WO2010043129A1 - 一种下行多输入多输出模式自适应切换的方法和系统 - Google Patents

Description

一种下行多输入多输出模式自适应切换的方法和系统

技术领域

本发明涉及无线通信领域， 尤其涉及一种下行多输入多输出模式自适应 切换的方法和系统。

背景技术

MIMO ( Multiple-Input Multiple-Output, 多输入多输出）技术是下一代移 动通信系统必须釆用的关键技术之一。它在接收端和发送端都釆用多根天线， 从而具有单发单收天线无可比拟的优点。 该技术可以利用多径来减轻多径衰 落， 能有效地消除共道干扰和提高信道的可靠性， 并在不增加带宽的情况下 提高通信系统的容量。

MIMO技术主要有两种应用——空间分集和空间复用。 其中， 分集可以 提高链路的可靠性， 并且可以提高覆盖范围。 当覆盖范围一定且接收端的误 码率要求一定时， 分集增益可以转化为数据传输速率的提高。 复用可以让每 根发射天线发射不同的数据， 并且可以提升频谱效率， 同样也提高数据传输 速率。 由于接收端的移动和无线信道的实时变化， 有可能在某些时刻使用分 集模式能够带来更大的数据传输速率 , 而在另外一些时刻使用空间复用模式 能够带来更高的数据传输速率。 因此， 单独使用分集或者复用技术都不能最 大限度地利用有限的频带。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种下行多输入多输出模式自适应切换 的方法和系统， 其实现空间分集模式和空间复用模式的自适应切换， 从而使 两者有效地结合， 以提高链路的可靠性和系统的吞吐量。

为了解决上述问题， 本发明提供了一种下行多输入多输出 （MIMO )模 式自适应切换的方法， 其应用于包括发送端和接收端的无线通信系统， 并包 括： 在判决时刻到达时， 所述无线通信系统根据信道信息将适合所述接收端 使用的 MIMO模式判决为空间复用模式或空间分集模式； 在所述发送端和所 述接收端之间根据判决结果使用相应的 MIMO模式来传输数据。

所述信道信息包括下列项中的任一个或任几个： 信噪比、 调制编码方式 和信道矩阵的条件数。

进一步地， 无线通信系统根据信道信,包、判决适合所述接收端使用的 MIMO模式的步骤具体包括：

接收端反馈信道信息给发送端， 发送端根据所述接收端所反馈的信道信 息来判决适合所述接收端使用的 MIMO模式， 并在根据判决结果选择了所使 用的 MIMO模式后， 通知接收端所选择的 MIMO模式； 或者

接收端根据得到的信道信息来判决适合本接收端使用的 MIMO模式， 并 在根据判决结果选择了所使用的 MIMO模式后，通知发送端所选择的 MIMO 模式。

进一步地， 所述发送端为基站， 所述接收端包括终端、 基站或中继站。 进一步地， 所述无线通信系统根据信道信息将适合接收端使用的 MIMO 模式判决为空间复用模式或空间分集模式的步骤具体包括：

无线通信系统根据接收端得到的信道信息来分别计算空间分集模式和空 间复用模式下的频谱效率； 并将频谱效率大的 MIMO模式判决为适合所述接 收端使用的 MIMO模式。

进一步地， 无线通信系统才艮据信道信息来分别计算空间分集模式和空间 复用模式下的频谱效率的步骤具体包括：

计算接收端的每根接收天线在空间分集模式下的信噪比 STC— CINR, 根 据 STC— CINR确定适合空间分集模式的调制编码方式， 根据所述调制编码方 式确定空间分集模式下的调制编码阶数、 编码速率和编码重复次数； 将每根 接收天线的频谱效率计算为空间分集模式下的调制编码阶数乘以编码速率再 除以编码重复次数； 并合并每根接收天线的频谱效率以得到所述接收端在空 间分集模式下的频谱效率； 以及

计算接收端的每根接收天线在空间复用模式下的信噪比 SM— CINR,根据 SM CINR确定适合空间复用模式的调制编码方式，根据所述调制编码方式确 定空间复用模式下的调制编码阶数、 编码速率和编码重复次数； 将每根接收 天线的频谱效率计算为空间复用模式下的调制编码阶数乘以编码速率再除以 编码重复次数； 合并每根接收天线的频谱效率以得到所述接收端在空间复用 模式下的频谱效率。

进一步地， 将频谱效率大的 MIMO模式判决为适合所述接收端使用的 MIMO模式的步骤具体包括：

如果接收端在空间复用模式下的频谱效率 SM— Effect大于接收端在空间 分集模式下的频谱效率 STC— Effect, 则判决所述接收端适合使用空间复用模 式； 否则， 判决所述接收端适合使用空间分集模式； 以及

当 SM— Effect等于 STC— Effect时， 判决所述接收端适合使用空间复用模 式或空间分集模式。 进一步地， 所述无线通信系统根据信道信息将适合所述接收端使用的 MIMO模式判决为空间复用模式或空间分集模式的步骤具体包括：

以全部或部分子载波作为统计对象， 分别根据各子载波所对应的接收端 的信道矩阵的条件数来确定各子载波适合使用的 MIMO模式； 如果在作为统 计对象的所有子载波中， 适合使用某一模式的子载波的比例超过预设的比例 门限值， 则将所述模式判决为适合所述接收端使用的 MIMO模式。 进一步地， 分别根据各子载波所对应的接收端的信道矩阵的条件数来确 定各子载波适合使用的 MIMO模式的步骤具体包括：

设定子载波门限值；

确定接收端对应的信道系数所组成的信道矩阵， 并计算各子载波所对应 的接收端的信道矩阵的条件数； 以及

分别将各子载波所对应的接收端的信道矩阵的条件数与所述子载波门限 值进行比较， 以确定各子载波适合使用空间分集模式或空间复用模式。 进一步地， 如果在作为统计对象的所有子载波中， 适合使用某一模式的 子载波的比例超过预设的比例门限值， 则将所述模式判决为适合所述接收端 使用的 MIMO模式的所述步骤具体包括：

设定比例门限值 Γι· ;

计算适合使用空间复用模式的子载波数和所有作为统计对象的子载波数 的比例 Pr ; 以及

如果 Pr大于或等于所述比例门限值 Γι·，则将适合接收端使用的 MIMO模 式判决为空间复用模式； 否则将适合接收端使用的 MIMO模式判决为空间分 集模式。 进一步地， 所述无线通信系统根据信道信息将适合接收端使用的 MIMO 模式判决为空间复用模式或空间分集模式的步骤具体包括：

以全部或部分子载波作为统计对象， 分别根据各子载波所对应的接收端 的信道矩阵的条件数来确定各子载波适合使用的 MIMO模式； 以及

如果在作为统计对象的所有子载波中， 适合使用空间复用模式的子载波 的比例低于预设的比例门限值， 则将适合所述接收端使用的 MIMO模式判决 为空间分集模式。

进一步地， 所述方法进一步包括：

设定比例门限值 Tr ; 以及

计算适合使用空间复用模式的子载波数和所有作为统计对象的子载波数 的比例 Pr ;

其中适合使用空间复用模式的子载波的比例低于预设的比例门限值是指 Pr小于 Tr。

所述方法进一步包括：

当 Pr大于或等于 Tr时 , 根据接收端得到的信道信息来分别计算所述空间 分集模式和空间复用模式下的频谱效率； 并将频谱效率大的 MIMO模式判决 为适合接收端使用的 MIMO模式。

所述方法进一步包括：

设定另一比例门限值 7 ₂ , Q≤T_r≤T_r2≤\

如果 Pr〉7 ₂ , 则判决接收端适合使用空间复用模式； 以及 如果；≤Pr≤7 ₂ , 则根据接收端得到的信道信息来分别计算空间分集模式 和空间复用模式下的频谱效率； 并将频谱效率大的 ΜΙΜΟ模式判决为适合接 收端使用的 ΜΙΜΟ模式。 进一步地， 所述无线通信系统根据信道信息将适合接收端使用的 ΜΙΜΟ 模式判决为空间复用模式或空间分集模式的步骤具体包括：

计算接收端当前所使用的 ΜΙΜΟ模式的信噪比 CINR;

如果 CINR大于预设的比例门限值， 则判决适合使用空间复用模式； 以 及

如果 CINR小于预设的比例门限值， 则判决适合使用空间分集模式。 其中所述预设的比例门限值在区间 [CINR1 , CINR2]内， CINR1 < CINR2；

CINR大于预设的比例门限值是指 CINR > CINR2; 以及 CINR小于预设的比 例门限值是指 CINR < CINR1。

所述方法进一步包括：

当 CINR1 < CINR < CINR2时， 判决适合使用当前的 MIMO模式。

所述方法进一步包括：

当 CINR1 < CINR < CINR2 时， 根据接收端得到的信道信息来分别计算 空间分集模式和空间复用模式下的频谱效率； 并将频谱效率大的 MIMO模式 判决为适合接收端使用的 MIMO模式。

所述方法进一步包括：

当 CINR1 < CINR < CINR2 时， 以全部或部分子载波作为统计对象， 分 别根据各子载波所对应的接收端的信道矩阵的条件数来确定各子载波适合使 用的 MIMO模式； 如果在作为统计对象的所有子载波中， 适合使用某一模式 的子载波的比例超过预设的比例门限值， 则将所述模式判决为适合所述接收 端使用的 MIMO模式。

其中， 对于当前使用空间分集模式的接收端， 所述预设的比例门限值在 区间 [STC— TH_C腿 1 , STC— Τ¾腿 2]内， STC— Τ¾腿 1 < STC— Τ¾腿 2;

对于当前使用空间复用模式的接收端， 所述预设的比例门限值在区间 [SM— TH隱 1 , SM— TH隱 2]内， SM— TH隱 1 < SM— TH隱 2; SM— TH隱 1 < STC_THCINR2;

对于当前使用空间分集模式的接收端， CINR大于预设的比例门限值是指 CINR > STC_TH_CINR2； CINR 小于预设的比例门限值是指 CINR < STC_TH_CINR1 ; 以及

对于当前使用空间复用模式的接收端， CINR大于预设的比例门限值是指 CINR > SM— TH_C腿 2; CINR小于预设的比例门限值是指 CINR < SM— TH_C腿 1。

所述方法进一步包括：

对于当前使用空间分集模式的接收端， 当 STC— TH_CINR1 < CINR < STC— TH_CINR2时， 判决适合使用空间分集模式； 以及

对于当前使用空间复用模式的接收端， 当 SM— TH_CINR1 < CINR < SM— TH_CINR2时， 判决适合使用空间复用模式。

所述方法进一步包括：

对于当前使用空间分集模式的接收端， 当 STC— TH_CINR1 < CINR < STC_TH_CINR2 时， 根据接收端得到的信道信息来分别计算空间分集模式和空 间复用模式下的频谱效率； 并将频谱效率大的 MIMO模式判决为适合接收端 使用的 MIMO模式； 以及

对于当前使用空间复用模式的接收端， 当 SM— TH_CINR1 < CINR < SM_THCINR2时，根据接收端得到的信道信息来分别计算空间分集模式和空间 复用模式下的频谱效率； 并频谱效率大的 MIMO模式判决为适合接收端使用 的 MIMO模式。

所述方法进一步包括：

对于当前使用空间分集模式的接收端， 当 STC— TH_CINR1 < CINR < STC_TH_CINR2 时， 以全部或部分子载波作为统计对象， 分别根据各子载波所 对应的接收端的信道矩阵的条件数来确定各子载波适合使用的 MIMO模式； 如果在作为统计对象的所有子载波中， 适合使用某一模式的子载波的比例超 过预设的比例门限值， 则将所述模式判决为适合所述接收端使用的 MIMO模 式； 以及 对于当前使用空间复用模式的接收端， 当 SM— TH_CINR1 < CINR < SM— TH_CINR2时， 以全部或部分子载波作为统计对象， 分别根据各子载波所对 应的接收端的信道矩阵的条件数来确定所述各子载波适合使用的 MIMO模 式； 如果在作为统计对象的所有子载波中， 适合使用某一模式的子载波的比 例超过预设的比例门限值， 则将所述模式判决为适合所述接收端使用的 MIMO模式。 进一步地， 所述无线通信系统根据信道信息将适合接收端使用的 MIMO 模式判决为空间复用模式或空间分集模式的步骤具体包括：

计算接收端当前所使用的 MIMO模式的信噪比 CINR; 并根据 CINR确 定适合所述接收端使用的调制编码方式， 所述调制编码方式对应的值为 DIUC;

