天线所接收的信号输出到射频部件4003-1。天线选择部件4201-2从接收天线4001-4到4001-6中选择接收天线，并将选择的天线所接收的信号输出到射频部件4003-2。此外，天线选择部件4201-1和4202-2当天线控制部件4202判定需要切换接收天线时切换接收天线。

因此，在发送和接收都利用多天线的系统中，通过基于系统整体的接收电场强度和有效接收电场强度在必要情况下切换接收天线，能够确保预期的接收质量。

此外，本实施例描述了对所选择的接收天线所接收的信号下变频生成接收基带信号的情况，但是本发明并不局限于这一种情况。也可以分别下变频各接收天线所接收的信号生成接收基带信号，并从这些信号中选择一个信号。

此外，在将本实施例利用到单载波通信的情况下，在图39所示的发送设备3900中，各S/P部件3902-1和3902-2由调制部件替代，各IDFT部件3903-1和3903-2由扩频部件替代。进而，在图42所示的接收设备4200中，各DFT部件4004-1和4004-2由解扩部件替代。

(实施例17)

实施例17描述了利用MIMO的多载波通信的情况，天线特性基于系统整体的接收电场强度和有效接收电场强度进行改变。另外，本实施例中通信终端设备的结构与实施例1中所描述的图2的通信终端设备200相同，此处省略描述。

图43为依照实施例17示意基站设备结构的方框图。另外，在如图43所示的基站设备4300中，与图1所示的基站设备100相同的结构部件赋予了与图1相同的附图标记，此处省略描述。

如图43所示的基站设备4300除了将调制方式控制部件155去除并增加天线特性判定部件4351和天线特性改变部件4301-1和4301-2以外与图1所示的基站设备100具有相同的结构。

分离部件154输出第一和第二信息码元到天线特性判定部件4351。

对天线特性判定部件4351输入第一和第二信息码元，从第一信息码元中读取系统整体的接收电场强度，并从第二信息码元中读取平均有效接收电场强度的值。然后，当平均有效接收电场强度和系统整体的接收电场强度之间的差分X超过预定门限时天线特性判定部件4351判定需要改变天线特性，然后，天线特性判定部件4351输出指示判定结果的控制信号(以下称为“天线特性判定信号”)到天线特性改变部件4301-1和4301-2。

射频部件104-1接收发送基带信号，上变频基带信号生成发送信号A，并输出此信号到天线特性改变部件4301-1。射频部件104-2接收发送基带信号，上变频基带信号生成发送信号B，并输出此信号到天线特性改变部件4301-2。

当天线特性判定部件4351判定需要改变天线特性时天线特性改变部件4301-1改变发送天线105-1的天线特性，并通过无线通信将发送信号A发送出去。当天线特性判定部件4351判定需要改变天线特性时天线特性改变部件4301-2改变发送天线105-2的天线特性，并通过无线通信将发送信号B发送出去。

因此，在发送和接收都利用多天线的系统中，通过基于系统整体的接收电场强度和有效接收电场强度改变天线特性，能够在考虑信道之间相互关系的情况下实现控制，并因此能够提高接收质量。

(实施例18)

实施例18描述了利用MIMO的单载波通信的情况，基于系统整体的接收电场强度和有效接收电场强度改变天线特性。另外，本实施例通信终端设备的结构与实施例2中所述的图9中通信终端设备900的相同，因此此处省略描述。

图44为依照实施例18示意基站设备结构的方框图。另外，在如图44所示的基站设备4400中，与图8所示的基站设备800相同的结构部件赋予了与图8相同的附图标记，此处省略描述。

如图44所示的基站设备4400除了将调制方式控制部件155去除并增加天线特性判定部件4451和天线特性改变部件4401-1和4401-2以外与图8所示的基站设备具有相同的结构。

分离部件154输出第一和第二信息码元到天线特性判定部件4451。

对天线特性判定部件4451输入第一和第二信息码元，从第一信息码元中读取系统整体的接收电场强度，并从第二信息码元中读取平均有效接收电场强度的值。然后，当平均有效接收电场强度和系统整体的接收电场强度之间的差分X超过预定门限时天线特性判定部件4451判定需要改变天线特性，然后，天线特性判定部件4451输出指示判定结果的天线特性判定信号到天线特性改变部件4401-1和4401-2。

