專利名稱：一種中繼的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種中繼、轉發(fā)信號的方法和通信系統(tǒng)。
背景技術：
使用中繼單元來轉發(fā)信息的網(wǎng)絡是眾所周知的。在諸如蜂窩無 線網(wǎng)絡的無線網(wǎng)絡中，已知提供中繼單元用于從基站收發(fā)器發(fā)射的 信號。在這樣的配置中，基站收發(fā)器發(fā)射的無線信號由中繼單元接 收并且由中繼單元重新發(fā)射，通常發(fā)射到移動終端或其他用戶設備。
當前，存在確保在無線網(wǎng)絡中具有充分覆蓋從而提供高數(shù)據(jù)速 率服務的挑戰(zhàn)。根據(jù)當前系統(tǒng)，通常僅靠近基站的移動終端潛在地 具有非常高的數(shù)據(jù)速率。根據(jù)當前的建議，為了達到高數(shù)據(jù)速率覆 蓋，需要更多的基站。然而，增加基站數(shù)量是昂貴的。
為了在小區(qū)中更平均地分配數(shù)據(jù)速率，已經(jīng)提出了中繼單元或 中繼。然而，存在關于將中繼或中繼單元集成到無線通信系統(tǒng)中的 問題。
特別地，在密集的城市區(qū)域中，多址干擾是對網(wǎng)絡容量的主要 限制。已知的中繼單元僅放大或接收信號，幾乎不改進信干比，因 為它們還向鄰近的網(wǎng)絡節(jié)點發(fā)射信號。
載波偵聽多址(CSMA)是減少干擾的一種解決方案，但是其受 制于兩個問題。第一個問題是所謂的隱藏節(jié)點問題。在該情況中， 兩個發(fā)射節(jié)點Sl和S2中的每個與不同的接收節(jié)點Dl和D2進行通 信。因此，發(fā)射節(jié)點Sl與接收節(jié)點Dl進行通信并且發(fā)射節(jié)點S2 與節(jié)點D2進行通信。即使S1和S2不能偵聽每個其他載波，但是發(fā) 射節(jié)點S2在第一接收節(jié)點Dl處引起干擾并且第一發(fā)射節(jié)點Sl在第 二接收節(jié)點D2處引起干擾。
另一個問題是所謂的暴露節(jié)點問題。在該問題中，源節(jié)點聽到 另一個源節(jié)點載波并且決定不進行發(fā)射。然而，實際中的發(fā)射不會 在其他接收器節(jié)點處引起千擾并且信道接入可能已經(jīng)被允許。這導 致使用信道資源效率低下。
US 2005/0059342公開了具有中繼的通信系統(tǒng)。每個中繼與特定 基站相關聯(lián)。
US 2005/0025099公開了具有與主BTS相關聯(lián)的中繼的通信系統(tǒng)。
US 2003/0214919公開了擴頻系統(tǒng)環(huán)境中的中繼，其中該中繼與
基站相關聯(lián)。
V.I. Morgenshtern等的 "Orthogonalisation in large interference networks" Proc.IEEE Int.Symposium on Information Theory, Adelaide Australia, 2005年9月，是處理衰落干4尤中繼網(wǎng)絡的論文，其中M 個單天線源-目標終端對通過中繼集合進行通信。
S匿L.Wu等的，"Intelligent Medium Access for Mobile Ad Hoc Networks with Busy Tones and Power Control" ， IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol 18，No 9,2000年9月公開了著 眼于使用功率控制和忙音來解決隱藏終端、暴露終端問題的移動ad hoc網(wǎng)絡。
Tobagi等的 "Packet Switching in Radio Channels: Part II-The Hidden Terminal Problem in Carrier Sense Multiple Access and the Busy Tone Solution" ， IEEE Transactions on
Communications，Vol.23,Issue 12,1975年12月，第1417-1433頁，其 描述了 CSMA環(huán)境中的忙音解決方案。
US 2004/0100929描述了一種系統(tǒng)，其中中繼基于沿路由樹到接 入點的距離來確定無沖突發(fā)射調(diào)度。
Hassibi等的 "On the Power Efficiency of Sensory and Ad-hoc wireless networks" , ISIT 2003,Yokihama Japan,考慮了通信信道的 功率效率。
