專利名稱：多流無線中繼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及無線中繼器。
背景技術(shù)：
無線中繼器通常操作于在基站和諸如移動(dòng)電話或其他移動(dòng)臺(tái)的用戶終端設(shè)備之間中繼(或轉(zhuǎn)發(fā)(retransmit))RF信號(hào)，一般是出于擴(kuò)大可在其內(nèi)使用該用戶終端設(shè)備的區(qū)域的目的。然而，現(xiàn)有的既用于覆蓋空缺填充又用于熱點(diǎn)的中繼器解決方案僅與單個(gè)基站通信。在連接到接近共同小區(qū)邊界的不同基站的兩個(gè)或多個(gè)中繼器的情況中，使用相同頻率載波，所產(chǎn)生的小區(qū)間、中繼器間干擾降低了系統(tǒng)的效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種無線中繼器，所述無線中繼器被設(shè)置為維持與多個(gè)基站的獨(dú)立數(shù)據(jù)流，從而提供從那些多個(gè)基站到具有與那些多個(gè)基站的相應(yīng)通信關(guān)系的移動(dòng)單元的中繼器。在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中，當(dāng)來自所述多個(gè)基站的所述數(shù)據(jù)流被相互疊加 (superposed)時(shí)，有害的小區(qū)間干擾被轉(zhuǎn)化為有用的信息承載信號(hào)(或者替代地，抵消這種干擾的影響)，從而經(jīng)由所述中繼器對(duì)一個(gè)或多個(gè)單個(gè)移動(dòng)單元提高了從多個(gè)基站的傳輸?shù)男?。在該進(jìn)一步實(shí)施例中，在無線中繼器處，設(shè)置一種作用于實(shí)現(xiàn)多用戶信道容量的連續(xù)干擾消除器或空間復(fù)用接收器(例如，基于最小均方誤差(MMSE)、最大似然(ML)的接收器)，具有或不具有疊加編碼。因而，根據(jù)發(fā)明的實(shí)施例，各個(gè)僅被連接到接近小區(qū)邊緣的一個(gè)服務(wù)基站的多個(gè)干擾中繼器可被合并成與多個(gè)周圍基站通信的單個(gè)具有多流能力的無線中繼器。對(duì)無線中繼和被服務(wù)的移動(dòng)臺(tái)(此處有時(shí)也被稱為用戶設(shè)備(UE))之間的通信鏈路的資源分配或者正交于在服務(wù)基站和被服務(wù)的移動(dòng)臺(tái)之間提供的直接鏈路，或者使用共同資源共享。通過為組合的基站到無線中繼器鏈路和無線中繼器到移動(dòng)臺(tái)鏈路創(chuàng)建頻譜效率度量，并且將其與在服務(wù)基站和被服務(wù)的移動(dòng)臺(tái)之間的直接鏈路上可實(shí)現(xiàn)的頻譜效率進(jìn)行比較，來進(jìn)行對(duì)給定通信——如在直接的基站到移動(dòng)臺(tái)鏈路與經(jīng)由所述無線中繼器的鏈路之間——的路由選擇。


通過結(jié)合附圖考慮以下詳細(xì)描述可以很容易地理解本發(fā)明的教導(dǎo)，在所述附圖中圖1示意性地示出被配置為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的多個(gè)無線小區(qū)。圖2示意性地示出根據(jù)本發(fā)明方法的節(jié)點(diǎn)間連接和資源分配方式。圖3示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的多流中繼器的另一示例部署。圖4示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的多流中繼器的又一示例部署。圖5示意性地示出通過本發(fā)明方法可實(shí)現(xiàn)的性能結(jié)果。圖6示意性地示出通過本發(fā)明方法可實(shí)現(xiàn)的附加性能結(jié)果。圖7示意性地示出通過本發(fā)明方法可實(shí)現(xiàn)的進(jìn)一步性能結(jié)果。