如果 DIUC大于预设的比例门限值， 则判决适合使用空间复用模式； 以 及

如果 DIUC小于预设的比例门限值， 则判决适合使用空间分集模式。 其中， 所述预设的比例门限值在区间 [DIUC1, DIUC2]内， DIUC1 <

DIUC2; DIUC大于预设的比例门限值是指 DIUO DIUC2; 以及 DIUC小 于预设的比例门限值是指 DIUC < DIUC1。

所述方法进一步包括：

当 DIUC1 < DIUC < DIUC2时， 判决适合使用当前的 MIMO模式。 所述方法进一步包括：

当 DIUC1 < DIUC < DIUC2时， 根据接收端得到的信道信息来分别计算 空间分集模式和空间复用模式下的频谱效率； 并将频谱效率大的 MIMO模式 判决为适合接收端使用的 MIMO模式。

所述方法进一步包括：

当 DIUC1 < DIUC < DIUC2时， 以全部或部分子载波作为统计对象， 分 别根据各子载波所对应的接收端的信道矩阵的条件数来确定各子载波适合使 用的 MIMO模式； 如果在作为统计对象的所有子载波中， 适合使用某一模式 的子载波的比例超过预设的比例门限值， 则将所述模式判决为适合所述接收 端使用的 MIMO模式。

其中， 对于当前使用空间分集模式的接收端， 所述预设的比例门限值在 区间 [STC— THDIUCI , STC_TH_Diuc2]内， STC— TH_Drocl < STC— TH_Droc2_;

对于当前使用空间复用模式的接收端， 所述预设的比例门限值在区间

[SM— THDIUCI , SM— TH_DROC2]内， SM— TH_Drocl < SM— TH_DROC2; SM— TH_Drocl < STC_THDIUC2;

对于当前使用空间分集模式的接收端， DIUC 大于预设的比例门限值是 指 DIUC > STC— TH_DROC2； DIUC 小于预设的比例门限值是指 DIUC < STC_TH_Diucl ; 以及

对于当前使用空间复用模式的接收端， DIUC 大于预设的比例门限值是 指 CINR > SM_TH_Diuc2； DIUC 小于预设的比例门限值是指 DIUC < SM— TH匿 1。

所述方法进一步包括：

对于当前使用空间分集模式的接收端， 当 STC— THDIUCI < DIUC <

STC_TH_Diuc2时， 判决适合使用空间分集模式；

对于当前使用空间复用模式的接收端， 当 SM— THDIUCI < DIUC < SM— TH_DROC2时， 判决适合使用空间复用模式。

所述方法进一步包括：

对于当前使用空间分集模式的接收端， 当 STC— TH_Drocl < DIUC <

STC_TH_DIUC2 时， 根据接收端得到的信道信息来分别计算空间分集模式和空 间复用模式下的频谱效率； 并将频谱效率大的 MIMO模式判决为适合接收端 使用的 MIMO模式； 以及

对于当前使用空间复用模式的接收端， 当 SM— THDIUCI < DIUC < SM_TH_Diuc2时，根据接收端得到的信道信息来分别计算空间分集模式和空间 复用模式下的频谱效率； 并将频谱效率大的 MIMO模式判决为适合接收端使 用的 MIMO模式。

所述方法进一步包括： 对于当前使用空间分集模式的接收端， 当 STC— THDIUCI < DIUC < STC_TH_Diuc2 时， 以全部或部分子载波作为统计对象， 分别根据各子载波所 对应的接收端的信道矩阵的条件数来确定各子载波适合使用的 MIMO模式； 如果在作为统计对象的所有子载波中， 适合使用某一模式的子载波的比例超 过预设的比例门限值， 则将所述模式判决为适合所述接收端使用的 MIMO模 式； 以及

对于当前使用空间复用模式的接收端， 当 SM— THDIUCI < DIUC < SM— TH_DROC2时， 以全部或部分子载波作为统计对象， 分别根据各子载波所对 应的接收端的信道矩阵的条件数来确定各子载波适合使用的 MIMO模式； 如 果在作为统计对象的所有子载波中， 适合使用某一模式的子载波的比例超过 预设的比例门限值，则将所述模式判决为适合所述接收端使用的 MIMO模式。

所述方法进一步包括：

根据信噪比来确定所使用的 MIMO模式的调制编码方式， 发送端根据所 确定的调制编码方式进行编码， 且接收端根据所确定的调制编码方式进行解 码。 进一步地， 当两种 MIMO模式下的信噪比都能够确定时， 或只能确定当 前使用的 MIMO模式下的信噪比且没有发生 MIMO模式切换时，根据信噪比 来确定所使用的 MIMO模式的调制编码方式的步骤具体包括：

将所使用的 MIMO模式下的信噪比与调制编码方式的进入门限进行比 较， 并确定所述 MIMO模式下的调制编码方式。 其中，当只能确定当前使用的 MIMO模式下的信噪比且发生 MIMO模式 切换时， 根据信噪比来确定所使用的 MIMO模式的调制编码方式的步骤具体 包括：

将在相同条件下的空间分集模式和空间复用模式的信噪比的差值设定为 D CINR, 将接收端当前使用的 MIMO模式的信噪比 V— CINR与调制编码方 式的进入门限进行比较， 并确定当前使用的 MIMO模式下的调制编码方式； 计算使用空间分集模式的接收端在空间复用模式下的信噪比 SM— CINR = V— CINR - D CINR, 将 SM— CINR与所述调制编码方式的进入门限进行比 较， 并确定所述接收端在空间复用模式下的调制编码方式； 以及 计算使用空间复用模式的接收端在空间分集模式下的信噪比 STC— CINR = V— CINR + D CINR, 将 STC— CINR与调制编码方式的进入门限进行比较， 并确定所述接收端在空间分集模式下的调制编码方式。

当只能确定当前使用的 MIMO模式下的信噪比且发生 MIMO模式切换 时，根据信噪比来确定所使用的 MIMO模式的调制编码方式的步骤具体包括： 将空间分集模式和空间复用模式的调制编码方式所对应的值的差设定为 D; 将接收端当前使用的 MIMO模式的信噪比 V— CINR与所述调制编码方式 的进入门限进行比较， 并确定当前使用的 MIMO模式下的调制编码方式， 所 述调制编码方式对应的值为 V— DIUC;

计算使用空间分集模式的接收端在空间复用模式下的调制编码方式所对 应的值 SM— DIUC = V DIUC - D； 以及

计算使用空间复用模式的接收端在空间分集模式下的调制编码方式所对 应的值 STC— DIUC = V— DIUC+D。

所述方法进一步包括：

设定切换周期 T, 其单位是帧； 以及

将所述判决时刻预置为当发送 /接收的总帧数是 T的整数倍时的时刻； 其中根据判决结果使用相应的 MIMO模式来传输数据的步骤具体包括： 在判决了适合使用的 MIMO模式后， 在所述发送端和接收端之间在下一个切 换周期内使用所述 MIMO模式传输数据。

所述方法进一步包括：

设定切换周期 T和门限值 TH, T的单位是帧； 以及

在各切换周期内设置 m个判决时刻， m为正整数且 m T;

其中根据判决结果使用相应的 MIMO模式来传输数据的步骤具体包括： 在各切换周期结束的时候， 统计在本切换周期内 m次判决中适合使用空间分 集模式和空间复用模式的次数 STC— NUM和 SM— NUM; 以及当 SM— NUM 与 m的比值大于 TH时， 在所述发送端和接收端之间在下一个切换周期内使 用所述空间复用模式来传输数据， 否则， 在下一个切换周期内使用空间分集 模式来传输数据。 进一步地， 根据判决结果使用相应的 MIMO模式来传输数据的步骤具体 包括：

设定门限值 TH;

对于使用空间分集模式的接收端， 统计判决为适合使用空间复用模式的 次数 SM— NUM; 当 SM— NUM与总的判决次数的比值大于 TH时 , 在所述发 送端和所述接收端之间改为使用空间复用模式来传输数据； 以及

对于使用空间复用模式的接收端， 统计判决为适合使用空间分集模式的 次数 STC— NUM; 当 STC— NUM与总的判决次数的比值大于 TH时， 在所述 发送端和所述接收端之间改为使用空间分集模式来传输数据。 本发明还提供了一种下行多输入多输出模式自适应切换的系统， 其包括 发送端和至少一个接收端； 其中， 每个接收端至少有两根接收天线， 每个发 送端至少有两根发送天线； 各接收端用于根据各自接收的数据来得到各自的 信道信息； 所述发送端包括： 信道调制编码模块， 其用于对信号进行调制和 编码； 以及符号映射模块， 其用于对信道调制编码模块输出的信号进行符号 映射；

其中所述发送端或接收端至少包括：

模式判决模块 , 其用于在判决时刻到达时 , 根据所述接收端得到的信道 信息将适合所述接收端使用的 MIMO模式判决为空间复用模式或空间分集模 式； 以及根据判决结果来选择使用相应的 MIMO模式， 并通知切换模块及所 述接收端所选择的 MIMO模式； 所述信道信息包括下列项中的任一个或任几 个： 信噪比、 调制编码方式和信道矩阵的条件数；

所述发送端还包括：

切换模块， 其用于将符号映射模块输出的数据发送给以模式判决模块所 选择的 MIMO模式的数据发送模块；

以空间复用模式的数据发送模块， 其用于将数据进行空间复用后发送； 以及 以空间分集模式的数据发送模块， 其用于将数据进行空间分集后发送； 其中接收端使用模式判决模块所选择的 MIMO模式来接收数据。

进一步地， 所述发送端为基站， 所述接收端包括终端、 基站或中继站。 进一步地， 所述模式判决模块根据信道信息将适合所述接收端使用的

MIMO模式判决为空间复用模式或空间分集模式具体釆用以下方式：

A、 无线通信系统根据接收端得到的信道信息来分别计算空间分集模式 和空间复用模式下的频谱效率； 并将频谱效率大的 MIMO模式判决为适合所 述接收端使用的 MIMO模式；

B、 以全部或部分子载波作为统计对象，分别根据各子载波所对应的接收 端的信道矩阵的条件数来确定各子载波适合使用的 MIMO模式； 如果在作为 统计对象的所有子载波中， 适合使用某一模式的子载波的比例超过预设的比 例门限值， 则判决所述模式为适合所述接收端使用的 MIMO模式；

C、 以全部或部分子载波作为统计对象，分别根据各子载波所对应的接收 端的信道矩阵的条件数里确定各子载波适合使用的 MIMO模式； 如果在作为 统计对象的所有子载波中， 适合使用空间复用模式的子载波的比例低于预设 的比例门限值， 则判决适合所述接收端使用的 MIMO模式为所述空间分集模 式； 否则进行以下两个步骤中的任一个：

C1、 如果所述适合使用空间复用模式的子载波的比例高于另一预设的比 例门限值， 则将适合所述接收端使用的 MIMO模式判决为空间复用模式； 否 则进行步骤 C2; 或

C2、 根据接收端得到的信道信息来分别计算空间分集模式和空间复用模 式下的频谱效率； 并将频谱效率大的 MIMO模式判决为适合接收端使用的 MIMO模式；

D、计算接收端当前所使用的 MIMO模式的信噪比 CINR; 如果 CINR大 于第一预设的比例门限值， 则判决适合使用空间复用模式； 如果 CINR小于 第二预设的比例门限值， 则判决适合使用空间分集模式； 如果 CINR小于或 等于第一预设的比例门限值， 并且大于或等于第二预设的比例门限值， 则进 行以下两个步骤中的任一个：

D1、 根据所述接收端得到的信道信息来分别计算空间分集模式和空间复 用模式下的频谱效率； 并将频谱效率大的 MIMO模式判决为适合接收端使用 的 MIMO模式； 或

D2、 以全部或部分子载波作为统计对象， 分别根据各子载波所对应的接 收端的信道矩阵的条件数来确定各子载波适合使用的 MIMO模式； 如果在作 为统计对象的所有子载波中， 适合使用某一模式的子载波的比例超过预设的 比例门限值， 则判决所述模式为适合所述接收端使用的 MIMO模式；

E、 计算接收端当前所使用的 MIMO模式的信噪比 CINR; 根据 CINR确 定适合所述接收端使用的调制编码方式， 所述调制编码方式对应的值为 DIUC; 如果 DIUC大于第一预设的比例门限值， 则判决适合使用所述空间复 用模式； 如果 DIUC小于第二预设的比例门限值， 则判决适合使用所述空间 分集模式； 如果 CINR小于或等于第一预设的比例门限值， 并且大于或等于 第二预设的比例门限值， 则进行以下两个步骤中的任一个：

