[發(fā)明專(zhuān)利]用于使用協(xié)作中繼的無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910163548.7
• 申請(qǐng)日: 2004-12-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101729110A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P·拉松
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 艾利森電話(huà)股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H04B7/02
• 分類(lèi)號(hào): H04B7/02;H04B7/04
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李家麟

本申請(qǐng)是國(guó)際申請(qǐng)日為2004年12月23日、中國(guó)國(guó)家申請(qǐng)?zhí)枮? 200480039306.2、標(biāo)題為“用于使用協(xié)作中繼的無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的方法 和系統(tǒng)”的分案申請(qǐng)。

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及支持中繼以增強(qiáng)通信性能的無(wú)線(xiàn)通信。具體地說(shuō)，本 發(fā)明涉及用于利用協(xié)作中繼來(lái)減少兩跳無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性的方 法和系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。

發(fā)明背景

無(wú)線(xiàn)/蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)發(fā)展中的一個(gè)主要?jiǎng)恿κ浅S多其它 方面外提供增大的覆蓋范圍或支持更高的數(shù)據(jù)率或兩者的結(jié)合。同 時(shí)，構(gòu)建和維護(hù)系統(tǒng)的成本方面很重要，并且預(yù)計(jì)在將來(lái)甚至變得更 重要。

無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的主要拓?fù)渲钡阶罱耆锤模ìF(xiàn)有的三代蜂窩 網(wǎng)絡(luò)。拓?fù)涞奶卣髟谟诠潭o(wú)線(xiàn)電基站和移動(dòng)臺(tái)作為網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)射和 接收實(shí)體的蜂窩體系結(jié)構(gòu)，其中，通信一般只涉及這兩種實(shí)體。作為 一種網(wǎng)絡(luò)替代方案的例子有眾所周知的多跳網(wǎng)絡(luò)，其中，在無(wú)線(xiàn)情況 下，通信一般涉及中繼配置中的多個(gè)發(fā)射和接收實(shí)體。此類(lèi)系統(tǒng)提供 了在通信(中繼)的實(shí)體之間大大減少路徑損耗的可能性，這可有利于 端對(duì)端(ETE)用戶(hù)。

最近，另一類(lèi)型的拓?fù)涫艿搅岁P(guān)注，該拓?fù)渑c多跳網(wǎng)絡(luò)具有許多 共同的特性和優(yōu)點(diǎn)，但限于只在兩個(gè)(或幾個(gè))跳中的中繼。與多跳網(wǎng) 絡(luò)不同，上述拓?fù)淅貌⑿行苑矫妫⑶疫€采用高級(jí)天線(xiàn)系統(tǒng)的主題。 利用新型拓?fù)涞倪@些網(wǎng)絡(luò)具有在多個(gè)站之間協(xié)作的共同特點(diǎn)。在近來(lái) 的研究文獻(xiàn)中，它通常有幾個(gè)名稱(chēng)，如協(xié)作中繼、協(xié)作分集、協(xié)作編 碼、虛擬天線(xiàn)陣列等。在本申請(qǐng)中，術(shù)語(yǔ)“協(xié)作中繼”和“協(xié)作方案 /方法”意在分別包括利用多個(gè)站之間協(xié)作的所有系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)和在這些 系統(tǒng)中使用的方案/方法。在[1]中提供了協(xié)作通信方案的全面概述。可 運(yùn)用中繼信號(hào)的各種格式。可將信號(hào)解碼、重新調(diào)制并轉(zhuǎn)發(fā)，或者只 是放大并轉(zhuǎn)發(fā)。前者被稱(chēng)為解碼并轉(zhuǎn)發(fā)或再生中繼，而后者被稱(chēng)為放 大并轉(zhuǎn)發(fā)或非再生中繼。再生和非再生中繼例如分別以傳統(tǒng)的多跳和 中繼器解決方案而眾所周知。在[2]中提出了這兩個(gè)方案的各種方面。 中繼可以以基本上兩種方式轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)；在相同資源上傳遞信號(hào)或者更 改到另一信道，例如在時(shí)間或頻率上。在第一種情況下，問(wèn)題是克服 中繼傳輸與接收之間的耦合。這可通過(guò)使用兩根天線(xiàn)和干擾消除技術(shù) 進(jìn)行處理。在第二種情況下，中繼可只接收信號(hào)，然后在下一時(shí)隙將 它轉(zhuǎn)發(fā)，或者在另一頻帶上與接收信號(hào)同時(shí)地將它轉(zhuǎn)發(fā)。

無(wú)線(xiàn)通信中協(xié)作中繼的總的益處包括更高的數(shù)據(jù)率、減少的中斷 (由于不同形式的分集)、延長(zhǎng)的電池壽命及擴(kuò)大的覆蓋范圍。

利用協(xié)作中繼的各種方案和拓?fù)淅缫驯蛔鳛樾畔⒗碚擃I(lǐng)域內(nèi) 的理論模型、作為用于實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的建議及在少數(shù)情況下作為實(shí)驗(yàn)室測(cè) 試系統(tǒng)來(lái)提出。在[1]的第37-39、41-44頁(yè)中可找到例子。各種協(xié)作方 案可基于有數(shù)據(jù)要發(fā)送的實(shí)體、發(fā)送數(shù)據(jù)到達(dá)的實(shí)體和協(xié)作的實(shí)體進(jìn) 行劃分。在圖1a-f(現(xiàn)有技術(shù))中，以示意圖方式示出不同的拓?fù)洌? 出生成業(yè)務(wù)的位置、哪個(gè)實(shí)體為接收器及用于無(wú)線(xiàn)電傳輸?shù)穆窂健?

圖1a中所示的傳統(tǒng)中繼信道包括要通過(guò)使用中繼站與目的地進(jìn) 行通信的源。中繼通過(guò)有噪信道接收由源發(fā)射的信號(hào)，處理它并將它 轉(zhuǎn)發(fā)到目的地。目的地觀(guān)測(cè)到源和中繼傳輸?shù)寞B加。中繼沒(méi)有任何信 息要發(fā)送；因此，中繼的目標(biāo)是使從源到目的地的信息流總速率達(dá)到 最大。在[1]、[7]和[3]中研究了傳統(tǒng)中繼信道，其中，在[3]中并入了 接收器分集。傳統(tǒng)中繼信道以其三站形式根本不利用多個(gè)中繼站，因 此不提供上述的優(yōu)點(diǎn)。

在圖1b中以示意圖方式示出一種更有希望的方案即并行中繼信 道，其中，無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)采用具有重疊的覆蓋范圍的中繼器(如具有支持中 繼器的蜂窩基站)，接收器可受益于使用從多個(gè)中繼器接收的疊加信 號(hào)。當(dāng)中繼器的位置靠近并且中繼器以足夠大的功率發(fā)射時(shí)，這是在 系統(tǒng)中自動(dòng)發(fā)生的事情。最近，信息理論研究提出了這種情況，例如， 由Schein在[4]和[5]中建議通過(guò)使用兩個(gè)中間中繼站，在單個(gè)發(fā)送器 與單個(gè)接收器之間使用基于相干組合的協(xié)作中繼。該研究只是信息理 論分析，限于只兩個(gè)中繼站，并且缺少使該方法實(shí)際可行的工具和機(jī) 制。