專利名稱：具有宏觀多路復(fù)用的無(wú)線多跳系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及高數(shù)據(jù)速率無(wú)線傳輸系統(tǒng)和方法。更特別地，本發(fā)明涉及一種具有宏觀多路復(fù)用的無(wú)線多跳系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
眾所周知，工程師和科學(xué)家們努力開(kāi)發(fā)以相對(duì)低的成本達(dá)到高數(shù)據(jù)速率的無(wú)線通信系統(tǒng)。高數(shù)據(jù)速率常常是可以通過(guò)設(shè)計(jì)達(dá)到的，但是卻因?yàn)槌杀鞠拗贫鵁o(wú)法被實(shí)現(xiàn)。
在第四代無(wú)線系統(tǒng)(稱為″4G″系統(tǒng))中，局部區(qū)域1Gbps的容量以及寬廣區(qū)域覆蓋范圍10Mbps的容量已可以展望?？墒?，即使對(duì)于大約100MHz量級(jí)的非常寬的帶寬，這些容量所需要的頻譜效率也非常高。達(dá)到這些頻譜效率的一種方法是使用多個(gè)天線來(lái)發(fā)射與接收多個(gè)同時(shí)發(fā)生的數(shù)據(jù)流，即MIMO(多輸入多輸出)傳輸。同樣，由于在較低頻率中缺乏空閑頻譜，大約5GHz的載頻已經(jīng)被討論過(guò)。即使頻譜效率要求能夠滿足，但是這樣的系統(tǒng)由于高頻信號(hào)的衰減而仍然將只有短的范圍。這與發(fā)射功率的局限性以及高數(shù)據(jù)速率的需求的組合使得通信小區(qū)范圍小，因此增加了網(wǎng)絡(luò)的整體成本。為了解決小區(qū)范圍小的問(wèn)題，研究者已經(jīng)建議使用多跳網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。例如，Otsu、Aburakawa和Yamao在2002年8月的IEICE通信學(xué)報(bào)，第E85-B卷，No.8中的、名為“Multi-hop wireless link system for new generationmobile radio access networks”一文中討論了多跳系統(tǒng)。多跳體系結(jié)構(gòu)涉及使用中繼站，除了正常的基站之外不需要連接固定網(wǎng)絡(luò)。假如能夠使中繼站比正常的基站便宜很多，則這樣的布置對(duì)于范圍問(wèn)題可能有幫助。
即使假設(shè)這樣的多跳中繼站能夠使用比移動(dòng)臺(tái)更高階的調(diào)制，則很高的數(shù)據(jù)速率和寬廣的區(qū)域覆蓋的組合仍然是一個(gè)問(wèn)題?？梢栽谥欣^站使用多個(gè)天線來(lái)增加對(duì)下一中繼站或基站的范圍或者提高數(shù)據(jù)速率，但是同時(shí)實(shí)現(xiàn)這兩點(diǎn)卻不是一件容易的事。信道容量給定了在信道上可靠發(fā)射所可能的最大數(shù)據(jù)速率。可是，在實(shí)際系統(tǒng)中，使用一個(gè)分離的調(diào)制組，并且最大數(shù)據(jù)速率會(huì)受到調(diào)制的限制而不是容量的限制。特別地，諸如調(diào)制基數(shù)M高的M-QAM(正交調(diào)幅)之類的高階調(diào)制可能不用于實(shí)際系統(tǒng)中。隨著調(diào)制基數(shù)增加，則傳輸變得較不可靠。這可以通過(guò)增加發(fā)射功率或者通過(guò)使用更復(fù)雜的接收機(jī)來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。但是因?yàn)榘l(fā)射功率有限并且接收機(jī)的實(shí)施成本需要被保持盡可能低，所以對(duì)于調(diào)制基數(shù)有一個(gè)嚴(yán)格的上限。
作為高數(shù)據(jù)速率和長(zhǎng)距離的矛盾需求的示例，考慮在允許用三個(gè)平行流實(shí)現(xiàn)空間多路復(fù)用的傳播條件下具有四個(gè)發(fā)射天線的用戶設(shè)備(UE)裝置。假設(shè)可能的最高階調(diào)制是16-QAM，即4比特/流，總數(shù)據(jù)速率是每一信道使用為12比特。在中繼站和基站之間，諸如128-QAM傳輸之類的高階調(diào)制也許是可能的?？墒牵?28-QAM只對(duì)應(yīng)于7比特/流，這意味著在中繼站和基站之間發(fā)射相同的信息至少將需要兩個(gè)流。因此，這樣的中繼站拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在小區(qū)中的所有中繼站和該基站之間將需要多個(gè)流式傳輸。這樣的拓?fù)湓谒械沫h(huán)境中也許是不可能的，或者范圍將受損。高速率多輸入多輸出(MIMO)傳輸?shù)牧己眠\(yùn)轉(zhuǎn)要求散射豐富的環(huán)境，但是在這類環(huán)境中，衰減很強(qiáng)，結(jié)果是范圍小。