E1、 根据接收端得到的信道信息来分别计算空间分集模式和空间复用模 式下的频谱效率； 并将频谱效率大的 MIMO模式判决为适合接收端使用的 MIMO模式； 或

E2、 以全部或部分子载波作为统计对象， 分别根据各子载波所对应的接 收端的信道矩阵的条件数来确定各子载波适合使用的 MIMO模式； 如果在作 为统计对象的所有子载波中， 适合使用某一模式的子载波的比例超过预设的 比例门限值， 则判决所述模式为适合所述接收端使用的 MIMO模式。 进一步地， 所述发送端或接收端进一步包括： 调制编码方式调整模块， 其用于根据模式判决模块选择的 MIMO模式， 按照以下方式之一将信道调制 编码模块所使用的调制编码方式调整为接收端适合使用的调制编码方式： a、 当两种 MIMO模式的信噪比都能够确定时， 或只能确定当前使用的

MIMO模式下的信噪比且没有发生 MIMO模式切换时， 将所使用的 MIMO 模式下的信噪比与调制编码方式的进入门限进行比较， 并确定所述 MIMO模 式下的调制编码方式； b、 当只能确定当前使用的 MIMO模式下的信噪比且发生 MIMO模式切 换时， 将在相同条件下的空间分集模式和空间复用模式的信噪比的差值设定 为 D— CINR, 将接收端当前使用的 MIMO模式下的信噪比 V— CINR与调制编 码方式的进入门限进行比较， 并确定当前使用的 MIMO模式下的调制编码方 式； 计算使用空间分集模式的所述接收端在空间复用模式下的信噪比 SM CINR = V— CINR - D CINR,将 SM— CINR与调制编码方式的进入门限进 行比较， 并确定所述接收端在空间复用模式下的调制编码方式； 以及计算使 用空间复用模式的接收端在空间分集模式下的信噪比 STC— CINR = V— CINR + D CINR, 将 STC— CINR与调制编码方式的进入门限进行比较， 并确定所 述接收端在空间分集模式下的调制编码方式； 以及

c、 当只能确定当前使用的 MIMO模式下的信噪比且发生 MIMO模式切 换时， 将空间分集模式和空间复用模式的调制编码方式所对应的值的差设定 为 D; 将接收端当前使用的 MIMO模式的信噪比 V— CINR与调制编码方式的 进入门限进行比较， 并确定当前使用的 MIMO模式下的调制编码方式， 该调 制编码方式对应的值为 V— DIUC; 计算使用空间分集模式的所述接收端在空 间复用模式下的调制编码方式所对应的值 SM— DIUC = V— DIUC - D; 以及计 算使用空间复用模式的接收端在空间分集模式下的调制编码方式对应的值 STC DIUC = V— DIUC+D。 进一步地， 所述发送端或接收端进一步包括用于设置进行 MIMO模式判 决的判决时刻的设置模块， 所述设置模块还用于：

i、 设定切换周期 T, 其单位是帧，

其中所述设置模块将进行 MIMO模式判决的判决时刻设置为在发送 /接 收的总帧数是 T的整数倍时的时刻； 且其中模式判决模块根据判决结果来选 择使用相应的 MIMO模式具体指：模式判决模块在判决适合使用的 MIMO模 式后， 选择使用所述 MIMO模式；

ii、 设定切换周期 T, T的单位是帧，

其中所述设置模块在各切换周期内设置 m个判决时刻， m为正整数且 m < T; 所述模式判决模块根据判决结果选择使用相应的 MIMO模式具体指： 模式判决模块在各切换周期结束的时候， 统计在本切换周期内 m次判决中适 合使用空间分集模式和空间复用模式的次数 STC— NUM和 SM— NUM;当 SM— NUM与 m的比值大于预设的门限值 TH时， 在下一个切换周期内选择使用 空间复用模式， 否则在下一个切换周期内选择使用空间分集模式； 或者

iii、 设置判决时刻，

其中模式判决模块根据判决结果选择使用相应的 MIMO模式具体指： 对 于使用空间分集模式的接收端， 统计判决为适合使用空间复用模式的次数 SM_NUM; 当 SM— NUM与总的判决次数的比值大于预设的门限值 TH时， 选择使用空间复用模式来接收数据； 对于使用空间复用模式的接收端， 统计 判决为适合使用空间分集模式的次数 STC— NUM; 当 STC— NUM与总的判决 次数的比值大于 TH时， 选择使用空间分集模式。

釆用本发明的技术方案， 可以解决下行多天线系统中空间分集模式和空 间复用模式自适应切换的实现问题， 有效地利用了分集增益和空间复用带来 的数据传输速率增益， 从而大大提高了系统吞吐量。 根据大量的仿真结果表 明， 利用本发明的方案可以使系统的吞吐量提高 10 % ~ 20 %。 附图概述

图 1是本发明根据频谱效率进行 MIMO模式判决的流程图；

图 2是本发明根据条件数进行 MIMO模式判决的流程图；

图 3是本发明根据信噪比或调制编码值进行判决的示意图；

图 4 ( a ) 、 （ b )和（ c )是根据判决结果选择 MIMO模式的三种具体实 现方式的示意图；

图 5是模式判决模块和调制编码方式调整模块在发送端时发送端的示意 框图；

图 6是本发明应用示例一中根据 CINR进行判决和直接调整 DIUC部分 的流程图；

图 7是本发明应用示例二中在空间分集模式下接收端根据 CINR和频谱 效率进行判决的流程图； 图 8是本发明应用示例三中接收端的第 i个子载波对应的信道系数示意 图；

图 9是本发明应用示例三中根据条件数和频谱效率进行判决的流程图； 以及

图 10 是本发明应用示例四中接收端在切换周期内根据频谱效率进行判 决来统计适合使用的 MIMO模式的方法的流程图。 本发明的较佳实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。

本发明的提出^^于以下考虑因素。

为了最大化数据传输速率， 考虑将空间分集和空间复用结合使用。 即， 系统利用信道信息来确定 MIMO的切换规则， 并实现多天线不同模式之间的 自适应切换， 以提高链路的可靠性和系统的吞吐量。 核心思想是： 利用信道 信息进行 MIMO模式选择，并调整所选择的 MIMO模式适合使用的调制编码 方式， 以根据判决模块所选择的 MIMO模式来传输数据。

本发明的实现下行 MIMO模式间自适应切换的方法应用于包括发送端和 接收端的无线通信系统， 该方法包括：

在判决时刻到达时， 所述无线通信系统根据信道信息将适合所述接收端 使用的 MIMO模式判决为空间复用模式或空间分集模式； 在所述发送端和所 述接收端之间根据判决结果使用相应的 MIMO模式来传输数据；

所述信道信息包括下列项中的任一个或任几个： 信噪比、 调制编码方式 和信道矩阵的条件数。

所述判决时刻根据实际情况被预置， 比如可以是每次收 /发数据时判决， 也可以是每隔几次收 /发数据时判决， 或每隔几帧判决一次。

对不同接收端， 适用的 MIMO模式可能不同； 所釆用的判决方式通常相 同， 但在有些情况下， 比如在接收端进行模式判决时， 不同的接收端也有可 能釆用不同的判决方式。

所述信噪比是一种统称， 可以是信噪比， 英文为 Signal to Noise Ratio, 缩写为 SNR;也可以是信干噪比，英文为 Signal to Interference and Noise Ratio, 缩写为 SINR; 还可以是载干噪比， 英文为 Carrier to Interference plus Noise Ration, 缩写为 CINR; 下文一概用 CINR表示包括 SNR、 SINR等在内的各 类信噪比。

所述调制编码方式对应的值在下文中简称为调制编码值，为了说明方便， 下文有时也用 802.16标准的 DIUC ( Downlink Interval Usage Code, 下行间隔 通用码）来表述该值。

其中， 所述无线通信系统根据信道信息判决适合使用哪种 MIMO模式的 核心是判决 MIMO模式的规则或者算法； MIMO模式判决的实现有两类方式： 一类是在发送端实现， 需要接收端反馈信道信息给发送端， 发送端根据接收 端反馈的信道信息来判决适合该接收端使用的 MIMO模式， 并在根据判决结 果选择所使用的 MIMO模式后，通知接收端所选择的 MIMO模式。另一类在 接收端实现， 接收端根据所得到的信道信息来判决适合本接收端使用的 MIMO模式， 并在根据判决结果选择所使用的 MIMO模式后， 通知发送端所 选择的 MIMO模式。 当然， 也可以是在判决后直接将判决结果通知对方， 然 后发送端和接收端按照一样的规则根据判决结果来选择所使用的 MIMO模 式。

其中， 发送端包括但不限于基站等， 接收端包括但不限于手机、 笔记本 电脑、 数据卡、 PDA等终端设备、 基站或者中继站等。

依据信道信息的不同， 根据信道信息判决适合使用哪种 MIMO模式的具 体实现方法至少可以包括以下几种：

( A1 )根据频谱效率进行判决。

比较空间分集模式和空间复用模式下的频谱效率， 并将频谱效率大的 MIMO模式判决为适合该接收端使用的 MIMO模式。具体实现过程可以如下： 将每个接收端的每根接收天线在空间分集模式下的信噪比计算为

STC— CINR, 将每根接收天线在空间复用模式下的信噪比计算为 SM— CINR。 因而确定了每个接收端在两种 MIMO模式下的信噪比。 根据 STC_CINR和 SM CINR可以确定一个适合该 MIMO模式的调制编码方式， 并将接收端在 空间分集模式和空间复用模式下的调制编码方式所对应的值分别记为

STC— DIUC和 SM— DIUC。 利用 STC— DIUC和 SM— DIUC可以确定调制编码 阶数、 编码速率和编码重复次数等信息， 从而求出在对应的 MIMO模式下每 根接收天线的频谱效率。 在这里， 频谱效率=调制编码阶数 X编码速率 /编码 重复次数。 合并接收端的每根接收天线的频谱效率便得到该接收端的频谱效 率。 当然， 在实际应用中也可以用别的方法计算频谱效率。

将该接收端在空间分集模式和空间复用模式下的总频谱效率分别记为 STC— Effect和 SM—Effect。 如果 SM— Effect大于 （或等于） STC— Effect, 则判 决该接收端适合使用空间复用模式； 否则， 判决该接收端适合使用空间分集 模式。 也就是说， 当 SM— Effect等于 STC— Effect时， 可以判决该接收端适合 使用空间复用模式， 也可以判决该接收端适合使用空间分集模式； 甚至还可 以进一步根据其它信道信息来进行判决。 其过程如图 1所示， 图 1 中， STC 指空间分集模式， SM指空间复用模式。

( A2 )根据条件数进行判决。

以全部或部分子载波作为统计对象， 分别根据各子载波所对应的接收端 的信道矩阵的条件数来确定各子载波适合使用的 MIMO模式； 如果在作为统 计对象的所有子载波中， 适合使用某一模式的子载波的比例超过预设的比例 门限值， 则将该模式判决为适合该接收端使用的 MIMO模式。

具体实现过程可以如下：

首先计算每个子载波所对应的信道矩阵的条件数， 并将条件数与设定的 子载波门限值进行比较， 从而确定该子载波适合使用空间分集模式还是空间 复用模式。 对该接收端所有的子载波或部分子载波进行统计， 如果适合使用 某一模式的子载波数在作为统计对象的子载波总数中所占的比例大于或等于 一个设定的比例门限值， 则判决子载波适合使用该模式， 否则可以判决适合 使用另一模式。 也可以进一步釆用别的方式进行判断。 在实际应用中也可以 这样判决： 如果适合使用某一模式的子载波数在作为统计对象的子载波总数 中所占的比例小于或等于一个设定的比例门限值， 则判决子载波适合使用另 一模式， 否则可以判决子载波适合使用该模式。 或是计算适合使用空间分集 模式的子载波数和适合使用空间复用模式的子载波数之间的比值， 通过比较 该比值与预设的比例门限值来判决接收端适合使用的 MIMO模式； 这些实现 方式的思想同上文所述的方法是一致的， 只是实现的细节有所变化， 可以根 据前文类推得到。 还可以直接比较适合使用两种不同模式的子载波数， 适合 使用哪种模式的子载波数居多就判决适合使用哪种模式， 一样多则判决适合 使用任一模式或沿用当前模式， 这样的情况也可以釆用比例判断， 即比例门 限值为 50% (如果釆用比值判断， 则门限为 1 ) 。