具體實(shí)施例方式在以下描述中，出于解釋而非限制目的，陳述了諸如特定體系結(jié)構(gòu)、接口、技術(shù)等的具體細(xì)節(jié)，以便提供對(duì)本發(fā)明的說明性實(shí)施例的透徹理解。然而，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，可以在背離那些具體細(xì)節(jié)的其他說明性實(shí)施例中實(shí)踐本發(fā)明。在一些實(shí)例中，省略了對(duì)眾所周知的設(shè)備、電路和方法的詳細(xì)描述，以免不必要的細(xì)節(jié)模糊了對(duì)所描述實(shí)施例的說明。所有原理、方面和實(shí)施例以及其具體例子，旨在包括其結(jié)構(gòu)和功能等同物。另外， 這樣的等同物旨在包括當(dāng)前已知的等同物以及未來發(fā)展的等同物。發(fā)明者在此處公開了一種用于操作無線中繼器以在無線系統(tǒng)中支持改進(jìn)的通信的新方法。具體來說，發(fā)明者提供并且在此處公開了一種多流無線中繼器，所述多流無線中繼器通常在小區(qū)邊緣位置處或接近小區(qū)邊緣位置處維持與多個(gè)基站的基本獨(dú)立的通信鏈路。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明用于實(shí)現(xiàn)多流無線中繼器的方法的說明性實(shí)施例。該圖一般性地示出包括無線通信系統(tǒng)(或形成其一部分)的多個(gè)相鄰無線小區(qū)，每一個(gè)小區(qū)被示出為具有六角形邊界，基站101在它的中心處。該圖中示出了每一個(gè)通過星號(hào)102標(biāo)出的、 位于各小區(qū)邊緣位置處的多個(gè)或全部中繼器。如本領(lǐng)域中所公知的那樣，每一個(gè)小區(qū)也被示出為被劃分成三個(gè)扇區(qū)，但是應(yīng)當(dāng)清楚的是，無論是扇區(qū)劃分本身還是所使用扇區(qū)的數(shù)量對(duì)于本發(fā)明方法的操作都不是關(guān)鍵的。相應(yīng)地，本發(fā)明方法將同樣適用于非扇區(qū)化小區(qū)。現(xiàn)在參考圖1，考慮對(duì)與位于該圖的點(diǎn)“A”附近的一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)臺(tái)的通信的需要。為此，需要對(duì)至少一個(gè)這樣的移動(dòng)臺(tái)發(fā)起傳輸，并且要理解，在正常操作中，傳輸路徑中的中繼器對(duì)于移動(dòng)臺(tái)是透明的。在傳輸導(dǎo)頻信號(hào)或諸如此類后，移動(dòng)臺(tái)測(cè)量來自基站和/ 或中繼器的信號(hào)的信道質(zhì)量，并經(jīng)由各反向控制信道向所有服務(wù)基站和中繼器報(bào)告各信道質(zhì)量指標(biāo)(CQI)，其中，可用信號(hào)是從所述基站和/或中繼器(例如，基站IOla和101c，以及有可能101b，和中繼器102a)接收的。服務(wù)基站和中繼器直接從移動(dòng)臺(tái)接收CQI?；趶囊苿?dòng)臺(tái)接收的CQI，中繼器決定移動(dòng)臺(tái)是否經(jīng)由中繼器是可服務(wù)的。如果它是可服務(wù)的，中繼器經(jīng)由中繼器和那些多流基站之間的反向鏈路控制信道——說明性地在中繼器10 和基站IOla和IOlc之間，向與它相鏈接的多流基站的每一個(gè)報(bào)告從移動(dòng)臺(tái)接收的CQI與移動(dòng)臺(tái)的標(biāo)識(shí)?？梢栽诤侠淼臅r(shí)間間隔內(nèi)周期性地設(shè)置多流到特定中繼器的基站的數(shù)量。中繼器還周期性地測(cè)量來自周圍基站的信道的CQI并且將它們報(bào)告給多流基站集。另外，中繼器可以將這些測(cè)量與從移動(dòng)臺(tái)接收的CQI —起報(bào)告給移動(dòng)臺(tái)?；窘邮栈?