專利名稱：用協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)在異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)協(xié)同傳輸?shù)姆椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)在異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的異構(gòu)協(xié) 同傳輸?shù)姆椒?，確切地說(shuō)，涉及一種通過(guò)配置雙天線的異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)和對(duì) 中繼節(jié)點(diǎn)及其天線數(shù)量的自適應(yīng)選擇等操作，將協(xié)同分集和協(xié)同復(fù)用技術(shù)自適 應(yīng)地用于異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的上行鏈路和下行鏈路而實(shí)現(xiàn)異構(gòu)協(xié)同傳輸?shù)姆椒ǎ?屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，無(wú)線通信系統(tǒng)已形成了多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)，包括各種制式的蜂 窩移動(dòng)網(wǎng)、無(wú)線局域網(wǎng)、無(wú)線數(shù)字家庭網(wǎng)、車載無(wú)線通信系統(tǒng)等。這些網(wǎng)絡(luò) 的格局是各自縱向獨(dú)立，每種網(wǎng)絡(luò)的資源組成都具有特定的方式，并基于這 些網(wǎng)絡(luò)資源提供特定的功能和應(yīng)用。然而"一種應(yīng)用， 一種網(wǎng)絡(luò)"的格局已逐漸暴露其固有的弊端多種復(fù)雜的協(xié)議、復(fù)雜的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)共存；無(wú)線網(wǎng)絡(luò) 管理和維護(hù)成本很高；不利于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源，尤其是傳輸資源的共享；不便 于提供跨網(wǎng)絡(luò)多功能綜合業(yè)務(wù)。從業(yè)務(wù)需求角度看，現(xiàn)在的無(wú)線語(yǔ)音業(yè)務(wù)逐漸萎縮，無(wú)線移動(dòng)和數(shù)據(jù)業(yè) 務(wù)快速增長(zhǎng)，用戶對(duì)個(gè)性化、多樣化業(yè)務(wù)的需求不斷增強(qiáng)。從未來(lái)發(fā)展角度 看，用戶需要能夠通過(guò)任何一種無(wú)線終端(移動(dòng)臺(tái)、PDA等)、任何一種 方式(WLAN、 GPRS、 WMAN等)接入網(wǎng)絡(luò)，而且號(hào)碼、賬單等都要非常 方便、靈活。對(duì)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商或業(yè)務(wù)提供商來(lái)說(shuō)，業(yè)務(wù)與服務(wù)轉(zhuǎn)型和融 合的關(guān)鍵是努力探索出如何走移動(dòng)和寬帶無(wú)線融合之路，通過(guò)與移動(dòng)、無(wú)線 互聯(lián)網(wǎng)及各類增值業(yè)務(wù)等組合后銷售，為客戶提供差異化的融合無(wú)線通信服 務(wù)。因此，未來(lái)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的融合是通信發(fā)展的趨勢(shì)。作為 一種先進(jìn)的通信機(jī)制，基于異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行異構(gòu)無(wú)線接入網(wǎng) 絡(luò)的融合，可以有效地把各種短程無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)通過(guò)異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)接入到移 動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)。為了解決兩種異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接口的傳輸瓶頸問(wèn)題，需要使用多 個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，或者在中繼節(jié)點(diǎn)上配置多根天線，從而實(shí)現(xiàn)協(xié)同通信。協(xié)同MIMO ( Multiple-Input Multiple-Out-put)技術(shù)是協(xié)同通信的 一個(gè)常 見(jiàn)實(shí)例，它源于傳統(tǒng)的MIM0 4支術(shù)。在傳統(tǒng)MIMCM支術(shù)方案中，^使用多才艮 發(fā)射天線和多根接收天線進(jìn)行無(wú)線傳輸，其主要特征是把多徑傳播環(huán)境轉(zhuǎn)變 為對(duì)用戶有利的因素利用MIMO信道提供的空間復(fù)用增益來(lái)提高信道的 容量，同時(shí)又利用MIMO信道提供的空間分集增益來(lái)有效消除無(wú)線信道多 徑、時(shí)變衰落的影響，提高信號(hào)傳輸?shù)目煽啃?，降低誤碼率。這種能夠極大 地提高無(wú)線通信性能，又不需要以頻譜為代價(jià)的MIMO技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代 通信中最重要的技術(shù)之一。但是，移動(dòng)終端受到體積、功率、實(shí)現(xiàn)等多方面 因素的限制，使得其上行鏈路不可能使用多天線，限制了 MIMO技術(shù)的應(yīng) 用，所以后來(lái)提出了一種新的空間處理技術(shù)一協(xié)同MIMO ( Cooperative MIMO)。其基本原理是多用戶環(huán)境下的單天線用戶，在傳輸自己數(shù)據(jù)信息 的同時(shí)，也能傳送其所接收和檢測(cè)到的協(xié)同用戶(即同伴)的信息；該技術(shù) 實(shí)質(zhì)是利用同伴的天線與自身天線構(gòu)成多發(fā)射天線，形成虛擬的MIMO系 統(tǒng)來(lái)得到分集增益。協(xié)同MIMO克服了傳統(tǒng)MIMO技術(shù)的限制，為MIMO 技術(shù)走向?qū)嵱没卣沽怂悸贰f(xié)同MIMO技術(shù)允許協(xié)同分集的主要特點(diǎn)是 無(wú)線介質(zhì)的廣播特性。從原理上講，廣播發(fā)送的信號(hào)可以被任何其他用戶接 收并進(jìn)行信息處理。這樣，除了將信號(hào)獨(dú)立傳輸?shù)礁髯缘哪康牡赝猓瑑蓚€(gè)用 戶還可以相互監(jiān)聽(tīng)對(duì)方的傳輸，以聯(lián)合傳輸它們各自的信息，實(shí)現(xiàn)協(xié)同通信。對(duì)于協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)，其工作原理和協(xié)同MIMO類似，協(xié)同中繼，操作有 兩種不同方案放大轉(zhuǎn)發(fā)AF( Amplify and Forward )和解碼轉(zhuǎn)發(fā)DF( Decoded and Forward)。對(duì)于異構(gòu)協(xié)同中繼來(lái)說(shuō)，中繼節(jié)點(diǎn)通常釆用解碼轉(zhuǎn)發(fā)方案。目前，國(guó)內(nèi)外的大部分研究和相關(guān)專利技術(shù)都集中于同構(gòu)無(wú)線中繼節(jié)點(diǎn) 的選擇和配置，通過(guò)時(shí)分方式區(qū)別第一跳鏈路和第二跳鏈路，在中繼節(jié)點(diǎn)處采用分布式的空時(shí)編碼(STBC)，研究用戶終端的分集增益和中斷概率等。 考慮到已經(jīng)存在的各種無(wú)線接入技術(shù)，它們的定位和應(yīng)用場(chǎng)景各不相同，完 全可以通過(guò)異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)把這些異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通起來(lái)。但是，現(xiàn)實(shí)狀 況是對(duì)異構(gòu)協(xié)同中繼技術(shù)的研究比較少，對(duì)基于異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)的多無(wú) 線接入網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通技術(shù)方案還很不成熟。實(shí)際上，異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)需要考慮相關(guān)技術(shù)和設(shè)備的前向兼容性，即傳統(tǒng) 的手機(jī)終端必須能夠繼續(xù)用于異構(gòu)無(wú)線接入系統(tǒng)中，這就使得未來(lái)的異構(gòu)協(xié) 同網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)存在有單天線配置的終端、雙天線甚至多天線配置的終端。