比如在统计适合使用空间复用模式的子载波数时， 如果该子载波数在作 为统计对象的子载波总数中所占的比例大于或等于一个设定的比例门限值， 则判决子载波适合使用空间复用模式。 当然， 也可以统计适合使用空间分集 模式的子载波数， 具体做法可以类推。

上述示例的具体实现步骤如图 2所示， 包括：

确定接收端所有或部分子载波的位置；

在每个接收端将其对应的信道系数测量为 h„、 h₂₁ h_nl、 h₁₂、 h₂₂ hn2 h_lm hnm , 其中， HI为所述发送端的天线数， n为接收端的接收 天线数； 将所述接收端对应的信道系数组成的信道矩阵确定为：

x ₂ L _r

H二 M M M M 记 H = H^ffH , 确定 H奇异值或特征值的最大值

皿和最小值 ™。 用 _ax和 确定一个信道矩阵的条件数值， 用条件数来判 决该子载波适合使用的 MIMO模式。

预先设定两类门限值， 一个子载波门限值 和一个比例门限值；, 假设 通过计算得到的子载波对应的信道矩阵 的条件数为 Ki。

比较 和门限值 , 判决子载波⁷'适合使用空间复用模式还是空间分集 模式；如果适合用空间复用模式，则 MIMO— SM加 1 ,否则 MIMO— STC加 1。

当条件数的定义不同时， 有可能是在 < K_c时判决适合使用空间复用模 式， 也可能是在 > ^ ^时判决适合使用空间复用模式， 比如假设收发天线均 为两根时， 将 H的奇异值或者特征值计算为 则当条件数定义为

K_{i =} 时, 如果 < 则判决该子载波适合使用空间复用模式， 否

则判决该子载波适合使用空间分集模式； 当条件数定义为 = , 或

者 = i x 时， 如象 >K_C, 则认为该子载波适合使用空间复用模式， 否则 判决该子载波适合使用空间分集模式。 = 时， 可以判决适合使用空间分 集模式， 也可以判决适合使用空间复用模式。

当作为统计对象的子载波都被判决后， 统计出适合使用空间复用模式的 子载波在作为统计对象的子载波数中所占的比例为 Pr, 即： 用 MIMO— SM除 以 MIMO— SM与 MIMO— STC之和， 得到的商为 Pr； 如果 Pr≥ 7； , 该接收端适 合使用空间复用模式， 否则适合使用空间分集模式； 该过程如图 2所示。

(A3)根据条件数和频谱效率进行判决。 这种方式又进一步包括几种情 况。

各种情况前面的步骤与根据条件数进行判决时的步骤相同， 先统计出适 合使用空间复用模式的子载波数在所有作为统计对象的子载波数中所占的比 例为 Pr。

(A3.1 )如果 Pr<7 , 判决接收端适合使用空间分集模式； 否则， 进一步 用频语效率进行判决来决定适合使用的 MIMO模式。 当 Pr = 7；时可以进一步 判决， 也可以判决适合使用空间分集模式。

(A3.2)如果 Pr>7 , 确定接收端适合使用空间复用模式； 否则， 进一步 用频谱效率进行判决来决定适合使用的 MIMO模式。 当 J = T_r时可以进一步 判决， 也可以判决适合使用空间复用模式。

(A3.3)设定比例因子区间 [Γ ,7₂], 其中 0≤Γ ≤7₂≤1。

如果 Pr<r , 判决接收端适合使用空间分集模式； 如果 Pr>7₂, 判决接收 端适合使用空间复用模式； 如果 r <Pr< ₂, 则根据频谱效率来判决（在实际 应用时也不排除根据其它信道信息进行判决）适合使用的 MIMO模式。 当 Pr = J , Pr = 7₂时可以进一步进行判决， 也可以直接判决适合使用空间分集 / 复用模式。

这里， 根据频谱效率进行判决就是（A1)所述的方法。

在实际应用时， 也可以统计出适合使用空间分集模式的子载波数在总的 子载波数中所占的比例， 通过比较该比例与一预设的门限值来判决接收端适 合使用的 MIMO模式； 或是计算适合使用空间分集模式的子载波数和适合使 用空间复用模式的子载波数的比值， 通过比较该比值与预设的门限值来判决 接收端适合使用的 MIMO模式； 这些实现方式的思想同上文所述的方法是一 致的， 只是实现的细节有所变化， 可以根据前文类推得到。

( A4 )根据信噪比进行判决。

设定一组信噪比门限值区间 [CINR1 , CINR2]， 其中， CINR1 < CINR2。 假设在某时刻， 某接收端将当前所使用的 MIMO模式的信噪比计算为 CINR。

如果 CINR < CINR1 , 判决适合使用空间分集模式；

如果 CINR > CINR2 , 判决适合使用空间复用模式；

在 CINR1 < CINR < CINR2 时， 判决适合使用当前的 MIMO模式， 即 MIMO模式保持不变。

这时， 对于当前使用空间分集模式的接收端， 相当于只用了门限值 CINR2 , 等价于当 CINR大于 CINR2时， 使用空间复用模式； 否则， 使用空 间分集模式。 而对于当前使用空间复用模式的接收端， 相当于只用了门限值 CINR1 , 等价于当 CINR大于 CINR1时， 使用空间复用模式； 否则， 使用空 间分集模式。

也可设定两组信噪比的门限值区间： 对于当前使用空间分集模式的接收 端， 设定门限值区间为 [STC— TH_CINR1 , STC_TH_CINR2] ; 而对于当前使用空间 复用模式的接收端，设定门限值区间为 [SM— TH_CINR1 , SM_TH_CINR2]„在这里， STC— TH隱 1 < STC— TH隱 2 , SM— TH隱 1 < SM— TH隱 2 , SM— TH隱 1 < STC_THCINR2。

对于使用两组门限区间 [STC— TH_CINR1 , STC— TH_CINR2]和 [SM— TH_CINR1 , SM— TH_CINR2]的情况，操作方法与使用一个区间的情况一样； 只是对于当前使 用空间分集模式的接收端来说，用 STC— TH_CINR1替换 CINR1 ,用 STC— TH_CINR2 替换 CINR2; 对于当前使用空间复用模式的接收端来说， 用 SM— TH_CINR1替 换 CINR1 , 用 SM— TH_CINR2替换 CINR2。 这个过程如示意图 3所示， 在这里， 门限值 1代表上文所述的 CINR1/STC— TH_CINR1/SM— TH_CINR1 ,门限值 2代表上 文所述的 CINR2/STC— TH_CINR2/SM— TH_CINR2。

(A5)根据信噪比和频谱效率进行判决。

在 CINR1 < CINR < CINR2 时（如果设定两组信噪比门限值区间， 则对 于当前使用空间复用模式的接收端为 SM— TH_CINR1 <CINR<SM— TH_CINR2, 或 对于 当前使用 空间分集模式的接收端 STC— TH_CINR1 < CINR < STC_TH_CINR2 ) , 进一步按照 （Al) 中所述， 根据频谱效率来判决其适合使 用的 MIMO模式。

(A6)根据信噪比和条件数进行判决。

在 CINR1 < CINR < CINR2 时（如果设定两组信噪比门限值区间， 则对 于当前使用空间复用模式的接收端为 SM— TH_CINR1 <CINR<SM— TH_CINR2, 或 对于 当前使用 空间分集模式的接收端 STC— TH_CINR1 < CINR < STC_TH_CINR2 ) , 进一步按照 （Α2) 中所述， 根据条件数来判决其适合使用 的 ΜΙΜΟ模式。

( Α7 )根据调制编码值进行判决。

设定一组调制编码值区间 [DIUC1,DIUC2], 其中， DIUC1 <DIUC2。 假设在某时刻， 某接收端将当前所使用的 MIMO模式的信噪比计算为 CINR。 将 CINR与调制编码方式的进入门限进行比较而得到一个适合该接收 端使用的调制编码方式， 将该调制编码方式对应的值记为 DIUC。

如果 DIUC<DIUC1, 使用空间分集模式； 如果 DIUODIUC2, 使用空 间复用模式。

在 DIUC1 < DIUC < DIUC2时， 判决适合使用当前的 MIMO模式， 即 MIMO模式保持不变。

这时， 对于当前使用空间分集模式的接收端， 相当于只用了门限值 DIUC2, 等价于当 DIUC大于 DIUC2时， 选择空间复用模式； 否则， 选择空 间分集模式。 而对于当前使用空间复用模式的接收端， 相当于只用了门限值 DIUC1, 等价于当 DIUC大于 DIUC1时， 选择空间复用模式； 否则， 选择空 间分集模式。

也可设定两组调制编码值的门限值区间： 对于当前使用空间分集模式的 接收端， 设定门限值区间为 [STC— THDIUCI , STC_TH_DIUC2]; 而对于当前使用 空间复用模式的接收端， 设定门限值区间为 [SM— THDIUCI , SM— TH_Droc2]。 在 这里， STC— TH_Drocl < STC— TH_Droc2, SM— TH_Drocl < SM— TH_Droc2, SM— TH_Drocl < STC_TH_DIUC2₀

对于使用两组门限区间 [STC— THDIUCI , STC— TH_DROC2]和 [SM— TH_Drocl ,

SM— TH_Droc2]的情况，操作方法与使用一个区间的情况一样； 只是对于当前使 用空间分集模式的接收端来说，用 STC— THDIUCI替换 DIUC1 ,用 STC— TH_Droc2 替换 DIUC2。 对于当前使用空间复用模式的接收端来说， 用 SM— THDIUCI替 换 DIUC1 , 用 SM— TH_Droc2替换 DIUC2。 这个过程如示意图 3所示， 在这里， 门限值 1代表上文所述的 DIUCl/STC—TH_Drocl/SM— TH_Drocl,门限值 2代表上 文所述的 DIUC2/STC— TH_Droc2/SM— TH_Droc2。

( A8 )根据调制编码值和频谱效率进行判决。

在 DIUC1 < DIUC < DIUC2时（如果设定两组信噪比门限值区间， 则对 于当前使用空间复用模式的接收端为 SM— TH_Drocl < CINR < SM—TH_Droc2,或 对于 当前使用 空间分集模式的接收端 STC— THDIUCI < CINR < STC_TH_DIUC2 ) , 进一步按照 （A1 ) 中所述， 根据频谱效率来判决其适合使 用的 ΜΙΜΟ模式。

( Α9 )根据调制编码值和条件数进行判决。

在 DIUC1 < DIUC < DIUC2 (如果设定两组信噪比门限值区间， 则对于 当前使用空间复用模式的接收端为 SM— TH_Drocl < CINR < SM—TH_Droc2,或对 于当前使用空间分集模式的接收端 STC— THDIUCI < CINR < STC— TH_Droc2 ) 时，进一步按照（A2 )中所述，根据条件数来判决其适合使用的 MIMO模式。

所述方法还可以包括：

根据信噪比来确定所使用的 MIMO模式的调制编码方式， 发送端根据所 确定的调制编码方式进行编码，接收端根据所确定的调制编码方式进行解码。

调制编码方式可以由发送端确定后通知接收端， 也可以由接收端确定后 通知发送端。

其中， 调整调制编码方式的实现方法至少可以包括以下几种： ( Bl )直接用信噪比调整。

如果两种 MIMO模式的信噪比都能够确定（通过计算或反馈得到） ， 或 者只能确定（通过计算或反馈得到） 当前所使用的 MIMO模式下的信噪比且 没有发生 MIMO模式切换的情况下，将所使用的 MIMO模式下的信噪比与调 制编码方式的进入门限进行比较，从而确定该 MIMO模式下的调制编码方式。 比如， 在接收端， 可以通过计算得到两种 MIMO模式下的信噪比， 根据这个 信噪比可以确定其相应的 MIMO模式下的调制编码方式。 如果使用空间分集 模式， 则只要将空间分集模式下的调制编码方式所对应的值反馈给发送端； 如果使用空间复用模式， 只要将空间复用模式下的调制编码方式所对应的值 反馈给发送端， 发送端根据反馈得到的调制编码方式来进行编码。