移動(dòng)臺(tái)、移動(dòng)臺(tái)-中繼器和基站-中繼器鏈路的CQI，并且基于它們做出調(diào)度(資源分配)決定。下文更充分地描述多流基站的該資源分配操作。圖2示出了對(duì)嵌入式中繼器部署方案的基本頻率分配方式——頻率分配由與該圖中的具體鏈路相鄰的A引用標(biāo)記來指示。嵌入式部署是一種中繼器位于現(xiàn)有基站之間的部署。中繼器的覆蓋區(qū)域與這些基站的預(yù)先存在的覆蓋重疊。這些部署通常在流量熱點(diǎn)處。 此處采用的正交頻率分配方式是由干擾因素決定的。更具體地說，中繼器在以不同于周圍基站向它們直接服務(wù)的用戶傳輸?shù)念l率的頻率(或頻率集)上傳輸是有必要的。如果使用相同頻率，則來自周圍基站的干擾導(dǎo)致發(fā)往中繼器所服務(wù)的移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)大幅惡化。為維持公平原則，基站對(duì)移動(dòng)臺(tái)使用有效數(shù)據(jù)率，同時(shí)優(yōu)先考慮經(jīng)由中繼器到它的傳輸。下文描述與本發(fā)明多流中繼器一起使用的優(yōu)選資源分配方式。移動(dòng)單元具有或者與基站直接通信或者經(jīng)由中繼器通信的選項(xiàng)，假設(shè)可以通過移動(dòng)單元直接建立與基站的可用通信鏈路。用于在直接移動(dòng)臺(tái)到基站鏈路和用于本發(fā)明多流中繼器部署的經(jīng)由中繼器的鏈路之間進(jìn)行選擇的路由選擇原理被示出用于單個(gè)基站到移動(dòng)臺(tái)情況(或者經(jīng)由中繼器或者經(jīng)由直接鏈路)，但可以被很容易地?cái)U(kuò)展到多流中繼器的情況。然后首先考慮中繼器正從與移動(dòng)單元相同的(且只有一個(gè))基站接收數(shù)據(jù)的情況。在這些鏈路——基站到中繼器、中繼器到移動(dòng)臺(tái)和基站到移動(dòng)臺(tái)——的每一個(gè)上的傳輸所經(jīng)歷的信噪比是SNRto、SNRra和SNRbu，其中，下標(biāo)b、r和u分別標(biāo)示基站(eNodeB)、中繼器節(jié)點(diǎn)和用戶(移動(dòng)單元)。在當(dāng)前領(lǐng)域的系統(tǒng)中，移動(dòng)臺(tái)通?；趤碜曰镜剿逆溌返腟NR報(bào)告它可以支持的比率。Rbu = log(l+SNRbu)沿中繼器路由的行程(legs)支持可以類似地從各鏈路SNR導(dǎo)出的Rto和Rbu。沿中繼器路由對(duì)有效載荷B的數(shù)據(jù)傳輸花費(fèi)的總時(shí)間是Tbru = B/Rbr+B/Rru因而，確認(rèn)Rbru = B/Tbru1/Rbru = 1/Rbr+1/Rru相應(yīng)地，將調(diào)和平均數(shù)HM(Rto，RJ與直接路徑Rbu進(jìn)行比較，以在這兩條路由之間進(jìn)行選擇。路由選擇可以在移動(dòng)臺(tái)、中繼器、基站或一些采用向該單元遞送相關(guān)輸入信息的手段的其他網(wǎng)絡(luò)單元處進(jìn)行。在多流中繼器情況中，Rto = Rfflbr僅僅是可以在服務(wù)中繼器的多個(gè)基站之間支持的總多個(gè)基立占到中繼器比率(aggregate multiple-base station-to-relay rate) 0在上述路由選擇過程中使用該比率。相應(yīng)地，將調(diào)和平均數(shù)HM(Rmto，RJ與直接路徑Rbu進(jìn)行比較， 以在這兩條路由之間進(jìn)行選擇。對(duì)正交資源分配的帶寬劃分執(zhí)行如下。帶寬劃分可以通過兩種方式進(jìn)行。最簡(jiǎn)單的一種是靜態(tài)帶寬劃分。在靜態(tài)劃分中，用于中繼器-移動(dòng)臺(tái)和中繼器-基站鏈路的帶寬是預(yù)先確定的。另外，可以在基站-中繼器和中繼器-移動(dòng)臺(tái)鏈路之間動(dòng)態(tài)劃分帶寬。
