专利名称：中继系统中的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及中继系统中的无线电通信。
背景技术：
需要针对下一代无线通信系统来开发新的网络基础设施。一个关键的原因是明 显更高的数据速率施加了严格的功率暗示。这是因为，在给定固定传输功率的情况下，每个 符号的能量随着数据速率增加而降低。基于中继的多跳无线网络看似经济上合理的方案，并且已经吸引了研究和业界的 兴趣。多跳联网可以应用于移动和无线宽带蜂窝网络的无线电范围扩展，并且可以用于 抵抗高射频的遮蔽。通过利用空间分集，多跳中继可以增强蜂窝网络中的容量。
发明内容
在一个方面，提供一种装置，包括信道估计器，配置用于估计多输入多输出通信 的通信信道的信道系数；预编码器，配置用于应用估计的信道系数以对发射信号进行预编 码，从而消除通信信道对发射信号的影响；第一控制器，配置用于提供发射信号以便在第一 时隙中进行多输入多输出发射；第二控制器，配置用于处理在第一时隙之后的第二时隙中 接收的多输入多输出接收信号；以及消除器，配置用于从接收信号中消除发射信号。在另一方面，提供一种设备，包括信道估计装置，用于估计多输入多输出通信的 通信信道的信道系数；预编码装置，用于应用估计的信道系数以对发射信号进行预编码，从 而消除通信信道对发射信号的影响；第一控制装置，用于提供发射信号以便在第一时隙中 进行多输入多输出发射；第二控制装置，用于处理在第一时隙之后的第二时隙中接收的多 输入多输出接收信号；以及消除装置，用于从接收信号中消除发射信号。在又一方面，提供一种方法，包括估计多输入多输出通信的通信信道的信道系 数；通过应用估计的信道系数对发射信号进行预编码，以消除通信信道对发射信号的影响； 提供发射信号以便在第一时隙中进行多输入多输出发射；处理在第一时隙之后的第二时隙 中接收的多输入多输出接收信号；以及从接收信号中消除发射信号。在另一方面，提供一种包含在计算机可读介质上的计算机程序，该程序控制处理 器执行估计多输入多输出通信的通信信道的信道系数；通过应用估计的信道系数对发射 信号进行预编码，以消除通信信道对发射信号的影响；提供发射信号以便在第一时隙中进 行多输入多输出发射；处理在第一时隙之后的第二时隙中接收的多输入多输出接收信号； 以及从接收信号中消除发射信号。
下面，将参考附图，借助优选实施方式来更为详细地描述本发明，其中图1示出了一种布置的一个实施方式；
图2示出了一种方法的一个实施方式；以及图3示出了一种布置的一个实施方式。
具体实施例方式图1在高级别上示出了采用信号中继的无线电系统的布置。例如，该无线电系统可以是应用TDD(时分双工)或者FDD(频分多址)模式的 FDMA (频分多址)无线电系统。这种无线电系统的一个示例是3GPP LTE (长期演进)，其是 第三代合作伙伴计划中的一个项目，用于改进UMTS (通用移动电信系统)移动电话标准以 符合未来的需要。在图1的实施方式中，假设一种中继系统。在中继系统中，在彼此通信的用户站与 目的地站之间不存在直接无线电链路。在图1中，例如，用户站102和108经由中继站110 与目的地站120通信，并且在站102与120之间不存在直接链路。站102、108、110和120 的每一个可以是移动电话或者基站。在一个实施方式中，用户站和中继站是移动电话，而目
的地站是基站。每个站102、108、110和120具有至少两个无线电天线，其由第一用户站102的已 编号天线104、106示出。图1中的每个天线都被编号，以便允许在下文等式中对它们的引 用。第一用户站102的天线编号为“1”和“2”，第二用户站108的天线编号为“3”和“4”， 中继站110和目的地站120的天线编号为“1”和“2”。由于每个站具有至少两个无线电天线，因此站之间的所有通信链路(诸如，站102 与110之间的链路)是MIMO(多输入多输出)通信链路。用户站与中继站之间的信道由H 表示，中继站和目的地站之间的信道由G表示。图1中绘出的通信链路是双向的，这表示通 信链路中的通信在两个方向进行。例如，站108可以向中继站110发射信号，以及接收由中 继站发射的信号。图1中的站之间的箭头被编号为“1”或“2”。编号为“1”的箭头绘出了第一时刻 (诸如，时隙)的通信。由此，在第一时隙中，站102、108以及120全都同时向中继站110进 行发射。在第二时隙中，中继站110向所有站102、108和120进行发射。