( B2 )如果只能确定 (通过计算或者反馈得到 )当前 MIMO模式下的信 噪比为 V— CINR, 对存在 MIMO模式切换时的情况， 操作如下：

将在一个相同条件下的空间分集模式和空间复用模式的信噪比的差值设 定为 D— CINR, 如果接收端当前使用的 MIMO模式的信噪比为 V— CINR, 根 据 V— CINR查表得到的调制编码方式对应的值为 V—DIUC, 则有两种方法来 获得另外一种 MIMO模式下的调制编码方式：

( B21 )用预测的信噪比获得调制编码方式。

对于使用空间分集模式的接收端， 可以大致预测其在空间复用模式下的 信噪比为 SM CINR = V— CINR - D CINR,并比较 SM— CINR与调制编码方式 的进入门限， 确定一个调制编码方式作为该接收端在空间复用模式下的调制 编码方式。

对于使用空间复用模式的接收端， 可以大致预测其在空间分集模式下的 信噪比为 STC— CINR = V— CINR + D CINR,并将 STC— CINR与调制编码方式 的进入门限进行比较， 得到一个调制编码方式作为该接收端在空间分集模式 下的调制编码方式。

( B22 )用当前模式的调制编码值直接预测；

将空间分集模式和空间复用模式的调制编码方式所对应的值的差设定为 D, D是个大于 0的正整数。 如果接收端使用空间分集模式， 则直接预测空间复用模式下的调制编码 方式所述对应的值为： SM— DIUC = V DIUC - D。

如果接收端使用空间复用模式， 则直接预测空间分集模式下的调制编码 方式所述对应的值为： STC— DIUC = V— DIUC + D。

对于 （B2 ) 的情况， 当然也可以是设定空间复用模式和空间分集模式下 的信噪比之差 （或调制编码方式所对应的值之差） ， 此时的实现方法根据上 文的方法类推即可得到， 不再赘述。

其中， 根据判决结果使用相应的 MIMO模式来传输数据可以有三种具体 实现方式：

( C1 )第一种实现方式如图 4 ( a )所示， 设定一个固定的切换周期 T。 在这里， Τ是个大于零的正整数， 单位是帧， 判决时刻被预置为在发送 /接收 的总帧数是 Τ的整数倍时的时刻； 在判决使用哪种 ΜΙΜΟ模式后， 在发送端 和该接收端之间在下一个切换周期内将选择用该模式传输数据。 比如， 在第 ηΤ帧时， 如果用 （C1 )所述的 ΜΙΜΟ模式来判决该接收端适合使用空间分 集模式， 则该接收端在 ηΤ+l帧、 ηΤ+2帧、 ... （ η + 1 ) Τ帧内都用空间分集 模式接收数据。 在（η + 1 ) Τ帧时， 系统进行另外一次 ΜΙΜΟ模式判决。 这 里， η为正整数。

( C2 )第二种实现方式如图 4 ( b )所示， 设定一个固定的切换周期 Τ和 一个门限值 ΤΗ。 这里， Τ是个大于零的正整数， 单位是帧。 在各切换周期内 设置 m个判决时刻， 即进行 m次模式判决， 但不进行 MIMO模式切换， 只 在切换周期结束的时候进行 MIMO模式切换； 这里 m为正整数且 m T。 在 各切换周期结束的时候， 统计在本切换周期内 m次判决中适合使用空间分集 模式和空间复用模式的次数 STC NUM和 SM— NUM;当 SM— NUM与 m的比 值大于设定的门限值 TH时， 在发送端和该接收端之间在下一个切换周期内 选择使用空间复用模式来传输数据， 否则， 在发送端和接收端之间在下一个 切换周期内选择使用空间分集模式（也可以规定， 当所述比值等于 TH时， 仍使用当前的 MIMO模式， 或使用空间复用模式）来传输数据。 比如， 在第 nT帧的时候， 如果确定在下一个切换周期内使用空间分集模式， 则该接收端 在 ηΤ+l帧、 ηΤ+2帧、 ... （ η + 1 ) Τ帧内都用空间分集模式， 并且进行 m次 模式判决， 统计其适合使用空间复用模式的次数 SM— NUM。 如果 SM— NUM 与 m的比值大于设定的门限值 TH, 该接收端在下一个周期的 T帧内使用空 间复用模式， 即在（n+l) T+l帧、 （η+1) Τ + 2帧 （η + 2) Τ帧内 都使用空间复用模式， 否则使用空间分集模式， 并在（η+1) Τ+1 帧、 （η +1) Τ + 2帧 (η + 2) Τ帧内进行下一个周期的 m次模式判决和统计。 在实际应用时， 也可以通过将 STC— SUM 与 m 的比值、 或 SM— NUM和 STC— SUM 的比值与一门限值进行比较， 来判断在下一切换周期内所使用的 MIMO模式， 具体过程可以类推。 还可以直接比较 SM— NUM和 STC— SUM , 如果 SM— NUM大就釆用空间复用模式， 否则釆用空间分集模式， 如果两者 相同则可以釆用任一模式或沿用当前模式；这样的情况也可以釆用 SM— NUM (或 STC— SUM )与 m的比值来判断， 即 TH为 0.5, 如果釆用 SM— NUM和 STC— SUM的比值进行判断， 则门限为 1。

设定一个切换周期可以避免由于频繁切换而导致系统开销过大的问题。

(C3)第三种实现方式如 4 (c)所示， 不设定固定的切换周期， 而是设 定一个门限值 TH, 方法如下：

(a)对于当前使用空间分集模式的接收端， 一直进行模式判决一一比如 在每次判决时刻到达时进行判决， 但不进行 MIMO模式切换， 可以以帧数或 时间的形式预置判决时刻。 统计被判决为适合使用空间复用模式的次数 SM_NUM; 当 SM— NUM与总判决次数的比值大于或等于 TH时， 在发送端 和接收端指间改为选择使用空间复用模式来传输数据， 执行（b) 。

( b )对于当前使用空间复用模式的接收端， 一直进行模式判决一一比如 在每次判决时刻到达时进行判决， 但不进行 MIMO模式切换， 可以以帧数或 时间的形式预置判决时刻。 统计被判决为适合使用空间分集模式的次数 STC— NUM。 当 STC— NUM与总的判决次数的比值大于或等于 TH时，在发送 端和接收端之间改为选择使用空间分集模式来传输数据， 执行（a) 。

本发明还提供了一种下行多输入多输出模式自适应切换的系统， 其包括 发送端和至少一个接收端； 其中， 发送端可以为基站等， 接收端可以为手机、 笔记本电脑、 数据卡、 PDA等终端， 也可以为基站或中继站； 每个接收端至 少有两根接收天线， 每个发送端至少有两根发送天线； 各接收端用于根据各 自接收的数据来得到各自的信道信息；

各发送端至少包括：

信道调制编码模块， 其用于对信号进行调制和编码；

符号映射模块， 其用于对信道调制编码模块输出的信号进行符号映射； 切换模块， 其用于将符号映射模块输出的数据发送给以模式判决模块所 选择的 MIMO模式的数据发送模块；

以空间复用模式的数据发送模块， 其用于将数据进行空间复用后发送； 以空间分集模式的数据发送模块， 用于将数据进行空间分集后发送； 其中， 所述发送端或接收端至少还包括：

模式判决模块， 其用于在判决时刻到达时， 根据接收端得到的信道信息 将适合该接收端使用的 MIMO模式判决为空间复用模式或空间分集模式； 以 及根据判决结果选择使用相应的 MIMO模式， 并通知切换模块及接收端所选 择的 MIMO模式； 所述信道信息包括下列项中的任一个或任几个： 信噪比、 调制编码方式和信道矩阵的条件数；

当模式判决模块属于发送端时， 接收端反馈信道信息给模式判决模块。 接收端使用模式判决模块所选择的 MIMO模式来接收数据。

信噪比和调制编码方式等细节与上述方法中所述的相同，这里不再重复。 模式判决模块进行判决的具体实现方式的细节与方法中 （A1 )到 （A9 ) 所述的相同， 这里不再重复。 模式判决模块可以但不限于通过计时器或计数 器来判断预置的判决时刻到达、 或切换周期结束， 当需要对子载波计数、 统 计 STC— NUM/SM— NUM或进行其它计数时可以但不限于通过计数器实现， 各门限值、 阔值等可以但不限于保存在存储器中。

所述系统还可以包括： 调制编码方式调整模块， 其用于根据模式判决模 块选择的 MIMO模式来将信道调制映射模块所使用的调制编码方式调整为接 收端适合使用的调制编码方式。 调制编码方式调整模块进行调整的具体实现 方式的细节与上述方法中 （Bl ) 、 ( B2 )所述的相同， 这里不再重复。

包括模式判决模块和调制编码方式调整模块的发送端如图 5所示。 所述系统还可以包括： 设置模块， 其用于设置进行 MIMO模式判决的判 决时刻并用于设置切换周期。

模式判决模块何时进行判决以及切换模块何时根据模式判决模块的判决 结果将映射后的数据流发送到相应 MIMO模式的数据发送模块有三种具体实 现方式， 与方法中 （C1 )到 ( C3 )所述的相同， 这里不再重复。

如上所述， 借助于本发明提供的自适应切换实现方案， 将空间分集模式 和空间复用模式结合使用， 使系统能够自适应地在空间分集模式和空间复用 模式之间切换； 本发明的方案提高了数据的传输速率， 最大化地利用了有限 的系统带宽， 从而大大提高了系统吞吐量。

下面用本发明的四个应用示例进一步加以说明。

应用示例一

假设在某一个时刻有 n个接收端， 记为 Userl、 User2...Usern。 其中的某 个接收端为 UserX, 它根据接收到的导频等信息， 将它当前模式下的反馈信 噪比计算为 CINR, 并通过某个 IE (如快速反馈信道等）将 CINR反馈给发送 端。 发送端将接收到的 CINR与调制编码方式的进入门限进行比较， 选择调 制编码方式， 并将一个调制编码方式对应的值确定为 V— DIUC。 当切换周期 到达时， 发送端根据这个反馈的 CINR进行 MIMO模式判决和切换后的调制 编码方式的调整。

接收端反馈的 CINR只是当前 MIMO模式下的信噪比， 这里并不知道另 一种 MIMO模式下的信噪比。 可用 （A4 ) 中的纯信噪比判决方法进行处理。 将空间分集模式和空间复用模式下的门限值分别设定为 STC— TH2 和 SM TH1 , 则：

1 )当接收端的当前模式是空间分集模式时， 发送端比较 CINR和门限值 STC— TH2 的大小， 如果 CINR>STC— TH2, 判决该接收端适合使用空间复用 模式， 并且用直接预测的方法将其调制编码方式对应的值确定为 DIUC = V— DIUC - D,其中 D是个预先设定的正整数值，也可以先预测其在空间复用 模式下的信噪比， 再用预测的信噪比获得调制编码方式对应的值； 否则， 判 决该接收端继续使用空间分集模式， 并保持调制编码方式不变。 2 )当接收端的当前模式是空间复用模式时， 发送端比较 CINR和门限值 SM— TH1的大小， 如果 CINR<SM— TH1 , 判决该接收端适合使用空间分集模 式， 并且用直接预测的方法将空间分集模式下的调制编码方式对应的值确定 为 DIUC = V— DIUC + D, 也可以先预测其在空间分集模式下的信噪比， 再用 这个预测的信噪比获得调制编码方式对应的值； 否则， 判决该接收端继续使 用空间复用模式， 并保持调制编码方式不变。

这里， D是一个正整数。 其它接收端的操作流程与接收端 UserX的操作 一样。 其中， MIMO模式判决和直接调整 DIUC部分的流程如图 6所示。

发送端将根据 1 )或 2 )判决的 MIMO模式通知给接收端。 发送端在新 选择的 MIMO模式下发送数据， 接收端在新的 MIMO模式下接收数据。

应用示例二 假设有 n个接收端 Userl、 User2 Usern, 每个接收端有两根接收天 线， 同样发送端也只有两根发送天线。 在这里， 在接收端进行 MIMO模式判 决， 并将判决出的适合使用的 MIMO模式反馈给发送端， 发送端根据反馈的 MIMO模式调整发送数据的模式。 发送端用 （A5 ) 中的信噪比加频谱效率进 行 MIMO模式选择。 具体过程如下：

在这里，只用一个信噪比区间门限。设定信噪比门限的区间值为 [CINR1 , CINR2]。 对于接收端 UserX来说， 它根据接收到的导频等信息， 将它当前模 式下的反馈信噪比计算为 CINR。 也可以不管当前 MIMO模式是空间分集模 式还是空间复用模式， 对所有接收端只计算其在空间分集模式（或者空间复 用模式） 下的信噪比 CINR。