美國(guó)專利No.5,345,599描述了一種分布式發(fā)射、方向性接收的系統(tǒng)，其應(yīng)用使用了有線鏈路的宏觀分布式MIMO(多輸入多輸出)傳輸來(lái)分發(fā)數(shù)據(jù)流給宏觀分離的發(fā)射機(jī)。可是，這個(gè)系統(tǒng)中的空間分布式收發(fā)信機(jī)與基站的有線線路連接，使得其部署非常昂貴。
美國(guó)專利No.6,067,290描述了一種到/從用戶設(shè)備(UE)到多個(gè)基站(BS)的分布式多流傳輸?shù)南到y(tǒng)。可是，在這樣的系統(tǒng)中，因?yàn)椴渴鹩芯€BS非常昂貴所以覆蓋變成了問(wèn)題。另外，這種系統(tǒng)中的宏分集和多路復(fù)用在核心網(wǎng)上的BS之間需要大批的信令。
因此，需要改進(jìn)在多輸入、多輸出(MIMO)網(wǎng)絡(luò)中的高數(shù)據(jù)率傳輸。另外，還需要一種具有宏觀多路復(fù)用的無(wú)線多跳系統(tǒng)。此外，還需要以相對(duì)低的成本在無(wú)線通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明致力于一種方法、設(shè)備和系統(tǒng)，其中將中繼站和基站之間的鏈路相與中繼站和用戶之間的無(wú)線鏈路分開(kāi)地進(jìn)行優(yōu)化，并且其中中繼站和基站之間的多個(gè)同時(shí)發(fā)生的數(shù)據(jù)流得以創(chuàng)建。該系統(tǒng)包括具有至少兩種無(wú)線接口的至少三種收發(fā)信機(jī)。第一種收發(fā)信機(jī)，為基站(BS)，利用有線線路質(zhì)量的鏈路連接到核心網(wǎng)。每當(dāng)無(wú)線鏈路的通信容量足夠可靠地傳送BS和核心網(wǎng)之間的所有通信時(shí)，有線線路質(zhì)量鏈路可以使用無(wú)線通信鏈路來(lái)實(shí)現(xiàn)。第一無(wú)線接口的容量可能不足以可靠運(yùn)送RS和BS之間的所有通信。第二種收發(fā)信機(jī)，為中繼站(RS)，利用第一無(wú)線接口連接到BS，以及利用第二無(wú)線接口連接到第三種收發(fā)信機(jī)，第三種收發(fā)信機(jī)為用戶設(shè)備(UE)。第一和第二無(wú)線接口至少可以部分地使用同一頻率帶寬來(lái)操作。如果連接BS的信道比連接任何RS的信道更好的話，則UE還可以使用第二無(wú)線接口直接連接到BS。
簡(jiǎn)要地說(shuō)，一個(gè)示例性實(shí)施例涉及一種用于在具有至少一個(gè)基站、至少一個(gè)中繼站和用戶設(shè)備的無(wú)線多跳系統(tǒng)中進(jìn)行通信的方法。該方法包括使用第一無(wú)線接口在中繼站和基站之間進(jìn)行通信，使用第二無(wú)線接口在用戶設(shè)備和中繼站之間進(jìn)行通信，以及利用第一無(wú)線接口與用戶設(shè)備和中繼站之間的通信分開(kāi)地處理中繼站和基站之間的通信。
另一示例性實(shí)施例涉及一種配置為用于在無(wú)線多跳通信環(huán)境中操作的設(shè)備。該設(shè)備包括與在多跳通信環(huán)境中的中繼站進(jìn)行通信的無(wú)線接口以及耦合到無(wú)線接口的處理器。當(dāng)需要高數(shù)據(jù)速率時(shí)，該處理器經(jīng)由無(wú)線接口為多輸入多輸出通信提供命令。
還有另一個(gè)示例性實(shí)施例涉及一種具有與用戶設(shè)備進(jìn)行通信的基站和中繼站的無(wú)線通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括基站，其具有第一無(wú)線電收發(fā)信機(jī)并被連接到核心網(wǎng)、中繼站，其具有第二無(wú)線電收發(fā)信機(jī)并被配置為使用第一無(wú)線接口與基站進(jìn)行通信、以及用戶設(shè)備，其具有第三無(wú)線電收發(fā)信機(jī)并被配置為使用第二無(wú)線接口與中繼站進(jìn)行通信。第一無(wú)線接口和第二無(wú)線接口的操作彼此分開(kāi)。