如果用戶終端只配置單天線，則短距離寬帶無(wú)線接入網(wǎng)(即第二跳中繼 網(wǎng)絡(luò))只能使用協(xié)同分集技術(shù)，而移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)(即第一跳中繼網(wǎng)絡(luò))也只 能采用組播通信方式給相關(guān)的協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送相同信息。由于第二跳可以 通過(guò)分集提高系統(tǒng)性能，所以第一跳中繼傳輸是提高性能的瓶頸和關(guān)鍵，這 時(shí)需要在第一跳鏈路采用多天線復(fù)用技術(shù)來(lái)提高性能。如果用戶終端配置雙天線或者多天線，這時(shí)既可以采用分集傳輸技術(shù)， 也可以采用復(fù)用傳輸技術(shù)。但是，問(wèn)題的關(guān)鍵是在異構(gòu)中繼網(wǎng)絡(luò)模式下如何 實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的分集和復(fù)用。此外，基站統(tǒng)一控制和調(diào)度各中繼節(jié)點(diǎn)的資源分配，為不同天線配置的 終端提供自適應(yīng)的分集和復(fù)用增益，是異構(gòu)協(xié)同網(wǎng)絡(luò)的特征之一。發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種用協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)在異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中實(shí) 現(xiàn)異構(gòu)協(xié)同傳輸?shù)姆椒?，該方法不論目?biāo)用戶終端是單天線還是多天線，通過(guò) 配置一個(gè)或多個(gè)具有兩套天線模塊的異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)，并優(yōu)化選擇適宜的異構(gòu)協(xié) 同中繼節(jié)點(diǎn)集合，以及對(duì)每個(gè)天線模塊中的天線進(jìn)行自適應(yīng)優(yōu)化選擇和配置， 再綜合考慮上行鏈路和下行鏈路的分集和復(fù)用增益的性能，保證第一跳和第二 跳兩條鏈路傳輸性能均衡，從而優(yōu)化系統(tǒng)的整體性能。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了 一種用協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)在異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)異構(gòu)協(xié)同傳輸?shù)姆椒?，其特征在于設(shè)置一個(gè)或多個(gè)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)，每個(gè) 協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)有兩套天線模塊；基站為每個(gè)需要中繼的目標(biāo)用戶終端分另T優(yōu)化 選擇適宜的異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)集合，并為每個(gè)終端的下行和上行鏈路選擇確定 數(shù)量合適的天線，以便獲得自適應(yīng)的分集和復(fù)用增益；再綜合考慮上行鏈路和 下行鏈路的傳輸特性，合理設(shè)置每根天線的發(fā)射功率，保證第一跳鏈路和第二 跳鏈路的傳輸性能均衡，從而優(yōu)化系統(tǒng)的整體性能。本發(fā)明的有益效果是在不改變現(xiàn)有移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的前提下，只需配 置兩套天線的異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)，就能夠把各種新型的寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)"嵌入" 到移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，從而實(shí)現(xiàn)異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通，并通過(guò)蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò) 對(duì)各種新型的寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)"可控制、可管理、可識(shí)別，，等功能，從 而投資少、效益好。而且，本發(fā)明通過(guò)使用分集和復(fù)用的自適應(yīng)技術(shù)能夠保證 異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)之間的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸性能均衡，從而支持不同業(yè)務(wù)的QoS,特別 是減少業(yè)務(wù)的傳輸時(shí)延，降低對(duì)中繼節(jié)點(diǎn)的緩存要求，保證兩個(gè)不同的異構(gòu)無(wú) 線接入技術(shù)都能夠高效工作。本發(fā)明創(chuàng)新提出 一種設(shè)置兩套天線、分別用于兩跳鏈路傳輸?shù)漠悩?gòu)中繼節(jié) 點(diǎn)，該中繼節(jié)點(diǎn)能夠非常容易地完成兩跳鏈路的分集和自適應(yīng)傳輸，為使用 MIMO技術(shù)和各種STBC編碼技術(shù)奠定了基礎(chǔ)，可以有效保證兩跳異構(gòu)通信鏈 ^各的性能均《軒。本發(fā)明方法是由基站進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度和控制，對(duì)所選擇的異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)、各 個(gè)異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)的第 一套天線模塊中的多根天線，異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)上的各根天線 的發(fā)射功率等都進(jìn)行優(yōu)化配置，以提高異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的整體性能。從基站的角度看， 下行鏈路的第 一跳鏈路采用組播通信技術(shù)，可以保證發(fā)送給各異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)的 信息相同，便于目標(biāo)用戶終端采用多址方式進(jìn)行分集接收。如果此時(shí)采用組播 和多址的混合通信方式，能夠保證發(fā)送給某些異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)的信息是相同的， 但給其它一些異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)的信息是不同的，從而便于目標(biāo)用戶終端使用雙天 線或多天線、并采用虛擬MIMO天線技術(shù)進(jìn)行自適應(yīng)的分集復(fù)用接收。在上行 鏈路的第二跳采用組播通信技術(shù)，能夠保證各異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)都能接收到相同的信息，然后轉(zhuǎn)發(fā)給基站，在基站處獲得來(lái)自多個(gè)異構(gòu)中繼的分集增益，而每個(gè) 中繼節(jié)點(diǎn)內(nèi)部會(huì)因?yàn)榈谝惶滋炀€模塊采用多天線而獲得復(fù)用增益。如果上行鏈 路第二跳也采用組播和多址混合的通信方式，除了獲得分集增益外，還能夠形成一個(gè)虛擬的MIMO，使得各個(gè)異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)間發(fā)送的信息有所不同，當(dāng)通過(guò) 多址方式把信息發(fā)送給基站，能夠在基站端獲得額外的復(fù)用增益?？傊景l(fā)明是在充分考慮現(xiàn)有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)組成的基礎(chǔ)上，提出的一 種支持實(shí)現(xiàn)異構(gòu)通信的方法，操作簡(jiǎn)單、方便、靈活、實(shí)用，投資少、效益 好，具有很好的推廣應(yīng)用前景。