如果 CINR<CINR1 , UserX适合使用空间分集模式。如果 CINR> CINR2 , UserX适合使用空间复用模式。 如果 CINR1 CINR CINR2, 进一步用频谱 效率来判决其适合使用的 MIMO模式。

频谱效率判决的具体过程如下： 计算或者用导频等估计 UserX在空间分 集模式和空间复用模式下每根接收天线的信噪比， 并将其分别记为 STC— CINR1、 STC— CINR2、 SM CINRl , SM— CINR2。 用这四个信噪比值可 以分别确定相应的调制编码阶数、 编码速率、 重复编码次数等信息， 然后确 定对应的频谱效率， 频谱效率=调制编码阶数 X编码速率 /重复编码次数。 将

STC— CINR1对应的调制编码阶数、 编码速率、 重复次数分别记为 STC— Ml、 STC— Rl、 STC— PI ; STC— CINR2对应的相关值为 STC— M2、 STC— R2、 STC_P2; SM— CINR1对应的相关值为 SM— Ml、 SM— Rl、 SM— PI ; SM— CINR2对应的 值分别为 SM— M2、 SM— R2、 SM— P2。 将四个信噪比分别对应的频谱效率记 为 STC— Effectl、 STC— Effect2、 SM— Effectl、 SM— Effect2。 因此有： STC— Effecti = STC— Mi STC Ri /STC— Pi; SM— Effecti = SM— Mi SM Ri/SM Pi; 在这里， i=l , 2。 由于在空间分集模式下两根天线发送的数据相同， 所以在空间分集 模式和空间复用模式下总的频谱效率分别为 STC— Effect = 0.5 X ( STC— Effecti + STC— Effect2 )和 SM— Effect = SM— Effecti + SM—Effect2。 如果 STC— Effect 大于 SM— Effect, UserX使用空间分集模式， 否则使用空间复用模式。

当 UserX为空间分集模式下的接收端时， 其用 CINR +频谱效率进行判 决的流程图见图 7。 其它接收端的处理与接收端 UserX的处理一样。

由于是在接收端进行判决， 两种 MIMO模式下的信噪比都可以通过计算 得到，所以只要用相应 MIMO模式下的信噪比就可以通过查表得到该 MIMO 模式下的调制编码方式。接收端将选择的 MIMO模式和该 MIMO模式下的调 制编码方式反馈给发送端， 并在选择的 MIMO模式下接收数据。 发送端也在 接收端反馈的 MIMO模式下发送数据。

应用示例三

假设有 n个接收端 Userl、 User2 Usern, 每个接收端有两根接收天 线， 同样发送端也只有两根发送天线。 在这里， 用 （A3 ) 中的条件数与频谱 效率集合来进行判决。 设定一个子载波门限值为 , 一个比列因子门限值为 7；。 对于某个接收端 UserX来说,将其子载波对应的不同收发天线上的信道 系数记为 , k, j = l, 2 , 对应关系如图 8所示 第⁷'个子载波的这些信道系数对应的信道矩阵记为： = ^ ,并且， 记 H,. = H H,.。 将 Η,.的奇异值或者特征值计算为 其条件数可定义为

_{Ki =}A AL (也可以为 = ^min( .） , 或者 = _x ） 。 如^ Ki < K_c (或 max , ¾ ) max , ¾ )

者 K: > K_r ,或者 则认为该子载波适合使用空间复用模式。统计^ ( 者 K; > K_c , 或者 > ）的子载波所占的比例 Pr , 如果 Pr< 7 , UserX适 合使用空间分集模式。 否则， 进一步用频谱效率进行判决。

用频谱效率进行判决的具体过程如下： 计算或者用导频等估计 UserX在 空间分集模式和空间复用模式下每根接收天线的信噪比， 并将其分别记为 STC— CINR1、 STC— CINR2、 SM— CINR1、 SM— CINR2。 用这四个信噪比值可 以分别确定相应的调制编码阶数、 编码速率、 重复编码次数等信息， 然后确 定对应的频谱效率。 将 STC— CINRi对应的调制编码阶数、 编码速率、 重复次 数分别记为 STC— Mi、 STC— Ri、 STC— Pi; SM— CINRi对应的相关值为 SM— Mi、 SM— Ri、 SM— Pi, 在这里， i=l , 2。 将四个信噪比分别对应的频谱效率记为 STC— Effectl、 STC— Effect2、 SM— Effectl、 SM— Effect2。 因此有： STC— Effecti = STC— Mi STC— Ri/STC— Pi; SM— Effecti = SM— Mi SM Ri/SM Pi; 在这里， i=l , 2。 由于在空间分集模式下两根天线发送的数据相同， 所以空间分集模 式和空间复用模式下总的频谱效率分别为 STC— Effect = 0.5 X ( STC— Effecti + STC— Effect2 )和 SM— Effect = SM— Effecti + SM—Effect2。 如果 STC— Effect 大于 SM— Effect, 该接收端使用空间分集模式， 否则使用空间复用模式。

其它接收端的判决过程与接收端 UserX—样， 整个过程如图 9所示。 应用示例四

假设有 n个接收端 Userl、 User2 Usern。 它们只使用频语效率进行 判决。 在整个切换周期内使用频谱效率来进行判决， 统计适合使用空间复用 模式和空间分集模式的次数 SM— NUM和 STC— NUM。 SM— NUM和 STC— NUM 在每个切换周期的开始帧的值都为 0。 如果某个接收端为 UserX, 计算 UserX 在两种 MIMO模式下的总频谱效率； 如果空间分集模式下的频谱效率大于空 间复用模式下的频谱效率， 则 STC_NUM加 1 , 否则 SM— NUM加 1。 当一个 切换周期结束时， 如果 STC— NUM > SM— NUM, 则使用空间分集模式， 否则 使用空间复用模式。 接着将计数器 STC— NUM和 SM— NUM清零， 进入下一 个切换判决周期。 整个过程如图 10所示。

其中， 频谱效率的计算方法与应用示例二的方法一样， 都是频谱效率 = 编码阶数 X编码速率 /编码重复次数。

其它接收端的判决过程与 UserX的方法一样。 当然， 本发明还可有其他多种实施例， 熟悉本领域的技术人员可根据本 发明作出各种相应的改变和变形， 而不背离本发明精神及其实质， 但这些相 应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

工业实用性

根据本发明的下行多输入多输出模式自适应切换的方法和系统能够实现 空间分集模式和空间复用模式的自适应切换， 从而使两者有效地结合， 以提 高链路的可靠性和系统的吞吐量， 克服了单独使用分集或者复用技术不能最 大限度地利用有限的频带的问题。

Claims

权 利 要 求 书

1、 一种下行多输入多输出（MIMO )模式自适应切换的方法， 所述方 法应用于包括发送端和接收端的无线通信系统， 并包括：

在判决时刻到达时， 所述无线通信系统根据信道信息将适合所述接收端 使用的 MIMO模式判决为空间复用模式或空间分集模式； 在所述发送端和所 述接收端之间根据判决结果使用相应的 MIMO模式来传输数据；

其中所述信道信息包括下列项中的任一个或任几个： 信噪比、 调制编码 方式和信道矩阵的条件数。

2、 如权利要求 1 所述的方法， 其中所述无线通信系统根据信道信息 判决适合所述接收端使用的 MIMO模式的所述步骤包括：

所述接收端反馈信道信息给所述发送端， 所述发送端根据所述接收端所 反馈的信道信息来判决适合所述接收端使用的 MIMO模式， 并在根据所述判 决结果选择了所使用的 MIMO模式后，通知所述接收端所选择的 MIMO模式； 或者

所述接收端根据得到的信道信息来判决适合所述接收端使用的 MIMO模 式， 并在根据所述判决结果选择了所使用的 MIMO模式后， 通知所述发送端 所选择的 MIMO模式。

3、 如权利要求 1 所述的方法， 其中所述发送端为基站， 所述接收端 包括终端、 基站或中继站。

4、 如权利要求 1到 3 中任一项所述的方法， 其中， 所述无线通信系 统根据信道信息将适合接收端使用的 MIMO模式判决为空间复用模式或空 间分集模式的所述步骤包括：

所述无线通信系统根据所述接收端得到的信道信息来分别计算所述空间 分集模式和空间复用模式下的频谱效率； 以及

将频谱效率大的 MIMO模式判决为适合所述接收端使用的 MIMO模式。

5、 如权利要求 4 所述的方法， 其中， 所述无线通信系统根据信道信 息来分别计算所述空间分集模式和空间复用模式下的频谱效率的所述步骤包 括：

计算所述接收端的每根接收天线在所述空间分集模式下的信噪比

STC— CINR, 根据 STC— CINR确定适合所述空间分集模式的调制编码方式， 根据所述调制编码方式确定所述空间分集模式下的调制编码阶数、 编码速率 和编码重复次数； 将所述每根接收天线的频谱效率计算为所述空间分集模式 下的调制编码阶数乘以编码速率再除以编码重复次数； 并合并所述每根接收 天线的频谱效率以得到所述接收端在所述空间分集模式下的频谱效率； 以及 计算所述接收端的每根接收天线在所述空间复用模式下的信噪比 SM CINR, 根据 SM— CINR确定适合所述空间复用模式的调制编码方式， 根 据所述调制编码方式确定所述空间复用模式下的调制编码阶数、 编码速率和 编码重复次数； 将所述每根接收天线的频谱效率计算为所述空间复用模式下 的调制编码阶数乘以编码速率再除以编码重复次数； 合并所述每根接收天线 的频谱效率以得到所述接收端在所述空间复用模式下的频谱效率。

6、 如权利要求 4所述的方法， 其中， 将频谱效率大的 MIMO模式判 决为适合所述接收端使用的 MIMO模式的所述步骤包括：

如果所述接收端在所述空间复用模式下的频谱效率 SM— Effect大于所述 接收端在所述空间分集模式下的频谱效率 STC— Effect, 则判决所述接收端适 合使用所述空间复用模式； 否则， 判决所述接收端适合使用所述空间分集模 式； 以及

当 SM— Effect等于 STC— Effect时， 判决所述接收端适合使用所述空间复 用模式或空间分集模式。

7、 如权利要求 1到 3 中任一项所述的方法， 其中， 所述无线通信系 统根据信道信息将适合所述接收端使用的 MIMO模式判决为空间复用模式 或空间分集模式的所述步骤包括：

以全部或部分子载波作为统计对象， 分别根据各子载波所对应的接收端 的信道矩阵的条件数来确定各子载波适合使用的 MIMO模式； 如果在作为统 计对象的所有子载波中， 适合使用某一模式的子载波的比例超过预设的比例 门限值， 则将所述模式判决为适合所述接收端使用的 MIMO模式。

8、 如权利要求 7 所述的方法， 其中， 分别根据各子载波所对应的接 收端的信道矩阵的条件数来确定各子载波适合使用的 MIMO模式的所述步 骤包括：

设定子载波门限值；

确定所述接收端对应的信道系数所组成的信道矩阵， 并计算所述各子载 波所对应的接收端的信道矩阵的条件数； 以及

分别将所述各子载波所对应的接收端的信道矩阵的条件数与所述子载波 门限值进行比较， 以确定所述各子载波适合使用所述空间分集模式或空间复 用模式。

9、 如权利要求 7 所述的方法， 其中， 如果在作为统计对象的所有子 载波中， 适合使用某一模式的子载波的比例超过预设的比例门限值， 则将所 述模式判决为适合所述接收端使用的 MIMO模式的所述步骤包括：

设定所述比例门限值 Γι· ;

计算适合使用所述空间复用模式的子载波数和所有作为统计对象的子载 波数的比例 Pr ; 以及

如果 Pr大于或等于所述比例门限值 Γι· , 则将适合所述接收端使用的 MIMO模式判决为所述空间复用模式； 否则将适合所述接收端使用的 MIMO 模式判决为所述空间分集模式。

10、 如权利要求 1到 3 中任一项所述的方法， 其中， 所述无线通信系 统根据信道信息将适合接收端使用的 MIMO模式判决为空间复用模式或空 间分集模式的所述步骤包括：

以全部或部分子载波作为统计对象， 分别根据各子载波所对应的接收端 的信道矩阵的条件数来确定所述各子载波适合使用的 MIMO模式； 以及

如果在作为统计对象的所有子载波中， 适合使用所述空间复用模式的子 载波的比例低于预设的比例门限值， 则将适合所述接收端使用的 MIMO模式 判决为所述空间分集模式。