通過(guò)回顧如下附圖、詳細(xì)說(shuō)明以及所附的權(quán)利要求書(shū)，本發(fā)明的其它原理特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將變得顯而易見(jiàn)。


以下將參考附圖描述示例性實(shí)施例。
圖1是根據(jù)示例性實(shí)施例的通信系統(tǒng)的圖示。
圖2是描述根據(jù)示例性實(shí)施例的具有宏觀多路復(fù)用的無(wú)線多跳系統(tǒng)中的操作的流程圖。
圖3是根據(jù)示例性實(shí)施例在中繼站和基站之間具有多路復(fù)用的通信系統(tǒng)的圖示。
圖4是根據(jù)示例性實(shí)施例在用戶設(shè)備(UE)和中繼站之間以及中繼站和其它站之間在第一瞬時(shí)的通信鏈路時(shí)分調(diào)度的圖示。
圖5是根據(jù)示例性實(shí)施例在第二瞬時(shí)的圖4的時(shí)分調(diào)度圖示。
圖6是根據(jù)另一示例性實(shí)施例在第一瞬時(shí)的用戶的全速率操作圖示。
圖7是根據(jù)另一示例性實(shí)施例在第二瞬時(shí)的圖6的全速率操作圖示。
具體實(shí)施例方式
圖1說(shuō)明了通信系統(tǒng)10，其具有用戶設(shè)備(UE)12、基站(BS)14、中繼站(RS)16和核心網(wǎng)18?；?4利用具有有線線路質(zhì)量的有線線路20連接到核心網(wǎng)18。中繼站16通過(guò)無(wú)線接口22連接到基站14并且中繼站16通過(guò)無(wú)線接口24連接到UE 12。在一些實(shí)施例中，無(wú)線接口22和無(wú)線接口24至少部分地使用同一頻率帶寬進(jìn)行操作。在至少一些無(wú)線接口中，利用了宏觀多路復(fù)用，其中中繼站16既直接地又經(jīng)由另一中繼站連接到基站14。在至少一些另外的無(wú)線接口中，使用了多輸入多輸出(MIMO)傳輸。
圖2說(shuō)明了在具有宏觀多路復(fù)用的無(wú)線多跳系統(tǒng)中的示例性操作的流程圖40。根據(jù)可選實(shí)施例，也可以執(zhí)行另外的、較少的或者不同的操作。在操作42中，用戶設(shè)備(UE)向具有如由一些適當(dāng)數(shù)值測(cè)量的最佳信道質(zhì)量的中繼站(RS)發(fā)射。UE在特定的射頻上與RS進(jìn)行通信。
在操作44中，RS把從UE接收到的數(shù)據(jù)路由給基站(BS)。RS可以把數(shù)據(jù)直接路由給BS以及經(jīng)由另一RS路由給BS。數(shù)據(jù)的這種宏觀多路復(fù)用創(chuàng)建了多個(gè)同時(shí)發(fā)生的數(shù)據(jù)流。這樣的多個(gè)流使得無(wú)需依靠很高階的調(diào)制就確保在UE和RS/BS之間的鏈路上可用的高數(shù)據(jù)速率也可以在RS/RS和RS/BS之間的鏈路中實(shí)現(xiàn)。
圖3說(shuō)明解了一個(gè)通信系統(tǒng)50，其具有用戶設(shè)備(UE)52、基站(BS)54和中繼站RS 56、RS 58與RS 60。圖3使用系統(tǒng)中的設(shè)備之間的箭頭說(shuō)明了系統(tǒng)50中的上行鏈路傳輸。UE 52使用四個(gè)平行流63將數(shù)據(jù)發(fā)射到最近的RS(RS 56)。例如用16-QAM傳輸調(diào)制四個(gè)平行流63的每一個(gè)。RS 56使用三個(gè)不同的路由65、67和69將此數(shù)據(jù)路由到BS 54。路由65和69可以被64-QAM調(diào)制并且路由67可以被16-QAM調(diào)制，使得UE/RS鏈路63之間的數(shù)據(jù)速率與包含65、67和69的宏觀多路復(fù)用的RS/BS鏈路之間的數(shù)據(jù)速率相同。因此，RS或BS不需要很高階的調(diào)制來(lái)達(dá)到相同的高數(shù)據(jù)速率，這導(dǎo)致降低了硬件復(fù)雜性并且減輕了峰值平均值問(wèn)題。
在示例性實(shí)施例中，應(yīng)用在中繼站或基站處的多個(gè)天線還可以用來(lái)創(chuàng)建具有高方向性的傳輸，比如波束成形。這降低了不同小區(qū)之間或者一個(gè)小區(qū)內(nèi)部的干擾。