迄今為止對(duì)本發(fā)明的多流無線中繼器的描述集中于圖1所說明性示出的中繼器部署。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明原理同樣適用于其他中繼器配置，并且適用于多于或少于圖 1所示的中繼器的數(shù)量。例如，在圖3中，中繼器被示出為被部署在所示出的無線系統(tǒng)中的每一個(gè)扇區(qū)相交處，并且將以與之前描述相同的方式應(yīng)用每一個(gè)中繼器。類似地，圖4示出了一種中繼器部署，在該中繼器部署中，中繼器僅位于扇區(qū)邊緣處，并且與對(duì)扇區(qū)的天線傳輸模式的中心對(duì)齊。本發(fā)明的多流中繼器方法的眾多其他中繼器部署方案對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的，并且均在本發(fā)明范圍內(nèi)。盡管上述描述一般性地集中于對(duì)本說明多流中繼器方法的操作上，但當(dāng)多流中繼器操作于從多個(gè)基站接收發(fā)往一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)移動(dòng)單元的信號(hào)時(shí)——即，經(jīng)由中繼器對(duì)來自多個(gè)基站的對(duì)一些單獨(dú)移動(dòng)單元的信息的分布式調(diào)度，出現(xiàn)本發(fā)明的特別有利的實(shí)施例。下文描述對(duì)該實(shí)施例的操作。一般地，在交叉引用的相關(guān)申請(qǐng)——美國專利申請(qǐng)12/455，215中公開和描述了從多個(gè)基站到單個(gè)移動(dòng)單元的分布式調(diào)度的概念。因?yàn)樵撋暾?qǐng)的內(nèi)容已被引入作為參考，此處將不再重復(fù)該方式的細(xì)節(jié)。只需注意，如交叉引用的申請(qǐng)所教導(dǎo)的，通過在接收節(jié)點(diǎn)—— 彼處是移動(dòng)單元，此處是多流中繼器——處應(yīng)用干擾消除器，來自多個(gè)基站的基本同時(shí)的傳輸可在接收節(jié)點(diǎn)處在競(jìng)爭(zhēng)流之間被沒有干擾地處理，從而產(chǎn)生對(duì)整體傳輸路徑的吞吐量的顯著提高。由于分布式調(diào)度所需的來自接收節(jié)點(diǎn)的所有比率-請(qǐng)求和信道質(zhì)量信息被傳輸?shù)剿卸嗔骰?，它們自己?fù)制其他基站調(diào)度功能/決定。假設(shè)每一個(gè)基站處的調(diào)度器使用比例公平調(diào)度器。該調(diào)度器為它直接或經(jīng)由中繼器服務(wù)的每一個(gè)用戶創(chuàng)建優(yōu)先級(jí)度量。當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)基站多流到中繼器時(shí)，每一個(gè)基站中的調(diào)度器將做出關(guān)于中繼器在其他基站處被服務(wù)的比率的推斷。這樣，每一個(gè)調(diào)度器對(duì)切換用戶正使用正確的公平度量，并且因此將為不在切換中的用戶釋放調(diào)度機(jī)會(huì)，從而提高扇區(qū)吞吐量。如迄今為止所示出的，根據(jù)本發(fā)明，同時(shí)向多個(gè)有線基站傳輸數(shù)據(jù)并且從多個(gè)有線基站接收數(shù)據(jù)的無線中繼器關(guān)于這些基站的每一個(gè)被置于有利處位置，從而為遠(yuǎn)離那些基站站點(diǎn)的區(qū)域中的移動(dòng)用戶改進(jìn)覆蓋。中繼器可以采用連續(xù)干擾消除或其他先進(jìn)的接收器技術(shù)，以使從多重基站接收的吞吐量最大化。系統(tǒng)支持或者由移動(dòng)用戶或者由網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的路由選擇，以使系統(tǒng)性能最大化。在基站處的調(diào)度機(jī)制能夠公平對(duì)待它直接服務(wù)的移動(dòng)臺(tái)以及經(jīng)由中繼器由它服務(wù)的移動(dòng)臺(tái)。