Viswanath等的 "Opportunistic Beamforming using Dumb antennas" ， IEEE transactions on Information Theory,vol. 48,No 6, 2002 年6月沒有討論中繼。
Hammerstroem等的"Space-Time Processing for Cooperative Relay Networks"描述了 一種具有一個全向天線的中繼，而"Channel Adaptive Scheduling for Cooperative Relay Networks"和"Impact of Relay Gain Allocation on the Performance of Cooperative Diversity Networks"討論了中繼中的信道調(diào)度和增益。
在US 6795685中，用于無線通信系統(tǒng)中的轉發(fā)優(yōu)先級解決方案 的方法和裝置描述了用于中繼單元的CSMA,但是其遭受了隱藏和 暴露節(jié)點問題。
US 2005/01537919,基于令牌的接收器分集，描述了中繼單元通 過基于接收的信號強度允許令牌來進行發(fā)射控制。
US 2004/0100929，用于網(wǎng)絡中無沖突發(fā)射調(diào)度的系統(tǒng)和方法， 描述了 一種系統(tǒng)，其中轉發(fā)器基于沿著路由樹到接入點的距離確定 無沖突發(fā)射調(diào)度。
US 6282425描述了具有配置在兩個小區(qū)之間邊界區(qū)域中的天線 的蜂窩系統(tǒng)。
R. Pabst等描述了 "Relay-based Deployment Concepts for Wireless and Mobile Broadband Radio" , IEEE Communications Magazine, 2005
年9月。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施方式的目的是解決該難題。
根據(jù)本發(fā)明的第 一方面，提供一種在通信網(wǎng)絡中使用的中繼， 所述中繼包括
接收器，用于從多個第一節(jié)點接收信號；
發(fā)射器，用于向多個第二節(jié)點中的至少一個發(fā)射從所述接收的信 號導出的發(fā)射信號，所述發(fā)射器具有覆蓋區(qū)域；
控制裝置，用于控制所述發(fā)射器，從而所述發(fā)射信號由所述發(fā) 射器僅通過一部分所述覆蓋區(qū)域發(fā)射到所述第二節(jié)點中的至少一個。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種中繼，包括
接收器，用于從第一節(jié)點接收信號；
發(fā)射器，用于向第二節(jié)點轉發(fā)所述信號；
其中所述接收器和發(fā)射器中的至少一個配置為空間上可選擇， 以便所述接收器和發(fā)射器中的至少 一個在空間上僅選擇所述中繼的 覆蓋區(qū)域的一部分。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種在通信網(wǎng)絡中使用的中繼方 法，所述方法包括以下步驟
從多個第一節(jié)點接收信號；
通過控制發(fā)射器僅在一部分所述覆蓋區(qū)域上發(fā)射發(fā)射信號而向 多個第二節(jié)點中的 一 個發(fā)射從所述接收的信號導出的發(fā)射信號。
在本發(fā)明的實施方式中，描述了在空間中選擇性地轉發(fā)所接收 的信號的中繼單元。為此，中繼配置為至少部分地獲知周圍環(huán)境以 及希望的和不希望的發(fā)射和接收方向。本發(fā)明的實施方式尋求最小 化中繼或中繼網(wǎng)絡的復雜性。


為了更好地理解本發(fā)明以及本發(fā)明可以如何執(zhí)行，現(xiàn)在將僅借 助于示例參考附圖進行說明，附圖中
圖1示出了實現(xiàn)本發(fā)明的通信網(wǎng)絡的一部分；
圖2示出了實現(xiàn)本發(fā)明的中繼單元；
圖3示出了實現(xiàn)本發(fā)明的網(wǎng)絡中的信令；
圖4示出了本發(fā)明實施方式使用的干擾中繼網(wǎng)絡的模型；以及 圖5示意性地出了圖2的處理電路執(zhí)行的步驟。
具體實施例方式
圖1示出了本發(fā)明的一個實施方式。在圖1中示出的通信網(wǎng)絡
包括第一基站BTS1和第二基站BTS2。提供了中繼單元R。中繼單 元R配置為能夠與第一基站收發(fā)器BTS1和第二基站收發(fā)器BTS2 進行通信。中繼單元R還能夠連接至第一移動臺MS1或第二移動臺 MS2。