中繼站可以同時(shí)與多個(gè)基站通信。由此，在示例性實(shí)施例中，在軟切換中與用戶相關(guān)的所有操作可以在單個(gè)基站中進(jìn)行處理。在具有單跳無(wú)線鏈路的一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)網(wǎng)絡(luò)中，下行鏈路中的宏分集或多路復(fù)用要求網(wǎng)絡(luò)分離或者復(fù)制在軟切換中的預(yù)期給用戶的數(shù)據(jù)，以便將消息的各部分傳送給多個(gè)BS，并且BS將它們發(fā)射到UE。在上行鏈路操作中，多個(gè)BS收聽(tīng)到該UE，此結(jié)果被傳送給網(wǎng)絡(luò)并且在那里被合并。在示例性實(shí)施例中，RS連接到主BS，但是它還連接到鄰近RS的所有主BS。這些形成RS的次級(jí)BS組。因此，由連接到同一主BS的RS所包圍的RS將只被連接到其主BS。與小區(qū)邊界鄰接的RS至少具有一個(gè)連接到不同的主BS的鄰近RS，并且因此被連接到至少一個(gè)次級(jí)基站。在至少兩個(gè)小區(qū)之間處于軟切換中的一個(gè)UE與首先連接到至少兩個(gè)不同BS上的至少兩個(gè)RS進(jìn)行通信。當(dāng)中繼信息是關(guān)于位于軟切換中的UE時(shí)，所涉及的所有RS相應(yīng)地使用主/次BS/RS鏈路與單個(gè)BS進(jìn)行通信。借此方法，軟切換中的UE的處理完全變成本地的，并且對(duì)網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)是透明的。分離/復(fù)制/合并數(shù)據(jù)在單個(gè)BS中執(zhí)行。
通信系統(tǒng)50可以以各種不同的方式實(shí)現(xiàn)。通信系統(tǒng)50可以開(kāi)拓兩個(gè)不同無(wú)線環(huán)境的邊界。例如，中繼站和基站可以被放置在屋頂使得它們之間的鏈路接近于視線鏈路，以提供較高的可靠性和較長(zhǎng)的距離。另一方面，如果用戶主要位于傳播環(huán)境更加富有的街道層面，則UE和RS/BS之間的鏈路為高速率MIMO傳輸提供更好的潛能，而這是用視線鏈路所不可能的?？梢苑蛛x地優(yōu)化不同鏈路的其它可能的情形是在戶外和戶內(nèi)環(huán)境之間的轉(zhuǎn)移。
使用通信系統(tǒng)50，可以與RS 56和RS 58、RS 60或BS 54之間的鏈路相分離地優(yōu)化UE 52和RS 56之間的鏈路。使用對(duì)預(yù)期的信道條件是最佳的其它傳輸和/或接收方法的此類編碼、調(diào)制、雙工、多址，可以例如通過(guò)計(jì)劃RS 56、RS 58、RS 60和BS 54的位置來(lái)進(jìn)行優(yōu)化。此外，如果RS的位置被固定或者以已知速度沿著固定路徑移動(dòng)(比如火車)，則BS和RS之間的信道條件對(duì)于鏈路兩側(cè)都是已知的。因此，無(wú)需信道反饋就可以使用在發(fā)射機(jī)處要求全部信道消息的性能優(yōu)化傳輸方法。分開(kāi)的優(yōu)化使得RS和BS之間的距離得以提高。因此，要求較低密度的RS和BS。而且，由于距離較短所以在UE 52和RS 56之間的鏈路中有更好的性能，導(dǎo)致UE 52的功耗降低。同樣，可以計(jì)劃RS 56的位置，使得允許高速率MIMO傳輸?shù)男诺罈l件有高的可能性，例如以所要求的差錯(cuò)率和傳輸功率在UE 52和RS 56之間最大數(shù)量的空間復(fù)用平行數(shù)據(jù)流的傳輸是可能的。
在可選實(shí)施例中，使用中繼站專用的導(dǎo)頻信號(hào)，將UE 52連接到多個(gè)中繼站。代碼、頻率或時(shí)間可用來(lái)分開(kāi)來(lái)自不同中繼站的信號(hào)。在這樣的系統(tǒng)中，UE 52優(yōu)選地在由多個(gè)符號(hào)周期組成的集合窗口(integration window)上測(cè)量到多個(gè)RS的MIMO信道。選擇具有最大本征值的空間本征模式。如果最大本征模式屬于不同的RS，則在計(jì)算本征射束時(shí)考慮足夠的干擾零?？梢詫S連接到不同的主基站。RS選擇在處于空閑模式時(shí)也可以由UE執(zhí)行。
在又一個(gè)可選實(shí)施例中，多徑傳播環(huán)境和導(dǎo)致的多徑干擾對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中不同類別的鏈路也可以不同。因此，如果方向性天線使用于RS/RS和RS/BS鏈路中，則在接近視線條件下，導(dǎo)致的鏈路是單通路。同樣地，對(duì)于這些鏈路也許不需要高級(jí)多載波調(diào)制(例如OFDM)。RS/RS和RS/BS鏈路可以應(yīng)用擴(kuò)頻傳輸(碼擴(kuò)展)或者具有較少多載波且保護(hù)周期比RS/UE鏈路更短的OFDM。
