JP5484473B2 - ダウンリンクマルチ入力マルチ出力モードアダプティブ切替の方法とシステム - Google Patents

ダウンリンクマルチ入力マルチ出力モードアダプティブ切替の方法とシステム Download PDF

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Description

本発明は無線通信分野に係わり、特に、ダウンリンクマルチ入力マルチ出力モードアダプティブ切替の方法とシステムに関するものである。
MIMO(Multiple-Input Multiple-Output、マルチ入力マルチ出力)技術は次世代のモバイル通信システムが利用しなければならないキーテクノロジーの一つである。この技術は受信端と送信端両方とも複数のアンテナを利用するので、単一送信単一受信アンテナの及ばないメリットが有する。当該技術はマルチパスを利用して、マルチパスフェージングを削減でき、有効的に同一チャンネル干渉を削除してチャンネルの信頼性を向上できるとともに、帯域幅を増えない状況で通信システムの容量をアップする。
MIMO技術は主に二種類の応用があり、空間ダイバーシチと空間多重化である。その中、ダイバーシチはリンクの信頼性を向上できるとともに、カバー範囲も高められる。カバー範囲が一定でかつ受信端のビット誤り率も一定に要求される場合、ダイバーシティ利得はデータ伝送速度の向上に変換できる。多重化はアンテナごとに違うデータを送信させ、かつ周波数スペクトル効率を高め、同様にデータの伝送速度も向上できる。受信端の動きと無線チャンネルのリアルタイム変更によって、ある時刻でダイバーシチモードを使うのはもっと早いデータ伝送速度をもたらす可能性があるが、ほかの時刻で空間多重化モードを使うのはもっと早いデータ伝送速度をもたらせる。したがって、ダイバーシチまたは多重化のいずれを単独に使うのは、限定の帯域を最大限に利用できない。
本発明が解決したい技術課題は、ダウンリンクマルチ入力マルチ出力モードのアダプティブ切替方法及びそのシステムを提供し、空間ダイバーシチモードと空間多重化モードのアダプティブ切替を実現させ、したがって、二つのモードを有効的に結び合い、リンクの信頼性とシステムのスループットを向上させる。
上記の問題を解決するため、本発明はダウンリンクマルチ入力マルチ出力(MIMO) モードアダプティブ切替方法を提供し、前記方法は送信端と受信端を含む無線通信システムに利用され、以下の内容を含み：
判断時刻が着く時に、前記無線通信システムはチャンネル情報によって、受信端が使用するのに適するMIMOモードを空間多重化モード又は空間ダイバーシチモードに判断し；前記送信端と前記受信端の間において、判断結果によって相応するMIMOモードを使ってデータを伝送し；
前記チャンネル情報は、SN比(信号ノイズ比)、変調コーディング方式とチャンネルマトリックスの条件数中のいずれの一つ又はいずれのいくつを含む。
さらに、無線通信システムはチャンネル情報によって、前記受信端が使用するのに適するMIMOモードを判断する前記ステップは：
受信端はチャンネル情報を前記送信端にフィードバックし、送信端は前記受信端がフィードバックしたチャンネル情報によって、前記受信端が使用するのに適するMIMOモードを判断し、それに、前記判断結果によって使用するMIMOモードを選んでから、前記受信端へ選んだMIMOモードを知らせる；又は、
受信端は取得したチャンネル情報によって、前記受信端が使用するのに適するMIMOモードを判断し、それに、前記判断結果によって使用するMIMOモードを選んでから、前記送信端へ選んだMIMOモードを知らせることを含む。
さらに、前記送信端は基地局であり、前記受信端はターミナル、基地局、または中継局を含む。
さらに、前記無線通信システムはチャンネル情報によって、受信端が使用するのに適合するMIMOモードを空間多重化モード又は空間ダイバーシチモードに判断する前記ステップは、以下の内容を含み：
無線通信システムは前記受信端が取得したチャンネル情報によって、それぞれに前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードにおける周波数スペクトル効率を計算し、及び、周波数スペクトル効率が大きいMIMOモードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断する。
さらに、無線通信システムはチャンネル情報によって、前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードにおける周波数スペクトル効率をそれぞれに計算するステップは、以下の内容を含み：
受信端の各受信アンテナが前記空間ダイバーシチモードにおけるSN比STC_CINRを計算し、STC_CINRにより前記空間ダイバーシチモードに適する変調コーディング方式を確定し、前記変調コーディング方式により前記空間ダイバーシチモードにおける変調コーディング階数、コーディング速度とコーディングの繰り返し回数を確定する；各受信アンテナの周波数スペクトル効率を、前記空間ダイバーシチモードにおける変調コーディング階数にコーディング速度を掛けてからコーディングの繰り返し回数を割ることに計算する；それに、前記各受信アンテナの周波数スペクトル効率を合併して、前記受信端が前記空間ダイバーシチモードでの周波数スペクトル効率を取得する；及び、
受信端の各受信アンテナが前記空間多重化モードでのSN比SM_CINRを計算し、SM_CINRにより前記空間多重化モードに適する変調コーディング方式を確定し、前記変調コーディング方式により前記空間多重化モードでの変調コーディング階数、コーディング速度とコーディングの繰り返し回数を確定する；前記各受信アンテナの周波数スペクトル効率を、前記空間多重化モードでの変調コーディング階数にコーディング速度を掛けてからコーディングの繰り返し回数を割ることに計算する；前記各受信アンテナの周波数スペクトル効率を合併することで、前記受信端の前記空間多重化モードでの周波数スペクトル効率を取得する。
さらに、周波数スペクトル効率の大きいMIMOモードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断するステップは、以下の内容を含み：
もし受信端の前記空間多重化モードでの周波数スペクトル効率SM_Effectが前記受信端の前記空間ダイバーシチモードでの周波数スペクトル効率STC_Effectより大きい場合、前記受信端が前記空間多重化モードを使用するのに適すると判断し；さもなければ、前記受信端が前記空間ダイバーシチモードを使用するのに適すると判断する；及び、
SM_EffectとSTC_Effectが等しい場合、前記受信端が前記空間ダイバーシチモード又は空間多重化モードを使用するのに適すると判断する。
さらに、前記無線通信システムはチャンネル情報によって、前記受信端が使用するのに適合するMIMOモードを空間多重化モード又は空間ダイバーシチモードに判断する前記ステップは、以下の内容を含み：
すべて又は一部のサブキャリアを統計の対象として、各サブキャリアが対応する受信端のチャンネルマトリックスの条件数にそれぞれによって、各サブキャリアが使用するのに適するMIMOモードを確定する；もし統計の対象としてのすべてのサブキャリア中に、あるモードを使用するのに適するサブキャリアの比率が予め設定の比率の閾値を超えるなら、前記モードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断する。
さらに、各サブキャリアが対応する受信端のチャンネルマトリックスの条件数にそれぞれによって、各サブキャリアが使用するのに適するMIMOモードを確定する前記ステップは、以下の内容を含み：
サブキャリア閾値を設定する；
前記受信端が対応するチャンネル係数からなるチャンネルマトリックスを確定し、それに、前記各サブキャリアが対応する受信端のチャンネルマトリックスの条件数を計算する；及び、
それぞれに前記各サブキャリアが対応する受信端のチャンネルマトリックスの条件数を前記サブキャリア閾値と比較することで、前記各サブキャリアが前記空間ダイバーシチモード又は空間多重化モードを使用するのに適することを確定する。
さらに、もし統計の対象としてのすべてのサブキャリアにおいて、あるモードを使用するのに適するサブキャリアの比率が予め設定の比率の閾値を超えるなら、前記モードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断する前記ステップは、以下の内容を含み：
前記比率閾値Trを設定する；
前記空間多重化モードを使用するのに適するサブキャリア数とすべての統計の対象としてのサブキャリア数との比率Prを計算する；及び、
もしPrが前記比率閾値Trより大きい或いは等しいならば、前記受信端が使用するのに適するMIMOモードを前記空間多重化モードに判断し；さもなければ、前記受信端が使用するのに適するMIMOモードを前記空間ダイバーシチモードに判断する。
さらに、前記無線通信システムはチャンネル情報によって、受信端が使用するのに適するMIMOモードを空間多重化モード又は空間ダイバーシチモードに判断するステップは、以下の内容を含み：
すべて又は一部のサブキャリアを統計の対象として、各サブキャリアが対応する受信端のチャンネルマトリックスの条件数にそれぞれによって、前記各サブキャリアが使用するのに適するMIMOモードを確定する；及び、
もし統計の対象としてのすべてのサブキャリアにおいて、前記空間多重化モードを使用するのに適するサブキャリアの比率が予め設定の比率閾値より小さいなら、前記受信端が使用するのに適するMIMOモードを前記空間ダイバーシチモードに判断する。
前記方法はさらに以下の内容を含み：
比率閾値Trを設定する；及び、
空間多重化モードを使用するのに適するサブキャリア数とすべての統計対象としてのサブキャリア数との比率Prを計算する；
その中、前記空間多重化モードを使用するのに適するサブキャリアの比率が予め設定の比率閾値より小さいというのは、PrがTrより小さいことである。
前記方法はさらに以下の内容を含み：
PrがTrより大きい或いは等しい場合、前記受信端が取得したチャンネル情報によって、前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードにおける周波数スペクトル効率をそれぞれに計算し；かつ、周波数スペクトル効率が大きいMIMOモードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断する。
前記方法はさらに以下の内容を含み：
もう一つの比率閾値Tr2を、0≦Tr≦Tr2≦１と設定する；
もしPr＞Tr2の場合、前記受信端が前記空間多重化モードを使用するのに適すると判断する；及び、
もしTr≦Pr≦Tr2の場合、前記受信端が取得したチャンネル情報によって、前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードにおける周波数スペクトル効率をそれぞれに計算する；それに、周波数スペクトル効率が大きいMIMOモードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断する。
さらに、前記無線通信システムはチャンネル情報によって、受信端が使用するのに適するMIMOモードを空間多重化モード又は空間ダイバーシチモードに判断する前記ステップは、以下の内容を含み：
前記受信端が目前使っているMIMOモードのSN比CINRを計算する；
もしCINRが予め設定の比率閾値より大きいなら、前記空間多重化モードを使用するのに適すると判断する；及び、
もしCINRが予め設定の比率閾値より小さいなら、前記空間ダイバーシチモードを使用するのに適すると判断する。
その中、前記予め設定の比率閾値が区間[CINR1、CINR2]中にあり、CINR1≦CINR2；CINRが予め設定の比率閾値より大きいということは、CINR＞CINR2；及び、CINRが予め設定の比率閾値より小さいということは、CINR＜CINR1であることを特徴とする方法。。
前記方法はさらに以下の内容を含み：
CINR1≦CINR≦CINR2の場合、目前のMIMOモードを使用するのに適すると判断する。
前記方法はさらに以下の内容を含み：
CINR1≦CINR≦CINR2の場合、前記受信端が取得したチャンネル情報によって、前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードにおける周波数スペクトル効率をそれぞれに計算する；それに、周波数スペクトル効率が大きいMIMOモードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断する。
前記方法はさらに以下の内容を含み：
CINR1≦CINR≦CINR2の場合、すべて又は一部のサブキャリアを統計の対象として、各サブキャリアが対応する受信端のチャンネルマトリックスの条件数にそれぞれによって、前記各サブキャリアが使用するのに適するMIMOモードを確定する；もし統計の対象としてのすべてのサブキャリアにおいて、あるモードを使用するのに適するサブキャリアの比率が予め設定の比率閾値を超える場合、前記モードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断する。
その中、目前前記空間ダイバーシチモードを使っている前記受信端に対し、前記予め設定の比率閾値が区間[STC_THCINR1、STC_THCINR2]内にあり、STC_THCINR1≦STC_THCINR2；
目前前記空間多重化モードを使っている前記受信端に対し、前記予め設定の比率閾値が区間[SM_THCINR1、SM_THCINR2]内にあり、SM_THCINR1≦SM_THCINR2；SM_THCINR1≦STC_THCINR2；
目前前記空間ダイバーシチモードを使っている前記受信端に対し、CINRが予め設定の比率閾値より大きいというのは、CINR＞STC_THCINR2を指す；CINRが予め設定の比率閾値より小さいというのは、CINR＜STC_THCINR1を指す；及び、
目前前記空間多重化モードを使っている前記受信端に対し、CINRが予め設定の比率閾値より大きいというのは、CINR＞SM_THCINR2を指す；CINRが予め設定の比率閾値より小さいというのは、CINR＜SM_THCINR1を指す。
前記方法はさらに以下の内容を含み：
目前前記空間ダイバーシチモードを使っている前記受信端に対して、STC_THCINR1≦CINR≦STC_THCINR2の場合、前記空間ダイバーシチモードを使用するのに適すると判断する；及び、
目前前記空間多重化モードを使っている前記受信端に対し、SM_THCINR1≦CINR≦SM_THCINR2の場合、前記空間多重化モードを使用するのに適すると判断する。
前記方法はさらに以下の内容を含み：
目前前記空間ダイバーシチモードを使っている前記受信端に対し、STC_THCINR1≦CINR≦STC_THCINR2の場合、前記受信端が取得したチャンネル情報によって、前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードにおける周波数スペクトル効率をそれぞれに計算する；それに、周波数スペクトル効率が大きいMIMOモードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断する；及び、
目前前記空間多重化モードを使っている前記受信端に対し、SM_THCINR1≦CINR≦SM_THCINR2の場合、前記受信端が取得したチャンネル情報によって、前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードにおける周波数スペクトル効率をそれぞれに計算する；それに、周波数スペクトル効率が大きいMIMOモードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断する。
前記方法はさらに以下の内容を含み：