移動臺可以是任何合適形式的用戶設備，諸如移動臺、移動電 話、個人組織器、PDA(個人數(shù)字助理)、計算機、便攜式計算機、 筆記本等。
在實際中，提供多于兩個移動臺。在描述的實施方式中， 一個 中繼單元能夠與兩個基站通信。這可以是同時在相同或不同信道上 進行的，或可以在不同的時間。還應該理解，在本發(fā)明的某些實施 方式中，中繼單元能夠與多于兩個的基站通信。
實現(xiàn)本發(fā)明的中繼單元在圖2中更詳細地示出。中繼單元R配 置為能夠將波束引導至任何基站。因而，在圖l中示出的示例中， 中繼單元R將能夠使其發(fā)射輻射圖式和接收天線圖式適合于基站 BTS1和/或BTS2，以及MS1和/或MS2。特別地，中繼可以發(fā)射和/ 或從相應基站收發(fā)器以及移動臺接收。為了使對其他基站收發(fā)器的 干擾保持盡可能的低，中繼單元和基站收發(fā)器額外地對它們的發(fā)射 信號進行功率控制。換言之，將功率控制為成功通信(即具有給定 的信號干擾和噪聲比)所需的最小值。
中繼單元20包括使中繼單元能夠適應其發(fā)射輻射圖式和接收天 線圖式的天線陣列22。
天線陣列22包括多個天線24。在圖2中示出的示例具有四個天 線，但是在實際中天線的數(shù)量可以多于或少于此數(shù)。中繼使用波束 賦形技術來控制合作(collaborative )中繼網(wǎng)絡中的發(fā)射和接收資源。 如將更詳細描述的，波束賦形用于將信號能量導向希望的方向。這 樣，可以將發(fā)射功率最小化并且同時減小對其他方向的干擾。
天線陣列22的天線24配置為接收信號以及發(fā)射信號。
每個天線24連接至處理接收信號的接收電路26。接收電路26
可以執(zhí)行一個或多個以下內(nèi)容放大接收的信號、對接收的信號進 行下變頻、對接收的信號進行濾波以移除不希望的信息以及將信號 轉換到數(shù)字域。
每個接收電路26的輸出是處理電路28的輸入，該處理電路28 處理接收電路的輸出來確定將要發(fā)射的信號。
處理電路28具有確定將要轉發(fā)信號的方向的信息。處理電路還 具有功率控制部分30,其確定將要發(fā)射信號的功率。這可以基于中 繼已經(jīng)從節(jié)點接收的信息或可以基于由中繼對從所述節(jié)點接收的信 號強度的測量，或基于這些技術的組合。
基于關于所需功率和所需方向的信息，處理電路將信號輸出到 發(fā)射電路32，每個這種電路都與天線相關聯(lián)。發(fā)射電路可以執(zhí)行一 個或多個以下內(nèi)容將信號上變頻到希望的頻率、將信號信息從數(shù) 字域轉換到模擬域并且使用功率控制信息放大信號。處理電路輸出 的信號可以具有應用于它們的權重，以便當生成時，將在特定的方 向上引導波束。將波束權重確定部分31作為處理電路28的一部分 示出。應用于每個天線發(fā)射的每個信號的波束權重根據(jù)波束被引導 的方向產(chǎn)生相消和相長信號。換言之，信號可以僅在天線陣列覆蓋 區(qū)域的一部分上沿一個或多個波束定義的方向發(fā)射。
應該理解，在本發(fā)明的某些實施方式中，中繼可以無需下變頻 接收的信號或將信號轉換為數(shù)字信號，而是簡單地將接收的信號保 持在接收頻率并且在希望的方向上重新發(fā)射該信號。
因此，根據(jù)系統(tǒng)中的資源，相同的中繼單元能夠與不同的基站 或移動臺通信。
應該理解，圖2中示出的中繼的示例示出了功能性。應該理解，然。
應該理解，本發(fā)明優(yōu)選的實施方式使用天線陣列。應該理解， 本發(fā)明的實施方式可以與可以被單獨控制的空間上選擇性輻射圖式 一起使用。
在本發(fā)明的一個實施方式中，中繼單元包括校準陣列。在該實 施方式中，假設中繼和基站收發(fā)器是固定的。因此，陣列權重的校 準和更新不需要頻繁發(fā)生?？梢允褂萌魏我阎姆椒ㄍ瓿尚省?br> 例如，如果中繼和基站收發(fā)器兩者的GPS位置是已知的，則該 知識可以用于校準中繼，并且可以避免昂貴的硬件校準。天線陣列 權重的校準和更新可以在系統(tǒng)網(wǎng)絡處于低負載時發(fā)生。如果GPS坐 標不可用，可以使用試錯(trial and error )方法。中繼使用預定義的 天線陣列權重進行發(fā)射。當權重最大化它們接收的信噪比時，每個 基站收發(fā)器回送信號。從這些權重開始，中繼繼而可以微調(diào)權重以 達到每個收發(fā)器站的最終權重。而且，需要來自于基站收發(fā)器的反 饋。該微調(diào)算法可以用于更新權重，例如在基站收發(fā)器注意到中繼 單元的鏈路質量惡化時。