圖1是本發(fā)明在異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中釆用協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)協(xié)同傳輸?shù)姆椒ǖ?操作步驟流程圖。圖2是一個(gè)如何確定上下行聯(lián)合的適宜協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)集合的示例，它是先 在上行和下行分別確定可能的適宜協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)集合，再形成聯(lián)合的適宜協(xié)同 中繼節(jié)點(diǎn)集合。圖3是存在兩個(gè)目標(biāo)用戶終端(一用戶是單天線，另一用戶是雙天線)時(shí)， 本發(fā)明采用協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)分集和復(fù)用的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同傳輸示意圖。圖4是配置單天線的終端用本發(fā)明方法經(jīng)由異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分集傳輸 的鏈路狀況示意圖。圖5是配置雙天線的終端用本發(fā)明方法經(jīng)由異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分集和復(fù)用 自適應(yīng)傳輸?shù)逆溌窢顩r示意圖。圖6是本發(fā)明實(shí)施例中選擇采用不同異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)傳輸性 能影響的比較圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作 進(jìn)一步的詳細(xì)描述。參見(jiàn)圖1，介紹本發(fā)明在異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中用協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的異構(gòu)協(xié)同傳輸?shù)姆椒?，該方法包括下列操作步驟設(shè)置一個(gè)或多個(gè)協(xié)同中繼節(jié) 點(diǎn)，每個(gè)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)有兩套天線模塊；基站為每個(gè)需要中繼的目標(biāo)用戶終端 分別優(yōu)化選擇適宜的異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)集合，并為每個(gè)終端的下行和上行鏈路 選擇確定數(shù)量合適的天線，以便獲得自適應(yīng)的分集和復(fù)用增益；再綜合考慮上 行鏈路和下行鏈路的傳輸特性，合理設(shè)置每根天線的發(fā)射功率，保證第一跳鏈 路和第二跳鏈路的傳輸性能均衡，從而優(yōu)化系統(tǒng)的整體性能。本發(fā)明方法創(chuàng)新提出一種用于異構(gòu)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中的異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)， 該中繼節(jié)點(diǎn)的主要特征是配置有能夠同時(shí)通信的兩套天線模塊，其中第一套 天線模塊(標(biāo)識(shí)為天線模塊A)設(shè)有多根天線，用于第一跳鏈路，以便與基站 形成多根發(fā)射天線和多根接收天線的MIMO陣列；而為第二跳鏈路服務(wù)的第二 套天線模塊(標(biāo)識(shí)為天線模塊B)只有1根天線，需要選擇多個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，從 而與目標(biāo)用戶終端進(jìn)行協(xié)同分集或虛擬MIMO的復(fù)用通信。為了提高第一跳鏈路的無(wú)線通信性能，基站和異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)的天線模塊A 都要配置多根天線，假設(shè)基站的天線數(shù)為<SA，和基站通信的異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)的天 線模塊A天線數(shù)為AA，則要滿足下述條件中繼節(jié)點(diǎn)的天線模塊A中被選擇 與基站通信的天線數(shù)量i a要小于等于基站的天線數(shù)>SA，即^a《Sa， Aa和Sa 都是大于或等于2的自然數(shù)，而且，如果選擇數(shù)量為逃的多個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行協(xié) 同通信，且選擇的每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)第 一套天線模塊中被用于與基站通信的天線數(shù) 量都為i a時(shí)，則獲得的最大協(xié)同復(fù)用增益為min{A/rXi A， 函數(shù)min(A，B》 表示取A和B中的最小值。為了簡(jiǎn)化中繼節(jié)點(diǎn)的天線單元，中繼節(jié)點(diǎn)第二套天線模塊B只配置單根天 線。若要獲得協(xié)同分集或復(fù)用增益，需要選擇多個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)用戶終端進(jìn) 行通信。因?yàn)榈谝惶溌泛偷诙溌沸诺罓顩r及其采用的通信技術(shù)和傳輸性能都有較大差別，為了保證第一跳鏈路和第二跳鏈路的性能均衡，基站要根據(jù)目標(biāo)用戶終端的類型及其天線數(shù)量，對(duì)參加協(xié)同通信的異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化選才奪，同時(shí)也要對(duì)參與協(xié)同通信的異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)第 一套天線模塊A的天線進(jìn)行優(yōu)化選 擇。此外，考慮到上行鏈路和下行鏈路傳輸性能及用戶的業(yè)務(wù)屬性不同，異構(gòu) 協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)的選擇還要根據(jù)上下行鏈路的性能要求分別進(jìn)行優(yōu)化，再為上下 行鏈路選擇相同的協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)集合。優(yōu)化協(xié)同異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)集合中的成員，以及對(duì)異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)第一套天線才莫 塊A中的多天線進(jìn)行選擇，目的在于自適應(yīng)獲得分集和復(fù)用增益、均衡上下行 和第一跳、第二跳鏈路的傳輸性能，提高系統(tǒng)的整體性能。對(duì)于不同的目標(biāo)用戶終端來(lái)說(shuō)，適宜的異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)是不同的，這取決于 第一跳鏈路和第二跳鏈路，上行鏈路和下行鏈路的綜合性能?；窘y(tǒng)一調(diào)度、 選擇每個(gè)終端的異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)集合、各個(gè)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)的天線數(shù)量和每根 天線的發(fā)射功率的操作包括下列步驟(一)為每個(gè)終端選擇確定異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)集合由于異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)天線模塊B只配置單根天線，且第一跳鏈路可采用多天 線技術(shù)來(lái)提高系統(tǒng)性能，所以適宜的異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)主要由第二跳鏈^^決定，這里 的適宜是指數(shù)量最小、又能夠保證傳輸性能要求的協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)集合。因此，適宜的異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)是由目標(biāo)用戶終端第二跳鏈5^的上行和下 行傳輸狀況決定，如果下行鏈路選擇的中繼節(jié)點(diǎn)集合為Au,上行鏈路優(yōu)化的中 繼節(jié)點(diǎn)集合為Al2,則優(yōu)化后確定的中繼節(jié)點(diǎn)是該兩個(gè)集合的并集的最小子集， 即Min(Auu"R2)，以便藉由該最小子集能夠同時(shí)滿足上下行鏈路的傳輸要求， 并使所選擇的中繼節(jié)點(diǎn)數(shù)量最少。參見(jiàn)圖2，其中用虛線畫(huà)出的橢圓中是下行傳 輸適宜的中繼節(jié)點(diǎn)集合為{RS1, RS2, RS3}中的任意兩個(gè)成員組成的子集合，而 用點(diǎn)虛線畫(huà)出的橢圓中是上行傳輸適宜的中繼節(jié)點(diǎn)集合為{ RS2, RS3, RS4)中 的任意兩個(gè)成員組成的子集合，所以聯(lián)合后的適宜協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)集合為(RS2, RS3}。