图2示出了一种方法的实施方式。在图2的实施方式中，假设一个具有“放大-转 发”(AF)协议的双向多用户MIMO中继系统。在放大-转发协议中，中继站简单地放大和转 发接收的信号。在将该方法应用于图1中的情况时，由此存在一个目的地站120、一个中继站110 和两个用户站102、108。在此示例中，每个站具有两个天线。下面，首先从总体上简要描述该方法，而后较为详细地讨论方法步骤。在该方法中，发射发生在两个时隙中。在第一时隙中，所有站102、108和120都向 中继站进行发射。发射是经由两个发射天线进行的。每个站可以经由两个天线来发射相同 的信号，以实现发射中的空间分集。在用户信号的情况下，发射信号包括将要向目的地站发 射的信号。在目的地站的情况下，发射信号包括向第一用户站发射信号分量，以及向第二用 户站发射信号分量。由于系统中的发射是TDD发射，因此每个发射站可以根据在TDD帧的 接收双工中接收的信号来估计202信道系数。在204中，每个发射站可以对发射信号进行预编码，从而消除信道对信号的影响。可以应用线性或者非线性预编码。在206中，每个发射站可以在第一时隙中进行发射。也即，第一用户站和第二用户 站以及目的地站都同时向中继站进行发射。中继站可以应用放大-转发协议，并且简单地在第二时隙中转发放大后的接收信号。在208中，第一用户站和第二用户站以及目的地站都接收由中继站发射的信号。在210中，每个站可以应用自消除，即从接收的信号消除其自己的信号。也即，第 一站可以从接收的信号中消除由其在第一时隙中发射的信号。由此，在检测期望的信号212时，各站不需要关注由它们自己在第一时隙中发射 的信号。例如，在第一站的情况下，期望的信号表示由目的地站发射的、以第一站为目标的 信号。在第一用户站中的自消除之后，接收的信号仅包括由目的地站和第二用户站发射的 信号分量。当移除第二用户站的信号分量时，可以检测期望的信号。下面，参考图1的布置更为详细地讨论该方法。可以假设第一用户站102向中继站发送以目的地站为目标的数据流S1,同时，第 二用户站108向中继站发送也以目的地站为目标的数据流s2。与第一用户站102和第二用 户站108的发射同时地，目的地站120向中继站110发射分别以第一用户站102和第二用 户站108为目标的两个数据流X1和x2。所有数据流都通过中继站110发射，在目的地站与 用户站之间没有直接链路。由于第一用户站102与中继站110之间的通信链路是MIMO通信链路，因此在其之 间存在四个通信链路。第一链路在第一用户站的第一天线与中继站的第一天线之间，第二 链路在第一用户站的第一天线与中继站的第二天线之间，第三链路存在于第一用户站的第 二天线与中继站的第一天线之间，而第四链路在第一用户站的第二天线与中继站的第二天 线之间。这些链路的每一个由时变信道系数来表征，其描绘信号对该信道中传输的信号造 成的恶化。由此，可以提供根据(1)的信道系数矩阵H1,以描述第一用户站与中继站之间的 信道。(1) Hr = ,其中
m 21 _每个矩阵元素中的第一个索引对应于中继站的天线，而第二个索引对应于第一用 户站的天线。相应地，可以建立第二用户站与中继站之间的根据(2)的信道系数矩阵H2。(2) Hz= D，其中每个矩阵元素中的第一个索引描绘中继站的天线，而矩阵元素中的第二个索引描 绘第二用户站的天线。中继站与目的地站之间的信道可由根据(3)的信道系数矩阵G来描绘( 3 ) G=容11 私2 ,其中
爲 1 #22.每个信道系数的第一个索引描绘中继站的天线，而第二个索引描绘目的地站的天线。所有准静态信道元素可被假设为自变零均值复数高斯随机变量。由于TDD系统的 互作用，发射器可以从接收信号获得信道状态信息的知识。也即，每个站可以测量它正在接 收的时隙中的信道状态，并且将该信息应用于它在其中正在发射的时隙。对信道系数的这 一估计在图2中由步骤202绘出。在204中，每个发射器可以应用预编码，从而在发射之前消除信道对信号的影响。 在预编码中，使用在202导出的信道状态信息。在第一用户站和第二用户站侧，例如可以应用线性迫零(ZF)预均衡化或者非线 性脏纸编码，以补偿信道影响。第一用户站102可以向中继站110发射相同的两个数据流
S*
}
,该数据流可以通过使用第一用户站的不同天线来同时发射，并且例如可以被进
行ZF预编码。在具有两个接收天线的中继站处从第一用户站接收的信号可以写作(4) X1 = H1B1W1S1+!!,其可被展开为公式
(5) \y\Λ.