目前前記空間ダイバーシチモードを使っている前記受信端に対し、STC_THCINR1≦CINR≦STC_THCINR2の場合、すべて又は一部のサブキャリアを統計の対象として、各サブキャリアが対応する受信端のチャンネルマトリックスの条件数にそれぞれによって、前記各サブキャリアが使用するのに適するMIMOモードを確定する；もし統計の対象としてのすべてのサブキャリア中に、あるモードを使用するのに適するサブキャリアの比率が予め設定の比率閾値を超える場合、前記モードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断する；及び、
目前前記空間多重化モードを使っている前記受信端に対して、SM_THCINR1≦CINR≦SM_THCINR2の場合、すべて又は一部のサブキャリアを統計の対象として、各サブキャリアが対応する受信端のチャンネルマトリックスの条件数にそれぞれによって、前記各サブキャリアが使用するのに適するMIMOモードを確定する；もし統計の対象としてのすべてのサブキャリア中に、あるモードを使用するのに適するサブキャリアの比率が予め設定の比率閾値を超えるなら、前記モードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断する。
さらに、前記無線通信システムはチャンネル情報によって、受信端が使用するのに適するMIMOモードを空間多重化モード又は空間ダイバーシチモードに判断するステップは、以下の内容を含み：
前記受信端が目前使っているMIMOモードのSN比CINRを計算する；それにCINRによって前記受信端が使用するのに適する変調コーディング方式を確定し、前記変調コーディング方式が対応する値はDIUCである；
DIUCが予め設定の比率閾値より大きいなら、前記空間多重化モードを使用するのに適すると判断する；及び、
DIUCが予め設定の比率閾値より小さいなら、前記空間ダイバーシチモードを使用するのに適すると判断する。
その中、前記予め設定の比率閾値が区間[DIUC1、DIUC2]にあり、DIUC1≦DIUC2；DIUCが予め設定の比率閾値より大きいというのは、DIUC＞DIUC2を指す；及び、DIUCが予め設定の比率閾値より小さいというのは、DIUC＜DIUC1を指す。
前記方法はさらに以下の内容を含み：
DIUC1≦DIUC≦DIUC2の場合、目前のMIMOモードを使用するのに適すると判断する。
前記方法はさらに以下の内容を含み：
DIUC1≦DIUC≦DIUC2の場合、前記受信端が取得したチャンネル情報によって、前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードにおける周波数スペクトル効率をそれぞれに計算する；それに、周波数スペクトル効率が大きいMIMOモードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断する。
前記方法はさらに以下の内容を含み：
DIUC1≦DIUC≦DIUC2の場合、すべて又は一部のサブキャリアを統計の対象として、各サブキャリアが対応する受信端のチャンネルマトリックスの条件数にそれぞれによって、各サブキャリアが使用するのに適するMIMOモードを確定する；もし統計の対象としてのすべてのサブキャリア中に、あるモードを使用するのに適するサブキャリアの比率が予め設定の比率閾値を超えるなら、前記モードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断する。
その中、目前前記空間ダイバーシチモードを使っている前記受信端に対し、前記予め設定の比率閾値が区間[STC_THDIUC1、STC_THDIUC2]にあり、STC_THDIUC1≦STC_THDIUC2；
目前前記空間多重化モード使っている前記受信端に対し、前記予め設定の比率閾値が区間[SM_THDIUC1、SM_THDIUC2]にあり、SM_THDIUC1≦SM_THDIUC2；SM_THDIUC1≦STC_THDIUC2；
目前前記空間ダイバーシチモードを使っている前記受信端に対し、DIUCが予め設定の比率閾値より大きいというのは、DIUC＞STC_THDIUC2を指す；DIUCが予め設定の比率閾値より小さいというのは、DIUC＜STC_THDIUC1を指す；及び、
目前前記空間多重化モードを使っている前記受信端に対し、DIUCが予め設定の比率閾値より大きいというのは、CINR＞SM_THDIUC2を指す；DIUCが予め設定の比率閾値より小さいというのは、DIUC＜SM_THDIUC1を指す。
前記方法はさらに以下の内容を含み：
目前前記空間ダイバーシチモードを使っている前記受信端に対し、STC_THDIUC1≦DIUC≦STC_THDIUC2の場合、前記空間ダイバーシチモードを使用するのに適すると判断する；
目前前記空間多重化モードを使っている前記受信端に対し、SM_THDIUC1≦DIUC≦SM_THDIUC2の場合、前記空間多重化モードを使用するのに適すると判断する。
前記方法はさらに以下の内容を含み：
目前前記空間ダイバーシチモードを使っている前記受信端に対し、STC_THDIUC1≦DIUC≦STC_THDIUC2の場合、前記受信端が取得したチャンネル情報によって、前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードにおける周波数スペクトル効率をそれぞれに計算する；それに、周波数スペクトル効率が大きいMIMOモードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断する；及び、
目前前記空間多重化モードを使っている前記受信端に対し、SM_THDIUC1≦DIUC≦SM_THDIUC2の場合、前記受信端が取得したチャンネル情報によって、前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードにおける周波数スペクトル効率をそれぞれに計算する；それに、周波数スペクトル効率が大きいMIMOモードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断する。
前記方法はさらに以下の内容を含み：
目前前記空間ダイバーシチモードを使っている前記受信端に対し、STC_THDIUC1≦DIUC≦STC_THDIUC2の場合、すべて又は一部のサブキャリアを統計の対象として、各サブキャリアが対応する受信端のチャンネルマトリックスの条件数にそれぞれによって、前記各サブキャリアが使用するのに適するMIMOモードを確定する；もし統計の対象としてのすべてのサブキャリア中に、あるモードを使用するのに適するサブキャリアの比率が予め設定の比率閾値を超えるなら、前記モードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断する；及び、
目前前記空間多重化モードを使っている前記受信端に対し、SM_THDIUC1≦DIUC≦SM_THDIUC2の場合、すべて又は一部のサブキャリアを統計の対象として、各サブキャリアが対応する受信端のチャンネルマトリックスの条件数にそれぞれによって、前記各サブキャリアが使用するのに適するMIMOモードを確定する；もし統計の対象としてのすべてのサブキャリアに、あるモードを使用するのに適するサブキャリアの比率が予め設定の比率閾値を超えるなら、前記モードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断する。
前記方法はさらに以下の内容を含み：
SN比によって使っているMIMOモードの変調コーディング方式を確定し、前記送信端は確定した変調コーディング方式によってコーディングして、かつ、前記受信端は確定した変調コーディング方式によってデコードする。
さらに、二種のMIMOモードにおけるSN比いずれも確定できる場合、又は目前使っているMIMOモードにおけるSN比のみを確定でき、かつMIMOモードの切替が行わなかった場合、SN比によって、使用するMIMOモードの変調コーディング方式を確定するステップは、以下の内容を含み：
使用するMIMOモードにおけるSN比を前記変調コーディング方式のエントリー閾値と比べ、それに前記MIMOモードでの変調コーディング方式を確定する。
目前使っているMIMOモードにおけるSN比のみを確定でき、かつMIMOモードの切替が行った場合、SN比によって、使用するMIMOモードの変調コーディング方式を確定する前記ステップは、以下の内容を含み：
同じ条件における前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードのSN比の差の値をD_CINRに設定し、前記受信端が目前使っているMIMOモードのSN比V_CINRを前記変調コーディング方式のエントリー閾値と比べ、それに目前使っているMIMOモードにおける変調コーディング方式を確定する；
前記空間ダイバーシチモードを使用する前記受信端が前記空間多重化モードでのSN比SM_CINR=V_CINR−D_CINRを計算し、SM_CINRを前記変調コーディング方式のエントリー閾値と比べ、それに前記受信端が前記空間多重化モードでの変調コーディング方式を確定する；及び、
前記空間多重化モードを使用する前記受信端が前記空間ダイバーシチモードでのSN比STC_CINR=V_CINR＋D_CINRを計算し、STC_CINRを前記変調コーディング方式のエントリー閾値と比べ、それに前記受信端が前記空間ダイバーシチモードでの変調コーディング方式を確定する。
目前使っているMIMOモードでのSN比のみを確定でき、かつMIMOモードの切替が行った場合、SN比によって、使っているMIMOモードの変調コーディング方式を確定する前記ステップは、以下の内容を含み：
前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードの変調コーディング方式が対応する値の差をDに設定する；前記受信端が目前使っているMIMOモードのSN比V_CINRを前記変調コーディング方式のエントリー閾値と比べ、かつ目前使っているMIMOモードでの変調コーディング方式を確定し、前記変調コーディング方式が対応する値はV_DIUCである；
前記空間ダイバーシチモードを使用する前記受信端の前記空間多重化モードでの変調コーディング方式が対応する値SM_DIUC=V_DIUC-Dを計算する；及び、
前記空間多重化モードを使用する前記受信端の前記空間ダイバーシチモードでの変調コーディング方式が対応する値STC_DIUC=V_DIUC＋Dを計算する。
前記方法はさらに以下の内容を含み：
切替周期Tを設定し、その単位はフレームである；及び、
前記判断時刻を送信/受信の総フレーム数がTの整数倍の時刻に予め設置する；
その中、判断結果によって相応するMIMOモードを使って、データを伝送する前記ステップは、以下の内容を含み：
使用するのに適するMIMOモードを判断してから、前記送信端と受信端の間に、次の切替周期以内に、前記MIMOモードを使って、データを伝送する。
前記方法はさらに以下の内容を含み：
切替周期Tと閾値THを設定し、Tの単位はフレームである；及び、
各切替周期内に、m個判断時刻を設定し、mは正整数であり、かつ、m≦T；
その中、判断結果によって相応するMIMOモードを使って、データを伝送する前記ステップは、以下の内容を含み：
各切替周期が終わるときに、当該切替周期内にてm回判断中で、前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードを使用するのに適する回数STC_NUMとSM_NUMを統計する；及びSM_NUMとmの比の値がTHより大きい場合、前記送信端と受信端の間に、次の切替周期内に、前記空間多重化モードを使って、データを伝送し、さもないと、次の切替周期内に、前記空間ダイバーシチモードを使って、データを伝送する。
さらに、判断結果によって相応するMIMOモードを使って、データを伝送する前記ステップは、以下の内容を含み：
閾値THを設定する；
前記空間ダイバーシチモードを使用する前記受信端に対し、前記空間多重化モードを使用するのに適すると判断した回数SM_NUMを統計する；SM_NUMと総判断回数との比の値がTHより大きい場合、前記送信端と前記受信端の間において、前記空間多重化モードを使ってデータを伝送することに変更し；及び、
前記空間多重化モードを使用する前記受信端に対して、前記空間ダイバーシチモードを使用するのに適すると判断した回数STC_NUMを統計する；STC_NUMと総判断回数との比の値がTHより大きい場合、前記送信端と前記受信端の間において、前記空間ダイバーシチモードを使って、データを伝送することに変更する。
本発明はまたダウンリンクマルチ入力マルチ出力モードアダプティブ切替システムを提供し、それには送信端と少なくとも一つの受信端を含み；その中、受信端ごとに少なくとも二つの受信アンテナがあり、送信端ごとに少なくとも二つに送信アンテナがあり；各受信端は各自受信したデータによって、各自のチャンネル情報を取得することに利用され；前記送信端は、シグナルに対して変調とコーディングを行うチャンネル変調コーディングモジュール、及び、前記チャンネル変調コーディングモジュールから出力するシグナルに対して、符号マッピングを行う符号マッピングモジュールを含む；
その中、前記送信端又は受信端が少なくとも、以下の内容を含み：
モード判断モジュール、それは判断時刻が着く場合に、前記受信端が取得したチャンネル情報によって、前記受信端が使用するのに適するMIMOモードを空間多重化モード又は空間ダイバーシチモードに判断し；及び、判断結果によって、相応するMIMOモードを選んで使用し、且つ切替モジュール及び前記受信端が選んだMIMOモードを知らせることに利用される；前記チャンネル情報が以下いずれの一つ或いはいずれの幾つを含み：SN比、変調コーディング方式とチャンネルマトリックスの条件数；
前記送信端はまた以下の内容を含み：
切替モジュール、それは前記符号マッピングモジュールが出力したデータを前記モード判断モジュールが選んだMIMOモードのデータ送信モジュールに送信に利用される；
空間多重化モードのデータ送信モジュール、それはデータを空間多重化してから送信するに利用される；及び、
空間ダイバーシチモードのデータ送信モジュール、それはデータを空間ダイバーシチしてから送信するのに利用される；
その中、前記受信端は前記モード判断モジュールが選んだMIMOモードを使って、データを受信する。
さらに、前記送信端が基地局であり、前記受信端がターミナル、基地局又は中継局を含む。
さらに、前記モード判断モジュールはチャンネル情報によって前記受信端が使用するのに適するMIMOモードを空間多重化モード又は空間ダイバーシチモードに判断するには、以下の方式を採用し：
Ａ、無線通信システムは受信端が取得したチャンネル情報によって、前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードでの周波数スペクトル効率をそれぞれ計算する；且つ、周波数スペクトル効率が大きいMIMOモードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断する；
Ｂ、すべて又は一部のサブキャリアを統計の対象として、各サブキャリアが対応する受信端のチャンネルマトリックスの条件数にそれぞれによって、前記各サブキャリアが使用するのに適するMIMOモードを確定する；もし統計の対象としてのすべてのサブキャリア中に、あるモードを使用するのに適するサブキャリアの比率が予め設定の比率閾値を超えるなら、前記モードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断する；
Ｃ、すべて又は一部のサブキャリアを統計の対象として、各サブキャリアが対応する受信端のチャンネルマトリックスの条件数にそれぞれによって、前記各サブキャリアが使用するのに適するMIMOモードを確定する；もし統計の対象としてのすべてのサブキャリア中に、前記空間多重化モードを使用するのに適するサブキャリアの比率が予め設定の比率の閾値より小さいなら、前記受信端が使用するのに適するMIMOモードを前記空間ダイバーシチモードに判断する；さもないと、以下二つのステップ中のいずれか一つを行い：