在可選實(shí)施例中，通信系統(tǒng)50在不同類別的鏈路中可以應(yīng)用FDD(頻分雙工)或者TDD(時(shí)分雙工)。而且，通信系統(tǒng)50中的通信鏈路的獨(dú)立性的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)于每個(gè)鏈路，雙工不必相同。優(yōu)選地，不同類別的鏈路的中繼站中的操作被分開(kāi)。這樣的調(diào)度可以基于時(shí)分、頻分、碼分或空分/干擾抑制或者它們的組合。在中繼站實(shí)現(xiàn)此類時(shí)分調(diào)度的一種方法是當(dāng)RS被預(yù)定用于在RS/(RS或BS)鏈路上接收或傳輸時(shí)，它抑制RS/UE鏈路上的作用。在基站處可以通過(guò)基站選擇在特定鏈路上哪些一個(gè)或多個(gè)RS在活動(dòng)以及其速率來(lái)執(zhí)行調(diào)度。
取決于速率和/或拓?fù)?，給定的活動(dòng)RS可以使用若干鄰近RS作為″從屬″或以RS的指令操作的設(shè)備。在RS的時(shí)分調(diào)度中，當(dāng)所有其它RS沒(méi)有參與到RS/(RS或BS)傳輸中時(shí)，它們可以調(diào)度RS/UE傳輸。因此，例如在圖4中描述的情形中，在第一瞬時(shí)，RS 80正在參與到RS 78和BS 74之間的RS/RS、RS/BS鏈路中(標(biāo)號(hào)的數(shù)據(jù)2.3)。去往/來(lái)自RS 78、RS 80和BS 74的傳輸通常被導(dǎo)向遠(yuǎn)離未參與到RS/(RS或BS)操作中的RS 76。因此，在RS 76覆蓋的子小區(qū)中的RS/UE傳輸未受RS/(RS或BS)鏈路干擾。在圖5中，在第二瞬時(shí)，RS 80反而參與到將信息從RS 76中繼到BS 74中。在RS沒(méi)發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)刻，例如圖4中的RS 76，它仍然可以正在接收以及正在處理來(lái)自UE 72的數(shù)據(jù)。在下一瞬時(shí)(圖5)，RS 76發(fā)送它在前一瞬時(shí)期間從UE 72接收到的數(shù)據(jù)(標(biāo)號(hào)的數(shù)據(jù)1.2和數(shù)據(jù)1.1)。這將降低延遲，因?yàn)樵赗S 76處的數(shù)據(jù)處理所需要的時(shí)間由RS 78所利用。
相對(duì)于圖4和5描述的雙工方式可以使用動(dòng)態(tài)再用技術(shù)來(lái)連接。再用是指以這樣的方式劃分每個(gè)小區(qū)或子小區(qū)之間的一些正交的資源(時(shí)間、頻率、代碼)以使來(lái)自于鄰近小區(qū)中的干擾減小。將小區(qū)/子小區(qū)劃分成固定數(shù)量的組(例如再用因子)以使屬于一個(gè)組的小區(qū)之間的距離最大化，每個(gè)組被分配了正交資源的一部分。例如，如果以再用因子三而在時(shí)間上進(jìn)行再用，則在第一瞬時(shí)，第一組中的小區(qū)/子小區(qū)在活動(dòng)，在第二瞬時(shí)，第二組為活動(dòng)，并且在第三瞬時(shí)，第三組活動(dòng)。再用可以是動(dòng)態(tài)，使得分配比其它組更多正交資源給一個(gè)組是可能的，并且在需要時(shí)可以改變分配。
在圖4和5中描述的情形中的動(dòng)態(tài)再用可以通過(guò)配置系統(tǒng)以使鄰近的子小區(qū)不同時(shí)參與到RS/UE傳輸中或者通過(guò)使用同一資源來(lái)實(shí)現(xiàn)。同樣，可以動(dòng)態(tài)地改變?cè)儆茫缯{(diào)整瞬時(shí)的長(zhǎng)度、或者按照需要將RS分配給不同的再用組。如果圖4和5中的RS 80首先被分配到由RS 78、RS 82和BS 74組成的再用組，并且在下一瞬時(shí)被分配給由RS 76和BS 74組成的組。這改善了RS/UE鏈路的操作，因?yàn)閬?lái)自鄰近子小區(qū)的干擾被抑制并且資源可以靈活使用。由于與直接UE/BS鏈路相比較而言在RS/UE鏈路中需要更低的平均傳輸功率，以及即使具有動(dòng)態(tài)再用在小區(qū)內(nèi)也可能有多個(gè)RS/UE鏈路同時(shí)在活動(dòng)的事實(shí)，所以這種再用未必減小了峰值數(shù)據(jù)速率或者整個(gè)系統(tǒng)的容量。