盡管結(jié)合圖1-4描述和示出了代表性的后向兼容多流全中繼器部署，可以設(shè)想， 在先進(jìn)的部署中，移動(dòng)臺(tái)也可以具有從周圍基站站和中繼器的多流能力。本發(fā)明的多流中繼器部署相比傳統(tǒng)中繼器部署具有幾個(gè)優(yōu)勢(shì)，在傳統(tǒng)中繼器部署中中繼器只與一個(gè)服務(wù)基站通信。這些優(yōu)勢(shì)如下1.在傳統(tǒng)部署中，每一個(gè)扇區(qū)具有它自己的中繼器，而在所公開的本發(fā)明中，中繼器由周圍扇區(qū)共享。換言之，中繼器將能夠服務(wù)所有周圍扇區(qū)。因而，在所公開的中繼器部署中的特定服務(wù)區(qū)域中將有更少的中繼器。這將減少有害的其他小區(qū)(同信道 (co-channel))干擾以及初始部署成本。2.在所公開的中繼器部署中，中繼器與幾個(gè)周圍扇區(qū)/基站通信。因而，來自傳統(tǒng)部署中的那些周圍扇區(qū)/基站的有害干擾信號(hào)被巧妙地用于承載有用數(shù)據(jù)。3.在“熱點(diǎn)”方案中，使用本發(fā)明的中繼器部署使得能夠在幾個(gè)周圍扇區(qū)/基站之間共享對(duì)中繼器的回程傳輸。因而，它不使一個(gè)基站承受負(fù)擔(dān)，并且網(wǎng)絡(luò)容量在熱點(diǎn)中可能更高。發(fā)明者已經(jīng)通過模擬證明了，相比傳統(tǒng)小區(qū)配置的單個(gè)流移動(dòng)臺(tái)，通過使用多流移動(dòng)臺(tái)，顯然獲得了性能增益。例如，考慮小區(qū)邊緣處t個(gè)中繼器的多流中繼器部署情況。不使用多流能力，作為長期平均信號(hào)對(duì)噪聲加干擾功率比(signal-to-noise plus Interference power Ratio)的幾何數(shù)據(jù)(geometry)是原始累積分布函數(shù)(CDF)的10%， 而使用對(duì)中繼器的多流時(shí)，同等幾何數(shù)據(jù)跳躍到原始幾何CDF的40%。因而，本發(fā)明的多流中繼器在其附近給出了對(duì)服務(wù)移動(dòng)臺(tái)的清楚的網(wǎng)絡(luò)容量增益，如圖5所示。作為進(jìn)一步的性能標(biāo)記，圖6中示出在具有和不具有中繼器的情況下圖1 中移動(dòng)用戶的幾何分布?；竞椭欣^器使用正交傳輸資源，并且中繼器是全方位 (omni-directional)的。結(jié)果表明幾何收益是巨大的，并且它在操作幾何范圍內(nèi)大約是 5dB。類似地，圖7示出對(duì)基站和中繼器傳輸具有相同資源的幾何分布。在該情況下，仍然有大約0. 5-1. OdB的幾何增益。該部署方案可被用于覆蓋擴(kuò)展情形。此處，發(fā)明者已公開了一種使用多流中繼器方法在無線通信系統(tǒng)中提供改進(jìn)的數(shù)據(jù)吞吐量的方法和系統(tǒng)。鑒于上述描述，對(duì)本發(fā)明的眾多修改和替代實(shí)施例將對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見的。相應(yīng)地，該說明書要被理解為僅是說明性的，是出于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員最佳實(shí)施方式的目的，而不是旨在示出其所有可能的形式。還要理解，所使用的詞語是描述的詞語，而非限制，并且在不背離本發(fā)明精神的情況下，可以大幅改變結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)，以及保留對(duì)本發(fā)明范圍內(nèi)的所有修改的獨(dú)占使用。
權(quán)利要求