Ｃ１、もし前記空間多重化モードを使用するのに適するサブキャリアの比率がほかの一つの予め設定した比率閾値を超えるなら、前記受信端が使用するのに適するMIMOモードを前記空間多重化モードに判断する；さもないとステップC2を行う；或いは、
Ｃ２、前記受信端が取得したチャンネル情報によって、前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードでの周波数スペクトル効率をそれぞれに計算する；且つ、周波数スペクトル効率が大きいMIMOモードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断する；
Ｄ、前記受信端が目前使っているMIMOモードのSN比CINRを計算する；もしCINRが一番目予め設定の比率閾値より大きいなら、前記空間多重化モードを使用するのに適すると判断する；もしCINRが二番目予め設定の比率閾値より小さいなら、前記空間ダイバーシチモードを使用するのに適すると判断する；もしCINRが一番目予め設定の比率閾値より小さい又は等しく、且つ、二番目予め設定の比率閾値より大きい又は等しいならば、以下二つのステップ中のいずれかのひとつを行い：
Ｄ１、前記受信端が取得したチャンネル情報によって、前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードでの周波数スペクトル効率をそれぞれに計算する；且つ、周波数スペクトル効率が大きいMIMOモードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断する；或いは、
Ｄ２、すべて又は一部のサブキャリアを統計の対象として、各サブキャリアが対応する受信端のチャンネルマトリックスの条件数によって、前記各サブキャリアが使用するのに適するMIMOモードを確定する；もし統計の対象としてのすべてのサブキャリア中に、あるモードを使用するのに適するサブキャリアの比率が予め設定の比率閾値を超える場合、前記モードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断する；
Ｅ、前記受信端が目前使っているMIMOモードのSN比CINRを計算する； CINRによって前記受信端が使用するのに適する変調コーディング方式を確定し、前記変調コーディング方式が対応する値はDIUCである；もしDIUCが一番目予め設定の比率閾値より大きいなら、前記空間多重化モードを使用するのに適すると判断する；もしDIUCが二番目予め設定の比率閾値より小さいなら、前記空間ダイバーシチモードを使用するのに適すると判断する；もしCINRが一番目予め設定の比率閾値より小さい又は等しく、且つ、二番目予め設定の比率閾値より大きい又は等しいならば、以下二つのステップ中のいずれかの一つを行い：
Ｅ１、受信端が取得したチャンネル情報によって、前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードでの周波数スペクトル効率をそれぞれに計算する；且つ、周波数スペクトル効率が大きいMIMOモードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断する；或いは、
Ｅ２、すべて又は一部のサブキャリアを統計の対象として、各サブキャリアが対応する受信端のチャンネルマトリックスの条件数にそれぞれによって、前記各サブキャリアが使用するのに適するMIMOモードを確定する；もし統計の対象としてのすべてのサブキャリア中に、あるモードを使用するのに適するサブキャリアの比率が予め設定の比率閾値を超えるなら、前記モードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断する。
さらに、前記送信端又は受信端はさらに以下の内容を含み：変調コーディング方式調整モジュール、それは前記モード判断モジュールが選んだMIMOモードによって、以下の方式の一つによって、前記チャンネル変調コーディングモジュールが使用する変調コーディング方式を前記受信端が使用するのに適する変調コーディング方式に調整することに利用される：
ａ、二種のMIMOモードのSN比いずれも確定できる場合、又は目前使っているMIMOモードでのSN比のみを確定でき、かつMIMOモードの切替が行わなかった場合、使っているMIMOモードでのSN比を前記コーディング方式のエントリー閾値と比べ、それに前記MIMOモードでの変調コーディング方式を確定する；
ｂ、目前使っているMIMOモードでのSN比のみを確定でき、かつMIMOモードの切替が行った場合、同じ条件における前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードのSN比の差の値をD_CINRに設定し、前記受信端が目前使っているMIMOモードでのSN比V_CINRを前記変調コーディング方式のエントリー閾値と比べ、それに目前使っているMIMOモードでの変調コーディング方式を確定する；前記空間ダイバーシチモードを使用する前記受信端が前記空間多重化モードでのSN比SM_CINR=V_CINR−D_CINRを計算し、SM_CINRを前記変調コーディング方式のエントリー閾値と比べ、それに前記受信端が前記空間多重化モードでの変調コーディング方式を確定する；及び、前記空間多重化モードを使用する前記受信端が前記空間ダイバーシチモードでのSN比STC_CINR=V_CINR＋D_CINRを計算し、STC_CINRを前記変調コーディング方式のエントリー閾値と比べ、それに前記受信端が前記空間ダイバーシチモードでの変調コーディング方式を確定する；及び、
ｃ、目前使っているMIMOモードでのSN比のみを確定でき、かつMIMOモードの切替が行った場合、前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードの変調コーディング方式が対応する値の差をDに設定する；前記受信端が目前使っているMIMOモードのSN比V_CINRを前記変調コーディング方式のエントリー閾値と比べ、かつ目前使っているMIMOモードでの変調コーディング方式を確定し、当該変調コーディング方式が対応する値はV_DIUCである；前記空間ダイバーシチモードを使用する前記受信端の前記空間多重化モードでの変調コーディング方式が対応する値SM_DIUC=V_DIUC-Dを計算する；及び、前記空間多重化モードを使用する前記受信端の前記空間ダイバーシチモードでの変調コーディング方式が対応する値STC_DIUC=V_DIUC＋Dを計算する。
さらに、前記送信端又は受信端はさらにMIMOモード判断を行う判断時刻を設置するに利用される設置モジュールを含み、前記設置モジュールはさらに以下の内容に利用され：
ｉ、切替周期Tを設定し、その単位はフレームである；
その中、前記設置モジュールはMIMOモード判断を行う判断時刻を送信/受信の総フレーム数がTの整数倍の時の時刻に設置する；且つその中、前記モード判断モジュールは判断結果によって、相応するMIMOモードを選んで使用するということは：使用するのに適するMIMOモードを判断してから、前記モード判断モジュールが前記MIMOモードを選んで使用すること；
ｉｉ、切替周期Tを設定し、Tの単位はフレームである；
その中、前記設置モジュールは各切替周期の内にて、m個判断時刻を設置し、mは正整数であり、かつ、m≦T；前記モード判断モジュールは判断結果によって、相応するMIMOモードを選んで使用するというのは： 前記モード判断モジュールが各切替周期が終わるときに、当該切替周期内m回の判断中に、前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードを使用するのに適する回数STC_NUMとSM_NUMを統計する；SM_NUMとmとの比の値が予め設定の閾値THより大きい場合、次の切替周期内にて前記空間多重化モードを選んで使用し、さもないと、次の切替周期内にて、前記空間ダイバーシチモードを選んで使用する；或いは、
ｉｉｉ、判断時刻を設置する；
その中、前記モード判断モジュールは判断結果によって相応するMIMOモードを選んで使用するのは：前記空間ダイバーシチモードを使用する前記受信端に対し、前記空間多重化モードを使用するのに適すると判断された回数SM_NUMを統計する；SM_NUMと総判断回数の比の値が予め設定の閾値THより大きい場合、前記空間多重化モードを選んで使用してデータ受信する；前記空間多重化モードを使用する前記受信端に対して、前記空間ダイバーシチモードを使用するのに適すると判断された回数STC_NUMを統計する；STC_NUMと総判断回数の比の値がTHより大きい場合、前記空間ダイバーシチモードを選んで使用する。
本発明の技術考案を採用して、ダウンリンクマルチアンテナシステムに空間ダイバーシチモードと空間多重化モードのアダプティブモード切替の実現を解決できるとともに、ダイバーシティ利得と空間多重化モードがもたらしたデータ伝送速度利得を有効的に利用でき、システムスループトを大いに向上させる。大量のシミュレ-ションの結果から、本発明の考案を利用して、システムスループトを10％〜20％向上させると示した。
本発明が周波数スペクトル効率によりMIMOモード判断を行うプロセス図 本発明が条件数によりMIMOモード判断を行うプロセス図 本発明がSN比或いはコーディング値変調の値により判断を行うことを示した図 判断結果によってMIMOモードを選ぶ三つの実施例を示した図 判断結果によってMIMOモードを選ぶ三つの実施例を示した図 判断結果によってMIMOモードを選ぶ三つの実施例を示した図 モード判断モジュールと変調コーディング方式調整モジュールが送信端にある場合送信端を示した図 本発明実施例１中にCINRによる判断とDIUC直接調整の部分のプロセス図 本発明実施例２中に空間ダイバーシチモードでの受信端がCINRと周波数スペクトル効率によって判断を行うプロセス図 本発明実施例３中に受信端の第i個サブキャリアが対応するチャンネル係数を示した図 本発明実施例３中に条件数と周波数スペクトル効率によって判断を行うプロセス図 本発明実施例４中に受信端が切替周期内にて周波数スペクトル効率による判断を行うことによって、使うのに適するMIMOモードを統計する方法のプロセス図
以下、図面と実施例を参照して、本発明の技術考案について、さらに詳しく説明する。
本発明は以下の要素に基づいて提出する。
データ伝送速度を最大化させるために、空間ダイバーシチと空間多重化を組合せて使用することと考慮する。すなわち、システムはチャンネル情報を使ってMIMOモードの切替規則を確定し、それにマルチアンテナの違うモードの間のアダプティブ切替を実現し、リンクの信頼性とシステムスループットを向上させる。コアアイデアは、チャンネル情報を利用してMIMOモードを選び、それに選んだMIMOモードが使うのに適する変調コーディング方式を調整し、判断モジュールが選んだMIMOモードによってデータを伝送する。
本発明のダウンリンクMIMOモードの間にアダプティブ切替の実現の方法は、送信端と受信端を含む無線通信システムに利用される。当該方法は、以下の内容を含み：
判断時刻が着いたとき、前記無線通信システムはチャンネル情報によって、前記受信端が使うのに適するMIMOモードを空間多重化モードまたは空間ダイバーシチモードに判断する；前記送信端と前記受信端の間に、判断結果によって、相応するMIMOモードを使ってデータを伝送する；
前記チャンネル情報は以下いずれのひとつ或いはいくつを含み：SN比、変調コーディング方式とチャンネルマトリックスの条件数。
前記判断時刻が実際状況によって予め配置され、例えば、毎回データ受信/送信の際に判断してもよく、数回を間隔してデータ送信/受信の際に判断してもよく、或いはいくつかのフレームごとに一度判断する。
それぞれの受信端に対して、適したMIMOモードが違うかもしれない。採用した判断方式が通常同じであるが、ある状況のもとで、例えば受信端がモード判断を行うときに、それぞれの受信端がそれぞれの判断方式を採用する可能性もある。
前記SN比は一種の総称であり、英語表記がSignal to Noise Ratioであり、SNRと略称するシグナルノイズ比でよく；英語表記がSignal to Interference and Noise Ratioであり、SINRと略称する信号対干渉雑音比でもよく；英語表記がCarrier to Interference plus Noise Rationであり、CINRと略称する搬送波レベル対干渉雑音比でもよい。下文には、CINRでSNR、SINRなどを含む各種類のSN比を一括表示する。
前記変調コーディング方式が対応する値は下文にコーディング変調値と略称し、便利に説明するために、下文に802.16標準のDIUC(Downlink Interval Usage Code、ダウンリンク間隔通用コード)でも当該値を表示する場合もある。
その中、前記無線通信システムがチャンネル情報によりどのMIMOモードを使うのに適するかを判断するキーは、MIMOモードの規則または算法を判断することである；MIMOモード判断の実現は二種類の方式があり：一種類は送信端で実現し、受信端がチャンネル情報を送信端にフィードバックする必要があり、送信端は受信端がフィードバックしたチャンネル情報により当該受信端が使うのに適するMIMOモードを判断し、それに判断結果により使うMIMOモードを選んでから、受信端へ選んだMIMOモードを知らせる。もう一種類は受信端で実現し、受信端が取得したチャンネル情報により当該受信端が使うのに適するMIMOモードを判断し、それに判断結果により使うMIMOモードを選んでから、送信端へ選んだMIMOモードを知らせる。もちろん、判断してから判断結果を直接相手に知らせてから、送信端と受信端が同じ規則にしたがって、同じ判断結果により使うのに適するMIMOモードを選択する。
その中、送信端は基地局などを含むがこれに限定されなく、受信端は携帯、ノートパソコン、データカード、PDAなどの端末設備、基地局或いは中継局などを含むがこれに限定されない。
チャンネル情報の違いに基づき、チャンネル情報によりどのMIMOモードを使うのが適するかを判断する具体的実現方法は、少なくとも以下の種類を含み：
(A1)周波数スペクトル効率によって判断する。空間ダイバーシチモードと空間多重化モードでの周波数スペクトル効率を比べ、周波数スペクトル効率の大きいMIMOモードを当該受信端が使うのに適するMIMOモードと判断する。
具体的の実現過程は以下のように：
各受信端の各受信アンテナが空間ダイバーシチモードでのSN比をSTC_CINRと計算し、各受信アンテナが空間多重化モードのSN比をSM_CINRと計算する。だから各受信端が二種類のMIMOモードでのSN比を確定した。STC_CINRとSM_CINRによって、当該MIMOモードに適する変調コーディング方式を確定でき、それに受信端が空間ダイバーシチモードと空間多重化モードでの変調コーディング方式が対応する値をそれぞれSTC_DIUCとSM_DIUCと表記する。STC_DIUCとSM_DIUCを利用して変調コーディング階数、コーディング速度とコーディングの繰り返し回数などの情報を確定でき、対応するMIMOモードでの各受信アンテナの周波数スペクトル効率を求める。ここで、周波数スペクトル効率＝変調コーディング階数×コーディング速度/コーディングの繰り返し回数。各受信アンテナの周波数スペクトル効率を合併すれば、当該受信端の周波数スペクトル効率を取得される。もちろん、実際の応用において、ほかの方法で周波数スペクトル効率を計算してもよい。
当該受信端が空間ダイバーシチモードと空間多重化モードでの総周波数スペクトル効率をそれぞれSTC_EffectとSM_Effectと表記する。もしSM_Effect≧STC_Effectの場合、当該受信端が空間多重化モードを使うのに適すると判断し、でなければ、当該受信端が空間ダイバーシチモードを使うのに適すると判断する；即ち、SM_EffectとSTC_Effectが等しいならば、当該受信端が空間多重化モード又は空間ダイバーシチモードを使うのに適すると判断でき、さらにほかのチャンネル情報によって判断できる。その過程は図１のように示し、図１に、STCは空間ダイバーシチモードであり、SMは空間多重化モードである。