射频部件104-1接收发送基带信号，上变频基带信号生成发送信号A，并输出此信号到天线特性改变部件4401-1。射频部件104-2接收发送基带信号，上变频基带信号生成发送信号B，并输出此信号到天线特性改变部件4401-2。

当天线特性判定部件4451判定需要改变天线特性时天线特性改变部件4401-1改变发送天线105-1的天线特性，并通过无线通信将发送信号A发送出去。当天线特性判定部件4451判定需要改变天线特性时天线特性改变部件4401-2改变发送天线105-2的天线特性，并通过无线通信将发送信号B发送出去。

因此，在发送和接收都利用多天线的系统中，通过基于系统整体的接收电场强度和有效接收电场强度改变天线特性，能够在考虑信道之间相互关系的情况下实现控制，并因此能够提高接收质量。

在本发明中，发送天线的数目和接收天线的数目没有限制。进而，在如上所述的各实施例，OFDM系统作为多载波系统的实例应用，而CDMA系统作为单载波系统的实例应用。然而，本发明并不局限于这些实例。

进而，如上所述的各实施例中接收电场强度从经DCT处理的信号或解扩信号中进行估计，本发明在接收电场强度的估计方法上并未限制。

进而，如上所述的各实施例中，基于平均有效接收电场强度和系统整体的接收电场强度之间的差分进行参数控制。但是，本发明并不局限于此，例如，通过利用平均有效接收电场强度的方法进行参数控制，例如，利用平均有效接收电场强度和系统整体的接收电场强度之间的比率。

此外，在本发明中，可以基于相应于平均有效接收电场强度和系统整体的接收电场强度之间差分的特征值的差分进行参数控制。

从如上所述清晰可见，依照本发明，在发送和接收都利用多天线的系统能够中，通过基于系统整体的接收电场强度和有效接收电场强度控制调制方式或其他方面的参数，能够在考虑信道之间相互关系的情况下控制调制方式或其他方面的参数，因此可以提高接收质量。

此申请基于2002年11月26日提交的日本专利申请No.2002-342019、2002年12月5日提交的No.2002-354102、2003年1月16日提交的No.2003-8002、2003年2月19日提交的No.2003-41133以及2003年3月20日提交的No.2003-78037，这里参考的全部内容清晰地包含在其中。

工业应用

本发明适用于在发送和接收都利用多天线进行无线通信的系统里的通信设备中。

Claims (17)

1.一种与通信终端进行无线通信的基站的通信方法，所述无线通信基站具有多个天线，所述通信方法包括：

接收步骤，从所述通信终端接收数字信号，将所述数字信号分离为第1信息码元，第2信息码元以及数据码元，所述第1信息码元为对所估计的接收电场强度进行了平均的、表示系统整体的接收电场强度的码元，所述第2信息码元为对有效接收电场强度进行了平均的、表示平均有效接收电场强度的码元，所述数字信号通过插入所述第1信息码元和第2信息码元而生成；

控制步骤，根据所述系统整体的接收电场强度和平均有效接收电场强度决定参数；

信号处理步骤，用所决定的参数处理要发送的数字数据并将其作为发送信号；以及

发送步骤，将所述发送信号从所述多个天线发送。

2.如权利要求1所述的通信方法，所述参数为所述发送信号的调制方式。

3.如权利要求1所述的通信方法，所述参数为多输入多输出通信方式或空时编码通信方式。

4.如权利要求1所述的通信方法，所述参数为所述发送信号的编码方法。

5.如权利要求1所述的通信方法，所述参数为天线特性。

6.如权利要求1所述的通信方法，所述参数为发送功率。

7.如权利要求1所述的通信方法，所述有效接收电场强度根据在所述通信终端检测的接收电场强度和信道估计值矩阵的固有值来计算。

8.一种与通信终端进行无线通信的基站的通信方法，所述无线通信基站具有多个天线，所述通信方法包括：

接收步骤，从所述通信终端接收数字信号，将所述数字信号分离为第1信息码元，第2信息码元以及数据码元，所述第1信息码元为对所估计的接收电场强度进行了平均的、表示系统整体的接收电场强度的码元，所述第2信息码元为对有效接收电场强度进行了平均的、表示平均有效接收电场强度的码元，所述数字信号通过插入所述第1信息码元和第2信息码元而生成；