當(dāng)并且如果具有很高數(shù)據(jù)速率需求的用戶需要全部帶寬時(shí)，則它可以使用它。圖6和7說(shuō)明了高數(shù)據(jù)速率用戶72的示例。由于動(dòng)態(tài)再用，有可能配置系統(tǒng)以使高數(shù)據(jù)速率UE 72既可以使用第一瞬時(shí)(圖6)又可以使用第二瞬時(shí)(圖7)來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)。即使RS 78進(jìn)一步離開(kāi)RS 76，在UE 72和RS 78之間創(chuàng)建一條鏈路所需要的功率仍然會(huì)小于如果在UE 72和BS 74之間創(chuàng)建一條直接鏈路的。多跳拓?fù)浜蛣?dòng)態(tài)再用顯著地提高了系統(tǒng)容量。
在可選實(shí)施例中，不同的多址方法可以被使用于網(wǎng)絡(luò)中不同類別的鏈路中。特別地，RS/RS和RS/BS鏈路的延遲是固定的，在這些鏈路中的各個(gè)方向上進(jìn)行同步(正交)CDMA傳輸是可能的。相比之下，在UE和RS之間可以使用TDMA/OFDMA?；谠贐S處對(duì)BS的傳輸進(jìn)行同步的時(shí)鐘，在RS/RS和BS/RS中可以應(yīng)用正交CDMA。在網(wǎng)絡(luò)建立期間，RS測(cè)量對(duì)(可能是許多)BS和其它RS的傳輸延遲。在操作中，RS同步對(duì)(一個(gè)或多個(gè))BS和其它RS的傳輸以使在BS/RS和RS/RS鏈路上到達(dá)BS或RS的所有傳輸?shù)靡酝?。?yōu)選地，為CDMA鏈路考慮了多碼傳輸而沒(méi)有犧牲峰值數(shù)據(jù)速率。在不同RS/(RS或BS)鏈路上的傳輸可以通過(guò)不同的擾頻碼來(lái)識(shí)別。如果未將全部頻譜效率用于不同的同步傳輸中，則減少了干擾。如果基于無(wú)線鏈路接收端的識(shí)別來(lái)選擇擾頻碼，則同步CDMA的益處繼續(xù)保持。
有利地，所述的系統(tǒng)和方法降低了調(diào)度中的復(fù)雜性?；究紤]了較高層調(diào)度和重傳輸協(xié)議?？梢曰谶B接到RS上的所有用戶的組合回報(bào)函數(shù)來(lái)計(jì)劃BS/RS鏈路中的傳輸。一個(gè)回報(bào)函數(shù)是調(diào)度程序可以基于其確定調(diào)度傳輸/接收的最佳方式的測(cè)量，例如使得具有最大回報(bào)函數(shù)的用戶被允許發(fā)送?；貓?bào)函數(shù)例如可以取決于信道質(zhì)量、期望的差錯(cuò)率、延遲要求、服務(wù)質(zhì)量要求、優(yōu)先權(quán)級(jí)別或者與用戶的傳輸相關(guān)的某些其它測(cè)量。RS考慮調(diào)度連接到它的用戶，這導(dǎo)致復(fù)雜性顯著降低。作為一個(gè)小區(qū)中有256用戶的示例，BS必須計(jì)算256個(gè)回報(bào)函數(shù)以便在沒(méi)有來(lái)自中繼站的協(xié)助的情況下調(diào)度這些用戶。相比之下，如果有16個(gè)中繼站，每個(gè)中繼站具有16個(gè)用戶，則基于組合的回報(bào)函數(shù)，每個(gè)RS調(diào)度16個(gè)用戶，并且每個(gè)BS調(diào)度16個(gè)中繼站。
所述的系統(tǒng)和方法的其它優(yōu)點(diǎn)包括可以使用單跳或多跳的靈活性。此外，對(duì)于RS/BS和RS/RS鏈路，方向性的傳輸，例如SDMA，可用于減少干擾。如果如上所建議的那樣安排不同類型鏈路的雙工，則RS可以使用它正在等候向BS的上行鏈路時(shí)隙的時(shí)間以處理從UE接收到的數(shù)據(jù)。通過(guò)如上用于調(diào)度所述的在BS和RS之間劃分媒體訪問(wèn)控制(MAC)層的功能，可以達(dá)到進(jìn)一步降低復(fù)雜性并且將延遲最小化。因此，例如，自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求協(xié)議(ARQ)可以在BS/RS和RS/UE鏈路之間被分開(kāi)以使在通過(guò)至少兩種無(wú)線接口的傳輸之后執(zhí)行不同的循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)。