(A2)条件数によって判断する。すべて又は一部のサブキャリアを統計の対象として、各サブキャリアが対応する受信端のチャンネルマトリックスの条件数にそれぞれによって、各サブキャリアが使うのに適するMIMOモードを確定する；統計の対象としてのすべてのサブキャリア中に、あるモードを使うのに適するサブキャリアの比率が予め設定の比率の閾値を超えるなら、当該モードを当該受信端が使うのに適するものと判断する。
具体的な実現過程は以下のように：
まず、各サブキャリアが対応するチャンネルマトリックスの条件数を計算する；それに条件数を設定したサブキャリアの閾値と比較し、当該サブキャリアが使うのに適するのは空間ダイバーシチモードか又は空間多重化モードかを確定する。当該受信端のすべて又は一部のサブキャリアを統計して、もしあるモードを使うのに適するサブキャリアの数が統計の対象としてのすべてのサブキャリア総数における比率が設定した比率閾値を超えるなら、サブキャリアが当該モードを使うのに適すると判断し、さもないと、もうひとつのモードを使うのに適すると判断する。さらに別の方式を使って判断できる。実際の応用では、このように判断してもよい：もしあるモードを使うのに適するサブキャリアの数が統計の対象としてのサブキャリア総数における比率が設定した比率閾値より小さい或いは等しいならば、他の一つのモードを使うのに適すると判断し、さもないと、サブキャリアが当該モードを使うのに適すると判断する。或いは、空間ダイバーシチモードを使うのに適するサブキャリア数と空間多重化モードを使うのに適するサブキャリア数の比の値を計算し、当該比の値と予め設定した比率閾値を比較することによって受信端が使うのに適するMIMOモードを判断する；これらの実現方式の思想は前記述べた方法とは一致であり、ただ実現の細かい部分に変化があり、前文から類推することができる。二種類異なるモードを使うのに適するサブキャリア数を直接比較しても良く、あるモードを使うのに適するサブキャリアの数が多ければそのモードを使うのに適すると判断し、数が同じであれば、いずれのモードを使うのに適すると判断し、こんな状況は比率判断を採用してもよく、即ち、比率閾値は50％(比の値を採用して判断するなら、閾値は1である)である。
例えば、空間多重化モードを使うのに適するサブキャリア数を統計する場合、もし当該サブキャリア数が統計の対象としてのサブキャリア総数においての比率が設定の比率閾値より等しい或いは大きいならば、サブキャリアが空間多重化モードを使うのに適すると判断する。もちろん、空間ダイバーシチモードを使うのに適するサブキャリア数を統計してもよく、具体的なやり方は類推することができる。
上記実施例の具体的な実現ステップは図２のように、以下の内容を含み：
受信端すべて或いは一部のサブキャリアの位置を確定する；
各受信端において、それに対応するチャンネル係数をh11、h21、...、hn1、h12、h22、...、hn2、...、h1m、...、hnmと測量し、その中、mは前記送信端のアンテナ数であり、nは受信端の受信アンテナ数であり、前記受信端が対応するチャンネル係数からなるチャンネルマトリックスを以下にように確定し：


、H=HH H、Hの特異値又は固有値の最大値λmaxと最小値λminを確定し、λmaxとλminを利用して、一つのチャンネルマトリックスの条件数値を確定し、条件数によって、当該サブキャリアが使うのに適するMIMOモードを判断する。
予め二種類の閾値、サブキャリアの閾値Kcと比率閾値Trを設定し、計算を通じて、取得したサブキャリアi対応するチャンネルマトリックスHiの条件数はKiであることを仮定する。
Kiと閾値Kcを比べ、サブキャリアiが使うのに適するのは空間多重化モードか又は空間ダイバーシチモードかを判断する；空間多重化モードを使うのに適するなら、MIMO_SM＋1となり、さもないとMIMO_STC＋1となる。
条件数の定義が違う場合、Ki＜Kcのとき、空間多重化モードを使うのに適すると判断するかもしれないし、また、K'i>Kcのとき、空間多重化モードを使うのに適すると判断するかもしれない。例えば、受信送信アンテナは両方とも二つあると仮定する場合、Hの特異値或いは固有値を
と定義する場合、Ki＜Kcのとき、当該サブキャリアが空間多重化モードを使うのに適すると判断し、さもないと、当該サブキャリアが空間ダイバーシチモードを使うのに適すると判断する。条件数を
の場合、Ki>Kcなら、当該サブキャリアが空間多重化モードを使うのに適すると認め、さもないと、当該サブキャリアが空間ダイバーシチモードを使うのに適すると判断する。Ki＝Kcの場合、空間ダイバーシチモード使うのに適すると判断してもよく、又は空間多重化モードを使うのに適すると判断してもよい。
統計対象としてのサブキャリアが全部判断された場合、空間多重化モードを使うのに適するサブキャリアが統計対象としてのサブキャリア数中に占める比率Prを統計し、即ち、MIMO_SMでMIMO_SMとMIMO_STCとの和を割り、商Prを得る；Pr≧Trなら、当該受信端が空間多重化モードを使うのに適し、さもないと、空間ダイバーシチモードを使うのに適する；この過程は図２のように示す。
(A3)条件数と周波数スペクトル効率により判断する。この方式はまたさらにいくつかの状況を含む。各状況の前のステップは条件数により判断する時のステップと同じで、まず空間多重化モードを使うのに適するサブキャリアが統計対象としてのすべてのサブキャリアに占める比率Prを統計する。
(A3.1)Pr<Trなら、受信端が空間ダイバーシチモードを使うのに適すると判断し、さもないと、さらに周波数スペクトル効率で判断をおこなうことで使うのに適するMIMOモードを決定する。Pr=Trの時、さらに判断でき、空間ダイバーシチモードを使うのに適すると判断してもよい。
(A3.2)Pr>Trなら、受信端が空間多重化モードを使うのに適すると確定し、さもないと、さらに周波数スペクトル効率によって判断することで、使うのに適するMIMOモードを決定する。Pr=Trの時、さらに判断でき、空間多重化モードを使うのに適すると判断してもよい。
(A3.3)比率因子区間を[Tr1,Tr2]と設定し、その中、0≦Tr1≦Tr2≦1。
Pr<Tr1なら、受信端が空間ダイバーシチモードを使うのに適すると判断し；Pr＞Tr2なら、受信端が空間多重化モードを使うのに適すると判断し；Tr1<Pr<Tr2なら、周波数スペクトル効率(実際の応用ではほかのチャンネル情報により判断を行うことを排除するものではない)によって使うのに適するMIMOモードを判断する。Pr=Tr1、Pr=Tr2の時さらに判断でき、空間ダイバーシチモード/空間多重化モードを使うのに適すると直接判断してもよい。
ここで、周波数スペクトル効率により判断を行うというは(A1)に記載の方法である。
実際の応用では、空間ダイバーシチモードを使うのに適するサブキャリア数がすべてのサブキャリア数中に占める比率を統計してもよく、当該比率と予め設定した閾値とを比べることによって、受信端が使うのに適するMIMOモードを判断する；或いは、空間ダイバーシチモードを使うのに適するサブキャリア数と空間多重化モードを使うのに適するサブキャリア数の比の値を計算し、当該比の値と予め設定した閾値とを比較することで、受信端が使うのに適するMIMOモードを確定する；これらの実現方式の精神は前文に記載の方法と同じ、ただ実現の細部のみが変化され、前文によって、類推できる。
(A4)SN比によって判断する。
一組のSN比閾値区間[CINR1,CINR2]を設定し、その中、CINR1≦CINR2。
もしもある時刻に、ある受信端が目前使っているMIMOモードのSN比をCINRと計算する。
もしCINR<CINR1、空間ダイバーシチモードを使うのに適すると判断する；
もしCINR>CINR2、空間多重化モードをつかうのに適すると判断する；
CINR1≦CINR≦CINR2の場合、目前のMIMOモードを使うのに適すると判断し、即ちMIMOモードの不変を保持する。
このとき、目前空間ダイバーシチモードを使う受信端にとって、閾値CINR2のみを使うと相当し、CINR>CINR2の場合、空間多重化モードを使うと等価であり；さもないと、空間ダイバーシチモードを使う。目前空間多重化モードを使う受信端にとって、閾値CINR1のみを使うと相当し、CINR>CINR1の場合、空間多重化モードを使うと等価であり；さもないと、空間ダイバーシチモードを使う。
二組のSN比の閾値区間を設定してもよく、目前空間ダイバーシチモードを使っている受信端に対して、閾値区間を[STC_THCINR1、STC_THCINR2]と設定する；目前空間ダイバーシチモードを使っている受信端に対して、閾値区間を[SM_THCINR1、SM_THCINR2]と設定する。ここで、STC_THCINR1≦STC_THCINR2、SM_THCINR1≦SM_THCINR2、SM_THCINR1≦STC_THCINR2。
二組の閾値区間[STC_THCINR1、STC_THCINR2]と[SM_THCINR1、SM_THCINR2]を使う状況に対して、操作方法は一組の区間を使うのと同じ、ただ、目前空間ダイバーシチモードを使う受信端にとって、CINR1をSTC_THCINR1で取替え、CINR2をSTC_THCINR2で取替える；目前空間多重化モードを使う受信端にとって、CINR1をSM_THCINR1で取替え、CINR2をSM_THCINR2で取替える。この過程は図３のように示し、ここで、閾値1は前文に記載のCINR1/STC_THCINR1/SM_THCINR1を表し、閾値2は前文に記載のCINR2/STC_THCINR2/SM_THCINR2を表す。
(A5)SN比と周波数スペクトル効率により判断する。CINR1≦CINR≦CINR2の場合(もし二組のSN比閾値区間を設定すれば、目前空間多重化モードを使っている受信端に対して、SM_THCINR1≦CINR≦SM_THCINR2、或いは、目前空間ダイバーシチモードを使っている受信端に対して、STC_THCINR1≦CINR≦STC_THCINR2)、さらに(A1)の記載にしたがって、周波数スペクトル効率によってそれがつかうのに適するMIMOモードを判断する。
(A6)SN比と条件数によって判断する。CINR1≦CINR≦CINR2の場合(もし二組のSN比閾値区間を設定する場合、目前空間多重化モードを使っている受信端に対して、SM_THCINR1≦CINR≦SM_THCINR2；或いは、目前空間ダイバーシチモードを使っている受信端に対して、STC_THCINR1≦CINR≦STC_THCINR2)、さらに(A2)の記載にしたがって、条件数によってそれが使うのに適するMIMOモードを判断する。
(A7)変調コーディング値によって判断する。一組の変調コーディング値区間[DIUC1,DIUC2]を設定し、その中、DIUC1≦DIUC2。
もしもある時刻に、ある受信端が目前使っているMIMOモードのSN比をCINRと計算する。CINRを変調コーディング方式のエントリー閾値と比べ、当該受信端が使うのに適する変調コーディング方式を取得し、当該変調コーディング方式が対応する値をDIUCで表記する。
DIUC<DIUC1なら、空間ダイバーシチモードを使う；DIUC>DIUC2なら、空間多重化モードを使う。
DIUC1≦DIUC≦DIUC2の場合、目前のMIMOモードが使うに適すると判断し、即ち、MIMOモードの不変を保持する。
このとき、目前空間ダイバーシチモードを使っている受信端にとって、閾値DIUC2のみを使うと相当し、DIUC>DIUC2の場合、空間多重化モードを選択と等価であり；さもないと、空間ダイバーシチモードを使う。目前空間多重化モードを使っている受信端にとって、閾値DIUC1のみを使うと相当し、DIUC>DIUC1の場合、空間多重化モードを選択と等価であり；さもないと、空間ダイバーシチモードを使う。
二組の変調コーディング値の閾値区間を設定してもよく、目前空間ダイバーシチモードを使っている受信端に対して、閾値区間を[STC_THDIUC1、STC_THDIUC2]と設定する；目前空間多重化モードを 使っている受信端に対して、閾値区間を[SM_THDIUC1、SM_THDIUC2]と設定する。ここで、STC_THDIUC1≦STC_THDIUC2、SM_THDIUC1≦SM_THDIUC2、SM_THDIUC1≦STC_THDIUC2。
二組の閾値区間[STC_THDIUC1、STC_THDIUC2]と[SM_THDIUC1、SM_THDIUC2]を使う状況に対して、操作方法は一組の区間を使うと同じ、ただ、目前空間ダイバーシチモードを使う受信端にとって、DIUC1をSTC_THDIUC1で取替え、DIUC2をSTC_THDIUC2で取替える。目前空間多重化モードを使う受信端にとって、DIUC1をSM_THDIUC1で取替え、DIUC2をSM_THDIUC2で取替える。この過程は図3のように示し、ここで、閾値1は前文に記載のDIUC1/STC_THDIUC1/SM_THDIUC1を表し、閾値2は前文に記載のDIUC2/STC_THDIUC2/SM_THDIUC2を表す。
(A8)変調コーディング値と周波数スペクトル効率によって判断する。DIUC1≦DIUC≦DIUC2の場合(二組のSN比閾値区間を設定すれば、目前空間多重化モードを使っている受信端に対して、SM_THDIUC 1≦CINR≦SM_THDIUC2；或いは、目前空間ダイバーシチモードを使っている受信端に対して、STC_THDIUC1≦CINR≦STC_THDIUCR2)、さらに(A1)の記載にしたがって、周波数スペクトル効率によってそれが使うのに適するMIMOモードを判断する。
(A9)変調コーディング値と条件数によって判断する。DIUC1≦DIUC≦DIUC2の場合(二組のSN比閾値区間を設定すれば、目前空間多重化モードを使っている受信端に対して、SM_THDIUC1≦CINR≦SM_THDIUC2；或いは、目前空間ダイバーシチモードを使っている受信端に対して、STC_THDIUC1≦CINR≦STC_THDIUC2)、さらに(A2)の記載にしたがって、条件数によってそれが使うのに適するMIMOモードを判断する。
前記方法はさらに、以下の内容を含み：
SN比によって使っているMIMOモードの変調コーディング方式を確定し、送信端は確定した変調コーディング方式によってコーディングし、受信端は確定した変調コーディング方式によってデコードする。
変調コーディング方式は送信端に確定されてから受信端にしらせてもよいが、受信端に確定されてから送信端に知らせてもよい。
その中、変調コーディング方式の調整を実現する方法は少なくとも以下の種類を含み：
(B1)直接SN比で調整する。二種類のMIMOモードのSN比ともに確定できるなら(計算又はフィードバックで得る)、或いは、目前使っているMIMOモードでのSN比のみを確定(計算又はフィードバックで得る)でき、かつMIMOモード切替が行わない場合、使っているMIMOモードでのSN比を変調コーディング方式のエントリー閾値と比べ、それに当該MIMOモードでの変調コーディング方式を確定する。例えば、受信端にて、計算を通じて、二種類のMIMOモードでのSN比を得られ、このSN比によって、それに相応するMIMOモードでの変調コーディング方式を確定できる。空間ダイバーシチモードを使うなら、空間ダイバーシチモードでの変調コーディング方式が対応する値を送信端にフィードバックし；空間多重化モードを使うなら、空間多重化モードでの変調コーディング方式が対応する値を送信端にフィードバックして、送信端がフィードバックして取得した変調コーディング方式によってコーディングする。
(B2)目前MIMOモードでのSN比がV_CINRであることのみと確定できるなら(計算又はフィードバックで得る)、MIMOモード切替のある時の状況に対し、以下のように操作する：
同じ条件のもとでの空間ダイバーシチモードと空間多重化モードのSN比の差の値をD_CINRに設定し、もし受信端が目前使っているMIMOモードのSN比がV_CINRであれば、V_CINRテーブルによって取得した変調コーディング方式が対応する値はV_DIUCであれば、もう一種のMIMOモードでの変調コーディング方式を取得する方法は二つある：