在本發(fā)明的可選實施方式中，可以-使用非結構化(unstructured) 陣列。在中繼處使用空間上分離的天線。如果BTS僅使用一個天線 與中繼通信，則可以使用中繼所發(fā)射的信號的共相(co-phasing)來 最大化BTS處所接收的信號。這里，中繼單元從每個天線發(fā)射導頻 信號，并且每個基站收發(fā)器估計導頻信號之間的相移，并將與相移 相關的信息信號發(fā)送至中繼以用于不同的天線，優(yōu)選地以便使信號 在所選的基站收發(fā)器處相干?？商鎿Q地，每個基站收發(fā)器可以以加 權將共相信號發(fā)送至中繼，并且中繼將其存儲。而且，訓練可以發(fā) 生在網(wǎng)絡負載低的時候或連續(xù)發(fā)生。如果BTS配備有多個天線并且 中繼僅有一個天線時，還可以以相反方式使用共相。中繼節(jié)點還可 以使用其他信息確定天線權重。例如，中繼可以嘗試最大化希望接 收器處的接收的信號功率，而同時最小化另一接收器處的信號功率。
在可替換實施方式中，中繼單元包括方向性天線集合以與不同 的基站和移動臺通信。該中繼單元選擇最好的方向性天線與基站收 發(fā)器和移動臺通信。
可以在中繼和基站收發(fā)器處使用功率控制以將產(chǎn)生的干擾保持 得盡可能低。換言之，中繼和基站收發(fā)器發(fā)射的信號強度被最小化。
在本發(fā)明的實施方式中，該沖支術還可以用于移動臺和中繼之間 的通信。換言之，波束賦形也可以使用。
在無線通信系統(tǒng)中，中繼可以適應其天線權重以生成針對其覆 蓋區(qū)域中所選移動臺的固定波束。在本發(fā)明的某些實施方式中，還 可以使用調(diào)度。基站收發(fā)器發(fā)信號通知中繼單元在轉發(fā)信號時應用 哪個波束?；趤碜杂谝苿优_的反饋，基站收發(fā)器知道哪個固定波 束最大化了移動臺處的信號質量。當基站收發(fā)器下次向同一移動臺 發(fā)射時，其發(fā)信號通知中繼使用該波束。獲得的信號質量可以在調(diào)
度器處使用。在本發(fā)明的一個實施方式中，BTS僅可以調(diào)度每個中 繼覆蓋區(qū)域中的一個用戶。
如果中繼單元解碼并且轉發(fā)接收的信號，那么它僅轉發(fā)目的為 其覆蓋區(qū)域中的移動臺的信號。中繼單元從移動臺的反饋知道最優(yōu) 波束并且在向移動臺轉發(fā)信號時應用這些波束賦形權重。在CDMA
系統(tǒng)的情況中，僅將分配給中繼覆蓋區(qū)域中的目標移動臺的一個或 多個代碼與需要的公共信道一起進行轉發(fā)。
本發(fā)明的實施方式還可以應用于OFDM和其他復用技術。在 OFDM情況中，方法通常是相同的并且以下選擇例如可能的用于 所有子載波的相同波束；子載波的每個塊可以具有獨立的波束；每 個子載波得到獨立的波束。
在OFDMA的情況中，中繼僅轉發(fā)分配給中繼覆蓋區(qū)域中的移 動臺的子載波。
本發(fā)明的實施方式中，波束賦形用于中繼和基站收發(fā)器兩者， 并且這可以顯著減少中繼對其他基站收發(fā)器或基站收發(fā)器對其他中 繼產(chǎn)生的干擾。尤其在密集城市區(qū)域內(nèi)，多址干擾是對網(wǎng)絡容量的 主要限制。僅放大并且轉發(fā)所有接收的信號的傳統(tǒng)中繼單元幾乎不 改進信干功率比。因而，本發(fā)明實施方式使用選擇性地轉發(fā)所接收 信號的智能中繼。在該情況中，中繼在特定方向上選擇性地放大并 且轉發(fā)信號，其中該特定方向僅覆蓋中繼覆蓋區(qū)域的 一部分。
現(xiàn)在參考更詳細地示出實現(xiàn)本發(fā)明的網(wǎng)絡的圖3。中繼網(wǎng)絡包括
至少兩個源節(jié)點和至少兩個目標節(jié)點。源節(jié)點標記為60并且目標節(jié) 點標記為62。源節(jié)點可以是基站收發(fā)器和/或移動臺，而同時目標節(jié) 點可以是基站和/或移動臺。源節(jié)點60和目標節(jié)點62配置為通過至 少一個中繼節(jié)點64通信。在圖3示出的配置中是兩個中繼節(jié)點。在 本發(fā)明的實施方式中，在源和目標之間不需要直接連接，但是在本 發(fā)明的某些實施方式中，在源和目標之間可以存在直接連接。還假 設目標知道它們應該接收信號。通過使用合適的信令達到該目的。 本發(fā)明的實施方式使用OFDM或CDMA信道。將一個OFDM 或CDMA信道分成多個子信道。為每個源-目標對分配一個或多個這 些子信道。
在本發(fā)明的實施方式中，中繼單元可以為不同的源-目標對中繼 不同的子信道。該中繼單元可以中繼整個接收的信號或僅中繼某些 選擇的子信道。
本發(fā)明的實施方式使用在下文中更詳細地描述的探測(probe ) 信令協(xié)議。每個目標節(jié)點廣播包含導頻信號或可行性數(shù)據(jù)信號或兩 者的獨特探測信號?？尚行詳?shù)據(jù)包含一個或多個以下信息探測信 號發(fā)射功率；資源分配信息；對于中繼和信道特征的優(yōu)先級。