這個(gè)詳細(xì)的說(shuō)明概述了具有宏觀多路復(fù)用的無(wú)線多跳方法、設(shè)備和系統(tǒng)的示例性實(shí)施例。在上述說(shuō)明中，為了解釋的目的，闡明了許多具體的細(xì)節(jié)以便提供本發(fā)明的全面理解?？墒菍?duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)很顯然，沒(méi)有這些具體的細(xì)節(jié)也可以實(shí)踐這些示例性實(shí)施例。在其它事例中，以方框圖的形式示出了構(gòu)造與設(shè)備以便于示例性實(shí)施例的說(shuō)明。
雖然在附圖中說(shuō)明的以及在上面描述的示例性實(shí)施例目前是優(yōu)選的，但是應(yīng)該理解，僅僅以示例的方式提供了這些實(shí)施例。其它實(shí)施例比如可以包括用于執(zhí)行相同操作的不同技術(shù)。本發(fā)明不限制于特定的實(shí)施例，而是延伸到仍然落入所附權(quán)利要求書(shū)的范圍和精神中的各種修改、組合和置換。
權(quán)利要求
1.一種用于在具有至少一個(gè)基站、至少一個(gè)中繼站和用戶設(shè)備的無(wú)線多跳系統(tǒng)中進(jìn)行通信的方法，該方法包括使用第一無(wú)線接口在中繼站和基站之間進(jìn)行通信；使用第二無(wú)線接口在用戶設(shè)備和該中繼站之間進(jìn)行通信；以及利用該第一無(wú)線接口與用戶設(shè)備和該中繼站之間的通信分開(kāi)地處理該中繼站和該基站之間的通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在該中繼站和該基站之間以及該中繼站和至少一個(gè)另外的中繼站之間進(jìn)行多路復(fù)用通信以便創(chuàng)建多個(gè)同時(shí)發(fā)生的數(shù)據(jù)流。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中該中繼站不直接連接到該基站，而是通過(guò)至少兩個(gè)不同的中繼站連接到該基站。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括在該中繼站和多個(gè)基站之間進(jìn)行通信。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，還包括在該用戶設(shè)備和該多個(gè)中繼站之間動(dòng)態(tài)地重復(fù)使用通信資源。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在用戶設(shè)備和該中繼站之間進(jìn)行通信包括對(duì)中繼站專用的導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行通信。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該第二無(wú)線接口包括多輸入多輸出傳輸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該第一無(wú)線接口和該第二無(wú)線接口使用公共頻率帶寬進(jìn)行操作。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該第一無(wú)線接口包括宏觀多路復(fù)用，其中該中繼站直接地并且也可以經(jīng)由至少一個(gè)其他的中繼站連接到該基站。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在使用該第一無(wú)線接口的通信與使用該第二無(wú)線接口的通信之間共享資源，其中，該第一無(wú)線接口和該第二無(wú)線接口使用不同類別的通信鏈路進(jìn)行操作。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中不同類別的通信鏈路包括多載波調(diào)制、擴(kuò)頻傳輸、頻分雙工和時(shí)分雙工。