(B21)予測するSN比で変調コーディング方式を取得する。空間ダイバーシチモードを使う受信端にたいし、それが空間多重化モードでのSN比がSM_CINR=V_CINR−D_CINRであることを大体予測し、SM_CINRを変調コーディング方式のエントリー閾値と比べ、、当該受信端が空間多重化モードでの変調コーディング方式として一つの変調コーディング方式を確定できる。
空間多重化モードを使う受信端に対し、それが空間ダイバーシチモードでのSN比がSTC_CINR=V_CINR＋D_CINRであることを大体予測でき、STC_CINRを変調コーディング方式のエントリー閾値と比べ、を当該受信端が空間ダイバーシチモードでの変調コーディング方式としてひとつの変調コーディング方式得られる。
(B22)目前モードの変調コーディング値を通じて直接予測する；
空間ダイバーシチモードと空間多重化モードの変調コーディング方式が対応する差をDに設定して、Dは0より大きい正整数である。
もし受信端が空間ダイバーシチモードを使う場合、空間多重化モードでの変調コーディング方式が対応する値がSM_DIUC=V_DIUC-Dであることを直接予測する。
もし受信端が空間多重化モードを使う場合、空間ダイバーシチモードでの変調コーディング方式が対応する値がSTC_DIUC=V_DIUC＋Dであることを直接予測する。
(B2)の状況に対して、空間多重化モードと空間ダイバーシチモードでのSN比の差(或いは変調コーディング方式が対応する値の差)を設定してもよく、このときの実現方法は前文に記載の方法から類推で得られるので、ここで省略する。
その中、判断結果によって、相応するMIMOモードを使って、データを伝送することは、具体的に三つの実現方式がある：
(C1)第一種の実現方式は図４(ａ)のように、一つの固定の切替周期Tを設定する。ここで、Tは>0の正整数であり、単位はフレームで、判断時刻は送信/受信の総フレーム数がTの正整数倍時の時刻に予め設置され；どのMIMOモードを使うのを判断してから、送信端と当該受信端の間に次の切替周期内に当該モードを選んで、データを伝送することにする。例えば、nT目のフレームの時、(C1)に記載のMIMOモードで当該受信端が使うのに適する空間ダイバーシチモードを判断するなら、当該受信端がnT+1フレーム、nT+2フレーム、...(n+1)Tフレームにも空間ダイバーシチモードでデータを受信する。(n+1)Tフレームの時、システムが別の一回のMIMOモード判断を行う。ここで、nは正整数である。
(C2)第二種の実現方式は図４(ｂ)のように、一つの固定の切替周期Tと一つの閾値THを設定する。ここで、Tは>0の正整数で、単位はフレームである。各切替周期内に、m個の判断時刻を設置し、すなわち、m回のモード判断を行うが、MIMOモードの切替を行わなく、切替周期が終了する場合のみにMIMOモードを切替る；ここでmは正整数で、かつm≦Tである。各切替周期が終了するときに、当該切替周期内m回の判断中に、空間ダイバーシチモードと空間多重化モードを使うのに適する回数STC_NUMとSM_NUMを統計する；SM_NUMとmの比の値が設定の閾値THより大きい場合、送信端と当該受信端の間に次の切替周期内に空間多重化モードを選んで、データを伝送し、さもないと、送信端と受信端の間に次の切替周期内に空間ダイバーシチモードを選んで（前記比の値がTHと同じ場合、依然目前のモードを使い、又は空間多重化モードを使うことを規定してもよい）、データを伝送する。例えば、第Nt目フレームの時、もし次の切替周期にて空間ダイバーシチモードを使う事を確定すれば、当該受信端がnT+1フレーム、nT+2フレーム、...(n+1)Tフレームでも空間ダイバーシチモードを使い、それにm回のモード判断を行い、それが空間多重化モードを使うのに適する回数SM_NUMを統計する。もしSM_NUMとmの比の値が予め設定の閾値THより大きいなら、当該受信端は次の周期のTフレームにて空間多重化モードを使い、即ち、(n+1)T+1フレーム、(n+1)T+2フレーム、...、(n+2)Tフレームにも空間多重化モードを使い、さもないと、空間ダイバーシチモードを使い、それに(n+1)T+1フレーム、(n+1)T+2フレーム、...、(n+2)Tフレームにて次の周期のm回のモード判断と統計を行う。実際の応用では、STC_SUMとmとの比の値、或いはSM_NUMとSTC_SUMとの比の値を一つの閾値と比べることによって、次の切替周期にて使うMIMOモードを判断してもよい。具体的な過程は類推で得られる。また、直接SM_NUMとSTC_SUMを比べ、SM_NUMが大きいなら、空間多重化モードを採用し、さもないと、空間ダイバーシチモードを採用する。両方が同じであれば、いずれのモード或いは目前のモードを採用してもよい；こんな状況ではSM_NUM(或いはSTC_SUM)とmの比の値で判断してもよく、即ちTHが0.5で、もしSM_NUMとSTC_SUMの比の値を使って判断すれば、閾値は1である。
一つの切替周期を設定することは、頻繁に切替ることで齎すシステムのオーバーヘッド問題を避けることができる。
(C3)第三種の実現方式は図４(ｃ)のように、固定の切替周期を設定しなく、一つの閾値THを設定し、方法は以下のように：
(a)目前空間ダイバーシチモードを使っている受信端に対して、ずっとモード判断を行い、例えば、毎回判断時刻到着の時に判断するが、MIMOモードの切替を行わなく、フレーム数又は時間の形式での判断時刻を予め設置することができる。空間多重化モードの使用が適すると判断される回数SM_NUMを統計する；SM_NUMと総判断回数の比の値が≦THの場合、送信端と受信端の間にて空間多重化モードを選ぶことに変えてデータを伝送し、(b)を実行する。
(b)目前空間多重化モードを使っている受信端に対して、ずっとモード判断を行い、例えば、毎回判断時刻到着の時に判断するが、MIMOモードの切替を行わなく、フレーム数又は時間の形式での判断時刻を予め設置するすることができる。空間ダイバーシチモードの使用が適すると判断される回数STC_NUMを統計する。STC_NUMと総判断回数の比の値が≦THの場合、送信端と受信端の間にて空間ダイバーシチモードを選ぶことに変えてデータを伝送し、(a)を実行する。
本発明はまたダウンリンクマルチ入力マルチ出力モードアダプティブ切替のシステムを提供し、それには送信端と少なくとも一つの受信端とを含み；その中、送信端は基地局などでよく、受信端は携帯、ノートパソコン、データカード、PDAなどの端末でよく、基地局或いは中継局でもよい；受信端ごとに少なくとも二つの受信アンテナがあり、送信端ごとに少なくとも二つの送信アンテナがある；各受信端が各自受信したデータによって各自のチャンネル情報を取得するのに利用される；
各送信端は少なくとも以下の内容を含み：
チャンネル変調コーディングモジュール、それはシグナルを変調とコーディングするのに利用される；
シグナルマッピングモジュール、それはチャンネル変調コーディングモジュールが出力するシグナルに対してコーディングマッピングするのに利用される；
切替モジュール、符号マッピングモジュールが出力するデータをモード判断モジュールが選んだMIMOモードでのデータ送信モジュールに送信するのに利用される；
空間多重化モードのデータ送信モジュール、それはデータを空間多重化にしてから送信するに利用される；
空間ダイバーシチモードのデータ送信モジュール、それはデータを空間ダイバーシチにしてから送信するのに利用される；
その中、前記送信端又は受信端は少なくとも、以下の内容を含み：
モード判断モジュール、判断時刻が到着するとき、受信端が取得したチャンネル情報によって、当該受信端が使うのに適するMIMOモードを空間多重化モード又は空間ダイバーシチモードと判断し、及び、判断結果によって相応するMIMOモードを選んで使い、それに切替モジュール及び受信端へ選んだMIMOモードを知らせる；前記チャンネル情報は以下項目のいずれの一つ又はいくつを含み：SN比、変調コーディング方式とチャンネルマトリックスの条件数。モード判断モジュールが送信端に属する場合、受信端はチャンネル情報をモード判断モジュールにフィードバックする。受信端はモード判断モジュールが選んだMIMOモードを使って、データを受信する。
SN比と変調コーディング方式などの細部は上記方法に記載の内容と同じく、ここで省略する。
モード判断モジュールが判断を行う具体の実現方式の細部は方法(A1)〜(A9)に記載の内容と同じく、ここで省略する。モード判断モジュールはタイマー又はカウンターを通じて予め設置した判断時刻到着、或いは切替周期終了を判断できるがこれに限定されなく、サブキャリアに対してカウント、STC_NUM/SM_NUMを統計、又はほかのカウントを行う必要がある場合、カウンターで実現できるがこれに限定されなく、各閾値などがストレージに保存してもよいがこれにも限定されない。
前記システムはまた以下の内容を含み：変調コーディング方式調整モジュール、それはモード判断モジュールが選んだMIMOモードでチャンネル変調マッピングモジュールが使う変調コーディング方式を受信端が使うのに適する変調コーディング方式に調整するに利用される。変調コーディング方式調整モジュールが具体的に調整を実現する方式の細部は上記方法の(B1)、(B2)に記載の内容と同じく、ここで省略する。
モード判断モジュールと変調コーディング方式調整モジュールを含む送信端は図５のように示す。
前記システムはまた：設置モジュール、それはMIMOモード判断を行う時刻を設置し、それに切替周期を設置するに利用される。
モード判断モジュールがいつ判断をするか、及び切替モジュールがいつモード判断モジュールの判断結果によって、マッピングしたあとのデータストリームを相応するMIMOモードのデータ送信モジュールに送信するかは、具体的に、三つの実現方式があり、方法(C1)〜(C3)に記載の内容と同じく、ここでは省略する。
上記のように、本発明のアダプティブ切替実現方法によって、空間ダイバーシチモードと空間多重化モードを結合して使用することで、システムの空間ダイバーシチモードと空間多重化モードの間にてアダプティブの切替を実現できる；本発明の考案はデータ伝送速度を高め、限定的な帯域幅を最大限に利用でき、システムスループットを向上させる。
次に、四つの応用実施例を使って、本発明をさらに詳しく説明する。
（実施例１）
仮で、ある時刻にn個受信端があって、User1、User2...Usernと表記する。その中、ある受信端がUserXで、受信したパイロットなどの情報によって、それの目前モードでのフィードバックSN比をCINRと計算し、それに、あるIE(例えば快速フォードバックチャンネルなど）を通じて、CINRを送信端にフォードバックする。送信端は受信したCINRを変調コーディング方式のエントリー閾値と比べ、変調コーディング方式を選び、それに一つの変調コーディング方式が対応する値をV_DIUCと確定する。切替周期到着するとき、送信端はこのフィードバックしたCINRによって、MIMOモード判断と切替後の変調コーディング方式の調整を行う。
受信端がフィードバックしたCINRはただ目前MIMOモードでのSN比であり、ここでは別の一種のMIMOモードでのSN比をわからない。(A4)中での純粋SN比判断方法で処理できる。空間ダイバーシチモードと空間多重化モードでの閾値をそれぞれSTC_TH2とSM_TH1と設定した場合、
1)受信端の目前モードが空間ダイバーシチモードである場合、送信端はCINRと閾値STC_TH2とを比べ、CINR>STC_TH2なら、当該受信端が空間多重化モードを使うのに適すると判断し、それに直接予測の方法でそれの変調コーディング方式が対応する値をDIUC=V_DIUC−Dと設定し、その中、Dは予めて設定した正整数であるが、それの空間多重化モードでのSN比を先に予測して、それから予測したSN比で変調コーディング方式が対応する値を取得してもよい；さもないと、当該受信端が空間ダイバーシチモードを使い続くと判断し、それに変調コーディング方式の不変を保持する。
2)受信端の目前モードが空間多重化モードである場合、送信端はCINRと閾値SM_TH1とを比べ、CINR<SM_TH1なら、当該受信端が空間ダイバーシチモードを使うのに適すると判断し、それに直接予測の方法で空間ダイバーシチモードでの変調コーディング方式が対応する値をDIUC=V_DIUC+Dと確定するが、それが空間ダイバーシチモードでのSN比を先に予測して、それからこの予測したSN比で変調コーディング方式が対応する値を取得してもよい；さもないと、当該受信端が空間多重化モードを使い続くと判断し、それに変調コーディング方式の不変を保持する。
ここで、Dは正整数である。ほかの受信端の操作プロセスと受信端UserXの操作と同じである。その中、MIMOモード判断とDIUCを直接調整のプロセスは図６のように示す。
送信端は1)或いは2)によって判断したMIMOモードを受信端に知らせる。送信端は新しく選んだMIMOモードでデータを送信し、受信端は新いMIMOモードでデータを受信する。
（実施例２）
仮で、n個受信端User1、User2...Usernがあって、受信端ごとに二つの受信アンテナがあり、同じく送信端ごとも二つだけの送信アンテナがある。ここで、受信端はMIMOモードの判断を行い、それに判断した使うのに適するMIMOモードを送信端にフィードバックし、送信端はフィードバックしたMIMOモードによって、データ送信のモードを調整する。送信端は(A5)に記載のSN比と周波数スペクトル効率を通じて、MIMOモードを選ぶ。具体的に以下のようにする：
ここで、一つのSN比区間閾値だけを使う。SN比閾値の区間の値を[CINR1,CINR2]と設定しする。受信端UserXにとって、それは受信したパイロットなどの情報によって、それの目前モードでのフィードバックSN比をCINRと計算する。目前MIMOモードは空間ダイバーシチモード又は空間多重化モードにも係わらず、すべての受信端に対して、それの空間ダイバーシチモード(或いは空間多重化モード)でのSN比CINRだけを計算してもよい。
CINR＜CINR1の場合、UserXが空間ダイバーシチモードを使うのに適する。CINR>CINR2の場合、UserXが空間多重化モードを使うのに適する。CINR1 ≦CINR ≦CINR2の場合、さらに、周波数スペクトル効率でそれが使うのに適するMIMOモードを判断する。
周波数スペクトル効率で判断する具体的な過程は以下のようにする：UserXが空間ダイバーシチモードと空間多重化モードでの各受信アンテナのSN比を計算、又はパイロットで予測し、それにSTC_CINR1、STC_CINR2、SM_CINR1、SM_CINR2とそれぞれに表記する。この四つのSN比の値を利用して、それぞれの相応する変調コーディング階数ー、コーディング速度、コーディング繰替え回数などの情報を確定でき、それから対応する周波数スペクトル効率を確定し、周波数スペクトル効率＝変調コーディング階数ー×コーディング速度/コーディング繰替え回数。STC_CINR1が対応する変調コーディング階数ー、コーディング速度、コーディング繰替え回数を、それぞれSTC_M1、STC_R1、STC_P1と表記する；STC_CINR2対応する関係値はSTC_M2、STC_R2、STC_P2である；SM_CINR1対応する関係値はSM_M1、SM_R1、SM_P1である；SM_CINR2対応する関係値はSM_M2、SM_R2、SM_P2である。四つのSN比が対応する周波数スペクトル効率をそれぞれSTC_Effect1、STC_Effect2、SM_Effect1、SM_Effect2と表記する。だから、STC_Effecti＝STC_Mi×STC_Ri/STC_Pi；SM_Effecti＝SM_Mi×SM_Ri/SM_Pi；ここで、i=1，2。空間ダイバーシチモードでの二つのアンテナが送信したデータは同じであるので、空間ダイバーシチモードと空間多重化モードでの総周波数スペクトル効率はそれぞれSTC_Effect＝0.5×(STC_Effect1＋STC_Effect2)とSM_Effect＝SM_Effect1＋SM_Effect2である。STC_Effect>SM_Effectなら、UserXは空間ダイバーシチモードを使い、さもないと、空間多重化モードを使う。