中繼節(jié)點測量信道頻率響應并且解碼來自于它接收的每個探測 信號的可行性信息。在中繼節(jié)點之間可以存在關于不同頻率區(qū)域的 有用性的信令，但是這可以在某些實施方式中省略。這樣，對于中 繼而言，可以對資源分配做出聯(lián)合決定。
智能中繼可以使用由探測信號和其他中繼提供的信息對進行的 中繼做出自己的決定，即控制資源分配的發(fā)射功率。該中繼將不在 由探測信號標記為不可用或標記為忙或堵塞的信道上進行發(fā)射。
在本發(fā)明的實施方式中，在獨立子信道之間執(zhí)行資源分配。這 與基于BTMA的現(xiàn)有技術解決方案明顯不同，其中針對每個信道的 發(fā)射決定僅取決于信道忙音的出現(xiàn)。在本發(fā)明的實施方式中，對信 道進行不同的測量，因為本發(fā)明不需要用于每個信道或信道塊 (channel chunk )的不同物理忙音。
可以通過使用波束賦形、功率控制、數(shù)據(jù)速率控制和/或任何改 進無線鏈路性能的其他已知技術來改進資源分配。
本發(fā)明的實施方式可以用于ad-hoc網(wǎng)絡J吏用現(xiàn)有纟支術的BTMA 的中繼需要監(jiān)聽每個信道忙音。使用本發(fā)明的實施方式，中繼僅需 要監(jiān)聽聯(lián)合組合的探測信號。本發(fā)明的實施方式還可以用于簡單放 大和轉發(fā)中繼。該中繼將僅需要解碼來自于探測信號的可能的可行
性信息。
現(xiàn)在，將參考示出用于干擾中繼網(wǎng)絡的模型的圖4來描述本發(fā) 明的實施方式使用的協(xié)議。圖3中使用的相同標號在圖4中使用。
在該描述中，NsxNrxNd用于表示具有N,個源站、！^個中繼 站和N rf個目標站的網(wǎng)絡。目標節(jié)點與源節(jié)點 一 起形成中繼單元已知 的通信源-目標對。在下文中，假設在源發(fā)射的信號和中繼單元發(fā)射 的信號之間使用時分來保證分離。類似的模型可以用于頻分。第一， 所有源同時發(fā)射并且中繼從所有源接收組合的信號。第二，中繼可 以并發(fā)地放大信號并且向目標轉發(fā)信號。系統(tǒng)模型可以寫為矩陣形 式,.
y = HrdHmfHsrx + HrdHmfnr +nd (1) =Heffx + neff, (2)
其中nr是& x l中繼接收噪聲向量并且na是Nd x 1目標接收 噪聲向量。
站之間的MIMO信道可以分成長期和短期部分，即
(H丄-V^ADw (3〉 E^和Pi'k表示通過SISO鏈路接收的長期平均能量(考慮發(fā)射
功率、路徑損耗和遮蔽)。hk,i和h,k是短期平坦衰落系數(shù)。
下文總結了關于協(xié)議的現(xiàn)有技術，為了幫助理解本發(fā)明，已經(jīng)
針對干擾中繼網(wǎng)絡研究了協(xié)議。兩個協(xié)議都使用匹配的濾波操作以
使有效信道對角化(diagonalize )。
對于需要不同數(shù)量CSI的中繼，存在兩個不同的中繼模式在 協(xié)議1中，假設中繼僅知道用于輔助的通信對的反向和前向SISO-
信道的相位。在協(xié)議2中，中繼知道用于每個通信對的反向和前向
SISO-信道的相位。MIMO-模型中的中繼操作符Hmf是對角矩陣，這
來自于中繼中的獨立匹配濾波:捧作。匹配濾波針對反向和前向信道
來對被中繼信號進行共相。這通過以分布方式使有效信道矩陣He"對
角化來減小干擾。對于兩個協(xié)議，中繼操作如下
*協(xié)議h將中繼集合分割為N,個子集并且分配每個子集用于
輔助一個源-目標對。第k個中繼輔助通信對p (k)。第k個中繼接
收信號^并且發(fā)射信號
其中r—lTZw+^r1/2是確保4*|2]=1的功率歸一化因子
*協(xié)議2:每個中繼輔助所有通信對并且該中繼并不像協(xié)議1
中那樣分成組。第k個中繼接收信號"并且發(fā)射信號
、,(f>-;(arg ))rfc, (5)
其中Tk是功率歸一化因子。
在本發(fā)明的實施方式中，使用用于干擾中繼網(wǎng)絡中的中繼單元
操作的以下協(xié)議
*協(xié)議3:每個中繼k可以輔助每個通信對1并且引入加權系數(shù) H。第k個中繼接收信號"并且發(fā)射信號
G,(fx,e—加 私 ， (6)
其中Tk是功率歸一化因子。根據(jù)優(yōu)化標準，可以使用用于選擇
H的不同的策略。優(yōu)化標準的示例是 *最小化平均誤碼率 最大化信號干擾噪聲比 *最大化網(wǎng)絡容量 *最小化中斷概率