W1 m Ri^ (H1H1
fHi
Sl
S1
+ U,其中
Sts-I
并且
O1 上标H表示Hermitian转置，| | · | |是向量范数，并且η表示高斯噪声。假设准 静态信道的理想知识，中继站处的接收信号可以写成 ( 6 ) Yi
y\Y乂mmSt _
+ Λ, 与第一用户站同时，第二用户站利用预均衡化并且经由两个发射天线来发射
-S2
,由此，第二用户站经由第一发射天线来发射原始信号(S2),并经由第二发射天
线来发射该发射信号的否(-S2)。按照(4)到(6)中的相同方式，中继站处从第二用户站接 收的信号可以写作
V _ _ Η(7) F2 ==yl_
+ 目的地可以利用酉阵预编码P =
丄]
f来发射信号 /JjX
其中X1和X2
8分别以第一用户站和第二用户站为目标。按照与⑷到(6)中的相同方式，在中继站处从 目的地站接收的信号可以写作
权利要求
一种装置，包括信道估计器，配置用于估计多输入多输出通信的通信信道的信道系数；预编码器，配置用于应用估计的信道系数以对发射信号进行预编码，从而消除所述通信信道对所述发射信号的影响；第一控制器，配置用于提供所述发射信号以便在第一时隙中进行多输入多输出发射；第二控制器，配置用于处理在所述第一时隙之后的第二时隙中接收的多输入多输出接收信号；以及消除器，配置用于从所述接收信号中消除所述发射信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述估计器配置用于根据在时分双工帧的接收双 工中接收的接收信号来估计所述信道系数。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一控制器配置用于提供相同的所述发射信 号，以便经由至少两个发射天线向接收站发射。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述第二控制器配置用于处理经由两个无线电天 线接收的接收信号，所述装置包括配置用于估计期望信号的信号估计器，在估计所述期望 信号时，所述信号估计器配置用于形成经由所述两个无线电天线接收的接收信号的和； 将所述和乘以二的平方根分之一。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一控制器配置用于提供所述发射信号以便 经由第一无线电天线来发射，以及提供所述发射信号的否以便经由第二发射天线来发射。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述第二控制器配置用于处理经由两个无线电天 线接收的接收信号，所述装置包括配置用于估计期望信号的信号估计器，在估计所述期望 信号时，所述信号估计器配置用于形成经由所述两个无线电天线接收的接收信号的差； 将和乘以二的平方根分之一。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述预编码器配置用于对至少两个发射信号进行 预编码，其中每个发射信号以不同的接收站为目标。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述消除器配置用于从所述接收信号中消除所述 至少两个发射信号。
9.根据权利要求7所述的装置，其中所述第二控制器配置用于处理经由两个无线电天 线接收的接收信号，所述装置包括信号估计器，其配置用于估计两个期望信号，其中每个期 望信号由不同的站发射，在估计所述期望信号时，所述信号估计器配置用于在估计第一期望信号时形成经由所述两个无线电天线接收的所述接收信号的和； 将所述和乘以二分之一；以及 在估计第二期望信号时形成经由所述两个无线电天线接收的所述接收信号的差；以及 将所述差乘以二分之一。