11、 如权利要求 10所述的方法， 进一步包括：

设定所述比例门限值 Γι· ; 以及

计算适合使用所述空间复用模式的子载波数和所有作为统计对象的子载 波数的比例 Pr ;

其中所述适合使用所述空间复用模式的子载波的比例低于预设的比例门 限值是指 Pr小于 Γι·。

12、 如权利要求 11所述的方法， 进一步包括：

当 Pr大于或等于 rr时， 根据所述接收端得到的信道信息来分别计算所述 空间分集模式和空间复用模式下的频谱效率； 并将频谱效率大的 MIMO模式 判决为适合所述接收端使用的 MIMO模式。

13、 如权利要求 11所述的方法， 进一步包括：

设定另一比例门限值 7 ₂ , Q≤T_r≤T_r2≤\

如果 Pr〉7 ₂ , 则判决所述接收端适合使用所述空间复用模式； 以及 如果；≤Pr≤7 ₂ , 则根据所述接收端得到的信道信息来分别计算所述空间 分集模式和空间复用模式下的频谱效率； 并将频谱效率大的 MIMO模式判决 为适合所述接收端使用的 MIMO模式。

14、 如权利要求 1到 3 中任一项所述的方法， 其中， 所述无线通信系 统根据信道信息将适合接收端使用的 MIMO模式判决为空间复用模式或空 间分集模式的所述步骤包括：

计算所述接收端当前所使用的 MIMO模式的信噪比 CINR;

如果 CINR大于预设的比例门限值， 则判决适合使用所述空间复用模式； 以及

如果 CINR小于预设的比例门限值， 则判决适合使用所述空间分集模式。

15、 如权利要求 14 所述的方法， 其中所述预设的比例门限值在区间 [CINR1, CINR2]内， CINR1 < CINR2; CINR 大于预设的比例门限值是指

CINR > CINR2； 以及 CINR '〗、于预设的比例门限值是指 CINR < CINR1。

16、 如权利要求 15所述的方法， 进一步包括：

当 CINR1 < CINR < CINR2时， 判决适合使用当前的 MIMO模式。

17、 如权利要求 15所述的方法， 进一步包括：

当 CINR1 < CINR < CINR2 时， 根据所述接收端得到的信道信息来分别 计算所述空间分集模式和空间复用模式下的频谱效率； 并将频谱效率大的 MIMO模式判决为适合所述接收端使用的 MIMO模式。

18、 如权利要求 15所述的方法， 进一步包括：

当 CINR1 < CINR < CINR2 时， 以全部或部分子载波作为统计对象， 分 别根据各子载波所对应的接收端的信道矩阵的条件数来确定所述各子载波适 合使用的 MIMO模式； 如果在作为统计对象的所有子载波中， 适合使用某一 模式的子载波的比例超过预设的比例门限值， 则判决所述模式为适合所述接 收端使用的 MIMO模式。

19、 如权利要求 14所述的方法， 其中，

对于当前使用所述空间分集模式的所述接收端， 所述预设的比例门限值 在区间 [STC— TH_C腿 1 , STC— Τ¾腿 2]内， STC— Τ¾腿 1 < STC— Τ¾腿 2; 对于当前使用所述空间复用模式的所述接收端， 所述预设的比例门限值 在区 间 [SM— TH_C腿 1 , SM— TH_C腿 2]内 ， SM— TH_C腿 1 < SM— TH_C腿 2； SM— TH隱 1 < STC— TH隱 2;

对于当前使用所述空间分集模式的所述接收端， CINR大于预设的比例门 限值是指 CINR > STC_TH_CINR2; CINR小于预设的比例门限值是指 CINR < STC_TH_CINR1 ; 以及

对于当前使用所述空间复用模式的所述接收端， CINR大于预设的比例门 限值是指 CINR > SM— TH_CINR2; CINR 小于预设的比例门限值是指 CINR < SM— TH隱 1。

20、 如权利要求 19所述的方法， 进一步包括：

对于当前使用所述空间分集模式的所述接收端， 当 STC— TH_CINR1 < CINR < STC— TH_CINR2时， 判决适合使用所述空间分集模式； 以及

对于当前使用所述空间复用模式的所述接收端， 当 SM— TH_CINR1 < CINR

< SM_TH_CINR2时， 判决适合使用所述空间复用模式。

21、 如权利要求 19所述的方法， 进一步包括：

对于当前使用所述空间分集模式的所述接收端， 当 STC— TH_CINR1 < CINR

< STC_TH_CINR2 时， 根据所述接收端得到的信道信息来分别计算所述空间分 集模式和空间复用模式下的频谱效率； 并将频谱效率大的 MIMO模式判决为 适合所述接收端使用的 MIMO模式； 以及

对于当前使用所述空间复用模式的所述接收端， 当 SM— TH_CINR1 < CINR < SM_THCINR2时，根据所述接收端得到的信道信息来分别计算所述空间分集 模式和空间复用模式下的频谱效率； 并将频谱效率大的 MIMO模式判决为适 合所述接收端使用的 MIMO模式。

22、 如权利要求 19所述的方法， 进一步包括：

对于当前使用所述空间分集模式的所述接收端， 当 STC— TH_CINR1 < CINR < STC_TH_CINR2 时， 以全部或部分子载波作为统计对象， 分别根据各子载波 所对应的接收端的信道矩阵的条件数来确定所述各子载波适合使用的 MIMO 模式； 如果在作为统计对象的所有子载波中， 适合使用某一模式的子载波的 比例超过预设的比例门限值， 则将所述模式判决为适合所述接收端使用的 MIMO模式； 以及

对于当前使用所述空间复用模式的所述接收端， 当 SM— TH_CINR1 < CINR

< SM— TH_CINR2时， 以全部或部分子载波作为统计对象， 分别根据各子载波所 对应的接收端的信道矩阵的条件数来确定所述各子载波适合使用的 MIMO模 式； 如果在作为统计对象的所有子载波中， 适合使用某一模式的子载波的比 例超过预设的比例门限值， 则将所述模式判决为适合所述接收端使用的 MIMO模式。

23、 如权利要求 1到 3 中任一项所述的方法， 其中， 所述无线通信系 统根据信道信息将适合接收端使用的 MIMO模式判决为空间复用模式或空 间分集模式的所述步骤包括：

计算所述接收端当前所使用的 MIMO模式的信噪比 CINR;并根据 CINR 确定适合所述接收端使用的调制编码方式， 所述调制编码方式对应的值为 DIUC;

如果 DIUC大于预设的比例门限值，则判决适合使用所述空间复用模式； 以及

如果 DIUC小于预设的比例门限值，则判决适合使用所述空间分集模式。

24、 如权利要求 23 所述的方法， 其中所述预设的比例门限值在区间 [DIUC1, DIUC2]内， DIUC1 < DIUC2; DIUC 大于预设的比例门限值是指 DIUC > DIUC2； 以及 DIUC '〗、于预设的比例门限值是指 DIUC < DIUC 1。

25、 如权利要求 24所述的方法， 进一步包括：

当 DIUC1 < DIUC < DIUC2时， 判决适合使用当前的 MIMO模式。

26、 如权利要求 24所述的方法， 进一步包括：

当 DIUC1 < DIUC < DIUC2时， 根据所述接收端得到的信道信息来分别 计算所述空间分集模式和空间复用模式下的频谱效率； 并将频谱效率大的 MIMO模式判决为适合所述接收端使用的 MIMO模式。

27、 如权利要求 24所述的方法， 进一步包括：

当 DIUC1 < DIUC < DIUC2时， 以全部或部分子载波作为统计对象， 分 别根据各子载波所对应的接收端的信道矩阵的条件数来确定各子载波适合使 用的 MIMO模式； 如果在作为统计对象的所有子载波中， 适合使用某一模式 的子载波的比例超过预设的比例门限值， 则将所述模式判决为适合所述接收 端使用的 MIMO模式。

28、 如权利要求 23所述的方法， 其中，

对于当前使用所述空间分集模式的所述接收端， 所述预设的比例门限值 在区间 [STC— THDIUCI , STC— TH_DROC2]内， STC— TH_Drocl < STC— TH_DROC2;

对于当前使用所述空间复用模式的所述接收端， 所述预设的比例门限值 在区间 [SM— THDIUCI , SM_TH_Diuc2]内 ， SM— TH_Drocl < SM— TH_Droc2； SM_TH_Diucl < STC— TH匿 2;

对于当前使用所述空间分集模式的所述接收端， DIUC 大于预设的比例 门限值是指 DIUO STC_TH_Diuc2; DIUC小于预设的比例门限值是指 DIUC < STC_TH_Diucl ; 以及

对于当前使用所述空间复用模式的所述接收端， DIUC 大于预设的比例 门限值是指 CINR > SM_TH_Diuc2; DIUC小于预设的比例门限值是指 DIUC < SM— TH匿 1。

29、 如权利要求 28所述的方法， 进一步包括：

对于当前使用所述空间分集模式的所述接收端， 当 STC— TH_Drocl < DIUC

< STC_TH_Diuc2时， 判决适合使用所述空间分集模式；

对于当前使用所述空间复用模式的所述接收端， 当 SM— THDIUCI < DIUC

< SM_TH_Diuc2时， 判决适合使用所述空间复用模式。

30、 如权利要求 28所述的方法， 进一步包括：

对于当前使用所述空间分集模式的所述接收端， 当 STC— TH_Drocl < DIUC

< STC_TH_Diuc2 时， 根据所述接收端得到的信道信息来分别计算所述空间分 集模式和空间复用模式下的频谱效率； 并将频谱效率大的 MIMO模式判决为 适合所述接收端使用的 MIMO模式； 以及

对于当前使用所述空间复用模式的所述接收端， 当 SM— THDIUCI < DIUC < SM_TH_Diuc2时，根据所述接收端得到的信道信息来分别计算所述空间分集 模式和空间复用模式下的频谱效率； 并将频谱效率大的 MIMO模式判决为适 合所述接收端使用的 MIMO模式。

31、 如权利要求 28所述的方法， 进一步包括：

对于当前使用所述空间分集模式的所述接收端， 当 STC— THDIUCI < DIUC < STC— TH_Droc2 时， 以全部或部分子载波作为统计对象， 分别根据各子载波 所对应的接收端的信道矩阵的条件数来确定所述各子载波适合使用的 MIMO 模式； 如果在作为统计对象的所有子载波中， 适合使用某一模式的子载波的 比例超过预设的比例门限值， 则将所述模式判决为适合所述接收端使用的

MIMO模式； 以及

对于当前使用所述空间复用模式的所述接收端， 当 SM— THDIUCI < DIUC < SM— TH_DROC2时， 以全部或部分子载波作为统计对象，分别根据各子载波所 对应的接收端的信道矩阵的条件数来确定所述各子载波适合使用的 MIMO模 式； 如果在作为统计对象的所有子载波中， 适合使用某一模式的子载波的比 例超过预设的比例门限值， 则将所述模式判决为适合所述接收端使用的 MIMO模式。

32、 如权利要求 1到 3中任一项所述的方法， 进一步包括：

根据信噪比来确定所使用的 MIMO模式的调制编码方式， 所述发送端根 据所确定的调制编码方式进行编码， 且所述接收端根据所确定的调制编码方 式进行解码。

33、 如权利要求 32所述的方法， 其中， 当两种 MIMO模式下的信噪比 都能够确定时， 或只能确定当前使用的 MIMO模式下的信噪比且没有发生 MIMO模式切换时，根据信噪比来确定所使用的 MIMO模式的调制编码方式 的所述步骤包括：

将所使用的 MIMO模式下的信噪比与所述调制编码方式的进入门限进行 比较， 并确定所述 MIMO模式下的调制编码方式。

34、 如权利要求 32所述的方法， 其中， 当只能确定当前使用的 MIMO 模式下的信噪比且发生 MIMO模式切换时， 根据信噪比来确定所使用的

MIMO模式的调制编码方式的所述步骤包括：

将在相同条件下的所述空间分集模式和空间复用模式的信噪比的差值设 定为 D— CINR, 将所述接收端当前使用的 MIMO模式的信噪比 V— CINR与所 述调制编码方式的进入门限进行比较， 并确定当前使用的 MIMO模式下的调 制编码方式；

计算使用所述空间分集模式的所述接收端在所述空间复用模式下的信噪 比 SM— CINR = V— CINR - D CINR,将 SM— CINR与所述调制编码方式的进入 门限进行比较， 并确定所述接收端在所述空间复用模式下的调制编码方式； 以及