現(xiàn)有技術中提到的協(xié)議1和協(xié)議2是所提出的協(xié)議3的特殊情
況。對于協(xié)議1:
并且對于協(xié)議2: Yk'1 =工針對每個中繼k和通信對1。 用于選擇A'1的一個實施方式如下
針對將要用于每個通信對1的每個中繼k的加權系數(shù)的長期平 均由中繼分配方案定義。簡單的分配方案將設置例如針對通信對 = Q，通信對1不應該由中繼k輔助。
中繼基于其輔助的每個通信對的瞬時信道增益來選擇瞬時"'1 ， 采用臨時信道增益改變。例如，中繼可以嘗試最大化其輔助的通信 對的平均信噪比。中繼考慮如下限制
*符合H的長期平均
*每個時刻發(fā)射功率低于預定義的閾值
參考圖5，圖5示意性地示出了圖2的處理電路執(zhí)行的步驟。參 考以下的"塊，，。這些不是物理塊而是代表不同的處理步驟?？梢?通過計算機程序實現(xiàn)這些塊。
接收的信號存儲在接收信號緩沖器100中。
分析接收的信號以查看接收的信號是否包含探測信號或其他可 行性數(shù)據(jù)。在塊102處完成該操作。
如果存在可行性數(shù)據(jù)，則在塊106處對其進行解碼并且將其輸 出到功率控制塊112、權重塊IIO和協(xié)議塊108。
如果存在探測信號或其他可行性數(shù)據(jù)，則由塊104估計信道。 估計的信道信息輸出到功率控制塊112、權重塊IIO和協(xié)議塊108。
功率控制塊112計算功率控制值并對資源分配做出決定。如塊 114表示的，將信號發(fā)射功率信息發(fā)送到發(fā)射電路。
在塊110處計算波束賦形權重并且將其輸入到協(xié)議塊108,該協(xié) 議塊108進一步接收所接收的信號。協(xié)議塊108應用協(xié)議3、應用波 束賦形權重并且可以執(zhí)行其他信號處理。協(xié)議塊108的輸出在被發(fā) 送到如塊118表示的發(fā)射電路之前存儲在發(fā)射信號緩存器116中。
在描述的實施方式中，已經(jīng)參考了導頻信號或導頻音。應該理
解本發(fā)明的實施方式可以使用任何包含諸如訓練序列等的已知數(shù)據(jù) 的其他信號來可替換地實現(xiàn)。
在本發(fā)明的實施方式中，已經(jīng)參考了資源分配。資源將依賴于 系統(tǒng)使用的標準，并且可以是信道或子信道。例如，可以通過時間、 頻率、代碼等中的一個或多個來定義信道。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，提供公共陣列用于接收和發(fā)射。 在本發(fā)明的可替換實施方式中，可以存在不同的陣列用于接收和發(fā) 射。
應該理解至少中繼的控制可以通過計算機程序實現(xiàn)。
權利要求
1.一種在通信網(wǎng)絡中使用的中繼，所述中繼包括接收器，用于從多個第一節(jié)點接收信號；發(fā)射器，用于向多個第二節(jié)點中的至少一個發(fā)射從所述接收的信號導出的發(fā)射信號，所述發(fā)射器具有覆蓋區(qū)域；控制裝置，用于控制所述發(fā)射器，從而所述發(fā)射信號由所述發(fā)射器僅通過一部分所述覆蓋區(qū)域發(fā)射到所述第二節(jié)點中的至少一個。
2. 根據(jù)權利要求1所述的中繼，其中配置所述控制裝置，從而 由所述接收器使用對于所述第一節(jié)點中相應的一個或多個可選擇的 接收天線圖式而接收的信號來導出針對所述發(fā)射器的所述發(fā)射信
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的中繼，其中所述發(fā)射器配置為使 用發(fā)射輻射圖式發(fā)射所述發(fā)射信號，所述發(fā)射輻射圖式對于一個或 多個所述第二節(jié)點是可選的。
4. 根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的中繼，其中所述中繼配 置為形成至少兩個輻射圖式。
5. 根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的中繼，其中所述控制裝 置配置為使用至少 一 項以下內(nèi)容涉及所述中繼和所述第 一 節(jié)點或 第二節(jié)點中的至少一個之間的信道的信道信息；和/或在第一節(jié)點或第二節(jié)點處導出的信息。
6. 根據(jù)權利要求5所述的中繼，其中在所述第二節(jié)點或第一節(jié) 點處導出的所述信息包括至少一項以下內(nèi)容信道狀態(tài)信息；信道 或子信道的信道質量信息；以及可行性數(shù)據(jù)信號信息。
7. 根據(jù)權利要求5或6所述的中繼，其中所述接收器配置為接 收所述信息。
