[發(fā)明專利]自適應(yīng)中繼方式擇優(yōu)選擇方法和中繼節(jié)點(diǎn)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910166442.2
• 申請日: 2009-08-17
• 公開（公告）號: CN101997593A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭佳;吳幼龍;張應(yīng)余;羅漢文;王超;林意如
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué);夏普株式會社
• 主分類號: H04B7/155
• 分類號: H04B7/155;H04W16/26;H04W76/02;H04W88/04;H04L1/16
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 趙偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)中的信號傳輸優(yōu)化技術(shù)，具體是一種用在無線中繼通信系統(tǒng)中的自適應(yīng)中繼方式擇優(yōu)選擇方法，以提升鏈路吞吐量，降低中繼處理延時。此外，本發(fā)明還提出了一種中繼節(jié)點(diǎn)，用于實(shí)現(xiàn)上述自適應(yīng)中繼方式擇優(yōu)選擇方法。

背景技術(shù)

更高的通信速率以及更好的信號覆蓋質(zhì)量是下一代無線通信系統(tǒng)的基本要求。在傳統(tǒng)的蜂窩單跳移動通信框架下，提升系統(tǒng)容量、改善網(wǎng)絡(luò)覆蓋只能通過部署基站來完成。然而，蜂窩通信系統(tǒng)中的基站成本很高，并且其選址也有很高的要求，使得單純通過增加基站來提升系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量代價很高，也很難達(dá)到目的。相比于基站，中繼站的功能更加簡單，發(fā)射功率較低，且通過無線方式與基站連接，因此成本較低，部署較為簡單。作為提升移動通信系統(tǒng)容量與服務(wù)質(zhì)量的有效手段，中繼通信技術(shù)已經(jīng)成為國內(nèi)外學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注焦點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。

目前，3GPP(3^rd?Generation?Partnership?Project，第三代伙伴合作計(jì)劃)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織正以頻繁的會議全力推進(jìn)下一代移動通信標(biāo)準(zhǔn)LTE-A(Long?Term?Evolution?Advanced，長期演進(jìn)計(jì)劃)的研究制定工作，已經(jīng)討論并基本確定了大部分的技術(shù)框架。其中，中繼技術(shù)已經(jīng)確定成為LTE-A的關(guān)鍵技術(shù)，以此來增強(qiáng)蜂窩小區(qū)信號的覆蓋，改善小區(qū)邊緣用戶的服務(wù)質(zhì)量，提高小區(qū)通信吞吐量(參見文獻(xiàn)：3GPP，R1-082024“A?Discussion?On?Some?Technology?Components?For?LTE-Advanced”，Ericsson)。不同于傳統(tǒng)的蜂窩通信系統(tǒng)中的信號放大器，在LTE-A中的新型中繼技術(shù)可以具有更高層次的功能，它可以對源信號進(jìn)行采樣、存儲、甚至譯碼，然后再進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。用戶設(shè)備不再被動的接收中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信號，而是可以根據(jù)其信道狀況選擇采取中繼模式或是直傳模式，從而避免了傳統(tǒng)放大器可能引入的干擾，帶來了空間分集，提升鏈路質(zhì)量。根據(jù)中繼操作所工作于的移動通信分層結(jié)構(gòu)的層次，3GPP標(biāo)準(zhǔn)化組織將其分為L1～L3不同層次的中繼：L1中繼工作在物理層，僅能夠進(jìn)行信號的直接放大；L2中繼工作在MAC層，能夠?qū)π盘栠M(jìn)行存儲、譯碼轉(zhuǎn)發(fā)；L3中繼工作在更高層次，具有小區(qū)標(biāo)識、獨(dú)立的資源塊，能夠進(jìn)行調(diào)度等功能(參見文獻(xiàn)：3GPP，R1-082397“Discussion?On?The?Various?Types?Of?Relays”，Panasonic)。

根據(jù)中繼操作對接收到的源消息的信號處理方式，主要存在4種中繼方式：(1)傳統(tǒng)的信號直接放大方式、(2)放大轉(zhuǎn)發(fā)(Amplify?and?Forward，AF)、(3)譯碼轉(zhuǎn)發(fā)(Decode?and?Forward，DF)以及(4)編碼協(xié)作，不同的轉(zhuǎn)發(fā)方式需要不同層次的中繼，也分別對應(yīng)了不同的成本、復(fù)雜度、延時等性能。其中，傳統(tǒng)的信號直接放大方式可以工作在全雙工方式，設(shè)備簡單，幾乎沒有信號延時，但是采用這種方式轉(zhuǎn)發(fā)時，由于接收端(用戶設(shè)備)不能區(qū)分源信號與中繼信號，源信號將成為接收信號(中繼信號)的干擾信號，可能造成效率較低；后面三種方式均為半雙工方式，中繼節(jié)點(diǎn)在接收到源信息幀的若干個時隙后再將其轉(zhuǎn)發(fā)給用戶設(shè)備。在后三種方式中，放大轉(zhuǎn)發(fā)AF方式最為簡單，只需要對源信息幀進(jìn)行采樣后簡單放大，處理延時較小，但在轉(zhuǎn)發(fā)的過程中也會將中繼節(jié)點(diǎn)處的接收噪聲放大；譯碼轉(zhuǎn)發(fā)DF方式避免了這個問題，但引入了譯碼延時，同時增加了復(fù)雜度，并可能帶來譯碼的差錯傳播；編碼協(xié)作指中繼節(jié)點(diǎn)在收到源信號后對其進(jìn)行重新編碼后發(fā)送，這種方式帶來了額外的編碼增益，但需要用戶設(shè)備同時能夠接收源信號并解調(diào)，并不適應(yīng)于直傳信道比較差的小區(qū)邊緣用戶。

3GPP標(biāo)準(zhǔn)化組織最近的提案中已基本確定采用L3中繼(重新命名為Type?1?Relay)，其能夠支持以上的所有4種中繼方式(參見文獻(xiàn)：3GPP，R1-091098“WF?On?Relaying?Operation?For?LTE-A”，CEWiT，Ericsson，Sharp?and?etc.)。但由于各種中繼方式在延時、信道容量以及處理復(fù)雜度等性能方面各具優(yōu)劣，因此，在學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界對于具體使用何種中繼方式尚未達(dá)成一致。