10.根据权利要求1所述的装置，包括信号估计器，配置用于根据已经消除了所述发 射信号的所述接收信号，来估计一个或多个期望信号。
11.根据权利要求1所述的装置，包括至少两个天线。
12.—种收发器，包括根据权利要求1所述的装置，所述收发器包括 至少两个无线电天线；发射器，配置用于经由所述至少两个无线电天线之一来发射发射信号； 接收器，配置用于经由所述至少两个无线电天线对接收信号进行接收；以及 其中所述消除器配置用于从经由所述至少两个无线电天线中的每个接收的每个接收 信号中消除所述发射信号。
13.根据权利要求1所述的装置，包括收发器，配置用于发射所述发射信号，以及从中 继系统的中继站接收所述接收信号。
14.根据权利要求1所述的装置，其中所述预编码器配置用于应用迫零线性预编码。
15.根据权利要求1所述的装置，其中所述预编码器配置用于应用酉阵预编码。
16.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置是移动台或基站之一。
17.一种设备，包括信道估计装置，用于估计多输入多输出通信的通信信道的信道系数； 预编码装置，用于应用估计的信道系数，以便对发射信号进行预编码，从而消除所述通 信信道对所述发射信号的影响；第一控制装置，用于提供所述发射信号以便在第一时隙中进行多输入多输出发射； 第二控制装置，用于处理在所述第一时隙之后的第二时隙中接收的多输入多输出接收 信号；以及消除装置，用于从所述接收信号中消除所述发射信号。
18.一种方法，包括估计多输入多输出通信的通信信道的信道系数；通过应用估计的信道系数对发射信号进行预编码，以消除所述通信信道对所述发射信 号的影响；提供所述发射信号以便在第一时隙中进行多输入多输出发射；处理在所述第一时隙之后的第二时隙中接收的多输入多输出接收信号；以及从所述接收信号中消除所述发射信号。
19.根据权利要求18所述的方法，包括根据在时分双工帧的接收双工中接收的接收 信号来估计所述信道系数。
20.根据权利要求18所述的方法，包括对至少两个发射信号进行预编码，其中每个发 射信号以不同的接收站为目标。
21.根据权利要求18所述的方法，还包括根据已经消除了所述发射信号的所述接收 信号，来解码一个或多个期望信号。
22.根据权利要求18所述的方法，包括经由至少两个无线电天线来发射所述发射信号； 经由所述至少两个无线电天线来接收所述接收信号；以及从经由所述至少两个无线电天线中的每个接收的每个接收信号中消除所述发射信号。
23.一种包含在计算机可读介质上的计算机程序，所述程序控制处理器执行 估计多输入多输出通信的通信信道的信道系数；通过应用估计的信道系数对发射信号进行预编码，以消除所述通信信道对所述发射信 号的影响；提供所述发射信号以便在第一时隙中进行多输入多输出发射；处理在所述第一时隙之后的第二时隙中接收的多输入多输出接收信号；以及从所述接收信号中消除所述发射信号。
24.根据权利要求23所述的计算机程序，包括根据在时分双工帧的接收双工中接收 的接收信号来估计所述信道系数。
25.根据权利要求23所述的计算机程序，包括根据已经消除了所述发射信号的所述 接收信号，来估计一个或多个期望信号。
全文摘要
一种装置，包括信道估计器，用于估计多输入多输出通信的通信信道的信道系数；预编码器，用于应用估计的信道系数对发射信号进行预编码，以消除通信信道对发射信号的影响；第一控制器，用于提供所述发射信号以便在第一时隙中进行多输入多输出发射；第二控制器，用于处理在第一时隙之后的第二时隙中接收的多输入多输出接收信号；以及消除器，用于从接收信号中消除发射信号。
文档编号H04L1/06GK101983490SQ200880128506
公开日2011年3月2日 申请日期2008年4月2日 优先权日2008年4月2日
发明者夏小梅, 王海峰, 胡宏林, 金圣峣 申请人:诺基亚公司