1.一種用于無線通信的方法，包括在接近多個(gè)基站的位置處建立無線中繼器；在所述無線中繼器處，從所述多個(gè)基站的至少兩個(gè)接收信號(hào)，通過所述無線中繼器將接收的信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)到至少一個(gè)移動(dòng)臺(tái)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述無線中繼器處從所述至少兩個(gè)基站接收的信號(hào)被轉(zhuǎn)發(fā)到至少兩個(gè)移動(dòng)臺(tái)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述無線中繼器處接收的信號(hào)是從所述至少兩個(gè)基站疊加地傳輸?shù)摹?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述無線中繼器對(duì)從所述至少兩個(gè)基站傳輸?shù)寞B加信號(hào)實(shí)現(xiàn)干擾消除。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，從所述至少兩個(gè)基站傳輸?shù)寞B加信號(hào)構(gòu)成所述中繼器向至少一個(gè)單個(gè)移動(dòng)臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少兩個(gè)基站中的一些經(jīng)由所述無線中繼器向給定移動(dòng)臺(tái)傳輸信號(hào)或經(jīng)由與所述移動(dòng)臺(tái)的直接連接傳輸信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，對(duì)所述無線中繼器和所述給定移動(dòng)臺(tái)之間的通信鏈路的頻率分配基本正交于對(duì)所述基站和所述給定移動(dòng)臺(tái)之間的所述直接連接的所述頻率分配。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述無線中繼器和所述給定移動(dòng)臺(tái)之間的通信鏈路以及所述基站和所述給定移動(dòng)臺(tái)之間的所述直接連接共享共同的頻率分配。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，在所述基站和所述給定移動(dòng)臺(tái)之間的所述直接連接以及經(jīng)由所述無線中繼器的連接之間的路由選擇根據(jù)替代路由上的頻譜效率來進(jìn)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，為所述直接連接路由并且為所述中繼器連接路由確定頻譜效率度量，并且路由選擇是基于對(duì)那些頻譜效率度量的比較來進(jìn)行的。
11.一種無線中繼器，包括用于從多個(gè)基站同時(shí)接收通信流的裝置；用于處理同時(shí)接收的通信流以轉(zhuǎn)發(fā)到至少一個(gè)移動(dòng)臺(tái)的裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的無線中繼器，進(jìn)一步包括用于接收的通信流之間的干擾消除的裝置。
全文摘要
提供了一種多流無線中繼器，所述多流無線中繼器被設(shè)置為維持與多個(gè)基站的獨(dú)立數(shù)據(jù)流，從而提供從那些多個(gè)基站到具有與那些多個(gè)基站的相應(yīng)通信關(guān)系的移動(dòng)單元的中繼器。在替代方式中，來自多個(gè)基站的數(shù)據(jù)流被相互疊加，其中，有害的小區(qū)間干擾被轉(zhuǎn)化為有用的信息承載信號(hào)，從而使得能夠經(jīng)由所述中繼器對(duì)單個(gè)移動(dòng)單元調(diào)度來自多個(gè)基站的傳輸資源。
文檔編號(hào)H04W16/26GK102428723SQ201080021171
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2010年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月15日
發(fā)明者A·N·魯?shù)吕撂丶{, K·斯萬內(nèi)桑, S·瓦蘇德范 申請(qǐng)人:阿爾卡特朗訊公司