(2 )根據(jù)已確定的適宜的異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)集合，為每個(gè)目標(biāo)用戶終端的 下行鏈路和上行鏈路分別就基站端和異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)的第 一套天線模塊A端 選擇數(shù)量合適的天線對(duì)于下行鏈路，每個(gè)異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)上選擇的天線數(shù)量至少是第二跳鏈路的傳輸速率 2與第一套天線模塊為單天線時(shí)的傳輸速率rm之商rD2 /h的整數(shù)；對(duì)于上行鏈路，選擇的天線數(shù)量至少是第二跳鏈路的 傳輸速率m2與第一套天線才莫塊為單天線時(shí)的傳輸速率^之商Hj2々ui的整數(shù)； 在該步驟中，為了獲得分集增益，在第一跳和第二跳鏈路的發(fā)射端使用分 布式空時(shí)編碼(STBC)或其他協(xié)同分集編碼；為了獲得協(xié)同復(fù)用增益，在第一 跳和第二跳鏈路的發(fā)射端使用水平或者垂直分層空時(shí)編碼(BLAST )。如果要進(jìn)一步提高第一跳鏈路的傳輸質(zhì)量，減少傳輸時(shí)延等，可以在基站端和協(xié)同中 繼天線模塊A處選擇更多的天線，以獲得額外的協(xié)同分集增益；(3 )為每個(gè)目標(biāo)用戶終端的上行和下行傳輸?shù)拿扛炀€分別設(shè)置適宜的發(fā) 射功率，以減少整個(gè)系統(tǒng)的干擾和保證目標(biāo)用戶終端的服務(wù)質(zhì)量第一跳鏈路 和第二跳鏈路的下行傳輸?shù)某跏及l(fā)射功率設(shè)置為固定功率；根據(jù)遠(yuǎn)近不同對(duì)包 括第一跳鏈路和第二跳鏈路的上行傳輸?shù)某跏及l(fā)射功率采用開(kāi)環(huán)功率控制方 法；在傳輸鏈路建立好后，再采用信道質(zhì)量指示(CQI)的周期性反饋對(duì)包括 第一跳鏈路和第二跳鏈路的上下行傳輸?shù)陌l(fā)射功率進(jìn)行閉環(huán)功率調(diào)整。終端選擇單根還是多根天線進(jìn)行通信所獲得的分集和復(fù)用增益是不同的； 基站在集中調(diào)度時(shí)，要根據(jù)目標(biāo)用戶終端的天線配置，進(jìn)行自適應(yīng)分集和復(fù)用 配置。假設(shè)目標(biāo)用戶終端只配置或者只選擇單根天線進(jìn)行通信，則基站進(jìn)行的調(diào) 度目的是追求協(xié)同分集增益，具體操作包括下列內(nèi)容(1)對(duì)于下行鏈路基站通過(guò)組播通信模式向選擇好的的異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié) 點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，此時(shí)，采用MIMO通信方式能夠提高第一跳鏈路的傳輸速率；同 一協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)的不同天線將會(huì)分別接收不同的信息，但不同中繼節(jié)點(diǎn)間接收 的信息是相同的；中繼節(jié)點(diǎn)接收到來(lái)自基站的信息后，進(jìn)行協(xié)同編碼操作，再 轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)用戶終端；目標(biāo)用戶終端接收到來(lái)自多個(gè)異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)的經(jīng)過(guò)相同 信息編碼后的數(shù)據(jù)流，先進(jìn)行分集處理，然后根據(jù)接收業(yè)務(wù)的質(zhì)量和傳輸速率 及其它條件，向最佳的中繼節(jié)點(diǎn)反饋相關(guān)的測(cè)量信息和配置信息；中繼節(jié)點(diǎn)收 到該反饋信息后，直接轉(zhuǎn)發(fā)給基站；基站收到反饋信息后，調(diào)整發(fā)射功率、發(fā)送時(shí)間和其它參數(shù)，并對(duì)中繼節(jié)點(diǎn)及其天線的選擇進(jìn)行優(yōu)化配置，把這些調(diào)整 信息發(fā)射給相關(guān)的協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)用戶終端。(2)對(duì)于上行鏈路目標(biāo)用戶終端進(jìn)行廣播發(fā)送；異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)接收到來(lái) 自該目標(biāo)用戶終端的廣播數(shù)據(jù)信息后，進(jìn)行協(xié)同編碼處理；然后從每個(gè)異構(gòu)協(xié) 同中繼節(jié)點(diǎn)的第一套天線模塊中選擇數(shù)量合適的天線進(jìn)行信息發(fā)送，不同的中 繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)對(duì)相同信息進(jìn)行協(xié)同編碼后的數(shù)據(jù)流，以獲得分集增益；但同一中 繼節(jié)點(diǎn)內(nèi)的不同天線間能夠傳輸不同的信息，以獲得復(fù)用增益；基站收到來(lái)自 一個(gè)或多個(gè)異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)流，進(jìn)行自適應(yīng)地分集和復(fù)用接收；基站還根 據(jù)接收到的鏈路質(zhì)量、傳輸速率及其他相關(guān)信息，對(duì)包括協(xié)同異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)集 合、中繼節(jié)點(diǎn)天線模塊A中的多天線選擇、每根天線的發(fā)射功率、終端的發(fā)射 功率和其它相關(guān)參數(shù)進(jìn)行綜合優(yōu)化配置，并把優(yōu)化后的信息通過(guò)控制信令發(fā)射 給相關(guān)的協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)用戶終端。假設(shè)目標(biāo)用戶終端選擇兩根或兩根以上天線進(jìn)行協(xié)同通信，則基站進(jìn)行的 調(diào)度目的是同時(shí)追求自適應(yīng)的協(xié)同分集增益和協(xié)同復(fù)用增益，具體操作包括下 列內(nèi)容(1)對(duì)于下行鏈路基站通過(guò)組播和多址的聯(lián)合通信模式向已經(jīng)確定好的 適宜異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)集合發(fā)送數(shù)據(jù)，如果目標(biāo)用戶終端參與通信的天線數(shù)為 rA， 7\是不小于2的自然數(shù)，則把逃個(gè)協(xié)同異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)分成7\組，每組的 成員數(shù)至少為「AV7;],式中「1表示取最小整數(shù)；基站對(duì)每組內(nèi)的協(xié)同異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行組播傳輸，即組內(nèi)的各中繼節(jié)點(diǎn)收到的信息是相同的；而對(duì)不同組 間的傳輸采用多址通信方式；即組間的各中繼節(jié)點(diǎn)收到的信息是不同的；接收 到來(lái)自基站的信息后，處于同 一組內(nèi)的異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)合協(xié)同編碼操 作后，轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)用戶終端，以獲得分集增益；而不同組的異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)之間 發(fā)射的信息要經(jīng)過(guò)空時(shí)水平或垂直分層空時(shí)編碼(如BLAST)處理；目標(biāo)用戶 終端接收到來(lái)自多個(gè)異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)的邀:據(jù)流，對(duì)于來(lái)自同一個(gè)組的不同異構(gòu)協(xié) 同中繼節(jié)點(diǎn)的、內(nèi)容相同的信息，采用分集接收；而對(duì)于不同組間的數(shù)據(jù)流進(jìn)行MIMO復(fù)用接收；目標(biāo)用戶終端根據(jù)接收到的信道質(zhì)量、傳輸速率及其它相 關(guān)數(shù)據(jù)，向中繼節(jié)點(diǎn)反饋相關(guān)的測(cè)量信息和配置信息，中繼節(jié)點(diǎn)收到該反饋信 息后，直接轉(zhuǎn)發(fā)給基站；基站收到該反饋信息后，對(duì)自己的發(fā)射功率、協(xié)同中 繼節(jié)點(diǎn)集合及其中繼節(jié)點(diǎn)的多天線選擇、每根天線的發(fā)射功率和其它相關(guān)參數(shù) 進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，并把這些調(diào)整信息發(fā)射給相關(guān)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)用戶終端；(2)對(duì)于上行鏈路釆用組播和多址的聯(lián)合通信模式，目標(biāo)用戶終端向同 