8. 根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的中繼，其中所述控制裝 置配置為控制至少一項或多項以下內(nèi)容天線輻射圖式、天線接收圖式、發(fā)射功率、信道選擇、子信道的選擇以及子載波的選擇。
9. 根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的中繼，其中所述發(fā)射器 配置為針對不同的子信道或子載波使用不同的發(fā)射功率。
10. 根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的中繼，其中響應于外部信號，在中繼節(jié)點處改變子信道或子載波。
11. 根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的中繼，其中所述接收器 和發(fā)射器中的至少 一 個包括天線陣列。
12. 根據(jù)權利要求11所述的中繼，其中所述控制裝置配置為控 制所述天線陣歹'j以形成波束。
13. 根據(jù)權利要求11或12所述的中繼，其中所述天線陣列包括 校準陣列。
14. 根據(jù)權利要求11或12所述的中繼，其中使用非結構化陣列。
15. 根據(jù)權利要求11至14中任意一項所述的中繼，其中所述控 制裝置配置為校準所述陣列。
16. 根據(jù)權利要求15所述的中繼，其中所述控制裝置使用位置 信息來確定所述節(jié)點中給定的一些節(jié)點的通信方向，所述位置信息 包括至少一項以下內(nèi)容的位置信息所述中繼；以及所述第一節(jié)點 和所述第二節(jié)點中的至少一個。
17. 根據(jù)權利要求15或16所述的中繼，其中所述控制裝置配置 為使用通信方向來校準所述陣列。
18. 根據(jù)權利要求15、 16或17所述的中繼，其中所述控制裝置 配置為控制所述發(fā)射器以使用預定義的權重向至少 一個節(jié)點進行發(fā) 射，所述控制裝置配置為處理由所述接收器從所述節(jié)點接收的信號 并且配置為改變向所述節(jié)點發(fā)射而使用的所述預定義權重。
19. 根據(jù)權利要求11至18中任意一項所述的中繼，其中所述控 制裝置配置為控制由所述發(fā)射器發(fā)射的信號以具有共相。
20. 根據(jù)權利要求18或引用權利要求18的權利要求19所述的 中繼，其中所述權重包括共相權重和波束引導權重其中之一 。
21. 根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的中繼，其中所述接收器配置為從所述第 一節(jié)點中的 一個接收關于所述第二節(jié)點中的給定的 一個的波束方向的信息。
22. 根據(jù)權利要求12或引用權利要求12的任意一項權利要求所 述的中繼，其中所述中繼配置為使得相同的波束用于以下內(nèi)容中的 一項單個子載波、子載波塊以及所有子載波。
23. 根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的中繼，其中所述控制裝 置配置為控制所述接收器以便處理僅針對所述覆蓋區(qū)域一部分的信號。
24. 根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的中繼，其中所述控制裝 置配置為控制所述發(fā)射器發(fā)射所述信號所使用的功率。
25. 根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的中繼，其中所述控制電 路配置為處理從所述第二節(jié)點接收的探測信號。
26. 根據(jù)權利要求25所述的中繼，其中所述控制裝置配置為根 據(jù)所述探測信號控制由所述發(fā)射器使用的所述功率。
27. 根據(jù)權利要求25或26所述的中繼，其中所述控制裝置配置 為根據(jù)所述探測信號控制資源分配。
28. 根據(jù)權利要求25至27中任意一項所述的中繼，其中所述探 測信號包括至少一項以下內(nèi)容導頻信號；已知的參考信息；探測信號發(fā)射功率信息；資源分配 信息；用于中繼的優(yōu)先級信息；以及信道特征信息。
29. 根據(jù)權利要求28所述的中繼，其中所述控制電路配置為對 所述探測信號中的信息進行解碼。
30. 根據(jù)權利要求25至29中任意一項所述的中繼，其中所述控 制電路配置為基于所述探測信號測量信道的沖擊響應和/或頻率響 應。
31. 根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的中繼，其中所述中繼配 置為與至少 一個其他中繼進行通信，從而所述控制裝置配置為基于 從所述至少一個其他中繼接收的信息對資源分配做出決定。