UserXが空間ダイバーシチモードでの受信端である場合、それがCINR＋周波数スペクトル効率で判断するプロセスは図７を参照する。ほかの受信端の処理は受信端UserXの処理と同じである。
受信端での判断であるので、二種類のMIMOモードでのSN比はともに計算して得られるので、相応するMIMOモードでのSN比のみを使って、テーブルを通じて当該MIMOモードでの変調コーディング方式を取得できる。受信端は選んだMIMOモードと当該MIMOモードでの変調コーディング方式を送信端にフィードバックし、それに選んだMIMOモードでデータを受信する。送信端も受信端がフィードバックしたMIMOモードでデータを送信する。
（実施例３）
仮で、n個受信端User1、User2...Usernがあって、受信端ごとに二つの受信アンテナがあり、同じく送信端ごとも二つだけの送信アンテナがある。ここで、(A3)中の条件数と周波数スペクトル効率集合で判断する。一つのサブキャリアの閾値をKc、一つの比率因子閾値をTrと設定する。ある受信端UserXに対して、そのサブキャリアiに対応するそれぞれの受信送信アンテナでのチャンネル係数をhk i jと表記し、k、j=1、2、対応関係は図８のように示す：
第i個サブキャリアのこれらのチャンネル係数が対応するチャンネルマトリックスは：
と表記し、かつ、Hi=Hi HHiと表記する。Hiをの特異値或いは特徴値をλ1 i、λ2 iと計算し、その条件数は
と定義できる。もし、Ki<Kc(或いはKi'>Kc、又はKi''>Kc)であれば、当該サブキャリアが空間多重化モードを使うのに適すると認める。Ki<Kc(或いはKi'>Kc、又はKi''>Kc)のサブキャリアが占める比率Prを統計し、Pr<Trなら、UserXが空間ダイバーシチモードを使うのに適する。さもないと、さらに周波数スペクトル効率で判断を行う。
周波数スペクトル効率で判断する具体的な過程は、以下のように：UserXが空間ダイバーシチモードと空間多重化モードでの各受信アンテナのSN比を計算、又はパイロットで予測し、それにSTC_CINR1、STC_CINR2、SM_CINR1、SM_CINR2とそれぞれに表記する。この四つのSN比の値を利用して、それぞれの相応する変調コーディング階数ー、コーディング速度、コーディング繰替え回数などの情報を確定す、それから対応する周波数スペクトル効率を確定することができる。STC_CINRiが対応する変調コーディング階数ー、コーディング速度、繰替え回数を、それぞれSTC_Mi、STC_Ri、STC_Piと表記する；SM_CINRi対応する関係値はSM_Mi、SM_Ri、SM_Piであり、ここで、i=1，2。四つのSN比が対応する周波数スペクトル効率をそれぞれSTC_Effect1、STC_Effect2、SM_Effect1、SM_Effect2と表記する。だから、STC_Effecti＝STC_Mi×STC_Ri/STC_Pi；SM_Effecti＝SM_Mi×SM_Ri/SM_Pi。ここで、i=1，2。空間ダイバーシチモードでの二つのアンテナが送信したデータは同じであるので、空間ダイバーシチモードと空間多重化モードでの総周波数スペクトル効率はそれぞれSTC_Effect＝0.5×(STC_Effect1＋STC_Effect2)とSM_Effect＝SM_Effect1＋SM_Effect2である。STC_Effect>SM_Effectなら、当該受信端が空間ダイバーシチモードを使い、さもないと、空間多重化モードを使う。
ほかの受信端の判断過程は受信端UserXと同じく、すべての過程は図９のように示す。
（実施例４）
仮で、n個受信端User1、User2...Usernがある。それらは周波数スペクトル効率のみを使って判断する。全般の切替周期内にて周波数スペクトル効率で判断し、空間多重化モードと空間ダイバーシチモードをつかうのに適する回数SM_NUMとSTC_NUMを統計する。SM_NUMとSTC_NUMの各切替周期の最初フレームでの値はともに0である。ある受信端がUserXであれば、UserXの二種類のMIMOモードでの総周波数スペクトル効率を計算する；空間ダイバーシチモードでの周波数スペクトル効率が空間多重化モードでの周波数スペクトル効率より大きいなら、STC_NUM＋1であり、さもないと、SM_NUM＋1である。一つの切替周期が終了するとき、STC_NUM>SM_NUMなら、空間ダイバーシチモードを使い、さもないと、空間多重化モードを使う。それから、カウンターSTC_NUMとSM_NUMをゼロ精算して、次の切替判断周期に入る。全般の過程は図１０のように示す。
その中、周波数スペクトル効率の計算方法は実施例２の方法と同じ、ともに、周波数スペクトル効率＝コーディング階数ー×コーディング速度/コーディング繰替え回数である。
ほかの受信端の判断過程はUserXの方法と同じである。
もちろん、本発明はまたいくつかの実施例もありえる。本発明精神及び実質を離れない前提で、本分野を熟知する技術者は本発明によって、各種の変更と変形を造ることができるが、これらの相応する変形と変更はすべて本発明の請求範囲に属するものである。
本発明のダウンリンクマルチ入力マルチ出力モードアダプティブ切替方法及びそのシステムを通じて、空間ダイバーシチモードと空間多重化モードのアダプティブ切替を実現でき、したがって、二つのモードを有効的に結び合い、リンクの信頼性とシステムのスループットを向上させ、ダイバーシチまたは多重化技術を単独に使うときに、限定の帯域を最大限に利用できない問題を克服する。

Claims (42)

  1. ダウンリンクマルチ入力マルチ出力（MIMO）モードアダプティブ切替の方法であって、前記方法は送信端と受信端を含む無線通信システムに利用され、それに以下の内容を含み：
    判断時刻が着く時に、前記無線通信システムはチャンネル情報によって、受信端が使用するのに適するMIMOモードを空間多重化モード又は空間ダイバーシチモードに判断し；前記送信端と前記受信端の間において、判断結果によって相応するMIMOモードを使ってデータを伝送し；
    その中、前記チャンネル情報は、SN比(信号ノイズ比)、変調コーディング方式とチャンネルマトリックスの条件数中のいずれの一つ又はいずれのいくつかを含み；
    その中、前記無線通信システムはチャンネル情報によって、前記受信端が使用するのに適合するMIMOモードを空間多重化モード又は空間ダイバーシチモードに判断する前記ステップは、以下の内容を含み：
    すべて又は一部のサブキャリアを統計の対象として、各サブキャリアが対応する受信端のチャンネルマトリックスの条件数にそれぞれによって、各サブキャリアが使用するのに適するMIMOモードを確定する；もし統計の対象としてのすべてのサブキャリア中に、あるモードを使用するのに適するサブキャリアの比率が予め設定の比率の閾値を超えるなら、前記モードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断することを特徴とする方法。
  2. 請求項１に記載の方法であって、その中、前記無線通信システムはチャンネル情報によって、前記受信端が使用するのに適するMIMOモードを判断する前記ステップは：
    前記受信端はチャンネル情報を前記送信端にフィードバックし、前記送信端は前記受信端がフィードバックしたチャンネル情報によって、前記受信端が使用するのに適するMIMOモードを判断し、それに、前記判断結果によって使用するMIMOモードを選んでから、前記受信端へ選んだMIMOモードを知らせる；又は、
    前記受信端は取得したチャンネル情報によって、前記受信端が使用するのに適するMIMOモードを判断し、それに、前記判断結果によって使用するMIMOモードを選んでから、前記送信端へ選んだMIMOモードを知らせることを含むことを特徴とする方法。
  3. 請求項１に記載の方法であって、その中、前記送信端は基地局であり、前記受信端はターミナル、基地局、または中継局を含むことを特徴とする方法。
  4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の方法であって、その中、
    前記無線通信システムはチャンネル情報によって、受信端が使用するのに適合するMIMOモードを空間多重化モード又は空間ダイバーシチモードに判断する前記ステップは、以下の内容を含み：
    前記無線通信システムは前記受信端が取得したチャンネル情報によって、それぞれに前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードにおける周波数スペクトル効率を計算し、及び、
    周波数スペクトル効率が大きいMIMOモードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断することを特徴とする方法。
  5. 請求項４に記載の方法であって、その中、前記無線通信システムはチャンネル情報によって、前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードにおける周波数スペクトル効率をそれぞれに計算するステップは、以下の内容を含み：
    前記受信端の各受信アンテナが前記空間ダイバーシチモードにおけるSN比STC_CINRを計算し、STC_CINRにより前記空間ダイバーシチモードに適する変調コーディング方式を確定し、前記変調コーディング方式により前記空間ダイバーシチモードにおける変調コーディング階数、コーディング速度とコーディングの繰り返し回数を確定する；前記各受信アンテナの周波数スペクトル効率を、前記空間ダイバーシチモードにおける変調コーディング階数にコーディング速度を掛けてからコーディングの繰り返し回数を割ることに計算する；それに、前記各受信アンテナの周波数スペクトル効率を合併して、前記受信端が前記空間ダイバーシチモードでの周波数スペクトル効率を取得する；及び、
    前記受信端の各受信アンテナが前記空間多重化モードでのSN比SM_CINRを計算し、SM_CINRにより前記空間多重化モードに適する変調コーディング方式を確定し、前記変調コーディング方式により前記空間多重化モードでの変調コーディング階数、コーディング速度とコーディングの繰り返し回数を確定する；前記各受信アンテナの周波数スペクトル効率を、前記空間多重化モードでの変調コーディング階数にコーディング速度を掛けてからコーディングの繰り返し回数を割ることに計算する；前記各受信アンテナの周波数スペクトル効率を合併することで、前記受信端の前記空間多重化モードでの周波数スペクトル効率を取得することを特徴とする方法。
  6. 請求項４に記載の方法であって、その中、周波数スペクトル効率の大きいMIMOモードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断するステップは、以下の内容を含み：
    もし前記受信端の前記空間多重化モードでの周波数スペクトル効率SM_Effectが前記受信端の前記空間ダイバーシチモードでの周波数スペクトル効率STC_Effectより大きい場合、前記受信端が前記空間多重化モードを使用するのに適すると判断し；さもなければ、前記受信端が前記空間ダイバーシチモードを使用するのに適すると判断する；及び、
    SM_EffectとSTC_Effectが等しい場合、前記受信端が前記空間ダイバーシチモード又は空間多重化モードを使用するのに適すると判断することを特徴とする方法。
  7. 請求項１に記載の方法であって、その中、
    各サブキャリアが対応する受信端のチャンネルマトリックスの条件数にそれぞれによって、各サブキャリアが使用するのに適するMIMOモードを確定する前記ステップは、以下の内容を含み：
    サブキャリア閾値を設定する；
    前記受信端が対応するチャンネル係数からなるチャンネルマトリックスを確定し、それに、前記各サブキャリアが対応する受信端のチャンネルマトリックスの条件数を計算する；及び、
    それぞれに前記各サブキャリアが対応する受信端のチャンネルマトリックスの条件数を前記サブキャリア閾値と比較することで、前記各サブキャリアが前記空間ダイバーシチモード又は空間多重化モードを使用するのに適することを確定することを特徴とする方法。
  8. 請求項１に記載の方法であって、その中、
    もし統計の対象としてのすべてのサブキャリアにおいて、あるモードを使用するのに適するサブキャリアの比率が予め設定の比率の閾値を超えるなら、前記モードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断する前記ステップは、以下の内容を含み：
    前記比率閾値Trを設定する；
    前記空間多重化モードを使用するのに適するサブキャリア数とすべての統計の対象としてのサブキャリア数との比率Prを計算する；及び、
    もしPrが前記比率閾値Trより大きい或いは等しいならば、前記受信端が使用するのに適するMIMOモードを前記空間多重化モードに判断し；さもなければ、前記受信端が使用するのに適するMIMOモードを前記空間ダイバーシチモードに判断することを特徴とする方法。
  9. 請求項１乃至３のいずれかに記載の方法であって、その中、前記無線通信システムはチャンネル情報によって、受信端が使用するのに適するMIMOモードを空間多重化モード又は空間ダイバーシチモードに判断するステップは、以下の内容を含み：
    すべて又は一部のサブキャリアを統計の対象として、各サブキャリアが対応する受信端のチャンネルマトリックスの条件数にそれぞれによって、前記各サブキャリアが使用するのに適するMIMOモードを確定する；及び、
    もし統計の対象としてのすべてのサブキャリアにおいて、前記空間多重化モードを使用するのに適するサブキャリアの比率が予め設定の比率閾値より小さいなら、前記受信端が使用するのに適するMIMOモードを前記空間ダイバーシチモードに判断することを特徴とする方法。
  10. 請求項９に記載の方法であって、さらに、以下の内容を含み：
    前記比率閾値Trを設定する；及び、
    前記空間多重化モードを使用するのに適するサブキャリア数とすべての統計対象としてのサブキャリア数との比率Prを計算する；
    その中、前記空間多重化モードを使用するのに適するサブキャリアの比率が予め設定の比率閾値より小さいというのは、PrがTrより小さいことを特徴とする方法。
  11. 請求項１０に記載の方法であって、さらに、以下の内容を含み：
    PrがTrより大きい或いは等しい場合、前記受信端が取得したチャンネル情報によって、前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードにおける周波数スペクトル効率をそれぞれに計算し；かつ、周波数スペクトル効率が大きいMIMOモードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断することを特徴とする方法。
  12. 請求項１０に記載の方法であって、さらに、以下の内容を含み：
    もう一つの比率閾値Tr2を、0≦Tr≦Tr2≦１と設定する；
    もしPr＞Tr2場合、前記受信端が前記空間多重化モードを使用するのに適すると判断する；及び、
    もしTr≦Pr≦Tr2の場合、前記受信端が取得したチャンネル情報によって、前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードにおける周波数スペクトル効率をそれぞれに計算する；それに、周波数スペクトル効率が大きいMIMOモードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断することを特徴とする方法。
  13. 請求項１乃至３のいずれかに記載の方法であって、その中、前記無線通信システムはチャンネル情報によって、受信端が使用するのに適するMIMOモードを空間多重化モード又は空間ダイバーシチモードに判断する前記ステップは、以下の内容を含み：
    前記受信端が目前使っているMIMOモードのSN比CINRを計算する；
    もしCINRが予め設定の比率閾値より大きいなら、前記空間多重化モードを使用するのに適すると判断する；及び、