一組內(nèi)的異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)組4番發(fā)送相同的凝:據(jù)信息，不同組間的中繼節(jié)點(diǎn)將 通過(guò)多址方式接收該目標(biāo)用戶終端發(fā)來(lái)的不同數(shù)據(jù)流，以形成虛擬的rAxrA 的MIMO天線陣列，7\是終端選擇的多天線陣元數(shù)；異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)接收到 來(lái)自目標(biāo)用戶終端的數(shù)據(jù)信息后，對(duì)同一組內(nèi)的數(shù)據(jù)流進(jìn)行分布式協(xié)同編碼處 理；并從每個(gè)異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)天線模塊A中的多根天線中選擇合適的發(fā)射天 線轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，此時(shí)同一中繼節(jié)點(diǎn)內(nèi)的不同天線間發(fā)射不同的數(shù)據(jù)流，以使基站 獲得復(fù)用增益；基站,收到來(lái)自一個(gè)或多個(gè)異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)流后，進(jìn)行自 適應(yīng)地分集和復(fù)用接收；基站還根據(jù)接收到的信道質(zhì)量、傳輸速率及其它數(shù)據(jù)， 對(duì)包括適宜的協(xié)同異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)集合、中繼節(jié)點(diǎn)天線模塊A中的多天線數(shù)量、 每根天線的發(fā)射功率、終端的發(fā)射功率和其它相關(guān)參數(shù)進(jìn)行綜合優(yōu)化，并把優(yōu) 化后的信息通過(guò)控制信令發(fā)射給相關(guān)的協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)用戶終端?？傊景l(fā)明的核心是在異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)為兩跳通信鏈路分別設(shè)置一套天線， 其中和基站通信的異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)第一套天線模塊A設(shè)置多天線，而和目標(biāo)用戶 終端通信的異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)第二套天線模塊B設(shè)置單天線。再根據(jù)該目標(biāo)用戶終 端同時(shí)參與通信的是單天線還是多天線，來(lái)決定整個(gè)異構(gòu)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)是為了 獲得分集增益還是為了同時(shí)獲得分集和復(fù)用的自適應(yīng)增益。此外，為保證兩跳 異構(gòu)無(wú)線通信鏈路的性能均衡，要由基站集中控制和管理適宜的中繼節(jié)點(diǎn)集合、 中繼節(jié)點(diǎn)天線^t塊A的天線數(shù)量和每^^天線上的功率配置等。參見(jiàn)圖3,介紹本發(fā)明方法的技術(shù)特點(diǎn)為了保證異構(gòu)通信系統(tǒng)能獲得協(xié)同增益，不論目標(biāo)用戶終端選擇同時(shí)通信 的是單天線還是多天線，要求本發(fā)明的異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)為兩跳鏈路配置兩套天線為第一跳鏈路服務(wù)的天線模塊A和為第二跳鏈路服務(wù)的天線模塊B。為了使得第一跳鏈路能夠采用各種分集和復(fù)用的先進(jìn)技術(shù)(如分集、復(fù)用 和波束賦形天線技術(shù)等)，要求第一跳鏈路采用多天線技術(shù)，即基站采用多天 線，異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)的天線模塊A也采用多天線技術(shù)?？紤]到終端可能配置單天 線，也有可能配置雙天線甚至多天線，為了降低異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)的天線成本，異 構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)天線模塊B只配置單根天線。適宜的中繼節(jié)點(diǎn)集合、中繼節(jié)點(diǎn)天線模塊A的多天線選擇、中繼節(jié)點(diǎn)的功 率配置、中繼節(jié)點(diǎn)間的同步等，都由基站統(tǒng)一調(diào)度進(jìn)行管理和控制；中繼節(jié)點(diǎn) 把接收到的測(cè)量信息轉(zhuǎn)發(fā)給基站，由基站對(duì)兩跳異構(gòu)通信鏈路的分集和復(fù)用進(jìn) 行自適應(yīng)配置?；窘y(tǒng)一調(diào)度、管理和控制的目的是要優(yōu)化系統(tǒng)性能，保證兩 跳異構(gòu)無(wú)線通信鏈路的傳輸性能均衡，并減少中繼節(jié)點(diǎn)的緩存要求，同時(shí)容易 保障不同類型業(yè)務(wù)的QoS要求。參見(jiàn)圖4，介紹本發(fā)明在目標(biāo)用戶終端只配置或選擇單根天線時(shí)的工作方 法，以便更詳細(xì)地介紹本發(fā)明實(shí)現(xiàn)分集和復(fù)用的自適應(yīng)配置方案。由于終端只配置或者選擇單根天線，而和終端通信的中繼節(jié)點(diǎn)天線模塊B 也只配置了單根天線，所以下行的第二跳通信鏈路只能采用虛擬MIMO天線技 術(shù)獲得波束賦形增益、或者簡(jiǎn)單的MIMO分集增益等，而對(duì)于上行鏈路，該終 端只能采用單天線廣播發(fā)送給所有位于適宜協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)集合中的中繼節(jié)點(diǎn)。對(duì)于下行鏈路，基站給所有適宜的異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)傳輸相同的信息；對(duì)于上 行鏈路，各個(gè)異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)可以基于分集和復(fù)用自適應(yīng)技術(shù)，采用多址通信方 式和基站通信。為了提高下行的第二跳通信鏈路的性能，需要選擇適宜的異構(gòu) 中繼節(jié)點(diǎn)集合。對(duì)每個(gè)用戶來(lái)說(shuō)，選擇的異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)數(shù)量越多，分集性能越 好；但是從整個(gè)網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，為每個(gè)用戶選擇的中繼節(jié)點(diǎn)越多，成本越高，且對(duì) 其他用戶的干擾也越大，所以需要根據(jù)效用和成本函數(shù)來(lái)選擇適宜的異構(gòu)協(xié)同 中繼節(jié)點(diǎn)集合，該集合中的中繼節(jié)點(diǎn)數(shù)量要適宜既不能太多，也不能太少。為了提高上行第 一跳通信鏈路的性能，也需要選擇適宜的異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)集 合。對(duì)每個(gè)用戶來(lái)說(shuō)，也要根據(jù)效用和成本函數(shù)選擇數(shù)量適宜的中繼節(jié)點(diǎn)，確定適宜的異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)集合。因此，適宜的異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)集合由第二跳鏈路的上行和下行傳輸狀況來(lái)聯(lián)合決定如果下行選擇的中繼節(jié)點(diǎn)集合為All,上行確定的優(yōu)化中繼節(jié)點(diǎn)集合為則聯(lián)合決定后的優(yōu)化中繼節(jié)點(diǎn)為Min{ "R1u"r2}，即選擇兩個(gè)集合的并集的最小子集，通過(guò)該最小子集能同時(shí) 滿足上下行鏈路的性能，并且保證選擇的中繼節(jié)點(diǎn)數(shù)量最少。對(duì)于下行鏈路來(lái)說(shuō)，由于第二跳通信鏈路采用虛擬MIMO天線技術(shù)，協(xié)同 的異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)間的功率分配需要自適應(yīng)，且其的初始功率是恒定的；但是當(dāng) 通信鏈路建立好后，可以采用基于注水原理的理想功率控制或者步長(zhǎng)變化的功 率調(diào)整方式對(duì)發(fā)射功率進(jìn)行周期性的調(diào)整，以適應(yīng)信道的快衰落變化。對(duì)于上行鏈路來(lái)說(shuō)，終端和異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)采用開(kāi)環(huán)功率控制機(jī)制進(jìn)行 初始功率的確定，然后通過(guò)收到的功率調(diào)整指示信息進(jìn)行閉環(huán)功率調(diào)整，功率 調(diào)整指示是基站根據(jù)反饋的信道質(zhì)量指示而設(shè)置的。