计算使用所述空间复用模式的所述接收端在所述空间分集模式下的信噪 比 STC— CINR = V_CINR + D CINR,将 STC— CINR与所述调制编码方式的进 入门限进行比较，并确定所述接收端在所述空间分集模式下的调制编码方式。

35、 如权利要求 32所述的方法， 其中， 当只能确定当前使用的 MIMO 模式下的信噪比且发生 MIMO模式切换时， 根据信噪比来确定所使用的 MIMO模式的调制编码方式的所述步骤包括：

将所述空间分集模式和空间复用模式的调制编码方式所对应的值的差设 定为 D; 将所述接收端当前使用的 MIMO模式的信噪比 V— CINR与所述调制 编码方式的进入门限进行比较， 并确定当前使用的 MIMO模式下的调制编码 方式， 所述调制编码方式对应的值为 V— DIUC;

计算使用所述空间分集模式的所述接收端在所述空间复用模式下的调制 编码方式所对应的值 SM— DIUC = V DIUC - D; 以及

计算使用所述空间复用模式的所述接收端在所述空间分集模式下的调制 编码方式所对应的值 STC DIUC = V— DIUC+D。

36、 如权利要求 1到 3中任一项所述的方法， 进一步包括：

设定切换周期 T, 其单位是帧； 以及

将所述判决时刻预置为当发送 /接收的总帧数是 T的整数倍时的时刻； 其中根据判决结果使用相应的 MIMO模式来传输数据的所述步骤包括： 在判决了适合使用的 MIMO模式后， 在所述发送端和接收端之间在下一个切 换周期内使用所述 MIMO模式传输数据。

37、 如权利要求 1到 3中任一项所述的方法， 进一步包括：

设定切换周期 T和门限值 TH, T的单位是帧； 以及

在各切换周期内设置 m个判决时刻， m为正整数且 m T;

其中根据判决结果使用相应的 MIMO模式来传输数据的所述步骤包括： 在各切换周期结束的时候， 统计在本切换周期内 m次判决中适合使用所述空 间分集模式和空间复用模式的次数 STC— NUM和 SM— NUM; 以及当 SM— NUM与 m的比值大于 TH时， 在所述发送端和接收端之间在下一个切换周 期内使用所述空间复用模式来传输数据， 否则， 在下一个切换周期内使用所 述空间分集模式来传输数据。

38、 如权利要求 1到 3 中任一项所述的方法， 其中， 根据判决结果使 用相应的 MIMO模式来传输数据的所述步骤包括：

设定门限值 TH;

对于使用所述空间分集模式的所述接收端， 统计判决为适合使用所述空 间复用模式的次数 SM— NUM; 当 SM— NUM与总的判决次数的比值大于 TH 时 ,在所述发送端和所述接收端之间改为使用所述空间复用模式来传输数据； 以及

对于使用所述空间复用模式的所述接收端， 统计判决为适合使用所述空 间分集模式的次数 STC— NUM;当 STC— NUM与总的判决次数的比值大于 TH 时，在所述发送端和所述接收端之间改为使用所述空间分集模式来传输数据。

39、 一种下行多输入多输出模式自适应切换的系统， 其包括发送端和 至少一个接收端； 其中， 每个接收端至少有两根接收天线， 每个发送端至少 有两根发送天线；各接收端用于根据各自接收的数据来得到各自的信道信息； 所述发送端包括： 信道调制编码模块， 其用于对信号进行调制和编码； 以及 符号映射模块， 其用于对所述信道调制编码模块输出的信号进行符号映射； 其中所述发送端或接收端至少包括：

模式判决模块 , 其用于在判决时刻到达时 , 根据所述接收端得到的信道 信息将适合所述接收端使用的 MIMO模式判决为空间复用模式或空间分集模 式； 以及根据判决结果来选择使用相应的 MIMO模式， 并通知切换模块及所 述接收端所选择的 MIMO模式； 所述信道信息包括下列项中的任一个或任几 个： 信噪比、 调制编码方式和信道矩阵的条件数；

所述发送端还包括： 切换模块， 其用于将所述符号映射模块输出的数据发送给以所述模式判 决模块所选择的 MIMO模式的数据发送模块；

以空间复用模式的数据发送模块， 其用于将数据进行空间复用后发送； 以及 以空间分集模式的数据发送模块， 其用于将数据进行空间分集后发送； 其中所述接收端使用所述模式判决模块所选择的 MIMO模式来接收数 据。

40、 如权利要求 39所述的系统， 其中所述发送端为基站， 所述接收端 包括终端、 基站或中继站。

41、 如权利要求 39或 40所述的系统， 其中， 所述模式判决模块根据 信道信息将适合所述接收端使用的 MIMO模式判决为空间复用模式或空间 分集模式釆用以下方式：

A、 无线通信系统根据接收端得到的信道信息来分别计算所述空间分集 模式和空间复用模式下的频谱效率； 并将频谱效率大的 MIMO模式判决为适 合所述接收端使用的 MIMO模式；

B、 以全部或部分子载波作为统计对象，分别根据各子载波所对应的接收 端的信道矩阵的条件数来确定所述各子载波适合使用的 MIMO模式； 如果在 作为统计对象的所有子载波中， 适合使用某一模式的子载波的比例超过预设 的比例门限值， 则判决所述模式为适合所述接收端使用的 MIMO模式； C、 以全部或部分子载波作为统计对象，分别根据各子载波所对应的接收 端的信道矩阵的条件数里确定所述各子载波适合使用的 MIMO模式； 如果在 作为统计对象的所有子载波中， 适合使用所述空间复用模式的子载波的比例 低于预设的比例门限值， 则判决适合所述接收端使用的 MIMO模式为所述空 间分集模式； 否则进行以下两个步骤中的任一个：

Cl、 如果所述适合使用所述空间复用模式的子载波的比例高于另一预设 的比例门限值， 则将适合所述接收端使用的 MIMO模式判决为所述空间复用 模式； 否则进行步骤 C2; 或 C2、 根据所述接收端得到的信道信息来分别计算所述空间分集模式和空 间复用模式下的频谱效率； 并将频谱效率大的 MIMO模式判决为适合所述接 收端使用的 MIMO模式；

D、计算所述接收端当前所使用的 MIMO模式的信噪比 CINR;如果 CINR 大于第一预设的比例门限值，则判决适合使用所述空间复用模式； 如果 CINR 小于第二预设的比例门限值，则判决适合使用所述空间分集模式； 如果 CINR 小于或等于第一预设的比例门限值，并且大于或等于第二预设的比例门限值， 则进行以下两个步骤中的任一个：

D1、 根据所述接收端得到的信道信息来分别计算所述空间分集模式和空 间复用模式下的频谱效率； 并将频谱效率大的 MIMO模式判决为适合所述接 收端使用的 MIMO模式； 或

D2、 以全部或部分子载波作为统计对象， 分别根据各子载波所对应的接 收端的信道矩阵的条件数来确定所述各子载波适合使用的 MIMO模式； 如果 在作为统计对象的所有子载波中， 适合使用某一模式的子载波的比例超过预 设的比例门限值， 则判决所述模式为适合所述接收端使用的 MIMO模式；

E、计算所述接收端当前所使用的 MIMO模式的信噪比 CINR;根据 CINR 确定适合所述接收端使用的调制编码方式， 所述调制编码方式对应的值为 DIUC; 如果 DIUC大于第一预设的比例门限值， 则判决适合使用所述空间复 用模式； 如果 DIUC小于第二预设的比例门限值， 则判决适合使用所述空间 分集模式； 如果 CINR小于或等于第一预设的比例门限值， 并且大于或等于 第二预设的比例门限值， 则进行以下两个步骤中的任一个：

E1、 根据所述接收端得到的信道信息来分别计算所述空间分集模式和空 间复用模式下的频谱效率； 并将频谱效率大的 MIMO模式判决为适合所述接 收端使用的 MIMO模式； 或

E2、 以全部或部分子载波作为统计对象， 分别根据各子载波所对应的接 收端的信道矩阵的条件数来确定所述各子载波适合使用的 MIMO模式； 如果 在作为统计对象的所有子载波中， 适合使用某一模式的子载波的比例超过预 设的比例门限值， 则判决所述模式为适合所述接收端使用的 MIMO模式。

42、 如权利要求 39或 40所述的系统， 其中， 所述发送端或接收端进 一步包括： 调制编码方式调整模块， 其用于根据所述模式判决模块选择的 MIMO模式， 按照以下方式之一将所述信道调制编码模块所使用的调制编码 方式调整为所述接收端适合使用的调制编码方式：

a、 当两种 MIMO模式的信噪比都能够确定时， 或只能确定当前使用的

MIMO模式下的信噪比且没有发生 MIMO模式切换时， 将所使用的 MIMO 模式下的信噪比与所述调制编码方式的进入门限进行比较， 并确定所述 MIMO模式下的调制编码方式；

b、 当只能确定当前使用的 MIMO模式下的信噪比且发生 MIMO模式切 换时， 将在相同条件下的所述空间分集模式和空间复用模式的信噪比的差值 设定为 D— CINR, 将所述接收端当前使用的 MIMO模式下的信噪比 V— CINR 与所述调制编码方式的进入门限进行比较， 并确定当前使用的 MIMO模式下 的调制编码方式； 计算使用所述空间分集模式的所述接收端在所述空间复用 模式下的信噪比 SM— CINR = V— CINR - D CINR,将 SM— CINR与所述调制编 码方式的进入门限进行比较， 并确定所述接收端在所述空间复用模式下的调 制编码方式； 以及计算使用所述空间复用模式的所述接收端在所述空间分集 模式下的信噪比 STC— CINR = V— CINR + D CINR,将 STC— CINR与所述调制 编码方式的进入门限进行比较， 并确定所述接收端在所述空间分集模式下的 调制编码方式； 以及

c、 当只能确定当前使用的 MIMO模式下的信噪比且发生 MIMO模式切 换时， 将所述空间分集模式和空间复用模式的调制编码方式所对应的值的差 设定为 D; 将所述接收端当前使用的 MIMO模式的信噪比 V— CINR与所述调 制编码方式的进入门限进行比较， 并确定当前使用的 MIMO模式下的调制编 码方式， 该调制编码方式对应的值为 V— DIUC; 计算使用所述空间分集模式 的所述接收端在所述空间复用模式下的调制编码方式所对应的值 SM— DIUC = V— DIUC - D; 以及计算使用所述空间复用模式的所述接收端在所述空间分 集模式下的调制编码方式对应的值 STC— DIUC = V— DIUC+D。

43、 如权利要求 39或 40所述的系统， 其中， 所述发送端或接收端进 一步包括用于设置进行 MIMO模式判决的判决时刻的设置模块，所述设置模 块还用于：

i、 设定切换周期 T, 其单位是帧；

其中所述设置模块将进行 ΜΙΜΟ模式判决的判决时刻设置为在发送 /接 收的总帧数是 Τ的整数倍时的时刻； 且其中所述模式判决模块根据判决结果 来选择使用相应的 ΜΙΜΟ模式指： 所述模式判决模块在判决适合使用的 ΜΙΜΟ模式后， 选择使用所述 ΜΙΜΟ模式；

ii、 设定切换周期 τ, T的单位是帧，

其中所述设置模块在各切换周期内设置 m个判决时刻， m为正整数且 m < T; 所述模式判决模块根据判决结果选择使用相应的 ΜΙΜΟ模式指： 所述 模式判决模块在各切换周期结束的时候， 统计在本切换周期内 m次判决中适 合使用所述空间分集模式和空间复用模式的次数 STC_NUM和 SM— NUM;当 SM_NUM与 m的比值大于预设的门限值 TH时，在下一个切换周期内选择使 用所述空间复用模式 ,否则在下一个切换周期内选择使用所述空间分集模式； 或者

iii、 设置判决时刻，

其中所述模式判决模块根据判决结果选择使用相应的 MIMO模式指： 对 于使用所述空间分集模式的所述接收端， 统计判决为适合使用所述空间复用 模式的次数 SM— NUM; 当 SM— NUM与总的判决次数的比值大于预设的门限 值 TH时， 选择使用所述空间复用模式来接收数据； 对于使用所述空间复用 模式的所述接收端， 统计判决为适合使用所述空间分集模式的次数 STC— NUM; 当 STC— NUM与总的判决次数的比值大于 TH时，选择使用所述 空间分集模式。