[發明專利]一種信號傳輸方法、中繼站、基站和無線通信系統

有效

• 申請號: 201010533795.4
• 申請日: 2007-07-31
• 公開（公告）號: CN101969338A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發明（設計）人: 周躍峰;邁克爾·約翰·貝姆斯·哈特
• 申請（專利權）人: 富士通株式會社
• 主分類號: H04B7/26
• 分類號: H04B7/26;H04B7/155
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 康建峰;苗迎華

本申請是申請日為2007年7月31、申請號為200780025486.2(PCT/GB2007/002887)、發明名稱為“多跳通信系統中的定時調整”的專利申請的分案申請。

引言

當前，多跳技術在基于分組的無線和其它通信系統中的使用引起了巨大的關注，據稱這樣的技術能夠擴展覆蓋范圍并提高系統容量(吞吐量)。

在多跳通信系統中，通信信號在沿著從源設備經過一個或更多個中間設備到目的設備的通信路徑(C)的通信方向上發送。圖19圖示了單小區兩跳無線通信系統，該系統包括基站BS(在3G通信系統環境中稱為“結點B”NB)、中繼結點RN(也稱為中繼站RS)和用戶設備UE(也稱為移動站MS)。在信號在從基站經過中繼結點(RN)到目的用戶設備(UE)的下行鏈路(DL)上發送的情況下，基站包括源站(S)而用戶設備包括目的站(D)。在通信信號在從用戶設備(UE)經過中繼結點到基站的上行鏈路(UL)上發送的情況下，用戶設備包括源站而基站包括目的站。中繼結點是中間設備(I)的示例，并且包括：接收器，可操作用于接收來自源設備的數據；以及發送器，可操作用于將此數據或其衍生數據發送到目的設備。

已使用簡單的模擬轉發器或數字轉發器作為中繼，以改善或提供在盲區(dead?spot)中的覆蓋。它們可以以與源站不同的傳輸頻帶來工作以防止在源傳輸和轉發器傳輸之間產生干擾，或者它們可以在從源站沒有傳輸時工作。

圖20圖示了中繼站的許多應用。對于固定基礎設施，由中繼站提供的覆蓋可以是“填滿的”以允許移動站接入通信網絡，否則移動站會受其它物體遮蔽或者盡管在基站的正常范圍內但不能從基站接收足夠強度的信號。還示出了“范圍擴展”，其中當移動站處于基站的正常數據傳輸范圍之外時中繼站允許接入。在圖20的右上端示出的填滿(in-fill)的一個示例是對游牧式中繼站進行定位，從而允許覆蓋范圍穿透到建筑物內，該建筑物可能是在地面上、地面或地面下。

其它應用是游牧式中繼站，其實施臨時覆蓋，在事件或緊急情況或災難期間提供接入。在圖20的右下端示出的最終應用利用置于車輛上的中繼來提供對網絡的接入。

如下所述，中繼也可以與先進的傳輸技術相結合使用，以提高通信系統的增益。

眾所周知，由于無線電通信在通過空間傳播時的散射或吸收而產生的傳播損耗或“路徑損耗”引起信號強度變小。影響發送器和接收器之間的路徑損耗的因素包括：發送器天線高度、接收器天線高度、載波頻率、雜波類型(城市、郊區、農村)、形態細節如高度、密度、間距、地形類型(多山、平坦)。在發送器和接收器之間的路徑損耗L(dB)可通過以下等式來建模：

L＝b+10nlogd????(A)

其中d(米)是發送器和接收器間距，b(db)和n是路徑損耗參數而絕對路徑損耗由l＝10^(L/10)給出。

在間接鏈路SI+ID上經歷的絕對路徑損耗的和可能比在直接鏈路SD上經歷的路徑損耗小。換句話說，可能

L(SI)+L(ID)＜L(SD)????(B)

因此將單個傳輸鏈路分成兩個更短的傳輸段利用了在路徑損耗和距離之間的非線性關系。從利用等式(A)對路徑損耗的簡單理論分析可以認識到，如果信號從源設備經過中間設備(例如中繼結點)發送到目的設備而不是從源設備直接發送到目的設備，則可以實現總路徑損耗的減少(并且因此實現信號強度的提高或增加，并由此實現數據吞吐量的提高或增加)。如果實現得適當，則多跳通信系統可以使得發送器的發送功率減小，這使無線傳輸變得容易，導致干擾水平的減少并且也降低對電磁發射的暴露?；蛘撸衫每偮窂綋p耗的減少來提高在接收器端的接收信號品質，而不會增加傳送信號所需的總輻射傳輸功率。

多跳系統適于與多載波傳輸一起使用。在比如FDM(頻分復用)、OFDM(正交頻分復用)或DMT(離散多音)的多載波傳輸系統中，單個數據流被調制到N個并行的子載波上，每一個子載波信號具有自己的頻率范圍。這使得總帶寬(即在給定時間間隔內發送的數據量)被分到多個子載波上，從而增加了每個數據符號的持續時間。因為每個子載波具有更低的信息速率，所以多載波系統與單載波系統相比受益于對信道引起的失真的增強的抗擾性。這通過確保每個子載波的傳輸速率以及因此的帶寬小于信道的相干帶寬而成為可能。作為結果，在信號子載波上經歷的信道失真與頻率無關，并且因此可以通過簡單的相位和幅度校正因子來校正。因此當系統帶寬超過信道的相干帶寬時，在多載波接收器內的信道失真校正實體具有比在單載波接收器內的對應實體明顯更低的復雜度。