    もしCINRが予め設定の比率閾値より小さいなら、前記空間ダイバーシチモードを使用するのに適すると判断することを特徴とする方法。
  14. 請求項１３に記載の方法であって、その中、
    前記予め設定の比率閾値が区間[CINR1、CINR2]中にあり、CINR1≦CINR2；CINRが予め設定の比率閾値より大きいということは、CINR＞CINR2；及び、CINRが予め設定の比率閾値より小さいということは、CINR＜CINR1であることを特徴とする方法。
  15. 請求項１４に記載の方法であって、さらに以下の内容を含み：
    CINR1≦CINR≦CINR2の場合、目前のMIMOモードを使用するのに適すると判断することを特徴とする方法。
  16. 請求項１４に記載の方法であって、さらに以下の内容を含み：
    CINR1≦CINR≦CINR2の場合、前記受信端が取得したチャンネル情報によって、前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードにおける周波数スペクトル効率をそれぞれに計算する；それに、周波数スペクトル効率が大きいMIMOモードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断することを特徴とする方法。
  17. 請求項１４に記載の方法であって、さらに以下の内容を含み：
    CINR1≦CINR≦CINR2の場合、すべて又は一部のサブキャリアを統計の対象として、各サブキャリアが対応する受信端のチャンネルマトリックスの条件数にそれぞれによって、前記各サブキャリアが使用するのに適するMIMOモードを確定する；もし統計の対象としてのすべてのサブキャリアにおいて、あるモードを使用するのに適するサブキャリアの比率が予め設定の比率閾値を超える場合、前記モードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断することを特徴とする方法。
  18. 請求項１３に記載の方法であって、その中、
    目前前記空間ダイバーシチモードを使っている前記受信端に対し、前記予め設定の比率閾値が区間[STC_THCINR1、STC_THCINR2]内にあり、STC_THCINR1≦STC_THCINR2；
    目前前記空間多重化モードを使っている前記受信端に対し、前記予め設定の比率閾値が区間[SM_THCINR1、SM_THCINR2]内にあり、SM_THCINR1≦SM_THCINR2；SM_THCINR1≦STC_THCINR2；
    目前前記空間ダイバーシチモードを使っている前記受信端に対し、CINRが予め設定の比率閾値より大きいというのは、CINR＞STC_THCINR2を指す；CINRが予め設定の比率閾値より小さいというのは、CINR＜STC_THCINR1を指す；及び、
    目前前記空間多重化モードを使っている前記受信端に対し、CINRが予め設定の比率閾値より大きいというのは、CINR＞SM_THCINR2を指す；CINRが予め設定の比率閾値より小さいというのは、CINR＜SM_THCINR1を指すことを特徴とする方法。
  19. 請求項１８に記載の方法であって、さらに以下の内容を含み：
    目前前記空間ダイバーシチモードを使っている前記受信端に対して、STC_THCINR1≦CINR≦STC_THCINR2の場合、前記空間ダイバーシチモードを使用するのに適すると判断する；及び、
    目前前記空間多重化モードを使っている前記受信端に対し、SM_THCINR1≦CINR≦SM_THCINR2の場合、前記空間多重化モードを使用するのに適すると判断することを特徴とする方法。
  20. 請求項１８に記載の方法であって、さらに以下の内容を含み：
    目前前記空間ダイバーシチモードを使っている前記受信端に対し、STC_THCINR1≦CINR≦STC_THCINR2の場合、前記受信端が取得したチャンネル情報によって、前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードにおける周波数スペクトル効率をそれぞれに計算する；それに、周波数スペクトル効率が大きいMIMOモードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断する；及び、
    目前前記空間多重化モードを使っている前記受信端に対し、SM_THCINR1≦CINR≦SM_THCINR2の場合、前記受信端が取得したチャンネル情報によって、前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードにおける周波数スペクトル効率をそれぞれに計算する；それに、周波数スペクトル効率が大きいMIMOモードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断することを特徴とする方法。
  21. 請求項１８に記載の方法であって、さらに以下の内容を含み：
    目前前記空間ダイバーシチモードを使っている前記受信端に対し、STC_THCINR1≦CINR≦STC_THCINR2の場合、すべて又は一部のサブキャリアを統計の対象として、各サブキャリアが対応する受信端のチャンネルマトリックスの条件数にそれぞれによって、前記各サブキャリアが使用するのに適するMIMOモードを確定する；もし統計の対象としてのすべてのサブキャリア中に、あるモードを使用するのに適するサブキャリアの比率が予め設定の比率閾値を超える場合、前記モードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断する；及び、
    目前前記空間多重化モードを使っている前記受信端に対して、SM_THCINR1≦CINR≦SM_THCINR2の場合、すべて又は一部のサブキャリアを統計の対象として、各サブキャリアが対応する受信端のチャンネルマトリックスの条件数にそれぞれによって、前記各サブキャリアが使用するのに適するMIMOモードを確定する；もし統計の対象としてのすべてのサブキャリア中に、あるモードを使用するのに適するサブキャリアの比率が予め設定の比率閾値を超えるなら、前記モードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断することを特徴とする方法。
  22. 請求項１乃至３のいずれかに記載の方法であって、その中、前記無線通信システムはチャンネル情報によって、受信端が使用するのに適するMIMOモードを空間多重化モード又は空間ダイバーシチモードに判断するステップは、以下の内容を含み：
    前記受信端が目前使っているMIMOモードのSN比CINRを計算する；それにCINRによって前記受信端が使用するのに適する変調コーディング方式を確定し、前記変調コーディング方式が対応する値はDIUCである；
    DIUCが予め設定の比率閾値より大きいなら、前記空間多重化モードを使用するのに適すると判断する；及び、
    DIUCが予め設定の比率閾値より小さいなら、前記空間ダイバーシチモードを使用するのに適すると判断することを特徴とする方法。
  23. 請求項２２に記載の方法であって、その中、
    前記予め設定の比率閾値が区間[DIUC1、DIUC2]にあり、DIUC1≦DIUC2；DIUCが予め設定の比率閾値より大きいというのは、DIUC＞DIUC2を指す；及び、DIUCが予め設定の比率閾値より小さいというのは、DIUC＜DIUC1を指すことを特徴とする方法。
  24. 請求項２３に記載の方法であって、さらに以下の内容を含み：
    DIUC1≦DIUC≦DIUC2の場合、目前のMIMOモードを使用するのに適すると判断することを特徴とする方法。
  25. 請求項２３に記載の方法であって、さらに以下の内容を含み：
    DIUC1≦DIUC≦DIUC2の場合、前記受信端が取得したチャンネル情報によって、前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードにおける周波数スペクトル効率をそれぞれに計算する；それに、周波数スペクトル効率が大きいMIMOモードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断することを特徴とする方法。
  26. 請求項２３に記載の方法であって、さらに以下の内容を含み：
    DIUC1≦DIUC≦DIUC2の場合、すべて又は一部のサブキャリアを統計の対象として、各サブキャリアが対応する受信端のチャンネルマトリックスの条件数にそれぞれによって、各サブキャリアが使用するのに適するMIMOモードを確定する；もし統計の対象としてのすべてのサブキャリア中に、あるモードを使用するのに適するサブキャリアの比率が予め設定の比率閾値を超えるなら、前記モードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断することを特徴とする方法。
  27. 請求項２２に記載の方法であって、その中、
    目前前記空間ダイバーシチモードを使っている前記受信端に対し、前記予め設定の比率閾値が区間[STC_THDIUC1、STC_THDIUC2]にあり、STC_THDIUC1≦STC_THDIUC2；
    目前前記空間多重化モード使っている前記受信端に対し、前記予め設定の比率閾値が区間[SM_THDIUC1、SM_THDIUC2]にあり、SM_THDIUC1≦SM_THDIUC2；SM_THDIUC1≦STC_THDIUC2；
    目前前記空間ダイバーシチモードを使っている前記受信端に対し、DIUCが予め設定の比率閾値より大きいというのは、DIUC＞STC_THDIUC2を指す；DIUCが予め設定の比率閾値より小さいというのは、DIUC＜STC_THDIUC1を指す；及び、
    目前前記空間多重化モードを使っている前記受信端に対し、DIUCが予め設定の比率閾値より大きいというのは、CINR＞SM_THDIUC2を指す；DIUCが予め設定の比率閾値より小さいというのは、DIUC＜SM_THDIUC1を指すことを特徴とする方法。
  28. 請求項２７に記載の方法であって、さらに以下の内容を含み：
    目前前記空間ダイバーシチモードを使っている前記受信端に対し、STC_THDIUC1≦DIUC≦STC_THDIUC2の場合、前記空間ダイバーシチモードを使用するのに適すると判断する；
    目前前記空間多重化モードを使っている前記受信端に対し、SM_THDIUC1≦DIUC≦SM_THDIUC2の場合、前記空間多重化モードを使用するのに適すると判断することを特徴とする方法。
  29. 請求項２７に記載の方法であって、さらに以下の内容を含み：
    目前前記空間ダイバーシチモードを使っている前記受信端に対し、STC_THDIUC1≦DIUC≦STC_THDIUC2の場合、前記受信端が取得したチャンネル情報によって、前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードにおける周波数スペクトル効率をそれぞれに計算する；それに、周波数スペクトル効率が大きいMIMOモードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断する；及び、
    目前前記空間多重化モードを使っている前記受信端に対し、SM_THDIUC1≦DIUC≦SM_THDIUC2の場合、前記受信端が取得したチャンネル情報によって、前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードにおける周波数スペクトル効率をそれぞれに計算する；それに、周波数スペクトル効率が大きいMIMOモードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断することを特徴とする方法。
  30. 請求項２７に記載の方法であって、さらに以下の内容を含み：
    目前前記空間ダイバーシチモードを使っている前記受信端に対し、STC_THDIUC1≦DIUC≦STC_THDIUC2の場合、すべて又は一部のサブキャリアを統計の対象として、各サブキャリアが対応する受信端のチャンネルマトリックスの条件数にそれぞれによって、前記各サブキャリアが使用するのに適するMIMOモードを確定する；もし統計の対象としてのすべてのサブキャリア中に、あるモードを使用するのに適するサブキャリアの比率が予め設定の比率閾値を超えるなら、前記モードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断する；及び、
    目前前記空間多重化モードを使っている前記受信端に対し、SM_THDIUC1≦DIUC≦SM_THDIUC2の場合、すべて又は一部のサブキャリアを統計の対象として、各サブキャリアが対応する受信端のチャンネルマトリックスの条件数にそれぞれによって、前記各サブキャリアが使用するのに適するMIMOモードを確定する；もし統計の対象としてのすべてのサブキャリアに、あるモードを使用するのに適するサブキャリアの比率が予め設定の比率閾値を超えるなら、前記モードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断することを特徴とする方法。
  31. 請求項１乃至３のいずれかに記載の方法であって、さらに以下の内容を含み：
    SN比によって使っているMIMOモードの変調コーディング方式を確定し、前記送信端は確定した変調コーディング方式によってコーディングして、かつ、前記受信端は確定した変調コーディング方式によってデコードすることを特徴とする方法。
  32. 請求項３１に記載の方法であって、その中、二種のMIMOモードにおけるSN比いずれも確定できる場合、又は目前使っているMIMOモードにおけるSN比のみを確定でき、かつMIMOモードの切替が行わなかった場合、SN比によって、使用するMIMOモードの変調コーディング方式を確定するステップは、以下の内容を含み：
    使用するMIMOモードにおけるSN比を前記変調コーディング方式のエントリー閾値と比べ、それに前記MIMOモードでの変調コーディング方式を確定することを特徴とする方法。
  33. 請求項３１に記載の方法であって、その中、目前使っているMIMOモードにおけるSN比のみを確定でき、かつMIMOモードの切替が行った場合、SN比によって、使用するMIMOモードの変調コーディング方式を確定する前記ステップは、以下の内容を含み：
    同じ条件における前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードのSN比の差の値をD_CINRに設定し、前記受信端が目前使っているMIMOモードのSN比V_CINRを前記変調コーディング方式のエントリー閾値と比べ、それに目前使っているMIMOモードにおける変調コーディング方式を確定する；
    前記空間ダイバーシチモードを使用する前記受信端が前記空間多重化モードでのSN比SM_CINR=V_CINR−D_CINRを計算し、SM_CINRを前記変調コーディング方式のエントリー閾値と比べ、それに前記受信端が前記空間多重化モードでの変調コーディング方式を確定する；及び、
    前記空間多重化モードを使用する前記受信端が前記空間ダイバーシチモードでのSN比STC_CINR=V_CINR＋D_CINRを計算し、STC_CINRを前記変調コーディング方式のエントリー閾値と比べ、それに前記受信端が前記空間ダイバーシチモードでの変調コーディング方式を確定することを特徴とする方法。
  34. 請求項３１に記載の方法であって、その中、目前使っているMIMOモードでのSN比のみを確定でき、かつMIMOモードの切替が行った場合、SN比によって、使っているMIMOモードの変調コーディング方式を確定する前記ステップは、以下の内容を含み：
    前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードの変調コーディング方式が対応する値の差をDに設定する；前記受信端が目前使っているMIMOモードのSN比V_CINRを前記変調コーディング方式のエントリー閾値と比べ、かつ目前使っているMIMOモードでの変調コーディング方式を確定し、前記変調コーディング方式が対応する値はV_DIUCである；