參見(jiàn)圖5,進(jìn)一步介紹當(dāng)終端配置或者選擇兩根甚至多根天線時(shí)的本發(fā)明 傳輸方法由于終端配置或者選擇了兩#^或多#^天線，而和終端通信的異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn) 天線模塊B只配置了單根天線，所以下行第二跳通信鏈路要采用虛擬MIMO天 線技術(shù)來(lái)獲得分集增益，也可以獲得復(fù)用增益，或者分集和復(fù)用的聯(lián)合增益等。為了提高網(wǎng)絡(luò)的整體性能，需要選擇適宜的異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)集合。此時(shí)中繼 節(jié)點(diǎn)的確定主要取決于上下行第二跳通信鏈路狀況和用戶終端的上下行傳輸業(yè) 務(wù)的服務(wù)質(zhì)量(QoS)等，選擇的適宜異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)集合要保證上下行鏈路的 性能都能同時(shí)達(dá)到優(yōu)化。如果下行選擇的中繼節(jié)點(diǎn)集合為Au,上行確定的優(yōu) 化中繼節(jié)點(diǎn)集合為Z)r2，則綜合考慮后的優(yōu)化中繼節(jié)點(diǎn)為Min{ Auu"r2},即 選擇兩個(gè)集合的并集的最小子集，藉由該最小子集能同時(shí)滿足上下行鏈路性能 的性能，并且保證選擇的中繼節(jié)點(diǎn)數(shù)量最少。對(duì)于下行第一跳鏈路來(lái)說(shuō)，如果終端只獲得分集增益，將采用組播通信模 式，基站端向所有適宜的異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)廣播相同的信息。如果終端只獲得復(fù)用 增益，則基站通過(guò)多址方式向各適宜的異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送不同的信息。如果既想獲得分集增益，又想獲得復(fù)用增益，則向部分適宜異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送相同信 息，但向另外異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送不同的信息。對(duì)于下行第二跳鏈路來(lái)說(shuō)，如果只獲得分集增益，則選擇目標(biāo)用戶終端的 一根接收天線進(jìn)行異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)的分集接收，或者只選擇一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，該目標(biāo)用戶終端同時(shí)用2根或多根天線，以獲得接收分集增益；不同的異構(gòu)無(wú)線中 繼節(jié)點(diǎn)發(fā)給目標(biāo)用戶終端的信息內(nèi)容是相同的，即各中繼節(jié)點(diǎn)把基站廣播的相 同信息進(jìn)行空時(shí)編碼后，轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)用戶終端。因此，對(duì)于下行鏈路，如果第二跳鏈路只獲得復(fù)用增益，則只選擇7\個(gè)異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)，和目標(biāo)用戶終端形成 T^xrA的虛擬mimo天線陣。如果想要同時(shí)獲得協(xié)同分集增益和協(xié)同復(fù)用增 益，則還要選擇額外的異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)，即選擇的異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)數(shù)量必須大于7V對(duì)于上行鏈路來(lái)說(shuō)，第二跳鏈路要根據(jù)業(yè)務(wù)傳輸要求，來(lái)決定采用廣播傳 輸還是多址傳輸，如果只想獲得分集增益，則目標(biāo)用戶終端向各適宜的異構(gòu)中 繼節(jié)點(diǎn)廣播相同的信息。如果只想獲得復(fù)用增益，則該目標(biāo)用戶終端給不同的 適宜異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信息是不同的，此時(shí)最大的適宜異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)數(shù)量不 超過(guò)目標(biāo)用戶終端的多天線數(shù)量rA。對(duì)于上行鏈路來(lái)說(shuō)，第一跳鏈路要根據(jù)已經(jīng)選擇好的適宜異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)集合，再進(jìn)行天線選擇和功率分配來(lái)優(yōu)化MIMO傳輸，降低系統(tǒng)開(kāi)銷，保證終端用戶的傳輸需求，保證系統(tǒng)性能最優(yōu)。為了提高第一跳鏈路的性能，異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)天線模塊A中的多天線與基站 端的多天線形成MIMO天線陣列。如果選擇了 2個(gè)或者多個(gè)異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)，還 可以獲得分集增益。本發(fā)明已經(jīng)進(jìn)行了多次試驗(yàn)實(shí)施，下面通過(guò)介紹本發(fā)明實(shí)施例的試驗(yàn)結(jié)果 來(lái)表明本發(fā)明介紹的適宜協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)集合的確定和各中繼節(jié)點(diǎn)上的各天線 功率分配方法能夠顯著提高異構(gòu)無(wú)線通信系統(tǒng)的性能。為了表征異構(gòu)通信模式，在實(shí)施例仿真試驗(yàn)中，第一跳鏈路采用CDMA通 信模式，第二跳鏈路采用WiMAX通信模式，此時(shí)使用的頻率都假設(shè)為2.5GHz,兩模式之間有足夠的頻率保護(hù)，不會(huì)產(chǎn)生干擾。另外，異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)具有兩個(gè) 通信模塊并可以同時(shí)工作，以方便直接接入基站或接入目標(biāo)用戶終端。第一跳鏈路采用經(jīng)典的宏小區(qū)路徑損耗模型Pathloss=14.98+37.6xlogl0(A);式中， A為發(fā)射端和接收端的距離，其單位為米。對(duì)于第二跳鏈路來(lái)說(shuō)，如果距離A 小于50米時(shí)，使用自由空間模型Pathloss = 38.11 +20*loglO(A);否則，采用 經(jīng)典的Xia路徑損耗才莫型Pathloss =55.78+40*logl0(i )。該實(shí)施例的異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)均勻分布在離基站間隔距離為0.6倍小區(qū)半徑的 圓周上。為了評(píng)估系統(tǒng)性能，從終端用戶的平均頻譜效率和系統(tǒng)的服務(wù)滿意率 兩個(gè)角度進(jìn)行評(píng)估。本發(fā)明如何選擇異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)，對(duì)異構(gòu)無(wú)線通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)非常關(guān)鍵， 適宜的異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)的選擇和確定需要考慮多個(gè)因素，保證異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的整 體性能最優(yōu)。參見(jiàn)圖6,這是一種基于效用函數(shù)的協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)選擇算法示例，并將該 算法和基于最短路徑的中繼選擇算法在不同小區(qū)半徑時(shí)用戶平均頻譜效率進(jìn)行 了比較。此時(shí)在距基站間隔距離為0.6倍的半徑的圓周上均勻放置了 6個(gè)協(xié)同 異構(gòu)中繼站。從仿真結(jié)果可以看出，采用基于效用函數(shù)的異構(gòu)協(xié)同中繼選擇算 法的"6中繼一最佳中繼站選"^"的曲線(圖示為帶有四邊形的實(shí)線曲線)性能 明顯好于采用協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)選擇算法的"6中繼—最短路徑"(圖示為帶有三角 形的雙點(diǎn)虛線的曲線)，即前者能夠顯著提高用戶的頻譜效率，原因在于該算法 能選擇適宜的最佳中繼節(jié)點(diǎn)，從而保證整個(gè)系統(tǒng)處于最優(yōu)工作狀態(tài)，而且能保 證第一跳和第二跳鏈路的傳輸性能均衡。
權(quán)利要求