12.一種具有與用戶設(shè)備進(jìn)行通信的基站和中繼站的無(wú)線通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括基站，具有第一無(wú)線電收發(fā)信機(jī)并被連接到核心網(wǎng)；中繼站，具有第二無(wú)線電收發(fā)信機(jī)并被配置為使用第一無(wú)線接口與該基站進(jìn)行通信；以及用戶設(shè)備，具有第三無(wú)線電收發(fā)信機(jī)并被配置為使用第二無(wú)線接口與該中繼站進(jìn)行通信，其中，該第一無(wú)線接口和該第二無(wú)線接口的操作彼此分開(kāi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中該第一無(wú)線接口和該第二無(wú)線接口的該操作至少部分地包括使用同一頻率帶寬。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，還包括被配置為與該中繼站和該基站進(jìn)行通信的至少一個(gè)其他的中繼站。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中該中繼站直接地以及同時(shí)經(jīng)由該至少一個(gè)其他的中繼站與該基站進(jìn)行通信。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中該中繼站不直接地連接到該基站，而是通過(guò)至少一個(gè)不同的中繼站連接到該基站。
17.一種配置為用于在無(wú)線多跳通信環(huán)境中操作的設(shè)備，該設(shè)備包括無(wú)線接口，與在多跳通信環(huán)境中的中繼站進(jìn)行通信；以及處理器，耦合到該無(wú)線接口，當(dāng)需要高數(shù)據(jù)速率時(shí)，該處理器經(jīng)由該無(wú)線接口為多輸入多輸出通信提供命令。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中該無(wú)線接口包括多個(gè)天線。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中該無(wú)線接口對(duì)中繼站專用的導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行通信。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，還包括包含識(shí)別信息的存儲(chǔ)器裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中該無(wú)線接口使用時(shí)分多址進(jìn)行通信。
22.一種配置為用于在無(wú)線多跳通信網(wǎng)絡(luò)中操作的設(shè)備，該設(shè)備包括無(wú)線接口，與在多跳通信網(wǎng)絡(luò)中的用戶設(shè)備和其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行通信；以及處理器，耦合到該無(wú)線接口，當(dāng)需要高數(shù)據(jù)速率時(shí)，該處理器經(jīng)由該無(wú)線接口為多輸入多輸出通信提供命令。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中該無(wú)線接口包括多個(gè)天線。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中該無(wú)線接口接收中繼站專用的導(dǎo)頻信號(hào)并且將該中繼站專用的導(dǎo)頻信號(hào)與識(shí)別信號(hào)進(jìn)行比較。
全文摘要
一種方法、設(shè)備和系統(tǒng)，其中將中繼站和基站之間的鏈路與中繼站和用戶之間的無(wú)線鏈路分開(kāi)地進(jìn)行優(yōu)化，并且其中中繼站和基站之間的多個(gè)同時(shí)發(fā)生的數(shù)據(jù)流得以創(chuàng)建。該系統(tǒng)包括具有至少兩種無(wú)線接口的至少三種收發(fā)信機(jī)。第一種收發(fā)信機(jī)，為基站(BS)，利用有線線路質(zhì)量的鏈路連接到核心網(wǎng)。第二種收發(fā)信機(jī)，為中繼站(RS)，利用第一無(wú)線接口連接到BS，以及利用第二無(wú)線接口連接到第三種收發(fā)信機(jī)，第三種收發(fā)信機(jī)為用戶設(shè)備(UE)。第一和第二無(wú)線接口至少可以部分地使用同一頻率帶寬進(jìn)行操作。如果BS比任何RS都更近的話，則UE還可以使用第二無(wú)線接口直接連接到BS。
文檔編號(hào)H04B1/69GK1918857SQ200480041754
公開(kāi)日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2004年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月31日
發(fā)明者皮爾若·帕薩南, 奧拉夫·蒂爾克科南 申請(qǐng)人:諾基亞公司