    前記空間ダイバーシチモードを使用する前記受信端の前記空間多重化モードでの変調コーディング方式が対応する値SM_DIUC=V_DIUC-Dを計算する；及び、
    前記空間多重化モードを使用する前記受信端の前記空間ダイバーシチモードでの変調コーディング方式が対応する値STC_DIUC=V_DIUC＋Dを計算することを特徴とする方法。
  35. 請求項１乃至３のいずれかに記載の方法であって、さらに以下の内容を含み：
    切替周期Tを設定し、その単位はフレームである；及び、
    前記判断時刻を送信/受信の総フレーム数がTの整数倍の時刻に予め設置する；
    その中、判断結果によって相応するMIMOモードを使って、データを伝送する前記ステップは、以下の内容を含み：
    使用するのに適するMIMOモードを判断してから、前記送信端と受信端の間に、次の切替周期以内に、前記MIMOモードを使って、データを伝送することを特徴とする方法。
  36. 請求項１乃至３のいずれかに記載の方法であって、さらに以下の内容を含み：
    切替周期Tと閾値THを設定し、Tの単位はフレームである；及び、
    各切替周期内に、m個判断時刻を設定し、mは正整数であり、かつ、m≦T；
    その中、判断結果によって相応するMIMOモードを使って、データを伝送する前記ステップは、以下の内容を含み：
    各切替周期が終わるときに、当該切替周期内にてm回判断中で、前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードを使用するのに適する回数STC_NUMとSM_NUMを統計する；及びSM_NUMとmの比の値がTHより大きい場合、前記送信端と受信端の間に、次の切替周期内に、前記空間多重化モードを使って、データを伝送し、さもないと、次の切替周期内に、前記空間ダイバーシチモードを使って、データを伝送することを特徴とする方法。
  37. 請求項１乃至３のいずれかに記載の方法であって、その中、判断結果によって相応するMIMOモードを使って、データを伝送する前記ステップは、以下の内容を含み：
    閾値THを設定する；
    前記空間ダイバーシチモードを使用する前記受信端に対し、前記空間多重化モードを使用するのに適すると判断した回数SM_NUMを統計する；SM_NUMと総判断回数との比の値がTHより大きい場合、前記送信端と前記受信端の間において、前記空間多重化モードを使ってデータを伝送することに変更し；及び、
    前記空間多重化モードを使用する前記受信端に対して、前記空間ダイバーシチモードを使用するのに適すると判断した回数STC_NUMを統計する；STC_NUMと総判断回数との比の値がTHより大きい場合、前記送信端と前記受信端の間において、前記空間ダイバーシチモードを使って、データを伝送することに変更することを特徴とする方法。
  38. ダウンリンクマルチ入力マルチ出力モードアダプティブ切替システムであって、それには送信端と少なくとも一つの受信端を含み；その中、
    受信端ごとに少なくとも二つの受信アンテナがあり、送信端ごとに少なくとも二つに送信アンテナがあり；各受信端は各自受信したデータによって、各自のチャンネル情報を取得することに利用され；前記送信端は、シグナルに対して変調とコーディングを行うチャンネル変調コーディングモジュール、及び、前記チャンネル変調コーディングモジュールから出力するシグナルに対して、符号マッピングを行う符号マッピングモジュールを含む；
    その中、前記送信端又は受信端が少なくとも、以下の内容を含み：
    モード判断モジュール、それは判断時刻が着く場合に、前記受信端が取得したチャンネル情報によって、前記受信端が使用するのに適するMIMOモードを空間多重化モード又は空間ダイバーシチモードに判断し；及び、判断結果によって、相応するMIMOモードを選んで使用し、且つ切替モジュール及び前記受信端が選んだMIMOモードを知らせることに利用される；前記チャンネル情報が以下いずれの一つ或いはいずれの幾つを含み：SN比、変調コーディング方式とチャンネルマトリックスの条件数；
    前記送信端はまた以下の内容を含み：
    切替モジュール、それは前記符号マッピングモジュールが出力したデータを前記モード判断モジュールが選んだMIMOモードのデータ送信モジュールに送信に利用される；
    空間多重化モードのデータ送信モジュール、それはデータを空間多重化してから送信するに利用される；及び、
    空間ダイバーシチモードのデータ送信モジュール、それはデータを空間ダイバーシチしてから送信するのに利用される；
    その中、前記受信端は前記モード判断モジュールが選んだMIMOモードを使って、データを受信する；
    その中、前記モード判断モジュールはチャンネル情報によって、前記受信端が使用するのに適するMIMOモードを空間多重化モード又は空間ダイバーシチモードに判断するには、以下の方式を採用し：
    すべて又は一部のサブキャリアを統計の対象として、各サブキャリアが対応する受信端のチャンネルマトリックスの条件数にそれぞれによって、前記各サブキャリアが使用するのに適するMIMOモードを確定する；もし統計の対象としてのすべてのサブキャリア中に、あるモードを使用するのに適するサブキャリアの比率が予め設定の比率の閾値を超えるなら、前記モードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断することを特徴とするシステム。
  39. 請求項３８に記載のシステムであって、その中、
    前記送信端が基地局であり、前記受信端がターミナル、基地局又は中継局を含むことを特徴とするシステム。
  40. 請求項３８又は３９に記載のシステムであって、その中、前記モード判断モジュールはチャンネル情報によって前記受信端が使用するのに適するMIMOモードを空間多重化モード又は空間ダイバーシチモードに判断するにも、以下の方式を採用し：
    Ａ、無線通信システムは受信端が取得したチャンネル情報によって、前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードでの周波数スペクトル効率をそれぞれ計算する；且つ、周波数スペクトル効率が大きいMIMOモードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断する；
    Ｃ、すべて又は一部のサブキャリアを統計の対象として、各サブキャリアが対応する受信端のチャンネルマトリックスの条件数にそれぞれによって、前記各サブキャリアが使用するのに適するMIMOモードを確定する；もし統計の対象としてのすべてのサブキャリア中に、前記空間多重化モードを使用するのに適するサブキャリアの比率が予め設定の比率の閾値より小さいなら、前記受信端が使用するのに適するMIMOモードを前記空間ダイバーシチモードに判断する；さもないと、以下二つのステップ中のいずれか一つを行い：
    Ｃ１、もし前記空間多重化モードを使用するのに適するサブキャリアの比率がほかの一つの予め設定した比率閾値を超えるなら、前記受信端が使用するのに適するMIMOモードを前記空間多重化モードに判断する；さもないとステップC2を行う；或いは、
    Ｃ２、前記受信端が取得したチャンネル情報によって、前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードでの周波数スペクトル効率をそれぞれに計算する；且つ、周波数スペクトル効率が大きいMIMOモードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断する；
    Ｄ、前記受信端が目前使っているMIMOモードのSN比CINRを計算する；もしCINRが一番目予め設定の比率閾値より大きいなら、前記空間多重化モードを使用するのに適すると判断する；もしCINRが二番目予め設定の比率閾値より小さいなら、前記空間ダイバーシチモードを使用するのに適すると判断する；もしCINRが一番目予め設定の比率閾値より小さい又は等しく、且つ、二番目予め設定の比率閾値より大きい又は等しいならば、以下二つのステップ中のいずれかのひとつを行い：
    Ｄ１、前記受信端が取得したチャンネル情報によって、前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードでの周波数スペクトル効率をそれぞれに計算する；且つ、周波数スペクトル効率が大きいMIMOモードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断する；或いは、
    Ｄ２、すべて又は一部のサブキャリアを統計の対象として、各サブキャリアが対応する受信端のチャンネルマトリックスの条件数によって、前記各サブキャリアが使用するのに適するMIMOモードを確定する；もし統計の対象としてのすべてのサブキャリア中に、あるモードを使用するのに適するサブキャリアの比率が予め設定の比率閾値を超える場合、前記モードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断する；
    Ｅ、前記受信端が目前使っているMIMOモードのSN比CINRを計算する； CINRによって前記受信端が使用するのに適する変調コーディング方式を確定し、前記変調コーディング方式が対応する値はDIUCである；もしDIUCが一番目予め設定の比率閾値より大きいなら、前記空間多重化モードを使用するのに適すると判断する；もしDIUCが二番目予め設定の比率閾値より小さいなら、前記空間ダイバーシチモードを使用するのに適すると判断する；もしCINRが一番目予め設定の比率閾値より小さい又は等しく、且つ、二番目予め設定の比率閾値より大きい又は等しいならば、以下二つのステップ中のいずれかの一つを行い：
    Ｅ１、受信端が取得したチャンネル情報によって、前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードでの周波数スペクトル効率をそれぞれに計算する；且つ、周波数スペクトル効率が大きいMIMOモードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断する；或いは、
    Ｅ２、すべて又は一部のサブキャリアを統計の対象として、各サブキャリアが対応する受信端のチャンネルマトリックスの条件数にそれぞれによって、前記各サブキャリアが使用するのに適するMIMOモードを確定する；もし統計の対象としてのすべてのサブキャリア中に、あるモードを使用するのに適するサブキャリアの比率が予め設定の比率閾値を超えるなら、前記モードを前記受信端が使用するのに適するMIMOモードに判断することを特徴とするシステム。
  41. 請求項３８又は３９に記載のシステムであって、その中、前記送信端又は受信端はさらに以下の内容を含み：変調コーディング方式調整モジュール、それは前記モード判断モジュールが選んだMIMOモードによって、以下の方式の一つによって、前記チャンネル変調コーディングモジュールが使用する変調コーディング方式を前記受信端が使用するのに適する変調コーディング方式に調整することに利用される：
    ａ、二種のMIMOモードのSN比いずれも確定できる場合、又は目前使っているMIMOモードでのSN比のみを確定でき、かつMIMOモードの切替が行わなかった場合、使っているMIMOモードでのSN比を前記コーディング方式のエントリー閾値と比べ、それに前記MIMOモードでの変調コーディング方式を確定する；
    ｂ、目前使っているMIMOモードでのSN比のみを確定でき、かつMIMOモードの切替が行った場合、同じ条件における前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードのSN比の差の値をD_CINRに設定し、前記受信端が目前使っているMIMOモードでのSN比V_CINRを前記変調コーディング方式のエントリー閾値と比べ、それに目前使っているMIMOモードでの変調コーディング方式を確定する；前記空間ダイバーシチモードを使用する前記受信端が前記空間多重化モードでのSN比SM_CINR=V_CINR−D_CINRを計算し、SM_CINRを前記変調コーディング方式のエントリー閾値と比べ、それに前記受信端が前記空間多重化モードでの変調コーディング方式を確定する；及び、前記空間多重化モードを使用する前記受信端が前記空間ダイバーシチモードでのSN比STC_CINR=V_CINR＋D_CINRを計算し、STC_CINRを前記変調コーディング方式のエントリー閾値と比べ、それに前記受信端が前記空間ダイバーシチモードでの変調コーディング方式を確定する；及び、
    ｃ、目前使っているMIMOモードでのSN比のみを確定でき、かつMIMOモードの切替が行った場合、前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードの変調コーディング方式が対応する値の差をDに設定する；前記受信端が目前使っているMIMOモードのSN比V_CINRを前記変調コーディング方式のエントリー閾値と比べ、かつ目前使っているMIMOモードでの変調コーディング方式を確定し、当該変調コーディング方式が対応する値はV_DIUCである；前記空間ダイバーシチモードを使用する前記受信端の前記空間多重化モードでの変調コーディング方式が対応する値SM_DIUC=V_DIUC-Dを計算する；及び、前記空間多重化モードを使用する前記受信端の前記空間ダイバーシチモードでの変調コーディング方式が対応する値STC_DIUC=V_DIUC＋Dを計算することを特徴とするシステム。
  42. 請求項３８又は３９に記載のシステムであって、その中、前記送信端又は受信端はさらにMIMOモード判断を行う判断時刻を設置するに利用される設置モジュールを含み、前記設置モジュールはさらに以下の内容に利用され：
    ｉ、切替周期Tを設定し、その単位はフレームである；
    その中、前記設置モジュールはMIMOモード判断を行う判断時刻を送信/受信の総フレーム数がTの整数倍の時の時刻に設置する；且つその中、前記モード判断モジュールは判断結果によって、相応するMIMOモードを選んで使用するということは：使用するのに適するMIMOモードを判断してから、前記モード判断モジュールが前記MIMOモードを選んで使用すること；
    ｉｉ、切替周期Tを設定し、Tの単位はフレームである；
    その中、前記設置モジュールは各切替周期の内にて、m個判断時刻を設置し、mは正整数であり、かつ、m≦T；前記モード判断モジュールは判断結果によって、相応するMIMOモードを選んで使用するというのは：
    前記モード判断モジュールが各切替周期が終わるときに、当該切替周期内m回の判断中に、前記空間ダイバーシチモードと空間多重化モードを使用するのに適する回数STC_NUMとSM_NUMを統計する；SM_NUMとmとの比の値が予め設定の閾値THより大きい場合、次の切替周期内にて前記空間多重化モードを選んで使用し、さもないと、次の切替周期内にて、前記空間ダイバーシチモードを選んで使用する；或いは、
    ｉｉｉ、判断時刻を設置する；
    その中、前記モード判断モジュールは判断結果によって相応するMIMOモードを選んで使用するのは：前記空間ダイバーシチモードを使用する前記受信端に対し、前記空間多重化モードを使用するのに適すると判断された回数SM_NUMを統計する；SM_NUMと総判断回数の比の値が予め設定の閾値THより大きい場合、前記空間多重化モードを選んで使用してデータ受信する；前記空間多重化モードを使用する前記受信端に対して、前記空間ダイバーシチモードを使用するのに適すると判断された回数STC_NUMを統計する；STC_NUMと総判断回数の比の値がTHより大きい場合、前記空間ダイバーシチモードを選んで使用することを特徴とするシステム。
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