32. 根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的中繼，其中所述中繼配 置為使用以下協(xié)議<formula>formula see original document page 5</formula>其中A是功率歸一化因子 Y^是振幅加權系數(shù) 今h和小f是相位加權系數(shù)"是接收的信號hk'i和A'k是短期平坦衰落系數(shù)。
33. 根據(jù)權利要求32所述的中繼，其中基于優(yōu)化對象函數(shù)來選擇Y^和/或Tk <t>h擬中的至少一個。
34. 根據(jù)權利要求32所述的中繼，其中所述對象函數(shù)包括一項 或多項以下內(nèi)容最小化平均誤碼率； 最大化信號干擾噪聲比； 最大化網(wǎng)絡容量；以及 最小化中斷概率。
35. 根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的中繼，其中不同的權重 系數(shù)用于不同的子信道或子載波。
36. 根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的中繼，其中所述第一節(jié) 點包括基站。
37. 根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的中繼，其中所述第二節(jié) 點包括用戶設備。
38. 根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的中繼，其中所述控制裝 置配置為修改發(fā)射參數(shù)。
39. —種中繼，包括接收器，用于從第一節(jié)點接收信號； 發(fā)射器，用于向第二節(jié)點轉發(fā)所述信號； 其中所述接收器和發(fā)射器中的至少一個配置為空間上可選擇，以便所述接收器和發(fā)射器中的至少 一 個在空間僅選擇所述中繼的覆蓋 區(qū)域的一部分。
40. 根據(jù)權利要求39所述的中繼，其中所述中繼配置為控制由 所述發(fā)射器發(fā)射所述信號所使用的功率。
41. 一種網(wǎng)絡，包括多個根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的中 繼，其中至少 一個所述中繼的所述控制裝置至少使用涉及所述第一 節(jié)點和第二節(jié)點中的至少兩個的信道信息來控制所述發(fā)射信號的所述加權，其中所述信道信息針對至少兩個不同節(jié)點與不同相關權重 線性地組合。
42. 根據(jù)權利要求41所述的網(wǎng)絡，其中配置所述兩個中繼單元 以基本上同步地進行發(fā)射。
43. 根據(jù)權利要求41或42所述的網(wǎng)絡，其中所述節(jié)點的發(fā)射定 時由外部信號控制。
44. 根據(jù)權利要求43所述的網(wǎng)絡，其中從定位系統(tǒng)接收所述外 部信號。
45. 根據(jù)權利要求44所述的網(wǎng)絡，其中所述定位系統(tǒng)是GPS系統(tǒng)。
46. 根據(jù)權利要求41至45中任意一項所述的網(wǎng)絡，其中用于兩 個中繼單元的輻射功率是不同的。
47. 根據(jù)權利要求46所述的網(wǎng)絡，其中所述輻射功率由外部信號控制。
48. 根據(jù)權利要求43或46所述的網(wǎng)絡，其中所述外部信號由第 一節(jié)點或第二節(jié)點中的至少一個生成。
49. 一種在通信網(wǎng)絡中使用的中繼方法，所述方法包括以下步驟 從多個第一節(jié)點接收信號；通過控制發(fā)射器僅通過所述覆蓋區(qū)域的一部分來發(fā)射發(fā)射信號， 向多個第二節(jié)點中的 一個發(fā)射從所述接收的信號導出的發(fā)射信號。
全文摘要
一種在通信網(wǎng)絡中使用的中繼，所述中繼包括用于從多個第一節(jié)點接收信號的接收器；用于向多個第二節(jié)點中的至少一個發(fā)射從所述接收的信號導出的發(fā)射信號的發(fā)射器，所述發(fā)射器具有覆蓋范圍；用于控制該發(fā)射器的控制裝置，從而所述發(fā)射信號由所述發(fā)射器僅通過一部分所述覆蓋區(qū)域發(fā)射到所述第二節(jié)點中的至少一個。
文檔編號H04B7/26GK101361291SQ200580052516
公開日2009年2月4日 申請日期2005年12月16日 優(yōu)先權日2005年12月16日
發(fā)明者A·奧特蒂南, K·多普勒, T·里伊奧南 申請人:諾基亞公司