1、一種用協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)在異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)異構(gòu)協(xié)同傳輸?shù)姆椒?，其特征在于設(shè)置一個(gè)或多個(gè)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)，每個(gè)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)有兩套天線模塊；基站為每個(gè)需要中繼的目標(biāo)用戶終端分別優(yōu)化選擇適宜的異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)集合，并為每個(gè)終端的下行和上行鏈路選擇確定數(shù)量合適的天線，以便獲得自適應(yīng)的分集和復(fù)用增益；再綜合考慮上行鏈路和下行鏈路的傳輸特性，合理設(shè)置每根天線的發(fā)射功率，保證第一跳鏈路和第二跳鏈路的傳輸性能均衡，從而優(yōu)化系統(tǒng)的整體性能。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)異構(gòu)協(xié)同傳輸?shù)姆椒?，其特征在于所述協(xié) 同中繼節(jié)點(diǎn)的兩套天線模塊能夠同時(shí)通信，其中用于第 一跳鏈路的第 一套天線 模塊設(shè)有多根天線，以便與基站形成多根發(fā)射天線和多根接收天線的MIMO陣 列；而為第二跳鏈路服務(wù)的第二套天線模塊只有1根天線，要選擇多個(gè)中繼節(jié) 點(diǎn)與目標(biāo)用戶終端進(jìn)行協(xié)同分集或虛擬MIMO的復(fù)用通信。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的實(shí)現(xiàn)異構(gòu)協(xié)同傳輸?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟谒鰠f(xié) 同中繼節(jié)點(diǎn)的第一套天線模塊中被選擇與基站通信的天線數(shù)量i A要小于或等 于基站的天線數(shù)&，即^a《Sa。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)異構(gòu)協(xié)同傳輸?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟谠趦?yōu)化 選擇適宜的異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)集合時(shí)，基站要對(duì)目標(biāo)用戶終端的類型及其天線 數(shù)量、第一跳鏈路和第二跳鏈路的信道狀況及其采用的通信技術(shù)和傳輸性能進(jìn) 行綜合評(píng)定；也就是根據(jù)用戶的接入請(qǐng)求，由基站統(tǒng)一調(diào)度、選擇每個(gè)終端的 異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)集合、各個(gè)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)的天線數(shù)量和每根天線的發(fā)射功率。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的實(shí)現(xiàn)異構(gòu)協(xié)同傳輸?shù)姆椒?，其特征在于?duì)于不 同的目標(biāo)用戶終端，基站統(tǒng)一調(diào)度、選擇每個(gè)終端適宜的異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)集 合、各個(gè)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)的天線數(shù)量和每根天線的發(fā)射功率的操作包括下列步驟(1)為每個(gè)終端確定異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)集合適宜的異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)取 決于該終端第二跳鏈路的上行和下行鏈路的傳輸狀況，如果下行鏈路選擇的中繼節(jié)點(diǎn)集合為Dw,上行鏈路優(yōu)化的中繼節(jié)點(diǎn)集合為Aj2，則優(yōu)化后確定的中繼節(jié)點(diǎn)是該兩個(gè)集合的并集的最小子集，即Min( Aj/uA^},以便藉由該最小子 集能夠同時(shí)滿足上下行鏈路的傳輸要求，并使所選擇的中繼節(jié)點(diǎn)數(shù)量最少；(2)根據(jù)已確定的異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)集合，為每個(gè)終端的下行鏈路和上行 鏈路分別就基站端和異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)的第一套天線模塊端選擇數(shù)量合適的天 線對(duì)于下行鏈路，在每個(gè)異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)上選擇的天線數(shù)量至少是第二跳鏈路 的傳輸速率 2與第一套天線模塊為單天線時(shí)的傳輸速率〃01之商rD2 /rD1的整 數(shù)；對(duì)于上行鏈路，它們的天線數(shù)量至少是第二跳鏈路的傳輸速率nj2與第一套 天線模塊為單天線時(shí)的傳輸速率n;,之商 2/^的整數(shù)；射功率，以減少整個(gè)系統(tǒng)的干擾和保證終端用戶的服務(wù)質(zhì)量對(duì)包括第一跳鏈 路和第二跳鏈路的下行傳輸?shù)某跏及l(fā)射功率采用固定發(fā)射功率；并根據(jù)遠(yuǎn)近不同對(duì)包括第一跳鏈路和第二跳鏈路的上行傳輸?shù)某跏及l(fā)射功率采用開(kāi)環(huán)功率控 制方法；而在傳輸鏈路建立好后，再采用信道質(zhì)量指示CQI的周期性反饋對(duì)包 括第一跳鏈路和第二跳鏈路的上下行傳輸?shù)陌l(fā)射功率進(jìn)行閉環(huán)功率調(diào)整。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的實(shí)現(xiàn)異構(gòu)協(xié)同傳輸?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟谒霾?驟(2)中，為了獲得協(xié)同分集增益，在第一跳和第二跳鏈路的發(fā)射端使用分布 式空時(shí)編碼STBC或其他協(xié)同分集編碼；為了獲得協(xié)同復(fù)用增益，在第一跳和 第二跳鏈^^的發(fā)射端^f吏用水平或者垂直分層空時(shí)編碼BLAST。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的實(shí)現(xiàn)異構(gòu)協(xié)同傳輸?shù)姆椒?，其特征在于終端配 置的天線是單根或多根時(shí)，它所獲得的分集和復(fù)用增益是不同的；基站進(jìn)行集 中調(diào)度時(shí)，要根據(jù)目標(biāo)用戶終端的天線配置，自適應(yīng)采用分集和復(fù)用策略。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的實(shí)現(xiàn)異構(gòu)協(xié)同傳輸?shù)姆椒?，其特征在于?dāng)目標(biāo) 用戶終端只配置單根天線或者選擇單根天線時(shí)，基站進(jìn)行的調(diào)度目的是追求協(xié) 同分集增益，具體操作包括下列內(nèi)容(1)對(duì)于下行鏈路基站通過(guò)組播通信模式向已經(jīng)確定的異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié) 點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，此時(shí)，采用MIMO通信方式能夠提高第一跳鏈路的傳輸速率；同一協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)的不同天線將會(huì)獨(dú)立接收不同的信息，但不同中繼節(jié)點(diǎn)間的信息流是相同的；異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)接收到來(lái)自基站的信息后，進(jìn)行協(xié)同編碼操作， 再轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)用戶終端；該目標(biāo)用戶終端接收到來(lái)自多個(gè)異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)的相同 信息編碼后的數(shù)據(jù)流，先進(jìn)行分集處理，然后根據(jù)接收業(yè)務(wù)的質(zhì)量和傳輸速率 及其他條件，向最佳的中繼節(jié)點(diǎn)反饋相關(guān)的測(cè)量信息和配置信息；最佳中繼節(jié) 點(diǎn)收到該反饋信息后，直接轉(zhuǎn)發(fā)給基站；基站收到反饋信息后，調(diào)整發(fā)射功率、 發(fā)送時(shí)間和其他相關(guān)參數(shù)，并對(duì)中繼節(jié)點(diǎn)及其多天線的選擇進(jìn)行優(yōu)化配置，把 這些調(diào)整信息發(fā)射給相關(guān)的協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)用戶終端；(2)對(duì)于上行鏈路目標(biāo)用戶終端進(jìn)行廣播發(fā)送；異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)接收到來(lái) 