选择步骤，根据所述系统整体的接收电场强度和平均有效接收电场强度，从所述多个天线中选择用于发送发送信号的发送天线；以及

发送步骤，用所选择的发送天线发送所述发送信号。

9.一种与通信终端进行无线通信的基站装置，

所述基站装置包括：

多个接收天线，从所述通信终端接收数字信号，将所述数字信号分离为第1信息码元，第2信息码元以及数据码元，所述第1信息码元为对所估计的接收电场强度进行了平均的、表示系统整体的接收电场强度的码元，所述第2信息码元为对有效接收电场强度进行了平均的、表示平均有效接收电场强度的码元，所述数字信号通过插入所述第1信息码元和第2信息码元而生成；

控制单元，根据所述系统整体的接收电场强度和平均有效接收电场强度决定参数；

信号处理单元，用所决定的参数处理要发送的数字数据并将其作为发送信号；以及

发送单元，将所述发送信号发送。

10.如权利要求9所述的无线通信基站装置，所述参数为所述发送信号的调制方式。

11.如权利要求9所述的无线通信基站装置，所述参数为多输入多输出通信方式或空时编码通信方式。

12.如权利要求9所述的无线通信基站装置，所述参数为所述发送信号的编码方法。

13.如权利要求9所述的无线通信基站装置，所述参数为天线特性。

14.如权利要求9所述的无线通信基站装置，所述参数为发送功率。

15.如权利要求9所述的无线通信基站装置，所述有效接收电场强度根据在所述终端检测的接收电场强度和信道估计值矩阵的固有值来计算。

16.一种与通信终端进行无线通信的基站装置，

所述无线通信基站装置包括：

多个接收天线，从所述通信终端接收数字信号，将所述数字信号分离为第1信息码元，第2信息码元以及数据码元，所述第1信息码元为对所估计的接收电场强度进行了平均的、表示系统整体的接收电场强度的码元，所述第2信息码元为对有效接收电场强度进行了平均的、表示平均有效接收电场强度的码元，所述数字信号通过插入所述第1信息码元和第2信息码元而生成；

选择单元，根据所述系统整体的接收电场强度和平均有效接收电场强度，从多个发送天线中选择用于发送发送信号的发送天线；以及

多个发送天线，用从所述多个发送天线中选择的天线发送所述发送信号。

17.一种通信终端与基站装置进行无线通信的无线通信系统，

所述基站装置包括：

多个基站装置侧天线，从所述通信终端接收数字信号，将所述数字信号分离为第1信息码元，第2信息码元以及数据码元，并将经处理的发送信号进行发送，所述第1信息码元为对所估计的接收电场强度进行了平均的、表示系统整体的接收电场强度的码元，所述第2信息码元为对有效接收电场强度进行了平均的、表示平均有效接收电场强度的码元，所述数字信号通过插入所述第1信息码元和第2信息码元而生成；

控制单元，根据所述系统整体的接收电场强度和平均有效接收电场强度决定参数；

信号处理单元，用所决定的参数处理要发送的数字数据并将其作为发送信号；

所述通信终端包括：

多个通信终端侧天线，其接收由所述多个基站装置侧天线发送而来的发送信号，并发送包含表示系统整体的接收电场强度的第1信息码元、表示平均有效接收电场强度的第2信息码元以及所述数据码元的所述数字信号；

接收电场强度估计部，其由所述接收的发送信号进行变频而得到的多个基带信号，估计各基带信号的接收电场强度，通过对所估计的接收电场强度进行平均，计算所述系统整体的接收电场强度；

有效接收电场强度计算部，根据所估计的接收电场强度，和由所述接收的发送信号估计的信道估计矩阵的固有值，获得所述有效接收电场强度，将所述有效接收电场强度进行平均计算平均有效接收电场强度。

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