自該目標(biāo)用戶終端的廣播數(shù)據(jù)信息后，進(jìn)行協(xié)同編碼處理；然后從每個(gè)異構(gòu)協(xié) 同中繼節(jié)點(diǎn)的第 一套天線模塊的多根天線中選擇數(shù)量合適的發(fā)射天線發(fā)送信 息，不同的中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)對(duì)相同信息進(jìn)行協(xié)同編碼后的數(shù)據(jù)流，以獲得分集增 益；但同一中繼節(jié)點(diǎn)內(nèi)的不同天線間能夠發(fā)射不同的信息，以獲得復(fù)用增益； 基站收到來(lái)自 一個(gè)或多個(gè)異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)流，進(jìn)行自適應(yīng)地分集和復(fù)用接 收；基站還根據(jù)接收到的業(yè)務(wù)質(zhì)量、傳輸速率及其他相關(guān)信息，對(duì)包括協(xié)同異 構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)第一套天線模塊中的多根天線選擇、每根天線的發(fā)射功 率、終端的發(fā)射功率和其他相關(guān)參數(shù)進(jìn)行綜合優(yōu)化配置，并把優(yōu)化后的信息通 過(guò)控制信令發(fā)射給相關(guān)的協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)用戶終端。
9、根據(jù)權(quán)利要求7所述的實(shí)現(xiàn)異構(gòu)協(xié)同傳輸?shù)姆椒?，其特征在于?dāng)目標(biāo) 用戶終端選擇兩根或兩根以上天線進(jìn)行協(xié)同傳輸時(shí)，基站進(jìn)行的調(diào)度目的是同 時(shí)追求協(xié)同分集增益和協(xié)同復(fù)用增益，具體操作包括下列內(nèi)容(1)對(duì)于下行鏈路基站通過(guò)組播和多址的聯(lián)合通信模式向已經(jīng)確定好的 異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，如果目標(biāo)用戶終端參與通信的天線有Ta根，rA 是不小于2的自然數(shù)，則把7VR個(gè)協(xié)同異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)分成7\組，每組的成員數(shù) 至少為「AVrJ，式中「1表示取最小整數(shù)；基站對(duì)每組內(nèi)的協(xié)同異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn) 進(jìn)行組播傳輸，即組內(nèi)的各中繼節(jié)點(diǎn)收到的信息是相同的；而對(duì)不同組間的傳輸采用多址通信方式，即組間的各中繼節(jié)點(diǎn)收到的信息是不同的；接收到來(lái)自 基站的信息后，處于同一組內(nèi)的異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行協(xié)同編碼后，轉(zhuǎn)發(fā)給目 標(biāo)用戶終端，以獲得分集增益；而不同組的異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)之間發(fā)射的信息要經(jīng) 過(guò)水平或垂直分層空時(shí)編碼處理；目標(biāo)用戶終端接收到來(lái)自多個(gè)異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn) 的數(shù)據(jù)流，對(duì)于來(lái)自同一個(gè)組的不同異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)的、內(nèi)容相同的信息， 采用分集接收；而對(duì)于不同組間的數(shù)據(jù)流，進(jìn)行mimo復(fù)用接收；該目標(biāo)用戶 終端根據(jù)接收到的業(yè)務(wù)的信道質(zhì)量、傳輸速率及其他相關(guān)數(shù)據(jù)，向中繼節(jié)點(diǎn)反 饋相關(guān)的測(cè)量信息和配置信息；中繼節(jié)點(diǎn)收到該反饋信息后，直接轉(zhuǎn)發(fā)給基站； 基站收到該反饋信息后，對(duì)自己的發(fā)射功率、協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)集合及其中繼節(jié)點(diǎn) 的多天線選擇、每根天線的發(fā)射功率進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，并把這些調(diào)整信息發(fā)射給 相關(guān)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)用戶終端；(2)對(duì)于上行鏈路采用組播和多址的聯(lián)合通信模式，目標(biāo)用戶終端向同 一組內(nèi)的異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)組播發(fā)送相同的數(shù)據(jù)信息，不同組間的中繼節(jié)點(diǎn)將通過(guò)多址方式接收該終端發(fā)來(lái)的不同數(shù)據(jù)流，以形成虛擬的Tax:ta的mimo天線陣列，7\是終端選擇的多天線陣元數(shù)；異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)接收到來(lái)自目標(biāo) 用戶終端的數(shù)據(jù)信息后，對(duì)同一組內(nèi)的數(shù)據(jù)流進(jìn)行分布式協(xié)同編碼處理；并從 每個(gè)異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)第一套天線模塊中的多根天線中選擇合適的發(fā)射天線轉(zhuǎn) 發(fā)數(shù)據(jù)，且同一中繼節(jié)點(diǎn)內(nèi)的不同天線間發(fā)射不同的數(shù)據(jù)流，以使基站的接收 獲得復(fù)用增益；基站接收到來(lái)自一個(gè)或多個(gè)異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)流后，進(jìn)行自 適應(yīng)地分集和復(fù)用接收；基站還根據(jù)接收到的信道質(zhì)量、傳輸速率及其他相關(guān) 數(shù)據(jù)，對(duì)包括協(xié)同異構(gòu)中繼節(jié)點(diǎn)集合、中繼節(jié)點(diǎn)第一套天線^^莫塊中的多天線的 數(shù)量、每根天線的發(fā)射功率、終端的發(fā)射功率和其他相關(guān)參數(shù)進(jìn)行綜合優(yōu)化， 并把優(yōu)化后的信息通過(guò)控制信令發(fā)射給相關(guān)的協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)用戶終端。
全文摘要
一種在異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中用協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)異構(gòu)協(xié)同傳輸?shù)姆椒ǎ窃O(shè)置一個(gè)或多個(gè)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)，每個(gè)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)有兩套天線模塊；基站為每個(gè)需要中繼的目標(biāo)用戶終端分別優(yōu)化選擇適宜的異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)集合，并為每個(gè)終端的下行和上行鏈路選擇確定數(shù)量合適的天線，以便獲得自適應(yīng)的分集和復(fù)用增益；再綜合考慮上行鏈路和下行鏈路的傳輸特性，合理設(shè)置每根天線的發(fā)射功率，保證第一跳鏈路和第二跳鏈路的傳輸性能均衡，從而優(yōu)化系統(tǒng)的整體性能。本發(fā)明在充分考慮現(xiàn)有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)組成基礎(chǔ)上，創(chuàng)新提出具有兩套天線、分別用于兩跳鏈路傳輸?shù)漠悩?gòu)中繼節(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)異構(gòu)通信，操作簡(jiǎn)單、方便、靈活、實(shí)用，投資少、效益好，具有很好的推廣應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)H04B7/02GK101217301SQ20081005586
公開(kāi)日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2008年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月10日
發(fā)明者彭木根, 王文博 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)